DE1282189C2

DE1282189C2 - Verfahren zum Herstellen von Tunneldioden

Info

Publication number: DE1282189C2
Application number: DE1964J0026104
Authority: DE
Inventors: James Hoffmann Butler; David De Witt
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1963-06-28
Filing date: 1964-06-26
Publication date: 1969-07-10
Also published as: US3291658A; NL6407169A; DE1282189B; GB1060755A; SE329213B; FR1399908A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. Cl.

HOll

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT DeutscheKl.: 21g-11/02

Nummer: 1282189

Aktenzeichen: P 12 82 189.5-33 (J 26104) Anmeldetag: 26. Juni 1964 Auslegetag: 7. November 1968 Ausgabetag: 10. Juli 1969 Patentschrift stimmt mit der Auskgeschrift überein

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen elektrisch formierter Tunneldioden, insbesondere von Tunneldioden mit einem großen Energiebandabstand, beispielsweise solchen aus Galliumarsenid. S

Tunneldioden, bei denen als Halbleiterausgangsmaterial Galliumarsenid gewählt wurde, sind bekannt wegen ihrer besonders günstigen Eigenschaften. Es können Tunneldioden mit einer Strom-Spannungs-Kennlinie hergestellt werden, die in der Gegend von ic 1,1 Volt ein starkes Anwaclisen der zugehörigen Stromwerte aufweisen. Vergleichswerte für Germanium liegen bei 0,5 V und für Silizium bei 0,8 V. Es ist weiterhin bekannt, daß Galliumarseniddioden ein hohes Verhältnis von Maximal- zu Minimalstrom besitzen, das etwa 40:1 beträgt. Im Vergleich dazu liegen diese Werte bei 14: 1 bei Germanium und bei 6:1 bei Silizium. Weiterhin ist auch bekannt, daß die Dioden aus Galliumarsenid eine große Energiebandlücke von etwa 1,4 eV besitzen. Germanium weist einen Band- μ abstand von 0,7 eV und Silizium einen solchen von 1,1 eV auf.

Im Gegensatz zu den aus Germanium hergestellten Tunneldioden ist die Anwendung von Galliumarsenid-Tunneldioden auf niedrige Vorspannung und niedrige as Stromdichten begrenzt geblieben. Diese Dioden besitzen auch eine unangenehme Eigenschaft der Charakteristik, die als elektrische Degradation bekannt ist. Mit dem Ausdruck elektrische Degradation meint man die Tatsache, daß der Maximalstrom mit der Zeit abnimmt und daß daher die für Gebrauchszwecke ausschlaggebende Lebensdauer der Diode begrenzt ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Herstellen von Tunneldiode aus GaAs mit verbesserten Eigenschaften bezüglich der elektrischen Degradation aufzuzeigen.

Das die genannte Aufgabe lösende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß unter Zugrundelegung von Halbleitergrundmaterial mit relativ breitem verbotenem Energieband (Δ E > 1,2 eV) zunächst durch Einlegieren der Dotierungssubstanzen ein PN-Übergang hergestellt wird, bei dem die Aktivatorkonzentration in der Rekristallisationsschicht direkt unter der Entartungskonzentration liegt, daß die so hergestellten _4S Übergänge mittels Stromdurchganges in Durchlaßrichtung durch die Sperrschicht unter Beobachtung der Strom-Spannungs-Charakteristik während des Formierungsprozesses auf einem Kurvenschreiber elektrisch formiert werden und daß die Formterung bei Beginn des Anwachsens des Maximalstroms der Diode abgebrochen und die Diode

Verfahren zum Herstellen von Tunneldioden Patentiert für:

International Business Machines Corporation, Armonk, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Phys. Η. Preisher, Patentanwalt, 7030 Böblingen, Sindelfinger Str. 49

Als Erfinder benannt: James Hoffmann Butler, David De Witt, Pougkeepsie, N. Y. (V. St. A.) Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 28. Juni 1963 (291430)

in diesem Formierzustand dem Verbrauch zugeführt wird.

