DE2836796A1 - PROCEDURE FOR CHANGING THE ELECTRICAL PROPERTIES OF A UNIJUNCTION TRANSISTOR AND THE PRODUCT OBTAINED BY THIS PROCEDURE - Google Patents
PROCEDURE FOR CHANGING THE ELECTRICAL PROPERTIES OF A UNIJUNCTION TRANSISTOR AND THE PRODUCT OBTAINED BY THIS PROCEDUREInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Unijunktion-Transistoren und mehr im besonderen auf ein Verfahren zum Erhöhen des Talstromes eines Unijunktion-Transistors.The invention relates generally to uni-function transistors and more particularly to a method of increasing the valley current of a unijunction transistor.
Unijunktion-Transistoren sind brauchbar für eine Vielfalt von Anwendungen, die Oszillatoren und Trigger für selektiv mit Energie versorgende Hochleistungsgeräte einschließen. Die Uhijunktion-Transistor-Charakteristika schließen einen Bereich negativen Widerstandes ein, dessen Ausmaß durch einen Spitzen- und einen Talpunkt definiert ist. Die Brauchbarkeit von Unijunktion-Transistoren kann häufig durch Erhöhen des Laststromes, den der Transistor zu tragen in der Lage ist ohne "einzuklinken" (im Englischen "latching" genannt),verbessert werden. Ein Unijunktion-Transistor arbeitet im Bereich des negativen Widerstandes und geht nicht in den Sättigungsbereich über, bis der Talstrom überschritten ist. Ein Maß für die Menge an Laststrom, den ein Unijunktion-Transistor tragen kann, ist daher der Talstrom Iy des Transistors. Im allgemeinen ist der Laststrom, den ein Unijunktion-Transistor tragen kann ohne einzuklinken bzw. in den Sättigungsbereich überzugehen, um so größer, je größer der Talstrom ist. Uni-function transistors are useful for a variety of purposes of applications that include oscillators and triggers for high power selective energizing devices. The uhijunction transistor characteristics include Area of negative resistance, the extent of which is defined by a peak and a valley point. The usefulness of unijunction transistors can often be increased by increasing the load current that the transistor is able to carry without "latching", improved will. A unijunction transistor works in the range of negative resistance and does not go into the saturation range over until the valley stream is exceeded. A measure of the amount of load current that a unijunction transistor can carry, is therefore the valley current Iy of the transistor. In general, this is the load current that a unijunction transistor can carry without latching or going into the saturation area, the greater the greater the valley current.
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Für eine vollständigere Erläuterung der Charakteristika von Unijunktion-Transistoren und ihre Anwendungen wird auf das GE TRANSISTOR MANUAL, 7. revidierte Ausgabe von 1969, verwiesen.For a more complete explanation of the characteristics of uni-function transistors and their applications, see refer to the GE TRANSISTOR MANUAL, 7th revised edition, 1969.
Üblicherweise sind der Talstrom und andere Charakteristika von Unijunktion-Transistoren durch die Geometrie des Elementes festgelegt worden. Um Elemente mit unterschiedlichen ausgewählten Charakteristika zu erhalten, ist es notwendig gewesen, sich physisch unterscheidende Elemente herzustellen. Auch sind die verschiedenen Charakteristika von Unijunktion-Transistören nicht unabhängig voneinander, sondern sie stehen in einer Beziehung zueinander. So ist dem Fachmann z.B. bekannt, daß der Talstrom durch gewisse andere Parameter des Elementes ausgedrückt werden kann :Typically, the valley current and other characteristics of unijunction transistors are determined by the geometry of the element has been established. In order to obtain elements with different selected characteristics, it has been necessary to to produce physically different elements. Also are the different characteristics of unijunction transistors not independent of one another, but they are related to one another. For example, it is known to the person skilled in the art that the valley current can be expressed by certain other parameters of the element:
I„ =I "=
V - R^2" A ^yun/yup + 1) - 1V - R ^ 2 " A ^ yun / yup + 1) - 1
worin VBß die Interbasisspannung, Rß2 der Interbasiswiderstand zwischen Emitter und Basis 2, f die Emitterinjektionswirksamkeit und /un und /up die Trägerbeweglichkeiten der Elektronen und Löcher sind. Aus dieser vorstehenden Gleichung I ergibt sich daher, daß durch Vermindern des Interbasiswiderstandes Rg2 der Talstrom I„ erhöht werden kann. Mit abnehmendem Interbasiswiderstand R32 nimmt jedoch das Intrinsic-Abstandsverhältnis Eta, das für die meisten Anwendungen vorzugsweise unterhalb von 0,9 liegt, gemäß der folgenden chung zu :wherein V Bß the inter-base voltage, the inter R ß2 base resistor between the emitter and base 2, f is the emitter injection efficiency and / un and / up the carrier mobilities of electrons and holes. From this above equation I it follows that the valley current I n can be increased by reducing the interbase resistance Rg 2. However, as the interbase resistance R 32 decreases, the intrinsic distance ratio Eta, which for most applications is preferably below 0.9, increases according to the following equation:
_ RB2 _ R B2
RB1 R B1
