DE961469C - Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern fuer elektrische UEbertragungsvorrichtungen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von Halbleiterkoerpern fuer elektrische UEbertragungsvorrichtungen

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DE961469C
DE961469C DEW4642A DEW0004642A DE961469C DE 961469 C DE961469 C DE 961469C DE W4642 A DEW4642 A DE W4642A DE W0004642 A DEW0004642 A DE W0004642A DE 961469 C DE961469 C DE 961469C
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William Gardner Pfann
Henry Charles Theuerer
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf Halbleitersignalübertragungsvorrichtungen und insbesondere auf Transistoren, d. h. auf Vorrichtungen, die einen Körper aus Halbleitermaterial, ζ. B. aus Germanium, ein Paar gleichrichtende Kontakte auf zwei räumlich getrennten Bereichen des Körpers und einen dritten großflächigen oder ohmschen Kontakt am Körper besitzen. Die gleichrichtenden Kontakte, die mit Steuerelektrode bzw. Abnahmeelektroden bezeichnet werden, können bei einer Ausführung Punktkontakte sein, die auf einer Oberfläche des Körpers aufliegen, während der dritte Kontakt, der Grundelektrode genannt wird, an der entgegengesetzten Oberfläche des Körpers angebracht sein kann. Signale eines Eingangskreises, der z. B. an die Steuer- und Grundelektrode angeschlossen ist, erscheinen dann verstärkt in einem Ausgangskreis, der z. B. mit der Abnahme-und Grundelektrode verbunden ist. Es läßt sich sowohl Leistungsverstärkung als auch Stromverstärkung erzielen.
Die Vorrichtung soll mit Hilfe eines Ersatzstromkreises, der die Form eines T hat, beschrieben werden. In diesem Kreis entspricht der eine in Reihe liegende Ersatzwiderstand dem der Steuerelektrode, der parallel liegende Ersatzwiderstand dem der Grundelektrode und der andere in Reihe Hegende Ersatzwiderstand dem der Abnahmeelektrode und einem Strom-
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erzeuger mit dem Stromvervielfachungsfaktor α. Der Widerstand der Grundelektrode hat den Charakter einer Rückkopplungsimpedanz.
Wie bereits vorgeschlagen, kann man eine Verbesserung der Kennlinie, insbesondere einen niedrigen Wert der Rückkopplungsimpedanz erreichen, wenn die Steuerelektrode und die Abnahmeelektrode den Halbleiterkörper zu beiden Seiten einer Korngrenze von besonderer Art berühren. Wenn der Körper aus Material des n-Leitfähigkeitstyps besteht, stellt man die Forderung, daß eine solche Grenze die Eigenschaften einer npn-Verbindung hat, d.h., daß die Leitfähigkeiten in den Grenzbereichen denen einer dünnen Zone aus Material des p-Typs entsprechen, die zwischen zwei Zonen aus Material des η-Typs liegt.
Bei einer anderen Ausführungsform von Signalübertragungsvorrichtungen grenzen Steuer- oder Abnahmeelektrode oder auch beide an np^ Verbindungsstellen oder Grenzschichten im Halbleiterkörper an. Bei einer weiteren Ausführungsform wird eine Konzentration von elektrischen Ladungsträgern, die von der Steuerzur Abnahmeelektrode fließen, dadurch erreicht, daß eine Zone mit einer Leitfähigkeit oder einem Leitfähigkeitstyp, der von der des Körpers verschieden ist, vorgesehen ist, die sich zwischen Steuer- und Abnahmeelektrode befindet.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, um die für Signalübertragungseinrichtungen bestimmten Körper aus Halbleitermaterial mit einer künstlichen Korngrenze zu versehen, um auf diese Weise die Fertigung solcher Halbleiterkörper und der dieselben enthaltenden Signalübertragungseinrichtungen zu vereinfachen und die Leistungsfähigkeit solcher Einrichtungen zu steigern.
Die Besonderheit des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß zwei Halbleiterkörper mit zusammenpassenden Flächen so ausgebildet werden, daß mindestens eine der zusammenpassenden Flächen eine Beschichtung aus einem sich mit dem Halbleitermaterial legierenden Stoff erhält und danach die beiden Halbleiterkörper mit den zusammenpassenden Flächen gegeneinandergepreßt und unter Aufrechterhaltung des Preßdrucks auf Sinterungstemperatur erhitzt werden.
