DE1208409B - Elektrisches Halbleiterbauelement mit pn-UEbergang und Verfahren zum Herstellen - Google Patents

Elektrisches Halbleiterbauelement mit pn-UEbergang und Verfahren zum Herstellen

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Description

  • Elektrisches Halbleiterbauelement mit pn-Übergang und Verfahren zum Herstellen Die Erfindung bezieht sich auf elektrische Halbleiterbauelemente und ein Verfahren zum Herstellen solcher Halbleiterbauelemente.
  • Bei manchen elektrischen Halbleiterbauelementen ist der wirksame Teil auf eine dünne Schicht an einer Oberfläche des Halbleiterkörpers beschränkt, und der übrige Teil des Körpers dient lediglich als mechanischer Träger. Beispielsweise ist es bei der Herstellung eines diffundierten Transistors nötig, einen Halbleiterkörper von etwa 0,01 cm Dicke zu verwenden, um ihn handhaben zu können, wohingegen der wirksame Teil des Transistors auf eine Oberflächenschicht von nur 0,001 cm Dicke beschränkt sein kann.
  • Die überschüssige Dicke des Halbleitermaterials wirkt in solchen Halbleiterbauelementen als Serienwiderstand im Kollektorkreis und erhöht deshalb die Sättigungsspannung, welche die Verluste der Vorrichtung erhöht, wenn sie als Schalter verwendet wird, und die Ausgangsleitung von damit hergestellten Verstärkern vermindert, insbesondere wenn niedrige Spannungen verwendet werden.
  • Sie wirkt auch als thermischer Widerstand zwischen dem Kollektor-Basis-Übergang und der Montageanordnung, was bedeutet, daß bei einer bestimmten Montageart nur eine geringere Leistung abgeführt «-erden kann, als es sonst möglich wäre.
  • Die Erfindung bezieht sich somit auf ein elektrisches Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der mindestens einen parallel zu einer ebenen Oberfläche verlaufenden pn-Übergang enthält. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Halbleiterkörpers unterhalb der pn-Übergangsfläche verkleinert ist und die dadurch gebildete Vertiefung des Halbleiterkörpers mit einem einen ohmschen Kontakt bildenden Metall vollständig ausgefüllt ist, d.s mindestens noch den Bereich der Oberfläche des dickeren Teiles des Halbleiterkörpers um die Vertiefiuig bedeckt.
  • Es ist zwar bereits bekannt, in der Vertiefung eines Halbleiterkörpers metallische Elektroden anzuordnen, bei denen auch die ganze Vertiefung mit Metall aussein kann. Hierbei handelt es sich aber stets iin: sperrschichtbildende Elektroden und nicht um ohmselie Kontakte. Die Größe der Berührungsfläche b@stirnmt bei den bekannten Anordnungen gleichz; _1 i- die GrUe der Sperrschicht. Bei ohmschen Kont;t7;ten kann die Ausdehnung der Berührungsfläche u»_:?#li<ir@`;i@ vor, der Größe der Sperrschicht so be-:@@. @_@ea werdrti, claß eine sehr tute Wärmeableitung erfol;-t. Außerdem ist die Wäri-neableitung nicht durch die Sperrschicht behindert. Eine Ausführungsform der Erfindung soll an Hand der Zeichnung näher beschrieben werden.
  • In der Zeichnung ist ein Transistor gemäß der Erfindung im Querschnitt dargestellt.
  • Der in der Zeichnung gezeigte Transistor besteht aus einem Siliziumkörper in Form einer Platte, die durch einen Einschnitt 1 auf einer Seite in einen dünnen Teil 2 und einen dicken Teil 3 unterteilt ist, und zwar so, daß der dicke Teil 3 den dünnen Teil 2 umgibt.
  • In dem dünnen Teil 2 sind eine Emitterzone 5 mit n-Leitung und eine Basiszone 6 mit p-Leitung angeordnet. Der Rest des dünnen Teiles 2 und des Teiles 3 hat n-Leitung und bildet den Kollektor des Bauelements. Die eine Oberfläche 7 des dünnen Teiles 2 und die anschließenden Oberflächen 3 und 9 des dicken Teiles 3 stehen in ohmschen Kontakt mit einem Körper 10 aus Blei oder einem anderen geei`neten hochschmelzenden Lot. Das letztere ist verbunden mit einer Scheibe 11 aus einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung (Kovar), welche wiederum an einem Fuß 12 aus Kupfer befestigt ist.
  • Der dünne Teil t des Halbleiterkörpers hat eine Dicke von beispielsweise 0,025 bis 0,038 mm, verglicliüs reit einer Dicke von 0,10 bis 0,127 mm für den dickest Teil 3. Der Körper 10 reicht daher sehr nahe an den pn-Übergang zwischen der Basiszone 6 und der Kollektorzone 3.
  • Der erste Schritt zur Herstellung der dargestellten Vorrichtung besteht darin, Bor oder Gallium in ein kleines Gebiet auf einer Seite einer Platte aus Silizium vom n-Typ einzudiffundieren, um die Basiszone 6 mit p-Leitfähigkeit zu erhalten. Dann wird Phosphor in das umgewandelte Gebiet eindiffundiert, um die Ernitterzone 5 mit ai-Leitum zu erhalten.
  • Auf der entgegengesetzten Seite wird die Ausnehmung 1 aus der Platte herausgeätzt, beispielsweise nach der fotografischen Technik mit einer Oxydmaske. Gold und Antimon werden dann auf die so freigelegte Oberfläche 7 des dünnen Teiles 2 und der anschließenden Fläche 8 und 9 des dicken Teiles 3 aufgedampft. Das Gold und das Antimon werden dann in diese Oberfläche einlegiert, um einen Anschluß von niedrigem Widerstand zu erhalten, an dem die Kovarscheibe 11 mittels des Bleikörpers 10 befestigt wird, der nach Art eines Lotes aufgebracht wird. Das Ganze wird dann auf dem Kupferfuß 12 befestigt.

