DE1118888B - Diffusionstransistor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Diffusionstransistor und Verfahren zu dessen Herstellung

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DE1118888B DEN18131A DEN0018131A DE1118888B DE 1118888 B DE1118888 B DE 1118888B DE N18131 A DEN18131 A DE N18131A DE N0018131 A DEN0018131 A DE N0018131A DE 1118888 B DE1118888 B DE 1118888B
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Description

DEUTSCHES
PATENTAMT
N18131 Vfflc/21g
ANMELDETAG:
BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:
6. A P RIL 1960
7. DEZEMBER 1961
Die Erfindung betrifft einen Diffusionstransistor mit plättchenförmigem Halbleiterkörper eines Leitungstyps, auf dessen einer Oberflächenseite, vorzugsweise direkt an der Oberfläche, eine diffundierte Basiszone entgegengesetzten Leitungstyps liegt, auf der eine gleichrichtende Emitterelektrode und eine nichtgleichrichtende Basiselektrode angebracht sind, und auf dessen entgegengesetzter Oberflächenseite des als Kollektorzone dienenden Halbleiterkörpers eine nichtgleichrichtende Kollektorelektrode angebracht ist. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung solcher Diffusionstransistoren.
Unter einem Diffusionstransistor wird hier in üblicher Weise ein Transistor verstanden, dessen Basiszone durch Feststoffdiffusion wirksamer Verunreinigungen oder stöchiometrischer Abweichungen in den betreffenden Teil des Halbleiterkörpers erzielt ist, wie z. B. durch Diffusion eines Donators in eine Oberflächenschicht eines p-Typ-Halbleiterkörpers. Hierdurch tritt in der Basiszone eines Diffusionstransistors stets ein Gradient in der Konzentration an wirksamen Verunreinigungen in Richtung der Diffusion auf. Es sind bereits verschiedene Arten von Diffusionstransistoren und Verfahren zu deren Herstellung bekannt, wie z. B. diejengen, welche im Bell System Technical Journal, Bd. 35, Nr. 1, Januar 1956, S. 23 bis 34, beschrieben wurden, oder der sogenannte doppeldiffundierte Transistor, der in derselben Nummer der obenerwähnten Zeitschrift auf den Seiten 1 bis 22 beschrieben wurde. In der Zeitschrift Proceedings of the IRE, Bd. 46, Nr. 6, Juni 1958, S. 1161 bis 1165, wurde wieder eine andere Ausführungsform eines Diffusionstransistors, und zwar der sogenannte Legierungsdiffusionstransistor beschrieben, dessen Basiszone von einer aufgeschmolzenen Elektrode aus eindiffundiert wird. In derselben Nummer der Zeitschrift »Proceedings of the IRE« wurde auf den Seiten 1074 bis 1076 noch eine andere Ausführungsform eines Diffusionstransistors, nämlich ein Transistor mit einer ausdiffundierten Basiszone, beschrieben.
Es wurde festgestellt, daß diese Diffusionstransistoren einerseits infolge der mit der Diffusionstechnik erzielbaren äußerst geringen Dicke der Basiszone des Transistors den großen Vorteil der Anwendungsmöglichkeit für sehr hohe Frequenzen bieten, andererseits aber gerade durch ihren infolge der Anwendung der Diffusionstechnik erzielten Aufbau für schnelle Schaltanwendungen weniger geeignet sind.
