DE1214326B - Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt

Info

Publication number
DE1214326B
DE1214326B DEN22283A DEN0022283A DE1214326B DE 1214326 B DE1214326 B DE 1214326B DE N22283 A DEN22283 A DE N22283A DE N0022283 A DEN0022283 A DE N0022283A DE 1214326 B DE1214326 B DE 1214326B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
germanium
melted
electrode material
percent
tunnel effect
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
Application number
DEN22283A
Other languages
English (en)
Inventor
Albert Schmitz
Fritz Weil
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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 Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE1214326B publication Critical patent/DE1214326B/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • 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
    • H01L29/66—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
    • 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
    • H01L29/861—Diodes
    • H01L29/88—Tunnel-effect diodes

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)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche KL: 21g-11/02
Nummer: 1214 326
Aktenzeichen; N 22283 VIII c/21 g
Anmeldetag; 27, Oktober 1962
Auslegetag: 14. April 1966
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt, ζ. B. einer Tunneleffektdiode oder eines Tunneleffekttransistors mit einem Germaniumkörper vom p-Typ mit einem den Tunneleffekt aufweisenden p-n-Übergang, der dadurch erhalten wird, daß auf den Germaniumkörper eine Menge eines Zinn und einen Donator enthaltenden Elektrodenmaterials aufgeschmolzen wird.
Unter einem p-n-Übergang mit Tunneleffekt wird ein p-n-Übergang verstanden, auf dessen beiden Seiten eine hohe Konzentration an Verunreinigungen vorhanden ist, wobei bei zunehmender Spannung in der Vorwärtsrichtung durch diesen p-n-Übergang der den p-n-Übergang durchfließende Strom zunächst bis zu einem Maximalwert, dem Spitzenstrom, zunimmt, worauf der Strom bis zu einem Minimalwert, dem Talstrom, abnimmt, wobei ein negativer differentieller Widerstand auftritt, und worauf schließlich der Strom wieder zunimmt. ao
Die Erfindung bezweckt, ein aufzuschmelzendes Elektrodenmaterial zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit Tunneleffekt zu schaffen, das sich in einem weiten Bereich von Aufschmelztemperaturen verwenden läßt, ohne daß die Verwendung eines Flußmittels notwendig ist, und mit dem besonders gut reproduzierbare, den Tunneleffekt aufweisende p-n-Übergänge mit vorteilhaften elektrischen Eigenschaften erhalten werden können und das weiter günstige technologische Eigenschaften besitzt und einen festen Kontakt mit Germanium bildet.
Sich auf die Erfindung beziehende Experimente haben gezeigt, daß für die Stromdichte durch den den Tunneleffekt aufweisenden p-n-Übergang die nachfolgende Formel gilt:
5 77 · 1019
log/(C, T) = 10,307 - -i^—_ 0,0125 T,
wobei
/ = die Stromdichte des p-n-Überganges,
C = die Konzentration an Verunreinigungen in
der Ausgangshalbleiterplatte und
T = die Temperatur, bei welcher das Elektrodenmaterial aufgeschmolzen wird.
Aus dieser Formel ergibt sich, daß eine Differenz von 10° C in der Aufschmelztemperatur eine Änderung vom etwa 50% in der Stromdichte mit sich bringt. Ein Elektrodenmaterial, das in einem Bereich von Aufschmelztemperaturen insbesondere unterhalb 5000C anwendbar ist, hat somit den wesentlichen Vorteil, daß mittels des gleichen Elektrodenmaterials Verfahren zur Herstellung eines
Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt
Anmelder:
N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)
Vertreter:
Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7
Als Erfinder benannt:
Albert Schmitz, Eindhoven;