Weitere Eigenschaften und Vorzüge der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung hervor:

Die nach dem unten näher beschriebenen Verfahren hergestellte legierte Diode wird zum Zwecke der Formierung einer Strombelastung in der Durchlaßrichtung unterzogen. Dieser Strom wird schrittweise vergrößert und intermittierend unterbrochen zum Zwecke der Beobachtung der bei niedriger Spannung aufgenommenen Strom-Spannungs-Charakteristik. Sobald ein Anwachsen des Maximalstromes bemerkbar wird, wird der Formierstrom nicht weiter vergrößert, sondern bei seiner vorherigen Stärke weiter auf rechterhalten. Trotz nunmehr konstantem Formierstrom wird beobachtet werden, daß der Maximalstrom weiter schrittweise ansteigt. Auf diese Weise wird der Strom schrittweise zu einem Maximum anwachsen, nach dessen Durchlaufen eine schrittweise Abnahme feststellbar ist. Unterbricht man nun den Formierstrom während dieser Prozedur zu einem geeigneten Zeitpunkt, kann man erreichen, daß die Diode ihren Maximalstromwert während der ersten Hälfte ihrer Lebenszeit (die einige tausend Stunden betragen kann) erreicht. In der zweiten Hälfte wird der Maximalstromwert wiederum abnehmen. Jedoch kann die Diode insgesamt eine beträchtliche Lebensdauer aufweisen, während derer ihr Maximal' strom eine ausreichende Höhe besitzt.

In den Zeichnungen bedeutet

9M «2«'342

F i g. 1 eine schematische Darstellung des Auflegie- Zum Beispiel kann eine Dipde aus den oben angerens eines N-dotierten Legierungsmaterials auf ein gebenen Materialien in geeigneter Weise herausgeätzt P-dotiertes Galliumarsenidplättchen, werden, indem der die Sperrschicht enthaltende Halb-

F i g. 2 eine schematische Darstellung der Diode leiterkörper 10 bis 20 Sekunden lang in eine verdünnte

nach dem Legieren, S Ätzkalilösung eingetaucht wird. Die Diode 4 wird in

F i g. 3 eine schematische Darstellung der formier- der Ätzlösung gelassen, bis der Durchmesser des

ten, entsprechend den Fig. 1 und 2 hergestellten PN-Übergangs zwischen dem. Kiigelchen und dem

Dioden, Plättchen die gewünschte Abmessung erreicht hat. F i g. 4 eine Schaltung zur Verbesserung der Dioden- Durchmesser von 25 · 10~^s mm haben sich als brauch-

eigcnschaften durch Formieren, to bar erwiesen.

F i g. 5 eine Darstellung des Ätzvorganges der Diode Die F i g. 4 zeigt eine elektrische Schaltung mit einer

von F ig. 4, Batterie 13, deren positive Klemme an das Plättchen 2

F i g. 6 und 7 graphische Darstellungen der Ände- und deren negative Klemme über einen veränderlichen rangen der Kennlinie der Diode, hervorgerufen durch Widerstand 8 und einen Schalter 9 an das Kügelchen 3 die Formierung, 15 angeschlossen ist. Der Schalter 9 ist lediglich zur VerF i g. 8 bis 11 eine Darstellung anderer Herstellungs- anschaulichung als mechanischer Schalter dargestellt; möglichkeiten der Tunneldiode. in einer tatsächlich ausgeführten Schaltung würde er

In F i g. 1 ist schematisch ein Ofen 1 dargestellt, der durch einen gleichwertigen elektronischen Schalter er-

ein Plättchen 2 umschließt, auf dessen Oberseite ein setzt werden. Dieser ist dargestellt als Wechselschalter,

Kügelchen 3 liegt. Das Plättchen 2 kann aus Gallium- ao der zwischen einer ausgezogenen Stellung, in der der

arsenid bestehen, das mit einem Akzeptor, (z. B. Zink) eben beschriebene Stromkreis geschlossen ist, und

mit einer Konzentration von etwa 8 · IO¹⁹ Zink- einer gestrichelten Lage umschaltbar ist, in der ein

atomen/cm³ dotiert ist. Das Kügelchen kann aus einer zweiter Stromkreis geschlossen ist. Im letzteren Falle

