DE1051983B - Semiconductor device with reduced temperature dependency, e.g. B. crystal diode or transistor, and method for making such an arrangement - Google Patents
Semiconductor device with reduced temperature dependency, e.g. B. crystal diode or transistor, and method for making such an arrangementInfo
- Publication number
- DE1051983B DE1051983B DE1956N0012886 DEN0012886A DE1051983B DE 1051983 B DE1051983 B DE 1051983B DE 1956N0012886 DE1956N0012886 DE 1956N0012886 DE N0012886 A DEN0012886 A DE N0012886A DE 1051983 B DE1051983 B DE 1051983B
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- temperature
- semiconductor device
- conductivity
- impurity
- semiconducting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 41
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 9
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 47
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 11
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 8
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 3
- 241000881711 Acipenser sturio Species 0.000 claims description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000005518 electrochemistry Effects 0.000 claims 1
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 8
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 7
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000000370 acceptor Substances 0.000 description 5
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 description 4
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 3
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 3
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 2
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004783 Serene Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 150000001450 anions Chemical class 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 1
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 1
- 230000012447 hatching Effects 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N serine Chemical compound OCC(N)C(O)=O MTCFGRXMJLQNBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010583 slow cooling Methods 0.000 description 1
- 229910000679 solder Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B31/00—Diffusion or doping processes for single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure; Apparatus therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/22—Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/24—Alloying of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, with a semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
- H01L23/58—Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/12—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/16—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L29/167—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table further characterised by the doping material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/36—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the concentration or distribution of impurities in the bulk material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/86—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/484—Connecting portions
- H01L2224/4847—Connecting portions the connecting portion on the bonding area of the semiconductor or solid-state body being a wedge bond
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Description
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT.·NOTICE THE REGISTRATION AND ISSUE OF THE EDITORIAL. ·
5. MÄRZ 1959MARCH 5, 1959
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit verminderter Temperaturabhängigkeit, z. ß. Kristalldiode oder Transistor, dessen halbleitender Körper einen p-n-Übergang besitzt, der zwei Zonen verschiedenen Leitfähigkeitstyps trennt, die je eine oder mehrere ihren Leitfähigkeitstyp bestimmende, d. h. dotierende Fremdatome enthalten, welche Energieniveaus erster Art herbeiführen, die so nahe an der Kante eines Energiebandes liegen, daß sie bei der niedrigsten Betriebstemperatur praktisch unbesetzt sind. Naturgemäß sind die den Leitfähigkeitstyp bestimmenden Fremdatome für die beiden Zonen verschieden zwecks Erzielung von Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Halbleiteranordnung.The invention relates to a semiconductor device with reduced temperature dependence, z. ß. Crystal diode or transistor, the semiconducting body of which has a p-n junction, the two zones different conductivity type separates each one or more determining their conductivity type, d. H. contain doping foreign atoms, which bring about energy levels of the first kind that are so close to the Edge of an energy band are that they are practically unoccupied at the lowest operating temperature are. Naturally, the foreign atoms that determine the conductivity type are different for the two zones in order to achieve zones of opposite conductivity type. The invention relates to furthermore to a method for producing such a semiconductor arrangement.
Einer der Nachteile der bekannten Halbleiteranordnungen ist, daß die ihr elektrisches Verhalten charakterisierenden Größen in hohem Maße temperaturabhängig sind. In einem Halbleiter nimmt bei zunehmender Temperatur das Produkt der Zahl der freien Elektronen und der Zahl der freien Löcher zu, und zwar gemäß der Formel:One of the disadvantages of the known semiconductor devices is that the electrical behavior characterizing them Sizes are highly dependent on temperature. In a semiconductor it increases with increasing Temperature increases the product of the number of free electrons and the number of free holes, namely according to the formula:
p-n = C%~EsfkT,)p-n = C% ~ EsfkT,)
wobei ρ und η die Zahl der freien Löcher bzw. die Zahl der freien Elektronen, C eine Konstante, die nur vom Halbleiter abhängig ist und nicht von den im Halbleiter enthaltenen Störstellen, e die Grundzahl des natürlichen Logarithmensystems, k die Konstante von Boltsmann, T die absolute Temperatur und Eg die Größe der verbotenen Energiezone des Halbleiters zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband darstellen. where ρ and η are the number of free holes and the number of free electrons, C is a constant that only depends on the semiconductor and not on the impurities contained in the semiconductor, e is the basic number of the natural logarithm system, k is Boltsmann's constant, T represent the absolute temperature and Eg the size of the forbidden energy zone of the semiconductor between the conduction band and the valence band.
Eine wichtige Größe ist z.B. der Sperrstrom, der beim Anlegen eines Potentialuirterschiedes in der Sperrichtung an den p-n-Übergang durch diesen Übergang fließt. Dieser Sperrstrom ist aus zwei Beiträgen aufgebaut, nämlich einem Elektronenstrombeitrag, der aus Minoritätsträgern des p-Gebietes besteht, die infolge des in der Umgebung der Grenzschicht herrschenden starken elektrischen Feldes aus dem p-Gebiete weggesaugt werden, und einem Löcherstrombeitrag, der aus Minoritätsträgern des n-Gebietes besteht, die aus dem η-Gebiet weggesaugt werden. Bei einer Temperaturerhöhung nimmt die Zahl der Minoritätsträger verhältnismäßig am stärksten zu, was eine verhältnismäßig starke Zunahme der einzelnen Sperrstrombeiträge und des Gesamtsperrstroms bedeutet. Im Falle eines p-n-Übergangs zwischen zwei Gebieten, von denen das p-Gebiet eine wesentlich größere Leitfähigkeit aufweist als das η-Gebiet, wird der Sperrstrom und seine Temperaturabhängigkeit im wesentlichen durch den Löcherstrombeitrag aus dem n-Ge-An important variable is, for example, the reverse current that flows through this transition when a potential difference is applied in the reverse direction to the pn junction. This reverse current is made up of two contributions, namely an electron current contribution, which consists of minority carriers of the p-region, which are sucked away from the p-region as a result of the strong electric field prevailing in the vicinity of the boundary layer, and a hole current contribution, which consists of minority carriers of the n Area that is sucked away from the η area. When the temperature rises, the number of minority carriers increases comparatively most strongly, which means a comparatively strong increase in the individual reverse current contributions and the total reverse current. In the case of a pn-junction between two areas, of which the p-area has a significantly higher conductivity than the η-area, the reverse current and its temperature dependence is essentially determined by the hole current contribution from the n-area
r_ r_
Halbleiteranordnung mit verminderter
Temperaturabhängigkeit, z.B. KristalldiodeSemiconductor device with reduced
Temperature dependence, e.g. crystal diode
oder Transistor, und Verfahren zur
Herstellung einer solchen Anordnungor transistor, and method for
Manufacture of such an arrangement
Anmelder:Applicant:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)NV Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Netherlands)
Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7Representative: Dr. rer. nat. P. Roßbach, patent attorney,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7th
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. November 1955Claimed priority:
Great Britain November 1, 1955
Julian Robert Anthony Beale,Julian Robert Anthony Beale,
Whitehall, Wraysbury, Middlesex (Großbritannien), sind als Erfinder genannt wordenWhitehall, Wraysbury, Middlesex (Great Britain) have been named as inventors
biet bedingt. Wenn der p-n-Übergang zwischen zwei Gebieten liegt, von denen das η-Gebiet eine wesentlich größere Leitfähigkeit besitzt als das p-Gebiet, wird der Sperrstrom und seine Temperaturabhängigkeit im wesentlichen durch den Elektronenstrombeitrag aus dem p-Gebiet bedingt.offer conditionally. When the p-n junction is between two regions, one of which the η region is significant has a greater conductivity than the p-region, the reverse current and its temperature dependency im essentially due to the electron current contribution from the p-region.
