DE977615C - Verfahren zur Herstellung eines fuer Signaluebertragungsvorrichtungen bestimmten Halbleiterelements - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines fuer Signaluebertragungsvorrichtungen bestimmten Halbleiterelements

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DE977615C DEW6649A DEW0006649A DE977615C DE 977615 C DE977615 C DE 977615C DE W6649 A DEW6649 A DE W6649A DE W0006649 A DEW0006649 A DE W0006649A DE 977615 C DE977615 C DE 977615C
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William Gardner Pfann
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Western Electric Co Inc
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Description

(WiGBl. S. 175)
AUSGEGEBEN AM 31. AUGUST 1967
W 6649 VIII c/2Xg
ist als Erfinder genannt worden
ist in Anspruch, genommen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines für S ignalübertragungs vor richtungen bestimmten Bauelements, bestehend aus einem Halbleiterkörper der IV. Gruppe des Periodischen Systems von bestimmtem Leitfähigkeitstyp, einer daran angeschlossenen Basiselektrode und wenigstens einem Gleichrichtungsanschluß.
Bei den bekannten Halbleiterbauelementen dieser Art ist der Gleichrichtungsanschluß durch einen auf der Halbleiteroberfläche aufgebrachten metallischen Spitzenkontakt gebildet. Ein derartiger Gleichrichtungsanschluß hat aber nur eine kleine Kontaktfläche, wodurch die Leistung des Halbleiterbauelements begrenzt ist. Außerdem zeigen Halbleiterbauelemente dieser Art ein schlechtes Rauschverhalten und eine vergleichsweise tiefliegende Grenzfrequenz.
Es ist bekannt (Phys. Rev., Bd. TJ, 1950, S. 401 und 402), den Gleichrichtungsanschluß durch einen auf der Oberfläche eines Germaniumplättchens aufruhenden metallischen Spitzenkontakt aus Phosphorbronze zu bilden, wobei die gleichrichtende Wirkung des Anschlusses durch einen Formierprozeß erzeugt wird. Hierzu werden durch den Spitzenkontakt und Halbleiterkörper Stromstöße je nach Verwendungszweck des Gleichrichtungskontaktes in Sperr- oder Durchlaßrichtung hindurchgeschickt. Der Stromdurchgang wird hierbei aber so gesteuert, daß kein Verschweißen der Kontaktspitze mit dem darunterliegenden Halbleiter-
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material stattfindet. Denn man war der Ansicht, daß eine derartige Verschweißung die Eigenschaften des gleichrichtenden Überganges verschlechtert. Die Wirkung des Formiervorganges wurde darin gesehen, daß Akzeptoren und Donatoren unter dem Einfluß des vom Formierstrom erzeugten Feldes aus dem Innern des Halbleiterkörpers an die Oberfläche wandern und dort eine Sperrschicht bilden.
ίο Dessen ungeachtet wurde im Hinblick auf die vergleichsweise unsichere Kontaktgabe einer lediglich auf der Halbleiterkörperoberfläche aufruhenden Kontaktspitze versucht, dieselbe anzuschweißen, so daß mechanisch stabile Verhältnisse gesichert sein sollen. Zu diesem Zweck war es bekannt, Platin-Iridium- oder Platin-Ruthenium-Legierungen als Spitzenmaterial zusammen mit Antimon dotiertem Germanium zu· verwenden. Hierzu wurden Spitzen hergestellt, deren Krümmungsradius kleiner als 0,0005 mm war. Das sich dann durch eine Widerstandsschweißung einstellende Kontaktgebiet hatte im wesentlichen halbkugelförmige Gestalt eines Krümmungsradius von 0,005 mm. Außerdem war es bekannt, in derselben Weise Golddrähte auf einen Halbleiter aus Germanium aufzuschweißen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit dem Halbleiterbauelemente hergestellt werden können, deren Rauschspannung wesentlich kleiner als bisher ist, die mit größerer Leistung betrieben werden können, mechanische Stabilität besitzen und deren Eigenschaften sich im Laufe der Zeit nicht ändern.
Gemäß der Erfindung ist dies dadurch erreicht, daß durch Wärmebehandlung der Leitfähigkeitstyp des Halbleitermaterials im Bereich des Gleichrichtungsanschlusses durch Eindiffusion einer in bzw. auf der Elektrode befindlichen Verunreinigung unter Bildung eines innerhalb des Halbleitermaterials liegenden, im Vergleich zum ungeschwächten Querschnitt der Elektrode großen pn-Überganges umgewandelt wird, und daß . die Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses mit dem Halbleitermaterial innerhalb des Anschlußbereichs durch Legierung bleibend verbunden wird.
Dadurch, daß der pn-übergang durch Eindiffusion einer in bzw. auf der Elektrode befindlichen Verunreinigung gebildet wird, wird der Vorteil erreicht, daß die Bildung des gleichrichtenden Kontaktes nicht mehr von einer unter dem Einfluß eines Formierfeldes erfolgenden Wanderns der Akzeptoren und Donatoren aus dem Innern des Halbleiterkörpers an die Oberfläche desselben abhängig ist. Dies bedeutet, daß — da zu einer unter der Feldeinwirkung erfolgenden Wanderung der Akzeptoren und Donatoren eine hohe Feldstärke erforderlich ist, die nur durch einen Spitzenkontakt mögliehst geringen Krümmungsradius erzeugt werden kann — die Fläche des pn-Überganges größer als bisher gemacht werden kann. Dieses Größermachen geschieht im wesentlichen durch die gemäß dem weiteren Merkmal der Erfindung vorgesehene Einlegierung der Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses, da während der Legierungsbildung die für eine thermische Diffusion der dotierenden Verunreinigung in das Halbleitermaterial erforderliche Temperatur vorliegt. Außerdem wird durch das Einlegieren der Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses eine stabile mechanische Verbindung geschaffen. Diese Legierungsbildung unterscheidet sich von der bisher vorgesehenen Verschweißung im wesentlichen dahingehend, daß bei letzterem die Spitzenelektrode lediglich angeheftet wird, ohne daß während des Schweißvorganges eine flüssige Phase in nennenswertem Umfang auftritt, denn hierdurch würde sich der Krümmungsradius der Spitze unzulässig vergrößern, wodurch die für eine Felddiffusion erforderliche Feldstärke beim Formieren nicht mehr erzeugt werden könnte. Zweckmäßigerweise erfolgt die Einführung der Verunreinigung unter Bildung eines Eutektikums, an welchem außer dem Halbleitermaterial die Verunreinigung beteiligt ist.
