DE1018555B

DE1018555B - Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Kristalldiode oder eines Transistors, deren halbleitender Koerper mit wenigstens einer aufgeschmolzenen Elektrode versehen ist

Info

Publication number: DE1018555B
Application number: DEN9860A
Authority: DE
Inventors: George Wertwijn
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1953-12-09
Filing date: 1954-12-04
Publication date: 1957-10-31
Also published as: NL91651C; GB776301A; US2911706A; BE533946A; FR1115250A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Kristalldiode oder eines Transistors, deren halbleitender Körper mit wenigstens einer aufgeschmolzenen Elektrode versehen ist.

Bekannt sind z. B. Halbleiteranordnungen, die aus einer Germaniumscheibe bestehen, an welche mindestens eine Elektrode in Form eines aufgeschmolzenen Metalltropfens angeschlossen ist. Wenn das Germanium vom Leitfähigkeitstyp η ist, kann der Tropfen aus Indium bestehen. Es ist bereits bekannt, daß die Oberfläche des halbleitenden Körpers dort, wo die; wirksame Sperrschicht zutage tritt, äußerst sauer sein muß, und es wurde schon vorgeschlagen, diese Stelle durch Ätzen zu reinigen, wodurch eine kleine Rille entsteht.

Die Erfindung bezweckt unter anderem, die elektrischen Eigenschaften einer solchen Anordnung zu verbessern sowie seine Herstellung zu vereinfachen.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei diesen Halbleiteranordnungen die wirksame Sperrschicht wahrscheinlich an der Grenze des ursprünglich halbleitenden Materials, z. B. Germanium vom Leitfähigkeitstyp n, und einer Schicht gebildet wird, die im wesentlichen aus dem gleichen Material besteht, aber eine verschiedene Leitfähigkeit hat oder vom anderen Leitfähigkeitstyp ist, also z. B. aus p-Typ Germanium besteht. Diese Schicht entsteht durch Auskristallisieren beim Erstarren der aufgeschmolzenen Elektrode. Sie füllt nicht die ganze Elektrode, sondern lediglich den an den halbleitenden Körper angrenzenden Teil. Die Erfindung stützt sich weiter auf die Erkenntnis, daß das Kristallgitter dieser Schicht insbesondere am Rande Fehler aufweist, welche die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigen und die Durchschlagsspannung herabsetzen.

Die Erfindung ermöglicht es weiter, die Konfiguration der Elektroden zu verbessern, und zwar insbesondere bei Transistoren, bei denen beiderseits eines halbleitenden Körpers eine Elektrode aufgeschmolzen ist. Die Formverbesserung hat im vorliegenden Fall einen günstigen Einfluß auf die Frequenzcharakteristik.

Bei einem Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Kristalldiode oder eines Transistors, deren halbleitender Körper mit wenigstens einer aufgeschmolzenen Elektrode versehen ist, wird erfindungsgemäß nach dem Aufschmelzen ein Teil des Elektrodenrandes auf mechanischem Wege weggenommen, eine anschließende Rille wird im halbleitenden Körper auf mechanischem Wege angebracht, und anschließend werden weitere Teile des Elektrodenrandes und der Wand der Rille im halbleitenden Körper durch Ätzen entfernt.

Verfahren zur Herstellung

einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Kristalldiode oder eines Transistors, deren halbleitender Körper mit wenigstens einer aufgeschmolzenen Elektrode

versehen ist

Anmelder:

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

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

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 9. Dezember 1953

George Wertwijn, Eindhoven (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

Weiterbildungen werden im folgenden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Beispiels näher erläutert.

Der Transistor besteht aus einem z. B. auf n-Typ Germanium hergestellten Körper. Die Bemessung dieses Körpers ist im allgemeinen sehr klein, z. B. 2 · 3 · 0,07 mm. Beiderseits dieses Körpers sand Elektroden, d. h. ein Emitter 2 und ein Kollektor 3, durch Aufschmelzen von Indiumtropfen verschiedener Größe angeordnet (vgl. dazu die Fig. 1). Der Halbleiterkörper ist mit 1 bezeichnet.

Während der Zeit, in der diese Tropfen sich im geschmolzenen Zustand befinden, legiert sich das aufgeschmolzene Metall mit dem halbleitenden Material.

4-5 Beim Erstarren bildet sich eine mit 4 bezeichnete dünne Schicht auskristallisiertes Germanium. Diese Schicht hat bei richtiger Wahl des aufgeschmolzenen Metalls eine verschiedene Leitfähigkeit und/oder einen verschiedenen Leitfähigkeitstyp im Vergleich zum ursprünglichen halbleitenden Material. Beim vorgenannten Beispiel gibt es z. B. eine Germaniumschicht vom Leitfähigkeitstyp ρ (diese Schicht ist durch Entblößen beobachtbar, und zwar dadurch, daß das die Schicht bedeckende Indium 5 in Quecksilber

