DE977513C

DE977513C - Verfahren zur Beseitigung eines Sperreffektes von flaechenhaften Kontaktelektroden an Halbleiterkoerpern aus Germanium oder Silizium

Info

Publication number: DE977513C
Application number: DES26374A
Authority: DE
Inventors: Karl Dr Phil Habil Seiler
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1951-12-18
Filing date: 1951-12-18
Publication date: 1966-11-03
Also published as: FR69985E; BE516298A; GB733095A; GB794230A; FR1067783A; US2869057A

Description

(WiGBl. S. 175)

AUSGEGEBENAM 3. NOVEMBER 1966

S 26374 VIII el 21g

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Beseitigung eines Sperreffektes von flächenhaften, unmittelbar auf Halbleiterkörpern aus Germanium oder Silizium von Flächengleichrichtern oder Kristallverstärkern aufgebrachten Kontaktelektroden aus Silber, Rhodium, Kupfer oder Aluminium.

Es ist nach der USA.-Patentschrift 2 563 503 bereits ein sperrfreier Kontakt an einem Halbleiterkörper aus Germanium oder Silizium bekannt, nämlich ein Basiskontakt an einem Transistor, wofür auf den Halbleiterkörper an der Stromübergangsstelle zunächst eine Schicht aus Rhodium aufgebracht wurde, an welcher eine sich über die gesamte Kontaktstelle erstreckende Kontaktelektrode angelötet wurde. Nach der Zeitschrift »Physical Review«, Bd. 79, Nr. 6, 1950, S. 1027 bis 1028, ist bereits erkannt worden, daß bei derart angebrachten Kontakten Metallatome während des Lötens in den Halbleiterkörper eindiffundieren, wobei die Konzentration nahe der Oberfläche des Halbleiters, durch welche sie hindurchdiffundieren, am größten ist. Es ist weiter in dem deutschen Patent 968 125 vorgeschlagen worden, sperrschichtfreie Kontakte bei Germanium in der Weise herzustellen, daß ein zwischen 200 und 500⁰C schmelzendes Metall oder eine entsprechende Metallegierung im Vakuum auf das Germanium aufgedampft oder aufgestäubt wird, daß anschließend das Halbleitersystem einer Wärmebehandlung unterworfen wird und daß schließlich der Kontakt mit dem Germanium in Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre verschmolzen wird. Hierbei sind speziell Legierungen sowie Wismut, Blei oder Indium vorgeschlagen worden. Infolge des verhältnismäßig

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niedrigen Schmelzpunktes der benutzten Metalle und Legierungen ist eine Wärmebehandlung bei höheren Temperaturen nicht möglich, ohne daß die genannten Legierungen schmelzen. Beim Schmelzen bei höheren Temperaturen als 500⁰ C besteht jedoch der Nachteil, daß die genannten Legierungen tief in das Germanium einlegieren. Dies ist in vielen Fällen, insbesondere bei Halbleiterkörpern sehr geringer Dicke, unerwünscht.

Eigene Untersuchungen über das Verhalten der Halbleiterstoffe Germanium und Silizium ergaben, daß die Neigung zur Sperrschichtbildung groß ist. Diese Stoffe bilden sogar dann Sperrschichten, wenn man sie mit sich selbst zum Kontakt bringt. Auch das Aufbringen von metallischen Kontaktschichten auf extrem gereinigte und ausgeglühte Halbleiteroberflächen ergab stets Sperrschichten. Selbst bei den als Kontaktmaterial benutzten Stoffen Silber und Rhodium ergaben sich solche Sperrschichten.

Bei dem Verfahren der eingangs erwähnten Art wird erfindungsgemäß der mit einer Kontaktelektrode versehene Halbleiterkörper entweder nach Legierungsbildung ohne weitere Legierungsbildung oder ohne Legierungsbildung in einer inerten Atmosphäre oder im Hochvakuum auf mindestens 450⁰ C so lange erhitzt, bis die Kontaktelektrode sperrfrei wird.