Fritz Weil, Nijmegen (Niederlande)
Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 31. Oktober 1961 (270 874)
Vorrichtungen mit Tunneleffekt mit sehr verschiedenen elektrischen Eigenschaften in Abhängigkeit von der Aufschmelztemperatur und trotzdem mit hoher Stromdichte erhalten werden können.
Der Erfindung liegt unter anderem die Erkenntnis zugrunde, daß mit Rücksicht auf die günstigen technologischen Eigenschaften und die Bildung eines festen Kontaktes mit Germanium in Zinn, ζ. Β. mit Arsen, als Verunreinigung, ein geeignetes Elektrodenmaterial gesehen werden könnte, wenn nicht dieses Material Germanium, insbesondere bei Aufschmelztemperaturen unterhalb 500° C, schlecht benetzt.
Der Erfindung liegt weiter die Erkenntnis zugrunde, daß ein Zusatz von Germanium zu dem Elektrodenmaterial, wodurch die Schmelztemperatur erhöht wird, es ermöglicht, dieses Material ohne Benetzungsschwierigkeiten unterhalb von 500° C aufzuschmelzen, und daß eine Zinn-Germanium-Donator-Legierung am besten die obenerwähnte günstige erwünschte Eigenschaft zeigt.
Gemäß der Erfindung besteht bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art das aufzuschmelzende Elektrodenmaterial aus einer Zinn-Gennanium-Legierung mit einer Donatorverunreinigung, z. B, Arsen, mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500° C.
Es ist z. B. eine Legierung mit etwa 6 Gewichtsprozent Germanium und etwa 5 Gewichtsprozent Arsen in einem Bereich von Aufschmelztemperaturen zwischen etwa 450 und 550° C und mehr anwendbar,
609 558/327
während die erwähnte Legierung mit etwa 4 bis 5 % Germanium und etwa 2°/o Arsen in dem.Bereich,von Aufschmelztemperaturen von etwa 400 bis 5500C oder mehr gut brauchbar ist.
Zum Erhalten einer Vorrichtung mit einem den Tunneleffekt aufweisenden p-ü-Übergang für verhältnismäßig hohe Stromdichten ergibt sich eine Aufschmelztemperatur zwischen 400 und 5000C als zufriedenstellend, während vorzugsweise das Elektrodenmaterial bei einer Temperatur zwischen 415 und 450° C aufgeschmolzen wird.
Das Verfahren nach der Erfindung wird an Hand eines Ausführungsbeispieles einer Tunneldiode näher erläutert.
Es wird von einer p-Typ Germaniumplatte mit Abmessungen von 1-1-0,1 mm und mit einer Konzentration an Verunreinigungen von z. B. 7 · 1019 Galliumatomen pro Kubikzentimeter ausgegangen. Die Germaniumplatte wird mit einem Ohmschen Anschlußkontakt versehen, indem sie z. B. auf einen mit Gold überzogenen Fernicostreifen legiert wird. Die Platte wird darauf -in einer Kaliumhydroxydlösung (15%) elektrolytisch geätzt, in entionisiertem Wasser gewaschen und getrocknet. Auf die -dem erwähnten Ohmschen Anschluß gegenüberliegende Seite. der Germaniumplatte wird ein Kügelchen Elektrodenmaterial mit einem Querschnitt von z. B. 100 μ aus einer Zinn-Germanium-Arsen-Legierung mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500° C gelegt. Darauf wird das Kügelchen an dem Germanium festgeschmolzen. Um eine Vorrichtung mit einem den Tunneleffekt aufweisenden p-n-Übergang für hohe Stromdichten zu erhalten, wird vorteilhaft eine Aufschmelztemperatur zwischen 400 und 500° C, vorzugsweise zwischen 415 und 450° C, benutzt.
Ein aufzulegierendes Kügelchen mit maximal 6 Gewichtsprozent Germanium und maximal 5 Gewichtsprozent Arsen liefert gute Resultate und ergibt beim Aufschmelzen eine homogene Schmelze. Es wird jedoch vorzugsweise ein Kügelchen einer Zinn-Germanium-Arsen-Legierung mit 4 bis 5 Gewichtsprozent Germanium und 2 Gewichtsprozent Arsen verwendet, da dies die Anbringung eines Anschlußdrahtes erleichtert, während eine solche Legierung außerdem in einem weiteren Bereich von Aufschmelztemperatüren anwendbar ist.
