DE1113031B - Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors

Info

Publication number
DE1113031B
DE1113031B DEG22214A DEG0022214A DE1113031B DE 1113031 B DE1113031 B DE 1113031B DE G22214 A DEG22214 A DE G22214A DE G0022214 A DEG0022214 A DE G0022214A DE 1113031 B DE1113031 B DE 1113031B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
zone
zones
junction
alloyed
transistor
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.)
Granted
Application number
DEG22214A
Other languages
English (en)
Other versions
DE1113031C2 (de
Inventor
Robert Noel Hall
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE1113031B publication Critical patent/DE1113031B/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1113031C2 publication Critical patent/DE1113031C2/de
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/08—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors
    • H01L31/10—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof in which radiation controls flow of current through the device, e.g. photoresistors characterised by potential barriers, e.g. phototransistors
    • 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
    • H01L21/24—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
    • 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
    • H01L29/36—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
    • H01L29/68—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
    • H01L29/74—Thyristor-type devices, e.g. having four-zone regenerative action
    • 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
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F99/00—Subject matter not provided for in other groups of this subclass

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
G22214Vmc/21g
ANMELDETAG: 31. MAI 1957
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 24. A U G U S T 1961
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herateilung eines Flächentransistors. Die Ziele der Erfindung sind eine Vereinfachung des Herstellungsprozesses sowie die Verbesserung elektrischer Eigenschaften des Transistors, insbesondere eine Vergrößerung des Stromverstärkungsfaktors.
Flächentransistoren nach dem Stand der Technik enthalten in der Regel drei Zonen verschiedenen Leitfähigkeitstyps, und zwar befindet sich eine schmale Zone des einen Leitfähigkeitstyps zwischen den beiden anderen Zonen des anderen Leitfähigkeitstyps. Die beiden äußeren Zonen, die den gleichen Leitfähigkeitstyp besitzen, bilden den Emitter und Kollektor, während die dazwischenliegende Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps die Basis bildet. Im Betrieb des Transistors wandern durch die Basis vom Emitter zum Kollektor Minderheitsladungsträger. Damit der Transistor funktionsfähig ist, muß die Basiszone so dünn sein, daß die aus dem Emitter austretenden Minderheitsladungsträger, die sich von dort durch Diffusionsvorgänge ausbreiten, den Kollektor erreichen, bevor sie durch Rekombination mit den Majoritätsladungsträgern der Basis vernichtet werden. Das bedeutet, daß die Basisschichtdicke unterhalb der sogenannten Diffusionslänge liegen muß. Die Diffusionslänge ist dabei das statistische Mittel des Weges, den ein Minoritätsladungsträger bis zu seiner Rekombination zurücklegt. Demzufolge liegen die üblichen Basisschichtdicken etwa zwischen 0,007 und 0,05 mm. Nun wird es aber bei der Herstellung von Flächentransistoren außerordentlich schwierig, so eine extrem dünne Basiszone zu kontaktieren. Dies erfordert im allgemeinen eine große Sorgfalt und macht den Aufbau des Flächentransistors zu einer Präzisionsarbeit. Außerdem kann an eine so dünne Basiszone nur eine sehr feine Zuführung angeschlossen werden, die es unmöglich macht, mit großen Basisströmen zu arbeiten.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine solche Transistoranordnung zu schaffen, bei der kein Kontakt an eine sehr dünne Halbleiterzone angeschlossen werden muß, wodurch die genannten Nachteile vermieden werden.
Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, daß zunächst ein Plättchen aus Halbleitermaterial mit drei gewachsenen Zonen hergestellt wird, von denen die mittlere dünne Zone den umgekehrten Leitfähigkeitstyp als die außenliegenden Zonen hat, daß dann ein den Leitfähigkeitstyp der mittleren Zone erzeugendes Dopmaterial in eine der äußeren Zonen so tief einlegiert wird, daß der entstehende pn-übergang zu-Verf ahren zur Herstellung
eines Flächentransistors
Anmelder:
General Electric Company,
Schenectady, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Juni 1956
Robert Noel Hall, Schenectady, N. Y. (V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden
mindest über einen wesentlichen Teil der Fläche vom pn-übergang zwischen der äußeren Zone und der dünnen mittleren Zone einen Abstand erhält, der unterhalb der Diffusionslänge der Minderheitsladungsträger in der äußeren Zone liegt, und daß schließlich die beiden äußeren Zonen sowie die Zone, die nach dem Einlegieren des Dopmaterials durch Rekristallisation in der äußeren Zone entstanden ist, mit Ohmschen Anschlußkontakten versehen werden.
Neben den bereits genannten Vorteilen, nämlich der Vermeidung der Kontaktierung einer sehr dünnen Zone sowie der Möglichkeit der Verwendung stärkerer Zuführungen, die höhere Ströme zulassen, zeigt die nach erfindungsgemäßem Verfahren erzeugte Anordnung noch den besonderen Effekt, daß eine optimale Transistorcharakteristik und ein besonders hoher Stromverstärkungsfaktor erzielt werden.
Die Erfindung selbst wird an Hand der bevorzugten Ausführungsformen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.
Fig. 1 zeigt schematisch einen erfindungsgemäß hergestellten Flächentransistor;
Fig. 2 zeigt in graphischer Darstellung die Dopmittelverteilung eines gewachsenen pn-Überganges;
Fig. 3 zeigt entsprechend in graphischer Darstellung die Dopmittelverteilung eines einlegierten pn-Überganges;
Fig. 4 zeigt schematisch die Anordnung von Fig. 1 in einer Verstärkerstufe;
109 679/168
Fig. 5 stellt die Kollektorcharakteristiken eines Kreises mit Flächentransistor, wie er in Fig. 4 gezeigt ist, graphisch dar, und
Fig. 6 zeigt schematisch die Anordnung von Fig. 1 in einer Oszillatorschaltung.
Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß hergestellten. Transistor, der aus einem Plättchen 1 aus Halbleitermaterial, z. B. Germanium oder Silizium, hergestellt ist. Im Plättchen 1 sind eine Zone 2 und eine Zone 4 vom gleichen Leitfähigkeitstyp und die Zone 3 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise sei das Plättchen vom npn-Typ, die Zonen 2 und 4 also η-leitend und die Zone 3 p-leitend. Selbstverständlich können aber auch die Leitfähigkeitstypen vertauscht werden. Die Grenzflächen zwischen der dünnen p-Zone3 und den n-Zonen 2 und 4 bilden die gewachsenen pn-Übergänge 5 und 6.
Ein Akzeptor-Dopmittel 7, z. B. Indium, wird auf einem Teil der großen Oberfläche 8 des Plättchens 1 aufgebracht und einlegiert und erzeugt dabei die rekristallisierte Zone 9, die p-Leitfähigkeitstyp hat. Zwischen der p-Zone 9 und der n-Zone 4 entsteht ein legierter pn-übergang 10. Die Basiselektrode 11 wird an der Indiumschicht 7 befestigt, vorzugsweise bereits während des Erstarrens des Indiumtropfens beim Legierungsvorgang. Der äußere Teil der größeren Oberfläche 8 wird mit einem Emitterkontakt 12 versehen, der mit einem geeigneten Lot 13 derart aufgelötet wird, daß ein Ohmscher Anschluß entsteht. Das Lot muß also η-Leitfähigkeit erzeugen oder völlig passiv sein, wie z. B. Zinn. Eine Kollektorelektrode 14 wird auf der entgegengesetzten großen Oberfläche 15 des Plättchens 1 befestigt mittels Verwendung eines Lötmittels 16, das in seiner Zusammensetzung dem Lötmittel 13 entspricht. Für die Kontakte 11, 12 und 14 wird vorzugsweise Nickel oder ein Stoff, der sowohl Eisen als auch Nickel und Kobalt enthält, verwendet.