Die praktische Ausübung des Verfahrens richtet sich nach der jeweils gewünschten Korngrenze bzw. nach dem gewünschten Charakter der Verbindungsstelle. Die Erfindung bietet die Möglichkeit, auf alle praktischen Besonderheiten Rücksicht zu nehmen und z. B.
eine kontrollierte Herstellung von np-, npn-, pnp- und anderer Verbindungsstellen in Halbleiterkörpern vorzunehmen. Sie erleichtert die Erzielung einer kleinen Rückkopplungsimpedanz in Halbleitersignalübertragungsvorrichtungen, wobei diese Impedanz beeinflußt werden kann, und bietet darüber hinaus die Möglichkeit, große Stromvervielfachungsfaktoren zu erzielen. Im allgemeinen wird es sich empfehlen, für die Zusammensetzung des die künstliche Korngrenze enthaltenden Körpers aus Halbleitermaterial zwei HaIbleiterkörper von gleichem Leitfähigkeitstyp zu verwenden und für die Beschichtung wenigstens einer der zusammenpassenden Flächen ein die Leitfähigkeit steuerndes Material zu verwenden bzw. mit zu verwenden. Wenn ein Halbleiterkörper aus Material mit n-Leitfähigkeit, z. B. Germanium, verwendet wird, so empfiehlt es sich, für die Beschichtung ausschließlich oder vorwiegend ein Material zu verwenden, welches Defektstellenleitung besitzt, wie Gold, Kupfer oder Aluminium; bei einer Zusammensetzung des Halbleiterkörpers aus Material mit p-Typ-Leitf ähigkeit wird die Beschichtung ausschließlich oder vorwiegend aus Material mit Überschußleitung, wie Phosphor, Arsen, Antimon oder Wismut, bestehen.
Für die Durchführung der Sinterung empfiehlt sich eine Erhitzung bei einer Temperatur von etwa 700 bis 9000C, und zwar für die Dauer von etwa 2 bis 20 Stunden in einer sauerstofffreien Atmosphäre.
In weiterer Ausbildung des vorliegenden Verfahrens wird ein Halbleiterkörper von einheitlichem Leitfähigkeitstyp hergestellt, der zwischen aneinander- So grenzenden Teilen eine künstliche Korngrenze von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp enthält und für die Herstellung einer Signalübertragungsvorrichtung in der Weise ausgebildet ist, daß gleichrichtende Kontakte zu beiden Seiten der Korngrenze an dem Halbleiterkörper und ein Ohmscher Anschluß an der Korngrenze angebracht sind.
Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen.
Fig. ι zeigt ein Schaltbild eines Halbleiterverstärkers als Beispiel für eine Ausführung der Erfindung ;
Fig. 2 zeigt ein Ersatzschaltbild, das der Halbleiterübertragungsvorrichtung des Verstärkers der Fig. 1 entspricht;
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht, die eine Herstellung von Halbleiterkörpern für Übertragungsvorrichtungen erläutert;
Fig. 4 und 5 sind graphische Darstellungen der Arbeitskennlinien dieser Vorrichtungen;
Fig. 6 A, 6 B und 6 C zeigen Schaubilder, auf die später bei der Diskussion der Grundlagen, die für diese Vorrichtungen maßgebend sind, näher eingegangen wird;
Fig. 7 und 8 erläutern den Aufbau dieser Halbleitervorrichtungen.
In den Zeichnungen sind der größeren Klarheit wegen die Abmessungen des Halbleiterkörpers stark vergrößert. Das Ausmaß der Vergrößerung mag aus den weiter unten angegebenen Abmessungen von typischen Vorrichtungen entnommen werden.
Es soll nun auf die Zeichnungen eingegangen werden. Der Verstärker, der in Fig. 1 gezeigt ist, besitzt einen Körper 10 aus Halbleitermaterial mit zwei Punktkontakten 11 und 12, die auf einer seiner Oberflächen aufliegen, und mit einem großflächigen oder Ohmschen Kontakt 13 an seiner anderen Oberfläche, der z. B. ein Überzug aus Rhodium sein kann. Die Kontakte 11, 12 und 13 werden gewöhnlich mit Steuer-, Abnahme- und Grundelektrode bezeichnet.
