DE1064153B - Verfahren zur Herstellung eines einseitig hochdotierten pn-UEbergangs fuer Emitterzonen durch Einlegieren von Aluminium und einem weiteren benetzenden Metall in einen Germaniumeinkristall - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Bei Transistoren mit einlegierten Elektroden zeigt die Stromverstärkung einen Abfall bei höheren Emitterströmen. Dieser Abfall ist vom Verhältnis der Dotierungen von Emitter und Basis abhängig, und zwar wird er um so geringer, je höher die Dotierung des Emitters ist. Die höchstmögliche Dotierung erhält man nach dem Stand der Technik bei Verwendung einer aluminiumhaltigen Legierungssubstanz. Das darin enthaltene Aluminiumoxyd verhindert jedoch eine ausreichende Benetzung des Germaniums. In der Regel lassen sich nur unregelmäßige Kontaktflächen herstellen.

Es ist aber bereits bekannt, bei der Herstellung einer Gleichrichterwirkung aufweisenden Elektrode durch Einlegieren von Indium als Aktivatormaterial zunächst ein die Oberfläche des Germaniums mit einer dünnen, definierte Maße aufweisenden, im wesentlichen keinen pn-übergang hervorrufenden Plättchen zu bedecken, um hierauf das Aktivatormaterial Indium aufzubringen, das Ganze zu erhitzen und das Indium in das Germanium eindiffundieren zu lassen.

Im Hinblick auf die technischen Schwierigkeiten, die dann beim Auflegieren der beiden Legierungsmaterialien auf einen Halbleiterkörper bestehen, geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, das Legierungsverfahren in zwei Legierungsstufen aufzutrennen, um einen gleichmäßigen, ebenen pn-übergang ohne Oxydationseinschlüsse zu erzielen. Die bekannten Legierungsverfahren, bei denen eine Legierungspille vorliegt, die aus einem Gemisch von Aluminium und Gallium oder Indium besteht, liefern stets inhomogene und nicht ebene pn-Übergänge durch Oxydationseinschlüsse, welche vom Aluminiumanteil herrühren.

Das Verfahren zur Herstellung eines einseitig hochdotierten pn-Übergangs in einem Germaniumeinkristall für Emitterzonen durch Einlegen von Aluminium als Aktivatormaterial und einem weiteren, das Germanium benetzenden Metall ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine an sich bekannte Zwischenschicht, z. B. aus Indium, Blei oder Zinn, einlegiert wird, dann bei einer höheren Temperatur Aluminium, vorzugsweise in Form eines Plättchens, auf das bereits einlegierte Metall aufgelegt und unter Rütteln der Legierungsstelle das Einlegieren von Aluminium durchgeführt wird.

Gegenüber dem Bekannten wird beim vorliegenden Zweistufenverfahren ein leichtes Einlegieren mit einer ebenen Legierungsfront insofern erzielt, als das Aluminium beim zweiten Verfahrensschritt bei erhöhter Temperatur, unter Beseitigung störender Oxydhäute, in die Germanium-Indium-Legierungsfront eingerieben bzw. einlegiert wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich

Verfahren zur Herstellung eines einseitig hochdotierten pn-Übergangs für Emitterzonen durch Einlegieren von Aluminium und einem weiteren benetzenden Metall in einen Germaniumeinkristall

Anmelder: Siemens & Halske Aktiengesellschaft, Berlin und München, München 2, Wittelsbacherplatz 2

Dr. Adolf Götzberger, München, ist als Erfinder genannt worden

aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels (Fig. 1 und 1 a).

In Fig. 1 ist 1 eine Scheibe aus einkristallinem Germanium. Auf diese Scheibe wird ein Tropfen Indium gebracht. Unter Wasserstoffatmosphäre wird die Scheibe 1 und der Indiumtropfen in einer Graphitform auf 450° C erhitzt. In dem dann flüssigen Indiumtropfen löst sich etwas Germanium. Die Menge des gelösten Germaniums ist eindeutig durch die Menge des Indiums und die Temperatur bestimmt.

