DE1092131B - Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor, der einen Halbleiterkörper besitzt, in dem ein mit einer Kontaktelektrode versehener halbleitender Teil eines bestimmten Leitungstyps, als Basiszone bezeichnet, durch einander nahe gegenüberliegende Grenzschichten von wenigstens zwei mit Kontaktelektroden versehenen halbleitenden Teilen entgegengesetzten Leitungstyps als Emitterzone bzw. Kollektorzone bezeichnet, getrennt ist.

Es ist bekannt, daß in der Umgebung eines Überganges zwischen zwei halbleitenden Teilen entgegengesetzter Leitungstyps eine Erschöpfungsschicht auftritt, in der die Dichte der freien Ladungsträger klein ist gegenüber der Dichte an einer in einem Abstand von dem Übergang entfernten Stelle. Es ist weiterhin bekannt, daß beim Anlegen eines Spannungsunterschiedes in der Sperrichtung zwischen den beiden halbleitenden Teilen die Erschöpfungsschicht sich bei Zunahme des Spannungsunterschiedes ausdehnt und die Ausdehnung um so größer ist, je nachdem das halbleitende Material einen höheren spezifischen Widerstand besitzt. Es ist möglich, die Ausdehnung der Erschöpfungsschicht im wesentlichen in einem der beiden halbleitenden Teile erfolgen zu lassen, nämlich indem der eine halbleitende Teil hochohmig gegenüber dem anderen gewählt wird.

Die Erfindung, welche von der Wirkung einer Erschöpfungsschicht Gebrauch macht, bezweckt unter anderem, einen Transistor zu schaffen, der negative Widerstandseffekte aufweist und in einfacher und reproduzierbarer Weise herstellbar ist.

Bei einem solchen Transistor mit einem Halbleiterkörper vom einen Leitfähigkeitstyp und einer an diesem angebrachten Basiskontaktelektrode sowie auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers wenigstens zwei sich gegenüberliegenden, mit Kontaktelektroden λ-ersehenen Zonen, der Emitterzone bzw. der Kollektorzone, von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, besteht die Erfindung darin, daß, ausgehend von einer Oberfläche des Halbleiterkörpers, neben der Emitterkontaktelektrode ein nichtleitender Teil in den Halbleiterkörper eindringt, der den Stromweg zwischen dem Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode so verengt und sich dem Kollektorübergang bis auf einen solchen Abstand kleiner als der Mindestabstand zwischen dem Emitter- und dem Kollektorübergang nähert, daß ein Teil mit negativem Widerstand in der Kennlinie Kollektorstrom in Abhängigkeit von der Sperrspannung zwischen der Kollektor- und der Basiskontaktelektrode bei konstanter Flußspannung zwischen der Emitter- und Basiskontaktelektrode auftritt. Unter einem nichtleitenden Teil ist ein Teil zu verstehen, dessen Leitfähigkeit so gering ist, daß durch diesen Teil kein Transistor und Verfahren zu dessen
Herstellung

Anmelder:

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

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg I₁ Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 24. August 1956

Jan Adrianus Maintveld und Leonard Johan Tummers,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

praktisch nennenswerter Strom fließt. Ferner wurde vorausgesetzt, daß sich die Basiskontaktelektrode in einem Abstand von dem Kollektorübergang befindet, der größer ist als der Abstand zwischen dem Emitterübergang und dem Kollektorübergang, wie es bei Transistoren üblich ist.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß bei diesem Transistor durch Ausdehnung der Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges infolge des Vorhandenseins eines Spannungsunterschiedes in der Sperrichtung zwischen der Basiskontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode in Zusammenwirkung mit dem oben beschriebenen nichtleitenden Teil die verbleibende Durchlaßöffnung im Stromweg zwischen dem Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode wesentlich herabgesetzt werden kann, so daß der Basiswiderstand zwischen dem Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode bei Zunahme des Spannungsunterschiedes zwischen der Kollektorkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode wesentlich zunimmt, wodurch bei einem konstant gehaltenen Spannungsunterschied in der Flußrichtung zwischen der Emitterkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode der Spannungsabfall an der Emittergrenzschicht und somit die Zahl der emittierten Ladungsträger abnimmt, so daß der Kollektorstrom bei Zunahme des Spannungsunterschiedes in der Sperrichtung zwischen der Kollektorkontaktelektrode und der

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Basiskontaktelektrode abnehmen und ein negativer Differentialwiderstand auftreten kann. Der Effekt wird um so deutlicher auftreten, je nachdem bei einer l>estimmten Zunahme des Spannungsunterschiedes zwischen der Basiskontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode die Zunahme des Basiswiderstandes größer ist.

Um eine merkliche Widerstandsänderung der Basiszone zu bewirken, muß die Ausdehnung der Erschöpfungsschicht größtenteils in der Basiszone erfolgen, wenn der spezifische Widerstand der Basiszone hoch ist gegenüber dem spezifischen Widerstand der Kollektorzone, so erfolgt die Ausdehnung der Erschöpfungsschicht im wesentlichen in der Basiszone. Zur Erzielung eines gewünschten Verlaufs der Eindringtiefe der Erschöpfungsschicht in die Basiszone als Funktion des angelegten Spannungsunterschiedes an dieser Erschöpfungsschicht kann man den spezifischen Widerstand des Halbleiterkörpers beiderseits des Überganges in Abhängigkeit vom Abstand zum Übergang ändern.

Ferner wird der Abstand zwischen dem nichtleitenden Teil und dem Kollektorübergang vorzugsweise so groß gewählt, daß der nichtleitende Teil innerhalb des Bereiches der Erschöpfungsschicht liegt. In diesem Falle ist ja bei einer gegebenen Form des nichtleitenden Teiles die Widerstandsänderung der Basiszone ein Maximum. Angenommen wird, daß der nichtleitende Teil innerhalb des Bereiches der Erschöpfungsschicht liegt, wenn bei einem zur praktischen Anwendung geeigneten Spannungsunterschied zwischen der Kollektorkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges bis zum nichtleitenden Teil durchdringen kann. Dieser Spannungsunterschied muß jedenfalls kleiner sein als die Durchschlagsspannung der Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges.

Besonders geeignet ist ein Transistor, bei dem jede mögliche Verbindungslinie in der Basiszone von dem Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode sich dem Kollektorübergang bis auf einen Abstand nähert, der kleiner ist als der Mindestabstand zwischen dem Emitterübergang und dem Kollektorübergang. Hierbei ist der nichtleitende Teil nicht zur Basiszone gerechnet. Bei diesem Transistor ist nämlich der Stromweg von dem Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode über dem Kollektorübergang in sämtlichen Richtungen stellenweise zusammengedrängt. Wenn außerdem in sämtlichen Richtungen die Durchlaßhöhe in der örtlichen Verengung innerhalb des Bereiches der Erschöpfungsschicht des Kollektor Überganges liegt, so hat der Transistor die besondere Eigenschaft, daß beim Anlegen eines bestimmten Spannungsunterschiedes zwischen der Kollektorkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode, die sogenannte Abklingspannung, der Stromweg von dem Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode völlig unterbrochen werden kann. Wenn zwischen der Kollektorkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode ein Spannungsunterschied angelegt ist, der gleich oder größer als die Abklingspannung ist, so hat der Kollektorstrom einen Wert, der nahezu der Sperrkennlinie der Halbleiteranordnung zwischen der Emitterkontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode entspricht.

Der nichtleitende Teil muß sich dem Kollektorübergang bis auf einen Abstand nähern, der kleiner ist als der Mindestabstand zwischen dem Emitterübergang und dem Kollektorübergang, einerseits, um eine wesentliche Widerstandsänderung der Basiszone zu ermöglichen, und andererseits, um zu vermeiden, daß bevor die ganze oder teilweise Unterbrechung des Stromweges von dem Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode erfolgt, die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges den Emitterübergang erreicht und somit diese Teile kurzschließt.

Hierdurch unterscheidet sich der Transistor wesentlich von den bekannten Transistoren, bei denen für ganz andere Zwecke im Halbleiterkörper eine Ätzrille angebracht wird und bei denen diese Rille sich dem Kollektorübergang nicht bis auf einen Abstand nähert, der kleiner ist als der Mindestabstand zwischen dem Emitterübergang und dem Kollektorübergang, so daß dabei die gleichen Wirkungen und Erscheinungen praktisch nicht hervorgerufen werden können.

Bei einer einfachen, besonders geeigneten Ausführungsform eines Transistors nach der Erfindung umgibt der nichtleitende Teil ringförmig die Emitterzone, dabei von der Halbleiterkörperoberfläche an und um der Emitterkontaktelektrode ausgehend. Die Basiskontaktelektrode ist auf einem Teil der Halbleiterkörperoberfläche angebracht, der außerhalb der von diesem ringförmigen Bereich eingeschlossenen Halbleiterkörperoberfläche liegt. Dieser Aufbau kann durch elektrolytisches Ätzen in einfacher Weise erzielt werden, so daß der nichtleitende Teil in die Basis- und die Emitterzone eindringt, ausgehend von einem Teil der Halbleiterkörperoberfläche, der in der Nähe der Stelle liegt, an der die Emitterzone an die Oberfläche des Körpers tritt.

In einem bestimmten Falle kann es vorteilhaft sein, die Kollektorzone gleichfalls von einem nichtleitenden Teil zu umgeben.

Wegen seiner elektrischen Eigenschaften eignet sich der Transistor nach der Erfindung zur Anwendung in der Schalttechnik, in der es von großer Wichtigkeit sein kann, den Transistor sehr schnell von einem Zustand in den anderen umschalten zu können, z. B. von einem Stromzustand in einen nahezu stromlosen Zustand. Vorzugsweise wird dann für den Transistor ein halbleitendes Material gewählt, in dem die Ladungsträger eine Lebensdauer haben, die kurz gegenüber der bei der Anwendung gewünschten Schaltzeit ist.

Beim Transistor nach der Erfindung wird vorzugsweise von den bisher für Transistoren üblichen Halbleitern, Germanium und Silicium, Silicium verwendet, da mit diesem Halbleiter ein niedrigerer Sperrstrom als mit Germanium erreicht werden kann und außerdem Silicium wegen seiner geringeren Temperaturempfindlichkeit günstiger ist.

