DE1446221C3 - - Google Patents
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Description
Halbleiterkörpern zwischen den Halbleiterkörpern und dem einzudiffundierenden Material eine Oxidschicht
vorzusehen, die während der' Diffusionsbehandlung teilweise reduziert wird. Dieses bekannte
Verfahren vermag jedoch dem Durchschnittsfachmann keinen Hinweis auf das vorliegende Verfahren
zum Benetzen und Verbinden von Halbleitern mit Halbleitern, Metallen oder Glas zu geben.
Die Erfindung wird im folgenden an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Ausführungsbeispiel I
Auf eine zu benetzende Oberfläche eines Germaniumplättchens wird eine Germaniumdioxid-Pulverschicht
gebracht. Auf die Germaniumdioxidschicht wird Blei gelegt. Diese Anordnung wird in inertem
Gas mit einem Zusatz von Wasserstoff auf 750° C erhitzt. Das Germaniumdioxid wird dabei reduziert;
gleichzeitig sublimiert es und gelangt an die Oberflächen des Germaniumkristalls und des Bleies. Das
Blei benetzt danach gleichmäßig den Germaniumkristall. Dabei bilden sich gleichmäßige und ebene
Übergangsflächen zwischen der Legierungszone und dem unlegierten Kristall.
Ausführungsbeispiel II
Auf ein Germaniumplättchen wird eine Schicht aus Germaniumdioxid gebracht. Auf das Germaniumdioxid wird ein Nickelplättchen gelegt. Die gesamte
Anordnung wird daraufhin in inertem Gas mit einem Zusatz von Wasserstoff auf 700° C erhitzt.
Das dabei durch Reduktion gebildete reine Germanium verbindet das Germaniumplättchen einwandfrei
mit dem Nickelplättchen.
Claims (2)
1. Verfahren zum Verlöten von Halbleiter- bracht und in einer reduzierenden Atmosphäre er- :
plättchen mit Körpern aus Halbleitermaterial, 5 hitztwird.
Metall oder einem anderen Material unter Ver- JEs ist auch vorgeschlagen worden (deutsche Pa-
wendung eines Lotes, das ebenfalls aus Halb- tentschrift 1 109 483), beim,Verbinden eines Metalls
leitermaterial besteht, dadurch gekenn- oder einer Legierung mit einem Halbleiterkörper,
zeichnet, daß zwischen die zu benetzenden wobei das Material in geschmolzenem Zustand mit
und zu verbindenden Flächen ein pulverförmiges io dem Halbleiterkörper legiert wird und ein Flußmittel
Oxid des als Lot dienenden Halbleitermaterials Anwendung findet, welches im Stande ist, das HaIo-
gebracht und diese Anordnung in einer reduzie- genid mindestens eines der legierenden Elemente zu
renden Atmosphäre bis zur vollständigen Redu- bilden, den Halbleiterkörper vor der Aufbringung
zierung des Oxides erhitzt wird. . des Metalls bzw. der Legierung bei einer Temperatur
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 15 von mindestens 1500C in einer oxidierenden Atmokennzeichnet,
daß als das andere Material Glas Sphäre zu erhitzen.
gewählt wird. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Verwendung
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch von Halbleitermaterial oder einem zu reduzierenden
gekennzeichnet, daß als Oxid Germaniumdioxid Metalloxid als Lot nicht immer zu. zufriedenstellenverwendet
wird. 20 den Ergebnissen führt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, weitgekennzeichnet,
daß Germanium mit Blei verbun- hend unabhängig von dem Material, mit dem das
den wird. Halbleiterplättchen verlötet wird, eine sichere Benet- /
5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch ge- zung der zu verlötenden Materialien mit dem Lot zu
kennzeichnet, daß Germanium mit Nickel ver- 35 erreichen. .
