DE1464357B1 - Verfahren zur Herstellung einer ohmschen Verbindung zwischen einem Silizium-Halbleiterkoerper und einem metallischen Traegerteil - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer ohmschen Verbindung zwischen einem Silizium-Halbleiterkoerper und einem metallischen TraegerteilInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Aufdampfen aufbringt und zwischen den in dieser
lung einer ohmschen Verbindung zwischen einem Weise überzogenen Oberflächen einen vorgeformten
Silizium-Halbleiterkörper und einem metallischen Gold-Germanium-Körper von eutektischer Zusam-
Träger- bzw. Anschlußteil. mensetzung einbringt. Bei diesem Verfahren zur
Sie wird nachfolgend in bezug auf die Befestigung 5 Herstellung einer Verbindung besteht zwar das Pro-
eines Siliziumtransistors an einer Metalloberfläche bleme einer durch Oxydbildung an der Gold-Silizium-
beschrieben. Grenzfläche hervorgerufenen Entnetzung nicht mehr
Die bekannten Verfahren zur Herstellung einer — ein Faktor, von dem man annehmen darf, daß
Verbindung zwischen Silizium und einem metalli- er die Hauptursache für schlechte Verbindungen
sehen Träger beruhten anfänglich auf der Verwen- io darstellt —, jedoch besitzt dieses Verfahren den
dung niedrig schmelzender Metalle bzw. Legierun- anderen Nachteil, daß es einen zusätzlichen Schritt
gen, wie beispielsweise Indium und Zinnloten. Diese im Herstellungsverfahren bedingt und die Verwen-Stoffe
wurden später durch Gold sowie vorgeformten dung eines vorgeformten Körpers von genau eutek-Körpern
aus ein Eutektikum bildenden Goldlegie- tischer Zusammensetzung erforderlich macht,
rangen mit wesentlich höheren Schmelzpunkten er- 15 Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur setzt. Diese Entwicklung wurde durch die Forderung Herstellung einer ohmschen Verbindung zwischen nach Halbleiteranordnungen erzwungen, welche zu- einem Elektrodenbereich eines Silizium-Halbleiternehmend höhere Betriebs- und Aufbewahrungs- körpers und einem metallischen Träger- bzw. Antemperaturen aushalten sollten. Diese zuletzt ge- schlußteil, bei welchem die zur Verbindung mit dem nannte Gruppe von Stoffen genügte zwar dem ao Silizium-Halbleiterkörper vorgesehenen Oberflächen-Bedürfnis nach Loten mit höherem Schmelzpunkt, bereiche des Träger- bzw. Anschlußteils vor der führte jedoch zu einer Reihe von Schwierigkeiten. Herstellung der Verbindung mit einem Metall über-
rangen mit wesentlich höheren Schmelzpunkten er- 15 Die Erfindung betrifft somit ein Verfahren zur setzt. Diese Entwicklung wurde durch die Forderung Herstellung einer ohmschen Verbindung zwischen nach Halbleiteranordnungen erzwungen, welche zu- einem Elektrodenbereich eines Silizium-Halbleiternehmend höhere Betriebs- und Aufbewahrungs- körpers und einem metallischen Träger- bzw. Antemperaturen aushalten sollten. Diese zuletzt ge- schlußteil, bei welchem die zur Verbindung mit dem nannte Gruppe von Stoffen genügte zwar dem ao Silizium-Halbleiterkörper vorgesehenen Oberflächen-Bedürfnis nach Loten mit höherem Schmelzpunkt, bereiche des Träger- bzw. Anschlußteils vor der führte jedoch zu einer Reihe von Schwierigkeiten. Herstellung der Verbindung mit einem Metall über-
Um mit Gold eine zufriedenstellende Verbindung zogen werden, das mit dem Silizium des Halbleiterherzustellen,
war es bisher notwendig, mit einer körpers legierfähig ist, und bei welchem auf eine
unberührten Siliziumoberfläche zu beginnen und die 25 unterhalb der Schmelzpunkte sowohl des Halbleiter-Oberfläche
während der Herstellung der Verbindung materials als auch des Überzugsmetalls liegende
oxydfrei zu halten, um eine Entnetzung (Herab- Temperatur erhitzt wird.
