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Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems, z. B. eines Transistors
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems, insbesondere eines Transistors, dessen Halbleiterkörper mindestens zwei nahe nebeneinander liegende aufgeschmolzene Elektroden enthält.
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein durch Anwendung eines solchen Verfahrens hergestelltes halbleitendes Elektrodensystems, insbesondere einen Transistor.
Bei der Herstellung vieler halbleitender Elektrodensysteme, insbesondere wenn sie zur Verwendung bei hohen Frequenzen bestimmt sind, tritt häufig das Problem auf, nach dem Aufschmelzverfahren zwei oder mehrere Elektroden in sehr kurzem Abstand voneinander aufzubringen. Eine Verkleinerung des Abstandes zwischen den Elektroden geht nämlich mit einer Herabsetzung des nachteiligen Reihenwiderstandes des Stromweges im Halbleiter einher, was dem Verhalten des halbleitenden Elektrodensystems bei hohen Frequenzen zugute kommt. Eine Verkleinerung des Abstandes zwischen den Elektroden kann durch Verkleinerung des geometrischen Abstandes zwischen den Elektroden, oder durch Herabsetzung des spezifischen Widerstandes im Stromweg zwischen den Elektroden, oder vorzugsweise durch eine Kombination der beiden Massnahmen erreicht werden.
Dieses Problem kann bei halbleitenden Elektrodensystemen auftreten, deren nebeneinander liegende Elektroden von demselben Typ sind, wie es z. B. bei der Herstellung eines Feldeffekt-Transistors der Fall ist, bei dem auf einer Seite des halbleitenden Körpers nebeneinander eine ohmsche Zuführungselektrode und eine ohmsche Abführungselektrode angebracht werden, und zwischen diesen Elektroden im Halbleiterkörper eine Nut vorgesehen wird, die den Stromweg zwischen diesen Elektroden über einer Sperrschicht verengt. Bei diesem Feldeffekt-Transistor ist es von Wichtigkeit, dass die ausserhalb der Verengung liegenden Teile des Stromweges einen möglichst geringen Widerstand gegenüber dem für die Regelung effektiven Widerstand des Stromweges in der Verengung besitzen.
Noch schwieriger liegt das Problem bei halbleitenden Elektrodensystemen, bei denen die nebeneinander liegenden Elektroden von verschiedenem Typ sind, z. B. die eine vom n-Typ und die andere vom p-Typ, wie es z. B. bei einem Diffusions-Transistor der Fall ist, bei dem auf einer diffundierten Schicht nebeneinander die im Leitungstyp verschiedenen Emitter- und Basiselektrode angebracht werden müssen. Auch hiebei ist eine Verkleinerung des Abstandes, z. B. durch Verkleinerung des geometrischen Abstandes und/oder durch Herabsetzung des Reihenwiderstandes des Stromweges im Halbleiter von grösster Wichtigkeit, da sie eine Verringerung des Basiswiderstandes und demnach eine Verbesserung des Frequenzverhaltens bewirkt.
Zum Aufschmelzen zweier oder mehrerer nebeneinander liegender Elektroden wird vielfach eine Schablone benutzt, die z. B. aus einem Plättchen aus neutralem Material besteht, das auf den Halbleiterkörper aufgesetzt wird und in dem im gewünschten Abstand voneinander zwei oder mehrere Löcher der für die Elektrode gewünschten Gestalt vorgesehen sind. Die aufzuschmelzenden Elektrodenkörper werden über diese Löcher auf den Halbleiterkörper aufgebracht und auf diese Weise wird während des Aufschmelzens derAbstand zwischen den beidenElektroden festgelegt. Es ist jedoch einleuchtend, dass der mit einer solchen Schablone erzielbare kürzeste Abstand zwischen den beiden Elektroden an die mit Rücksicht auf
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den Löchern gebunden ist.
Weiterhin ist die Herstellung solcher Schablonen schwer und deren Verwendung kostspielig, auch schon deshalb, weil sie durch Abnutzung nur einige Male benutzt werden können.
Die Erfindung bezweckt u. a. ein anderes besonders geeignetes Verfahren zum Anbringen zweier nebeneinander liegender aufgeschmolzener Elektroden zu schaffen, welches einfach ist und auf vielerlei Weise in den Herstellungsvorgang solcher halbleitender Elektrodensysteme eingereiht werden kann, wobei es bis zu äusserst kleinen geometrischen Abständen zwischen den Elektroden brauchbar ist. Als solches eignet sich das Verfahren nach der Erfindung auch besonders zur Herstellung halbleitender Elektrodensysteme, bei denen die zwei nebeneinander liegenden Elektroden verschieden, insbesondere von verschiedenem Leitungstyp sind.