Vorzugsweise wird das Plättchen 1 aus einem Germaniumbarren geschnitten, der nach der Czochralski-Impfkristallmethode gezogen worden ist. Nach diesem Verfahren wird eine Schmelze von Germanium oder Silizium hergestellt, die eine bestimmte Menge sowohl eines Donator- als auch eines Akzeptor-Dopmittels enthält, und aus dieser Schmelze der einkristalline Barren mit einem Impfkristall herausgezogen. Während des Ziehvorganges wird die Leistung, die dem Schmelzofen zugeführt wird, abwechselnd vergrößert und verkleinert, so daß abwechselnd die Wachstumsgeschwindigkeit des an- 5<> wachsenden Kristalls größer und kleiner wird. Da die Seggregationskonstante der eingebrachten Dopmittel sich mit der Wachstumsgeschwindigkeit ändert, wird die Dichte dieser Dopmittel, die in dem Barren eingebaut werden, sich über die Länge des Barrens derart ändern, daß abwechselnd n- und p-leitende Zonen innerhalb des gezogenen Barrens erzeugt werden. Mit entsprechend geregelter Leistung wird ein Barren gezogen, der sehr dünne p-Zonen zwischen den η-Zonen enthält. Die Dicke der p-Zone kann zwischen 0,007 und 0,05 mm eingeregelt werden. Aus diesem Barren kann dann das Plättchen 1 mit den beiden η-leitenden Zonen 2 und 4 und einer dazwischenliegenden 0,007 bis 0,05 mm dicke p-Zone geschnitten werden. Die n-Zonen 2 und 4 des Platt- 5S chens 1 können z. B. aus Germanium bestehen, das mit einem Überschuß eines n-Dopmittels, wie z. B. Phosphor, Arsen oder Antimon, versetzt ist. Die in geringen Mengen vorhandenen Akzeptor-Dopmittel, wie z. B. Bor, Aluminium, Gallium oder Indium, sind im Hinblick auf den Leitfähigkeitstyp gegenüber dem Überschuß der Zahl der Donator-Dopmittelatome unwirksam. Umgekehrt ist in der dünnen p-Zone 3 das Akzeptor-Dopmittel im Überschuß und bestimmt den Leitfähigkeitstyp, während die Donator-Dopmittelatome in der Minderzahl vorhanden sind und keinen Einfluß auf den Leitfähigkeitstyp haben.
Die Zwischenflächen zwischen diesen n-Zonen und p-Zonen sind gewachsene pn-Übergänge. Der Ausdruck »gewachsener pn-übergang« wird benutzt, um solche Übergänge zu kennzeichnen, die entstehen, während der Halbleiterbarren aus seiner Schmelze gezogen wird, mit der er im Gleichgewicht steht. Außer nach dem oben beschriebenen Verfahren kann ein solcher gewachsener Übergang auch nach einem anderen bekannten Verfahren, insbesondere einem Zonenschmelzverfahren, erzeugt werden.
