DE1206090B - Verfahren zum AEtzen eines Mesatransistors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIl

Deutsche Kl.: 21 g -11/02

Nummer: 1206 090

Aktenzeichen: T 21976 VIII c/21 g

Anmeldetag: 16. April 1962

Auslegetag: 2. Dezember 1965

Bei Halbleiterbauelementen, deren Halbleiterkörper den Leitungstyp der Kollektorzone aufweist, wird bekanntlich eine sogenannte Mesa-Ätzung durchgeführt, um die Kapazität des kollektorseitigen pn-Übergangs zu reduzieren. Der nicht abzuätzende Teil des Halbleiterkörpers wird dabei mit einem ätzbeständigen Lack abgedeckt.

Untersuchungen, die bei der Durchführung von Mesa-Ätzungen angestellt wurden, haben ergeben, daß bei nicht symmetrisch aufgebauten Halbleiterbauelementen eine unsymmetrische bzw. ungleichmäßige Ätzung erfolgt. Ein unsymmetrisches Bauelement ist beispielsweise ein sogenannter AD-Transistor, bei dem in einen Halbleiterkörper vom Leitungstyp der Kollektorzone auf der einen Seite eine Emitter- und eine Basiselektrode eingebracht sind. Die Basiszone entsteht beim AD-Transistor durch Diffusion aus der Emitterpille. Um eine niederohmige Verbindung zwischen der Basiselektrode und der durch Diffusion aus der Emitterpille hergestellten Basiszone zu erhalten, ist die emitterseitige Oberfläche mit einer Oberflächendiffusionsschicht vom Leitungstyp der Basiszone versehen, die als niederohmige Verbindung zwischen der Basiszone und der Basiselektrode wirksam wird.

Die Unsymmetrie einer solchen Anordnung ist darauf zurückzuführen, daß zwischen der Basiselektrode des AD-Transistors und dessen Kollektorzone nur ein pn-übergang liegt, während auf der anderen Seite zwischen der Emitterelektrode und der Kollektorzone zwei pn-Übergänge angeordnet sind. Der der Basiselektrode vorgelagerte pn-übergang entsteht zwischen der Rekristallisationszone der Basiselektrode und dem Kollektorkörper. Die zwei pn-Übergänge zwischen Emitterelektrode und Kollektorkörper entstehen durch die dazwischenliegende Basiszone, deren Leitungstyp dem der Emitter- und Kollektorzone entgegengesetzt ist.

Bei der Mesa-Ätzung kann nun der Fall eintreten, daß die diffundierte Basiszone bevorzugt geätzt wird. Eine solche Ätzung hat jedoch eine unerwünschte Herabsetzung der Durchbruchsspannung des kollektorseitigen pn-Übergangs zur Folge. Dies ist besonders dann der Fall, wenn die diffundierte Basiszone sehr dünn ist. Weiterhin wird durch die unerwünschte Unterätzung der Widerstand der Basiszone vergrößert und die mechanische Stabilität der unterätzten Emittterpille herabgesetzt.

Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß beim Ätzen eines Mesatransistors eine ungleichmäßige Ätzung verhindert werden kann, wenn gemäß der Erfindung während des Ätzens des Mesas die Emitter-Verfahren zum Ätzen eines Mesatransistors

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Christian Steppat, Schleswig;

Dr. rer. nat. Ernst Fröschle, Stuttgart-Sillenbuch

und die Basiszone miteinander kurzgeschlossen werden.

Es ist bereits ein Ätzverfahren bekannt, bei dem ebenfalls zwei Halbleiterzonen eines Transistors miteinander kurzgeschlossen werden. Bei diesem bekannten Verfahren werden jedoch nicht die Emitter- und die Basiszone, sondern die Emitter- und Kollektorzone miteinander kurzgeschlossen.

Das erfindungsgemäße Verfahren kommt vor allem beim elektrolytischen Ätzen zur Anwendung. Es kann jedoch auch beim chemischen Ätzen Anwendung finden.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird das Verfahren derart abgeändert, daß an die kurzgeschlossenen Elektroden während der gesamten Ätzzeit oder während nur eines Teiles der Ätzzeit ein ge-. genüber dem Kollektorpotential negatives Potential angelegt wird. Durch das Anlegen eines gegenüber dem Kollektorpotential negativen Potentials an die kurzgeschlossenen Emitter- und Basiselektroden kann bei einem Transistor erreicht werden, daß beim Ätzen nur noch der Kollektorkörper, nicht aber die Emitter- und Basiszone abgeätzt werden. Wird demnach bei der Durchführung der Mesa-Ätzung das negative Potential an die kurzgeschlossenen Emitter- und Basiselektroden in dem Zeitpunkt angelegt, in dem der von der Emitterseite ausgehende Ätzangriff den Kollektorkörper erreicht — was der Fall ist, wenn die nicht abgedeckten Teile der Basis- und Emitterzone gerade abgeätzt sind —, so kann die Gefahr eines Oberflächendurchbruchs wesentlich herabgesetzt werden, da beim weiteren Ätzen nur noch der Kollektorkörper eingeschnürt und dadurch der Abstand zwischen den pn-Übergängen erhöht wird.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

509 740/343

Ein AD-Transistor besteht nach der Fig. 1 vor der Mesa-Ätzung aus einem Halbleiterkörper 1, der ebenfalls den Leitungstyp der Kollektorzone aufweist. Dieser Halbleiterkörper 1 ist auf der Emitterseite mit einer niederohmigen Diffusionsschicht 2 vom Leitungstyp der Basiszone versehen und kollektorseitig auf einen Metallblock 9 gelötet. Die Basiszone 4 entsteht durch Diffusion aus der Rekristallisationszone 10 der Emitter-Legierungspille 3. Die taktierung der Basiszone sind die beiden Legierungspillen 4 und 5 in den Halbleiterkörper einlegiert. Die Basiselektrode 5 ist dabei durch einen Metallbelag 6 mit der Emitterzone 2 elektrisch leitend verbunden und wird deshalb als Emitterelektrode wirksam. Zur Herabsetzung der Kapazität des kollektorseitigen pn-Ubergangs ist der Transistor mit einer Mesastruktur versehen.

