DE1132247B - Controlled four-layer triode with four semiconductor layers of alternating conductivity type - Google Patents
Controlled four-layer triode with four semiconductor layers of alternating conductivity typeInfo
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Description
INTERNAT. KL. H 01 1INTERNAT. KL. H 01 1
DEUTSCHESGERMAN
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S 61543 Vfflc/21gS 61543 Vfflc / 21g
BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 28. JUNI 1962 NOTICE
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ANDOUTPUTE
EDITORIAL: JUNE 28, 1962
Es sind Vierschichtentrioden mit vier Halbleiterschichten abwechselnden Leitfähigkeitstyps bekannt, deren äußere Schichten mit je einer zum Anschluß eines Laststromkreises geeigneten Kontaktelektrode versehen sind, während an mindestens einer der mittleren Schichten eine Kontaktelektrode angebracht ist, die zum Zünden der Anordnung dient. Diese Vierschichtentrioden sind im Gegensatz zu den ebenfalls bekannten Transistoren nicht kontinuierlich steuerbar, sondern man unterscheidet bei ihnen nur zwei Betriebszustände, nämlich den gezündeten und den gelöschten. Bei einer früher vorgeschlagenen Ausführungsform von Vierschichtentrioden, deren äußere Schichten hohe Leitfähigkeit besitzen, während eine der beiden inneren Schichten hochohmig ist und die andere mittlere Leitfähigkeit aufweist, ist beispielsweise auf der oberen Flachseite eines einkristallinen Halbleiterkörpers in der Mitte eine für den Anschluß des Lastkreises bestimmte flächenhafte Hauptkontaktelektrode angebracht. Eine Steuerkontaktelektrode, die an der benachbarten mittleren Schicht als sperrfreier Kontakt angebracht ist, umgibt in Form eines schmalen Ringes in konzentrischer Anordnung die Hauptkontaktelektrode. Demgegenüber wird mit der Erfindung eine Verbesserung sowohl hinsichtlich der Herstellbarkeit als auch hinsichtlich der betriebsmäßigen Ausnutzbarkeit der Halbleiterfläche erzielt.Four-layer triodes with four semiconductor layers of alternating conductivity type are known, their outer layers each with a contact electrode suitable for connecting a load circuit are provided, while a contact electrode is attached to at least one of the middle layers, which is used to ignite the arrangement. These four-layer triodes are in contrast to the also known transistors are not continuously controllable, but a distinction is made between only two operating states, namely the ignited and the extinguished. In a previously proposed embodiment of four-layer triodes, the outer layers of which have high conductivity, while a of the two inner layers is high resistance and the other has medium conductivity, is for example on the upper flat side of a monocrystalline semiconductor body in the middle one for the connection the load circuit certain areal main contact electrode attached. A control contact electrode, which is attached to the adjacent middle layer as a barrier-free contact, surrounds in the form of a narrow ring in a concentric arrangement, the main contact electrode. In contrast, the Invention an improvement both in terms of manufacturability and in terms of operational Utilization of the semiconductor area achieved.
Demgemäß betrifft die Erfindung eine gesteuerte Vierschichtentriode mit vier Halbleiterschichten abwechselnden Leitfähigkeitstyps, mit zwei zum An-Schluß eines Laststromkreises vorgesehenen sperrfreien, flächenhaften Kontaktelektroden auf den beiden äußeren emittierenden Schichten, die den wesentlichen Teil der Oberflächen der äußeren Schichten bedecken, und mit einer weiteren sperrfreien Kontaktelektrode zum Steuern an mindestens einer der mittleren Schichten. Erfindungsgemäß ist die Steuerkontaktelektrode kleinflächig gegenüber den ersten beiden Kontaktelektroden ausgebildet und in einer Aussparung einer der ersten beiden Kontaktelektroden und der angrenzenden äußeren Halbleiterschicht an der angrenzenden mittleren Schicht angebracht.Accordingly, the invention relates to a controlled four-layer triode with four alternating semiconductor layers Conductivity type, with two non-blocking, planar contact electrodes on the two outer emitting layers, which make up the essential part of the surfaces of the outer layers, and with another non-blocking contact electrode for Taxes on at least one of the middle classes. According to the invention, the control contact electrode has a small area compared to the first two contact electrodes formed and in a recess of one of the first two contact electrodes and the adjacent one outer semiconductor layer attached to the adjacent middle layer.
