DE1960712A1

DE1960712A1 - Mechano-elektrischer Wandler auf Halbleiterbasis

Info

Publication number: DE1960712A1
Application number: DE19691960712
Authority: DE
Inventors: Yasuo Iijima
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1968-12-04
Filing date: 1969-12-03
Publication date: 1970-06-11
Also published as: NL6918189A; FR2025224A1; DE1960712B2; US3639812A; GB1267388A; DE1960712C3

Description

• PATENTANWÄLTE 1 O O U / I C

DIPL.-INC. H. LEINWEBER dipl-ing. H. ZIMMERMANN

8 MUlKhM 2,ROMIlUI 7, 2.Aufg.

T«l.-Adr. Ulitpat MürcImr τ·ι·(οη (NII)MIfIf

den 3. Dezember 1969

Unter Zeichen

POS-20287 Z/Ri/ho

MTSUSHITA BLBCTHIC .1IDUSTHIAI CO.,LTD.", Osaka, Japan Mechano-elektrischer Wandler auf Halbleiterbasis

Die Erfindung bezieht sich auf einen mechano-elektrischen Wandler auf Halbleiterbasis.

Bei mechano-elektrischen Wandlern auf Halbleiterbaäs kann ein Druck auf einen Halbleiterkörper in verschiedener Weise ausgeübt werden. Eine wirksame Ausübungsweise besteht darin, eine imdel aus ultrahartem Material mit einem extrem kleinen Krümmungsradius an ihrer Spitze zu verwenden. Es werden beispielsweise Nadeln aus Saphir, Diamant, ultraharter Legierung usw. verwendet. Jedoch treten, wenn auf den Halbleiterkörper über eine solche Nadel Druck ausgeübt wird, winzige Bewegungen der ladelspitze relativ zum Halbleiterkörper auf, so daß die elektrischen Eigenschaften unstabil werden und die Alterung des Halbleiters beschleunigt wird, selbst wenn die Nadel am Halbleiterkörper mit Plastik befestigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden.

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Gemäß der Erfindung ist die Spitze der Nadel dadurch au'f dem Halbleiterkörper befestigt, daß die berührenden Teile der Nadel und des Halbleiterkörpers metallisiert sind; hierdurch wird jede !Instabilität der Nadelspitze hinsichtlich des Halbleiterkörpers vermieden.

Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Wandlers wird ein schmelzbares Metall von guten Adhäsionseigenschaften zuerst auf die aus Saphir, Diamant oder einer ultraharten Legierung be- :stehende Druckübertragungsnadel durch chemische Ablagerung oder Aufdampfen aufgebracht. Außerdem wird der Halbleiterkörper in dem Teil, der mit der-Nadel in Kontakt gebracht werden soll, ;mit einem solchen Metall überzogen. Diese Metalle sind nicht notwendigerweise identisch. Wird z.B. eine Saphirnadel mit einem Krümmungsradius von 50 ji an ihrer Spitze zum Aufbringen von Druck auf eine- pn-Übergangsflache oder eine Schotiky-Elektrode eines Siliziumkörpers verwendet, so wird sie mit Überzügen jaus Chrom und einer Zinn-Blei-Legierung beschichtet, während j die Aufnahmefläche des Siliziumkörpers mit Überzügen aus Chrom und Gold beschichtet wird. Das Chrom wird hier, veisendet, um j die Haftung mit dem Halbleiterkörper und der Nadel zu verbessern. iEs können auch andere Metalle wie etwa Nickel, Aluminium, usw. ebenso wie Chrom für diesen Zweck verwendet werden. Auch andere Kombinationen als eine Zinn-Blei-Legierung und Gold sind verwendbar, soweit sie beim Schmelzen zu einer guten Adhäsion führen.

Nach diesen Behandlungen werden die Nadel und der Halbleiterkörper in Kontakt miteinander gebracht, fest zusammengepreßt und dann durch Erhitzen einer Schmelzbehandlung unterzojgen.

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Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung

ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Auf der Zeichnung ;

ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zei- j

gen j

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform eines '

mechano-elektrischen Wandlers auf Halbleiterbasis ge-j

maß der Erfindung, und ■

Fig.. 2 einen Querschnitt, durch eine andere Aus führungs form :

eines erfindungsgemäßen Wandlers.

