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| 2'läcis enBe i~hri cht er bzw. ~r, ansistor. |
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Für die Herstellung von Flächengleichrichtern oder-transistoren ist
es bekannt geworden, das Blektrodenmaterial für die Erzeugung des glektrodenkörpers
vor der thermischen Behandlung der Anordnung für die Legierungsbildung zwischen
dem Elektrodenmaterial und dem Halbleitermaterial auf den Halbleiterkörper frei
aufzulegen. Wird in einem solchen Falle die thermische Behandlung durchgeführt,
so wird beim SchmelzflUssigwerden des Elektrodenmaterials dessen Oberflächenspannung
wirksam und dieses Material bei einer größeren Flächenausdehnung der Elektrode mehr
oder weniger zur Form eines Tropfens zusammengezogen. Für gewisse Zwecke ist daher
die Anwendung eines solchen Verfahrens des freien Legieren des Elektrodenmaterials
nicht möglich, weil sich große Elektrodenformen nicht herstellen lassen. Andererseits
sind jedoch vielfach große Elektrodenformen an Halbleitern erwünscht, weil sich
auf diese Weise größere Leistungen beherrschen lassen. In einem solchen Falle wäre
es aber erwünscht, eine Freilegierung durchführen zu können, weil auf diese Weise
gewisse. Nachteile in Fortfall kommen, die sonst bei der Auskristallisation nach
der Legierungsbildung an dem legierten Halbleiterkörper in Erscheinung treten können
in Form. von Gitterbaufehlstellen, die in unerwünschter Weise eine Rekombination
der Ladungsträger verschiedener Polareitet begünstigen könner.
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Die vorliegende Neuerung hat einen verbesserten Aufbau der lektrodenmaterialkörper
bereits bei ihrem Auflegen auf die Oberfläche des Halbleiters für den Legierungsprozeß
zum Gegenstand, wodurch Elektroden mit großer Flächenausdehnung und eindeutig vorbestimmter
Form an einem solchen Halbleiter geschaffen werden, indem diese Form bereits während
des Legierungsprozesses zwischen dem Elektrodenmaterial und dem Halbleiter aufrechterhalten
wird.
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Das Wesen der Neuerung besteht hierfür in einem solchen Aufbau der
auf dem Halbleiterkörper für die Durchführung des Legierungsprozesses und für die
Anbringung der Elektrode angeordneten Elektrodenmateria@@nordnungen, daß gleichzeitig
auf der freien Oberfläche eines formenmäßig vorbestimmten Elektrodenmaterialkörpers
in einer Randzone ein Hilfskörper aufgelegt wird, der im schmelzflüssigen Zustand
des Elektrodenmaterials bei der Legierungsbildung dieses Materials mit dem Halbleiterkörper
als fester Körper eine gute Adhäsion mit diesem Blektrodenmaterial eingeht und dabei
dessen Oberflächenspannung entgegenwirkt, um auf diese Weise die vorbestimmte Form
des frei auf-
| gelegtenjlektrodenmaterialkörpers aufrechtzuerhalten. |
| Die Neuerung ist sowohl anwendbar für jlektrodenformen, die
nur |
einen in sich geschlossenen Umfang haben, also auch für solche, bei denen mehrere
Ränder vorhanden sind, wie z. B. bei einer Kreisringform. Je nach der in dem einzelnen
Fall vorliegenden Flächenausdehnung der elektrode kann entweder in einem solchen
letzteren Falle ebenfalls nur ein Hilfskörper an einem der Ränder benutzt werden,
oder es können in einem solchen Falle dann auch mehrere Hilfskörper angewendet werden,
wobei der eine in einer äußeren Randzone des lektrodenmaterialkörpers aufgelegt
ist bzw. wird und der andere dann in einer inneren Randzone. Im Falle der Benutzung
mehrerer solcher Hilfskörper bedarf es dann jeweils je einer besonderen Anordnung
des einzelnen Hilfskörpers. Dieser Vorgang läßt sich dadurch vereinfachen, daß bei
Anwendung mehrerer Hilfskörper diese unmittelbar zu einem mechanischen Ganzen vereinigt
werden. Werden in diesem Sinne z. B. ein äußerer und ein innerer Hilfskörper benutzt,
so können diese
durch Anwendung einiger Stege zwischen diesen beiden
Hilfskörpern unmittelbar zu einem einheitlichen Ganzen vereinigt werden, so daß
die räumliche Einrichtung dieser Hilfskörper auf den lektrodenmaterialkörper sich
sehr einfach gestaltet.