Bei einem Diffusionstransistor wird nämlich nur ein sehr geringer Teil des Halbleiterkörpers von der Basiszone beansprucht, z. B. eine Schichtstärke von wenigen Mikron, während der verbleibende vorwie-Diffusionstransistor und Verfahren zu dessen Herstellung
Anmelder: ·
N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)
Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt, Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 10. April 1959 (Nr. 12 229/59)
Julian Robert Anthony Beale, Reigate, Surrey
(Großbritannien), ist als Erfinder genannt worden
gend größere Teil des Halbleiterkörpers, z. B. eine Schichtdicke von 100 Mikron, nahezu völlig als Kollektorzone benutzt wird, welche im allgemeinen auch noch hochohmig ist, d. h. einen höheren spezifischen Widerstand als die Basiszone aufweist, für Germanium und Silicium ζ. Β. einen größeren spezifischen Widerstand als 0,05 Ωαη. Bei Anwendung dieser Diffusionstransistoren für Schaltzwecke, bei denen der Transistor ausgesteuert wird, tritt in einem der Schaltzustände eine Stauung der Ladungsträger (sogenanntes »bottoming«) auf, bei der die Emitterspannung und die Kollektorspannung praktisch einander gleich werden und der Übergang zwischen der Basiszone und der Kollektorzone in die Flußrichtung kommt. Dies bewirkt in diesem Schaltzustand eine beträchtliche Injektion von Ladungsträgern in die Kollektorzone. Um den Transistor von diesem Schaltzustand, dem »Ein«-Zustand, in den anderen Schaltzustand, den »Aus«-Zustand, überführen zu können, müssen diese injizierten Ladungsträger zunächst aus der Kollektorzone entfernt werden. Da bei einem Diffusionstransistor die Kollektorzone hochohmig und dick ist und weiterhin aus dem gleichen Halbleitermaterial mit großer Lebensdauer der Ladungsträger besteht wie dasjenige, aus dem die Basiszone aufgebaut ist, ist dieser Abführungsvorgang verhältnismäßig langsam und die Wiederherstellungszeit verhältnismäßig groß. Die vorliegende Erfindung bezweckt unter anderem eine einfache und zweckmäßige Maßnahme zu schaffen, durch die dieser Nachteil der Diffusionstransisto-
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ren unter Beibehaltung der anderen Vorteile beseitigt Auf diese Weise ergibt sich eine besondere Ausfüh-
oder wenigstens beträchtlich herabgesetzt werden rungsform eines solchen Transistors, bei der sich auf
kann. der Kollektor-Oberfläche eine als elektrischer Kontakt
Bei einem Diffusionstransistor der eingangs er- mit dieser Zone wirksame Tragplatte befindet, die wähnten Art ist gemäß der Erfindung die Kollektor- 5 stellenweise eine Öffnung aufweist, innerhalb der sich
zone auf der entgegengesetzten Oberflächenseite we- der angegriffene und tiefer liegende Teil der Kollek-
nigstens über einen Teil entfernt und das Kristallgitter torzone befindet.
an der Oberflächenschicht der Kollektorzone durch Weiterhin ist bei einem solchen Diffusionstransistor
Beschüß mit das Kristallgitter angreifenden festen vorzugsweise der angegriffene Oberflächenteil der Teilchen verändert worden. Dies führt zu einer Ver- io Kollektorzone wenigstens teilweise mit einer leitenden
kürzung der Wiederherstellungszeit, in der die Schicht bedeckt, die mit dem Kollektorkontakt in
Stauung der Ladungsträger beseitigt ist, und ermög- elektrischer Verbindung steht. Daraus ergibt sich eine
licht eine viel schnellere Umschaltung des Transistors. wesentliche Abnahme des Reihenwiderstandes der
Bei der Herstellung eines solchen Diffusionstran- Kollektorzone.
sistors wird die erodierende Bearbeitung in Weiterbil- 15 Die leitende Schicht kann auf jede gewünschte
dung der Erfindung am Halbleiterkörper durchgeführt, Weise, wie ein inniger Kontakt zwischen leitender
nachdem in diesem bereits die Basiszone durch Diffu- Schicht und angegriffener Halbleiteroberfläche erziel-
sion angebracht ist, und dann erst wird die der Basis- bar ist, angebracht werden, z, B. durch Aufdampfen
zone gegenüberliegende Oberfläche der Kollektorzone oder elektrolytischen Niederschlag. Legieren ist für dem Beschüß mit angreifenden festen Teilchen unter- 20 eine gute ohmsche Verbindung nicht notwendig wegen
worfen. Dazu kann z. B. ein Beschüß mit Elektro- ' des Umstandes, daß die unterliegende Halbleiterzone