Weiterhin schafft die Erfindung u. a. ein Verfahren, nach dem in einfacher Weise äusserst kleine Abstände verwirklichbar sind, da es mit diesem Verfahren möglich ist, nicht nur den geometrischen Abstand klein zu wählen, sondern auch die noch verbleibenden Reihenwiderstände zwischen den Elektroden wesentlich herabzusetzen.
Für die Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems, z. B. eines Transistors, dessen Halbleiterkörper wenigstens zwei nebeneinander liegende aufgeschmolzene Elektroden enthält, wird nach der Erfindung auf den Halbleiterkörper eine Elektrode über eine zusammenhängende Oberfläche aufgeschmolzen, worauf der Metallteil dieser Elektrode in wenigstens zwei Teile geteilt wird, durch das Anbringen einer engen Nut im erstarrten Material, die wenigstens bis an die rekristallisierte halbleitende Zone der Elektrode reicht und anschliessend werden die getrennten Elektrodenteile wenigstens teilweise wieder zum Schmelzen gebracht, ohne sie ineinander überfliessen zulassen.
In gewissen Fällen ist es besonders günstig, die Nut so tief auszuführen, dass sie die während der ersten Temperaturbehandlung durch Diffusion und/oder Segregation beeinflusste Zone unterhalb der Elektrode durchdringt. Je tiefer die Nut im Körper angebracht ist, desto höher kann die Temperatur während der zweiten Aufschmelzbehandlung gewählt werden, wobei aber zu bemerken ist, dass man die Eindringtiefe naturgemäss nicht grösser wählen muss als im Zusammenhang mit der zweiten Aufschmelzbehandlung und der gewünschten Elektrodenstruktur notwendig ist.
Die zweite Aufschmelzbehandlung kann auf vielerlei günstige Weisen zu Nutzen der halbleitenden Struktur in der Nähe der Elektroden durchgeführt werden. Nach einem besonderen Aspekt der Erfindung wird einem oder mehreren der getrennten Elektrodenteile eine wirksame Verunreinigung vor oder während der zweiten Aufschmelzbehandlung zugesetzt,'so dass nach der zweiten Aufschmelzbehandlung zwei voneinander verschiedene Elektroden erzielt werden. Dieser Aspekt ist u. a. von besonderer Wichtigkeit bei der Herstellung halbleitender Elektrodensysteme, bei denen die beiden aneinander grenzenden aufgeschmolzenen Elektroden von entgegengesetztem Typ sein müssen, wie es z. B. bei einem p-n-p-oder n-p-n-Transistor der Fall ist, bei dem die nebeneinander liegende Basiselektrode und Emitterelektrode von entgegengesetztem Typ sind, z. B. die eine vom p-Typ und die andere vom n-Typ.
Für solche halbleitende Elektrodensysteme wird bei der ersten Aufschmelzbehandlung zur Erzielung der Elektrode über eine zusammenhängende Oberfläche ein Elektrodenmaterial mit einer einen bestimmten Leitfähigkeitstyp bestimmenden Verunreinigung aufgeschmolzen und nach dem Anbringen der Nut einem der erstarrten Teile eine den entgegengesetzten Leitungstyp bestimmende Verunreinigung zugesetzt, worauf bei der nächsten Aufschmelzbehandlung infolge der überkompensierenden Wirkung zwei Elektroden entgegengesetzten Typs erhalten werden.
Vorzugsweise wird für die zuzusetzende wirksame Verunreinigung eine Verunreinigung mit einer grösseren Segregationskonstante als die der bei dererstenAufschmelzbehandlung bereits vorhandenen Verunreinigung gewählt.
Nach einem weiteren besonders geeigneten Verfahren der Erfindung kann eine solche Elektrodenstruktur auch dadurch erzielt werden, dass bei der ersten Aufschmelzbehandlung zur Erzielung der Elektrode über eine zusammenhängende Oberfläche ein als Trägermaterial für wirksame Verunreinigungen geeignetes praktisch neutrales Elektrodenmaterial, wie z. B. Blei, Wismut, Zinn u. dgl., aufgeschmolzen wird und nach dem Anbringen der Nut dem erstarrten Material an einer Seite der Nut ein Akzeptoren enthaltendes Material und an der andern Seite der Nut ein Donatoren enthaltendes Material zugesetzt wird, worauf bei der nächsten Aufschmelzbehandlung an einer Seite der Nut eine Elektrode vom p-Typ und an der andern Seite eine Elektrode vom n-Typ entsteht.