Der pn-übergang 10 hingegen ist ein legierter Übergang. Der hier benutzte Ausdruck »legierter pn-übergang« wird verwendet, um einen solchen pn-übergang zu kennzeichnen, der durch das Aufschmelzen und Auflegieren eines Dopmaterials auf einen einkristallinen Halbleiterkörper erzeugt wird. Legierte pn-Übergänge erzeugen bekanntlich rekristallisierte Zonen, die sehr stark mit Dopmittelatomen versetzt sind.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist es nicht notwendig, die dünne p-Zone 3 des Plättchens 1 mit einem elektrischen Kontakt zu versehen, wodurch die Herstellung des Transistors wesentlich erleichtert wird und die Präzisionsverfahrensschritte der Kontaktierung fortfallen. In dem hier aufgeführten Beispiel sind sowohl die Basiselektrode 11 als auch die Emitterelektrode 12 an derselben Seitenfläche des Plättchens 1 angeschlossen, so daß diese beiden Elektroden verhältnismäßig dicht nebeneinander angeordnet sind. Dadurch wird ein sehr kurzer Weg für den Stromfluß zwischen Basis und Emitter erzielt, wodurch leichter ein hoher Wirkungsgrad erzielt werden kann. Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades ist es bekanntlich vorteilhaft, wenn die Basiselektrode 11 und die Emitterelektrode 12 so nahe wie irgend möglich nebeneinander angeordnet werden. In der in Fig. 1 gezeigten Anordnung ist es z. B. möglich, diese Elektroden mit einem Abstand von 0,05 bis 1 mm zueinander anzuordnen.
Ein mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erzielter Vorteil ergibt sich weiterhin aus der Einfachheit, mit der der auflegierte pn-übergang 10 in der Nähe des gewachsenen Überganges 6 angeordnet werden kann. In einem Transistor müssen diese Übergänge einen Abstand haben, der unterhalb der Diffusionslänge der Minderheitsladungsträger der Zwischenschicht liegt. Diese Diffusionslänge ist definiert durch die Beziehung
wobei LDe die Diffusionslänge, De der Diffusionskoeffizient und / die Lebensdauer eines Ladungsträgers ist.
In dem am Beispiel der Fig. 1 geschilderten Verfahren können die Übergänge 10 und 6 innerhalb einer Diffusionslänge ohne Verschlechterung anderer Transistoreigenschaften erzeugt werden, was leicht eintreten könnte, wenn z. B. die Zone 4 nur etwa 0,025 mm dick zu machen wäre.
Eine spezielle Ausführungsform des in Fig. 1 schematisch gezeigten Beispiels wird z. B. hergestellt aus einem 4 mm dicken Plättchen Germanium, das eine p-Zone von ungefähr 0,02 mm Dicke enthält. Der Emitterübergang wird durch Auflegieren eines 2 mm dicken Tropfens Indium auf die η-Zone auf der einen Seite des Plättchens hergestellt. Die Dicke der η-Schicht zwischen dem so hergestellten Übergang und der dünnen p-Zone ist annähernd 0,1 mm. Elektroden aus einem Stoff, der sowohl Eisen als auch Nickel und Kobalt enthält, werden an die Emitter- und Kollektorzone durch Verwendung eines Lötmittels, das aus Arsen und Zinn besteht, sperrschichtfrei angeschlossen.
Die Anordnung nach Fig. 1 wurde am Beispiel eines Plättchens 1 beschrieben, das eine dünne p-Zone zwischen zwei η-Zonen hat sowie eine vierte p-Zone, die durch das Schmelzen eines Akzeptor-Dopmittels auf der Oberfläche der Zone 4 hergestellt wird. Nun können die Leitfähigkeitstypen aller dieser Zonen vertauscht werden, und es kann ein Transistor mit sonst gleicher Ausführung gebaut werden, indem ein Donator-Dopmittel auf ein pnp-Halbleiterplättchen aufgeschmolzen wird. In diesem Fall werden die Elektroden 12 und 14 auf den Oberflächen 8 und 15 des Plättchens 1 mit einem neutralen oder einem Akzeptorlot, wie z. B. Zinn oder Indium, befestigt.
Die Fig. 2 und 3 zeigen in graphischer Darstellung die Dopmittelverteilung in Abhängigkeit vom Abstand vom pn-übergang, und zwar Fig. 2 für einen gezogenen und Fig. 3 für einen legierten pn-übergang. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, geht die Dopmittel- (Überschuß-) Konzentration bei einem gezogenen Übergang allmählich von starker p-Leitung zu starker η-Leitung über. Die Übergangszone für diesen allmählichen Übergang ist relativ breit und der Gradient der Dopmittelkonzentration entlang dem pn-übergang verhältnismäßig klein. Ein solcher in Sperrichtung betriebener Übergang besitzt eine hohe Durchbruchspannung und hat eine kleine Kapazität. Diese Eigenschaften sind für den Kollektorübergang eines Transistors erstrebenswert.