Das'Kügelchen Elektrodenmaterial wird z.B. in einem Ofen auf die Germaniumplatte geschmolzen, in dem eine Wasserstoff atmosphäre aufrechterhalten wird. In etwa 2 Minuten werden die Germaniumplatte und das Elektrodenkügelchen von Zimmertemperatur auf die gewünschte Aufschmelztemperatur erhitzt, worauf sie während etwa einer Sekunde auf dieser Temperatur gehalten und darauf etwa 12 Minuten auf Zimmertemperatur abgekühlt werden.
Es kann mit dem aufgeschmolzenen Elektrodenmaterial ein Anschlußdraht verbunden werden, indem das Elektrodenmaterial kurzzeitig geschmolzen und z. B. ein Nickeldraht mit einem Querschnitt von 50 μ in die Schmelze eingeführt wird. Bei diesem Vorgang ist es vorteilhaft, wenn die angewandte Temperatur niedriger ist als die Aufschmelztemperatur, um einen Einfluß auf den bereits hergestellten p-n-Übergang zu vermeiden. Es ist daher sehr vorteilhaft, ein Kügelchen Elektrodenmaterial mit. etwa 4 bis 5 Gewichtsprozent Germanium und etwa 2 Gewichtsprozent Arsen anzuwenden, da in diesem Falle der Anschlußdraht bei etwa 280° C angebracht werden kann.
,Nach dem Anbringen des· Anschlußdrahtes kann durch Ätzen, wie üblich, der p-n-Übergang auf die gewünschten Abmessungen gebracht werden.
Die so erhaltene Tunneldiode hat einen den Tunneleffekt aufweisenden p-n-Übergang mit einer hohen Stromdichte, während die aufgeschmolzene Elektrode mechanisch steif mit dem Halbleiterkörper verbunden ist. Eine Spitzenstromdichte von etwa 8 · ΙΟ3 Α pro Quadratzentimeter wurde z. B. dadurch erhalten, daß ein Elektrodenmaterial mit 4% Germanium und 2% Arsen bei einer Aufschmelztemperatur von 445° C auf einen Germaniumkörper mit einer ursprünglichen Konzentration an Galliumatomen von 7 · 1019 Atomen pro Kubikzentimeter aufgeschmolzen wurden.
Die aufgeschmolzene Elektrode kann auch direkt an einem Teil einer für die Halbleitervorrichtung bestimmten Hülle festgeschmolzen werden. Es kann auch eine andere Donatorverunreinigung als Arsen benutzt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt, z.B. einer Tunneldiode oder eines Tunneltransistors, mit einem p-Typ Germaniumkörper mit einem den Tunneleffekt aufweisenden p-n-Übergang, wobei dieser p-n-Übergang dadurch erhalten wird, daß auf den Germaniumkörper eine Menge eines Zinn und ■einen Donator enthaltenden Elektrodenmaterials aufgeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das aufzuschmelzende Elektrodenmaterial aus einer Zinn-Germanium-Legierung mit einer Donatorverunreinigung, z. B. Arsen, mit einem Schmelzpunkt unterhalb 500° C besteht. .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zinn-Germanium-Legierung mit maximal 6 Gewichtsprozent Germanium und maximal 5 Gewichtsprozent einer Donatorverunreinigung, z.B. Arsen, aufgeschmolzen wird.
3. Verfahren nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zinn-Germanium-Legierung mit etwa 4 bis 5 Gewichtsprozent Germanium und etwa 2 Gewichtsprozent einer Donatorverunreinigung aufgeschmolzen wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der - vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial bei einer Temperatur zwischen 400 und 5000C aufgeschmolzen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Elektrodenmaterial bei einer Temperatur zwischen 415 und 450° C aufschmolzen wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 961913;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1036 392;
»IBM Technical Disclosuve Bulletins«, Verl.
3, Nr. 8, Januar 1961, S. 23;
»ETZ-A«, Bd. 82, H. 4, 1961, S. 114 bis 116-
609 558/327 4.66
Bundesdruckerei Berlin
DEN22283A 1961-10-31 1962-10-27 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt Pending DE1214326B (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL270874 1961-10-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE1214326B true DE1214326B (de) 1966-04-14