In analoger Weise, wie die Herstellung eines einzigen pn-Überganges, ist es auch möglich, einen zweiten pn-Üergang, der benachbart zum ersten liegt, zu erzeugen. Hierzu wird wieder von einem Verfahren zur Herstellung eines für Signalübertragungsvorrichtungeh bestimmten Bauelements, bestehend aus einem Halbleiterkörper von bestimmtem Leitfähigkeitstyp, einer daran angeschlossenen Basiselektrode und wenigstens einem Gleichrichtungsanschluß, ausgegangen, und gemäß der Erfindung ist vorgesehen, daß durch Wärmebehandlung der Leitfähigkeitstyp des Halbleitermaterials im Bereich des Gleichrichtungsanschlusses durch Eindiffusion von zwei Verunreinigungen unterschiedlicher Art derart umgewandelt wird, daß die erste Verunreinigung mit der größeren Eindringtiefe einen ersten pn-übergang zwischen dem Bereich des Gleichrichtungsanschlusses und dem Halbleitermaterial und die zweite Verunreinigung mit der kleineren Eindringtiefe einen innerhalb des Bereiches des Gleichrichtungsanschlusses liegenden zweiten pn-übergang erzeugt, und daß die Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses innerhalb des Anschlußbereiches durch Legierung bleibend verbunden ist.
Die beiden Verunreinigungen können hierbei gleichzeitig oder zeitlich gestaffelt aus Beschichtungen des Anschlußbereiches eingeführt werden. Auch können die Verunreinigungen aus der Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses eingeführt werden.
Es sei bemerkt, daß die Elektrode eine beliebige Gestalt aufweisen und beispielsweise aus einem Stab, einem Draht, einer Scheibe oder einem Streifen beliebigen Querschnittes bestehen kann. Sie kann auch die Form eines Gitters haben, in aufrechter Lage oder hochkant oder flächig in den Körper einlegiert sein. Die Elektrode bildet entweder mit dem Anschlußleiter eine Einheit oder ermöglicht die nachträgliche Befestigung eines An-Schlußleiters.
Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben.
Fig. ι zeigt im Schnitt einen Halbleitergleichrichter entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 2 zeigt einen stark vergrößerten Teilschnitt der Verbindungsstelle zwischen dem Halbleiterkörper und einem der Anschlüsse;
Fig. 3 zeigt ein Diagramm mit typischen Kennlinien einer Vorrichtung nach Fig. ι;
Fig. 4 zeigt schematisch eine Schnittansicht und ein Schaltbild eines Halbleiterverstärkers nach der Erfindung;
Fig. 5, 6 und 7 zeigen Energiebanddiagramme zur Erläuterung der Emitter- und Kollektorarbeitsweise;
Fig. 8 und 9 zeigen perspektivisch im Schnitt Halbleiterverstärker als Ausführungsformen der Erfindung, bei denen zwei oder mehr Anschlußleiter in den Halbleiterkörper einlegiert sind;
Fig. 10 ist eine perspektivische Ansicht eines Verstärkers nach der Erfindung, bei dem der Halbleiterkörper mit zwei Metallstreifen verbunden ist, welche die Zuführungen zu dem Körper bilden;
Fig. 11 und 12 zeigen die Vorder- und Seitenansichten eines Verstärkers nach der Erfindung, bei dem der Halbleiterkörper mit dem Basis-, Emitter- und Kollektoranschluß verbunden ist;
Fig. 13 zeigt im Schnitt einen weiteren Verstärker, bei dem der Emitter- und Basisanschluß an gegenüberliegende Flächen des Halbleiterkörpers angebracht sind;
Fig. 14 zeigt perspektivisch im Schnitt eine Ausführung zur Verwendung in Verstärkern, wobei sich die Anschlußleiter durch den Halbleiterkörper hindurch erstrecken und in dem Körper einlegiert sind;
Fig. 15 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem der Emitter- und Kollektoranschluß in den Halbleiterkörper einlegiert sind und innenliegende Teile des Körpers einen Leitfähigkeitstyp aufweisen, der demjenigen des restlichen Körpers entgegengesetzt ist;
Fig. 16 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem zwei der an den Halbleiterkörper angebrachten Anschlußleiter hochkant oder flächig einlegiert sind;
Fig. 16 a zeigt vergrößert einen Teil der in Fig. 16 dargestellten Vorrichtung;
Fig. 17 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem mehrere Anschlußleiter flächig in den Halbleiterkörper einlegiert sind;
Fig. 18 zeigt vergrößert im Schnitt einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 17;
Fig. 19 zeigt im Schnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Fig. 20 zeigt einen Schnitt nach Linie 20-20 der Fig. 19.
Der in Fig. 1 dargestellte Gleichrichter besteht aus einer zylindrischen Metallhülse 20, welche in leitender und mechanisch fester Verbindung einen Metallblock 21 enthält, auf welchem eine Scheibe oder ein Blättchen 22 aus Halbleitermaterial angebracht ist. Das Blättchen 22 hat mit dem Block 21 guten elektrischen Kontakt. Ein starrer Zuführungsbolzen 23 aus Metall ist unter gleichzeitiger Festlegung durch einen Block 24 aus Isoliermaterial hindurchgeführt, der in der Hülse 20 festgelegt ist. Der Bolzen 23 trägt an seinem inneren Ende den im wesentlichen J-förmigen Anschlußleiter 25, welcher mit einer Fläche des Halbleiterkörpers verbunden ist.
Bei einem Ausführungsbeispiel besteht das Blättchen 22 aus η-leitendem Germanium hoher Rückspannung; der Anschlußleiter kann aus Gold bestehen und mit einem Ende mittels Punktschweißung an den Bolzen 23 aus Nickel angeschlossen sein; das Blättchen 22 kann eine Fläche von etwa 1,27 mm2 bei einer Stärke von etwa 0,5 mm haben; der Anschlußleiter kann einen Durchmesser zwischen 0,05 und 0,13 mm besitzen.
Bei der Herstellung der Vorrichtung wird die in F i g. ι untenliegende Fläche des Blättchens 22 mit Kupfer plattiert und verzinnt und mittels Lötung an den Block 21 angeschlossen. Der Zuführungsbolzen 23, der Block 24 und der Leiter 25 werden mit Hilfe der Hülse 20 zu einer Einheit zusammengefügt, wobei das freie Ende des Anschlußleiters 25 gegen die Oberseite des Blättchens drückt. Danach wird eine Wechselspannung mit beispielsweise 60 Hz zwischen den Block 21 und den Zuführungsbolzen 23 angelegt, und zwar von einer Stromquelle mit geringem Innenwiderstand über einen Widerstand von beispielsweise 10 Ohm. Die Spannung wird von Null allmählich gesteigert, wobei die Verbindungsstelle zwischen dem Anschlußleiter 25 und dem Blättchen 22 sich erhitzt und der Leiter an das Blättchen anzuschmelzen beginnt. Wenn diese Schmelzung einsetzt, wird die Spannung sofort gesenkt. Vorzugsweise wird die Schmelzverbindung unter Vakuum in der Größenordnung von io~2 mm Hg oder weniger durchgeführt. Es ist jedoch auch möglich, in einer Atmosphäre aus inertem Gas oder selbst in Luft zu arbeiten.
