DE1228340B - Schnellschaltende Halbleiterdiode mit verringerter Erholungszeit und epitaktisches Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents

Schnellschaltende Halbleiterdiode mit verringerter Erholungszeit und epitaktisches Verfahren zu ihrer Herstellung

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DE1228340B
DE1228340B DEJ21976A DEJ0021976A DE1228340B DE 1228340 B DE1228340 B DE 1228340B DE J21976 A DEJ21976 A DE J21976A DE J0021976 A DEJ0021976 A DE J0021976A DE 1228340 B DE1228340 B DE 1228340B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
HOIl
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1228 340
Aktenzeichen: J 21976 VIII c/21 g
Anmeldetag: 22. Juni 1962
Auslegetag: 10. November 1966
Die Erfindung betrifft eine schnellschaltende Halbleiterdiode mit verringerter Erholungszeit und Verfahren zu ihrer Herstellung.
Bekanntlich ist der Frequenzgang und damit die kürzeste erreichbare Schaltzeit einer Halbleiterdiode aus zweierlei Gründen begrenzt. Einmal wird in solchen Dioden die Größe der Verarmungszone durch die Störstellenverteilung in dem durchwanderten Teil des Kristalls bestimmt. Durch die Verarmungszone in einem Halbleiterbauelement enthält eine Schaltung die Wirkung einer Kapazität. Je größer diese Kapazität ist, desto niedriger ist die obere Grenzfrequenz der Vorrichtung. Außer der vorgenannten Kapazität besteht noch die sogenannte Diffusionskapazität, die durch die Speicherung von Minoritätsträgern bedingt ist. Durch diese Speicherwirkung wird häufig der Frequenzgang von Flächendioden beträchtlich verschlechtert. Diese Wirkung besteht in der vorübergehenden Speicherung von injizierten. Minoritätsträgern auf der mit dem höheren spezifischen Widerstand behafteten Seite des PN-Übergangs. Diese Speicherwirkung bewirkt außerdem zeitliche Verzögerungen in Inpulssc'haltungen. Eine in Durchlaßrichtung vorgespannte und daher leitende Diode wird daher erst dann vollständig abgeschaltet, wenn diese Minoritätsträger zum PN-Übergang zurückgewandert sind oder in anderer Weise aus dem PN-Übergang entfernt wurden.
Es wurde bereits versucht, die Schaltgeschwindigkeit von Halbleiterdioden zu erhöhen, indem eine Elektrode zur Erzeugung eines zusätzlichen elektrischen Feldes in der Nähe des PN-Ubergangs eingefügt wurde, wodurch überschüssige Träger abgesaugt werden.
Ein anderes gewöhnlich verwendetes Verfahren besteht darin, die Lebensdauer der Träger zu verkürzen. Aber dadurch werden auch andere Eigenschaften beeinträchtigt, es wird z. B. ein höherer Rückstrom erzeugt, so daß diese Lösung nicht zufriedenstellend ist.
Eine weitere Möglichkeit zur Beeinflussung der schädlichen Minoritätsladungsträger, von der auch bei der Diode nach der Erfindung Gebrauch gemacht wird, besteht darin, in dem Halbleiter selbst eine geeignete Potential- bzw. Feldverteilung aufzubauen, was durch ein entsprechendes Profil der Dotierungskonzentration erreicht werden kann.
Es ist bereits bekannt, derartige Dotierungsprofile für verschiedene Zwecke, z. B. zum Schutz eines Halbleitörgleichrichters gegen Überspannungen, auszunutzen, wobei zur Erzielung gewünschter Profile weitgehend von den Unterschieden der Diffusions-Schnellschaltende Halbleiterdiode mit
verringerter Erholungszeit und epitaktisches
Verfahren zu ihrer Herstellung
Anmelder:
International Business Machines Corporation,
ίο Armonk, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. H. E. Böhmer, Patentanwalt,
Böblingen, Sindelfinger Str. 49
Als Erfinder benannt:
Richard L. Anderson,
Poughkeepsie, Dutches, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 23. Juni 1961 (119 111)
koeffizienten der verschiedenen Störsubstanzen Gebrauch gemacht wird. Bei diesen bekannten Maßnahmen zur Verbesserung der Eigenschaften von PN-Ubergängen ist auch das Einfügen eigenleitender oder fast eigenleitender Zonen zu nennen·, was einer ungleichmäßigen Ladungsträgerdichte im Halbleiterkörper gleichkommt.
