DE1026432B

DE1026432B - Verfahren zum Herstellen von Kristallverstaerkern

Info

Publication number: DE1026432B
Application number: DEL19200A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Reiner Thedieck
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1954-06-28
Filing date: 1954-06-28
Publication date: 1958-03-20

Description

Verfahren zum Herstellen von Kristallverstärkern Es sind bereits mehrfach Verfahren angegeben worden, die zum Herstellen von Kristallverstärkern dienten, die aus drei oder mehreren aufeinanderfolgenden halbleitenden Schichten. wechselnden Leitungstyps bestehen. Diese Verstärker sind meist so aufgebaut, daß eine dünne flächenhafte Scheibe eines Halbleitermaterials des einen Leitungstyps zwischen zwei Blöcke eines Halbleitermaterials des entgegengesetzten Leitungstyps eingeordnet ist. Die Schwierigkeit bei solchen Systemen besteht darin, daß die mittlere dünne Scheibe außerordentlich dünn gehalten werden muß und trotzdem als trennendes Medium zwischen die beiden Blöcke tritt. Nach dem bisher üblichen Verfahren wurden derartige Schichtenfolgen entweder aus Kristallen geschnitten, die mit besonderem Ziehverfahren hergestellt worden waren, oder es wurden Materialien unterschiedlichen Leitungstyps aufeinandergedampft. Es war weiterhin. bekannt, zwei Halbleiterkörper unter Zwischenfügung von Störstellen bildender Substanz zusammenzusintern.
Diese Verfahren erfordern hinsichtlich der Dosierung der Fläche sehr umständliche Maßnahmen zu ihrer Durchführung. Erschwerend tritt dabei hinzu, daß die so hergestellten Kristallverstärker nur dann zufriedenstellend arbeiten, wenn die drei oder mehreren aufeinanderfolgenden Schichten zu einem Einkristall gehören.
Gegenstand der Erfindung ist nun. ein. Verfahren zum Herstellen von Kristallverstärkern, die aus drei oder mehreren aufeinanderfolgenden halbleitenden Schichten wechselnden Leitungstyps bestehen, bei dem Scheiben oder Körper gleichen Leitungstyps parallel zueinander unter Zwischenfügung eines solchen Materials zusammengefügt werden, das mindestens eine den Leitungstyp ändernde Substanz enthält und (las leim Erhitzen über seinen Schmelzpunkt das benachbarte Halbleitermaterial zu lösen und beim Wiedererstarren eine Schicht entgegengesetzten Leitungstyps in solcher Stärke zu bilden vermag, daß die Diffusionslänge der in der Minderzahl in dieser Schicht vorhandenen Ladungsträger mindestens gleich der Schichtdicke ist. Das erfindungsgemäße Verfahren unterscheidet sich von den bisher bekannten dadurch, daß die Scheiben oder Körper aus einem Block geschnitten und zwecks gleicher kristallographischer Orientierung in gleicher Reihenfolge und gleicher Lage zueinander wieder aneinandergefügt werden. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden also die dünnen Schichten, die in einem solchen Kristallverstärker vorhanden sind, aus dem Material der benachbarten Schichten gebildet. Zufolge der dabei auftretenden Lösungs- und Ausfällungsvorgänge entsteht ein mechanisch und elektrisch kompaktes Gebilde, das auf einfachem Wege hergestellt werden kann und dessen mittlere dünne Halbleiterschicht unter Berücksichtigung der Lösungsverhältnisse leicht dosiert werden kann.
Zu besonders günstigen Ergebnissen gelangt man mit dem erfindungsgemäßen Verfahren, weil die einander gegenüberliegenden Flächen der Halbleiterscheiben oder -körper kristallographisch gleichorientiert sind. Dies ist dann von ganz besonderem Vorteil, wenn man Halbleiter verwendet, die im kubischen System kristallisieren und wenn. diese, was wiederum für Germanium zutrifft, mit ihren einander gegenüberliegenden Flächen in der (111) -Ebene orientiert sind; z. B. kann man zwei Germaniumscheibchen, die aus einem n, leitenden Material bestehen, unter Zwischenfügung einer Substanz zusammenfügen, die ganz oder teilweise aus Indium besteht. Indium ist im flüssigen Zustand in der Lage, von den Flächen des angrenzenden Germaniums kleinere Mengen zu lösen und diese beim Wiedererstarren wieder auszufällen, so daß sie an dem verbliebenen Germanium unter Bildung einer p-leiten.den Schicht wieder anwachsen. Es bedarf dann nunmehr einer entsprechend sorgfältigen Dosierung und Anordnung der beiden Halbleiterblöcke, um zu erreichen, daß die anwachsenden Teile des Germaniums ineinander übergehen, und eine durchgehende p-leitende Schicht bilden. Ein ähnliches System läßt sich z. B. mit ii-leitendem Silizium unter Verwendung von Gallium herstellen.