Die Erfindung bezweckt unter anderem, ein halb-The invention aims, among other things, a half-
leitendes Elektrodensystem mit einem p-n-Übergang zu schaffen, in dem die Temperaturabhängigkeit des Stromes, insbesondere des Sperrstromes, wesentlich herabgesetzt ist.to create a conductive electrode system with a p-n junction in which the temperature dependence of the Current, in particular the reverse current, is significantly reduced.
In der Halbleiteranordnung mit einem p-n-Über-In the semiconductor arrangement with a p-n over-
to gang zwischen zwei Zonen verschiedenen Leitfähigkeitstyps
enthält erfindungsgemäß wenigstens eine der beiden Zonen außerdem eine oder mehrere weitere
fremde Störstellen, die Energieniveaus zweiter Art herbeiführen, die zwischen den Energieniveaus erster
Art und der Mitte des verbotenen Bandes liegen und deren Besetzungsgrad über der Betriebstemperatur
durch Nachlieferung von Majoritätsträ^ern. beträchtlich
abnimmt, wodurch dTe^Temperatürabhängigkeit
der Anzahl von Minoritätsträgern und des Stromes durch das Elektrodensystem in diesem Temperaturbereich
geringer ist als bei Abwesenheit der Ene
nieveaus zweiter Art. Unter der niedrigsten Bj
temperatur wird die Temperatur der Umgeb^
standen, in der das System betrieben wird.According to the invention, at least one of the two zones also contains one or more other foreign impurities that cause energy levels of the second type that lie between the energy levels of the first type and the middle of the forbidden band and their degree of occupation above the operating temperature by subsequent delivery of M ajority wears. decreases considerably, whereby the temperature dependence of the number of minority carriers and of the current through the electrode system is less in this temperature range than in the absence of the Ene
nieveaus of the second kind. Under the lowest Bj
temperature is the temperature of the environment
in which the system is operated.
kann im allgemeinen Zimmertemperatur von 290° K angenommen werden. Als weitere Störstellen für Ger-t manium eignen sich z.B. Nickel, Kobalt und Eisen. (can generally be assumed to be a room temperature of 290 ° K. As a further disturbance for the device manium are e.g. nickel, cobalt and iron. (
Wenn die Leitfähigkeit der Gebiete beiderseits des p-n-Übergangs wesentlich verschieden ist, z. B. um mehr als einen Faktor 5, so sind die weiteren Störstellen, falls sie nicht in den beiden Gebieten vorgesehen sind, vorzugsweise im Gebiet mit der niedrigeren Leitfähigkeit angebracht, da es gerade dieses Gebiet ist, das den Sperrstrom und seine Temperaturabhängigkeit im wesentlichen bedingt. Äußerst wichtig ist es, daß sich die weiteren Störstellen im Gebiet der niedrigeren Leitfähigkeit befinden, wenn die Leitfähigkeit der Gebiete um mehr als einen Faktor 20 verschieden ist, da dann der Sperrstrom nahezu auschließ-Hch aus dem Gebiet mit der niedrigeren Leitfähigkeit herrührt.If the conductivity of the areas on either side of the p-n junction is significantly different, e.g. B. to more than a factor of 5, then the further impurities are, if they are not provided in the two areas are preferably placed in the area with the lower conductivity, since this is precisely the area Is the area that essentially determines the reverse current and its temperature dependence. Extremely important it is that the further impurities are in the area of the lower conductivity, if the conductivity of the areas differs by more than a factor of 20, since the reverse current then almost excludes high originates from the area with the lower conductivity.