Es empfiehlt sich außerdem, vor der Anschmelzung des Anschlußleiters an das Germaniumblättchen die Oberflächen dieser Teile sorgfältig zu reinigen. Die Oberfläche des Blättchens kann beispielsweise poliert werden, und zwar zweckmäßig mit Hilfe von mit Aluminiumoxyd versehenen Lappen; danach empfiehlt sich eine Ätzung für die Dauer von etwa 30 Sekunden in einem Ätzmittel, das aus 40 cm3 Wasser, 10 cm3 48°/oiger Flußsäure und 10 cm3 30°/oigem Wasserstoff peroxyd besteht.
Die physikalische Beschaffenheit der Verbindung zwischen dem Goldleiter 25 und dem Blättchen 22 aus Germanium ist in Fig. 2 dargestellt, welche einen Längsschnitt durch die Verbindungsstelle zeigt. Gold diffundiert rasch im Germanium und legiert mit ihm bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur. Des weiteren bilden Gold und Germa- iao nium eine eutektische Legierungsreihe, wobei der Schmelzpunkt des Eutektikums bei etwa 350° C liegt. Die Verbindung zwischen dem Leiter 25 und dem Blättchen 22 kann dann bei einer verhältnismäßig niedrigen Temperatur mit Hilfe mäßiger Ströme durch den Leiter und die Scheibe herge-
stellt werden. Wie Fig. 2 veranschaulicht, bildet sich zwischen der Scheibe und dem Leiter ein eutektischer Abschnitt 25 A.
Die Verbindung zwischen dem Leiter 25 und dem Blättchen 22 ist mechanisch sehr fest. Außerdem hat die Verbindung eine verhältnismäßig große Fläche, die, wie in Fig. 2 gezeigt, etwas größer als der Leiterquerschnitt ist. Der Leiter 25 kann aus biegsamem Material bestehen, so daß Spannungen in der Verbindungsstelle auf Grund von Biegungen des Leiters weitestgehend verringert werden. Die Diffusion des Goldes in das Germanium bewirkt eine Umkehrung des Leitfähigkeitstyps des Blättchens 22 in unmittelbarer Nähe der Verbindungsstelle, wodurch ein pn-Sperrschichtbereich geschaffen wird. Dieser Bereich befindet sich im Germanium unmittelbar außerhalb des eutektischen Abschnittes 25 A und ist in Fig. 2 mit P bezeichnet. Typische Betriebskennlinien von Gleichrichtern der beschriebenen Ausführung sind in Fig. 3 veranschaulicht, wobei R die Sperrkennlinie und F die Durchlaßkennlinie ist.
Besonders bemerkenswert sind die hohen Werte des Durchlaßstromes, beispielsweise 55 mA bei 1 V, der niedrige Wert des Sperrstromes von beispielsweise 0,002 mA bei 1 V und 0,007 mA bei 50 V sowie die Spitzensperrspannung in der Größenordnung von 100 V. Im Vergleich zu bekannten Gleichrichtern mit Wolframspitzenkontakt und Germaniumscheibe ist bei Gleichrichtern der Erfindung der Durchlaßstrom etwa um das Dreifache größer, der Sperrstrom bei 50 V um das Zehnfache kleiner und die Spitzensperrspannung vergleichbar.
Bei der beschriebenen Vorrichtung wurde ein Goldleiter in Verbindung mit einem Germaniumkörper verwendet. Es können jedoch auch andere Halbleiter, z. B. Silizium, und anderes Leitermaterial Verwendung finden.
Gemäß der Erfindung muß der Anschlußleiter aus einem Material bestehen oder ein solches Material enthalten, welches in den Halbleiterkörper diffundiert und eine Umkehrung des Leitfähigkeitstyps in einem Bereich bewirkt, welcher unmittelbar an die Verbindung zwischen dem Leiter und dem Körper angrenzt. Eine Anzahl typischer Zusammensetzungen des Leiters sind im folgenden behandelt.
Die Erfindung ist bisher in Verbindung mit Halbleiterkörpern vom n-Leitfähigkeitstyp beschrieben worden. Sie kann jedoch auch bei p-leitenden Halbleitern angewendet werden.
Die elektrischen Eigenschaften der Verbindungsstelle zwischen Elektrode und Körper hängen in gewissem Umfang von dem Verunreinigungsgehalt des Germaniums ab. Es wurde beispielsweise gefunden, daß allgemein bei Erhöhung des Antimongehaltes bei Gleichrichtern nach Fig. 1 der Durchlaßstrom bei niedrigen Spannungen wächst und ebenso der Sperrstrom zunimmt. Im allgemeinen nimmt außerdem die Spitzensperrspannung ab, wenn der Verunreinigungsgehalt des Germaniummaterials größer wird.
Der in Fig. 4 dargestellte Transistorverstärker hat die allgemein bekannte Form und besteht aus dem Halbleiterkörper 22 mit einem Ohmschen Basisanschluß 26 an einer der größeren Flächen des Körpers und Emitter- und Kollektoranschlüssen 27 und 28 auf der gegenüberliegenden Seite. Der Emitter 27 ist durch die Spannungsquelle 29 in Durchlaßrichtung vorgespannt und Eingangssignale aus der Quelle 30 werden zwischen dem Emitter- und dem Basisanschluß angelegt. Der Kollektor ist mittels der Spannungsquelle 31, die mit dem Lastwiderstand 32 in Reihe liegt, in Sperrichtung vorgespannt.
Der Emitter 27 und der Kollektor 28 bestehen aus Leitern, welche in dem Halbleiterkörper 22 einlegiert sind. Die Einlegierung kann in der Weise bewerkstelligt werden, daß man zunächst Strom durch jeden Leiter und den Körper in solcher Stärke hindurchleitet, daß ein Teil des dem Leiter benachbarten Körpers schmilzt, oder daß sowohl Teile des Leiters als auch des Körpers schmelzflüssig werden, und daß man danach den Leiter in oder gegen den Körper drückt. Man kann auch so vorgehen, daß man den Leiter für sich erhitzt und danach in den Halbleiterkörper hineindrückt. Schließlich ist es möglich, daß man einen Lichtbogen zwischen dem Leiter und dem Körper erzeugt und dann die beiden Teile zusammenschmilzt.