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Im Rahmen der grundsätzlichen Neuerung können verschiedene Lösungswege
beschritten werden. So kann der Elektrodenmaterialkörper
mit dem
in seiner Randzone bzw. seinen Randzonen aufgelegten Hilfskörper zunächst als ein
getrennter selbständiger Körper in Form eines mechanischen Ganzen hergestellt werden,
welches dann auf die Halbleiteroberfläche an der ordnungsgemäßen Stelle aufgelegt
wird, bevor die thermische Behandlung der Anordnung für die Legierungsbildung mit
dem Halbleitermaterial stattfindet. Nach einer anderen Lösung kann ein vorbereiteter
Elektrodenmaterialkörper in seine ordnungsgemäße Lage an den Halbleiterkörper gebracht
werden und auf ihn in seiner Randzone der Hilfskörper aufgelegt werden. Bei dem
Schmelzflüssigwerden des Elektrodenmaterialkörpers zu Beginn der thermischen Behandlung
für die Legierungsbildung wird dann ebenfalls die Adhäsion zwischen dem flüssig
gewordenen Elektrodenmaterialkörper und dem festbleibenden Hilfskörper bzw. Hilfskörpern
wirksam, so daß also die erwünsche Form des flüssig gewordenen Elektrodenmaterialkörpers
erhalten bleibt und dieser sich nicht z. B. zu der Form eines Tropfens o. dgl. durch
die Oberflächenspannung des Materials zusammenziehen kann, weil dieser durch die
Adhäsionswirkung zwischen dem Hilfskörper und dem flüssigen Elektrodenmaterial entgegengewirkt
wird.
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Es gelingt also auf diese Weise, einen Elektrodenkörper in großer
Flächenausdehnung unter eindeutiger Erhaltung einer vorbestimmten Form für diesen
an einem Halbleiterkörper anzubringen und eine Legierungsbildung mit dem Halbleiterkörper
mittels eines an sich frei aufgelegten Elektrodenmaterialkörpers über eine große
gegenseitige Berührungsfläche mit dem Halbleiterkörper durchzuführen.
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Handelt es sich um die Erzeugung von Elektroden sehr großer Flächenausdehnung,
so kann es sich erfindungsgemäß als zweckmäßig erweisen, mehrere einander umschließende
Körper oder zwischen je zwei Hilfskörpern an der inneren oder äußeren Randzone noch
weitere Zwischenkörper als Hilfskörper im Sinne der Erfindung zu benutzen.
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Es kann sich erfindungsgemäß gegebenenfalls auch als zweckmäßig erweisen,
einen äußeren oder einen inneren Ring in der Randzone des Elektrodenmaterialkbrpers
zu benutzen und von diesem z. B. radial nach innen oder nach außen sich erstreckende
Stege ausgehen ! zu lassen.
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Wird der Hilfskörper lose auf den Elektrodenmaterialkörper aufgelegt,
so kann es sich für seine schnelle und einfache Einrichtung
in seiner
Lage gegenüber dem Elektrodenmaterialkörper als zweckmäßig erweisen, den einen der
Form des anderen bzw. beide einander in ihrenFormen derart anzupassen, daß sie beim
Zusammenbringen einen gegenseitigen Formschluß bzw. einen gegenseitigen Eingriff
eingehen. So können z. B. für diese Zwecke an dem einen der Körper entsprechende
Vorsprünge und an dem anderen entsprechende Kerben vorgesehen werden.
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Als geeigneter Werkstoff für den Aufbau des Hilfskörpers können z.
B. Molybdän, Tantal, Wolfram oder Eisen benutzt werden.
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Außerdem kann es sich bei einem solchen losen Auflegen des Hilfskörpers
auf den Elektrodenmaterialkörper als zweckmäßig erweisen, den Hilfskörper an der
gegenseitigen Berührungsfläche des Elektrodenmaterial-körpers mit einem besonderen
Überzug aus einem solchen Werkstoff zu versehen, welcher bei der thermischen Behandlung
der Halbleiteranordnung bereits in den schmelzflüssigen Zustand über-
| geht, bevor der eigentliche Elektrodenmaterialkörper in diesen |
| übergeht. Es findet auf diese Weise dann bereits eine sichere |
| \ |
| gegenseitige Benetzung zwischen dem aufgelegten Hilfskörper
und |
| dem eigentlichen Elektrodenmaterialkörper statt, bevor der
letzte- |
re in den schmelzflüssigen Zustand übergeht, so daß also eine große Sicherheit gewährleistet
ist, indem der Elektrodenmaterialkörper nicht unter dem Hilfskörper wegfließen kann,
sobald er flüssig wird. Als geeignetes Material für einen solchen Überzug an dem
bzw. den Hilfskörpern eignet sich z. B. Zinn. Es wird sich jedoch als zweckmäßig
erweisen, nicht nur einen einschichtigen Überzug vorzusehen, sondern diesen Überzug
aus mehreren Schichten herzustellen, wenn ein Überzugwerkstoff zwar mit einem der
beiden Werkstoffe des Elektrodenmaterials und des Hilfskörpers eine gute Benetzung
eingeht, jedoch nicht gleichzeitig mit beiden. Es kann sich daher z. B. als zweckmäßig
erweisen, wenn als Werkstoff für den oder die Hilfskörper Molybdän benutzt wird
und als Elektrodenmaterial an dem Halbleiter Indium, eine Schichtenfolge aus Gold,
Zinn und Zinn-Indium-Legierung als Schichtensystem an dem Hilfskörper vorzusehen.
