Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 22 - Halvledarkomponenters teknologi, av Per Svedberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
maniumskikt på galliumarsenid. Man har på
detta sätt gjort tunneldioder, som påstås ha
lägre serieresistans än rena
galliumarsenidtun-neldioder och större spänningssving än
ger-maniumtunneldioder11.
Kontakter
För att kunna användas som elektronisk
komponent skall halvledarelementet ha goda
elektriska kontakter. Det räcker dock i allmänhet
inte med att kontakterna är bra endast ur
elektrisk synpunkt. De skall också ha goda
mekaniska egenskaper och oftast även goda
termiska egenskaper. Det sistnämnda gäller givetvis
speciellt komponenter med stor
effektutveckling.
De flesta halvledare har
utvidgningskoefficienter på 4 • 10’6—7 • 10~e m/m°C. Bäst som
kontaktmaterial passar då t.ex. volfram,
molybden, tantal, Kovar, vilka har liknande
utvidgningskoefficienter, medan goda värmeledare
som koppar och silver har alldeles för stor
utvidgningskoefficient.
Ju mindre kontaktytorna är, desto mindre
hänsyn behöver man ta till skillnader i termisk
utvidgning. Likaså blir kraven mindre, om
kontaktfogen låses vid en låg temperatur. Små
enheter kan man därför löda direkt på koppar
eller silver med något lod, vars smältpunkt
ligger nära elementets maximala
arbetstemperatur. Större enheter kan däremot ej lödas
direkt vid koppar, utan man använder molybden
eller volfram som mellansteg mellan
halvledaren och koppar.
Transistorer och mindre dioder har i
allmänhet endast en kontakt, som tjänstgör som
mekaniskt stöd och effektavledare. Den andra
kontakten eller kontakterna är ofta mycket
små. Normalt är strömtätheten t.ex. i en
emit-terkontakt mellan 1—10 A/mm2. En enhet för
10 mA fordrar således endast en yta på 10~3—
10~2 mm2, alltså från 30 x 30 jim till 100 X 100
fim. Dessa små kontaktytor kan åstadkommas
antingen genom precisionsförångning av t.ex.
guld eller aluminium eller metallisering och
efterföljande mekanisk bortslipning av
överflödigt material.
För att fästa anslutningstrådar till dessa små
ytor använder man i stor utsträckning en
varm-pressningsteknik12. En guldtråd pressas med
stor precision mot den förgyllda kontaktytan,
som samtidigt värms till 200—300°G. Guldet
flyter då samman och en mycket pålitlig
kontakt erhålls. En annan metod är att i stället för
värme och tryck använda ultraljud för att få
kontaktmetallerna att flyta ihop. En sådan
ultraljudsvetsning kan även i vissa fall
användas direkt på halvledarmaterialet. Sålunda kan
man med ultraljudsvetsning fästa
aluminiumtrådar direkt vid kisel.
Båda dessa metoder har fördelen, att speciell
skyddsatmosfär eller flussmedel ej fordras för
att en bra kontakt skall erhållas.
Varje halvledarmaterial och -komponent har
speciella fordringar och problem, som det är
omöjligt att redogöra för här. Det nya
hjälpmedel, som man fått för att studera
kontaktproblemen, elektronstrålespektrometern, bör dock
nämnas. Med ett sådant instrument kan man
med en elektronstråle lokalt analysera en
kontakts alla legeringsfaser och på så sätt komma
underfund om hur den i detalj är uppbyggd.
Ytbehandling
Halvledarelementets fria yta har sina egna
teknologiska problem. Ytan måste ges en elektrisk
karaktär, som optimerar elementets
egenskaper, och en form, som underlättar hantering
och montering och som dessutom passar till
den elektriska karaktären. Slutligen måste
ytans egenskaper skyddas från en varierande
omgivnings skadliga inflytande.
Ytans karaktär och form
Med ytans karaktär menas här dess elektriska
egenskaper, som brukar beskrivas med
ytpo-tentialen och ytrekombinationshastigheten.
Ytans karaktär har avgörande betydelse för
halvledarkomponenter, som innehåller
pn-övergångar. En pn-övergång måste ju mynna
någonstans vid en yta, som alltså kan
betraktas som en störning i pn-övergångens struktur.
Det gäller därför att ge ytan sådana
egenskaper, att pn-övergångens funktion inte
äventyras. Det kan t.ex. gälla dess
injektionsverkningsgrad eller dess spärrförmåga. Även ytans
form och geometri har sin betydelse genom att
den vinkel, varunder pn-övergången mynnar
vid ytan, påverkar t.ex. spärregenskaperna.
Ytrekombinationshastigheten bestäms dels av
ytans effektiva area, dels av hur de yttersta
atomerna i kristallgittret får sina lediga
bindningar uppfångade. En ojämn, skadad yta ger
hög ytrekombination, medan en slät yta, där
de lediga bindningarna fångas upp av något
lämpligt medium, får en låg ytrekombination.
I allmänhet vill man uppnå det sistnämnda
förhållandet och etsar då ytan med en
polerande etsvätska. Bedan när etsningen avbryts,
finns då ett tunt oxidskikt allra ytterst på
ytan, dvs. de lediga bindningarna har fångats
upp av syreatomer. Oxidskiktets tjocklek växer
sedan vid förvaring i luft och är snart flera
tiotal ångström tjockt. På detta sätt kan man
i dag med olika etsmetoder på ett
tillfredsställande sätt behärska ytrekombinationen.
Ytpotentialen är ofta svårare att styra. Man
kan visserligen genom att variera
gasatmosfären påverka ytpotentialen inom vida gränser
och på så sätt studera hur ytpotentialen
påverkar halvledarelementets funktion. Att
permanent förse ytan med en bestämd potential
är däremot svårt. Man får ofta nöja sig med
att endast ge den en viss ledningstyp, n- eller
p-typ-
En framkomlig väg synes vara att förse ytan
med ett ordentligt isolerande oxidskikt, så att
atmosfären ej kan påverka ytpotentialen, och
att i övergången mellan oxid och
halvledarkri-stall bygga in lämpligt dopande atomer. Därtill
TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 22 (JQ3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
