DE1768284U

DE1768284U - AREA RECTIFIER OR -TRANSISTOR.

Info

Publication number: DE1768284U
Application number: DES17749U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1955-08-05
Filing date: 1955-08-05
Publication date: 1958-06-12

Description

2'läcis enBe i~hri cht er bzw. ~r, ansistor. 2'lcis enBriecht he or ~ r, ansistor.

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.For the manufacture of surface rectifiers or transistors It became known, the lead electrode material for the production of the electrode body prior to the thermal treatment of the assembly for alloy formation between the electrode material and the semiconductor material on the semiconductor body free hang up. If the thermal treatment is carried out in such a case, so when the electrode material becomes molten, its surface tension becomes effective and this material more with a larger surface area of the electrode or less contracted to the shape of a drop. For certain purposes it is therefore the use of such a method of freely alloying the electrode material not possible because large electrode shapes cannot be produced. on the other hand However, large electrode shapes are often desired on semiconductors because In this way, greater achievements can be mastered. In such a case it would be but it is desirable to be able to carry out an exposure, because in this way certain. There are disadvantages in the absence that would otherwise occur after crystallization the alloy formation on the alloyed semiconductor body can appear in shape. of lattice structural defects that undesirably cause recombination the charge carriers of different polarities can favor.

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.The present innovation has an improved structure of the electrode material bodies as soon as they are placed on the surface of the semiconductor for the alloying process to the subject, whereby electrodes with a large surface area and clearly predetermined Shape on such a semiconductor can be created by this shape already during of the alloying process between the electrode material and the semiconductor will.

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.The essence of the innovation consists in such a structure of the electrode material arranged on the semiconductor body for carrying out the alloying process and for attaching the electrode that at the same time an auxiliary body is placed on the free surface of a predetermined electrode material body in an edge zone in the molten state of the electrode material, when this material is alloyed with the semiconductor body as a solid body, good adhesion with this lead electrode material and its surface tension counteracts in this way in order to create the predetermined shape of the Laying electrode material body to maintain. The innovation is applicable to jlektrodenformen that only have a self-contained scope, including those with multiple edges, such as. B. with a circular ring shape. Depending on the area of the electrode present in the individual case, either only one auxiliary body can be used at one of the edges in such a latter case, or several auxiliary bodies can then also be used in such a case, one in an outer edge zone of the electrode material body is or is placed and the other then in an inner edge zone. In the case of the use of several such auxiliary bodies, a special arrangement of the individual auxiliary body is required in each case. This process can be simplified by the fact that when several auxiliary bodies are used, these are directly combined into a mechanical whole. Are in this sense z. If, for example, an outer and an inner auxiliary body are used, they can be directly combined into a unified whole by using a few webs between these two auxiliary bodies, so that the spatial arrangement of these auxiliary bodies on the electrode material body is very simple.

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.As part of the fundamental innovation, various possible solutions are trodden. So can the electrode material body with the in its edge zone or its edge zones placed auxiliary body initially as a separate independent bodies are produced in the form of a mechanical whole, which is then placed on the semiconductor surface in the proper place is done before the thermal treatment of the assembly for alloying with the semiconductor material takes place. Another solution can be a prepared Electrode material body brought into its proper position on the semiconductor body and the auxiliary body are placed on it in its edge zone. In which The electrode material body becomes molten at the start of the thermal treatment for the formation of the alloy, the adhesion between the two is then also fluid become electrode material body and the remaining auxiliary body or auxiliary bodies effective, so that the desired shape of the liquid electrode material body is preserved and this is not z. B. to the shape of a drop o. The like. By the surface tension of the material can contract because of the Counteracted adhesion between the auxiliary body and the liquid electrode material will.

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.It is thus possible in this way, an electrode body in large Area expansion while clearly maintaining a predetermined shape for this to be attached to a semiconductor body and an alloy formation with the semiconductor body by means of a freely laid-out electrode material body over a large perform mutual contact surface with the semiconductor body.

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.If it is a question of generating electrodes with a very large area, Thus, according to the invention, it can prove to be expedient to include several Body or between two auxiliary bodies at the inner or outer edge zone to use further intermediate bodies as auxiliary bodies within the meaning of the invention.

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.According to the invention, it may also prove to be expedient if necessary an outer or an inner ring in the edge zone of the electrode material body to use and from this z. B. extending radially inward or outward Run out! allow.

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.If the auxiliary body is placed loosely on the electrode material body, so it can be for its quick and easy set up in its Position against the electrode material body prove to be expedient, the one of the Shape of the other or both to adapt to one another in their shapes in such a way that they Bringing together a mutual form fit or mutual engagement enter. So z. B. for these purposes on the one of the body corresponding Projections and on the other corresponding notches are provided.

Als geeigneter Werkstoff für den Aufbau des Hilfskörpers können z. B. Molybdän, Tantal, Wolfram oder Eisen benutzt werden.As a suitable material for the construction of the auxiliary body can, for. B. molybdenum, tantalum, tungsten or iron can be used.