Gewisse bedeutsame Faktoren, die für die Arbeitsweise des Emitters und des Kollektors eine Rolle spielen, werden im folgenden in Verbindung mit den Fig. 5, 6 und 7 beschrieben. Diese Figuren zeigen Energiebanddiagramme für Verbindungsstellen zwischen einem Metall und einem Halbleiter, insbesondere Germanium vom n-Leitfähigkeitstyp. In den Fig. S bis 7 bezeichnet CB die untere Grenze des Leitfähigkeitsbandes, FB die obere Grenze des gefüllten Bandes und EP den Fermipegel. Die Bereiche des Halbleiters mit p-Leitfähigkeit und η-Leitfähigkeit sind mit P bzw. N bezeichnet. Die Verbindungsstellen oder Sperrzonen zwischen jeweils zwei Bereichen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps sind durch die gestrichelten Linien / und Z1 dargestellt. Die Diagramme sind in der üblichen Darstellung gehalten, wobei negative Ladungsträger, d. h. Elektronen, das Bestreben haben, sich nach unten zu bewegen, während positive Ladungsträger, d. h. Löcher, nach oben streben.
Die Verbindungen zwischen dem Körper einerseits und dem Emitter und dem Kollektor andererseits sind im allgemeinen unsymmetrisch und daher gleichrichtend. Dies ist auf das Vorhandensein einer Potentialsperrschicht an der Metall-Halbleiter-Zwischenfläche zurückzuführen; diese Sperrschicht kann in manchen Fällen aus einer dünnen Zone oder einem Bereich mit einem Leitfähigkeitstyp bestehen, der dem Leitfähigkeitstyp der Hauptmasse des Körpers 22 entgegengesetzt ist. Wenn der Körper η-leitend ist, wie es dem in den Fig. 5, 6 und 7 dargestellten Fall entspricht, so hat die erwähnte dünne Zone p-Leitfähigkeit (P in Fig. 5 und 6) und bildet eine Sperrschicht T mit der Hauptmasse des Körpers, die mit N gekennzeichnet ist.
Beide Arten von Ladungsträgern, d. h. sowohl Elektronen als auch Löcher, können die pn-Sperrschicht / durchqueren. Die relative Stärke der beiden Ströme wird von den Energiebandgrenzen abhängig sein, die wiederum von der Leitfähigkeit der P- und JV-Bereiche sowie von der Höhe der Potentialsperre Φ$ für Elektronen, welche das Metall an der Metall-Halbleiter-Zwischenfläche verlassen, abhängig ist. Die allgemeine Form der
ίο Energiebandgrenzen ist in Fig. 5 wiedergegeben.
Es soll nunmehr der Fall eines Transistors betrachtet werden, der einen Germaniumkörper mit η-Leitfähigkeit enthält. Der Emitter wirkt in der Weise, daß er positive Träger oder Löcher in den Körper einführt. Für den Emitteranschluß ist es daher erwünscht, daß Löcher rasch von dem Metall zu dem Halbleiter und durch die Verbindung / fließen, während ein Elektronenstrom verhindert ist. Die hierfür erforderlichen Bedingungen sind in Fig. 6 graphisch veranschaulicht. Sie bestehen aus einer verhältnismäßig hohen Sperre Φε, hoher Leitfähigkeit der P-Zone (die Leitfähigkeit der P-Zone ist proportional dem Faktor
worin AE die Energiedifferenz zwischen dem Fermipegel und der oberen Grenze des vollen Bandes darstellt) — insbesondere einer Leitfähigkeit, die größer ist als diejenige des η-Materials und einer Abflachung der Energiebandgrenzen an der Metall-Halbleiter-Grenzfläche. Die erwünschte niedrige Emitterimpedanz ergibt sich wenigstens zum Teil daraus, daß die Verbindung / in Durchlaßrichtung arbeitet.
Es soll nunmehr der Kollektor in einem Halbleiterkörper vom n-Leitfähigkeitstyp betrachtet werden. Die Kollektor sammelt Löcher, die vom Emitter in den Körper eingeführt werden und in Richtung zum Kollektor fließen. Wie bereits angegeben wurde, ist die Kollektorimpedanz zweckmäßig hoch, und es ist erwünscht, daß eine Stromvervielfachung auftritt. Die Stromvervielfachung läßt sich auf den Elektronenfluß vom Kollektor zum Halbleiterkörper zurückführen, der eine Folgeerscheinung des Löcherflusses vom Körper zum Kollektor ist. In Übereinstimmung hiermit sollte die Kollektor-Körper-Verbindung solcher Art sein, daß sie den Durchtritt der Elektronen vom Kollektor in den Körper erleichtert, wenn vom Emitter kommende Löcher in der Nähe des Kollektors auftreten, und eine hohe Impedanz schaffen, wenn solche Löcher fehlen. Der Elektronenfluß vom Kollektor kann erzielt werden, indem man die Sperre (&s verkleinert, und die hohe Impedanz läßt sich erzielen, indem eine P-Zone erzeugt wird, die sich vom Kollektor aus über eine gewisse Strecke in den Halbleiterkörper erstreckt. Die für hohe Impedanz und hohe Stromvervielfachung am Kollektor erforderlichen Bedingungen lassen sich mit Hilfe einer Kombination herstellen, die in Fig. 7 veranschaulicht ist, d. h. mittels einer dünnen Zone JV1 mit η-Leitfähigkeit nahe dem Kollektor und einer dünnen .P-Zone zwischen der Hauptmasse JV des Körpers und der Zone JV1, wobei diese P-Zone Sperrschichten oder Verbindungen / und J1 mit der IV- bzw. mit der Λ^-Zone bildet. Besonders bemerkenswert ist die niedrige Sperre Φ5 auf Grund der iVj-Zone, welche einen leichten Elektronenfluß von dem Metall in den Körper ermöglicht, und der Umstand, daß die Leitfähigkeit der N1-ZoUe größer ist als diejenige der P-Zone, was zur Folge hat, daß mehr Elektronen als Löcher die Verbindung J1 durchqueren.
Auf Grund einer ähnlichen Analyse für einen Transistor mit einem Körper vom p-Leitfähigkeitstyp und auf Grund der Erwägung, daß normalerweise die im Überschuß in dem Körper vorhandenen Ladungsträger aus Löchern bestehen und daß die am Emitter eingeführten Ladungsträger Elektronen sind, läßt sich zeigen, daß im allgemeinen die Bedingungen, die für einen guten Kollektor bei p-Material zu beachten sind, völlig mit denjenigen Bedingungen übereinstimmen, welche zu einem guten Emitter bei η-Material führen und umgekehrt.
Die vorhergehende Betrachtung stützt sich auf Erkenntnisse der theoretischen Physik, und die nach der vorliegenden Erfindung erzielten Ergebnisse stimmen mit der Theorie überein. Dazu sollen verschiedene Ausführungsbeispiele nach der Erfindung betrachtet werden.