Weiterhin wurde bereits zur Erzielung eines erwünschten, insbesondere eines teilweise linearen1 Verlaufs der Spannungsabhängigkeit von Halbleiterdioden zur Realisierung spannungsabhängiger Kon^ densatorsehaltungen ein Profil der Dotierungskonzentration nach einer wohldefinierten mathematischen Funktion innerhalb des Halbleiterkristalls Gebrauch gemacht. Zu diesem Zweck wurde insbesondere ein Profil der Dotierungskonzentration benutzt, bei dem zunächst in der N-Zone ein flaches Minimum durchlaufen und kurz vor dem eigentlichen Übergang ein Maximum erreicht wird. Das Profil der Störstellendichte auf der jenseitigen Seite des Übergangs verläuft dabei sowohl zur Abszisse als auch zur Übergangsfläche selbst symmetrisch.
Ebenfalls bekanntgewordene sogenannte diffundierte Rücksc'hmelztransistoren weisen, abgesehen von der Symmetrie, bezüglich der Geraden
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ND —ΝΑ = Null (Abszisse) den gleichen Verlauf der Störstellendichte auf, wie es oben im Zusammenhang mit Kapazitätsdioden beschrieben wurde. Diese Transistoren besitzen ein gutes Hochfrequenzverhaiten sowie eine niedrige Kollektorkapazität, jedoch einen niedrigen Emitterwirkungsgrad.
Die Erfindung bezieht sich somit auf eine schnellschaltende Halbleiterdiode mit verringerter Erholungszeit, mit einem einkristallinen Halbleiterkörper und mit zwei aneinandergrenzenden Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps. Die obenerwähnten, im wesentlichen durch die Wirkung der Minoritätsladungsträger auftretenden Nachteile soleher Halbleiterdioden werden erfindungsgemäß dadurch vermieden, daß die eine Zone mindestens fünfmal stärker gemittelt über jede Zone dotiert ist und daß in dieser einen mit zunehmender Entfernung vom PN-Übergang die Dotierung zunächst zunimmt und nach einem Maximum bis zu einer dann folgenden gleichmäßigen Dotierung abnimmt.
Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der Beschreibung und den Unteransprüchen sowie den nachstehend aufgeführten Zeichnungen. Es zeigt
Fig. 1 eine graphische Darstellung der in einer Halbleiterdiode mit einem PN-Übergang vorhandenen StörstellenverteEung,
Fig. 2 ein Energieniveaudiagramm einer Diode mit der in Fig. 1 dargestellten Störstellenverteilunig,
F ig. 3 eine Darstellung der spezifischen Wider-Standsverteilung in einer Diode nach den Fig. 1 und 2,
F i g. 4 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer Vorrichtung zum Herstellen einer Diodenstruktur nach der vorliegenden Erfindung.
Die Erfindung wird an einer Diode aus einkriställinem Halbleitermaterial mit zwei aneinandergrenzenden Zonen mit einer den N- bzw. den P-Leitungstyp bestimmenden Störstellenverteilung erläutert. Einer dieser Zonen bzw. Bereiche mit einem niedrigen spezifischen Widerstand injiziert überschüssige Minoritätsträger in den anderen. Außerdem weist das Halbleiterbauelement bzw. die Vorrichtung eine abnehmende Störstellenverteilung in mindestens dem Bereich mit dem höheren spezifischen Widerstand außerhalb des Sperrbereichs auf. Schließlich soll das Verhältnis des spezifischen Widerstands der Bereiche mindestens 5 betragen.
Unter einer abnehmenden Stör.stellenverteilung soll in der nachstehenden Beschreibung eine Verteilung verstanden werden, bei der die Dichte mit zunehmender Entfernung vom PN-Übergang zunächst zunimmt und nach einem Maximum wieder abnimmt.
Es hat sich gezeigt, daß eine Halbleitervorrichrung mit einem nach den vorstehenden Angaben aufgebauten PN-Übergang in weniger als 30 Nano-Sekunden aus dem Ein- in den Auszustand geschaltet werden kann.