Der nichtleitende Teil kann von einem Einschnitt gebildet werden, der durch Ätzen oder durch eine mechanische Bearbeitung, z. B. durch Sägen, Schleifen oder Bohren, im Halbleiterkörper vorgesehen ist. Die Möglichkeit besteht, daß der mechanische Aufbau des Transistors durch den Einschnitt wesentlich geschwächt ist. Der Transistor ist dann vorzugsweise mit einem Isoliermaterial, z. B. Silikonlack, umgeben, der den Aufbau verstärkt, die Wirkung des Transistors aber nicht beeinträchtigt.

Der nichtleitende Teil kann jedoch auch aus einem halbleitenden Teil bestehen, der gegenüber der halbleitenden Basiszone hochohmig ist.

Ein besonderes Verfahren zur Herstellung eines Transistors der obenerwähnten Art, bei dem von dem an sich bekannten Ätzen Gebrauch gemacht wird, besteht darin, daß nachdem wenigstens die Emitterzone und die Emitterkontaktelektrode auf der Basiszone angebracht sind, das Ganze einer elektrolytischen Ätzbehandlung unter Verwendung eines Ätzmittels

unterworfen wird, welches einen niederohmigen Übergang mit dem Halbleitermaterial der Emitterzone und einen hochohmigen Übergang mit dem Halbleitermaterial der Basiszone bildet. Dabei wird die Emitterkontaktelektrode als Elektrode verwendet, und ein Teil der Emitterzone und eine angrenzende Schicht der Basiszone wird weggenommen. Auf diese Weise kann ein Einschnitt ringsum die Emitterzone erzielt werden, welcher in die Basiszone von einem Teil der Halbleiterkörperoberfläche aus eindringt, der sich in der Nähe der Stelle befindet, an der die Emitterzone an die Halbleiterkörperfläche tritt. Hierbei kann entsprechend der Dauer der Ätzbehandlung sogar Halbleitermaterial unter der Emitterkontaktelektrode weggenommen werden. Selbstverständlich werden während der Ätzbehandlung diejenigen Teile des Transistors, welche vom Ätzmittel nicht chemisch angegriffen werden dürfen, z. B. die Basiskontaktelektrode, abgeschirmt.

Bei der Herstellung eines Transistors, dessen halbleitende Emitterzone aus Silicium des ρ-Types besteht, wird vorzugsweise als Ätzmittel ©ine wäßrige Fluorwasserstofflösung verwendet, an die Emitterkontaktelektrode wird eine positive Spannung gegenüber dem Ätzbad gelegt und diesem ein Alkohol, z. B. Äthylalkohol, zugesetzt. Das Ätzen ist unter im übrigen gleichen Verhältnissen weniger selektiv auf das Silicium des ρ-Types beschränkt, so daß der Einschnitt breiter wird und tiefer in die Basiszone eindringt. Eine günstige Zusammensetzung des Ätzbades ist z. B. 1 Volumteil Äthylalkohol auf 1 Volumteil 48%'ige wäßrige Fluorwasserstofflösung.

Bei der Herstellung eines Transistors, dessen Emitterzone aus Germanium des p-Typs besteht, wird vorzugsweise eine wäßrige Lösung von Kaliumhydroxyd verwendet und an die Emitterkontaktelektrode eine gegenüber dem Ätzbad positive Spannung gelegt.

. Es wurde ferner festgestellt, daß, wenn während der elektrolytischen Ätzbehandlung außerdem zwisehen der Kollektorkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode ein Spannungsunterschied in der Sperrichtung aufrechterhalten wird, wodurch die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges über einen gewissen Abstand in die Basiszone eindringt, der Einschnitt nur in die Basiszone bis zur Erschöpfungsschicht einzudringen vermag. Bei der Herstellung eines Transistors, dessen Stromweg von dem Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode bei einem für die Anwendung gewünschten, vorher bestimmten Spannungsunterschied über der Kollektorgrenzschicht unterbrechbar sein muß, wird dieser Effekt dadurch benutzt, daß während der elektrolytischen Ätzbehandlung dieser gewünschte Spannungsunterschied zwischen der Basiskontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode aufrechterhalten wird, was gewöhnlich mittels einer besonderen Spannungsquelle erfolgen muß. Die Ätzbehandlung wind dann wenigstens so lange fortgesetzt, bis der Einschnitt die Erschöpfungsschicht erreicht hat. Das gleiche Ergebnis wird erzielt, wenn dieser Spannungsunterschied zwischen der Emitterkontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode aufrechterhalten wird, da der Spannungsabfall an der Emitterseite, die dann in der Flußrichtung polarisiert ist, vernachlässigbar ist.

Ein besonders einfaches Verfahren besteht darin, daß als Ätzspannung zwischen der Emitterkontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode ein Spannungsunterschied aufrechterhalten wird, der gleich der gewünschten Abklingspannung ist.

Neben der Eindringtiefe des Einschnitts in die Basiszone ist für die Wirkung des Transistors die seitliche Ausdehnung des Einschnitts unter der Emitterkontaktelektrode von Bedeutung, die bei der obenbeschriebenen elektrolytischen Ätzbehandlung nahezu unvermeidlich ist. Diese seitliche Ausdehnung muß im allgemeinen möglichst beschränkt werden, da sie eine Verkleinerung des Emitterübergangs bewirkt. Bei der elektrolytischen Ätzbehandlung, bei der durch Unterhaltung eines Spannungsunterschiedes an der Kollektorerschöpfungsschicht die zu erreichende Eindringtiefe festgelegt wird, kann eine Anzeige für diese seitliche Ausdehnung durch Prüfung des Stromes durch die Basiskontaktelektrode gefunden werden. Um weitere unnötige seitliche Ausdehnung vom Moment ab, in dem der Einschnitt die Erschöpfungsschicht erreicht hat, zu vermeiden, wird die elektrolytische Ätzbehandlung im Zeitpunkt beendet, an dem der Strom durch die Basiskontaktelektrode nach einer anfänglich allmählichen Abnahme einen konstanten Wert annimmt.

In einem bestimmten Falle kann noch eine einfache Anzeige für die seitliche Ausdehnung im Verlauf des Ätzstromes bei konstant gehaltener Ätzspannung gefunden werden, denn wenn sich zwischen der Elektrolytflüssigkeit und dem Material der Emitterkontaktelektrode eine elektrolytische Sperrschicht bildet, was z. B. bei Aluminium in einer wäßrigen Fluorwasserstofflösung der Fall ist, kann diese Anzeige durch Prüfung des Verlaufs des Ätzstromes bei konstant gehaltener Ätzspannung gefunden werden, indem der Verlauf des Ätzstromes nach der Bildung der Sperrschicht dann im wesentlichen durch die Größe der der Ätzbehandlung unterworfenen halbleitenden Oberfläche bedingt wird. Die elektrolytische Ätzbehandlung eines Transistors, von dem ein dem Kollektorübergang gegenüberliegender Teil der Emitterzone flach ist, in einem Ätzmittel, welches mit dem Material der Emitterkontaktelektrode eine Sperrschicht bildet, wird vorzugsweise am Anfang des Zeitintervalls beendet, in dem der Ätzstrom zum zweiten Male wesentlich abnimmt. Dieser Fall tritt z. B. ein beim elektrolytischen Ätzen eines Transistors in einer wäßrigen Fluorwasserstofflösung, dessen Halbleitermaterial aus Silicium besteht und dessen Emitterzone und Emitterkontaktelektrode durch Auflegieren einer Akiminiummenge erzielt sind. Das eine und das andere wird noch im weiteren Verlauf der Beschreibung näher erläutert.

Die Erfindung erstreckt sich ferner auf eine strahlungsempfindliche Halbleiteranordnung. Sie bezweckt, eine strahlungsempfindliche Vorrichtung zu schaffen, die für Bestrahlung äußerst empfindlich ist und ein sehr günstiges Verhältnis des Kollektorstromes bei Bestrahlung zum Kollektorstrom ohne Bestrahlung aufweist.

Diese Vorrichtung enthält -den obenbeschriebenen Transistor, bei dem an der Erschöpfungsschicht der Kollektorelektrode zeitweise ein solcher Spannungsunterschied auftritt, daß der Stromweg von der Emitterkontaktelektrode zur Basiskontaktelektrode bei Abwesentheit von Strahlung wenigstens teilweise unterbrochen ist. Ein solcher Spannungsunterschied an der Erschöpfungsschicht der Kollektorkontaktelektrode kann z. B. herbeigeführt werden, indem zwischen der Basiskontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode oder zwischen der Emitterkontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode ein Spannungsunterschied unterhalten wird, der wenigstens gleich der Abklingspannung ist.

Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß bei einem Transistor, bei dem der Stromweg von der Basiskontaktelektrode zur Emitterelektrode auf diese Weise unterbrochen ist, durch Bestrahlung mit Strahlung einer solchen Wellenlänge, daß in der Basiszone des Transistors, insbesondere in der Kollektorerschöpfungsschicht, zusätzliche freie Ladungsträger erzeugt werden, der Sperrzustand beseitigt werden kann. Die Bestrahlung erfolgt vorzugsweise an der Emitterseite des Transistors, auf der sich der nichtleitende Teil befindet. Im Kollektorkreis liegt vorzugsweise ein Widerstand.

Die Vorrichtung nach der Erfindung eignet sich insbesondere als strahlungsempfindliches Schaltrelais, wenn in den Basiskreis und/oder den Kollektorkreis und/oder den Emitterkreis ein Relais eingeschaltet ist.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin noch auf eine Schaltung, bei der ein Transistor der obenbeschriebenen Art verwendet ist. Die Erfindung kann besonders vorteilhaft bei Schaltungen verwendet werden, in denen zeitweise ein so hoher Spannungsunterschied an der Kollektorerschöpfungsschicht auftritt, daß der Stromweg von der Emitterelektrode zur Basiskontaktelektrode wenigstens teilweise unterbrochen wird, so daß der Eingangswiderstand zwischen der Emitterkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode wesentlich zunimmt. Besondere Anwendungen werden im nachstehenden noch näher besprochen.

Die Erfindung wird an Hand mehrerer Beispiele näher erläutert, die durch skizzenmäßige Figuren verdeutlicht sind.

