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Legierungsbegrenzungsform zur Herstellung von Legierungskontakten
an Halbleiterbauelementen Die Erfindung betrifft eine Legierungsbegrenzungsform
zur Herstellung von Legierungskontakten, vorzugsweise zur gleichzeitigen Herstellung
von Legierungskontakten auf einer Vielzahl von Halbleiter-Flächen-B-anelementen
mit p-n-Übergängen.
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Solche Legierungsbegrenzungsformen bestehen meist aus Ober-
und Unterteil mit durch beide Teile verlaufenden Durchbohrungen oder -dem Unterteil
endenden Sacklöchern. Die Durchbohrungen und Sacklöcher sind bei den bekannten Formen
so ausgebildet, daß in diese das Halbleiterplättchen mit einer Legierungspille oder
dem Legierungsdraht oder mit zwei Legierungspillen und dem Halbleiterkörper eingebracht
werden kann und gleichzeitig durch sie die Legierungsfläche festgelegt wird. Diese
bekannten Formen werden üblicherweise aus Graphit oder Stahl hergestellt. Formen
aus Graphit nutzen sich jedoch schnell ab, weil der Graphit abbröckelt. Bei Stahlformen
ist es dagegen schwierig, ein Ankleben bzw. Anlegieren der Legierungspillen an die
Form zu vermeiden.
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Demgegenüber werden bei .der Legierungsbegrenzungsform nach -der Erfindung
diese Schwierigkeiten vermieden. Außerdem ist diese Form wirtschaftlich herzustellen
und für verschiedene Halbleitermaterialien bzw. Legierungssubstanzen geeignet.
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Gemäß der Erfindung zeichnet sich die Legierungsbegrenzungsform zur
Herstellung von Legierungskontakten, auf Halbleiter-Flächen-Bauelementen, mit p-n-Übergängen,
bestehend aus Ober- und Unterteil mit durch beide Teile gehenden Durchbohrungen
oder im Unterteil endenden Sacklöchern, dadurch aus, daß die Durchbohrungen und
die Sacklöcher beider Teile mit Einsätzen aus eloxiertem Metall versehen sind, und
die Einsätze des Oberteiles Durchbohrungen vom Durchmesser der gewünschten Legierungsfläche
zum Einbringen der Pille der Legierungssubstanz auf die jeweils unter dem Einsatz
befindlichen Halbleiterplättchen besitzen. Die Form nach der Erfindung ist besonders
zur gleichzeitigen Herstellung von Kontakten auf einer Vielzahl von Bauelementen
geeignet.
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In Legierungsbegrenzungsformen, mit denen Transistoren hergestellt
werden sollen, besitzen die Einsätze des Unterteils Sacklöcher -zur Aufnahme der
Legierungspillen für die Gegenseite des Halbleiterkörpers.
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Die Legierungsform selbst kann aus Graphit, Stahl oder ebenfalls aus
eloxiertem Metall bestehen. Die Wahl .des Materials für die Einsätze bzw. Formen
richtet sich dabei nach der Legierungstemperatur, die unter der Schmelztemperatur
des eloxierten Metalls liegen muß. Die Einsätze werden je nach dem Verwendungszweck
angefertigt und anschließend nach dem bekannten elektrolytischen Oxydationsverfahren
- z. B. Eloxal-Verfahren bei Aluminium, Elomag-Verfahren bei Magnesium - oxydiert.
Für Germanium-Bauelemente, die unter 600° C legiert werden, können Einsätze aus
eloxiertem Magnesium (Schmelzpunkt 650°C) oderAluminium (Schmelzpunkt658°C) verwendet
werden. Oberhalb dieser Temperatur werden zweckmäßig eloxierte Einsätze aus Eisen,
Vanadium, Nickel oder Silber oder deren Legierungen verwendet. Bei Verwendung von
Aluminium ist möglichst reines Aluminium zu wählen, da dieses eine bessere Oxydschicht
@in bezug auf Härte und Festigkeit liefert. Die Einzelheiten der Eloxierverfahren
sind bekannt. Einsätze aus Aluminium werden z. B. in Kalilauge geätzt und anschließend
15 Minuten lang in 10°/aiger Schwefelsäure elektrolytisch eloxiert. Eloxierte Einsätze
aus reinem Aluminium haben sich bei 'der Herstellung von Germanium-Transistoren
bis zu einer Legierungstemperatur von etwa 600° C sehr gut bewährt.