Es ist einleuchtend, dass die Erfindung noch viele weitere Möglichkeiten zum Beeinflussen der beidenElektrodenhälften bietet. So kann man z. B. neben dem Umkehren der Leitungsart einer der Elektroden auch gleichzeitig die Leitfähigkeit der andern Elektrode dadurch beeinflussen, dass vor der zweiten Aufschmelzbehandlung der ändern Elektrode eine zusätzliche Dosierung der bereits vorhandenen Verunreinigung zugesetzt wird.
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Auf die obenbeschriebenen Weisen lässt sich einfach ein p-n-p-oder n-p-n-Transistor herstellen. Die mit dem unterliegenden Halbleiter im Leitungstyp ubereinstimmende Elektrode kann als Basiselektrode und die dieser im Leitungstyp entgegengesetzte Elektrode als Emitterelektrode verwendet werden. Die Basiszone des Transistors kann auf verschiedene Weise angebracht werden. So kann man z. B. von einem Halbleiter-Körper, indem bereits zuvor eine als Basiszone bestimmte Zone angebracht ist, z. B. von einem Halbleiterkörper des p-Typs ausgehen, der mit einer an der Oberfläche liegenden diffundierten Zone vom n-Typ versehen ist. Auf dieser Zone können dann die beiden Elektroden durch Anwendung der Erfindung angebracht werden.
So kann auf die Zone vom n-Typ zunächst ein Donatormaterial zur Erzielung der Elektrode über eine zusammenhängende Oberfläche aufgeschmolzen werden und nach dem Anbringen der Nut, welche eine kleinere Eindringtiefe als die diffundierte Zone hat, kann einer der als Emitter bestimmten Elektrodenhälften eine Akzeptor-Dosierung gegeben werden, so dass an dieser Seite
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leitenden Elektrodensystems mit aneinander grenzenden Elektroden entgegengesetzter Art betrifft, wird während einer oder beider Aufschmelzbehandlungen, vorzugsweise wenigstens für einen beträchtlichen
Teil bei der Aufschmelzbehandlung nach dem Anbringen der Nut eine wirksame Verunreinigung in den
Halbleiterkörper hineindiffundiert.
Vorzugsweise ist die zu diffundierende Verunreinigung von einem dem Leitfähigkeitstyp des Körpers entgegengesetzten Typ und wird durch die Diffusion dieser Verunreinigungen unterhalb der Elektroden eine Zone eines dem Leitfähigkeitstyp des Körpers entgegengesetzten Leitungs- typs, vorzugsweise die Basiszone eines Transistors, hergestellt, so dass man von einem Halbleiterkörper ausgehen kann, der homogen von einem bestimmten Typ ist. Die einzudiffundierende wirksame Verun- reinigung kannwährend der betreffendenA ufschmelzbehandlung von der umgebenden Atmosphäre und/oder aus dem Elektrodenmaterial selbst zugeführt werden, dem sie in einem der vorhergehenden Stadien zugesetzt sein kann.
Von dort aus kann die diffundierende Verunreinigung über die freiliegende Oberfläche des Körpers und über die Schmelzfronten der entstandenen Elektrodenmaterialschmelzen über die ganze Oberfläche in den Körper eindiffundieren. Wenn die Basiszone erst während einer der Aufschmelzbehandlungen gebildet wird, so ist der Typ der einzudiffundierenden Verunreinigung entgegengesetzt zu dem des Halbleiterkörpers, von dem ausgegangen wird.
Vorzugsweise wird nach der Erfindung die Diffusion der wirksamen Verunreinigung, wenigstens zu einem beträchtlichen Teil oder im wesentlichen, bei einer Aufschmelzbehandlung nach dem Anbringen der Nut durchgeführt. Hiedurch ergibt sich u. a. der Vorteil, dass in den Seitenwänden der Nut eine nie- derohmige Oberfläche entsteht, so dass der Reihenwiderstand und demnach der Abstand zwischen den Elektroden weiter verkleinert wird. Diese niederohmige Oberfläche ist auch günstig für den Rauschpegel und die Stabilität des Elektrodensystems. Weiterhin ist dieses Verfahren einfach und übersichtlich und kann zu einer hohenReproduzierbarkeit eingerichtet werden.