Es wird bemerkt, daß in mehreren Veröffentlichungen wissenschaftliche Untersuchungen der Dotierungseigenschaften mehrerer weiterer Fremdstörstellen an ao sich beschrieben sind, ohne jedoch auf irgendeine technische Anwendung solcher weiteren Fremdstörstellen einzugehen, und insbesondere wird in diesen Veröffentlichungen nicht auf die besondere Anwendung weiterer Fremdstörstellen in Halbleitervorrichtungen mit einem p-n-Übergang gemäß der Erfindung hingewiesen. In der Zeitschrift für Physik, Bd. 139, S. 599 bis 618 (1954), und in der Zeitschrift für angewandte Physik, Bd. 7 (1955) Heft 5, S. 245 bis 249, und Heft 6, S. 280 bis 282, wurde der Einfluß der Lebensdauer der Ladungsträger auf die Temperaturabhängigkeit der Ströme untersucht und zur Herabsetzung dieser Temperaturabhängigkeit eine diese Temperaturabhängigkeit herabsetzende Dotierung mit Rekombinationszentren angegeben. Jedoch wurde in diesen Veröffentlichungen die wichtigere Anwendung weiterer Fremdstörstellen gemäß der Erfindung, nämlich zur Herabsetzung der Temperaturabhängigkeit der Anzahl der Minoritätsträger, und der infolge dieser Temperaturabhängigkeit auftretenden Temperaturabhängigkeit der Ströme, nicht mitberücksichtigt und auch nicht nahegelegt. Aus diesen verschiedenen Beeinflussungsverfahren ergeben sich ebenso Unterschiede der technischen Maßnahmen, z. B. hinsichtlich der zu verwendenden Anzahl weiterer Fremdstörstellen oder z. B. hinsichtlich der Stelle des Halbleiterkörpers, an der eine solche Dotierung stattfinden soll. In den vorerwähnten Vorveröffentlichungen wird die Dotierung in dem unmittelbaren Bereich des p-n-Übergangs durchgeführt, während bei der Erfindung diese Dotierung hauptsächlich in den an den p-n-Übergang angrenzenden Zonen stattfindet.It is noted that in several publications scientific investigations of the doping properties of several other foreign impurities at ao are described, however, without any technical application of such further foreign interference points and in particular no reference is made to the particular application in these publications further extraneous impurities in semiconductor devices with a p-n junction according to the invention pointed out. In the journal for physics, vol. 139, pp. 599 to 618 (1954), and in the journal for applied Physik, Vol. 7 (1955) Issue 5, pp. 245 to 249, and Issue 6, pp. 280 to 282, became the influence the lifetime of the charge carriers is examined for the temperature dependence of the currents and to reduce it this temperature dependency with a doping that reduces this temperature dependency Recombination centers indicated. However, in these publications it became the more important application further foreign interference points according to the invention, namely to reduce the temperature dependence of the Number of minority carriers and the temperature dependence that occurs as a result of this temperature dependence of currents, not taken into account and also not suggested. From these various influencing processes there are also differences in the technical measures, e.g. B. with regard to the number of other external interference points to be used or z. B. with regard to the location of the semiconductor body at which such doping is to take place. In the aforementioned prior publications, the doping in the immediate area of the p-n junction carried out, while in the invention this doping mainly in the at the p-n junction adjacent zones takes place.
Eine nähere Erklärung der Erfindung, auf die sie im übrigen nicht beschränkt ist, folgt an Hand einiger schematischer Figuren.A more detailed explanation of the invention, to which it is otherwise not limited, follows with the aid of some schematic figures.
Fig. 1 zeigt das Energiespektrum des n-Gebietes einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung.Fig. 1 shows the energy spectrum of the n-region of a semiconductor arrangement according to the invention.
Fig. 2 ist eine graphische Darstellung des Zusammenhangs zwischen dem spezifischen Widerstand eines Halbleiters bei Zimmertemperatur und der Temperatür, bei der in diesen Halbleiter weitere Störstellen diffundiert sind.Fig. 2 is a graph showing the relationship between the resistivity of a Semiconductors at room temperature and the temperature at which there are further imperfections in these semiconductors are diffused.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt einer Kristalldiode nach der Erfindung.Fig. 3 shows a cross section of a crystal diode according to the invention.
Eine theoretische Erklärung des Effektes der Erfindung wird an Hand einer Betrachtung des Löcher- ^trombeitrags gegeben, der aus dem η-Gebiet eines 'Elejjtmdensystems nach der Erfindung herrührt und bei-deiä als Halbleiter Germanium verwendet ist. Es ist einleuchtend, daß ähnliche Erwägungen für denA theoretical explanation of the effect of the invention is based on a consideration of the hole ^ Electricity contribution given from the η-area of a 'Elejjtmdensystems originates according to the invention and both-deiä is used as a semiconductor germanium. It it is evident that similar considerations apply to the
70 Elektronenstrombeitrag aus jdem p-Gebiet des Elektrodensystems gelten. 70 electron current contribution from each p-area of the electrode system apply.
In Fig. 1 ist der für die Leitfähigkeit wichtige Teil des Energiespektrums eines 1 aus η-Typ Germanium bestehenden Gebietes vereinfacht dargestellt. Die Elektronenenergie ist senkrecht aufwärts aufgetragen., während die Stelle im η-Gebiet eindimensional waagerecht angedeutet ist. Die zugelassenen Energiebänder, nämlich das Leitungsband, dessen unterer Rand mit C, und das Valenzband, dessen bberer Rand mit V bezeichnet ist, sind teilweise dujrch Schraffierung angedeutet. F deutet die Lage des Fermi-Niveaus an. Zwischen dem oberen Rande des Vialenzbandes V und dem unteren Rande des Leitungsbandes C befindet sich das verbotene Energieband, das'für Germanium 0,72 Elektronenvolt beträgt. Das Germanium enthält eine den Leitfähigkeitstyp bestimmende Störstelle, nämlich den Donator Antimon, der diskrete Donatorenniveaus herbeiführt, die in einem sehr (kurzen Abstand, nämlich 0,0097 eV, von dem unteren Rande des Leitungsbandes liegen und die Energieniveaus erster Art dieses n-Typ-Gebietes bilden. Das η-Gebiet enthält auch die weitere Störstelle Nickel. Das Nickel veranlaßt zwei Satz Akzeptorenniveaus die mit Ni1 und Ni2 bezeichnet sind. Die Niveaus Ni1 liegen zwischen den primären Energieniveaus Sb und der Mitte der verbotenen Energiezone in einem Abstund von etwa 0,30 eV von dem unteren Rande des Leitungsbandes. Die Niveaus Ni2 sind in diesem Falle nur von sekundärer Bedeutung. Bei Zimmertemperatur sind die primären Energieniveaus Sb unbesetzt, da sie ihre Elektronen, sofern sie nicht zur Auffüllung d^r niedrigerliegenden Nickelniveaus verwendet wurden, dem Leitungsband abgegeben haben. Das Fermi-Niveau liegt dann bei Zimmertemperatur oberhalb der Energieniveaus zweiter Art Ni1. Der dargestellte Fa 1 tritt ein, wenn das Verhältnis zwischen Antimonatcmen und Nickelatomen etwa 5:2 beträgt. Wenn die !Temperatur zunimmt, steigt das Fermi-Niveau F läijgs der senkrechten Energieachse hinab in der durch jden Pfeil A angegebenen Richtung, bis es bei sehr hcjiher Temperatur, bei der sich der Kristall praktisch eigenleitend verhält, die Mitte der verbotenen Energifezone erreicht (.F1). Im