Die Erklärung für diese Erscheinung dürfte darin liegen, daß der Bereich mit abnehmender Störstellenverteilung ein Driftfeld aufbaut, das die injizierten Minoritätsträger aus dem Bereich des PN-Übergangs absaugt, so daß sie nicht zurück zum PN-Übergang wandern und einen ziemlich langsamen Stromabfall durch die Vorrichtung hindurch bewirken können, nachdem die Vorrichtung aus dem in Durchlaßrichrung vorgespannten in den entgegengesetzten Zustand umgeschaltet wurde.
■ Die Fig. 1 gibt eine Kurve wieder, die die Verteilung der den Leitamgstyp bestimmenden Störstellen in der Vorrichtung darstellt. Wie man sieht, ist am PN-Übergang die Störstellendichte' NA—ND = Null. Sie erreicht in der Zone in geringer Entfernung vom PN-Übergang ein Maximum und nimmt mit größerer Entfernung wieder ab bis zu einem gleichmäßig dotierten· weiteren Teil.
Die F i g. 2 zeigt ein herkömmliches Energiebanddiagramm zur nachstehenden Erklärung der Wirkungsweise der Diode nach der Erfindung.
Es werden Elektronen aus dem Bereich 2? durch den SperrbereichA in den Bereiche injiziert, der eine abnehmende Störstenenverteilung aufweist. Das elektrostatische Driftfeld, das durch diese abnehmende Störstellenverteilung erzeugt wird, saugt die Elektronen nach rechte vom PN-Übergang ab.
Wird eine normale Diode in Sperrichtung vorgespannt, wandern die injizierten Träger zurück zum PN-Übergang und werden zum Bereich!? zurückgegetrieben und tragen so zum Strom bei. In der vorliegenden Vorrichtung wird jedoch dieser Beitrag verringert, da die Elektronen die Potentialschwelle C erklettern müssen, um den PN-Übergang zu erreichen, was nur einer geringeren Anzahl von Elektronen gelingt.
Es besteht nun außerdem ein Strom von aus D in B injizierten Defektelektronen. Ist jedoch der spezifische Widerstand in D genügend groß im Vergleich zuB, so ist der Defektelektronenstrom vernachlässigbar. Es hat sich erwiesen, daß der spezifische Widerstand des Bereichs D mindestens fünfmal größer als der von B sein muß, um den Defektelektronenstrom auf diesen vernachlässigbaren Wert zu reduzieren. Wenn dagegen auf beiden Seiten die Stör-Stellenverteilung abnimmt, bietet die Einhaltung eines beliebigen Widerstandsverhältnisses keine Schwierigkeit, und es gibt weder für Elektronen noch für Defektelektronen eine wesentliche Speicherwirkung, da durch die Abnähme der Störstellenverteilung auf der N-Seite des PN-Übergangs ein Driftfeld aufgebaut wird, das die injizierten Defektelektronen von dem PN-Übergang absaugt.
Je größer nun die Abnahme der Störstellenverteilung ist, desto kleiner sind die Diffusionskapazität und die Speicherwkkung.
Je größer das Widerstandsverhältnis ist, wenn nur eine Abnahme der Störstellenverteilung vorgesehen wird, desto weniger Träger des entgegengesetzten
5<> Typs stehen zur Verfügung, um die Speicherwirkung entstehen zu lassen.
In der F i g. 3 ist die Verteilung des spezifischen Widerstands dargestellt, und zwar über denselben Längenmaßstab wie in den Fig. 1 und 2. Die Kurve nimmt den Verlauf, der aus der in der F i g. 1 gegebenen Darstellung des Dotierungspegels NA—ND zu erwarten wäre. So ist auf der N-Seite des PN-Übergangs, wo der Dotierungspegel relativ niedrig und einheitlich ist, der spezifische Widerstand niedrig, und bei Annäherung an den PN-Übergang erreicht die Widerstandskurve ein Maximum und sinkt an der Stelle des maximalen P-Dotierungspegels auf ein Minimum an einem neben der Sperrzone A liegenden Punkt. Bei Beginn der Abnahme der Störstellenverteilung steigt dann der spezifische Widerstand und bleibt schließlich konstant. Der gesamte gemittelte spezifische Widerstand des P-Bereichs ist etwa fünfmal so hoch wie der des N-Bereichs, was, wie schon
5 6
erwähnt, sich als optimaler Wert für die Herabset- Wenn ein Teil des Bereichs 1 der Fig. 1 eine zung des Defektelektronenstroms auf einen Mindest- gewünschte Stärke erreicht hat, wird die Temperawert erwiesen hat. Auch in den N-Bereich kann eine turverteilung so eingestellt, wie es in der Kurve B Abnahme der Störstellenverteilung aufgenommen der F i g. 4 angegeben ist.
