NO119284B

NO119284B -

Info

Publication number: NO119284B
Application number: NO143976A
Authority: NO
Inventors: A Boekhorst
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1961-04-13
Filing date: 1962-04-10
Publication date: 1970-04-27
Also published as: NL263600A; FR1319760A; US3271617A; DE1438565B2; DE1438565A1; DK105073C; NO119284C; GB992036A; DE1193538B; NL126003C

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederinnretning. Method for manufacturing a semiconductor device.

Oppfinnelsen angår særlig en fremgangsmåte til fremstilling av en halvlederinnretning hvor en elektrode dannes ved på overflaten av halvlederlegemet å påsmelte et materiale, som inneholder i det minste et stoff som kan tjene som forurensning (d. v. s. donor eller akseptor) i halvlederen, idet det smeltede materiale oppløser en del av det halvledende legeme slik at der ved etterfølgende avkjøling av materialet avsettes igjen et lag av halvlederen som inneholder nevnte stoff, fra det smeltede materiale som grenser til den resterende del av det halvledende legeme. The invention particularly relates to a method for manufacturing a semiconductor device where an electrode is formed by melting a material on the surface of the semiconductor body, which contains at least one substance that can serve as a contaminant (i.e. donor or acceptor) in the semiconductor, as the melted material dissolves part of the semi-conducting body so that upon subsequent cooling of the material, a layer of the semiconductor containing said substance is again deposited from the molten material bordering the remaining part of the semi-conducting body.

I en halvlederinnretning fremstillet på In a semiconductor device manufactured on

en sådan måte har man funnet at forbindelsen mellom det avsatte lag og den resterende del av det halvledende legeme ofte er ujevn slik at det oppnåes dårlige karak-teristikker, og det er vanskelig å opprett-holde jevn karakteristikk for en gruppe like innretninger. in such a way, it has been found that the connection between the deposited layer and the remaining part of the semi-conducting body is often uneven so that poor characteristics are achieved, and it is difficult to maintain uniform characteristics for a group of similar devices.

En hensikt med foreliggende oppfin-nelse er derfor å tilveiebringe en metode av ovenfor nevnte art ved hvis hjelp kan oppnåes stor jevnhet i forbindelsen mellom det avsatte lag og den resterende del av det halvledende legeme. One purpose of the present invention is therefore to provide a method of the above-mentioned kind by means of which great uniformity can be achieved in the connection between the deposited layer and the remaining part of the semi-conducting body.

Ifølge oppfinnelsen omfatter fremgangsmåten for fremstilling av et halvlederinnretning av ovenfor nevnte type, et trinn forut for dannelsen av elektroden, hvori materialet som det skal smeltes sammen med det halvledende legeme på i det minste største delen av det område på hvilken elektroden dannes, med nydannede flater på materialet og legemet, presses mot hverandre slik at flatene henger sammen. | According to the invention, the method for manufacturing a semiconductor device of the above-mentioned type comprises a step prior to the formation of the electrode, in which the material which is to be fused with the semiconductor body on at least the largest part of the area on which the electrode is formed, with newly formed surfaces on the material and the body, are pressed against each other so that the surfaces stick together. |

Med en nydannet flate menes en flate som etter at den er dannet har bibeholdt samme tilstand slik at dens natur er hovedsakelig uendret. Dette vil normalt si at overflaten er opprettholdt i vanlig luft bare i kort tid eller at den er blitt opprettholdt i en egnet, nøytral gass. A newly formed surface means a surface which, after it has been formed, has retained the same condition so that its nature is essentially unchanged. This would normally mean that the surface has been maintained in normal air only for a short time or that it has been maintained in a suitable, neutral gas.

De bedrede resultater som er oppnådd ved bruk av oppfinnelsen kan trolig for-klares ved den hovedsakelige fullstendige utelukning av fremmet stoff mellom halvlederen og materialet som skal danne elektroden før dette materialet er smeltet, og den resulterende fullstendige vætning av flaten på halvlederen av det smeltede materialet når smeltningen finner sted. The improved results obtained by using the invention can probably be explained by the essentially complete exclusion of introduced matter between the semiconductor and the material that is to form the electrode before this material is melted, and the resulting complete wetting of the surface of the semiconductor by the melted material when melting takes place.

To fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvis-ning til tegningen. Fig. 1 viser et oppriss delvis i snitt av deler av en P—N skikt-likeretter før den endelige sammensetning av likeretteren. Fig. 2 viser et trinn i fremstillingen av Two methods according to the invention will be described in more detail with reference to the drawing. Fig. 1 shows an elevation, partially in section, of parts of a P—N layer rectifier before the final assembly of the rectifier. Fig. 2 shows a step in the production of

en likeretter som vist i fig. 1. a rectifier as shown in fig. 1.

Fig. 3 viser et etterfølgende trinn i Fig. 3 shows a subsequent step i

fremstillingen av en likeretter i følge fig. 1. the production of a rectifier according to fig. 1.

Fig. 4 viser et snitt gjennom en P-N-P Fig. 4 shows a section through a P-N-P

skikt-transistor. layer transistor.

Fig. 5 viser i grunnriss delvis i snitt verktøy brukt ved fremstillingen av en transistor som vist i fig. 4. Fig. 5 shows in plan view, partially in section, tools used in the manufacture of a transistor as shown in fig. 4.

