DE1104068B - Semiconductor arrangement with a semiconductor body made of germanium and a connection electrode made of aluminum - Google Patents

Semiconductor arrangement with a semiconductor body made of germanium and a connection electrode made of aluminum

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DE1104068B DEB44117A DEB0044117A DE1104068B DE 1104068 B DE1104068 B DE 1104068B DE B44117 A DEB44117 A DE B44117A DE B0044117 A DEB0044117 A DE B0044117A DE 1104068 B DE1104068 B DE 1104068B
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Description

Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper aus Germanium und einer Anschlußelektrode aus Aluminium Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper aus n-Germanium, die wenigstens eine durch Einlegieren von Aluminium in das Germanium erzeugte Sperrschicht und wenigstens eine an der Legierungszone festgelötete Anschlußelektrode aus Aluminium hat.Semiconductor arrangement with a semiconductor body made of germanium and a Terminal electrode made of aluminum The invention relates to a semiconductor device with a semiconductor body made of n-germanium, the at least one by alloying barrier layer created by aluminum in the germanium and at least one on the Alloy zone has a soldered connection electrode made of aluminum.

Es ist bereits bekannt, auf das zu legierende Germaniumplättchen eine dünne Schicht aus einem Hilfsmetall aufzubringen und auf diese.dann eine als Legierungsmetall dienende Indiumpille aufzusetzen. Die Hilfsschicht soll dabei eine gute Benetzung zwischen dem Indium und dem Germanium sicherstellen. Dieses Verfahren eignet sich für eine maschinelle Massenfertigung nur wenig, weil zur Begrenzung der Legierungszone auf denjenigen Teil der Germaniumoberfläche, die mit dem Hilfsmetall in Berührung steht, dieses Hilfsmetall in Form von etwa 0,1 mm starken, etwa 2 mm Durchmesser aufweisenden Kreisscheiben hergestellt und auf dem etw-a-4--bis-Siiinn_-iantenlänge aufweisenden Germaniumplättchen so befestigt`oder festgehalten werden muß, daß es sich aus der Miefe des Plättchens nicht verschiebt, wenn die Indiumpille und außerdem zur Einsparung eines weiteren Arbeitsganges auch die sich während des Legierungsvorganges mit Hilfe des Indiums festzulötende, aus hochschmelzendem Metall bestehende Anschlußelektrode aufgesetzt wird.It is already known to place a on the germanium plate to be alloyed to apply a thin layer of an auxiliary metal and then one as an alloy metal to put on serving indium pill. The auxiliary layer should have good wetting between the indium and the germanium. This method is suitable for a machine mass production only a little, because to limit the alloy zone on that part of the germanium surface that is in contact with the auxiliary metal stands, this auxiliary metal in the form of about 0.1 mm thick, about 2 mm in diameter having circular disks and on the approx-a-4 - bis-Siiinn_-iantenlänge having germanium platelets so attached or held that it does not move out of the depths of the platelet when the indium pill and moreover to save a further work step also during the alloying process Connection electrode made of high-melting metal and to be soldered in place with the aid of the indium is put on.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, daß man die maschinelle Herstellung sowie das Zusammensetzen der für eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art benötigten Einzelteile erleichtern und vereinfachen kann, wenn man die Anschlußelektroden zwar in bekannter Weise aus Aluminium herstellt und gleichzeitig als Legierungswerkstoff verwendet, jedoch so ausbildet, daß sie als Träger für die erforderliche die Benetzung des Germaniums sicherstellende Hilfsmetallmenge dienen kann.The invention is based on the idea that the machine Production and assembly of the for a semiconductor device of the initially described type can facilitate and simplify required items, if the connection electrodes are made from aluminum in a known manner and at the same time used as an alloy material, but trained so that they can be used as a carrier for the The amount of auxiliary metal required to ensure wetting of the germanium is used can.

