AT247415B - Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von Tunneldioden - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von Tunneldioden

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AT247415B AT686264A AT686264A AT247415B AT 247415 B AT247415 B AT 247415B AT 686264 A AT686264 A AT 686264A AT 686264 A AT686264 A AT 686264A AT 247415 B AT247415 B AT 247415B
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  Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von Tunneldioden 
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von Tunneldioden. 



   Die Tunneldiode ist wie die herkömmliche Diode ein Zweipol. Sie besteht im wesentlichen aus einem Halbleiterkörper mit einem Gebiet eines Leitfähigkeitstyps, welches angrenzt an ein anderes Gebiet mit einer Leitfähigkeit des entgegengesetzten Typs, wodurch eine z. B. für Gleichrichterzwecke geeignete Sperrschicht gebildet wird. Im Gegensatz zur konventionellen Halbleiterdiode besitzt die Tunneldiode einen abrupten Übergang von einem Leitfähigkeitsgebiet zum ändern. Auf beiden Seiten der 
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 folge dieser Voraussetzungen tritt beim Betrieb der Tunneldiode das als quantenmechanisches Tunneln bekannte Phänomen zwischen den entartet dotierten Gebieten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ein. 



  Die Tunneldiode besitzt innerhalb ihrer Stromspannungscharakteristik in Durchlassrichtung ein Gebiet negativen Widerstandes. Dieses Phänomen zusammen mit dem Tunnelcharakter der Diode bringt es mit sich, dass das Problem der Verzögerung durch Minoritätsladungsträger vermieden wird, welches bei den meisten Halbleitervorrichtungen der herkömmlichen Art auftritt, und dass die Tunneldiode ein schnell arbeitendes Element ist, wie man es für manche Zwecke, z. B. für Schalter hoher Geschwindigkeit und zur Erzeugung von Schwingungen sehr hoher Frequenz, benötigt. 



   Eine Reihe verschiedener Halbleitermaterialien wie Germanium, Siliciumkarbid und intermetallische Verbindungen, wurden bei der Herstellung von Tunneldioden als Muttersubstanz benutzt. Das Ausgangsplättchen besteht oft aus einem sehr stark mit Leitungsmaterial vom P-Typ dotierten Halbleitermaterial. Diese starke Dotierung kann ausgeführt werden mittels einer Reihe verschiedener Verfahren, die alle in der Technik wohlbekannt sind. Starke Dotierung während der Kristallzüchtung sowie durch eine Wärmebehandlung ("Quenching") stark dotierter Lösungen und Diffusion im festen Zustand wurden bereits in Verbindung mit dem Material Germanium benutzt. Es sei erwähnt, dass bei der Herstellung von Tunneldioden natürlich auch Ausgangsplättchen vom N-Typ benutzt werden können.

   Zur Zeit erhält man die besten Tunneldioden mittels einer Legierungstechnik zur Herstellung abrupter Sperrschichten. Werden Germaniumausgangsplättchen vom P-Leitfähigkeitstyp benutzt, so erreicht man die Entartung der Sperrschicht und deren benachbarten rekristallisierten N-leitenden Zone in der Regel durch Einfügung von Do-   nator-Verunreinigungen   wie Arsen in einem Trägermetall, welches aus Zinn oder einer Zinn-Blei-Legierung bestehen kann. Das für das Ausgangsplättchen gewählte Material ist gewöhnlich durch Gesichtspunkte festgelegt wie Materialkosten. Leichtigkeit des Fabrikationsvorganges und durch den besonderen Ver- 

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 lauf der Kennlinien, die für Tunneldioden gewünscht werden. Z.

   B. besitzen die Tunneldioden aus Germanium im allgemeinen einen höheren Maximalstrom und grössere   Ma. ximalstrom- zu Minimalstromver -   hälmisse als man dies mit Vorrichtungen aus Silicium erreichen kann. Mit diesen ist wieder ein grösseres Spannungsintervall beim Betrieb zu erreichen. Intermetallische Verbindungen wie z. B. Galliumarsenid sind Materialien, welche in der Lage'sind, hohen Temperaturen zu widerstehen. Diese sind gewöhnlich teurer als Germanium oder Silicium. 



