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Spitzentransistor, dessen Halbleiteroberfläche teilweise um einen
geringen Dickenbetrag abgetragen ist Punktkontakttransistoren, auch Spitzentransitoren
genannt, bestehen im allgemeinen aus einem kleinen einkristallinischen Halbleiterblock,
insbesondere aus Germanium. der mit einer Basiselektrode, einer Emitterelektrode
und einer Kollektorelektrode versehen ist. Die Basiselektrode bedeckt gewöhnlich
eine größere Fläche auf dem Halbleiterblock, während Einitter- und Kollektorelektrode
Punktkontakte sind, die aus leichten Drähten oder Kontaktfedern, welche mit der
Oberfläche des Halbleitermaterials zusammenwirken, gebildet sind.
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Solche Transistoren sind sehr empfindlich gegen Schwankungen des Abstandes
zwischen den Punktkontaktelektroden. Der erforderliche Elektrodenabstand liegt gewöhnlich
in der Größenordnung von 0,0? bis 0,05 min. Für den Elektrodenabstand muß dabei
eine Toleranz in der Größenordnung von 0,003 111111 oder darunter eingehalten werden.
Die elektrischen Eigenschaften eines Transistors werden sehr stark durch Änderungen
des Abstalides der Lniitterelektrode von der Kollektorelektrode beeinflußt. Um eine
Einheitlichkeit bei Transistoren, d. h. zwischen einem Transistor desselben Typs
zu gew ilirleisten, muß eine Einheitlichkeit im Emitterä Kollektor-Abstand gesichert
sein. Um die Einheitlichkeit des Transistors zu erhalten, d.li., um zu erreichen,
dala sich die Eigenschaften eines gegebenen Transistors bei der Alterung nicht verändern,
ist es außerdem notwendig, daß der Abstand zwischen seinen Punktelektroden in allen
Benutzungsarten un-\-eränderlich bleibt.
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Um den Elektrodenabstand gleichbleibend zu halten, hat inan bereits
viele Möglichkeiten erprobt. So wird z. B. der Halbleiterblock mit den zugehörigen
Elektroden in eine Kunststoffmatrize eingebettet. Mit den bekannten Maßnahmen läßt
sich jedoch das erstrebte Ziel nicht unter allen Benutzungsbedingungen, wie z. B.
bei höheren Anforderungen hinsichtlich Temperatur- und Schwingungseinflüsse, erreichen.
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Es sind bereits Spitzentransistoren bekanntgeworden, bei denen die
Halbleiteroberfläche, z. B. aus Germanium. auf der Ernitter- bzw. Kollektorseite
teilweise um einen geringen Dickenhetrag, insbesondere durch Ätzung oder Schleifung,
so abgetragen ist, daß gegenüberliegende Begrenzungslinien finit Gratflächen entstehen.
Bei den bekannten Ausführungsforinen ist jedoch noch eine seitliche Auswanderung
der Elektrodenspitzen möglich.
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Die der Erfindung -zugrunde liegende Aufgabe be->te.ht nun darin,
d:.elre@«heira@@n Scliwierigl;eitendurch eine verbesserte Ausführtlligsforni des
Tran.#i>tor> zu Überwinden.
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Die 1a-findung liezielit :ich auf einen Spitzentransistor, dessen
Halbleiteroberfläche, z. B. aus Germanium, auf der Einitter- bzw. Kollektorseite
teilweise um einen geringen Dickenbetrag, insbesondere durch Ätzung oder Schleifung,
so abgetragen ist, daß gegenüberliegende Begrenzungslinien mit Gratflächen entstehen.
Erfindungsgemäß sind die gegenüberliegenden Gratflächen V-förmig ausgebildet, deren
V-Spitzen im Elektrodenabstand gegenüberliegen und in denen die Emitter- und Kollektorelektrode
Kontakt mit dein Halbleiter haben. Bei dein Transistor nach der Erfindung bleibt
der Abstand zwischen den Elektroden durch seine besondersartige Ausführungsform
erhalten. Damit wird eine weitere Verbesserung der Stabilität der Elektrodendistanzierung
dadurch gewonnen, daß auch eine seitliche Auswanderung der Elektrodenspitzen unmöglich
gemacht wird. Bei dein Spitzentransistor nach der Erfindung sind die Abmessungen
des Grates genau bemessen, und die Kontakte werden fest gegen den Grat angedruckt.
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Ein Block aus Halbleitermaterial mit einem Grat der beschriebenen
Art läßt sich in vorteilhafter \Veise durch Aufbringen eines -Schutzüberzuges auf
dem Oberflächenort, wo der Grat entstehen soll, und durch Wegätzen oder Entfernung
durch Sandstrahlgebläse der nicht geschützten Oberflächenteile herstellen. Der Grat
kann aber auch nach einem der neuen Hochfrecfuen7schneidverfahren, z.13. nach dem
inagnetostriktiven
oder dem Ultraschallverfahren, hergestellt werden.
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Die Erfindung sei an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Fig. 1 ist eine perspektivische Teilzeichnung einer Halbleiterkörperform
für einen Transistor nach der Erfindung; Fig.2 ist eine Querschnittszeichnung der
Transistorform nach der Erfindung; Fig. 3 ist eine Draufsichtszeichnung für den
Halbleiterblock, auf dem die Gratflächen geformt und Linien eingeritzt sind, um
das Schneiden des Blocks in einzelne Transistorkörper zu erleichtern.