Temperaturbereich, in dem das Fermi-Niveau die Niveaus zweiter Art passiert, nimmt der Besetzungsgrad dieser Niveaus in wesentlichem Maße ab, da zusätzliche Elektronen aus diesen Energieniveaus zum Leitungsband erzeugt werden. Dte für die Leitung verfügbare Elektronenzahl ist in diesem Temperaturbereich somit größer als die Zahlj, die bei Abwesenheit der Niveaus zweiter Art verfügbar wäre. Aus der in der Einleitung gegebenen Formel ergibt sich aber, daß die Temperaturabhängig|keit des Produktes der Zahl der freien Löcher und eier Zahl der freien Elektronen unabhängig von den i(m Halbleiter enthaltenen Störstellen ist, so daß ihfolge der zusätzlichen Zunahme der Zahl der freien1 Elektronen durch die Erzeugung aus den Energieniyeaus zweiter Art die Zunahme der Zahl der freien Löcher bei zunehmender Temperatur nicht so groß sein kann, als wenn diese Erzeugung nicht erfolgte. D^ der Beitrag aus dem η-Gebiet zum Sperrstrom gjerade aus einem Löcherstrom besteht und dieser Lficherstrom in geradem Verhältnis zur Zahl der verfügbaren freien Löcher steht, ist somit auch die Tenjiperaturabhängigkeit des Sperrstroms im Temperaturbereich, in dem die Erzeugung erfolgt, geringer als' bei Abwesenheit der zusätzlichen Erzeugung. jIn FIG. 1, the part of the energy spectrum, which is important for the conductivity, of an area consisting of η-type germanium is shown in a simplified manner. The electron energy is plotted vertically upwards, while the point in the η area is indicated horizontally in one dimension. The permitted energy bands, namely the conduction band, whose lower edge is marked with C, and the valence band, whose upper edge is marked with V , are partially indicated by hatching. F indicates the position of the Fermi level. The forbidden energy band is located between the upper edge of the vialenz band V and the lower edge of the conduction band C, which is 0.72 electron volts for germanium. The germanium contains an impurity that determines the conductivity type, namely the donor antimony, which brings about discrete donor levels which lie at a very (short distance, namely 0.0097 eV, from the lower edge of the conduction band and the energy levels of the first type of this n-type The η-region also contains the further impurity nickel. The nickel causes two sets of acceptor levels which are designated Ni 1 and Ni 2. The levels Ni 1 lie between the primary energy levels Sb and the middle of the forbidden energy zone at a distance of about 0.30 eV from the lower edge of the conduction band. The levels Ni 2 are only of secondary importance in this case. At room temperature the primary energy levels Sb are unoccupied because they use their electrons if they are not used to fill the lower nickel levels The Fermi level is then above the energy level second at room temperature er type Ni 1 . The Fa 1 shown occurs when the ratio between antimony and nickel atoms is about 5: 2. When the temperature increases, the Fermi level F rises along the vertical energy axis in the direction indicated by each arrow A until it reaches the middle of the forbidden energy zone at a very high temperature, at which the crystal behaves practically intrinsically. F 1 ). In the temperature range in which the Fermi level passes the levels of the second kind, the degree of occupancy of these levels decreases to a significant extent, since additional electrons are generated from these energy levels to form the conduction band. The number of electrons available for conduction in this temperature range is thus greater than the number j which would be available in the absence of the levels of the second kind. From the formula given in the introduction it follows that the temperature dependence of the product of the number of free holes and a number of free electrons is independent of the i (m semiconductors contained impurities, so that the additional increase in the number of free 1 electrons due to the generation from the energies of the second kind, the increase in the number of free holes with increasing temperature cannot be as great as if this generation did not take place This Lficherstrom is in direct proportion to the number of available free holes, so the tenjiperature dependence of the reverse current in the temperature range in which the generation takes place is lower than in the absence of the additional generation
Vorzugsweise ist in wenigstens Einern der beiden Gebiete eine weitere Störstelle angebracht, diePreferably, a further defect is attached in at least one of the two areas, the
5 65 6
Energieniveaus zweiter Art herbeiführt, die bei der nahezu ohne vorhergehende Berechnung ein Elektroniedrigsten Betriebstemperatur noch nahezu völlig densystem hergestellt werden kann, das die gevon Majoritätsträgern besetzt sind, so daß eine wünschte Herabsetzung der Temperaturabhängigkeit Höchstzahl von aus den Energieniveaus zweiter Art des Sperrstroms aufweist. Dieses Verfahren, welches erzeugten Majoritätsträgern zur Herabsetzung der 5 im nachstehenden näher beschrieben wird, ist aber nur Temperaturabhängigkeit des Sperrstroms beitragen anwendbar, wenn in ein Gebiet eine weitere Störstelle kann. Im vorhergehenden Beispiel wurde als Leit- diffundiert wird, die von einer anderen Art ist als die fähigkeitstyp bestimmende Störstelle ein Donator den Leitfähigkeitstyp bestimmende Störstelle dieses und als weitere Störstelle ein Akzeptor verwendet. Gebietes, d. h. wenn eine der Störstellen in diesem Vorzugsweise sind aber die den Leitfähigkeitstyp be- ίο Gebiete ein Donatorenniveau und die andere ein stimmende Störstelle und die weitere Störstelle eines Akzeptorenniveau herbeiführt. Das Verfahren beruht Gebietes von gleicher Art, also beide Akzeptoren oder u. a. auf der Erkenntnis, daß bei Diffusion einer Störbeide Donatoren, denn falls sie von verschiedener Art stelle in einem Halbleiter die Konzentration der sind, werden Ladungsträger der primären Energie- Störstelle im Halbleiter im allgemeinen mit der Temniveaus in den niedriger liegenden sekundären 15 peratur zunimmt, auf die der Halbleiter in Kontakt Energieniveaus untergebracht, so daß der spezifische mit der Störstelle erhitzt wird. Wenn nur der halb-Widerstand und der Sperrstrombeitrag des Gebietes leitende Körper, der einen bestimmten Leitfähigkeitsbei Zimmertemperatur zu groß werden könnten. Durch typ besitzt, infolge des Vorhandenseins einer diesen eine zusätzliche hohe Dotierung mit den Leitfähig- Leitfähigkeitstyp bestimmenden Störstelle, in Kontakt keitstyp bestimmenden Störstellen könnte dieser Ver- 20 mit einer weiteren Störstelle erhitzt wird, die von lust an freien Ladungsträgern ausgeglichen werden. einer anderen Art ist als die den Leitfähigkeitstyp In der Praxis ist aber die Lösbarkeit eines Störstoffes bestimmende Störstelle, so ändert sich der spezifische in einem Halbleiter begrenzt, so daß die gewünschte Widerstand ρ des halbleitenden Körpers bei Zimmerhohe Dotierung in gewissen Fällen praktisch nicht temperatur als Funktion der Temperatur Td bei der verwirklichbar sein könnte. 