Dies ist bei Verwendung einer Aluminiun.elektrode möglich, wenn diese gemäß der Erfindung als Bolzen ausgebildet ist und an ihrer dem Germanium benachbarten Zone ihrer Oberfläche eine 0,05 bis 0,25 mm starke Überzugsschicht aus Zinn trägt.This is possible when using an aluminum electrode if this is designed according to the invention as a bolt and adjacent to the germanium Zone of its surface carries a 0.05 to 0.25 mm thick coating of tin.

Hierbei ist es beispielsweise ohne komplizierte Vorrichtungen möglich, von einer Aluminiumstange die Bolzen abzuschneiden und - vor oder nach dem Abtrennen - an der zur Anlage auf dem Germanium bestimmten Trennstelle mit der Zinnschicht zu versehen. Die derart vorbereiteten Bolzen können dann maschinell in Aufnahmevorrichtungen eingeführt werden, die bereits die Germaniumplättchen enthalten und dann in den Legierungsofen gebracht werden.Here it is possible, for example, without complicated devices, cut off the bolts from an aluminum rod and - before or after cutting off - at the point of separation with the tin layer intended for contact with the germanium to provide. The bolts prepared in this way can then be mechanically placed in receiving devices which already contain the germanium platelets and then into the Alloy furnace are brought.

Über die genannten Vorteile durch Vereinfachung und Mechanisierungsmöglichkeit der Herstellung hinaus ergibt sich der weitere Vorteil, daß durch die Verwendung einer festhaftend auf der Stirnseite des Aluminiumbolzens sitzenden, in ihrer Stärke leicht gleichbleibend herstellbaren Zinnschicht nicht nur die Legierungstiefe bei allen einer bestimmten Legierungstemperatur und Legierungszeit unterworfenen Anordnungen gleich ausfällt, sondern auch die Fläche der Legierungszone auf denjenigen Teil der Germaniumoberfläche begrenzt wird, der in unmittelbarer Berührung mit der stirnseitigen Zinnschicht steht, so daß die sonst üblichen Arbeitsgänge zum Freiätzen der p-n-Übergänge entbehrlich werden.About the advantages mentioned through simplification and the possibility of mechanization the production also has the further advantage that through the use one that is firmly attached to the face of the aluminum bolt, in terms of its strength The tin layer that can be produced easily and consistently is not limited to the depth of the alloy all arrangements subject to a certain alloy temperature and alloy time is the same, but also the area of the alloy zone on that part the germanium surface is limited, which is in direct contact with the frontal Tin layer is in place, so that the otherwise usual operations for etching free the p-n junctions become dispensable.

In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel der Erfindung ein Leistungsgleichrichter im Längsschnitt dargestellt.In the drawing, a power rectifier is an embodiment of the invention shown in longitudinal section.

Der Leistungsgleichrichter hat einen Kühlkörper 10 aus Kupfer, der mit einem Schraubenbolzen 11 auf einer nicht dargestellten, gut wärmeleitenden Unterlage befestigt werden kann. Der Körper 10 hat eine zentrale Längsbohrung 12, die entlang ihrer Boden-und Mantelfläche einen dünnen Überzug aus Nickel aufweist, der in einer Stärke von 0,1 mm galvanisch aufgebracht ist. Auf dem Boden der Bohrung 12 ist mit einer Zinnschicht 14 ein Halbleiterplättchen 15 festgelötet, das an seiner Oberseite einen unmittelbar aufgesetzten, als Anschlußelektrode dienenden Aluminiumbolzen 16 trägt.The power rectifier has a heat sink 10 made of copper, which can be fastened with a screw bolt 11 on a substrate which is not shown and which conducts heat well. The body 10 has a central longitudinal bore 12, which has a thin coating of nickel along its base and jacket surface, which is galvanically applied to a thickness of 0.1 mm. On the bottom of the bore 12, a layer of tin 14 is soldered to a semiconductor wafer 15 which, on its upper side, has a directly attached aluminum bolt 16 serving as a connection electrode.