bunden wird. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden löst, daß zwischen die zu benetzenden und und zu ,
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Re- verbindenden Flächen ein pulverförmiges Oxid des
duktion des Halbleiteroxides in einem inerten als Lot dienenden Halbleitermaterials gebracht und ■
Gas mit einem Zusatz von Wasserstoff bei einer 30 diese Anordnung in einer reduzierenden Atmosphäre
Temperatur oberhalb von 650° C und unterhalb bis zur vollständigen Reduzierung des Oxids erhitzt
des Schmelzpunktes der zu verbindenden Mate- wird. j rialien erfolgt. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß, j
wenn Halbleiteroxide, wie z.B. Germaniumoxid, in '
35 einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre reduziert wer-
" den, atomares Material entsteht, das unmittelbar j
nach der Reduktion sehr reaktionsfreudig ist. j
Während der Reduktion sublimiert das Material;
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verlöten es gelangt dabei an die Oberfläche der zu behandeln- j
von Halbleiterplättchen mit Körpern aus Halbleiter- 40 den Stoffe, zwischen denen es eingeschlossen ist, und
material, Metall oder einem anderen Material unter dringt in diese ein.
Verwendung eines Lotes, das ebenfalls aus Halb- Die Reaktionsfreudigkeit der reduzierten Halbleitermaterial
besteht. leiteroxide schafft eine Verbindung zwischen den zu
Für das Verlöten von Halbleiterplättchen mit Kör- benetzenden Stoffen, indem die reaktionsfreudigen
pern aus Halbleitermaterial, Metall oder einem ande- 45 Atome beide Stoffe angreifen. Die Oberflächenspan-
ren Material ist es wichtig, daß die zu verlötenden nung des Metalls bzw. des Halbleiters hat dabei kei-
Materialien, insbesondere das Halbleiterplättchen, nen Einfluß auf die Benetzung mehr,
mit dem Lötmaterial gut benetzt werden. In der Re- Vorzugsweise wird das Oxid in Pulverform zwi-
gel läßt sich jedoch Halbleitermaterial mit den übri- sehen die zu verbindenden Flächen gebracht,
gen Lötmaterialien nur außerordentlich schlecht be- 50 Das Verfahren nach der Erfindung ist besonders
netzen. Die Verwendung von Flußmitteln, die unter geeignet, um Germanium mit Germanium, Blei, Nik-
Umständen eine Benetzung erleichtern könnten, ist kel oder Glas zu verbinden.
in der Regel bei bereits zu Halbleiterbauelementen Bei allen Anwendungen des Verfahrens gemäß der
verarbeiteten Halbleiterplättchen nicht zulässig. Erfindung muß darauf geachtet werden, daß die zu
Eine unzureichende Benetzung zeigt sich aber 55 benetzenden und die zu verbindenden Flächen klein
auch dann, wenn man versucht, das als Lot verwen- sind. Anderenfalls würde der reduzierende Wasser-
dete Metall bzw. Legierung in das Halbleiterplätt- stoff daran gehindert werden, an alle Teile des Oxi-
chen einzulegieren. des heranzukommen. Die inneren Flächenbereiche
Es ist bereits bekannt (USA.-Patentschrift blieben dann unbenetzt, was zu ungleichmäßigen
2 555 001), ein Halbleiterplättchen mit einem metal- 60 Verbindungen führen würde.
lischen Träger zu verbinden, wobei als Verbindungs- Die Reduzierung des Oxides erfolgt vorzugsweise
material ein Halbleitermaterial verwendet wird. Das in inertem Gas mit einem Zusatz von Wasserstoff;
verbindende Halbleitermaterial ist dabei ein anderes zwischen einer Temperatur oberhalb von 650° C
als das, aus dem das Halbleiterplättchen besteht. und unterhalb des Schmelzpunktes der zu verbinden-
Es ist weiter bekannt (USA.-Patentschrift 65 den Materialien.
2 876 139), Molybdän, Wolfram, Legierungen Hier- Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hinge-
von oder Graphit mit Metallen und Halbleitern mit wiesen, daß es bereits bekannt ist (USA.-Patent-
Hilfe eines Verfahrens zu verbinden, bei dem auf den schrift 2 823 149), bei der Diffusionsbehandlung von
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