DE1489031C - Transistor mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents
Transistor mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper und Verfahren zu seiner HerstellungInfo
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Description
promiß zwischen verschiedenen Parametern getroffen Bereichs der Kollektor-Basis-PN-Übergangsfläche,
werden muß, die zum Teil entgegengesetzte Wirkungen innerhalb desselben die von der Emitterschicht in
charakterisieren und daß als Gütefaktor das Produkt die Basisschicht injizierten Ladungsträger den Kollekaus
Frequenz und dem Quadrat der Bandweite ge-. tor-Basis-PN-Übergang erreichen, sich eine eigeneignet
ist. Die genannte Arbeit zeigt auch eine kreis- 5 leitende Halbleiterschicht· zwischen der Kollektorsymmetrische
Transistorstruktur, bei deren Betrieb und der Basisschicht befindet, und daß die Kollektordie
Ladungsträgerverarmungsschicht ausgenutzt wird, Basis-PN-Übergangsfläche in dem Bereich, in dem
welche in einer zwischen Kollektor- und Basisschicht die Kollektorschicht unmittelbar an die Basisschicht
eingefügten eigenleitenden Schicht entsteht. Bei dieser grenzt, in Richtung auf die Emitter-Basis-PN-Über-PNIP-Transistorstruktur
sind jedoch die Emitter- io gangsfiäche hin von dem übrigen Bereich der Kollek-
und Kollektorschicht durch Einlegierung von Indium tor-Basis-PN-Übergangsfläche abgesetzt ist.
in ein N-leitendes Ausgangshalbleiterplättchen erzeugt, Bei dem Transistor nach der Erfindung wird demes handelt sich daher, anders als beim Gegenstand nach sowohl die Kollektorkapazität als auch der der vorliegenden Erfindung, um einen Legierungs- Basiswiderstand unter Wahrung eines hohen Gütetransistor mit allen bereits oben erwähnten Nachteilen. 15 faktors durch eine zusätzliche Schicht eines eigen-
in ein N-leitendes Ausgangshalbleiterplättchen erzeugt, Bei dem Transistor nach der Erfindung wird demes handelt sich daher, anders als beim Gegenstand nach sowohl die Kollektorkapazität als auch der der vorliegenden Erfindung, um einen Legierungs- Basiswiderstand unter Wahrung eines hohen Gütetransistor mit allen bereits oben erwähnten Nachteilen. 15 faktors durch eine zusätzliche Schicht eines eigen-
Wie aus einer Arbeit von R. C. Pritchar d leitenden Materials zwischen Basis- und Kollektor-
mit dem Titel: »Überblick über moderne Typen von schicht des Transistors herabgesetzt, die einen Großteil
Flächentransistoren«, erschienen auf den Seiten 46 der Basisschicht von der Kollektorschicht trennt
bis 49 der Zeitschrift »Electronics«, Bd. 35 (1962), und dadurch vermeidet, daß dieser Teil zur Kollektor-
Nr. 33 (17 Aug.) ersichtlich, sind auch bereits diffun- 20 kapazität beiträgt. Auch wird die PN-Übergangs-
dierte Flächentransistoren mit zusätzlich eingefügter fläche des Kollektor-Basis-PN-Überganges hinsicht-
eigenleitender Schicht, insbesondere auch solche vom lieh der Kollektorkapazität auf ein wünschenswertes
Mesatyp, mit nicht gleichförmiger Basisschicht be- Minimum begrenzt, ohne dabei diejenigen Teile der
kannt. PN-Übergangsfläche des Kollektor-Basis-PN-Über-
Bei den konventionellen Mesa- oder Plänartran- 25 gangs zu beeinträchtigen, welche zum Übergang der
sistoren, wie sie vorgehend erwähnt wurden, ist jedoch durch das Basisgebiet hindurch zu dem Kollektor-
die Kollektor-Basissperrschicht relativ großflächig Basis-PN-Übergang diffundierenden Ladungsträger
infolge der Schichtenanordnung bei diesen Transi- beitragen. .