25 die Diffusion erfolgt ist, auf die Weise, wie es inBrings energy levels of the second kind, which with the almost without previous calculation an electronic lowest operating temperature can still be almost completely produced, which are occupied by the majority carriers, so that a desired reduction in temperature dependency has a maximum number of the energy levels of the second type of reverse current. This method, which is described in more detail below for the majority carriers generated to reduce the figure 5, is, however, only applicable as a function of the temperature of the reverse current if a further impurity can be present in a region. In the previous example, the conductivity type diffused, which is of a different type than the impurity determining the capability type, was a donor, the impurity determining the conductivity type, and an acceptor was used as a further impurity. Area, ie if one of the impurities in this but preferably the conductivity type is ίο areas a donor level and the other brings about a matching impurity and the further impurity of an acceptor level. The method is based on areas of the same type, i.e. both acceptors or, among other things, on the knowledge that when a sturgeon diffuses both donors, because if they are of different types in a semiconductor the concentration of the charge carriers of the primary energy impurity in the semiconductor in general with the temperature level in the lower secondary 15 temperature increases, to which the semiconductor in contact accommodated energy levels, so that the specific with the impurity is heated. If only the semi-resistance and the reverse current contribution of the area conductive body, which a certain conductivity at room temperature could become too large. Due to the presence of an additional high doping with the conductivity type determining impurity in contact, this impurity could be heated with another impurity, which is compensated by the loss of free charge carriers. is of a different type than the conductivity type.In practice, however, the solubility of an impurity determines the impurity, so the specific changes in a semiconductor are limited, so that the desired resistance ρ of the semiconducting body with room-high doping is practically no temperature as a function in certain cases the temperature T d at which could be realizable. 25 diffusion has occurred in the manner shown in
Im allgemeinen ist es ohne weiteres möglich, den Fig. 2 veranschaulicht ist. In Fig. 2 ist senkrecht der Effekt einer Abnahme der Temperaturabhängigkeit spezifische Widerstand ρ des halbleitenden Körpers des Sperrstroms durch Dotierung mit einer weiteren bei Zimmertemperatur und waagerecht die Tempera-Störstelle zu berechnen. Die Größe und die Lage des tür Ta aufgetragen, bei der die Diffusion erfolgt ist. Temperaturbereiches, in dem eine Abnahme der Tem- 30 Die Kennlinie zeigt deutlich einen flachen Teil, der peraturabhängigkeit erfolgt, ist regelbar durch geeig- zwischen zwei ansteigenden Teilen liegt. Das besonnete Wahl des Gehaltes an den Leitfähigkeitstyp be- dere Verfahren nach der Erfindung besteht nun darin, stimmenden Störstellen und weiterer Störstellen und daß zunächst mittels mehrerer Versuche an einem durch geeignete Wahl weiterer Störstellen mit einem halbleitenden Probekörper, durch Diffusion einer weigewünschten Energieabstand zwischen den Energie- 35 teren Störstelle in diesen Probekörper bei verschiedeniveaus zweiter Art und dem Energieband. Zwecks nen Temperaturen, welche Störstelle von einer anderen Erzielung einer wesentlichen Abnahme der Tempera- Art ist als die den Leitfähigkeitstyp bestimmende turabhängigkeit wird der Gehalt an weiteren Stör- Störstelle dieses Probekörpers, die Kennlinie bestimmt stellen vorzugsweise von gleicher Größenordnung wie wird, die den Zusammenhang zwischen der Temperader Gehalt an den Leitfähigkeitstyp bestimmenden +o tür, bei der die Diffusion erfolgt ist, und dem spezi-Störstellen gewählt, d. h. daß das Verhältnis zwischen fischen Widerstand des halbleitenden Körpers bei dem Gehalt an weiteren Störstellen zu dem Gehalt an Zimmerteinperatur darstellt, wobei sich ergibt, daß Leitfähigkeit bestimmenden Störstellen zwischen 0,1 diese Kennlinie einen flachen Teil aufweist, der zwibis 10 gewählt wird. Es ist bekannt, daß Gold in SiIi- sehen zwei ansteigenden Teilen liegt, und daß weiterzium ein Donatorenniveau auf etwa 0,33 eV vom 45 hin bei der Fabrikation die Diffusion dieser weiteren Valenzband und ein zweites Niveau, das wahrschein- Störstelle bei einer Temperatur durchgeführt wird, lieh gleichfalls ein Donatorenniveau ist, auf 0,3 eV bei der die erwähnte Kennlinie anfängt, nach einer vom Leitungsband herbeigeführt. In einer Halbleiter- allmählichen Steigung, einen flacheren Verlauf aufzuanordnung nach der Erfindung, dessen halbleitender weisen. In Fig. 2 ist ein geeigneter Temperaturbereich. Körper aus Silizium besteht, wäre Gold daher als 50 in dem diese Temperatur liegen kann und der sich weitere Störstelle besonders geeignet. über 20° C erstrecken kann, durch die beiden senk-In general, it is readily possible, the Fig. 2 is illustrated. In FIG. 2, the effect of a decrease in the temperature dependency, specific resistance ρ of the semiconducting body of the reverse current by doping with another at room temperature and horizontally, the temperature impurity can be calculated. The size and position of the door T a at which the diffusion took place is plotted. 30 The characteristic curve clearly shows a flat part, which is temperature-dependent, can be regulated by means of suitable between two rising parts. The serene choice of the content of the conductivity type, according to the invention, consists in identifying the correct impurities and other impurities and, first of all, by means of several tests on a suitable choice of additional impurities with a semiconducting test specimen, by diffusion of a desired energy gap between the energies - 35 direct defect in this specimen at different levels of the second type and the energy band. For the purpose of temperatures, which point of failure is from a different achievement of a significant decrease in temperature type than the temperature dependence determining the conductivity type, the content of further disturbance point of this test specimen, the characteristic curve is determined preferably of the same order of magnitude as the relationship between the temperature content of the conductivity type determining + o door at which the diffusion took place, and the speci-impurity selected, ie that the ratio between the fish resistance of the semiconducting body with the content of further impurities to the content of room temperature represents, where shows that conductivity-determining impurities between 0.1, this characteristic curve has a flat part, which is chosen between 10 and 10. It is known that gold lies in two rising parts, and that there is also a donor level of about 0.33 eV from 45 onwards during manufacture, the diffusion of this further valence band and a second level, the probable defect, is carried out at one temperature is, also borrowed a donor level, to 0.3 eV at which the mentioned characteristic begins, brought about by the conduction band. In a semi-conductor gradual slope, a flatter profile arrangement according to the invention, whose semiconducting points. In Fig. 2 is a suitable temperature range. If the body consists of silicon, gold would therefore be particularly suitable as 50 in which this temperature can lie and the further impurity. can extend over 20 ° C, through the two lower
Ein Verfahren nach der Erfindung zur Herstellung rechten Linien T1 angedeutet.A method according to the invention for producing right lines T 1 indicated.