nen angewendet werden. Besonders günstige Ergeb- infolge der Bearbeitung eine niedrige Lebensdauer der
nisse wurden bereits durch einen Beschüß mit schlei- Ladungsträger aufweist. Die leitende Schicht kann
fenden oder scheuernden Teilchen, z. B. durch Sand- z. B. in elektrischem Kontakt mit der nachfolgend strahlen, erzielt. 25 noch zu beschreibenden elektrischen Verbindung auf
Vorzugsweise ist bei einem Diffusionstransistor der Kollektorzone, die zum Überwachen der elektrinach der Erfindung die Oberfläche des angegriffenen sehen Größe während der Bearbeitung durch Beschüß und infolge der Entfernung freigekommenen Teiles benutzt wird, angebracht werden,
der Kollektorzone wenigstens so groß wie die Ober- Bei Anwendung des Verfahrens nach der Erfinfläche der Basiszone und liegt dieser Basiszone gegen- 30 dung wird bei der Bearbeitung vorzugsweise von über. Der angegriffene Teil befindet sich daher an der einem Halbleiterkörper mit eindiffundierter Basiszone wirksamsten Stelle in der Kollektorzone. Weiterhin ist ausgegangen, bei dem beiderseits des Überganges zwiein solcher Diffusionstransistor vorzugsweise derart sehen der Basiszone und der Kollektorzone eine elekausgebildet, daß der angegriffene Teil der Kollektor- trische Verbindung mit dem Halbleiterkörper vorgezone sich höchstens bis auf diejenige Tief e in der KoI- 35 sehen ist, und während der Bearbeitung wird der Fortlektorzone erstreckt, bis auf welche bei der Höchst- gang dieser Bearbeitung überwacht durch Prüfung Sperrspannung am Kollektorzone-Basiszone-Übergang einer für diese Bearbeitung empfindlichen elektrischen die Erschöpfungsschicht dieses Überganges in die Größe des Halbleiterkörpers, und diese Bearbeitung Kollektorzone eindringt. wird fortgesetzt, bis die gewünschte Änderung der ge-
Zur Durchführung einer örtlichen angreifenden Be- 40 prüften elektrischen Größe erreicht ist. Dazu braucharbeitung auf der Oberfläche der Kollektorzone hat bare elektrische Größen sind z. B. der Reihenwideres sich besonders zweckmäßig erwiesen, auf der Ober- stand zwischen den Elektroden oder der Sperrstrom fläche der Kollektorseite des Halbleiterkörpers einen zwischen den Elektroden. Auf diese Weise ist eine Schutzkörper anzubringen, der nur die Oberfläche an reproduzierbare Herstellung möglich. Vorzugsweise der zu behandelnden Stelle der Kollektorzone freiläßt. 45 wird in diesem Zusammenhang vom Halbleiterkörper So kann man z. B. auf zweckmäßige Weise als Schutz- ausgegangen, nachdem auf diesem bereits die endgülkörper einen ringförmigen Kollektorkontaktkörper tige gewünschte Emitterelektrode, Basiselektrode und benutzen, der zu diesem Zweck bereits vor der Bear- Kollektorelektrode angebracht sind, und diese Konbeitung durch Beschüß auf der Kollektorzone aage- takte können zur Prüfung der betreffenden elektribracht wird und in der Ringmitte die Oberfläche der 50 sehen Größe benutzt werden, Vorzugsweise wird dann Kollektorzone für die Bearbeitung durch Beschüß frei als elektrische Größe unmittelbar die Schaltcharakteläßt. Auf diese Weise ergibt sich eine besonders ge- ristik des Kollektorzone-Basiszone-Übergangs angeeignete Ausführungsform eines Diffusionstransistors, wendet. Nach einer weiteren besonders geeigneten bei der auf der Kollektorzone-Oberfläche ein ringför- Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung miger Kollektorkontakt angebracht ist und der ange- 55 wird während der Bearbeitung durch Beschüß der griffene und tiefer liegende Teil der Kollektorzone nur Momentanwert der elektrischen Größe in einem Verinnerhalb der vom ringförmigen Kontakt umschlösse- gleichskreis mit einem Bezugswert der elektrischen nen Oberfläche liegt. Nach einer weiteren bevorzugten Größe verglichen, der dem endgültig gewünschten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung Wert dieser Größe entspricht, und das Ausgangssignal wird als Schutzkörper während der Bearbeitung durch 60 des Vergleichskreises wird zum automatischen Stop-Beschuß eine als elektrischer Kollektorkontakt ausge- pen der Bearbeitung durch Beschüß benutzt, wenn bildete Tragplatte auf der Kollektorzone benutzt, der gewünschte Wert erreicht ist.
