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Verfahren zum Herstellen von Transistoren Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zum Herstellen von Transistoren, bei dem auf eine Halbleiter-Unterschicht
eine Emitterelektrode aufgebracht und auf dieser dann ein Anschlußdraht befestigt
wird, dessen Querschnittsfiäche kleiner ist als die. Fläche der Emitterelektrode.
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Bei derart hergestellten Transistoren kann die Abhängigkeit der Grenzfrequenz
fd, die proportional ist dem Stromverstärkungsfaktor, vom Emitterstrom durch die
folgende Gleichung dargestellt werden:
wobei 1e den Emitterstrom darstellt und a, b, 1o ünd n Konstanten
sind. Da nun die Konstante a
proportional der Fläche der Emitterelektrode
ist, wird offensichtlich die Grenzfrequenz des Transistors im unteren Stromstärkenbereich
dann erhöht, wenn. die Fläche der Emitterelektrode verkleinert wird. Da, wie erwähnt,
die Grenzfrequenz proportional dem Stromverstärkungsfaktor ist, kann also letzterer
durch Verkleinern der Emitterelektrode vergrößert werden.
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Bei üblichen Transistoren der beschriebenen Bauart beträgt die Abmessung
der Emitterelektrode etwa 40 - 25 #t. Werden nun die Abmessungen einer solchen kleinen
Emitterelektrode weiter vermindert und dann ein Zuführungsdraht, üblicherweise ein
Golddraht mit einem Durchmesser von etwa 15 Et an der Emitterelektrode befestigt,
so besteht die Gefahr, daß der Zuführungsdraht die Halbleiterbasis berührt. Einer
wesentlichen Verkleinerung der Emitterelektrode steht somit entgegen, daß die Anbringung
des Zuleitungsdrahtes an die Elektrode um so größere Schwierigkeiten bereitet, je
kleiner die Elektrode ist.
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Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Verfahrens zur
Herstellung von Transistoren, mit dem es möglich ist, äußerst kleine Emitterelektroden
zu erzielen, ohne daß dabei die erwähnten Schwierigkeiten bezüglich der Anbringung
des Zuleitungsdrahtes an die Elektrode auftreten.
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Nun war es bei der Herstellung von Transistoren grundsätzlich bereits
bekannt, nachträglich bestimmte Schichten wegzuätzen. So ist in der deutschen Auslegeschrift
1083 938 ein Verfahren angegeben, bei welchem nach Anbringung eines Anschlußdrahtes
an der Halbleiter-Unterschicht diese an der Verbindungsstelle teilweise weggeätzt
wird mit dem Zweck, die Fläche des. (N+)-(N)-Überg'änges zu verkleinern und so eine
Lawineninjektion herbeizuführen. In der britischen Patentschrift 914 832 ist ein
Verfahren beschrieben, bei welchem ein Teil. der Halbleiter-Unterschicht zum Zweck
der Verkleinerung der Fläche des pn-Überganges weggeätzt wird. Schließlich ist es
aus der französischen Patentschrift 1272 239 bekannt, den Anschlußdraht unter Bildung
eines pn-überganges direkt an der Halbleiter-Unterschicht anzubringen und diese
dann anzuätzen, ebenfalls mit dem Zweck einer Verkleinerung der pn-übergangsfiäche.
Alle diese bekannten Verfahren betreffen also die partielle Wegätzung von Halbleiter-Unterschichten
für die Erreichung kleiner pn-übergänge, lassen die Emitterelektrode unberührt und
vermögen deshalb nicht zur Lösung der oben gestellten Aufgabe beizutragen.
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Ausgehend von dem bekannten Verfahren zum Herstellen von Transistoren,
bei dem auf eine Halbleiter-Unterschicht eine Emitterelektrode aufgebracht und auf
dieser dann ein Anschlußdraht befestigt wird, dessen Querschnittsfläche kleiner
ist als die Fläche der Emitterelektrode, wird jedoch gemäß der Erfindung die gestellte
Aufgabe dadurch gelöst, daß anschließend die Emitterelektrode bis auf den unterhalb
der Befestigungsstelle des Anschlußdrahtes befindlichen Bereich wieder entfernt
wird. Erfindungsgemäß
wird also von einer relativ großen Emitterelektrode
ausgegangen, der Anschlußdraht an dieser befestigt und daraufhin alle die Bereiche
der Emitterelektrode wieder entfernt, vorzugsweise durch Ätzen, die sich nicht unmittelbar
unter der Befestigungsstelle des Anschlußdrahtes befinden. Die Emitterelektrode
bekommt somit auf einfachste Weise eine extrem kleine Fläche, etwa in der Größe
der Querschnittsfläche des Anschlußdrahtes. Der eigentliche Emitterbereich des Transistors
dagegen bleibt ebenso wie der pn-übergang des Transistors vom Erfindungsverfahren
unbeeinflußt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Erfindung beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt A b b. 1 (A) eine Draufsicht auf und
(B) einen Querschnitt durch einen üblichen Transistor, A b b. 2 eine Draufsicht
auf einen erfindungsgemäß hergestellten Transistor und A b b. 3 ein Diagramm der
Abhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors vom Emitterstrom bei einer Frequenz von
100 MHz.
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In F i g. 1 ist ein Mesa-Transistor dargestellt, der aus einer p-leitenden,
als Kollektor wirkenden Halbleiterschicht bzw. Unterschicht 1, einer n-leitenden,
als Basis wirkenden Halbleiterschicht 2, einer aus Gold bestehenden Basiselektrode
3, einer aus Aluminium bestehenden Emitterelektrode 4, einer durch Einlegieren der
Emitterelektrode gebildeten Emitter-Halbleiterschicht 5 und Zuführungsdrähten 6
und 7 besteht, wobei letztere an der Basis bzw. der Emitterelektrode angebracht
sind, beispielsweise durch ein Druckwärmeverfahren.