I fig. 1 er likeretteren fremstillet av en plate 1 av N-type germanium med en motstand på ca. 10 ohm pr centimeter, idet platen 1 har en tykkelse på ca. 0,4 mm og har en flate på ca. 6 mm2. En av flatene på platen 1 er loddet til en sylindrisk kop-perblokk 2 som er forsynt med en periferisk flens 3, idet en gjenget festebolt 4 er loddet til den annen ende av blokken 2. Den annen flate av platen 1 er forsynt med en elektrode 5 i form av en perle av indium i hvilken er festet enden av en nikkeltråd 6. In fig. 1, the rectifier is made from a plate 1 of N-type germanium with a resistance of approx. 10 ohms per centimeter, as plate 1 has a thickness of approx. 0.4 mm and has an area of approx. 6 mm2. One of the surfaces of the plate 1 is soldered to a cylindrical copper block 2 which is provided with a peripheral flange 3, a threaded fastening bolt 4 being soldered to the other end of the block 2. The other surface of the plate 1 is provided with an electrode 5 in the form of a bead of indium in which is attached the end of a nickel wire 6.

Før formingen av elektroden 5 er det materiale av hvilke denne skal dannes behandlet på følgende måte. Et kvantum på ca. 100 mg rent indium er anbragt i en form av rustfritt stål og smeltet ved trykk fra en presse slik at den danner en avkortet konus som har et aksialt sylindrisk hull som strekker seg delvis igjennom den fra den minste plane flate på konusen. Den av-kortede konus har plane flater med dia-metre 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. Before forming the electrode 5, the material from which it is to be formed is processed in the following way. A quantity of approx. 100 mg of pure indium is placed in a stainless steel mold and melted by pressure from a press so that it forms a truncated cone which has an axial cylindrical hole extending partly through it from the smallest flat surface of the cone. The truncated cone has flat surfaces with diameters of 3.5 and 4 mm and a height of 2.4 mm, the axial hole having a diameter of 1.85 mm and a depth of 1.5 mm.

I fig. 2 er indiumkonusen 7 anbragt på en plan glassplate 8 og enden av nikkeltråden 6 er anbragt i hullet i konusen 7. Tråden 6 har en diameter på 1 mm og er i enden forsynt med en flens 9 med en ytre diameter på 0,75 mm og en tykkelse på 0,25 mm. Tråden 6 er av vanlig rent nikkel og på forhånd omhyggelig rengjort ved glød-ning først i tørt vannstoff i 10 minutter ved en temperatur på 1000° C og så vakuum i 10 min. ved samme temperatur. Tråden 6 er også tredd inn i et aksialt hull i en vertikalt stående pressedel 10 av rustfritt stål som har en plan endeflate i hvilken er formet et sentralt halvkuleformet hulrom 11 med en diameter på 4,5 mm. Pressedelen 10 glir i et hull i en horisontal styre-blokk 12 og etter at konusen 7 og tråden 6 er plasert i stilling, blir pressedelen 10 ført nedover med en rask bevegelse for å om-forme konusen 7 til en halvkule rundt enden av tråden 6. Flensen 9 sikrer at tråden 6 festes godt til indiumhalvkulen, idet den opprinnelige form av konusen 7 er valgt slik at indium i løpet av formingen flyter slik at tråden 6 ikke heves eller at luft ikke kan bli innesluttet rundt tråden 6. I den hensikt at tråden 6 på den formede indium-halvkule skal kunne fjernes fra pressedelen 10 uten å ta i indiumhalvkulen, er der i pressedelen skåret ut et stykke 13, slik at tråden 6 kan presses ut fra den ende som er lengst vekk fra indiumhalvkulen. In fig. 2, the indium cone 7 is placed on a flat glass plate 8 and the end of the nickel wire 6 is placed in the hole in the cone 7. The wire 6 has a diameter of 1 mm and is provided at the end with a flange 9 with an outer diameter of 0.75 mm and a thickness of 0.25 mm. The wire 6 is made of ordinary pure nickel and carefully cleaned in advance by annealing first in dry water for 10 minutes at a temperature of 1000° C and then vacuum for 10 minutes. at the same temperature. The wire 6 is also threaded into an axial hole in a vertically standing press part 10 of stainless steel which has a flat end surface in which a central hemispherical cavity 11 with a diameter of 4.5 mm is formed. The pressing part 10 slides in a hole in a horizontal guide block 12 and after the cone 7 and wire 6 are placed in position, the pressing part 10 is moved downwards with a rapid movement to reshape the cone 7 into a hemisphere around the end of the wire 6 The flange 9 ensures that the wire 6 is firmly attached to the indium hemisphere, as the original shape of the cone 7 is chosen so that the indium flows during the forming so that the wire 6 does not rise or that air cannot be trapped around the wire 6. In order that the thread 6 on the shaped indium hemisphere must be able to be removed from the press part 10 without touching the indium hemisphere, a piece 13 is cut out in the press part, so that the thread 6 can be pressed out from the end furthest away from the indium hemisphere.