Legierung aus 87% Indium, 10% Kupfer, 1% Selen, wird durch ein der Diode entstammender Strom der

1 % Tellur und 1 % Schwefel bestehen. Es handelt sich »5 Kurvenschreiber IOa betätigt Die Stromquelle kann in

bei diesen Angaben um Gewichtsprozente. Das geeigneter Weise einen vollweggleichgerichteten Strom

Plättchen und das daraufliegende Kügelchen werden in aus einer handelsüblichen Quelle liefern, es kann aber

dem Ofen 1 in einer leicht reduzierenden Atmosphäre auch ein Sägezahngenerator benutzt werden. Der zu-

etwa 60 Sekunden lang auf eine Temperatur von etwa letzt genannte Stromkreis verläuft von der Strom-

500°C erhitzt. Mit Erfolg sind Temperaturen zwischen 3» quelle 10 durch einen Widerstand 11, die Diode 4 und

etwa 500 und etwa 560° C verwendet worden. Unter den Schalter 9 zurück zu der anderen Klemme der

einer leicht reduzierenden Atmosphäre wird eine Stromquelle 10. Das eine Ablenkplattenpaar eines

Atmosphäre verstanden, aus der der gesamte Sauer- Oszilloskops 12 ist an die Klemmen des Widerstandes

stoff entfernt worden ist und die einen Überschuß an U angeschlossen, das andere Plattenpaar liegt an den

einem Rcduzierungsmittel enthält. Als leicht redu- 35 Klemmen der Diode 4.

zierende Atmosphäre wäre z. B. eine Mischung aus Der Schalter 9 wird mit einer Frequenz von etwa 90% Stickstoff lind 10% Wasserstoff geeignet. 100 kHz und mit einem Tastverhältnis von etwa 10:1 Während der Wärmebehandlung schmelzen das betrieben, d. h., daß der Schalter in der ausgezogen ge-Kügclchen 3 und der angrenzende Teil des Plättchens 2, zeichneten Lage für etwa ein Zehntel jeder Periode gewobei sich die Donatorstöratome aus dem Kügelchen 4» schlossen ist. Während der anderen neun Zehntel der mit dem geschmolzenen Galliumarsenid des Plättchens Periode ist der Stromkreis über die Spannungsquelle 10 mischen. Während des AbkUhlens rekristallisiert das des Kurvenschreibers IOa geschlossen, und in dieser geschmolzene Material, wobei sich die Einkristall- Zeit wird die Charakteristik der Diode 4 im Oszilloskop struktur des Galliumarsenid plättchens erneut ein- beobachtet.

stellt. Der rekristallisierte Bereich ist in der Zeichnung 45 F i g. 6 zeigt die Veränderung der Strom-Spannungsbei 5 dargestellt und enthält eine hohe Konzentration Charakteristik der Diode 4 während der elektrischen von Donatorstöratomen. Diese Konzentration muß Behandlung durch die in F i g. 5 gezeigte Anordnung, direkt unterhalb des Niveaus liegen, bei dem die Ent- Bei Beginn der Behandlung hat die Strom-Spannungsartung auftritt; es wird angenommen, daß dieses bei Charakteristik einer nach dem Verfahren von Fi g. 1 einer Dichte von etwa 2 · IO^li Donatotatomen/cm³ der 50 bis 4 hergestellten Diode etwa den Verlauf /„ (F i g. 6). Fall ist. Zwischen dem rekristallisierten Bereich 5 und Wie man sieht, besitzt diese Charakteristik kein ausgedem ursprünglichen Plättchenmaterial entsteht ein prägtes Maximum, sondern ist dort, wo in einer PN-Übergang 5a. Tunneldiodencharakteristik normalerweise ein solches

