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DE1514269A1 - Opto-elektronischer Transistor - Google Patents

Opto-elektronischer Transistor

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Publication number
DE1514269A1
DE1514269A1 DE19651514269 DE1514269A DE1514269A1 DE 1514269 A1 DE1514269 A1 DE 1514269A1 DE 19651514269 DE19651514269 DE 19651514269 DE 1514269 A DE1514269 A DE 1514269A DE 1514269 A1 DE1514269 A1 DE 1514269A1
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DE
Germany
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collector
base
opto
zone
transition
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
DE19651514269
Other languages
English (en)
Inventor
Newman Peter Colin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from GB33876/64A external-priority patent/GB1119523A/en
Priority claimed from GB14739/65A external-priority patent/GB1044494A/en
Application filed by Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE1514269A1 publication Critical patent/DE1514269A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Description

DipÜng, ERICH F. WALTHER PHB.31.^ Anmslder: ri V. FihLirS'GLOElLAMPENFAßRIEKßl
■■■Akte», PHB- 31 325 · 1 ζ 14PR Q
Anmeldung vomi 13. Aug. 1965 ■ .10 I ΗΛΟU
"Opto-elektronisoher Transistor11
Die vorliegende Erfindungbetrifft ein opto-elektronieoher 'Transistor, mit einem Halbleiterkörper der in Reihenfolge eine Emitterzone von einem Leitfähigkeitstypι eine Basiszone entgegengesetzten Le itfiihigke its type und eine Kollektorzone vom einen Leitfähigke its typ * enthält, wobei der Eraitter-Basis-Uebergang einen zur Strahlungaemission bestimmten p-n Uebergang bildet und der Kollektor-Basie-Ueberganfe- einen photoempfindliohen p-n Uebergang bildet welcher die vom Emitter-Baeie-Uebergang emittierten Photonen in elektrische Energie umwandeln kann, und wobei der Halbleiterkörper einen ersten Teil aus einem ersten Halbleitermaterial und einen sweiten Teil aus einem »weiten Halbleitermaterial mit kleineren Bandabstand ale das erste Halbleitermaterial enthält.
Opto-olektronische Transietoren «ingange erwähnter Art finden u*»,Verwendung al« elektrisch* VeretSrkerelementen oder Schaltelementen· Sie haben im allgemeinen eine pnp oder npn Struktur alt einem einzigen
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elektrischen Kontakt auf die Basiszone),aiser in bestimmten Fällen kann die Konstruktion derart sein, dass mehr als ein elektrischer Kontakt mit der Basiszone hergestellt wird, z.B. wenn die Basiszone einen Teil hohen spezifischen Widerstandes aufweist» der zur elektrischen Isolierung der Uebergänge dient* Das Prinzip der Wirkungsweise tines pnp optoelektronischen Traneistore bei schwachen Signalen ist folgendes!
Der Emitter-Baeis-Uebergang wird in der Vorwärtsrichtung vorgespannt, um eine Zone ausserordentlioher Ladungsträgerkonzentration auf jeder Seite dieses Ue be r gange β zu erhalten.· Das Halbleitermaterial und dtr Verunreinigungsgehalt werden derart gewühlt, dass eine grosse Anzahl der Löoherelektronenpaare unter Photonenemission rekombiniert, wobei die Quantumauebeute des Emitter-Basis-Uoberganges vorzugsweise ■ehr als 0,1 beträgt*
Der Kollektor-Basis-Uebergang wird in der Sperriohtung vorgespannt, us «ine Erschöpfungssone zu erzielen, und befindet sich vorzugsweise auf einem Abstand vom Enitter-Basis-Üebergang, der wenigstens •in· Diffusionslänge der Minoritatsladungsträger in der Basiszone beträgt· Löcher«lektronenpaare werden in der Erschöpfungszon· durch die von dem ersten Uebergang emittierten Photonen ausgelöst, welch· die ErsohöpfungssoM erreichen und di· Löcherelektronenpaare werden söhne11 durch das Md getrennt, wobei die Löcher dem Kollektor und die Elektronen der Basis sufHessen.
Das Eingangssignal moduliert den Emitter-Basis-Stroa. Diese Strominderung erzeugt eine Aenderung der Anzahl emittierter Photonen. Di· Aenderung d·· Kollektor-Basis-Stroms folgt der Aenderung des Emitter-· Basia-Stroms und d«r α. des opto-elektronischen Transistors nähert sich d«m Einheitewert, wenn bestimmte Bedingungen erfüllt werden. Die grösate Anzahl emittierter Photonen soll die Erschöpfungszon· des Kollektor-Basislieber gange β •»•ich·» und darin adsorbiert und in Strom umgewandelt werden
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mit einer Quantumausbeute von nahezu 1. ■
Das Halbleitermaterial der Basiszone taues eine niedrige Absorptionskonstante für die emittierten Photonen haben und die ireit« muss bedeutend kleiner als eine AbBorptiottsi&nge sein. i>äs Halbleitermaterial und die Verunreinigungskorizentration der Kollektorzone sollen derart gewählt werden, dass die emittierten Photonen eine Abeorptionelänge haben, die kleiner ist als die Breite der ErichÖpfungszone des Kollektor-Basis-UebergangeB. Dazu iet eine Aenderung der Absorptionskonetante in dem Halbleitermaterial in einer Zone des Körpers notwendig, wo die Photonen aufgefangen werden und es ist zu diesem Zweok vorgeschlagen «orden, einen Halbleiterkörper au verwenden, dae einen er«ten Teil aus einem ersten Halbleitermaterial und einen zweiten Teil aus einem zweiten Halbleitermaterial mit kleineren Bandabstand als das er»te Halbleitermaterial enthält, wobei der Kollektor-Basis-Uebergang gebildet wird durch einen Heteroübergarig zwischen der Basiszone aus dem erste» Halbleitermaterial und einer Kollektorzone aus dem zweiten Halbleitermaterial· mit kleineren Bandabstand. Der Kollektor-Basis-Uebergang kann z.B. zwischen ■ einer p-Typ Germanium-Kollektorzone und einer η-Typ Galliumarsenid- Basiszone liegen, wobei die p-Typ Emitterzone auoh aus Galliumarsenid besteht. Die Absorptionslfinge für den Wellenlängen, aus denen die von del vorwärts vorgespannten Eaitter-Baöis-Uebergang erzeugte Strahlung vorwiegend besteht, ist in dem Galliumarsenidteil etwa 1000 μ, w&hrend die Abeörptioriaiange in der Qormaniun-Kollektorion· «twa 0,3 μ beträgt. Die Gitterkonetante von Oermaniu· entepricht praktieoh d«r von OaIliuaareenid und ei iihd BaiiiB-Kollektor-Heterottbergänet durch .pitäxiale Ablagerung •iriir Kölliktorxone aue Oeriahiui auf einer Biiig£orie aus OäÜiumareenid
itörieirükiiöheh öptö^eieictfÖ-dei köiliktor^kÄli^Üeber-
.t original inspected
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ganges teilweise in einem ersten Teil mit grösserem, und teilweise in einem zweiten Teil mit kleinerem Bandabstand gelegen· Dabei ist praktisch allein der letztere Teil der Erechöpfungezone beim Absorbieren τοπ Photonen und bei der Produktion von Elektronen-Löcherpaaren wirksam.