   Bei der Fabrikation von Tunneldioden mittels Legierungstechnik ist eine Vielzahl von extrem kleinen Kugeln oder Dotierungspillen des Legierungsmaterials mit Durchmessern von etwa 2,   5. 10 -s   cm erforderlich, die an einen vorherbestimmten Platz auf das Halbleiterplättchen gelegt und mit diesem legiert werden. Die Handhabung und das Anbringen dieser kleinen schmalen Pillen war eine sehr diffizile und zeitraubende mit der Hand auszuführende Operation. Nach Legierung zur Bildung der Tunnelsperrschicht wurden die Plättchen in einzelne Dioden auseinandergeschnitten, dann wurde jede einzelne Vorrichtung individuell geätzt, um die Grösse der Sperrschicht auf die besondere Flächengrösse zu reduzieren, welche, wesentlich ist zur Erlangung des gewünschten Maximalstroms und der gewünschten N-förmigen Stromspannungscharakteristik der Gesamtvorrichtung.

   Die erhaltene Querschnittsabmessung oder der Durchmesser des Gebietes in der Gegend der Sperrschicht betrug dann   eindige li   für Maximalstromwerte von 100 mA oder weniger. Der Ätzvorgang benötigte also beträchtlich mehr Zeit und war daher kostspieliger als es für manche Anwendungszwecke wünschenswert erschien. Die Bereitstellung eines geeigneten 
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 war ebenfalls ein ernsthaftes Problem. 



   Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, ein neues verbessertes Herstellungsverfahren für die Herstellung von Tunneldioden anzugeben, welches eine oder mehrere der Schwierigkeiten der bisherigen Fertigung vermeidet. Eine weitere Aufgabe besteht darin, eine neue und verbesserte Fabrikationsmethode von Tunneldioden anzugeben, welche insbesondere für die Massenproduktion geeignet ist und sich durch Einfachheit und geringe Kostspieligkeit auszeichnet. 



   Die genannten Aufgaben werden erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass auf definierte Teilgebiete der Oberfläche eines Ausgangshalbleiterkörpers eine Vielzahl festhaftender dünner Metallschichten aufgebracht wird, dass der Halbleiterkörper mit diesen Schichten in ein Lötbad mit einem dem Leitfähigkeitstyp des eingetauchten Körpers entgegengesetzten in einem Trägermetall gelösten Dotierungsmaterial sowie mit einer zur Sättigung des Bades ausreichenden Quantität des Schichtmetalls eingetaucht wird,

   wobei die Metalle des Lötbades Affinität zum Schichtmetall aufweisen und dass die nach   Abkühlung   des aus dem Lötbad entfernten Halbleiterkörpers gebundenen Lötbadanteile durch eine weitereAufheizung des Gesamthalbleiterkörpers aufdie Legierungstemperatur des Materials zusammen mit den benachbarten rekristallisierten Halbleitergebieten vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eine Vielzahl von PNSperrschichten bilden. 



   Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der Beschreibung sowie aus den Figuren hervor. In den Figuren bedeuten :
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Ausgangsplättchens aus Halbleitermaterial mit einem perforierten isolierenden Film auf der Oberseite ; Fig. 2 ein Seitenriss einer Aufdampfkammer zur Herstellung der perforierten isolierenden Schicht ; Fig. 3 eine stark vergrösserte perspektivische Ansicht eines Teilsdes Ausgangshalbleiterplättchens nach Beendigung des   Aufdampfschrittes ; Fig.   4 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäss benutzten   Tauchschrittes ; Fig.   5 eine perspektivische Ansicht eines Teils der erfindungsgemässen Vorrichtung nach dem in Fig. 4 dargestellten Verfahrensschritt ; Fig. 6 eine andere perspektivische Ansicht der erfindungsgemässen Vorrichtung nach einem weiteren Verfahrensschritt ;

   Fig. 7 ein Schaltdiagramm als Beispiel einer Schaltanwendung der erfindungsgemässen Tunneldiode ; Fig. 8 die Darstellung einer Stromspannungscharakteristik der Tunneldioden zur Erklärung der verschiedenen Verbindungsmöglichkeiten der Tunneldiode gemäss Fig. 7. 



