Procédé de fabrication d'un dispositif amplificateur à semi-conducteur La présente invention a pour objet un pro cédé de fabrication d'un dispositif amplifica teur à semi-conducteur.
Elle a pour but de fournir un procédé per mettant de produire un dispositif amplificateur à semi-conducteur, c'est-à-dire un transistor, présentant de bonnes performances, et ceci de façon régulière et facilement reproductible.
Le procédé faisant l'objet de l'invention est caractérisé en ce qu'on forme une jonction en tre du germanium P et du germanium N, en ce qu'on recuit le corps de germanium compre nant cette jonction, en ce qu'on le décape par corrosion de manière à rendre ladite jonction apparente, et en ce qu'on monte au moins une électrode de commande de façon qu'elle pré sente au moins un point de contact avec ladite jonction.
Le dessin annexé illustre un exemple de mise en #uvre du procédé objet de l'inven tion.
La fig. 1 est une vue en perspective d'un appareil utilisé dans cet exemple de mise en #uvre. Les fig. 2 à 4 illustrent trois stades de cette mise en oeuvre, chacun de ces stades étant illustré par deux vues orthogonales<I>a</I> et<I>b</I> d'un corps de germanium.
La fig. 5 est une vue schématique en plan du dispositif amplificateur obtenu avec cette mise en aeuvre.
La fig. 6 en est une vue en élévation. Ainsi qu'on peut le voir à la fig. 1, un morceau 1 de germanium N, de préférence constitué par un seul cristal et dont les dimen sions peuvent, par exemple, être égales à 2 X 1 X 10 mm est fixé entre des blocs 2, en graphite extrêmement pur, de façon à se trou ver dans une position verticale. Un morceau 3 de germanium P dont les dimensions peuvent, par exemple, être égales à 2 X 1 X 3 mm, est disposé sur un élément de chauffage horizon tal 4 en graphite, de manière que les deux morceaux de germanium 1 et 3 se trouvent en bon contact thermique. Un bloc isolant 5 sert à supporter un organe de support principal pour les blocs de fixation en graphite 2.
Ce bloc 5 sert également à fixer des conducteurs de courant 6, en cuivre massif, au moyen des quels on peut faire passer du courant à tra vers l'élément de chauffage 4. Le morceau 1 est de préférence fait d'un germanium N pré sentant une résistance spécifique élevée de l'ordre de 0,5 à 10 ohms par cm. II contient de l'azote ou un des autres éléments du groupe Vb du système périodique, présentant un poids atomique compris entre 70 et 130, c'est-à-dire de l'antimoine ou de l'arsenic.
Le germanium P utilisé pour constituer le morceau 3 présente de préférence une résistance spécifique com prise entre 0,01 et 10 ohms par cm et il con tient au moins un des éléments du groupe IIlb du système périodique, présentant un poids atomique compris entre 25 et 80, c'est- à-dire de l'aluminium ou du gallium.
L'appareil représenté à la fig. 1 est monté à l'intérieur d'une chambre dans laquelle on fait le vide jusqu'à une pression de 10-5 mm de mercure. Le morceau de germanium 3 est chauffé jusqu'à son point de fusion au moyen de l'élément de chauffage 4 et il se fond con tre le morceau 1, contre lequel il est main tenu par sa propre tension superficielle. L'élé ment de chauffage est ensuite mis hors circuit et le refroidissement est effectué à une vitesse de l'ordre de 1/1000 de degré par seconde pour favoriser l'extension ou croissance de la structure cristalline du morceau de germanium 1. La forme du corps de germanium obtenue après fusion est celle représentée aux fig. 2a et 2b.
Ce corps comprend une extrémité en germanium P de faible résistance spécifique et désignée par 3p, qui est fixée à un corps de germanium N de relativement haute résistance spécifique désigné par ln. On constate que le corps ln a été converti en germanium de haute résistance spécifique et du type P sur une lon gueur d'environ 2 mm à partir de la jonction obtenue par fusion.