Die Vorteile der Erfindung werden aus folgenden Erwägungen klar: Für die stromführende Hauptkontaktelektrode ist eine möglichst große Flächenausdehnung erwünscht. Die Steuerkontaktelektrode jedoch wird im Betrieb nur mit schwachen Steuerströmen belastet und benötigt für ihre Funktion nur eine geringe Fläche. Man kann somit vorteilhaft die Steuerkontaktelektrode annähernd punktförmig ausgestalten und sie auf eine Größe beschränken, welche die Befestigung einer Leitung gerade noch ermöglicht.The advantages of the invention become clear from the following considerations: For the current-carrying main contact electrode the largest possible area is desired. The control contact electrode however, it is only loaded with weak control currents during operation and is only required for its function a small area. The control contact electrode can thus advantageously be configured in an approximately punctiform manner and limit it to a size that just barely allows a line to be attached.
Gesteuerte VierschichtentriodeControlled four-layer triode
mit vier Halbleiterschichtenwith four semiconductor layers
abwechselnden Leitfähigkeitstypsalternating conductivity type
Anmelder:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,Applicant:
Siemens-Schuckertwerke Aktiengesellschaft,
Berlin und Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Berlin and Erlangen,
Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50
Dipl.-Phys. Reimer Emeis, Ebermannstadt (OFr.),
ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Reimer Emeis, Ebermannstadt (OFr.),
has been named as the inventor
Wird diese Kontaktelektrode in eine Aussparung der stromführenden Hauptkontaktelektrode eingesetzt, so kann der Durchmesser der Hauptkontaktelektrode bis zum Außendurchmesser des ursprünglichen Ringes der Steuerkontaktelektrode erweitert werden. Ferner ist eine für die Steuerkontaktelektrode erforderliche Aussparung in der stromführenden Hauptkontaktelektrode leichter herzustellen als eine die scheibenförmige Hauptkontaktelektrode umgebende Steuerkontaktelektrode von der Form eines schmalen Ringes mit entsprechend großem Durchmesser.If this contact electrode is inserted into a recess in the current-carrying main contact electrode, so the diameter of the main contact electrode can be up to the outer diameter of the original ring the control contact electrode can be expanded. Furthermore, one is required for the control contact electrode Recess in the current-carrying main contact electrode is easier to produce than a disk-shaped one Control contact electrode in the form of a narrow ring surrounding the main contact electrode with a correspondingly large diameter.
In Fig. 1 ist eine Vierschichtentriode nach der Erfindung mit den angeschlossenen Stromkreisen schematisch dargestellt. Die vier Schichten sind mit 2, 3, 4 und 5 bezeichnet, 2 a und 5 a sind die äußeren Kontaktelektroden, welche den Hauptstrom führen. Durch eine Bohrung der Hauptelektrode 2 α ist die Steuerkontaktelektrode 3 α an den Steuerkreis mit der Spannungsquelle 6 und dem Steuerschalter 7 angeschlossen. Der Hauptstromkreis mit der Spannungsquelle 8, welche beispielsweise eine Gleichspannung U2 liefern möge, dem Ausschalter 9 und dem Lastwiderstand 10 liegt an den beiden äußeren Kontaktelektroden 2a und 5 a. Mit dem Schalter 7 wird die Steuerspannung U1 an die Steuerkontaktelektrode 3 α gelegt. Dadurch wird der p-n-Übergang zwischen den beiden mittleren schwach dotierten Schichten 3 und 4 mit Ladungsträgern zugeschwemmt und so die Vierschichtentriode gezündet.In Fig. 1, a four-layer triode according to the invention with the connected circuits is shown schematically. The four layers are labeled 2, 3, 4 and 5, 2 a and 5 a are the outer contact electrodes, which carry the main current. The control contact electrode 3 α is connected to the control circuit with the voltage source 6 and the control switch 7 through a bore in the main electrode 2 α. The main circuit with the voltage source 8, which, for example , may supply a direct voltage U 2 , the circuit breaker 9 and the load resistor 10 is connected to the two outer contact electrodes 2a and 5a. With the switch 7, the control voltage U 1 is applied to the control contact electrode 3 α. As a result, the pn junction between the two middle, weakly doped layers 3 and 4 is flooded with charge carriers and the four-layer triode is ignited.