   In Fig. 1 ist schematisch stark vergrössert ein Halbleiterausgangsplättchen 10 eines Leitungstyps dargestellt, der sich zur Verwendung der mikrominiaturisierten Herstellung einer Vielzahl von Halbleitervorrichtungen eignet. Zum Zweck der gleichzeitigen Herstellung von mehreren hundert   Halbleiterdio-   den kann der Ausgangskörper aus geeignetem Halbleitermaterial wie z. B. Germanium oder Galliumarse- 
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 sonders empfehlenswert bei Herstellung von Tunneldioden und wird daher in diesem Zusammenhang beschrieben. In diesem Falle ist der Halbleiterkörper bis zur Entartung dotiert. An einer Oberfläche des Körpers 10 ist eine passivierende Isolierschicht 11 angebracht, die Öffnungen 12, 12 und 13,13 enthält, welche definierte Teile der betreffenden Oberfläche freilassen.

   Die   Öffnungen   12,12 kön- 

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 nen einen Durchmesser von etwa 2,   5. 10-3   cm und die Öffnungen 13,13 einen solchen von etwa 1, 25. 10-2 cm besitzen. Die Öffnungen sind alternierend angeordnet. 



   Zwar können auf dem Grundkörper 10 Isolierschichten aus verschiedenen Materialien verwendet werden, als sehr praktisch hat sich jedoch eine Schicht aus einem Oxyd des Siliciums, z. B. Siliciumdioxyd, oder eine Verbindungsschicht,   z. B.   eine erste Schicht aus Siliciumdioxyd mit einer darauf aufgebrachten dünnen Glasschicht, erwiesen. Das Aufbringen von Verbindungsschichten kann in bereits bekannter Weise erfolgen.   Z. B.   liefert die thermische Zersetzung   einer Siloxanverbindung   eine Schicht von 
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 wird, dasszentrifugiert wird, wodurch eine dünne homogene Schicht von Glasteilchen auf der Siliciumdioxydschicht gebildet wird. Dann werden die Teilchen chemisch mit der Siliciumdioxydschicht gebunden, wodurch eine Verbindungsschicht entsteht.

   Zur Vereinfachung der Darstellung ist eine solche Verbindungsschicht in Fig. 1 als einzige Schicht 11 gezeigt. Das Verfahren, nach dem die Glasteilchen zentrifugiert und danach durch Erwärmung über die Erweichungstemperatur der Teilchen hinaus in eine sehr dünne, poren- freie Glasschicht   überführt   werden, ist bereits bekannt. 



   Die Öffnungen 12,12 und 13,13 werden an vorherbestimmten Stellen in der Schicht durch her- kömmliche Photogravurverfahren hergestellt. In bekannter Weise wird ein Photoresist (nicht gezeigt) auf die Verbindungsschicht 11 aufgebracht, und dann wird der Resist durch eine photographische Matrize hindurch belichtet, in der undurchsichtige Bereiche den Bereichen entsprechen, von denen die Schicht be- seitigt werden soll. Bei der photographischen Entwicklung wird der nichtbelichtete Resist beseitigt, und durch eine ätzende Flüssigkeit,   z. B.   eine   20loge   Salpetersäurelösung, wird die Isolierschicht von den jetzt belichteten Bereichen entfernt, während der entwickelte Resist als Maske dient, die die chemische Ätzung der Isolierschichtbereiche, die auf dem Körper 10 zurückbleiben sollen, verhindert.

   Nach dem Öffnen der Durchbrüche 12,12 und 13, 13 wird der Photoresist in herkömmlicher Weise entfernt. 



