DE1135580B

DE1135580B - Legierungsform und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE1135580B
Application number: DEI8158A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Guenter Heise
Original assignee: ELEKTRONIK MBH; TDK Micronas GmbH
Current assignee: ELEKTRONIK MBH; TDK Micronas GmbH
Priority date: 1954-01-12
Filing date: 1954-01-12
Publication date: 1962-08-30

Description

Legierungsform und Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung Die Verwendung von Graphit als Formenmaterial zur Formgebung von geschmolzenem und wieder erstarrtem Halbleitermaterial ist bekannt. Es ist auch bekannt, das geschmolzene Halbleitermaterial mit einer folienförmigen Elektrode zu verlöten, die aus einem Metall besteht, das von dem geschmolzenen Halbleitermaterial benetzt wird.
Demgegenüber betrifft die vorliegende Erfindung eine Legierungsform, die ein Legierungsverfahren ermöglicht, bei dem das Halbleitermaterial fest bleibt und das Dotierungsmaterial durch Erhitzen geschmolzen und in den Halbleiterkörper einlegiert oder diffundiert wird.
Zur Herstellung eines Selen-Gleichrichters mit einer kleinflächigen Elektrode ist weiterhin ein Verfahren bekannt, bei dem die Selenschicht mit einem thermoplastischen Kunststoff überzogen wird. Dieser Überzug erhält einen die Elektrodenfläche begrenzenden Durchbruch. Quer über den Durchbruch wird ein Anschlußdraht gelegt, der mit Hilfe eines Tropfens aus einem geschmolzenen Lot durch den Durchbruch mit der Selenoberfläche verlötet wird. Dieses Verfahren hat den Nachteil, daß jeder einzelne Gleichrichter einen Überzug mit einem Durchbruch erhalten muß. Außerdem ist dieses Verfahren auf Grund der bei Germanium erforderlichen relativ hohen Legierungstemperaturen nicht anwendbar, da sich thermoplastische Kunststoffe im allgemeinen zersetzen und die Halbleiteroberfläche ungünstig beeinflussen.
Nach dem bekannten Legierungs- bzw. Diffusionsverfahren zur Herstellung von pn-, np-, pnp-Übergängen bei Halbleiteranordnungen wird das Legierungs- bzw. Dotierungsmaterial durch eine Wärmebehandlung in den Halbleiterkörper legiert bzw. diffundiert.
Die Herstellung der pn-Übergänge erfolgt dann in mehreren Arbeitsschritten, z. B. wird 1. auf einem schmalen Fernikoblech ein Germaniumplättchen angelötet, 2. dann erwärmt, um die Legierung bzw. Diffusion des Dotierungsmaterials in den Halbleiter, wie z. B. Indium in n-Germanium, zu bewirken und 3. schließlich die Ableitungselektrode auf dem Indiumkügelchen oder der Indiumkuppe angebracht. Durch die Erfindung sollen die bisher getrennt durchgeführten Arbeitsgänge durch Verwendung einer besonders ausgestalteten Legierungsform in einem Arbeitsgang erledigt werden.
Zur Beeinflussung der Form eines legierten pn-Überganges wurde bereits die Verwendung von Formteilen vorgeschlagen. Nach der Lehre dieses Vorschlages sollen die Formteile an der Berührungsfläche mit dem geschmolzenen Legierungsmaterial so ausgestaltet werden, daß der gewünschte Verlauf des pn-Überganges bestimmt wird. Eine derartige Wirkung wird mit der Legierungsform nach der vorliegenden Erfindung nicht erstrebt.
Die Erfindung betrifft eine ein- oder zweiteilige Legierungsform zum. Herstellen von mit einer Ableitungselektrode versehenen Legierungselektroden einer Halbleiteranordnung, bei der mindestens ein Formteil mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Dotierungsmaterials versehen ist und der während des Legierungsvorganges auf einer Oberfläche des Halbleiterplättchens aufliegt und die Legierungsfläche begrenzt. Erfindungsgemäß hat die Form eine oder zwei Vertiefungen zur Aufnahme des Halbleiterplättchens, und mindestens einer der zur Aufnahme des Dotierungsmaterials dienende Formteil besitzt nach außen führende Durchbohrungen zur Aufnahme der Ableitungselektrode.
Zur Aufnahme der Basiselektrode kann ein Formteil eine flache Vertiefung erhalten. Die Formteile enthalten vorzugsweise eine Mehrzahl von Vertiefungen und Durchbohrungen zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiteranordnungen.
Die Legierungsform nach der Erfindung ermöglicht ein Legierungsverfahren, bei dem die Halbleiterplättchen, die mit etwas Lötmaterial versehenen Basiselektroden und das Dotierungsmaterial in die Vertiefungen und die Ableitungselektroden in die dafür vorgesehenen Durchbohrungen der Legierungsform angeordnet und gleichzeitig in bekannter Weise erwärmt und einlegiert oder diffundiert werden. Die Erfindung soll im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert werden. Die Abb. 1 und 1 a zeigen eine Legierungsform in zwei senkrecht zueinander stehenden Schnitten zum Herstellen einer Diode; die Abb. 2 und 2 a zeigen eine Legierungsform in zwei senkrecht zueinander stehenden Schnitten zum Herstellen eines Transistors.
Zum Herstellen einer Diode unter Verwendung einer Legierungsform gemäß Abb. 1 und 1 a wird beispielsweise eine aus den beiden Teilen 1 und 2 bestehende Legierungsform aus Graphit verwendet.
In dem oberen Formteil 1 der Legierungsform ist die Bohrung 3 für die drahtförmige Ableitungselektrode 4 angebracht. Die Ableitungselektrode ist bei 5 umgebogen. Die Vertiefungen 6 und 6a im oberen Formteil 1 dienen zur Aufnahme des Dotierungsmaterials 7 und des Halbleiterplättchens B.
