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.
fordras dock, att ytan kan rengöras mycket
effektivt, så att den icke dopas oavsiktligt.
Att detta kan vara svårt inses av att även om
man använder dagens renaste kemikalier med
föroreningskoncentrationer på kanske 1—10
delar på miljonen, lämnar de kvar föroreningar
på halvledarytan, som motsvarar flera
atomlager. Eftersom redan ytkoncentrationer på
hundradelar av ett atomlager inverkar på
ytegenskaperna, förstår man, att rengöringen av
ytan är besvärlig.
Riktigt rena ytor kan man än så länge endast
åstadkomma i en ultrahögvakuumanläggning
efter jonbombardemang av ytan. Genom att
välja ytans geometriska utformning så, att man
lätt kan skölja alla ytor och så att den sista
indunstningen icke sker på känsliga punkter,
underlättar man emellertid den normala
kemiska reningen av ytan, så att den får hygglig
verkan. Man tillgriper också ofta olika
kom-plexbildare för att hindra förorenande joner
att fällas ut på halvledarytan.
För att minska risken för ytöverslag i en
högspärrande diod bör ytans form väljas så, att
man får minsta möjliga fältstyrka längs ytan.
I en transistor är kanske pulsegenskaperna av
stor betydelse och då utformar man gärna
emitter-basområdet som en liten platå
("me-sa") på kollektorkontakten, så att man får
minsta möjliga volym i injektionsområdet,
vilket bidrar till att öka laddningsbärarnas
re-kombinationstakt. Detta har till följd, att
omkopplingstiderna blir kortare.
Ytans skydd
För halvledarkomponenter, som innehåller
pn-övergångar, är alltså ytans egenskaper av vital
betydelse. Det är därför också av största vikt,
att dess egenskaper icke ändras med tiden.
Hittills har man i första hand tillgripit
hermetisk kapsling av halvledarelementen för att
undvika, att atmosfären ändrar
ytegenskaperna. Man är dock redan vid tillverkningen,
innan någon kapsel kan användas, intresserad av
att behålla data. Därför arbetar man på att få
fram ett ytskydd, som appliceras på
halvledarytan så snart den givits slutgiltig form.
Ett steg i den riktningen är den redan
tidigare nämnda oxideringen av ytan, som i
pla-nartransistorn t.o.m. görs före indiffusionen av
p- och n-skikten. Man brukar också använda
olika slags opolära kolväten eller silikoner för
att passivera ytan. Även ytskyddet måste dock
ge ytan den lämpliga ytpotentialen, vilket gör
valet mycket svårt.
Utvecklingstendenser
Man börjar nu få en sådan överblick över
III—Y-föreningarnas egenskaper, att deras
användbarhet i förhållande till germanium och
kisel kan bedömas. Deras styrka ligger i första
hand i att det bland dem finns många, hos
vilka elektronrörligheten är betydligt större än
hos germanium och kisel. Däremot vet man att
laddningsbärarnas livslängd är låg hos alla hit-
tills undersökta III—Y-föreningar, bl.a. även
GaAs. Man har funnit, att den direkta
rekombi-nationen av laddningsbärare mellan
ledningsband och valensband gör, att livslängder
större än 1 us ej kan uppnås vid rimliga
strömtät-heter.
Detta innebär, att III—V-föreningarna kan
användas endast i komponenter, för vilka
livslängden är oväsentlig, t.ex. i tunneldioder,
Hallelement osv., eller i snabba dioder och
transistorer. Däremot kan de ej användas i
vanliga kraftdioder eller styrda kraftdioder eller
till lågfrekvenstransistorer. I
kraftsammanhang kommer därför kisel att för lång tid
framåt vara allenarådande. För övriga
komponenter kommer man att använda germanium
eller kisel så mycket som möjligt, då dessa
rena ämnens teknologi är enklare att behärska.
Då kisel har en mycket stabil oxid, lämpar
den sig bättre än germanium för ytpassivering
och kan möjligen tränga ut detta vid
tillverkning av långtidsstabila komponenter. En annan
viktig tendens är, att man försöker olika
metoder att miniatyrisera komponenterna och att
bygga ihop flera enheter i ett enda system.
Man väntar sig härigenom både tillförlitligare
och billigare komponenter.
Det ingående halvledarelementet drar
nämligen i dag inte den största kostnaden utan
arbetet att förse det med elektroder och en
lämplig kapsel. Därför synes tendensen att montera
flera enheter i en och samma kapsel vara
ekonomiskt motiverad. Dock finns det en undre
gräns för själva halvledarelementets storlek,
som ej kan underskridas utan att
tillförlitligheten försämras. Denna gräns ligger enligt T
Wallmark14 strax under dagens teknologiskt
realiserbara storlekar.
Litteratur
1. Pfann, G: Zone melting. New York 1958.
2. Hannay, N B: Semiconductors. New York 1959.
3. Parr, N L: Zone refining and allied techniques. London
1960.
4. Dunlap, Jr, W C: An introduction to semiconductors.
New York 1957.
5. Folberth, O G: Uberblick über einige
physikalisch-che-mische Eigenschaften der Am—By-Verbindungen unter
be-sonderer Berücksichtigung der Zustandsdiagramme.
Halblei-terprobleme V (1960) s. 40—74.
6. Bakish, R: Electron beam versatile tool and mushrooming
technology. Electronics 34 (1961) juli 28 s. 39.
7. Trumbore, F A: Solid solubilities of impurity elements
in germanium and silicon. Belt System techn. J. 39 (1960)
jan. s. 207.
8. Bernstein, L: Gold alloying to germanium, silicon and
aluminiumsilicon eutectic surfaces. Semiconductor Products
4 (1961) juli s. 29.
9. Atalla, M M m.fl.: Stabilization of silicon surfaces by
thermally grown oxides. Bell System techn. J. 38 (1959) maj
s. 749.
10. Theuerer, H C: Epitaxial silicon films by the hydrogen
reduction of SiCl . J. electrochem. Soc. 108 (1961) juli s. 649.
11. Marinace, J C: Tunnel diodes by vapor growth of Ge
ön Ge and ön GaAs. IBM J. 4 (1960) juli s. 280.
12. Anderson, O L m.fl.: Technique for connecting electrical
leads to semiconductors. J. appl. Phys. 28 (1957) aug. s. 923.
13. Bennett, D C m.fl.: Single crystals of exceptional
per-fection and uniformity by zone leveling. Bell System techn.
J. 35 (1956) maj s. 637.
14. Wallmark, T: Mikroelektronik. Kurs i det fasta
tillståndets elektronik. Svenska Teknologföreningen 1961.
TEKNISK TIDSKRIFT 1962 H. 22 (JQ3
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