Volumet av indium i konusen 7 er noe større enn det som er nødvendig for å fylle hulrommet 11, slik at når indiumhalvkulen er formet vil der være til stede en overskytende del av indium ved halvkulens grunnflate. Umiddelbart før indiumhalvkulen skal brukes i neste trinn i fremstillingen av likeretteren, som består i å få indiumhalvkulen til å feste seg til germaniumplaten 1, settes indiumhalvkulen med tråden 6 tilbake i pressedelen 10 og det overskytende indium skjæres omhyggelig bort fra indiumhalvkulens grunnflate med et skarpt knivblad for å danne en ny plan flate med nøyaktig sirkulær periferi. Kort tid før indiumhalvkulen skal festes til germaniumplaten 1 blir en flate på platen 1 forsynt med en nydannet flate ved etsning med en reagens bestående av tre volumenheter iseddik, 5 volumenheter salpetersyre, og 3 volumenheter med flourvannstoffsyre, sammen med ca. 0,3 pst. med brom. Den motsatte flate av platen 1 er dekket til under etsningsprosessen. The volume of indium in the cone 7 is somewhat greater than that required to fill the cavity 11, so that when the indium hemisphere is formed, an excess of indium will be present at the base surface of the hemisphere. Immediately before the indium hemisphere is to be used in the next step in the manufacture of the rectifier, which consists in making the indium hemisphere adhere to the germanium plate 1, the indium hemisphere with the wire 6 is returned to the press part 10 and the excess indium is carefully cut away from the base surface of the indium hemisphere with a sharp knife blade to form a new flat surface with an exact circular periphery. Shortly before the indium hemisphere is to be attached to the germanium plate 1, a surface on the plate 1 is provided with a newly formed surface by etching with a reagent consisting of three volume units of glacial acetic acid, 5 volume units of nitric acid, and 3 volume units of hydrofluoric acid, together with approx. 0.3 percent with bromine. The opposite surface of plate 1 is covered during the etching process.

I fig. 3 er platen 1 anbragt på en blokk 14 som er montert på en ramme 15. Den In fig. 3, the plate 1 is placed on a block 14 which is mounted on a frame 15. The

nylig etsede flate av platen 1 peker oppover og platen 1 holdes i sentral stilling på blokken 14 ved hjelp av en membran 16 som bærer en sylinder 17 av tynt fjærstål, idet sylinderen 1 styrer platen 1. Tråden 6 på indiumhalvkulen 18 er satt inn i pressedelen 19 hvor den holdes ved hjelp av en fjær 20, idet tråden 6 strekker seg gjennom et aksialt hull i pressedelen 19 og halvkulen 18 passer inn i et halvkuleformet hulrom i enden av pressedelen 19 som har nøyaktig samme radius som halvkulen 18. Pressedelen 19 kan gli nøyaktig i et hull som er dannet i rammen 15. Den nyskårne grunnflate på halvkulen 18 tvinges mot den etsede på platen 1 ved at de to flater presses sammen. Dette utføres ved et ma-nuelt trykk mot den frie ende av armen 21 som er svingbar ved 22 på den øvre ende av pressedelen 19 idet den nedadgående bevegelse av armen 21 er begrenset av stoppeskruen 23. Enheten som er dannet av germaniumplaten 1, indiumhalvkulen 18 og tråden 6 fjernes så fra pressedelen 19 på følgende måte. Armen 21 løftes først til hovedsakelig vertikal stilling og pressedelen 19 trekkes så vertikalt opp gjennom hullet i rammen 15. Idet pressedelen 19 heves passerer den nedre del gjennom en newly etched surface of the plate 1 points upwards and the plate 1 is held in a central position on the block 14 by means of a membrane 16 which carries a cylinder 17 of thin spring steel, the cylinder 1 guiding the plate 1. The wire 6 of the indium hemisphere 18 is inserted into the press part 19 where it is held by means of a spring 20, the thread 6 extending through an axial hole in the press part 19 and the hemisphere 18 fits into a hemispherical cavity at the end of the press part 19 which has exactly the same radius as the hemisphere 18. The press part 19 can slide exactly in a hole formed in the frame 15. The newly cut base surface of the hemisphere 18 is forced against the etched one on the plate 1 by pressing the two surfaces together. This is carried out by a manual pressure against the free end of the arm 21 which is pivotable at 22 on the upper end of the press part 19, the downward movement of the arm 21 being limited by the stop screw 23. The unit formed by the germanium plate 1, the indium hemisphere 18 and the thread 6 is then removed from the press part 19 in the following manner. The arm 21 is first raised to an essentially vertical position and the press part 19 is then pulled vertically up through the hole in the frame 15. As the press part 19 is raised, the lower part passes through a

sylindrisk skjerm 24 som er løst festet rundt denne del av pressedelen 19 og hind-res fra å falle ned av vinkelen 25 som er festet til rammen 15 inntil hodet av bolten 26 som holder fjæren 20 støter mot den cylindrical screen 24 which is loosely attached around this part of the press member 19 and is prevented from falling down by the angle 25 which is attached to the frame 15 until the head of the bolt 26 holding the spring 20 strikes it

lukkede ende av skjermen 24 og skjermen closed end of the screen 24 and the screen

24 føres oppover med pressedelen 19 i en 24 is guided upwards with the press part 19 in one

stilling slik at germaniumplaten er dekket og derved beskyttet mot ødeleggelse når pressedelen 19 trekkes ut av hullet i rammen 15. Enheten fjernes så sluttelig fra pressedelen 19 ved å trykke en utstøter-stang 27 gjennom det aksiale hull i pressedelen 19 inntil en tilstrekkelig del av tråden 6 stikker frem og kan fattes. position so that the germanium plate is covered and thereby protected from destruction when the press part 19 is pulled out of the hole in the frame 15. The unit is then finally removed from the press part 19 by pressing an ejector rod 27 through the axial hole in the press part 19 until a sufficient part of the wire 6 sticks out and can be grasped.