Wenn die zweite Aufschmelzbehandlung für die Diffusion und zum Umkehren der Leitungsart einer der Elektroden benutzt wird, so wird die diffundierende Verunreinigung vorzugsweise derart gewählt, dass ihre Diffusionsgeschwindigkeit im Halbleiter bei der betreffenden Temperatur grösser ist als die der zum Umkehren bestimmten Verunreinigung, wenn sie von entgegengesetztem Typ sind, wobei es zum Umkehren der Leitungsart notwendig ist, dass der Gehalt an diffundierender Verunreinigung und/oder deren Segregationskonstante im Elektrodenmaterial kleiner ist als die der segregierenden Verunreinigung.
Nach einer weiteren einfachen und zweckmässigen Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung wird die zu diffundierende Verunreinigung bereits dem bei der erstenAufschmelzbehandlung aufzuschmelzenden Elektrodenmaterial zugesetzt und während der Aufschmelzbehandlung nach dem Anbringen der Nut von diesem Elektrodenmaterial aus in den Körper eindiffundiert. Obwohl vorzugsweise durch die Diffusion während der zweiten Aufschmelzbehandlung die Basiszone im Körper angebracht wird, kann die Diffusion während der zweiten Aufschmelzbehandlung auch mit grossem Vorteil in solchen Fällen angewendet werden, in denen die Basiszone bereits zuvor im Körper angebracht wurde, da auch in diesen Fällen durch die Diffusion in den Seitenwänden der Nut eine Herabsetzung des Reihenwiderstandes im Stromweg zwischen den Elektroden erzielt werden kann.
Das Verfahren nach der Erfindung ist auch mit grossem Vorteil bei der Herstellung halbleitender Elektrodensysteme anwendbar, deren nebeneinander liegende aufgeschmolzene Elektroden vom gleichen Typ sind, wie es z. B. bei einem Feldeffekt-Transistor der Fall ist, bei dem auf einer Zone bestimmten Leitungstyps, der Basiszone, nebeneinander die ohmsche Zuführungselektrode und die ohmsche Abführungselektrode angebracht sind, und eine Nut zwischen diesen Elektroden in der Basiszone den Stromweg über demp-n-Übergang zur angrenzenden Zone der gleichrichtenden Torelektrode verengt. Während einer oder beider Aufschmelzbehandlungen, jedoch vorzugsweise zu einem beträchtlichen Teil während der
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zweiten Aufschmelzbehandlung, wird eine wirksame Verunreinigung in den Körper eindiffundiert.
Hin- sichtlich dieser Diffusion bietet das Verfahren nach der Erfindung für solche halbleitende Elektroden- systeme ganz ähnliche Möglichkeiten und Vorteile wie diejenigen, welche im vorhergehenden in bezug auf die Herstellung halbleitender Elektrodensysteme mit im Leitungstypvoneinanderverschiede- nen Elektroden bereits erwähnt wurden oder im nachfolgenden noch erwähnt werden. So kann auch für solche halbleitende Elektrodensysteme die Diffusion auf ähnliche Weise zum Niederohmigmachen der
Nutoberfläche und/oder zum Anbringen der Basiszone des Feldeffekt-Transistors angewendet werden, wo- bei die diffundierende Verunreinigung aus der Umgebungsatmosphäre und/oder aus dem Elektrodenma- terial selbst zugeführt werden kann. Auch für einen Feldeffekt-Transistor ist die niederohmige Oberfläche in der Nut günstig für den Rauschpegel und die Stabilität.
Nur das Umkehren einer der Elektroden ist in diesem Falle überflüssig.
Bei Anwendung eines Verfahrens nach der Erfindung, bei dem während der zweiten Aufschmelzbehandlung eine Basiszone durch Diffusion angebracht wird, wird vorzugsweise die Eindringtiefe der Schmelz- fronten des Elektrodenmaterials in den Halbleiterkörper bei der Aufschmelzbehandlung nach dem An- bringen der Nut grösser gewählt als die der Schmelzfront während der ersten Aufschmelzbehandlung. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass die Temperatur der zweiten Aufschmelzbehandlung hinreichend höher gewählt wird als die der ersten Aufschmelzbehandlung. Hiedurch wird bei der Diffusion u. a. der Vorteil erzielt, dass die Basiszone von der neu entstandenen Schmelzfront aus diffundiert wird, so dass die Stärke der Basiszone von der Eindringtiefe der Schmelzfront praktisch unabhängig und demnach äusserst reproduzierbar ist.
