DE1106873B - Legierungsverfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung - Google Patents
Legierungsverfahren zur Herstellung einer HalbleiteranordnungInfo
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Description
DEUTSCHES
Die Erfindung betrifft ein Legierungsverfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, wie z.B. eines
Transistors, einer Photodiode oder einer Kristalldiode, bei dem das Elektrodenmaterial auf einen halbleitenden
Körper aufgeschmolzen und dieses Material mittels einer Legierform an Ort und Stelle gehalten
wird.
Eine solche Legierform hat eine oder mehrere Bohrungen, in welche das Elektrodenmaterial, meist ein
Metall oder eine Legierung, in Form eines Kügelchens eingeführt und aufgeschmolzen wird, wobei es gegebenenfalls
noch mittels eines Stempels angedrückt werden kann.
Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß das jeweils cinzulegierende Elektrodenmaterial oft so wenig ist,
daß sich die Kügelchen schwierig handhaben lassen.
Ferner kann, wenn eine Form auf der ganzen Oberfläche des halbleitenden Körpers aufliegt, leicht ein
Raum zwischen dem Rand der Bohrung und dem halbleitenden Körper bleiben, in den das Elektrodenmaterial
eindringen kann.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung werden die vorerwähnten Nachteile vermieden.
Bei einem Legierungsverfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem das Elektrodenmaterial
mittels einer Legierform an Ort und Stelle gehalten wird, wird gemäß der Erfindung eine Legierform
mit wenigstens einem herausnehmbaren Locheisen verwendet, und es wird das Elektrodenmaterial
in das Ende des herausgenommenen Locheisens gedruckt, zusammen mit diesem Locheisen in dieLegierform
bis zur Berührung mit dem halbleitenden Körper gebracht und dann aufgeschmolzen.
Es ist bereits bekannt, das Ausfließen des Elektrodenmaterials mittels eines keramischen Röhrchens zu
verhüten, das rings um die aufzuschmelzende Legierung angeordnet wurde.
Auch ist es bekannt, ein über seine ganze Länge mit Elektrodenmaterial gefülltes Metallröhrchen auf
einen halbleitenden Körper aufzuschmelzen.
Gegenüber diesen bekannten Verfahren hat das Verfahren nach der Erfindung den Vorteil, daß die Menge
des aufzuschmelzenden Materials sehr genau bemessen werden kann, wie aus folgendem hervorgeht.
Das Material, aus dem die Locheisen hergestellt sind, kann im allgemeinen das gleiche wie das zur
Herstellung der Legierformen verwendete sein. Zweckmäßig werden sie aus Stahl, z. B. aus nichtrostendem
Stahl, hergestellt, wie an sich aus der britischen Patentschrift 751 143 bekannt ist, insbesondere aus
Chromeisen.
Aus diesen Werkstoffen bestehende Locheisen können mit einem hohen Genauigkeitsgrad hergestellt
werden; sie sind verschleißfest und können sehr genau Legierungsverfahren zur Herstellung
einer Halbleiteranordnung
einer Halbleiteranordnung
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität:
Belgien vom 1. August 1957
Belgien vom 1. August 1957
Joseph Jules Jacques Fastre
und Thierry Jean Paul Neuhuys, Brüssel,
sind als Erfinder genannt worden
in die gewünschte Lage gegenüber dem halbleitenden
a5 Körper gebracht werden.
Im allgemeinen bestehen die Locheisen für diesen Zweck aus einem Röhrchen, das an einem Ende an der
Außenseite schiefwinklig abgeschliffen ist, so daß ein scharfer Rand entsteht.
Das Elektrodenmaterial wird im allgemeinen dadurch in das Locheisen gebracht, daß letzteres durch
eine dünne Platte oder Schicht aus diesem Material hindurchgedrückt wird. Die Menge hängt dann ausschließlich
von der Dicke dieser Platte und demDurchmesser des Locheisens ab. Diese Werte können sehr
genau festgelegt werden. Ferner können dieLocheisen, insbesondere wenn sie aus sprödem, z. B. keramischem
Material bestehen, einen flachen Rand haben. Das Elektrodenmaterial kann dann dadurch ausgestanzt
werden, daß es auf einem kugelförmigen Träger angeordnet wird.