Bei einem legierten Übergang hingegen, wie er in Fig. 3 dargestellt ist, geht die Leitfähigkeit von starker p-Leitung plötzlich zu starker η-Leitung über, und entlang dem pn-übergang besteht ein großer Dopmittelkonzentrationsgradient. Die Übergangszone der Leitfähigkeit ist sehr schmal. Der Widerstand zu beiden Seiten eines solchen Überganges ist sehr klein. Ein solcher Übergang ist erstrebenswert für einen Emitter, da dieser dann eine hohen Emissionswirkungsgrad erhält.
Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist der gewachsene pn-übergang als Kollektorübergang und der einlegierte pn-übergang als Emitterübergang besonders geeignet. Gemäß dem Stand der Technik sind bisher nur Transistoren verwendet worden, bei denen entweder beide Übergänge gewachsen oder beide einlegiert waren. Diese Kombination von gewachsenem und einlegiertem Übergang, wie sie bei dem erfmdungsgemäßen Verfahren auftritt, erzeugt optimale Eigenschaften des hergestellten Transistors. Insbesondere läßt sich ein hoher Wirkungsgrad eines Hochleistungstransistors erzeugen.
In Fig. 4 ist der Transistor, wie er an Hand der Fig. 1 beschrieben wurde, in eine Verstärkerstufe geschaltet gezeichnet. Die Zone 2 des Transistors ist der Kollektor, der mit einer Elektrode 14 verbunden ist Die Zone 4 ist der Emitter, der mit der Elektrode 12 verbunden ist. Die an der Oberfläche anliegende Zone 9 ist eine Basiszone, die von der p-Zone 3 getrennt ist und mit einer Basiselektrode 11 verbunden ist. Die Emitterelektrode 12 ist gegen die Basis 11 über den Widerstand 17 durch die Spannungsquelle 18 negativ vorgespannt. Da die Zone 4 η-leitend und die Basiszone 9 p-leitend ist, ist der dazwischenliegende pn-übergang in Flußrichtung angeschlossen. Über dieselbe Spannungsquelle 18 wird die Kollektorelektrode 14 gegen die Basis 11 positiv vorgespannt. Da die Kollektorzone 2 n-leitend ist, ist der Kollektor in Sperrichtung angeschlossen. Die Eingangssignale werden der Basiselektrode 11 und der Emitterelektrode 12 über den Eingangstransformator 19 zugeführt. Die Ausgangssignale werden zwischen der Kollektorelektrode 14 und der Emitterelektrode 12 über einen Ausgangstransformator 2© abgenommen. An Stelle der hier dargestellten Transformatorkopplung können selbstverständlich auch andere Mittel zur Ankopplung sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig verwendet werden.
Fig. 5 zeigt eine Kennlinienschar für den Kollektor bei geerdetem Emitter. Die Linien A, B, C, D und E stellen eine Kurvenschar für die Basisströme von 20, 40, 60, 80 und 100 Milliampere dar. Aus diesen Kurven ist ersichtlich, daß mit dem Kreis gemäß Fig. 4 gute Verstärkungseigenschaften erzielt werden können. Bei in Sperrichtung vorgespanntem Kollektor sind die Ströme des Kreises so zu bemessen, daß die Eingangsimpedanz positiv wird, damit die Anordnung stabil arbeitet. So ist der Arbeitspunkt des Kreises für irgendeinen Wert einer Eingangsspannung eindeutig bestimmt. Wäre der Kollektor in Flußrichtung vorgespannt, so würden die Eigenschaften des Kreises ein Gebiet mit negativem Eingangswiderstand ergeben, so daß eine Instabilität entstünde. Damit wäre eine lineare Verstärkung nicht zu erzielen.