welche an der gewünschten zu behandelnden Stelle Es wird noch bemerkt, daß es bei der Herstellung eine Öffnung aufweist. von Diffusionstransistoren bekannt ist, die diffundierte
Diese Öffnung kann ein rundes Loch in der Trag- 65 Schicht an der der Emitterzone gegenüberliegenden platte sein, kann aber auch anders gestaltet werden, Seite des Halbleiterkörpers zu entfernen, damit der z. B. ein rechteckiges Loch oder ein Schnitt durch die als Kollektorzone verwendete ursprüngliche Halb-Platte über ihre ganze oder einen Teil der Breite sein. leiterkörper zum Anbringen einer Kollektorkontakt-
5 ... 6
elektrode freigelegt wird. Abgesehen davon, daß diese daß die beiden Elektrodenteile beiderseits des Schiit-Entfernung also einem ganz anderen Zweck dient, zes schmelzen, ohne daß sie ineinanderfließen, und erfolgt sie üblicherweise durch eine Ätzbehandlung daß von den beiden getrennten Elektrodenschmelzen oder durch Abschleifen mit nachfolgender Ätzbehand- aus über die Schmelzfronten Antimon in das darunterlung. Bei der vorliegenden Erfindung dagegen handelt 5 liegende Halbleitermaterial eindiffundiert und so eine es sich wesentlich um die Erzeugung einer deformier- η-Art diffundierte Basiszone im Halbleiterkörper erten Schicht in der Kollektorzone durch Beschüß mit zielt wird, die nach einer Ätzbehandlung eine Gestalt das Kristallgitter angreifenden Teilchen, wodurch haben kann wie die in Fig. 1 mit 12 bezeichnete Zone, der besondere Effekt der Verbesserung der Wieder- Die Dicke dieser Basiszone, welche z. B. einige Mikron holungszeit des Diffusionstransistors erhalten wird, io betragen kann, wird durch die Temperatur und die
Die Erfindung wird an Hand einiger Figuren und Zeitdauer dieser Behandlung bedingt. Beim Abkühlen Beispiele näher erläutert. setzt sich von der Schmelzfront auf der Basiszone aus
Fig. 1 zeigt schematisch einen Querschnitt einer an einer Seite des Schlitzes die vorherrschend mit Ausführungsform eines an sich bekannten Diffusions- Aluminium dotierte rekristallisierte p-Art Zone 2 b' transistors; is ab, mit auf dieser befindlichem Metallkontakt 3 b',
Fig. 2 zeigt einen Diffusionstransistor während der und an der anderen Seite des Schlitzes setzt sich die Bearbeitung durch Beschüß nach der Erfindung; vorherrschend mit Antimon dotierte wiederkristalli-
Fig. 3 zeigt ein Schaltbild zum Überwachen der sierte η-Art Zone la ab, mit auf dieser befindlichem elektrischen Größe während der Bearbeitung, und Metallkontaktteil 3 a. Auf der Kollektorzone 1 kann
Fig. 4 zeigt eine dabei auftretende elektrische Si- ao dann z. B. mit Hilfe einer Indium-Gallium-Legierung gnalform; mit z.B. 1"Vo Gallium eine ohmsche Kollektorelek-
Fig. 5 zeigt schematisch einen Querschnitt eines trade angebracht werden.
Diffusionstransistors nach der Erfindung, und in Dieser Diffusionstransistor ist zur Schaltanwendung
Fig. 6 und 7 sind wieder andere Ausführungsfor- mit Aussteuerung, wie im übrigen auch die anderen men eines Diffusionstransistors nach der Erfindung im 25 bekannten Diffusionstransistoren, bei denen stets eine Schnitt dargestellt. verhältnismäßig dicke Kollektorzone mit einer Dicke
In Fig. 1 ist ein ohne Anwendung der Erfindung von z.B. 100 Mikron vorliegt, die vielfach noch hocherzielter Diffusionstransistor dargestellt. Auf dem ohmig ist, weniger geeignet, weil unter anderem Teil 1 des Halbleiterkörpers, der als Kollektorzone infolge der großen Oberfläche der Kollektorzone, benutzt wird und z. B. aus p-Typ-Germanium mit 30 infolge der langen Lebensdauer der Ladungsträger einem spezifischen Widerstand von 2 Qcm besteht, darin und infolge des hohen Reihenwiderstandes in befindet sich die diffundierte Basiszone 12, welche der Kollektorzone der bei Polung des Kollektorüberaus n-Typ-Germanium mit Antimon als Donator- gangs in Flußrichtung in die Kollektorzone injizierte verunreinigung besteht. Auf der Basiszone befin- Ladungsträger zu langsam entfernt werden kann,