Wie die F i g. 3 zeigt, wird der angegebene Transi-

Kontaktierung der Basiszone 4 erfolgt durch die io stör durch den metallischen Belag 6 unsymmetrisch.

Basispillen 5, die über die Oberflächendiffusions- Diese Unsymmetrie wirkt sich, wie Untersuchungen

schicht 2 mit der Basiszone niederohmig verbunden ergeben haben, auf die Mesa-Ätzung nachteilig aus.

ist. Die Basis-bzw. Emitterzuleitungsdrähte sind mit — --

6 und 7 bezeichnet. Vor der Mesa-Ätzung wird die Halbleiteroberfläche zwischen den Pillen 3 und 5 mit einem ätzresistenten Lack 8 abgedeckt. .

Wird nun der beschriebene AD-Transistor nach der F i g. 2 in eine im Gefäß 11 befindliche Ätzlösung 12 getaucht und werden der Kollektorkörper 1 und die in das Bad eingetauchte Elektrode 13 mit den Polen einer Spannungsquelle 18 verbunden, so erfolgt eine Mesa-Ätzung entsprechend der ausgezogenen Linie 14. Eine Mesastruktur entsprechend der ausgezogenen Linie 14 hat jedoch den Nachteil, daß von der Basiszone 4 mehr weggeätzt wird als von der Emitterzone 10. Diese unerwünschte Abätzung des Teiles 15 der Basiszone kann nun gemäß der Erfindung vermieden werden, wenn die Emitter- und Basiselektrode miteinander kurzgeschlossen werden.

In Wirklichkeit ist jedoch eine Ätzung erwünscht, bei der der Abstand der zur Oberfläche durchstoßenden emitterseitigen und kollektorseitigen pn-Ubergänge möglichst groß ist. Ist diese Bedingung nämlich erfüllt, so ist die Gefahr eines Oberflächendurchbruchs wesentlich geringer als bei kleinem Abstand. Ein großer Abstand zwischen den pn-Übergängen wird jedoch erreicht, wenn die Mesastruktur entsprechend der gestrichelten Linie 16 verläuft. Eine solche Mesastruktur läßt sich in der Praxis erzielen, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung nicht nur die Basis- und die Emitterelektrode miteinander kurzgeschlossen werden, sondern wenn zusätzlich an diese kurzgeschlossenen Elektroden noch ein gegenüber dem Kollektorpotential negatives Potential angelegt wird. Dies geschieht in der F i g. 2 mit Hilfe der Leitung 17, die den beiden Elektroden über einen regelbaren Spannungsteiler 19 das entsprechende Potential zuführt. Der in der Fig.2 eingezeichnete Vorwiderstand 20 dient zur Begrenzung des Ätzstroms. In vielen Fällen ist es vorteilhaft, das obenerwähnte zusätzliche Potential erst dann anzulegen, wenn die Basiszone 2 außerhalb der Lackabdeckung durchgeätzt ist. Zum Anlegen eines solchen Potentials ist der Schalter 21 vorgesehen.

In der Fig. 3 ist ein HF-Transistor mit Tetrodeneigenschaften dargestellt, bei dem der Halbleiterkörper 1 ebenfalls den Leitungstyp der Kollektorzone aufweist. Die Emitterzone 2 dieses Transistors ist durch Legieren hergestellt, während die der Emitterzone vorgelagerte Basiszone 3 durch Diffusion aus der Emitter-Legierungszone 2 erzeugt wird. Zur Kon-Der Nachteil besteht nach der Fi.g. 4 — die den Transistor der Fig. 1 in Draufsicht zeigt — darin, daß beim Ätzen der Mesastruktur die unerwünschten Einschnürungen 9 und 10 zwischen der Metallabdeckung 6 und der Basiselektrode 4 entstehen. Die Elektrodenzuleitungen 7 und 8 sind zur Kontaktierung der Legierungselektroden 4 und 5 vorgesehen. Die unerwünschten Einschnürungen 9 und 10 können gemäß der Erfindung verhindert werden, wenn die Emitterelektrode 4 mit der Basiselektrode 5 elektrisch leitend verbunden wird. Darüber hinaus empfiehlt es sich, auch bei dieser Anordnung die miteinander kurzgeschlossenen Elektroden an ein negatives Potential zu legen, wenn die Mesa-Ätzung so weit fortgeschritten ist, daß die nicht maskierten Teile der Emitter- und Basiszone abgetragen sind.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Ätzen eines Mesatransistors, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ätzens des Mesas die Emitter- und die Basiszone miteinander kurzgeschlossen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrolytisch geätzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß während des Ätzens der positive Pol einer Spannungsquelle mit der Kollektorzone und der negative Pol dieser Spannungsquelle mit einer in die Ätzlösung eingetauchten Elektrode verbunden wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an die kurzgeschlossenen Elektroden während der gesamten Ätzzeit oder während nur eines Teiles der Ätzzeit ein gegenüber dem Kollektorpotential negatives Potential angelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das negative Potential an die kurzgeschlossenen Elektroden erst dann angelegt wird, wenn der von der Emitterseite ausgehende Ätzangriff bei der Mesa-Ätzung die Kollektorzone erreicht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1104 617, 1112586;

französische Patentschrift Nr. 1182731; Radio Mentor, 1960, Heft 8, S. 601.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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