NO115810B

NO115810B -

Info

Publication number: NO115810B
Application number: NO149672A
Authority: NO
Inventors: J Haenichen
Original assignee: Motorola Inc
Priority date: 1962-08-23
Filing date: 1963-08-08
Publication date: 1968-12-09
Also published as: CH439498A; BE636317A; GB1060303A; DE6609659U; BE636316A; US3226613A; US3226611A; GB1059739A; NL146646B; NL302804A; NO119489B; NL297002A; US3309245A; DK128388B; US3226614A; US3226612A; US3309246A; SE338619B; SE315660B; DE1295093B

Description

Halvlederelement.

Denne oppfinnelse angår et halvlederelement for bruk i en halvlederinnretning, og er særlig rettet mot fremstilling av stabiliserte likeretter- og Zener-dioder, og transistorer som er egnet for drift ved høye spenninger.

Behovet for fremstilling av halvlederinnretninger som er stabile og pålitelige innsees lett under betraktning av deres viktige anvendelse i sivil og militær elektronikk, hvor flere hundre eller tusener av slike innretninger i visse tilfelle anvendes sammen på gjensidig avhengig måte. Halvlederinnretninger som er blitt stabilisert på forskjellige måter blir av og til betegnet som passiverte.

Blant de mest stabile og pålitelige halvlederinnretninger er slike som har diffunderte og passiverte overganger eller sjikt, innbefattet slike typer som er kjent som plane, passiverte innretninger. Hittil har noen av de plane, passiverte innretninger, NP-dioder og PNP-transistorer, hatt en alvorlig begrensning i at de ikke har vært egnet for bruk ved høye spenninger. Andre plane innretninger som er egnet for anvendelse ved høye spenninger, så som PN-dioder og NPN-transistorer, er velkjente, men er kostbare i produksjon da vrakprosenten ofte er temmelig høy. Det er et stort kommer-sielt marked for høyspenningsinnretninger av den plane og passiverte type, og derfor er det utført betydelig forskning og utvikling for å løse problemene med utformning eller konstruksjon av slike samt fremstillingen.

NP-silisiumdioder og PNP-transistorer av den plane, passiverte type for lav spenning er det ikke vanskelig å produsere, men det opptrer et grunnleggende fyskalsk fenomen betegnet kanaldannelse («channeling»)» som søker å nedsette den spenning ved hvilken en typisk plan transistor er beregnet til å arbeide. Kanaldannelse, hvilket i dette tilfelle er dannelsen av en falsk N-sone, antas å skyldes et antall be-slektede fremstillings- og konstruksjonsfaktorer som ellers er ønskelige, men bevirker at disse plane, passiverte innretninger med en utformning beregnet for høye spenninger, funksjo-nerer som en fullstendig forskjellig og uegnet innretning.

Plane passiverte NP-dioder og PNP-transistorer er i høy grad stabile og pålitelige fordi en beskyttende film av silisiumdioksyd eller glass dekker deler av overgangene som normalt ville bli endret eller forringet hvis de var udekket. Det forekommer at når de riktige krav til halvlederen for drift ved høy spenning blir tilfredsstilt i P-sonene i disse innretninger bevirker det beskyttende glass eller silisiumdioksydfilmen at dette materiale virker som om det var av N-typen nærmest filmen. Denne falske N-sone er forbundet med den egentlige N-sone og medfører en strømvei gjennom hvilken strøm kan flyte på en spesiell måte som vil bli omtalt senere. Den falske N-sone blir kalt en innført eller påført (induced) kanal av N-typen og medfører en alvorlig endring i noen av innret-ningenes egenskaper, slik at bare lavspennings-typen av disse, plane passiverte innretninger har vært mulig tidligere.

En meget fordelaktig NP-diode eller PNP-transistor ville være én med de ønskelige egenskaper for de plane, passiverte konstruksjoner, me nsom også kunne arbeide ved høye spenninger, og slik det vil fremgå av det følgende, kan slike innretninger fremstilles ved på passende måte å tildanne og kontrollere påførte kanaler.

I plane passiverte PN-dioder og i plane passiverte NPN-transistorer opptrer det et mindre alvorlig, men lignende problem, men den mekanisme som ligger til grunn herfor er ikke på det nåværende tidspunkt fullt ut forstått. Denne mekanisme er imidlertid slik at dens virkning på innretningen til en viss grad er forklarlig ved å anta en påført kanal av P-typen nærmest det beskyttende glass eller silisiumdioksydfilmen, hvilken kanal avstedkommer en elektrisk strøm-vei som fører fra de egentlige P-soner i diodene eller transistorene. Uansett den opptredende mekanisme eller grunnleggende teori er det statistiske resultat innretninger med tilbake-gående eller lekkas jestrømmer, også betegnet revers-strømmer, som har en tendens til å være høye, slik at en vesentlig del av hvilket som helst gitt parti av disse innretninger under produksjon blir kassert av denne grunn.

Tilstedeværelsen av påførte eller innførte kanaler av P-typen i høyspenningsinnretninger av PN- og NPN-typen kan vanskelig fastslås, men det er viktig at den ovenfor nevnte mekanisme kan kontrolleres ved metoder som antas å forme og kontrollere en kanal av P-typen. I denne beskrivelse vil påførte kanaler av P-typen bli behandlet som en årsak til høye revers-eller tilbakestrømmer i PN- og NPN-innretninger vel vitende at slike tilbakestrømmer kan skyldes en eller annen fullstendig forskjellig årsak.

Nærmere bestemt er foreliggende oppfin-

nelse i første rekke rettet mot et halvlederelement for bruk i en halvlederinnretning som har forutbestemte egenskaper med hensyn til høy gjennomslags- eller gjennombruddspenning og lav tilbake- eller reversstrøm hvilket element har en første sone med én ledningsevnetype som strekker seg inn i elementet fra den ene overflate av dette, og en annen sone med motsatt ledningsevnetype i forhold til den først-nevnte sone og som strekker seg inn i den første sone fra den nevnte overflate for å danne en likeretterovergang mellom den annen sone og den første sone. De nye og særegne trekk ved halvlederelementet ifølge oppfinnelsen fremgår av patentkravene.

Denne oppfinnelse anvender den velkjente selektive diffusjonsteknikk for å nedsette den spesifikke motstand i pisilisium (silisium av P-typen med høy spesifikk motstand) for å bryte innførte N-soner som opptrer ved grenseflaten mellom silisiumdioksyd og silisium av P-typen, og mellom glass- og silisium av P-typen samt på lignende måte å nedsette den spesifikke motstand av silisium av N-typen for å bryte inn-førte P-soner som opptrer ved grenseflatene mellom silisiumdioksyd og silisium av N-typen samt mellom glass og silisium av N-typen.

Oppfinnelsen vil bli nærmere forklart ved

hjelp av tegningene, i hvilke:

Fig. 1, som et tidlig trinn i fremstillingen av en Zener-diode, viser en silisium blokk belagt med silisiumdioksyd etter at et område av silisiumdioksydet er blitt selektivt etset bort;

fig. 2 er et tverrsnitt gjennom blokken på

fig- i;

fig. 3 viser blokken etter et diffusjonstrinn;

fig. 4 viser den følgende forberedelse for

en senere diffusjon;

fig. 5 er et tverrsnitt gjennom fig. 4 etter linj en 5—5;

fig. 6 er et tverrsnitt gjennom blokken på fig. 3 etter en annen diffusjonsbehandling, under hvilken Zener-dioden blir gjort sikker mot kanaldannelse;

fig. 7 viser fremstillingstrinnene for en passivert transistor som er behandlet mot kanaldannelse;

fig. 8 viser en passivert transistor i hvilken anti-kanalsonen er metallisert for anvendelse som kollektorkontakt; og

fig. 9 viser en passivert transistor i hvilken anti-kanalsonen er innført ved påtrykning av en forspenning på en metallisert sone på overflaten av passiveringsfilmen.