Sie Erfindung bezweckt unter mehr, eine Konstruktion anzugeben bei der unter anderen obenerwähnte} die bei bekannten Konstruktionen auftretende Beschränkung der effektiven Breite der Kollektor-Basis-Uebergangszone vermieden oder wenigstens stark vermindert werden.
Ein opto-elektronischer Transistor eingangs erwähnter Art ist deshalb nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet) dass die Emitterzone völlig innerhalb des ersten Teiles, die Kollektorzone völlig innerhalb des zweiten Teiles und die Basiszone vorwiegend innerhalb des ersten Teiles liegt, und dass der Kollektor-Basis-Uebergang innerhalb des zweiten Teiles in einem Abstand von der Qrenzfl&che zwischen dem ersten und dem zweiten Teil liegt.
Der Vorteil einer solchen Anordnung besteht unter anderem darin, dass da der Kollektor-Basis-Uebergang innerhalb des zweiten Teiles des Körpers nr.t kleinerem Bandabstand liegt, eine effektivere Auffangung von Photonen und somit eine effektivere Erzeugung von Löcher-Elektronenpaaren erzielt werden kann, wahrend die Erschöpfungszone des Ueberganges in dem Teil mit dem Material kleineren Bandabetandes nicht nur auf der Kollektorseite des Ueberganges sondern auch teilweise auf der Basisseite des Ueberganges liegt. Die Breite der Erschöpfungezone hängt von der Verunreinigungekonzentration des Halbleitermaterials ab. Wenn der Kollektor-Basis-Uebergang völlig innerhalb des Materials mit dem kleineren Bandabstand liegt und die Verunreinigungskonzentration in dieeem Körperteil im allgemeinen bedeutend niedriger ist als in dem angrenzenden Material mit grösserem Bandabstand, in dem die Basiszone vorwiegend vorhanden ist, wird die zur Verfügung stehende Breite 4.er Erschöpfungszone
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vergrössert, so dass ein grösserer Einfang von Photonen erzielt wird.
Bei einem bevorzugten Ausführung eines opto-elektronischen Transistors nach der Erfindung liegt der Kollektor-Basis-Uebergajig von der Grenzflfiche zwischen dem ersten und dem zweiten Tail in einem splcben Abstand, dass wenn eine für die Wirkung des Transistors geeignete Sperrspannung über den Kollektor-Baeis-Uebergang gelegt wird, die Erschöpfungszone des Ueberganges praktisch vollständig innerhalb des βweiten Teiles des Halbleiterkörpera liegt. Bei einer solchen Anordnung kann die Breite der Erschöpfungszone möglichst gross gemacht werden.
Der Kollektor-Basis-Uebergang kann von der Grenzfläche awischer dem ersten und dem zweiten Teil in einem Abstand liegen, der mindestens Ip oder mehr als 2 μ oder sogar grosser als 3 μ beträgt.
Es soll keine Zone in dem Material, kleineren Bandstandes zwischen dem Kollektor-Basis-Uebergang und der Grenzfläche zwisohen dem ersten und dem zweiten Teil vorhanden sein, wo die Erschöpfungszone nicht anwesend ist und das"Ende der Ersohöpfungszone auf der Basiseeite des Kollektor-Basis-Ueberganges entspricht vorzugsweise der Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Teil.
Deshalb ist eine bevorzugte Ausführung einer opto-elektronischen Transistor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass der Kpllektor-Basis-tJebergang in einem solchen Abstand von der Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Teil liegt, dass dieser Abstand von der Erschöpfungszone des Kollektor-Baeis-Ueberganges bei einer über diesem Uebergang angelegten Sperrspannung praktisoh erreicht werden kann. D.h., dass es möglich ist eine derartige Sperrspannung über dem Kollektor-' Basie-Uebergang anzulegen, dass die Erschöpfungszone die Grenzfläche erreicht ohne dass Gefahr besteht zu einem Lawinendurchschlag an dem betreffenden Üebergang.
Bei einer anderen bevorzugten Aueführung des opto-elektroni-
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sehen Transistors ist der Abstand zwischen dem Kollektor-Basis-Uebergang und der Grenzfläche zwischen dem ersten und dem* zweiten Teil im Zusammenhang mit der in Betriebszustand über dem Kollektor-Basis-Uebergang angelegte Sperrspannung so gewählt worden, dass die Erschöpfungszone des Kollektor-Baeis-Ueberganges sich praktisch bis an der Grenzfläche ausdehnt< In dieser -bevorzugten Ausführung wird also in der Betriebszustand eine derartige Sperrspannung über dem Kollektor-rBasis-Uebergang angelegt, dass der Band der korrespondierende Erschöpfungezone praktisch -zusammenfällt mit der Grenzfläche zwischen dem ersten und zweiten Teil. Um die maximale Lichtmenge aufzufangen, muss der stark absorbierende Teil der Erschöpfungszone des Kollektor-Basis-Ueberganges eine Breite von mehr ale 3 Absorptionslängen haben für die Wellenlängen, aus denen die vom Emitter-Basis-Uebergang emittiert« Strahlung vorwiegend besteht. JSs kann berechnet werden, dass bei einer Breite von 3 Abeorptionslängen bereits 95 % bei 4 Ahsorptionslängen 98 % und bei 5 Abeorptionslängen 99,4 $ der aufgefangenen Photonen absorbiert werden. Eine grössere Breite der Erschöpfungszone könnte zu einer Zunahme der Laufzeit für die Löcher-Elektronenpaare führen.
Bei einem opto-elektronischen Transistor werden deshalb nach einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung die Dotierung vom Material mit dem kleineren Bandabstand und die Sperrspannung über dem Kollektor-Baeis-Uebergang so gewählt, dass die Breite der Kollektor-Basiserschöpfungszone grosser ist als etwa drei Absorptionslängen der Wellenlängen aus denen die vom Emitter-Basis-Uebergang emittierte Strahlung vorwiegend besteht. Vorzugsweise werden Dotierung und Kollektor-Basissperrspannung so gewählt, dass die Breite der ErschSpfungezone nicht grosser ist als etwa fünf Abedrptionslängen.