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Dieses Erfordernis hinsichtlich des Wertes von Eta begrenzt die Zunahme für Iy, die durch Verringern von Rg2 erhältlich ist. Zusätzlich erhöht eine Verminderung von Rg2 in uner wUnschter Weise den Leckstrom des Elementes und macht es für die meisten Zwecke unbrauchbar. Während somit eine Verminderung des Interbasiswiderstandes Rg2 des Unijunktion-Transistors zu einem gewissen Grade zu einer Erhöhung des Talstromes Iy führt, sind damit große Veränderungen nicht erhältlich und auch für Anwendungen nicht brauchbar,in denen der Interbasiswiderstand Rg2 aus anderen Gründen eine wichtige Charakteristik ist. In ähnlicher Weise kann der Talstrom durch Vergrößern des Abstandes zwischen der Basis 1 des Unijunktion-Transistors und dem Emitter erhöht werden. Dies führt jedoch zu einer Verschlechterung von Eta (ro ) , wenn der Abstand zu groß wird, und ist außerdem ein unerwünschtes Verfahren zur Schaffung variierender Charakteristika insofern, als es die Herstellung physisch unterschiedlicher Elemente erfordert, was teurer wird als die Herstellung eines Standardelementes, in dem die Charakteristika, wo erforderlich, nachfolgend modifiziert werden.This requirement on the value of Eta limits the increase in Iy that can be obtained by decreasing Rg 2 . In addition, a decrease in Rg 2 undesirably increases the leakage current of the element and makes it unusable for most purposes. While a reduction in the interbase resistance Rg 2 of the unijunction transistor leads to an increase in the valley current Iy to a certain extent, large changes are therefore not available and also not useful for applications in which the interbase resistance Rg 2 is an important characteristic for other reasons . Similarly, the valley current can be increased by increasing the distance between the base 1 of the unijunction transistor and the emitter. However, this tends to degrade Eta (ro) if the pitch becomes too large and is also an undesirable method of creating varying characteristics in that it requires the manufacture of physically different elements, which becomes more expensive than the manufacture of a standard element, in the characteristics are subsequently modified where necessary.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Uni-Junktion-Transistor mit einem erhöhten Talstrom zu schaffen, ohne daß damit in Beziehung stehende andere Parameter beträchtlich beeinträchtigt werden. Der Talstrom soll ein stellbar sein, nachdem das Element im wesentlichen hergestellt ist, so daß eine selektive Zunahme des Talstromes geschaffen werden kann, wo sie erforderlich ist, während Elemente, deren Talstrom aus anderen Gründen annehmbar ist, nicht modifiziert zu werden brauchen.It is therefore an object of the present invention to provide a Create uni-junction transistor with an increased valley current, without significantly affecting related other parameters. The valley stream should be adjustable be after the item is essentially manufactured so that a selective increase in valley flow can be created where required, while elements whose valley flow is acceptable for other reasons do not need to be modified.
Auch soll das Verfahren zum Erhöhen des Talstromes eines Uhijunktion-Transistors sowohl billig als. auch leicht durchführbar und zusammen mit den vorhandenen Herstellungstechniken für Unijunktion-Transistoren einsetzbar sein. Also, the method for increasing the valley current of a uhijunction transistor is said to be both inexpensive and inexpensive. also easy to do and can be used together with the existing manufacturing techniques for uni-function transistors.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Unijunktiontransistor mit einem Bereich verringerter Lebensdauer geschaffen, der zumindest den Emitter des Transistors einschließt. Diese verringerte Lebensdauer wird gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens durch Bestrahlen von im wesentlichen dem gesamten Element mit einer Gitterschäden verursachenden Strahlung erzeugt, wobei diese Strahlung vorzugsweise eine Elektronenstrahlung ist. Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt eine selektive Bestrahlung nur iE Emitterbereich des Transistors, um die Lebensdauer zu verringern. Somit kann erst ein Transistor in üblicher Weise zu geringen Kosten hergestellt werden, der dann gemäß der Erfindung so behandelt wird, daß er einen,verglichen mit den bekannten Transistoren,erhöhten Talstro® aufweist. In accordance with one aspect of the present invention, there is provided a unijunction transistor having a reduced life region that includes at least the emitter of the transistor. According to one embodiment of the method according to the invention, this reduced service life is generated by irradiating substantially the entire element with radiation which causes damage to the grid, this radiation preferably being electron beams. According to another preferred embodiment of the method according to the invention, selective irradiation takes place only in the emitter region of the transistor in order to reduce the service life. Thus, a transistor can first be produced in the usual way at low cost , which is then treated according to the invention in such a way that it has an increased Talstro® compared to the known transistors.
