DE1158179B - Drift-Transistor und Verfahren zu seinem Herstellen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

117331 Vinc/21g

ANMELDETAG: 4. DEZEMBER 1959

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UNDAUSGABE DER
AUSLEG ESCH RIFT: 28. NOVEMBER 1963

Bei dem Herstellen von Transistoren nach dem Diffusionsverfahren ist die Störstellenkonzentration in der Basiszone örtlich verschieden, und sie ist in manchen Fällen in dem Teil der Basiszone am größten, die sich an die Emitterzone anschließt. Auf diese Weise können sehr schmale Basiszonen erhalten werden, und außerdem wird, wenn ein Störstellengradient vorhanden ist, ein inneres elektrisches Feld erzeugt. Diese beiden Effekte führen zu einer kurzen Durchgangszeit der Minoritätsträger durch die Basiszone.

Es ist weiter bekannt, die Basiszone von Transistoren aus zwei oder mehreren Teilzonen unterschiedlichen Widerstandes herzustellen, so daß die Teilzone geringsten Widerstandes an die Emitterzone grenzt.

Ein Nachteil der Anordnung, bei der die Emitterzone sich an den Teil der Basiszone mit niedrigem Widerstand anschließt, ist der, daß sie eine relativ niedrige Durchbruchsspannung zwischen Emitter- und Basiszone hat.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Durchbruchsspannung zwischen Emitter- und Basiszone bei Transistoren zu erhöhen.

Die Erfindung bezieht sich somit auf einen Drift-Transistor mit einer Emitter- und einer Kollektorzone gleichen Leitungstyps im Halbleiterkörper, zwischen as denen eine Basiszone entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet ist. Der Drift-Transistor ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, daß zwischen der Basiszone mit einer Störstellenkonzentration, die in Richtung zur Emitterzone ansteigt, und der Emitterzone eine zusätzliche Zone mit einer Störstellenkonzentration, die über die Dicke dieser zusätzlichen Zone konstant ist und die niedriger als die der anschließenden Teile der Emitter- und der Basiszone ist, angeordnet ist und daß der Leitungstyp der zusätzlichen Zone der gleiche wie der der Basiszone ist.

Es ist zwar bereits bekannt, eigenleitende Halbleiterzonen zwischen Basis- und Kollektorzone oder auch zusätzlich zwischen Basis- und Emitterzone anzuordnen, um eine Kapazitätsverminderung und damit eine Verbesserung des Frequenzverlaufes zu erzielen. Beim Drift-Transistor verspricht eine eigenleitende Zone zwischen Emitter- und Basiszone jedoch keine Verbesserung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung soll an Hand der Zeichnungen näher beschrieben werden. In

Fig. 1 ist schematisch ein Transistor gemäß der Erfindung dargestellt, und

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Störstellenkonzentration längs der Linie II-II nach Fig. 1.

Der in Fig. 1 dargestellte Transistor hat eine Emitterzone 1 und eine Kollektorzone 2 von gleichem Drift-Transistor und Verfahren zu seinem Herstellen

Anmelder: International Standard Electric Corporation,

New York, N. Y. (V. St A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,

Stuttgart W, Rotebühlstr. 70

Beanspruchte Priorität: Großbritannien vom 12. Dezember 1958 (Nr. 40 175)

Walter Fulop, London, ist als Erfinder genannt worden

Leitungstyp, zwischen denen eine Basiszone 3 von entgegengesetztem Leitungstyp liegt. Zwischen der Emitterzone 1 und der Basiszone 3 ist gemäß der Erfindung eine weitere Zone 4 von gleichem Leitungstyp wie die Basiszone angeordnet. Der Kontakt mit der Basiszone 3 wird durch einen ringförmigen Basiskontakt 5 vermittelt, und die Emitter- und Kollektorzonen haben Anschlüsse von bekannter Art. Die zusätzliche Zone 4 hat keinen Anschluß.

In Fig. 2 ist der Logarithmus der Störstellenkonzentration QnNj) auf der Ordinate aufgetragen und der Abstand längs der Linie II in Fig. 1 von der Oberfläche des Transistors auf der Abszisse. Die Emitterzone, Kollektorzone, Basiszone und die zusätzliche Zone sind wie in Fig. 1 mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Da jedes Störstellenatom einen zusätzlichen Stromträger liefert, der einen Teil der Leitung bei Zimmertemperatur übernimmt, ist die Verteilung der verfügbaren Stromträger ähnlich wie die Verteilung der Störstellen nach Fig. 2.

