DE1207507B - Process for the production of a planar alloy transistor consisting of germanium or silicon - Google Patents
Process for the production of a planar alloy transistor consisting of germanium or siliconInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMTPATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. CL:Int. CL:
HOIlHOIl
Deutsche KL: 21g-11/02 German KL: 21g -11/02
Nummer: 1207 507Number: 1207 507
Aktenzeichen: S 48077 VIII c/21 gFile number: S 48077 VIII c / 21 g
Anmeldetag: 23. März 1956 Filing date: March 23, 1956
Auslegetag: 23. Dezember 1965Opening day: December 23, 1965
Die Erfindung befaßt sich mit einem Verfahren zur Herstellung eines flächenhaften, aus Germanium oder Silizium bestehenden Legierungstransistors mit zwei auf der Oberfläche des Halbleiters aufliegenden Elektroden, die aus metallischen, einen geringen Abstand voneinander aufweisenden und nach Art von zwei Kämmen ineinandergreifenden Drähten bestehen, wobei die Drahtenden je eines Kammes an gegenüberliegenden Seiten miteinander verbunden sind, und mit einer auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Halbleiterkörpers liegenden Elektrode. Der geringe Abstand zwischen Emitter- und Basiselektrode und deren Abmessungen sind bekanntlich eine Voraussetzung für die Anwendbarkeit des Transistors für besonders· hohe Frequenzen. Die bisher bekannten Legierungsverfahren ließen jedoch nur Mindestabstände zu, welche in der Größenordnung von einem oder einem halben Millimeter lagen. So ist es beispielsweise bekannt, eine gitterförmige Anordnung paralleler Drähte zu verwenden, die mit gleichem Dotierungsmaterial ummantelt sind und beim Einlegierungsvorgang entgegengesetzte Leitfähigkeit, wie sie der Halbleiterkörper aufweist, erzeugen. Andererseits ist es bekannt, Hochfrequenztransistoren dadurch herzustellen, daß Emitter und Basis auf einer Kristallseite nebeneinander in geringem, beispielsweise 25 μ betragendem Abstand, aufgedampft werden, während sich der Kollektor auf der gegenüberliegenden Plättchenseite befindet.The invention is concerned with a method for the production of a planar, from germanium or silicon alloy transistor with two resting on the surface of the semiconductor Electrodes, which are made of metallic, closely spaced and in the manner of two combs of interlocking wires exist, the wire ends each having a comb opposite sides are connected to each other, and with one on the opposite Surface of the semiconductor body lying electrode. The small distance between the emitter and The base electrode and its dimensions are known to be a prerequisite for applicability of the transistor for particularly high frequencies. However, the alloying processes known up to now did not work only minimum clearances, which are in the order of one or half a millimeter lay. For example, it is known to use a grid-like arrangement of parallel wires, which are coated with the same doping material and opposite in the alloying process Generate conductivity as it has the semiconductor body. On the other hand, it is known to use high frequency transistors produced by emitter and base side by side on one side of the crystal in a small, for example 25 μ distance, are vapor deposited while the collector is on the opposite side of the platelet.
Die Erfindung gibt nun einen Weg an, wie durch die Kombination dieser an sich bekannten Maßnahmen ein Ultrahochfrequenz-Leistungstransistor erzielt wird, der einfach herstellbar ist. Erfindungsgemäß wird zur Herstellung der zwei Elektroden ein aus der Röhrentechnik bekanntes Spanngitter aus abwechselnd mit unterschiedlichem Material ummantelten Drähten verwendet, wobei die Drähte mit gleichem Material auf einer Seite zu einer kammartigen Elektrode zusammengefaßt und die Drähte mit dem anderen Material auf derselben Seite durchschnitten werden und die beiden kammartigen Elektroden die Basis- und Emitterelektrode erzeugen, und die Kollektorelektrode auf der gegenüberliegenden Oberfläche oder im Innern des Halbleiterkörpers hergestellt.The invention now provides a way of how by combining these known measures an ultra-high frequency power transistor is achieved which is easy to manufacture. According to the invention For the production of the two electrodes, a tension grid known from tube technology is made from alternately used wires sheathed with different material, the wires with the same material on one side to form a comb-like electrode and the wires cut with the other material on the same side and the two comb-like electrodes generate the base and emitter electrodes, and the collector electrode on the opposite one Surface or made inside the semiconductor body.