setzung des Benetzungsvermögens) der Gold-Grenz- Durch die Erfindung sollen die geschilderten
fläche zu vermeiden. Ein Verfahren hierfür bestand Nachteile der bekannten Verbindungsverfahren bedarin,
daß man das Silizium vor der Herstellung der 30 hoben werden; insbesondere soll das Problem des
Verbindung in einer nichtoxydierenden Atmosphäre Oxydationsschutzes der Siliziumoberfläche vor und
mit einem geeigneten chemischen Flußmittel behan- während der Herstellung der Verbindung in eindelte
oder die Siliziumoberfläche auf mechanischem facherer Weise als bisher gelöst werden und die
Wege abschmirgelte, um jegliche latente Oxydschicht Notwendigkeit der Einbringung einer gesonderten
zu entfernen. Auf diesen Schritt folgte sodann die 35 Lot-Zwischenschicht als besonderer Verfahrens-Herstellung
der Verbindung in einer inerten Atmo- schritt, welcher mit den Bedingungen der Massensphäre,
produktion nur schwer vereinbar ist, entbehrlich
Ein alternatives Verfahren, bei welchem das Er- werden. Schließlich soll durch die Erfindung eine
fordernis extrem sauberer Verbindungs-Oberflächen einwandfreie, rein ohmsche Kontaktierung vorberei-
wenigstens teilweise umgangen wird, besteht darin, 40 teter Elekrtodenbereiche des Silizium-Halbleiterkör-
daß man die Herstellung der Verbindung unter pers, sei es sperrschichtfreier Elektrodenbereiche, wie
Druck in einer inerten oder nichtoxydierenden beispielsweise die Basiselektrode von Trnsistoren, sei
Atmosphäre ausführt und gleichzeitig die miteinander es von gleichrichtenden Elektrodenbereichen, wie
zu verbindenden Teile einer Ultraschallenergie aus- beispielsweise den Emitter- oder Kollektorelektroden
setzt, wodurch zwischen den miteinander zu verbin- 45 von Transistoren, ermöglicht werden, wobei jegliche
denden Teilen Bewegungen in Querrichtung hervor- Beeinträchtigung der Elektroden, insbesondere der
gerufen werden, durch welche schädliche Oxyde ent- pn-Schichten von gleichrichtenden Elektroden u. dgl.,
fernt werden. durch die Herstellung der für die äußere ohmsche
Man erkennt, daß man mit diesen bekannten Ver- Kontaktierung erforderlichen Verbindung vermieden
fahren zwar eine zufriedenstellende Verbindung her- 50 wird; insbesondere soll die zur Herstellung der Verzustellen
vermag, wobei jedoch entweder äußerste bindung erforderliche Erhitzung möglichst niedrig
Sorgfalt bei der anfänglichen Herstellung einer im gehalten werden, um schädliche Beeinflussungen der
wesentlichen oxydfreien Siliziumoberfläche oder aber Elektrodenbereiche oder sonstiger in dem Halbleiterdie
Anwendung ausgetüftelter, komplizierter Ver- körper befindlicher empfindlicher Bereiche zuverfahren
erforderlich ist, um eine Entnetzung (Beein- 55 lässig zu vermeiden.
trächtigung des Benetzungsvermögens) während der Zu diesem Zweck ist gemäß der Erfindung vorHerstellung
der Verbindung zu vermeiden. Außer- gesehen, daß vor der Herstellung der Verbindung
dem besitzen diese bekannten Verfahren den Nach- die für die Verbindung vorgesehenen Oberflächenteil,
daß das Ergebnis nicht vorhersehbar ist und bereiche des Silizium-Halbleiterkörpers mit einem
daß sie häufig nicht zu beständigen, voll befriedigen- 60 Germanium-Überzug versehen werden und der
den Ergebnissen führen. Die demzufolge bei Ver- Träger- bzw. Anschlußteil mit einem Metall überwendung
derartiger Verfahren verringerte Ausbeute zogen wird, das mit Germanium ein Eutektikum zu
macht diese Verfahren unwirtschaftlich. bilden vermag, und daß die Grenzzone zwischen dem
Ein anderes bekanntes Verfahren zur Herstellung Germanium-Überzug und dem Metall-Überzug auf
ohmscher oder widerstandsarmer Anschlußverbin- 65 eine Temperatur oberhalb der Eutektikumstemperatur
düngen an Silizium besteht darin, daß man an den von Germanium und dem Überzugsmetall erhitzt
miteinander zu verbindenden Oberflächenbereichen wird, wobei sich die gesamte Menge des Germaniums
eine Goldschicht durch Elektroplattierung oder durch löst.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen,
daß als Überzugsmetall für den Trägerbzw. Anschlußteil Gold oder Blei verwendet wird;
im Fall der Verwendung von Gold wird eine Verbindung erzielt, die in an sich bekannter Weise aus
einer Gold-Silizium-Legierung besteht und daher gegen relativ hohe Temperaturen widerstandsfähig
ist, wie sie für Halbleiteranordnungen mit relativ großen Verlustleistungen angestrebt werden.