Da die Photonenabsorption absichtlich innerhalb des Materials, kleineren Bandabstandeε erfolgt, weil die Erschöpfungszone des Kollektor-
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Basls-Ueberganges nahezu völlig innerhalb des Teilee kleineren Bandab-. etandee liegt, liegt die Notwendigkeit einer hohen Verunreinigungekonzentration auf der Basisseite dee Kollektor-Basis-Uebergangee zum Lokalisieren der Erschöpfungszone nahezu vollkommen auf der Kollektorseite nicht vor· Die Verunreinigungekonzentration in dem angrenzenden Material grösseren Bandabständeβ, wo die Basiszone im wesentlichen vorhanden ist, kann daher unabhängig von den für den Kollektor-Basis-Uebergang verlangten Eigenschaften gewählt werden.
Von den beiden Teilen des Halbleiterkörpers kann der eine Teil epitaxial auf dem anderen Teil angewachsen sein.
Der erste Teile des Körpers kann vorteilhaft aus einem ersten Halbleitermaterial bestehen, das epitaxial auf dem zweiten Teil eines zweiten Halbleitermaterials kleineren Bandabstandes als der des ersten Halbleitermaterials angewachsen ist·
Vorzugsweise wird-diese Methode so durchgeführt, dass der erste Körperteil epitaxial in einer Höhlung in dem zweiten Körperteil, aber nicht durch diesen Teil hin, angewachsen werden kann·
Die Erfindung ist von besonderem Interesse, wenn das erste Halbleitermaterial des ersten Teilee durch eine IH-V Halbleiterverbindung oder eine substituierte IH-V Halbleiterverbindung und das zweite Halbleitermaterial des zweiten Teiles durch eine IH-V Halbleiterverbindung oder eine substituierte IH-V Halbleiterverbindung gebildet werden.
Unter einer IH-V Halbleiterverbindung wird eine Verbindung nahezu gleicher Atommengen eines Elementes der Klasse von Bor, Aluminium, Gallium und Indium der Gruppe III des periodischen Systems und eines Elementes der Klasse von Stickstoff, Phosphor, Arsen und Antimon der Gruppe V des periodischen Systems verstanden. Unter einer substituierten IH-V Halbleiterverbindung wird eine Verbindung verstanden, in der einige
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der Atome dee Elementes der vorerwähnten Klasse der Gruppe III durch Atome eines anderen Elementes oder anderer Elemente der gleichen Klasse und/oder einige der Atome des Elementes der vorerwähnten Klasse der Oruppe V durch Atome eines anderen Elementes oder anderer Elemente der gleichen Klasse ersetzt sind·
• ■ *
- Sie Erfindung kann weiter vorteilhaft verwendet werden, wenn das erste Halbleitermaterial des ersten Teiles eine II-VI Halbleiterverbindung oder eine substituierte II-VI Halbleiterverbindung und das zweite Halbleitermaterial des zweiten 1TeIIeS eine II-VI Halbleiteryerbindung oder eine substituierte II-VI Halbleiterverbindung ist. unter einer II-VI Halbleiterverbindung wird hier eine Verbindung verstanden, die Halbleitereigenschaften zwischen.nahezu gleichen Atommengen eines Elementes der Klasse von Beryllium, Magnesium, Cadmium und Quecksilber der Gruppe II des periodischen Systems und eines Elementes der Klasse von Sauerstoff, Schwefel» Selen und Tellur der Gruppe VI des periodischen Systems hat. Unter einer substituierten II-VI Halbleiterverbindung wird hier eine II-VI Halbleiterverbindung verstanden, in der einig· der Atome des Elementes der vorerwähnten Klasse der Gruppe II durch Atome eines anderen Elementes oder anderer Elemente der gleiohen Klasse und/oder einige der Atome des Elementes der vorerwähnten Klasse der Gruppe VI durch Atome eines anderen Elementes oder anderer Elemente der gleichen Klasse ersetzt sind*
' In einer Vorzugsform des opto-elektronischen Transistors nach der Erfindung besteht der erste Teil aus Galliuaarsenophosphid (GaA*4 P„) und der zweite Teil aus Galliumarsenid·
In einer weiteren bevorzugten Aueführungeform des opto-elektronischen Transistors nach der Erfindung besteht der erste Teil aus Galliumarsenid und der zweite Teil aus Galliumindiumarsenid ((Ja, In Ab). Bei einer weiteren Vorzugsform des opto-elektronischen Tran-
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sistors nach der Erfindung ist die Stelle des Kollektor-Basis-Uebergangee in bezug auf der Grenzfläche zwisohen dem ersten und zweiten Teil bestimmt durch eine vorhergehende Diffusion einer das Leitfähigkeitstyp bedingenden Verunreinigung vom einen Typ aus dem ersten Teil im zweiten Tail, wobei im Anfang der erste Teil eine praktisch gleichmässige Verunreinigungskonzentration dee einen Typs enthält, und der zweite Teil im Anfang eine praktisoh gleichmässig· Konzentration einer Verunreinigung entgegengesetzten Type enthält, welche letztere Konzentration niedriger ist.als diejenige der Verunreinigung vom einen Typ la ersten Teil.
Die Verunreinigung vom ersten Typ soll dabei so,gewählt werden, .dass sie sowohl im ersten als im zweiten Halbleitermaterial den gleichen Leitfähigkeitstyp bestimmt.
Bei einem derartigen opto-elektronischen Transistor besteht nach einem * bevorzugten Ausführungsfora der erste Teil «us Galliumarsenophosphid (GaAA. ?_)» das epitaxial angewachsen ist auf dem zweiten, aus Galliumarsenid bestehenden Teil, wobei die Verunreinigung des einen Typs ein Donatorelement und die Verunreinigung entgegengesetzten Typs ein Akzeptorelement ist.
Das Donatorelement kann dabei Zinn und das Akzeptorelement kann Zink sein.
Eine Ausführungsform der Erfindung wird'nachstehend beispielsweise an Hand der schematischen Zeichnung näher erläutert, in der
Fig* 1 graphisch.die Konzentration von Verunreinigungszentren in dem Halbleiterkörper eines opto-elektronischen Transistors nach der Erfindung,
fig. 2 im Schnitt einen Teil des opto-elektronischen Transistors nach Fig. 1 in einer Heretellungestufe vor den Befestigen der Leitungen an den verschiedenen Zonen de« Halbleiterkörpere und
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teiles nach Flg. 2 zeigen*
In Fig. 1 sind die Verunreinigungszentren C als Ordinate in einer logarithmischen Skala und die Abstände S in dem Halbleiterkörper als Abszisse linear aufgetragen.