det sich an einer Seite die Emitterelektrode, welche 35 Fig. 2 zeigt einen ähnlichen Diffusionstransistor aus der p-Typ kristallisierten halbleitenden Zone 2 b' während der Anwendung des Verfahrens nach der mit Aluminium als vorherrschende Verunreinigung Erfindung. Für ähnliche Teile sind in Fig. 2 die glei- und aus dem auf dieser geschmolzenen Metallkontakt- chen Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. Die HerteU32>' besteht, der aus Blei mit etwas Antimon und stellung dieses Transistors weist anfänglich nahezu die Aluminium und gegebenenfalls etwas Germanium zu- 4° gleichen Stadien auf wie die des Diffusionstransistors sammengesetzt ist. Auf dem Kontaktteil 3 b' ist mit nach Fig. 1, nur mit dem Unterschied, daß eine klei-Hilfe von Indiumlot ein Zuleitungsdraht 19 festgelötet. nere Kollektorelektrode 14 seitlich auf der Kollektor-Daneben befindet sich auf der Basiszone die Basis- zone-Oberfläche angebracht wird. Nach dem Anbrinelektrode, welche aus der η-Typ rekristallisierten halb- gen der Kollektorelektrode wird der Halbleiterkörper leitenden Schicht 2 a und auf dieser dem Metallkon- 45 einer bei Diffusionstransistoren üblichen Ätzbehandtaktteil 3 a besteht, der aus Blei mit etwas Antimon lung unterworfen, bei der die in die Oberfläche einzusammengesetzt und an dem gleichfalls ein Zulei- diffundierte, an die Basiszone 12 anschließende n-Arttungsdraht 18 mit Hilfe von Indiumlot befestigt ist. Zone gemäß der gestrichelten Linie 23 vom Körper Auf der Kollektorzone 1 ist die Kollektorelektrode entfernt wird. Dazu wird der Schlitz zwischen den angebracht, welche aus der p-Typ rekristallisierten 50 Teilen2a, 3a und 2b', 3b' vorher dadurch gefüllt, Zone 14 mit auf dieser einem Indium-Gallium-Kon- daß man einen Tropfen in Äthylmethylketon gelösten, takt 15 besteht, auf dem mit Hilfe von Indiumlot der verdünnten Polystyrollacks in den Schlitz fallen und Zuführungsleiter 16 festgelötet ist. den Lack trocknen läßt. Der Lack ist mit 22 bezeich-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, diesen Dif- net. Das Ganze wird dann in ein Ätzbad einer wäßfusionstransistor dadurch herzustellen, daß von einem 55 rigen 5«/o NaOH-Lösung eingetaucht. Dabei wird p-Halbleiterkörper mit einem spezifischen Widerstand eine Platinelektrode als Kathode verwendet, und die von etwa 2Qcm ausgegangen wird. Auf einer Seite Emitterelektrode wird mit der Anode verbunden, dieses Körpers wird eine Blei-Antimon-Legierung mit Etwa 5 Minuten lang wird ein Strom von etwa 5 mA einigen Prozent Antimon kurzzeitig aufgeschmolzen, durch das Ätzbad geschickt, so daß der durch die geso daß eine Haftung mit dem Körper erzielt wird. 60 strichelte Linie 23 angedeutete Teil des Körpers weg-Darauf wird mit Hilfe eines mit Ultraschallfrequenzen geätzt wird.
schwingenden Messers das aufgeschmolzene Elek- Der Lack 22 wird dann mit Hilfe von Äthylmethyl-
trodenmaterial durch einen bis in den Halbleiterkör- keton aus dem Schlitz gelöst, und das Ganze wird darper eindringenden Schlitz in zwei Teile geteilt. Dann auf etwa 15 Sekunden lang wieder in das Ätzbad einwird auf einen dieser Elektrodenteile, und zwar auf 65 getaucht und einer oberflächlichen Nachätzbehandlung denjenigen, welcher als Emitterelektrode bestimmt ist, unterworfen.
eine kleine Aluminiummenge aufgebracht. Darauf Die eine Seite des Transistors wird darauf mit einer
wird das Ganze auf eine so hohe Temperatur erhitzt, dicken schützenden Lackschicht 24 bedeckt, und die
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gegenüberliegende freie Kollektorzone-Oberfläche geschritten ist, was durch die Änderung der geprüften
wird dem Basis-Kollektor-Übergang gegenüber der Be- elektrischen Größe, im vorliegenden Falle wenn eine
handlung durch Beschüß mit Teilchen eines Schleif- gewünschte Schaltcharakteristik erzielt ist, bedingt
mittels, z. B. aus Carborundum, unterworfen, so daß wird, so wird der Luftstrahl entweder von Hand oder
die Oberfläche der Kollektorzone, wie durch die 5 selbsttätig gestoppt, z. B. auf die Weise, wie oben
Pfeile 25 angedeutet, über eine der diffundierten angegeben.