Di© Erfindung wird im £®lg©ad©si mater Besiagpiahs© auf di© Zeichauag aätaej? ©rllut©yt0 ImThe © invention is in the £ ®lg © ad © si mater Besiagpiahs © on the © Konstruauag aätaej? © rllut © yt 0 Im
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Fig. 5 eine Schnittansicht eines Befestigungselementes zum Bestrahlen von mehreren UnijunktIon-Transistoren, nachdem man diese z.B. in Metallbehältern verpackt hat.5 shows a sectional view of a fastening element for irradiating several uni-junction transistors, after they have been packed in metal containers, for example.
Figur 1 gibt eine Schnittansicht eines Planar-Unijunktion-Transistors derart wieder, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung vorteilhaft bestrahlt werden kann. Der Unijunktion-Transistor 10 weist einen Körpsr 12 auf, der bequemerweise aus einem N-Halbleitermaterial hergestellt sein kann, z.B. aus Silicium mit N-Leitfähigkeit. Der Körper 12 weist einen ersten ohmschen Kontakt 14 bzw. eine Elektrode auf, die gemäß der üblichen Nomenklatur die zweite Basis B2 des Unijunktion-Transistors bildet. Der Bereich 16 hoher Leitfähigkeit bildet die Basis-1-Kontaktregion des Unjunktion-Transistors und sie besteht üblicherweise aus N+-leitendem Silicium. Der Kontakt damit wird durch die Metallelektrode 18 hergestellt, die einen ohmschen Kontakt zum Bereich 16 mit N+-Leitfähigkeit bildet. Der Bereich 20 mit P-Leitfähigkeit umgibt den Basis-1-Bereich 16 und begrenzt das Ausmaß der Basis-1 genau und gestattet eine genaue Steuerung des Basis-1/ Emitter-Abstandes. Der Bereich 20 mit P-Leitfähigkeit ist kein besonderer Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Der Bereich 22 mit P-Leitfähigkeit umfaßt den Emitter des Unijunktion-Transistors, und er ist mit einer in ohmschem Kontakt damit stehenden Elektrode 24 versehen, an der eine Emitterverbindung angebracht wird. Der Bereich 22 mit P-Leitfähigkeit bildet einen Übergang mit dem Körper 12 mit N-Leitfähigkeit. Der Bereich 26 mit N+-Leitfähigkeit kontaktiert den Körper 12 mit N-Leitfähigkeit und bildet zusammen mit den Elektroden 28 und 30 ein Feldreliefelement. Während die Elektroden 28 und 30 als separate Elektroden dargestellt sind, die bequemerweise mit bekannten Mittel verbunden werden können, mag es häufig bevorzugt sein, eine einzelne Elektrode zu bilden, die in Kontakt steht mit dem N+-Bereich 26 und sich zwischen dem Emitter 22 und der Basis-1 16FIG. 1 shows a sectional view of a planar unijunction transistor such as can advantageously be irradiated according to the present invention. The unijunction transistor 10 has a body 12 which can conveniently be made of an N-semiconductor material, for example silicon with N-conductivity. The body 12 has a first ohmic contact 14 or an electrode which, according to the usual nomenclature, forms the second base B2 of the unijunction transistor. The region 16 of high conductivity forms the base-1 contact region of the unjunction transistor and it usually consists of N + -conducting silicon. Contact therewith is made by the metal electrode 18, which forms an ohmic contact with the area 16 with N + conductivity. The P-conductivity region 20 surrounds the base-1 region 16 and precisely delimits the extent of the base-1 and allows precise control of the base-1 / emitter spacing. The area 20 with P conductivity is not a particular subject of the present invention. The P-conductivity region 22 comprises the emitter of the unijunction transistor and is provided with an electrode 24 in ohmic contact therewith, to which an emitter connection is made. The area 22 with P conductivity forms a transition with the body 12 with N conductivity. The area 26 with N + conductivity contacts the body 12 with N conductivity and, together with the electrodes 28 and 30, forms a field relief element. While electrodes 28 and 30 are shown as separate electrodes that can conveniently be connected by known means, it may often be preferred to form a single electrode that is in contact with N + region 26 and is between emitter 22 and the base-1 16