Die Herstellung der dargestellten Anordnung erfolgt in der Weise, daß der von einer Stange abgeschnittene Aluminiumbolzen an seiner Schnittfläche mit einer etwa 0,1 mm starken, in der Zeichnung nicht dargestellten Zinnschicht versehen wird. Mit dieser wird der Aluminiumbolzen 16 auf die Germanium- Scheibe 15 aufgesetzt, nachdem die Germaniumscheibe unter Zwischenlage eines die spätere Lötschicht 14 ergebenden Zinnplättchens auf den Boden der Längsbohrung 12 gelegt wurde.The arrangement shown is produced in such a way that that the aluminum bolt cut from a rod at its cut surface with an approximately 0.1 mm thick layer of tin, not shown in the drawing is provided. With this the aluminum bolt 16 is on the germanium disc 15 put on after the germanium disk with the interposition of the later Solder layer 14 resulting tin plate placed on the bottom of the longitudinal bore 12 became.

In einer den Aluminiumbolzen in der dargestellten Lage haltenden Graphitform wird dann der Kühlkörper samt dem Germaniumplättchen und dem Anschlußbolzen einer Temperatur von etwa 550° C in einer Wasserstoffatmosphäre ausgesetzt, wobei das zwischen dem Germaniumplättchen und dem Boden der Bohrung 12 befindliche dünne Zinnplättchen schmilzt und die Lötschicht 14 ergibt, während gleichzeitig die dem Germanium unmittelbar benachbarten Teile des Aluminiumbolzens 16 schmelzen und unter derWirkung der ebenfalls schrnelzfiüssig gewordenen, als Netzmittel dienenden Zinnschicht an der Bolzenstirnseite in das n-Germanium einlegieren. Sie ergeben dort die in der Zeichnung gestrichelt angedeutete Sperrschicht.In a graphite mold holding the aluminum bolt in the position shown then the heat sink together with the germanium plate and the connecting bolt becomes a Exposed to a temperature of about 550 ° C in a hydrogen atmosphere, the thin tin flakes located between the germanium flakes and the bottom of the bore 12 melts and the solder layer 14 results, while at the same time the germanium directly adjacent parts of the aluminum bolt 16 melt and under the effect of the also The tin layer on the bolt face that has become melted and serves as a wetting agent alloy into the n-germanium. There they result in the dashed lines in the drawing indicated barrier layer.

Claims (1)

PATENTANSPRUCH: Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper aus n-Germanium, die wenigstens eine durch Einlegieren von Aluminium in das Germanium erzeugte Sperrschicht und wenigstens eine an der Legierungszone festgelötete Anschlußelektrode aus Aluminium hat, dadurch gekennzeichnet, daß die als Bolzen ausgebildete Aluminiumelektrode an ihrer dem Germanium benachbarten Zone ihrer Oberfläche einen 0,05 bis 01,25 mm starken Überzug aus Zinn trägt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 9619-13; deutsche Auslegeschrift L 12998 VIII c 21 g (bekanntgemacht am 28. 6. 1956) ; »Proc. of the IRE«, Bd. 40, November 1952, S. 1341, 1342.PATENT CLAIM: Semiconductor arrangement with a semiconductor body made of n-germanium, which has at least one barrier layer produced by alloying aluminum into the germanium and at least one connection electrode made of aluminum soldered to the alloy zone, characterized in that the aluminum electrode formed as a bolt on its zone adjacent to the germanium its surface has a 0.05 to 01.25 mm thick coating of tin. Documents considered: German Patent No. 9619-13; German Auslegeschrift L 12998 VIII c 21 g (published on June 28, 1956); “Proc. of the IRE ", Vol. 40, November 1952, pp. 1341, 1342.
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE961913C (en) * 1952-08-22 1957-04-11 Gen Electric Process for the production of electrically asymmetrically conductive systems with p-n junctions

Patent Citations (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE961913C (en) * 1952-08-22 1957-04-11 Gen Electric Process for the production of electrically asymmetrically conductive systems with p-n junctions

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