Fig. 1 stellt einen Schnitt eines Transistors nach der Erfindung dar; in

Fig. 2 bis 5 sind einige Kennlinien eines Transistors nach der Erfindung dargestellt;

Fig. 6 zeigt einen Schnitt einer weiteren Ausführungsform eines Transistors nach der Erfindung;

Fig. 7 zeigt Kennlinien des Transistors nach Fig. 6; in

Fig. 8 und 9 sind eine Ansicht bzw. ein Querschnitt einer dritten Ausführungsform eines Transistors nach der Erfindung dargestellt;

Fig. 10 bis 13 zeigen im Schnitt wieder andere Ausführungsformen eines Transistors nach der Erfindung;

Fig. 14 und 15 stellen schematisch Vorrichtungen zum elektrolytischen Ätzen eines Transistors nach der Erfindung dar; in

Fig. 16 ist eine Kurve des Stromverlaufes während der Ätzbehandlung dargestellt;

Fig. 17 zeigt ein Prinzipschema einer strahlungsempfindlichen Vorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 18 und 19 zeigen Schaltschemas, in denen ein Transistor nach der Erfindung verwendet ist, und in

Fig. 20 und 21 sind einige Formen von dabei verwendeten Spannungsimpulsen dargestellt.

Der scheibenförmige halbleitende Körper des in Fig. 1 im Schnitt dargestellten Legierungstransistors besteht ans der Basiszone 1, der Emitterzone 2 und der Kollektorzone 3. Der Emitterübergang 4 und der Kollektorübergang 5 sind die wirksamen Grenzschicht- Übergänge, welche die Emitterzone 2 bzw. die Kollektorzone 3 von der Basiszone 1 trennen. Auf der Emitterseite der Scheibe ist die Basiskontaktelektrode 6 angebracht, an der eine Zuleitung 7 befestigt ist. Kontakte mit der Emitterzone 2 und der Kollektorzone 3 werden von auflegierten Metalldrähten 8 und 9 gebildet, an denen noch Zuleitungen befestigt werden können. Abgesehen von der Basiskontaktelektrode ist der Transistor nach Fig. 1 kreissymmetrisch.

Ausgehend von der Begrenzungsoberfläche des neben der Emitterkontaktelektrode liegenden Halbleiterkörpers, ist ein Einschnitt 10 vorgesehen, der ringförmig die Emitterzone 2 umgibt und den Stromweg vom Emitterübergang 4 zur Basiskontaktelektrode 6 verengt. Dieser Einschnitt soll nicht mit der bekannten Nut verwechselt werden, die erzielt wird, wenn bei einem Transistor die Stelle, an der ein Übergang an die Oberfläche tritt, nachgeätzt wird. Diese Nut

ίο dringt weniger tief in den Halbleiterkörper ein als der Emitterübergang und ist daher für etwaige Widerstandseffekte bedeutungslos. Die Basiskontaktelektrode 6 beansprucht einen Teil der Oberfläche der Basiszone, die außerhalb der vom Einschnitt eingeschlossenen Halbleiteroberfläche liegt. Bei diesem Transistor nähert sich jede mögliche Verbindungslinie in der Basiszone vom Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode dem Kollektorübergang 5 bis auf einen Abstand, der kleiner ist als der Mindestabstand zwischen dem Emitterübergang 4 und dem Kollektorübergang 5. Wenn der spezifische Widerstand der Basiszone groß ist gegenüber dem spezifischen Widerstand der Kollektorzone, so dringt die Erschöpfungsschicht im wesentlichen in die Basiszone ein. Will man den Effekt erreichen, daß der Stromweg vom Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode bei einem bestimmten Spannungsunterschied an der Kollektorgrenzschicht unterbrochen wird, so muß der ganze Umfang des nichtleitenden Teiles in der Verengung 12 im Bereich der Erschöpfungsschicht liegen. Unter Verengung wird der am meisten verengte Teil des Stromweges in der Basiszone verstanden, der in Fig. 1 auch durch Pfeile angedeutet ist.

Dieser Transistor kann z. B. auf folgende Weise hergestellt werden:

Eine aus Silicium des η-Typs bestehende kreisförmige halbleitende Scheibe mit einem Durchmesser von etwa 2500 μ und einem spezifischen Widerstand von 4 Ω-cm wird aus einem einkristallinischen Stab gesägt und bis zu einer Dicke von etwa 300 μ in einem Ätzbad abgeätzt, welches aus 15 ecm Eisessig, 15 ecm 48°/oiger wäßriger Fluorwasserstofflösung und 25 ecm rauchender Salpetersäure besteht. Mittels einer Kohleschablone werden in der Mitte der Scheibe einander gegenüber zwei Aluminiumdrähte fixiert, deren Durchmesser 300 μ beträgt, und ferner wird auf einer Seite der Scheibe ein Kügelchen mit ednem Durchmesser von etwa 500 μ, welches aus einer Legierung von 3 Gewichtsteilen Gold auf 1 Gewichtsteil Antimon besteht, angebracht. Das Ganze wird darauf in einem strömenden Gasgemisch von Wasserstoff und Stickstoff einige Minuten bei einer Temperatur von etwa 700° C erhitzt. Nach Abkühlung auf Zimmertemperatur haben sich die Emitterzone und Kollektorzone und ihre Kontaktelektroden gebildet Die Basiskontaktelektrode wird sodann maskiert, z. B. mittels einer Lösung von Polystyrol in Toluol, und das Ganze wird darauf einer elektrolytischen Ätzbehandlung in einem Ätzbad unterworfen, welches aus 1 Teil 48%iger wäßriger Fluorwasserstoff lösung auf 2 Teile Äthylalkohol besteht. An den Aluminiumdraht der Emitterkontaktelektrode wird eine positive Spannung gegenüber einer Platinelektrode gelegt, die in einem Abstand vom Transistor in der Elektrolytflüssigkeit angebracht ist. Die Elektrolytflüssigkeit bildet einen niederohmigen Übergang mit dem ρ-Typ Silicium der Emitterzone und einen hochohmigen Übergang mit dem η-Typ Silicium der Basiszone, so daß Material der Emitterzone und eine angrenzende Schicht der Basiszone weggeätzt wird. Der Einschnitt dringt

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in die Emitterzone und die Basiszone ein, ausgehend dem Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode vom Teil der Körperfläche, der sich in der Nähe der zugenommen hat. Diese Kurve gilt für einen Span-Stelle befindet, an der die Emitterzone an die Ober- nungsunterschied V_bc, der zwischen V₀ und V_k liegt, fläche des Körpers tritt. Es wird 200 Sekunden mit Die Kurve 22 beschreibt die Verhältnisse, für welche einem Ätzstrom von 60 mA und 5 Sekunden mit einem 5 gilt V_bc größer als V_k, und der Stromweg vom Ätzstrom von 20 mA geätzt, worauf der Transistor Emitterübergang zur Basiskontaktelektrode infolge aus dem Ätzbad herausgenommen wird. Die Maskie- der Wirkung der Erschöpfungsschicht völlig unterrung wird in kochendem Methylbenzol gelöst, und der brochen ist, so daß mit Ausnahme eines geringen Transistor wird in deionisiertem Wasser abgespült. Sperrstromes von der Basiskontaktelektrode zur KoI-Die Kollektorseite ward noch einige Sekunden in einem io lektorkontaktelektrode nur derjenige Emitterstrom aus 1 Volumteil 48°/oiger wäßriger Fluorwasserstoff- auftreten kann, den das Sperrschichtsystem zwischen lösung auf 2 Volumteilen rauchender Salpetersäure der Emitterkontaktelektrode und der Kollektorkonbestehenden chemischen Ätzbad nachgeätzt und dar- taktelektrode durchläßt.

auf abgespült. Der hergestellte Transistor, der in Die Widerstandszunahme der Basiszone und Unter-

Fig. 1 skizzenmäßig dargestellt ist, weist negative 15 brechung des Stromweges von der Emitterelektrode

Widerstandseffekte auf. Aus einem Schnitt des Tran- zur Basiskontaktelektrode ist auch aus anderen Kenn-

sistors hat sich ergeben, daß die Basisstärke 70 μ und linien des Transistors ersichtlich, wie z. B. denjenigen

der Abstand vom Einschnitt bis zum Kollektorüber- nach den Fig. 4 und 5. In Fig. 4 ist der Basisstrom I_b

gang in der Verengung 6 μ beträgt. Die Abklingspan- senkrecht und V_eb waagerecht für drei konstant ge-

nung betrug 35 V. 20 haltene Werte des Spannungsunterschiedes V_ec zwi-

Fig. 2 zeigt schematisch eine graphische Darstel- sehen der Kollektorkontaktelektrode und der Emitterlung des Zusammenhangs zwischen dem in beliebigen kontaktelektrode abgetragen, bei denen die Emitter-Einheiten senkrecht abgetragenen Kollektorstrom I_e kontaktelektrode positiv gegenüber der Kollektor- und dem in beliebigen Einheiten waagerecht abgetra- kontaktelektrode ist. In Fig. 5 ist I_c senkrecht und genen Spannungsunterschied in der Sperrichtung 25 V_ec waagerecht für drei konstante Werte von V_eb abzwischen der Kollektorkontaktelektrode und der getragen. Sämtliche Größen sind in beliebigen Ein-Basiskontaktelektrode V_bc, bei verschiedenen Werten heiten abgetragen, und von den einer Figur zugehödes Spannungsunterschiedes V_eb in der Vorwärtsrich- rigen Kennlinien nimmt der Parameterwert in dertung zwischen der Emitterkontaktelektrode und der selben Reihenfolge zu wie die Reihenfolge der Num-Basiskontaktelektrode. Der den Kennlinien 15, 16 und 30 mern, die auf die Kennlinien verweisen.
17 entsprechende Wert von V_eb nimmt in dieser Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß der negative Diffe-Reihenfolge zu. Von V_bc = V_b bis V_bc =■ V₀ hat die rentialwiderstand bereits bei einem Spannungsunter-Kennlinie große Ähnlichkeit mit derjenigen eines bis- schied zwischen der Basiskontaktelektrode und der her üblichen Transistors. Dieser Teil der Kennlinie Kollektorkontaktelektrode auftritt, der kleiner als die ist nur gegenüber demjenigen eines üblichen Tran- 35 Abklingspannung ist. Wenn man somit nur einen sistors nach links verschoben durch das Auftreten Transistor mit einem negativen Differentialwidereines vom nichtleitenden Teil herbeigeführten inneren stand vor Augen hat, so ist es nicht notwendig, daß Basiswiderstandes und wodurch bei V_bc = 0 an der im Transistor der Stromweg vom Emitterübergang Kollektorgrenzschicht bereits ein Spannungsunter- zur Basiskontaktelektrode völlig unterbrochen werden schied in der Sperrichtung auftritt. Von V_bc = V₀ bis 40 kann. Zum Auftreten eines negativen Differential- V_bc = V_k wird ein Bereich von negativem Differential- Widerstandes ist nur erforderlich, daß die infolge der widerstand durchlaufen, in dem bei zunehmender V_bc Zunahme des Basiswiderstandes auftretende Abnahme der Kollektorstrom abnimmt. In diesem Bereich ist des Kollektorstromes größer ist als die Zunahme des die Zunahme des Basiswiderstandes und die damit Kollektorstromes infolge anderer Faktoren, wie z. B. verbundene Abnahme des Kollektorstromes vorherr- 45 der Verringerung der Basisstärke bei Ausdehnung der sehend gegenüber den anderen Faktoren, welche den Erschöpfungsschicht, des Lawinen-Mechanismus in Kollektorstrom erhöhen, wie z. B. der Abnahme der der Erschöpfungsschicht usw.

