DE1414410B1 - Verfahren zum Herstellen einer insbesondere auf Strahlung ansprechenden Halbleiterkristallanordnung mit pn-UEbergang und den pn-UEbergang gegen Feuchtigkeit schuetzenderHuelle - Google Patents

Description

• Es ist bereits eine insbesondere auf Strahlung ansprechende Halbleiterkristallanordnung mit pn-Übergang und den pn-übergang gegen Feuchtigkeit schützender Hülle bekanntgeworden, bei der die Hülle 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 Teil ' gebiete zerlegenden Linie feuchtigkeitsdicht verbunden ist und den Teil der Kristalloberfläche, an dem der pn-übergang zutage tritt, mit Abstand umgibt.
• Gegenstand des Zusatzpatents ist ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Anordnung, bei dem der pn-übergang in der Weise erzeugt wird, daß in eine Flachseite eines scheibenförmigen Halbleiterkristalls von gegebenem Leitfähigkeitstyp eine Metallfolie, die einen den entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp hervorrufenden Dotierungsstoff enthält, einlegiert und mindestens ein Teil der dadurch erzeugten Kontaktelektrode bis auf die ebenfalls dabei entstandene Rekristallisationsschicht in der Weise abgeätzt wird, daß ein ringförmiger Rand der Kontaktelektrode erhalten bleibt, auf den eine metallene Ringscheibe mit ähnlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Halbleiterkristall aufgebracht wird. Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung dieses Herstellungsverfahrens derart, daß die Gefahr, beim Abätzen eines mittleren Teiles des auflegierten Elektrodenmaterials die Stellen, an denen ein pn-übergang an der Kristalloberfläche zutage tritt, zu verunreinigen, weitgehend verringert oder ganz vermieden wird.
• Die Verbesserung des erwähnten Verfahrens nach dem Zusatzpatent besteht erfindungsgemäß darin, daß das Abätzen eines Teiles der Kontaktelektrode erst nach dem Aufbringen der metallenen Ringscheibe und innerhalb der Ausnehmung dieser Ringscheibe vorgenommen wird.
• Ein weiterer Vorteil dieses verbesserten Verfahrens ist darin zu erblicken, daß sich beim Auflegieren der metallenen Ringscheibe auf die ringförmige Kontaktelektrode ein Teil des Elektrodenmaterials am Innenrand der Ringscheibe hinaufzieht. Hieraus resultiert eine größere Sicherheit, daß die durch Legieren hergestellte Verbindung genügend dicht ist, da sich sowohl an der Innenseite als auch an der Außenseite der ringförmigen Kontaktelektrode ein kleiner Wulst aus Elektrodenmaterial bildet. Dies führt auch zu einer Verminderung des auf dem mittleren Teil der Halbleiterscheibe befindlichen Elektrodenmaterials. Infolgedessen ist die Elektrodenmaterialmenge, die abgeätzt werden muß, geringer.
• Die Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsbeispiele des verbesserten Verfahrens beim Herstellen eines Fototransistors.
• F i g. 1 zeigt ein vorgefertigtes, aus Halbleiterscheibe und auflegiertem Elektrodenmaterial bestehendes Halbleiteraggregat; F i g. 2 zeigt das weiterverarbeitende Aggregat mit auflegiertem ringförmigen Metallteil vor dem Ätzen, F i g. 3 das gleiche, Aggregat nach dem Ätzen, und F i g. 4 und 5 zeigen Vorrichtungen, die vorteilhaft beim Ätzen verwendet werden können.
• Alle Zeichnungen sind im vergrößerten Maßstab und der Deutlichkeit halber etwas verzerrt dargestellt. Insbesondere ist die Stärke der Halbleiterscheiben und aufgebrachten Elektroden stärker als der übrige Teil der Zeichnung vergrößert. In Wirklichkeit liegt die Stärke des Halbleiterscheibehens in der Größenordnung, von 1/1. mm.
• Das Aggregat nach F i g. 1 besteht aus einem Halbleiterkörper 2, in den zwei metallische Kontaktelektroden 3 und 4 einlegiert sind. Jeder dieser Kontaktelektroden ist eine beim Einlegieren erzeugte Rekristallisationsschicht vorgelagert. Beispielsweise kann die Halbleiterscheibe 2 aus p-Silizium bestehen, auf die zwei Folien aus Goldantimon (etwa 0,5 % Sb) auflegiert werden, um die beiden gestrichelt eina -Übergänge zu schaffen. Nach dem gezeichneten pn Legierungsvorgang liegt dann auf der durch den pn-Übergang begrenzten, rekristallisierten und umdotierten, nunmehr also n-leitenden Siliziumschicht eine metallische, im wesentlichen aus Gold und Silizium im eutektischen Verhältnis zusammengesetzte Legierungsschicht.
• F i g. 2 zeigt das Aggregat nach dem nächsten Verfahrensschritt, nämlich mit einer auflegierten metallenen Ringscheibe 5. Gleichzeitig mit dem Teil 5 kann auch auf der anderen Seite eine Metallscheibe 9 mit auflegiert werden.
• Die Teile 5 und 9 bestehen vorteilhaft aus Molybdän oder Wolfram, da diese beiden Metalle ähnliche Wärmeausdehnungskoeffizienten wie die hauptsächlich in Frage kommenden Halbleitermaterialien Germanium und Silizium besitzen. Gegebenenfalls kommen auch Tantal, Chrom, Osmium und Iridium in Betracht; Molybdän und Wolfram sind aber billiger und technisch leichter beherrschbar.
