146208. lajstromszámú szabadalom • Félvezető kristályerősítő és eljárás annak előállítására

Megjelent: 1960. február 15. ORSZÁGOS TALÁLMÁNYI HIVATAL SZABADALMI LEÍRÁS 146/208. SZÁM 21. a4

. 21—35. OSZTÁLY — EE—

557. ALAPSZÁM SZOLGALATI TALÁLMÁNY Félvezető kristályerősítő és eljárás annak előállítására Egyesült Izzólámpa és Villamossági rt., Budapest Feltalálók: dr. Szigeti György és dr. Szép Iván mérnökök (a Híradástechnikai Ipari Kutatóintézet Bródy Imre Laboratóriumának munkatársai), budapesti lakosok A bejelentési napja: 1958. június 13. Találmányunk a nagyfrekvenciás erősítésre alkalmas félvezető kristályerősítőkre, valamint azok előállítására vonatkozik. Ismeretesek olyan félvezető kristályerősítők, melyek intrinsic (a továbbiakban „i") jellegű germánium-, ill. sziliciumréteget tartalmaznak. Ezen ,,i" rétegre szokás azután „n" réteget rárakni, valamint az „i" réteg és az „n" réteg szabad oldalán megfelelő „p" rétegeket is kialakítani, és ily módon állítani elő különleges félvezető kristályerősítőket. E megoldásnak azonban az a hátránya, hogy nehéz kontrollálni az ,,n" ill. „p" típusú szennyezések helyes mennyiségét és elhelyezkedését, ami az üzemszerű gyártásnál is nagy nehézségeket okoz. Felismertük azt, hogy nagyfrekvenciás erősítésre alkalmas félvezető kristályerősítőt ,,i" rétegek segítségével oly módon lehet készíteni, ha egy ,,'n" típusú alapból indulunk ki, és erre helyezünk rá egy „i" réteget, majd alakítjuk ki a megfelelő „p" rétegeket. Ebben az esetben az adalékanyagok bevételének folyamata jól kézbentartható és egyidejűleg jó minőségű félvezető kristályerősítők készíthetők akár germánium, akár szilícium alapanyagból, akár pedig ezek megfelelő ötvözetéből. A találmányunk szerinti félvezető kristályerősítő ezek szerint jellemezve van egy megfelelően orientált „n" típusú germánium-, ill. szilíciumkristály legalább egyik felületére felpárologtatott, az „n" típusú kristállyal azonos orientációjú intrinsic réteggel és mind az „n" típusú kristályhoz, mind pedig az „i" réteghez csatlakozó „p" típusú szennyezések szolgáltatására alkalmas elektródákkal, végül az „n" típusú kristályhoz csatlakozó báziselektródával. A találmányt részletesebben a mellékelt ábra kapcsán magyarázzuk, mely a találmányunk szerinti félvezető kristályerősítő példakénti kiviteli alakját tünteti fel vázlatosan. Az ábrán (1) jelöli az „n" típusú germánium, vagy szilícium, ill. germánium-szilicium ötvözet kristályt, (2) az annak egyik felületére felpárologtatott „i" réteget, (3 és 4) a két „p" típusú szenynyezést szolgáltatni tudó elektródot, míg (5 és 6) az ezek környezetében kialakult ,,p" típusú rétegeket, (7) a szokásos semleges báziselektródát jelöli. A (2) réteg párologtatás útján lett az (1) alapkristályra f elvive, és ugyancsak germániumból, sziliciumból, vagy a kettő ötvözetéből áll. E réteg vastagsága 25 mikronnál, előnyösen azonban 10 mikronnál is kisebb. Maga az „n" alapkristály célszerűen olyan, hogy fajlagos ellenállása 0,2— 2 Ohm/cm között van. Az alapkristályt, vagyis az „n" típusú kristályt célszerűen úgy kell megválasztani, hogy az [111] kristály orientációra merőleges méretei 2 mm2

-nél kisebbek legyenek. A (2) ,,i" réteg célszerűen az [111] irányra merőleges lapon foglal helyet. Az ,,i" réteget valamilyen germánium- vagy szilicium-vegyület, pl. germánium, ill. sziliciumhalogén vagy/és hidrogén vegyület termikus elbontása révén lehet rápárologtatni önmagában ismert módon az ,,n" kristályra. Maga az „n" kristály célszerűen antimonnal, arzénnel, foszforral vagy nitrogénnel lett ,,n" típusúvá téve, míg a (3, 4) hozzávezetők a periodikus rendszer harmadik csoportjába tartozó valamely- elem bevitelére alkalmas anyagból készültek, ill. ilyen elemet ötvözet vagy felületi bevonat formájában tartalmaznak. A találmányunk szerinti félvezető kristályerősítő előnye az, hogy üzemszerűen reprodukálhatóan állítható elő, éspedig az „i" réteg felvitele és összeszerelés után a szokásos ismert hőkezeléssel, és ily módon nagyfrekvenciás erősítésre kiválóan alkalmas. Szabadalmi igénypontok: 1. Félvezető kristályerősitő, mely „n", „p" és ,,i" rétegek kombinációjából áll, jellemezve egy „n" típusú kristály legalább egyik felületére fel-