Basisstärke. Bei der Abklingspannung V_k ist der Die Größe des negativen Differentialwiderstandes,

Stromweg von der Basiskontaktelektrode zur Emitter- das ist die Steilheit der Kennlinie nach Fig. 2, im

kontaktelektrode unterbrochen. Bei einem größeren 50 Spannungsbereich zwischen V₀ und V_k wird unter

Kollektor-Basis-Spannungsunterschied als V_k durch- anderem bedingt durch die Werte Vo, den Spannungs-

läuft I_c als Funktion von V_bc eine Kennlinie, die der unterschied, bei dem der Kollektorstrom bei zuneh-

Sperrkennlinie des zwischen der Emitterkontaktelek- mendem V_bc abzunehmen anfängt, und V^, den

trode und der Kollektorkontaktelektrode befindlichen Spannungsunterschied, bei dem der Kollektorstrom

Sperrschichtsystems ähnlich ist. 55 nach einer Abnahme wieder ansteigt.

Die unterbrechende Wirkung der Kollektorerschöp- Diese beiden Spannungen und die Größe des Dif-

fungsschicht geht auch deutlich aus den Kurven nach ferentialwiderstandes werden im wesentlichen durch

Fdg. 3 hervor, in der der Spannungsunterschied V_eb in zwei Faktoren bedingt: Die Geometrie des Einschnitts

beliebigen Einheiten waagerecht abgetragen und der und den spezifischen Widerstand des Halbleiterkör-

Emitterstrom I_e in beliebigen Einheiten senkrecht ab- 60 pers beiderseits der Kollektorgrenzschicht, insbeson-

getragen ist. Die Kennlinien sind für verschiedene dere den spezifischen Widerstand in demjenigen Teil

Werte des Spannungsunterschiedes V_bc dargestellt. der Basiszone, der bei völliger oder teilweiser Unter-

Die Kennlinie 20 der Fig. 3, die einem Spannungs- brechung des Stromweges vom Emitterübergang zur

unterschied V_bc entspricht, der zwischen V_b und V₀ Basiskontaktelektrode von der Erschöpfungssohicht

(s. auch Fig. 2) liegt, hat große Ähnlichkeit mit der- 65 besetzt wird. Die Spannung V_k ist um so niedriger,

jenigen eines üblichen Transistors. Die Unter- je größer der spezifische Widerstand des zwischen

brechungswirkung der Erschöpfungsschicht ist kaum dem nichtleitenden Teil und dem Kollektorübergang

wahrnehmbar. Aus der Kurve 21, im Vergleich zur liegenden Teiles der Basiszone ist und je kleiner der

Kurve 20, ist ersichtlich, daß unter den Verhältnissen Abstand zwischen dem nichtleitenden Teil und dem

entsprechend der Kurve 21 der Widerstand zwischen 70 Kollektorübergang ist. Besondere Effekte können er-

reicht werden, indem z. B. in der Basiszone der spezifische Widerstand abhängig vom Abstand zum Kollektorübergang gewählt wird. So kann man z. B. den zwischen dem Emitterübergang und dem nichtleitenden Teil liegenden Teil der Basiszone aus einer dünnen, verhältnismäßig niederohmigen Schicht, die an den Kollektorübergang grenzt, und einem verhältnismäßig hochohmigen Teil bestehen lassen, der an den nichtleitenden Teil grenzt. Die Ausdehnung der Erschöpfungsschicht ist, solange diese im niederohmigen Teil verbleibt, gering und von geringem Einfluß auf den Basiswiderstand des Transistors, während bei einem größeren Spannungsunterschied als der Spannungsunterschied, bei dem die Erschöpfungsschicht den hochohmigen Teil erreicht, die Ausdehnung und somit der Einfluß der Erschöpfungsschicht auf den Basiswiderstand viel größer sein kann.

Es kann auch vorteilhaft sein, einen nichtleitenden Teil rings um den Kollektorübergang anzubringen. Im Transistor nach Fig. 6 sind sowohl die Emitterzone 2 als auch die Kollektorzone 30 von Einschnitten 10 bzw. 31 umgeben, und der Einschnitt 10 rings um den Emitterübergang liegt im Bereich der Kollektorerschöpfungsschicht. Der zwischen dem Emitterübergang 4 und dem Kollektorübergang 32 liegende Teil der Basiszone 1 besteht aus einem verhältnismäßig niederohmigen Teil 33 und einem verhältnismäßig hochohmigen Teil 34. Der niederohmige Teil 33 der Basiszone ist seitlich völlig vom Einschnitt31 umgeben, der sich auf der Kollektorseite befindet. Die anfängliche Ausdehnung der Erschöpfungsschicht, die im niederohmigen Teil 33 verhältnismäßig klein ist, hat keinen Einfluß auf den Basiswiderstand, so lange die Erschöpfungsschicht in diesem niederohmigen Teil verbleibt. Sobald die Erschöpfungsschicht jedoch in den hochohmigen Teil 34 eindringt, beeinflußt die Ausdehnung der Kollektorerschöpfungsschicht den Basiswiderstand. Der Transistor nach Fig. 6 kann dann auch /c-F^-Kennlinien bei verschiedenen Werten von V_eb aufweisen, wie es in Fig. 7 schematisch dargestellt ist. In dieser Figur sind sämtliche Größen in beliebigen Einheiten abgetragen. Diese Kennlinien 40, 41 und 42, deren entsprechender F_e6-Wert in dieser Reihenfolge zunimmt, stimmen in einem größeren Bereich, nämlich zwischen V_b und Vo, mit ähnlichen Kennlinien eines üblichen Transistors besser überein als die Kennlinien 15, 16 und 17 nach Fig. 2.

Im allgemeinen kann angenommen werden, daß jeder gewünschte funktionell Zusammenhang zwischen der Ausdehnung der Erschöpfungsschicht in der Basiszone und dem angelegten Spannungsunterschied an der Erschöpfungsschicht dadurch erreicht werden kann, daß der spezifische Widerstand des Halbleiters in der Basiszone und in der Kollektorzone in einer bestimmten Weise ortsabhängig gewählt wird. Dadurch, daß gleichzeitig die Form des Einschnitts auf die richtige Weise gewählt wird, kann ein negativer Differentialwiderstand jeder gewünschten Größe erzielt werden.

Es werden nunmehr noch einige weitere Ausführungsbeispiele eines Transistors nach der Erfindung beschrieben.

In den Fig. 8 und 9 sind eine Ansicht bzw. ein Querschnitt eines Transistors dargestellt, dessen Emitterkontaktelektrode 8 und Emitterzone 45 von einem Einschnitt 46 umgeben sind, der über einen kurzen Abstand an der von der Basiskontaktelektrode 6 abgekehrten Seite unterbrochen ist. Bei Ausdehnung der Erschöpfungsschicht bis zum Einschnitt 46 ist der Stromweg vom Emitterübergang 47 zur Basiskontaktelektrode 6 nicht völlig, jedoch nahezu völlig unterbrochen. Die Abnahme des Kollektorstromes bei Zunahme von V_bc erfolgt in diesem Falle langsamer, als wenn der Emitterteil völlig vom Einschnitt umgeben ist, wie es in Fig. 1 der Fall ist.

Beim Transistor nach Fig. 10 umgibt der aus einem Isoliermaterial oder einem eigenbestehenden Halbleitermaterial bestehende nichtleitende Teil 50 ringförmig die Emitterzone 51, wobei sich dieser Teil dem Kollektorübergang 5 bis zu einem Abstand nähert, der kleiner ist als der Abstand vom Emitterübergang 52 zum Kollektorübergang 5. Im Gegensatz zum Transistor nach Fig. 1 befindet sich hier der nichtleitende Teil völlig in der Basiszone 1.

Beim Transistor nach Fig. 11 ist die Basiszone 55 neben der Emitterkontaktelektrode 56 von der Emitterseite des Transistors her teilweise weggenommen, z. B. durch Ätzen. Auf dem stellenweise dünnen Teil der Basiszone ist die Basiskontaktelektrode 57 in einem Abstand vom Kollektorübergang 58 angebracht, der größer ist als der Mindestabstand zwischen dem Kollektorübergang und dem Einschnitt 59. Der Stromweg vom Emitterübergang 60 zur Basiskontaktelektrode 57 ist unterbrochen, sobald die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges 58 sich bis zur gestrichelten Linie 61 ausgedehnt hat.

In Fig. 12 ist ein Transistor dargestellt, bei dem ein Einschnitt 65 die Emitterzone 66 durchbohrt. Die Emitterkontaktelektrode 67 ist auf dem Mittelteil 68 der Emitterzone angebracht, so daß nur die Grenzschicht 69 dieses Teiles der Emitterzone mit der Basiszone als Emitterübergang wirksam ist. Der Stromweg zwischen dem Emitterübergang 69 und der Basiskontaktelektrode 6 wird im Augenblick, in dem die Erschöpfungsschicht den Kollektorübergang 60 die gestrichelte Linie 61 erreicht, 'unterbrochen.

In den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ist die Basiskontaktelektrode immer als örtlicher Kontakt dargestellt. Die Basiskontaktelektrode kann naturgemäß vielerlei Formen haben, z. B. die Ringform oder U-Form. Außerdem kann sich die Basiskontaktelektrode meist sowohl an der Emitterseite als an der Kollektorseite des Transistors befinden.