   Als nächster Schritt werden auf definierten Teilgebieten der Oberseite des Halbleiterkörpers 10 des einen Leitungstyps mehrere anhaftende, dünne Metallschichtelemente 14,14 und 15,15 aufge- bracht. Es sei   nun angeommen,   dass der Halbleiterkörper   aus P-leitendem Germanium oder Galliumarse-   nid besteht. Natürlich können aber auch andere Halbleitersubstanzen verwendet werden und der Körper könnte auch N-leitend sein. Die Schichtelemente 14, 14 und 15,15 werden vorzugsweise durch Aufdampfen auf die Teile der Oberfläche des Körpers 12 aufgebracht, die durch die Öffnungen 12,12 und 13, 13 in der Isolierschicht 11 freigelegt sind. Das kann in bekannter Weise in einer herkömmlichen Aufdampfapparatur 16 geschehen, wie sie z. B. schematisch in Fig. 2 dargestellt ist.

   Siebesteht aus einer Grundplatte 17 und einem Deckel 18, der während der Evakuierung der Kammer durch ein Rohr 19 luftdicht mit dieser verbunden werden kann. Die in Fig. 1 dargestellte Einheit ruht in umgekehrter Lage auf einer mit Öffnungen versehenen Maske 20 aus Metall, z. B. Molybdän, die ihrerseits auf einem geeigneten Träger 21 ruht. Die Öffnungen in der Maske stimmen in Grösse und Lage mit denen in der Schicht 11 überein und fluchten auch mit ihnen. Das Metall 23, das auf die durch die Öffnungen 12,12 und   13,   13 freigelegte Oberfläche des Körpers 10 aufgedampft werden soll, wird in einem Verdampfungsbehälter 24 erhitzt, der durch zwei Leitungen 25, 25 und Klem, men 26,26 mit einer elektrischen Energiequelle verbunden ist und durch eine Heizspirale aufgeheizt wird.

   Wenn der Halbleiterkörper 10 aus Germanium besteht, eignet sich als Material für die Schichtelemente 14, 14 und 15,15 entweder Silber, Gold oder Kupfer, Gold oder Silber sind brauchbar, wenn der Halbleiterkörper aus einer intermetallischen Verbindung besteht, z. B. aus Galliumarsenid. Silber hat beibeidenHalbleitermaterialien sich als besonders gut geeignet erwiesen. 



   Als nächstes wird die in Fig. 3 dargestellte Einheit vorzugsweise kurzzeitig in ein herkömmliches Lötflussbad eingetaucht. Danach wird sie allmählich auf einer Heizvorrichtung, z. B. einer Kochplatte, auf zirka 2000 C erhitzt. Dann wird die heisse Einheit in ein Bad 27 (Fig. 4) aus einem geschmolzenen Material eingelegt, dessen Temperatur unter dem Schmelzpunkt des Körpers 10 liegt und das (a) eine den Leitfähigkeitstyp bestimmende Verunreinigung enthält, u. zw. eine solche, die dem Leitungstyp des   Körners   entgegengesetzt ist und die eine Affinität für das Metall der Teile 14,14 und 15,15 aufweist und (b) eine Menge oder ein Stück 28 des oben erwähnten Metalls, z. B. Silber, enthält, so dass das Bad nahezu gesättigt ist. Hiedurch bleiben Teilchen des geschmolzenen Materials des Bades an diesen Teilen haften.

   Besteht der Halbleiterkörper aus P-leitendem Germanium, so enthält das geschmolzene Bad die den N-Leitungstyp bestimmende Verunreinigung Arsen in einem Trägermetall, z. B. in Zinn. Es können 2   Grew.-%   Arsen verwendet werden und der Rest kann Zinn sein, oder es können   2%   Zinn und im 

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 übrigen Zinn und Blei im Verhältnis von 3 : 2 in dem Bad verwendet werden, das bei einer Temperatur von zirka 2250 C gehalten wird. Wenn der Halbleiterkörper 10 aus P-leitendem Galliumarsenid besteht, enthält das geschmolzene Bad die N-leitende Verunreinigung Zinn, Selen, Tellur oder Schwefel mit Indium oder Gold als Trägermetall. Das Bad kann etwa 1   Gew. -0/0 der   dotierenden Verunreinigung und im übrigen das Trägermetall enthalten und wird im Temperaturbereich von zirka 225-2800 C gehalten.