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erstreckt. Die Elektrode 30 nimmt das Potential der Basis-2-Elektrode 14 an und verhindert die Inversion der Oberfläche des Körpers 12 zwischen dem Emitter und der Basis 1 und begrenzt so die Ausbreitung und trägt weiter zur genauen Kontrolle des Basis 1/Emitter-Abstandes bei. Wie der Bereich mit P-Leitfähigk©it sind der Bereich 26 mit ^-Leitfähigkeit und die Elektroden 28 und 30 in die vorliegend© bevorzugte Ausführungsform der Erfindung aufgenommen, um dem gegenwärtigen Stand der Technik Rechnung zu tragen, doch können diese Elaaent© auch weggelassen werden 9 wenn dies erwünscht ist,extends. The electrode 30 takes on the potential of the base 2 electrode 14 and prevents the inversion of the surface of the body 12 between the emitter and the base 1 and thus limits the spread and further contributes to the precise control of the base 1 / emitter spacing. Like the area with P-conductivity, the area 26 with ^ -conductivity and the electrodes 28 and 30 are included in the presently preferred embodiment of the invention in order to take into account the current state of the art, but these elements can also be omitted will be 9 if this is desired,
Di© Ossidschichtea 32A-D werden bequ@merweise für die Ausführung der maskierten Diffusion des Unijunktion°Transistors 10 Tbemutgto Der in Figur 1 dargestellte und v©rst©h©nd bes@hri©fe®n© Unijunction-Transistor ist der Planar^Unijunktion·" Transistor nach dem Stand der Technikβ The ossid layer a 32A-D is conveniently used for the implementation of the masked diffusion of the unijunction transistor 10. The unijunction transistor shown in FIG. 1 and especially described is the planar transistor Unijunction · "State-of-the-art transistor β
Die BQSChrsibuag von Halbleitern mit Gitterstörungsn verursachenden Teilchen ist bekannt« Obwohl all® Arten von Strahlungen , di© bisher bekannt geworden sind9 in d©r vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, sofern damit eine Lsbe&Edauer-verringernde Gitterbaschädigung erhältlich istp wird die Verwendung einer Bestrahlung mit hoch©n@rgiereichen Elektronen bevorzugt.The BQSChrsibuag of semiconductors with Gitterstörungsn-causing particles is known "Although all® types of radiations di © have become known so far can be used in d © r present invention 9, so long as a LSBE & Edauer-reducing Gitterbaschädigung available p is the use of irradiation with highly rich electrons preferred.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ©in© Variation bzw» eine Steuerung des Talstroaes Iv durch Bestrahlen des Elementes erreicht. Die Bestrahlung wird, wie in Figur 1 veranschaulicht, durch von oben auf das Element gerichtete Strahlen 35 erreicht. Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die Bestrahlung auf im wesentlichen das gesamte Element gerichtet werden„ und dies kann bequem®rwsise ©rföl= gen, nachdem di© Herstollwng des El@m@nt@s im w©s©ntlich©a abgeschlossen ist und sich alle ©bea b©sehri©b©n©n El©m@nt® an Ort und Stell© befinden0 Ss wird ©in© StrahlungsquelleAccording to the present invention, variation or control of the valley flow I v is achieved by irradiating the element. As illustrated in FIG. 1, the irradiation is achieved by beams 35 directed onto the element from above. According to one embodiment of the present invention, the irradiation can substantially all of the elements are directed to "and this can after di © Herstollwng the El @ m @ nt @ s completed bequem®rwsise © rföl = gen in w © s © ntlich © a is and all © bea b © sehri © b © n © n El © m @ nt® in place and position © 0 Ss becomes © in © Radiation source
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benutzt, die ein angemessenes Durchdringen von z.B. den Elektroden 28, 18 und 24 sowie der Elektrode 30 bewirkt. Die oben genannte Gleichung 1 hinsichtlich der Beziehung zwischen dem Talstrom und anderen Parametern des Elementes zeigt, daß der Talstrom in einem Unijunktion-Transistor etwa umgekehrt proportional zur Lochinjektionswirksamkeit ψ vom Emitter zur Basis 1 und auch umgekehrt proportional zum Gesamtwiderstand zwischen den zwei Basisanschlüssen RgB ist. Die wie in Figur 1 veranschaulichte Bestrahlung eines Unijunktion-Transistors vermindert die Lochinjektionswirksamkeit als Ergebnis der Zunahme der Rekombinationszentren im Bereich des Emitter/Basis-Überganges 34. Die Wirkungen dieser konsequenten Trägerentfernung in der Basis sind zweifach. Bei einer relativ geringen Abnahme in der Lebensdauer wird die Trägerentfernung, die den Widerstand des Elementes im Basisbereich beeinflußt, gering sein, und der Talstrom wird mit abnehmendem ^T zunehmen. Nähert sich die Dichte der Trägerentfernungssteilen, die durch die Bestrahlung verursacht sind, der Verunreinigungskonzentration der Basis, dann nimmt der Widerstand zwischen den beiden Basisansolilüssssa rasch zu und wird ein