Um den Abklingeffekt zu erreichen, braucht die Kollektorzone oder die Kollektorkontaktelektrode nicht größer zu sein als die Emitterzone oder die Emitterkontaktelektrode, vorausgesetzt, daß der nichtleitende Teil so tief unter den Emitterteil eindringt, daß der Abstand zwischen dem nichtleitenden Teil und dem Kollektorübergang kleiner ist als der Abstand zwischen dem Emitterübergang und dem Kollektorübergang. Beim Transistor nach Fig. 13 ist der Emitterteil, sowohl die Emitterzone 75 als auch die Emitterkcntaktelektrode 8, größer als der Kollektorteil, die Kollektorzone 3 und die Kollektorkontaktelektrode 9, jedoch der Einschnitt 76 dringt so tief unter die Emitterzone ein, daß der Abstand zwischen dem Einschnitt 76 und dem Kollektorübergang 5 wesentlich kleiner ist als der Abstand zwischen dem Emitterübergang 77 und dem Kollektorübergang 5.

Zur Bildung eines Einschnittes wird vorzugsweise von Ätzen Gebrauch gemacht. Es ist möglich, den Einschnitt im halbleitenden Körper vorzusehen, bevor die verschiedenen Zonen und Kontaktelektroden z. B. durch Diffusion oder Legieren angebracht werden. Es ist jedoch einfacher, zunächst die verschiedenen Zonen und Kontaktelektroden anzubringen, wenigstens die Emitterzone und die Emitterkontakt-

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elektrode, und dann das Gebilde einer Ätzbehandlung Ferner muß im allgemeinen die seitliche Ausdeh-

zu unterwerfen. nung unter der Emitterkontaktelektrode möglichst be-

Dabei kann mit großem Vorteil der Umstand be- schränkt werden. Die Ätzbehandlung wird vorzugsnutzt werden, daß gewisse Ätzmittel mit einem Halb- weise beendet, sobald der Einschnitt die Erschöpfungsleitermaterial einer bestimmten Leitungsart einen 5 schicht erreicht hat. Eine Anzeige dieses Augenblicks niederohmigen Übergang und mit <dem gleichen Mate- kann dadurch gefunden werden, daß der Basisstrom rial entgegengesetzter Leitungsart einen hochohmigen während der Ätzbehandlung geprüft wird. An Hand Übergang bilden. Dies kann deutlich an Hand eines der schematischen Fig. 14 wird ein Beispiel einer Beispiels, nämlich einer wäßrigen Fluorwasserstoff- elektrolytischen Ätzbehandlung erläutert, bei dem lösung, erläutert werden, die mit Silicium der p-Art io neben der Einstellung der Eindringtiefe der Kollektoreinen niederohmigen Kontakt und mit Silicium der erschöpfungsschicht mittels einer getrennten Spann-Art einen hochohmigen Kontakt bildet. Während nungsquelle gleichzeitig eine Prüfung des Basisder Ätzbehandlung eines p-n-p-Transistors, dessen stromes erfolgt.

Halbleiterkörper aus Silicium besteht, wird an die In das Ätzbad 80, welches z. B. aus 1 Volumteil

Emitterkontaktelektrode eine positive Spannung ge- 15 48°/otiger Fluorwasserstofflösung auf 2 Volumteile

genüber dem Ätzbad gelegt. Die selektive Ätzung Äthylalkohol besteht, ist ein p-n-p-Silicium-Legie-

kann dann vermutlich wie folgt erklärt werden: rungstransistor eingetaucht. Die Zuleitungsdrähte

Die Fluorionen bewegen sich zur positiven Elek- zum Transistor sind maskiert, z. B. mittels einer Lötrode, wo sie sich durch Kombination mit einem Loch sung von Polystyrol in Toluol, ebenso der Transistor entladen und sich dann mit stellenweise vorhandenem 20 mit Ausnahme der Emitterkontaktelektrode 81 und Silicium zu Siliciumfluorid verbinden können, wel- der Seite 82 des Transistors, ander sich diese Emitterches in der Elektrolytflüssigkeit lösbar ist. Das Ätzen kontaktelektrode befindet. Die Maskierung ist mit erfolgt also im wesentlichen an der Stelle, an der punktierten Linien dargestellt. Zwischen der Emitterviele Löcher vorhanden sind und somit an der Ober- kontaktelektrode 81 und einer Platinelektrode 83 wird fläche der Emitterzone, die ja aus Silicium der p-Art 25 die Ätzspannung angelegt, und die Emitterkontaktbesteht, und ferner in einer an die Emitterelektrode elektrode wird mit der positiven Klemme der Spangrenzenden Basisschicht, da in diese Schicht vom nungsquelle 84 verbunden. Mittels einer getrennten Emitterübergang Löcher injiziert werden, indem an Spannungsquelle 85 wird zwischen der Kollektorkonder Emittergrenzschicht während der Ätzbehandlung taktelektrode 86 und der Basiskontaktelektrode 87 ein eine Spannung in der Flußrichtung unterhalten wird. 30 Spannungsunterschied angelegt, der die Eindring-Nötigenfalls kann die Kollektorzone markiert werden, tiefe des Einschnittes bestimmt und gleich der geum eine Ätzung der p-Typ-Kollektorzone zu vermeiden. wünschten Abklingspannung des Transistors ist. Der

Bei der Bildung des Einschnitts kann man auch in Einschnitt kann nur bis zur Erschöpfungsschicht einan sich bekannter Weise vom Umstand Gebrauch dringen, wenn die Ätzbehandlung längere Zeit fortmachen, daß durch stellenweise Bestrahlung eines 35 gesetzt wird. Nachdem der Einschnitt die Erschöp-Halbleiters mit Strahlung einer geeigneten Wellen- fungsschicht erreicht hat, dehnt sie sich nur noch seitlänge an der Auftreffstelle der Strahlung eine größere wärts unter der Emitterkontaktelektrode aus, da zwi-Zahl von Ladungsträgern, unter ihnen Löcher und sehen der Emitterkontaktelektrode und der Erschöp-Elektronen, erzeugt werden. Diese Ladungsträger fungsschicht die Emitterzone und die angrenzende können die ätzenden Ionen entladen und an dieser 40 Basisschicht immer weiter weggeätzt werden. Zur Stelle die Ätzung ermöglichen. Erzielung einer Anzeige des Augenblicks, in dem der

Obzwar die obenstehende Erläuterung für das Einschnitt die Erschöpfungsschicht erreicht, liegt

Spezialbeispiel von Silicium in einer wäßrigen Fluor- zwischen der Basiskontaktelektrode 87 und der Emit-

wasserstofflösung beschrieben wurde, gilt sie viel all- terkontaktelektrode 81 eine Spannungsquelle 88, die

gemeiner, z. B. im Falle von Ätzen eines p-n-p-Tran- 45 einen konstanten Spannungsunterschied aufrecht-

sistors, dessen Halbleiterkörper aus Germanium be- erhält, in Reihe mit einem Strommesser 89, der den

steht, mit Hilfe einer wäßrigen KO Η-Lösung. Basisstrom anzeigt. Die Emitterkontaktelektrode ist

Beim Ätzen von p-n-p-Transistoren, deren Halb- hierbei gegenüber der Basiskontaktelektrode positiv

leitermaterial aus Silicium besteht, in einer wäßrigen geschaltet. Je mehr sich der Einschnitt der Erschöp-

Fluorwasserstofflösung, wurde ferner festgestellt, daß 50 fungsschicht nähert, wird der Basiswiderstand grö-

die Breite des Einschnitts und die Eindringtiefe des ßer und der Basisstrom immer kleiner. Von dem

Einschnitts in die Basiszone um so größer wird, je Augenblick an, da der Einschnitt an seinem ganzen

mehr Äthylalkohol dem Ätzbad zugesetzt ist. Umfang die Erschöpfungsschicht berührt, ist der

Wenn ein Transistor hergestellt werden soll, in Stromweg zwischen Emitterübergang und Basdskon-

dem bei einer bestimmten Spannung an der Kollektor- 55 taktelektrode unterbrochen, und der Basisstrom

erschöpfungsschicht der Stromweg zwischen dem nimmt einen nahezu konstanten Wert an. Die Ätz-

Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode unter- behandlung wird daher vorzugsweise in dem Augen-

brochen werden kann, kann während der Ätzbehand- blick beendet, in dem der Basisstrom nach allmäh-

lung zwischen der Basiskontaktelektrode und der licher Abnahme einen konstanten Wert annimmt. Be-

Kollektorkontaktelektrode oder zwischen der Emitter- 60 merkt wird, daß die Prüfung des Basisstromes und

kontaktelektrode und der Kollektorkontaktelektrode die Bestimmung des Augenblicks, in dem die Ätz-

dieser Spannungsunterschied meistens mit Hilfe einer behandlung beendet werden muß, auf gleiche Weise

getrennten Spannungsquelle angelegt werden. Der erfolgen kann, wenn die Ätzspannung zwischen der

Einschnitt kann dann nur bis zur Erschöpfungsschicht Emitterkontaktelektrode und der Kollektorkontakt-

eindringen, und der Transistor hat dann eine Ab- 65 elektrode angelegt wird und statt der Platinelektrode

klingspannung, die gleich oder nahezu gleich dem 83 die dann nicht maskierte Kollektorkontaktelektrode

während der Ätzbehandlung zwischen der Basiskontakt- als Kathode verwendet wird.

elektrode und der Kollektorkontaktelektrode oder zwi- Wenn bei der Ätzbehandlung eines Transistors das sehen der Emitterkontaktelektrode und der Kollektor- Ätzmittel und/oder das Material der Emitterkontaktkontaktelektrode angelegten Spannungsunterschied ist. 7° elektrode derart gewählt sind, daß sich während der

