156636. lajstromszámú szabadalom • Eljárás nagy áramerősítésű tényezőjü, magas érintkezési és letörési feszültségű tranzisztor előállítására és tranzisztor
156636 6 A találmánynak az a célja, hogy a fentiekben vázolt hátrányokat kiküszöbölve módot adjon arra, hogy az áramerősítési tényező és az érintkezési feszültség növelhető legyen azáltal, hogy az emittert az átmérőjéhez képest relatíve csekély mértékben, míg a kollektort ugyanakkor jelentős mértékben ötvözzük a kristályba, méghozzá oly módon, hogy az emitter-bázis, ill. •báziskollektor átmenetek tökéletesen 'síkok és egymással párhuzamosak legyenek. Találmányunk lényege, hogy a sík átmenet elérésére az Ötvözés geometriai adatai és a hőmérsékletemelkedés között kísérleti úton kapott öszszef üggés: V = 0,13 dx 1 0,1 ahol V ==• a hőmérséklet-emelkedés °C/percben x = a beötvözési mélység mm-ben d =- az elektróda átmérője mm-ben, ami azt jelenti, hogy adott geometriai méretek esetén a hőmérséklet növekedés sebessége a maximális hőmérsékletig az egyenletből számított értéknek kell lenni. Ezen hőmérséklet-növekedési sebesség értókét természetesen azon hőfoktól értendő (2. ábra Ti), ahol a Ge lapocskát az ötvöző fém jelentősebben oldani kezdi. Pl. indium esetén ez a hőfok kb. 400 °C, ólom esetén kb. 740 °C. Eddig a hőmérségletig a hőfok-emelkedés célszerűen minél gyorsabb, mint azt a 2. ábra 1 jelzésű szakasza mutatja. A maximális hőfok elérése után (T2 ) rövid időn belül megkezdődhet a 3 hűtés szakasza, mely alatt visszakristályosodik az olvadékból az emitter, ill. kollektora-réteg. Találmányunk szerint tehát az ötvözés hőmérsékletmenete a 2. ábra szerinti, ahol a 2 emelkedő szakaszon a hőfok-emelkedést a fenti képletből kell meghatározni. Ha az elektróda tömege közelítőleg d3 TI y, 6 ahol y az elektróda fajsúlya és a fenti említett hőménél szerint ötvözzük az elektródákat, akkor az átmenet mindig sík lesz —, a sík átmenet fenti definíciója alapján — a beötvözós mélységét. az ötvözési hőfok maximuma szabja meg. Ezen összefüggés tetszőleges elektróda átmérőre és beötvözési mélységre vonatkozik. Így lehetőség nyílik akár kis és sík beötvözési mélység előállítására, akár nagy és sík átmenet előállítására. Természetesen a V felfűtési sebesség + 10%-kal még eltérhet az elméleti ideális felfűtési sebességtől, gyorsabb hőfok-emelkedés esetén <0,9 lesz, ami fi abszolút értékét és d esést rontja, míg kisebb hőfokemelkedés esetén —-— >1 lesz, mi a beötvözési mélység bizonytalanságát okozza, így a bázisréteg szórása megnő, ami a gyártási kihozatali lerontja. Mivel ismer-10 18 20 25 35 40 45 50 55 60 65 jük mostmár a módszert, hogy bármely kicsi, ill. nagy beötvözési mélység esetén hogyan lehet sík átmenetet előállítani, mostmp.r csak az ötvözési hőfok maximumot állítjuk be úgy, hogy az emitter beötvözési mélysége az átmérő negyvened részénél kisebb legyen. Ezzel az oldalemissziót lényegesen lecsökkentettük, a felületi rekombináció hatását csökkentettük, így nagy ß-ju és kis /S-esésű, valamint tartósterhelés esetén is stabil áramerősítési tényezővel rendelkező tranzisztorokat tudunk előállítani. Hogy a kristály mechanikusan is erős legyen, a kor-ektort legalább háromszor mélyebbre ötvözzük be az emitter beötvözési mélységénél, a leírt módszer segítségével. Ha szükséges egyik, vagy mindkét elektróda szennyezése, akkor azt az ötvözés megismétlésével alumíniumot v és indiumot tartalmazó pasztilla segítségével eszközöljük, A találmány lényegét az alábbi két példaképpeni megoldással magyarázzuk. 1. Közepes teljesítményű hangfrekvenciás Ge rétegtnanzisztor. Kristály: n típusú, 1,4—2,6 Ohm fajlagos , ellenállású Ge lap kristályvastagsága 165 fi, 2,75 X 2,75 mm élhosszúságú. A kazettába helyezzük a Ge lapocskát majd a 30 kollektor indiumot. Első lépés: kollektor ötvözés. Az elektróda 6 mg súlyú tiszta indium, a kollektor átmérője 1,5 mm. Az ötvözés egy folyamatosan működő H2 öblítésű ötvöző kályhában történik, a kazetták haladási sebessége úgy van beállítva, hogy kb. 400°C-tól az ötvözési hőfok maximumig, kb. 580—600°C-ig a felfűtési sebesség növekedése kb. 0,8 °C/ perc. A kollektor beötvözési mélysége kb. 110 ju az átmenet sík. Második lépés: Emitter ötvözés. a) A kazetta emitter furatába helyezzünk egy-egy db 2 mg-os tiszta indiumpogácsát, majd a kazettát a Ho öblítésű ötvöző kályhán átengedjük. A kazetták haladási sebessége olyan, hogy kb. 400°C-tól a maximális Ötvözési hőfokig, kb. 500 °C-ig a hőfokemelkedés segessége kb. 4,5 °C/perc. b) Az emitter tiszta indium elektródába bele préselünk egy-egy db 0,7 mg 4% alumínium + indium összetételű szennyező pasztillát, 3