einer oben beschriebenen Halbleiteranordnung besteht Die Verfahren nach der Erfindung werden nachdarin, daß in einen Halbleiterkörper eines bestimmten stehend an Hand zweier Beispiele für die Herstellung Leitfähigkeitstyps die weitere Störstelle diffundiert 55 einer Kristalldiode nach der Erfindung näher erwird und daß darauf in diesem Körper ein Gebiet mit läutert.a semiconductor device as described above. The methods according to the invention are then that in a semiconductor body of a particular standing on hand of two examples for the production Conductivity type, the further impurity diffuses 55 a crystal diode according to the invention in more detail and that there is an area in this body that also purifies.
einem Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt zu dem des Beispiel I
ursprünglichen Körpers angebracht wird. Handelt esa conductivity type opposite to that of Example I.
original body is attached. Does it
sich um ein Verfahren zur Herstellung eines Elektro- Eine Scheibe aus einkristallinem n-Tyjp-Germjtnium densystems, dessen halbleitender Körper zwei Gebiete 60 mit einem spezifischen WiderstänäPvorT 1 L>hm · cm verschiedenen Leitfähigkeitstyps und verschiedener und einer Stärke von etwa 0,5 cm, die Antimon als Leitfähigkeit besitzt, so wird vorzugsweise in einem den Leitfähigkeitstyp bestimmende StörsteHe enthält, halbleitenden Körper mit verhältnismäßig niedriger wird vernickelt und eine Stunde auf 700° C in einer Leitfähigkeit die weitere Störstelle diffundiert, wor- Stickstoffatmosphäre erhitzt. Während dieser Wärmeauf in diesem Körper ein Gebiet mit verhältnismäßig 65 behandlung diffundiert die weitere Störstelle Nickel hoher Leitfähigkeit und einem Leitfähigkeitstyp an- in die halbleitende Scheibe. Nach langsamer Abkühgebracht wird, der von dem des ursprünglichen Kör- lung wird bei Zimmertemperatur der spezifische pers verschieden ist. Bei Anwendung dieses Verfah- Widerstand der Scheibe gemessen. Die Erhitzung, rens kann nach der Erfindung mit großem Vorteil ein Abkühlung und Widerstandsmessung werden dann praktisches Verfahren benutzt werden, nach dem 7° einige Male so wiederholt, daß die Erhitzung immerA disk made of single-crystal n-type Ger mjtnium densystems, whose semiconducting body has two regions 60 with a specific resistance 1 L> hm · cm different conductivity type and different and a thickness of about 0.5 cm , which has antimony as conductivity, is preferably contained in a conductivity type determining StörsteH e, semiconducting body with relatively lower is nickel-plated and an hour at 700 ° C in a conductivity diffuses the other impurity, wor- nitrogen atmosphere is heated. During this heat up in this body an area with a comparatively 65 treatment diffuses the further impurity nickel of high conductivity and one conductivity type into the semiconducting pane. After slow cooling down, the specific person is different from that of the original granulation at room temperature. When using this method, the resistance of the disc is measured. The heating, rens can be used according to the invention with great advantage a cooling and resistance measurement are then practical method, after the 7 ° repeated a few times so that the heating always
eine Stunde dauert und die Diffusionstemperatur jeweils um 20° C erhöht wird. Auf diese Weise wird die Kennlinie erzielt, die den Zusammenhang zwischen der Diffusionstemperatur Tä und dem spezifischen Widerstand ρ der halbleitenden Scheibe bei Zimmertemperatur darstellt und die in Fig. 2 schematisch wiedergegeben ist. Die Temperatur Tx, bei der die Kennlinie nach einer anfänglich allmählichen Steigung einen flacheren Verlauf aufweist, beträgt etwa 770° C. Von diesen Ergebnissen ausgehend, wird ein großes Stück desselben Germaniums vernickelt und drei Stunden lang auf 770° C in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Darauf wird dieses große Stück in kleinere Scheiben aufgeteilt, deren Abmessungen etwa 2 mm · 2 mm · 0,2 mm betragen. Die Scheiben, von denen eine Oberfläche mit Nickel bedeckt ist, bleiben im übrigen unbenutzt. Auf einer Seite einer solchen Scheibe 1, die in Fig. 3 im Schnitt dargestellt ist, wird ein Indiumkügelchen legiert zwecks Erhaltung eines Indiumkontaktes 2 mit einem unterliegenden, mit Indium verunreinigten Gebiete 3 aus p-Typ-Germanium. Die andere Seite wird mittels eines ans 90 Gewichtsprozent Zinn und 10 Gewichtsprozent Antimon bestehenden Lots 5 auf einer Nickelbasis 4 gelötet.takes one hour and the diffusion temperature is increased by 20 ° C each time. In this way, the characteristic curve is achieved which represents the relationship between the diffusion temperature T ä and the specific resistance ρ of the semiconducting pane at room temperature and which is shown schematically in FIG. The temperature T x , at which the characteristic curve has a flatter course after an initially gradual increase, is about 770 ° C. Based on these results, a large piece of the same germanium is nickel-plated and heated for three hours at 770 ° C. in a nitrogen atmosphere. This large piece is then divided into smaller slices, the dimensions of which are approximately 2 mm by 2 mm by 0.2 mm. The disks, of which one surface is covered with nickel, remain unused for the rest. On one side of such a disk 1, which is shown in section in FIG. 3, an indium sphere is alloyed in order to maintain an indium contact 2 with an underlying area 3 made of p-type germanium which is contaminated with indium. The other side is soldered to a nickel base 4 by means of a solder 5 consisting of 90 percent by weight tin and 10 percent by weight antimony.