Ein Eingangskreis, der aus einer Vorspannungsquelle 14 und einer Signalspannungsquelle 15 besteht, ist an die Steuer- und an die Grundelektrode angeschlossen, wobei die Spannungsquelle 14 so gepolt ist, daß die Steuerelektrode 11 eine Vorspannung in Flußrichtung erhält. Insbesondere erhält die Steuer- :lektrode, wenn der Körper 10 aus Material vom
n-Leitfähigkeitstyp besteht, gegen die Grundelektrode eine positive Vorspannung, die z. B. Bruchteile eines Volts betragen kann. Ein Ausgangskreis, der aus einer Vorspannungsquelle 16 und einem Lastwiderstand τη besteht, ist an die Abnahmeelektrode 12 und an die Grundelektrode 13 angeschlossen, wobei die Vorspannung an die Abnahmeelektrode in Sperrrichtung angelegt ist. Insbesondere ist die Vorspannung gegen die Grundelektrode 13 an der Abnahmeelektrode bei einem Körper aus Material vom n-Leitfähigkeitstyp negativ in der Größenordnung von 2 bis 100 Volt. Bei einem Körper aus Material vom p-Leitfähigkeitstyp sollen die Vorspannungen an die Steuerelektrode und an der Abnahmeelektrode das entgegengesetzte Vorzeichen wie in Fig. 1 besitzen.
Signale, die mit Hilfe der Spannungsquelle 15
zwischen Steuer- und Abnahmeelektrode aufgedrückt werden, erscheinen verstärkt am Widerstand 17, wobei sowohl Leistungsverstärkung als auch Stromverstärkung erzielt wird.
Die Anordnung der Fig. 1 kann durch das Ersatzschaltbild der Fig. 2 dargestellt werden. Hier ist die Richtung der Ströme der Steuerelektrode und der Abnahmeelektrode ie und ie in herkömmlicher Weise gezeichnet, d. h. in Richtung des positiven Stromes. Bei n-Typ-Germanium ist ie gewöhnlich positiv, obgleich es auch gelegentlich negativ sein kann. ic ist negativ. In Fig. 2 stellen re, rc und r\, die Widerstände von Steuer-, Abnahme- und Grundelektrode dar; s ist eine Stromquelle, die den Stromvervielfachungsfaktor α der Anordnung darstellt. Dieser Faktor ist definiert durch
= konstant).
Aus Fig. 2 ist zu entnehmen, daß der Grundelektrodenwiderstand Y]) dem Eingangs- und Ausgangskreis gemeinsam ist. Daher stellt er einen Weg für die Rückkopplung vom Ausgangs- zum Eingangskreis dar. Eine solche Rückkopplung ist bei manchen Anordnungen unerwünscht, wenn sie zur Instabilität neigt und außerdem den Arbeitsbereich der Einrichtung nach der hochfrequenten Seite einschränkt.
In bereits vorgeschlagenen Vorrichtungen kann der Widerstand der Steuerelektrode größenordnungsmäßig mehrere hundert Ohm haben, der Widerstand der Abnahmeelektrode rc kann größenordnungsmäßig 10 000 bis 20000 Ohm haben, und der Widerstand der Grundelektrode bzw. der Rückkopplung kann größenordnungsmäßig mehrere hundert Ohm haben.
Mit Hilfe eines Merkmals der Erfindung wird die Impedanz der Rückkopplung r& wesentlich verkleinert. Insbesondere ist nach einem Merkmal der Erfindung der Halbleiterkörper 10 so aufgebaut, daß er in sich eine künstliche Grenzschicht hat, die einen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der übrige Körper besitzt, wobei die Grenzschicht elektrisch nicht unterbrochen ist und Kontakt mit der Grundelektrode 13 hat. Wie in dem Beispiel der Fig. 1 und 3 zu sehen ist, besitzt der Körper 10 zwei gleiche Teile 10^ und 1023 vom n-Leitfähigkeitstyp, die durch einen Teil 20 vom p-Leitfähigkeitstyp verbunden sind, wobei sich der Teil 20 zwischen Steuer- und Abnahmeelektrode befindet und größenordnungsmäßig eine Ausdehnung von 0,13 mm besitzt. .