beträchtlich bedeutsamerer Effekt die Lebensdauer in dem Ubergangsbereieh von Basig zu und führt dazu, daß der Gesamttalstrom abnimmto is used, which causes adequate penetration of electrodes 28, 18 and 24 and electrode 30, for example. Equation 1 above with regard to the relationship between the valley current and other parameters of the element shows that the valley current in a unijunction transistor is roughly inversely proportional to the hole injection efficiency ψ from the emitter to the base 1 and also inversely proportional to the total resistance between the two base terminals Rg B . The irradiation of a unijunction transistor as illustrated in FIG. 1 reduces the hole injection efficiency as a result of the increase in the recombination centers in the region of the emitter / base junction 34. The effects of this consequent carrier removal in the base are twofold. With a relatively small decrease in life, the carrier distance, which affects the resistance of the element in the base region, will be small and the valley current will increase with decreasing T. The density of the carrier removing Steep caused by the irradiation, the impurity concentration of the base is approaching, then the resistance between the two Basisansolilüssssa increases rapidly and becomes a considerably more significant effect the service life in the Ubergangsbereieh of Basig to and causes the Gesamttalstrom decreases o
Figur 2 zeigt graphisch die Wirkungen der zunebmendsn lungsdosis auf den Talstrom» Dosen zwischen etwa 10 etwa 10 Elektronen/cm sind dabei in der graphischer stellung der Figur 2 eingeschlossen. Währsnd @ia@s @rsi Teiles der Kurve 26 führt eine zuneiuiende Strahlnmgsd®sis zu einem zunehmenden Salstr@m2 wie dies-häufig ©ireünischt ist< Oberhalb eines kritischen Dosisniveaus 37 nimmt d®r jedoch mit zunehmender Dosis rasch afeo Es wird era&sftot,, der spezielle Wert der in Figur 2 dar| Dosis für eine spezielle IMijunktien-Tfaagistor-Sts^si psrimentell bestimmt werden kannFIG. 2 graphically shows the effects of the increasing dose on the valley current. Doses between about 10 and about 10 electrons / cm are included in the graph of FIG. Währsnd @ ia @ s @rsi part of the curve 26 performs zuneiuiende Strahlnmgsd®sis an increasing Salstr @ m 2 as-is often © ireünischt but <Above a critical dose level 37 increases with increasing dose d®r quickly afeo It is era & sftot ,, the special value of the | Dose for a special IMijunktien-Tfaagistor-Sts ^ si psrimentell can be determined
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Geometrie und anderen physikalischen und elektrischen Charakteristika des speziellen Elementes abhängen wird,, Gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist bestimmt worden, daß die kritische Dosis für einen speziellen Unijunktion-Transistor s der gemäß der vor=Will depend on the geometry and other physical and electrical characteristics of the particular element ,, According to an exemplary embodiment of the present invention has been determined that the critical dose for a particular unijunction transistor s in accordance with the pre =
1414th
beschriebenen Lehre bestrahlt worden ist9 zwischen 10 und 10 * Elektronen/cm li©gt0 Bei diesen speziellen ünijunktion=- Transistor beträgt der Bas ii.wider st and etwa 100 Ohm=-Zentiiae=> ter und der SpitzsntalstroH wird bei ©iner Bestrahlung von ©twa 2x10 Elektronen/cm erreichteThe doctrine described has been irradiated 9 between 10 and 10 * electrons / cm li © gt 0 With this special unijunction = transistor, the base is resisted to about 100 ohms = centiiae => ter and the peak current is increased with irradiation of about 2x10 electrons / cm
Während die Gesamtbestrahlung eines Uhijunkti©n=Transist©rs9 wie sie oben beschrieben worden istp ©ine neue brauchbare Method© zum Modifizieren der Charakteristika von Unijunktion= Transistoren darstellt p können gewiss© zusätzlich® Vorteile durch selektives Bestrahlen von Teilen des Elementes erhalten werdenο While the overall irradiation of a Uhijunkti © n = Transist © rs 9 as described above p © ine new useful method © represents for modifying the characteristics of unijunction = transistors p can werdenο obtained certainly © zusätzlich® advantages by selectively irradiating portions of the element