Das Legieren und Löten kann gleichzeitig durch Erhitzung auf eine Temperatur von 450° C während 6 Minuten durchgeführt werden. Mit dem Indiumkontakt 2 wird in bekannter Weise eine Zuleitung 6 verbunden. Bei Messung ergibt sich, daß die Temperaturabhängigkeit des Sperrstroms bei hohen Temperaturen um einen Faktor 2 herabgesetzt wird.Alloying and soldering can be carried out simultaneously by heating to a temperature of 450 ° C during 6 minutes. A supply line 6 is connected to the indium contact 2 in a known manner tied together. The measurement shows that the temperature dependence the reverse current is reduced by a factor of 2 at high temperatures.
Ein Stück einkristallines p-Typ-Germanium mit einem spezifischen Widerstand vonT,'S"0hm · cm", welches Indium als den Leitfähigkeitstyp bestimmende Störstelle enthält, wird mit einer dünnen Schicht aus der weiteren Störstelle Kobalt versehen und darauf 24 Stunden auf etwa tfUU" CJ in einer Stickstoffatmosphäre erhitzt. Darauf wird dieses Stück in kleinere Scheiben aufgeteilt, deren Abmessungen etwa 2 mm · 2 mm · 0,2 mm betragen. Die Scheiben, von denen eine Oberfläche mit Kobalt bedeckt ist, bleiben im übrigen unbenutzt. Auf einer Seite einer solchen Scheibe wird ein aus 99 Gewichtsprozent Indium und 1 Gewichtsprozent Arsen bestehendes Kügelchen legiert. Zwecks Erhaltung eines Kontaktes mit einem unterliegenden, vorwiegend mit Arsen verunreinigten n-Typ-Bereich. Die andere Seite .der Scheibe wird mit Hilfe eines aus 99 Gewichtsprozent Zinn und 1 Gewichtsprozent Gallium bestehenden Lots auf einer Nickelbasis gelötet. Das Legieren und Löten kann gleichzeitig dadurch durchgeführt werden, indem das Ganze 5 Minuten lang auf eine Temperatur von 600° C erhitzt wird. Bei Messung ergibt sich, daß die Temperaturabhängigkei.t des Sperrstroms der Diode wesentlich herabgesetzt ist. In diesem Falle konnte die Bestimmung der geeigneten Diffusionstemperatur auf die oben beschriebene praktische Weise nicht erfolgen, da die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Störstelle Indium und die weitere Störstelk Kobalt von gleicher Art sind.A piece of monocrystalline p-type germanium with a specific resistance of T, 'S "0hm · cm", which contains indium as the impurity determining the conductivity type , is provided with a thin layer of the further impurity cobalt and then left to about tfUU for 24 hours "CJ is heated in a nitrogen atmosphere. This piece is then divided into smaller disks, the dimensions of which are approximately 2 mm x 2 mm x 0.2 mm. The disks, one of which is covered with cobalt, remain unused One side of such a disk is alloyed with a ball consisting of 99 percent by weight indium and 1 percent by weight arsenic. In order to maintain contact with an underlying n-type area, which is predominantly contaminated with arsenic. The other side of the disk is made of 99 percent by weight tin and 1% by weight gallium of existing brazing nickel-based brazing alloys, and alloying and brazing can be carried out simultaneously by heating the whole thing to a temperature of 600 ° C for 5 minutes. The measurement shows that the temperature dependence of the reverse current of the diode is significantly reduced. In this case, it was not possible to determine the suitable diffusion temperature in the practical manner described above, since the impurity indium, which determines the conductivity type, and the other impurity cobalt are of the same type.
Schließlich sei bemerkt, daß die Erfindung nicht auf die Anwendung bei Halbleiteranordnungen beschränkt
ist, deren halbleitender Körper aus Germanium oder Silizium besteht, vielmehr gleichfalls bei denjenigen
Halbleiteranordnungen anwendbar ist, deren halbleitender Körper aus einer halbleitenden Verbindung,
z. B, InP oder GaAs besteht. Bekanntlich können in diese Halbleiter nicht nur durch Einbau von Fremdatomen
Donatoren- und Akzeptorenniveaus herbeigeführt werden, sondern au
Übermaßes von Kationen bzFinally, it should be noted that the invention is not limited to use in semiconductor devices whose semiconducting body consists of germanium or silicon, but can also be used in those semiconductor devices whose semiconducting body consists of a semiconducting compound, e.g. B, InP or GaAs. It is known that donor and acceptor levels can be brought about in these semiconductors not only through the incorporation of foreign atoms, but also
Excess of cations or
:h durch Einbau eines v. Anionen der Verbindung in das Kristallgitter. Der Begriff »Störstelle« muß daher in so weitern Sinne betrachtet werden, daß die Abweichungen von der Sitöchiometrie darin einbegriffen sind.: h by installing a v. Anions of the compound in the crystal lattice. The term "impurity" must therefore be viewed in such a broad sense that the deviations from the sitoichiometry are included in it.
