DE1106876B - Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Germanium oder Silizium, dessen einlegierte Elektroden aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Flächenteilen bestehen.
• Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß beim Einlegieren sich insofern Schwierigkeiten ergeben haben, als nach dem Erstarren der Legierungszone eine mechanische Zerstörung der Halbleiteranordnung eintrat, indem sich die legierte Zone ganz oder teilweise oder auch zusammen mit weiteren anhängenden Teilen des nicht legierten Halbleiterkörpers von dem übrigen Halbleiterkörper mechanisch abtrennte. Diese Erscheinung ist offenbar auf mechanische Spannungen zurückzuführen, die beim Abkühlen nach dem Erstarren des legierten Transistors in dem Halbleiterkörper hervorgerufen werden. Um dem zu begegnen, ist es notwendig, außerhalb des nicht legierten Teiles des Halbleiterkörpers eine Randzone von einer bestimmten Mindestbreite vorzusehen. Diese Mindestbreite ist allerdings nicht ein absolutes Maß für Elektrodenmaterialkörper beliebiger Flächenausdehnung, sondern sie steht in einer bestimmten Beziehung zu den Gesamtabmessungen des Halbleiterkörpers. Die Neigung zu einer solchen mechanischen Abtrennung des legierten Teiles von dem nicht legierten Teil in der oben angegebenen Weise wird offenbar mit wachsender Größe der Fläche der als einheitliche Körper aufgetragenen und mit dem Halbleiterkörper legierten Elektrodenmaterialkörper größer.
• Einer solchen Zerstörung legierter Halbleiterkörper läßt sich bei einem Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiter aus Germanium oder Silizium, dessen einlegierte Elektroden aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Flächenteilen bestehen, erfindungsgemäß dadurch vorbeugen, daß zur Erzielung einer großflächigen Elektrode mit vorbestimmter Gesamtfläche derart kleinflächigere Teilelektrodenkörper auf den Halbleiterkörper aufgebracht und mit ihm legiert werden, daß die mechanischen Spannungen zwischen Halbleiter und ElektrodenmaterialkÖrper bei den einzelnen Teilelektroden nach dem Erstarren so gering bleiben, daß keine Abhebung des Elektrodenmaterials vom Halbleiterkörper entstehen kann. Im allgemeinen wird sich bei der Anwendung der Erfindung dann eine entsprechende Vielzahl von einzelnen pn-Übergängen entsprechend den kleinflächigeren Elektroden in dem Halbleiterkörper ergeben mit ebenfalls einwandfreier Wirkung der Halbleiteranordnung als Gleichrichter oder Transistor. Werden die kleinflächigen Elemente der Elektrodenmaterialkörper an dem Halbleiterkörper sehr nahe einander benachbart angeordnet, so kann durch den Legierungsprozeß ein durchgehender pn-Übergang im Halbleiterelement für alle kleinflächigeren Elektrodenkörper gemeinsam gebildet werden.
• Durch die Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung sind nach dem Erstarren der kleinflächigen Elemente die mechanischen Spannungen, welche zwischen den Elektrodenkörpern und dem Halbleiterkörper auftreten können, wesentlich geringer, indem sie nur noch durch die kleineren Volumina der kleinflächigeren Elektrodenmaterialkörper bestimmt sind.
• Für die kleinflächigeren Elektrodenmaterialkörper können dabei verschiedene Flächenformen gewählt werden. So können die kleinflächigeren Elemente beispielsweise polygonale, vorzugsweise einander in ihrer benachbart liegenden Umfangsform angepaßte Abmessungen haben. Sie können z. B. die Form von Kreissektoren oder -segmenten von Kreisringen haben oder eine Flächenform, die eine wabenartige gegenseitige Zuordnung zuläßt.
• Es war bekannt, an Transistoren die Emitter- und die Kollektorelektrode kammartig auszubilden und mit ihren Zinken gegenläufig ineinander eingreifen zu lassen. Hierbei wirken Elektrodenflächen von mindestens in einer Richtung relativ großer Ausdehnung mit dem Halbleiterkörper beim Legierungsprozeß als auch während des Betriebes zusammen. Dasselbe gilt auch für die gleichfalls bekannte Anordnung von Emitter- und Basiselektrode ähnlicher Gestalt.
• Nach einer anderen bekannten Lösung für den Aufbau von Flächengleichrichtern ist zur Wahl gestellt, sowohl die sperrfreie als auch die sperrschichtbildende Elektrode zu unterteilen oder aber als verschiedene, nicht unmittelbar zusammenhängende Kontaktflächen offenbar zur Verbesserung der Wärmeableitung aufzubringen. Diese verschiedenen Elektroden oder Teilelektroden können parallel geschaltet sein oder auch an bestimmte Potentiale gelegt werden. Aus der Tat lache, daß die Aufteilung der sperrenden Elektroder durch entsprechende Schnitte nachträglich erfolget kann, nachdem die Schicht zunächst als Ganzes aufgebracht wurde geht hervor, daß jener Stand dei Technik nicht die Zielsetzung des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung offenbaren konnte.
• Ferner war es bekannt, an einer Halbleiterscheibe in der einen Längsrichtung relativ lange parallele streifenförmige Zonen vorzusehen, indem jeweils einer n-Zone eine p-Zone folgt, auf denen je eine metallüberzugartige streifenförmige Elektrode entsprechenden elektrischen Dotierungscharakters vorhanden ist. Die entsprechenden Metallstreifen sind dann elektrisch zusammengeschaltet. Auch hierbei sind stets wieder Elektroden von mindestens in einer Richtung sehr großer Flächenausdehnung benutzt.