I henhold til denne oppfinnelse kan forbedrede plane, passiverte overgangs- eller sjiktinn-retninger og plane, passiverte transistorer fremstilles slik at de er egnet for anvendelse ved høy spenning.

En kategori av innretninger av den plane, passiverte type som er egnet for anvendelse ved høy spenning kunne ventes å bestå av i det minste én diffundert N-sone innenfor en sone av pi-silisium, dvs. silisium av P-typen med høy spesifikk motstand, for å danne en Np-overgang med en grenselinje ved overflaten av silisiumet og dekket med en passiverende film. Uheldigvis medfører den passiverende film ofte en kanal av N-typen ved grenseflaten mellom filmen og pi-silisiumet, og kanalen forringer i alvorlig grad visse parametre for innretningen. Det er funnet at en slik kanal kan brytes eller stop-pes ved selektivt å diffundere P-forurensning inn i pi-silisiumet like utenfor periferien av overflatepartiet av Np-overgangen, og den uheldige virkning av kanalen kan på denne måte forhindres.

I den motsatte kategori av plane passiverte

innretninger for høy spenning, dvs. de som har en PN-overgang dannet ved en P-diffusjon i et materiale av N-typen med høy spesifikk motstand, dannes det ofte en kanal av P-typen som likeledes forringer innretningen på lignende måte.

Denne kanal kan brytes ved å diffundere

N-forurensning inn i silisiumet av N-typen med høy spesifikk motstand utenfor PN-overgangen, og den uheldige virkning av kanalen blir unn-gått. Bortsett fra det faktum at forskjellige typer forurensninger blir brukt for å avbryte kanalene, er fremgangsmåten for brytning av kanalen den samme for begge kategorier.

I den følgende beskrivelse og i tegningene

skal karakteren av de passiverte innretninger for høy spenning, og fremgangsmåten for fremstilling av slike i henhold til oppfinnelsen for-klares mer detaljert. Bare de av disse innretninger som er best forstått, NP-dioden og PNP-transistoren, vil ble betraktet i detalj.

Det er velkjent at ved å maskere av partier

av silisiumet med materialer som er motstands-dyktige overfor diffusjon, kan denne begrenses til soner på utvalgte deler av silisiumet, hvilket blir betegnet som selektiv diffusjon. Noen forurensningsmaterialer diffunderer meget lang-somt gjennom silisiumdioksyd og visse glasstyper, slik at det er mulig delvis å dekke eller maskere områder på en silisiumskive med en film av ett eller flere av disse for å forhindre at det på noen deler foregår diffusjon i noen større utstrekning av forurensningsmaterialer av denne type, mens diffusjon tillates å finne sted på andre deler. Når det dannes likeretter-overganger ved selektiv diffusjon, slik som i plane, passiverte innretninger, ligger overflatepartiet av overgangen eller sjiktet under en film av silisiumdioksyd eller glass. Dette er tilfelle fordi den forurensning som blir diffundert ved en åpning i filmen diffunderer i alle ret-ninger inn i materiale med en lavere konsentrasjon av denne forurensning, slik at silisiumet også blir diffundert en liten avstand under kantene av filmen som omgir de udekkede soner; derfor ligger overgangen ved overflaten av silisiumet under en silisiumdioksyd- eller glassfilm. Hvis silisiumfilmen ble dannet termisk,

dvs. ved oppvarmning og oksydering av silisiumskiven, vil grenseflaten mellom silisium og film være meget ren da mange urenheter vil forbli ved den ytre overflate fordi filmen vanligvis dannes under disse. På grunn av dette vil overganger ved denne grenseflate være meget rene og mer rene for overflateurenheter som kan ioniseres. Dette er viktig da overflateledning

vanligvis på grunn av det sterke elektriske felt over en likeretterovergang som er forspent i sperreretningen, ved ionedannende eller polari-serbare urenheter bidrar sterkt til lekkasje-strøm over overgangen.

Plane passiverte overganger som blir behandlet og beskyttet slik som beskrevet ovenfor vil være stabile og pålitelige, ikke bare på grunn av deres iboende atskillelse fra ioniser-bare overflateurenheter, men også fordi de di-elektriske og isolerende egenskaper for silisiumdioksyd eller de glasstyper som vanligvis dekker overgangen ved overflaten, bevirker en reduk-sjon av det elektriske felt og av strømledningen i denne sone. Det silisiumdioksyd eller glass som dekker overgangen blir betegnet som en passiverende film. Som tidligere nevnt har det vært et felles hovedproblem for NP-overgangsinnretninger av den plane, passiverte type, hvilke selvsagt omfatter plane passiverte NP-dioder og PNP-transistorer, å fremstille disse innretninger slik at de er egnet for drift ved . høye spenninger, dvs. å lage pålitelige innretninger med en høy gjennomslags- eller over-slags-spenning. For å frembringe en NP-overgang med høy gjennomslagsspenning, er det ønskelig at P-materialet i NP-overgangen har en forholdsvis høy spesifikk motstand. Silisium av P-typen med høy spesifikk motstand blir kalt pi-silisium. Den plane passiverte diode har en passiverende film av silisiumdioksyd eller glass som dekker den overflatedel av NP-overgangen som vanligvis bevirker en mindre revers-eller tilbakestrøm. Når P-materialet har høy spesifikk motstand blir imidlertid reversstrøm-men meget større og dioden har en strøm/ spenningskurve som er lik den for en strømbe-grenserinnretning. En strømbegrenserkonstruk-sjon basert på en velkjent fysikalsk modell, kre-ver at en flat tynn sone av silisium med forholdsvis høy spesifikk motstand, en såkalt kanal, ligger nær en sone av silisium med den motsatte type ledningsevne; hvorunder den ene klemme for innretningen kortslutter eller med en viss motstand forbinder begge typer materiale i den ene sone og den annen klemme i en annen sone er forbundet med materiale av bare én type med høy spesifikk motstand. Innretningen er konstruert slik at strømbærerne for-trinnsvis flyter gjennom det tynne materiale med høy spesifikk motstand, og når en spenning høyere enn en viss kritisk spenning, betegnet som «blokkeringsspenning» («pinch off volta-ge»), blir påtrykket over innretningens klem-mer, vil en inntrengningssone (depletion region) som ligger både innenfor og utenfor kanalen, sperre kanalen og dessuten virke slik at det blir et nesten konstant spenningsfall over dennes lengde. Et spesielt spenningsfall over kanalen i en innretning medfører at en del av inn-trengningssonen i denne antar en gitt form og dette bestemmer i høy grad den elektriske motstand for kanalen. Ved spenninger over blokkeringsspenningen fastlegger den nesten kon-stante spenning over kanalen dennes motstand, og under disse betingelser er den strøm som kan flyte gjennom den begrenset til en nesten kon stant størrelse. Oppbygningen av innretningen er slik at spenningsforskjellen mellom den på-trykte og blokkeringsspenningen ganske enkelt bevirker ytterligere utvidelse av inntrengings-sonens dybde i området utenfor kanalen og virker som om den lå over en enkel overgang forspent i sperreretningen, slik at den lille økning i strømmen som finner sted på grunn av denne spesielle spenningsforskjell er av samme stør-relsesorden som lekkasjestrømmen over overgangen. Innretningen vil begrense strømmer opp til en gitt maksimal påtrykt spenning, ved hvilken spenningsgjennomslag finner sted. I den plane passiverte NP-overgang bevirker silisiumdioksydet eller glasset på en eller annen måte at det svakt dopede eller dårlige ledende halvledermateriale av P-typen under dens overflate virker som om det var en kanal av N-typen med høy spesifikk motstand, og da denne kanal vanligvis fører til en høy lekkasje, høy rekombinasjon eller en annen sone med høy ledningsevne mellom N-kanalen og pi-silisiumet som stort sett er ekvivalent med den kortsluttede eller gjennom en motstandsforbundne klem-mesone i strømbegrenseren, er hele denne opp-bygning derfor noe lik den for den ovenfor omtalte strømbegrensende halvlederinnretning. Følgelig vil strøm/reversspenningskurven for denne konstruksjon ligne den for en strøm-begrenser og ikke kurven for en vanlig overgang forspent i sperreretningen. Dannelsen av en tilsynelatende eller falsk N-sone av denne type blir betegnet som innført eller påført kanaldannelse (induced channeling). Da denne kanal som blir innført eller frembrakt utvider N-sonen i NP-overgangen til hele det tilstøtende område med pi-silisium som er belagt med en sammenhengende silisiumdioksyd- eller glassfilm, kan det også opptre en ganske stor ka-pasitiv virkning i forbindelse med dette fenomen. Det er interessant å bemerke at når filmen blir fjernet blir strøm/spenningskurven den samme som for en vanlig ikke-passivert overgang forspent i sperreretningen. For å oppnå den iboende pålitelighet og de meget lave reversestrømmer har det tidligere vært både nødvendig og ønskelig at silisiumdioksyd eller glass dekker NP-overflatesonene slik at plane passiverte NP-overganger nødvendigvis har vært av den type som har lav gjennomslagsspenning fordi skiver av silisium av P-typen med lav spesifikk motstand måtte anvendes for å unngå kanaldannelse eller strømbegrenservirkning.

