DE1276232B - Insbesondere auf Strahlung ansprechende Halbleiterkristallanordnung mit pn-UEbergangund den pn-UEbergang gegen Feuchtigkeit schuetzender Huelle - Google Patents
Insbesondere auf Strahlung ansprechende Halbleiterkristallanordnung mit pn-UEbergangund den pn-UEbergang gegen Feuchtigkeit schuetzender HuelleInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES ^V^ PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. CL:
HOIl
Deutsche KL: 21g-29/10
Nummer:
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Auslegetag:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:
P 12 76 232.2-33 (S 63190)
29. Mai 1959
29. August 1968
Das Hauptpatent betrifft eine insbesondere auf Strahlung ansprechende Halbleiterkristallanordnung
mit pn-übergang und den pn-Ubergang gegen Feuchtigkeit schützender Hülle, die die Kristalloberfläche
teilweise frei läßt, indem sie mindestens an einer Seite des zu schützenden pn-Übergangs mit der Oberfläche
des Halbleiterkristalls längs einer in sich geschlossenen, den pn-übergang nicht berührenden, die
Kristalloberfläche in zwei Teilgebiete zerlegenden Linie feuchtigkeitsdicht verbunden ist und den Teil
der Kristalloberfläche, an dem der pn-übergang zutage tritt, mit Abstand umgibt.
Eine derartige Halbleiterkristallanordnung ist erfindungsgemäß in der Weise weiter ausgebildet, daß
der scheibenförmige Halbleiterkristall über seine Dicke vier aufeinanderfolgende Zonen von abwechselnd
entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweist. Ein derartiges Bauelement stellt einen durch Strahlung,
insbesondere Licht, steuerbaren Gleichrichter dar, der in einer der beiden Stromrichtungen vollständig
sperrt, während in der anderen, zunächst ebenfalls gesperrten Stromrichtung eine Freigabe des
Stromflusses mit Hilfe eines steuernden Lichtimpulses herbeigeführt werden kann. Ein derartiges Halbleiterelement
wird als Fotothyristor bezeichnet.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer solchen Halbleiterkristallanordnung schematisch dargestellt.
Aus ihr gehen weitere Einzelheiten und Vorteile hervor. Die Anordnung ist der Deutlichkeit
halber vergrößert und maßstäblich verzerrt dargestellt, insbesondere bezüglich der Dickenabmessungen.
Bei der Herstellung der Halbleiterkristallanordnung mit vier Zonen gemäß der Zeichnung geht man
zweckmäßigerweise von einem scheibenförmigen Halbleiterkörper aus beispielsweise p-leitendem,
hochohmigem Silizium von etwa 100 Ohm-cm aus.
In die eine Flachseite dieser Scheibe wird durch einen Erwärmungsvorgang eine Folie aus einer Gold-Wismut-Legierung
mit etwa 0,3% Bi von einem etwas kleineren Durchmesser als dem der Halbleiterscheibe
einlegiert. Es bildet sich eine Rekristallisationszone 3 aus η-dotiertem Silizium mittlerer Dotierungskonzentration
mit etwa 1017 bis 1018 Wismutatomen pro cm3, die an das unverändert gebliebene
p-Silizium angrenzt und eine Schicht aus einem Gold-Silizium-Wismut-Eutektikum trägt. Diese letztere
Schicht wird anschließend mit Hilfe von Königswasser abgelöst.
In die Rekristallisationszone 3 wird nun eine Folie geringeren Durchmessers aus einer Gold-Bor-Wismut-Legierung
mit etwa 0,2% B und etwa Insbesondere auf Strahlung ansprechende
Halbleiterkristallanordnung mit pn-übergang und den pn-übergang gegen Feuchtigkeit
schützender Hülle
Halbleiterkristallanordnung mit pn-übergang und den pn-übergang gegen Feuchtigkeit
schützender Hülle
Zusatz zum Patent: 1047 949
Anmelder:
Siemens Aktiengesellschaft, Berlin und München, 8520 Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Arnulf Hoffmann, 8000 München;
Dr.-Ing. Walter Hartel, 8156 Otterfing
0,3% Bi einlegiert, desgleichen in die gegenüberliegende Flachseite des Grundkörpers eine Folie aus
einer Gold-Antimon-Legierung mit etwa 0,5 % Sb, deren Durchmesser nur wenig größer ist als der
Durchmesser der Halbleiterscheibe. So entsteht eine andere Rekristallisationszone 4 aus η-dotiertem Silizium
hoher Leitfähigkeit, und ein Teil der Rekristallisationszone
3 wird umdotiert und bildet eine p-leitende Zone 5 hoher Leitfähigkeit, während die
Zone 2 des Halbleiterkörpers ihren ursprünglichen p-leitenden, hochohmigen Zustand behält. Ferner
grenzt außen an die Zone 5 eine Elektrode 6 aus einem Gold-Bor-Wismut-Silizium-Eutektikum und
außen an die Zone 4 eine Elektrode 7 aus einem Gold-Antimon-Silizium-Eutektikum. Diese letztere
Elektrode bedeckt wegen des größeren Durchmessers der ursprünglich vorhandenen Gold-Antimon-Folie
auch den äußeren Rand der Siliziumscheibe. Nun wird ein ringförmiges Teil 8 aus Wolfram oder
Molybdän auf die Elektrode 7 auflegiert. Dieses ringförmige Teil 8 wird zweckmäßigerweise vorher mit
einem Überzug aus Gold versehen, z. B. auf galvanischem Wege. Anschließend wird das mittlere
Teil der Elektrode 7 mit Hilfe von Königswasser abgelöst, so daß die Rekristallisationsschicht 4 an dieser
Stelle frei liegt.