Das obere Ende des Locheisens kann, braucht jedoch nicht offen zu sein. Im erstgenannten Fall kann vor
dem Aufschmelzen des Elektrodenmaterials oder wäh-
4S rend dieses Vorgangs ein Draht in das Locheisen eingeführt
werden, der dann im gleichen Arbeitsgang an diesem Material festschmilzt. Das schwierige Festschmelzen
des Elektrodendrahtes an den bereits erstarrten Elektroden erübrigt sich infolgedessen.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
Fig. 1 ist ein Schnitt durch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung;
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Fig. 2 und 3 zeigen, wie die Locheisen gefüllt werden;
Fig. 4 bis 6, 8 und 9 zeigen Abwandlungen der Vorrichtung, ebenfalls im Schnitt;
Fig. 7 ist ein Schnitt längs der Linie VII-VII von Fig. 6;
Fig. 10 und 11 zeigen, wie ein Elektrodendraht angeschmolzen wird.
Die Vorrichtung nach Fig. 1 besteht aus einer Platte 1, die zweckmäßig aus nichtrostendem Stahl,
wie z. B. Chromeisen mit 25% Chrom besteht, die an ihrer Oberfläche oxydiert ist und eine Anzahl Bohrungen
besitzt, die einen engen Teil 2 und einen erweiterten Teil 3 aufweisen. In eine solche Bohrung
kann ein halbleitender Körper 4, z. B. eine Germaniumscheibe, eingedrückt werden, der mittels eines aus
der gleichen Stahlart bestehenden Stempels 5 festgehalten wird. Für jeden halbleitenden Körper sind zwei
aus nichtrostendem Stahl bestehende Locheisen 6 und 7 vorgesehen, von denen das erstgenannte infolge seines
Eigengewichtes auf dem halbleitenden Körper ruht, das zweite mittels einer Feder 8 dagegengedrückt
wird. In die Enden der Locheisen ist das Elektrodenmaterial 9, z. B. Indium, eingeführt, was auf einfache
Weise nach Fig. 2 dadurch erfolgen kann, daß ein solches Locheisen in eine auf einer Unterlage liegende
Platte 12 aus diesem Material eingedrückt wird. Das Material 9 bleibt danach im Locheisen festgeklemmt.
Die Locheisen bestehen in üblicher Weise aus einem an der Außenseite schiefwinklig abgeschliffenen Röhrchen.
Wenn das Material der Locheisen so spröde ist, daß es sich schwierig mit einem scharfen Rand von
hinreichender Festigkeit versehen läßt, ist es möglich, ein Locheisen 10 mit flacher Unterseite nach Fig. 3 zu
verwenden. Um ein solches Locheisen mit Elektrodenmaterial zu füllen, kann ein kugelförmiger Träger 13
benutzt werden, auf den eine Elektrodenmaterialplatte aufgepreßt ist.
Die Platte 1 wird anschließend, nachdem die halbleitenden Körper und die Locheisen an Ort und Stelle
gebracht worden sind, zum Einlegieren der Elektroden in einen Ofen gebracht.
Natürlich kann auf ähnliche Weise nur eine einzige Elektrode oder es können auch mehrere Elektroden
aufgeschmolzen werden.
Wenn es sich um zwei nebeneinanderliegende Elektroden handelt, braucht nur die Platte 1 oder der
Stempel 5 mit den benötigten Bohrungen versehen zu werden. Letzteres ist in Fig. 4 veranschaulicht. In
der Platte 1 ist wieder eine Bohrung vorgesehen, in der die halbleitende Platte 4 untergebracht ist. Auf
diese Platte drückt ein Stempel 15 mit zwei Bohrungen 16, in denen sich die Locheisen 17 befinden; im
unteren Ende derselben befindet sich eine geringe Menge Elektrodenmaterial 9. Im übrigen ist diese
Konstruktion eine Abwandlung der nach Fig. 1, die darin besteht, daß die Bohrung der Platte 1 einen konstanten
Durchmesser hat und daß das untere Locheisen 18 einen Rand besitzt, auf dem eine Hülse 19
ruht, welche die halbleitende Scheibe 4 hält.
Bei dieser Konstruktion ist es schwierig, den Elektrodenabstand sehr klein zu machen. Für diesen Fall
ist ein Locheisen 20 mit zwei Bohrungen 21 nach Fig. 5 vorgesehen. Die beiden Bohrungen besitzen an
der Unterseite einen scharfen Rand, so daß zwischen diesen Rändern eine Höhlung 22 gebildet wird. Wenn
ein solches Locheisen in eine Elektrodenmaterialplatte eingedrückt wird, wird auch diese Höhlung eine gewisse
Menge dieses Materials aufnehmen, die mittels eines Auswerfers 23 entfernt werden kann.
Diese Bohrungen können mit verschiedenen Werkstoffen gefüllt werden, so daß ζ. B. eine Emitter- und
eine Kollektorelektrode zugleich aufgeschmolzen werden können. Ferner können auch mehr als zwei Bohrungen
in einem einzigen Locheisen angebracht werden.