Loddingen av germaniumplaten 1 til kobberblokken 2 og dannelsen av elektroden 5 utføres på følgende måte. Kobberblokken 2 er anbragt i et verktøy (ikke vist) med den flate som skal loddes til germaniumplaten 1 øverst. I denne ende av kobberblokken legges en tynn plate av bløtt loddemetall (ikke vist) og nikkeltråden 6 holdes av et verktøy slik at den nedre flate av germaniumplaten 1 hviler på den øvre flate av loddemetallplaten. Hele enheten opphetes til en temperatur av ca. 550° C i en atmosfære av tørt vannstoff og tillates nå å avkjøle. På denne måte blir den nedre del av germaniumplaten 1 loddet til kobberblokken 2, men indiumhalvkulen 18 smeltes til den øvre flate av germaniumplaten 1 slik at der dannes en perle 5 på et P-N-skikt 28 som adskiller hovedlegemet av germanium av en type fra laget med P-type germanium som dannes ved rekrystallisering fra indium-germanium-le-geringen som fremstilles i løpet av opphetningen. Tråden 6 holdes tilstrekkelig fast i verktøyet til å hindre at den synker ned i det smeltede indium i løpet av opphetningen og derved kommer i kontakt med germaniumet. Den omhyggelige forut-gående rensning av tråden 6 er fremgangsmåten for smeltning av indiumhalvkulen 18 som er beskrevet ovenfor minsker van-skelighetene som kan oppstå ved dannelse av gassblærer i det smeltede metall i løpet av opphetningen. Videre vil bruken av en halvkuleform for det indium som smeltes rundt enden av tråden 6 og som tilsvarer den smeltede perlen 5, minske vanskelig-hetene som kan oppstå ved utflytning eller sammentrekning av materialet under smeltningen. I den hensikt å sikre best mulig resultat av dannelsen av P-N-skiktet 28 har man funnet det ønskelig når der The soldering of the germanium plate 1 to the copper block 2 and the formation of the electrode 5 is carried out in the following way. The copper block 2 is placed in a tool (not shown) with the surface to be soldered to the germanium plate 1 at the top. At this end of the copper block, a thin plate of soft solder is placed (not shown) and the nickel wire 6 is held by a tool so that the lower surface of the germanium plate 1 rests on the upper surface of the solder plate. The entire unit is heated to a temperature of approx. 550° C in an atmosphere of dry hydrogen and is now allowed to cool. In this way, the lower part of the germanium plate 1 is soldered to the copper block 2, but the indium hemisphere 18 is melted to the upper surface of the germanium plate 1 so that a bead 5 is formed on a P-N layer 28 which separates the main body of germanium of one type from the layer of P-type germanium which is formed by recrystallization from the indium-germanium alloy produced during heating. The wire 6 is held sufficiently firmly in the tool to prevent it from sinking into the molten indium during the heating and thereby coming into contact with the germanium. The careful preliminary cleaning of the wire 6 is the method for melting the indium hemisphere 18 which is described above, reduces the difficulties that can arise from the formation of gas bubbles in the molten metal during the heating. Furthermore, the use of a hemispherical shape for the indium which is melted around the end of the wire 6 and which corresponds to the melted bead 5, will reduce the difficulties which may arise when the material flows out or contracts during the melting. In order to ensure the best possible result of the formation of the P-N layer 28, it has been found desirable when

anvendes en indiumperle av de ovenfor nevnte dimensjoner av avstanden mellom enden av tråden 6 og den opprinnelige flate på germaniumplaten 1 skal ikke være meget mindre enn 1 mm. if an indium bead of the above-mentioned dimensions is used, the distance between the end of the wire 6 and the original surface of the germanium plate 1 must not be much less than 1 mm.

I fig. 1 lukkes likeretteren ved at der over en ende av kobberblokken 2 føres en kobberkappe 29 som har en periferisk flens 30, idet kappen 29 har en påsmeltet glassperle 31 gjennom hvilken er smeltet inn et nikkelrør 32 gjennom hvilket tråden 6 strekker seg. Kappen lukkes ved kaldpress-sveisning av flensen 3 sammen med flensen 30 og koldpressveising av røret 32 til tråden 6, idet kaldpressveisingen utføres i en nøytral gass som f. eks. kvelstoff for å forsyne likeretterens indre med en permanent fylling av nøytral gass. In fig. 1, the rectifier is closed by passing a copper sheath 29 which has a circumferential flange 30 over one end of the copper block 2, the sheath 29 having a fused glass bead 31 through which a nickel tube 32 is melted through which the wire 6 extends. The cover is closed by cold-press welding the flange 3 together with the flange 30 and cold-press welding the pipe 32 to the thread 6, the cold-press welding being carried out in a neutral gas such as nitrogen to supply the interior of the rectifier with a permanent filling of neutral gas.

