151143. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium P-N átmenet előállítására

MAGYAR NÉPKÖZTÁRSASÁG ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS SZOLGALATI TALÁLMÁNY Bejelentés napja: 1962. VII 31. Közzététel napja: 1963. VIII. 23. Megjelent: 1964. XII. 15. (VI—391) 151143 Szabadalmi osztály: 21 g 1—16 Nemzetközi osztály: H 01 1 Decimái osztályozás: Feltalálók: Tulajdonos: Dr. Lukács József oki. gépészmérnök, Molnár István oki. villamosmérnök, Villamosipari Kutató Intézet, Salánki Tibor oki. gépészmérnök, Gadányi Péter oki. fizikus, Budapest Hermann Tibor laboráns, Joó Oszkár technikus, Erős István technikus, mindnyájan Budapest Eljárás szilicium-P-N átmenet előállítására 1 A világszerte kialakulóban levő szilícium teljesítmény rétegdiódák lényeges alkotója az egyenirányítást létrehozó p—n átmenet. Ezt az „n" típusú sziliciumlemezbe a periodikus rendszer III. oszlopába tartozó elemnek, célszerően 5 alumínium Vagy alumíniumötvözet beötvözésével hozzák létre. Az „n" típusú sziliciumlemez a 111 kristályokkal párhuzamosan van fűrészelve, hogy ezáltal biztosítható legyen az alumínium egyenletes behatolása az ötvözés io során, mivel az 111 kristálysíkok természetes szintező hatással rendelkeznek. A sziliciumlemez bázistönk felőli leforrasztását arany vagy ezüst alapú ötvözettel készítik az ötvözéssel egy lépésben, amely nagy belső feszültségeket 15 és sok esetben repedést hoz létre a szilíciumlemezben, ugyanakkor az aranynak, illetve az ezüstnek a magas hőmérsékleten való gyors és egyenlőtlen diffúziója miatt nagy selejtszázalék adódik az ötvözött p—n átmeneteknél. 20 A kész átmeneteket a záróirányú feszültség növelése, valamint a felületi viszonyok stabilizálása érdekében kémiai, illetőleg elektrokémiai maratással vagy a kettő kombinációjával formálják, amelynek kivitele részben igen 2

5 körülményes, részben a marató folyadékok visszamaradó részeinek tökéletes eltávolítása igen nagy technológiai nehézséget okoz és tovább növeli a selejtszázalékot. A felületi viszonyok végleges stabilizálását 30 különböző bevonatok segítségével valósítják meg, egyes esetekben különleges hőkezelésekkel. A helyes felületstabilizáló anyag megválasztása, valamint annak felvitele gondos körültekintést igényel, tekintettel arra, hogy a sziliciumdiódák megengedett üzemi hőmérséklete igen magas (kb. 150 C°). A találmány kiküszöböli a hátrányokat, valamint a fentiekben vázolt g5''ártástechnológiai nehézségeket és a selejtnövelő műveléteket, ugyanakkor egyszerű eszközökkel kis selejtszázalékot biztosító gyártástechnológiát és megfelelő paraméterekkel rendelkező diódákat eredményez. E találmány szerinti diódák kis nyitóirányú feszültségeséssel rendelkeznek, nagy zárófeszültség esetén is kis visszáram mutatkozik, amint ez a későbbiekben bemutatott karakterisztikákból is kitűnik. A találmány sziliciumdióda p—n átmenet létrehozása, amelyre az jellemző, hogy a kémiailag maratott „n" típusú sziliciumlemezre a p—n átmenet létrehozása céljából ugyancsak maratott álumíniumlemezü vagy alumíniumötvözet lemezt helyezünk, amelyre — belső felületén célszerűen előnedvesített (pl. aranyozott) •—• molibdénpoharat teszünk, és az így összeállított rendszert ötvözéssel egységgé alakítjuk, ezt követően e rendszert a sziliciumlemez és a —• célszerűen legalább a két illeszkedő felületén előnedvesített (pl. arannyal elő-151143