DE1908283U - Halbleiterbauelement mit einem durch einlegieren einer metallscheibe in einen halbleiterkoerper hergestellten pn-uebergang. - Google Patents
Halbleiterbauelement mit einem durch einlegieren einer metallscheibe in einen halbleiterkoerper hergestellten pn-uebergang.Info
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Description
RA.821483*23.11.6^
SIEMENS
siemens-schuckertwerke pla 63/1167 G-M
Aktz. S 44 296/21g
Halbleiterbauelement mit einem durch Einlegieren einer Metallscheibe
in einen Halbleiterkörper hergestellten pn-übergang
Halbleiterbauelemente bestehen meistens aus einem einkristallinen .
Halbleiterkörper, welcher verschiedene Zonen mit unterschiedlicher Dotierung enthält und welcher Kontaktelektroden besitzt, die zur
Kontaktierung der einzelnen Zonen dienen. Gemäß einem bekannten Verfahren wird in einen Halbleiterkörper eines bestimmten Leitungstyps
eine Metallscheibe einlegiert, welche Doüerungsmaterial
zur Erzeugung des entgegengesetzten Leifähigkeitstyps enthält. Es kann sich beispielsweise um Gold mit einem Zusatz von Antimon handeln
bzw. um Aluminium,welches gleichzeitig als Metall für die Kontaktelektrode wie auch als Dotierungsmaterial wirksam ist. Beim
Einlegieren der Metallscheibe entsteht eine umdotierte Zone (Rekristallisationsschicht)
und eine auf ihr aufliegende Kontaktelektrode, welche für gewöhnlich aus einem Metall-Halbleiter-Eutektikum
besteht, z.B. im Falle von Gold und Aluminium. An der Grenze zwischen der umdotierten Schicht und dem von dem Legierungsvorgang
nicht betroffenen Halbleiterkörper befindet sich ein pn-Übergang. Wird dieser pn-übergang in Sperrichtung beansprucht, so fließt bis
zum Erreichen einer bestimmten Spannung nur ein sehr geringer Sperrstrom, während bei Überschreiten dieser Spannung der pn-übergang
durchschlägt und nicht mehr als S-perrsicht wirksam ist.
Es hat sich nun herausgestellt, daß der Durchschlag des pn-Übergangs
stets nur an wenigen Stellen erfolgt, so daß es zur Erhöhung der Sperrspannung genügen würde, diese "schlechteren" Stellen auszu-
- 1 - Si/Ar
ί 2/11/90a (Amlsbogen) 3000 7.64 1999
PLA 63/1167 GM %J
merzen. Die feuerung betrifft eine Lösung dieser Aufgabe. Sie
bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement mit einem durch Einlegieren einer Metallscheibe in einen einkristallinen Halbleiterkörper
hergestellten pn-übergang. Gemäß der leuerung ist; der Rand der umdotierten Zone bis auf eine Dicke von weniger als 5/u in
stetigem Übergang abgeflacht.
In den Zeichnungen sind in den Figuren 1 bis 5 Ausführungsformen der Neuerung und bisher bekannter Halbleiter-Bauelemente in verschiedenen
Stufen ihres Herstellungsverfahrens dargestellt. Die Zeichnungen sind der Deutlichkeit halber insbesondere in den Dickenverhältnissen
stark verzerrt dargestellt. Derartige Halbleiter-Bauelemente
weisen für gewöhnlich einen Halbleiterkörper auf, welcher aus einem Einkristall geschnitten ist, der einen Durchmesser von
z.B. 12 bis 25 mm aufweist bei einer Dicke von 200 bis 300 /u. Die
zur Dotierung verwendeten Metallscheiben liegen für gewöhnlich in Folienform vor und weisen eine Dicke von etwa 30 bis 100/u auf.