Es sei zunächst der Fall von Kollektoren bei η-leitendem Germanium betrachtet. Es hat sich im allgemeinen gezeigt, daß besonders günstige Eigenschaften für durch Legierung hergestellte An-Schlüsse verwirklicht werden, wenn der Anschlußleiter ein Donatormaterial und darüber hinaus und insbesondere im Fall von Anschlußverbindungen auch ein Akzeptormaterial enthält. Zu den verfügbaren Donatoren gehören Phosphor, Arsen und Antimon und zu den verfügbaren Akzeptoren Bor, Aluminium, Gallium, Indium, Gold und Kupfer. Im Fall von Kollektoren, die unter Druckanwendung an η-leitenden Germaniumkörpern angebracht wurden und wobei der Kollektor kein Donatormaterial enthält, z. B. bei Kollektoren aus Gold, Kupfer und Wolfram, hat sich gezeigt, daß trotz Verwirklichung der erwünschten hohen Impedanz der gewöhnlich mit α bezeichnete Stromvervielfachungsfaktor niedrig ist und daß keine merkliche Verbesserung erzielt werden kann, selbst wenn die Verbindung einer üblichen elektrischen Formierung unterworfen wird. Wenn aber ein Donator in dem Kollektor enthalten ist, und der Kollektor elektrisch formiert wird, so ergeben sich hohe Werte für a, und zwar gleichzeitig mit der erwünschten hohen Impedanz.
Das Donatormaterial kann mit dem Hauptbestandteil des Kollektoranschlußleiters legiert werden oder in Form eines Überzuges auf dem Leiter iao vorgesehen sein. Der Überzug kann in beliebiger Weise aufgebracht werden, beispielsweise durch Eintauchen des Drahtes in ein Reagenz, welches ein Donatormaterial enthält, oder durch Eintauchen des Drahtes in ein aus Donatormaterial bestehendes Pulver. Geeignete Legierungen sind beispielsweise
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diejenigen von Gold mit 0,001 bis o,i°/o Antimon und Gold, welches 0,001 bis o,i% Phosphor enthält. Als Beispiel für überzogene Leiter seien Drähte aus Gold, Aluminium, Wolfram und einer aus Platin und 5 % Ruthenium bestehenden Legierung genannt, welche dadurch mit einem Überzug versehen werden, daß man das Ende des Drahtes in Phosphorsäure oder in ein Pulver aus rotem Phosphor oder Antimon taucht.
ίο Eine Formierungswirkung besteht in der Einführung von Verunreinigung in die Oberfläche oder in den Körper des Halbleiters. Bei mittels Druck ausgeführten Anschlüssen an einem n-leitenden Germaniumkörper sind zwei Fälle möglich: In einem Fall entsteht der P-Bereich entsprechend Fig. 5 auf Grund von Oberflächenzuständen. Als Folge der Formierung werden an einigen Stellen Donatoren eingeführt, um iV-Bereiche zu erzeugen und an diesen Stellen eine Ausbildung gemäß Fig. 7 hervorzurufen, während die Ausbildung an den übrigen Stellen derjenigen nach Fig. 5 entspricht. Im anderen Fall wird eine P-Zone erzeugt, z. B. durch Eindiffundieren eines Akzeptormaterials, und eine vollständige iV-Zone, ähnlich der Zone N1 in Fig. 7, ergibt sich aus der Diffusion des Donatormaterials. In beiden Fällen wird eine Vergrößerung des Stromvervielfachungsfaktors erzielt, und zwar auf Grund der Zone N1. Die vorteilhaften Bedingungen können auch durch aufeinanderfolgende oder gleichzeitige Diffusion von Akzeptoren und Donatoren in den Germaniumkörper verwirklicht werden, bevor der Kollektorleiter an dem Körper zur Anlage gebracht wird. Beispielsweise kann ein Akzeptormaterial wie Gold oder Aluminium diffundiert werden, z. B. aus einem Überzug auf der Oberfläche. Die Diffusion kann sich auf einen beschränkten Oberflächenbereich des Germaniumkörpers erstrecken, um die Zone P gemäß Fig. 7 zu bilden. Danach kann ein Donator, z. B. Phosphor oder Antimon, in diesen Bereich eindiffundiert werden, um die Zone N1 gemäß Fig. 7 zu erzeugen. Der Kollektorleiter wird an diesem Bereich zur Anlage gebracht.
Bei einem Kollektor, wie er bei 28 in Fig. 4 gezeigt ist, ist die Metall-Halbleiter-Verbindung weitgehend nach innen verlegt, und die Kontaktfläche ist sehr groß im Vergleich zu derjenigen bei mittels Druck hergestellten Kontakten. Die Schaffung der erwünschten hohen Kollektorimpedanz macht das Vorhandensein einer Sperrschicht oder Verbindungszone zwischen dem legierten Leiter und dem Halbleiterkörper erforderlich. Dies läßt sich für einen Kollektor an einem η-Halbleiter dadurch verwirklichen, daß man einen Kollektorleiter verwendet, der ein Akzeptormaterial enthält. Ein Teil dieses Materials diffundiert während der Legierung des Leiters oder im Anschluß an die Formierungsbehandlung in den η-Körper. Dadurch wird eine .P-Zone ähnlich der nach Fig. 7 geschaffen, die eine Verbindung hoher Impedanz (in Fig. 7 mit / bezeichnet) mit dem η-Körper bildet. Zur Vergrößerung des Stromvervielfachungsfaktors a sollte der Kollektorleiter außerdem ein Donatormaterial enthalten, welches ebenfalls in den Körper eindiffundiert. Das hat die Bildung einer Zone N1 gemäß Fig. 7 zur Folge und bedingt eine Herabsetzung der Sperre Φε.
Der durch Legierung angebrachte Anschlußleiter kann im wesentlichen aus dem Donator- und dem Akzeptormaterial bestehen oder auch aus einem inerten Grundmaterial, dem das Donator- und Akzeptormaterial zulegiert ist. Schließlich kann das Donator- und/oder das Akzeptormaterial in einem Belag des Anschlußleiters enthalten sein. Als besonders zweckdienliche Legierungen für Kollektorleiter bei Transistoren, die durch Legierung angebrachte Elektroden aufweisen und deren Halbleiterkörper aus η-Germanium besteht, sind beispielsweise Goldlegierungen mit einem geringen Anteil Antimon, insbesondere etwa 0,0001 bis etwa 1,0 %, verwendet worden. Wie bereits angegeben wurde, wirkt Gold als Akzeptormaterial und Antimon als Donatormaterial. Bei der Herstellung des ausgeführten Anschlusses diffundieren sowohl das Akzeptor- als auch das Donatormaterial in das Germanium, wodurch eine npn-Zonenfolge gemäß Fig. 7 ensteht. Es wurde gefunden, daß ein Kollektor aus reinem Gold, obwohl er eine erwünschte hohe Impedanz schafft, niedrige Werte des Stromvervielfachungsfaktors α zur Folge hat, daß aber Kollektoren aus Gold-Antimon-Legierungen nicht nur hohe Impedanz, sondern auch einen erhöhten α-Wert aufweisen.