werden, um die Wirkung des injizierten Defekt- 5 Gemäß der Kurve B wird die Temperatur des
elektronenstroms weiter herabzusetzen. Quellenmaterials 9 hoch genug gehalten, um die
Die Abnahme der Störstellenverteilung kann in Ablagerung fortzusetzen, und die Temperatur am
einem Halbleiterkristall durch das Verfahren der Quellenmaterial 10 wird etwas unter die des Keims
epitaktischen Dampfzüchtung erzeugt werden, bei 11 festgelegt. Unter diesen Bedingungen kondensiert
dem eine chemische Verbindung aus einem Trans- io eine kleine Menge eines Störstellen enthaltenden
portelement und dem Halbleitermaterial zersetzt Materials 13 in der Nähe des Quellenmaterials 10.
wird, so daß das Halbleitermaterial auf einer Unter- Dieses Material ist in körniger Form an den Wänden
lage niedergeschlagen wird. Derartige Aufdampf- des Behälters 7 dargestellt.
verfahren sind bekannt. Jetzt kann die Reaktion einen Gleiehgewichts-Weiter wurde festgestellt, daß PN-Übergänge ab- 15 zustand erreichen, indem keine merkliche Ablagenehmender Störstellenverteilung mit den oben be- rung auftritt. Hierzu wird eine Temperaturverteilung schriebenen vorteilhaften Eigenschaften aus der gemäß der Kurve C eingestellt, bei dem das Quellen-Dampfphase gezüchtet werden können, wobei be- material 9 und der Keim 11 auf einer nahe dem stimmte Schritte während des Verdampfungsvorgangs Bezugswert liegenden Temperatur und der Bereich ausgeführt werden. 2° des Quellenmaterials 10 auf einer etwas unter dem Die F i g. 4 zeigt eine Vorrichtung, die sich zur Bezugswert liegenden Temperatur gehalten werden, Ausführung des Aufdampfverfahrens eignet, sowie um sicherzustellen, daß das Material 13 nicht verdie in Verbindung hiermit benutzte Temperatur- dampft.
verteilung. Gemäß der F i g. 4 ist eine luftdicht ver- Wenn ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, wird schlossen© Röhre 1, z. B. aus Quarz, mit einer Reihe 25 die Temperatur unter dem Quellenmaterial 10 gevon Heizspiralen SA, 8J5 und SC, z.B. aus Chrom- maß der Kurve D von Fig. 4 so erhöht, daß das nickeldraht, versehen. Mit dieser Röhre kann die Quellenmaterial 9 etwas über und der Keim 11 etwas Temperatur an bestimmten Stellen der Röhre 7 unter der Bezugstemperatur auf dem Punkt niedrigwahlweise eingestellt werden. Eine Menge 9 eines ster Temperatur der Anordnung gehalten werden, Quellenmaterials vom P-Leitfähigkeitstyp, z. B. Ger- 30 um sicherzustellen, daß die Ablagerung an dieser manium, wird in den von dem Heizelement &4 ge- Stelle stattfindet. Die Temperatur am Quellenmaterial steuerten Bereich eingebracht. Eine Germanium- 10 wird dagegen auf einen erheblich über dem Bemenge 10 vom N-Leitfähigkeitstyp wird in den vom zugswert liegenden Wert erhöht.