stören, auch dann, wenn" die Gesamtabmessungen Eine derartige Transistorgedmetrie, bei der durch
der Transistoren sehr klein sind. . 30 Einfügung der zusätzlichen eigenleitenden Schicht
Der effektive Basiswiderstand η innerhalb der der Anteil der zum Kollektor-Basis-PN-Übergang
Ersatzschaltung setzt sich praktisch zusammen aus gelangenden Ladungsträger festgelegt wird,; besitzt
den verteilten Flächenwiderständen der Basisschicht, den erheblichen, Vorteil, daß diejenigen Teile der
welche sich im einzelnen von dem Anschlußpunkt Kollektor-Basis-Sperrschicht, an denen kein wesentder
Basiselektrode zu allen anderen Punkten der-35 licher Ladungsträgerübergang zu der Kollektorschicht
Basisschicht selbst erstrecken. Wie schon erwähnt, zustande kommt, in fast jeder beliebigen Form ausmuß
zur Reduzierung der Übergangszeit der Ladungs- gebildet werden kann,; ohne daß hierdurch eine wesentträger
die Basisschicht extrem dünn gemacht werden, liehe Erhöhung der kollektorkapazität in Kauf ge-
und dies erreicht man zunächst grundsätzlich dadurch, nommen werden müßte, wie es bei den herkömmlichen
daß die Basisschicht durch Diffusion hergestellt wird. 40 Transistorgepmetrien der Fall ist.
Aus der dünnen Basisschicht folgt aber im allgemeinen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter ein Anwachsen des Wertes r&. Bei den bisher bekannten Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, Mesa- oder Planartransistoren wurde das Problem in. diesen bedeutet .
der Reduzierung des Basiswiderstandes dadurch ge- F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines konvenlöst, daß die effektive Fläche zur Anbringung (des 45 tionellen dem Stand der Technik, entsprechenden Basiskontakts verhältnismäßig groß gehalten wurde. PNP-Planartransistors,
Aus der dünnen Basisschicht folgt aber im allgemeinen Ausführungsbeispiele der Erfindung werden unter ein Anwachsen des Wertes r&. Bei den bisher bekannten Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, Mesa- oder Planartransistoren wurde das Problem in. diesen bedeutet .
der Reduzierung des Basiswiderstandes dadurch ge- F i g. 1 eine perspektivische Ansicht eines konvenlöst, daß die effektive Fläche zur Anbringung (des 45 tionellen dem Stand der Technik, entsprechenden Basiskontakts verhältnismäßig groß gehalten wurde. PNP-Planartransistors,
Die Ausführung einer solch relativ großen Basis- .Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung mit perspekkontaktschicht
trägt einen wesentlichen Anteil dazu tivisch dargestellter Oberfläche eines Planartransistors
bei, den Gesamtbasiswiderstand klein zu machen. '" nach der Erfindung, · . ,,.. .-.. .■J^-
Die Schwierigkeit, die sich aber bei diesem Vorgehen 50 Fig. 3 eine Querschnittsdarstellung eines einem
ergibt, besteht darin, daß sich eine weitere Vergröße- anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung, entrung
der ohnehin schon großflächigen Kollektor- sprechenden Mesatransistors,
Basissperrschicht ergibt, mit einer entsprechenden Fig. 4A bis 4 F eine Darstellung des Querschnitts
Vergrößerung der Kollektorkapazität, welche ihrer- von PNP-Planärtransistoren nach der Erfindung in
seits wieder eine Verkleinerung des Gütefaktors des 55 verschiedenen Herstellungsphasen und
Transistors, besonders bei hohen Arbeitsfrequerizen, Fig. 5A.und 5B Diagramme zur Erläuterung
bewirkt. . des Zusammenhangs zwischen dem Abstand des PN-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen bzw. des PI-Übergangs von der Halbleiterkörper-Transistoraufbau