Le corps présentant une jonction et obtenu par fusion est ensuite meulé de, façon à lui donner une forme parallélépipédique, comme représenté aux fig. 3a et 3b, et il est légère ment décapé par corrosion à l'acide afin d'en lever toute trace d'impureté de surface. Ce corps est ensuite scellé dans un tube en verre peu fusible et il est recuit dans le vide pen dant environ 72 heures et à une température d'environ 480o C afin de reconvertir le germa nium P de grande résistance spécifique voisin de la jonction en germanium N de grande ré sistance spécifique.
Les extrémités du corps sont ensuite recouvertes d'une légère couche de nickel par galvanoplastie et des connexions leur sont soudées, ces connexions étant ensuite revêtues de résine glyptal ou d'un autre vernis analogue.
Le corps pourvu de connexions est ensuite décapé électrolytiquement et anodiquement, de manière à lui donner la forme représentée aux fig. <I>4a</I> et<I>4b.</I> Ce stade du processus est le plus avantageusement effectué dans une solution de potasse caustique déci-normale servant d'élec trolyte, la cathode étant constituée par du pla tine. Une densité de courant d'environ un am père par cm' convient pour ce stade de déca page au cours duquel le germanium acquiert un poli très fin. Du fait que le germanium P est attaqué plus vite que le germanium N, un épaulement est produit à l'endroit de la jonc tion entre le germanium P et le germanium N.
L'impédance inverse élevée de la jonction en tre le germanium P et le germanium N ainsi produite est tout à fait stable à l'air.
On contrôle ensuite les caractéristiques de photosensibilité et de redressement de la jonc tion entre le germanium P et le germanium N et le corps de germanium est soudé sur un disque de laiton 7, comme représenté aux fig. 5 et 6. Le dispositif amplificateur à semi-con ducteur représenté sur ces figures comprend un élément semi-conducteur produit de la façon qu'on vient de décrire. Cet élément est désigné de façon générale sur ces deux figures par le signe de référence<I>SC,</I> l'épaulement étant quelque peu exagéré. Le disque 7 est monté dans un support isolant et deux émet teurs linéaires 9, constitués chacun par un fil de bronze phosphoreux s'étendant parallèle ment à l'épaulement et d'un diamètre d'envi ron 0,13 mm, sont disposés contre l'épaule ment.
La connexion aboutissant au germanium P est reliée à une broche 10 qui passe à tra vers le socle isolant et une broche 11 assure le contact avec le germanium N, par l'inter médiaire du disque de laiton 7. L'ensemble est protégé par un capuchon isolant 12 qui est rempli d'une graisse convenable, par exemple d'une graisse au silicone.
Le dispositif amplificateur à semi-conduc teur ou transistor qu'on vient de décrire pré sente de bonnes performances, un faible bruit interne et il est stable vis-à-vis de surcharges. De plus, les émetteurs 9 se maintenant d'eux- mêmes dans les épaulements rendent superflu un assemblage précis et coûteux. Un gain de courant de l'ordre de l'unité est obtenu et con servé pour des valeurs de la tension appliquée au collecteur aussi faibles que 1,5 volts. La résistance d'entrée de chaque émetteur est in férieure à 50 ohms et l'impédance de sortie du collecteur est supérieure à 100 000 ohms.
Method for Manufacturing a Semiconductor Amplifier Device The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor amplifier device.
Its aim is to provide a method making it possible to produce a semiconductor amplifier device, that is to say a transistor, exhibiting good performance, and this in a regular and easily reproducible manner.
The process forming the subject of the invention is characterized in that a junction is formed between germanium P and germanium N, in that the germanium body comprising this junction is annealed, in that etching it by corrosion so as to make said junction visible, and in that at least one control electrode is mounted so that it has at least one point of contact with said junction.
The accompanying drawing illustrates an exemplary implementation of the method which is the subject of the invention.
Fig. 1 is a perspective view of an apparatus used in this exemplary implementation. Figs. 2 to 4 illustrate three stages of this implementation, each of these stages being illustrated by two orthogonal views <I> a </I> and <I> b </I> of a body of germanium.
Fig. 5 is a schematic plan view of the amplifier device obtained with this implementation.
