NO126728B - - Google Patents

Description

Elektrisk halvleder-bygge-element og fremgangsmåte til dets fremstilling.

Fra svensk patentskrift nr. 148 247 er

det kjent ved fremstilling av silicium-kota -

lingselementer med usymmetrisk lednings-evne å legere en siliciumskive med et flateinnhold av flere mm2 sammen med et antimonholdig gullfolie med større flateinnhold. Det kjente koblingselement er bare

bestemt for meget svake strømmer, av stør-relsesordenen milli-ampére, og er i overensstemmelse med dette forsynt med en punkt-formet elektrode på den annen flatside av

siliciumskiven. For legeringsoperasjonen

blir foliet, siliciumskiven og en aluminium-tråd hvis spiss berører den øvre flatside av

siliciumskiven, lagt på et tantalbånd, som

varmes opp med et kort strømstøt mens der

samtidig blåses en strøm av nøytral gass

mot anordningen ovenfra. På denne måte.

blir spissen av aluminiumtråden legert inn

i siliciumskiven, mens gullfoliet bare sted-vis blir legert sammen med undersiden av

siliciumskiven uten at gullfoliet kan opp-løses fullstendig i legeringsvæsken.

Til forskjell fra dette løser man ved

den foreliggende oppfinnelse den oppgave

ved større kontaktflater med flateinnhold

fra flere mm<2> til noen cm<2> ved hjelp av et

gullfolie ikke bare å realisere omrissene og

dimensjonene av legeringsflåtene, men og-så å oppnå en foreskreven inntrengningsdybde jevnt over hele legeringsf laten. I

overensstemmelse med dette går oppfinnelsen ut på et elektrisk halvleder-bygge-element med et skiveformet, monokrystallinsk halvlederlegeme av silicium og med

flere tilslutningskontakter, hvorav minst

én består av et antimonholdig gullfolie som anbringes på en flatside av siliciumskiven ved en legeringsprosess. Oppfinnelsen er karakterisert ved at gullfoliets antimoninnhold utgjør 0,2-5 vektprosent, fortrinsvis 1,0 vektprosent, og at gullfoliet inneholder en tilsetning av 10-3 til IO1 vektprosent arsen. De angitte nedre grenser for innholdet av antimon og arsen er gitt ved det krav at der selv ved et moderat trykk på mindre enn 1 kp/cm<2> under legeringsprosessen skal oppnås en tilstrekkelig fuktning. Fuktnin-gen blir fremfor alt på grund av arseninnholdet vesentlig bedret. Defekte lege-ringssteder, såkalte vorter, som delvis har vært iakttatt ved transistorer med et inn-legert gullfolie uten arsentilsetning og da førte til en minskning av sperrespenningen, blir nesten fullstendig undertrykket ved arsentilsetningen, så vrakprosenten ved produksjonen av slike halvlederelementer blir satt ned til en forsvinnende lav verdi. Den nevnte øvre grense for arseninnholdet er bl.a. gitt ved at den ønskede virkning blir oppnådd i tilfredsstillende grad og der ovenfor grensen ikke kan konstateres noen ytterligere økning hvor høyt man enn går med arseninnholdet. Forøvrig kan der ved overskridelse av de nevnte øvre grenser for antimoninnholdet og arseninnholdet være fare for at den ferdige gull-legering efter kjølningen neppe lenger lar seg valse ut til et tynt folie, og at det ferdig kontakterte siliciumelement efter kjølningen oppviser riss eller sprekker på grund av for stor sprøhet. Å undgå disse mangler ved å varm-

valse gullfoliet er ikke tilladelig, fordi det oppvarmede metall ved berøringen med val-sene kan oppta ukontrollerte forurensnin-ger som forringer de elektriske egenskaper hos de ferdige siliciumelementer.