Ausserdem ergibt sich mehr im allgemeinen der Vorteil, dass der wirksame Teil des Systems tiefer in den Halbleiterkörper verlegt wird und somit eine geringere Möglichkeit einer etwaigen nachteiligen Beeinflussung der elektrischen Eigenschaften durch etwa zurückgebliebene Störungen im Kristallgitter in der Nähe der Nut vorliegt. Die Eindringtiefe der Nut muss aber naturgemäss grösser sein als die Eindringtiefe der Schmelzfronten während der zweiten Aufschmelzbehandlung, um ein Zusammenfliessen der beiden Teile zu verhüten.
Die Nut kann auf jede geeignete Weise angebracht werden. So hat es sich z. B. besonders günstig erwiesen, zu diesem Zweck ein ultrasonisches Schneidverfahren zu benutzen, nach dem ein ultrasonisch schwingendes dünnes'Schneidmesser in Verbindung mit einem feinen Schleifmittel, z. B. Schleifpulver, verwendet wird. Ein anderes Verfahren besteht darin, dass maneinen dünnen Draht, der mit einem feinen Schleifmittel bedeckt ist oder in Gegenwart von einem feinen Schleifmittel, wie z. B. eine Schleifpaste, verwendet wird, eine hin-und hergehende Bewegung an der betreffenden Stelle ausführen lässt. Dabei können diese Verfahren z. B. noch mit einer Nach-Ätzbehandlung der Nut kombiniert werden. Nutbreiten von 25Mikron im engsten Teil sind auf diese Weise verhältnismässig leicht verwirklichbar.
Auch kann auf diese Weise die Eindringtiefe der Nut leicht grösser als die Eindringtiefe der Schmelzfront oder der rekri- stallisierten Zone der Elektrode gewählt werden, um es möglich zu machen, die Eindringtiefe der Schmelzfronten während der zweiten Temperaturbehandlung grösser als die während der ersten Aufschmelzbehandlung zu wählen.
Eine dritte Elektrode, z. B. die Kollektorelektrode beim p-n-p-oder n-p-n-Transistor, oder die Torelektrode beim Feldeffekt-Transistor, kann einfach durch Legieren auf der gegenüberliegenden Seite des Halbleiterkörpers angebracht werden.
Als Donator-haltiges oder Akzeptor-haltiges Material kann eine Donatorverunreinigung bzw. Ak- zeptorverunrei. nigung selbst oder Legierungen oder deren Gemische mit andern dazu geeigneten Elementen benutzt werden. So kann z. B. in solchen Fällen, in denen man bei der Aufschmelzbehandlung ein Donatormaterial sowohl legieren als auch diffundieren will, eine und dieselbe dazu geeignete Donatorverunreinigung für die beiden Zwecke benutzt werden, oder man kann auch z. B. ein Elektrodenma-
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ren Absonderungskonstante eine vorherrschende Funktion beim Legieren und der andere wegen seiner grö- sseren Diffusionsgeschwindigkeit eine vorherrschende Funktion beim Diffundieren hat.
Weiterhin ist mit grossem Vorteil ein Elektrodenmaterial verwendbar, dass grösstenteils aus einem Material besteht, das selbst nicht als wirksame Verunreinigung geeignet zu sein braucht, sondern z. B. wegen der geringen Lösbarkeit des Halbleiters in diesem Material, oder wegen seiner geeigneten mechanischen Eigenschaften als Trägermaterial für die wirksamen Verunreinigungen besonders günstig ist. Beispiele solcher Trägermaterialien sind in Verbindung mit Germanium z. B. Blei, Indium und Wismut, und in Verbindung mit Silizium z. B.
Blei.
Einige Aspekte der Erfindung werden nachstehend beispielsweise an Hand einiger schematischer Figuren näher erläutert.
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Die zweite Schmelzbehandlung wird bei einer Temperatur durchgeführt, die hoch genug ist, um die
Schmelzfront tiefer in das Germaniumplättchen eindringen zu lassen als dies bei der ersten Schmelzbe- handlung der Fall war. Die bei der zweiten Schmelzbehandlung zusätzlich aufgeschmolzenen Teile der
Elektrodenhälften sind mit 9a und 9b bezeichnet. Die Linie 10a gibt die Eindringtiefe der Schmelzfront während der zweiten Schmelzbehandlung an, während die in Fig. 2 mit der Linie 4a angegebene Ein- dringtiefe der ersten Schmelzbehandlung in Fig. 3 mit einer gestrichelten Linie 4a wiedergegeben ist.
Nach derRekristallisierung sind sowohl die Zone 2a, als auch die Fortsetzung dieser Zone, d. h. die Zone
9a, beide von dem n-Typ.