Heizelement 8C gesteuerten Bereich eingebracht, Während des Anstiegs der Temperatur des und ein Keim aus einem moniokristallnen Halbleiter- 35 Quellenmaterials 10 verdampft das kondensierte, material 11 wird unter das Heizelement SB gelegt. Störstellenelemente enthaltende Material 13 in der Eine Menge eines Transportelements, z. B. Jod, wird Nähe des Quellenmaterials 10, das durch die Temin die Röhre 7 eingebracht, und in dem in der peraturverteilüng nach Kurve B von F i g. 4 dorthin F i g. 4 dargestellten Zustand des Verf ahrensablaufs gebracht wurde, bevor die in dem Quellenmaterial wird das Transportelement 12 verdampft und auf 40 10 enthaltene Störstellenkonzentration des entgeden Quellen 9 odeir 10 niedergeschlagen. gengesetzten Leitungstyps wirksam und in dem Bei der Ausführung des Verfahrens wird die wachsenden Keim 11 eingebaut wird und den Leitchemische Reaktion in der Röhre 7 so geleitet, daß fähigkeitstyp festlegen kann. Nach der konstanten durch entsprechende Energiezufuhr zu den verschie- Störstellenkonzentration in dem auf dem Keim 11 denen Heizspiralen 8A bis 8 C die ganze Röhre 7 45 wachsenden Kristall kann also beim Ansteigen der zunächst auf eine Bezugstemperatur erhitzt wird, die Temperatur ein anderes Niveau der Störstellenkon-Temperatur wird dann weiter wahlweise unter den zentration mit wachsender Konzentration auftreten, Quellen 9 und 10 erhöht, während der Keim 11 auf bis Störstellen vom entgegengesetzten Leitungstyp einer Temperatur gehalten wird, bei der eine pyroly- vorherrschen.
tische Zersetzung des Gases 12 eintritt und die 5° Wenn beim Durchlaufen der Temperaturverteilunwährend des Ablaufs der chemischen Reaktion gen der Kurven A bis D der Leitfähigkeitstyp des aus 2 GeJ2 ^GeJ4+ Ge die niedrigste Temperatur der der Dampfphase gezüchteten Halbleitermaterials Röhre 7 ist. Die Temperaturverhältnisse in der umschlägt, tritt die vorteilhafte Wirkung ein. Es hat Röhre 7 für die Aufbringung des P-Quellen- sich erwiesen, daß zunächst ein Anstieg der aufgematerials 9 auf den Keim 11 unter Verwendung von 55 dampften Menge der den Leitungstyp bestimmenden Germanium und Jod wird dargestellt durch die Störstellen eintritt. Dieser Effekt ist in der F i g. 1 Kurwe A, die zeigt, daß die Quelle9 auf eine wesent- für das Aufbringen eines Materials vom Leitungsliche, über dem Bezugswert liegende Temperatur, die typ P auf der rechten Seite der Kurve mit nach-N-Quelle 10 dagegen nur wenig über die Bezugs- folgender Aufbringung eines Materials vom Leitungstemperatur aufgeiheizt wird und daß im Bereich des 60 typ N dargestellt, wobei eine Erhöhung der Zahl der Keims 11 die niedrigste Temperatur herrscht. Akzeptoren gegenüber der Zahl der Donatoren inner-Unter diesen Bedingungen verdampfen das erhitzte halb des Bereichs C erfolgt, während in dem angren-P-Quellenmaterial 9 sowie das Transportelement und zenden Bereich A die Zahl der Akzeptoren abnimmt bilden eine gasförmige Verbindung 12. Bei einer und die Zahl der Donatoren steigt, bis die Zahl der bestimmten Temperatur zersetzt sich die Verbindung 65 Donatoren gleich der Zähl der Akzeptoren ist. Beim 12 aus dem Quellenmaterial 9 und dem Transport- Eintreten der genannten Bedingung wird ein PN-element und lagert Halbleitermaterial vom Leitungs- Übergang gebildet, und bei weiterem Anstieg der typ P epitaktisch auf dem Keim ab. Donatorenzahl entsprechend einem weiteren Auf-
bringen von N-Material wirf ein Maximum der Störstellenkonzentration NA—ND durchlaufen, wie es im N-Bereich 1 von Fig. 1 dargestellt ist. Diese anfängliche Steigerung der Konzentration der den Leitungstyp bestimmenden Störstellen vor deren Absinken erzeugt eine rückläufige Störstellenverteilung in dem gezüchteten Kristall.