Anschließend wird abgekühlt. Das in dem Indium gelöste Germanium kristallisiert sich dann wieder im wesentlichen an dem nicht angegriffenen Teil der Germaniumscheibe 1, ist aber dabei von etwas Indium durchsetzt. Diese Schicht einer Legierung aus Indium und Germanium ist mit 2 bezeichnet. Darüber erstarrt der Indium tropf en 3, der fast kein Germanium enthält.

Auf den erstarrten Indiumtropfen 3 wird nur ein Plättchen aus Aluminium 4 gelegt. Es reicht aus, wenn dieses Aluminium den Reinheitsgrad 99,8 hat. Dann wird der Kristall und das Aluminiumplättchen mit einer Graphitform 5 bedeckt, die eine auf das Aluminiumplättchen 4 gerichtete Bohrung 6 aufweist. In diese Bohrung 6 wird ein Stäbchen aus Kohle oder einem anderen, in dem vorliegenden Fall chemisch indifferenten Material, wie Chromstahl, eingesetzt.

Nunmehr wird die Form auf etwa 500° C erhitzt. Es bildet sich eine flüssige Legierung aus Aluminium, Indium oder Germanium, die sich weiter in den Kristall einfrißt als vordem das Indium allein. Um

909 609/344

Claims (3)

das Einlegieren des Aluminiums in das Indium zu erleichtern, wird die Form gerüttelt. Das Stäbchen 7 reibt dann gewissermaßen das Aluminiumplättchen in das Indium ein. Anschließend wird abgekühlt, vorzugsweise verhältnismäßig schnell, beispielsweise in einer Minute von 500 auf 300° C. Die erstarrte Legierung besteht dann im wesentlichen aus zwei Phasen, einer Phase 8, die an den Germaniumkristall 1 grenzt und aus Aluminium, Germanium und Indium besteht, und einer Phase 9, die fast ausschließlich aus Aluminium und Indium besteht. Für die Gleichrichterwirkung maßgeblich ist die Schicht 8. Die Aluminiummenge in der Schicht 8 ist im wesentlichen durch das Mengenverhältnis Aluminium zu Indium bestimmt. Vorzugsweise beträgt die Menge des Aluminiums etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent des Indiums oder in anderen Ausführungsbeispielen des Zinns oder des Bleis. In einem Ausführungsbeispiel wurden folgende Ergebnisse erzielt: Es wurde von einer Germaniumscheibe mit einem spezifischen Widerstand von 3 Ohm/cm ausgegangen. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren einlegierte Emitter hatte einen Durchmesser von 2,6 mm. Das Verhältnis des Kollektorstroms zum Basisstrom war im Bereich von 200 bis 5000 mA Kollektorstrom konstant bis auf 5%. Bei dem bisherigen Verfahren sank die Stromverstärkung um 60% und mehr ab. In diesem Ausführungsbeispiel betrug der Gewichtsanteil des Aluminiums 1%. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines einseitig hochdotierten pn-Übergangs in einem Germanium-Einkristall für Emitterzonen durch Einlegieren von Aluminium als Aktivatormetall und einem weiteren, das Germanium benetzenden Metall, dadurch gekennzeichnet, daß zuerst eine an sich bekannte Zwischenschicht, z. B. aus Indium, Blei oder Zinn, einlegiert wird, dann bei einer höheren Temperatur Aluminium, vorzugsweise in Form eines Plättchens, auf das bereits einlegierte Metall aufgelegt und unter Rütteln der Legierungsstelle das Einlegieren von Aluminium durchgeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Aluminium während des Einlegierens ein Körper aus chemisch indifferentem Material gesetzt wird und daß dieser Körper während des Einlegierens gerüttelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des einzulegierenden Aluminiums etwa 0,5 bis 5 Gewichtsprozent des bereits einlegierten Metalls beträgt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Roc IRE, 40 (1952), S. 1341/1342;
NTF-Beiheft Nr. 1, Braunschweig 1955, S. 31/32; Hunter : Handbook of Semiconductor Electronics, ew York 1956, S. 7 bis 18.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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