DE1185729B - Esaki-Diode mit Oberflaechenschutz des pn-UEbergangs - Google Patents

Esaki-Diode mit Oberflaechenschutz des pn-UEbergangs

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DE1185729B
DE1185729B DES72778A DES0072778A DE1185729B DE 1185729 B DE1185729 B DE 1185729B DE S72778 A DES72778 A DE S72778A DE S0072778 A DES0072778 A DE S0072778A DE 1185729 B DE1185729 B DE 1185729B
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Germany
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junction
zone
tunneling
esaki diode
degenerate
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DES72778A
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Dr Hans-Joachim Henkel
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • H01L29/88—Tunnel-effect diodes

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Description

  • Esaki-Diode mit Oberflächenschutz des pn-Übergangs Vor einigen Jahren berichtete Esaki zum ersten Mal über einen neuen Effekt bei sehr steilen Germanium-pn-Übergängen (L. Esaki, Phys. Rev. 109, 1958, S. 603). Er konnte zeigen, daß diese pn-Übersänge in der Flußrichtung einen Bereich negativen Widerstandes aufweisen. Wenn sowohl das n- als auch das p-Gebiet so hoch dotiert sind, daß Entartung vorliegt, und wenn der Wechsel der Dotierung im Übergangsgebiet nahezu abrupt erfolgt, so daß die Feldstärke dort Werte von einigen 105 V/cm erreicht, können bei kleinen Flußspannungen Elektronen aus den untersten Niveaus des Leitungsbandes im n-Gebiet unmittelbar in die obersten Niveaus des Valenzbandes im p-Gebiet durchdringen (sogenannter »Tunneleffekt«). In neuerer Zeit sind Halbleiterdioden bekanntgeworden, die den von Esaki entdeckten Effekt in sehr steilen pn-Übergängen ausnutzen; sie werden daher als Esaki-Dioden bezeichnet. Esaki-Dioden und Verfahren zu ihrer Herstellung sind bereits vorgeschlagen worden.
  • Weiterhin ist ein anderes Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper mit zwei Zonen entgegengesetztenLeitfähigkeitstyps undeinempn-Übergangzwischen diesen beidenZonen sowie je einerElektrode an den beiden Zonen bekanntgeworden. Bei dieser Anordnung wird an die beiden Elektroden eine so hohe Spannung angelegt, daß im Halbleiterkörper eine Lawine auftritt. Am mittleren Flächenteil des pn-Übergangs wird eine gegenüber dem äußeren Flächenteil hohe Konzentration der Fremdatome vorgesehen, so daß die Lawine sich anfänglich im mittleren Flächenteil ausbildet. Bei dieser Anordnung handelt es sich insbesondere um eine verbesserte, vier Zonen aufweisende Halbleiteranordnung, die verhältnismäßig unempfindlich gegen äußere Bedingungen ist.
  • Es hat sich gezeigt, daß der an die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzende pn-Übergang einer Esaki-Diode üblicher Bauart besonders empfindlich ist. Infolge der hohen Feldstärke in derartigen pn-Übergängen lagern sich auch in vakuumdichten Gehäusen unverrfeidliche Gasreste auf dem pn-Übergang ab und verschlechtern die Kennlinie der Esaki-Diode.
  • Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Esaki-Diode mit Oberflächenschutz des pn-Übergangs. Der Schutz des pn-Übergangs wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwischen dem tunnelnden pn-Übergang zweier entartet dotierter Zonen und der Oberfläche des Halbleiterkörpers ein nicht tunnelnder pn-Übergang zwischen einer entartet und einer nicht entartet dotierten Zone mit kleiner, z. B. möglichst kleiner, pn-Übergangsfläche angeordnet ist. Der nunmehr die Oberfläche des Halbleiterkörpers berührende nicht tunnelnde pn-Übergang ist infolge der wesentlich geringeren Feldstärke gegen äußere Einwirkungen nicht so empfindlich.
  • Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt ist.
