DE1483298B1 - Elektrische Kontaktanordnung zwischen einem Germanium-Silizium-Halbleiterkoerper und einem Kontaktstueck und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

Elektrische Kontaktanordnung zwischen einem Germanium-Silizium-Halbleiterkoerper und einem Kontaktstueck und Verfahren zur Herstellung derselben

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Description

1 2
Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische aus der Oberfläche des Körpers, und es bleibt in der
Kontaktanordnung zwischen einem Germanium- Oberflächenschicht ein Gerüst aus Silizium zurück,
Silizium-Halbleiterkörper und einem Kontaktstück, das zu Siliziumoxyden oxydiert,
insbesondere für Thermogeneratoren, und einem Dieser Kontakt erfüllt nicht nur die erwähnten
Verfahren zur Herstellung dieser Kontaktanordnung, 5 Forderungen, er hat darüber hinaus wesentliche vor-
Das Kontaktstück derartiger Kontakte kann als teilhafte Eigenschaften. Da das Kontaktstück eine
Anschlußstück für eine elektrische Leitung oder bei Komponente des Halbleitermaterials enthält, ist der
Thermoelementen als Teil einer Kontaktbrücke die- Halbleiterkörper nach Entfernung der Oxydschicht
nen. Kontaktbrücken, die beispielsweise in einem an den Kontaktstellen unmittelbar auflegier- bzw.
Thermogenerator bei Temperaturen um 1000° C be- ίο aufschmelzbar, so daß zum Verbinden kein zusätz-
trieben werden sollen, müssen eine große elektrische liches Lot verwendet werden muß, das die elektri-
und thermische Leitfähigkeit sowie eine gute Oxyda- sehen Eigenschaften des Halbleiters im ungünstigen
tionsbeständigkeit, Temperaturwechselbeständigkeit Sinne beeinflussen kann. Das mit der Oxydschicht
und Bruchfestigkeit haben. Der thermische Ausdeh- überzogene Kontaktstück ist wegen seiner großen
nungskoeffizient soll mit dem Ausdehnungskoeffi- 15 Temperatur- und Temperaturwechselbeständigkeit
zienten des anliegenden Halbleitermaterials über den und seiner großen Bruchfestigkeit in besonderer Weise
gesamten Temperaturbereich hinweg möglichst gut für Thermogeneratoren geeignet. Die Kontaktstelle
übereinstimmen, und außerdem darf das Brücken- kann ohne weiteres bis über 1000° C betrieben wer-
material das anliegende Halbleitermaterial nicht do^ den, so daß bei Thermogeneratoren ein besserer
tieren, weil bei den hohen Betriebstemperaturen ein ao Wirkungsgrad als mit den bekannten Kontakt-
Eindiffundieren des Brückenmaterials in das Halb- materialien möglich ist.
leitermaterial nicht zu vermeiden ist. Eine daraus Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird resultierende Fehl- oder sogar Umdotierung des zwischen dem Halbleiterkörper und dem Kontakt- Ij Halbleitermaterials führt zur Verminderung der elek- stück eine Schicht oder ein Netz aus Wolfram oder trischen Eigenschaften der Anordnung und zu einer 25 Molybdän vorgesehen. Hierdurch wird beim AufAbnahme des Wirkungsgrades. Unter Umständen schmelzen des Halbleiterkörpers auf das Kontaktwird die Anordnung sogar unbrauchbar. stück der Halbleitermaterialfluß in das Kontaktstück
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein hinein behindert. Außerdem wird auf diese Weise Kontaktstück für einen Germanium-Silizium-Halb- eine noch bessere Angleichung der Ausdehnungsleiterkörper zu schaffen, das die genannten Forderun- 30 koeffizienten zwischen dem Halbleiterkörper und dem gen erfüllt. Aus der deutschen Auslegeschrift 1120154 Kontaktstück erzielt.
ist bekannt, daß Molybdändisilizid eine gute Leit- Die Erfindung wird an Hand eines Ausführungsfähigkeit hat. Sein thermischer Ausdehnungskoeffi- beispiels näher erläutert.
zient bei 25° C ist dem Ausdehnungskoeffizienten In der Figur ist ein Thermogenerator 1 dargestellt von Silizium und Germanium ähnlich, wie beispiels- 35 mit einem Wärmeaustauscher 2 für ein gasförmiges weise aus »International Ceramic Rev.«, Nr. 7 (1958), Medium an der heißen Kontaktstelle und einem S. 39 und 40, zu entnehmen ist. Aus dieser Literatur- Wärmeaustauscher 3 für ein flüssiges Medium an der stelle ist ferner bekannt, daß Molybdändisilizid bei kalten Kontaktstelle. Der Thermogenerator enthält Temperaturen oberhalb 1100° C noch oxydations- zwei Thermoschenkel 4 und 5 aus Germaniumbeständig ist und daß es ein hartes Material ist. Aus 40 Silizium-Halbleiignnaterial, von denen der eine durch der genannten Auslegeschrift ist ferner bekannt, daß eine Dotierung mit z. B. Bor, Gallium oder Indium gesintertes Molybdändisilizid eine geringe Tempera- p-leitend, der andere durch eine Dotierung mit z. B. turwechselbeständigkeit hat, die durch Zusätze ver- Phosphor, Arsen oder Antimon η-leitend gemacht ist. bessert werden kann. Die Kontaktstücke 6, 7 und 8 des Thermogenerators, ä
Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß 45 von denen das letztere als Brücke ausgebildet ist, be- ™ die Änderung des thermischen Ausdehnungskoeffi- stehen aus Molybdändisilizid. Sie besitzen mit Auszienten von Molybdändisilizid über einen großen nähme der Kontaktstellen einen Überzug 9, 10 bzw. Temperaturbereich annähernd mit dem von Germa- 11 aus Siliziumoxyden. Zwischen den Halbleiternium-Silizium übereinstimmt und daß außerdem körpern und den Kontaktstücken sind Schichten 12, legiertes Molybdändisilizid eine verbesserte Tempera- 50 13, 14 bzw. 15 aus Molybdän vorgesehen. Die Konturwechselbeständigkeit hat und daß die genannten taktstücke 6 und 7 besitzen elektrische Zuleitungen Forderungen auch von Wolframdisilizid erfüllt 16 und 17.
werden. Durch den elektrisch isolierenden Überzug aus
Die Erfindung besteht deshalb darin, daß das Kon- Siliziumoxyden kann bei einer Thermobatterie die taktstück aus Molybdändisilizid, Wolframdisilizid 55 elektrische Schaltung unabhängig vom Wärmestromoder einer siliziumreicheren Variante dieser Verbin- weg gemacht werden. So können beispielsweise die düngen besteht und daß das Kontaktstück mt Aus- Thermoschenkel elektrisch in Reihe und thermisch nähme der Kontaktstellen einen Überzug aus Silizium- parallel angeordnet werden.
oxyden besitzt. Solche Kontaktbrücken, die an einem Die erfindungsgemäße Kontaktanordnung wird auf
Germanium-Silizium-Halbleiterkörper anliegen, haben 60 die folgende Weise1 hergestellt. Die entsprechend vor-
außerdem den Vorteil, daß eine Dotierung des Halb- geformten Kontaktstücke aus Molybdändisilizid,
leitermaterials durch das Brückenmaterial aus- Wolframdisilizid oder süiziumreicheren Varianten
geschlossen ist. . dieser Materialien werden schnell auf etwa 1500° C
Ein Überzug aus Siliziumoxyden ist bei dem Kon- erhitzt. Hierbei verdampft Molybdän- bzw. Wolftaktstück in bekannter Weise durch Erhitzen erreich- 65 ramoxyd aus der Oberfläche des Körpers, und es t>ar. Wird beispielsweise Molybdändisilizid in einer bleibt ein Gerüst aus Silizium zurück. Dieses oxydiert sauerstoffhaltigen Atmosphäre, z. B. Luft, schnell auf und bildet eine Glasur aus Siliziumoxyden. Nach dem •etwa 1500° C erhitzt, so verdampft Molybdänoxyd Abkühlen werden die zu kontaktierenden Flächen
mechanisch von der Glasur befreit. Auf die bearbeiteten Stellen werden die Halbleiterschenkel aufgeschmolzen. Die Zwischenschichten 12 bis 15 erhält man, wenn man vor dem Aufschmelzen der Halbleiterschenkel eine Folie oder ein Netz aus Molybdän s bzw. Wolfram einlegt.