Es hat sich insbesondere gezeigt, daß bei Erhöhung des Antimongehaltes der Stromvervielfachungsfaktor steigt und die Kollektorimpedanz sinkt. Für einen typischen Transistor mit durch Legierung angebrachten Elektroden, der einen Emitter aus Gold und einen Kollektor aus Gold-Antimon-Legierung aufweist, wurde beispielsweise gefunden, daß eine Steigerung des Antimongehaltes von 0,0001% auf 0,001% eine Steigerung von a um etwa das Dreifache und eine darüber hinausgehende Erhöhung des Antimongehaltes auf 0,01 % eine zusätzliche Steigerung von α um etwa das Zweifache zur Folge haben. Das alles bezieht sich auf im wesentlichen gleiche Betriebsströme und -spannungen. Bei einer ähnlichen Steigerung des Antimongehaltes sinkt die Kollektorimpedanz auf etwa Vs bzw. 1^s, und zwar ebenfalls für ähnliche Betriebsströme und -spannungen. Die auffällige Abnahme der Kollektorimpedanz bei Erhöhung des Antimongehaltes von 0,001 auf 0,01% ist mit einer Abnahme des Durchlaßstromes durch die Kollektorverbindung um einen Faktor von etwa 12 (bei 1 V) und mit einer Zunahme des Sperrstromes um einen Faktor von etwa 24 (bei iV) verbunden. Diese Daten sind an Hand von Fig. 7 und der zugehörigen Erläuterung zu verstehen. Wenn der Antimongehalt wächst, erfährt die mit JV1 bezeichnete Zone oder der entsprechende Bereich eine Steigerung hinsichtlich Größe und Leitfähigkeit, wodurch die Sperre Φ5 verringert und der Elektronenfluß vom Metall zum Halbleiter erleichtert wird. Auf jeden Fall ist es eine feststehende Tatsache, daß der Einschluß von Donatoren und Akzeptoren in einem
mittels Legierung angebrachten Kollektor bei Transistoren mit n-Halbleiterkörper besonders vorteilhafte Kollektoreigenschaften und eine ebenso vorteilhafte Vervollkommnung des Transistors zur Folge hat. Es steht weiterhin fest, daß bei Änderung der speziellen Zusammensetzung des Kollektors sowohl die Kollektorimpedanz als auch der Stromvervielfachungsfaktor gesteuert werden kann. Infolgedessen kann der Kollektoranschluß in jedem
ίο Sonderfall optimal ausgeführt werden. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die absoluten Werte von α und die Kollektorimpedanz eine gesteuerte Änderung zulassen, und zwar durch Steuerung der Legierung. Insbesondere wird bei einer flachen Einlegierung des Kollektors in den Germaniumkörper ein kleinerer Legierungsbereich geschaffen als bei einer tiefen Einlegierung, wobei die Kollektorimpedanz eine Steigerung erfährt. Außerdem hat es sich gezeigt, daß eine flache Ein-
ao legierung im allgemeinen zu höheren Werten von a führt.
Wie im Fall von mittels Druck hergestellten Kontakten können das Donator- und Akzeptormaterial in Form eines Überzuges auf dem Kollektorleiter vorgesehen sein. Der Überzug kann auf dem Leiter angebracht werden, wie oben angegeben. Er kann auch durch Erhitzung des Leiters in einem aus dem Material gebildeten Dampf aufgebracht werden. Beispielsweise kann man einen Golddraht in einem Antimon- oder Phosphordampf erhitzen, wodurch der Donator in den Draht eingeführt oder als Schicht niedergeschlagen wird. Bei speziellen Ausführungen hat es sich gezeigt, daß die Erhitzung eines Golddrahtes auf 3000 C für die Dauer von 15 Minuten in Antimon- oder Phosphordampf ausreicht, um so viel Donatormaterial in den Leiter einzuführen, daß die Eigenschaften des Kollektors merklich verbessert werden, und zwar sowohl bei Transistoren mit durch Druck als auch bei Transistoren mit durch Legierung hergestellten Elektroden.
Es soll nunmehr auf den Emitter für Bauelemente eingegangen werden, die einen Körper mit n-Leitfähigkeit aufweisen, wie oben angegeben. Das hierbei bestehende Haupterfordernis ist darin zu sehen, daß der Emitter in der Lage sein muß, Löcher in den Körper einzuführen, was gleichbedeutend ist mit einer pn-Verbindung / gemäß Fig. 6, einem hohen Wert für Φ8 und einer höheren Leitfähigkeit in dem P-Bereich als in dem JV-Bereich des Körpers, und zwar auf entgegengesetzten Seiten der Verbindung /.
Im Fall eines durch Druckausübung hergestellten Emitters bestehen diese Bedingungen dank der Oberflächenbeschaffenheit. Im Fall eines mittels Legierung hergestellten Emitters sollte der Anschlußleiter aus einem Akzeptor bestehen oder einen Akzeptor enthalten. Dann wird während der Einlegierung des Leiters die an ihn angrenzende P-Zone und die pn-Sperrschicht zwischen der P-Zone und dem Körper hergestellt.
Das hauptsächliche Kriterium für einen Emitter an einem p-leitenden Halbleiterkörper besteht darin, daß der Emitter den Elektronennuß vom Metall in den Körper begünstigt. Das ist gleichbedeutend mit einem niedrigen Wert für Φ5, wie es für den Fall eines Kollektors bei einem η-leitenden Körper zutrifft. Es hat sich herausgestellt, daß im allgemeinen vorteilhafte p-Emittereigenschaften durch die Verwendung von Emitteranschlußleitern erzielt werden, die in hohem Maße ein Donatormaterial enthalten oder daraus bestehen, wobei ein Teil dieses Materials in den p-leitenden Körper durch elektrische Formierung eindiffundiert ist, wie im Fall von durch Druck hergestellten Kontakten. Wie bereits festgestellt wurde, ist ein guter Emitter für ein η-Bauelement im allgemeinen auch ein guter Kollektor für ein p-Bauelement. Besonders vorteilhafte p-Kollektoreigenschaften lassen sich unter Bedingungen verwirklichen, welche ähnlich, aber hinsichtlich ihres Vorzeichens umgekehrt denjenigen sind, wie sie für einen η-Kollektor in Frage kommen. Erwünscht ist insbesondere eine N-Zone um den Kollektor und eine P-Zone zwischen dem Kollektor und der iV-Zone. Das läßt sich mit Hilfe eines Kollektorleiters erreichen, der einen großen Anteil eines Akzeptormaterials enthält.