  • Ein Halbleiterkörper 11, z. B. aus n-leitendem Galliumarsenid, wird in einem zugeschmolzenen Gefäß, z. B. eine Quarzampulle, bei einer Temperatur von 900° C für etwa 1 Stunde einer Zn-Atmosphäre ausgesetzt. Das Zn ist ein p-dotierender Stoff und diffundiert in das n-leitende GaAs ein. Auf Grund dieses Diffusionsvorgangs bildet sich ein nicht tunnelnder pn-Übergang 12.
  • Anschließend wird z. B. eine 5 Gewichtsprozent Zink enthaltende Zinnkugel 13 bei einer Temperatur von 600° C 1 Minute lang in den Halbleiterkörper 11 einlegiert. Dieser Legiervorgang bewirkt in dem n-leitenden Ausgangsmaterial 11 einen tunnelnden pn-Übergang 14. Die Zinnkugel wird so tief einlegiert, daß sie mit der Diffusionsschicht 15 einen sperrfreien Kontakt bildet. Die n-leitende Schicht erhält einen sperrfreien Kontakt 16. Im Anschluß daran wird der nicht tunnelnde pn-Übergang nachträglich durch Ätzen, beispielsweise in Königswasser, bis auf einen notwendigen Rest abgetragen. Die Abätzung darf nur so weit erfolgen, daß der tunnelnde pn-Übergang durch den nicht tunnelnden pn-Übergang gegen die Oberfläche des Halbleiterkörpers noch abgeschirmt ist.
  • Elemente aus der IV. Gruppe des Periodischen Systems, z. B. Silizium oder Germanium, oder Halbleiterverbindungen, z. B. AIrrBv_Verbindungen, wie Indium-Arsenid, Indium-Antimonid, Indium-Phosphid, Gallium Antimonid oder Gallium-Arsenid, sind besonders vorteilhaft für den Halbleiterkörper der Esaki-Diode gemäß der Erfindung zu verwenden.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: 1. Esaki-Diode mit Oberflächenschutz des pn-Übergangs, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem tunnelnden pn-Übergang zweier entartet dotierter Zonen und der Oberfläche des Halbleiterkörpers ein nicht tunnelnder pn-Übergang zwischen einer entartet und einer nicht entartet dotierten Zone mit möglichst kleiner pn-Übergangsfläche angeordnet ist.
  2. 2. Esaki-Diode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für den Halbleiterkörper entweder halbleitende Elemente der IV. Gruppe des Periodischen Systems, z. B. Silizium oder Germanium, oder halbleitende Verbindungen, z. B. die AIIIBv-Verbindungen Indium-Arsenid, Indium-Antimonid, Indium-Phosphid, Gallium-Antimonid oder Gallium-Arsenid, verwendet sind.
  3. 3. Verfahren zum Herstellen einer Esaki-Diode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Oberflächenschicht einer Halbleiterzone eines Leitfähigkeitstyps durch Diffusion umdotiert wird und daß durch diese umdotierte Zone durch Einlegieren unterhalb der umdotierten Zone- eine über die Entartung dotierte Zone eines tunnelnden pn-Übergangs gebildet wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1090 330; französische Patentschrift Nr. 1246 041.
DES72778A 1961-03-01 1961-03-01 Esaki-Diode mit Oberflaechenschutz des pn-UEbergangs Pending DE1185729B (de)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1090330B (de) * 1958-03-19 1960-10-06 Shockley Transistor Corp Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkoerper mit zwei Zonen entgegengesetzten Leitfaehigkeitstyps und je einer Elektrode an den beiden Zonen
FR1246041A (fr) * 1959-01-27 1960-11-10 Rca Corp Dispositif semi-conducteur et procédé pour sa fabrication

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1090330B (de) * 1958-03-19 1960-10-06 Shockley Transistor Corp Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkoerper mit zwei Zonen entgegengesetzten Leitfaehigkeitstyps und je einer Elektrode an den beiden Zonen
FR1246041A (fr) * 1959-01-27 1960-11-10 Rca Corp Dispositif semi-conducteur et procédé pour sa fabrication

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