Som ovenfor angitt er germaniumplaten 1 etset en kort tid før indiumdelen og As indicated above, the germanium plate 1 is etched a short time before the indium part and

germaniumdelen er bragt' til å klebe til hinannen, idet en nydannet flate skjæres på indiumhalvkulen 18 umiddelbart før operasjonen. Hvis flatene oppbevares i vanlig luft har man funnet det nødvendig for å oppnå et tilfredsstillende resultat, at flatene skulle bringes sammen med hinannen innen en time etter etsingen og innen et eller to minutter etter skjæringen av den nye flate på indiumet. Man har funnet1 at det trykk som må tilføres for tilfredsstillende klebning mellom indiumhalvkulen 18 og germaniumplaten 1, avhenger noe av the germanium part is made to stick to one another, a newly formed surface being cut on the indium hemisphere 18 immediately before the operation. If the surfaces are kept in ordinary air, it has been found necessary to obtain a satisfactory result, that the surfaces should be brought together within an hour of the etching and within a minute or two of the cutting of the new surface on the indium. It has been found1 that the pressure that must be applied for satisfactory adhesion between the indium hemisphere 18 and the germanium plate 1 depends somewhat on

den måte indiumet er behandlet på på forhånd. Det kan i noen tilfelle være ønskelig at indiumet skal behandles på sådan måte at tilfredsstillende kledning kan utføres med det lavest mulige trykk, f. eks. hvor det er fare for at germaniumplaten 1 kan knekke under arbeidsoperasjonen hvori klebningen frembringes. I slike tilfelle har man funnet at en egnet fremgangsmåte til behandling av indium er å oppvarme smeltet indium i vakuum ved en temperatur på ca. 600° C i en halv time i en alumini-umsdigel, og støpe det smeltede indium under vakuum i former av rustfritt stål og å fremstille en bolt av indium ved trekning fra den således formede støpeblokk. the way the indium is pre-treated. In some cases it may be desirable for the indium to be treated in such a way that satisfactory plating can be carried out with the lowest possible pressure, e.g. where there is a risk that the germanium plate 1 may break during the work operation in which the adhesion is produced. In such cases, it has been found that a suitable method for treating indium is to heat molten indium in a vacuum at a temperature of approx. 600° C for half an hour in an aluminum crucible, and cast the molten indium under vacuum in molds of stainless steel and to produce a bolt of indium by drawing from the ingot thus formed.

Hvis ønskelig kan enheten av germaniumplaten 1, indiumhalvkulen 18 og tråden 6 fremstilles på ovenfor nevnte måte og lagres i egnet gass for en lengere peri-ode uten å ødelegges før dannelsen av elektroden 5 utføres. Som eksempel kan nevnes at slike enheter er lagret i lukkede luftfylte beholdere med vannfritt magne-sium perklorat i måneder uten ødeleggelse. If desired, the unit of the germanium plate 1, the indium hemisphere 18 and the wire 6 can be produced in the above-mentioned manner and stored in a suitable gas for a longer period without being destroyed before the formation of the electrode 5 is carried out. As an example, such units have been stored in closed air-filled containers with anhydrous magnesium perchlorate for months without destruction.

Man har funnet at likeretteren fremstillet i overensstemmelse med den beskrevne fremgangsmåte er vesentlig forbedret med hensyn til opprettholdelsen av deres karakteristikk, deres evne til å motstå høye spenninger i sperreretningen og størrelsen av deres motstand i sperreretningen. En videre fordel ved fremgangsmåten består i det faktum at den eliminerer nødvendig-heten av etsingen av germanium etter at elektroden 5 er dannet i den hensikt å oppnå ,en tilfredsstillende karakteristikk for P-N-skiktet i sperreretningen. It has been found that the rectifiers produced in accordance with the described method are significantly improved with regard to the maintenance of their characteristics, their ability to withstand high voltages in the blocking direction and the magnitude of their resistance in the blocking direction. A further advantage of the method consists in the fact that it eliminates the necessity of the etching of germanium after the electrode 5 has been formed in order to achieve a satisfactory characteristic for the P-N layer in the blocking direction.

Fig. 4 viser en transistor fremstillet etter en annen fremgangsmåte av en plate 33 av N-type germanium med en motstand Fig. 4 shows a transistor manufactured according to another method from a plate 33 of N-type germanium with a resistor

på ca. 2 ohm pr. cm, idet platen 33 har en tykkelse på omtrent 0,15 mm og en flate på 3 mm-<1>. På en flate av platen 33 er loddet of approx. 2 ohms per cm, the plate 33 having a thickness of approximately 0.15 mm and a surface of 3 mm-<1>. On one surface of the plate 33 is soldered

en nikkelplate 34 som har en sirkulær åp-ning og til hvilken er loddet en nikkeltråd 35, idet platen 34 danner transistorens ba-siselektrode. Sentralt anordnet på motsatte a nickel plate 34 which has a circular opening and to which a nickel wire 35 is soldered, the plate 34 forming the base electrode of the transistor. Centrally arranged on the opposite

sider av germaniumplaten 33 er emitteren 36 og kollektoren 37 anordnet i form av indium-perler idet elektroden 36 har mindre diameter enn elektroden 37 og er anbragt på den side av platen 38 som er loddet til nikkelplaten 34. sides of the germanium plate 33, the emitter 36 and the collector 37 are arranged in the form of indium beads, the electrode 36 having a smaller diameter than the electrode 37 and placed on the side of the plate 38 which is soldered to the nickel plate 34.