In der rechten Elektrodenhälfte sind aber die Zone 9b und die Zone 2b nach der Kristallisierung in die Zonen 9b und 2bt vom p-Typ umgeformt, weil das Aluminium während der
Rekristallisierung infolge seiner hohen Lösbarkeit und Segregationskonstante die ursprüngliche Wirkung des Antimons überkompensiert hat. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass es für Überkompen- sation nicht notwendig ist, dass die letzte zugesetzte Verunreinigung eine grössere Segregationskonstante als die erste Verunreinigung besitzt. Überkompensierung kann auch bei etwa gleichen Segregationskon- stanten oder sogar bei einer grösseren Absonderungskonstante der ersten Verunreinigung dadurch erreicht werden, dass der Gehalt der zweiten Verunreinigung in der zu bildenden Elektrodematerialschmelze ent- sprechend grösser als der der ersten Verunreinigung gewählt wird.
Im allgemeinen ist es aber vorzuziehen, dass die Absonderungskonstante und die Lösbarkeit der zweiten Verunreinigung grösser als die der ersten
Verunreinigung sind.
Die koaguliert Schicht 3bt bildet den Metallteil der Elektrode vom p-Typ (3b', 2b', 9b) und besteht aus Blei, Aluminium und Antimon und gegebenenfalls noch einem geringen Gehalt an Germanium. Die Linie 4b von Fig. 2 ist in Fig. 3 als eine gestrichelte Linie 4b'angegeben.
Neben einerRekristallisierung und Legierungsbildung tritt auch während der zweiten Schmelzbehandlung eine Diffusion auf. Während des Aufschmelzens diffundiert das Antimon sowohl in der rechten als auch in der linkenElektrodenhälfte über die Schmelzfront in den Körper ein, während das Aluminium nur in den rechten Teil der Elektrode eindiffundiert. Infolge dieser Diffusion liegt der p-n-Übergang (nicht dargestellt) in der rechten Elektrode etwas unterhalb der Linie lOb, welche die Eindringtiefe der Schmelzfront in der rechten Elektrode darstellt.
Weiterhin ist während der zweiten Schmelzbehandlung infolge der Diffusion des Antimons, das viel schneller als das Aluminium diffundiert, eine Zone 12 vom n-Typ entstanden, die innen von der Linie 11 begrenzt wird und sich im wesentlichen über die Oberfläche der p-Zo- ie 1 unter der Zone 9a, unter einem Teil der Nutoberfläche und unter dem p-n-Übergang der rechten Elektrode erstreckt. Durch die Diffusion während der zweiten Temperaturbehandlung, die ja bei einer höheren Temperatur und während längerer Zeit erfolgte als die erste Temperaturbehandlung, entsteht eine gut festgelegte diffundierte Schicht 12 bzw. Übergang 11 im Vergleich zu der schwachen Diffusion bei der ersten Temperaturbehandlung.
Während dieser zweiten Temperaturbehandlung erfahren die in Fig. 2 dargestellten Teile 3a und 3b der Elektroden eine Formänderung, u. zw. nehmen sie die Gestalt der Teile 3a und 3bt nach Fig. 3 an. Weiterhin ist aus Fig. 3 ersichtlich, dass das Elektrodenmaterial während des Aufschmelzens nahezu nicht in die Nut fliesst, obwohl die Nut sehr eng ist. In diesem Zusammenhang wird bemerkt, dass deutlichkeitshalber in den Figuren die Ausmasse des nach dem zweiten Aufschmelzen koagulierten Materials, dessen Grenzlinie mit dem festen Material, oder mit andern Worten die maximale Eindringtiefe der Schmelzfront durch die Linien 10a und 10b wiedergegeben ist, in senkrechter Richtung übertrieben gross dargestellt sind.
Es ist nicht erforderlich, während der zweiten Schmelzbehandlung tiefer im Halbleiterplättchen zu legieren als während der ersten Schmelzbehandlung. Trotzdem wird dies vorzugsweise so gemacht, da dann der zusätzliche Vorteil entsteht, dass die Basisstärke des Transistors von der Eindringtiefe des Elektrodenmaterials praktisch unabhängig ist, da die Stärke der Basiszone praktisch völlig durch die Diffusion während der zweiten Schmelzbehandlung bedingt wird, wobei diese Diffusion dann von den neu entstandenen Schmelzfronten 10a und 10b aus erfolgt.