Den mekanisme som fører til dannelsen av N-innførte kanaler er i dette tilfelle ikke fullt forstått. Det antaes at visse positive ioner, så som hydrogenioner, diffunderer inn i og blir holdt av glass- eller silisiumdioksydfilmen og gir denne en positiv ladning som induserer en negativ ladning ved overflaten av pi-silisiumet. Videre kan driftsbetingelser, lagringsbetingelser, men særlig endringer i omgivelsene eller den atmosfære i hvilken transistoren blir innkaps-let, av mange forskjellige grunner, innbefattet utsettelse for radioaktiv eller ioniserende påvirkning, innvirke på overflaten på en slik måte at det fremkommer kanaldannelse. Hvis det blir brakt tilstrekkelig mange elektroner til overflaten, slik at deres antall er større enn antallet av tilgjengelige hull, vil denne sone virke som om den var av et materiale av N-typen, da enhver strømledning som finner sted for største-delen ville skyldes disse elektroners bevegelse.

En NP-overgang med de samme egenskaper som den vanlige plane passiverte overgang, men også med en høy gjennomslagsspenning, kan fremstilles ved anvendelse av vanlige konstruk-sjonsoverveielser for slike innretninger hvis kanaldannelse kan forhindres eller virkningen av dette elimineres eller nedsettes til et minimum. Den fremstillingsprosess som skal vises og beskrives i forbindelse med produksjon av passiverte NP-overgangsinnretninger av den plane, passiverte type for høy spenning, bruker et middel til å nedsette virkningen av kanaldannelse eller påførte kanaler og oppnår dette ved å bryte eller stoppe kanalen med en sterkt dopet P-sone dannet ved hjelp av en faststoff-diffusjon.

Forutsettes tilstedeværelsen av kanaler av P-typen på plane PN-dioder og NPN-transistorer for høy spenning, kan det anvendes en strøm-begrensermodell for å forklare den høye gjen-nomsnittsstørrelse av reversstrømmene for et stort tilfeldig prøveutvalg av slike innretninger. Hvis en kanal av P-typen i dette tilfelle blir dannet nær den passiverende film, blir strømlednin-gen gjennom kanalen antatt å skje ved hullbevegelse og ikke ved elektronbevegelse, og en høy rekombinasjon i den sone hvor kanalen ender eller før den ender ville medføre den høye gjennomsnittlige reversstrøm. Det skal bemerkes at ved disse innretninger forsvinner kanalen av P-typen enten denne er påført eller virkelig,

(dvs. frembragt med hensikt under fremstilling),

ved fjernelsen av den passiverende film og fort-setter ikke gjennom virkelige N-soner med lav spesifikk motstand. Kanaler av P-typen kan variere i avhengighet av fremstillingen og innretningens lagring; påvirkning av ioniserende omgivelser er også en faktor, dvs. radioaktivitet kan i avhengighet av strålingens art, enten endre en kanals intensitet eller fjerne den.

Betraktes først innretninger med kanaldannelse av N-typen, viser figurene 1 til 6 forskjellige trinn i fremstillingen av en NP-Zener-diode. På figur 1 er det vist et rektangulært halvlederelement 1 bestående av en blokkdel 2 utskåret fra en stor plate eller skive (ikke vist) av silisium av P-typen med høy spesifikk motstand, betegnet som pi-silisium, på hvilken det er dannet en sone med silisiumdioksyd 3 ved termisk dyrking. En sirkulær sone 4 av silisiumdioksydet er blitt fjernet for å avdekke det underliggende silisium og N-forurensning vil selektivt bli diffundert inn i silisiumet i denne sone 5. Maske-ringsvirkningen av silisiumdioksydet forhindrer at nevneverdige mengder av N-forurensning diffunderer inn i de dekkede soner.

Fig. 2, som er et tverrsnitt gjennom blokken etter linjen 2—2, viser et lag av silisiumdioksyd 3 bare ved den øvre overflate av silisiumet, men

det vil forståes at i praksis kan alle områder eller soner av silisiumet, hvor det ikke er hensikten å bevirke vesentlige endringer ved diffusjon, kan

dekkes med en silisiumdioksyd- eller glassfilm I praksis er det vanlig å fremstille mange halv-lederenheter samtidig på en enkelt skive. Således representerer de blokker som er vist på tegnin-gen, en del av en stor skive. Beskrivelsen vil foi enkelthets skyld bli rettet mot de enkelte blokk-enheter.

En kanalsone 6 av N-typen blir dannet ved grenseflaten mellom silisiumdioksyd og pi-silisium, og blir skjematisk representert ved den sone som ligger mellom den strekede linje 7 på fig. 2 og silisiumdioksydet 3.

På fig. 3 er silisiumskiven vist etter diffundering med fosfor for å danne en N-sone 8. Fos-foret ble tilført fra et lag av fosforsilikatglass 9 som først ble dannet på silisiumet i et for-diffusjonstrinn. Et for-diffusjonstrinn av denne type for å danne en kilde for forurensning ved overflaten av silisiumet, blir av og til betegnet som en foravsetning av forurensning og vil bli ytterligere omtalt senere. Den diffunderte sone 8 av N-typen er elektrisk i umiddelbar kontakt med kanalsonen 6 av N-typen slik at NP-overgangen ligger over overflaten av skiven og ender som en NP-overflatesone 10 ved de udekkede kanter hvor blokken er skåret ut fra skiven.