mit möglichst kleinem Basiswider- oberfläche und dem Verlauf der Dotierungskonzenstand
anzugeben, der gleichzeitig auch ausreichend 60 tration. · 1,
kleine Kollektorkapazitäten einzuhalten gestattet, so F i g. 1 zeigt einen üblichen NPN-Flächentransistor daß ein günstiger Gütefaktor realisierbar ist. nach dem bekannten Stand der Technik. Der die
kleine Kollektorkapazitäten einzuhalten gestattet, so F i g. 1 zeigt einen üblichen NPN-Flächentransistor daß ein günstiger Gütefaktor realisierbar ist. nach dem bekannten Stand der Technik. Der die
Diese Aufgabe wird durch eine Transistorausbildung Bezugsziffer 1 tragende Transistor wird dadurch hernach
der Erfindung gelöst, die darin besteht, daß nur gestellt, daß eine Dotierungssubstanz des entgegenaußerhalb
des der Emitter-Basis-PN-Übergangsfläche 65 gesetzten Leitungstyps in einem maskierten Bereich
in Richtung der Schichtenfolge gegenüberliegenden auf einer Oberfläche eines Halbleiterplättchens 2 einiifid
angenähert die gleiche Flächenausdehiuing wie diffundiert wird. So wurde z. B. eine P-leitende Schicht 3
ti!·.·.■ Eniitter-EJitsis-PN-übergangsfiäche aufweisenden durch Eindiffusion eines P-Leitfähigkeit erzeugenden
5 6
Dotierstoffes in das N-leitende Halbleiterplättchen 2 um einen möglichst niedrigen Basiswiderstand zu
zur Bildung- des PN-Übergangs 4' zwischen Kollek- gewährleisten. Der Emitterkontakt 15 ist eine kleine
tor- und Basisschicht erstellt. Dies läßt sich selbst- Kreisscheibe innerhalb des ringförmigen Basiskonverständlich
gleichzeitig bei einer Vielzahl von Einzel- takts 14.
transistoren durchführen. Hierbei wird die Diffusion 5 In Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel,
in einer Anzahl von einzelnen Bereichen auf der vor- der Erfindung in Form eines Mesatransistors dargenannten.
Oberfläche des Halbleiterplättchens 2 aus- gestellt. In der herkömmlichen Ausführung wird die
geführt, um die gewünschte Anzahl von getrennten Mesa-Konfiguration dadurch erzeugt, daß zunächst
Kollektor-Basis-PN-Übergängen zu erzeugen. Nach ein ausgedehnter PN-Übergang innerhalb des Halbdiesem
ersten Diffusionsschritt wird in einem zweiten io leiterkörpers erzeugt wird und dann Einzel-PN-Über-Diffusionsschritt
die Emitterschicht gebildet. Der gänge für einzelne Transistoren durch einen Ätzentsprechende
Dotierungsstoff wird in einen be- vorgäng gebildet werden, wodurch sich mesaartige
grenzten Teil der P-leitenden Basisschicht 3 eindiffun- Erhöhungen oberhalb des Halbleiterplättchens erdiert,
um einen Teil dieser Schicht in den N-Leitungs- geben. Wie schon in F i g. 1 gezeigt ist, und es auch
typ : umzuwandeln und so die Emitterschicht5 zu 15 aus der Querschnittsdarstellung der Fig. 3 hervorbilden,
die zusammen mit der Basisschicht 3 den geht, werden Basis- und Emitterzuführungen zu den
Emitter-Basis-PN-Übergang 6 bildet. Auf der Ober- entsprechenden Schichten hergestellt. Wie bei dem
, seite werden als ohmsche Kontakte die Basis- und Ausführungsbeispiel von F i g. 2 ist auch in dem
Emitterstreifen7 und 8 angebracht. Dann wird der Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 die zwischenohmsche
Kontakt 9 zur .Kollektorschicht 10 herge- 20 geschaltete eigenleitende Schicht gezeichnet, die den
stellt, die dem Halbleiterplättchen 2 mit der Ursprung- Zweck hat, denjenigen Teil der Kollektor-Basislichen
N-Leitfähigkeit entspricht. Zur Einfügung des Sperrschicht abzuschirmen, der nicht wesentlich zur
Transistors in eine Schaltung werden elektrische Trägerkollektibn beiträgt. .