Fig. 6 is an elevation view thereof. As can be seen in fig. 1, a piece 1 of germanium N, preferably consisting of a single crystal and whose dimensions may, for example, be equal to 2 X 1 X 10 mm is fixed between blocks 2, of extremely pure graphite, so as to stand in a vertical position. A piece 3 of germanium P, the dimensions of which may, for example, be equal to 2 X 1 X 3 mm, is arranged on a horizon tal heating element 4 made of graphite, so that the two pieces of germanium 1 and 3 are located in good thermal contact. An insulating block 5 serves to support a main support member for the graphite fixing blocks 2.
This block 5 also serves to fix current conductors 6, in solid copper, by means of which current can be passed through to the heating element 4. The piece 1 is preferably made of a pre-N germanium. feeling a high specific resistance of the order of 0.5 to 10 ohms per cm. It contains nitrogen or one of the other elements of group Vb of the periodic system, having an atomic weight of between 70 and 130, that is to say antimony or arsenic.
The germanium P used to constitute piece 3 preferably has a specific resistance comprised between 0.01 and 10 ohms per cm and it contains at least one of the elements of group IIlb of the periodic system, having an atomic weight of between 25 and 80, i.e. aluminum or gallium.
The apparatus shown in FIG. 1 is mounted inside a chamber in which a vacuum is made to a pressure of 10-5 mm of mercury. The germanium piece 3 is heated to its melting point by means of the heating element 4 and it melts against the piece 1, against which it is hand held by its own surface tension. The heating element is then switched off and the cooling is carried out at a speed of the order of 1/1000 of a degree per second to promote the extension or growth of the crystal structure of the piece of germanium 1. The shape of the germanium body obtained after melting is that shown in FIGS. 2a and 2b.
This body comprises an end of germanium P of low specific resistance and designated by 3p, which is attached to a body of germanium N of relatively high specific resistance designated by ln. It can be seen that the ln body has been converted to germanium of specific high strength and of the P type over a length of about 2 mm from the junction obtained by fusion.
The body having a junction and obtained by fusion is then ground so as to give it a parallelepipedal shape, as shown in FIGS. 3a and 3b, and it is lightly pickled by acid corrosion in order to remove all traces of surface impurity. This body is then sealed in a poorly fusible glass tube and it is annealed in vacuum for about 72 hours and at a temperature of about 480o C in order to reconvert the germa nium P of great specific resistance near the junction into germanium. N of high specific resistance.
The ends of the body are then coated with a light layer of nickel by electroplating and connections are welded to them, these connections then being coated with glyptal resin or another similar varnish.
The body provided with connections is then electrolytically and anodically pickled, so as to give it the shape shown in FIGS. <I> 4a </I> and <I> 4b. </I> This stage of the process is most advantageously carried out in a solution of deci-normal caustic potash serving as elec trolyte, the cathode being constituted by platinum . A current density of about one am father per cm 2 is suitable for this decapage stage during which the germanium acquires a very fine polish. Because germanium P is attacked faster than germanium N, a shoulder is produced at the place of the junction between germanium P and germanium N.
The high reverse impedance of the junction between germanium P and germanium N thus produced is quite stable in air.
The photosensitivity and rectification characteristics of the junction between germanium P and germanium N are then checked and the germanium body is welded to a brass disc 7, as shown in FIGS. 5 and 6. The semiconductor amplifier device shown in these figures comprises a semiconductor element produced as just described. This element is generally designated in these two figures by the reference sign <I> SC, </I> the shoulder being somewhat exaggerated. The disc 7 is mounted in an insulating support and two linear emitters 9, each constituted by a phosphor bronze wire extending parallel to the shoulder and with a diameter of approximately 0.13 mm, are arranged against the shoulder is lying.
The connection leading to germanium P is connected to a pin 10 which passes through the insulating base and a pin 11 ensures contact with the germanium N, through the intermediary of the brass disc 7. The assembly is protected by a insulating cap 12 which is filled with a suitable grease, for example silicone grease.
The semiconductor or transistor amplifier device which has just been described has good performance, low internal noise and is stable against overloads. In addition, the emitters 9 maintaining themselves in the shoulders make precise and costly assembly superfluous. A current gain of the order of unity is obtained and retained for values of the voltage applied to the collector as low as 1.5 volts. The input resistance of each emitter is less than 50 ohms and the output impedance of the collector is greater than 100,000 ohms.