Gegenüber einem Transistor, der Emitter und Basis auf einer Kristallseite aufgedampft hat, besitzt die Halbleiteranordnung gemäß der Erfindung einen großen Vorteil in der Fertigung, da nicht nachträglich Kontaktierungen vorgenommen werden müssen, die in jedem Falle bei extrem kleinen aufgedampften Schichten nur sehr schwer durchführbar sind.Opposite a transistor that has the emitter and base vapor-deposited on one side of the crystal the semiconductor arrangement according to the invention a great advantage in production, since not afterwards Contacts must be made, in any case with extremely small vapor-deposited Layers are very difficult to implement.
Verfahren zur Herstellung eines flächenhaften,
aus Germanium oder Silizium bestehenden
LegierungstransistorsProcess for the production of a two-dimensional,
made of germanium or silicon
Alloy transistor
Anmelder:Applicant:
Siemens &Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,Berlin and Munich,
München 2, Witteisbacherplatz 2Munich 2, Witteisbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:Named as inventor:
Dr. Karl Siebertz, MünchenDr. Karl Siebertz, Munich
Die gegenseitigen Elektrodenabstände, die sich auf diese Weise erzielen lassen, liegen in der Größenordnung von etwa 6 bis 30 μ; die einzelnen Drahtdicken liegen etwa in derselben Größenordnung. Das Drahtmaterial besteht zweckmäßig aus dem in Spanngittern für Elektronenröhren üblichen Material, z. B. Molybdän oder Wolfram. Die Ummantelung mit Legierungsmaterial geschieht zweckmäßig durch Aufstäuben, Aufdampfen, Tauchen in eine Schmelze und/oder auf galvanischem Wege. Als Basismaterial wird in bekannter Weise Gold, Silber oder ein anderes Edelmetall verwendet.The mutual electrode distances that can be achieved in this way are of the order of magnitude from about 6 to 30 µ; the individual wire thicknesses are roughly in the same order of magnitude. The wire material expediently consists of the material customary in tensioning grids for electron tubes, z. B. molybdenum or tungsten. The coating with alloy material is expedient by sputtering, vapor deposition, immersion in a melt and / or by galvanic means. as The base material is gold, silver or another precious metal in a known manner.
Durch Bemessung der Mantelstärke und/oder Legierungsdauer und -temperatur und/oder Auswahl des Dotierungsmaterials sowie durch eine gegebenenfalls anschließende thermische Behandlung läßt es sich erreichen, daß gewünschte Dotierungsgradienten entstehen, welche beispielsweise eine Hook- oder Driftwirkung hervorrufen.By dimensioning the jacket thickness and / or alloy duration and temperature and / or selection of the doping material and, if necessary, a subsequent thermal treatment leaves it achieve that desired doping gradients arise, which, for example, a hook or Cause drift effect.
An Hand der Zeichnung, in der einige Ausführungsformen gemäß der Erfindung beispielsweise dargestellt sind, sei der Erfindungsgedanke näher erläutert. With reference to the drawing, in which some embodiments according to the invention, for example are shown, the idea of the invention is explained in more detail.
F i g. 1 zeigt ein auf an sich bekannte Weise hergestelltes Spanngitter mit Holmen 1 und 2, über welche erfindungsgemäß zwei getrennte Manteldrähte abwechselnd aufgewickelt sind. Der ausgezogen gezeichnete Draht 3 hat einen Gold-Antimonmantel, während der gestrichelt gezeichnete Draht 4 mit einem Mantel aus Indium versehen ist. Das Kernmaterial beider Drähte besteht aus Molybdän.F i g. Fig. 1 shows a tension grid made in a manner known per se with spars 1 and 2, above which, according to the invention, two separate sheathed wires are wound up alternately. The drawn one Wire 3 has a gold-antimony jacket, while wire 4, shown in dashed lines, has a is provided with a sheath made of indium. The core material of both wires consists of molybdenum.