Auf der gegenüberliegenden Seite wird auf die Elektrode 6 eine ebenfalls vergoldete Molybdän- oder
Wolframscheibe 9 auflegiert, deren Durchmesser etwas größer als der Innendurchmesser des ring-
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förmigen Teiles 8 gewählt werden sollte, damit diese beiden Teile zusammen als mechanische Stütze für
das dünne Halbleiterscheibchen dienen können. Die Halbleiteroberfläche wird an den mit Pfeilen 14 bezeichneten
Stellen, an denen die pn-Übergänge zutage treten, durch Ätzen von Überbrückungen gesäubert.
Mit Hilfe eines zylindrischen Gehäuseteiles 10 und eines metallischen Deckels 11 wird ein geschlossenes,
gasdichtes Gehäuse hergestellt, in dem die genannten, besonders empfindlichen Stellen vor Feuchtigkeit und
erneuter Verunreinigung geschützt sind. Das Teil 10 kann z. B. aus einem keramischen Werkstoff bestehen
und an den Enden metallisiert sein, so daß es mit den Teilen 8 und 11 durch Lötung oder Legierung verbunden
werden kann. Zweckmäßigerweise wird das Mittelteil des Deckels 11 als Kühlblock ausgebildet
und ebenfalls mit der Molybdänscheibe 9 durch Lötung verbunden. Vorteilhaft wird der Metalldeckel
11 nachgiebig ausgebildet, z. B. gewellt, damit hierdurch mechanische Spannungen ausgeglichen so
werden können. Ein Gewindebolzen 12, der vorzugsweise mit dem Metalldeckel 11 aus einem Stück besteht,
kann zum Befestigen der Anordnung auf einem Kühlblech od. dgl. dienen.
Die Wirkungsweise der Anordnung ist folgende: Wird an die Elektrode 6 der positive Pol und an die
Elektrode? der negative Pol einer Spannungsquelle gelegt, so sind die pn-Übergänge zwischen den
Zonen 5 und 3 sowie 2 und 4 in Durchlaßrichtung und der pn-übergang zwischen den Zonen 3 und 2
in Sperrichtung beansprucht. Diese Sperrschicht kann nun durch Trägerinjektion durchlässig gemacht werden.
Im Fall der vorliegenden Anordnung wird eine Strahlung 13, die z. B. im Bereich des sichtbaren
Lichtes oder auch im Ultraroten liegen kann, auf die Oberfläche der Zone 4 gerichtet und hierdurch die
Zündung der Kristallanordnung bewirkt.
Ein Hauptvorteil der beschriebenen Anordnung ist darin zu sehen, daß die Strahlung direkt auf die
wirksame Halbleiterfläche trifft.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebene und dargestellte Ausführungsform beschränkt. So kann
z. B. die Isolierung zwischen den beiden Elektroden 6 und 7 auch auf andere Weise als durch die Zwischenschaltung
eines keramischen Gehäuseteiles bewirkt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, andere
Halbleitermaterialien als Silizium zu verwenden. So kann man beispielsweise von einem Halbleiterkörper
aus hochohmigem, η-leitendem Germanium ausgehen und die p-Dotierung durch Einlegieren von Aluminiumfolien
bewirken. Die Umdotierung eines Teiles eines auf diese Weise hergestellten p-Bereiches
zur η-Leitung kann dann durch Einlegieren einer Gold-Antimon-Folie in die z. B. durch Ätzen mit
Salzsäure freigelegte Rekristallisationsschicht erfolgen. Die weiteren Verfahrensschritte können ähnlich
wie in dem ersten Beispiel durchgeführt werden.
Claims (1)
- Patentanspruch:Insbesondere auf Strahlung ansprechende Halbleiterkristallanordnung mit pn-übergang und den pn-übergang gegen Feuchtigkeit schützender Hülle, die die Kristalloberfläche teilweise frei läßt, indem sie mindestens an einer Seite des zu schützenden pn-Übergangs mit der Oberfläche des Halbleiterkristalls längs einer in sich geschlossenen, den pn-übergang nicht berührenden, die Kristalloberfläche in zwei Teilgebiete zerlegenden Linie feuchtigkeitsdicht verbunden ist und den Teil der Kristalloberfläche, an dem der pn-übergang zutage tritt, mit Abstand umgibt, nach Patent 1047949, dadurch gekennzeichnet, daß der scheibenförmige Halbleiterkristall über seine Dicke vier aufeinanderfolgende Zonen von abwechselnd entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp aufweist.In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 941631.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen809 593/444 8.68 © Bundesdruckerei Berlin
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