Das zwischengefügte Material wird mit Vorteil so ausgewählt, daß es mit dem gelösten Material des Halbleiter-Mischkristalls einen entgegengesetzten Leitungstyp bildet. Zur Verminderung der Schmelzternperatur des zwischengefügten Materials werden diesem Substanzen beigefügt, die sich gegenüber dem halbleitenden Material hinsichtlich des Leitungstyps neutral verhalten. Besonders leistungsfähige und großflächige Verstärker erhält man, wenn man als halbleitende Substanzen Germanium, Silizium oder eine halbleitende intermetallische Verbindung verwendet. Dabei hat es sich besonders bewährt, je nach dem Leitungstyp der verwendeten Halbleiterscheiben oder -körper eine Substanz der III. oder V. Gruppe des Periodischen Systems als zwischengefügte Substanz zu verwenden, die im Ausgangsmaterial der Halbleiterscheiben oder -körper nicht als Komponente vorhanden ist.
Nach dem Erstarren der zwischengefügten Substanz wird das ganze System einer thermischen Nachbehandlung unterworfen, die insbesondere aus einem Temperungsprozeß besteht.
Zur Erzielung geeigneter Formen der Kristallverstärker gelangt man, wenn die Erhitzung bis zu solchen Temperaturen erfolgt, bei denen das verwendete Halbleitermaterial plastisch verformbar ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Kristallverstärkern, die aus drei oder mehreren aufeinanderfolgenden halbleitenden Schichten wechselnden Leitungstyps bestehen, bei dem Scheiben oder Körper gleichen Leitungstyps parallel zueinander unter Zwischenfügung eines solchen Materials zusammengefügt werden, das mindestens eine den Leitungstyp ändernde Substanz enthält und das beim Erhitzen über seinen Schmelzpunkt das benachbarte Halbleitermaterial zu lösen und beim Wiedererstarren eine Schicht entgegengesetzten Leitungstyps in solcher Stärke zu bilden vermag, daß die Diffusionslänge der in der Minderzahl in dieser Schicht vorhandenen Ladungsträger mindestens gleich der Schichtdicke ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben oder Körper aus einem Block geschnitten und zwecks gleicher kristallographischer Orientierung in gleicher Reihenfolge und gleicher Lage zueinander wieder aneinandergefügt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material der zwischengefügten Schichten beim Wiedererstarren mit dem gelösten Material des Halbleiters Mischkristalle entgegengesetzten Leitungstyps bildet.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verminderung der Schmelztemperatur des zwischengefügten Materials diesem Substanzen beigefügt werden, die sich gegenüber dem halbleitenden Material hinsichtlich dessen Leitungstyps neutral verhalten.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß als halbleitende Substanz Germanium, Silizium oder eine halbleitende intermetallische Verbindung verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß je nach dem Leitungstyp der verwendeten Halbleiterscheiben oder -körper eine Substanz der III. oder V. Gruppe des Periodischen Systems als zwischengefügte Substanz verwendet wird, die im Ausgangsmaterial der Halbleiterscheiben oder -körper nicht als Komponente vorhanden ist.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das System nach dem Wiedererstarren einer thermischen Behandlung, insbesondere einem Temperungsprozeß und/oder Abschreckprozeß, unterworfen wird. 7: Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Halbleitern, die im kubischen System kristallisieren, vorzugsweise bei Verwendung von Germanium, die einander gegenüberliegenden Flächen in der (111)-Ebene orientiert sind. B. Verfahren nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, däß die Erhitzung bis zu solchen Temperaturen erfolgt, bei denen das verwendete Halbleitermaterial plastisch verformbar ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 885 756, 894 239; »Das Elektron«, Bd.5 (1951/52), S.436.