Die Aufbringung des Germanium-Überzugs auf dem Siliziumkörper kann in beliebiger Weise, beispielsweise
durch Abscheidung aus der Gasphase, insbesondere durch Aufdampfen im Vakuum oder
aber durch Elektroplattierung erfolgen.
Um eine Anschlußverbindung mit besonders geringem elektrischen Widerstand zu erhalten, kann
gegebenenfalls vorgesehen sein, daß der Germanium-Überzug zur Erzielung des gleichen Leitungstyps,
wie ihn die an den Germanium-Überzug angrenzende Zone des Silizium-Halbleiterkörpers bereits aufweist,
dotiert ist.
. Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung dient das ' Germanium einerseits in an sich bekannter Weise
zum Schutz der zu kontaktierenden Silizium-Halbleiteroberfläche gegen Oxydbildung und dadurch bedingte
Benetzungsschwierigkeiten, ohne jedoch selbst als Lot zu wirken; die fertiggestellte Verbindungszone besteht vielmehr aus einer Legierung des Überzugsmetalls
und Silizium, also beispielsweise aus einer Gold-Silizium-Legierung, in welcher das Material
des zuvor auf den Silizium-Halbleiterbereich aufgebrachten Germanium-Überzugs in Form diskreter
Germaniumkriställchen dispergiert ist. Der Vorgang ist solcher Art, daß beim Anlegen des mit
Gold oder Blei überzogenen Anschußteils gegen den mit dem Germanium-Überzug versehenen Bereich
der Siliziumoberfläche zunächst eine flüssige Phase in Gestalt des Eutektikums aus Gold bzw. Blei und
Germanium gebildet wird, wobei die Erhitzung lediglich auf einen geringfügig oberhalb der Eutektikumstemperatur
dieses Eutektikums liegenden Wert zu erfolgen braucht, der niedriger als die Schmelzpunkte
sämtlicher beteiligten Stoffe und insbesondere niedriger als der Schmelzpunkt des Silizium-Halbleitermaterials
ist, so daß eine schädliche Beeinträchtigung der Elektrodenbereiche innerhalb des Silizium-Halbleiterkörpers
zuverlässig vermieden wird. In dieser flüssigen Phase aus dem Gold-Germanium-Eutektikum
löst sich eine dünne Schicht des angrenzenden Siliziummaterials auf; beim nachfolgenden Abkühlen
bildet sich die erwähnte Verbindungszone, welche in der genannten Weise aus einer Gold-Silizium-Legierung
besteht, in welcher das Germanium in Form diskreter Kristallenen dispergiert ist.