-Zuführungen an den ohmschen Kontakten 7, 8 und 9 Nachstehend wird ein Herstellungsverfahren für
angebracht. .25 den in F i g. 2 gezeigten NPN-Flächentransistor er-
Zum herkömmlichen Betrieb des Transistors nach läutert. Obwohl eine Planarstruktur erörtert wird,
F i g. 1 werden Betriebsspannungen über die Zu- kann aber auch eine Mesastruktur, wie sie in F i g. 3
führungen an die Kontakte 7, 8 und 9 angelegt. Hier- gezeigt ist, durch eine entsprechende Abwandlung
durch erfolgt eine Injektion von Minoritätsträgern hergestellt werden. Außerdem betrifft die nachstehende
aus der Emitterschicht 5 in die Basisschicht 3, die 30 Beschreibung zwar einenNPN-Transistor, aber ebensobekanntlich
hinüber zum Kollektor-Basis-PN-Über- gut läßt sich auch ein Transistor der entgegengesetzten
gang 4 diffundieren. Ein Ladungsträgerübergang findet Schichtenfolge, d. h. ein PNP-Transistor, herstellen,
in bedeutendem Ausmaß nur in dem Teil Aa des indem von einem Halbleiterplättchen des entgegen-Kollektor-Basis-PN-Übergangs
statt, der in F i g. 1 gesetzten Leitungstyps ausgegangen wird und die durch Pfeile angedeutet ist. Obwohl die Gesamt- 35, Verfahrensschritte so abgeändert werden, daß zu den
ausdehnung der PN-Übergangsfläche zur Kollektor- entsprechenden Diffusionsschritten Dotierstoffe bekapazität
beiträgt, ist zur Kollektion von Ladungs- nutzt werden, die jeweils zum entgegengesetzten Leitträgern
nur etwa ein Drittel der PN-Übergangsfläche fähigkeitstyp führen,
wirksam. Das Ausgangsmaterial für den NPN-Flächen-
wirksam. Das Ausgangsmaterial für den NPN-Flächen-
In F ig. 2 ist der gegenüber dem bekannten Flächen- 40 transistor ist ein Halbleiterplättchen 16 des Leitungstransistor von Fig, I verbesserte Transistoraufbau typs N+, das etwa 1 · 10~2 bis 1,3-10-2Cm stark
dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, wird eine Schicht ist (Fig. 4A). Dieses Halbleiterplättchen wird geaus
eigenleitendem Material 11 innerhalb des Halb- läppt, geätzt und poliert. Danach wird entsprechend
leiterkörpers angeordnet, um den Hauptteil derjenigen F i g. 4B eine eigenleitende Schicht 17 von etwa 1 bis
PN-Übergangsfläche abzuschirmen, der gewöhnlich 45 5 μ Stärke epitaktisch auf das N+-leitende HaIbdurch
das Aneinandergrenzen von Basis- und Kollek- leiterplättchen 16 aufgebracht. Die Bezeichnung N+
torschicht über deren gesamte Ausdehnung hinweg wird für eine N-Leitfähigkeit verwendet, die infolge
definiert ist und der dann voll zur Kollektorkapazität, einer Dotierungskonzentration von etwa 1017 Atomen/
aber nur wenig zur Ladungsträgerkollektion, beiträgt. -■ cm3 oder darüber extrem hoch ist. Wird z. B. Silizium
Der Kollektor-Basis-PN-Übergang 12 ist also gerade 50 als Halbleitermaterial gewählt, erhält man das N+-
auf den Bereich begrenzt, in dem die Trägerkollektion leitende Siliziumplättchen durch Dotieren mit einem
in größerem Ausmaß stattfindet. Die genaue Ab- Dotierstoff, z. B. mit Phosphor,
grenzung geschieht derart, daß die PN-Übergangs- Das Aufwachsen der eigenleitenden Schicht 17 er-
grenzung geschieht derart, daß die PN-Übergangs- Das Aufwachsen der eigenleitenden Schicht 17 er-
fläche 12 in gerader Linie mit der Emitter-Basis- folgt durch Aufdampfen. Dabei wird ein Halogenid-PN-Übergangsfläche
13 fluchtet, sofern von einer auf 55 Disproportionierungs- bzw. ein pyrolytischer Prozeß
beiden Seiten etwa zu gleichen Teilen geringfügigen verwendet.