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Fig. 1 zeigt einen Teil eines Halbleiterkörpers 13 des Transistors,
z. B. aus Germanium, an dem ein Grat 13a. geformt ist, der an jedem Ende entgegengesetzt
verjüngte Seitenflächen 13 b aufweist.
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Die beiden Gratenden sind so verjüngt, daß die Gratbreite nach der
Mitte hin abnimmt und die Gratseiten an einem schmalen Halsteil 13c, der durch die
gegenüberliegenden Spitzen der beiden in den entgegengesetzten Seiten des V-förmigen
Grates gebildet ist, sich stark aneinander annähern. Die in die Winkelspitzen der
V-förmigen Seiten des Grates 13 a eingesetzten Spitzenelektroden sind dabei natürlich
gegen eine Verschiebung in jeder Richtung gesichert.
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Fig. 2 zeigt den Querschnitt eines anderen Transistortyps nach der
Erfindung. Dieser Transistor ist auf einer isolierenden Unterlage 14 montiert, deren
Oberseite von einer Metallplatte 15 bedeckt ist. Ein Körper 16 aus Halbleitermaterial
ist in der Platte 15 befestigt. Zwei Drähte 17 und 18 erstrecken sich durch die
Unterlage 14 und durch Isoliermuffen 19, die durch die Platte 15 hindurchtreten.
Die oberen Enden der Drähte 17 und 18 tragen die Elektroden 20 bzw. 21. Diese Elektroden
sind an den Enden zugespitzt und wirken zusammen mit der oberen Fläche des Halbleiterkörpers
16 an entgegengesetzten Seiten eines Grates 16a.
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Zur Bildung eines Halbleiterkörpers mit einem Grat wird derjenige
Teil der Oberfläche eines Blockes aus geeignetem Material, der den Grat bilden soll,
zunächst geschützt, z. B. entweder durch Aufkleben eines Metallstreifens auf den
Germaniumblock oder durch Aufbringen eines Überzuges aus geeignetem Material, z.
B. Emaille, auf den fraglichen Bereich.
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Die gesamte Fläche, auf der der Grat gebildet werden soll. wird dann
einer Behandlung unterworfen, um die nicht geschützten Teile der Fläche zwischen
den durch die Linien 23 (Fig.3) abgegrenzten Graten abzutragen. Diese Behandlung
kann z. B. in einem chemischen oder elektrolytischen Ätzungsverfahren bestehen.
Wenn die auf die Grate aufgebrachte Schutzschicht sich strukturell dazu eignet,
kann auch ein Sandstrahlgebläse verwendet werden. Während des Abtragungsverfahrens
hat man die Schärfe der Gratseiten und die Schärfe der Winkel an der Grundfläche
dadurch in der Hand, daß man Ströme des Abtragungsmittels, z. B. des Sandgebläses
oder der chemischen Lösung, an den Kanten des Grates entlang führt.
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Ist die Oberfläche in der gewünschten Tiefe abgetragen, so wird durch
entsprechende Behandlung der Schutzüberzug auf dem Grat entfernt. Nun hat der Körper
das Aussehen des Körpers 22 in der Fig. 3 mit darauf geformten Graten 23. Auf dein
Körper 22 werden durch eine Liniierungsmaschine oder ein anderes Instrument Linien
24 gezogen, die die Seiten der einzelnen Transistorblöcke kennzeichnen, welche parallel
zu den Graten verlaufen. Außerdem werden die Linien 25, die die rechtwinklig zu
den Graten verlaufenden Seiten der Transistorblöcke kennzeichnen, gezogen. Dann
wird der Körper 22 in einzelne Transistorblöcke entlang der Linien 24 und 25 aufgeschnitten.
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Ein anderes Verfahren zur Herstellung der Gratflächen besteht darin,
daß die Oberfläche des Blocks an den gewünschten Stellen durch ein Hochfrequenz_-schneidverfahren
eingeschnitten wird. Bei diesem Verfahren wird ein Formwerkzeug verwendet, das den
umgekehrten Umriß hat wie der, den inan erzeugen will (z. B. würde ein Schneidwerkzeug
für einen gegrateten Transistor eine Einkerbung an Stelle eines Grates haben). Die
einzuschneidende Oberfläche wird mit einer Mischung aus schabendem :Material, z.
B. Schmirgelpaste, überzogen, dann wird das Werkzeug auf die Oberfläche mit einer
sehr geringen Amplitude und einer sehr hohen Frequenz aufgesetzt, bis das umgekehrte
Muster des Formwerkzeuges in die Fläche des Körpers geschnitten ist. Diese Werkzeuge
können durch magnetostriktiv e oder piezoelektrische Schwingungen mit Überschallfrequenzen
betrieben werden.
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Abgesehen von dem zur Formung der Grate verwendeten Verfahren ist
es zweckmäßig, die Transistorkörper in Mengen herzustellen, indem man einen verhältnismäßig
großen Block nimmt, die Grate über eine ganze Oberfläche des Blockes bildet. den
Block dann zerschneidet, um die einzelnen Transistorkörper zu erhalten.