Ein Wandler gemäß Fig. 1 weist einen Halbleiterkörper mit_: einem ρ-leitenden Halbleiterbereich 1, beispielsweise aus SiIi- , zium, und einem η-leitenden Halbleiterbereich 2, beispielsweise ·■ aus Silizium, der mit dem p-leitenden Bereich 1 einen pn-Über- ' gang bildet, sowie Elektroden 3 und 4 auf, die am p-leitenden
Bereich 1 bzw. am n-leitenden Bereich 2 angebracht sind. Der
Halbleiterkörper 1, 2 ist mit einer.Isolierschicht 5, etwa aus
Siliziumoxid, und mit einer leidlich starken anhaftenden Schicht;

6 aus Chrom usw. bedeckt. Auf der Chromschicht 6 ist eine Schichi

7 aus schmelzbarem Metall, etwa aus Gold, vorgesehen, um eine Nai del ö festzulegen. Die Nadel b, die etwa aus Saphir besteht und j dem Aufbringen von Druck auf den Halbleiterkörper dient, ist mit! einer stark anhaftenden Schicht 9, etwa aus Chrom, und einer
Schicht 10 aus schmelzbarem Metall, etwa aus einer Zinn-Blei-Legierung, überzogen. Die Nadel ö und der Halbleiterkörper 1, 2
sind in Berührung miteinander gebracht und durch Schmelzen der
Metallschichten 7 und 10, die einen verschmolzenen Teil 11 bil-

den, miteinander verbunden. !

Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindung$-

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gemäßen mechano-elektrischen Wandlers, bei dem eine druckaufbringende Nadel an einer an einem Siliziumkörper vorgesehenen i Söhottky-Elektrode befestigt ist. Ein Halbleiterkörper 12, etwa aus Silizium, ist mit-einer Qhm^fschen Elektrode 13, einer ' Isolierschicht 14, etwa aus Siliziumoxid, und einer Schottky-Elektrode 15 versehen.

Auf der Schottky-Elektrode 15 ist eine stark anhaftende ι Schicht 16 aus Chrom und eine Schicht 17 aus schmelzbarem Metall·, ^ etwa aus Gold, zum Befestigen einer Nadel Vd aufgebracht. Die dem Aufbringen des Drucks dienende Nadel 1b, die etwa aus Saphir besteht, ist ebenfalls mit einer fest anhaftenden Schicht 19, etwa aus Chrom, und einer Schicht 20 aus einem schmelzbaren Metall, etwa aus einer Blei-Zinn-Legierung, bedeckt. Die Nadel 1ö ist mit dem Halbleiterkörper 12 über einen verschmolzenen Teil 21 verbunden. Außerdem ist .eine Elektrode 22 vorgesehen.

Die druckaufbringende Nadel ist also gemäß der Erfindung auf dem Halbleiterkörper durch metallische Haftung befestigt. Diese Haftung und die Befestigung der Nadel sind stabiler durch-i geführt als bei bekannten Verbindungen, beispielsweise bei der W Verwendung vnn Plastik, so daß gemäß der Erfindung die Stabili- ^: tat der elektrischen Eigenschaften und die Lebensdauer des Wand-·, lers verbessert sind. Außerdem wird eine ausreichende Haftung ; mit einem kleineren Berührteil durch geeignete Wahl des Metalls j erzielt, so daß der Verlust an aufgebrachter Kraft auf einen kleinen Wert beschränkt werden kann und auf den Halbleiterkörper nahezu der gleiche Druck aufgebracht werden kann wie im fall, daß kein Verbindungsmittel verwendet ist. ·

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Claims

Patentansprüche :

M/ Mechano-elektrischer Wandler auf Halbleiterbasis, mit einem Halbleiterkörper, der einen Teil zum Aufbringen eines Drucks aufeist, und einer Nadel zum Ausüben des Drucks auf dieser Teil des Halbleiterkörpers, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (υ, 18) mit dem Teil des Halbleiterkörper^ (1, 2; 12) durch metallische Adhäsion verbunden ist.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadel (8, 18) und der Kontaktteil des Halbleiterkörpers (1, 2; 12) jeweils mit einer fest an der Nadel bzw. am Halbleiterkörper anhaftenden Schicht (6,9,16,19) und mit einer Schicht (7, 10,17,20) aus schmelzbarem Metall überzogen sind und daß die schmelzbaren Metallschichten an der Nadel und am Halbleiterkörperj die aneinanderstoßen, miteinander verschmolzen sind (bei.11,21).
3. Wandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anhaftende Schicht (6,9,16,19) aus einem aus der Gruppe Chron Nickel und Aluminium ausgewählten Werkstoff, die schmelzbare Metallschicht 19, 19) an der Nadel (ö, 18) aus einer Blei-Zinn-Legierung und die schmelzbare Metallschicht (7, 17) am Halbleiterkörper (1, 2\ 12) aus G-old bestehen.

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