   Gute Resultate wurden auch mit Bädern erzielt, die aus 5   Gew. -0/0   Zinn und im übrigen aus Gold bestanden. Das Bad kann auch   aus reinem Zinn bestehen. Es können weiterhin Bäder benutzt wer-   den, die   0-. 70%   Gold und im übrigen Zinn enthalten, u. zw. ist ihre Temperatur umso höher, je höher der Goldgehalt des Bades ist. Bei Herausnehmen der Einheit aus dem geschmolzenen Bad, das nachstehend als Lötmittelbad bezeichnet wird, liegen Tröpfchen 29,29 und 30, 30 (Fig. 5) des Lötmittels in den Öffnungen 12,12 und 13,13 und haften zäh an den   dünnenSchichtelementen   14, 14 und 15,15. 



  Durch die Oberflächenspannung bewirkte Kräfte veranlassen das geschmolzene Lötmittel, sich auf der Oberseite der Schicht 14,15 zusammenzuballen und nach der Erstarrung nach dem Herausnehmen der Einheit aus dem Bad als hervorstehende Tröpfchen zu erscheinen. 



   An dieser Stelle sollen die Metalle näher betrachtet werden, die als Schichtelemente 14,14 und 15,15 verwendet werden, sowie als Metalle in dem Bad 27. Für die Schichtelemente sollte ein Metall verwendet werden, das eine Affinität für die Metalle in dem Bad 27 aufweist, damit das Festsetzen und Haften von Tröpfchen des Badmaterials in den Öffnungen 12,12 und 13, 13 in der Isolier- 
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 dig auflöst und eine Legierung damit bildet. Silber ist z. B. ein ausgezeichnetes Metall mit diesen Eigenschaften. In Fig. 4 wird das Silberstück 28 in das geschmolzene Bad 27 eingebracht, um sicherzustellen, dass letzteres mit Silber gesättigt ist. So wird sichergestellt, dass das Badmaterial während des beschriebenen Eintauchvorganges nicht die aus Silber bestehenden Schichtelemente 14,14 und 15,15 auflöst. 



   Beim nächsten Verfahrensschritt wird die aus dem Lötmittelbad herausgenommen Einheit auf die Legierungstemperatur des Halbleiterkörpers und des daran haftenden Metalls erhitzt. Die Einheit wird etwa zwei Minuten lang in einen Legierungsofen gelegt, der eine nichtoxydierende Atmosphäre enthält und eine Temperatur von   zirka 500 bis 6000C besitztnach dem Abküblen   entstehen in dem Halbleiterkörper mehrere abrupte tunnelnde Sperrschichten 31,31 und 32,32. Solche sind z. B. in Fig. 5 zusammen mit rekristallisierten Halbleiterbereichen 33, 33 und 34,34 des entgegengesetzten Leitungtyps N dargestellt.

   Besteht der Halbleiterkörper 10 aus P-leitendem Germanium, so sind die Schichtelemente 14, 14 und 15,15 aus Gold und die Lötmitteltröpfchen 29 und 30 aus Arsen und Zinn ; während des Legierens schmilzt das Silber und bildet eine Legierung mit dem Arsen und dem Zinn ; das Zinn benetzt das mit ihm in Kontakt befindliche Halbleitermaterial, löst etwas davon auf, und das 
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 unter befindliche Halbleitermaterial auf, und die Dotierungssubstanz gibt dem geschmolzenen Halbleitermaterial nach der Erstarrung den Leitungstyp N. Wenn das Bad nahezu reines Zinn enthält, dient das Zinn als   Halbleiterlöse-und-dotierungssubstanz.   Die zwischen den entarteten   N-und P-Berei-   chen gebildeten Sperrschichten 31 und 32 sind sehr abrupt und weisen eine quantenmechanische Tunnelbildung auf.

   Die aus Siliciumverbindungen aufgebaute Isolierschicht 11 ist gegenüber den erwähnten Legierungstemperaturen resistent. 