Um die Elektroden dicht nebeneinander anzubringen, können die Locheisen auch mit einer flachen Seite
versehen und nach Fig. 6 zusammen in dem Stempel 5 angeordnet werden. Die Locheisen 26 und 27 haben
einen halbkreisförmigen Querschnitt entsprechend Fig. 7 und füllen die Öffnung 31 des Stempels 5. Die
Bohrungen 28 und 29 liegen dicht an der Trennfläche 30. So können auch mehr als zwei Elektroden neben-
1S einander aufgeschmolzen werden. Dieses Verfahren
hat den zusätzlichen Vorteil, daß der Rand eines jeden Locheisens 26, 27 sich sehr genau an den halbleitenden
Körper 4 anschließt.
In gleicher Weise ist es möglich, konzentrische Elektroden aufzuschmelzen. Zu diesem Zweck können
die in den Fig. 8 und 9 dargestellten Locheisen benutzt werden, nämlich ein verhältnismäßig weites Locheisen
40, in welches ein etwas kleineres Locheisen 41 eingeführt worden ist. Hiermit wird aus einer Elektrodenmaterialplatte
12 ein Ring 42 gestanzt, der, nachdem das Locheisen 41 entfernt worden ist, im Locheisen 40
festgeklemmt bleibt. An Stelle des Locheisens 41 wird dann ein Locheisen 43 (Fig. 9) mit einem leicht abgeplatteten Ende 44 verwendet. Dieses enthält Elektro-
denmaterial 45, das von dem Material 32 verschieden sein kann. Das in Fig. 9 dargestellte Ganze kann an
Stelle des Locheisens 6 oder 7 in die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung eingeführt werden.
Meistens werden die Anschlußdrähte mit den Elektroden
verbunden, nachdem das eigentliche Aufschmelzen der Elektroden erfolgt ist. Dieses Verfahren
ist schwer ausführbar, weil die Elektroden klein bemessen sind und das Ausfließen der Elektrode
außerhalb ihrer ursprünglichen Begrenzung verhütet werden muß. Diese Nachteile werden dadurch vermieden,
daß die Elektrodendrähte vor dem Aufschmelzen in die Locheisen entsprechend Fig. 10 eingeführt
werden. Die dargestellte Einrichtung entspricht im wesentlichen der nach Fig. 1. In der Bohrung
der Locheisen 6, 7 sind jeweils dünne Elektrodendrähte 50, 51, z. B. aus Gold, angeordnet. Die
Feder 8 ist mit einer Öffnung 52 versehen, und der Draht 51 wird mittels einer Feder 53 gehalten.
Oft ist die letztgenannte Feder überflüssig; wenn nämlich der Draht 51 hinreichend leicht ist, läßt sich
dieser vorläufig an dem Elektrodenmaterial 9 festschmelzen, wobei dann die Legierungsform umgekehrt
wird, so daß sich das Locheisen 7 an der oberen Seite befindet. Wird anschließend die Legierungsform umgekehrt
und das Aufschmelzen der beiden Elektroden vollzogen, so vermag die Oberflächenspannung des geschmolzenen
Materials den Draht 51 festzuhalten. Gegebenenfalls ist es auch möglich, diesen Draht nach
dem Stanzen, aber vor der Einführung des Locheisens in dieLegierungsform, am Material 9 festzuschmelzen.
Zu diesem Zweck wird das Locheisen z. B. auf einer Graphitplatte 55 angeordnet und erhitzt, bis der Draht
festschmilzt (Fig. 11).
Claims (8)
1. Legierungsverfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, bei dem das Elektrodenmaterial
mittels einer Legierform an Ort und Stelle gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Legierform mit wenigstens einem heraus-
nehmbaren Locheisen verwendet wird und daß das Elektrodenmaterial in das Ende des herausgenommenen
Locheisens eingedrückt, zusammen mit diesem Locheisen in die Legierform bis zur Berührung
mit dem halbleitenden Körper gebracht und dann aufgeschmolzen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Locheisen aus
Stahl, z. B. aus Chromeisenstahl, verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Locheisen aus keramischem
Material, z. B. aus Alundum, verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das (die) Locheisen dadurch gefüllt
wird (werden), daß es (sie) in eine Platte aus Elektrodenmaterial eingedrückt wird (werden).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf einem kugelförmigen Träger
angeordnete Platte verwendet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Locheisen mit zwei oder
mehr Bohrungen verwendet wird, in welche Elektrodenmaterialmengen mit verschiedenen Eigenschaften
eingeführt werden können.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder
mehr Locheisen verwendet werden, die eine Öffnung der Legierungsform füllen.
8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem
Aufschmelzen ein Elektrodendraht in ein Locheisen eingeführt wird, das am Elektrodenmaterial
festgeschmolzen wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 977.
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 006 977.
In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 027 322.
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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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