Basiszone 12 gegenüberliegende und in bezug auf die Der Transistor wird in destilliertem Wasser geBasiszone größere Oberfläche angegriffen wird. spült und z. B. durch Galvanisieren mit einer leiten-
Die Linie 26 deutet die Stelle der angegriffenen den Schicht zwecks Erzielung eines innigen elektri-Oberfläche an, nachdem die Bearbeitung erfolgt ist io sehen Kontaktes mit der beschädigten Schicht und unter Entfernung des Materials 27, und die Linie 28 zur Herstellung einer Verbindung mit der Kollektorzeigt die Begrenzung desjenigen Teiles der Kollektor- elektrode 14, 15 versehen.
zone, der zwar nicht entfernt, aber durch denZusam- Das Galvanisieren kann z. B. mit Hufe einer wäß-
menstoß der Teilchen beschädigt worden ist. In dem rigen Lösung von Nickelsulphat, Nickelchlorid und
zwischen den voll ausgezogenen Linien 26 und 28 15 Borsäure im Verhältnis 150, 30 bzw. 20 g pro Liter
liegenden Material des Teiles 1 haben die Minoritäts- unter Durchführung eines Stromes von 100 μΑ wäh-
träger infolge der darin vorhandenen Kristallfehler rend einer halben Stunde erfolgen,
eine kurze Lebensdauer. Diese Schichtdicke kann Fig. 5 zeigt den Diffusionstransistor nach der Er-
z. B. 20 Mikron betragen. findung nach dem Anbringen der leitenden Schicht 37.
Während der Bearbeitung durch Beschüß wird das 20 Die Montage des Transistors wird dann in bekann-
Verhalten des Basis-Kollektor-Ubergangs dauernd in ter Weise vollendet,
einer Schaltung nach Fig. 3 überwacht. Es ist z. B. auch möglich, an Stelle der Impulsform
Die Schaltung nach Fig. 3 besitzt einen Impuls- des Flußstromes den Sperrstrom während der Be-
generator 29, dessen Ausgang über ein die Vorspan- handlung zu überwachen.
nung und die Impulshöhe bedingendes Netzwerk 30 25 Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform
an die Reihenschaltung des Basis-Kollektor-Über- des Diffusionstransistors wird an Stelle einer örtlichen
ganges 31 des Transistors und eines Widerstandes 32 Kollektorelektrode eine ringförmige Kollektorelek-
gelegt wird. Die am Widerstand 32 auftretende Span- trode 40, 41 verwendet, die gleichzeitig als Schutz-
nung wird dem Ablenkkreis eines nicht dargestellten schicht während der Erosionsbearbeitung wirksam
Elektronenstrahloszilloskops über Verbindungen 33 30 war. Im übrigen entspricht diese Ausführungsform
zugeführt. Die Emitterelektrode wird bei diesem derjenigen nach Fig. 5. Entsprechende Teile der
Prüfverfahren nicht benutzt. beiden Figuren sind mit gleichen Bezugszeichen ver-
Die zugeführten Impulse können z. B. eine Wieder- sehen. Dies gilt auch für die besondere Ausführungs-
holungsfrequenz von 10 kHz bei einer Impulsbreite form eines Diffusionstransistors nach der Erfindung,
von 5 μβεο haben und einen Flußstrom durch den 35 wie sie in Fig. 7 dargestellt ist, die nur darin von den
Basis-Kollektor-Übergang 31 von 2 mA herbeiführen. Fig. 5 und 6 verschieden ist, daß die Oberfläche der
Anfänglich wird durch zu spätes Abklingen der Kollektorzone mit Hilfe einer Indium-Gallium-Legie-Ladungsträgerstauung in der Kollektorzone die durch rung 50 auf einem Trägerkörper 51 festgelötet ist, der die Linien 34, 35 nach Fig. 4 angegebene Impulsform z. B. aus Nickel besteht, in den ein rundes Loch 52 am Oszilloskop erzielt. Die Zeit α beträgt 5 \isec, und 40 gebohrt ist. Innerhalb der Öffnung 52 liegt der andie Zeit b beträgt 3 μβεα Je nachdem die Bearbeitung gegriffene und tiefer liegende Oberflächenteil 26 der fortschreitet, wird der Teil 35 sowohl in der Breite Kollektorzone, auf den eine leitende Indiumschicht 37 entsprechend der Zeitdauer als auch in der Ampli- elektrolytisch niedergeschlagen ist, welche eine gute tude verkleinert, bis seine Impulsform erzielt