NO130436B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til fremstilling av halvlederelektrodesystemer.

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte

til fremstilling av halvOederelektrodesyste-mer, slik som transistorer og krystalidiodar, hvor der på et halvledende legeme påsmeltes minst to elektrodelegemer av hvilke minst det ene inneholder en virksom forurensning. Med virksom forurensning me-nes stoffer og forbindelser som påvirker elektrodenes elektriske egenskaper, slik som f. eks. akseptorer og donatorer.

Vanligvis har slike elektrodesystemer

elektroder med ulike elektriske egenskaper. Man skiller f. eks. mellom likerettende og ikke- likerettende eller ohmske elektroder. Det er vanlig å velge sammensetnin-gen av elektrodematerialet tilsvarende, og anbringe to eller flere legemer med forskjellig sammensetning på ihalvlederlege-met og påsmelte disse.

Når elektrodene skal anbringes svært

nær hverandre på en side av halvlederlegemet, består det særlig når en av disse elektroder inneholder en virksom forurensning som hurtig diffunderer eller har tål— høyelighet til å bre seg ut over legemets overflate, fare for at denne elektrode påvirker minst en av de andre elektroder.

En videre vanskelighet som opptrer

når man må arbeide med elektrodelegemer av forskjellig art, er den at disse legemer, som ofte har form av små kuler med en diameter på mindre enn en millimeter, lett kan forveksles med hverandre. Denne fare foreligger fremforalit når eiektirode-legemene påsmeltes i en mal, i hvilken ved siden av hverandre liggende ifyllingsåp-ninger er anordnet for de elektrodelegemer som skal påsmeltes.

Oppfinnelsen er basert på den erkjen-nelse at det er mulig å påvirke egenskapene av slike elektroder efterat de allerede er blitt anbragt på et halvlederlegeme. En virksom forurensning som har den tilbøye-lighet å påvirke andre elektroder, behøver man ikke lenger å la gjennomløpe alle de varmebehandlinger som er forbundet med fremstillingen.

Ifølge oppfinnelsen blir deir på et halvledende legeme først anbragt minst to innbyrdes like elektroder, hvorefter minst én, men ikke hver enkelt av disse elektroder tilsettes en virksom forurensning, og det således dannede hele underkastes en varmebehandling, hvorved elektroden eller elektrodene som ble tilsatt forurensning, adskiller seg fra den eller de elektroder som ikke ble utsatt for forurensning.

De innbyrdes like elektroder oppnås ved påsmeltnlng av elektrodelegemer ved forholdsvis lav temperatur, mens varmebehandlingen efter tilsetningen av forurensningen skjer ved høyere temperatur.

Man kan imidlertid også gå frem på den omvendte måte og fremstille de innbyrdes like elektroder ved påsmeltning ved en temperatur som er høyere enn den temperatur ved hvilken varmebehandlingen efter tilsetningen av forurensningen skjer.

Den sistnevnte fremgangsmåte er særlig å foretrekke når den forurensning som skal tilsettes har den allerede nevnte tilbøyelignet til å bre seg ut utenfor elektroden på hvilken den er anbragt. Dette er f. eks. tilfellet med virksom forurensning som har et høyt damptrykk, slik som f. eks. arsen og antimon, eller ved for-urensninger som lett brer seg ut over en halvlederoverflate, slik som f. eks. gal-lium. Selvsagt er denne fare for innbyrdes forurensning også avhengig av elektrodenes innbyrdes avstand.

Når halvlederlegemet toestår av germanium kan den virksomme forurensning, som skal anbringes på minst en elektrode, f. eks. bestå av aluminium.

Noen utførelseseksempliar på oppfinnelsen skal forklares nærmere under hen-visning til tegningen. Fig. 1, 2 og 3 viser skjematisk de to viktigste deler av en mal og fire halvleder-legemer i perspektiv. Fig. 4 viser den sammenstilte mal. Fig. 5 viser anbringelsen av en virksom forurensning. Figurene 6—9 viser likeledes skjematisk snitt gjennom et halvlederelektrode-system i forskjellige trinn av fremstillings-prosessen. Fig. 10 viser et snitt gjennom en tran-sistor som er fremstillet i samsvar med fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Eiektrodelegemene kan påsmeltes ved hjelp av en mal hvis to viktigste deler er vist i fig. 1 og 3. Denne mal består av en dekkplate 1 med en tykkelse som er tilnær-met Mk diameteren av de elektrodeliege-mer som skal påsmeltes. Denne dekkplate kan bestå av glimmer med en tykkelse på 100 mikron. I dekkplaten er der boret åtte åpninger 2, som parvis er anordnet i avstand på ca. 100 mikron. Malen har en støttetolokk 3 (fig. 3) som kan være fremstillet av grafitt, og -som er forsynt med fire spor 4 for like mange halvlederlege-mer 5 (fig. 2).

Den samme mal er i fig. 4 vist i lukket tilstand. Dekkplaten 1 og støtteblokken 3 holdes trykket mot hverandre ved hjelp av noen ikke viste klemmer.

På dekkplaten strøs nå et antall elektrodelegemer 6, som fortrinnsvis har form av små kuler, og som er således dimensjo-nert at hver åpning 2 fylles ut med en liten kule 6. Antallet av påstrødde kuler er tilstrekkelig til å fylle ut samtlige åpninger 2. Efterat det eventuelle overskudd av små-kuler er fjernet, blir det hele underkastet en varmebehandling ved en temperatur som -er tilstrekkelig til å binde eiektrodelegemene til halvlederlegemene 5, slik at der tilveiebringes elektroder 7. Nærmere angivelse av sammensetninger og tempera-turer skal angis nedenfor.