Der opto-olektronische Transistor nach den Fig. 1-3 "besteht
• . ■ ■ ■
aus einem Halbleiterkörper mit einer ρ Unterlage 1 aus Galliumarsenid niedrigen spezifischen Widerstandes mit einer gleiohmäasigen Akzeptorkonzentration von Zink von etwa 3 ι 10 At/cm* , mit einer p-Typ Kollektorzone hohen spezifischen Wideretande aus Galliumarsenid, das epitaxial auf der Unterlage 1 angebracht ist und das eine gleichnässige Akzeptorkonzentration von Zink von 2 σ 10 5 At/ca* hat, mit einer η-Typ Basiszone 3, einer p-Typ Emitterzone 4, einem Snitter-Basis-Uehergang 5 und einem Kollektor-Basis-Uebergang 6. Sie p-n Üebergänge 5 und 6 sind in den Fig. 1 und 3 durch gestrichelte Linien und die Grenzfläche zwischen der Unterlage 1 und der Zone 2 ist durch eine gestrichelte Linie 7 in Fig. 1 angedeutet. Die Emitterzone 4 und ein Teil der Basiszone 3 liegen innerhalb βine β Teiles des Halbleiterkörperβ aus einer festen Lösung von Galliumarsenid und Galliumphosphid, weiter Oalliuaareenophosphia genannt* Die Kollektorzone 2 liegt völlig innerhalb eines Körperteiles aus Galliumarsenid* Der Galliumaxsenophoaphid-Teil des Körpers wird durch epitaxial in der Höhlung 8 angewachsenes Material (Fig. 3) gebildet, welche Höhlung »ich in diesem Teil aber nicht durch diesen Teil hin erstreckt. Die Grenzfläche zwischen dem epitaxial angebrachten Galliumarsenophoephid und dem Galliumarsenid an dem Ende der Höhlung wird durch die strichpunktierte Linie H angedeutet* In dem epitaxial angebrachten Teil des Galliuraarsenophosphide ist «ine gleichmässige Akzeptorkonxentration von 2 χ 10 5 At/cm9 von Zink intsprtchend der Zinkkonzentration in der Kollektoreone 2. vor·* handen. Sie das Leitfähigkeitstyp bedingende Verunreinigung in der Basiszone 3 %$% Zinn in einer Konzentration von, Z x 10-' At/cm* an dem Snitter-
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Basis-Uebergang 5 un^L die Konzentration sinkt auf 2 χ 10 ^ At/cm8 an dem Kollektor-Basls-Uebergang 6 herab. Das Zinn ist anfangs in dem ganzen epitaxial angebrachten Teil aus Oalliumareenophoephid in einer glelchmässigen Koneentration von 2 χ 10 ■ At/cm8 vorhanden, vas in Pig. 1 durch die horizontale, geraden vollen bzw. gestrichelten Linien 15 und 16 angedeutet ist, aber durch Diffusion während der Herstellung der Vorrichtung nach dem Anwachsen der epitaxialen Schicht wird das Zink vorbei der Grenzfläche 14 vorgesehen, um ein Diffusionsprofil gemäße der gekrümmten Linie 17 ale Fortsatztung der Linie 15 bu erzielen. Die Diffusion ist derart, daes der Kollektor-Basis-Uebergang 6 in einem Abstand von etwa 1 μ von der Grensflache 14 in dem Galllunaraenid-7e11 d«s Körpers liegt« Die das Leitflhigkeitstyp bedingende Verunreinigung in der Emitterzone ist Zink In einer OberflÄchenkonzentration von 3 x 10 ' At/cm* in dea ganzen epi-taxialen Teil aus Galliumareenophosphid infolge Diffusion* Der Emitter-Baeie-uad der Kollektor-Bacls-Uebergang enden beide nur in einer gemeinsamen, fischen Oberfläche der Zonen 2, 3 und 4 des Körpers und der Emitter-Basle-Oebergang wird von dem Koilektör-BasiB-Uebergang innerhalb de« Halbleiterkörper umgeben. Die AbaeeBungen der ρ Galliumarsenid-Unterlage sind 1 mm χ 1 mm χ 0,3 am Dicke und die epitaxial angewachsene Kollektorzone aus Galliumarsenid hat eine Dicke von etwa 30 μ, während die Grenzfläche 14 zwischen dem epitaxial angebrachten Galliumarsenophosphid und dem Galliumarsenid in einer Tiefe von etwa 20 μ unter der gemeinsamen Fläche des Körpers liegt· Der Kollektor-Basi·- Uebergang 6 in dem epitaxial angebrachten Galliumarsenid liegt in einem Abstand von etwa 1 μ von der Grenzfläche 14, also auf etwa 21 μ von der gemeinsamen Fläche. Der Emitter-Basis-Uebergang 5 liegt in einer Tiefe von etwa 5 c innerhalb des epitaxial angebrachten Galliumarsenids. Das Gebiet des grösseren Teiles des Kollektor-Baeis-tleberganges parallel zu der Grenzfläche 7 «wischen der Kollektoreone 2 und der Unterlage 1 und
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• 12 - PHB.31.335
parallel sur der geaelneaaen flachen Oberfläche der Zonen 2, 3 und 4» in welche beide Ueberglngen enden, let etwa 112 μ χ 62 μ und das entsprechende Oebiet de« Emitter-Basis-Uebergangee ist etwa 50 μ ζ 50 μ. Die obereι geneinsame flache Oberfläche dee Körpers, in der die Ueberglnge enden, hat eine isolierende Maskierungesehioht 9 aus Silisiumoxyd ■it swei Fenstern 10 und 11, in denen ohaisohe Kontakte 12 und 13 auf der Slitter- bzw» der Basiszone angebracht sind·
' Der opto-elektronisch* Transistor nach den Fig. 1 bis 3 wird
wie folgt hergestellt.
Sin Körper aus ,Galliumarsenid alt niedrigen, spezifisohea Widerstand und «it Zink als Akseptorverunreinigunc in einer-Konzentration von etwa 3 χ to At/c«* in Fora einer Scheibe rom 1 ob χ 1 es, die auf eine Dick· ron 0,3 bsi «ur Bildung einer als Tragerkbrper dienende Unterlage 1 abgeschliffen und derart poliert wird, das« eine tadellose KristallStruktur und eine optisch flaohe Abmachung an einer der grCsseren flftohen entstehen. Das Ausganges*terIaI wird durch eine Scheibe von 1 osf gebildet, so dass während der weiteren fierstellungsstufen durch Anwendung geeigneter Masken eine Ansahl der beschriebenen Vorrichtungen erhalten werden kann, wodurch eine Ansahl gesonderter Vorrichtungen τοη der Binseischeibe gebildet werden, die nachher durch Schneiden vonein·* ander getrennt werden. Nachstehend wird das Verfahren an Hand der Bildung einer gesonderten Vorrichtung beschrieben, wobei aagenoMMn wird, dass Maskierung, Diffusion, Aetsen und weitere Vorginge vor de· Aufteilen gleichseitig für alle gesonderte Vorrichtungen.auf der SinseIscheibe erfolgen.
