Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - 1962, H. 22 - Halvledarkomponenters teknologi, av Per Svedberg
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
y Termoelement
^-lock
Iqensmält kvartshölje
Justerbar hållare
OaAs-stav
Fig. 3.
Utrustning för
flyt-zonsrening av
material, som
förångas vid
smältpunkten’.
ger i sin tur upphov till strömmar i det
material, som vilar på detta parti av härden.
Effekt-utvecklingen blir så hög, att man får en smält
zon, som inte väter underlaget, därför att
detta hela tiden hålls kallt.
Är materialet i smältzonen tillräckligt lätt,
kan induktionsströmmarnas magnetfält t.o.m.
lyfta smältzonen upp från den kalla härden.
Denna reningsmetod har enligt uppgift med
framgång tillämpats på kisel och flera andra
ämnen. Metoden bör vidga kretsen av
reningsbara material avsevärt. Däremot kan den
antagligen ej användas för material, som fordrar
att ett visst ångtryck upprätthålls hos någon
komponent vid zonreningen, som fallet är t.ex.
vid zonrening av de flesta III—V-föreningar.
Dessa, som består av ett ämne ur tredje
gruppen i periodiska systemet, bor, aluminium,
gallium, indium i kombination med ett ämne ur
femte gruppen, kväve, fosfor, arsenik, antimon,
har som bekant halvledande egenskaper. De är
särskilt intressanta, eftersom vissa av dem har
kombinationer av värden på de fysikaliska
parametrarna, som ej finns hos de enkla
halvledarna germanium och kisel.
Emellertid erbjuder framställningen och
reningen av III—V-föreningarna speciella
svårigheter genom att femte gruppens ämne har ett
relativt högt ångtryck. Vid framställning av
antimoniderna är dock ångtrycket fortfarande
så lågt, 10~3-—10"1 mb, att man kan arbeta i
öppna system. Arsenider och fosfider fordrar
däremot slutna system. Så är t.ex. vid
galliumarse-nidens smältpunkt I 238°C arsenikångtrycket
880 mb och vid indiumfosfidens smältpunkt
1 062°C fosforångtrycket ca 59 bar.
I en utrustning för flytzonrening av
gallium-arsenid2 kan galliumarsenidstaven vara inne-
sluten i en kvartsampull (fig. 3), vars väggar
hålls vid en temperatur, som hindrar arsenik
att kondensera. Högfrekvensslingan smälter en
zon i GaAs-staven och rörelsen erhålles genom
att hela ampullen flyttas.
Med ett dylikt system har man svårt att
uppnå samma renhetsgrad som i ett öppet. I ett
sådant kyler man nämligen normalt
skyddsrörets väggar, så att föroreningar icke kan ånga
över från dess ytor. Dessutom följer flyktiga
föroreningar med skyddsgasen och
kondenseras på skyddsröret eller andra kalla ytor. Man
kan därför hålla en mycket renare omgivning
vid zonrening av ämnen, vilkas komponenter
har lågt ångtryck. Detta är en av orsakerna till
att man hittills icke lyckats renframställa GaAs
och InP med samma kvalitet som t.ex. Ge, Si
och InSb.
En annan svårighet är att man vid syntes av
III—V-föreningar har svårt att undvika
kontakt med degelmaterial, som kan tillföra
föroreningar. Det hjälper då inte, att varje
komponent är väl renad var för sig före syntesen.
Situationen för dagen är, att man kan få t.ex.
GaAs med en störämneskoncentration på 10w
atomer per cm3 eller mer. Detta räcker bra som
utgångsmaterial för tunneldioder,
högfrekvens-transistorer och lågspärrande dioder men
medger ej högre spärrspänningar än några tiotal
voit.
I detta sammanhang bör kanske nämnas, att
ett underskott på det lättflyktiga ämnet skulle
kunna resultera i en sådan avvikelse i den
stökiometriska sammansättningen, att
III—V-föreningens grunddopning påverkades. Ingen
sådan avvikelse i sammansättning tycks dock
normalt uppträda hos III—V-föreningarna.
Möjliga undantag är GaP och GaSb".
Kristalldragning
Till komponenter som dioder och transistorer
m.fl. behöver man halvledarmaterial i form av
enkristaller. Vid dessas tillverkning tillsätter
man också i allmänhet en viss mängd dopämne
för att få ett material av en bestämd
ledningstyp och med en bestämd resistivitet.
Kristaller av germanium dras i allmänhet
genom en horisontell zongenomgång ungefär som
vid zonreningen, fig. 4, eller genom
vertikaldragning ur en smälta enligt Czochralskis
metod, fig. 5. Kiselkristaller tillverkas antingen
enligt flytzonmetoden, fig. 1, eller också enligt
Czochralski.
I samtliga fall utgår man från en
enkristall-grodd och bringar den i kontakt med en smälta
av halvledarmaterialet i fråga. Genom att
successivt kyla smältan vid dennas gräns mot
grodden antingen genom att flytta värmekällan
Fig. i.
En-kristalldragning
med horisontell
zongenomgång
(enligt Bennett
och Sawyer).
Termoelement
Eftervärmare
TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 22 (JQ3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
