DE1058158B - Verfahren zum Anbringen einer Legierungs-Elektrode auf einem halbleitenden Koerper - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Anbringen einer Elektrode auf einem halbleitenden Körper durch Aufschmelzung einer Menge von Elektrodenmaterial in einer Lehre, die mit ihrer öffnung derart auf den halbleitenden Körper gelegt wird, daß diese öffnung nahezu senkrecht liegt, und in die öffnung der Lehre ein Draht aus Elektrodenmaterial derart eingeführt wird, daß er mit einem Ende auf dem halbleitenden Körper auf ruht. Dieses Aufschmelzverfahren, auch Legieren genannt, wird häufig bei der Herstellung halbleitender Einrichtungen, z. B. Kristalldioden oder Transistoren, durchgeführt, wobei die Lehre dazu verwendet wird, auf reproduzierbare Weise Elektroden mit einer gewünschten Oberfläche herzustellen.

Die Erfindung bezweckt, eine besondere Abart dieses Legierungsverfahrens zu schaffen.

Gemäß der Erfindung werden Mittel vorgesehen, damit der Draht bei der darauf erfolgenden Aufschmelzung bei einer Temperatur unter den Schmelztemperaturen des Elektrodenmaterials und des Halbleiters nur über einen Teil seiner Länge durch die Lehrenöffnung bis zum Halbleiter gelangen kann. Selbstverständlich kann als Elektrodenmaterial nur ein Material benutzt werden, das mit dem Halbleiter eine Legierung bildet, die einen Schmelzpunkt hat, der niedriger ist als der des betreffenden Elektrodenmaterials und des Halbleiters, wobei in einem solchen Temperaturbereich des Phasendiagramms dieser Legierungskomponenten erhitzt wird, daß beim Kühlen anfangs eine nicht eutektische Legierung erstarrt, in der der Halbleiter in bezug auf das eutektische Verhältnis in Übermaß vorhanden ist.

Dieses Verfahren läßt sich durchführen bei der Anbringung von Ohmschen Elektroden und von gleichrichtenden Elektroden. Die Anwendung dieses Verfahrens ermöglicht es, bei der Aufschmelzung von Elektrodendraht eine dosierte Menge von Elektrodenmaterial von nur einem Teil des Elektrodendrahtes, d. h. von einem durch die Öffnung der Lehre bis zum Halbleiter gelangenden Teil, aufzuschmelzen.

Die Vorkehrungen, um zu sichern, daß der Elektrodendraht während des Aufschmelzvorgangs nur über einen Teil seiner Länge durch die Lehrenöffnung bis zum Halbleiter gelangen kann, können z. B. darin bestehen, daß ein Teil des Elektrodendrahtes, der über der Lehre vorsteht, abgebogen wird, so daß während der Erhitzung beim Aufschmelzen der abgebogene Teil die obere Seite der Lehre berührt, so daß selbsttätig erreicht wird, daß nur ein Teil des Drahtes in die Öffnung sinken und die Schmelze auf dem Halbleiter erreichen kann. Eine gleiche Wirkung kann erzielt werden, indem z. B. eine örtliche Verdickung des Drahtes vorgesehen wird, z. B. indem eine Perle um Verfahren zum Anbringen

einer Legierungs-Elektrode

. auf einem halbleitenden Körper

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbaeh, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 25. April 1956

Julian Robert Anthony Beale, Wraysbury,

Middlesex (Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

den Draht geklemmt oder indem der Draht auf eine andere als die vorerwähnte Weise abgebogen wird. An der vorerwähnten Elektrode kann ein Zuführungsdraht festgelötet oder ein Punktkontakt angebracht werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger schematischer Figuren und Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen im Schnitt verschiedene Stufen der Herstellung eines halbleitenden Körpers und einer Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch einen Teil eines halbleitenden Körpers und einer halbleitenden Ein-4-0 richtung, die durch das Verfahren nach der Erfindung erhalten werden.

Nach Fig. 1 ist eine Lehre 1 auf die Oberfläche eines halbleitenden Einkristallteiles 2 aus Germanium des n-Leitfähigkeitstyps gelegt. Die Lehre 1 besteht aus +5 Kohlenstoff und hat eine öffnung 3. Die Lehre wird derart angeordnet, daß die Öffnung 3 nahezu vertikal und senkrecht zur Oberfläche des Kristalls 2 ist.

