DE1231824B - Kontaktanordnung fuer ein elektronisches Festkoerperschaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Kontaktanordnung fuer ein elektronisches Festkoerperschaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung

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DE1231824B DED44893A DED0044893A DE1231824B DE 1231824 B DE1231824 B DE 1231824B DE D44893 A DED44893 A DE D44893A DE D0044893 A DED0044893 A DE D0044893A DE 1231824 B DE1231824 B DE 1231824B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21 g - 41/00
Nummer: 1231824
Aktenzeichen: D 44893 VIII c/21 g
Anmeldetag: 4. Juli 1964
Auslegetag: __ 5. Januar 1967
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kontaktanordnung für ein elektronisches Festkörperschaltelement mit einem die Schaltfunktion übernehmenden Festkörper aus einem Zwei- oder Mehrkomponentensystem, das unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von einem hochohmigen Zustand in einen niederohmigen Zustand schaltet und in wenigstens einem der beiden Schaltzustände nichtkristallinen Charakter hat, und auf ein Verfahren zu deren Herstellung.
Neben elektronischen Festkörperschaltern mit ausgeprägter Schaltfunktion, die aus mehreren monokristallinen Schichten bestanden, z. B. die Form einer Fünf-Schicht-Diode hatten, sind inzwischen elektronische Festkörperschaltelemente der eingangs erwähnten Art bekanntgeworden, die einen glasartigen Aufbau haben und die keine Sperrschicht besitzen.
Daneben sind in der neuesten Entwicklung elektronische Festkörperschaltelemente vorgeschlagen worden, die möglicherweise nicht als Glas anzusprechen sind, aber in wenigstens einem ihrer Zustände unter dem Begriff »amorph« fallen, was bedeuten soll, daß sich weder unter dem Mikroskop noch durch eine Röntgen-Diffraktionsuntersuchung ein Kristallcharakter nachweisen läßt; es soll hiermit nicht ausgeschlossen sein, daß der Festkörper eventuell in einem äußerst feinen polykristallinen Zustand vorliegt. Beispiele solcher Festkörper bestehen aus Tellur—Germanium, Tellur—Arsen—Germanium, Cadmium—Arsen—Germanium, Zink—Arsen—Germanium u. dgl., wobei das Germanium auch durch Silizium ersetzt sein kann.
Bei derartigen Festkörperschaltelementen bereitet aber die Kontaktgabe erhebliche Schwierigkeiten, weil die üblichen für eine Halbleiter-Kontaktierung bekannten Maßnahmen entweder nicht anwendbar sind oder die Funktionsfähigkeit des Festkörperschalters beeinträchtigen. Insbesondere diffundiert das aufgebrachte Material (z. B. Indium bei einer Lötverbindung, Gold bei einem Wärmekompressionskontakt) in den Festkörper hinein.
Erfindungsgemäß kann trotzdem für ein solches elektronisches Schaltelement ein Festkörper verwendet werden, der in wenigstens einem der beiden Schaltzustände nichtkristallinen Charakter hat, wenn der Festkörper an der Kontaktfläche eine kristalline Schicht gleichbleibender Leitfähigkeit trägt, auf der der Anschlußkontakt angeordnet ist.
Diese Schicht mit ausgeprägtem kristallinem Charakter nimmt an der Umschaltfunktion des Festkörpers nicht teil. Sie verträgt sich aber mit dem Mate-
Kontaktanordnung für ein elektronisches
Festkörperschaltelement und Verfahren zu seiner Herstellung
Anmelder:
Danfoss A/S, Nordborg (Dänemark)
Vertreter:
Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Marbachweg 320
Als Erfinder benannt:
Mogens Dyre, Nordborg (Dänemark)
rial des Festkörpers und bildet infolge ihrer kristallinen Struktur nicht nur einen elektrisch leitenden Übergang, sondern auch eine Schutzschicht, die es erlaubt, alle für die Halbleiter-Kontaktierung bekannten Maßnahmen zu ergreifen. So kann man beispielsweise unter Verwendung von Indium eine Lötverbindung herstellen. Man kann einen heißen Golddraht mit einer Schneide auf der kristallinen Schicht festdrücken (Wärmekompressionskontakt), man kann ein Kontaktmetall aufstäuben u. dgl.
Es ist zwar ein Punktkontakt-Gleichrichter bekannt, bei dem eine Germaniumschicht zwischen einer Flächenelektrode und einer Punktelektrode gehalten ist. Hierbei soll die Germaniumschicht im Bereich des Punktkontakts amorph, darunter jedoch kristallin gehalten werden. Auf diese Weise soll der
' Durchlaßwiderstand des als Detektor wirkenden ^Gleichrichters herabgesetzt werden.