For fremstilling av et forbedret elektrisk halvlederbygge-element som beskre-vet smelter man fordelaktig ialt 100 vektdeler gull av høy renhet og antimon av høy renhet hvis andel herav utgjør 0,2-5 vektdeler, fortrinnsvis 1,0 vektdeler, og en tilsetning av 10-3 til 101 vektdeler arsen sammen til en legering. For innlegeringen av et valset folie av denne gull-legering i siliciumskiven blir den nødvendige legeringstemperatur opprettholdt i en tid av noen minutter. Derved blir det oppnådd at foliet oppløser seg fullstendig i legeringsvæsken og der inntrer en metallurgisk likevekts-tilstand betinget ved tostoff-diagrammet gull/silicium. Under denne forutsetning er inntrengningsdybden entydig bestemt ved gullmengden pr. flate-enhet, så den fore-skrevne inntrengningsdybde blir oppnådd ved at man gir det gullfolie som skal anvendes, en tilsvarende tykkelse ved kold-valsing.

Prepareringen av en egnet arsenholdig gull/antimon-legering kan fordelagtig skje på den måte at arsenet i en første smelteprosess tilsmeltes det anvendte antimon av høy renhet, og at det arsenholdige antimon i én eller flere ytterligere smelteprosesser legeres sammen med den tilhørende meng-de gull av høy renhet. Gullandelen kan eventuelt økes trinvis ved flere smelteprosesser. I sluttstadiet skal fortrinsvis meng-dene andelsvis være 99 % Au og 1 % Sb/As.

Den på denne måte fremstilte arsenholdige gull/antimonlegering kan valses ut til et folie ned til en tykkelse av 0,05 mm eller mindre. I form av et slikt folie er kontaktmetallet erfaringsmessig bekvemt å håndtere.

Den egentlige legeringsprosess kan f. eks. gjennemføres ved hjelp av ettergiv-ende og innstillbare trykkanordninger hvori siliciumskivene med de på begge si-der motliggende kontaktfolier og eventuelt bærerplater innklemmes mellem trykkpla-ter f.eks. av grafitt og i denne tilstand un-derkastes opphetning til ca. 700-800° C i opptil noen minutter, eller ved innleiring av halvlederaggregatet i en pulverfylling f.eks. av grafittpulver og sammenpresning av denne samt opphetning som omtalt, eventuelt under moderat trykkbelastning opp til ca. 1 kp/cm<2> eller mindre.

Claims (5)

1. Elektrisk halvleder-byggelement med et skiveformet monokrystallinsk halvlederlegeme av silicium og med flere tilslutningskontakter, hvorav minst én består av et antimonholdig gullfolie som anbringes på en flateside av siliciumskiven ved en legeringsprosess, karakterisert ved at gullfoliets antimoninnhold utgjør 0,2-5 vektprosent, fortrinnsvis 1,0 vektprosent, og at gullfoliet inneholder en tilsetning av 10-3-101 vektprosent arsen.

2. Fremgangsmåte til fremstilling av et elektrisk halvlederbyggelement som angitt i påstand 1, karakterisert ved at ialt 100 vektdeler gull av høy renhet og antimon av høy renhet, hvor antimonande-len utgjør 0,2-5 vektdeler, fortrinnsvis 1,0 vektdeler, og en tilsetning av 10-3-101 vektdeler arsen smeltes sammen til en legering, og at den nødvendige legeringstemperatur for innlegering av et av denne gull-legering valset folie i siliciumskiven opprettholdes i en tid av noen minutter.

3. Fremgangsmåte som angitt I påstand 2, karakterisert ved at arsenet sammensmeltes med det meget rene antimon i en første smelteprosess, og det arsenholdige antimon så sammensmeltes med det meget rene gull i minst én ytterligere smelteprosess.

4. Fremgangsmåte som angitt i påstand 2, karakterisert ved at der som legeringsinnretning anvendes en trykkinnretning hvori gullfoliet og siliciumskiven innklemmes sammen og derpå opphetes til legeringstemperaturen.

5. Fremgangsmåte som angitt i påstand 2, karakterisert ved atle-geringsinnretningen har en pressform hvori gullfoliet og siliciumskiven sammen innleires og innpresses i et nøytralt pulver, fortrinnsvis grafittpulver, og så under moderat trykk opphetes til legeringstemperaturen.