Under fremstillingen av transistoren er indium som elektrodene 36 og 37 er dannet av, bragt til å klebe ved germaniumplaten 33 før dannelsen av elektrodene 36 og 37. For dette formål brukes et verktøy som vist i fig. 5. Verktøyet omfatter en rund rustfri stålblokk 38 som har to aksiale hull av sirkulært tverrsnitt som strekker seg diametralt tvers igjennom blokken 38. Hullene opptar to presseverktøy 39 og 40 som tilsvarer emitter- og kollektorelek-trodene 36 og 37. Kollektorelektrodens presseverktøy 40 er vist detaljert på tegningen og består av en indre og en ytre sylindrisk del av rustfritt stål 40 og 42, idet den først nevnte glir inne i den sistnevnte. I en ende av delen 42 er der et lite sentralt hull 43 med en diameter på 1,15 mm, idet hullet 43 står i forbindelse med hulrommet inne i delen 42 som delen 41 glir i. Delen 41 er i den tilsvarende ende forsynt med en sentral spiss 44 som tilsvarer hullet 43. Delene 41 og 42 er i sin annen ende forsynt med flenser 45 og 46 idet lengden av delene 41 og 42 er slik at når flensene 45 og 46 er trykket sammen vil spissen 44 være jevn med ende av delen 42. Emitter-presseverktøyet 39 er formet på samme måte som kollektor-presseverktøyet 40 men i dette tilfelle er det lille hull i enden av den ytre del 0,57 mm. Verktøyet omfatter også en bæreinnretning for germaniumplaten 33 og består av en kort sylindrisk legeme 47 som passer nøyaktig over tappen 48 som danner den ytre ende av emitter-presseverktøyet 39 og har i den ene ende firkantet utsparing i hvilken germaniumplaten 33 kan opptas med sin flate vinkelrett på delens 47 akse. En tråd 49 er loddet til delen 47 for å lette monteringen av denne. During the manufacture of the transistor, the indium from which the electrodes 36 and 37 are formed is made to adhere to the germanium plate 33 before the formation of the electrodes 36 and 37. For this purpose, a tool is used as shown in fig. 5. The tool comprises a round stainless steel block 38 having two axial holes of circular cross-section extending diametrically across the block 38. The holes receive two press tools 39 and 40 corresponding to the emitter and collector electrodes 36 and 37. The collector electrode press tool 40 is shown detailed in the drawing and consists of an inner and an outer cylindrical part of stainless steel 40 and 42, the former sliding inside the latter. At one end of the part 42 there is a small central hole 43 with a diameter of 1.15 mm, the hole 43 being in connection with the cavity inside the part 42 in which the part 41 slides. The part 41 is provided at the corresponding end with a central tip 44 which corresponds to the hole 43. The parts 41 and 42 are provided at their other end with flanges 45 and 46, the length of the parts 41 and 42 being such that when the flanges 45 and 46 are pressed together, the tip 44 will be flush with the end of the part 42. The emitter press tool 39 is shaped in the same way as the collector press tool 40 but in this case the small hole at the end of the outer part is 0.57 mm. The tool also includes a support device for the germanium plate 33 and consists of a short cylindrical body 47 which fits exactly over the pin 48 which forms the outer end of the emitter press tool 39 and has at one end a square recess in which the germanium plate 33 can be received with its surface perpendicular on the part's 47 axis. A wire 49 is soldered to the part 47 to facilitate its assembly.

Verktøyet brukes på følgende måte. Germaniumplaten 33 hvis flater er forsynt med nydannede flater kort tid forut ved etsning ved en reagens som beskrevet ovenfor, er anordnet i bæredelen 47 på tappen 48 idet den indre del av emitterpressdelen The tool is used in the following way. The germanium plate 33, the surfaces of which have been provided with newly formed surfaces shortly before by etching with a reagent as described above, is arranged in the carrier part 47 on the pin 48, the inner part of the emitter press part

39 fjernes. Kollektorpressedelen 40 fjernes fra blokken 38 og tappen 44 trekkes tilbake 0,46 mm innover i hullet 43 idet der plase-res et følemål som har denne tykkelse mellom flensene 45 og 46. En 1 mm lang indiumtråd som har en diameter på 1,06 mm settes inn i hullet 46 og pressedelen 40 presses så mot en glassflate slik at indiu- 39 is removed. The collector press part 40 is removed from the block 38 and the pin 44 is pulled back 0.46 mm into the hole 43, placing a feeler of this thickness between the flanges 45 and 46. A 1 mm long indium wire which has a diameter of 1.06 mm is inserted into the hole 46 and the pressing part 40 is then pressed against a glass surface so that indiu-