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.In addition, with such a loose placement of the auxiliary body on the electrode material body, it can prove to be expedient to provide the auxiliary body on the mutual contact surface of the electrode material body with a special coating made of a material which is already molten during the thermal treatment of the semiconductor arrangement Condition over- goes before the actual electrode material body in this transforms. In this way it will find a safe one \ mutual wetting between the auxiliary body and the actual electrode material body instead of before the last re passes into the molten state, so that a high level of security is ensured in that the electrode material body cannot flow away from under the auxiliary body as soon as it becomes liquid. A suitable material for such a coating on the auxiliary body or bodies is, for. B. Tin. However, it will prove to be useful not only to provide a single-layer coating, but to produce this coating from several layers, if a coating material does well with one of the two materials of the electrode material and the auxiliary body, but not simultaneously with both. It can therefore z. B. prove expedient if molybdenum is used as the material for the auxiliary body or bodies and indium as the electrode material on the semiconductor, a layer sequence of gold, tin and tin-indium alloy to be provided as a layer system on the auxiliary body.

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.The invention is applicable both to a circular ring shape of the electrode, as well as with other surface circumferential forms for the electrode body, such as B. a square or an elliptical. There is only the Condition that a body is placed on the edge zones of the electrode body, due to its adhesion to the semiconductor material for the preservation of the Surface shape of the same in the molten state ensures and one of it uncovered, exposed 2 ent part of the electrode material body. This property and design of the auxiliary body also results in the further advantage that the molten liquid or the state of the electrode material is well monitored can be and through the body of the actual electrode material body only one very low weight load experiences what such in certain manufacturing processes Semiconductor arrangements can be important.

Einige beispielsweise Ausführungen für die Anwendung der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.Some exemplary embodiments for the application of the invention illustrate the figures of the drawing.

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.In the two mutually corresponding cracks according to Figures 1 and 2 of the drawing denote 1 the semiconductor body, 2 the electrode material body and 3 the auxiliary body placed on it.

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.As already stated, this auxiliary body can either have already been combined with it to form a uniform whole before the electrode material body 2 is placed on the semiconductor, or only on the electrodes4 loosely placed on the semiconductor body material body are also placed loosely, whereby he for a mutual positive engagement with notches 5 can be provided with he depressions corresponding to thoseVin on the electrode material body is used. During the thermal treatment of the arrangement, prevents the auxiliary body 3 through its adhesion with the electrode material body that its liquefied material can contract noticeably inwardly due to the surface tension, so that practically the contact surface between the electrode material body and the semiconductor body is retained in the predetermined shape.

In dem weiteren Ausführungsbeispiel nach den einander entsprechenden Rissen der Figuren 3 und 4 bezeichnet wieder 1 den Halbleiterkörper.In the further embodiment according to the corresponding Cracks in FIGS. 3 and 4, 1 again denotes the semiconductor body.

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.In this case, an electrode material body 2 of circular ring shape is placed or applied to this. As an auxiliary body which, through its adhesive effect, takes the form of the liquid Electrode material body maintains, 'are in this case two rings a and. 3b is used, one of which is on the inner Edge and the other is arranged on the outer edge of the annular shape of the electrode material body. When the electrode material body 2 becomes molten, both rings 3a and 3b ensure that the electrode shape is maintained in the manner already explained by the adhesive effect occurring against the surface tension that is effective on the molten material. In the plan according to FIG. 4, webs 4 are also entered with dashed lines, which can optionally be used between the two rings 3a and 3b so that, as already stated, the rings 3a and 3b are united via the webs to form a mechanical whole such can be placed on the electrode material body or combined with it.

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.The invention is applicable to all semiconductors which crystallize with a diamond lattice @, like in particular z. B. germanium, silicon and binary compounds, one of which Component preferably the III. Group and their others of the V group of the periodic Systems and should be used for the production of p-n rectifiers or n-p-n- or. p-n-p transistors.

4 Figuren 8 Ansprüche4 figures 8 claims

Claims

Protection claims 1. Surface rectifier or transistor with p-n junction or n-p-n or p-n-p junctions, characterized by such a structure on the semiconductor body for carrying out the alloying process and for the Attachment of the electrode arranged electrode material arrangement, which is on the free Surface of a shape-wise predetermined electrode material body in an edge zone the same an auxiliary body is placed, which in the molten state of the electrode material a good one for its alloy formation with its semiconductor body as a solid body Adhesive effect with the liquid material enters into the surface tension this material to maintain the predetermined shape acs freely laid electrode material body to counteract.

2. Surface rectifier or transistor according to claim 1, characterized in that that in the case of an electrode material body which has an inner one on its surface shape and has an outer edge, an auxiliary body is placed in each of the two edge zones is.

3. Surface rectifier or transistor according to claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary body is a mechanical before placing Make whole.

4. Surface rectifier or transistor according to claim 1 or one the following, characterized in that the auxiliary body or bodies already exist placing the electrode material body on the semiconductor with the electrode material body are united into a mechanical whole.

5. Surface rectifier or transistor according to claim 1 or one of the following except claim 4, characterized in that the auxiliary body or bodies loosely placed on the sheet metal body placed on the semiconductor layer be, but they may intervene with this one or a form fit can enter.

6. surface rectifier or transistor according to claim 1 or one the following, characterized in that the material for the Structure of the auxiliary body (s) molybdenum, tantalum or tungsten or iron is used will.

7. surface rectifier or transistor according to claim 1 or one the following, characterized in that the later contact surface of the Auxiliary body with the electrode material body a coating is provided by a melting point lower than that of the electrode material.

8. Surface rectifier or transistor according to claim 7, characterized in that that a multilayer system for the formation of the coating on the auxiliary body of such different substances is used in the different layers, which each enter into a better wetting with one another than the materials of two of one another more distant layers.