DE1018556B - Transistor - Google Patents

Transistor

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DE1018556B
DE1018556B DEN10945A DEN0010945A DE1018556B DE 1018556 B DE1018556 B DE 1018556B DE N10945 A DEN10945 A DE N10945A DE N0010945 A DEN0010945 A DE N0010945A DE 1018556 B DE1018556 B DE 1018556B
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Germany
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electrode
distance
electrodes
transistor
penetration
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DEN10945A
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English (en)
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Pieter Johannes Wilhel Jochems
Wilhelmus Antonius Jos Zwijsen
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors

Description

  • Transis i.or Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor, welcher aus einem Körper aus halbleitendem Material, z. B. Germanium oder Silizium, besteht, bei dem zwei einander gegenüberliegende Elektroden mit Flächen verschiedener Größe des einen Halbleitertyps durch eine Schicht des entgegengesetzten Halbleitertyps getrennt sind und deren Abstand höchstens 20 Lt beträgt. Ein solcher Transistor ist beschrieben worden von A. R. Moore und J. S. Pankove in Proceedings of the I. R. E., Vol. 42 (1954), S. 907 bis 913.
  • Es ist ein bekanntes Bestreben, Transistoren für hohe Frequenzen brauchbar zu machen., d. h. ihren Aufbau oder ihre Zusammensetzung derart zu wählen., da.ß sie bei höheren Frequenzen eine angemessene Verstärkung liefern und diese Verstärkung von der Frequenz wenig abhängig ist, d. h. daß die sogenann.te Grenzfrequenz f, des Stromverstärkungsgrad.es y möglichst hoch liegi. Unter der Grenzfrequenz wird diejenige Frequenz verstanden, bei der der Stromverstärkungsgrad x (in der geerdeten Basisschaltung) t= ,_ den F wktor 1 % j z verringert ist.
  • Aus theoretischen Erwägungen ist bereits bekannt, daß die Sperrfrequenz dem Quadrat des Abstandes D zwischen den. Elektroden umgekehrt proportional ist (siehe z. B. C. `V.1Iueller und ,j. I. Panko,ve, Proceedings of the I. R. E., -12 [195-1], S. 386 bis 391).
  • In der Praxis ergibt sich aber, daß diese Grenzfrequenz meist niedriger liegt, auch wenn, der einen Elektrode, dem Emitter, ein kleinerer Durchmesser gegeben wird als dem Kollektor, wie bereits von Mueller und Pankove vorgeschlagen.
  • Der vorliegenden Anordnung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die unerwünschte Verringerung insbescndere auf das Vorhandensein von. Randteilen der Elektroden, insbesondere der kleineren. der beiden Elektroden, zurückzuführen. ist, die im allgemeinen als. Emitter geschaltet wird, wobei die Randteile in verhältnismäßig großem Abstand von der gegenüberliegenden Elektrode liegen. Sie bezweckt unter anderem, eine Bauart zu schaffen, bei der solche Randteile bei wenigstens der kleineren der Elektroden. praktisch vernachlässigbar sind oder wenigstens praktisch keinen nachteiligen Einfluß ausüben..
  • Gemäß der Erfindung ist bei einem Transistor der eingangs erwähnten Art die Eindringtiefe B, d. h. der Abstand zwischen der ursprünglichen. Oberfläche des Halbleiterkörpers. zu der der anderen Elektrode zugekehrten, Elektrodenfläche der größeren. Elektrode größer als der Abstand D zwischen diesen Elektroden, flächen, und es beträgt die Eindringtiefe _4 der kleineren. Elektrode höchstens ein Drittel dieses Absta:n, des D.
  • Es wurde festgestellt, daß solche Transistoren, deren einander zugekehrte Elektroden.flächen rnöglichst flach gemacht werden., eine viel höhere Sperrfrequenz als Transistoren, haben, die den gleichen Elektrod'enabstand aufwiesen und bei denen die Eindringtiefe der beiden Elektroden gegenüber diesem Abstand groß war.
  • Die Erfindung wird an Hand eines durch Zeichnungen verdeutlichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei werden auch einige wichtige Begriff;: näher erklärt.
  • Fig.1 zeigt einen schematischen Schnitt durch einen bekannten; Transistor; Fig.2 zeigt einen ähnlichen Schnitt durch einen. Transistor nach der Erfindung.
  • Beim Tran,sisto@r, bekannter Art sind die einander gegenüberliegenden Flächen 1 und 2 eines halbleiten, den Körpers 3 mit zwei aufgeschmolzenen. Elektroden 4 und 5 bedeckt. Der halbleitende Körper kann z. B. aus Germanium oder Silizium bestehen, und die Elektroden können aus den bekannten Akzeptoren. oder Donatoren aus der dritten bzw. fünften Spalte des. Periodischen Systems oder, aus diese Elemente enthaltenden Legierungen bestehen. Das Metall dieser Elektroden legiert beim Schmelzen mit dem halbleitenden. Material, das beim Abkühlen wieder auskristallisiert und am halbleitenden Körper anwächst. Die Zusammensetzung des Körpers und die des aufgeschmolzenen Metalls werden derart gewählt, daß die Leitungsart oder die Leitfähigkeit des mit 6 und angedeuteten angewachsenen halbleitenden =Materials von der Leitungsart öder der Leitfähigkeit des Körpermaterials 3 abweicht. Die Eindringtiefe, wGrunter hier die Tiefe verstanden wird, auf welche ein Störstellen_material sich unter der Oberfläche des halbleitenden Körpers befindet und dort einen p-n-Übergang bildet und die bei den Elektroden 4 und 5 mit A und B bezeichnet ist, ist regelbar durch Änderung der Zusammensetzung des aufgeschmolzenen Metalls und durch die Temperatur beim Aufschmelzen. Auf den. angewachsenen halbleitenden und im Leitungstyp umgewandelten Teilen 6 und 7 liegt noch eine mit 8 bzw. 9 angedeutete Schicht des aufgeschmolzenen Metalls. Die Teile 6 und 8 bzw. 7 und 9 bilden zusammen die Elektrode 4 b:zw. 5.