Fig. 6 zeigt eine Schaltung, bei der die Anordnung nach Fig. 1 als Oszillator zur Erzeugung von hochfrequenten Wechselströmen geschaltet ist. Dort ist die Emitterelektrode 12 gegen die Basis 11 aus der Spannungsquelle 21 negativ vorgespannt. Die Gleichspannungsquelle spannt die Kollektorelektrode 14 gegen die Basis 11 positiv vor. Der Emitter ist so in Flußrichtung und der Kollektor in Sperrichtung angeschlossen. Der Kollektorkreis ist auf den Emitterkreis über den Rückkopplungstransformator 22 zurückgekoppelt.
Vorrichtungen, die in ihrem Aufbau dem Schema der Fig. 1 entsprechen, haben eine ungewöhnlich hohe Stromverstärkung im Vergleich zu den üblichen npn- bzw. pnp-Transistoren. Das rührt daher, daß der Stromverstärkungfaktor α des erfindungsgemäßen Transistors komplex ist und sich aus dem Stromverstärkungsfaktor des Außenbasisanschlusses und dem Stromverstärkungsfaktor der dünnen p-Zone zusammensetzt. Im Betrieb des erfindungsgemäßen Transistors werden Minoritätsladungsträger, also beim pnpn-Transistor positive Löcher, von dem einlegierten Übergang in die Emitterzone injiziert und erreichen die dünne p-Zone durch Diffusion durch die dünne η-Schicht, die die beiden trennt. Da der trennende Abstand kleiner als eine Diffusionslänge, d. h. Vio oder 2Ao mm ist, ist der durch Rekombination der Minoritätsladungsträger auftretende Verlust klein.
Die injizierten Löcher, die die dünne p-Zone erreichen, erzeugen einen viel größeren Elektronenstrom durch die entfernt liegende p-Zone. Stromverstärkungen von mehreren Hundert werden durch den erfindungsgemäß hergestellten Transistor mit Leichtigkeit erzielt.
Ein gemäß dem geschilderten Ausführungsbeispiel hergestellter pnpn-Transistor hat eine Leistungsverstärkung von näherungsweise 25 Dezibel bei einer Ausgangsleistung von etwa 1 Watt und einer Kollektorspannung von etwa 6 Volt. Der mit A-Verstärkern gemessene Leistungswirkungsgrad, der definiert ist als Verhältnis der Gleichstromausgangsleistung zur gesamten zugeführten Gleichstromleistung, ergibt Werte von etwa 40%. Die obere theoretische Grenze, die so erzielt werden kann, beträgt dagegen 50%. Bei einer etwas abgewandelten Anordnung wird ein A-Verstärker mit 12 Volt Kollektorspannung betrieben und liefert eine Leistungsverstärkung von etwa 30 Dezibel bei einer Ausgangsleistung von etwa 2 Watt. Diese Anordnung liefert einen Leistungswirkungsgrad von etwas mehr als 40% bei einem Arbeitswiderstand von etwa 100 Ohm.