Sine p-Typ Galliuaarsenid-Sohioht stit einer Dioke von 30 μ wird epitaxial aus der Dampfphase auf der vorbereiteten Oberfläche der Unterlage 1 zur Bildung einer Kollektoreone 2 angebracht* Die GalliuM-areenid-Schicht wird bei 75O0C durch die Reaktion von Gallium und Arsen
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gebildet. Dae Galliue entsteht durch die Zersetzung von Galliuntmonochlorid und das Arsen wird durch die Reduktion von Areentriolilorid mit Wasserstoff erhalten. Gleichseitig mit der Ablagerung das Galliuaarsenids wird Zink derart niedergeschlagen, dass in der epitaxial angewachsenen Schicht eine gleichaaaeig· Zinkkonsentration von 2 χ 10 ^ At/ca* erhalten 'wird. ■' - * ■■ ; ■;." ' " " " ■'. \ . _ '.. . ' '. ' _
• Bin· Siliziumoayd-Maskierungaeohioht wird dann auf der Ober-
, flache dee epitaxial angebrachten Oalliumaraenids durch die Reaktion von tÄockne» Sauerstoff und Tetratthylailicat bei einer Temperatur von 350-45O0C angebracht. Die Scheibe wird horiiontal auf einen Stander gelegt ao daas kein Siliaiueoxyd auf der unteren FLlohe der Unterlage niedrigen speaiflachen Widerstands niedergejichlagea wird.
Sine photoeapfindliche Maskieriingsachioht die bei üblichen in der Halbleitertechnik angewendetiatPhotoreeervierungeverfahren verwendet wird, wird jetzt auf der Oberfläche der SilifciuMoxyd-Maakierungseohlcht angebracht und durch eine Maske hinduroh derart belichtet, dass ein Gebiet vdn 110 μ χ 60 μ vor der einfallenden Strahlung abgeschirmt'wird. Der nioht belichtet· "Seil der Maekierungssohieht wird durch einen Entwickle? entfernt, so dass ein Fenstervon 110 μ χ 60 μ in dar Maekierunfsschicht gebildet wird. Sie untenliegende, durch da« Fenster belichtete Oxydschicht wird dann durch eine Flüesigkeit gettzt, die aue einer Lösung von 25 ^ AasBoniumfluorid und 3 % Fluorwasaerstoffstura in Waeeer besteht. Die Aötsung wird fortgeaetat, bis ein Fenster von 110 μ χ 60 μ in der Oxyd« echicht erhalten ist. Sie photoempfindliohe ltoskierungasohicht wird dann von dem übrigen Teil der Oberflache der Oxydachioht durch Crweiohunf in · Triohlor&thylen und durch Abreibung entfernt. Oeeignetea Maskierungsmaterial und Entwickler eind bekaeint und kluflick erhältlich, s.l. Kodak Photo aaaiet.
Der Körper wird dann ge»tst.«ur Bildung einer HBhlung in der .
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epitaxial angebrachten Galliumarsenid-Schicht 2 «a einer den fenster in der Oxydaohieht entsprechenden Stell·. Si· Aetsung wird fortgesetzt, bis eine HBblung 8 «it einer Tiefe von 20 μ in der epitaxial angebrachten p-Tjp Schicht entstanden ist. Ün geeignet·« A*ts«ittel besteht aus 3 Teilen konsentrierie« HTO31 2 Teilen HgO und 1 Teil HF (40 5t), das bei 4O0C ■it einer Geschwindigkeit τοη etwa 1 μ/seo Terwendet wird. Sie Oxydsohioht vird darauf durch LQsung in der rorenrlhnten A«aoniu«fluoridnuorvasserstoffsSure vKsserigen Lesung entfernt. Di· Anfangeoberflache der epitaxial angebrachten Galliuaarsenld-Schickt 2 «it der Höhlung roh 20 μ vird fur weitere epitaxial· Anbringung durch kursseitige Aetsung in der Torerirlhn te» Lösung Ton Salpeter sture uad yiuorwasser stoff slur« jedoch bei Ziskerteaperatur behandelt·
Der so behandelt· Wfarper vird in ei« lohr gebracht und eine n-Tjrp Oalliusiarsenophoephid-Schioht wird epitaxial auf der Oberfl Ich· der vorher angevaohsenen Schiebt 2 aus Oalliu»areenid angeiraohsen· Si· V Oalliu«areenophosphid<-Sohioht wird bei 75O0C durch die Reaktion τοη Oalliu« «it Arsen uad Phosphor gebildet. Sas OaIliu» entstellt durch die Zersetsung το« Oalliuasionoohlorii und das Ars«« und Phosphor werden durch di· Beduktio» ihrer Trichloride «it Wasserstoff «realte«. Der Phosphorgehalt in der epitaxial angewachsen·« fest·« LSsung der 0alliu«ar»enophosphid-Schioht ist 1,5 x 1021 At/oef. Gleichseitig ait der Anbringung der Oalliueareenophosphid-Schioht werden Zinn und Zink derart angebracht, dass in der epitaxialen Schieht eine gleich*I*eige Zinnkonsentration τοη ' 2 χ ΊΟ17 At/o«* und eine gleioaalssig· Zinkkonsmtratiell τοη 2 χ ΙΟ15 it/oV erhalten ν·r*ea. Si· epitaxial angewachsene Schioht folgt den Usrissen 4er Oberflächt u»d der Anwaohe wird fortgesetst, bis di· Schicht •im solche Sioke hat, dass di· epitaxial ang·wache·«· Schioht aus OalliuaareeMophosphid; di· EBhIwIf ausfüllt und eich über di· HBhlungsson· us einige Mikron Torsei der Anfsngsoberfltche der epitaxial angebrachten
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Galliumareenld-rSchicht 2 erstreckt.
Mach des «pitaxialen Anbringen wird der Körper au· dee Rohr herausgenommen und Mit dar anderen Seit· auf einer alt eines Klebemittel übersogen·} Me teilscheibebefestigt* Be wird Material von den belichteten
Körperteil aus dem epitaxialen Galliuaareenophoephid durch !Polieren ent---"
fernt bis die Oberfläche flach ist und einige Mikron unterhalb der Anfangeeben· der epltaxialen Schicht 2 aus Qalliuaareenid lieft·Durch Verwendung feeigneter Karkierunffeverfahrea kann beetiaait werden, wann die Anfangsfllohe der epitaxial angewachsenen Schiebt 2 aue Oalliuiiareeniä erreicht let, vorauf dae Polieren angehalten wird» Durch dieee· Intfernen der OalliuBarsenophoaphid-Sohicht erhilt «an einen Körper nach den Fig. 2 und 3 der eine p* unterlage ei* einer p-^rp f pit axialen Schicht 2 «it einer Dicke von nahesu 30 μ und einer Eöklung 6 «it einer fiefe von nahetu 20 μ von der Oberfläche b»v in dieser Schicht und eine auf de« OaIlluftareenid epitaxial angewaoh—ne nsiliiMareMtofiiioMjudcieBiiicht I enthalt. Die Grenefltohe 14 swieohen ie« OalliuBarsenophoephid und de« flailiumareenid koBuat «it de« Ende der HBhlung 8 überein· .