Av anskuelighetsgrunner er det på tegnin-gen vist separate eller atskilte soner av silisiumdioksyd og glass. Det vil forståes at på grunn av den gjensidige påvirkning av glasset og sili-siumdioksydved for-diffusjons- og diffusjons-temperatur, blir silisiumdioksydet til glass. Glasstypene vil likeledes påvirke hverandre og forandre sammensetning, og tilstedeværelsen av skarpe grenser, slik som vist mellom de dannede og behandlede glassområder, er tvilsomme.

For å eliminere diodens strømbegrenser-virkning, blir en ring av silisiumdioksyd og fosforsilikatglass etset bort fra overflaten av blokken slik som vist på fig. 4. Bredden av ringen er ikke av avgjørende betydning og således kan de ytre områder av silisiumdioksyd fjernes helt til kanten av blokken om dette er ønskelig. Ringen 11 ble etset gjennom silisiumdioksydet og glasset for å avdekke en sone av pisilisium liggende i liten avstand utenfor innretningens NP-sone. Dette er tydeligere vist på fig. 5. Åpningen 11 har avbrutt den påførte kanal 6, men dette alene er en utilstrekkelig behandling da etsingen også avdekket en fortsettelse av innretningens overgang dannet av N-kanalen og pi-silisiumet. Periferien av denne fortsettelse ligger ved den indre kant 12 av den etsede ring og innretningens overgang har ikke de lave lekkasjestrømmer som en passivert overgang da den fortsatte over-gangssone ender ved kanten av silisiumdioksydet eller glasset og ikke ved en begrensning som ligger fullstendig under dette. Da kanalen er blitt stoppet nær basis/kollektorovergangen og ikke er i forbindelse med den større overflate av transistoren og kantene av blokken, er det betydelig mindre lekkasje gjennom kanalen slik at bare det å åpne oksydet, slik som beskrevet, ut-gjør en forbedring, selv om innretningen ikke har fått sin optimale utformning. For fullsten-dighetsskyld skal det bemerkes at kanaler kan dannes på avdekkede overflater, sannsynligvis! fordi det er praktisk umulig å oppnå en brukbar overflate som er virkelig fri for en film; disse 5 kanaler har vanligvis en meget høy overflate-■ motstand (sheet resistance) og har derfor van-■ ligvis en negligerbar betydning. Under spesielle ■ forhold, som f. eks. ved ioniserende påvirknin-ger, kan elektronkonsentrasj onen øke i disse l kanaler og de kan bli temmelig ledende. I dette ■ tilfelle ville åpningen i silisiumdioksydet ikke l på noen måte være tilstrekkelig til å forhindre , forringelse eller feil ved innretningen.

På fig. 6 er det avdekkede silisium vist etter å være blitt selektivt diffundert med P-forurensning for å danne en P-sone 13 med lav spesifikk motstand. Kilden til P-forurensning for denne diffusjon ble tilveiebrakt ved hjelp av et lag av borsilikatglass 14 som ble dannet på skiven under et for-avsetningstrinn for forurensning før diffunderingen. Den diffunderte P-sone 13 strekker seg tilbake under silisiumdioksydet slik at avslutningen 15 av NP-overgangen som dannes på denne måte blir ført tilbake under silisiumdioksydet og glasset. Overgangen blir nå beskyttet av den passiverende film slik at den får en liten lekkasje i forbindelse med plane passiverte innretninger, og dessuten kan kanalen ikke strekke seg inn i den sterkere dopede diffusjonssone 13 av P-typen, da konsentrasjonen av induserte negative ladninger ikke er så stor som konsentrasjonen av tilgjengelige hull på grunn av den økede konsentrasjon av P-forurensning. Denne P-sone vil i det følgende bli betegnet som anti-kanalsonen. For elektrisk tilkobling blir det anordnet en metallisk kontakt med den diffunderte Zener-diodesone 8 ved å etse bort et område (ikke vist) av silisiumdioksyd uten å avdekke PN-overgangen og så å me-tallisere det bare silisium. En metallisert kontakt (ikke vist) blir også laget ved bunnen av blokken under metalliseringen av den diffunderte sone 8.

En NP-overgang dannet på denne måte vil ha en høy gjennomslagsspenning hvis den diffunderte anti-kanalsone 13 av P-typen med lav spesifikk motstand befinner seg i avstand fra den diffunderte N-sone. Skjønt den spesifikke motstand av denne anti-kanalsone av P-typen kan være meget lav, har den lille gjenværende del 16 av den påførte kanal liggende mellom den diffunderte N-sone 8 og anti-kanalsonen 13, karakteren av materiale av N-typen med høy spesifikk motstand, slik at hvis denne rest av den påførte sone ikke er for liten, vil en tilstrekkelig stor inntrengningssone utvide seg inn i denne for å tilfredsstille betingelsene for høy gjennomslagsspenning der. Således blir det oppnådd en høy gjennomslagsspenning for overgangen ved å oppbygge innretningen slik at alt materiale av enten P- eller N-ledningsevne med lav spesifikk motstand nær overgangen har en tilstrekkelig tykk sone med høy spesifikk motstand av den annen type ledningsevne overfor seg.

Plane passiverte PNP-transistorer med en høy gjennomslagsspenning mellom kollektor og basis kan fremstilles på lignende måte som den

ovenfor beskrevne plane passiverte diode for høy spenning. Passende fabrikasjonstrinn for en slik

innretning er vist på fig. 7, og trinnene er beregnet som trinn A til H. Et halvlederelement 17 bestående av pi-silisium som er delvis dekket med termisk dannet eller dyrket silisiumdioksyd 18, blir selektivt diffundert med N-forurensning fra et lag av for-avsatt fosforsilikatglass 19 for å danne en N-sone 20 og frembringe en kollektor/basis-overgang. Den N-diffunderte sone 20 er innretningens basissone, og pi-sonen 21 umiddelbart utenfor denne sone er transistorens kollektor. Den påførte N-sone 22 er skjematisk vist liggende mellom den strekede linje 23 og silisiumdioksydet 18. Etter N-diffusjonen forblir de tidligere diffunderte soner dekket med fosforsilikatglass 19. Fosforsilikatglass har slike egenskaper at det kan brukes som en dif f usj onsmaske mot borforurensning på samme måte som silisiumdioksyd ble brukt for å maskere mot fosfor.

Deler av lagene 18 og 19 blir etset bort slik at to soner med silisium 24 og 25 blir avdekket slik som vist i trinn E på fig. 7. Halvlederelementet blir diffundert med P-forurensning fra en for-avsatt film av borsilikatglass 26 for å danne emitterovergangen 27, og anti-kanalsonen 28 av P-diffundert materiale blir samtidig laget med den samme behandling med P-forurensning. Etter dette blir glass-soner fjernet for å avdekke silisium ved basissonen 29 og emittersonen 30 for transistoren. Basisen 29 og emit-teren 30 kan så metalliseres slik at det deretter kan gjøres elektriske forbindelser med de me-talliserte overflater.

På fig. 8 er det vist hvordan anti-kanalsonen 34 også kan tjene som kollektorforbindelse for en transistor 35. En metallfilm 36 blir pådampet og/eller legert på anti-kanalsonen og elektrisk tilkobling kan gjøres på denne film. Da anti-kanalsonen er sterkt doped og løper rundt hele kanten av basisen, er den en utmerket kontakt-sone for kollektoren. Legering av et dopemetall alene eller diffusjon-etter-legering av forurensning fra et metall er alternative fremgangsmåter for fremstilling av en anti-kanalsone som kan anvendes som kollektorkontakt om dette ønskes.