Family

ID=19753378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DEN22283A Pending DE1214326B (de) 1961-10-31 1962-10-27 Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt

Country Status (5)

Country Link
BE (1) BE624228A (de)
CH (1) CH400372A (de)
DE (1) DE1214326B (de)
GB (1) GB1003708A (de)
NL (1) NL270874A (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE961913C (de) * 1952-08-22 1957-04-11 Gen Electric Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen mit p-n-UEbergaengen
DE1036392B (de) * 1954-02-27 1958-08-14 Philips Nv Transistor mit Mehrstoffemitter

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE961913C (de) * 1952-08-22 1957-04-11 Gen Electric Verfahren zur Herstellung von elektrisch unsymmetrisch leitenden Systemen mit p-n-UEbergaengen
DE1036392B (de) * 1954-02-27 1958-08-14 Philips Nv Transistor mit Mehrstoffemitter

Also Published As

Publication number Publication date
CH400372A (de) 1965-10-15
NL270874A (de)
GB1003708A (en) 1965-09-08
BE624228A (de)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE1018557B (de) Verfahren zur Herstellung von gleichrichtenden Legierungskontakten auf einem Halbleiterkoerper
DE1127000B (de)
DE976348C (de) Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen mit pn-UEbergaengen und nach diesem Verfahren hergestellte Bauelemente
DE1071847B (de) Verfahren zur Herstellung einer im wesentlichen nicht gleichrichtenden flächenhaften Elektrode an dem Halbleiterkörper einer Halbleiteranordnung durch Legierung
DE1266884B (de) Verfahren zur Verbindung eines Halbleiterelements mit einer Duennfilm-Schaltung
DE1180851B (de) Verfahren zum Herstellen einer Halbleiteranordnung, z. B. eines Transistors oder einer Diode
DE2412573A1 (de) Verfahren zur herstellung eines unterteilten supraleitenden drahtes
DE1116321B (de) Verfahren zum Einlegieren der Emitterelektrode eines Transistors
DE1236660B (de) Halbleiteranordnung mit einem plattenfoermigen, im wesentlichen einkristallinen halbleiterkoerper
DE1213920B (de) Halbleiterbauelement mit fuenf Zonen abwechselnden Leitfaehigkeitstyps
DE1190583B (de) Injektionsfreier Ohmscher Kontakt fuer Halbleiterkoerper
DE1162485B (de) Halbleitergleichrichter zur Verwendung bis zu Temperaturen von etwa 1000íÒ mit einemHalbleiterkoerper aus Borphosphid
DE1214326B (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelementes mit Tunneleffekt
DE1214340C2 (de) Lichtempfindliches Halbleiterbauelement
DE1002472B (de) Verfahren zum Anloeten von Elektroden an einen Halbleiter
DE1126513B (de) Verfahren zur Bearbeitung von Halbleiteranordnungen
DE1227562B (de) Verfahren zum Herstellen von Tunneldioden nach Esaki fuer hohe Frequenzen mit kleinerPN-UEbergangsflaeche und nach diesem Verfahren hergestellte Tunneldioden
DE1093911B (de) Verfahren zur Befestigung einer metallischen Kontakt-Elektrode an dem Koerper aus halbleitendem Material einer Halbleiteranordnung
DE1268744B (de) Verfahren zum Herstellen eines pn-UEbergangs durch Legieren
DE969748C (de) Verfahren zur Herstellung eines gesteuerten, elektrisch unsymmetrisch leitenden Halbleitersystems
DE1060055B (de) Verfahren zur Herstellung der elektrischen Anschluesse von Halbleiteranordnungen
DE1163975C2 (de) Verfahren zur Verbesserung der elektrischen Eigenschaften von Halbleiteranordnungen
DE1218621B (de) Siliziumgleichrichterelement mit einem kreisscheibenfoermigen Siliziumplaettchen
DE1266510B (de) Halbleitervorrichtung mit einem Halbleiterkoerper mit mindestens einem Kontakt und Verfahren zum Herstellen
DE1160545B (de) Halbleiterelektrodensystem mit einem Halbleiterkoerper und mit wenigstens einer Aluminium enthaltenden Elektrode auf diesem Koerper