   Im nächsten Verfahrensschritt werden die Lötmitteltröpfchen 29,29 und 30, 30 in den Öffnungen 12,12 und 13,13 mit einer Ätzlösung beseitigt, die das Lötmittel auflöst, aber die rekristallisierten Bereiche 33,33 und 34,34 nicht angreift. Dafür eignet sich eine   20% igue   Lösung aus Salpeteroder Salzsäure. In einem darauffolgenden Verdampfungsvorgang wird ein Metall, dessen Schmelzpunkt höher liegt als der der Lötmitteltröpfchen, in herkömmlicher Weise so aufgedampft, dass es ohmsche Kontakte mit den rekristallisierten Bereichen, 32,32 und 33,33 bildet,   so dass aufderOberflächeder   Schicht 11 Anschlüsse 35,35 und 36,36 entstehen, wie sie Fig. 6 darstellt.

   Wenn der Halbleiterkörper 10 aus Germanium besteht, lässt sich eine Gold-Antimon-Legierung, die zirka   20/0   Antimon und im übrigen Gold enthält, wahlweise aufdampfen. Besteht der Körper 10 aber aus Galliumarsenid, ist Gold ein geeignetes Material zum Herstellen der ohmschen Kontakte und Anschlüsse. 



   Die Tunnelsperrschichten 34,34 werden verwendet wegen des negativen Widerstandes der durch sie gebildeten Dioden. Ihre Kapazität für Spitzenströme ist absichtlich grösser als der Endwert. Die Ein- 

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 heit von Fig. 6 wird dann für eine definierte Zeitdauer auf eine Temperatur über der des geschmolzenen
Bades und unter der des Schmelzpunktes der Anschlüsse 35,35 und 36, 36 erhitzt, Hiedurch wird eine
Diffusion der Verunreinigungen über die abrupten Sperrschichten 31, 31 und 32,32 hinweg und damit deren Verbreiterung bewirkt und damit die Kapazität bei Spitzenstrom der Tunneldiodenvorrichtungen auf einen festgelegten Wert verringert.

   Der für diesen Diffusionsschritt nötige thermische Zyklus kann empirisch dadurch bestimmt werden, dass man die Abfallgeschwindigkeit des den Sperrschichten 32,32 zugeordneten Spitzenstroms für verschiedene Temperaturen misst. Es hat sich z. B. gezeigt, dass bei be- stimmten Germaniumtunneldioden die Änderung des Spitzenstroms mit der Temperatur bei 4000 C gleich einer Abnahme von   1 m A/min ist. N ach   Festsetzung der Änderungsrate unter Zugrundelegung eines den herzustellenden Dioden entsprechenden Probeexemplares kann der Spitzenstrom durch eine Wärmebe- handlung bei etwa 4000 C auf einen gewünschten Wert festgesetzt werden. 



   Bei einigen Anwendungen kann es zweckmässig sein, die Anordnung von Sperrschichten 32, 32 si- multan zu erhitzen, wie es oben beschrieben wurde, um eine angenäherte Spitzenstromkapazität für die
Dioden zu erreichen, und danach die Dioden einzeln der Wärmebehandlung zu unterwerfen, um die ge- wünschten Sollspitzenströme zu erhalten. Im letztgenannten Fall wird die Anordnung in herkömmlicher
Weise, z. B. durch Ultraschall, in mehrere Tunneldioden zerschnitten, von denen jede ein Gebilde mit den zugeordneten Klemmen 35 und 36 und Sperrschichten umfassen.

   Danach kann man die Wärmebe- handlung oder die die Grenzschichten abgleichenden Wärmebehandlungen in der oben erläuterten Art aus- führen, um die gewünschten Spitzenstromwerte zu erreichen,
Wird   angenommendass   eine Tunneldiode vorliegt, die in der erläuterten Weise hergestellt wurde, so besitzt diese Vorrichtung, wenn sie in eine vereinfachte Schaltung wie die in Fig. 7 dargestellte betrie- ben wird, die in Fig. 8 dargestellten Eigenschaften. Die Tunneldiodenvorrichtung umfasst tatsächlich zwei
Tunneldioden   (T     1 und Tz   in   Fig. 7),   die den Dioden entsprechen, welche den in Fig. 6 gezeigten
Grenzschichten 32 bzw. 31 zugeordnet sind.

