DE1123406B

DE1123406B - Verfahren zur Herstellung von legierten Halbleiteranordnungen

Info

Publication number: DE1123406B
Application number: DET19052A
Authority: DE
Inventors: Hans Bendig
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-09-27
Filing date: 1960-09-27
Publication date: 1962-02-08
Also published as: US3280382A

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

T 19052 Vine/21g

ANME LDETAG :

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT:

27. SEPTEMBER 1960

8. FEBRUAR 1962

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von legierten Halbleiteranordnungen, insbesondere Transistoren oder Dioden, bei dem diese zumindest teilweise mit einer ätzbeständigen Schicht überzogen werden.

Seit einiger Zeit werden in der Hochfrequenztechnik Kapazitätsdioden verwendet, die aus Halbleitermaterial hergestellt sind. Diese Kapazitätsdioden haben die Eigenschaft, ihre Kapazität mit der angelegten Spannung zu ändern. Dieser Effekt wird vorzugsweise ausgenutzt zur Abstimmung von Schwingkreisen, zur Verwendung der Diode als nichtlineares Glied in Reaktanzverstärkern und beispielsweise auch zur Frequenzvervielfachung.

Untersuchungen haben ergeben, daß die Grenzfrequenz legierter Anordnungen erhöht werden kann, wenn gemäß der Erfindung nach dem Einlegieren des Legierungsmaterials in die Oberfläche des Halbleiterkörpers zunächst die Legierungspille kontaktiert wird und dann auf den metallischen Teil der Legierungspille und zumindest auf einen Teil der Kontaktierungselemente eine zusammenhängende, ätzbeständige und elektrisch gut leitende Oberflächenschicht aufgebracht und anschließend die Halbleiteranordnung geätzt wird.

Unter Kontaktierungselementen sind im allgemeinen Zuleitungsdrähte zu verstehen, es kann sich dabei aber auch um flächenhafte Elektroden handeln, die mit den Zuleitungsdrähten bzw. mit Legierungsdrähten in Verbindung gebracht werden, wenn beispielsweise keine Legierungspille im üblichen Sinne vorhanden ist und die Legierung durch einen Legierungsdraht gebildet wird, der gleichzeitig als Zuleitungsdraht anzusprechen ist. Erfolgt beispielsweise die Legierung durch einen Legierungsdraht und wird dieser Legierungsdraht durch eine weitere Elektrode kontaktiert, beispielsweise durch Verlöten des Legierungsdrahtes mit einer Kontaktplatte, so kann sich die Oberflächenschicht auch auf das Lot zwischen Zuleitungsdraht bzw. Leitungsdraht und flächenhafter Elektrode bzw. Kontaktplatte erstrecken, wenn die Verbindung zwischen Zuleitungsdraht und flächenhafter Elektrode durch einen Lötvorgang hergestellt ist.

Die Erfindung soll am Beispiel einer Kapazitätsdiode näher erläutert werden. Die Fig. 1 zeigt eine Kapazitätsdiode aus η-leitendem Silizium, in deren Halbleiterkörper 1 beispielsweise ein Aluminiumdraht 2 einlegiert ist. Da Aluminium in Silizium p-Leitung erzeugt, entsteht zwischen dem eigentlichen Siliziumkörper und der von der Legierung herrührenden Rekristallisationszone ein pn-übergang. Der Verfahren zur Herstellung
von legierten Halbleiteranordnungen

Anmelder:

Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Hans Bendig, Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt worden

ao Aluminiumdraht 2 ist in gewisser Hinsicht auch bereits ein Teil der Elektrodenzuleitung.

Es ist jedoch erforderlich, den Aluminiumdraht 2 noch mit einer flächenhaften Elektrode 3 zu verbinden, über die der Diode der Strom zugeführt wird.

Die Verbindung zwischen Zuleitungsdraht 2 und flächenhafter Elektrode 3 wird vorzugsweise durch Löten unter Verwendung des Lotes 4 hergestellt. Die Stromzuführung zum Halbleiterkörper 1 erfolgt über die flächenhafte Elektrode 5, die allgemein als Basiselektrode bezeichnet wird. Die Schichtdicke des Halbleiterkörpers wird bei Kapazitätsdioden im allgemeinen so klein wie möglich gewählt; sie soll zwischen pn-übergang und Basiselektrode 5 gleich oder nur unwesentlich größer sein als die maximale Ausdehnung der Sperrschicht im ausgesteuerten Zustand.