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Vorzugsweise werden ,die Einsätze für die Legierungsbegrenzungsform
nach der Erfindung aus eloxiertem Tantal oder eloxierten Tantallegierungen hergestellt,
die sich sowohl für Germanium- wie für Silizium-Bauelemente und die bei ihnen üblicherweise
verwendeten Legierungssubstanzen eignen. Wegen der relativ schweren Bearbeitbarkeit
von Tantal kann dieses auch in Form von eloxierten Tantalblechen verwendet werden,
die zu den gewünschten Einsatzformen gepreßt sind. Die verwendeten Tantalbleche
können beispielsweise eine Dicke von 0,5 mm haben.
Alle Tantalteile,
die mit leichthaftenden Metallen, wie z. B. Gold, in Berührung kommen, werden zweckmäßig
an ihrer Oberfläche mrit einer Riffelung, z. B. in Waffelmusterform, versehen.
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Weitere Einzelheiten der Legierungsbegrenzung-sform nach .der Erfindung
werden an Hand der Figuren erläutert Fig.1 zeigt schematisch eine Legierungsbegrenzungsform
für die gleichzeitige Herstellung von Legierungskontakten für mehrere Flächentransistoren
in Draufsicht; Rig.2 zeigt schematisch einen Vertikalschnitt durch eine Legierungsbegrenzungsform
für Dioden im Ausschnitt; Fig. 3, 4 ,und 5 zeigen schematisch Vertikalschnitte durch
verschiedene Legierungsbegrenzungsformen für Transistoren im Ausschnitt.
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Die Fig. 1 dient zur Veranschaulichung der Lage der Einsätze in einer
Form 1. Die Bereiche 2 der einzelnen zu legierenden Halbleiter-Flächen-Bauelemente
und damit der Einsätze sind durch Schraffur angedeutet. Ober- und Unterteil der
Form wenden nach Einbringen aller erforderlichen Bauteile, wie z. B. des Einsatzes,
einer Legierungspille, des Halbleiterplättchens, des Basisbleches und :des zweiten
Einsatzes, mittels der Stifte 3 zusammengehalten. Die Figur zeigt eine übliche kleinere
Form in natürlicher Größe.
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In den Fsg.2 bis 5 sind vergrößerte nicht maßstabsgerechte Ausschnitte
aus Vertikalschnitten durch Legierungsformen dargestellt. Bei der Legierungsform
für Dioden weist -der Unterteil 4 ein Sackloch auf, in dem sich ein Einsatz 5 befindet,
der eine Ausnehmung zur Aufnahme des Metallplättchens 6 für den Ohmschen Anschluß
und des Halbleiterplättchens 7 besitzt. In der Durchbohrung des Oberteiles 8 befindet
.sich ein Einsatz 9, dessen Durchbohrung um weniges weiter als der Durchmesser des
in sie eingeführten Legierungsdrahtes 10 ist. Über dem Einsatz 9 des Oberteils ist
ein Beschwerungsstück 11 für den Legierungsdraht 10 vorgesehen. Das Beschwerungsstück
11 hat einen kurzen Dorn 12, der in .die Durchbohrung des Einsatzes 9 hineinragt
und den Draht 10 auf das Halbleiterplättchen 7 bzw. nach Aufschmelzen der Legierungszone
in diese hineindrückt. Die Spitze des Dornes 12 wird vorzugsweise mit einer Schicht
aus eloxiertem Metall, z. B. aus eloxiertem Tant-al, versehen. Ist der Halbleiter
z. B. Silizium und sind damit das Metallplättchen 6 vorzugsweise aus Gold und :die
Einsätze 5 und 9 .aus Tautal, so kann die an dem Goldplättchen liegende Oberfläche
des Einsatzes 5 zur Vermeidung einer Haftung des Goldes an dem eloxierten Tautal
mit einer Riffelung versehen werden.
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Die Fig. 3 bis 5 zeigen verschiedene Ausführungen von Legierungsbegrenzungsformen
für Transistoren gemäß der Erfindung. Während Tder Unterteil 13 der Form nach Fig.