In Figur 3 ist ein© bevorzugt© Ausführungsfora dsr vorliegendQn Erfindung dargQstalltj, ©in planster Usaijimkti®n°Transi° stör d©r im Figur 1 dargestellten Art 0 d©r guss«a®n Mit ©in©r Mask© abgebildet IBt0 sit deran Hilf© die selektiv© Bestrahlung ia ti©s©3atliek©n nur des Eaitterb©r@iehes des Transistors bewerkstelligt wirdo Gleich© Tsilstücke d©r Figur 3 sind mit den gleichen B©gugsgahl©n wie in Figur 1 bezeichnet„ Die IMsk® 38 ist dureh ©ia®n relativ dicken Querschnitt ©harak= terisi©rt9 die dl© lsQrgi@B der darauf aufschlagenden Slek= tr©a©n vermindert «ad di® die Mask® Mit sinor EaergiQ durch= dringen ρ daß si© iia ¥©rgl©ieh su d©n durch di© öffnung 40 der Mask© 38 fallosclea llQktreaen ±m wea©ntlish@n k©in© Git~In Figure 3, a © preferred © embodiment of the present invention shown, © in planster Usaijimkti®n ° Transi ° disturbance shown in Figure 1, the type 0 © rguss "a®n with © in © r Mask © shown IBt 0 Deran Help sit © selectively © irradiation ia ti © s © 3atliek © n only the Eaitterb © r @ iehes of the transistor is accomplished o DC © Tsilstücke d © r 3 are the same B © gugsgahl © n as in Figure 1 denotes "The IMsk® 38 has a relatively thick cross-section © harak = terisi © rt 9 the dl © lsQrgi @ B of the slek = tr © a © n reduced" ad di® die Mask® with sinor EaergiQ through = penetrate ρ that si © iia ¥ © rgl © ieh su d © n through the opening 40 of the mask © 38 fallosclea llQktreaen ± m wea © ntlish @ nk © in © Git ~
ÜShrQnd di® Mask© 38 ©im©nÜShrQnd di® Mask © 38 © im © n
40 aufwGist9 &<$r ia w©s©nt=> li©h©m ©isa© Öffauag istp kaaa di©s@r B®r@ich 40 auch durch ©iae ¥@rti©fung ©der in ilmlieher Ifeis© ausgebildet werden „ di© eine beträchtlich dünnere Metallschicht zx-;ischen der40 upGist 9 &<$ r ia w © s © nt => li © h © m © isa ©öffauag is p kaaa di © s @ r B®r @ ich 40 also by © iae ¥ @ rti © fung © der in In the case of Ifeis ©, a considerably thinner metal layer is formed
9098 10/081S9098 10 / 081S
Strahlungsquelle und dem Transistor 10 beläßt, als dies in den maskierenden Teilstücken 39 der Maske 38 der Fall ist. Die Wirksamkeit der Strahlungsmaskierung ist bestimmt durch den Unterschied der Energien der Teilchen, die in den maskierten und den unmaskierten Bereichen des Halbleiterkörpers aufschlagen. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Maske 38 aus einem Material und in einer Dicke ausgewählt9 daß sichergestellt ist, daß in den maskierten Bereichen im wesentlichen keine Teilchen auf den Unijunktion-Transistor 10 aufschlagen, deren Energien ausreichen, die Lebensdauer des Halbleitermaterials zu verringern. So ist z.B. festgestellt worden, daß bei Verringerung der Energie der Teilchen und insbesondere der Elektronen auf etwa 300 KeV im wesentlichen elastische Zusammenstöße stattfinden und die durch Bestrahlung verursachte Gitterzerstörung nur leicht ist. Wo Elektronen mit Energien oberhalb von etwa 400 KeV auf das Halbleiterelement aufschlagen9 werden die erwünschten Gitterschäden erhalten. Die Maske 38 wird dalier vorzugsweise so ausgebildet, daß sie eine Energieverrringerung um mindestens 100 KeV bewirkt. Masken, die Energieverminderungen von 200 KeV bewirken, sind zweckmäßigerweise aus Molybdän hergestellt und haben eine Dicke von etwa 0,15 mm. Masken dieser Art mit öffnungen darin werden mit üblichen Herstellungsverfahren erhalten, z.B. durch chemisches Ätzen.Radiation source and the transistor 10 leaves than is the case in the masking portions 39 of the mask 38. The effectiveness of the radiation masking is determined by the difference in the energies of the particles which strike in the masked and unmasked areas of the semiconductor body. According to the present invention, the mask 38 is made of a material and selected 9 in a thickness that ensures that essentially no particles hit the unijunction transistor 10 in the masked areas, the energies of which are sufficient to reduce the life of the semiconductor material. For example, it has been found that when the energy of the particles and in particular of the electrons is reduced to about 300 KeV, essentially elastic collisions take place and the lattice destruction caused by irradiation is only slight. Where electrons with energies above about 400 KeV strike the semiconductor element 9 , the desired lattice damage is obtained. The mask 38 is then preferably designed in such a way that it brings about an energy reduction of at least 100 KeV. Masks that cause energy reductions of 200 KeV are expediently made of molybdenum and have a thickness of about 0.15 mm. Masks of this type with openings in them are obtained using customary manufacturing processes, for example by chemical etching.