Claims (13)

  1. Patentansprüche: 1. Elektrisches Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, der mindestens einen parallel zu einer ebenen Oberfläche des Halbleiterkörpers verlaufenden pn-Übergang enthält, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Dicke des Halbleiterkörpers unterhalb der pn-Übergangsfläche verkleinert ist und die dadurch gebildete Vertiefung des Halbleiterkörpers mit einem einen ohmschen Kontakt bildenden Metall vollständig ausgefüllt ist, das mindestens noch den Bereich der Oberfläche des dickeren Teiles des Halbleiterkörpers um die Vertiefung bedeckt.
  2. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Teil des Halbleeiterkörpers von dem dicken Teil umschlossen ist.
  3. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus einer Platte besteht, die an einer Seite eine Ausnehmung hat.
  4. 4.. IIalbleiter'oaueldnient nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gelkennzeichnet, daß im @albleitea':örp@r mehrere Zonen unterschiedlichen so aalgeordnet sind, daß zwischen einer Emitterzone und einer Kollektorzone aus Halbleitermaterial eines Leitungstyps eine Basiszone aus Halbleitermater ial entgegengesetzten @eit;.ngstyps angeordnet ist, daß die Emitter-und die Basiszone in dem dünnen Teil des Halbleiterkcr-iiers angeordnet sind und die mit dem ohmschen Kontakt versehene Oberfläche einen Teil der Kollektorzone bildet.
  5. 5. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper aus Silizium besteht.
  6. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter- und die Kollektorzone n-Leitung haben.
  7. 7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem ohmschen Kontakt versehene Halbleiteroberfläche Gold und Antimon enthält. B.
  8. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper des ohmschen Kontaktes aus Blei besteht.
  9. 9. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der dünne Teil des Halbleiterkörpers eine Dicke von etwa 0,025 bis 0,038 mm hat.
  10. 10. Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Halbleiterbauelements nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Halbleiterkörper gleichmäßiger Dicke eine Vertiefung, vorzugsweise durch Ätzen, erzeugt wird, daß von der der Vertiefung gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers Dotierungsstoffe so in den Halbleiterkörper eindiffundiert werden, daß in dem dünnen Teil des Halbleiterkörpers einer oder mehrere pn-Übergänge gebildet werden, daß von der Oberfläche der Vertiefung Dotierungsstoffe in den Halbleiterkörper eingebracht werden, die den vorhandenen Leitungstyp verstärken, und daß die Seite des Halbleiterkörpers, auf der sich die 'Vertiefun2 befindet, mit einem geeigneten Metall zur Bildung eines ohmschen Kontaktes verbunden wird. il.
  11. Verfuhren nach Anspruch 10, dadurch Gekennzeichnet, daß ein Halbleiterkörper aus n-leitendeen Silizium verwendet und auf der der Vertiefung gegenüberliegenden Oberfläche Bor oder Gallium und danach Phosphor zur Bildung einer n-p -n-Schichtenfolge eindiffundiert werden.
  12. 12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche des I-Halbleiterl@örpers innerhalb der Vertiefung Gold und Antirrion aufgedampft und in den Halbleiterkörper einlegiert werden.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 'bis 12, dadurch geliennzeichnet, daß die ri»t der Vertiefung versehene Seite des Halbleiterkörpers rnit Blei an eine Scheibe aus einer Eiseai-l-,?ickelhobalt-Legierung angelötet wird, welche ihrerseits mit einer Kupferplatte verbunden wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr.1024 640, 1094 884-; schweizerische Patentschrift Nr. 320109; USA.- Patentschriften Nr. 2 974 236, 2 975 342.
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