Gemäß F i g. 2 ist die eine Gitterseite auf einen Halbleitereinkristall aus Germanium, Silizium oder einer der bekannten Legierungen aufgelegt und mit diesem zusammen derart hoch und lange erhitzt, daß sich die Drähte in die Halbleiteroberfläche ein-According to FIG. 2 is one side of the grid on a semiconductor single crystal made of germanium, silicon or placed one of the known alloys and heated together with this so high and long that the wires become embedded in the semiconductor surface
509 759/423509 759/423
legieren. Darauf werden auf der linken Seite die Emitterdrähte und auf der rechten Seite des Halbleiterkristalls die Basisdrähte durchschnitten und auf diese Weise von der auf dieser Seite befindlichen Halterung des Holmes 1 bzw. 2 getrennt. In diesem Zustande ist die F i g. 2 gezeichnet, welche zwei ineinander kaminartig verschränkte Systeme von Basis- und Emitterdrähten zeigt, von denen die Emitterdrähte 4 durch den Holml und die Basisdrähte 3 durch den Holm 2 miteinander verbunden sind.alloy. The emitter wires are on the left and the semiconductor crystal on the right cut the base wires and removed this from the one on that side Bracket of the spar 1 or 2 separately. In this state the FIG. 2 drawn, which two into each other shows chimney-like entangled systems of base and emitter wires, of which the emitter wires 4 are connected to one another by the spar and the base wires 3 by the spar 2.
F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch den auf diese Weise entstandenen Legierungsstransistor. Die mit E bezeichneten Querschnitte durch die Drähte des Spanngitters sind die Emitterdrähte 4, während die mit B bezeichneten Querschnitte zu den Basisdrähten 3 gehören. Der innere Kreis in den Querschnitten E und B deutet die Drahtseele aus Molybdän an, während die schraffierte Zone unterhalb der großen Kreise die Legierungszone andeutet, welche das Gold bzw. das Indium mit dem Halbleitermaterial gebildet haben. Auf der entgegengesetzten Seite des Halbleiterkristalls ist in üblicher Weise ein fiächenhafter Kollektor C aus Indium hergestellt, welcher mit einer Zuführung 6 versehen ist, welche in an sich bekannter Weise an den Kollektor C oder anderweitig mit ihm befestigt ist. Der dargestellte Kollektor C ist ebenfalls durch Legierung hergestellt. Es ist auch möglich, den Kollektorp-n-Übergang vor Einlegieren des Spanngitters dicht unter der oberen Oberfläche des Kristalls durch Eindiffundieren oder anderweitiges Einbringen von Störstellen zu erzeugen.F i g. 3 shows a cross section through the alloy transistor produced in this way. The cross-sections marked with E through the wires of the tensioning grid are the emitter wires 4, while the cross-sections marked with B belong to the base wires 3. The inner circle in cross-sections E and B indicates the molybdenum wire core, while the hatched zone below the large circles indicates the alloy zone which the gold or indium formed with the semiconductor material. On the opposite side of the semiconductor crystal, a flat collector C is made of indium in the usual way, which is provided with a feed 6 which is attached to the collector C or otherwise with it in a manner known per se. The collector C shown is also made by alloying. It is also possible to create the collector p-n junction before alloying the tension grid close to the upper surface of the crystal by diffusing in or otherwise introducing impurities.
In der Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, gemäß welchem das Spanngitter mit den Holmen 1 und 2 eine beträchtliche Länge aufweist, so daß mehrere Halbleiterkristalle 5, 5', 5", 5"' usw. gleichzeitig von ihm überdeckt werden können und die Legierung für eine Reihe von Transistoren gleichzeitig durchgeführt werden kann. In entsprechender Weise kann gegebenenfalls auch die andere Spanngitterseite nachträglich oder gleichzeitig zur Einlegierung in einen Halbleiterkristall oder eine Vielzahl von Halbleiterkristallen verwendet werden.An exemplary embodiment is shown in FIG. according to which the tensioning grid with the spars 1 and 2 has a considerable length, so that several semiconductor crystals 5, 5 ', 5 ", 5"' etc. can be covered by it at the same time and the alloying can be done for a number of transistors simultaneously. In appropriate Way can optionally also the other side of the grille later or at the same time can be used for alloying into a semiconductor crystal or a large number of semiconductor crystals.
4545
Claims (5)
Deutsche Patentschrift Nr. 137 800;
österreichische Patentschrift Nr. 181629;
USA.-Patentschriften Nr. 2597028, 2721965;
Proc. IRE, 40, 1952, S. 1512 bis 1518;
Bell System techn. Journ., 35, 1956, S. 23 bis 34.Considered publications:
German Patent No. 137,800;
Austrian Patent No. 181629;
U.S. Patent Nos. 2597028, 2721965;
Proc. IRE, 40, 1952, pp. 1512 to 1518;
Bell System techn. Journ., 35, 1956, pp. 23 to 34.
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