709'758/3.45

Claims

aufgelöst und das anhaftende Quecksilber oder das gebildete Amalgam in Salpetersäure weggeätzt wird). Es hat sich gezeigt, daß die elektrischen Eigenschaften dieses Transistors durch Abschneiden der Ränder der Elektrode verbessert werden können, z. B. unter Zuhilfenahme von schematisch mit 6 bezeichneten rohrförmigen Schleifwerkzeugen. Die weggenommenen Teile sind gestrichelt angedeutet. Vermutlich werden bei dieser Bearbeitung fehlerhafte Teile der Kristallstruktur an den Rändern der Schicht 4 entfernt. Bei vielen Verfahren zum Abschneiden der Ränder entstehen neue Fehler am Rande der Sperrschicht. Es empfiehlt sich daher, das Elektrodensystem schließlich zu ätzen, was in einem üblichen Bade erfolgen kann, das aus 5O0Zo HNO3, spez. Gewicht 1,4 und 50% HF (Konzentration 48% HF in Wasser) besteht. Beim Ätzen wird auch die Oberfläche des halbleitenden Körpers 1 und der Elektroden 2 und 3 angegriffen. Beim Dünnerwerden des halbleitenden Körpers wird aber der sogenannte Basiswiderstand zunehmen, wodurch die Eigenschaften, insbesondere bei hohen Frequenzen, nachlassen. Um dies zu verhüten, wird zweckmäßig die Oberfläche des Elektrodensystems vor dem Abschneiden der Elektrodenränder maskiert, d. h. mit einer von der Ätzflüssigkeit nicht angegriffenen Schicht bedeckt. Eine solche Schicht kann z. B. aus Polystyrol oder Paraffin bestehen. Nachdem die Ränder der Elektroden durch diese Maskierung hindurch angebohrt worden sind, kann weiteres Material durch Ätzen entfernt werden. Vorzügliche Ergebnisse werden erhalten, wenn die Maskierung aus einem von der Ätzflüssigkeit nicht angegriffenen Metall besteht; dies ergibt nämlich zugleich einen niederohmigen Basiskontakt. Verschiedene Herstellungsphasen dieses Transistors sind in den Fig. 2 bis 4 dargestellt. Nachdem die Elektroden 2 und 3 auf eine Germaniumscheibe 1 aufgeschmolzen worden sind, wird das Ganze auf galvanischem Wege mit einer Goldschicht 7 überzogen (Fig. 2). Anschließend werden die Elektrodenränder auf mechanischem Wege abgeschnitten, so daß kleine Rillen 8 entstehen, wobei die Goldschicht örtlich entfernt wird und eine untiefe Rille im Körper 1 entsteht (Fig. 3). Schließlich wird der Transistor in ein Ätzbad eingetaucht, wodurch die Rillen 8 vertieft und erweitert und die mehr oder weniger gestörten Randzonen der kristallinen Schichten 4 vollkommen entfernt werden (Fig. 4). Die auf dem halbleitenden Körper liegenden Teile der Goldschicht 7 bilden außerdem einen Basiskontakt von sehr niedrigem Widerstand. Wenn die Maskierung aus Metall besteht, ist es erforderlich, ein Metall zu wählen, das sich im verwendeten Ätzbad nicht auflöst, und weiter ist es erwünscht, daß dieses Metall einen ohmschen Kontakt mit dem halbleitenden Material, z. B. mit Edelmetallen, insbesondere Gold und Platin, bildet. Es kann aber auch ein Metall gewählt werden, das im Ätzbad eine unlösliche Oberflächenschicht erhält, wie z. B. Aluminium oder Blei. Oben ist als Beispiel ein Transistor aus η-Typ Germanium mit Indiumelektroden gewählt, so daß ein sogenannter »p-n-p-Transistor« entsteht. Das Erfindungsprinzip ist unabhängig von dieser Wahl und ist in gleicher Weise bei einem sogenannten »n-p-n-Transistor« anwendbar, der z. B. dadurch entsteht, daß Elektroden aus einer Blei-Antimon-Legierung auf eine Scheibe aus p-Typ Germanium aufgeschmolzen werden. Ebensowenig beschränkt sich die Erfindung auf die Verwendung des Germaniums als Halbleiter; sie kann ebenfalls bei anderen Halbleitern, wie z. B. Silizium, Anwendung finden, mit denen durch das Aufschmelzen von Elektroden Transistoren und Kristalldioden herstellbar sind. P A TE K ΤΛ N' S P R 0 C H E:

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung, insbesondere einer Kristalldiode oder eines Transistors, deren halbleitender Körper mit wenigstens einer aufgeschmolzenen Elektrode versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufschmelzen ein Teil des Elektrodenrandes auf mechanischem Wege weggenommen, eine anschließende Rille im halbleitenden Körper auf mechanischem Wege angebracht wird, und. daß anschließend weitere Teile des Elektrodenrandes und der Wand der Rille im halbleitenden Körper durch Ätzen entfernt werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Aufschmelzen, aber vor der mechanischen Entfernung des Elektrodenrandes und Bildung der Rille im halbleitenden Körper eine gegen das Ätzen unempfindliche Maskierung aufgebracht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Maskierung aus einer Metallschicht hergestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Metall ein Edelmetall, z. B. Gold, verwendet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metall verwendet wird, das im Ätzbade eine unlösliche Oberfläche erhält.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ätzbad eine Lösung von H N O₃ und als Metall Aluminium oder Blei verwendet wird.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldung I 4677 VIIIc/21g; USA.-Patentschrift Nr. 2 644 852.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen