DE1263197B - Method for producing a solid-state electronic switching element without a barrier layer and an element produced therefrom - Google Patents
Method for producing a solid-state electronic switching element without a barrier layer and an element produced therefromInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
HOIlHOIl
Deutsche Kl.: 21 g - 41/00German class: 21 g - 41/00
Nummer: 1263 197Number: 1263 197
Aktenzeichen: D 44895 VIII c/21 gFile number: D 44895 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 4. Juli A 964 Registration date: July 4th A 964
Auslegetag: 14. März 1968Opening day: March 14, 1968
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines sperrschichtfreien elektronischen Festkörperschaltelements, das unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes von einem hochohmigen in einen niederohmigen Zustand schaltet, und ein nach diesem Verfahren hergestelltes elektronisches Festkörperschaltelement. The invention relates to a method for producing a barrier layer-free electronic solid-state switching element, which switches under the influence of an electric field from a high-ohmic to a low-ohmic state, and one after this Electronic solid-state switching element produced by a process.
Es ist bekannt, ein Halbleitermaterial auf einen metallischen Träger aufzudampfen und von der anderen Seite her mit einer Detektorspitze zu kontaktieren. An der Kontaktstelle ergibt sich dann eine Sperrschicht. Es ist ferner bekannt, die Sperrschicht dadurch zu erzeugen, daß zwei Halbleiterkörper aus verschiedenem Material aufeinandergelegt werden, wobei ein mit einer Spitze versehener Körper gegen den anderen Körper gedrückt wird oder die verschiedenen Materialien übereinander auf einen Träger aufgebracht werden.It is known to evaporate a semiconductor material onto a metallic carrier and from the other Side to contact with a detector tip. A barrier layer then results at the contact point. It is also known to produce the barrier layer in that two semiconductor bodies different material are placed on top of each other, with a body provided with a point against the other body is pressed or the different materials are placed on top of each other on a carrier will.
Die eingangs erwähnten Festkörperschaltelemente unterscheiden sich jedoch von den bekannten, aus mehreren monokristallinen Schichten bestehenden Dioden, z. B. Fünf-Schicht-Dioden, weil sie aus einem im wesentlichen einheitlichen Material bestehen und keine Sperrschicht besitzen. Das Material des Festkörpers hat keinen ausgeprägten kristallinen Charakter, sondern ist in wenigstens einem der Zustände amorph. Der Ausdruck »amorph« soll hierbei bedeuten, daß sich weder unter dem Mikroskop noch durch eine Röntgenbeugungsuntersuchung eine kristalline Struktur nachweisen läßt; es soll hiermit nicht ausgeschlossen sein, daß das Material eventuell in einem äußerst feinen polykristallinen Zustand vorliegt. Beispiele solcher Materialien bestehen aus Tellur-Germanium, Tellur-Arsen-Germanium, Cadmium-Arsen-Germanium, Zink-Arsen-Germanium u. dgl., wobei das Germanium auch durch Silizium ersetzt sein kann.However, the solid-state switching elements mentioned at the beginning differ from the known ones diodes consisting of several monocrystalline layers, e.g. B. Five-layer diodes because they are out consist of a substantially uniform material and have no barrier layer. The material of the solid has no pronounced crystalline character, but is in at least one of the states amorphous. The term "amorphous" is intended to mean that neither under the microscope nor shows a crystalline structure by means of an X-ray diffraction examination; it is not meant to be be excluded that the material is possibly in an extremely fine polycrystalline state. Examples of such materials consist of tellurium-germanium, tellurium-arsenic-germanium, cadmium-arsenic-germanium, Zinc-arsenic-germanium and the like, it also being possible for the germanium to be replaced by silicon.
Bei derartigen Festkörperschaltelementen bereitet aber die Kontaktgabe erhebliche Schwierigkeiten, weil die üblichen für eine Halbleiter-Kontaktierung bekannten Maßnahmen entweder nicht anwendbar sind oder die Funktionsfähigkeit des Festkörperschaltelements beeinträchtigen. Insbesondere diffundiert das aufgebrachte Material (z. B. Indium bei einer Lötverbindung, Gold bei einem Wärmekompressionskontakt) in das Halbleitermaterial hinein.With such solid-state switching elements, however, making contact causes considerable difficulties, because the usual measures known for semiconductor contacting are either not applicable or impair the functionality of the solid-state switching element. In particular, diffuses the material applied (e.g. indium for a soldered connection, gold for a thermal compression contact) into the semiconductor material.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei Festkörperschaltelementen auftretenden Kontaktierungsschwierigkeiten zu überwinden.The invention is based on the problem of the contacting difficulties that occur with solid-state switching elements to overcome.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß je eine Schicht des gleichen Festkörpermaterials auf nicht aneinanderpassende Flächen Verfahren zur HerstellungAccording to the invention, this object is achieved in that one layer of the same solid material on non-mating surfaces method of manufacture
eines sperrschichtfreien elektronischena barrier-free electronic
FestkörperschaltelementsSolid-state switching element
und danach hergestelltes Elementand then manufactured element
Anmelder:Applicant:
Danfoss A/S, Nordborg (Dänemark)Danfoss A / S, Nordborg (Denmark)
Vertreter:Representative:
Dr.-Ing. U. Knoblauch, Patentanwalt,Dr.-Ing. U. Knoblauch, patent attorney,
6000 Frankfurt, Kühhornshofweg 106000 Frankfurt, Kühhornshofweg 10
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Mogens Dyre, Gildbro, Nordborg (Dänemark)Mogens Dyre, Gildbro, Nordborg (Denmark)
zweier Elektroden aufgedampft wird und die aufgedampften Schichten im wesentlichen punktförmig gegeneinandergedrückt werden.two electrodes is vapor-deposited and the vapor-deposited layers are essentially punctiform are pressed against each other.
Hierbei wird eine Aufteilung des sonst einteiligen Festkörperschaltelements in zwei gleichartige Schichten vollzogen, die mit einer relativ kleinen Fläche gegeneinandergedrückt werden. An dieser Fläche entstehen dann genügend große spezifische Drücke, die die beiden Schichten in diesen kleinen Bereich elektrisch als einstückig erscheinen lassen. Infolge der Flächenpressung und wegen des gleichen Materials treten auch keine Sperrschichteffekte auf. Die relativ kleine Kontaktfläche genügt aber auch zum Schalten relativ großer Ströme, weil es eine Eigenschaft der sperrschichtfreien Festkörperschaltelemente ist, daß sich der Strom jeweils auf einen schmalen Pfad konzentriert. Dieser Pfad läuft nun genau durch die Kontaktstelle, an der die beiden Schichten aneinandergedrückt werden. Da die Festkörperschichten aufgedampft werden, können beliebige Elektrodenformen derart miteinander kombiniert werden, daß ein punktförmiger Kontakt entsteht. Es ist zu vermuten, daß wegen der Vorspannung an der Kontaktstelle eine geringfügige Abplattung der Festkörperschicht auftritt.Here, the otherwise one-piece solid-state switching element is divided into two layers of the same type completed, which are pressed against each other with a relatively small area. On this surface then sufficiently large specific pressures arise that the two layers in this small area make it appear as one piece electrically. As a result of the surface pressure and because of the same material there are also no barrier effects. The relatively small contact area is also sufficient for switching relatively large currents, because it is a property of the solid-state switching elements without a barrier layer that the stream is concentrated on a narrow path. This path now runs exactly through the contact point, where the two layers are pressed together. Since the solid layers are evaporated are, any electrode shapes can be combined with one another in such a way that a point-like contact occurs. It can be assumed that because of the preload at the contact point a slight flattening of the solid layer occurs.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn über die beiden aneinandergedrückten Schichten außerhalb der punktförmigen Kontaktstelle eine weitere Schicht aus dem Festkörpermaterial aufgedampft wird. Auf diese Weise wird der relativ kleine Strompfad verbreitert, dergestalt, daß auch außerordentlich große Ströme kontaktlos geschaltet werden können. Die sonst beiIt is particularly advantageous if the two layers pressed against one another outside of the point-shaped contact point another layer of the solid material is vapor-deposited. To this The relatively small current path is widened in such a way that even extremely large currents can be switched without contact. Otherwise at
809 518/549809 518/549
Halbleitern zu befürchtende unzulässige Erwärmung spielt hierbei eine verhältnismäßig geringe Rolle, weil der Durchflußwiderstand stromdichteabhängig ist, d. h. mit wachsendem Strom abnimmt.Inadmissible heating, which is to be feared for semiconductors, plays a relatively minor role here because the flow resistance depends on the current density, d. H. decreases with increasing current.
Ein handliches Bauteil, bei dem trotzdem der notwendige Kontaktdruck sichergestellt ist, kann erhalten werden, wenn die Elektroden durch eine Kunststoffeinbettung, z. B. aus Epoxyharz, unter Vorspannung gehalten sind. Beispielsweise können die beschichteten Elektrodenteile in einer Hülle untergebracht und in dieser Hülle durch einen Kunststoff festgehalten sein, sei es durch ein Verkleben am Hüllenrand, sei es durch eine vollständige Einbettung.A handy component that still has the necessary contact pressure can be obtained when the electrodes are embedded in plastic, e.g. B. made of epoxy resin, under tension are held. For example, the coated electrode parts can be accommodated in a sheath and be held in place in this cover by a plastic, be it by gluing on the edge of the cover, be it through a complete embedding.
Versuche haben gezeigt, daß man sehr günstige Ergebnisse mit Elektroden aus Kohle erhält. Auch ist ein Metall, vorzugsweise Tantal, hierfür geeignet, das mit dem Festkörpermaterial verträglich ist und die beim Aufdampfen auftretende Temperaturbeanspruchung aushält.Tests have shown that very favorable results are obtained with electrodes made of carbon. Even is a metal, preferably tantalum, suitable for this purpose, which is compatible with the solid material and withstands the temperature stress that occurs during vapor deposition.
Die Erfindung wird an Hand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail with reference to the embodiments shown in the drawing. It shows
F i g. 1 eine Kontaktanordnung mit zwei bedampften Elektroden, die unter Druckspannung stehen, undF i g. 1 shows a contact arrangement with two vapor-deposited electrodes which are under compressive stress, and
F i g. 2 eine Kontaktanordnung mit zwei bedampften Elektroden, die unter Zugspannung stehen.F i g. 2 shows a contact arrangement with two vapor-deposited electrodes which are under tensile stress.
In F i g. 1 sind zwei gleiche stabförmige Elektroden 9 und 10, die beispielsweise aus Kohle bestehen können, vorgesehen. Sie tragen an ihren Stirnflächen Festkörperschichten 11 bzw. 12. Die beiden Elektroden 9 und 10 werden gegeneinandergedrückt; in diesem Zustand ist erne weitere Festkörperschicht 13 über die beiden anderen Schichten 11 und 12 gedampft worden. Die ganze Anordnung wird darm in eine Hülse 14 gesteckt und mit Epoxyharz 15 ausgegössen, das die Elektroden nicht nur in der Hülse 14 festhält, sondern auch die Druckvorspannung im wesentlichen aufrechterhält.In Fig. 1 are two identical rod-shaped electrodes 9 and 10, which can for example consist of coal, are provided. They wear on their foreheads Solid layers 11 and 12, respectively. The two electrodes 9 and 10 are pressed against one another; in In this state, another solid layer 13 is vaporized over the two other layers 11 and 12 been. The whole arrangement is then inserted into a sleeve 14 and filled with epoxy resin 15, that not only holds the electrodes in the sleeve 14, but also the pressure bias in the essential maintains.
Bei dem Ausführungsbeispiel der F i g. 2, welches in seiner äußeren Form dem Gleichrichter nach der britischen Patentschrift 579 218 entspricht, sind zwei Tantaldrähte 16 und 17 an ihrem vorderen Ende 18 und 19 hakenförmig gebogen. An diesem Ende ist jeweils eine Festkörperschicht 20 und 21 aufgedampft. Die beiden ineinandergehängten Haken 18, werden mit einer gewissen Vorspannung auseinandergezogen und in diesem Zustand durch einen Epoxyharztropfen 22 fixiert.In the embodiment of FIG. 2, which in its external form corresponds to the rectifier according to the Corresponding to British Patent 579,218, there are two tantalum wires 16 and 17 at their forward end 18 and 19 bent like a hook. A solid layer 20 and 21 is vapor-deposited at this end. The two interlocking hooks 18 are pulled apart with a certain pretension and fixed in this state by an epoxy resin drop 22.
Claims (6)
Deutsche Patentschriften Nr. 860 973, 970 899;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 079 212;
britische Patentschrift Nr. 579 218.Considered publications:
German Patent Nos. 860 973, 970 899;
German Auslegeschrift No. 1 079 212;
British Patent No. 579 218.
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- 1965-06-30 GB GB27709/65A patent/GB1101094A/en not_active Expired
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