In Figur 1 ist die erste Stufe des Herstellungsverfahrens eines herkömmlichen
Halbleitergleichrichters dargestellt. Figur 2 zeigt die fertige Halbleiterdiode. Auf einen Halbleiterkörper 2, beispielsweise
aus p-leitendem Germanium oder Silizium, wird eine Metallfolie 3 von etwas kleinerem Durchmesser, welche einen η-Leitung erzeugenden
Stoff enthält, aufgelegt, z.B. eine Gold-Antimon-Folie. Die andere Seite des Halbleiterkörpers 2 wird mit einer neutralen bzw.
einen p-Typ hervorrufenden Stoff enthaltenden Metallfolie 4 bedeckt.
Wird ein derartiges Aggregat beispielsweise in ein neutrales Pulver
eingebettet und auf eine über der eutektischen Temperatur des Halbleiters und der verwendeten Metalle liegende Temperatur erwärmt,
- 2 - Si/Ar
. . PLA 63/1167 GM
so entstellen zunächst Schmelzen, welche eine ubereutektische Zusammensetzung
aufweisen. Bei der Abkühlung kristallisiert zunächst Halbleitermaterial wieder aus und bildet im Falle der Umdotierung
eine neue Zone 5· Bei der eutektischen Temperatur erstarrt die Restschmelze und bildet Kontaktelektroden 3a und 4a. Die Rekristallisationszone,
welche unter der Kontaktelektrode 4a liegt, wurde nicht besonders gekennzeichnet, da sie den gleichen Leitfähigkeitstyp wie
das Grundmaterial des Halbleiterkörpers aufweist Im Rahmen der Neuerung
ist lediglich die andere Seite, welche den pn-übergang enthält, interessant. In Figur 3 ist ein Ausschnitt aus Figur 2 vergrößert
herausgezeichnet.
Es stellte sich heraus, daß die Stellen an denen bei der Überbeanspruchung
des pn-Übergangs zuerst der Durchschlag eintritt, im Querschnitt ein anderes Aussehen als der überwiegende Teil des pn-Übergangs
zeigen. Während man bei der Herstellung von Querschliffen
durch nach dem Legierungsverfahren hergestellte Halbleiter-Bauelemente für gewöhnlich eine abgerundete Randzone des pn-Übergangs
beobachtet, weisen im Gegensatz hierzu die Stellen, an denen der Durchbruch zuerst eintritt, eine scharfe Kante in der Randzone auf.
Der Durchbruch tritt hier also infolge erhöhter Feldstärke zuerst ein. In Figur 3 ist diese Kante durch den Pfeil 6 besonders gekennzeichnet.
Wie sich bei weiterer Untersuchung herausstellte, besteht ein Zusammenhang zwischen der scharfen Kante 6 und der Kristallstruktur
des Halbleiterkörpers. So zeigte sich, daß bei Halbleiterkörpern, welche Einkristallstruktur aufweisen, deren (m)-Achse senkrecht
zu der Flachseite der Halbleiterscheibe steht, diese scharfkantige Durchbruchstelle an drei Stellen des Randes des pn-Übergangs auftritt,
und zwar an drei um je 120° versetzten Stellen. Daraus geht hervor, daß diese scharfen Kanten in der Einkristallstruktur bedingt
sind und beim Aufschmelzen während des Einlegierens entstehen.
-3- Si/Ar
* ' PLA 63/1167 GM
Gemäß der !Teuerung werden diese scharfen Kanten dadurch beseitigt,
daß der Rand der Metallscheibe bis auf eine Dicke von weniger als 5 AX abgeflacht wird. Hierdurch ergifcu sich beim Einlegieren ein vollkommen
flacher Verlauf der Rand.zone der umdotierten Schicht, so daß eine scharfkantige Ecke, welche zu Spannungsdurchbrüchen Anlaß geben
kann, nicht mehr entsteht.
In Figur 4 ist eine Zusammenstellung ähnlich Figur 1 vor dem Legierungsvorgang
dargestellt, in Figur 5 das fertige Bauelement nach dem Legierungsvorgang. Eine Metallscheibe 13 in Folienform ist auf einen
Halbleiterkörper 12 aufgelegt. Der Rand der Metallscheibe 13, welche
beispielsweise eine Dicke von 80 /u aufweisen kann, ist in stetigem
Übergang bis auf etwa 5/u Dicke abgeflacht. Die Breite der abgeflachten
Randzone kann nach der Gesamtgröße der Metallscheibe und nach deren Dicke in verhältnismäßig weiten Grenzen gewählt werden.
