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DE1301862B - Method for manufacturing a drift transistor - Google Patents

Method for manufacturing a drift transistor

Info

Publication number
DE1301862B
DE1301862B DEB28003A DEB0028003A DE1301862B DE 1301862 B DE1301862 B DE 1301862B DE B28003 A DEB28003 A DE B28003A DE B0028003 A DEB0028003 A DE B0028003A DE 1301862 B DE1301862 B DE 1301862B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drift
transistor
impurities
emitter
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DEB28003A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Herbert
Kroemer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ALLG ELEK ZITAETS GES AEG TELE
Siemens Corp
Original Assignee
ALLG ELEK ZITAETS GES AEG TELE
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ALLG ELEK ZITAETS GES AEG TELE, Siemens Corp filed Critical ALLG ELEK ZITAETS GES AEG TELE
Priority to DEB28003A priority Critical patent/DE1301862B/en
Publication of DE1301862B publication Critical patent/DE1301862B/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/22Diffusion of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, into or out of a semiconductor body, or between semiconductor regions; Interactions between two or more impurities; Redistribution of impurities
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D99/00Subject matter not provided for in other groups of this subclass

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

Bei einem üblichen Flächentransistor ist in der Mittelzone des Halbleiters, der Basiszone, die StOrstellenkonzentration praktisch konstant, so daß dort kein elektrisches Feld herrscht. Die vom Emitter herkommenden Minoritätsladungsträger können dann nur durch reine Diffusion zum Kollektor gelangen, wozu sie im Mittel die ZeitIn the case of a conventional junction transistor, the concentration of impurities is in the middle zone of the semiconductor, the base zone practically constant, so that there is no electric field. The ones coming from the emitter Minority charge carriers can then only reach the collector by pure diffusion, what they mean the time for

d2 d 2

Bezogen auf gleiche Stromdichte (nicht gleiche Spannung) bleibt der differentielle EmitterleitwertThe differential emitter conductance remains in relation to the same current density (not the same voltage)

diethe

duedue

unverändert, während der Kollektorleitwert lc stark abnimmt, und zwar im Fall vernachlässigbarer Rekombinationsverluste in der Basiszone um den Faktorunchanged, while the collector conductance l c decreases sharply, namely in the case of negligible recombination losses in the base zone by the factor

benötigen (d = Basisdicke, D — Diffusionskonstante). Die Anwendung eines solchen Flächentransistors ist gegenüber derjenigen des Spitzentransistors durch die wesentlich niedrigere Grenzfrequenz beschränkt. Die theoretisch mögliche Frequenz, bis zu der er noch als Verstärker wirksam ist, beträgt etwa (d = base thickness, D - diffusion constant). The use of such a planar transistor is limited compared to that of the tip transistor by the significantly lower cutoff frequency. The theoretically possible frequency up to which it is still effective as an amplifier is approximately

_ 1_ 1

π τβπ τβ

Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren zum ao Herstellen eines Flächentransistors, der als Drifttransistor bekanntgeworden ist und einen wesentlich erweiterten Frequenzbereich aufweist. Dazu werden nach der Erfindung in die Basiszone von der Emitterseite eine oder mehrere Störstellenarten so eindiffundiert, daß die Störstellenkonzentration an der Emitterseite der Basiszone mindestens lOmal größer ist als an der Kollektorseite. Auf diese Weise kann die Grenzfrequenz erhöht werden. Es hat sich bei dem nach der Erfindung hergestellten Drifttransistor als besonders vorteilhaft erwiesen, die Störstellenkonzentration vom Emitter zum Kollektor monoton abfallen zu lassen, und zwar soll die Abnahme an der Emitterseite stärker als an der Kollektorseite sein, so daß der zweite Differentialquotient der Kurve der Störstellenkonzentration überwiegend positiv ist. Am günstigsten wirkt sich ein etwa exponentielles Abfallen der Störstellenkonzentration aus. Sorgt man also dafür, daß durch geeignetes Eindiffundieren von Störstellen die Störstellenkonzentration in der Basiszone vom Emitter zum Kollektor hin exponentiell abfällt, so herrscht in der Basiszone wegen der räumlichen Konstanz der Fermischen Grenzenergie ein konstantes elektrisches Feld, das die Minoritätsladungsträger zwangläufig zum Kollektor hintreibt. The invention now relates to a method for ao production of a flat transistor, which is used as a drift transistor has become known and has a significantly expanded frequency range. To be According to the invention, one or more types of impurities are diffused into the base zone from the emitter side in such a way that that the concentration of impurities on the emitter side of the base zone is at least 10 times greater is than on the collector side. In this way the cut-off frequency can be increased. It has turned out to be the drift transistor produced according to the invention proved to be particularly advantageous, the impurity concentration to drop monotonously from the emitter to the collector, namely the decrease in the Emitter side be stronger than on the collector side, so that the second differential quotient of the curve of the Impurity concentration is predominantly positive. An approximately exponential decrease has the most favorable effect the impurity concentration. So if you ensure that by suitable diffusion of Impurities the concentration of impurities in the base zone from the emitter to the collector exponentially falls, so there is a limit energy in the base zone because of the spatial constancy of the Fermian constant electric field that inevitably drives the minority charge carriers to the collector.