Die Verwendung von Germainium als Hilfsmittel bei der Kontaktierung von Silizium-Halbleiterkörpern
ist, wie eingangs bereits erwähnt, an sich bekannt. Aus der USA.-Patentschrift 2 555 001 ist es im einzelnen
bekannt, ein metallisches Anschlußteil unter Verwendung von Germanium als Lotkörper mit einem
Silizium-Halbleiterkörper zu verbinden. Der Halbleiterkörper und der Metallträger werden dabei ohne
irgendwelche zuvor aufgebrachte Überzüge einfach durch ein bis zur Verflüssigung erhitztes Germaniumlot
miteinander verbunden, wobei zur Herstellung der Verbindung ersichtlich eine Erhitzung auf eine
wenigstens über dem Schmelzpunkt des Germaniums liegende Temperatur erforderlich ist. Die Verwendung
eines Goldüberzugs an dem metallischen Anschlußteil ist dabei nicht vorgesehen, so daß die
fertige Verbindungsstelle auch nicht aus der eigangs erwähnten, besonders vorteilhaften Gold- bzw. Blei-Silizium-Legierung
besteht, welche wegen ihrer hohen Temperaturbeständigkeit insbesondere für Halbleiteranordnungen
mit höherer Verlustleistung vorzuziehen ist.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1 032 853 ist die Hestellung von Legierungselektroden an Silizium-Halbleiterkörpern
bekannt, wobei eine Germaniumauflage in den Silizium-Halbleiterkörper zur Erzeugung
einer gegebenenfalls entsprechend dotierten Legierungselektrode einlegiert wird und sodann an
der Außenseite der Auflage in herkömmlicher Weise eine metallische Zuleitung, beispielsweise mit einem
Antimonlot, befestigt wird. Bei diesem bekannten Verfahren wird die Germaniumauflage, wie gesagt,
zuvor dem Silizium-Halbleiterkörper einlegiert, wofür eine Erhitzung auf eine über dem Schmelzpunkt
von Germanium und/oder Silizium liegende Temperatur erforderlich ist. Auch bei diesem bekannten
Verfahren ist im übrigen ein Überzug des metallischen Anschlußteils mit Gold oder Blei nicht vorgesehen;
die Verbindungszone besteht aus einer Silizium-Germanium-Legierung und nicht, wie bei dem
Verfahren gemäß der Erfindung, aus der für Halbleiteranordnungen mit hoher Verlustleistung bevorzugten
Silizium-Gold- bzw. Silizium-Blei-Legierung.
Es ist ferner aus der deutschen Auslegeschrift 1 074160 ein Verfahren zur Herstellung mindestens
nahezu sperrschichtfreier Elektroden an Halbleiterkörpern bekannt, bei dem auf die zu kontaktierende
Halbleiterfläche, z.B. Siliziumoberfläche, eine erste Metallschicht, z.B. eine Germaniumschicht, und
hierüber eine zweite Metallschicht aufgebracht wird und an die zweite Metallschicht eine Zuleitung gelötet
wird, wobei der Halbleiterkörper und die erste Metallschicht keine Legierung bilden sollen. Auch
hier erfolgt die Herstellung der Verbindung also in der herkömmlichen Weise unter Verwendung eines
üblichen Lots, so daß die hiermit verbundenen geschilderten Nachteile auftreten.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines
Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung; in dieser zeigt
F i g. 1 in Form eines Blockschemas die einzelnen Schritte des Verfahrens gemäß der Erfindung in einer
bevorzugten Aufeinanderfolge,
Fig. 2 eine Silizium-Halbleiteranordnung und einen Teil eines metallischen Trägers, mit welchem
die Halbleiteranordnung verbunden werden soll, vor der Herstellung der Verbindung,
F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt durch die nach dem Verfahren gemäß der Erfindung ausgeführte
Verbindungsstelle.
Die bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß man die Siliziumoberfläche,
mit welcher die Verbindung hergestellt werden soll, mit Germanium überzieht, daß
man die in dieser Weise überzogene Oberfläche in Berührung mit einem mit Gold überzogenen Träger
bringt und daß man sodann die Grenzzone der Verbindungsstelle auf eine Temperatur oberhalb der
Eutektikumstemperatur von Gold-Germanium, jedoch unterhalb der Schmelzpunkte der Einzelbestandteile
erhitzt. Es ist erwünscht, obzwar nicht wesentlich,
I 464
die Teile während der Herstellung der Verbindung in einem inerten Gas, beispielsweise Stickstoff, zu
spülen.
Der Überzug auf dem Träger muß folgende Bedingungen erfüllen: Er muß ein Eutektikum mit Germanium
zu bilden vermögen, und die während der Verbindungsphase des Verfahrens erzeugte eutektische
Schmelze muß Silizium zu lösen vermögen; die Löslichkeit von Silizium in der Schmelze ist eine unerläßliche
Bedingung für die Erzielung einer zuverlässigen Verbindung. Gold und Blei erfüllen diese
Anforderungen und gestatten die Herstellung ausgezeichneter ohmscher Verbindungen zwischen Silizium
und einem metallischen Träger.
Die Überzüge aus Germanium einerseits und Gold oder Blei andererseits können nach einem beliebigen
bekannten Verfahren aufgebracht werden, beispielsweise durch Elektroplattieren oder Abscheidung im
Vakuum.