Bevor die Kapazitätsdiode geätzt wird, wird gemäß Fig. 2 galvanisch auf den über der Halbleiteroberfläche befindlichen metallischen Teil 2 der Legierungselektrode und vorzugsweise auch auf die Oberfläche des Lotes 4 und der flächenhaften Elektrode 3 eine dünne, zusammenhängende Goldschicht 6 aufgebracht. Die Halbleiteroberfläche ist infolge ihrer geringen elektrischen Leitfähigkeit von der Galvanisierung ausgenommen. Die beiden flächenhaften Elektroden 3 und 5 können auch die in Fig. 3 gezeigte Form annehmen und durch einen Ring 7 aus geeignetem Material, beispielsweise Quarz, miteinander verbunden werden. Das Material des Verbindungsringes 7 muß ätzbeständig sein. Die flächenhafte Elektrode 3, mit der der aus dem Legierungsmaterial bestehende Zuleitungsdraht 2 — im Ausführungsbeispiel ein AIu-

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miniumdraht — in Verbindung gebracht wird, ist perforiert, d. h. an einer oder mehreren Stellen mit Bohrungen bzw. Löchern versehen. Das gleiche empfiehlt sich für die flächenhafte Elektrode 5, auf die der Halbleiterkörper 1 aufgebracht ist. Diese Bohrungen in der oberen flächenhaften Elektrode 3 und im allgemeinen auch in der unteren, als Trägerplatte für den Halbleiterkörper dienenden Elektrode 5 sind vorgesehen, damit sowohl beim Galvanisierungs- als auch beim Ätzprozeß der Elektrolyt an die zu be- ίο handelnden Stellen gelangt.

Zum Ätzen eignet sich beispielsweise ein bekanntes chemisches Ätzverfahren mit einer Ätzflüssigkeit aus Fluß- und Salpetersäure. Der Ätzprozeß wird beendet, wenn die gewünschte Menge Halbleitermaterial abgetragen ist. Bei Kapazitätsdioden für hohe Frequenzen wird im allgemeinen Halbleitermaterial abgetragen, um dadurch die Kapazität der Diode herabzusetzen. Es empfiehlt sich sogar, nach Fig. 4 den gesamten Halbleiterkörper 1 bis auf einen schmalen Steg vom Durchmesser des pn-Überganges abzutragen. Eine solche Abtragung ermöglicht die Oberflächenschicht 6, durch die darüber hinaus die Oberfläche für die die Diode durchfließenden Ströme nach Passieren des pn-Überganges gut leitend wird.

Der Verbindungsring 7, der die beiden Elektroden 3 und 5 miteinander verbindet, ist bereits ein Teil des Gehäuses, nämlich die Gehäusewand. Die vakuumdichte Kapselung des Gehäuses wird gemäß Fig. 4 dadurch erreicht, daß nach dem Ätzen auf den Verbindungsring 7 beidseitig Gehäusekappen 8 und 9 aufgebracht werden. Die beiden flächenhaften Elektroden 3 und 5 sind im Ausführungsbeispiel der Fig. 3 und 4 kegelförmig ausgebildet.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Herstellung von legierten Halbleiteranordnungen, insbesondere Transistoren oder Dioden, bei dem diese zumindest teilweise mit einer ätzbeständigen Schicht überzogen werden, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Einlegieren des Legierungsmaterials in die Oberfläche des Halbleiterkörpers zunächst die Legierungspille kontaktiert wird und dann auf den metallischen Teil der Legierungspille und zumindest auf einen Teil der Kontaktierungselemente eine zusammenhängende, ätzbeständige und elektrisch gut leitende Oberflächenschicht aufgebracht wird und anschließend die Halbleiteranordnung geätzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung einer Diode der Halbleiterkörper mit einem Legierungsdraht legiert und der Legierungsdraht mit einer Kontaktplatte verlötet wird und daß die Oberflächenschicht auf die Oberfläche des Legierungsdrahtes, auf das Lot und auf die Kontaktplatte aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei η-leitenden Silizium-Halbleiterkörpern ein Aluminiumdraht verwendet wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht galvanisch aufgebracht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Oberflächenschicht Gold verwendet wird.

O.Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beim Ätzen so viel Halbleitermaterial abgetragen wird, daß der Querschnitt des nach dem Ätzen verbleibenden Halbleiterkörpers gleich dem Querschnitt des pn-Überganges ist.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Legierungsdraht sowie der Halbleiterkörper jeweils mit zumindest teilweise perforierten Kontaktplatten verbunden werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 047 317;
britische Patentschrift Nr. 838 890;
USA.-Patentschrift Nr. 2 798 189.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen