DE1279849B - Verfahren zum grossflaechigen Kontaktieren eines einkristallinen Siliziumkoerpers - Google Patents

Verfahren zum grossflaechigen Kontaktieren eines einkristallinen Siliziumkoerpers

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DE1279849B DES55807A DES0055807A DE1279849B DE 1279849 B DE1279849 B DE 1279849B DE S55807 A DES55807 A DE S55807A DE S0055807 A DES0055807 A DE S0055807A DE 1279849 B DE1279849 B DE 1279849B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4i7VW PATENTAMT Int. Cl.:
HOIl
AUSLEGESCHRIFT
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1279 849
Aktenzeichen: P 12 79 849.1-33 (S 55807)
Anmeldetag: 8. November 1957
Auslegetag: 10. Oktober 1968
Gegenstand des Hauptpatentes ist ein Verfahren zum großflächigen Kontaktieren eines einkristallmen Siliziumkörpers mit einer antimonhaltigen Goldfolie durch Züsammenlegieren beider über eine Fläche von mehreren Quadratmillimetern bis zu einigen Quadratzeritimeterri, bei dem eine durch Kaltwalzen fiergestellte Folie aus Gold mit einem an sich bekannten Antimongehalt zwischen 0,2 und 5 %>, insbesondere von etwa 1 %, unter Verwendung eines PreßkÖrpers mit zur Kontaktfläche paralleler Druckfläche in den Siliziumkristall bis zu einer über die ganze Kontaktierungsfläche gleichmäßigen, durch die Goldmenge je Flächeneinheit ini voraus festgelegten Tiefe einlegierf wird. : ":"",'".
Halbleiteranordnungen mit einer oder mehreren derartigen Elektroden können beispielsweise Gleichrichter, Leistungstransistoren, Fotodioden od. dgl. sein. An solchen Elektroden wurden bisweilen fehlerhafte Legierungsstellen beobachtet, insbesondere wenn die hierzu verwendete antimonhaltige Goldfolie sehr dünn war, wie z. B. bei der Herstellung von Transistoren. Diese fehlerhaften Legierungsstellen hatten bei pn-Übergängen, welche nach dem erwähnten Legierungsverfahren hergestellt waren, die nachteilige Folge, daß diese pn-Übergänge nur mit einer verhältnismäßig geringen Sperrspannung beansprucht werden konnten oder sogar ihre Sperreigenschaft vollständig verloren hatten. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die fehlerhaften Legierungsstellen weitgehend dadurch zu vermeiden, daß eine Gold-Antimon-Legierung mit einem Spurengehalt an Arsen in den Siliziumeinkristall einlegiert wird.
Eine andere Möglichkeit, die Ausbildung fehlerhafter Legierungsstellen beim Verfahren nach dem Hauptpatent weitgehend zu vermeiden, besteht erfindungsgemäß darin, daß beim Zubereiten der zum Einlegieren bestimmten antimonhaltigen Goldfolie ein definierter Schwefelgehalt zwischen 10~4 und 10"11Vo der Gesamtmenge der Gold-Antimon-Legierung eingestellt wird. Versuche mit einem solchen Schwefelgehalt hatten ein günstiges Ergebnis.
Zum Aufbereiten der schwefelhaltigen Gold-Antimon-Legierung wird vorteilhaft der Schwefel durch einen ersten Schmelzprozeß dem hochreinen Antimon beigeschmolzen. Dabei kann der Schwefel in elementarer oder in gebundener Form, z. B. als Antimonsulfid (Sb2S3), zugesetzt werden. Das schwefelhaltige bzw. antimonsulfidhaltige Antimon kann dann durch einen zweiten Schmelzprozeß und gegebenenfalls weitere Schmelzprozesse dem hochreinen Gold beigemengt werden. Der Goldanteil kann hierbei durch die verschiedenen Schmelzprozesse stufenweise er-Verfahren zum großflächigen Kontaktieren eines einkristallinen Siliziumkörpers
Zusatz zum Patent: 1085 613 i, ..'. ,'. ,
Anmelder: ; ' · "· ■·-■■■·' ■ ■■*·■■■ ■·■·■·■■: ■·-■: '■
Siemens Aktieiigeseilschaft, Berlin und MUpcjien, 8520 Erlangen, jWerner-yon-SiemBns-Str. 5Q ,
Als Erfinder benannt: ■'·"'■'·■-Dr. rer. nat. Adolf Herlet, 8551 Pretzfeld;
Dr.-Ing. Hubert Patalong, 8553 Ebermannstadt; Dr. phil. nat. Norbert Schink, 8520 Erlangen - -
höht werden. Im Endstadium sollen die anteiligen Mengen vorzugsweise 99% Au und 1% Sb/S be-
»5 tragen.
Man kann aber auch den Schwefel in elementarer oder gebundener Form, z. B. als Antimonsulfid, in einem ersten Schmelzprozeß einer Goldmenge, welche hochrein sein oder auch bereits Antimon enthalten kann, direkt beimengen, und zwar zunächst einem Teil der gesamten Goldmenge, und die endgültige Zusammensetzung durch einen oder mehrere weitere Schmelzprozesse, bei denen das Antimon beigemengt und der Goldanteil stufenweise erhöht wird, beispielsweise bis zu dem obenerwähnten optimalen Mengenverhältnis 99:1, herbeigeführt werden. Die auf diese Weise hergestellte schwefelhaltige Gold-Antimon-Legierung kann zu einer Folie bis herab zu einer Stärke von 0,05 mm oder weniger ausgewalzt werden.
In dieser Foliengestalt läßt sich das Elektrodenmetall erfahrungsgemäß bequem handhaben.
Die schwefelhaltige Gold-Antimon-Legierung kann zusätzlich nach dem eingangs erwähnten früheren Vorschlag mit einem Spurengehalt an Arsen versehen werden, der mit Vorteil zwischen 10~3 und 1O-1Vo der Gold-Antimon-Legierung gewählt werden kann. Das Arsen kann in ähnlicher Weise wie der Schwefel beigemengt werden.
Der eigentliche Legierungsprozeß kann z. B. mittels nachgiebiger und einstellbarer Druckvorrichtungen, in welchen die Siliziumscheiben mit den beiderseits anliegenden Elektrodenfolien und gegebenenfalls
: ' 809 620/315