Gewöhnlich werden bei der Herstellung eines Körpers, der so aufgebaut ist, wie es in Fig. 1 und 3 dargestellt ist, die gegenüberliegenden Oberflächen der zwei Teile ioa und io# zunächst geläppt, so daß sie zusammenpassen, z. B. dadurch, daß sie eben sind, dann werden sie geätzt, und zum Schluß wird eine Schicht Ι20λ bzw. 1205 aus einem Defektstellenleiterzusatzstoff auf die geläppten und geätzten Oberflächen aufgebracht. Die Blöcke werden dann mit den überzogenen Oberflächen aufeinandergelegt und zusammengepreßt und dann gesintert, damit die beiden Körper verbunden werden. Der Defektstellenleiterzusatzstoff diffundiert in die Körperteile 10^ und iob, wobei eine Schicht dieser Teile in p-Typ-Leitfähigkeit umgewandelt wird. Der sich ergebende Gesamtkörper besitzt zwei Zonen vom n-Leitfähigkeitstyp, die durch eine Zone vom p-Leitfähigkeitstyp getrennt und verbunden sind.
Germanium vom η-Typ kann durch Wärmebehandlung in den p-Typ umgewandelt werden, ebenso umgekehrt. Falls bei der oben angegebenen Art der Herstellung von Körpern oder Blöcken die angewendete Temperatur so hoch ist, daß etwas von dem n-Material außerhalb der Grenzschicht in den p-Typ umgewandelt wird, kann eine Rückumwandlung durch eine geeignete Wärmebehandlung erreicht werden. Wenn die Verbindungstemperatur unterhalb der np-UmWandlungstemperatur liegt, ist eine derartige Wärmebehandlung unnötig.
Eine bestimmte Ausführung besitzt z. B. zwei Körper 10.4 und iOs aus Germanium vom n-Leitfähigkeitstyp mit hoher Sperrspannung. Die Schichten 120a und 120.5 können aus Kupfer bestehen. Diese Ausführung wird auf folgende Art hergestellt:
Die zu verbindenden Oberflächen werden geläppt, z. B. indem sie mit einer Polierplatte aus Blei mit feinem Schleifpulver geschliffen werden, bis sie vollkommen eben und glatt sind. Sie werden dann gereinigt und in einer Lösung' geätzt, die aus 40 ecm Wasser, 10 ecm 30% H2O2 (Wasserstoffsuperoxyd) und 10 ecm 480Z0 HF besteht, sodann erst in destilliertem Wasser, dann in Äthylalkohol gespült. Eine Kupferschicht von einer Dicke von größenordnungsmäßig 0,000025 bis 0,00025 mm wird durch Elektroplattierung oder durch Aufdampfen im Vakuum aufgebracht. Die Blöcke werden mit den behandelten Oberflächen unter einem Druck von größenordnungsmäßig 6,3 kg/cm2 zusammengepreßt und etwa 18 Stunden auf etwa 700 bis 900° C in einer Atmosphäre von trockenem Wasserstoff (Taupunkt etwa —-400C) erhitzt. Der Sauerstoff wird aus dem Wasserstoff durch Überleiten über mit Palladium behandeltes Aluminiumoxyd entfernt. Der ganze Körper wird dann 24 Stunden auf 5000 erhitzt, um die Masse des Körpers in den η-Typ zurückzuverwandeln.
Die verbundenen Blöcke haben eine Gesamtdicke von größenordnungsmäßig 1,27 mm (jeder Block hat 0,63 mm). Dies ist eine brauchbare Dicke.
Di'1 verbundenen Blöcke werden senkrecht zur Fläche der künstlichen Grenzschicht durchgeschnitten, so daß ein Körper von etwa 1,27 mm Länge, 0,51 mm
Dicke und 0,63 mm Breite entsteht, wobei die Grenzschicht die größte Strecke halbiert.
Die Grundelektrode kann als Kupfer- oder Rhodium-Überzug auf der Oberfläche des Blocks, die durch die Zone 20 geteilt wird, ausgeführt werden.