Gemäß einer derzeit bevorzugten Aueführungsform der vorliegenden Erfindung erstreckt sich die öffnung 40 im wesentlichen über den gleichen Bereich wie die Emitterregion 22 mit P-Leitfähigkeit. Dies stellt sicher, daß die Wirkungen der Bestrahlung im wesentlichen nur in der Emitterregion des El©~ mentes auftreten.According to a currently preferred embodiment of the present invention According to the invention, the opening 40 extends essentially over the same area as the emitter region 22 with P conductivity. This ensures that the effects of the irradiation are essentially only in the emitter region of the El © ~ mentes occur.
Die Bestrahlung gemäß der Ausführungsform der Figur 3 gegenüber der Gesamtbestrahlung gemäß der Figur 1 einig® Vor« teile. Wie z.B. beschrieben worden Ist9 erzeugt selbst eineThe irradiation according to the embodiment of FIG. 3 has some advantages over the total irradiation according to FIG. As has been described, for example, Ist 9 itself generates one
909810/0815909810/0815
solch© Dosis unterhalb das kritischen Wertes, bei der der Talstrom abzunehmen beginnt, als Erg@bnisfl.er Zunahme des Isat©rtesiswid©rgtandes ΕΏΟ ein© Verschlechterung von 9* „ Es tritt auch als'Ergebnis der Gesamtbestrahlung eine Verschlechterung bei der Emittersättigungsspannung Vg ^- auf „ Di© selektiv© Bestrahlung gemäß der Figur 3 beseitigt im wesentlichen d@n Austausch zwischen Iy und V« + und mini-Malisi©rt di© Träg©r@ntf®raungsuirkung und minimalisiert dadurch die Liderung in RR9osuch a dose below the critical value at which the valley current begins to decrease, as a result of the increase in the Isat © rtesiswid © rgtandes Ε ΏΟ a deterioration of 9 * “There is also a deterioration in the emitter saturation voltage as a result of the total irradiation Vg ^ - to "Di © selective" irradiation according to FIG. 3 essentially eliminates the exchange between Iy and V "+ and mini-malizati © rt di © r @ ntf®raungsuirkung and thereby minimizes the ligation in R R9 O
Di© Figur k zeigt eine graphische Darstellung der gleichen Parameter wie in Figur 2, aber für einen Unijunktion-Transistor, der wie besehrieben selektiv bestrahlt worden ist. Di® erhältlieh© Zraaha© des Talstrom®s ist höher5 da di©Di © Figure k shows a graphical representation of the same parameters as in Figure 2, but for a uni-function transistor that has been selectively irradiated as described. The available © Zraaha © of the Talstrom® is higher than 5 because the ©
i9 oberhalb der d@r Talstrom sich zu verringern erhöht wirdLi 9 above the d @ r valley stream is increased to decrease L.
Die BQstrahlung von planaren ünijunktion=Transistoren gemäß der vorliegenden Erfindung kann @ntx-/ed©r bewerkstelligt wer= denρ während die Transistoren in Fora von Pellefe als Teil einer größeren Halbleiterscheibe vorhanden sindj, was ein d©rz©it bevorzugtes Herstellungsverfahren ist, oder als fertiggestellte Elemente, wie in Figur 5 dargestellte Wo Elemente bestrahlt werden sollen, die noch in Scheibenfora vorliegen, wird eine Maske vorgesehen, die im wesentlichen die Eigenschaften der Maske 38 für jeden einer großen Zahl einzelner Uhijunktion-Transistoren duplizierte Auf diese Weise kann eine selektive Bestrahlung für viele Elemente mit einem einsigen Aussetzen gegenüber einer Strahlungsquell® bewerk= stelligt werden„ Wo Element© bestrahlt werden sollen, nach=- d©a si© weiter fertiggestellt worden sind, und swar ein selaliQBlieh d@© Zuataad, in d©m sie z.aB0 bereits in ©irnsB Metallbehälter verpaekt sind, können si-© im ©iner Halt©vor= Fiehtuag , wi© si© in Figur 1 veranschaulicht ist, angaord= net werden, so daß ©ine Anzahl von Elementen gleichseitigThe radiation from planar non-junction transistors according to the present invention can be achieved while the transistors in Fora von Pellefe are present as part of a larger semiconductor wafer, which is a preferred manufacturing method, or as finished elements, as shown in FIG Irradiation for many elements can be accomplished with a single exposure to a radiation source® "Where element © are to be irradiated, after = - d © a si © have been completed, and swar a selaliQBlieh d @ © Zuataad, in d © m she z. a B are 0 verpaekt already in © irnsB metal container, Si © in © iner support © can pre = Fiehtuag, wi © si © is illustrated in Figure 1, angaord = net are such that © ine number of elements equilateral
909810/081S909810 / 081S