Beispielsweise kann eine Legierung aus inertem Metall, z. B. Platin, mit einem Anteil Phosphor und einem kleinen Anteil Aluminium verwendet werden, z. B. eine Legierung mit 1 % Phosphor und ι % Aluminium. Es ist verständlich, daß bei Anschlüssen, die sowohl Donator- als auch Akzeptormaterial enthalten, einen Anzahl von Faktoren im Zusammenhang mit der für den Anschluß verwendeten Zusammensetzung von besonderer Bedeutung sind. Zu diesen Faktoren gehören die relativen Mengen des Donator- und Akzeptormaterials, deren Diffusionskonstanten mit Bezug auf den Halbleiter, ihre Wirksamkeit als Donator und Akzeptor (d. h. die Anzahl von Ladungsträgern, die pro Atom erzeugt werden) und das Diagramm der Legierung. Die bei der Vorbereitung einer besonderen Elektrodenzusammensetzung zu beachtenden Grundlagen werden an Hand eines Kollektoranschlusses an einen η-leitenden Germaniumkörper erkennbar, und zwar in Verbindung mit der in Fig. 7 veranschaulichten und weiter oben beschriebenen Ausbildung. Mit dem Akzeptormaterial wird die Herstellung der Verbindungsstelle / bezweckt, welche für die hohe Kollektorimpedanz sorgt. Mit dem Donatormaterial wird die Herstellung der Verbindung Z1 bezweckt, welche eine pn-Sperrschicht zwischen dem Kollektor und der P-Zone darstellt. Es ist erwünscht, daß der Überschuß an Donatormaterial im Bereich N1 größer ist als der Überschuß an Akzeptormaterial im Bereich P, damit ein höherer Wert für den Stromvervielfachungsfaktor a zustande kommt.
Man kann das Donator- oder Akzeptormaterial, mit dem die hohe Kollektorimpedanz erzeugt wird, als Hauptverunreinigung und das Donator- oder Akzeptormaterial, mit dem eine Steigerung des Stromvervielfachungsfaktors α angestrebt wird, als Nebenverunreinigung bezeichnen. Im allgemeinen sollte die Hauptverunreinigung leichter in das
Halbleitermaterial diffundierbar sein als die Nebenverunreinigung. Ein allgemeines Kriterium besteht darin, daß das Produkt aus Diffundierbarkeit und Menge der Hauptverunreinigung größer sein sollte als das entsprechende Produkt für den Fall der Nebenverunreinigung. Dieses Kriterium ist bei dem speziellen oben angegebenen Beispiel eines in η-Germanium einlegierten Kollektors erfüllt, bei dem Gold die Hauptverunreinigung und Antimon ίο die Nebenverunreinigung bildet. Gold ist mit Bezug auf Germanium leichter diffundierbar als Antimon. Eine Ausführung, die sich für Verstärker eignet und durch verhältnismäßig große Verbindungsbereiche für den Emitter und den Kollektor gekennzeichnet ist, ist in Fig. 8 veranschaulicht. Bei dieser Vorrichtung ist der Halbleiterkörper 22 in ein Gehäuse 26^4 gegossen, und zwar um zwei Leiter 27^ und 28^4 herum, welche die Emitter- und Kollektoranschüsse darstellen. Das Gehäuse ao 26 A kann als Basisanschluß benutzt werden. Die Leiter bestehen zweckmäßig aus einem Material, dessen Ausdehnungskoeffizient im wesentlichen gleich dem von Germanium ist, z. B. aus Eisen-Nickel-Legierungen im Bereich von 40% Nickel, Platin und Tantal. Auch bei den Vorrichtungen nach Fig. 8 können der Emitteranschluß und/oder Kollektoranschluß aus Materialien bestehen, welche eine passende Verunreinigung enthalten, die sich für den Zweck der Verbindungsherstellung eignet. Weiterhin muß man, wie es mit Bezug auf Fig. 4 weiter oben erläutert worden ist, einen der Emitteroder Kollektoranschlüsse oder beide einer Wärmebehandlung unterwerfen, um auf diese Weise eine Zone mit einem solchen Leitfähigkeitstyp zu erzeugen, der demjenigen des größeren Teiles des Körpers 22 im Bereich der Anschlußstelle entgegengesetzt ist. Fig. 8 zeigt eine solche Zone 34.^ um den Kollektoranschluß 28.^.
Die in Fig. 9 dargestellte Vorrichtung besteht aus einer Scheibe oder einer Kugel aus Halbleitermaterial 22, welches um drei Leiter 26 B1 27 B und 28 S herumgegossen ist. Die Leiter bilden den Basis-, Emitter- und Kollektoranschluß. Der Leiter 265 besteht mit Vorteil aus einem hochschmelzenden Metall, z. B. Wolfram, Platin oder Tantal.
Der Emitterleiter 27 B und der Kollektorleiter 28 B können aus Metall oder Legierungen gefertigt sein, die bei der Beschreibung der Fig. 1, 4 und 8 genannt worden sind. Bei der Ausführung nach Fig. 9 ist der Halbleiterkörper 22 zweckmäßig mit einem Schutzüberzug 35 versehen, der beispielsweise aus einem Kunststoff bestehen kann. Um den Emitter- und den Kollektorleiter müssen in der weiter oben beschriebenen Weise Zonen 33 i? und 34-5 gebildet werden, deren Leitfähigkeitstyp demjenigen des Hauptteiles des Körpers 22 entgegengesetzt ist.
Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 ist der Halbleiterkörper 22 zwischen zwei Metallstreifen eingeschmolzen, die ihrerseits an einem Isoliersockel 36 befestigt sind. Der eine Streifen 26 C dient als Basisanschluß und der andere Streifen C kann entweder als Emitter- oder Kollektoranschluß benutzt werden. Ein dritter Anschluß 27 C, welcher durch Legierung an den Körper 22 angeschlossen werden kann, dient als Kollektoroder Emitteranschluß.
Bei der in Fig. 11 und 12 dargestellten Vorrichtung ist der Halbleiterkörper 22 auf einen Streifen
26 D aufgegossen oder aufgeschmolzen, welcher eine öffnung aufweist, in welche der Körper hineinpaßt. Der Streifen 26 D bildet den Basisanschluß und ist über Abstandhalter 37 aus Isoliermaterial mit Metallstreifen 27 D und 28 D verbunden. Diese Streifen, welche als Emitter bzw. Kollektor dienen, sind mit dem Halbleiterkörper 22 erfindungsgemäß legiert.
Bei einer weiteren Ausführung gemäß Fig. 13 ist der scheibenförmige Halbleiterkörper 22 in einem ringförmigen Basisanschluß und Träger 26 E angeordnet, und der Emitter- und Kollektoranschluß
27 £ 5zw. 28 £ können als Scheiben ausgebildet sein, welche auf eine der beschriebenen Weisen mittels Legierung an den Körper 22 angeschlossen sind.