Claims (4)

Trägerplatten zwischen Druckplatten, z. B. aus Graphit, eingeklemmt und so der Erhitzung auf etwa 700 bis 800° C auf einige Minuten ausgesetzt werden, oder nach Patent 1015152 durch Einbetten des Halbleiteraggregats in eine Pulverfüllung, z. B. von Graphitpulver, und Zusammenpressen der letzteren sowie Erhitzung, wie erwähnt, gegebenenfalls unter mäßiger Druckbelastung bis zu etwa 1 kg/cm2 oder weniger durchgeführt werden. Auf solche Weise können in Silizium$cheiben hochdotierte Überschußleitende Bereiche geschaffen werden. Zwischen einem derartigen Bereich und dem benachbarten, bei der Behandlung unverändert gebliebenen Silizium befindet sich, falls das Silizium vor der Behandlung mangelleitend war, ein pn-übergang. ;.·;.- ■ Patentanprüche: -λ
1. Verfahren zum großflächigen Kontaktieren eines einkristallinen Siliziumkörpers mit einer antimonhaltigen Goldfolie durch Zusammen- ao legieren beider über eine Fläche von mehreren ; Quadratmillimetern bis zu einigen Quadratzentimetern, bei dem eine durch Kaltwalzen hergestellte Folie aus Gold mit einem an sich bekannten Äntimongehalt zwischen 0,2 und 5%, insbesondere von etwa 1%, unter Verwendung eines Preßkörpers mit zur Kontaktfläche par-1 alleler Druckfläche in den Siliziumkristall bis zu einer über die ganze Kontaktierungsfläche gleichmäßigen, durch die Goldmenge je Flächeneinheit im voraus festgelegten Tiefe einlegiert wird, nach Patent 1085 613, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zubereiten der zum Einlegieren bestimmten antimonhaltigen Goldfolie ein definierter Schwefelgehalt zwischen 10~4 und lO-lo/o der Gesamtmenge der GoldrAntimon-Legierung eingestellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen ersten Schmelzprozeß Schwefel in elementarer oder gebundener Form, z. B. als Antimonsulfid (Sb2S3), dem hochreinen Antimon und durch mindestens einen weiteren Schmelzprozeß das schwefelhaltige bzw. antimonsulfidhaltige Antimon dem hochreinen Gold beigemengt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schwefel in elementarer oder gebundener Form, z. B. als Antimonsulfid, in einem ersten Schmelzprozeß mindestens einem Teil der Goldmenge, welche bereits. Antimon enthalten kann, beigemengt und die endgültige Zusammensetzung durch mindestens einen weiteren Schmelzprozeß herbeigeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Goldfolie zusätzlich mit ebem Arsengehalt zwischen IQ-3 1^d lO-lo/o der Gesamtmenge der Gold-Antimon-Legierung versehen wird. ·.·..,
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 961913;
USA.-Patentschrift Nr. 2736847. "."
809 620/315 9.68 θ Bundesdruckerei Berlin
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