Dann wird die Diode 4 auf eine geeignete Grund- erscheinen würde, ziemlich flach. Der aus der Batterie

platte gesetzt, und es werden die elektrischen Zufüh- 55 13 durch die Diode fließende Strom wird zunächst

rungen 6 und 7 angebracht. Die LeitungiS wird an dem mittels des veränderlichen Widerstandes 8 auf einem

Kügelchen 3 und die Leitung 7 an der dem Kügelchen 3 niedrigen Wert gehalten. Dann wird der Strom ver-

abgewandtcn Seite des Plättchens 2 z. B. durch Lötung größert, bis eine Erhöhung im Maximalstrom in dem

befestigt. Oszilloskop wahrnehmbar wird. Auch bei konstantem

Nun wird die Diode 4 zum Abätzen des PN-Über- 60 Widerstand 8 kann der Formierungsprozeß fortdauern,

gangs zwischen dem rekristallisierten N-Bereich 5 und Dabei steigt der Maximalstrom in der Charakteristik

dem Plättchen 2 auf den gewünschten Durchmesser in weiter an. Die zeitliche Änderung des Maximalstroms

eine Ätzlösung eingebracht, die eine beliebige bekannte ist in Fig. 7 dargestellt. Mit Zunehmen der Zeit

Zusammensetzung haben kann. ändert sich der Maximalstrom entsprechend der Durch diesen Atzvorgang soll auch der PN-Über- 65 Kurve 26, und zur Zeit /, hat er den Wert I_pv Zu

gang frei gemacht werden von eventuellem über- einem Zeitpunkt t_t ist der Spitzenstrom dann auf den

brückendem Material, durch das ein Kurzschluß der Wert I_m gestiegen, und zu diesem Zeitpunkt ist es

Schicht entstehen könnte. zweckmäßig, die Diode in Betrieb zu nehmen. Bei der

erfindungsgemäßen Herstellung hört die Behandlung der Diode in der Schaltung von Fig. 5 zu diesem Zeitpunkt auf.

Wenn die Behandlung der Diode mit dem Formierungsstrom in der Schaltung von Fig. 4 über die Zeit f₂ hinaus fortgesetzt wird, steigt der Maximalstrom allmählich weiter und erreicht zur Zeit t₃ einen oberen Grenzwert I_V3. Danach nimmt der Maximalstrom wieder ab, bis er zur Zeit t₄ auf denselben Wert gesunken ist, den er zur Zeit t_t hatte. Die nutzbare Lebensdauer der Diode entspricht also der Zeitdifferenz t_t und t_t, die im charakteristischen Falle eine Zeitdauer von 20 000 Stunden umfassen kann. Die Änderung des Maximalstroms von I_v2 bis I_m kann Jz2% des Mittelwertes I_vm betragen.

Für eine bestimmte Anwendung ist es gewöhnlich erwünscht, die Diode nach dem Formierungsprozeß einem weiteren Ätzvorgang nach F i g. 5 zu unterwerfen. Hierbei wird die Fläche des PN-Übergangs weiter durch Ätzen verkleinert:

In der Schaltung von F i g. 5 fließt ein Strom aus einer Batterie 20 durch den Widerstand 14 und einen Schalter 15 und von dort aus durch die Elektrode 16, eine Ätzlösung 17 und die Diode 4 zu dem die Ätzlösung enthaltenden Behälter 18, um dann durch die Leitung 19 zurück zur Batterie 20 zu gelangen. Die Tunneldtodencharakteristik wird mittels eines Kurvenschreibers IOa beobachtet. Durch öffnen des Schalters 15 läßt sich die Strom-Spannungs-Charakteristik der Diode beobachten, so daß diese aus der Lösung herausgenommen werden kann, sobald ihr Maximalstrom den gewünschten Wert erreicht hat.

