151143. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium P-N átmenet előállítására
151143 4 nedvesített) — molibdénlemez vagy szintereit lemez közé helyezett „n" típusú ötvözőanyaggal rendelkező forrasztólemez közbeiktatásával a molibdénlemezzel vagy szintereit lemezzel keményforrasztással alakítjuk egységgé. A találmányt közelebbről a rajzok ábrái alapján magyarázzuk, amelyek annak példaképpen! kiviteli alakjait szemléltetik: Az la. és lb. ábrák a felhasználásra kerülő molibdén alkatrészek előnedvesítés utáni állapotát mutatják. A 2. ábra sziliciumdióda p—n átmenetének hosszmetszete ötvözés közben. A 3. ábra az alumíniumlemeznek platinabefogóval történő maratását mutatja. A 4. ábra az ötvözés hőfokdiagramja. Az 5. ábra sziliciumdióda p—n átmenetének, valamint a molibdénlemez hosszmetszetének a rajza keményforrasztás közben. A 6. ábra a keményforrasztás hőfokdiagramja. A 7. ábra a későbbiekben leírandó technológia szerint előállított 150 A-es sziliciumdióda példaképpeni nyitó- és záróirányú karakterisztikáját mutatja. A találmány szerinti gyártástechnológia ér•. telmében az, ötvözés és keményforrasztás előtt a p—n átmenetek leforraszthatósága érdekében az la. ábrán látható 3 molibdénpohár belső felületét és az lb. ábrán feltüntetett 7 molibdénlemeznek vagy szintereit lemeznek legalább a két illeszkedő felületét megfelelő fémmel vagy fémötvözettel célszerű előnedvesíteni. Előnedvesítő anyagként aranyat, ezüstöt, nikkelt vagy ezek ötvözetét célszerű alkalmazni. A szintereit anyagtól (pl. AgW) jó elektromos és hővezetőképességet kívánunk meg, és a szilíciuméval lehetőleg egyező hőtágulási együtthatót. A találmány szerinti gyártástechnológia értelmében a 2. ábrán adott összeállításban kerülnek a p—n átmenet alkatrészei ötvözésre. A 4 grafittönk üregében alul helyezkedik el az ,,n" típusú 1 sziliciumlemez. A sziliciumlemez felületéről az ötvözés előtt kémiai maratással el kell távolítani a mechanikailag sérült rétegeket. A maróoldat összetétele például : 150 cm3 salétromsav koncentrált, 90 cm3 hidrogénfluorid koncentrált, 2,4 cm3 nátriumJDdid 1%-os desztilláltvizes oldata. A maratási idő 5—120 sec. között választandó meg, a lemez méreteitől függően. Az „n" típusú sziliciumlemez vastagsága kb. 0,3 mm, fajlagos ellenállása 50—350 Ohmcm-es, a diódatípustól függően. A sziliciumlemezre kerül az 5 grafitcső, amelynek üregében a sziliciumlemezen helyezkedik el a p—n átmenet átmérőjének megfelelő 0,05—0,2 mm vastag 2 alumíniumlemez. Az alumíniumlemezt az ötvözés előtt például az alábbi maróoldattal maratjuk: 5 cm3 salétromsav koncentrált, 3 cm3 sósav koncentrált, 2 cm3 hidrogénfluorid koncentrált, 10 cm3 desztilláltvíz. A maratás kivitelezését a 3. ábra mutatja, amely szerint a 2 alumíniumlemezt az a platina-befogóval, vagy króm-, molibdén-, wolf-5 ram-, arany-, tellur-befogóval mártjuk a fenti b maróoldatba, miáltal a két fém közötti elektrokémiai potenciál hatására járulékos elektrolitikus maratás játszódik le, amely nagyban növeli a maratás hatásosságát. A maratás idő-10 tartama kb. 5—150 sec. a lemez méreteitől függően. A 2. ábra szerint az alumíniumlemezen helyezkedik el a belső felületén előnedvesített 3 molibdénpohár és annak belsejében a rozsda-15 mentes acélból készült 6 nehezék. Az ötvözés T == f (t) hőfok-idődiagramja C°ban, illetve órában kalibrálva a 4. ábrán látható. T: ==• kb. 780 C°, ti = kb. 10 perc. Az ötvözés nagyvákuumban történik, 5X1Ö-4 — 20 —5X10-6 Hgmm tartományon belül. Az ötvözésből kikerülő, részben összeépített p—n átmeneten tehát legalul az 1 sziliciumlemez, azon a 2 alumíniumlemez, majd felette a belső felületén előnedvesített 3 molibdén-25 pohár helyezkedik el (2. ábra). Ezt az együttest „n" típusú ötvözőanyagot tartalmazó 8 forraszlemez (pl. antimontartalmú aranylemez) segítségével keményforrasztással a 7 molibdén, illetve szintereit lemezhez ke-30 ményforrasztjuk. E célból az 5. ábra szerinti összeállítást készítjük el, ahol a 4 grafittönkbe helyezzük a legalább két illeszkedő felületén előnedvesített 7 molibdénlemezt vagy szintereit lemezt, erre a diódatipustól függően 0,02—0,15 35 mm vastag „n" típusú ötvözőanyagot tartalmazó 8 f&rraszlemezt (pl. antimontartalmú aranylemezt), erre a már összeépített 1 sziliciumlemezből, 2 alumíniumlemezből és 3 molibdénpohárból álló együttest, majd a 6 nehe-40 zéket. .'•,'• A keményforrasztás nagyvákuumban történik, 5Xl'0_ * — 5X10 -6 Hgmm tartományban és diódatípustól függően 360—600 C° hőfoktartományban, 10:—,00 percig. A keményforrasz-45 tás T = f(t) hőfokdiagramja C°-ban, illetve órában kalibrálva a 6. ábrán látható, ahol T2 — kb. 550 c° és t2 = kb. 30 perc. Az armírozott p—n átmenet két lépésben történő összeépítésének nagy előnye egyrészt, 50 hogy csökkenti, illetve minimumra redukálja a belső feszültségeket, másrészt, hogy egy másodlagos diffúzió következtében növeli a p—n átmenet zárófeszültségét. A fenti műveleteknél (ötvözés, keményfor-55 rasztás) használt nagyvákuum ötvözőkályha túlnyomásos, védőgázas kezelőfülkéhez csatlakozik, így a két művelet között, illetve a keményforrasztásból kikerülő együttes csak meghatározott tisztaságú védőgázzal érintkezhet, 60 amely biztosítja a felületek tökéletes tisztaságát. A további műveleteket a p—n átmenet felületének burkolásáig mind túlnyomásos védőgázas kezelőfülkében végezzük, így a nagy-65 vákuum ötvözőkályhában elért felületi tiszta-2