Claims (1)
peraturabhängigkeit, z. B. ]
sistor, dessen halbleitendei1. Semiconductor device
temperature dependence, e.g. B.]
sistor, whose semiconducting i
zungsgrad über der Be
Nachlieferung von Majori
abnimmt, wodurch die 'of the forbidden volume II
degree of efficiency above the Be
Subsequent delivery from Majori
decreases, whereby the '
2. Halbleiteranordnung
der die Leitfähigkeit dertemperature range is lower than in the absence of the energy levels second:
2. Semiconductor device
of the conductivity of the
stens in der Zone mit der η
angebracht ist,pn junction is different, characterized in that the further f
at least in the zone with the η
is appropriate
durch gekennzeichnet, daf3. Semiconductor device
characterized by daf
dadurch gekennzeichnet, di
Zonen um mehr als einen F4. Semiconductor device
characterized by di
Zones by more than one F.
zweiter Art herbeiführt,
Betriebstemperatur noch
Majoritätsträgern besetztreren of claims 1 to ί -., characterized in that a further foreign Ie impurity in at least one of the two
of the second kind,
Operating temperature still
Majority holders occupied
stelle., characterized in that in at least one of the two zones the foreign atom determining the conductivity type is of the same type as d:
Job.
reren der Ansprüche 1 bis 67. Semiconductor device
reren of claims 1 to 6
fremde Störstelle verwende
97~Hälbleiteranordnung :
reren der Ansprüche 1 bis8. Semiconductor arrangement: iach one or more of the preceding iuasprüche, the semiconducting body of which consists of germanium, characterized in that]
frem de impurity v erwende
97 ~ Semiconductor arrangement:
reren of claims 1 to
S. 283 bis 321;Magazine f. Elektrochemie, Vol. 58, 1954, No. 5,
Pp. 283 to 321;
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| GB210481X | 1955-11-01 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1051983B true DE1051983B (en) | 1959-03-05 |
Family
ID=10156302
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1956N0012886 Pending DE1051983B (en) | 1955-11-01 | 1956-10-30 | Semiconductor device with reduced temperature dependency, e.g. B. crystal diode or transistor, and method for making such an arrangement |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| AT (1) | AT210481B (en) |
| DE (1) | DE1051983B (en) |
| DK (1) | DK91082C (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1110765B (en) * | 1959-09-25 | 1961-07-13 | Siemens Ag | Alloy transistor for switching with a disk-shaped n- or p-doped semiconductor body |
| DE1160543B (en) * | 1959-06-30 | 1964-01-02 | Fairchild Camera Instr Co | Method for treating transistors in order to reduce the service life or the storage time of the charge carriers, in particular in the collector zone, through recombination |
| DE1168567B (en) * | 1960-01-30 | 1964-04-23 | Philips Nv | Method for producing a transistor, in particular for switching purposes |
| DE1295089B (en) * | 1960-12-23 | 1969-05-14 | Philips Patentverwaltung | Method for producing a semiconductor arrangement, in particular a transistor |
-
1956
- 1956-10-29 DK DK377256A patent/DK91082C/en active
- 1956-10-30 DE DE1956N0012886 patent/DE1051983B/en active Pending
- 1956-10-30 AT AT648556A patent/AT210481B/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1160543B (en) * | 1959-06-30 | 1964-01-02 | Fairchild Camera Instr Co | Method for treating transistors in order to reduce the service life or the storage time of the charge carriers, in particular in the collector zone, through recombination |
| DE1110765B (en) * | 1959-09-25 | 1961-07-13 | Siemens Ag | Alloy transistor for switching with a disk-shaped n- or p-doped semiconductor body |
| DE1168567B (en) * | 1960-01-30 | 1964-04-23 | Philips Nv | Method for producing a transistor, in particular for switching purposes |
| DE1295089B (en) * | 1960-12-23 | 1969-05-14 | Philips Patentverwaltung | Method for producing a semiconductor arrangement, in particular a transistor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DK91082C (en) | 1961-06-12 |
| AT210481B (en) | 1960-08-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2711562C3 (en) | Semiconductor component and method for its manufacture | |
| DE69127314T2 (en) | Diamond semiconductor device | |
| DE1005194B (en) | Area transistor | |
| DE2512373A1 (en) | BARRIER LAYER SURFACE FIELD EFFECT TRANSISTOR | |
| DE3882849T2 (en) | ARRANGEMENTS WITH CMOS ISOLATOR SUBSTRATE WITH LOW SPREAD AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF. | |
| DE1210488B (en) | Method for producing semiconductor components, in particular tunnel diodes or Esaki diodes with a PN junction embedded in the semiconductor body | |
| DE1130932B (en) | Process for the production of small-area pn junctions in semiconductor bodies of a conductivity type of semiconductor arrangements, e.g. B. diodes or transistors | |
| DE2160427B2 (en) | Process for the production of a semiconductor resistor with implanted ions of a neutral dopant | |
| DE3048816A1 (en) | BREAKTHROUGH REFERENCE DIODE | |
| DE3027599C2 (en) | ||
| DE1297234B (en) | Method for manufacturing the semiconductor element of a surge-proof semiconductor rectifier | |
| DE68928286T2 (en) | Process for forming a layer of P-type germanium on a gallium arsenide body | |
| DE69124399T2 (en) | SEMICONDUCTOR DEVICE | |
| DE1514376A1 (en) | Semiconductor component and method for its manufacture | |
| DE2838545A1 (en) | METHOD FOR IMPORTION OF IRON ION IN A SEMICONDUCTOR SUBSTRATE | |
| DE10119216A1 (en) | Method of forming a type P semiconductor film and a light emitting device using the same | |
| DE1194062C2 (en) | Process for the production of semiconductor bodies for semiconductor components, in particular of semiconductor bodies with graded impurity distribution | |
| DE1163459B (en) | Double semiconductor diode with partially negative current-voltage characteristic and method of manufacture | |
| DE3851175T2 (en) | Bipolar transistor with heterojunctions. | |
| DE1051983B (en) | Semiconductor device with reduced temperature dependency, e.g. B. crystal diode or transistor, and method for making such an arrangement | |
| DE960373C (en) | Semiconducting material | |
| DE1564068A1 (en) | Fieldistor tetrode | |
| DE2558982A1 (en) | HIGH EFFICIENCY GALLIUM ARSENIDE DIODE | |
| DE1077788B (en) | Semiconductor arrangement with at least one PN transition and a drift field | |
| DE1214340C2 (en) | Photosensitive semiconductor component |