Während in Verbindung mit F i g. 4 das Verfahren zur Erhöhung des Maximalstroms der Diode nach der vorstehenden Beschreibung bei konstantem Formierstrom durchgeführt wurde, sei bemerkt, daß dieser Strom nicht unbedingt konstant gehalten zu werden braucht, sondern etwas erhöht werden kann, nachdem der Maximalstrom zuzunehmen begonnen hat. Andererseits kann in manchen Fällen der Formierstrom zum genannten Zeitpunkt verringert werden. Es ist nur erforderlich, den Formierstrom innerhalb eines Bereichs zu halten, der den Maximalstrom weiter anwachsen läßt. Im typischen Fall ist ein solcher Strom im Vergleich zu dem tatsächlichen Maximalstrom sehr stark. Zum Beispiel kann ein Durchlaßstrom von 1000 mA nötig sein, um die gewünschte Steigerung in dem Spitzenstrom einer Diode zu bewirken, deren Maximalspitzenstrom etwa 50 mA beträgt.

Die obere Grenze des beim Formieren verwendeten Stroms wird entweder durch die Belastungsfähigkeit der Diode oder durch die erforderliche Geschwindigkeit des Überwachungszyklus bestimmt. Die untere Grenze dieses Stroms wird durch die Tatsache bestimmt, daß der Formierprozeß so weit verlangsamt wird, daß er unwirtschaftlich wird. Der oben angegebene Stromwert, bei dem eine Verstärkung des Maximalstroms der Charakteristik zuerst wahrgenommen wird, dürfte ein praktischer Kompromiß für ein brauchbares Formierverfahren sein.

Die N-Dotierung des rekristallisierten N-Bereichs muß mit einer wesentlich geringeren Konzentration beginnen, als es der P-Dotierung des Plättchens 2 entspricht. Wie schon erwähnt, ist es gewöhnlich zweckmäßig, mit einer P-Dotierung des Plättchens von etwa 8 · IO^lv Atomen/cm³ zu beginnen. Das KUgelchen hat zunächst eine N-Dotierung von etwa 1,5 · W/cm', die also gerade unter der unteren Grenze für die Ent-

artungsschwelle liegt. Während der oben beschriebenen elektrischen Behandlung wird die N-Dotieirung in dem Kügelchen mindestens in dem nahe an den PN-Übergang 5a angrenzenden Bereich gesteigert, und die P-Dotierung in dem Plättchen wird mindestens in dem nahe an den PN-Übergang 5a grenzenden Bereich verringert. Nach Beendigung der elektrischen Behandlung bleibt das P-dotierte Plättchen immer noch stärker dotiert als der rekristallisierte Bereich 5, und zwar hat ίο es eine Konzentration von etwa 4 · lO^/cm¹, während der N-Bereich 5 dann eine Konzentration von etwa 3 · IO¹Vcmⁱ besitzt.

Es sei noch. erwähnt, daß bei der herkömmlichen Herstellung von Tunneldioden es für zweckmäßig gei_S halten wurde, die Dotierung auf beiden Seiten des PN-Übergangs möglichst gleichzumachen. Dies wurde symmetrische Dotierung genannt. Es wird angenommen, daß während der oben beschriebenen elektrischen Behandlung einige der Atome auf der einen ao oder der anderen Seite des PN-Übergangs tatsächlich durch den PN-Übergang wandern. Vermutlich müssen, damit das Verfahren richtig arbeitet, die Atome, die den PN-Übergang durchqueren, in genügender Konzentration vorliegen, von der man zur Zeit annimmt, daß as sie höher als IO¹ _i* Atome/cm* ist.

Es folgt nun eine theoretische Erklärung des während der oben beschriebenen elektrischen Behandlung beobachteten, den Maximalstrom erhöhenden physikalischen Phänomens. Diese Theorie ist in vielen Einzelheiten noch unbestätigt und soll lediglich das Verständnis der Erfindung erleichtern.