Die Oberfläche oder Oberflächen, auf denen die Punktkontakte aufliegen sollen, können mit Hilfe von äußerst feinem nassem Aluminiumoxyd auf Glas geschliffen und in der oben beschriebenen Lösung geätzt werden.
Anderes Material oder andere Materialzusammenstellungen können in gleicher Weise verwandt werden. Die Breite des p-Typ-Bereichs kann durch entsprechende Bemessung von Temperatur und Dauer der Erhitzung beeinflußt werden. Für GpId,^ das sowohl als Defektstellenleiterzusatz als auch als Bindematerial vorteilhaft zu verwenden ist, zeigen die folgenden Angaben den erzielbaren Einfluß für n-Typ-Germanium mit hoher Sperrspannung:
Erhitzungs-
temperatur 0C		 Erhitzungszeit
Stunden		 Breite der P-Zone
mm
700
900
900		 20
I8
2		 0,152
> 1,02
0,356
In Fig. 4 und 5 sind Arbeitskennlinien einer Vorrichtung mit Kupfer, wie sie oben beschrieben wurde, dargestellt. In Fig. 4 ist der Abnahmeelektrodenstrom als Ordinate und der Steuerelektrodenstrom als Abszisse für verschiedene negative Abnahmeelektrodenvorspannungen von 2 bis 10 Volt aufgetragen. Die Vorspannung ist bei den Kurven angegeben. Die gestrichelten Linien in Fig. 4 bezeichnen die Arbeitskennlinien für Steuerelektrodenvorspannungen von 0,30 bis 0,60 Volt. Die Vorspannungen sind an die Linien angeschrieben.
In Fig. 5 ist der Stromvervielfachungsfaktor α abhängig vom Steuerelektrodenstrom für Abnahmeelektrodenvorspannungen von 2 bis 10 Volt aufgetragen. Die entsprechende Vorspannung ist bei jeder Kurve angegeben.
Bei einer Anordnung, deren Kennlinien in Fig. 4 und 5 gezeichnet sind, betrug die Impedanz der Rückkopplung 4 Ohm. Dies ist, verglichen mit den vorher gemachten Angaben, eine sehr merkliche Verbesserung gegenüber früheren Anordnungen. Der Widerstand der Steuerelektrode ist von derselben Größenordnung wie früher. Der Widerstand der Abnahmeelektrode beträgt größenordnungsmäßig 2000 Ohm. Außerdem sind, wie aus der Fig. 5 zu entnehmen ist, große Stromvervielfachungsfaktoren mit Werten von über 6 in einem wesentlichen Bereich des Steuerelektrodenstromes und in einem mäßigen Bereich der Abnahmeelektrodenvorspannung erzielt worden. Auf diese Weise sind eine hohe Stromverstärkung, eine große Leistungsverstärkung und eine sehr stabile Arbeitsweise verwirklicht worden.
Die hohen Werte bzw. der erreichte Stromvervielfachungsfaktor können mit Hilfe der Fig. 6 A, 6 B und 6 C erklärt werden. Das erste Bild zeigt einen Teil des Halbleiterkörpers mit der Oberfläche, auf der die Steuerelektrode und die Abnahmeelektrode aufliegen.
Das zweite Bild stellt das Energieniveaudiagramm dieses Teiles dar, in dem die Kurven des Diagramms die untere Grenze des Leitungsbandes und die obere Grenze des teilweise besetzten Bandes bedeuten, wie bei den Kurven angegeben. Steuer- und Abnahmeelektrode haben hierbei keine Vorspannung. Fig. 6 C zeigt die Energieniveaus für den Fall, daß Steuer- und Abnahmeelektrode eine Vorspannung besitzen. Hierbei liegen die Verhältnisse so, daß Löcher, die durch kleine Kreise im Bereich k angedeutet sind, gerade im Begriff sind, zur Abnahmeelektrode hingezogen zu werden.