met trykket godt inn i hullet 43 og etterlater en overskytende del indium av den indiumsylinder som således dannes. Denne overskytende del av indium skjæres bort med et skarpt knivblad slik at der dannes en ny flate, delen 41 skyves frem 0,05 mm i delen 42 slik at indiumsylinderen rager ganske lite ut fra hullet 42 og pressedelen 42 settes umiddelbart inn i blokken 38 og met pressed well into the hole 43 and leaves an excess of indium of the indium cylinder thus formed. This excess part of the indium is cut away with a sharp knife blade so that a new surface is formed, the part 41 is pushed forward 0.05 mm in the part 42 so that the indium cylinder protrudes quite a bit from the hole 42 and the press part 42 is immediately inserted into the block 38 and

skyves frem slik at den nydannede flate på indiumsylinderen trykker inn til kontakt med en flate på germaniumplaten 33, idet pressedelen 40 vries en vinkel på 90° om sin akse mens den presses innover. På denne måte vil flaten på indiumsylinderne bringes itil å klebe godt til flaten av germaniumplaten 33. is pushed forward so that the newly formed surface on the indium cylinder presses into contact with a surface on the germanium plate 33, the pressing part 40 turning an angle of 90° about its axis while it is pressed inwards. In this way, the surface of the indium cylinders will be brought to adhere well to the surface of the germanium plate 33.

Emitter-pressedelen 39 og holdedelen 47 trekkes så tilbake og etterlater germaniumplaten 33 klebende til indiumsylinderen som er anbragt i hullet 43. Mens germaniumplaten 33 befinner seg i denne stilling bringes en annen indiumsylinder til å klebe til den annen side ved bruk av emitter-presseverktøyet 39 på samme måte som ovenfor beskrevet idet en 1 mm lang indiumtråd med diameter 0,5 mm brukes i dette tilfelle for frembringelse av den annen indiumsylinder. Flensene på den indre og den ytre del av emitter-pressedelen 39 presses godt sammen for at indiumsylinderen skal rage ut fra pressedelen 39 og denne trekkes så tilbake. Sluttlig trykkes flensene 45 og 46 godt sammen for å skyve ut den første indiumsylinder fra hullet 43 og sylinderen adskiller fra enden av delen 42 ved hjelp av et skarpt knivblad. The emitter press part 39 and the holder part 47 are then withdrawn, leaving the germanium plate 33 adhering to the indium cylinder which is placed in the hole 43. While the germanium plate 33 is in this position, another indium cylinder is brought to adhere to the other side using the emitter press tool 39 in the same way as described above, in that a 1 mm long indium wire with a diameter of 0.5 mm is used in this case to produce the second indium cylinder. The flanges on the inner and outer parts of the emitter press part 39 are pressed firmly together so that the indium cylinder will protrude from the press part 39 and this is then pulled back. Finally, the flanges 45 and 46 are firmly pressed together to push out the first indium cylinder from the hole 43 and the cylinder is separated from the end of the part 42 by means of a sharp knife blade.

Formingen av perleelektrodene 36 og 37 og anbringelse av forbindelser til transistoren utføres på følgende måte. Germaniumplaten 33 med indiumsylinderene klebende til, anordnes i et verktøy (ikke vist) sammen med nikkelplaten 34 som på forhånd er fortinnet idet platene 33 og 34 holdes sammen i ønsket gjensidig stilling. Hele enheten oppvarmes til en temperatur på ca. 550° C i tørt vannstoff og tillates så å avkjøle. På denne måten blir germaniumplaten 33 loddet til nikkelplaten 34 og hver indiumsylinder smeltes til flatene av germaniumplaten 33 slik at der dannes perler 36 og 37 hvis grunnflater er et P-N-skikt (ikke vist) som adskiller hovedlegemet av N-type germanium fra laget med P-type germanium som dannes ved rekrystallisering fra indium-germanium le-geringen som frembringes under opphetningen. Den endelige diameter av de formede perler 36 og 37 er omtrent 0,75 mm for perlen 36 og 1,4 mm for perlen 37. Den enhet som er således formet f jer-nes fra verktøyet og transistoren forsynes med et ytterligere par tilførselsledere bestående av to fine tråder 50 og 51 festet til hver av indiumperlene 36 og 37. Trådene 35, 50 og 51 sveises til bæretrådene 52, 53 og 54 som er smeltet inn i en glassperle 55 som er smeltet inn i en kobberhylse 56. Transistorens kappe 57 er av kobber som koldpress-sveises til hylsen 56 idet sveise-operasjonen utføres i en nøytral gass som f. eks. kvelstoff for å forsyne transistorens indre med en permanent fylling av nøy-tral gass. The shaping of the bead electrodes 36 and 37 and the placement of connections to the transistor is carried out in the following manner. The germanium plate 33 with the indium cylinders sticking to it is arranged in a tool (not shown) together with the nickel plate 34 which is tinned in advance, the plates 33 and 34 being held together in the desired mutual position. The entire unit is heated to a temperature of approx. 550° C in dry water and then allowed to cool. In this way, the germanium plate 33 is soldered to the nickel plate 34 and each indium cylinder is melted to the surfaces of the germanium plate 33 so that beads 36 and 37 are formed whose base surfaces are a P-N layer (not shown) which separates the main body of N-type germanium from the layer of P -type germanium which is formed by recrystallization from the indium-germanium alloy produced during heating. The final diameter of the shaped beads 36 and 37 is approximately 0.75 mm for bead 36 and 1.4 mm for bead 37. The unit thus shaped is removed from the tool and the transistor is supplied with a further pair of supply conductors consisting of two fine wires 50 and 51 attached to each of the indium beads 36 and 37. The wires 35, 50 and 51 are welded to the carrier wires 52, 53 and 54 which are fused into a glass bead 55 which is fused into a copper sleeve 56. The transistor's jacket 57 is of copper which is cold-pressed welded to the sleeve 56, the welding operation being carried out in a neutral gas such as nitrogen to supply the interior of the transistor with a permanent filling of neutral gas.