   Die kleinere Diode Tl wird durch eine Batterie 38 in Durchlassrichtung vorgespannt, während die grössere Diode   T   in Sperrichtung vorgespannt wird. Die Charakteristik der Diode   T   ist in Fig. 8 durch die ausgezogene Kurve   t1   dargestellt, und die der Diode T ist durch die gestrichelte Kurve   t   dargestellt. Die Diode Tl wird so verwendet, dass sie im negativen Widerstandsbereich ihrer Charakteristik arbeitet. Die Diode Tz wird so verwendet. dass sie nicht in ihrem negativen Widerstandsbereich, sondern in dem Bereich   O-A   arbeitet, wo sie einen sehr niedrigen Widerstand darbietet und daher als ohmscher Kontakt dient.

   Die Diode Tz und ihre Tunnelgrenzschicht werden so verwendet, dass sie als ausgezeichneter Stromleiter in einem die Tunneldiode T, enthaltenden Stromkreis arbeitet. Man sieht also, dass mit dem erfindungsgemässen Verfahren gleichzeitig zwei Gruppen von Tunnelbildungsgrenzschichten entstehen, wobei die negative Widerstandscharakteristik der einen Gruppe in zweckmässiger Weise benutzt werden kann,   während die   niederohmige Charakteristik der andern Gruppe ausgenutzt werden kann. Dieses Herstellungsverfahren führt zu einer erwünschten Einsparung an Herstellungsschritten, Zeit und Material. 



   Wie man aus der vorstehenden Beschreibung entnehmen kann, bietet das erfindungsgemässe Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mehrere wichtige Vorteile. Die   Tauchlöt- und   Legierungsschritte gestatten die gleichzeitige Herstellung einer grossen Zahl von Halbleitervorrichtungen, wie z. B. Tunneldioden, in wirtschaftlicher Weise.

   Die Verwendung einer Schutz-und Isolierschicht, in der Öffnungen einer bestimmten Grösse geformt sind. um das die Verunreinigung enthaltende Lötmittel aufzunehmen dient dazu, die Kapazität bei Spitzenstrom der Sperrschichten ohne kritische Sperrschicht- ätzungen festzulegen, und bewirkt eine Passivierung und den Schutz der Sperrschichten, und schaltet das Problem der Schaffung einer ausreichenden mechanischen Halterung für empfindliche Tunnelsperrschichten aus. 

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Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE : 1. Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von runneldioden, da- durch gekennzeichnet, dass auf definierte Teilgebiete der Oberfläche eines Ausgangshalbleiterkörpers (10) eine Vielzahl festhaftend. 3r dünner Metallschichten (14, 15) aufgebracht wird, dass der Halbleiterkörper mit diesen Schichten in ein Lötbad (27 :
    mit einem dem Leitfähigkeitstyp des eingetauchten Körpers entgegengesetzten in einem Trägermetall gelösten Dotierungsmaterial sowie mit einer zur Sättigung des Bades ausreichenden Quantität (28) des Schichtmetalls eingetaucht wird, wobei die Metalle des Lötbades Affinität zum Schichtmetall aufweisen und dass die nach Abkühlung des aus dem Lötbad entfernten Halbleiterkörpers gebundenen Lötbadanteile durch eine weitere Aufheizung des Gesamthalb- <Desc/Clms Page number 6> leiterkörpers auf die Legierungstemperatur des Materials zusammen mit den benachbarten rekristallisierten Haltleitergebieten vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp eine Vielzahl von PN-Sperrschichten bilden.
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der Metallschichten (14,15) sowie als zur Sättigung des Lötbades (27) dienendes Metall Silber benutzt wird.
    3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (10) aus P-Germanium besteht und das Lötbad als N-Leitfähigkeit erzeugendes Dotierungsmaterial 2% Arsen und als Trägermetall Zinn bzw. eine Blei-Zinn-Legierung im Verhältnis 3 : 2 enthält und auf eine Temperatur von 2250 C aufgeheizt wird.
    4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper (10) aus P-Gallium besteht und das Lötbad als N-Leitfähigkeit erzeugendes Dotierungsmaterial Zinn, Selen, Tellur oder Schwefel mit Indium oder Gold als Trägermetall enthält.
AT686264A 1963-08-19 1964-08-10 Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen, insbesondere von Tunneldioden AT247415B (de)

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