Wenn die Metallfolie 13 einen Durchmesser von beispielsweise 12 mm
aufweist, so kann die Abflachung z.B. eine Randzonenbreite von etwa 2 mm aufweisen.
Die Unterseite des Halbleiterkörpers ist mit einer Folie 14 bedeckt,
welche im Falle des vorliegenden Beispiels nicht gemäß der leuerung
ausgebildet ist, da es sich lediglich um eine Kontaktelektrode mit ohmsehen Kontakt handelt. Im Falle eines Transistors \>ziu eines Vierschicht-Halbleiter-Bauelementes
mit StrömtorCharakter müßte auch diese
Legierungsfolie gemäß der Neuerung ausgebildet sein, wenn der hierbei entstehende pn-übergang die mit der Neuerung angestrebten Vorteile
aufweisen soll.
Wesentlich ist, daß die Metallscheibe beim Legieren in der Weise an
den Halbleiterkörper angedrückt wird, daß auch die abgeflachte Rand-
- 4 - Si/Ar
PLA 63/1167 GM
zone an dem Halbleiterkörper fest anliegt. Vorteilhaft wird
von einem Verfahren Gebrauch gemacht, gemäß welchem das aus Harbleiterkörper und Metallscheiben "bestehende Aggregat in
ein chemisch neutrales, mit den Legierungsbestandteilen nicht
reagierendes, "bei den angewendeten Temperaturen nicht schmelzendes
Pulver, z.B. Graphit oder Aluminiumoxyd, eingebettet wird. Ein derartiges Verfahren ist "beispielsweise in der deutschen
Patentschrift 1 046 198 "beschrieben.
In Figur 5 ist das fertige Halbleiter-Bauelement nach dem Legierungsvorgang
dargestellt. Aus der aufgelegten Metallfolie 13 ist die Kontaktelektrode 13a entstanden, welche auf einer
umdotierten Eekristallisationszone 15 aufliegt. Aus der Metallscheibe
14 ist die Kontaktelektrode 14a entstanden.
Die Abflachung des Randes der Metallscheibe kann auf verschiedene Weise hergestellt werden, z.B. durch Kaltverformung oder
auch durch Ätzen oder eine andere chemische Behandlung. Z.B. können im wesentlichen aus Gold bestehende Elektroden in Königswasser
getaucht werden.
3 Ansprüche
5 Figuren
5 Figuren
- 5 - Si/Ar
Claims (3)
1. Halbleiter-Bauelement mit einem durch Einlegieren einer
i.Ietallscheibe in einen einkristallinen Halbleiterkörper hergestellten
pn-Übergang, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der umdotierten Zone bis auf eine Dicke von weniger als 5/U
in stetigem Übergang abgeflacht ist.
2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine aus Gold mit einem Antimonzusatz bestehende Metallscheibe einlegiert ist.
3. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß eine aus Aluminium bestehende Metallscheibe einlegiert ist.
S i/Ar
Priority Applications (1)
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| DES44296U DE1908283U (de) | 1963-03-13 | 1963-03-13 | Halbleiterbauelement mit einem durch einlegieren einer metallscheibe in einen halbleiterkoerper hergestellten pn-uebergang. |
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Publications (1)
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| DE1908283U true DE1908283U (de) | 1965-01-14 |
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ID=33379075
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DES44296U Expired DE1908283U (de) | 1963-03-13 | 1963-03-13 | Halbleiterbauelement mit einem durch einlegieren einer metallscheibe in einen halbleiterkoerper hergestellten pn-uebergang. |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1908283U (de) |
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1963
- 1963-03-13 DE DES44296U patent/DE1908283U/de not_active Expired
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