5 Sacklöcher besitzt, haben die Unterteile 14 und 15 der Form nach Fig. 3 und 4
Durchbohrungen; beide können jedoch ebenso mit Sacklöchern hergestellt werden. An
ihrer Oberkante haben die Unterteile 14, 15 und 13 die Durchbohrungen bzw. Sacklöcher
erweiternde Aussparungen zur Aufnahme der Basisbleche 16, 17 und 18. Die in den
Durchbohrungen der Unterteile 14 und 15 befindlichen Einsätze 19 und 20 sind mit
einem Sackloch zur Aufnahme der zweckmäßig plättchenförmigen Legierungspillen 21
und 22 versehen. Die Oberseite des Einsatzes 19 der Form nach Fig. 3 ist im übrigen
glatt. Auf den Einsatz 19 werden mach Einführen der Legierungspille 21 das Halbleiterplättchen
23 und das Basisblech 16 gebracht. Bei der Form nach Fig. 4 ist dagegen der obere
Außenrand des Einsatzes 20 zur Aufnahme des Basisbleches 17 ausgespart. Die Durchbohrungen
der Oberteile 24 und 25 der Frig. 3 und 4 sind an der Oberkante etwas weiter als
in ihrem unteren Teil, so daß die entsprechend geformten Einsätze 26 und 27 auf
-den Kanten 28 und 29 hängen. Der Einsatz 26 greift nach Fig. 3 mit seinem unteren
Teil in die Durchbohrung des Unterteils 14 entsprechend der Höhe des Basisbleches
16 ein und. liegt auf dem Halbleiterplättchen 23 auf. Sein unterer Außenrand ist
mit einer Aussparung entsprechend der Größe des Basisbleches 16 versehen. Die Unterfläche
des Einsatzes 27 nach Fig. 4 ist dagegen nach außen glatt und liegt auf dem Halbleiterplättchen
30 auf. Durch die Durchbohrungen der Einsätze 26 und 27 werden die Legierungspillen
31 und 32 auf die Halbleiterplättchen 23 und 30 gebracht. Die Oberteile 24 und 25
haben Deckel 33 und 34, die mit ihnen fest verbunden werden können und die
bei 35 und 36 die Durchbohrungen der Einsätze 26 und 27 frei lassen. Die Einsätze
26 bzw. 27 haben zwischen Deckel 33 bzw. 34 und Kante 28 bzw. 29 etwas Spiel zur
Anpassung an unterschiedliche Dicken der Halbleiterplättchen. Die Einsätze der Form
der Fig. 3 werden zweckmäßig aus massivem Metall, die der Fig. 4 aus massivem oder
aus Metallblech, insbesondere aus Tantalblech, hergestellt.
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Fig.5 zeigt eine Form gemäß der Erfindung mit aus eloxiertem Metallblech,
vorzugswesse Tantalblech, hergestellten Einsätzen. Der Unterteil 13 ist mit Sacklöchern
versehen, die in oder Mitte eine geeignet geformte Vertiefung aufweisen. Auf den
Boden eines solchen Sackloches ist ein Blech aus eloxiertem Metall, z. B. ein Täntalblech,
gepreßt, das den Einsatz 37 bildet. Die Vertiefung in der Mitte des Tantalbleches
ist derart gestaltet, daß in sie die in diesem--Fall zweckmäßig kugelförmige Legierungspille
38 eingebracht werden kann und das Barübergelegte Halbleiterplättchen 39 dann möglichst
breit auf dem Außenrand des Einsatzes 37 aufliegt. In die Durchbohrung des Oberteiles
40 ist ein eloxiertes Tantalblech als Einsatz 42 eingepreßt, durch dessen Durch=
bohrung die Legierungspille 41 auf ,das Halbleiterplättchen 39 gebracht wird.
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Im Gegensatz zu -den bekannten Legierungsbegrenzungsformen unterliegen
die gemäß der Erfindung kaum einem Verschleiß. Gleichzeitig gewährleisten sie ein
einwandfreies Legieren, ohne daß Infolge Haftgins von Legierungssubstanz und Form
bei Herausnehmen ein Ausreißen einzelner Stücke aus dem Halbleiter-Flächen-Bauelement
oder auch der Form erfolgt. Werden als Einsätze aus Materialgründen kostspieligere
Metalle benutzt, so lassen sich die Herstellungskosten für die Form durch Verwendung
von Blech, wie z. B. Tantalblech, für die Einsätze außerordentlich gering halten.