Die Frequenzgrenzen der erfindungsgemäß hergestellten Transistoren liegen hoch. Bei einer Reihe von ihnen ist eine Grenzfrequenz von annähernd 1000 kHz festgestellt worden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:
1. Verfahren zum Herstellen eines Flächentransistors, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Plättchen aus Halbleitermaterial mit drei ge wachsenen Zonen hergestellt wird, von denen die mittlere dünne Zone den umgekehrten Leitfähigkeitstyp als die außenliegenden Zonen hat, daß dann ein den Leitfähigkeitstyp der mittleren Zone erzeugendes Dopmaterial in eine der äußeren Zonen so tief einlegiert wird, daß der entstehende pn-übergang zumindest über einen wesentlichen Teil der Fläche vom pn-übergang zwischen der äußeren Zone und der dünnen mittleren Zone einen Abstand erhält, der unterhalb der Diffusionslänge der Minderheitsladungsträger in der äußeren Zone liegt, und daß schließlich die beiden äußeren Zonen sowie die Zone, die nach dem Einlegieren des Dopmaterials durch Rekristallisation in der äußeren Zone entstanden ist, mit Ohmschen Anschlußkontakten versehen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein einkristalliner Halbleiterbarren mittels der Czochralski-Impfkristallmethode aus einer Schmelze gezogen wird, wobei die Zonen verschiedenen Leitfähigkeitstyps durch die während des Ziehvorganges durch Veränderung der Heizleistung veränderte Wachstumsgeschwindigkeit des anwachsenden Barrens erzeugt werden, und daß dann Halbleiterplättchen mit den Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit aus dem Barren geschnitten werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein einkristalliner Halbleiterbarren nach einem Verfahren der Zonenschmelztechnik mit Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit erzeugt wird und daß dann Halbleiterplättchen mit den Zonen unterschiedlicher Leitfähigkeit aus dem Barren geschnitten werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Dopmaterial derart auf das Halbleiterplättchen aufgebracht wird, daß es sich beim Auflegieren nur über einen vorzugsweise mittleren Teil der Fläche der Seite, auf der es aufgebracht wird, ausbreitet.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkontakt derjenigen äußeren Zone, in der sich die einlegierte Zone befindet, möglichst nahe am Anschlußkontakt der einlegierten Zone angebracht wird, vorzugsweise als ein die einlegierte Zone umgebender Ringkontakt.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften- W 12146 VIIIc/21g
(bekanntgemacht am 1.12.1955), W14766 VIIIc/ 21g (bekanntgemacht am 9.2.1956);
»Zeitschrift für Elektrochemie«, Bd. 58, 1954,
Nr. 5, S. 283 bis 321;
USA.-Patentschrift Nr. 2 672 528.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 109 679/168 8.
DEG22214A 1956-06-01 1957-05-31 Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors Granted DE1113031B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US588862A US2806983A (en) 1956-06-01 1956-06-01 Remote base transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE1113031B true DE1113031B (de) 1961-08-24
DE1113031C2 DE1113031C2 (de) 1962-03-15

Family

ID=24355603

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEG22214A Granted DE1113031B (de) 1956-06-01 1957-05-31 Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors

Country Status (3)

Country Link
US (1) US2806983A (de)
DE (1) DE1113031B (de)
FR (1) FR1177092A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3239917A1 (de) * 1982-10-28 1984-05-03 Roman Efimovi&ccaron; Tomilino Moskovskaja oblast' Smoljanskij Bipolares halbleiterbauelement

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3193737A (en) * 1955-05-18 1965-07-06 Ibm Bistable junction transistor
DE1116824B (de) * 1956-06-07 1961-11-09 Licentia Gmbh Verfahren zum Herstellen einer elektrischen Halbleiteranordnung mit mindestens einemp-n-UEbergang
US3162770A (en) * 1957-06-06 1964-12-22 Ibm Transistor structure
BE531769A (de) * 1957-08-07 1900-01-01
US3089067A (en) * 1957-09-30 1963-05-07 Gen Motors Corp Semiconductor device