Die Querabmessungen der Öffnung 3 sind derart,

daß ein Draht 4 aus Gold leicht hineingeführt werden kann. Wenn das untere Ende des Drahtes 4 den Kristall 2 berührt, steht ein abgebogener Teil 5 am anderen Ende über der Lehre 1 vor.

Das Ganze wird darauf in einen Ofen eingeführt und auf eine Temperatur von mindestens 356 und

509 528/306

Claims (3)

höchstens 936° C erhitzt. Bei Zunahme der Temperatur über 356° C bildet das Gold mit dem Germanium eine Legierung, so daß ein Legierungstropfen 6 auf dem Boden der Öffnung 3 gebildet wird, welcher Tropfen in den Kristall 2 eindringt (s. Fig. 2). Während des Legierungsvorgangs sinkt der Draht 4 durch die Wirkung der Oberflächenspannung und der Schwerkraft nach unten, bis der Teil 5 die Lehre 1 berührt, so daß ein weiteres Eindringen des Drahtes 4 in die Öffnung verhütet wird. Bei der weiteren Erhitzung löst sich die Schmelze selbsttätig von dem herabhängenden Draht infolge der Wirkung der Schwerkraft und gegen die Wirkung der Oberflächenspannung; danach wird die Erhitzung beendet. Der verwendete Golddraht hatte einen Durchmesser von etwa 50 μ; die Öffnung hatte einen Durchmesser von etwa 250 μ, und die Länge des Elektrodendrahtes in der Öffnung betrug etwa 100 μ. Nachdem sich die Schmelze von dem hängenden Draht gelöst hat, läßt man die flüssige Legierung wieder kristallisieren, so daß eine Elektrode mit einem Durchmesser von etwa 125 μ gebildet wird. Da die Legierung oberhalb des Gold-Germanium-Eutektikums erhitzt worden ist und mit dem Germanium in Berührung steht, enthält die flüssige Legierung mehr als die eutektische Konzentration an Germanium. Beim Kühlen kristallisiert dieses Übermaß an Germanium aus und wächst an dem nicht gelösten η-Germanium an. Infolge der Sättigung mit Gold ist das auskristallisierte Germanium vom p-Leitfähigkeitstyp, so daß eine p-n Grenzschicht gebildet wird. Während der weiteren Erstarrung trennt sich wahrscheinlich eine eutektische Legierung von 73 °/o Au und 27% Ge ab. Darauf werden ein Kontakt und ein Zuführungsdraht (nicht dargestellt) an dem Kristall 2 befestigt, und an der Elektrode 6 wird ein Zuführungsdraht 7 (Fig. 3) auf bekannte Weise festgelötet. Schließlich wird das Ganze auf geeignete Weise geätzt, gewaschen und getrocknet, um eine halbleitende Diode mit einer reinen Oberfläche zu erhalten. Dazu kann z. B. 30 Minuten in einem chemischen Ätzbad mit 20% Wasserstoffperoxyd bei einer Temperatur von 70° C geätzt werden. Darauf wird das Ganze in destilliertem Wasser gewaschen und darauf getrocknet. Beim Anbringen einer Gleichrichterelektrode ist es im allgemeinen empfehlenswert, bei einer höheren Temperatur innerhalb der zulässigen Grenzen zu legieren, um einen besseren Übergang zu erzielen, der in bezug auf die Durchschlagspannung in der sperrenden Richtung günstiger wirkt. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anbringen einer Elektrode auf einem halbleitenden Körper durch Aufschmelzung einer Menge von Elektrodenmaterial in einer Lehre, die mit ihrer Öffnung derart auf den halbleitenden Körper gelegt wird, daß diese Öffnung nahezu vertikal ist, und in die Öffnung der Lehre ein Draht aus dem Elektrodenmaterial derart eingeführt wird, daß ein Ende des Drahtes auf dem halbleitenden Körper aufruht, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen werden, damit der Draht bei der darauf erfolgenden Aufschmelzung bei einer Temperatur unter den Schmelztemperaturen des Materials der Elektrode und des Halbleiters nur über einen Teil seiner Länge durch die Lehrenöffnung-bis zum Halbleiter gelangen kann.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgesehenen Mittel darin bestehen, daß ein Teil des Drahtes, der über der Lehre vorsteht, abgebogen wird, so daß bei der Aufschmelzung der abgebogene Teil mit der oberen Seite der Lehre in Berührung kommt und ein weiteres Herabsinken des Drahtes in der Lehrenöffnung verhütet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der aufgeschmolzenen Elektrode ein Zuführungsdraht festgelötet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1115 250,
565, 1118488.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 528/M6 5.59