Angenommen, die positive Vorspannung an der Steuerelektrode 11 wächst infolge eines Signals etwas an. Das wird bewirken, daß Löcher aus dem Bereich m zum Bereich k fliegen, wo sie wegen der Form der Energieniveaulinie im Bereich der Grenzschicht bzw. Verbindungsstelle vorübergehend eingefangen werden. Eine Anhäufung von Löchern in diesem Bereich erniedrigt das Energieniveau bei k im Verhältnis zu dem bei I, so daß die Höhe der pn-Grenze zwischen k und / vermindert wird. Infolgedessen werden einige Löcher diese Grenze überqueren und wegen des anziehenden Feldes der Abnahmeelektrode zu diesem gelangen. In der Nachbarschaft der Abnahmeelektrode, deren elektrische Verhältnisse jetzt bekannt sind, wird jedes ankommende Loch mehrere Elektronen befreien. Ein großer Teil von ihnen wird zum Bereich I hingezogen, wo sie vorübergehend eingefangen werden und dabei die Höhe der Grenze zwischen den Bereichen k und I weiter vermindern. Infolgedessen werden weitere Löcher befreit und fliegen zur Abnahmeelektrode. Der Vorgang wiederholt sich, wobei der Stromvervielfachungsfaktor α große Werte annimmt.
Wenn auch bei der oben beschriebenen besonderen Ausführung Kupfer als Mittel zur Herstellung des p-Typ-Bereichs verwendet wurde, können auch andere Stoffe benutzt werden. Als Defektstellenleiterzusatz und als Bindemittel kann dasselbe Material dienen, z.B. Gold, Aluminium oder Kupfer. Es kann auch ein Bindemittel, wie Zinn, Silber, Gold oder Platin, zusammen mit einem oder mehreren Defektstellenleiterzusätzen, wie Gallium, Indium, Thallium, Gold, Aluminium oder Bor, verwandt werden. Auch können mehrere Defektstellenleiterzusatzstoffe zusammen verwandt werden, z. B. Gold und Aluminium.
Besonders vorteilhaft sind solche Mittel, die zur Bildung einer bei niedriger Temperatur schmelzenden eutektischen Mischung mit Germanium führen. Die Mischung schmilzt und neigt dabei dazu, die beiden Körper oder Teile 10^. und τοΒ zusammenzulöten. Als Beispiele seien Gold, Aluminium, Zinn, Platin oder Kombinationen von diesen angeführt.
Auf die Blöcke können vor der Wärmebehandlung Mischungen von Elementen auf verschiedene Weise aufgebracht werden: erstens durch Aufdampfen von einzelnen Schichten, zweitens durch gleichartiges Aufdampfen, wobei eine legierte Schicht gebildet wird, drittens durch elektrische Aufbringung an einzelnen Schichten oder, wenn möglich, auch gleichzeitig.
Einen weiteren Einfluß auf die Ausdehnung der p-Zone in jedem Block kann man mit Hilfe einer Diffusionswärmebehandlung ausüben, die vor dem
endgültigen Sintervorgang angewandt wird. Auf diese Weise können die p-Zonen vor dem Sintern im wesentlichen vollständig gebildet sein. Dies erlaubt einen getrennten Einfluß auf die Ausdehnung und die Art des pn-Grenzbereichs eines jeden Blocks. Das Sintern kann dann mit Hilfe eines Bindemittels, das kein Defektstellenleiter zu sein braucht, vorgenommen werden.
Auf jeden Fall ist es wünschenswert, daß das ίο Material des Zwischenmittels im wesentlichen vollständig in den Halbleiter hineindiffundiert, da sein Vorhandensein in metallischer Form dazu neigen würde, Unvollkommenheiten im npn-Grenzbereich hervorzubringen.
Die Erfindung kann auch bei Transistorübertragungsvorrichtungen verwendet werden, bei denen die Steuer- und die Abnahmeelektrode auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers aufliegen. Zwei derartige Ausführungen sind als Beispiel in Fig. 7 und 8 gezeigt.
Bei der Vorrichtung, nach Fig. 7 besitzen die Zonen bzw. Körper 100^ und ioob aus Halbleitermaterial vom gleichen Leitfähigkeitstyp symmetrisch angeordnete halbkugelförmige Vertiefungen 30. Die Steuerelektrode 11 und die Abnahmeelektrode 12, die in einer Linie liegen, befinden sich in der Mitte dieser Vertiefungen. Die Zwischenzone 200 ist von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp wie die Zone xooa oder auch vom gleichen Typ, aber von geringerer Leitfähigkeit. Sie kann in derselben Weise hergestellt werden wie die Zone 20 in der weiter oben beschriebenen Anordnung der Fig. 1 und 2. Die Grundelektrode 13 ist außen am Halbleiterkörper angebracht.