Beim Bestimmen des Temperaturunterschiedes zwischen der ersten und zweiten Schmelzbehandlung, der notwendig ist, um während der zweiten Schmelzbehandlung eine grössere Eindringtiefe der Schmelzfront zu erzielen, muss berücksichtigt werden, dass während des Formierens der Nut 6 ein Elektrodenmaterialverlust auftritt. Im vorliegenden Beispiel wird z. B. beim Anbringen der Nut infolge des Gehaltunterschiedes der beiden Elemente im Elektrodenmaterial verhältnismässig mehr Blei als Antimon ent- fernt.
Es ist auch ohne weiteres einleuchtend, dass die Nut 6 tief genug sein muss, um zu verhüten, dass während der zweiten Schmelzbehandlung tiefer als der Boden der Nut abgeschmolzen wird. Die Nuttiefe muss daher im Zusammenhang mit der während der zweiten Schmelzbehandlung anzuwendenden Temperatur geeignet gewählt werden.
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wird mit einer ätzbeständigen, aus einer Lösung von Polystyren in Äthylmethylketon bestehenden Lackschicht bedeckt und das Ganze in eine auf 700C erhitzte, 20% Wasserstoffperoxydlösung eingetaucht.
Die Behandlung wird fortgesetzt, bis der unterhalb der gestrichelten Linie 13 liegende Körperteil weggeätzt ist. Die Lackschicht wird dann dadurch entfernt, dass das Ganze in ein Äthylmethylketonbad eingetaucht wird.
Anschliessend wird auf dem Körper eine Kollektorelektrode angebracht, indem eine dünne aus Indium mit 1 Gew.-% Gallium bestehende Scheibe auf die geätzte Körperseite den Elektroden 3a und 3b'gegen- über auflegiert wird. Das Legieren der Kollektorelektrode kann z. B. dadurch ausgeführt werden, dass das Ganze in einer Wasserstoffatmosphäre 5 Minuten lang auf etwa 5000C erhitzt wird. Bei dieser verhältnismässig niedrigen Temperatur erfolgt nahezu keine weitere Diffusion. Die Lage der Kollektorscheibe ist nicht kritisch, aber die Kollektorelektrode wird vorzugsweise etwa den Schichten 3a und 3b'gegenüber angebracht. In Fig. 4 bezeichnet 14 die rekristallisierte halblpitende Zone der Kollektorelektrode und
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nium bestehendenMetallteil der Kollektorelektrode.
Auf der Schicht 15 wird mittels eines Indium-Lots 17 ein widerstandsfähiger Nickeldraht 16 festgelötet, der als Zuleitungsdraht und als Trägerkörper dient. Auf denMetallschichten 3a und 3b'der Basiselektrode bzw. Emitterelektrode werden gleichfalls mittels eines Indiumlots 20 bzw. 21 dünne Nickeldrähte 18 und 19 festgelötet. Das Löten erfolgt mit Hilfe eines klei- nen Lötbolzens.
Auf diese Weise ist dann ein Transistorsystem entstanden, dessen Zuleitungsdrähte 16,18 und 19 die Zuleitungen für den Kollektor, die Basis und den Emitter bilden.
Die Nut 6 wird darauf mit einer Lackschicht bis auf einen oberhalb der Zonen 2a und 2b'liegenden Pegel dadurch aufgefüllt, dass man einen Tropfen einer Polystyrenlösung in Äthylmethylketon in die Nut 6 einfallen lässt. Der Lack ist so verdünnt dass er frei längs der Nutoberfläche fliessen kann und die Enden der Nut 6 nur wenig überragt. Nach dem Auffüllen mit dem Lack bis zum in Fig. 4 mit einer gestrichelten Linie 22 wiedergegebenen Pegel lässt man das Ganze trocknen. Die drei Zuleitungsdrähte 16,18 und 19 werden dann an den positiven Pol einer Spannungsquelle angeschlossen, worauf das Ganze in ein 5%-wässe- rige NaOH-Lösung enthaltendes Ätzbad gesetzt wird. Eine Platinelektrode wird im Ätzbad aufgehängt und mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden.
Ein Strom von 10 mA wird eingestellt und etwa 10 Minuten lang aufrechterhalten, so dass mehr als 25 Mikron der Oberfläche entfernt werden, wie es in Fig. 5 dargestellt ist. Wie aus dieser Figur weiterhin ersichtlich ist, hat das Ätzmittel auch teilweise bis unterhalb derMetallteile 3a und 3b'der Elektroden geätzt. Weiterhin ist beim Ätzen der an der Oberfläche liegende Teil der n-Art diffundierten Schicht entfernt.