• Wie F i g. 2 erkennen läßt, zieht sich das Elektrodenmaterial am inneren Rand der metallenen Ringscheibe 5 etwas hoch, wodurch die Materialstärke auf der abzuätzenden Fläche vermindert und gleichzeitig für einen sauberen Verlauf des Legierungsmaterials am Innenrand der Ringscheibe 5 gesorgt wird. Beim anschließenden Abätzen des Elektrodenmaterials innerhalb der Ausnehmung der Scheibe, dessen Ergebnis die F i g. 3 zeigt, bleibt eine gute Abdichtung des Innenrandes gewährleistet. Zweckmäßigerweise wird der Durchmesser der Fläche, die dem Ätzangriff ausgesetzt wird, etwas kleiner als der Innendurchmesser der Ringscheibe 5 gewählt.
• Weiterhin führt die Verminderung des Elektrodenmaterials zu einer Verminderung der Ätzrückstände. Wird nämlich die zuvor erwähnte, aus Gold und Silizium zusammengesetzte Legierungsschicht mit Hilfe von Königswasser abgeätzt, so bleibt ein schwammiger Siliziumrest zurück, der dann beispielsweise durch Abwischen entfernt werden muß. Die Verringerung der Stärke des Elektrodenmaterials an der abzuätzenden Stelle führt nicht nur zu einer Verringerung der Ätzdauer, sondern auch zu einer Verminderung dieser schwammigen Siliziumrückstände.
• Eine beträchtliche Erleichterung und Verbesserung des Verfahrens kann durch die Verwendung von topfförmigen Vorrichtungen während des Ätzens erreicht werden. In F i g. 4 ist eine derartige Vorrichtung 20 dargestellt, in der sich ein Halbleiteraggregat gemäß F i g. 2 befindet. Zweckmäßigerweise wird der frei gebliebene Teil der oberen Ausnehmung mit Paraffin ausgegossen, so daß die gesamte Oberseite des Halbleiteraggregats mit Paraffin bedeckt und dadurch vor der Ätzlösung geschützt ist. An Stelle von Paraffin können auch andere Abdeckungsmaterialien verwendet werden, beispielsweise Kunstharzlacke. Mit Hilfe eines kleinen Metallstempels entsprechender Größe und Form wird ein Fenster in der gewünschten Größe und Form an der gewünschten Stelle in den Paraffinüberzug gestanzt und danach die gesamte, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen bestehende Vorrichtung in die Ätzlösung getaucht. Die Stellen 12, an denen die pn-übergänge an der Kristalloberfläche zutage treten, sind hierbei sowohl von einer Verunreinigung durch die Ätzlösung als auch von einer Verunreinigung durch das Paraffin ,aeschützt.
• In F i 5 ist eine ähnliche Vorrichtuna 21 dargestellt. Die halbfertige Halbleiteranordnung ist in diesem Falle durch einen weiteren zylindrischen Teil 6 ihres Gehäuses ergänzt, wodurch ein noch weitgehender Schutz der empfindlichen Stellen 12 erzielt'wird. Schließlich ist es auch möglich, die Halbleiteranordnung vollständig zu kapseln und erst dann die Ätzung durchzuführen. Das Gehäuse kann zu diesem Zweck beispielsweise durch einen am freien Ende des zylindrischen Teils 6 zu befestigenden Deckel, durch den eine Stromzulei tun., a zum"Teil 9 isoliert und abgedichtet hindurchgeführt ist, feuchtig-C keits- und gasdicht verschlossen werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen einer insbesondere auf Strahlung ansprechenden Halbleiterkristallanordnung mit pn-Übergang und den pn-Übergang gegen Feuchtigkeit schützender Hülle, C 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 feuchtiakeitsdicht verbunden ist und den Teil der Kristalloberfläche, an dem der n-übergang zup C tage tritt, mit Abstand umgibt, bei dem der pn-Übergang C in der Weise erzeugt C wird, daß in eine Flachseite eines scheibenförmi-en Halbleiterkristalls von -egebenem Leitfähigkeitstyp eine MetallfoIie, die einen den entcre2encresetzten Leitfähigkeitstyp hervorrufenden Dotierungsstoff enthält, einle-iert und mindestens ein Teil der dadurch erzeugten Kontaktelektrode bis auf die ebenfalls dabei entstandene Rekristallisationsschicht in der Weise abcreätzt wird, daß ein ring förmicrer Rand der Kontaktelektrode erhalten bleibt, auf den eine metallene Ringscheibe mit ähnlichem Wärmeausdehnungskoeffizienten wie der Halbleiterkristall aufgebracht wird, nach Zusatzpatent 1282203, dadurch gekennzeichn e t, daß das Absätzen eines Teils der Kontaktelektrode erst nach dem Aufbrinaen der metallenen Ringscheibe und innerhalb der Ausnehmung dieser Ringscheibe vorgenommen wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ätzen die Ringscheibe (5) auf den Rand (3) der Kontaktelektrode durch Legieren aufgebracht wird. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens diejenige Flachseite des Halbleiterkörpers (2), auf der die metallene Ringscheibe (5) aufgebracht ist, vor dem Ätzen mit Paraffin überzoaen wird und daß mit Hilfe eines Hohlstempels ein Loch von der Größe des weerzulitzenden Teils der Kontaktelektrode in den Paraffinüberzug gestanzt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Ätzen weitere Teile (6) der schützenden Hülle mit der metallenen Ringscheibe (5) verbunden werden. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gee kennzeichnet, daß der mit einlegiertem Elek trodenmaterial und mit der metallenen Ringscheibe (5) versehene Halbleiterkörper (2) vor dem Ätzen in eine die Austrittsstellen (12) der pn-Übergänge an der Kristalloberfläche vor dem Angriff der Ätzflüssigkeit schützende topfförmige Vorrichtung eingesetzt wird.