Dekkplaten 1 kan så fjernes, som vist i fig. 5. Derefter blir en elektrode 7 i hvert par forsynt med en virksom forurensning, f. eks. i form av fint pulver, dispergert i et bindemiddel, og dette anbringes på lege-mene ved hjelp av en pensel 8. Deref ter blir støtteblokken 3 med sitt innhold påny anbragt i en ovn, slik at den virksomme forurensning blir fullstendig opptatt av den elektrode som bestrykes med penselen, mens de andre elektroder beholder sin opprinnelige natur. Når den temperatur ved hvilken denne aninlen varmetoehanidlirug gjennomføres, er høyere enn den temperatur ved hvilken den første varmebehandling fant sted, vil så elektrodematerialet innvirke i større dybde på halvlederlegemet. Som allerede nevnt er det imidlertid også mulig å gjennomføre den annen varmebehandling ved en lavere temperatur.

De forskjellige trinn som elektrodesy-stemet gjennomløper ved denne fremstil-lingsmåte er vist i figurene 6—9 i forstør-ret målestokk. Førsit befinner eiektrodelegemene 6 seg fritt på halvlederlegemet 5 (fig. 6). Efter en første opphetming -er de smeltet fast på overflaten og danner elektroder 7 (fig. 7), derefter ble en av de to elektroder forsynt med e-t kvantum av en virksom forurensning 9 (fig. 8) og slutte-lig, efter en annen opp-hetning er de to elektroder -trengt lengre inn i halvlederlegemet 5, mens forurensningen 9 er smeltet sammen med elektrodematerialet og har dannet en elektrode 10, hvis egenskaper adskiller seg fra den annen elektrodes 7 egenskaper (fig. 9).

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er selvsagt ikke begrenset til anvendelse på eliektrodelegemer og halvledende legemer i den ovenfor beskrevne form, og likeså-lite for påsmeltnlng av et bestemt antall elektrodelegemer eller anvendelse av be-stemte maler.

Man kan f. eks. fremstille en transi-stor ved at den ene side av et tynt halvlederlegeme 15 (fig. 10) påsmeltes to elektroder på -ovennevnte måte. En av disse elektroder gjøres likerettende ved tilsetning av en virksom forurensning. På d-en annen side av legemet 15 er likeledes anbragt em likerettende elektrode 16. Nedenfor skal angis to ytterligere eksempler på sammensetninger av elektrodelegemer med efterfølgende tilsetning av forurensning. I første tilfelle blir n-type kontakter av germanium tilveiebragt, av hvilke minst en omdannes til en p-type kontakt. Det an-net eksempel anglir p-type kontakter på germanium, av hvilke minst en omvandles til en n-type kontakt.

I. På et halvlederlegeme som består av germanium anbringes elekitrodelege-mer av vismut som påsmeltes ved 600° C i vannstoff. På en av disse elektroder anbringes en dispersjion av 40 g aluminium-pulver a et bindemiddel bestående av en oppløsning på 20 g metakrylat i 100 g xylol. Aluminiumkvantumet, som tier danner den virksomme forurensning, er ikke kritisk, idet for det meste et lite kvantum er tilstrekkelig.Det anbringes så liite dispersjon at det ikke flyter noe utenfor elektroden som dispersj onen er anbragt på. En ytterligere opphetning foretas så ved 750° C, likeledes i vannstoff, idet dispersj ons-midlet forsvinner og aluminiumet smelter sammen med elektroden, som av den grunn får en p-type ledningsevne. Denne sistnevnte elektrode er således likerettende på germanium av n-type og ohmsk på germanium av p-type. Før der tilsettes aluminium danner de av vismut bestående elektroder ohmske kontakter på germanium av n-typen og svakt likerettende kontakter på germanium av p-typen. II. Forholdene er omvendt når der på germaniumlegemet påsmeltes et antall elektrodelegemer som består av indium. Opphetningen skjer også her i vannstoff, men ved 500° C. Minst en av elektrodene blir påført en dispersjon av antimonpulver i det samme bindemiddel som ovenfor nevnt, hvoretter en ytterligere opphetning, likeledes i vannstoff, foretas ved 450° C. De tilveiebrangte elektroder danner kontakter av n-typen, mens de opprinnelige indiumélektroder var av p-typen. Faren for en uønsket forurensning av elektroden eller elektrodene, som ikke må inneholde antimon, er således sterkt minsket.

Claims (3)

1. Fremgangsmåte til fremstilling av halvlederelektrodesystemer, slik som transistorer og krystaildioder, hvor der på et halvledende legeme skal påsmeltes minst to elektrodelegemer av hvilke minst det ene inneholder en virksom forurensning, karakterisert ved at der på et halvledende legeme først påsmeltes minst to innbyrdes like elektroder dvs, av samme sammensetning og like store, hvoretter minst en, men ikke hver enkelt av disse elektroder, tilsettes en virksom forurensning, og det således dannede hele underkastes en varmebehandling slik at elektrodene innlegeres hvorved den elektrode eller de elektroder som ble tilsatt forurensning, i sine egenskaper adskiller seg fra den eller de elektroder som ikke ble tilsatt forurensning.

2. Fremgangsmåte ifølge påstand 1, karakterisert ved at den virksomme forurensning tilsettes i form av en dispersj on i et bindemiddel.

3. Fremgangsmåte ifølge en av de foregående påstander, karakterisert v e d at halvledende legemer anbringes i hvert sitt rom 1 en mal som er forsynt med en avtagbar dekkplate med ifyllingsåpnin-ger for anbringelse av elektrodelegemer som skal påsmeltes.