Überlappung abgesehen wird. In der Darstellung von Fig. 4C wurde ein Teil
Überlappung abgesehen wird. In der Darstellung von Fig. 4C wurde ein Teil
Mit dem Zwischenschalten der zusätzlichen Schicht der Schicht 17 aus eigenleitendem Material mit einem
11 aus eigerileitendem Material ist der Ladungsträger- Maskenmaterial 18 abgedeckt, und durch einen Diffukollektionsteil
festgelegt, aber die Anordnung der 60 sionsvorgang wird bewirkt, daß ein N-Leitung erSchichten im übrigen, einschließlich der Kontaktie- zeugender Dotierungsstoff, z. B. Phosphor, an den
rung, kann nunmehr fast jede beliebige Form an- Stellen in und durch die eigenleitende Schicht 17 dringt,
nehmen, ohne daß hierdurch eine wesentliche Er- an denen kein Maskenmaterial vorhanden ist, so daß
höhung der Kapazität in Kauf genommen werden die diffundierten N-leitenden Teile mit dem N+-
müßte, wie es bei den herkömmlichen Transistor- 65 leitenden Halbleiterplättchen zusammenhängen. Als
geometrien der Fall wäre. Maskenmaterial kann z. B. Siliziumoxyd verwendet
Bei dem in Fig. 2 dargestellten Transistor wird werden, das in bekannter Weise durch Oxydierung
ein Ringkoniakt 14 an der Basisschicht verwendet, der Siliziumoberfläche und durch einen Ätzvorgang
mit Hilfe von an bestimmten Stellen angeordneten Profil innerhalb. des Halbleiterplättchens, d. h., das
Maskenfenstern auf der eigenleitenden Schicht ge- Eindringen von Dotierstoffen von der Oberfläche
bildet werden kann. · aus in Halbleiterplättchen hinein ist gleichbleibend,
Das ursprünglich auf die Oberfläche aufgebrachte wenn es unter gleichen Bedingungen stattfindet. Es
Maskenmaterial wird nun durch Ätzen entfernt,'und . 5 können jedoch verschiedene PN-Übergangstiefen durch
es wird erneut. Maskenmaterial für die Diffusion verschiedene Ausgangskonzentrationen bedingt sein,
der Basisschicht aufgebracht, wie es Fig. 4D zeigt. . Obwohl also die Diffusionsfront für die P-leitende
Das geschieht unter Verwendung eines P-Leitfähig- Verunreinigung in den drei Bereichen gleich ist, d.h.
keit erzeugenden Dotierungsstoffes, wie z. B. Bor. für die beiden äußeren eigenleitenden Bereiche, die
Selbstverständlich findet auch eine gewisse Ein- i° schwach N-leitend sind, und den mittleren Bereich,
diffusion der P-leitenden Verunreinigung in die ent- der stark N-leitend ist, besitzen die Punkte gleicher
gegengesetzte Oberfläche des Halbleiterplättchens statt, Konzentration der P- und N-Dotierstoffe in den
wodurch sich innerhalb einer bestimmten Schicht- beiden eigenleitenden Bereichen einen anderen Abdicke
eine Umkehrung des Leitfähigkeitstyps ergibt, stand von der Halbleiteroberfläche, als dies im N-leiaber
diese Schicht läßt sich leicht durch Läppen be- 15 tenden Bereich der Fall ist. Daher ist der Abstand
seitigen. Aus F ig. 4D ist ersichtlich, daß der mittlere des NI-Übergangs Xj1 in den eigenleitenden Bereichen
Teil, d.h. der eigentliche PN-Übergang etwas gegen- größer als der AbstandXj2 des PN-Übergangs in
über der eigenleitenden Schicht vorspringt. Der Grund dem N-leitenden Bereich. Dies ist der Grund dafür,
dafür läßt sich an Hand von F i g. 5 A und 5 B er- daß in F i g. 5 B ein entsprechender Absatz im Sperrkennen.