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Die Erfindung ist sowohl anwendbar bei einer Kreisringform der Elektrode,
als auch ebensogut bei anderen Flächenumfangsformen
für den Elektrodenkörper,
wie z. B. einer viereckigen oder einer elliptischen. Es besteht jeweils nur die
Bedingung, daß an den Randzonen des Elektrodenkörpers ein Körper aufgelegt ist,
der durch seine Adhäsion gegenüber dem Halbleitermaterial für die Erhaltung der
Flächenform desselben im schmelzflüssigen Zustand sorgt und dabei einen von ihm
nicht bedeckten, frei liegenden 2 enteil des Elektrodenmaterialkörpers einschließt.
Diese Eigenschaft und Bauform des Hilfskörpers ergibt auch noch den weiteren Vorzug,
daß das Schmelzflüssigwerden bzw. die Zustandsform des Elektrodenmaterials gut überwacht
werden kann und durch den Körper der eigentliche Elektrodenmaterialkörper nur eine
ganz geringe Gewichtsbelastung erfährt, was bei gewissen Fertigungsverfahren solcher
Halbleiteranordnungen von Bedeutung sein kann.
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Einige beispielsweise Ausführungen für die Anwendung der Erfindung
veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
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In den beiden einander entsprechenden Rissen nach den Figuren 1 und
2 der Zeichnung bezeichnen 1 den Halbleiterkörper, 2 den Elektrodenmaterialkörper
und 3 den auf diesen aufgelegten Hilfskörper.
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Wie bereits ausgeführt, kann dieser Hilfskörper entweder bereits vor
dem Auflegen des Elektrodenmaterialkörpers 2 auf den Halbleiter mit jenem zu einem
einheitlichen Ganzen vereinigt worden sein, oder # erst auf den lose auf den Halbleiterkörper
aufgelegten Elektroden4
| materialkörper ebenfalls lose aufgelegt werden, wobei er für
einen |
| gegenseitigen Formschluß mit Kerben 5 versehen werden kann,
mit |
| er |
| denenVin entsprechende Vertiefungen an dem Elektrodenmaterialkörper |
| eingesetzt wird. Bei der thermischen Behandlung der Anordnung
ver- |
| hindert der Hilfskörper 3 durch seine Adhäsion mit dem Elektroden- |
materialkörper, daß dessen flüssigwerdendes Material sich merklich durch die Oberflächenspannung
nach innen zusammenziehen kann, so daß also praktisch die Berührungsfläche zwischen
dem Elektrodenmaterialkörper und dem Halbleiterkörper in der vorbestimmten Form
erhalten bleibt.
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In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach den einander entsprechenden
Rissen der Figuren 3 und 4 bezeichnet wieder 1 den Halbleiterkörper.
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Auf diesen ist in diesem Falle ein Elektrodenmaterialkörper 2 von
Kreisringform aufgelegt bzw. aufgebracht. Als Hilfskörper, welcher durch seine Adhäsionswirkung
die Form des flüssigwerdenden
| Elektrodenmaterialkörpers aufrechterhält,'sind in diesem Falle |
| zwei Ringe a und. 3b benutzt, von denen der eine an dem inneren |
Rand und der andere an dem äußeren Rand der Kreisringform des Elektrodenmaterialkörpers
angeordnet ist. Beim Schmelzflüssigwerden des Elektrodenmaterialkörpers 2 sorgen-also
beide Ringe 3a und 3b für die Erhaltung der Elektrodenform in der bereits erläuterten
Weise durch die auftretende Adhäsionswirkung entgegen der Oberflächenspannung, die
an dem schmelzflüssigen Material wirksam ist. In dem Grundriß nach Fig. 4 sind gleichzeitig
noch mit gestrichelten Linien Stege 4 eingetragen, die gegebenenfalls zwischen den
beiden Ringen 3a und 3b benutzt werden können, damit, wie bereits ausgeführt, die
Ringe 3a und 3b über die Stege zu einem mechanischen Ganzen vereinigt als solches
auf den Elektrodenmaterialkörper aufgelegt bzw. mit diesem vereinigt werden können.
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Die Erfindung ist anwendbar bei allen Halbleitern, die mit Diamantgitter@kristallisieren,
wie insbesondere z. B. Germanium, Silizium und Zweistoffverbindungen, deren eine
Komponente vorzugsweise der III. Gruppe und deren andere der V. Gruppe des periodischen
Systems angehören und Verwendung finden sollen für die Herstellung von p-n-Gleichrichtern
oder n-p-n-bzw. p-n-p-Transistoren.
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4 Figuren 8 Ansprüche