DE1151605B

DE1151605B - Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE1151605B
Application number: DET18902A
Authority: DE
Inventors: Dr Friedrich-Wilhelm Dehmelt
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1960-08-26
Filing date: 1960-08-26
Publication date: 1963-07-18
Also published as: DE1151605C2; FR1298089A

Description

Halbleiterbauelement Trotz vieler Bemühungen ist es bis heute noch nicht gelungen, die sogenannte Oberflächenrekombination völlig auszuschalten. Dieser unerwünschte Effekt ist darauf zurückzuführen, daß nicht alle am emitterseitigen pn-übergang in die Basiszone injizierten Ladungsträger zur Kollektorzone abwandern, sondern ein Teil davon das Bestreben hat, in umgekehrter Richtung zur emitterseitigen Oberfläche des Halbleiterkörpers zu diffundieren und dort dann zu rekombinieren. Der Basisstrom wird dabei um diesen Rekombinationsstrom vergrößert und der Stromverstärkungsfaktor /3 wesentlich verkleinert. Da dieser Vorgang der Oberflächenrekombination darüber hinaus durch die Belegung der Oberfläche beeinflußt wird, sind diese Oberflächenrekombinationserscheinungen und somit die Änderung der ß-Werte eines Transistors von der Temperatur sowie von der Oberflächenbelegung durch das umgebende Gas abhängig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, störende Oberflächenrekombinationen bei Halbleiterbauelementen, insbesondere Transistoren und Dioden, zu beseitigen oder zumindest auf ein Mindestmaß herabzusetzen. Die Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß mindestens ein Teil der Halbleiteroberfläche des Halbleiterbauelementes mit einer Schicht eines Halbleiterstoffes bedeckt ist, dessen Bandabstand größer als der Bandabstand des Halbleiterstoffes des Halbleiterbauelementes ist, und daß der Leitungstyp dieser Oberflächenschicht gleich dem Leitungstyp des angrenzenden Halbleiterkörpers ist.
Es sind zwar schon die verschiedensten Stoffe angegeben worden, die als Füllpasten oder Überzüge in pulvriger, wäßriger oder pastenartiger Form in das Halbleitergehäuse bzw. auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht werden sollen. Darunter befinden sich auch Halbleiterstoffe. Den bekannten Stoffen war die Aufgabe zugedacht, für gute Wärmeableitung zu sorgen, Feuchtigkeit im Gehäuse zu beseitigen oder stabilisierend auf die Halbleiteroberfläche einzuwirken. Die erfindungsgemäß gewählten Stoffe sollen darüber hinaus vor allem bewirken, daß der Einfluß der im Oberflächenbereich von Halbleiterkristallen vorhandenen Inversionsschicht ausgeschaltet wird. Dies erfordert nach der erfindungsgemäßen Lösung der gestellten Aufgabe die Verwendung von Stoffen, die nicht nur Halbleiter sind, sondern die darüber hinaus noch die bereits angegebene Bandabstands- und Leitungstypenbedingungen erfüllen. Daneben empfiehlt es sich, die Leitfähigkeit des die Halbleiteroberfläche bedeckenden Halbleiterstoffes erheblich höher zu wählen als die Leitfähigkeit des Halbleiterkörpers. Als Füllpaste wurden bisher beispielsweise Magnesiumoxyd oder Aluminiumoxyd verwendet. Gelegentlich wurden bereits auch Versuche mit Zinkoxyd angestellt. Ganz abgesehen davon, daß sich mit den bekannten Stoffen nicht immer die angestrebten Wirkungen erzielen lassen, eignen sich diese Stoffe auch nicht zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe.
Die nach der Erfindung in Frage kommenden Stoffe können in Suspension oder auch in Pulver-oder Pastenform auf den Halbleiterkörper aufgetragen werden. Es besteht auch die Möglichkeit, den vorgesehenen Halbleiterstoff in Polymerisaten zu mischen und diese auf den Halbleiterkörper aufzutragen. Da in manchen Fällen sich vor allem die emitterseitige Emissionsschicht störend bemerkbar macht, genügt es bei solchen Halbleiteranordnungen, den Halbleiterstoff nur emitterseitig aufzubringen. Bei anderen Bauelementen wiederum empfiehlt es sich, den Halbleiterstoff allseitig oder nur kollektorseitig aufzutragen. Beispielsweise bei Schaltungstransistoren, deren Emitterfläche gleich der Kollektorfläche ist, ist eine beidseitige Bepastung von Emitter und Kollektor zu empfehlen.
Im Falle eines pnp-Transistors aus Germanium eignet sich zur Aufbringung auf die Halbleiteroberfläche beispielsweise sehr niederohmiges Gallium-Arsenid oder Gallium-Phosphid vom n-Leitungstyp, welches fein gepulvert auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht werden kann.
Bei Silizium-Halbleiterkörpern empfiehlt es sich, auf Grund des größeren Bandabstandes von Silizium Berylliumsulfid als Oberflächenschicht zu verwenden. Die Erfindung soll am Beispiel eines pnp-Transistors mit einem Germanium-Halbleiterkörper näher erläutert werden. Auf den in der Figur gezeigten Halbleiterkörper 1 aus n-Germanium wird zur Erzielung maximaler Stromverstärkung und Rauscharmut eine Schicht 2 aus n-leitendem Gallium-Arsenid aufgebracht. Dabei ist darauf zu achten, daß das n-leitende Gallium-Arsenid sehr niederohmig ist. Das Gallium-Arsenid wird fein gepulvert auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht. Die Gallium-Arsenid-Schicht 2 wirkt vor allem dem Einfluß der emitterseitig vorhandenen Inversionsschicht entgegen und trägt darüber hinaus auch zur Stabilisierung der Halbleiteroberfläche bei.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Halbleiterbauelement, insbesondere Transistor oder Diode, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Halbleiteroberfläche des Halbleiterbauelementes mit einer Schicht eines Halbleiterstoffes bedeckt ist, dessen Bandabstand größer als der Bandabstand des Halbleiterstoffes des Halbleiterbauelementes ist, und daß der Leitungstyp dieser Oberflächenschicht gleich dem Leitungstyp des angrenzenden Halbleiterkörpers ist.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der Oberflächenschicht größer als die des angrenzenden Halbleiterkörpers ist.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstoff emitterseitig und/oder kollektorseitig auf den Halbleiterkörper aufgebracht ist.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstoff allseitig aufgebracht ist.
5. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem pnp-Transistor mit einem Germanium-Halbleiterkörper sehr niederohmiges Gallium-Arsenid oder Gallium-Phosphid vom n-Leitungstyp auf die Halbleiteroberfläche vom n-Leitfähigkeitstyp aufgebracht ist.
6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem pnp-Transistor mit einem Silizium-Halbleiterkörper sehr niederohmiges Beryllium-Sulfid vom n-Leitungstyp auf die Halbleiteroberfläche vom n-Leitfähigkeitstyp aufgebracht ist.
7. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstoff in Pulver- oder Pasten form auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht ist. B. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterstoff in Form einer Suspension oder in Form. von Polymerisaten auf die Halbleiteroberfläche aufgebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 814 487, 967 322; deutsche Auslegeschriften Nr. 1021488, 1044 283, 1046 783; britische Patentschrift Nr. 805 493; USA: Patentschrift Nr. 2 792 540.