Bei der in Fig. 14 dargestellten Ausführung bestehen der Emitter-, Kollektor- und Basisanschluß 27 F, 28 F bzw. 26 F aus Leitern, die durch eine Scheibe oder ein Plättchen aus Halbleitermaterial hindurchführen. Ein besonderes Merkmal dieser Konstruktion besteht darin, daß sie die Bildung von Zonen um den Emitter bzw. den Kollektor mittels thermischer Umwandlung des Leitfähigkeitstyps bestimmter Bereiche innerhalb des Halbleitermaterials erleichtert. Diese Umwandlung wird dadurch bewerkstelligt, daß man einen Strom durch den Draht hindurchleitet, um welchen die Bildung einer solchen Zone erwünscht ist.
Fig. 15 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher der Halbleiterkörper 22 auf eine Platte 26 G aufgeschmolzen ist, welche als Basiselektrode dient. Außerdem werden mit dem Halbleitermaterial zwei Leiter 27 G und 28 G umgössen, welche auf dem größten Teil ihrer Länge einen Isolierüberzug 38 aufweisen. Die Leiter 27 G und 28 G dienen als Emitter und Kollektor. Um ihre inneren Enden bestehen Zonen 33 G und 34 G, deren Leitfähigkeitstyp demjenigen des Körpers 22 entgegengesetzt ist und die in einer der oben beschriebenen Weise geschaffen worden sind. Die Oberfläche der Isolierhüllen 38, welche beispielsweise aus einer dicken Oxydschicht der Leiter bestehen kann, ist zweckmäßig aufgerauht oder wellig, wie es Fig. 15 erkennen läßt, um die Verbindung mit dem Halbleiterkörper zu verstärken.
Die Emitter- und Kollektoranschlüsse können in dem Halbleiterkörper sowohl seitlich als auch aufrecht einlegiert sein. Bei den Ausführungen nach Fig. 16 und 16A werden der Emitter- und Kollektorleiter 27 H und 28 H erhitzt und gemäß der Erfindung seitlich in den Scheitel des keilförmigen Halbleiterkörpers 22 einlegiert, der auf einer Basiselektrode 26 H festgelegt ist.
Bei einer weiteren, in Fig. 17 und 18 dargestellten Ausführung sind je zwei Kollektoren und Emitter28/ und 27/ längsseitig in den Halbleiter-
körper 22 einlegiert, der auf der Basiselektrode 26/ befestigt ist.
Bei den Ausführungen nach Fig. 16 bis 18 lassen sich zur Einlegierung der Leiter Bereiche des Halbleiterkörpers erhitzen, indem ein Strom durch die Leiter und den Körper oder, wie im Fall der Ausführung nach Fig. 16, durch die Leiter allein geführt wird. Die Zonen 33 und 34, deren Leitfähigkeitstyp demjenigen des restlichen Teiles des Körpers entgegengesetzt ist, können an den Verbindungsstellen zwischen den Leitern und dem Halbleiterkörper in der beschriebenen Weise hergestellt werden.
Eine weitere Ausführung im Sinne der Erfindung ist in den Fig. 19 und 20 gezeigt. Dabei ist ein Leiter 27 K vorgesehen, welcher in den Halbleiterkörper 22 einlegiert und durch ihn hindurchgeführt ist. Der Leiter 27 K verläuft in der Nähe der Leiter 28 K. Der Leiter 27 K wird als Emitter und der Leiter 28 K als Kollektor verwendet oder umgekehrt. Die Leiter 28 K können gleiche oder unterschiedliche Zusammensetzung haben, wobei jeder entsprechend den ihm zugedachten Funktionen in optimaler Weise ausgebildet ist. Die Zonen 33 K und 34K, deren Leitfähigkeitstyp demjenigen des übrigen Körpers entgegengesetzt ist, werden in der beschriebenen Weise hergestellt.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE:
    i. Verfahren zur Herstellung eines für S ignal Übertragungsvorrichtungen bestimmten Bauelements, bestehend aus einem Halbleiterkörper der IV. Gruppe des Periodischen Systems von bestimmtem Leitfähigkeitstyp, einer daran angeschlossenen Basiselektrode und wenigstens einem Gleichrichtungsanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wärmebehandlung der Leitfähigkeitstyp des Halbleitermaterials im Bereich des Gleichrichtungsanschlusses durch Eindiffusion einer in oder auf der Elektrode befindlichen bzw. diese bildenden Verunreinigung unter Bildung eines innerhalb des Halbleitermaterials liegenden, im Vergleich zum ungeschwächten Querschnitt der Elektrode großen pn-Überganges umgewandelt wird und daß die Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses mit dem Halbleitermaterial innerhalb des Anschlußbereiches durch Legierung bleibend verbunden wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung der Verunreinigung unter Bildung eines Eutektikums erfolgt, an welchem außer dem Halbleitermaterial die Verunreinigung beteiligt ist.
  3. 3. Verfahren zur Herstellung eines für Signalübertragungsvorrichtungen bestimmten Bauelements, bestehend aus einem Halbleiterkörper von bestimmtem Leitfähigkeitstyp, einer daran angeschlossenen Basiselektrode und wenigstens einem Gleichrichtungsanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß durch Wärmebehandlung der Leitfähigkeitstyp des Halbleitermaterials im Bereich des Gleichrichtungsanschlusses durch Eindiffusion von zwei Verunreinigungen unterschiedlicher Art derart umgewandelt wird, daß die erste Verunreinigung mit der größeren Eindringtiefe einen ersten pn-übergang zwischen dem Bereich des Gleichrichtungsanschlusses und dem Halbleitermaterial und die zweite Verunreinigung mit der kleineren Eindringtiefe einen innerhalb des Bereiches des Gleichrichtungsanschlusses liegenden zweiten pn-übergang erzeugt, und daß die Elektrode des Gleichrichtungsanschlusses innerhalb des Anschlußbereiches durch Legierung bleibend verbunden ist.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Verunreinigungen gleichzeitig oder zeitlich gestaffelt aus Beschichtungen des Anschlußbereichs eingeführt werden.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verunreinigungen aus der Elektrode des ■ Gleichrichtungsanschlusses eingeführt werden.
    In Betracht gezogene Druckschriften:
    Deutsche Patentschrift Nr. 518 421; britische Patentschrift Nr. 342 643; USA.-Patentschrift Nr. 2504628;
    H. C. Toney und C. A. Whitmer, Crystal Rectifiers, New York und London, 1948, S. 321 bis 324, 364 und 365, 398 bis 400;
    Journal of Applied Physics, Bd. 17 (1946), S. 912 bis 915, und Bd. 20 (1949), S. 804 bis 815;
    Physical Review, Bd. γγ (1950), S. 401 und 402; Bd. 76 (1949), S. 459; Bd. 74 (1948), S. 230 und
    Zeitschrift für Physik, Bd. in (1938), S. 399 bis 408.
    In Betracht gezogene ältere Patente:
    Deutsche Patente Nr. 966492, 968 911, 814487, 840418, 874936, 976468.
    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
    ® 709 662/6 8.67
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