Natürlich kann der Aufdampfvorgang, der zu der rückläufigen Störstel'lenverteilung nach der Erfindung führt, umgekehrt werden, sobald der PN-Übergang gebildet ist, wodurch eine rückläufige Störstellenverteilung auf beiden Seiten eines PN-Überganges herbeigeführt wird, was bereits erwähnt wurde. Anders ausgedrückt, kann durch Umkehrung der Reihenfolge der Temperaturverteilung und des Leitungstyps eine Verteilung, die mit der auf der P-Leitungstyp-Seite von Fig. 1 gezeigten identisch ist, auf der N-leitenden Seite erreicht werden. Das geschieht dadurch, daß eine Temperaturverteilung herbeigeführt wird, die der Kurve B entgegengesetzt, dann der Kurve C und dann der Kurve A entspricht, sobald der PN-Übergang gebildet ist. Die durch eine solche Dampfzüchtung erzeugte Diode führt zu einer Abnahme der Störstellenverteilung auf beiden Seiten des PN-Übergangs, und bei dieser symmetrischen Struktur ist die Saugwirkung des Driftfeldes auf die injizierten Träger wesentlich wirkungsvoller.
Um das Verständnis und die praktische Ausführung zu erleichtern, werden nachstehend Daten spezieller Ausführungsbeispiele angegeben.
, Eine Abnahme dear Störstellenverteilung gemäß der Erfindung kann in einem Halbleitereinkristall erzeugt werfen, indem gemäß der Fig. 4 eine Quarzröhre 7 vorgesehen wird, die einen Innendurchmesser von 22 mm und eine Länge von 30 cm besitzt und in die an: bestimmten, bezüglich der Temperatur steuerbaren Stellen, die den Heizspiralen SA, 8 B und 8 C entsprechen, folgende Substanzen eingebracht werfen:
An der Stelle 8 C mit Arsen dotiertes Germanium mit einem spezifischen Widerstand von 0,01 bis 0,03 Ohm · cm in Form eines Barrens von etwa 5 cm3;
an der Stelle 8 B ein monokristalliner Germaniumkeim vom P-Leitfähigkeitstyp mit einem spezifischen Widerstand von etwa 0,002 Ohm ■ cm mit den Abmessungen 0,5 · 0,5 · 0,12 mm;
an der Stelle 8A mit Gallium dotiertes Germanium mit einem spezifischen Widerstand von 0,1 Ohm · cm in Form eines Barrens· von etwa 5 cm3.
Die Röhre 7 wirf auf 10~5 Torr evakuiert, und es werfen 75 mg Jod eingebracht.
Das durch die Kurve A dargestellte Temperaturprofil für die Dampfzüchtung von Germanium des Leitungstyps P auf der Unterlage 11 wird dadurch realisiert, daß das Element 9 auf etwa 550° C, der Keim 11 auf etwa 420° C und das Material vom Leitungstyp N auf etwa 425° C erhitzt werden.
Diese Temperaturen werfen so lange aufrechterhalten, daß ein Teil des Bereichs 1 von Fig. 1 wachsen kann, was je nach der Wachstumsrate zwischen 1 und 50 Stunden dauern kann·. Die durch die Kurve B dargestellte Temperaturverteilung für die Aufbringung des festen, Störstellen enthaltenden Materials 13 im Bereich des Germaniums 10 vom Leitungstyp N ist so beschaffen, daß das Element 10 auf eine Temperatur von etwa 415° C, der Keim 11 auf etwa 420° C und das Element 9 auf eine Temperatur von etwa 550° C erhitzt wird. Diese Temperaturverteilung wird aufrechterhalten, bis eine ausreichende Menge des Materials 13 zur Erzeugung der rückläufigen Störstellenverteilung aufgebracht ist. Die hierfür benötigte Zeit ist von der Größe der Röhre 7 abhängig, und bei der in diesem Beispiel gewählten Größe ist eine Dauer von etwa 1 Stunde angemessen.
Die durch die Kurve C dargestellte Temperaturverteilung bildet einen zwischengeschalteten Abkühlschritt. In diesem Schritt wirf der das Material 13 enthaltende Bereich ,genügend weit unter die Temperatur des restlichen Teils des Systems abgekühlt, um eine Verdampfung zu verhindern. Dieser Abkühlschritt kann aufrechterhalten werden, bis ein Gleichgewichtszustand erreicht ist, was etwa 1 Stunde dauern kann.