Bei der Anordnung nach Fig. 8 sind die Steuerelektrode 110 und die Abnahmeelektrode 120 und Körper aus Halbleitermaterial vom entgegengesetzten Typ wie das der Zonen ioö^ und ioob und bilden auf letzteren gleichrichtende Kontakte. Der Anschluß an der Steuerelektrode und an der Abnahmeelektrode ist mit Hilfe der Ohmschen Überzüge 31 ausgeführt, die z. B. aus Rhodium bestehen und an die geeignete Zuführungsdrähte befestigt sind.
Wenn auch das Verfahren bis hierher nur unter besonderer Berücksichtigung der Bildung einer p-Zone zwischen zwei n-Typ-Bereichen geschildert wurde, so kann es auch zur Herstellung einer η-Zone zwischen zwei p-Bereichen benutzt werden. In diesem Falle bestehen die Blöcke 10 aus p-Material. Es wird dann ein Überschußleiterzusatzstoff verwendet, z. B. Phosphor, Arsen, Antimon oder Wismut, mit oder ohne Bindemittel, wobei der Überschußleiter in die p-Blöcke diffundiert und dort eine dünne Schicht aus η-Material bildet.
Das Verfahren kann also dazu dienen, eine Zone oder eine Schicht mit einem Leitfähigkeitstyp in einen Körper vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp herzustellen, z. B. eine p-Zone in einem η-Körper oder eine η-Zone in einem p-Körper. Außerdem kann es zur Bildung einer Zone oder Schicht verwendet werden, deren Leitfähigkeit von der des Körpers verschieden ist. Zum Beispiel kann bei Verwendung eines geeigneten Akzeptorstoffs eine η-Zone oder Schicht mit niedriger Leitfähigkeit in einem η-Körper von hoher Leitfähigkeit gebildet werden, oder es kann bei Verwendung eines geeigneten Überschußleiterstoffs eine p-Zone oder Schicht mit niedriger Leitfähigkeit in einem p-Körper mit hoher Leitfähigkeit hergestellt werden.
Auch können pn-Schichten zwischen zwei Körpern von gleichem oder verschiedenem Leitfähigkeitstyp gebildet werden. Zum Beispiel kann eine pn-Schicht oder Zone zwischen zwei η-Körpern in folgender Weise gebildet werden: In eine Oberfläche eines η-Blocks mit niedriger Leitfähigkeit läßt man einen Defektstellenleiterzusatzstoff hineindiffundieren, um dort eine p-Schicht hervorzubringen, während man in eine Oberfläche eines anderen η-Blocks mit niedriger Leitfähigkeit einen Überschußzusatzstoff hineindiffundieren läßt, um dort eine η-Zone bzw. Schicht mit hoher Leitfähigkeit zu bilden. Dann werden die beiden Blöcke mit ihren Schichten bzw. Zonen aneinandergelegt und verbunden. Auf gleiche Weise kann man einen Körper mit einer npnp-Schicht dadurch herstellen, daß man von einem n- und einem p-Block ausgeht.
Das Verfahren kann auch bei der Herstellung von pn-Sperrschichten bzw. Verbindungsstellen zwischen Blöcken von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp Verwendung finden. Zum Beispiel kann man einen p-Block und einen η-Block durch Verwendung eines Bindestoffs verbinden, den man auf einer Oberfläche oder auf den beiden gegenüberliegenden Oberflächen aufbringt, indem man die Blöcke dann zusammensintert. In diesem Falle wird die pn-Grenze mit der künstlichen Korngrenze zusammenfallen. Auch kann z. B. ein Defektleiterzusatzstoff als Bindestoff oder zusammen mit dem Bindestoff verwandt werden. Die Diffusion des Akzeptors in den η-Block wird dann bewirken, daß die pn-Grenzschicht von der Korngrenze aus in den Block hineinwächst. Drittens kann man einen Überschußstoff als Bindestoff oder zusammen mit einem Bindestoff verwenden, der in den p-Block hineindiffundiert, wobei die pn-Grenzschicht in den Block hineinwächst. Ein besonderer Vorteil 'bei der Verwendung von Überschußleiter- oder Defektleiterzusatzstoffen besteht darin, daß der Übergangsbereich der np-Grenzschicht im wesentlichen frei von Mängeln oder Fehlern ist, wie sie bei künstlichen Korn- oder Körpergrenzschichten auftreten können.