Fig. 9 viser en anti-kanalsone som kan dannes ved induksjon. Hvis en film av metall 39 blir anbrakt på det passiverende oksyd på PNP-transistoren 40, og blir negativt ladet, blir det dannet en netto positiv ladning 41 i området ved grenseflaten 42 mellom oksyd og silisium. Det overskudd av hull som nå eksisterer sperrer kanalen 43 av N-typen. Det er åpenbart at denne generelle metode også er egnet for anvendelse ved NPN-transistorer, dioder og andre innretninger.

P-diffusjonen for dannelse av anti-kanalsonen av P-typen i plane passiverte innretninger er ikke av avgjørende betydning, når det bare tas hensyn til kravene om at den spesifikke motstand av den diffunderte P-sone skal være mindre enn omkring én ohm-centimeter nær overflaten, og at P-forurensningen skal være av en passende type som kan diffunderes selektivt, slik som bor. En typisk glass- eller silisiumdioksyd-tykkelse for maskering under diffusjonen av P-sonen på den beskrevne NP-diode, er én mikron. Glassfilmtykkelsen for transistoren blir bestemt av kravene til varighet og temperatur for dannelse av emitterovergangen ved diffusjon, men 4000—5000 ångstrøm er passende for de fleste diffusjonsprosesser ved plane innretninger.

Silisiumdioksyd blir termisk dannet eller dyrket ved å utsette silisium ved en temperatur omkring 1100°C for vanndamp. Vanndampen blir vanligvis brakt i berøring med silisium ved å bringe oksygen eller hydrogengass til å boble gjennom vann for å mette dette og så å la gass/ vann-dampen strømme over silisiumet. Even-tuelt kan vann fordampes ved kokning og dampen tillates å strømme over det varme silisium. Silisiumet blir vanligvis oppvarmet og oksydert i en ovn av forbrenningsrørtypen. Dannelsen av glasstyper som inneholder forurensning blir omtalt senere i forbindelse med diffusjonsproses-sen.

Så langt den hittil er beskrevet har oppfinnelsen hatt spesielle anvendelser, da den i stor utstrekning vedrører løsningen av problemer som er spesielle for NP og PN-overganger av den plane passiverte type. Imidlertid ville en mer grunnleggende anvendelse av den beskrevne teknikk (f. eks. som anvendt på integrerte kretser) være frembringelsen av antikanalsoner for å hindre tilfeldig innbyrdes forbindelse eller kob-ling mellom elektroniske komponenter fremstilt på samme bæreelement, og slik at påførte kanalsoner av varierende former kan dannes og/ eller isoleres, og det er meningen at disse anvendelser skal omfattes innenfor oppfinnelsens ramme. Ved f. eks. en NP- silisiumovergang, kan det dannes en kanal av en gitt størrelse og form ved å oksydere pi-silisium for å danne silisiumdioksyd med en resulterende underliggende på-ført eller innført kanal av N-typen, og selektiv bortetsing av silikondioksydet slik at den ønskede form av silisiumdioksyd og kanal blir tilbake og deretter diffusjonen av antikanalsonen av P-typen inn i det silisium som ikke er dekket av silisiumoksydet.

Dannelsen eller påføringen av kanaler i plane og andre innretninger når det er dannet passiverende og lignende filmer av uorganisk materiale med høy spesifikk motstand på pi-silisium, har i stor utstrekning vært uavhengig av innretningen eller dennes utformning. Lekkasje-strømmer og andre uheldige virkninger på grunn av uønskede eller «tilfeldige» kanaler er særlig brysomme i innretninger som for sin arbeids-måte er avhengig av bevegelse av majoritets-bærere gjennom én eller flere virksomme kanaler, og disse innretninger; dvs. felteffekt-transistorer, strømbegrensere, og lignende innretninger, og anti-kanalsonen er meget effektiv til å eliminere denne vanskelighet. Som nevnt ovenfor kan kanaler som dannes ved overfla-tene av udekket halvledermateriale under spesielle betingelser medføre betydelige endringer i driftsegenskapene for en innretning, og disse kanaler blir likeledes lett avbrutt eller stoppet av en anti-kanalsone. Sperringen eller avbry-telsen av slike kanaler ligger innenfor rammen av denne oppfinnelse, slik at andre innretninger enn plane transistorer og dioder kan for-bedres ved selektiv diffusjon eller på annen måte å innføre den riktige forurensning inn i halvledermaterialet for å nedsette den spesifikke motstand under det nivå ved hvilket slike kanaler kan eksistere eller er skadelige samt på utvalgte områder eller soner ved overflaten av halvledermaterialet.

Generelle fremstillingsmetoder for plane passiverte innretninger er velkjente. Eksempler på disse metoder anvendt ved en PNP-transistor er gitt i det følgende.

Velkjent fotolitografisk teknikk er meget nyttig til fjernelse av utvalgte områder av silisiumdioksyd og glass som inneholder forurensning. En fotofølsom overdekning som ikke blir angrepet av fluorvannstoff blir påført i væske-form på silisiumet i et jevnt belegg og tørket. Et mønster bestående av gjennomsiktige og ugjennomsiktige områder, hvor de ugjennomsiktige områder tilsvarer formen av de soner som skal fjernes, blir plassert mot overflaten av det overdekkede silisium og så blir dette system utsatt for ultrafiolett lys. Overdekningen blir fremkalt og de områder av overdekningen som var avskjermet fra belysning av de ugjennomsiktige områder av mønstret blir vasket bort, hvilket avdekker det underliggende silisiumdioksyd eller glassfilmen. Silisiumet blir så plassert i fluorvannstoff og de ubeskyttede områder av denne film blir etset bort. Etter rensning og fjernelse av gjenværende fotooverdekning, kan silisiumet diffunderes.

Skjønt den diffusjon som anvendes for å danne antikanalsonen er en diffusjon som bruker en P-forurensning, så som bor fra en foru-rensningskilde bestående av borsilikatglass, hvilket skal beskrives senere, kan behandling og bruk av kalsiumfosforsilikatglass eller et annet funksjonelt likeverdig fosforsilikatglass som kilde for N-forurensningen (fosfor) også finne sted ved denne prosess. Kalsiumfosforsilikatglass kan anvendes ved fremstillingen av N-soner i silisium og videre kan det, da det også har en effektiv maskeringsvirkning mot diffusjon av bor, samtidig anvendes både som fosforkilde og som maskeringsmateriale for selektiv diffusjon av bor i silisium, når forholdene tilsier det.