Die Lackschicht wird darauf durch Lösen in Äthylmethylketon aus der Nut 6 entfernt und das Ganze wird in ein 200/0 Wasserstoffperoxyd enthaltendes Ätzbad während etwa 15 Sekunden bei 700C eingetaucht.
Der Transistor wird dann in bekannter Weise in einer Hülle montiert.
Der so entstandene Transistor besitzt einen niedrigen Basiswiderstand, da der geometrische Abstand zwischen dem Basiskontakt 3a und der Emitterelektrode klein ist und ausserdem über diesen äusserst kleinen Abstand noch längs der Oberfläche über den Boden der Nut ein Stromweg mit niedrigem spezifischem Widerstand vorhanden ist. Der niedrige spezifische Widerstand in der Oberfläche ist auf die Diffusion von Antimon während der zweiten Schmelzbehandlung zurückzuführen, da bei Diffusion in eine Oberfläche immer in dieser Oberfläche eine beträchtlich höhere Konzentration vorhanden ist als in einem Abstand unterhalb der Oberfläche. Im vorliegenden Falle wird das Antimon für die Diffusion aus dem geschmolzenen Elektrodenmaterial geliefert und diffundiert von dort aus in hohem Masse längs der Oberfläche.
Der Transistor besitzt weiterhin einen sehr niedrigen Rauschpegel und eine hohe Stabilität. Auch besitzt der obenbeschriebene p-n-p-Transistor eine niedrige Emitter-Basis-Kapazität und eine niedrige Basis-Kollektor-Kapazität infolge der Beschränkung der Oberfläche der p-n-Grenzschichten während des Ätzens, wobei sogar ein Teil unterhalb der Metallteile der Emitter- und Kollektorelektroden weggeätzt ist. Infolge der vorerwähnten besonderen Eigenschaften ist der Transistor zurAnwendung bei hohenFrequenzen besonders geeignet.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausführungsform eines Transistors dargestellt, die gleichfalls auf ähnliche Weise gemäss dem Verfahren nach der Erfindung hergestellt werden kann. Fig. 6 zeigt in Draufsicht diesen Transistor in einem Fig. 3 entsprechenden Herstellungsstadium. Statt einer geraden Nut quer durch die Elektrode hindurch, ist bei dieser Ausführungsform eine ringförmige Nut 6 vorgesehen, die mit Polystyrenlack gefüllt wird, bevor auf die zweite Ätzbehandlung übergegangen wird. Der Mittelteil 3bt bil-
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det den Metallteil der Emitterelektrode, während der Aussenteil 3a den Metallteil der Basiselektrode darstellt.
Während der zweiten Ätzbehandlung wird infolge des Umstandes, dass die Emitterelektrode von der mit Polystyren gefüllten Nut völlig umgeben ist, in diesem Falle das Ätzen unterhalb des Metallteiles der Emitterelektrode nicht erfolgen können. Deshalb ist die Emitter-Basis-Kapazität höher und eignet sich diese Ausführungsform weniger zur Anwendung bei sehr hohen Frequenzen, obwohl sie als Transistor für mittlere Leistung bei hohen Frequenzen besonders geeignet ist. Hier weiter nicht erwähnte Her-
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wurden.
Bemerkt wird noch, dass imRahmen der Erfindung noch viele Änderungen möglich sind. So kann z. B., nach der'ersten Aufschmelz'behandlung die entstandene Elektrode in mehr als zwei Teile geteilt und auf diese Weise mehr als zwei nebeneinander liegende aufgeschmolzene Elektroden erzielt werden, wobei die zweite Aufschmelzbehandlung zum Beeinflussen der Leitfähigkeit und/oder des Leitungstyps einer oder mehrerer der Elektroden benutzt werden kann. So ist es weiterhin auch möglich, in denjenigen Fällen, in denen auch nach dem Anbringen der Nut der Type einer der Elektroden umgekehrt und auch die Diffusion der Basiszone durchgeführt werden muss, diese beiden Bearbeitungen in zwei getrennten Aufschmelzbehandlungen durchzuführen.
Es ist weiterhin ohne weiteres einleuchtend, dass die Anwendung der Erfindung sich nicht auf die hier erwähnten Halbleiter Germanium und Silizium beschränkt, sondern sich auch auf weitere Halbleiter, z. B. die halbleitenden Verbindungen, wie die III-V Verbindungen, z. B. CaAs oder InP, erstreckt. Weiterhin ist die Erfindung naturgemäss nicht nur bei der Herstellung von Transistoren, sondem auch bei allen andern halbleitenden Elektrodensystemen mit wenigstens zwei aneinander grenzenden Elektroden anwendbar.
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