• Ferner ist vorgeschlagen, eine relativ große Zahl von hontal-zten, z. B. in Form von Kontaktmaterialfeilspänen, auf den halbleitenden Körper aufzuschmelzen, dann aus diesen die brauchbaren geeigneten Kontakte zu ermitteln sowie mit Zuleitungen zu versehen und die anderen Kontakte unbenutzt zu lassen. Zum Gegenstand dieses Vorschlages gehören jedoch nicht flächenhafte Kontakte im Sinne des vorliegenden Verfahrens.
• Beispiele für die Ausführung des Verfahrens nach der Erfindung veranschaulichen die Figuren der Zeichnung.
• So ist in Fig. 1 eine Anordnung gezeigt, bei welcher der Halbleiterkörper 1 Kreisflächenform hat. Für die entsprechenden kleinflächigen Elektrodenmaterialkörper, welche gemeinsam die eine Elektrode an dem Halbleiterkörper bilden sollen, ist die Form von Segmenten gewählt, die mit 2 bezeichnet sind.
• ach Fig. 2 sind auf einem kreisflächenförmigen Halbleiterkörper 1 entsprechende kleinflächige Elektrodenmaterialkörper 3, ebenfalls von Kreisflächenform, aufgebracht.
• Bei der Ausführung nach Fig.3 sind die Elektrodenmaterialkörper 4 zur Verminderung der mechanischen Spannungen beim Erstarren in Form von ILreisringsegmenten an dem Halbleiterkörper 1 ausgebildet.
• Nach Fig. -1 ist zunächst ein einheitlicher kreisflächenförmiger Elektrodenmaterialkörper in entsprechend kleinflächige Elektrodenmaterialkörper zertrennt «-orden, die als Mosaik auf dem kreisflächenförmigen Halbleiterelement 1 aufgebracht und dann mit diesem legiert worden sind.
• Fig.5 zeigt ein kreisflächenförmiges Halbleiterelement 1 mit Elektrodenmaterialkörpern 6 von polygonaler Form.
• Fig.6 zeigt eine mögliche Ausführung der einen Oberfläche eines Halbleiterkörpers für einen Transistor. Hierbei ist die zentral angeordnete Elektrode7, tvelche beispielsweise den Emitter bildet, aus einem einzigen Körper hergestellt. Die die Emitterelektrode7 umschließende Basiselektrode 8 hat die Form von Kreisringsegmenten 8a bis 8e. Die kleinflächigen Elemente 2 bis 6 und 8 werden jeweils nach dem Legieren miteinander verbunden. Diese elektrische Verbindung kann auch dadurch hergestellt werden, daß Metallplatten für den Anschluß benutzt werden, die nach dem Auflegen auf die kleinflächigen Elektrodenkörper und einem eventuellen Verlöten mit -diesen neben ihrer Aufgabe als Anschlußelektrode gleichzeitig die Funktion der elektrischen Leitungen zwischen den kleinflächigeren Elektroden an dem Halbleiterelement übernehmen.
• Stellt sich bei der Prüfung der fertiglegierten Anordnung an den einzelnen kleinflächigen Elektrodenmaterialkörpern heraus, daß der einzelne pn-Übergang, der durch den zwischen ihm und dem Halbleiterkörper durchgeführten Legierung;sprozeß gebildet worden ist, schadhaft ist, so kann der entsprechende kleinflächigere Elektrodenmaterialkörper durch eine elektrische Isolierschicht nach außen abgedeckt werden.
• Für die Herstellung eines Halbleiterelementes nach Fig. 2 können beispielsweise auf die Kreisscheibe 1 aus p-leitendem Silicium mittels einer Schablone die Elektrodenmaterialkörper 3 als Folien aufgebracht werden, die z. B. aus einer Legierung aus Gold-Antimon bestehen. Nach dem Entfernen der Schablone bleiben die Folien in ihrer Lage. Dann wird das Einlegieren auf bekannte Weise vorgenommen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleiteranordnungen mit einem Halbleiterkörper aus Germanium oder Silizium, dessen einlegierte Elektroden aus mehreren elektrisch parallel geschalteten Flächenteilen bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer großflächigen Elektrode mit vorbestimmter Gesamtfläche derart kleinflächigere Teilelektrodenkörper auf den Halbleiterkörper aufgebracht und mit ihm legiert werden, daß die mechanischen Spannungen zwischen Halbleiter- und Elektrodenmaterialkörper bei den einzelnen Teilelektroden nach dem Erstarren so gering bleiben, daß keine Abhebung des Elektrodenmaterials vom Halbleiterkörper entstehen kann.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bildung einer Elektrode ein einheitlicher Elektrodenmaterialkörper zunächst in einzelne kleinflächigere Elektrodenkörper unterteilt wird, die als Mosaik auf den Halbleiterkörper aufgebracht werden und nach Durchführung des Legierungsprozesses dann elektrisch miteinander zusammengeschaltet werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenmaterialkörper der kleinflächigeren Teilelektroden derart nahe beieinander auf dem Halbleiterkörper vor dem Legierungsprozeß angeordnet werden, daß sich bei dem Legierungsprozeß ein durchgehender pn-Übergang am Halbleiterkörper für alle diese Teilelektroden gemeinsam ergibt.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Auftreten fehlerhafter pn-Übergänge für einen als schadhaft festgestellten pn-Übergang der zugehörige kleinflächigere Elektrodenteil durch eine Isoliermaterialschicht nach außen abgedeckt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldungen G 13110 VIII c 21 g (bekanntgemacht am 3. 2. 1955), S 26374 VIII c 21 g (bekanntgemacht am 5. 3. 1953) ; belgische Patentschrift Nr. 520 677; Zeitschrift »Pro:. of the I. R. E. «, Bd. 40, 1952. S.1512. In Betracht gezogene ältere Patente: Deutsches Patent Nr. 1055 693.