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Ätzbehandlung zwischen diesen eine elektrolytische abgetragen. Während des Zeitintervalls A nimmt der Sperrschicht bildet, so kann noch eine andere einfache Ätzstrom verhältnismäßig schnell ab, was auf die Anzeige über die seitliche Ausdehnung im Verlauf Bildung der dünnen Oxydschicht auf dem Aluminiumdes Ätzstromes bei konstanter Ätzspannung gefunden kontakt der Emitterelektrode zurückzuführen ist. In werden. Dies wird in der schematischen Fig. 15 an 5 diesem Zeitintervall erfolgt außerdem die Anätzung Hand eines Beispiels erläutert, bei dem ein Silicium- der Emitterzone und der angrenzenden Basiszone.
p-n-p-Transistor elektrolytisch geätzt wird, dessen Während der weiteren Dauer der Ätzbehandlung Emitterkontaktelektrode und Emitterzone durch das wird die Form der Ätzkurve nur noch durch den Bei-Auflegieren einer Aluminiummenge erzielt sind. In trag des nützlichen Ätzstromes bedingt, da die übrigen einem Ätzbad 92 (s. Fig. 15), welches aus 1 Volum- io Beiträge konstant geworden sind. Am Anfang des teil 48°/oJger wäßriger Fluorwasserstofflösung auf Zeitintervalls B ist das Ätzen bis etwa ein Viertel 1 Volumteil Äthylalkohol besteht, befindet sich ein der Seitenflanken der Emitterzone fortgeschritten. Silicium-p-n-p-Transistor, der auf die oben bereits Während des Zeitintervalls B (10 bis 100 Sekunden) ausführlich besprochene Weise hergestellt ist und werden die Emitterzone und die Basiszone bis zum dessen Zuleitungsdrähte aus dem Ätzbad nach außen 15 flachen Teil der Emitterzone weggeätzt. Der Ätzgeführt sind. Mit Ausnahme eines Teiles der Kollek- strom nimmt langsam ab infolge der allmählichen torkontaktelektrode 86, der Emitterkontaktelektrode Abnahme der der Ätzbehandlung unterworfenen 81 und der neben der Emitterkontaktelektrode liegen- Oberfläche. Vom Augenblick an, in dem die Ätzung den Transistoroberfläche 82 ist der Transistor mit unterhalb der Emitterzone anfängt, nimmt der Ätzseinen Zuleitungsdrähten mit einer Maskierung be- 20 strom wesentlich schneller ab, da die der Ätzbehanddeckt, die in Fig. 15 durch gestrichelte Linien darge- lung unterworfene Oberfläche schneller kleiner wird, stellt ist. Zwischen der Emitterkontaktelektrode 81 Dabei wird bemerkt, daß die Breite der bereits ge- und der Kollektorkontaktelektrode 86 wird als Ätz- ätzten Rinne nahezu konstant bleibt. Am Ende des spannung die gewünschte Abklingspannung, z. B. Zeitintervalls C ist die Emitterkontaktelektrode völ-15 V, aufrechterhalten, und die Emitterkontaktelek- 25 lig von der Basiszone losgeätzt.

trode 81 ist positiv gegenüber der Kollektorkontakt- Auf Grund des Vorstehenden ist es einleuchtend, elektrode 86. Der auftretende Ätzstrom ist aus drei daß die Ätzbehandlung vorzugsweise am Anfang des Beiträgen aufgebaut: erstens dem nützlichen Ätz- Zeitintervalls C beendet wird, in dem der Ätzstrom strom, der vom Zuleitungsdraht 93 und von der Emit- zum zweiten Male wesentlich abnimmt,
terkontaktelektrode aus in die Emitterzone und die 30 Bemerkt wird, daß, obwohl die in der Ätzkurve Basiselektrode eindringt, darauf über die neben der nach Fig. 16 gegebenen genauen Werte nur für den Emitterkontaktelektrode liegende Begrenzungsober- oben beschriebenen Fall gelten, die Form der Ätzfläche 82 des Transistors das Ätzbad 92 erreicht und kurve im allgemeinen Fall ermittelt werden kann, inüber dieses Ätzbad zur Kollektorkontaktelektrode 86 dem ein Transistor, dessen Emitterzone zu einem strömt. Dieser Beitrag steht in geradem Verhältnis 35 wesentlichen Teil flach ist, in einem Ätzmittel gezur halbleitenden Oberfläche, welche der Ätzbehand- ätzt wird, welches mit dem Material der Emitterkonlung unterworfen ist. Ferner gibt es einen direkten taktelektrode eine Sperrschicht bildet. Dasselbe Merk-Strom durch das Ätzbad von der Emitterkontaktelek- mal kann dann für die Bestimmung des Augenblicks trode 81 zur Kollektorkontaktelektrode 86. Dieser benutzt werden, in dem die Ätzbehandlung vorzugs-Beitrag ist beim Einschalten sehr groß, nimmt aber 40 weise beendet wird.

in 10 Sekunden, welche nötig sind, um den Aluminium- Es wird ferner darauf hingewiesen, daß diese Andraht mit einer sperrenden Aluminiumoxydhaut zu zeige auch nicht auf den Fall beschränkt ist, in dem versehen, auf einen weiterhin konstanten Wert ab, die Ätzspannung zwischen der Emitterkontaktelekder im vorliegenden Falle etwa 8 mA beträgt. Schließ- trode und der Kollektorkontaktelektrode angelegt lieh gibt es noch einen Strom durch den Transistor 45 wird, sondern auch in einem allgemeineren Fall anvon der Emitterkontaktelektrode zur Kollektorkon- wendbar ist, z. B., wenn statt der Kollektorkontakttaktelektrode, jedoch die Größe dieses Beitrages (im elektrode 86 eine Platinelektrode als Kathode und vorliegenden Falle etwa V_ip μΑ) ist gegenüber den die Emitterkontaktelektrode als Anode verwendet wird, übrigen Beiträgen verschwindend klein. Der Ver- Die Wirkungsweise der strahlungsempfindlichen lauf des gesamten Ätzstromes während der Ätz- 50 Vorrichtung nach der Erfindung kann an Hand des behandlung bei einem konstant angelegten Spannungs- Prinzipschemas nach Fig. 17 erläutert werden. Zwiunterschied zwischen der Emitterkontakt- und der sehen Kollektorkontaktelektrode 100 und Basiskon-Kollektorkontaktelektrode wird, wenn sich zwischen taktelektrode 101 eines Transistors 102 nach der Erder Emitterkontaktelektrode und dem Ätzbad eine fmdung, der von der p-n-p-Art angenommen wird, ist elektrolytische Sperrschicht gebildet hat, ausschließ- 55 ein so großer Spannungsunterschied in der Sperrichlich durch die Geometrie des Emitterteiles des Tran- tung angelegt, daß bei Abwesenheit von Strahlung sistors bedingt. Der Kollektorteil (9:3) aus Fig. 1 ist die Erschöpfungsschicht des Kollektors den nichtein Beispiel eines Aluminiumlegierungskontaktes auf leitenden Teil 103 erreicht (z. B. in der punktierten Silicium. Das Ganze hat die Form eines abgestumpf- Lage) und der Stromweg zwischen dem Emitterüberten Kegels bzw. einer Pyramide, von dem bzw. von 60 gang 104 und der Basiskontaktelektrode 101 unterder eine auf der flachen Oberseite und auf der Seite brochen ist. Zwischen der Emitterkontaktelektrode liegende dünne Schicht 3 die wieder kristallisierte 104 und der Basiskontaktelektrode 101 wird ein halbleitende Zone darstellt, während der verbleibende Spannungsunterschied in der Flußrichtung aufrecht-Teil 9 vom stromleitenden, aus Aluminium mit erhalten. Im Kollektorkreis, im Emitterkreis und im einem Siliciumgehalt bestehenden Kontakt eingenom- 65 Basiskreis sind die Belastungswiderstände 105, 106 men wird. In Fig. 16 ist die Ätzkurve zum Ätzen bzw. 107 dargestellt. Der Transistor befindet sich in eines solchen Aluminiumkontaktes der Emitterelek- unterbrochenem Zustand. Es fließt nahezu kein Emittrode bei konstanter Spannung dargestellt. Die Dauer terstrom, Kollektorstrom oder Basisstrom,
der Ätzbehandlung ist in Sekunden waagerecht und Von einer Strahlungsquelle 108 aus läßt man Strahdie Größe des gesamten Ätzstromes in mA senkrecht 70 lung auf der Emitterseite des Transistors auftreffen,

auf der sich der nichtleitende Teil befindet. Infolge der Strahlung werden zusätzlich freie Ladungsträger • in der Basiszone erregt, so daß der Kollektorstrom I_c zunimmt. Diese Zunahme von I_c bewirkt einen erhöhten Spannungsabfall an der Belastung 105, so daß der Spannungsunterschied an der Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges abnimmt. Dies führt zu einer Verringerung der Ausdehnung der Erschöpfungsschicht und somit auch zu einer Abnahme des inneren Basiswiderstandes des Transistors. Da auch der Spannungsabfall am inneren Basiswiderstand abnimmt, nimmt der Spannungsunterschied an der Emittergrenzschicht zu, so daß der Emitterstrom anfänglich zunehmen kann. Die Erhöhung des Emitterstromes bewirkt eine Zunahme des Kollektorstromes und letzterer seinerseits eine Zunahme des Spannungsabfalls an der Belastung 105, die wieder zu einer Abnahme des inneren Basiswiderstandes führt usw. Dieser Mechanismus führt schließlich zu einem Gleichgewichtszustand, in dem die Unterbrechung des Transistors völlig beseitigt sein kann und wesentlich größere Ströme als im Abklingzustand auftreten können.

Bei Entfernung der Strahlungsquelle 108 fällt der Beitrag der erregten Ladungsträger zum Kollektorstrom weg. Der Spannungsabfall an der Belastung 105 nimmt somit ab, und die Ausdehnung der Erschöpfungsschicht nimmt zu usw. Der oben beschriebene Mechanismus wiederholt sich dann in umgekehrter Reihenfolge, bis der ursprüngliche gesperrte Zustand erreicht ist.

Abgesehen von der Anwendung als Detektor, ist die strahlungsempfindliche Vorrichtung insbesondere als strahlungsempfindlicher Schalter geeignet. In den Kollektorkreis oder Emitterkreis oder in die beiden Kreise und gegebenenfalls auch in den Basiskreis werden dann ein oder mehrere Relais aufgenommen, die von den im Abklingzustand auftretenden niedrigen Strömen nicht erregt und von den im nicht unterbrochenen Zustand auftretenden verhältnismäßig hohen Strömen erregt werden können. Der oben beschriebene Mechanismus wird in sehr günstigem Sinne beeinflußt, wenn im Kollektorkreis ein großer Belastungswiderstand 105, z. B. von 100 kß, liegt und der Belastungswiderstand 107 im Basiskreis niedrig gehalten wird.

