NO118053B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederinnretning som omfatter en klumpformet elektrode.

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederinnretning som omfatter en klumpformet elektrode.

Oppfinnelsen angår særlig en fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederinnretning hvor en elektrode dannes ved påsmelting på overflaten av et halvledende legeme, et kvantum av et materiale som består av eller som inneholder forurensning som danner N- eller P-type ledningsevne og som ved avkjøling av materialet danner en perle på hvis grunnflate der er et halvledende lag som inneholder nevnte forurensning. I beskrivelsen vil en slik elektrode kalles perleelektrode.

I slike halvlederinnretninger er det

vanligvis nødvendig å sørge for en tilled-ning som er festet til perlen. En fremgangsmåte hvormed dette er utført, består i å lodde en tråd til klumpen og smelte en del av denne, men ved denne fremgangsmåte er det fare for at for meget av perlen vil smelte slik at det halvledende lag på grunnflaten av klumpen vil kortsluttes.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en fremgangsmåte for fremstilling av halvlederinnretninger som omfatter en klumpformel hvor denne fare er eliminert.

Ifølge oppfinnelsen består en fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederinnretning som omfatter en klumpformet elektrode, ved at det materiale som danner perlen er formet rundt enden av en tilkoplingstråd før denne bringes i kontakt med halvlederen.

Fortrinnsvis formes materialet i fast

tilstand rundt enden av tilkoplingstråden.

En anordning ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til tegningen. Fig. 1 viser atskilt, delvis i snitt del-ene av en P-N-sjiktlikeretter rett før den endelige sammensetning av likeretteren. Fig. 2 viser et trinn i fremstillingen av

en likeretter ifølge fig. 1.

I fig. 1 er en likeretter fremstillet av en plate 1 av germanium av en N-type som har en motstand på ca. 10 ohm cm, idet platens tykkelse er ca. 0,4 mm og en endeflate på ca. 6 mm2. En endeflate av platen 1 er loddet til en sylindrisk kobberdel 2 som er forsynt i periferien med en flens 3, og som i den annen ende forsynt med en gjen-get bolt 4 som er loddet til delen 2. Den annen endeflate av platen 1 er forsynt med en klumpformet elektrode 5, formet av indium hvori er festet en ende av en nikkeltråd 6.

Før formingen av den klumpformede elektroden 5 må det materiale den skal formes av behandles som følger. Et kvantum på omtrent 100 mg rent indium an-ordnes i en form av rustfritt stål og formes ved hjelp av trykk fra en presse til en avskåret kjegle som har et aksialt sylindrisk hull som strekker seg delvis gjennom kjeglen fra den minste endeflate av kjeglen. Den avskårne kjegle har plane ende-flater med diameter på 3,5 og 4 mm og har en høyde på 2,4 mm, idet det aksiale hull har en diameter på 1,85 mm og en dybde på 1,5 mm.

I fig. 2 er indiumkj eglen 7 anbrakt på en glassplate 8 og enden av nikkeltråden 6 er stukket inn i hullet i konusen 7. Tråden 6 har en diameter på 1 mm og er i enden forsynt med en flens 9 som har en ut-vendigdiameter på 1,75 mm og en tykkelse på 0,25 mm. Tråden 6 er av ren nikkel av vanlig handelsvare og er på forhånd omhyggelig renset ved utglødning først i tørt kvelstoff ca. 10 min. ved en temperatur på 1000° og så i vakuum i 10 min. ved samme temperatur. Tråden 6 er så tredd gjennom et aksialt hull i et vertikalt anordnet verktøy 10 av rustfritt stål som har en plan endeflate i hvilken der er formet et sentralt, halvkuleformet hulrom 11 med en diameter på 4,5 mm. Verktøyet 10 er forskyvbart i et hull i en horisontal bære-plate 12 og etterat konusen 7 og tråden 6 er anbrakt i stilling, gis verktøyet 10 en bevegelse nedover for forming av konusen 7 til en form av en halvkule rundt enden av tråden 6. Flensen 9 sikrer at tråden 6 er godt festet til halvkulen av indium, idet begynnelsesformen av konusen 7 er valgt slik at utpressingen av indium under formingen, er slik at tråden 6 ikke heves eller at luft ikke kan innesluttes rundt tråden 6. I den hensikt at tråden 6 og den formede indiumhalvkule kan fjernes fra verktøyet 10 uten berøring av indiumhalvkulen, er verktøyet 10 ved 13 skåret ut slik at tråden 6 kan skyves ut fra den mot-satte ende av indiumhalvkulen.

Volumet av det indium som brukes til fremstilling av halvkulen er slik at der dannes en ujevn kant rundt grunnflaten av halvkulen i løpet av formeprosessen og før tråden 6 og indiumhalvkulen fjernes fra verktøyet 10 skjæres denne kant bort med et skarpt blad eller liknende, for å danne en nybehandlet grunnflate av halvkulen. Denne nybehandlede flate forbin-des med en overflate av germaniumplaten 1 som nylig er etset, ved at de to flater presses sammen.

