DE1052573B

DE1052573B - Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems, insbesondere eines Transistors

Info

Publication number: DE1052573B
Application number: DEN13359A
Authority: DE
Inventors: Jan Adrianus Manintveld; Louis Marius Nijland
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1956-02-29
Filing date: 1957-02-26
Publication date: 1959-03-12
Also published as: BE555371A; GB831816A; NL205007A; FR1167318A; CH350722A; US2887629A; NL95308C

Description

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DEUTSCHES MRSf^ PATENTAMT

ία. 21-g~l-l-/02

INTERNAT. KL. H 01 1

AUSLEGESCHRIFT 1052 573

51

N 13359 VIII c/21g

ANMELDETAG: 26. FEBRUAR 1957

BEKANNTMACHUNG ΟΠΟ 1) 1 / ft C

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UND AUSGABE DER

AUSLEGESCHRIFT: 12.MÄRZ 1959

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems, insbesondere eines Transistors, bei dem ein halbleitender Körper, z. B. aus Germanium oder Silizium mit mindestens einer Gleichrichterelektrode und einer Ohmschen Verbindung versehen und das Gebilde darauf nachgeätzt und in einer Hülle untergebracht wird, welche vakuumdicht verschlossen wird.

Es ergibt sich, daß das Verfahren gemäß der Erfindung bei Transistoren eine Erhöhung des Strom-Verstärkungsfaktors a_ci, herbeiführt, der durch die Gleichung

«ob =

öl,

definiert wird.

I_c und I_b bezeichnen dabei die bei konstanter Kollektorspannung V_c gemessenen Kollektor und Basisströme.

Es ist bereits bekannt, daß der Stromverstärkungsfaktor von Germanium- und insbesondere von Siliziumtransistoren dadurch erhöht werden kann, daß die halbleitende Oberfläche mit einer Schicht oxydierenden Materials, z. B. Bleimennige, Zinkchromat oder Strontiumchromat, überzogen wird; es ist weiter bekannt, daß auch organische Verbindungen zu diesem Zweck benutzt werden können. Versuche haben jedoch ergeben, daß auf diese Weise hergestellte Transistoren, insbesondere bei höheren Temperaturen, häufig nicht stabil sind.

Mit dem vorliegenden Verfahren kanu ein Transistor od. dgl. mit einem hohen Stromverstärkungsfaktor und einer sehr großen Stabilität hergestellt werden. Es ergibt weiter den Vorteil, daß auf einfache Weise auf der Oberfläche des halbleitenden Körpers sehr dünne, diese vorteilhaften Wirkungen herbeiführende Schichten — deren Stärke sogar molekulare Abmessungen haben kann — angebracht werden können.

Gemäß der Erfindung wird nach dem Ätzvorgang der halbleitende Körper mit Gleichrichterelektrode(n) und Ohmscher Verbindung in eine Umgebung gebracht, die mindestens eines der Halogene und/oder mindestens eine ihrer Verbindungen mit Wasserstoff enthält, mit Ausnahme des elementaren Fluors. Das elementare Fluor ist ausgenommen, da es wegen seiner großen Aggressivität unverwendbar ist. In der Praxis hat es sich ergeben, daß nahezu unmittelbar eine Zunahme des Stromverstärkungsfaktors auftritt, wenn der Raum, in den der halbleitende Körper mit Gleichrichterelektrode(n) und Ohmscher Verbindung eingeführt wird, nur eine sehr kleine Menge Dampf λ on mindestens einem dieser Elemente oder Verbindungen enthält. Die Wirkung wird somit auch erzielt, wenn die Umgebung eine sich zersetzende Süb-Verfahren zur Herstellung

eines halbleitenden Elektrodensystems,

insbesondere eines Transistors

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:

Niederlande vom 29. Februar 1956

Louis Marius Nijland und Jan Adrianus Manintveld,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

stanz enthält, die eine merkbare Dampfspannung der Halogene und/oder der Wasserstoffhalogene entwickeln kann.

Als besonders geeignet erweisen sich Chlorwasserstoff und Fluorwasserstoff. Die Wirkung wird noch erhöht, wenn die Umgebung außerdem Wasserdampf enthält.

Eine besondere Ausführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung besteht darin, daß der halbleitende Körper mit Gleichrichterelektrode (n) und Ohmscher Verbindung erst in der vakuumdicht verschlossenen Hülle in eine Umgebung gelangt, die mindestens eines der Halogene und/oder mindestens eine ihrer Verbindungen mit Wasserstoff enthält, mit Ausnahme des elementaren Fluors. In der Hülle kann außerdem Wasserdampf vorhanden sein. Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausbildung läßt sich eine zusätzliche Wirkung dadurch erzielen, daß vor dem endgültigen Verschluß der Hülle das darin enthaltene Gasgemisch wieder teilweise abgepumpt wird, vorzugsweise bis zu einem Druck von weniger als 10~² mm Quecksilber.