  • Der Transistor besitzt ferner eine niederohmige elektrische Verbindung mit dem halbleitenden Körper, dem sogenannten Basiskontakt, der in, der Figur nicht dargestellt ist. Dieser Kontakt kann aus einem angelöteten Nickelbändchen bestehen.
  • Wie bereits kurz erwähnt wurde, geht die Erfindung von der Erkenntnis aus, daß die ungünstigen Eigenschaften dieser Transistoren bei höheren. Frequenzen darauf zurückzuführen sind, daß der Elektrodenabstand, d. h. der Abstand der p-n-Übergänge, nicht konstant ist. Beim Transistor nach Fig. 1 sind es insbesondere die Stromwege bei C, welche die guten Eigenschaften beeinträchtigen, da sie viel länger als der eigentliche Abstand D zwischen. den. beiden Elektroden bzw. der hier gebildeten Inversionsschichten 6 und 7 ist.
  • Der Erfindung unterliegt ferner die Erkenntnis, daß der Unterschied zwischen den Abständen C und D von dem Abstand 1? zwischen den Flächen 1 und 2 und den Eindringtiefen A und B abhängig ist.
  • Beim Transistor nach Fig. 2 ist die Eindringtiefe B der Elektrode 5 b:zw. der Inversionssahicht 7 gegenüber dem Abstand E zwischen den Flächen 1 und. 2 so groß, und die Eindringtiefe A der anderen Elektrode 4 ist so klein, daß der Abstand A kleiner als ein Drittel des Abstandes D zwischen den Elektroden bzw. Inversionsschichten 6 und 7 ist. In diesem Falle kann der größte Abstand bei C nur ein wenig mehr als 11/3inal dein Abstand D zwischen den Elektroden betragen.
  • Diese Verhältnisse sind im allgemeinen die Ursache davon, daß die Eindringtiefe der Elektrode 5 verhältnismäßig groß sein muß. Eine solche große Eindringtiefe ist mit einer Legierungselektrode leicht i#erwirlclichbar durch eine solche Wahl des aufgeschmolzenen Metalls, daß eine größere Menge des halbleitenden Materials des Körpers 1 in diesem Metall gelöst werden kann:, und durch Anwendung einer höheren Temperatur beim Aufschmelzen.
  • Die Eindringtiefe der Elektrode 4 wird im allgemeinen möglichst klein gewählt, was bei einer a.ufgeschinolzenen Elektrode dadurch erreicht werden kariar, daß das aufzuschmelzende Material vorher mit dem Material des ha,lbleiten.den Körpers gesättigt wird, eine Maßnahme, die an sich bekannt ist (vgl. R. C. A., Review 1-1 11953], S. 590).
  • Wie bereits erwähnt wurde, ist das Bestreben der Erfindung im allgemeinen darauf gerichtet, die Eindringtiefe A gegenüber dem Elektrodenabstand D klein zu machen.
  • Der Erfolg dieser Maßnahme wird veranschaulicht durch einige Beispiele. Es wurden Transistoren hergestellt auf Germanium des n-Typs, welcher einen spezinscheri Widerstand aufwies von 0,23 Ohin cin. Drei von diesen Transistoren, die Nummer D 27, D 29 und D 31, hatten: Emitter mit normaler Eindringtiefe, drei andere, die Nummer D 3 A. D 37 A und D 1 A, besaßen Emitter mit kleiner und Kollektoren mit großer Eindringtiefe; in der nachstehenden Tafel sind die Eindringtiefen A sowie die Abstände D zwischen den Elektroden- bzw. Inversionsflächen gegeben. Es wurden die Grenzfrequenzen. f,R gemessen und auch berechnet nach der Formel Dabei wurde die Diffusionsgeschwindigkeit auf 40 cm2/sec eingestellt.
    D in y A in u " in MHz r@ in MHz
    l\ir.
    [ (gemessen)
    (gemessen)
    (gemessen)
    (berechnet)
    D27 ........ 2 28 16 350
    D29 . . . . . , . . 10,2 25 5,5 13
    1)31 ........ 10 25 6 14
    D3A ....... 17 3 5 -1.85
    D 37A ...... 9,5 3 15 15,15
    D 1 A ....... 11,9 1 9,5 9.9
    Es zeigt sich zunächst, daß bei den drei erstenTransistoren mit tief einlegierten Emittern die gemessene, tatsächliche Grenzfrequenz viel niedriger ist als die, welche sich. aus dem Elektrodenabstand berechnen, ließ. dies infolge der Randeffekte der Emitter. Bei den drei letzten Transistoren wurden. dagegen: die Grenzfrequenzen erreicht, welche aus der Berechnung zu erwarten waren.
  • Aus einem Vergleich der Nummer I) 29 und D 37 A geht des weiteren hervor, daß von zwei Transistoren, welche etwa denselben Abstand D zwischen den Elektroden aufweisen, nämlich etwa 10 t., der Transistor D37A, dessen Emitter eine geringe Eindringtiefe hatte, eine dreimal höhere Grenzfrequenz erhielt als der.
  • Tra nsi scor D 29 reit tiefer eingedrungene=n Ernitter. Bei einem Vergleich der Transistoren D27 und D 37 A. clie et@i-a dieselben gemessenen Grenzfrequenzen hatten, stellte es sich heraus, daß solches beim ersten Transistor nur möglich war infolge des sehr geringen, schwer herzustellenden Abstandes D von 2 lt, zwischen den Elektroden. Bei dein anderen Transistor D37A dagegen. betrug dieser Abstand 9,5 [.