Es ist dabei zu beachten, daß eine Temperung bei niedrigen Temperaturen in manchen Fällen zunächst eine Erhöhung der Sperrwirkung ergibt. Für Silber ist eine Temperatur von 450⁰C erforderlich, um einen sperrfreien Kontakt zu erhalten. Wenn als Halbleiter Silizium verwendet wird, muß eine höhere Temperatur gewählt werden, die vorteilhaft über 8oo° C liegt. Die Zeitdauer der Temperung richtet sich nach der Temperatur. Im allgemeinen ergeben sich Temperungszeiten von einigen Minuten bis zu einer halben Stunde. Vor Anwendung des Verfahrens gemäß der Erfindung ist es gleichgültig, auf welche Weise der Metallkontakt unmittelbar auf dem Halbleiterkörper angebracht wurde. So kann das Metall durch Aufdampfen, durch ein elektrolytisches Verfahren, durch Schweißen oder Spritzen auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden, sofern dabei eine schädliche Verunreinigung des Halbleitermaterials vermieden wird.

Es ist möglich, wie durch die schweizerische

Patentschrift 223 414 grundsätzlich für Gegenelektroden bekannt ist, sowohl die sperrfreie als auch die sperrende Elektrode zu unterteilen oder hierfür verschiedene nicht unmittelbar miteinander zusammenhängende Kontaktflächen aufzubringen.

Diese verschiedenen Elektroden oder Teilelektroden können parallel geschaltet sein, sie können aber auch an bestimmte gewünschte Potentiale gelegt werden. Die Aufteilung der sperrenden und nichtsperrenden Elektroden kann durch entsprechende Schnitte nachträglich erfolgen, nachdem die Elektrodenschicht zunächst als Ganzes aufgebracht wurde.

Soweit es die Herstellungsbedingungen zulassen, können die Schichten des Gleichrichters oder des Kristallverstärkersystems recht dünn gewählt werden.

Ist nach dem Verfahren gemäß der Erfindung der eine von den beiden benötigten flächenhaften Kontakten mit dem Halbleiterkörper sperrschichtfrei gemacht worden, so kann der zweite Kontakt unter Bedingungen aufgebracht werden, die eine Sperrschicht ergeben. Die Verbesserung dieser Sperrschicht kann durch eine weitere Temperaturbehandlung erfolgen, bei welcher ein Optimum an Sperrwirkung erzielt wird. Diese Temperungsbehandlung erfolgt bei einer niedrigeren Temperatur als die ersterwähnte Behandlung, durch welche eine etwa vorhandene Sperrschicht beseitigt wird. Durch diese zweite Temperaturbehandlung wird, da sie bei niedrigerer Temperatur erfolgt, die Sperrfreiheit der zuerst hergestellten Kontaktfläche nicht beeinträchtigt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Beseitigung eines Sperreffektes von flächenhaften, unmittelbar auf Halbleiterkörpern aus Germanium oder Silizium von Flächengleichrichtern oder Kristallverstärkern aufgebrachten Kontaktelektroden aus Silber, Rhodium, Kupfer oder Aluminium, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einer solchen Elektrode versehene Halbleiterkörper entweder nach Legierungsbildung ohne weitere Legierungsbildung oder ohne Legierungsbildung in einer inerten Atmosphäre oder im Hochvakuum auf mindestens 450⁰ C so lange erhitzt wird, bis die Kontaktelektrode sperrfrei wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Siliziumhalbleiterkörper und einer Kontaktelektrode aus Silber auf mindestens 8oo° C über einige Minuten bis zu einer halben Stunde erhitzt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach Herstellen der sperrfreien Kontaktelektrode auf eine andere Fläche des Halbleiterkörpers eine Kontaktelektrode aus sperrschichtbildendem Material aufgebracht wird und daß dann zur Erzielung einer optimalen Sperrwirkung auf eine Temperatur unterhalb der der ersten Temperung erhitzt wird.
4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die sperrfreie als auch die sperrende flächenhafte Kontaktelektrode unterteilt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 814487; USA.-Patentschrift Nr. 2 563 503; schweizerische Patentschrift Nr. 223 414; niederländische Patentschrift Nr. 46218;

Shockley, »Electrons and Holes...« 1950, ^xzo S. 14;

Phys. Rev., Bd. 79, S. 1027 bis 1029; Bd. 80, S. 467 bis 468.

In Betracht gezogene ältere Patente: _t25

Deutsche Patente Nr. 968 125, 971 697.

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