US3095529A (en) * 1959-06-10 1963-06-25 Suisse Horlogerie Device for electromagnetically maintaining oscillating movement
NL252131A (de) * 1959-06-30
US3189800A (en) * 1959-12-14 1965-06-15 Westinghouse Electric Corp Multi-region two-terminal semiconductor device
GB1031473A (en) * 1961-08-03 1966-06-02 Lucas Industries Ltd Controlled rectifiers
US3249831A (en) * 1963-01-04 1966-05-03 Westinghouse Electric Corp Semiconductor controlled rectifiers with a p-n junction having a shallow impurity concentration gradient
US3462311A (en) * 1966-05-20 1969-08-19 Globe Union Inc Semiconductor device having improved resistance to radiation damage
JPS5147584B2 (de) * 1972-12-29 1976-12-15
DE10344609B3 (de) * 2003-09-25 2005-07-21 Infineon Technologies Ag Hochfrequenzdiode
US7247926B2 (en) * 2003-12-09 2007-07-24 Infineon Technologies Ag High-frequency switching transistor
EP1542287B1 (de) * 2003-12-09 2012-02-01 Infineon Technologies AG Hochfrequenz Bipolartransistor

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2672528A (en) * 1949-05-28 1954-03-16 Bell Telephone Labor Inc Semiconductor translating device

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2569347A (en) * 1948-06-26 1951-09-25 Bell Telephone Labor Inc Circuit element utilizing semiconductive material
US2842723A (en) * 1952-04-15 1958-07-08 Licentia Gmbh Controllable asymmetric electrical conductor systems
FR1109404A (fr) * 1953-01-22 1956-01-27 Philips Nv élément transisteur du type multicouche et son procédé de fabrication

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2672528A (en) * 1949-05-28 1954-03-16 Bell Telephone Labor Inc Semiconductor translating device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3239917A1 (de) * 1982-10-28 1984-05-03 Roman Efimovi&ccaron; Tomilino Moskovskaja oblast' Smoljanskij Bipolares halbleiterbauelement

Also Published As

Publication number Publication date
FR1177092A (fr) 1959-04-20
US2806983A (en) 1957-09-17
DE1113031C2 (de) 1962-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1113031B (de) Verfahren zur Herstellung eines Flaechentransistors
DE1016841B (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiters mit Inversionsschicht
DE1279196B (de) Flaechentransistor
DE1260029B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen auf einem Halbleitereinkristallgrundplaettchen
DE1283399B (de) Feldeffekt-Transistor mit zwei ohmschen Elektroden und mit einer isolierten Steuerelektrode
DE1094369B (de) Herstellungsverfahren eines dicken, eigenleitenden Gebietes am pn-UEbergang in einem Halbleiterkoerper einer Halbleiteranordnung
DE3048816A1 (de) Durchbruch-referenzdiode
DE1152764B (de) Unipolartransistor mit einem steuernden pn-UEbergang
DE1041161B (de) Flaechentransistoranordnung
DE1116321B (de) Verfahren zum Einlegieren der Emitterelektrode eines Transistors
DE1282796B (de) Integrierte Halbleiteranordnungen und Verfahren zum Herstellen derselben
DE1213920B (de) Halbleiterbauelement mit fuenf Zonen abwechselnden Leitfaehigkeitstyps
DE2405935C2 (de) Verfahren zur Diffusion von Dotierstoffatomen eines ersten Leitungstyps in eine erste Oberfläche eines Halbleiterkörpers mit einem zweiten Leitungstyp
DE1113035B (de) Flaechendiode mit einem scharfen pn-UEbergang und Tunneleffekt sowie Verfahren zu ihrer Herstellung
DE1544228A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauteilen
DE2515577A1 (de) Schaltungsanordnung mit einem transistor hoher eingangsimpedanz
DE2364752A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE1163459B (de) Doppel-Halbleiterdiode mit teilweise negativer Stromspannungskennlinie und Verfahren zum Herstellen
DE2515457B2 (de) Differenzverstärker
DE2516758A1 (de) Steuerschaltung
DE2418560A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE2627355B2 (de) Lichtemittierende Festkörpervorrichtung und Verfahren zu deren Herstellung
DE1514010A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE1194061B (de) Verfahren zum Herstellen eines Flaechen-Vierzonentransistors und Anwendung eines nach diesem Verfahren hergestellten Transistors
DE2507038C3 (de) Inverser Planartransistor und Verfahren zu seiner Herstellung