156636. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy áramerősítésű tényezőjü, magas érintkezési és letörési feszültségű tranzisztor előállítására és tranzisztor
3 156636 •I nedvesített felületek maradnak, ami magával hozza azt. hogy a beötvözési mélység egyenlőtlen lesz, emiatt a visszáramok x asszak lesznek. Kis emitter beötvözési mélység szükségszerűen 5 maga után vonja a kristály vastagságának erős , csökkentését, ha a kollektor hasonlóképpen relatíve kis mélységben ötvöződött be. A vékony kristály azonban nem kívánatos, ezért vastagabb kristály mellett mélyebben célszerű ötvözni a !(, kollektort, hogy a kívánt bázisréteg vastagságot elérjük és ezáltal a magas béta értéket beállít, hassuk. Ezért az emitter és kollektor elektródák ötvözését külön választjuk. Először a kollektor elektródát alakítjuk ki, majd alacsonyabb hő-15 mérsékleten az emittert. Nagy beötvözési mélység esetén a sík-átmenet biztosítása is nagy probléma. Síknak nevezünk e/gy átmenetet akkor, ha az oldási profil olyan, 2o hogy 0,9 <~^< 1 (1. ábra). Igen lényeges, hogy mind az emitter, mind pedig a kollektor átmenet bírjon ezen tulajdonsággal, ugyanis a letörési feszültséget a minimális bázisvastagság,- míg ß értékét az átlagos bázis-25 vastagság szabja meg. Pl. nem sík kollektor átmenet esetén a bázisvastagíág az emitter szélénél lényegesen nagyobb lehet, mint az emitter közepén, így a térfogati rekombináció miatt a ß jelentősen csökken. 30 A találmány azon a felismerésen alapul, hogy teljesen sík átmenet csak úgy érhető el, ha a felület nedvesítése a kívánt teljes területen azonos mértékű és azonos időpontban valósul meg, 35 másrészt ezt követően a szilárd fázisból az olvadék az időegység alatt felületegységenként azonos mennyiségű anyagot old fel, vagyis hőmérséklete és összetétele teljesen azonos. Mivel az olvadék alkotóinak koncentrációja a térfogatban 40 nem azonos, és emellett az olvadék térfogatelemei a folyadék szilárd határfelülettől különböző távolságra vannak, könnyen megérthető, hogy egy-egy meghatározott hőmérsékleten bizonyos időnek kell eltelnie, amíg a határfelületen az 45 időegység alatt felületegységenként feloldott szilárd anyag az olvadékban oly módon oszlik el diffúzió útján, hogy a határfelületen az egyenletes oldódás feltétele megvalósuljon. levő elektródát. Növelve az emitter áramot, nő a bázisáram is. A növekvő bázisáram arányosan növekvő feszültségesést hoz létre a bázis ellenállásán. Az emitter szélétől a közép felé haladva tehát egyre kisebb az emitter-bázis nyitófeszültség, és ezzel az injektált töltéshordozók száma is. Így növekvő emitter-áram esetén mind nagyobb az emitter elektróda 1 felületének hatása, ami az áramerősítési tényező értékét lényegesen csökkenti. . Az áramerősítési tényező növelése szempontjából azon jelenségek befolyásolását kell figyelembe venni, melyek állandó bázisvastagság és emitter hatásfok mellett csökkentőleg hatnak. Itt most figyelmen kívül hagyjuk a felületi réteg szerepét, mert azt állandónak tekintjük. Ebből az következik, hogy csökkenteni kell az emitternek azt a felületét, mely nem párhuzamos a kristály felületével, hanem azzal 180°-nál kisebb szöget zár be. Ezáltal az ezen a felületen áthaladó áram nagyságát, ill. az emitter áramhoz való arányát csökkenteni lehet, ami együttjár azzal, hogy az áramerősítési tényező növekszik. Az emitternek ez a nem hasznos felülete azáltal csökkenthető, hogy az emittert az átmérőjéhez képest kis mélységre ötvözzük a kristályban. Ismeretesek eljárások kis beötvözési mélység előállítására. Az egyik eljárás szerint a kis be^ ötvözési mélységet azáltal érik el, hogy a szokásosnál alacsonyabb hőmérsékleten, vagyis 400 °C környezetében történik az ötvözés. Ilyen alacsony hőmérsékleten azonban különféle káros jelenségek lépnek fel. Ugyanis a félvezető egykristályos anyag felülete mindig oxidos, ugyanígy az Ötvöző anyag felülete is. Az alacsony hőmérsékleten redukáló atmoszféra, pl. H2 hatása nem érvényesül kellőképpen, következésképpen az ötvöző anyag nem nedvesíti a félvezető anyag felületét a szükséges mértékben, és nem egyenletesen. Az ötvöző elektróda nem terül szét kellőképpen, emiatt egyes helyeken több kristályanyagot old fel és az nagy szórásokat okoz a bázisréteg vastagságban. E jelenségeket kívánja kiküszöbölni az ugyancsak ismert eljárás, mely- ' nél a félvezető kristályt és az ötvöző elektródát térbelileg elkülönítve helyezik olyan hőmérsékleten redukáló atmoszférába, mely a felületekről az oxidrétegeket eltávolítja, és csak azután érintkeztetik őket egymással, az ötvözés által megkívánt alacsony hőmérsékleten. Az eljárás azonban nehezen vitelezhető ki, bonyolult és költséges berendezéseket és eszközöket kíván. Kis beötvözési mélység elérését célozza egy olyan ismert eljárás is, mélynél csökkentett, a beötvözési mélység által meghatározott mennyiségű ötvöző anyagot használnak, de hogy a szükséges méretű felületen az elterülést és a nedvesítést, ill. oldást elérjék, az ötvöző anyagot súlylyal nyomják a kristály felületére. Mivel az ötvöző anyag 150—200 °C körül általában megolvad, a súly az anyagot már akkor szétnyomja a felületen, amikor azok oxidált felületét a redukáló atmoszféra még nem távolította el. Ezért az érintkező felületen rosszul, vagy egyáltalán nem Másrészt viszont igen kis oldási sebességnél az, oldást csak az atomok szabályos elrendezettsége, a kristály síkok irányítják. Így pl. az (111) kristélysíkkal párhuzamosan nagy az olvadási sebesség, mig a síkra merőlegesen kicsi. Tehát a beötvözési front sík lesz, de az oldalirányú oldás olyan nagymértékű, hogy az oldott felület növekedését, az olvadt fázis szétterülését az ötvözőkazetta nem tudja megakadályozni. Az ellenőrizhetetlen mértékű oldalirányú szétterülés miatt a beötvözési mélység erősen változó, ami a bázisvastagság nagymértékű szórását, ill. ennek következtében az erősítési tényező szórását okozza. Nyilvánvaló, hogy a kívánt eredmény elérése céljából ezeket a hátrányokat is ki kell küszöbölni. 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