In Fig. 5A ist die Dotierstoffverteilung 20 schichttiefenprofil vorhanden ist. ,
innerhalb des .Halbleiterplättchens graphisch darge- Jetzt wird entsprechend Fig. 4 E eine weitere stellt. Die Dotierstoffkonzentration ist dargestellt in . Schicht aus einem Masken material auf die Oberfläche Abhängigkeit von der Tiefe, bis zu welcher die Diffu- aufgebracht, worauf man eine N-leitende Emittersion von einer Oberfläche aus in das Halbleiterplättchen schicht durch die Verwendung einer N-Verunreini-. hinein stattfindet. Die infolge von Diffusionsvorgän- 25 gung, wie z. B. Phosphor, erzeugt. Schließlich werden, · gen zustande kommende Dotierstoff verteilung erreicht wie Fig. 4 F zeigt, ohmsche Kontaktmaterialien ohne Rücksicht auf die bereits zu Beginn der Diffu- durch herkömmliches Maskieren und Aufdampfen sion vorliegende Ausgangskonzentration das gleiche auf die betreffenden Schichten aufgebracht.
innerhalb des .Halbleiterplättchens graphisch darge- Jetzt wird entsprechend Fig. 4 E eine weitere stellt. Die Dotierstoffkonzentration ist dargestellt in . Schicht aus einem Masken material auf die Oberfläche Abhängigkeit von der Tiefe, bis zu welcher die Diffu- aufgebracht, worauf man eine N-leitende Emittersion von einer Oberfläche aus in das Halbleiterplättchen schicht durch die Verwendung einer N-Verunreini-. hinein stattfindet. Die infolge von Diffusionsvorgän- 25 gung, wie z. B. Phosphor, erzeugt. Schließlich werden, · gen zustande kommende Dotierstoff verteilung erreicht wie Fig. 4 F zeigt, ohmsche Kontaktmaterialien ohne Rücksicht auf die bereits zu Beginn der Diffu- durch herkömmliches Maskieren und Aufdampfen sion vorliegende Ausgangskonzentration das gleiche auf die betreffenden Schichten aufgebracht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen .
Claims (3)
1. Transistor mit einem scheibenförmigen Halb- verfahren, welche es gestatten, PN-Übergänge nahe
leiterkörper mit einer zwischen der Kollektor- 5 der Halbleiterkörperoberfläche durcfr Eindiffundieren
und der Basisschicht befindlichen eigenleitenden von geeigneten Dotierungssubstanzen zu erzeugen. .
.Halbleiterschicht, dadurchgekennzeich- Das Diffusionsverfahren eröffnet die Möglichkeit,
h e t, daß nur außerhalb des der Emitter-Basis- Übergänge mit definierten, reproduzierbaren Lagen
PN-Übergangsfläche(13) in Richtung der Schichten- herzustellen, sowie kontrollierte Abstände zwischen
folge gegenüberliegenden und angenähert die io den Verschiedenen Übergängen innerhalb einer mehrgleiche Flächenausdehnung wie die Emitter-Basis- schichtigen Transistorstruktur einzuhalten.