Der Körper wird dann >ur Asinigung in einer Lösung von
Methanol und Bro« leicht geltst, bevor eine Silisiuaoxjrd-llaekierungeeohicht auf der garnen Körperoberfläche durch die Reaktion von trockne« Sauerstoff"undIetratthyleilioat bei einer Teeperatur von 350 - 45O0C angebracht wird· ,
DerKörperwird in eine« sugeeoh«olsenenSiIiziuaoxydrohr untergebracht und bei HOO0C während einiger Minuten erhittt, us dae Zinn in da· epitaxial angewachsene Oalliuaarsenophosphid vorbei der Qreneflache 14 bie cu dem untenliegenden Galliuaarsenid ei'ndlffundieren su lassen· Die Diffusion erfolgt derart» da·· der Kollektor-Baeis-Üebergang, wo die Zinnkonzentration 2 χ 10 ^ At/ca beträgt, in einem Abstand von etwa 1 μ von der Qreneflache völlig innerhalb des Körperteile· aus Qalliuaareenid
liegt. 809825/0759
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Die SiliBiuaoxyd-Maekierungseohicht wird dann von der unteren KSrperflache, d.h. von der Oberfläche der GaIl iuaarsenid-Unterl age 1 wie folgt entfernt.
Die obere Körperfläche alt der Silieiueoxjrdschieht wird ait einer Lösung Ton Apiezon-tfaohs in Toluen überzogen und durch Verdampfung dea Toluene erhärtet· Die SiliziuBoxydsohicht auf der unteren Körperfltche wird durch Verwendung der vorerwähnten Lösung au» Aamoniuefluorid und Fluorwaaaeratoffaäure in Waeaer entfernt* Der Apieson-Wachs auf der oberen Hache wird in Toluen gelöst, ao daaa eine Silisiunoxydechicht lediglich auf der oberen Körperfläche aurüokbleibt*
Ea wird eine photoeepfindliohe Naskierungeschioht auf der Oberfläche der Siliziuaoxydsohicht 9 angebracht und duroh eine Maske derart belichtet, daae ein Gebiet über de« in der EShlung epitaxial angebrachten Oalliuiiaraenophoaphid von 40 μ χ 40 ft vor der einfallenden Strahlung abgeaehirmt wird« Der nicht belichtete Teil der Schicht wird durch einen Entwickler entfernt, eo daaa ein Venater von 40 μ χ 40 μ in der Naakierungaachioht gebildet wird. Der KBrper wird lur Bildung einea Fenetere 10 (Fig· 3) von 40 μ χ 40 μ in der Silieiuaoxydaohioht 9 «ι einer Stelle unter de« Fenster in der Maakierungaaohioht geätet* Daa Aetaaittel iet die Araonfuafluorid- und Fluorwaeeeratoffeäurelöeuhg, die sun Entfernen der vorher gebildeten Silisiueoxydeohicht benutst wird·
Daa auf der Oberfläche der Silisiuaoxydeohicht 9 surückbleibende photoeepfindliohe Material wird durch Erweichung in Trichlorftthylen und duroh Abreiben entfernt· Der Körper wird dann in eines sugeaehmolsenen Siliziuaoxydrohr ait Zink und UbereohÜeeigea Arsen untergebracht, worauf Phosphor und Zink in die GaIliueareenophoephidrone durch Erhittung des Rohrea auf 900-10000C eindiffundiert wird·
Die Zinkdiffusion wird derart geregelt, dass der Emitter-Basis-Debergang des opto-elektronischen Traneistors in einen Abstand von
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5;μ von der KLSche-der Zone 3 liegtf wo die Konzentration 3 x 10 ° At/cm* ; beitragt» ' ,:'.:.-,-;;-·-_■...:'· . .. "'---". r„ ·.' ; ■' ■·■■ - ■■'■■--.' ·.■■;■■ ;
Ein ohmischer Kontakt wird auf der p-ityp Emitterzone durch Verdampfung von Gold mit 4 ^ Zink über der gansen oberen Körperflache «ngebracbt* Die Quell·"·wird'.»uf 800-100O0C »and der K&rpm* tut Zium*-C temperatur gehalten und die Verdampfung beauieprucht nioht »ehr ale eine Minute, so dass eine Qold-4 5ί Zink-KonteJcteohicht 12 «uf der Skitter zone ' ;in--deift -Pene1»r" 10 erhalten νί?&* r'■■ ' ■.-■-""■■" -"?·.'. ---'^-·- ■" ■■"■=■■- "^- «•-^ί^.ί-' S^w. :
Sie auf der Oberfläche duroh Aufdampfung angebrachte QoId-Zink-Menge ist derart, dass diese nicht auereicht, um das Fenster 10 auszufüllen und das Tenster wird darauf mit eine» Schutslaok aus z.B. kauflioh erhlltiichen Cerrio Reeist ausgefüllt. Der verbleibend· Teil des Qold/Zinks auf der oberen JQSrperfläohe wird dann durch eine LSeung von 40 g JCJ, 10 g J und 25Og HgO' entfernt, ^V
Sine frische photoeepfindliohe Sohicht wird «uf der öberfläohe angebracht und durch eine Maske derart beliohtet» dass ein zweiteβ Gebiet von 40 χ 30 μ über den Oalliunareenophoephid in der Höhlung vor der einfallenden Strahlung abgeachirBt wird« Sir nioht belichtete Teil der photoempfindlichen Schicht wird entfernt, so dass ein Fenster von 40 'x 30 μ in der Maekierungsachicht enteteht. Der Körper wird dann zur Biiduag eiaiMif Psnater* 11 (fig.^ 3) Voa 40 ^e 30 μ in der SiliMuaoxydeohicht 9 an einer Stelle unter dea in der Maakierungäeohicht gebildeten Fenster geätzt. Das gleiche Aetzaittel wird benutet wie zur Bildung des Fensters 10 in der Siliziumoxydschicht. Der Lapk aus Gerric Beeist in ilen Fenster 10 über dem aufgedaepf ten Oold/Ziak-Kontakt wird nicht von dea Aetzmittel angegriffen, ί»» Fenster 11 «adfet die Basissone 3 zug&ng-" lieh, die vorwiegend aus QaIliuaarsenophoephid besteht und auf dieser Zone- wird ein ohaisbher Kontakt 'durch1 Verdampfung Von Gold mit 4 % Zinn über dem ganzen oberen KörperfiSehe aiigebracht» so dass eine Qoldi4 ?ί ;Ζΐηη-
Schicht 13 in dea fenster, 11 auf der SiliaiuBoxydecMcht erhalten wird. Die Menge Gold/Zinnauf der oberen Flache ist derart, das* sie nicht, genügt, üsi das ^nster 11 auszufüllen und diese· wird dann ganz·'mit dem
SchutBlackCerric Resist gefüllt. Der verbleibendeTeil dieser Gold/Zinn-Schicht auf der oberen XdrperflSche wird entfernt alt dem belichteten Teil der photoempfindlichen Maskierungeaehicht durch Erweichung in 1EtIjchl or ft thjrl en und durch Abreiben. ......