Claims (1)

  1. f'A7aNb11Itt;Lii Transistor, bestehend aus einem Körper aus halbleitendem Material, z. B. Germanium oder Silizium, bei dem zwei einander gegenüberliegende Elektroden mit Flächen verschiedener Größe des einen Halbleitertyps durch eine Schicht des entgegengesetzten Halbleitertyps getrennt sind, deren. Abstand höchstens 20 #t beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindringtiefe (B), d. h. der Abstand zwischen der ursprünglichen Oberfläche des Halbleiterkörpers zu der der anderen Elektrode zugekehrten Elektrodenfläche der größeren Elektrode größer ist als der Abstand (D) zwischen diesen Elektrodenflächen und daß die Eindringtiefe (A) der kleineren Elektrode höchstens ein Drittel des Elektrodenabstand'es (D) beträgt.
DEN10945A 1954-07-19 1955-07-16 Transistor Pending DE1018556B (de)

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DE (1) DE1018556B (de)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1058635B (de) * 1957-01-26 1959-06-04 Telefunken Gmbh Verfahren zum Auflegieren von Legierungsmaterial auf einen Halbleiterkoerper zur Herstellung eines Sperrschicht-UEbergangs oder sperrfreien ohmschen Anschlusses
DE1104072B (de) * 1959-05-12 1961-04-06 Siemens Ag Legierungstransistor mit einem scheibenfoermigen einkristallinen Halbleiterkoerper aus Silizium und Verfahren zu seiner Herstellung
DE1171537B (de) * 1960-04-02 1964-06-04 Telefunken Patent Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterdiode
DE1243278B (de) * 1958-03-27 1967-06-29 Siemens Ag npn- bzw. pnp-Leistungstransistor aus Silizium

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