Wenn Ne und Nc die Störstellenkonzentration an den beiden Enden der Basis sind, beträgt der gesamte Potentialunterschied in guter NäherungIf N e and N c are the impurity concentration at the two ends of the base, the total potential difference is a good approximation

AL· kTAL kT

exp -exp -

AV kTAV kT

No 'No '

Ist nun dV>kT und ist die elektrische Feldstärke konstant, so hat ein solcher Drifttransistor folgende Eigenschaften:If dV> kT and the electric field strength is constant, such a drift transistor has the following properties:

Für die Driftzeit giltThe following applies to the drift time

kTkT

*~ AV "'* ~ AV "'

Die Grenzfrequenz bei Verwendung des Drifttransistors als Verstärker steigt um den FaktorThe cut-off frequency when using the drift transistor as an amplifier increases by the factor

1
AV γ
1
AV γ

auf "- on "-

AVAV

Der Stromverstärkerfaktor α rückt um so viel näher an Eins heran, daß 1 — α um den Faktor —7^- abnimmt.The current amplifier factor α moves that much closer to one that 1 - α by the factor -7 ^ - decreases.

Dementsprechend nimmt das Verhältnis le : lc und damit der maximal erreichbare Verstärkungsgrad zu. Bei endlicher Rekombinationsrate sind die Unterschiede etwas geringer.The ratio l e : l c and thus the maximum gain that can be achieved increases accordingly. If the recombination rate is finite, the differences are somewhat smaller.

Wenn E der Bandabstand des Halbleitermaterials ist, so ist der größte noch sinnvolle Wert für AV gleich E-6kT. Bei Germanium ist £äjO,72 eV, also wird maximal Δ V = 8 kT. Das zugehörige Störstellenverhältnis ist 3000:1. Es ergäbe sich damit ein Ansteigen der theoretischen Grenzfrequenz um den Faktor 8.If E is the band gap of the semiconductor material, then the largest still meaningful value for AV is E-6kT. For germanium, £ äjO.72 eV, so a maximum of Δ V = 8 kT. The associated impurity ratio is 3000: 1. This would result in an increase in the theoretical limit frequency by a factor of 8.

In der Praxis macht die Verbesserung noch mehr aus, da der theoretische Wert beim Drifttransistor besser ausgenutzt werden kann als beim Diffusionstransistor. In günstigen Fällen läßt sich die Grenzfrequenz um mehr als den Faktor 10 heraufsetzen.In practice, the improvement is even more important, since the theoretical value for the drift transistor can be better utilized than with the diffusion transistor. In favorable cases, the cut-off frequency by more than a factor of 10.

Als Halbleiter für den npn- bzw. pnp-Flächentransistor kann nicht nur ein Element oder die Legierung von Elementen der Gruppe IV des Periodischen Systems benutzt werden, sondern es können auch andere Halbleiter, beispielsweise aus einer Legierung zwischen einem Element der Gruppe III und einem Element der Gruppe V des Periodischen Systems angewandt werden.As a semiconductor for the npn or pnp junction transistor can not be just one element or the alloy of elements of group IV of the periodic Systems can be used, but other semiconductors, for example from a Alloy between a Group III element and a Group V element of the Periodic System are applied.

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zum Herstellen eines Drifttransistors, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Störstellenarten in die Basiszone von der Emitterseite so eindiffundiert werden, daß die Störstellenkonzentration an der Emitterseite der Basiszone mindestens lOmal größer als an der Kollektorseite der Basiszone ist.1. A method for producing a drift transistor, characterized in that one or more types of impurities are diffused into the base zone from the emitter side in such a way that that the concentration of impurities on the emitter side of the base zone is at least 10 times is larger than on the collector side of the base zone. 2. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter Drifttransistor, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus einem Element oder der Legierung von Elementen der Gruppe IV des Periodischen Systems besteht.2. Drift transistor produced by the method according to claim 1, characterized in that that the semiconductor material consists of an element or the alloy of elements of the Group IV of the periodic table consists. 3. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter Drifttransistor, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitermaterial aus einer Legierung eines Elements der Gruppe III mit einem Element der Gruppe V des Periodischen Systems besteht.3. Drift transistor produced by the method according to claim 1, characterized in that that the semiconductor material consists of an alloy of a group III element with an element of group V of the periodic table. 4. Nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 hergestellter Drifttransistor, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenkonzentration vom Emitter zum Kollektor monoton abklingend verläuft und daß die Abnahme an der Emitterseite stärker ist als an der Kollektorseite, so daß der zweite Differentialquotient der Kurve der Störstellenkonzentration überwiegend positiv ist.4. Drift transistor produced by the method according to claim 1, characterized in that that the concentration of impurities decreases monotonically from the emitter to the collector and that the decrease on the emitter side is greater than on the collector side, so that the second differential quotient of the curve of the impurity concentration is predominantly positive. 5. Drifttransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Störstellenkonzentration etwa rein exponentiell abfällt.5. Drift transistor according to claim 4, characterized in that the impurity concentration drops exponentially.
DEB28003A 1953-10-21 1953-10-21 Method for manufacturing a drift transistor Pending DE1301862B (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE510303A (en) * 1951-11-16
DE977684C (en) * 1953-03-25 1968-05-02 Siemens Ag Semiconductor device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE510303A (en) * 1951-11-16
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