Obgleich sich das vorliegende Verfahren nicht auf die Anwendung bei einer bestimmten halbleitenden Substanz beschränkt, eignet sie sich insbesondere für Legierungstransistoren, deren halbleitender Körper aus Silizium besteht, da die üblichen Mittel, die bei Germanium bereits praktisch zufriedenstellende Werte

Claims

Γ052 573 des Stromverstärkungsfaktors herbeiführten, bei Silizium keine zufriedenstellende Resultate ergeben. Das Verfahren gemäß der Erfindung wird nachstehend an Hand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. ' Beispiel 1 Ein Legierungstransistor, dessen halbleitender Körper aus Silizium des p-Typs besteht, wurde nach dem Ätzvorgang in einer Glashülle untergebracht, die trockenen Chlorwasserstoff enthielt. Der Stromverstärkungsfaktor acb, der nach dem Ätzvorgang 4,5 betrug, nahm durch diese Behandlung praktisch unmittelbar bis 27 zu. Während des Abpumpens nahm acb weiter zu und erreichte einen Maximalwert von 31,4 bei einem Druck von etwa 10—* mm Quecksilber, worauf die Glashülle zugeschmolzen wurde. Das Ganze wurde darauf erwärmt, wobei αφ kontinuierlich zunahm und bei 180° C einen Wert von 37 erreichte. Während des Abkühlens auf Zimmertemperatur wurde dieselbe Strecke in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen. Beispiel 2 Ein Legierungstransistor, dessen halbleitender Körper aus Silizium des p-Typs besteht, wurde nach dem Ätzvorgang in eine Umgebung geführt, die neben Fluorwasserstoff auch Wasserdampf enthielt. Vor dieser Behandlung betrug der Stromverstärkungsfaktor ac& = 6; nach der Behandlung stieg er bis auf 25. Der Transistor wurde darauf in einer vakuumdicht verschlossenen Hülle untergebracht und auf 180° C erwärmt, bei welcher Temperatur acj, den Wert 35 erreichte. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur betrug acb wieder 25. Beispiel 3 Nach dem Ätzvorgang betrug der Stromverstärkungsfaktor eines Legierungstransistors mit einem halbleitenden Körper aus Silizium des p-Typs acb = 5. Der Transistor wurde darauf in eine Umgebung geführt, die trockenen Chlorwasserstoff enthielt. Nach dieser Behandlung war acb auf 27 gestiegen. Durch Zusatz von Wasserdampf stieg acb weiter bis auf einen Wert von 30. Beispiel 4 Ein Legierungstransistor, dessen halbleitender Körper aus Germaniu|n des η-Typs besteht, hatte nach dem Ätzvorgang einen Strom verstärkungsfaktor ae$ = 30. Er wurde darauf in eine Glashülle eingeschmolzen, die Chlorwasserstoff und Wasserdampf enthielt. Nach dieser Behandlung hatte acb bis auf 90 zugenommen. Während der darauf erfolgenden Erwärmung stieg acb, und bei 70° C wurde der Wert 300 erreicht. Während des Abkühlens auf Zimmertemperatur wurde dieselbe Strecke in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen. Beispiel 5 Von einem Legierungstransistor, dessen halbleitender Körper aus Silizium des p-Typs besteht, betrug nach dem Ätzvorgang der Stromverstärkungsfaktor atb = 2,7. Er wurde darauf in einer Hülle untergebracht, die außer Bromdampf auch Wasserdampf ίο enthielt. Infolgedessen stieg acb auf 18,5. Während der darauf erfolgenden Erwärmung nahm aeb weiter zu, und bei 180° C wurde der Wert 24 erreicht. Nach Abkühlen auf Zimmertemperatur war acb auf 17,5 gesunken. Patente

1. Verfahren zur Herstellung eines halbleitenden Elektrodensystems, insbesondere eines Transistors, bei dem ein halbleitender Körper, z. B. aus Germanium oder Silizium, mit mindestens einer Gleichrichterelektrode und einer Ohmschen Verbindung verseilen und das Gebilde darauf nachgeätzt und in einer Hülle untergebracht wird, welche vakuumdicht verschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Körper mit Gleichrichterelektrode (n) und Ohmscher Verbindung nach dem Ätzvorgang in eine Umgebung gebracht wird, die mindestens__eihes der Halogene und/oder mindestens eine ihrer Verbindungen mit Wassersroff—67TfKaTF; mri Ausnahme des elementaren

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daiß die erwähnte Umgebung Chjox; wasserstoff enthält.

3TVerfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Umgebung Fluorwasserstoff enthält.

?T Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Umgebung außerdem Wasserdampf, enthält.

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der halbleitende Körper mit Gleichrichterelektroden und Ohmscher Verbindung erst in der vakuumdicht verschlossenen Hülle in eine Umgebung gelangt, die mindestens eines der Halogene und/oder mindestens eine ihrer Verbindungen mit Wasserstoff enthält, mit Ausnahme des elementaren Fluors, gegebenenfalls in Anwesenheit von Wasserdampf.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem endgültigen Verschluß das Gasgemisch der Hülle teilweise abgepumpt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gasgemisch aus der Hülle bis zu einem Druck von weniger als 10~² mm Quecksilber abgepumpt wird.