Kalsiumfosforsilikatglass blir dannet på overflaten av silisium ved en for-diffusjonspro-sess ved å oppvarme det i et lukket system ved tilstedeværelse av en glasskilde som er laget ved oppvarmning av kalsiumoksyd og fosforpentoksyd i sammen. Etter at en passende tykkelse av kalsiumfosforsilikatglass er blitt dannet på silisiumet, blir dette overført til en diffusjonsovn hvor silisiumet blir gjenoppvarmet for å diffundere fosfor fra glasset inn i silisiumet. For-diffusjonen av silisiumet ved anvendelse av en glasskilde bestående av femten vektdeler fosforpentoksyd og én del kalsiumoksyd kan utføres ved å oppvarme glasset og silisiumet i en lukket platinakasse i en ovn ved en temperatur på 800°C i en tidsperiode på omkring 10 minutter i en nitrogenatmosfære. Silisium og silisiumdioksyd reagerer med fosforpentoksyd og kal-siumoksyddamper, og det dannes en film av kalsiumfosforsilikatglass på silisiumet. Etter for-diffusjonen, blir silisiumskivene overført til en annen ovn av forbrenningsrørtypen hvor de blir oppvarmet ved en temperatur på 1100°C i én time ved nærvær av vanndamp og blir så oppvarmet i to og en halv time videre i den samme ovn og i en atmosfære med strømmende, tørr oksygen. Vanndamp for ovnen blir tilført ved fordampning av vann ved kokning og innføring av dampen gjennom diffusjonsovnen mens den fordamper med en hastighet på omkring 0,28 1 vann pr. 25,8 cm2 av ovnens rørformede tverrsnitt. Etter én times behandling med vanndamp, blir tørr oksygen ført gjennom ovnen i en meng-de på omkring 1000 cm3 pr. minutt i den reste-rende del av diffusjonsperioden. Anvendelsen av vanndamp etterfulgt av oksygen bevirker dannelsen av det tykke og tette glass som er nød-vendig for å maskere mot en etterfølgende P-diffusjon av bor fra en film av borsilikatglass. Denne behandling på pi-silisium med spesifikk motstand 3 ohm-centimeter frembringer en NP-overgang som er omkring 3 mikron dyp og danner et lag av glass som er omkring 5000 ång-strøm tykt.

Etter at silisiumet og de påtenkte emitter-og anti-kanalsoner selektivt er blitt etset frie for kalsiumfosforsilikatglass og silisiumdioksyd, blir en film av borsilikatglass dannet på silisiumskiven ved anvendelse av velkjent teknikk. De områder av silisiumet som ble befridd for glass blir gitt et tynt belegg av silisiumdioksyd ved oppvarmning i vanndamp ved 900 °C i tretti minutter. En forbrenningsrørovn blir anvendt og vannet blir fordampet med en hastighet på omkring 0,28 liter pr. time pr. 25,8 ems av rørovnens tverrsnitt. Etter dannelsen av silisiumdioksyd, blir skivene oppvarmet og utsatt for bortrioksyd-damp i et lukket system. Bortrioksyd og silisiumskivene er atskilt i en liten lukket kvarts- eller molybdenkasse som så blir oppvarmet til 950°C i hydrogen i omkring én time for å danne bor-silikatglasset. Kassen, som ikke er fullstendig gasstett, blir oppvarmet i en forbrenningsrørovn i en atmosfære av hydrogen. Hydrogenstrømmen gjennom forbrenningsrøret er omkring 1000 ems pr. minutt for et rør på omkring 25,8 cm2 i tverrsnitt.

Etter disse for-diffusjonstrinn, blir silisiumskivene fjernet fra kassen og overført til en diffusjonsovn av forbrenningsrørtypen hvor borforurensning fra borsilikatglassfilmen blir diffundert inn i silisiumet. Silisiumet blir eksem-pelvis diffundert ved en temperatur på 1100°C i tretti minutter i tørr hydrogen. Hydrogen-strømmen er f. eks. 400 cm3 pr. minutt gjennom et rør av tverrsnitt 25,8 cm2. De betingelser som er angitt for denne f or-dif fusjon og diffusjon av P-typen er krav som gjelder for en transistor basert på dannelsen av en emitterovergang samtidig som antikanalsonen blir frembrakt. I tilfelle den mindre kritiske anti-kanalsone blir diffundert alene, kan en svakere eller sterkere diffusjon aksepteres. For de to diffusjonsprosesser som er beskrevet ovenfor, vil en PN-overgang mellom emitter og basis bli dannet til en dybde på omkring 2 mikron.

I tilfelle anti-kanalsonen blir diffundert alene, er det nødvendig at dennes spesifikke motstand er lav nok til at dannelsen av inn-trengningssonen skjer i det vesentlige inn i den tilstøtende kanal og ikke i nevneverdig utstrekning inn i anti-kanalsonen selv, hvis ikke oksydet eller andre filmer som dekker sonen er tykke nok og av en slik type at de passiverer den. Hvis den spesifikke motstand er høy nok er for-spenningen i stand til å bevege inntrengnings-sonen godt inn i anti-kanalsonen (en sone med høy bærerrekombinasjon) fra undersiden av en passiverende film, og da avsluttes eller ender den elektriske eller effektive grense for PN-overgangen mellom kanalen og anti-kanalen der og den ene betingelse for optimalisering av innretningen, dvs. avslutning av kanalen under en passiverende film, er ikke lenger tilfredsstilt. For å oppnå minimale lekkasj estrømmer må anti-kanalsonen ha en overdekkende passiveringsfilm og/eller ha passende lav spesifikk motstand til å utelukke en utstrakt spredning av inntreng-ningssonen i denne.

Ved anvendelse av de ovenfor beskrevne materialer og fremgangsmåter samt oppretthol-delse av en avstand mellom den diffunderte basissone og den diffunderte anti-kanalsone på omkring 25/1000 mm, kan plane passiverte PNP-transistorer med en gjennomslagsspenning (målt med kollektor-basis-overgangen med for-spenning i sperreretningen, emitterkretsen åpen og med en kollektorstrøm på 10 mikroampére) på over 100 volt fremstilles rutinemessig. Forut for denne oppfinnelse ble en gjennomslagsspenning på 20 volt ansett for å være ganske høyt for denne generelle type transistor.

Anvendelse av oppfinnelsen ved PN-dioder er den samme som i tilfelle av NP-dioder hvis halvledermateriale av P-typen og forurensning over alt erstattes med N-typen og vire versa. På fig. 1—6 er det antatt at en kanal 6 av P-typen eller dens ekvivalent blir dannet under silisiumdioksydet 3 på silisiumet 2 av N-typen. Diffusjon gjennom hullet 5 benytter et glass 9, så som borsilikatglass, som kilde for forurensningen for å fremstille P-sonen 8. Likesom i tilfellet med NP-dioden, blir en ring 11 av silisiumdioksyd og glass etset bort for å avdekke silisiumet, og N-forurensning blir diffundert inn for å frembringe anti-kanalsonen 13. Glasset 14 er fosforsilikatglass og er kilde for N-forurensningen under diffusjonstrinnet for dannelse av anti-kanalsonen 13.

Likesom ved dioder av NP- og PN-typene, bortsett fra materialenes ledningsevnetyper, er de forbedrede NPN-transistorer av den plane type i henhold til denne oppfinnelse meget lik de ovenfor behandlede PNP-transistorer. Betraktes igjen fig. 7, men nå som NPN-tilfelle, blir selektiv diffusjon gjennom en åpning i en sili-siumdioksydfilm 18 brukt for å frembringe en P-sone 20 som blir transistorens basissone. Kilden for P-forurensning er en for-avsatt film av borsilikatglass 19. En kanal 22 av P-typen kunne gi en lekkasj evei for hullbevegelse til soner med høy hull/elektron-kombinasjon. Selektiv diffusjon av forurensning av N-typen gjennom den etsede sone 24 danner anti-kanalsonen 28 som en del av diffusjonstrinnet for dannelse av emittersonen 27 gjennom dens åpning 25. Kilden for N-forurensning for emitter- og antikanalsonen er fosforsilikatglassfilmen. Den PN-overgang som dannes av kanalen og anti-kanalsonen av N-typen blir beskyttet av den passiverende film for derved å forhindre forringelse av innretningen på samme måte som i PNP-transistoren.