Die durch die Kurve D dargestellte Temperaturverteilung bewirkt die rückläufige Störstellenvertei-
ao lung. Beim Anstieg der Temperatur in dem Bereich 10 verdampft das Material 13. Dadurch wird die Konzentration des Galliums im Dampf 12 erhöht, bevor das Arsen aus der Quelle 10 eine Konzentration erreicht, die hoch genug ist, um vorherr- sehend zu sein. Je langsamer die Temperatur ansteigt, um so größer ist der Abstand zwischen dem PN-Übergang und dem Maximum der rückläufigen Verteilung. Der Bereich 10 wird auf die Temperatur der Kurve D in etwa 15 Minuten aufgeheizt, und die Züchtung wird fortgesetzt, bis ein Bereich 2 (Fig. 1) der gewünschten Größe gebildet ist.
Dem Fachmann dürfte es klar sein, daß die tatsächlichen Temperaturwerte entsprechend den verwendeten Mengen, den Dampfdrücken der betreftenden Elemente und den Arbeitsspannungen der zu erstellenden Bauelemente verändert werden können. Wichtig ist es, eine Temperaturverteilung aufzustellen, die eine pyrolytische Zersetzung einer Verbindung aus dem Quellenelement und dem Transportelement in der Nähe des Substrates bewirkt, so daß sich ein Material, das die Störstellen enthält, niederschlägt, dann einen Gleichgewichtszustand durchlaufen wird und daß schließlich der eine Leitfähigkeitstyp in den anderen, übergeht. Als Ergebnis dieser Veränderung wird die Konzentration der aufgebrachten Verunreinigung zunächst erhöht und dann nach Bildung eines PN-Übergangs verringert und dadurch eine rückläufige Störstellenverteilung herbeigeführt.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Schnellschaltende Halbleiterdiode mit verringerter Erholungszeit, mit einem einkristallinen Halbleiterkörper und mit zwei aneinandergrenzenden Zonen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Zone mindestens fünfmal stärker gemittelt über jede Zone dotiert ist und daß in dieser einen Zone mit zunehmender Entfernung vom PN-Übergang die Dotierung zunächst zunimmt und nach einem Maximum bis zu einer dann folgenden gleichmäßigen Dotierung abnimmt.
2. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die P-leitende Zone ein Maximum der Dotierung in der Nähe des Übergangs aufweist.
3. Halbleiterdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Zonen je ein Maxi-
mum der Dotierung in der Nähe des Übergangs und zu diesem symmetrisch aufweisen.
4. Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleitereinkristall aus Germanium besteht.
5. Epitaktisches Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4 durch thermische Zersetzung in einem geschlossenen Reaktionsgefäß mit getrennten, unabhängig voneinander auf unterschiedliche Temperaturen aufheizbaren Teilen mit Halogenen von verschiedenen Halbleitersubstanzen, insbesondere mit dem Halogen Jod als Transportelement, dadadurch gekennzeichnet, daß zum Erzeugen der Verteilung der Störstellendichte in der N-leitenden Zone der Diode die Temperaturzone (8B) im Bereich des Substrates (11) auf die niedrigste Niederschlagstemperatur eingestellt wird und daß während des Niederschlagen» zunächst die eine (SÄ) und anschließend1 die andere (8C) der beiden übrigen Temperaturzonen auf eine höhere Temperatur aufgeheizt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach Bildung des PN-Übergangs zum Erzeugen einer Verteilung der Störstellendichte jenseits dieses Übergangs in der P-leitenden Zone, die bezüglich der Übergangsfläche symmetrisch zur Störstelleiiverteilung in der N-leitenden Zone verläuft, das Einstellen der Temperaturen in umgekehrter Reihenfolge vorgenommen wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1104 070;
deutsche Patentanmeldungen P 2846 B/VIIIc/ 21g (bekanntgemacht am 12.10.1950), S 32747/ VIIIc/21g (bekanntgemacht am 6.10.1955);
französische Patentschriften Nr. 1199 588,
241;
Scientia electrica, Bd. 5, 1959, H. 1, S. 19 bis 39; IBM Journal of research and development, Vol. 4, 4. 7.1960, S. 256 bis 263;
IBM Techn. Disclosure BuUetin, Vol. 3, 1960,
H. 4, S. 32 und 33.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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