Det skal fremheves at de samme forholdsregler må iakttas med hensyn til ti-dene da germaniumet etses og indiumet skjæres, som ovenfor beskrevet for likeretteren. De samme forholdsregler må iva-retas som for likeretteren med hensyn til fremgangsmåten for behandlngen av indiumet og lagringen av enhetene som omfatter germaniumplaten 33 og de to indiumsylinderne. It must be emphasized that the same precautions must be observed with regard to the times when the germanium is etched and the indium is cut, as described above for the rectifier. The same precautions must be observed as for the rectifier with regard to the procedure for the treatment of the indium and the storage of the units comprising the germanium plate 33 and the two indium cylinders.

Man har funnet at transistorer fremstillet ved den beskrevne fremgangsmåte i alminnelighet er forbedret med hensyn til opprettholdelsen av deres karakteristik-ker og deres evne til å motstå høye spenninger. Videre er det faktum at fremgangsmåten resulterer i en øket likhet i oppbyg-ningen av P-N-skiktene og særlig gjennom-trengningen i dybden av P-N-skiktene under den opprinnelige overflate av germaniumet, gjør det mulig å anvende mindre tykkelse av basisområdet mellom skiktene uten risiko for at skiktene går over i hverandre, og leder således til en bedring av høyfrekvensegenskapene. Dette faktum medfører også at en forutbestemmelse av transistorens karakteristikk på teoretisk basis er mer pålitelig og dette leder til forenkling av konstruksjonsmåten. It has been found that transistors made by the described method are generally improved with regard to the maintenance of their characteristics and their ability to withstand high voltages. Furthermore, the fact that the method results in an increased uniformity in the structure of the P-N layers and in particular the penetration in depth of the P-N layers below the original surface of the germanium, makes it possible to use a smaller thickness of the base area between the layers without risk so that the layers merge into each other, thus leading to an improvement in the high-frequency properties. This fact also means that a predetermination of the transistor's characteristic on a theoretical basis is more reliable and this leads to a simplification of the construction method.

Det skal påpekes at oppfinnelsen kan anvendes for halvlederinnretninger som kan anvende andre materialkombinasjoner enn germanium og indium når bare det nydannede flater på de respektive mate-rialer kleber til hverandre når de presses sammen. Man har f. eks. funnet fremgangsmåter ifølge oppfinnelsen som er like brukbare når en elektrode skal dannes på germanium og der anvedes indium som inneholder en liten prosentdel antimon. I noen tilfeller er det nødvendig å oppvarme materialet under presseoperasjonen for å oppnå tilfredsstillende klebning. Det skal videre påpekes at selv det ovenfor nevnte eksempel angår halvlederinnretninger som har elektroder på hvis grunnflater der dannes P-N-skikt, kan oppfinnelsen like godt anvendes i forbindelse med elektroder på hvis grunnflate der dannes et P- eller N-type lag i kontakt med et område på halvlederen som enten er intran-sik eller har samme type ledningsevne som laget. It should be pointed out that the invention can be used for semiconductor devices that can use material combinations other than germanium and indium when only the newly formed surfaces of the respective materials stick to each other when they are pressed together. One has e.g. found methods according to the invention which are equally usable when an electrode is to be formed on germanium and where indium is used which contains a small percentage of antimony. In some cases, it is necessary to heat the material during the pressing operation to achieve satisfactory adhesion. It should also be pointed out that even the above-mentioned example concerns semiconductor devices that have electrodes on whose base surfaces a P-N layer is formed, the invention can just as well be used in connection with electrodes on whose base surface a P- or N-type layer is formed in contact with a area of the semiconductor which is either intransic or has the same type of conductivity as the layer.

Claims

1. Method for manufacturing a semiconductor device where an electrode of the device is formed by melting onto the surface of a semiconductor body a material containing at least one substance capable of acting as an active contaminant in the semiconductor, as the melted material dissolves a part of the haiv conductor body, and where the material is then cooled so that a layer of the semiconductor body containing said substance is deposited from the molten material that is in contact with the rest of the semiconductor body, characterized in that before the electrode is formed, the material that is to be is melted, i.e. to stick to the semiconductor body over at least a larger part of the surface on which the electrode is formed by pressing together etched, abraded or in other chemical or mechanical means newly formed surfaces on said electrode material and semiconductor body, so that no foreign bodies can penetrate between the electrode and said surface and thereby destroy the formation of the electrode.

2. Method according to claim 1, characterized in that the material is shaped like a hemisphere in that its flat surface is brought to adhere to a flat surface on the semiconductor body.

3. Method according to any one of claims 1-2, characterized in that the material is shaped as a cylinder of length less than its diameter, one end of the cylinder being brought to attach to a flat surface on the semiconductor body.