160296. lajstromszámú szabadalom • Eljárás NPN ötvözött germánium tranzisztor előállítására
160296 3 4 bázis átmenetre nézve záró irányú áram az ellentétes irányba polarizált hibás bázis kontaktuson akkora feszültséget ébreszt, hogy még az erősen söntölt, gyenge minőségű parazita átmenetet is megnyitja. A parazita átmenet miatt tehát a kollektor bázis záró irányú IQBO (UCB) áram-tfeszülitségkarakterisztikának lesz egy negatív differenciális ellenállású szakasza. A tranzisztorok legnagyobb része e miatt már a kollektor bázis letörési feszültségre (BVcBO-ra) történő minősítéskor árammegfutás folytán a hőterhelés hatására tönkremegy. A bázis kontaktus tisztán ohmos jellegének biztosítására a feövetíkező megoldások tehetségesek: A bázis elektród forrasztó anyagát erősen doppoljuk P típusú adalékkal és a felforrasztást úgy végezzük, hogy a forraszfém a diffúziós réteg teljes egészét átötvözze, az akceptor adalék pedig a diffúziós profil koncentráció-integrálját az átötvözött ténfogaitrészben túldoppolja. Ennek a megoldásnak hátránya, hogy a túladalékolt forraszanyagnak a lapkát nedvesítő hatása nem kielégítő. Ennek következtében a báziselektród felforrasztási felülete nem lesz egyenletes, ezért a felforrasztási felület egy részénél könnyen megmarad a kiküszöbölni kívánt parazita átmenet, ami mint említettük használhatatlanná teszi a tranzisztort. Az olyan forrasz anyag, amely pl. nagy mennyiségű galliumot tartalmaz a nagyüzemi tranzisztor gyártás esetén fentieken kívül azért sem alkalmazható, mert túl sok gallium hatására a forrasz anyag rendkívül törékeny és rideg lesz. Ha a nedvesítési viszonyokat a felforrasztási hőfok növelésével kívánjuk javítani, számolni kell a közben lejátszódó másodlagos diffúzió fokozott jelentőségével, amely éppen a felforrasztás közben rontja el a kontaktust. Megoldás továbbá a parazita bázisátmenet megszüntetésére a diffúzió következtében N típusúvá alakult, az emitter és a kollektor elektródon kívül eső felületi réteg teljes eltávolítása maratás útján. E megoldásnak hátránya — mivel a szerelést követő marás akkor is szükséges —, hogy jóval vékonyabb, törékenyebb kristályt eredményez, ezért a nagyüzemi tranzisztor gyártásban a nehezebb szerelhetőség miatt nem alkalmazható előnyösen. Ezen kívül a bázis és az emitter közötti ohmos ellenállás annyira megnőhet, hogy a nyitófeszültség megengedhetetlen mértékben megnövekedik. A nagy nyitófeszültség miatt a tranzisztor nem használható. Ugyanekkor használhatnánk vastagabb germánium lapkát az Ötvözéshez, ez azonban szintén előnytelen a mélyebb ötvözéssel járó nehézségek miatt. Ha az ötvözésí hőmérsékletet kicsire választjuk, akkor az ötvözetekből az öblítőgázba viszonylag kevés donor adalék diffundál. Ilyenkor azonban a szokásosnál jóval nagyobb ötvözőfém labdacsot kell a lapkára helyezni, hogy a kívánt mélységű átmenet kialakuljon. A túl nagy ötvözőfém azonban a további hőkezelések során szétfolyik a lapkán. A találmány szerinti megoldás az összes fent említett hiányosságokat kiküszöböli. Találmányunk alapja az a felismerés, hogy ötvözött NPN germánium tranzisztor gyártásához ötvözőfémként ólom alapú, antimont tartalmazó ötvözetet kell alkalmazni, amelyet nagy hőmérsékleten, 730 C° felett kell beötvözni és, hogy az ólom alapú ötvöző anyaggal készült tranzisztor elektromos paramétereit csak abban az esetben tudjuk megfelelő értéken tartani, ha a lapkát az emitter és kollektor elektródon kívül eső felületeken oldalamként imindösszeiö—10 mikron mélységben marjuk le — tehát csak a nagyon erősen szennyezett részt távolítjuk el — és a mart felületre kerülő bázis elektróda forrasztó anyagának összetételét, vastagságát és a felforrasztás hőmérsékletét oly módon választjuk meg, hogy felforrasztás közben a megmaradt N típusú diffúziós rétegnél mélyebb P típusú visszakristályosodott germánium réteg alakuljon ki. A bázis elektród felforrasztása után a kristály szabadon maradt felületén megmaradó diffúziós réteget a szerelést követő — a technológiai lépések során a felületre került különböző eredetű szennyeződések eltávolítása céljából egyébként is szükséges — marással távolítjuk el. Tapasztalat szerint felforrasztó anyagként előnyösen alkalmazható ón-ólom eutektikum plusz 1% gallium, ón plusz 1% gallium, vagy 20% indium plusz 80% ólom tartalmú ötvözet. Ilyen összetételek esetén a felforrasztásd hőfok 500C0 körül van. A forrasz anyag vastagságát a bázis kontaktusnak az emitter bázis átmenettől való távolsága és az oldási viszonyok szabják meg. Tekintettel arra, hogy a lapkának az emitter és a kollektor elektródon kívül eső felületét csak kismértékben, előnyösen mintegy 5—10 mikron mélységig marjuk le, amely mélységben már az öblítőgázból diffundált anyag koncentrációja kicsi, a lapka vastag marad, jobban szerelhető és a tranzisztor nyitófeszültsége a PNP tranzisztorokhoz hasonlóan megfelelően kicsi lesz. A találmányt a következő példaképpeni kivitelezések szerint ismertetjük: 1. A kollektor és az emitter ötvözőanyagként használt ólonvantsmon eutektikumot 795 C°-on, ill. 770 C°-on beötvözzük, majd az átmeneteket 3 percig lúgos HjCVban marjuk 70 C° hőmérsékleten. Az oldalanként lemart anyagmennyiség ekkor kb. 5—5 mikron. Ezután a bázislemezre a felforrasztást ón-ólom eutektikum plusz 1% gallium összetételű forraszanyaggal végezzük 550 C°-on. 2. Az emitter és a kollektor elektródákat 740 C°-on beötvözzük, majd az átmeneteket 3 percig lúgos perhidrolban marjuk 70 C°-os hőmérsékleten. (Az oldalanként lemart anyagit) 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 a