PN-Übergangsfläche (13) aufweisenden Bereichs Die Tatsache, daß eine sehr dünne Basisschicht der Kollektor-Basis-PN-Übergangsfläche (12), mit einer Dicke in der Größenordnung einiger μ innerhalb desselben die von der Emitterschicht innerhalb eines Transistors mittels derartiger Diffu-(22) in die Basisschicht (23) injizierten Ladungs- 15 sionsverfahren hergestellt werden kann, führt zu einer träger den Kollektor-Basis-PN-Übergang (12) er- Grenzfrequenz « in der Gegend von 500 MHz und reichen, sich eine eigenleitende Halbleiterschicht darüber. In einem Transistor dieses Typs wird diese (11) zwischen der Kollektor- und der Basisschicht hohe Grenzfrequenz dadurch erreicht, daß die Dicken-(20,21) befindet, und daß die Kollektor-Basis- abmessung der Basisschicht ohne gleichzeitige Be-PN-Übergangsftäche (12) in dem Bereich, in dem 20 einträchtigung des Produktes aus Verstärkung und die Kollektorschicht (24) unmittelbar an die Basis- Bandweite verringert wird. Da jedoch die durch schicht (23) grenzt, in Richtung auf die Emitter- Diffusion bewirkte Verteilung der Dotiersubstanzen Basis-PN-Übergangsfläche (13) hin von dem übri- über das Gebiet der Basisschicht nicht gleichförmig gen Bereich der Kollektor-Basis-PN-Übergangs- erfolgt, so ergibt sich ein inneres elektrisches Feld, fläche abgesetzt ist. 35 welches sich über die Basisschicht erstreckt und dazu
PN-Übergangsfläche (13) aufweisenden Bereichs Die Tatsache, daß eine sehr dünne Basisschicht der Kollektor-Basis-PN-Übergangsfläche (12), mit einer Dicke in der Größenordnung einiger μ innerhalb desselben die von der Emitterschicht innerhalb eines Transistors mittels derartiger Diffu-(22) in die Basisschicht (23) injizierten Ladungs- 15 sionsverfahren hergestellt werden kann, führt zu einer träger den Kollektor-Basis-PN-Übergang (12) er- Grenzfrequenz « in der Gegend von 500 MHz und reichen, sich eine eigenleitende Halbleiterschicht darüber. In einem Transistor dieses Typs wird diese (11) zwischen der Kollektor- und der Basisschicht hohe Grenzfrequenz dadurch erreicht, daß die Dicken-(20,21) befindet, und daß die Kollektor-Basis- abmessung der Basisschicht ohne gleichzeitige Be-PN-Übergangsftäche (12) in dem Bereich, in dem 20 einträchtigung des Produktes aus Verstärkung und die Kollektorschicht (24) unmittelbar an die Basis- Bandweite verringert wird. Da jedoch die durch schicht (23) grenzt, in Richtung auf die Emitter- Diffusion bewirkte Verteilung der Dotiersubstanzen Basis-PN-Übergangsfläche (13) hin von dem übri- über das Gebiet der Basisschicht nicht gleichförmig gen Bereich der Kollektor-Basis-PN-Übergangs- erfolgt, so ergibt sich ein inneres elektrisches Feld, fläche abgesetzt ist. 35 welches sich über die Basisschicht erstreckt und dazu
2. Transistor nach dem Anspruch 1, dadurch beiträgt, die Minoritätsladungsträger über die Sperrgekennzeichnet,
daß der Halbleiterkörper aus schicht zu befördern, was die Übergangszeit verkürzt.