209 617/316209 617/316
Ein Ausführungsbeispiel einer Vierschichtentriode nach der Erfindung, das beispielsweise wie folgt hergestellt sein kann, ist in Fig. 2 veranschaulicht. Bei dieser Anordnung wird auf der oberen Flachseite einer einkristallinen Halbleiterscheibe 12, beispielsweise aus p-leitendem Silizium, durch Einlegieren einer einen η-dotierenden Stoff enthaltenden Folie, beispielsweise einer wismuthaltigen Goldfolie, eine η-leitende Rekristallisationsschicht 13 gebildet. Die Legierungsschicht Au-Si wird nach der Abkühlung mit Königs- wasser wieder entfernt. In die Rekristallisationsschicht 13 wird dann als Hauptkontaktelektrode 15 eine borhaltige Goldfolie einlegiert, welche eine ihr vorgelagerte hohe p-leitende Zone 14 schafft. In einer Bohrung im Zentrum der stromführenden Hauptkontaktelektrode 15 wird die scheibenförmige Steuerkontaktelektrode 16, beispielsweise aus einer antimonhaltigen Goldfolie, einlegiert, welche eine ihr vorgelagerte hoch η-leitende Zone 17 schafft. Auf der gegenüberliegenden Flachseite des Halbleiterkörpers 12 wird eine η-leitende Zone 18 hoher Leitfähigkeit durch Einlegieren einer Kontaktelektrode 19 mit ähnlicher Zusammensetzung wie die Steuerkontaktelektrode 16 hergestellt. Bei der Aufheizung zieht sich das Gold am Rande der Siliziumscheibe hoch, wodurch die in der Figur dargestellte Form der Kontaktelektrode 19 bedingt ist.An embodiment of a four layer triode according to the invention, which can be produced, for example, as follows, is illustrated in FIG. at this arrangement is made on the upper flat side of a monocrystalline semiconductor wafer 12, for example p-conductive silicon, by alloying a film containing an η-doping substance, for example a bismuth-containing gold foil, an η-conductive recrystallization layer 13 is formed. The alloy layer Au-Si is after cooling with Königs- water removed again. A boron-containing contact electrode is then inserted into the recrystallization layer 13 as the main contact electrode 15 Gold foil is alloyed, which creates a high p-conductive zone 14 in front of it. In a hole in the center of the current-carrying main contact electrode 15 is the disk-shaped control contact electrode 16, for example made of an antimony-containing gold foil, which is an upstream of it η-conductive zone 17 creates. On the opposite flat side of the semiconductor body 12 is a η-conductive zone 18 of high conductivity due to alloying a contact electrode 19 with a similar composition as the control contact electrode 16 is produced. When heated, the gold pulls up on the edge of the silicon wafer, causing the in the Figure shown shape of the contact electrode 19 is conditioned.
Das auf der Oberseite entstandene Kontaktelektrodenmuster ist in Fig. 3 in der Draufsicht dargestellt. Fig. 4 zeigt eine Abwandlung für rechteckige Scheiben, bei der die Steuerkontaktelektrode in einer seitlichen Aussparung der oberen Hauptkontaktelektrode angebracht ist.The contact electrode pattern produced on the upper side is shown in plan view in FIG. 3. Fig. 4 shows a modification for rectangular panes in which the control contact electrode in a lateral Recess of the upper main contact electrode is attached.
Claims (2)
779, 1041161, 1041163;German Auslegeschrift No. 1029 483,
779, 1041161, 1041163;
654;French patent specification No. 1141521,
654;
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