bestrahlt werden kann. Diese Haltevorrichtung 42 ist nicht notwendigerweise aus einem Material hergestellt, welches die Strahlung maskiert, sondern ist eher aus einem Material» das charakterisiert ist durch die Fähigkeit, die Transistoren 44 in einer Strahlungsumgebung zu halten, in der das Material vorzugsweise durch den Aufprall der Strahlung nicht nacfetei» lig beeinflußt werden sollte.can be irradiated. This holding device 42 is not necessarily made of a material which the radiation masks, but is rather made of a material »which is characterized by the ability of the transistors 44 to be kept in a radiation environment in which the material is preferably not affected by the impact of the radiation. lig should be influenced.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel des er findings gemäßen ¥erfahrens in Bezug auf einen planeren Uni^unktion-Transistor zeigt die folgende !Fabelle die Veränderung verschieden©? Pa= rameter des Elementes, der bis zu einer Dosis von etwaAccording to an embodiment of the findings according to the experience in relation to a planar uni ^ unction transistor the following table shows the change differently ©? Pa = rameter of the element, which is up to a dose of about
14 /2
2x10 Elektronen/cm bestrahlt worden ist9 Das El©m<sat weist
ein phosphordotiertes Siliciumbasismaterial mit"eimern sposi·*·-
fischen Widerstand von 100 Qha-Zentiaetern auf*14/2
/ Has been irradiated cm 2x10 electrons 9 El © m <sat, a phosphorus-doped silicon base material with "buckets sposi · * · - specific resistance of 100 QHA-Zentiaetern on *
Iv Ist der Talstrom, IUn Ist derI v is the valley stream, IU n is the
ist das Intrinsic-AbstandsverSiältniSt Ιώ«ΜΛλ istis the intrinsic distance ratio Ι ώ « ΜΛ λ is
9 0 Q B VQ ΊΙ !O) % 1 % 9 0 QB VQ ΊΙ ! O) % 1 %
modulierte Interbasisstrom, Ip ist der Spitzenstrom, IEQ ist der Emitterumkehrstrom VOB1 ist die Spitzenimpuls-Spannung der Basis 1 und VEsat die Emitter-Sättigungsspannung.modulated inter base current, Ip is the peak current, I EQ is the emitter reverse current, V OB1 is the peak pulse voltage of base 1 and V Esat is the emitter saturation voltage.
Vollständigere Definitionen der vorgenannten Parameter können in dem General Electric Transistor Manual, supra, insbesondere in Kapitel 13 mit der Überschrift "Unijunction Transistor Circuits" gefunden werden.More complete definitions of the above parameters can be found in the General Electric Transistor Manual, supra, particularly in Chapter 13 entitled "Unijunction Transistor Circuits "can be found.
Gemäß der vorliegenden Erfindung, kann die Stabilität von Unidunktion-Transistoren, die wie oben beschrieben bestrahlt worden sind, durch Erhitzen der Elemente nach der Bestrahlung verbessert werden. Das Erhitzen wird vorzugsweise bei einer Temperatur im Bereich von etwa 200 bis 400°C für eine Zeit von einigen Minuten bis 100 Stunden ausgeführt. Vorzugsweise erhitzt man auf eine Temperatur von etwa 3000C für eine Zeit zwischen etwa 2 bis 3 Stunden.According to the present invention, the stability of unidunction transistors which have been irradiated as described above can be improved by heating the elements after the irradiation. The heating is preferably carried out at a temperature in the range of about 200 to 400 ° C. for a time of a few minutes to 100 hours. It is preferably heated to a temperature of about 300 ° C. for a time between about 2 to 3 hours.
909810/0815909810/0815
Claims (13)
dadurch gekennzeichnet,3. The method according to claim 2,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,4. The method according to claim 3,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,5. The method according to claim 4,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,6. The method according to claim 5,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,7. The method according to claim 5 »
characterized,
dadurch gekennzeichnet,8. The method according to claim 1,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,9. The method according to claim 8,
characterized,
dadurch gekennzeichnet,10. The method according to claim 9 »
characterized,
daß der Bereich, der den Emitter und mindestens einen Teil de» Körpers aus Halbleitermaterial, der den Emitter13. Unijunction transistor according to claim 12, characterized in that
that the area that contains the emitter and at least part of the body of semiconductor material that contains the emitter
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