: ; Der Schutalack von Cerrio Reeist ±n den Fenstern jiCkuftd 11 über .den Qold/Zink- und aold/Zinn-Schichten wird duroh Lösung i».;As«ton " entfernt.'-. " __ _ . . ·.-;;:;:? ■--.-■
'-.·-.,; . Der ßSrper wird in einen Ofen gebracht und auf 5OQ0C wahrend
5 Minuten erhitzt, ujb die Oold/Zink-und aold-Zinn-Schichten 12 bssw. 13 auf der Bsiitter-biw. Ba»is»one festsulegiersn. - ■ ·:/.:ν-- :■.-.'- - . ^ - ■--...-■■ " Eine reflektierende nicht dargestellte Qoldschicht kann darauf selektiv auf der Oberfliehe der Ozydschicht »ur Bildung eines Spiegels ] an dea Uefang des Braitter-Basie-Üebergangee angebracht werden. Dies kann dadurch erfolgen, das« eine photoeapfindlich·Maskierungasohicht «uf der ganten Oberflieh· angebracht und durch eine Maske derart belichtet wird, dass «in schealer Streifen über dea Uefang des Emitter-Basie-Üebergangee vor der einfallenden Strahlung abgeschirmt wird. Der nicht belichtete Teil der photoempfindlionen Schicht wiud derart entfernt^ das» ein Fenster = entsprechend des schmalen Streifen in der Xaakierunesschicht gebildet wird. Sarauf wird QoId auf die gan*e obere KBrperfläohe aufgedampft, so dass in: *
dea in der Maakierungeschioht gebildeten lenster eine reflektierende Goldüchioht auf der SiIixiusoiydechioht niedergeschlagen wird. Das auf den weiteren. Oberfl Ichenteil auf gedaiipf te Gold wird dan« Bit dea belichteten Λ11 der photoeapfindlichen Schicht durch iSrweiohung in Trichloräthylen und duroh Abreiben entfernt. -^v
II· *3h*ibe1 wirddann in S<^erteile^^v^^ «s».i· 1 «ti aufgeteilt,
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die je einen.opto-elektronischen Transistor enthalten. Ein Molybdänstreifen wird auf der p+ Unterlag· 1 mittels einer Legierung aus Wismut und 2 % Silber oder Vismut und5 # Cadmium festgelötet.
Darauf verdien Zuleitungen an den Oold-Zinn- und Gold-Zink-Kon takten 12, 13 auf ά»τ Baals- bzw« Emitterzone befestigt durch WErme-
Druckverbindung von Oolddrlhten. Das auf dies« Weise «it Zuleitungen versehene Gans· wird sohliesslich noch in einer Flüssigkeit geätit, die aus 3 feilen konzentrierter HlTO., 2 ftiltn H2O undΊ Ttil HP (40 ^) bei Ziemertemperatur besteht. Das Oanse wird dann alt einer geeigneten Hülle versehen. - -
Bs wird einleuchten, dass viele ander« Ausführungsforeen des opto-elektronischen Transistors nach der Erfindung hergestellt werden können. Sas Material des ersten Teiles alt frSsserea Bandabstand braucht nicht epitaxial in einer Höhlung in dsm Material alt kleinere« Bandabstand des «weiten Seiles angebracht »u werden, obgleich dieses Terf&hren eine besonders gut wirksaee Vorrichtung ergibt. Das Material mit grBeaeren Bandabstand kann B»B. epitaxial auf einer flachen Oberfl5ohe eines Körpers aus Material alt kleineres Bandabstand angebracht werden. Pas Material mit dem grCssersn Bandabstand des ersten Teiles kann anders als epitaxial angebracht werden. Her erste Teil des Halbleiterkörperβ kann z.B. aus Qalllumarsenophosphid und der zweite Teil des Halbleiterkörperβ kann aus Galliumarsenid bestehen, wobei der erste Teil durch.Diffusion von Phosphor in den Galliuearsenldkörper gebildet wird, in dem der zweite Teil vorhanden ist. Bei diesem Verfahren muss die Diffusion der das Leitfihigkeitstyp bedingenden Verunreinigung z.B. Zinn in der Basiszone genau geregelt werden, um den Kollektor-Basis-Uebergang in einem Abstand von der Grenzfläche zwischen den zwei Teilen des Halbleitermaterials mit verschiedenen Bandabstanden festzulegen.
In der beschriebenen Ausführungeform ist der Akzeptorkonzen-
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* ■ - m
* A T
tration in der Unterlage 3 χ 10 ' At/cm* und die Akseptorkonzentration an der Oberfläche der Emitterzone ist" 3 x 10 ° At/öaP . Üb die Absorption von Photonen in der Emitterzone möglichst niedrig zu halten, ist die Konzentration an der Oberfläche der Zone vorzugsweise niedriger z.B. 3 χ 10 ' At/cm" (Zink). Ub unerwünschte Diffusion des* Akzeptorelementea in die Unterlage während der Diffusion und des epitaxialen Anvacb«e eu vermeiden, ist es zu bevorzugen, die Akzeptorkonseatration in der Unterlage nicht höher als die endgültig an der Oberfläche der Emitterzone verlangte Konzentration zu wählen. Dies gilt insbesondere, wenn das Akzeptorelernent in der Unterlagedem zur bildung der Baitterzone eindiffundierten Slenent identisch ist· Zur Vermeidung unerwünschter Diffusion und sum Aufrechterhalten einer höheren Akeeptorkonzentration in der Unter· lage kann auch ein Element mit eines kleineren Diffusionskoeffifeienten z.B. Mangan bub Bedingen des Leitfähigkeitstyps in der Unterlage benutzt werden.
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Claims (16)

PATENTANSPRÜCHE:
1. , Opto-elektronischer Traneietor, mit einem Halbleiterkörper
der in Reihenfolge eine Emitterzone von einem Leitfähigkeitetyp, eine Basiszone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und eine*Kollektorzone vom einen Leitfähigkeitstyp enthält, wobei der Emitter-Basis-Uebergang einen zur Strahlungsemiesion bestimmten p-n Uebergang bildet und der Kollektor-Basia-Uebergang einen photoempfindlichen p-n Uebergang bildet welcher die vom Emitter-Basis-Uebergang emittierten Photonen in elektrische Energie umwandeln kann, und wobei der Halbleiterkörper einen ersten Teil aus einem ersten Halbleitermaterial und einen «weiten Teil aus einem zweiten Halbleitermaterial mit kleinerem Bandabstand als das erste Halbleitermaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterzone völlig innerhalb des.ersten Teiles, die Kollektorione völlig innerhalb des zweiten Teiles und die Basiszone vorwiegend innerhalb des ersten Teiles liegt, und dass der Kollektor-Basis-Üebergang innerhalb des zweiten Teiles in einem Abstand von der Grenzfläche zwischen dem ersten und dep zweiten Teil liegt.