Loddingen av germaniumplaten 1 til kobberdelen 2 og formingen av perleelek-troden 5 utføres således. Kobberdelen 2 monteres i en holder (ikke vist) hvor den ende hvor germaniumplaten 1 skal loddes fast er anordnet øverst. I denne ende av kobberdelen 2 legges en tynn skive av bløtt loddemetall (ikke vist) og nikkeltråden 6 holdes av et verktøy slik at den nedre flate av germaniumplaten 1 hviler på den øverste flate av skiven av loddemetall. Det hele oppvarmes til en temperatur på ca. 550°C i tørt kvelstoff og tillates deretter å kjø-les. På denne måte loddes germaniumplaten 1 fast til kobberdelen 2 mens indiumhalvkulen smeltes til den øvre flate av germaniumplaten for å danne en perle 5 på hvis grunnflate der er dannet et P-N-sjikt 14 som atskiller hovedlegemet av germanium av N-type fra et lag germanium av P-type som dannes ved rekrystallisasjon av indium-germaniumlegering som frem-bringes i løpet av opphetningen. Tråden 6 holdes tilstrekkelig fast i verktøyet til å hindre at det synker ned i det smeltede indium under opphetningen og derved kom-mer i kontakt med germaniumet. En ab-solutt nøyaktig rengjøring av tråden 6 og fremgangsmåten for forming av indiumhalvkulen slik som beskrevet ovenfor, minsker vanskelighetene som kan oppstå på grunn av dannelse av gassblærer i det smeltede materiale i løpet av opphetningen. Videre minsker bruken av halvkule-formen for indium som smeltes rundt enden av tråden 6, og som tilsvarer vekten av den smelteform som klumpen 5 får. de van-skeligheter som kan oppstå ved utflytning eller ved konsentrasjon av materialet under smeltningen. For å sikre et varig og godt resultat av formingen av P-N-sjiktet 14 er det funnet ønskelig å bruke en in-diumperle av ovenfor beskrevne dimensjo-ner, idet avstanden mellom enden av tråden 6 og den originale overflate av germaniumplaten 1 ikke bør være mindre enn 1 mm.

Likeretterens beholder settes så sammen ved at kobberkappen 15 ved den peri-feriske flens 16 settes på kobberkappen 2, idet kobberkappen 15 har innsmeltet i en glassperle 17 et nikkelrør 18 som tråden 6 går igjennom. Beholderen lukkes ved hjelp av kaldtrykksveising av flensen 3 og 16 og kaldpressveising av røret 18 til tråden 6, idet kaldpressveisingen utføres i en nøy-tral gass f. eks. kvelstoff, for å sikre en permanent nøytral gassfylling i beholderen når denne er ferdig sammensatt.

Ved anordningen som er beskrevet ovenfor var tilkoplingstråden 6 av nikkel. I noen tilfeller, særlig når likeretteren skal ha en stor strømgjennomgang, kan den elektriske motstand i nikkeltråden være utillatelig høy. I slike tilfeller har man funnet at tilfredsstillende alternativt materiale for tilkoplingstråden er nikkel-belagt med kobber. Kobber i seg selv er ikke tilfredsstillende siden det danner en legering med indium som har et smelte-punkt mindre enn 550°C i hvilken germanium er mer løselig enn i rent indium.

Som et alternativ til formingen av materialet som danner klumpen i fast tilstand rundt enden av tilkoplingstråden er det også mulig ifølge oppfinnelsen å støpe materialet rundt enden av tråden. Dette alternativ er i alminnelighet ansett for å

være mindre tilfredsstillende, da det nød-vendiggjør en ekstra opphetning under

fremstillingen, hvilket kan medføre risiko

for ødeleggelse av det materiale som skal

danne perlen.

I tillegg til det å fjerne risikoen for

kortslutning av det halvledende lag på

grunnflaten av klumpen under fremstillingen slik som nevnt ovenfor, tillater fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen en nøyak-tig kontroll av størrelsen og overflaten av

den klumpformede elektroden og tillater

at materialet som danner klumpen kan behandles hvis nødvendig uten nevneverdig

risiko for ødeleggelse. En videre fordel ved

fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er at

den gir den mulighet at nødvendigheten av

etsingsprosessen som vanligvis er nødven-dig ved forming av de klumpformede elek-troder kan falle bort.

Det skal påpekes at selv om oppfinnelsen er særlig nyttig ved forming av perler

av indium, kan den like godt brukes hvor

andre materialer anvendes. I noen tilfeller

hvor det er ønskelig å forme materialet

som skal danne perlen i fast tilstand, kan

det være nødvendig å oppvarme materialet

i noen grad i den hensikt å gjøre det tilstrekkelig egnet for en tilfredsstillende forming.

Claims (7)

1..Fremgangsmåte til fremstilling av

en halvlederinnretning som omfatter en elektrode som er dannet ved påsmeltning på overflaten av et halvledende legeme av et kvantum av et materiale som består av eller som inneholder forurensning med N-eller P-type ledningsevne og som ved av- kjøling av materialet danner en klump på hvis grunnflate det er et halvledende lag som inneholder nevnte forurensning, karakterisert ved, at det materiale som danner klumpen er formet rundt enden av en tilkoblingstråd før denne bringes i kontakt med halvlederen.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at materialet i fast tilstand er formet rundt enden av tilkoplingstråden.

3. Fremgangsmåte ifølge hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at materialet er formet som en halvkule hvis flate side er brakt i kontakt med halvlederen.

4. Fremgangsmåte ifølge påstand 3, karakterisert ved at halvkulen formes av en avskåret kjegle med en høyde noe stør-re enn halvkulens største radius og med en flat grunnflate med hovedsakelig samme radius som halvkulen, og at kjeglen har et aksialt hull som strekker seg delvis gjennom kjeglen fra den minste endeflate, for å motta enden av tilkoplingstråden.

5. Fremgangsmåte ifølge hvilken som helst av de foregående påstander, karakterisert ved at enden av tilkoplingstråden som materialet er formet rundt, er formet til en flens.

6. Fremgangsmåte ifølge hvilken som helst av de foregeånde påstander, karakterisert ved at materialet som danner klumpen er indium.

7. Fremgangsmåte ifølge påstand 6, karakterisert ved at i det minste overflaten av tilkoplingstråden er av nikkel som er omhyggelig renset.