DE1196795B

DE1196795B - Alloy form

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.Alloy Form The invention relates to an alloy form for manufacture of semiconductor components with alloyed electrodes.

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.It is known that the most varied of forms are used to produce such alloy forms Materials used. The materials in question, however, have to meet high requirements in terms of purity, hardness and non-wettability by the molten alloy substance suffice. A high degree of purity is required because of the use of alloy molds from insufficiently pure material impurities in the alloyed electrodes or can get into the semiconductor substance.

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.Are materials used in the manufacture of alloy molds, which do not have the appropriate hardness, the reproducibility suffers of the semiconductor components manufactured by alloying, since without the required Hardness, a loss of the edge sharpness of the alloy forms is to be expected.

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.To facilitate the release of the alloy pills from the alloy mold To ensure after alloying, the molding material must also meet the condition meet that there is no wetting in the entire temperature range used of the walls of the alloy mold takes place through the molten alloy material.

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.The known alloy forms generally consist of graphite, Ruby or sapphire stones, anodized metal or surface-treated molybdenum. However, these materials have more or less major disadvantages than those of graphite for example, consist in a low hardness and relatively strong graininess. These disadvantageous properties exclude the use of graphite despite high levels Degree of purity and satisfactory wetting properties practically when high demands are placed on the quality of the components.

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.The wear and tear of the alloy forms is limited when using ruby or In contrast to graphite forms, sapphire stones do not exist, but have alloy forms from ruby or sapphire stones the disadvantage that their processing with the usual Editing methods is not possible. In addition, ruby or sapphire stones are relatively expensive, making them less suitable for making large area alloy electrodes suitable.

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.To avoid these disadvantages, it is proposed according to the invention that that the alloy form consists of an alloy of chromium, aluminum, cobalt and iron exists and the shaped body is oxidized on the surface.

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.The main advantage of the invention is that the proposed Alloy proves to be particularly useful among the many possible substances and a special hardness is achieved through the formation of a double oxide layer. The stressed alloy can be easily removed with the other hard metal tools machining and enables the production of alloy shapes with permanent, sharp edges and possibly also webs. Another advantage of the invention is that the molten alloy material does not wet the mold.

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.The surface layer of aluminum oxide and chromium oxide is preferred produced by chemical oxidation and subsequent thermal oxidation. the chemical oxidation can be achieved with the help of a nitric acid solution, whose Concentration is for example 50%.

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.Thermal oxidation generally takes place in pure oxygen. It is recommended that the thermal oxidation, for example, at one temperature of approximately 1050 ° C. The heating to the oxidation temperature of z. B. 1050 ° C can be done for example in about 25 to 30 minutes. The oxidation temperature is preferably held for 10 to 15 minutes, while the cooling is approximately 25 minutes can be made.

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.The invention is intended to be based on an exemplary embodiment in conjunction with the figure will be explained in more detail. After the figure is the one to be alloyed Semiconductor body 1 in a recess of a base plate 2. This recess is above the semiconductor body for receiving the delimiting body 3 from the Chrome, aluminum, cobalt and iron existing alloy is essential expanded. The body 3 is provided in the middle with a hole 4 into which the Alloy material 5 is introduced. So that the alloy material when alloying can not leak laterally, the body 3 is firmly on the semiconductor crystal pressed. In order to avoid wetting of the body 3 by liquid alloy material, are both the inner wall of the bore and the outer surfaces of the body 3 with a surface layer 6 made of aluminum oxide and chromium oxide. The said Surface layer must at least on the inner wall of the bore and on the dem Semiconductor body 1 facing end face 7 of the body 3 are applied.

Claims

Claims: 1. Alloy form for the production of semiconductor components with alloyed electrodes, characterized in that they are made of an alloy Chromium, aluminum, cobalt and iron consists and the molded body is oxidized on the surface is.

2. A method for producing an alloy shape according to claim 1, characterized in that that the surface layer by a chemical and a subsequent thermal Oxidation is established.

3. The method according to claim 2, characterized in that that the chemical oxidation takes place with the help of a nitric acid solution.

4. Procedure according to one of the preceding claims, characterized in that the thermal Oxidation occurs in oxygen.

5. The method according to claim 4, characterized in that that the thermal oxidation takes place at about 1050 ° C.

6. The method according to claim 5, characterized in that the heating to the oxidation temperature takes place in about 25 to 30 minutes, that the oxidation temperature is maintained for about 10 to 15 minutes and that the cooling takes place in about 25 minutes. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1027 322, 1096501.