Die Verbindung kommt durch Erzeugung eines Gold-Germanium-Eutektikums zustande, welches die
flüssige Phase einleitet. Während der Bildung des Eutektikums wird die Germaniumgrenzfläche absorbiert,
wobei das freigelegte Silizium eine teilweise Auflösung in der entstehenden Schmelze erfährt.
Metallographische Untersuchungen der Grenzzone ergeben, daß die Verbindung durch ein Gold-Silizium-Legierungssystem
gebildet wird, während das Germanium, das während der Abkühlung in Form diskreter Kriställchen ausfriert, über das gesamte
Zweiphasen-System dispergiert ist.
Das Germanium dient offensichtlich zur Abschirmung des Siliziums gegen eine Oxydation während
der Herstellung der Verbindung, es erleichtert die Benetzung des Siliziums durch die Gold-Komponente
des Systems und trägt so zur Bildung von beständig einheitlichen, zuverlässigen Verbindungen bei. Man
darf ferner annehmen, daß das Germanium als ein mildes Spül- und Reinigungsagens bei der Entfernung
von Sauerstoff aus dem System dient, und zwar infolge der Bildung von Germaniumdioxyd während
der Herstellung der Verbindung, welches durch das vorhandene Germanium zu dem flüchtigen Germaniummonoxyd
reduziert wird. Vorzugsweise wird das auf dem Silizium abgeschiedene Germanium mit
einer Spuren-Menge eines Stoffes dotiert, der in dem Germanium den gleichen Leitungstyp erzeugt, wie
ihn das darüber befindliche Silizium zeigt. Beispielsweise wird bei der Herstellung einer Verbindung mit
N-Silizium Antimon und bei der Herstellung einer Verbindung mit P-Silizium Aluminium zugesetzt. Die
Verwendung einer derartigen Dotierung ist in der Fachwelt bekannt und bildet keinen Bestandteil der
vorliegenden Erfindung.
Zum besseren Verständnis des Verfahrens gemäß der Erfindung wird nunmehr im folgenden eine bevorzugte
Ausführungsform an Hand der Herstellung der Verbindung eines Doppel-Diffusions-Planar-Transistors
10 aus Silizium mit einem metallischen Träger 12 aus Kovar beschrieben.
Die eigentlichen, funktioneilen Teile der Halbleiteranordnung spielen für die Erfindung keine Rolle
und stellen keinen Teil der Erfindung dar; sie werden daher hier nur kurz beschrieben. Planartransistoren
werden gleichzeitig zu Hunderten aus einer einzelnen Platte von Silizium niedrigen spezfischen Widerstands
hergestellt. Die einzelnen Transistorplättchen 10 werden sodann nach der Massenherstellung der
Anordnungen angerissen und von der Platte abgebrochen. Die Basis 14, der Emitter 16 und die Kontakte
18 werden nach herkömmlichen photomechanischen Verfahren hergestellt und die pn-Schichten
durch eine thermisch erzeugte Oxydschicht geschützt.
Nach der Herstellung des funkionellen Teils der Halbleiteranordnung wird die Fläche 21 des Kollektorbereichs
22 durch Läppung oder chemische Ätzung auf die zur Erzielung des gewünschten Kollektor-Widerstandes erforderliche Dicke bearbeitet.