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Gemäß der Erfindung wird nun das derart hergestellte Transistorelement
in eine Lösung, beispielsweise HCI, eingetaucht, die bezüglich der Halbleiterschicht
und der Zuführungsdrähte im wesentlichen inaktiv ist, die Emitterelektrode jedoch
angreift und somit die frei liegende Oberflächenschicht der Emitterelektrode, außer
dem Teil gerade unterhalb der Verbindungsstelle zwischen Emitterelektrode
4 , und Zuführungsdraht 7, wegätzt. Durch diesen Vorgang ist es möglich,
die Abmessung der Emitterelektrode 4 auf beispielsweise etwa 30 - 20 t, herabzusetzen,
ohne daß dabei der Halbleiter und die Zuführungsdrähte angegriffen bzw. beschädigt
würden. Wie aus F i g. 3 zu entnehmen, liegt die Kurve der Abhängigkeit des Stromverstärkungsfaktors
vom Emitterstrom bei hohen Frequenzen, beispielsweise einer Frequenz von 100 MHz,
des auf diese Weise hergestellten Transistors höher als die eines üblichen ; Transistors
(Kurve a), insbesondere im Bereich niedriger Stromstärken.
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Genauer gesagt, der Stromverstä rkungsfaktor eines erfindungsgemäß
hergestellten Transistors ist im niedrigen Frequenzbereich hoch, und sein Absolut-
; wert ist wesentlich größer als derjenige eines üblichen Transistors, wodurch ein
hoher Wirkungsgrad selbst bei Betrieb mit niedriger Stromstärke erzielt werden kann.
Das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft zwar einen Transistor
mit t pnp-übergang, die Erfindung kann jedoch auch auf die Herstellung anderer Transistortypen
angewendet werden, beispielsweise auf Transistoren mit pnip-oder npin-übergängen,
wobei ein Halbleiterbereich hohen Widerstands und einer Dicke von beispielsweise
etwa 3 bis 4 [, zwischen der Basisschicht und dem Kollektor gebildet wird (dabei
kann i ein eigenleitender Halbleiter oder ein n- oder p-leitender Halbleiter hohen
Widerstandes sein). Die Verminderung der Emitterf(äche führt in keinem Fall zu einer
Erniedrigung der Konstante I, in Gleichung (1), so daß der Stromverstärkungsfaktor
bei hohen Frequenzen nicht abfällt, wie durch die gestrichelte Linie b" in F i g.
3 dargestellt ist, und zwar selbst dann nicht, wenn der Emitterstrom ansteigt. Dies
ist insbesondere deshalb vorteilhaft, weil die Grenzfrequenz über einen weiten Stromstärkenbereich
einschließlich der Bereiche niedriger und hoher Stromstärke im wesentlichen konstant
bleibt. Wie aus obiger Beschreibung zu ersehen, ist es mit dem Erfindungsverfahren
möglich, einen Transistor herzustellen, der ausgezeichnete Eigenschaften aufweist,
und zwar mittels dieses einfachen, aber wirksamen Verfahrens. Gemäß der Erfindung
werden somit zunächst eine Emitterschicht und eine Emitterelektrode hergestellt,
deren Flächen größer sind, als die gewünschte Fläche der Emitterelektrode betragen
soll, dann ein Zuführungsdraht mit einer Berührungsfläche kleiner als die Emitterelektrode
darauf befestigt und schließlich der Teil der Emitterelektrode trennscharf entfernt,
der über die Berührungsfläche zwischen dem Zuführungsdraht und der Emitterelektrode
übersteht, wodurch die effektive Emitterfläche, welche durch die Abmessung der Elektrode
festgelegt ist, ohne Verminderung der Größe der Schicht selbst verkleinert wird.
Das Erfindungsverfahren zeichnet sich vor allem dadurch aus, daß die Herstellung
der Emitterschicht, der Emitterelektrode und der Verbindung mit dem Zuführungsdraht
sehr einfach ist, daß die Gefahr, daß der Zuführungsdraht bei der Verbindung mit
der Elektrode mit dem Halbleiter in Berührung kommt, wesentlich vermindert ist und
daß die Gleichrichterwirkung zwischen dem Emitter und den Basiselektroden wesentlich
verbessert wird, da das überschüssige Material der EmittereIektrode nach Anbringung
des Zuführungsdrahtes auf chemische Weise entfernt wird. Wenn die Emitterelektrode
als sehr dünne Schicht hergestellt worden ist, und zwar durch Aufplattieren, Niederschlagen
im Vakuum u. dgl., kann das Verfahren der trennscharfen Wegätzung der Emitterelektrode
besonders leicht durchgeführt werden.