DE1196795B

DE1196795B - Legierungsform

Info

Publication number: DE1196795B
Application number: DET21726A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Guenther Heise
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1962-03-09
Filing date: 1962-03-09
Publication date: 1965-07-15

Description

Legierungsform Die Erfindung betrifft eine Legierungsform zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit legierten Elektroden.
Zur Herstellung solcher Legierungsformen werden bekanntlich die verschiedensten Materialien verwendet. Die in Frage kommenden Materialien müssen jedoch hohen Anforderungen hinsichtlich Reinheit, Härte und Nichtbenetzbarkeit durch die geschmolzene Legierungssubstanz genügen. Ein hoher Reinheitsgrad ist erforderlich, weil bei Verwendung von Legierungsformen aus nicht genügend reinem Material Verunreinigungen in die legierten Elektroden oder in die Halbleitersubstanz gelangen können.
Werden bei der Herstellung von Legierungsformen Materialien verwendet, die nicht die entsprechende Härte besitzen, so leidet darunter die Reproduzierbarkeit der durch Legieren hergestellten Halbleiterbauelemente, da ohne die erforderliche Härte mit einem Verlust der Kantenschärfe der Legierungsformen zu rechnen ist.
Um ein leichtes Lösen der Legierungspillen aus der Legierungsform nach dem Legieren zu gewährleisten, muß das Formmaterial außerdem noch die Bedingung erfüllen, daß im gesamten zur Anwendung kommenden Temperaturbereich keine Benetzung der Wände der Legierungsform durch das geschmolzene Legierungsmaterial stattfindet.
Die bekannten Legierungsformen bestehen im allgemeinen aus Graphit, Rubin- bzw. Saphirsteinen, eloxiertem Metall oder aus oberflächenbehandeltem Molybdän. Diese Materialien haben jedoch mehr oder weniger große Nachteile, die bei Graphit beispielsweise in einer geringen Härte und relativ starker Körnigkeit bestehen. Diese nachteiligen Eigenschaften schließen die Verwendung von Graphit trotz hohen Reinheitsgrades und zufriedenstellender Benetzungseigenschaften praktisch aus, wenn hohe Anforderungen an die Güte der Bauelemente gestellt werden.
Die Abnutzung der Legierungsformen ist bei Verwendung von Rubin- bzw. Saphirsteinen im Gegensatz zu Graphitformen zwar nicht gegeben, doch haben Legierungsformen aus Rubin- bzw. Saphirsteinen den Nachteil, daß ihre Bearbeitung mit den üblichen Bearbeitungsmethoden nicht möglich ist. Hinzu kommt, daß Rubin- oder Saphirsteine relativ teuer sind, so daß sie sich weniger für die Herstellung großflächiger Legierungselektroden eignen.
Zur Vermeidung dieser Nachteile wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Legierungsform aus einer Legierung aus Chrom, Aluminium, Kobalt und Eisen besteht und der Formkörper oberflächlich oxydiert ist.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die vorgeschlagene Legierung sich unter den vielen möglichen Stoffen als besonders brauchbar erweist und durch Bildung einer doppelten Oxydschicht eine besondere Härte erzielt wird. Die beanspruchte Legierung läßt sich mit den übrigen Hartmetallwerkzeugen leicht bearbeiten und ermöglicht die Herstellung von Legierungsformen mit dauerhaften, scharfen Kanten und gegebenenfalls auch Stegen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß das geschmolzene Legierungsmaterial die Form nicht benetzt.
Die Oberflächenschicht aus Aluminiumoxyd und Chromoxyd wird vorzugsweise durch chemische Oxydation und darauffolgende thermische Oxydation hergestellt. Die chemische Oxydation kann mit Hilfe einer Salpetersäurelösung erzielt werden, deren Konzentration beispielsweise 50 % beträgt.
Die thermische Oxydation erfolgt im allgemeinen in reinem Sauerstoff. Es empfiehlt sich, die thermische Oxydation beispielsweise bei einer Temperatur von ungefähr 1050° C vorzunehmen. Das Aufheizen auf die Oxydationstemperatur von z. B. 1050° C kann beispielsweise in etwa 25 bis 30 Minuten erfolgen. Die Oxydationstemperatur wird dabei vorzugsweise 10 bis 15 Minuten gehalten, während die Abkühlung in etwa 25 Minuten vorgenommen werden kann.
Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel in Verbindung mit der Figur näher erläutert werden. Nach der Figur befindet sich der zu legierende Halbleiterkörper 1 in einer Vertiefung einer Grundplatte 2. Diese Vertiefung ist oberhalb des Halbleiterkörpers zur Aufnahme des Begrenzungskörpers 3 aus der aus Chrom, Aluminium, Kobalt und Eisen bestehenden Legierung wesentlich erweitert. Der Körper 3 ist in der Mitte mit einer Bohrung 4 versehen, in die das Legierungsmaterial 5 eingebracht wird. Damit das Legierungsmaterial beim Legieren seitlich nicht auslaufen kann, ist der Körper 3 fest auf den Halbleiterkristall gepreßt. Um eine Benetzung des Körpers 3 durch flüssiges Legierungsmaterial zu vermeiden, sind sowohl die Innenwand der Bohrung als auch die Außenflächen des Körpers 3 mit einer Oberflächenschicht 6 aus Aluminiumoxyd und Chromoxyd versehen. Die genannte Oberflächenschicht muß zumindest auf die Innenwand der Bohrung sowie auf die dem Halbleiterkörper 1 zugewandte Stirnfläche 7 des Körpers 3 aufgebracht werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Legierungsform zum Herstellen von Halbleiterbauelementen mit legierten Elektroden, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einer Legierung aus Chrom, Aluminium, Kobalt und Eisen besteht und der Formkörper oberflächlich oxydiert ist.
2. Verfahren zum Herstellen einer Legierungsform nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenschicht durch eine chemische und eine darauffolgende thermische Oxydation hergestellt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die chemische Oxydation mit Hilfe einer Salpetersäurelösung erfolgt.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Oxydation in Sauerstoff erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die thermische Oxydation bei etwa 1050° C erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufheizen auf die Oxydationstemperatur in etwa 25 bis 30 Minuten erfolgt, daß die Oxydationstemperatur etwa 10 bis 15 Minuten gehalten wird und daß die Abkühlung in etwa 25 Minuten erfolgt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1027 322, 1096501.