2« Opto-elektronischer Transistor nach Anspruch 1, dadurch ge-
kennzeichnet j) dass der Kollektor-Basis-Uebergang in einem Abstand von der Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten. Teil liegt, so dass, bei einer zur Wirkung des Transistor» geeignete Sperrspannung über den Kollektor-Basis-yebergajng, dessen Erschöpfungezone praktisch völlig innerhalb des zweiten Tf il·· des fälbleiterkSrpers liegt. ---■■■ ·
3. Opto-elektroniacher Transistor nach Anspruch 1 ode* 2, dadurch,
gekennzeichnet, dass der Kollektor-Basis-Uebergang in einem Abstand von mindestens 1 μ von der GrensflSohe zwischen dem ersten und dem zweiten Teil liegt, - '
4» OptP-ielektronisphef fraRf|§tc;3p nach 'Aliepmich 3, dadurch ge-
d*Jl *P KbUektc^BM^-liberpnE In eimern Ästend Tm mindeste« "
* v - 22- PHB.31-325
2 μ von der Grenzfläche zwisohen dem ersten und dem zweiten Teil liegt.
5« Qpto-elektronischer Transistor nach Anupruch 4f dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor-Basis-Uebergang in einem Abstand von mindestens 3 μ von der'Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten •Peil liegt. . .
6. Opto-elektronischer Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet!, das· der Kollektor-Basie-Uebergang in einem solchen Abstand von der. Grenzfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Teil liegt, dass dieser Abstand von der ErsohÖpfungezone des Kollektor-Basis-Uebergange· bei einer_über diesem Uebergang angelegten Sperrspannung praktisch erreicht werden kann«
7· Opto-elektronischer Transistor naoh einem der Ansprüche 1 bis
6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand awisohen dem Kollektor-Baeiaüebergang und der Grensflache zwischen dem ersten und dem zweiten Teil in Zusammenhang mit der in Betriebszustand über dem lollektor-Basis-Uebergang angelegte Sperrspannung so gewählt worden ist, das· die Erschöpf ungszone des ICollektor-Basis-Uebergangee »ich praktisch bis an der Grenzfläche ausdehnt. - , ■ ,■.■_-...-..".· .. -■" ■ .' ·. . -,.-, : , - -"
8. Opto-«lektronischer Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis
7, dadurch gekennzeichnet da·· die Dotierung vom Material mit dem kleineren Bandabstand und die Sperrspannung über d·« Kollektor-Basis-Üebergang so gewählt sind, dass die Breite der Kollektor-Baeieerechöpfungszone grSsser ist als etwa drei Absorptionslängen der Wellenlangen aus denen die voa Eeitter-Basis-Üebergang emittierte Strahlung vorwiegend besteht.
9. Cpto-«lektroniecher Transistor naoh einem der Arieprüohe 1 bis
8, dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierung voa Material mit dem kleineren Bandabst^d und die Sperrspannung über dem Kollektor-Baeie-r üebergang so gewählt sind, dass die Breit· der Kollektor-Baaise-rechop-
I SÄ W ^k Im ?'*■ Sii -* W· χί
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längen due denen die vom Emitter-Baeie-Uebergang emittierte Strahlung vorwiegend besteht.
10. Opto-elektronischer Transietor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dase vom ersten und zweiten Teil des Halbleiterkörpers eine Ton beiden epitaxial mit dem «weiten Teil des Körpers engebracht ist.
11. Opto-elektroniecher Transistor nach Anspruch 1O9 dadurch gekennzeichnet) da·· der erst· Viii des Körper· aus einem ersten Halbleitermaterial besteht, das epitaxial auf dem zweiten Teil aus zweitem Halbleitermaterial mit kleinerem Bandabstand als das erst« Halbleitermaterial angewachsen wird.
12. Optoelektronischer Transietor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dose άΛΤ erst· Teil des Körper· epitaxial in einer Höhlung angebracht wird, die in dem zweiten Körperteil aber nicht durch diesen hindurch verläuft. .
13· Optoelektronischer Tran· ie tor nach einem der Ansprüche 1 bis
11, dadurch gekennseichnet, dass das erste Halbleitermaterial des ersten Teiles aus einer III-V Halbleiterverbindung oder einer substituierten IH-V Halbleiterverbindung und das zweite Halbleitermaterial des zweiten Teiles aus einer anderen HI-Y Halbleiterverbindung oder einer substituierten IiI-V Halbleiterverbindung besteht· . '
14. Optoelektronischer Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Halbleitermaterial des ersten Teiles aus einer H-TI Halbleiterverbindung oder einer substituierten H-VI Halbleiterverhindung und dae »weite Halbleitermaterial des eweiten Teiles au» einer anderen II-VI- oder einer substituiertenH-VI Halbleiterverbindung besteht.
15. Opto-elektronischer Transistor nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, da·· der --er«te Teil 'aus Oalliumarsenophoephid (θ·Α·1-χΡ^) >p
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- w 24 - " PHB.31.325
und der zweite Teil aus Galliumarsenid besteht.
16. Optoelektronischer Transietor nach Anspruch 13» dadurch
gekennzeichnet» dass der erste Teil aus Galliumarsenid und der zweite Teil aus aalliumindiumäreenid ((JeI1^ ΙηχAb) besteht.
17· Opto-elektronischer Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet dass die Stelle des Kollektor-Basis-Ueberganges in ttezug auf der Grenzfläche zwischen dem ereten und zweiten Teil bestimmt ist'durch eine vorhergehende Diffusion einer das Leitfähigkeitstyp bedingenden Verunreinigung vom einen Typ aus dea ersten Teil im zweiten Teil, wobei in Anfang der erste Teil eine praktisch gleichmäsaige Verunreinigungskonzentration, dee einen Typs enthält, und der zweite Teil im Anfang eine praktisch gleichmässige Konzentration einer Verunreinigung entgegengesetzten Typs enthält, welche letzter· Koncentration niedriger ist als diejenige der Verunreinigung vom einen Typ im ereten Teil. 16. Opto-elektronischer Transistor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Teil aus Qalliumarsenophosphid (QaAs. P ) besteht das epitaxial angewachsen ist auf dem zweiten aus Galliumarsenid bestehenden Teil, und dass die Verunreinigung vom einen Typ ein Donatorelement und die Verunreinigung entgegengesetzten Typs ein Akzeptorelement ist.
19· Opto-elektronisoher Transistor nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Donatorelement durch Zinn und das Akzeptorelement duroh Zink gebildet wird.
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L e e r s e 11 e
DE19651514269 1964-08-19 1965-08-16 Opto-elektronischer Transistor Pending DE1514269A1 (de)

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