Silizium besteht und eine mit Phosphor dotierte Die genannten Vorteile der Transistorherstellung
η-leitende Kollektorschicht sowie eine mit Bor mittels der Diffusionstechnik umfassen auch die sodotierte
p-leitende Basisschicht aufweist. 30 genannte Mesa- oder Planartransistortechnik, welche
■ 3. Verfahren zum Herstellen eines Transistors in der Literatur weitgehend dargestellt ist.
nach dem Anspruch 1, bei dem auf eine die Kollek- ' Obwohl es bei der Herstellung von schnell arbeitentorschicht
bildende Halbleiterschicht eine eigen- den Transistoren von Wichtigkeit ist, eine extrem
leitende epitaktische Halbleiterschicht aufgebracht hohe Grenzfrequenz zu erreichen, so ist es doch
und nach Eindiffusion der Basisschicht in die 35 ebenfalls von Wichtigkeit, gleichzeitig einen hohen
epitaktische Halbleiterschicht innerhalb der Basis- Wert für das Verstärkungsbandweiteprodukt zu erschicht
die Emitterschicht eindiffundiert wird, halten. Diese Größe G ist ein auf dem Gebiet der
dadurch gekennzeichnet, daß vor der Eindiffusion Transistortechnik bekannter Gütefaktor, der gegeben
der Basisschicht in der eigenleitenden epitaktischen ist durch den Ausdruck .
Halbleiterschicht (17) mindestens ein bis zur unter 40
Halbleiterschicht (17) mindestens ein bis zur unter 40
ihr befindlichen Kollektorschicht reichendes Gebiet G = *** ·
des Leitungstyps der Kollektorschicht durch Mas- 8 π r& C6'
kierung der Oberfläche des Halbleiterkörpers und .
Eindiffusion von Dotierungsmaterial gebildet wird, wobei r& der effektive Basiswiderstand und C0 die
und daß nach Maskierung der Oberfläche des 45 Kollektorkapazität bedeutet. Demnach sind außer
Halbleiterkörpers für die Eindiffusion der Basis- einer hohen Grenzfrequenz α gleichzeitig möglichst
schicht mit ein und derselben Eindiffusion von kleine Werte für r& und Cc anzustreben.
Dotierungsmaterial zur Erzeugung der Basisschicht Es ist bereits auf dem Gebiet der Halbleitertechnik
Dotierungsmaterial zur Erzeugung der Basisschicht Es ist bereits auf dem Gebiet der Halbleitertechnik
sowohl der Basis-Kollektor-PN-Übergang als auch bekannt, durch Einfügen einer eigenleitenden Schicht
der Übergang zwischen der Basisschicht und der 50 in die Schichtenfolgen PNP oder NPN die Spannungseigerileitenden
Halbleiterschicht gebildet wird. festigkeit des so erweiterten Transistors herauf- und
' seine Kollektorkapazität herabzusetzen.
In der französischen Patentschrift 1 284 564 wird
. z.B. eine lineare Transistorstruktur beschrieben, bei
55 der zwischen Kollektor- und Basisschicht eine eigenleitende Schicht eingefügt ist, die auch noch zusätzlich
bezüglich ihrer an die Oberfläche tretenden Bereiche
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor mit eigenleitendem Halbleitermaterial abgeschirmt
mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit einer sein kann. Die deutsche Auslegeschrift 1035 787
zwischen der Kollektor- und der Basisschicht befind- 60 zeigt eine kreissymmetrische Transistorstruktur mit
liehen eigenleitenden Halbleiterschicht. «iner NIPN-Schichtenfolge.
Die Notwendigkeit, Transistoren bereitzustellen, In der Arbeit »PNIP- und NPIN-Flächentransi-
welche bis in den Gigahertzbereich arbeitsfähig sind, stören mit drei Elektroden« von J. M. E a r 1 y,
insbesondere für den Gebrauch innerhalb von Daten- veröffentlicht in »The Bell System Technical Journal«,:
Verarbeitungsanlagen, führte zu einem intensiven 65 Bd. 33, Nr.
3 (1954), S. 517 bis 533, wird bereits
Studium der Verbesserungsmöglichkeiten für diejeni- darauf hingewiesen, daß eine Erniedrigung der Kollekgen
Parameter, welche die Erreichung einer hohen torkapazität allein noch nicht ausreicht, cmz hohe
Arbeitsgeschwindigkeit ermögliche!). Transistorgüte zu erzielen, daß vielmehr ei.= Koni-
Family
ID=
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