Diese Behandlung wird an Luft ausgeführt und bewirkt, daß ein wesentlicher Teil des während der
Transistorherstellung erzeugten Oxyd-Überzugs von dieser Oberfläche entfernt wird. Es bleibt eine Siliziumoberfläche
zurück, die nahezu Eigenleitungs-Eigenschaft besitzt und nur atomare Oxydschichten
aufweist. Ein für diesen Zweck geeignetes Ätzmittel ist eine Lösung von Salpetersäure, Fluorwasserstoffsäure
und Essigsäure im Verhältnis von 3 :10 : 3 Volumteilen, die während der Behandlung auf einer
Temperatur von etwa 20 bis 25° C gehalten wird. Nach dieser Dickenbearbeitung wird das Plättchen in J
eine (nicht dargestellte) Vakuumkammer eingebracht und ein Überzug 24 aus eigenleitendem Germanium
oder aus Germanium mit einer geeigneten Dotierung im Wege einer Abscheidung im Vakuum auf die frisch
geätzte Siliziumfläche 21 mit einer Dicke von etwa 4500A aufgebracht. Die jeweilige Dicke des Germaniumüberzugs
ist nur in dem Sinne kritisch, daß die aus dem Gold und dem Germanium später erzeugte
eutektische Schmelze zur Erzeugung einer mechanisch festen Verbindung ausreichen muß. Wie
bereits erwähnt, ist es bei der Aufbringung von eigenleitendem Germanium auf N-Silizium vorzuziehen,
durch Abscheidung im Vakuum auf dem Germanium einen dünnen Film aus Antimon als Dotierung
aufzubringen, um die Art des ohmschen Anschlusses zu verbessern. Diese Phase des Verfahrens
wird unter Verwendung eines nichterwärmten Siliziumträgers ausgeführt; die einzige Erhitzung ist diejenige,
welche von der Verdampfungs-Wicklung, wie sie gewöhnlich bei Dampfabscheidungsanlagen Verwendung
findet, herrührt. Eine Legierung des Germaniums mit dem Silizium ist nicht erforderlich. '
Diese Schritte werden vorzugsweise ausgeführt, während die einzelnen Transistoranordnungen noch
integraler Bestandteil der größeren Einzelplatte sind; diese Platte, welche mehrere hundert einzelne Halbleiteranordnungen
enthält, wird danach aus der Vakuumkammer herausgenommen und durch Anreißen und Brechen in die einzelnen getrennten Transistorplättchen
10 zerteilt.
Koordiniert hierzu ist nach dem Verfahren gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das Teil, mit
welchem das Siliziumplättchen verbunden werden soll, mit herkömmlichen Mitteln mit einem Goldüberzug
versehen wird. Bei dem gezeigten Beispiel wird die Oberfläche 27 des Kovarträgers 12 elektrolytisch
mit Gold 28 plattiert, und zwar mit einer Dicke von etwa 2,5 μΐη. Die Dicke des Goldüberzugs
ist, wie die des Germaniums, nur in dem Sinne kritisch, daß ausreichend Material vorhanden sein
muß, um die gewünschte mechanische Verbindung zu erzielen.
Nach Herstellung der Überzüge auf der Siliziumoberfläche 21 und der Trägeroberfläche 27 werden
diese miteinander in Berührung gebracht und die Grenzzone auf eine Temperatur erwärmt, welche
oberhalb der Temperatur des Gold-Germanium-Eutektikums,
jedoch unterhalb der Schmelzpunkte sowohl von Silizium als auch von Gold liegt. Falls
erwünscht, beispielsweise in solchen Fällen, in welchen die Anschlüsse zu den Basis- und Emitterbereichen
mit einer Gold-Silizium-Eutektikums-Legierung hergestellt sind, kann die zur Herstellung
der Verbindung erforderliche Temperatur auf einen Wert herabgesetzt werden, der unterhalb der Temperatur
liegt, bei welcher das Gold-Silizium-Eutektikum
eine Verflüssigung erfährt, um auf diese Weise jede Beeinträchtigung der Basis- und Emitteranschlüsse
zu vermeiden. Dieser Schritt kann durch Erhitzung der Gesamtanordnung nach einem von
mehreren kommerziell verfügbaren Verfahren erfolgen, beispielsweise durch Erhitzen der Anordnung in
einem Ofen, oder bevorzugt in der Weise, daß man einen elektrischen Strom durch den Träger leitet,
und zwar mittels zweier in Kontakt mit dem Träger gebrachten, zu beiden Seiten des Verbindungs- zo
bereichs angeordneten Elektroden. Diese Technik ist in der Fachwelt wohl bekannt, so daß eine gesonderte
Darstellung und weitere Ausführungen hierzu nicht erforderlich sind. Bei der Anwendung dieses
zuletzt erwähnten Verfahrens wirkt der Kovar- as Träger 12 beim Stromdurchgang als' Widerstandsheizelement und liefert die zur Verbindung erforderliche
Temperatur. Zum Zweck der Temperaturregelung kann in dem elektrischen Stromkreis ein Variac
(Autotransformator) vorgesehen sein. Um jede Möglichkeit einer Oxydbildung auszuschließen, wird diese
Phase des Verfahrens gemäß der Erfindung vorzugsweise in einer inerten Atmosphäre ausgeführt. Jedoch
kann das Verfahren gemäß der Erfindung mit zufriedenstellendem Ergebnis auch in normaler Umgebungsluft
durchgeführt werden. Eine bevorzugte Ausführungsform besteht darin, daß man den Bereich
während der Herstellung der Verbindung mit Stickstoff spült, und zwar mittels Düsen, welche auf
die Behandlungszone gerichtet sind.