Der untere Formteil 2 ist mit der Vertiefung 9 versehen, in die die Basiselektrode 10 eingelegt wird. Auf die Basiselektrode 10 wird das Halbleiterplättchen 8 aufgelegt.
Eine Diode kann beispielsweise nach folgendem Verfahren hergestellt werden: Ein dünner Metalldraht, z. B. aus Chrom-Nickel oder Wolfram, der als Ableitungselektrode dient, wird an einem Ende verkupfert oder mit einem anderen leicht lötbaren Metall versehen und hakenförmig gebogen. Das so behandelte Drahtende wird mit einem dem Dotierungsmaterial angepaßten Lot - z. B. Indiumlot, bei Indium als Dotierungsmaterial -, überzogen. Mehrere solcher präparierten Drähte werden in Durchbohrungen einer Legierungsform nach der Erfindung gesteckt, so daß die Haken das Herausfallen der Drähte verhindern. Unmittelbar um die einzelnen Haken herum sind in der Form kleine Vertiefungen zur Aufnahme des Dotierungsmaterials vorgesehen. Darunter sind größere Vertiefungen für das Halbleiterplättchen angebracht. Daran anschließend weist die Legierungsform noch flache Vertiefungen für das Fernikoblech auf, das mit etwas Lötmaterial versehen ist. Wenn Ableitungselektrode mit Haken, Dotierungsmaterial, Halbleiterplättchen und Fernikoblech in den passenden Vertiefungen der Form übereinander angeordnet sind, wird die Form mit einer Abdeckplatte geschlossen. Bei Erwärmung dieser Vorrichtung auf entsprechende Legierungstemperatur werden 1. die Halbleiterplättchen auf das Fernikoblech gelötet, 2. gleichzeitig die Legierung bzw. Diffusion des Dotierungsmaterials in das Halbleiterplättchen und somit die Ausbildung der pn-Übergänge durchgeführt und 3. - ebenfalls gleichzeitig - die Ableitungselektroden in die Kuppen des Dotierungsmaterials eingeschmolzen.
Die Art der Erwärmung ist beliebig, und es kann nach einem der bekannten Verfahren im Vakuum oder im Schutzgas erwärmt werden. Die Legierungsform besteht beispielsweise aus Graphit, Keramik oder einem hochschmelzenden Metall.
Die Legierungsform nach den Abb. 2 und 2 a besteht wiederum aus einem oberen Formteil 11 und einem unteren Formteil 12. In diesen beiden Formteilen sind Bohrungen 13 und 13ä zur Durchführung drahtförmiger Ableitungselektroden 14 und 14a angebracht. Diese Elektroden sind an den Enden bei 15 und 15 a umgebogen.
Oberer und unterer Formteil besitzen die Vertiefungen 16 und 17 bzw. 16 a und 17 a für die Aufnahme des Dotierungsmaterials 18 und 18a sowie des Halbleiterplättchens 17: In die untere Vertiefung 16a beispielsweise wird die Basiselektrode 20 eingelegt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Ein- oder zweiteilige Legierungsform zum Herstellen von mit einer Ableitungselektrode versehenen Legierungselektroden einer Halbleiteranordnung, bei der mindestens ein Formteil mit einer Vertiefung zur Aufnahme des Dotierungsmaterials versehen ist und der während des Legierungsvorganges auf einer Oberfläche des Halbleiterplättchens aufliegt und die Legierungsfläche begrenzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Form eine oder zwei Vertiefungen zur Aufnahme des Halbleiterplättchens hat und daß mindestens einer der zur Aufnahme des Dotierungsmaterials dienenden Formteile nach außen führende Durchbohrungen zur Aufnahme der Ableitungselektrode besitzt.
2. Legierungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Formteil eine flache Vertiefung zur Aufnahme der Basiselektrode hat.
3. Legierungsform nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus Graphit, Keramik oder hochschmelzendem Metall besteht.
4. Legierungsform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Formteile eine Mehrzahl von Vertiefungen und Durchbohrungen zur Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiteranordnungen in einem Arbeitsgang enthalten.
5. Legierungsverfahren zum Herstellen von legierten Elektroden mit daran angeschmolzenen Ableitungs- und Basiselektroden eines Halbleitergerätes unter Verwendung einer Legierungsform nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterplättchen, die mit etwas Lötmaterial versehenen Basiselektroden und das Dotierungsmaterial in die Vertiefungen und die Ableitungselektroden in die dafür vorgesehenen Durchbohrungen der Legierungsfortn angeordnet und gleichzeitig in bekannter Weise erwärmt und einlegiert oder diffundiert werden.
6. Legierungsverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungselektroden abgebogen und danach in die dafür vorgesehenen Durchbohrungen derartig angeordnet werden, daß die hakenförmig abgebogenen Teile in die zur Aufnahme des Dotierungsmaterials vorgesehenen Vertiefungen ragen.
7. Legierungsverfahren nach Anspruch 5 und/ oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß Ableitungselektroden aus Chrom-, Nickel- oder Wolfram-Drähten verwendet werden. $. Legierungsverfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungselektroden mit einem leicht lötbaren Metall, beispielsweise Kupfer, versehen werden. 9. Legierungsverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungselektroden an ihrem Ende mit einem das Dotierungsmaterial enthaltenden Lot überzogen werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 596 910; französische Patentschrift Nr. 1044 617. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 975179.