Der erzielte negative Differentialwiderstand in den Kennlinien nach den Fig. 2 und 7 können für vielerlei bekannte Zwecke, wie zum Entdämpfen elektrischer Leitungen, zum Erzeugen von Schwingungen, z. B. sinusförmiger, zahnförmiger oder impulsförmiger Gestalt, zum Verwirklichen bistabiler bzw. monostabile,r Schaltungen, zur Kombination eines Verstärkers und einer bistabilen bzw. monostabilen Schaltung usw., verwendet werden. Auch kann man durch eine geeignet gewählte Kollektorspannung den Transistor entweder verstärken lassen oder ihn bei Überschreitung der Abklingspannung V_k derart sperren, daß gleichzeitig die Basiskontaktelektrode entkoppelt wird.

Dieser Differentialwiderstand ist kurzschlußstabil, d. h., daß Selbstschwingen eintritt, wenn der zwischen der Kollektorkontaktelektrode und der Basiskontaktelektrode liegende Widerstand einen vorgeschriebenen Wert überschreitet. Dies soll selbstverständlich nicht heißen, daß der Transistor lediglich in gemeinsamer Basisschaltung betrieben werden kann. Auch in gemeinsamer Emitterschaltung können ähnliche negative Widerstandseffekte an der Kollektorkontaktelektrode bzw. an der Basiskontaktelektrode gemessen werden.

Neben der direkten Verwendung des betreffenden negativen Differentialwiderstandes durch Aufnahme eines Impedanzzweipols in einen der Kreise zwischen den Transistorkontakten, kann man auch noch einen Rückkopplungsvierpol zwischen die Transistorkontakte schalten und damit besondere zusätzliche Effekte verwirklichen. In Fig. 18 ist eine Oszillatorschaltung dargestellt, bei der von der Eigenschaft Gebrauch gemacht wird, daß die Spannung V^, eine für einen bestimmten Transistor gegebene Größe, praktisch unabhängig von z. B. der Speisespannung und der Temperatur ist.

Im Kollektorkreis des Transistors 110 liegt ein Rückkopplungstransformator 111, dessen Sekundärwicklung in Reihe mit einem Kondensator 112 zwischen der Basiskontaktelektrode 113 und der Emitterelektrode 114 liegt. Die erforderliche Basisflußspannung wird mittels eines Potentiometers 115 bis 116 erzeugt. Ein weiterer Kondensator 117 kann nötigenfalls zwischen die Basiskontaktelektrode 113 und die Emitterkontaktelektrode 114 gesahaltet werden zwecks Erzielung einer richtigen Impedanzanpassung an den Basiskreis.

Die Schaltung kommt infolge der Rückkopplung über den Transformator 111 zum Selbstschwingen, wobei die Frequenz der erzeugten Schwingung durch die Abstimmung des aus der Sekundärwicklung des Transformators 111 und den Kondensatoren 112 und 117 bestellenden Kreises bedingt wird. Die Amplitude dieser Schwingung wird einerseits dadurch begrenzt, daß die Kollektor-Emitter-Spannung V_ec auf einen so niedrigen Wert herabsinkt, daß der Transistor praktisch nicht mehr verstärkt, und andererseits dadurch, daß die Spannung V_ec sich so viel der Abklingspannung V_k nähert, daß der damit einhergehende erhöhte Basiseingangswiderstand durch Unterbrechung des Stromweges zwischen der Basiskontaktelektrode und der wirksamen Basiszone eine so große Dämpfung des Resonanzkreises 111-112-117 herbeiführt, daß die Oszillation nicht höher aufschwingen will. Mit wirksamer Basiszone wird der zwischen dem Emitterübergang und der Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges in elektrischem Sinne liegende Bereich der Basis gemeint. Auf diese Weise ergibt sich also ein Oszillator mit nahezu konstanter Spannungsamplitude.

In Fig. 19 ist ein Beispiel einer Schaltung dargestellt, bei der von der Eigenschaft Gebrauch gemacht wird, daß, wenn die Kollektorspannung den Wert V_k überschreitet, die wirksame Basiszone ein schwebendes Potential aufweist.

Die Transistoren 120, 121, 122 und 123 werden hier als Gedächniselemente in einer Einrichtung zum zeitweisen Speichern kodierter Informationen verwendet. Die Emitterkontaktelektroden 124, 125, 126, 127 der von der p-n-p-Art angenommenen Transistoren liegen über Widerstände 128, 129, 130, 131 an Erde, und ihre Kollektorkontaktelektroden 132, 133, 134,135 werden durch negative Steuerimpulse, »Taktimpulse«, K₁ bzw. K₂ gespeist, die in ungleichen Zeitpunkten auftreten und während der Intervalle zwischen den Impulsen Erdpotential bzw. ein geringes positives Potential gegen Erde aufweisen. Die Generatoren zum Erzeugen dieser Impulse haben eine nahezu vernachlässigbare innere Impedanz. Die Amplitude der erzeugten Impulse ist größer als die Abklingspannung Vk der Transistoren. Die Emitterkontaktelektroden 124, 125, 126 sind je über eine in den beiden Richtungen leitende Verbindung 136, 137 bzw. 138 mit der Basiskontaktelektrode 139, 140

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bzw. 141 des nächsten Transistors verbunden. Die Einrichtung arbeitet wie folgt: Wird angenommen, daß in der Basiszone des Transistors 120 ein freier Ladungsinhalt erzeugt ist, z. B. dadurch, daß die Basiskontaktelektrode 142 kurzzeitig negativ gegenüber der Emitterkontaktelektrode 124 gemacht wird, so wird im Augenblick, in dem der Taktimpuls K₁ auftritt, ein Strom vom Emitterübergang zum Kollektorübergang durchgelassen. Dieser Strom erzeugt am Widerstand 128 einen Spannungsabfall, der über die Verbindung 136 einen Stromimpuls durch die Basiskontaktelektrode und die Basiszone 139 des Transistors 121 fließen läßt. Da sich die Kollektorkontaktelektrode 133 des Transistors 121 dann auf Erdpotential befindet (der Taktimpuls K₂ tritt ja in anderen Zeitpunkten als der Taktimpuls K₁ auf), fließt dieser Basisstromimpuls nicht nur durch die Emitterelektrode 125, sondern auch zu einem wesentlichen, wenn nicht zum wesentlichen Teil durch die Kollektorelektrode 133 des Transistors 121.

Der erwähnte Stromimpuls erzeugt in der Basiszone des Transistors 121 eine größere Zahl von freien Ladungsträgern in Form von Elektronenlöcherpaaren.

Nach Ablauf des Taktimpulses K₁ endet gleichzeitig der Stromimpuls durch die Basiszone des Transistors 121. Ein freier Ladungsinhalt der Basiszone bleibt dabei aber während der Wiederkombinationszeit der Elektronenlöcherpaare aufrechterhalten.

Im Augenblick, indem der Taktimpuls K_z auftritt und die Kollektorkontaktelektrode 133 des Transistors

121 negativ gemacht wird, ermöglicht dieser freie Ladungsinhalt in der Basiszone dieses Transistors einen Stromdurchgang von der Emitterelektrode zur Kollektorelektrode, so daß am Widerstand 129 ein Spannungsabfall nahezu gleich dem Taktimpuls K₂ erzeugt wird und ein entsprechender Stromimpuls über die Verbindung 137 die Basiszone des Transistors 122 durchfließt. Da die Taktimpulse K₁ bzw. K₂ eine größere Amplitude als die Spannung V_k haben und die Basiskontaktelektrode nicht mehr in leitender Verbindung mit dem wirksamen Teil der Basiszone ist, wird an der Grenzschicht zwischen der Emitterelektrode und der Basiszone eine Flußspannung wirksam, so daß die Emitterelektrode wieder Löcher in die Basiszone injiziert. Auf diese Weise werden während des Auftretens der Taktimpulse nach der Kollektorelektrode hin abgeführte freie Ladungen der wirksamen Basiszone wieder von der Emitterelektrode nachgeliefert.

Der zuerst in der Basiszone des Transistors 120 vorhandene freie Ladungsinhalt hat somit nach dem Auftreten des Taktimpulses K₁ einen freien Ladungsinhalt in der Basiszone des Transistors 121 und dieser seinerseits nach dem Auftreten des Taktimpules K₂ einen freien Ladungsinhalt in der Basiszone des Transistors 122 herbeigeführt. Nach dem Auftreten des' gleichzeitig der Kollektorelektrode des Transistors

122 zugeführten Taktimpulses K₁ wird somit ein freier Ladungsinhalt in der Basiszone eines nächstfolgenden Transistors erzeugt usw. Dieser als positives Gedächtnismerkmal wirkende freie Ladungsinhalt der Basiszone wird somit nach jedem Taktimpuls nach dem nächsten Transistor weitergegeben. Haben einer oder mehrere der Transistoren keinen freien Ladungsinhalt in den Basiszonen, so wird der Basiszone des nächsten Transistors auch kein Stromimpuls zugeführt, so daß ein negatives Gedächtnismerkmal nach dem nächsten Transistor weitergegeben wird.

Die Einrichtung eignet sich daher als Verschieberegister. Wird der Basiszone des Transistors 120 nacheinander gemäß einer bestimmten Kodierung ein freier oder nicht freier Ladungsinhalt aufgedrückt, so schiebt diese Information infolge der Taktimpulse nach den nächsten Gedächtniselementen. Auch kann man gewünschtenfalls gemäß einer bestimmten Kodierung z. B. den Basiskontakten mehrerer Transistoren gleichzeitig einen freien Ladungsinhalt aufdrücken, z. B. durch Zuführung eines negativen Impulses an die betreffenden Basiskontaktelektroden, worauf die so in das Register eingetragene Information nach dem Auftreten jedes Taktimpulses um ein Gedächtniselement weiter verschiebt.

Bei obenstehender Betrachtung wurde angenommen, daß der freie Ladungsinhalt jedes Transistors im Zeitintervall zwischen zwei einem Transistor zugeführten Taktimpulsen bereits verschwunden ist. Dies würde bedeuten, daß dieses Zeitintervall etwa gleich der erwähnten Rekombinationszeit sein müßte. Vielfach ist es aber erwünscht, diesen freien Ladungsinhalt bereits früher zu beseitigen. Zu diesem Zweck kann man auf die Taktimpulse k nach Fig. 20 Löschimpulse U mit einer kleineren Amplitude als V_k folgen lassen, so daß der verbleibende freie Ladungsinhalt schnell verbraucht wird. Auch können diese Taktimpulse eine stufenförmige (Fig. 21) oder eine sägezahnförmige Gestalt mit steiler Vorderflanke (Fig. 22) haben.