Wie bereits weiter oben erwähnt, zeigen metallographische Schnitte durch die Verbindung, daß diese
durch ein Gold-Silizium-Legierungssystem hergestellt wird, wobei das Gold den Germaniumüberzug vollständig
absorbiert und eine teilweise Auflösung des Siliziumkörpers hervorruft. F i g. 3 zeigt eine Vergrößerung
der Verbindungszone; darin ist die Gold-Silizium-Grenzschicht 30 graphisch angedeutet, in
welcher diskrete Germanium-Kriställchen 32 dispergiert sind, welche während der Abkühlung aus der
Lösung ausgefällt werden. Aus dieser Tatsache kann man schließen, daß das Germanium die Herstellung
der Verbindung durch Bildung eines Eutektikums mit niedrigem Schmelzpunkt erleichtert und des weiteren
als Abschirmung dient, welche die darunter befindliche Siliziumoberfläche durch Vermeidung einer
Oxydation derselben bis zur vollständigen Fertigstellung der Verbindung unversehrt hält, ein Merkmal,
welches die Lagerfähigkeit der Anordnung zu sätzlich verbessert. Germanium besitzt den weiterei
Vorteil, daß es wesentlich weniger zur Oxydbilduns neigt als Silizium, mit der Folge, daß man ein<
wesentlich saubere Verbindung erhält, ohne daß dii Notwendigkeit einer übermäßigen Sorgfalt bei de
Herstellung besteht; all diese Faktoren zusammei ergeben ein Verfahren zur Herstellung einer zuver
lässigen ohmschen Verbindung mit Silizium, welche: gegenüber den bekannten Verfahren wesentliche Vor
teile besitzt.
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung einer ohmschei Verbindung zwischen einem Elektrodenbereicl
eines Silizium-Halbleiterkörpers und einen metallischen Träger- bzw. Anschlußteil, be
welchem die zur Verbindung mit dem Silizium Halbleiterkörper vorgesehenen Oberflächen
bereiche des Träger- bzw. Anschlußteils vor de Herstellung der Verbindung mit einem Metal
überzogen werden, das mit dem Silizium de Halbleiterkörpers legierfähig ist, und bei welchen
auf eine unterhalb der Schmelzpunkte sowohl de Halbleitermaterials als auch des Überzugsmetall
liegende Temperatur erhitzt wird, dadurc] gekennzeichnet, daß vor der Herstellun
der Verbindung die für die Verbindung vorge sehenen Oberflächenbereiche (21, F i g. 2) de
Silizium-Halbleiterkörpers (22) mit einem Ger manium-Überzug (24) versehen werden und de
Träger bzw. Anschlußteil (12) mit einem Meta: überzogen wird, das mit Germanium ein Eutekti
kum zu bilden vermag, und daß die Grenzzon zwischen dem Germanium-Überzug (24) und der
Metall-Überzug (28) auf eine Temperatur obei halb der Eutektikumstemperatur von Germaniur
und dem Überzugsmetall erhitzt wird, wobei sie die gesamte Menge des Germaniums löst.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß als Überzugsmetall für de
Träger- bzw. Anschlußteil (12) Gold oder BIe verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurc gekennzeichnet, daß der Germanium-Überzu
(24) auf dem Silizium-Halbleiterkörper (22 durch Aufdampfen aufgebracht wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurc gekennzeichnet, daß der Germanium-Überzu
(24) auf dem Silizium-Halbleiterkörper (22 durch Elektroplattierung aufgebracht wird.
5. Verfahren nach einem oder mehreren de
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenr zeichnet, daß der Germanium-Überzug (24) s
dotiert wird, daß er den gleichen Leitungstyp wi die an ihn angrenzende Zone des Silizium-Halt
leiterkörpers (22) aufweist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 009 544/31
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