Das Verhältnis zwischen dem Maximalstrom I_v und der Breite W des PN-Übergangs läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

i_p ^ _e-*i« (i)

Das Verhältnis zwischen der Breite IVdes PN-Übergangs und der Konzentration η von nicht kompensierten Donatoratomen pro Kubikzentimeter auf der N-Seite des PN-Übergangs und der Konzentration ρ von unkompensierten Akzeptoratomen pro Kubikzentimeter auf der P-Seite des PN-Übergangs läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

W * J/.?..+£. i (2)

V 1-p

dabei bedeute? k die Boltzmann-Konstante. Es sei nun angenommen, daß ein bestimmter Pro zentsatz der Donatoratome zunächst durch Störstoff- Akzeptoratome kompensiert wird. In dem hier gegebenen Beispiel wirken Selen, Tellur- und Schwefelatome als Donatoren, und die Störstoff-Akzeptoratome können z. B. Kupfer sein. Unter entsprechenden

SS Bedingungen, z. B. bei der oben beschriebenen Starkstrombehandlung, können einige Kupferatome zu einem höheren Energiezustand aktiviert werden, indem sie Donatoratome werden und eine höhere Diffusionsgeschwindigkeit erreichen sowie Donatoratome un- kompensiert lassen. Ein gewisser Teil dieser Kupfer atome erreicht den PN-Übergang und wird unter dem Einfluß des am PN-Übergang bestehenden elektrischen Feldes durch ihn hindurchbewegt. Als Donatoren auf der P-Seite des PN-Übergangs bilden diese Kupfer atome stabile Ionenpaare mit den dort befindlichen Akzeptoratomen. Das führt zu einer Vergrößerung der Konzentration η und einer Verringerung der Konzentration p. Wenn ρ zunächst größer als η ist, wird durch

Claims

diesen Vorgang die Breite des PN-Übergangs verringert. Wenn dagegen a größer als ρ ist, wird die Breite des PN-Übergangs vergrößert. Wie schon gesagt, soll die elektrische Behandlung zur Zeit /, beendet werden; zu dieser Zeit ist ρ immer noch größer als a. Es wird angenommen, daß während der Lebensdauer der Diode η und ρ etwa zur Zeit Z1 bei vorliegendem Maximalstrom gleich werden. Danach wird durch den weiteren Stromfluß durch die Diode die Breite des PN-Übergangs allmählich vergrößert. Die Erfindung ist brauchbar in Verbindung mit anderen Dioden, die das in F i g. 7 veranschaulichte Phänomen der Degradation aufweisen und in denen der eine Bereich stärker dotiert ist als der andere. Die F i g. 8 bis 11 zeigen eine Modifikation des oben beschriebenen Verfahrens bezüglich der Art der Steuerung des Durchmessers des PN-Übergangs zwischen Kügelchen und Plättchen. In F i g. 8 ist ein Plättchen 2, das demjenigen von F i g. 1 gleichen kann, mit einem Überzug aus Isoliermaterial versehen. Dabei kann es sich um eine Siliziumdioxydschicht handeln, die pyrolytisch in einem Ofen aufgebracht wird, wie er in F i g. 8 bei 21 dargestellt ist. Auf die SiOs-Schicht wird eine Ciasschicht aufgebracht. Zur Vereinfachung der Beschreibung können as diese beiden Schichten als eine betrachtet werden, und . beide Schichten können als Teil der in der Zeichnung gezeigten Schicht 21 angesehen werden. Das Plättchen 2 mit seinem isolierenden Überzug 21 wird dann mit einem Überzug 22 aus einem Material, das gegenüber der Wirkung einer chemischen Ätzlösung resistent ist, versehen. Dieser Überzug bedeckt das Plättchen 2 und seine Isolierschicht 21 mit Ausnahme einer Stelle, an der ein Stab 23 mit seiner Stirn-■ seite in Berührung mit der Schicht 21 steht, damit die Schicht 22 diese Stelle nicht bedecken kann. Statt dessen kann auch ein Verfahren mit einem photoempfindlichen Abdeckmittel verwendet werden. Das beschichtete Plättchen 2 wird dann in eine Atzlösung 24 in einem Behälter 25 eingebracht, wie es F i g. 10 zeigt. Es können mehrere aufeinanderfolgende Ätzmittel in mehreren aufeinanderfolgenden Behältern erforderlich sein. Die Lösung oder die Lösungen müssen so gewählt werden, daß sie sowohl den Stab 23 als auch die Schicht 21, nicht aber den resistenten Überzug 22 lösen. Durch die Ätzlösung wird ein kleines Loch durch die Isolierschicht 21 geätzt, dessen Durchmesser etwa dem des Stabs 23 gleicht. Dann wird ein Kügelchen 3, das Donatormaterial enthält, auf die Isolierschicht 21 gelegt, und zwar über dem darin soeben hergestellten Durchbruch. Anschließend erfolgt die Legierung in der in F i g. 1 und 2 gezeigten Weisel Die fertige Diode ist in F i g. 11 dargestellt. Darin ist an der Grenzfläche zwischen dem ursprünglichen Material des Plättchens 2 und einem rekristallisierten Bereich 28, der dem rekristallisierten Bereich 5 in Fig. 1 bis S entspricht, ein PN-Übergang27 entstanden. Dann wird die Diode von F i g. 11 einer elektrischen Fonnierungsbehandlung nach F i g. 4 unterworfen, βο Der. Durchmesser des PN-Übergangs 27 wird entsprechend Fig. 10 gesteuert, so daß die oben beschriebenen Ätzprozesse einschließlich des in F i g. 5 gezeigten nicht mehr erforderlich sind. Es ist somit nicht mehr nötig, jede Diode einzeln zu ätzen, um den gewünschten Maximalstrom zu erreichen. Zweitens Hierzu 1 Blatt wird durch den Wegfall dieser Ätzvorgänge am PN-Übergang die Gefahr einer nachträglichen Ätzung der Vorrichtung infolge ungenügender Spülung beseitigt und damit die Stabilität der Diode während ihrer Lebensdauer erhöht. Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von Tunneldioden, dadurch g-ekennzeichnet, daß unter Zugrundelegung von Halbleitergrundmaterial mit relativ breitem verbotenem Energieband