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Elektrische Kontaktanordnung zwischen einem Germanium-Silizium-Halbleiterkörper und einem Kontaktstück, insbesondere für Thermogeneratoren, dadurch gekennzeichnet, daß das Kontaktstück (6, 7, 8) aus Molybdändisilizid, Wolframdisilizid oder einer siliziumreicheren Variante dieser Verbindungen besteht ig und daß das Kontaktstück mit Ausnahme der Kontaktstellen einen Überzug (9, 10, 11) aus Siliziumoxyden besitzt.
2. Elektrische Kontaktanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Halbleiterkörper (4) und dem Kontaktstück (6) eine Schicht oder ein Netz (12) aus Molybdän oder Wolfram vorgesehen ist.
3. Verfahren zur Herstellung einer elektrischen Kontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kontaktstück der gewünschten Form aus Molybdändisilizid, Wolframdisilizid oder siliziumreicheren Varianten hiervon in an sich bekannter Weise schnell auf etwa 1500° C erhitzt, nach einer Glasurbildung auf der Oberfläche abgekühlt, die vorgesehene Berührungsfläche mit dem Halbleiterkörper dann von der Glasur befreit und auf diese Stelle der Halbleiterkörper aufgeschmolzen wird.
4. Anwendung des Verfahrens nach Anspruch 3 auf die Herstellung einer Kontaktanordnung nach Anspruch 2 mit der Maßgabe, daß vor dem Aufschmelzen des Halbleiterkörpers eine Folie bzw. ein Netz aus Molybdän bzw. Wolfram auf die von der Glasur befreite Stelle aufgelegt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
DE19651483298 1965-06-11 1965-06-11 Elektrische Kontaktanordnung zwischen einem Germanium-Silizium-Halbleiterkoerper und einem Kontaktstueck und Verfahren zur Herstellung derselben Pending DE1483298B1 (de)

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