Plane passiverte innretninger med høy gjennomslagsspenning kan vanligvis ventes å ha en større iboende kommersiell verdi enn innretninger med lavere gjennomslagsspenning. Denne oppfinnelse gjør det mulig med små ytterligere omkostninger, å fremstille plane passiverte NP-, PN-, PNP-, NPN- og andre overgangslnnretnin-ger med høy gjennomslagsspenning. For hver innretning blir dette oppnådd ved hjelp av den enkle og direkte anvendelse av selektiv diffusjon av forurensning inn i silisiumet (eller et annet halvledermateriale) i en sone som ligger rundt overflatedelen av overgangen eller sjiktet slik at det ikke kan eksitere en indusert eller på-ført kanal i denne sone, for derved å isolere, begrense i størrelse og nedsette virkningen av den del av den påførte kanal som ligger nær over-gangssonen. Likeledes er det meget viktig at når en innretnings overgang blir forsynt med anti-kanalsonen, så er denne overgang veldefinert og vil søke å forbli det under påvirkning av omgivelser som frembringer kanaldannelse, dvs. ra-dioaktive omgivelser, hvilket vanligvis ville endre dens utstrekning og natur i betydelig grad.

Mer prinsipielt skaffer denne oppfinnelse også et middel til å forme og isolere kanaler av forskjellige former på silisium og andre halv-ledermaterialer.

Claims

1. Halvlederelement for bruk i en halvlederinnretning, som har forutbestemte egenskaper med hensyn til høy gjennomslags- eller gjennombruddspenning og lav tilbake- eller revers-strøm, hvilket element har en første sone med én ledningsevnetype som strekker seg inn i elementet fra den ene overflate av dette, og en annen sone med motsatt ledningstype i forhold til den førstnevnte sone og som strekker seg inn i den første sone fra den nevnte overflate for å danne en likeretterovergang mellom den annen sone og den første sone,karakterisert vedat det — for at halvlederinnretningen skal ha en forutbestemt gjennomslagsspenning og for at store revers-strømmer i denne skal elimineres — er anordnet en tredje sone (13) med samme ledningsevnetype som den første sone (2), men med lavere spesifikk motstand enn i den første sone, hvilken tredje sone strekker seg nedad i den første sone fra overflaten (5) og fullstendig omgir likeretterovergangen (15) samt ligger i sideretningen utenfor og adskilt tilstrekkelig fra likeretterovergangen i halvlederlegemet til å gi plass for hele den inntrengningssone (depletion region) som kreves i halvlederlegemet, hvilken tredje sone strekker seg inn i halvlederlegemet fra overflaten i en dybde som er større enn enhver kanal (6) dannet i halvlederlegemet umiddelbart under overflaten hvilken tredje sone har en

lavere spesifikk motstand enn den spesifikke motstand av hvilken som helst slik kanal og hvor enhver slik kanal strekker seg fra den annen sone (8) til den tredje sone.

2. Halvlederelement ifølge krav 1,karakterisert vedat enhver kanal (6) dannet i den første sone (2) under overflaten (5) har mindre dybde fra overflaten enn den annen sone (8) har fra overflaten, og strekker seg fra den annen sone til den tredje sone.

3. Halvlederelement ifølge krav 1 eller 2,karakterisert vedat enhver kanal (6) dannet i den første sone (2) under overflaten (5) har en spesifikk motstand som er større enn den i den første sone.

4. Halvlederelement følge en av kravene 1—3, omfattende et isolerende belegg på den øvre overflate av elementet,karakterisertv e d at enhver kanal (6) blir dannet i elementet umiddelbart under det nevnte belegg (3) og strekker seg ut av den annen sone (8) inn i den første sone (2) og har motsatt ledningsevnetype i forhold til den første sone, hvilken kanal har en fortsettelse av likeretterovergangen (15) mellom den annen sone og den første sone ved sin grenseflate med den første sone, hvilken tredje sone bøyer eller svinger likeretterovergangen oppad mot den nevnte øvre overflate under det isolerende belegg.

5. Halvlederelement ifølge en av kravene 1—4,karakterisert vedat den annen sone (8) er omgitt av og ligger i sin helhet innenfor den første sone (2).

6. Halvlederelement ifølge en av kravene 1—5,karakterisert vedat kanalen (6) ved den ene av sine sider grenser eller støter mot den øvre overflate (5) av elementet og ved sin annen side grenser eller støter mot den før-ste sone og strekker seg sideveis i den første sone utad fra den annen sone (8), med likeretterovergangen (15) mellom den annen sone og den første sone og kanalsonen.

7. Halvlederelement ifølge av en kravene 1—6,karakterisert vedat henholdsvis den første og den annen sone (8) danner en kollektorsone (21) og en basissone (20,29) for en transistor, hvilken transistor har en emitter-sone (27, 30) innenfor basissonen og med samme ledningsevnetype som kollektorsonen og grensende til basissonen, med en likeretterovergang mellom hver av de to tilgrensende soner og hver likeretterovergang gående oppad under det isolerende belegg eller lag (18), hvilken kanal (22) er dannet i kollektorsonen med motsatt ledningsevnetype av den i kollektorsonen og strekker seg ut av basissonen under det isolerende lag og umiddelbart under den nevnte overflate som fører likeretterovergangen mellom kollektor og basis sideveis med denne langs en grenseflate mellom kanalen og kollektorsonen og en kanal-avbrytende sone (28) som strekker seg fra kollektorsonen oppad til det isolerende lag og avbryter kanalen slik at utstrekningen av likeretterovergangen mellom kollektor og basis, som er dannet av kanalen sammen med kollektorsonen, blir stoppet av den nevnte kanal- avbrytende sone og blir svinget oppad mot det isolerende lag for å strekke seg opp til og skjære den nevnte øvre overflate.

8. Halvlederelement ifølge en av kravene 1—3 for bruk i en innretning under hvis konstruksjon det opprinnelig er fastlagt en høy gjennomslagsspenning og lav revers-strøm, omfattende et passiverende isolerende belegg på den øvre overflate av elementet,karakterisert vedat en kanal (6) kan dannes i elementet under det nevnte belegg (3) umiddelbart ved den øvre overflate gjennom hvilken store revers-strømmer kan flyte under drift av innretningen for på uheldig måte å påvirke den nevnte opprinnelige revers-strøm, hvilken tredje sone (13) avslutter eller begrenser en slik kanal og stopper den nevnte store revers-strøm som flyter gjennom denne og avstedkommer i halvlederinnretningen den opprinnelig fastlagte høye gjennomslagsspenning og lave revers-strøm, hvilken tredje sone fullstendig omgir den annen sone (3) og strekker seg nedad fra den øvre overflate i en slik dybde at forlengelsen eller forløpet av likeretterovergangen blir bøyet eller svinget mot den øvre overflate.

9. Halvlederelement ifølge en av kravene 1—3, omfattende et dyrket (grown) passiverende isolerende belegg over i det minste en del av den øvre overflate av halvlederelementet,karakterisert vedat kanalen (6) kan dannes i det nevnte element umiddelbart ved den øvre overflate (5) under belegget, og strekker seg til siden ut av den annen sone (8) inn i den første sone og er plassert over et område som fullstendig omgir den nevnte annen sone, hvilken kanal har motsatt ledningsevnetype av den i den første sone, hvilken overgang likeledes strekker seg nedad fra den annen sone langs grenseflaten mellom kanalen og den første sone (2), hvilken tredje sone (13) fullstendig omgir den annen sone og strukturelt blokkerer og avbryter kanalen for å avstedkomme de ønskede revers-strømegenskaper og opprettholde den ønskede gjennomslagsspenning for halvlederinnretningen, og svinger eller bøyer overgangen oppad mot og til den øvre overflate under det passiverende belegg for å forhindre at store re-vers-strømmer flyter i kanalen.