Aus Fig. 2 kann entnommen werden, daß die Emitterzone 1 und die Kollektorzone 2 relativ stark dotiert sind und die Dotierung der Basiszone 3 von der Emitterseite zur Kollektorseite hin abnimmt. Dadurch wird ein inneres Feld erzeugt, wie dies oben bereits erwähnt wurde, welches die Minoritätsträger aus der Nähe der Emitterzone gegen die Kollektorzone hin treibt. Die zusätzliche Zone 4 ist weniger stark dotiert als die Emitterzone oder der Teil der Basiszone, der sich an sie anschließt.

Transistoren des oben beschriebenen Aufbaues können aus Halbleitermaterial, wie Germanium oder

309 750/297

Silizium, hergestellt werden und können vom pnp- oder npn-Typ sein. Zur Herstellung eines Germaniumtransistors vom pnp-Typ wird z. B. ein Germaniumstück mit der für die Zonen 3 und 4 nach Fig. 2 dargestellten Störstellenverteilung in der bekannten Art durch Ein- und Ausdiffusion versehen. Die Emitter- und die Kollektorzone können durch einen Legierungs- und Diffusionsprozeß hergestellt werden.

Ein geeigneter Wert für den Widerstand der zusätzlichen Zone 4 liegt zwischen 6 und 30 Ohm · cm, wenn der Widerstand der Basiszone 3 sich von weniger als 1 Ohm · cm in der Nähe der zusätzlichen Zone bis zu einem Weit zwischen 5 und 20 Ohm · cm in der Nähe der Kollektorzone ändert. Bei einer Basiszone von etwa 10~⁴ bis 1,5 · 10~³ cm Dicke wird die Dicke der zusätzlichen Zone mit etwa 10~⁴ cm gewählt. Die damit erzielte Durchbruchsspannung zwischen Emitter- und Basiszone liegt bei 20 bis 40VoIt. Bei einem Transistor gleichen Aufbaus, jedoch ohne zusätzliche Zone, liegt die Durchbruchsspannung zwischen 2 und 5 Volt.

Es wurde zwar ein Transistor beschrieben, dessen Störstellenkonzentration örtlich verschieden ist, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Die Verwendung der zusätzlichen Zone 4 ist jedoch nicht auf diese Art von Halbleiterbauelementen beschränkt. Mit einer solchen zusätzlichen Zone kann bei jedem Transistortyp die Durchbruchsspannung zwischen Emitter- und Basiszone erhöht werden. Die zusätzliche Zone 4 kann den gleichen Leitungstyp wie die Basiszone haben, wie dies oben beschrieben wurde, sie kann aber auch den gleichen Leitungstyp wie die Emitterzone haben, wenn nur die Störstellenkonzentration niedriger ist als die der anschließenden Teile von Emitter- und Basiszone.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Drift-Transistor mit einer Emitter- und einer Kollektorzone gleichen Leitungstyps im Halbleiterkörper, zwischen denen eine Basiszone entgegengesetzten Leitungstyps angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basiszone mit einer Störstellenkonzentration, die in Richtung zur Emitterzone ansteigt, und der Emitterzone eine zusätzliche Zone mit einer Störstellenkonzentration, die über die Dicke dieser zusätzlichen Zone konstant ist und die niedriger als die der anschließenden Teile der Emitter- und der Basiszone ist, angeordnet ist, und daß der Leitungstyp der zusätzlichen Zone der gleiche wie der der Basiszone ist.

2. Drift-Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone p-Leitfähigkeit und die Basiszone η-Leitfähigkeit hat.

3. Drift-Transistor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der zusätzlichen Zone etwa 10~⁴ cm und die Dicke der Basiszone IO-⁴ bis 1,5 · 10~³ cm beträgt.

4. Drift-Transistor nach Ansprach 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Basiszone von der Kollektörzone zur zusätzlichen Zone von 20 Ohm · cm bis auf 1 Ohm · cm abfällt und die zusätzliche Zone einen über ihre Dicke konstanten Widerstand zwischen 6 und 30 Ohm · cm hat.

5. Verfahren zum Herstellen eines Drift-Transistors nach Ansprach 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen des Halbleiterkörpers durch Ein- und Ausdiffusion von Störstoffen hergestellt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1005194,
787;

USA.-Patentschrift Nr. 2 777 101;

britische Patentschrift Nr. 800 296;

AEÜ, Bd. 8, 1954, S. 499 bis 504;

Biondi, »Transistor Technology«, Bd. II, 1958, S. 392 bis 403.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 309 750/297 11.63