ist, wie elektrische Verbindung mit dem Trägerkörper 51 und sie durch die Linien 34, 36 in Fig. 4 dargestellt ist, so 45 der angegriffenen Oberfläche 20 bildet. Während der daß also das Entfernen der gestauten Ladungsträger Erosionsbearbeitung wird der Trägerkörper als aus der Kollektorzone viel schneller geschieht, da der Schutzkörper benutzt, wobei die Öffnung derart an-Ladungsinhalt infolge der vorhandenen Rekombi- gebracht ist, daß sie eine hinreichend große Obernationszentren schneller ausstirbt und infolge der Ver- fläche der Kollektorzone zur Behandlung frei läßt, kleinerung des Kollektorzonenvolumens geringer ist. 50 während der Trägerkörper nachher als Kollektorelek-
Das Ausgangssignal nach Fig. 4 kann durch einen trode verwendet wird und der vorspringende Teil Gleichrichter geschickt werden, der derart angeordnet gleichzeitig als Halterungskörper bei der Montage ist, daß er für den Signalteil unterhalb des Pegels 0-0 und als Kollektorzuführung dienen kann,
leitend ist. Der Ausgang dieses Gleichrichters kann Es wird noch darauf hingewiesen, daß die Erfinverstärkt und einer Integrierungsschaltung zugeführt 55 dung naturgemäß nicht auf die Anwendung bei dem werden. Der Ausgang der Integrierungsschaltung kann in der Figur dargestellten besonderen Diffusionstrandann einem Relais zugeführt werden, das die Strö- sistor beschränkt ist, sondern mit gleichem Vorteil bei mung der Erosionsteilchen mitführende Druckluft auf andere Weise hergestellten Diffusionstransistoren steuert und die Drackluftzuführung abschließt, wenn anwendbar ist, wie z. B. denjenigen, auf welche in der der Ausgang der Integrierungsschaltung einen einer 60 Einleitung verwiesen wurde.
bestimmten gewünschten Konfiguration der Impuls- Bei allen diesen Diffusionstransistoren tritt prak-
form 35, 36 entsprechenden Pegel unterschreitet. tisch im wesentlichen die gleiche Ausbildung des
Auf diese Weise kann die Erosion mit Hilfe von Halbleiterkörpers auf, und bei diesen ist die Erfin-Erosionsteilchen dauernd oder intermittierend durch dung daher mit gleichem Vorteil anwendbar. Weiter-Prüfung einer elektrischen Eigenschaft der Halb- 65 hin wird darauf hingewiesen, daß im Rahmen der Erleitervorrichtung überwacht werden und gewünschten- findung für einen Fachmann noch viele Änderungen falls der Erosionsvorgang selbsttätig beendet werden. möglich sind. So ist es z. B. auch möglich, bevor die
Wenn der Erosionsvorgang hinreichend weit fort- Bearbeitung mit erodierenden Teilchen durchgeführt
wird, an der gewünschten Stelle zunächst einen Teil des Materials der Kollektorzone auf andere Weise, z. B. durch Ätzen, zu entfernen. Weiterhin ist es einleuchtend, daß die Erfindung nicht nur bei Diffusionstransistoren mit dem Halbleitermaterial Germanium, sondern auch bei Diffusionstransistoren mit Silicium oder halbleitenden Verbindungen, wie den AUIBV-Verbindungen, anwendbar ist.

Claims (15)

PATENTANSPRÜCHE: IO
1. Diffusionstransistor mit plättchenförmigem Halbleiterkörper eines Leitungstyps, auf dessen einer Oberflächenseite, vorzugsweise direkt an der Oberfläche, eine diffundierte Basiszone entgegengesetzten Leitungstyps liegt, auf der eine gleichrichtende Emitterelektrode und eine nichtgleichrichtende Basiselektrode angebracht sind, und auf dessen entgegengesetzter Oberflächenseite des als Kollektorzone dienenden Halbleiterkörpers eine nichtgleichrichtende Kollektorelektrode angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorzone auf der entgegengesetzten Oberflächenseite wenigstens über einen Teil entfernt und das Kristallgitter an der Oberflächenschicht der Kollektorzone durch Beschüß mit das Kristallgitter angreifenden festen Teilchen verändert worden ist.
2. Diffusionstransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des durch die Entfernung freigelegten und durch Beschüß angegriffenen Teiles der Kollektorzone we- 3< > nigstens so groß ist wie die Oberfläche der gegenüberliegenden Basiszone.
3. Diffusionstransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Beschüß angegriffene Oberflächenteil der Kollektorzone sich höchstens bis auf diejenige Tiefe in die Kollektorzone erstreckt, bis zu welcher bei der Höchstsperrspannung am Kollektorzone-Basiszone-Übergang die Erschöpfungsschicht dieses Übergangs in die Kollektorzone eindringt.
4. Diffusionstransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der entgegengesetzten Oberflächenseite der Kollektorzone eine ringförmige Kollektorkontaktelektrode angebracht ist und der durch Beschüß angegriffene und tiefer liegende Teil der Kollektorzone nur innerhalb der von der ringförmigen Kollektorkontaktelektrode umschlossenen Fläche liegt.
5. Diffusionstransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich 5<> auf der Oberfläche der Kollektorzone eine gleichzeitig als Kollektorkontaktelektrode ausgebildete Tragplatte befindet, die stellenweise eine Öffnung aufweist, innerhalb welcher der durch Beschüß angegriffene und tiefer liegende Teil der Kollektorzone liegt.
6. Diffusionstransistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der durch Beschüß angegriffene Oberflächenteil der Kollektorzone wenigstens teilweise mit einer leitender Schicht bedeckt ist, die mit der Oberfläche in elektrischer Verbindung steht.
7. Verfahren zur Herstellung eines Diffusionstransistors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Bearbeitung der Kollektorzone durch Beschüß mit S.
angreifenden festen Teilchen durchgeführt wird, nahdem die Basiszone bereits in den Halbleiterkörper eindiffundiert worden ist.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Beschüß der Kollektorzone mit schleifenden oder scheuernden festen Teilchen durchgeführt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Basiszone und an der Kollektorzone je eine elektrische Kontaktelektrode angebracht werden und daß während der Bearbeitung der Fortgang dieser Bearbeitung durch Prüfung einer für diese Bearbeitung empfindlichen elektrischen Größe zwisohen den beiden Kontaktelektroden überwacht wird, und daß die Bearbeitung fortgesetzt wird, bis die gewünschte Änderung der betreffenden elektrischen Größe erreicht ist.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß von einem Halbleiterkörper ausgegangen wird, auf dem die endgültig gewünschten Basis-, Emitter- und Kollektorelektroden bereits angebracht sind.
11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bearbeitung der Momentanwert der elektrischen Größe in einem Vergleichskreis mit einem Bezugswert dieser elektrischen Größe verglichen wird, der dem endgültig gewünschten Wert dieser Größe entspricht, und daß das Ausgangssignal des Vergleichskreises zum automatischen Stoppen der Bearbeitung benutzt wird, wenn dieser gewünschte Wert erreicht ist.
12. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bearbeitung durch Beschüß ein Schutzkörper auf der Kollektorzone angebracht wird, der die Oberfläche der Kollektorzone nur an der gewünschten Stelle frei läßt.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzkörper eine vorher auf der Oberfläche der Kollektorzone angebrachte ringförmige Kollektorkontaktelektrode benutzt wird, und daß die Bearbeitung durch Beschüß innerhalb der ringförmigen Kollektorkontaktelektrode durchgeführt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzkörper eine vorher auf der Kollektorzone angebrachte Tragplatte verwendet wird, die gleichzeitig als Kollektorkontaktelektrode ausgebildet ist und an der gewünschten zu behandelnden Stelle eine Öffnung aufweist.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bearbeitung durch Beschüß auf der angegriffenen Oberfläche der Kollektorzone eine leitende Schicht in elektrischer Verbindung mit der Kollektorkontaktelektrode angebracht wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1024 640,1 035 787; österreichische Patentschrift Nr. 194 909;
USA.-Patentschrift Nr. 2799 637;
IRE Transact, on electron devices, Juli 1956,
bis 160, und April 1958, S. 49 bis 54.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
109 748/377 11.61
DEN18131A 1959-04-10 1960-04-06 Diffusionstransistor und Verfahren zu dessen Herstellung Granted DE1118888B (de)

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