10. Halvelederelement ifølge en av kravene 1—3 for anvendelse i en innretning som er fra den gruppe som omfatter NP-, PN-, PNP-og NPN-innretninger, omfattende et dyrket passiverende belegg på den øvre overflate av halvlederelementet,karakterisert vedat enhver kanal (6) kan dannes i elementet umiddelbart ved den øvre overflate (5) under belegget (3) vil strekke seg til siden ut av den annen sone (8) inn i den første sone (2) og vil ha motsatt ledningsevnetype av den i den første sone, hvilken overgang etter dannelsen av en slik kanal likeledes strekker seg utad fra den annen sone langs grenseflaten mellom en slik kanal og den første sone, hvilken tredje sone (13) avslutter eller stopper enhver slik kanal på et sted i sideveis avstand fra og adskilt fra den annen sone og fullstendig liggende rundt den annen sone, og strekker seg nedad fra den øvre overflate gjennom en slik kanal og inn i den første sone i en total dybde som er større enn den dybde som enhver slik kanal har fra den øvre overflate, for strukturelt å blokkere en slik kanal og bøye overgangen oppad mot og til den øvre overflate under det passiverende belegg.

11. Halvlederelement ifølge krav 10, ved hvilket den nevnte innretning er fra den gruppe som innbefatter bare typer med NP- og PNP-ledningsevne som har et silisiumelement med den annen sone i elementet av N-ledningsevnetype,karakterisert vedat den kanal-avbrytende sone (13, 28) er av P-ledningstype, med det passiverende belegg (3, 18) i form av et dyrket silisiumdioksydlag på den øvre overflate av silisiumelementet, og med enhver slik kanal (6, 22) dannet i det nevnte silisiumelement som N-ledningsevnetype og strekker seg inn i den første sone (2, 21) for hele dimensjonen eller avstanden mellom den annen sone av N-ledningsevnetype og den kanal-avbrytende sone av P-ledningsevnetype.

12. Halvlederelement ifølge krav 10 ved hvilket innretningen er fra den gruppe som bare omfatter typer med PN- og NPN-ledningsevnetype, med et silisiumelement hvis annen sone er av P-ledningsevnetype,karakterisertved at den kanal-avbrytende sone (13, 28) er av N-ledningsevnetype, med det passiverende belegg (3, 18) i form av et dyrket silisiumdioksydlag på den øvre overflate av silisiumelementet, og hvor enhver slik kanal (6, 22) dannet i silisiumelementet er av P-ledningsevnetype og strekker seg inn i den første sone (2,21) gjennom hele avstanden eller dimensjonen mellom den annen sone med P-ledningsevnetype og den kanal-avbrytende sone med N-ledningsevnetype.

13. Halvlederelement ifølge krav 10, ved hvilket innretningen har form av en diode i hvilken det dyrkede passiverende belegg er silisiumdioksyd og elementet er laget av silisium,karakterisert vedat metallkontakt er festet på den annen sone (8) på halvlederelementet og er ført gjennom silisiumdioksydbeleg-get for innkobling av den annen sone i en krets, og en metallisert kontakt på bunnen av halv-lederelementet festet til den første sone (2) for innkobling av den første sone i en krets.

14. Halvlederelement ifølge krav 10 ved hvilket innretningen har form av en transistor i hvilken det dyrkede passiverende belegg er silisiumdioksyd og det nevnte element er av silisium, hvilken første sone utgjør kollektorsonen og den annen sone utgjør basissonen,karakterisert veden emitter (30) som i sin helhet ligger innenfor basissonen (29), en me-tallkontaktanordning festet på basissonen, henholdsvis emittersonen og en metallkontaktan-ordning festet på kollektorsonen ved bunnoverflaten av silisiumelementet.

15. Halvlederelement ifølge en av de fore-gående krav,karakterisert vedet dyrket passiverende oksydbelegg på den øvre overflate av halvlederelementet, under hvilket kanalen kan dannes i elementet umiddelbart ved den øvre overflate, og hvilken kanal vil strekke seg til siden ut av den nevnte sone med forutbestemt ledningsevnetype inn i hoveddelen, hvor enhver slik kanal er av samme ledningsevnetype som den nevnte annen sone, en metall kontakt tilkoblet på ohmsk måte på halvlederelementet ved den annen sone og ført gjennom det dyrkede passiverende oksydbelegg, og en metallkontakt tilkoblet på ohmsk måte på den første sone på bunnoverflaten av halvlederelementet motsatt av den øvre overflate av dette, og en anordning for innføring av den tredje sone i halvlederelementet omfattende en metallfilm (39), festet på det dyrkede passiverende oksydbelegg på utsiden av dette i en stilling som befinner seg i avstand sideveis og utad i forhold til stillingen av den annen sone i halvlederelementet og befinner seg over den første sone samt omgir stillingen av den. annen sone i elementet, hvilken anordning for innføring av den tredje sone også omfatter en elektrisk innretning koblet mellom metallkontakten på bunnoverflaten av halvlederelementet og den nevnte metallfilm for å opplade denne film og bevirke at en ladning (41) med motsatt polari-tet av ladningen på metallfilmen blir dannet i halvlederelementet under metallfilmen og strekker seg i det vesentlige i overensstemmelse med denne i en stilling som omgir den annen sone og ligger i avstand til siden fra denne, hvilken ladning i halvlederelementet opptar et område eller volum i den første sone og avstedkommer en indusert eller innført tredje sone som strekker seg nedad fra den øvre overflate gjennom enhver slik kanal i hoveddelen for å avbryte en slik kanal.

16. Fremgangsmåte for fremstilling av et halvlederelement for bruk i en halvlederinnretning, hvilket element har et passiverende belegg på den ene overflate og en første sone med forutbestemt ledningsevnetype og med forutbestemt spesifikk motstand,karakterisert vedutformning av en første åpning i det passiverende belegg og ført ned til overflaten av det nevnte element, diffundering av en første forurensning gjennom den første åpning inn i elementet på et område bestemt av den første åpning for derved å avstedkomme en annen sone i elementet med en ledningsevnetype som er motsatt av den forutbestemte ledningsevnetype for den første sone, dannelse av et nytt passiverende belegg over overflaten av elementet ved den første åpning og utformning av en annen åpning i det passiverende belegg som omgir overgangen mellom den første sone og den annen sone ved overflaten av halvlederelementet, og med sideveis avstand utad fra overgangen, diffundering av en annen forurensning gjennom den annen åpning for å danne en tredje sone i halvlederelementet i et område av dette som bestemmes av den annen åpning, hvilken tredje sone har samme forutbestemte ledningsevnetype som den første sone og en spesifikk motstand som er lavere enn den forutbestemte spesifikke motstand i den første sone, hvor diffunderingen av den annen forurensning føres gjennom den annen åpning til en dybde i halvlederelementet som er større enn dybden av enhver kanal som måtte dannes i den første sone umiddelbart under det passiverende belegg og grensende mot dette samt ført mellom den annen sone og den tredje sone, hvilken tredje sone har en spesifikk motstand som er lavere enn den i enhver slik kanal og tjener til å avbryte og blokkere gjennomgang av høy revers- • strøm gjennom enhver slik kanal under drift av det fremstilte element.