Auf diese Weise wird eine wesentliche Ersparung an Schaltelementen erzielt, da Sperrgleichrichter, um die Basiselektrode auf schwebendem Potential zu halten, wie sie bei einer Einrichtung mit üblichen Transistoren notwendig sind, überflüssig werden. Selbstverständlich lassen sich auch andere Abarten, z. B. die Kombination dieser Transistoren mit als Gedächtniselemente wirksamen Magnetkernen bzw. mit Gleichrichtern, verwirklichen.

Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf Transistoren mit nur zwei gleichrichtenden Kontaktelektroden und einer ohmschen Kontaktelektrode, sondern erstreckt sich auch auf Halbleiteranordnungen mit mehreren Kontaktelektroden, die eine dem oben beschriebenen Transistor ähnliche Anordnung aufweisen.

Claims (37)

Patentansprüche:

1. Transistor mit einem Halbleiterkörper vom einen Leitfähigkeitstyp und einer an diesem angebrachten Basiskontaktelektrode sowie auf gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörp'ers wenigstens zwei sich gegenüberliegenden, mit Kontaktelektroden versehenen Zonen, der Emitterzone bzw. der Kollektorzone, von entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von einer Oberfläche des Halbleiterkörpers neben der Emitterkontaktelektrode, ein nichtleitender Teil in den Halbleiterkörper eindringt, der den Stromweg zwischen dem Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode so verengt und sich dem Kollektorübergang bis auf einen solchen Abstand kleiner als der Mindestabstand zwischen dem Emitter- und dem Kollektorübergang nähert, daß ein Teil mit negativem Widerstand in der Kennlinie Kollektorstrom in Abhängigkeit von der Sperrspannung zwischen der Kollektor- und der Basiskontaktelektrode bei kon-

stanter Flußspannung zwischen der Emitter- und Basiskontaktelektrode auftritt.

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers neben der Emitterkontaktelektrode, ist, daß die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges sich größtenteils in dem Halbleiterkörper vom einen Leitfähigkeitstyp befindet.

3. Transistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers größer als der spezifische Widerstand der Kollektozone ist.

4. Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand des Halbleiterkörpers beiderseits des Kollektorüberganges sich in Abhängigkeit vom Abstand zum Kollektorübergang ändert.

5. Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitende Teil im Bereich der Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges liegt.

6. Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede mögliche Verbindungslinie in dem Halbleiterkörper von dem einen Leitfähigkeitstyp zwischen dem Emitterübergang und der Basiskontaktelektrode sich dem Kollektorübergang bis auf einen Abstand nähert, der kleiner als der Mindestabstand zwischen dem Emitter- und dem Kollektorübergang ist.

7. Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem bestimmten Spannungsunterschied in der Sperrichtung zwischen der Basis- und der Kollektorkontaktelektrode der Stromweg zwischen der Emitter- und der Basiskontaktelektrode unterbrochen ist.

8. Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitende Teil ringförmig die Emitterzone umgibt und die Basiskontaktelektrode auf einem solchen Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht ist, der außerhalb der von diesem ringförmigen Bereich des nichtleitenden Teiles eingeschlossenen Oberfläche liegt.

9. Transistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitende Teil in den Halbleiterkörper und in die Emitterzone eindringt, ausgehend von einem Teil der Oberfläche, der nahe der Stelle liegt, an der die Emitterzone an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tritt.

10. Transistor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorzone gleichfalls von einem nichtleitenden Teil umgeben ist.

11. Transistor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Halbleitermaterial Silicium verwendet ist.

12. Transistor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitende Teil von einem Einschnitt in den Halbleiterkörper gebildet ist.

13. Transistor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt mit einem Isoliermaterial aufgefüllt ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Transistors nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der nichtleitende Teil durch einen Einschnitt gebildet wird, der dadurch erzielt wird, daß, nachdem wenigstens die Emitterzone und die Emitterkontaktelektrode auf dem Halbleiterkörper angebracht worden sind, der Halbleiterkörper einer elektrolytischen Ätzbehandlung unter Verwendung eines solchen Ätzmittels unterworfen wird, welches einen niederohtnigen Übergang mit dem Halbleitermaterial bildet, und daß die Emitterkontaktelektrode als Elektrode zur Ätzbehandlung verwendet wird und ein Teil der Emitterzone und eine angrenzende Schicht des Halbleiterkörpers weggeätzt wird.

15. Verfahren zur Herstellung eines Transistors nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone aus Silicium der ρ-Art hergestellt wird, daß als Ätzmittel eine wäßrige Fluorwasserstofflösung verwendet wird und daß an die Emitterkontaktelektrode eine positive Spannung gegenüber dem Ätzbad gelegt wird.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ätzbad ein Alkohol zugesetzt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15 und/oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ätzbad Äthylalkohol zugesetzt wird. ,

18. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Ätzbad aus 1 Volumteil 48°/oiger Fluorwasserstofflösung auf 1 Volumteil Äthylalkohol hergestellt wird.

19. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone aus Germanium der ρ-Art hergestellt wird, daß als Ätzmittel eine wäßrige Lösung von Kaliumhydroxyd verwendet wird und daß an die Emitterkontaktelektrode eine gegenüber dem Ätzbad positive Spannung gelegt wird.

20. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß während der elektrolytischen Ätzbehandlung außerdem ein Spannungsunterschied in der Sperrrichtung zwischen der Kollektor- und der Basiskontaktelektrode aufrechterhalten wird und daß die Ätzbehandlung so lange fortgesetzt wird, bis der Einschnitt die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges erreicht hat.

21. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß während der elektrolytischen Ätzbehandlung außerdem ein Spannungsunterschied zwischen der Emitter- und der Kollektorkontaktelektrode aufrechterhalten wird, welcher den Kollektorübergang in der Sperrichtung polarisiert, und daß die Ätzbehandlung so lange fortgesetzt wird, bis der Einschnitt die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges erreicht hat.

22. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Ätzbehandlung nur ein Spannungsunterschied zwischen der Kollektor- und der Emitterkontaktelektrode angelegt wird, der gleichzeitig als Ätzspannung dient und für die Bildung einer Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges sorgt, und daß die Ätzbehandlung so lange fortgesetzt wird, bis der Einschnitt die Erschöpfungsschicht des Kollektorüberganges erreicht hat.

23. Verfahren nach den Ansprüchen 20 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß während der elektrolytischen Ätzbehandlung ein Spannungsunter-

schied zwischen der Basis- und der Emitterkontaktelektrode aufrechterhalten wird und der durch die Basiskontaktelektrode fließende Strom geprüft wird.

24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolytische Ätzbehandlung beendet wird, wenn der Strom durch die Basiskontaktelektrode nach einer allmählichen Abnahme einen konstanten Wert angenommen hat.

25. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Emitterkontaktelektrode und dem Ätzmittel eine elektrolytische Sperrschicht gebildet wird und während der Ätzbehandlung der gesamte Ätzstrom geprüft wird.

26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem Kollektorübergang gegenüberliegender Teil der Emitterzone flach ausgebildet wird und daß die elektrolytische Ätzbehandlung am Anfang des Zeitintervalls beendet wird, in dem der Ätzstrom zum zweiten Male während der Ätzbehandlung wesentlich herabsinkt.

27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper des Transistors aus Silicium hergestellt wird, daß wenigstens die Emitterzone und die Emitterkontaktelektrode durch Auflegieren von Aluminium erzielt werden und daß in einer Fluorwasserstoff enthaltenden wäßrigen Lösung elektrolytisch geätzt wird.

28. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein strahlungsempfmdl iches Halbleitermaterial verwendet wird und daß an der Kollektor-Erschöpfungsschicht zeitweise ein solcher Spannungsunterschied aufrechterhalten wird, daß der Stromweg von der Emitter- zur Basiskontaktelektrode bei Abwesenheit von Strahlung wenigstens teilweise unterbrochen ist.

29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß im Kollektorkreis des Transistors ein Widerstand verwendet wird.

30. Verfahren nach Anspruch 28 und/oder 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung auf der Emitterseite des Transistors zur Einwirkung gebracht wird, an der sich der nichtleitende Teil befindet.

31. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 28 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß im Basiskreis, Kollektorkreis und/oder Emitterkreis ein Relais verwendet wird.

32. Verfahren zur Anwendung eines Transistors nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor in eine Schaltungsanordnung eingeführt wird, in welcher an der Kollektorerschöpfungsschicht zeitweise ein so hoher Spannungsunterschied auftritt, daß der Stromweg von der Emitter- zur Basiskontaktelektrode wenigstens teilweise unterbrochen ist.

33. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von elektrischen Schwingungen zwischen den Transistorkontaktelektroden ein solcher Rückkopplungsvierpol angelegt wird, daß die Amplitude der erzeugten Schwingungen praktisch von Speisespannungsänderungen unabhängig ist.

34. Verfahren nach Anspruch 32 oder 33, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kollektor- und der Basiskontaktelektrode des Transistors ein Rückkopplungsvierpol mit einem Reihenresonanzkreis angelegt wird, dessen Dämpfung durch den veränderlichen Basiseingangswiderstand im die Schwingungsamplitude begrenzenden Sinne geändert wird.

35. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor als elektrisches Gedächtniselement geschaltet wird und daß die Kollektorspeisespannung als Steuerimpuls angelegt wird, dessen Amplitude größer ist als die Kollektor-Basis-Abklingspannung des Transistors, so daß die wirksame Basiszone des Halbleiterkörpers während dieses Steuerimpulses schwebendes Potential aufweist.

36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Steuerimpuls ein Löschimpuls mit einer kleineren Amplitude als die dieser Abklingspannung angelegt wird, der vorhandene freie Ladungen in der Basiszone verbraucht.

37. Verfahren nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerimpuls mit dem Löschimpuls zu einem stufenförmigen oder sägezahnförmigen Impuls vereint wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Belgische Patentschriften Nr. 520 597, 520677.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

© 009 630/327 10.60