(ΔΕ> UeV)

zunächst durch Einlegieren der Dotierungssubstanzen ein PN-Übergang hergestellt wird, bei dem die Aktivatorkonzentration in der Rekristallisationsschicht direkt unter der Entartungskonzentration hegt, daß die so hergestellten Übergänge mittels Stromdurchganges in Durchlaßrichtung durch die Sperrschicht unter Beobachtung der Strom-Spannungs-Charakteristik während' des Formierungsprozesses auf einem Kurvenschreiber elektrisch formiert werden und daß die Formierung bei Beginn des Anwachsens des Maximalstroms der Diode abgebrochen und die Diode in diesem Formierzustand dem Verbrauch zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu formierende Diode aus einem Plättchen aus Galliumarsenid mit einer oberhalb der Entartungskonzentration liegender Verunreinigungskonzentration vom P-Typ durch Legierung mit einem Dotierungsmaterial vom N-Leitfähigkeitstyp hergestellt wird und daß die Dotierungskonzentration des rekristallisierten N-Gebietes dieser Diode nicht oberhalb des Entartungspegels liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das verwendete GalIiumarsenidplättchen mit Zink mit einer Konzentration von etwa 8 ■ IO¹* Zinkatomen/cm* dotiert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rekristallisierte P-Gebiet mit Donatoratomen mit einer Konzentration von etwa 1,5 ■ IO¹· Atomen/cm* dotiert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Legierungsschritt während einer Zeit von etwa 60 Sekunden bei einer Temperatur von etwa 500° C durchgeführt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Legieren die Diode auf eine Temperatur, die unter 300° C liegt, mit einer Abkühlungsgeschwindigkeit von mindestens 10°C/sec abgekühlt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode in der Umgebung des pn-Übergangs vor dem eigentlichen Formierprozeß auf einen definierten Durchmesser abgeätzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode in der Umgebung des PN-Übergangs nach dem eigentlichen Formierungsverfahren auf einen definierten Durchmesser abgeätzt wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 1 302 265.