Die Auswahl des Materials für die kristalline Schicht bereitet im allgemeinen keine Schwierigkeiten. Vorzugsweise besteht sie aus einem Teil der Komponenten des Mehr-Komponenten-Festkörpers. Hierbei macht man von der Tatsache Gebrauch, daß ζ. B. bei einem schaltenden Drei-Komponenten-Festkörper zwei Komponenten, wie Cadmium und Arsen oder Zink und Arsen, ausgeprägte Kristalle miteinander bilden und erst durch den Zusatz der dritten Komponente, wie Germanium oder Silizium, in den amorphen Zustand, der die Schaltfunktion ermöglicht, übergehen. Die Forderungen der Leitfähigkeit, des kristallinen Charakters und der Verträglichkeit sind hierbei einwandfrei erfüllt.
... 609 750/332
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die kristalline Schicht im wesentlichen aus Kohlenstoff herzustellen, beispielsweise durch den Niederschlag aus einer kohlenstoffhaltigen Atmosphäre bei höherer Temperatur. Kohlenstoff ist in diesem Fall gegenüber dem Festkörper neutral.
Eine besonders einfache Herstellung der erfindungsgemäßen Anordnung ergibt sich, wenn der Festkörper mittels eines an sich bekannten Aufdampfverfahrens in einer Vakuumkammer auf einer Unterlage erzeugt und danach die Kontaktanordnung in der gleichen Vakuumkammer aufgedampft wird. Hierbei macht man von der Tatsache Gebrauch, daß sich die eingangs geschilderten schaltenden Festkörper durch Aufdampfen herstellen lassen und daß auch die kristalline Deckschicht durch Aufdampfen erzeugt werden kann.
Insbesondere braucht man lediglich diejenigen Komponenten in der Vakuumkammer anzuordnen, die für den Festkörperschalter benötigt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dann nämlich beim an sich bekannten Aufdampfverfahren derjenige Teil der Komponenten, der zur Bildung der kristallinen Schicht benötigt wird, über einen längeren Zeitraum verdampft werden als der übrige Teil der Komponenten, wobei automatisch die gewünschte Kontaktanordnung entsteht.
Bei einer besonders einfachen Ausführungsform besteht die eine Elektrode der Kontaktanordnung aus einer Metallunterlage, auf der der Festkörper und darüber die aus der kristallinen Schicht bestehende andere Elektrode aufgedampft ist.
Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch im Schnitt dargestellt ist.
Auf eine Metallplatte! ist eine schaltende Festkörperschicht 2 aufgedampft. Darüber ist eine kristalline Elektrodenschicht 3 aufgedampft. An der Platte 1 ist ein Anschlußdraht 4 mittels der Lötverbindung 5 festgemacht. An der Elektrodenschicht 3 ist ein Anschlußdraht 6 mittels der Lötverbindung 7 festgemacht. Die Festkörperschicht besteht aus 67,5% Tellur, 25% Arsen und 7,5% Germanium. Die kristalline Schicht 3 besteht nur aus Tellur und Arsen.
Die Herstellung erfolgte derart, daß bei einem üblichen Aufdampfverfahren in einer Vakuumkammer zunächst alle drei Komponenten verdampft wurden, wobei die Menge und die Beheizung des
Germaniums so bemessen war, daß es früher vollständig verdampft war als die beiden anderen Komponenten.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Kontaktanordnung für ein elektronisches Festkörperschaltelement mit einem die Schaltfunktion übernehmenden Festkörper aus einem Zwei- oder Mehrkomponentensystem, das unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von einem hochohmigen Zustand in einen niederohmigen Zustand schaltet und in wenigstens einem der beiden Schaltzustände nichtkristallinen Charakter hat, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper an der Kontaktfläche eine kristalline Schicht gleichbleibender Leitfähigkeit trägt, auf der der Anschlußkontakt angeordnet ist.
2. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kristalline Schicht aus einem Teil der Komponenten des Mehr-Komponenten-Festkörpers besteht.
3. Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die kristalline Schicht im wesentlichen aus Kohlenstoff besteht.
4. Elektronisches Festkörperschaltelement mit einer Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Elektrode der Kontaktanordnung aus einer Metallunterlage besteht, auf die der Festkörper und darüber die aus der kristallinen Schicht bestehende andere Elektrode aufgedampft ist.
5. Verfahren zur Herstellung der Kontaktanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Festkörper mittels eines an sich bekannten Aufdampfverfahrens in einer Vakuumkammer auf einer Unterlage erzeugt und danach die Kontaktanordnung in der gleichen Vakuumkammer aufgedampft wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung der Kontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim an sich bekannten Aufdampfverfahren derjenige Teil der Komponenten, der zur Bildung der kristallinen Schicht benötigt wird, über einen längeren Zeitraum verdampft wird als der übrige Teil der Komponenten.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 895 199;
belgische Patentschrift Nr. 624 465.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 750/332 12.66 © Bundesdruckerei Berlin
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