Auch können mehrere übereinanderliegende Schichten von verschiedener Leitfähigkeit oder von verschiedenem Leitfähigkeitstyp auf einem Körper oder Block von gegebener Leitfähigkeit oder von gegebenem Typ hergestellt werden. Zum Beispiel kann auf einem Germaniumblock vom η-Typ mit niedriger Leitfähigkeit Gold aufgebracht werden und dann das Ganze auf 9000C erhitzt werden, um das gesamte Gold in den Block hineinzudiffundieren, wobei sich auf dem Block eine p-Typ-Schicht bildet von einer Dicke von z. B. etwa 0,025 bis 0,25 mm. Dann wird ein Überschußleiterzusatzstoff, wie Phosphor oder Antimon, auf die p-Schicht aufgebracht und hineindiffundiert, so daß sich eine η-Schicht von hoher oder niedriger Leitfähigkeit auf der p-Schicht bildet. Die Dicke der Schichten wird selbstverständlich abhängen von der
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Menge des die Leitfähigkeit bestimmenden Mittels, von der Diffusionskonstante, von der Art des Mittels und von der Dauer und der Temperatur der Erhitzung. Im allgemeinen wächst die Dicke mit der Erhitzungsdauer und der Erhitzungstemperatur.
Weiterhin können Überschußleiter- und Defektstellenleiterzusatzstoffe gleichzeitig aufgebracht werden. Dabei kann die Entwicklung der Schichten mit Hilfe der eben erwähnten Faktoren und durch anschließende Behandlungen bestimmt werden.

Claims (6)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Bildung einer künstlichen Korngrenze in einem für Signalübertragungseinrichtungen bestimmten Körper aus Halbleitermaterial, dadurch gekennzeichnet, daß zwei HaIbleiterkörper mit zusammenpassenden Flächen so ausgebildet werden, daß mindestens eine der zusammenpassenden Flächen eine Beschichtung aus einem sich mit dem Halbleitermaterial legierenden Stoff erhält, und danach die beiden HaIbleiterkörper mit den zusammenpassenden Flächen gegeneinandergepreßt und unter Aufrechterhaltung des Preßdrucks auf Sinterungstemperatur erhitzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper von gleichem Leitfähigkeitstyp sind und die Beschichtung ein die Leitfähigkeit steuerndes Material enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper aus Material mit n-Typ-Leitfähigkeit, z. B. Germanium, bestehen und für die Beschichtung ausschließlich oder vorwiegend ein Material mit Defektstellenleitung, wie Gold, Kupfer oder Aluminium, verwendet wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterkörper aus Material mit p-Typ-Leitfähigkeit, z. B. Germanium, bestehen und für die Beschichtung ausschließlich oder vorwiegend Material mit Überschußleitung, wie Phosphor, Arsen, Antimon oder Wismut, verwendet wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzung bei einer Temperatur von etwa 700 bis etwa 9000C für die Dauer von etwa 2 bis 20 Stunden in einer sauerstofffreien Atmosphäre durchgeführt wird.
6. Signalübertragungsvorrichtung mit einem nach einem der vorangehenden Ansprüche hergestellten Halbleiterkörper von einheitlichem Leitfähigkeitstyp, der zwischen aneinandergrenzenden Teilen eine künstliche Korngrenze von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp enthält, dadurch gekennzeichnet, daß gleichrichtende Kontakte zu beiden Seiten der Korngrenze an dem Halbleiterkörper und ein Ohmscher Anschluß an der Korngrenze angebracht sind.
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Entgegengehaltene ältere Rechte:
Deutsche Patente Nr. 840 418,
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© TO= 515/432 5.
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