DE1514062A1

DE1514062A1 - Flaechentransistor

Info

Publication number: DE1514062A1
Application number: DE19651514062
Authority: DE
Inventors: William Shockley
Original assignee: Deutsche ITT Industries GmbH
Current assignee: TDK Micronas GmbH
Priority date: 1964-11-23
Filing date: 1965-11-22
Publication date: 1970-04-02
Also published as: ES319940A1; GB1132112A; FR1454806A; BE672698A; CH453507A; NL6515148A

Description

Dr. Expl. j w.

Dipl.-Ing. Heinz Ciaessen I JL^ A . x-*-^J/J·« | w. Shockley «55

Patentanwalt

7, Stuttgart-1 15· November I965

RotebUhlstr.70 Pat.Oo/B. -

ISE/Reg.J279 - Pl 251 ,

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Flächentransistor

Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 2J. November 1964 Nr. 413 012 ist in Anspruch genommen. ■ Λ

Durch die vorliegende Erfindung soll zunächst der Frequenzgang eines Flächentransistors verbessert werden.

Durch die vorliegende Erfindung soll ferner ein Flächentransistor mit schmalerem Emitter angegeben werden, wie er durch herkömmliche Mittel bei gleicher Justiergenauigkeit von Masken gefertigt werden kann.

Durch die vorliegende Erfindung soll ferner ein Flächentransistor mit einem relativ niedrigen Basiswiderstand und mit guter thermischer Stabilität bei hohen Leistungen angegeben werden.

Durch die vorliegende Erfindung soll schliesslich ein Transistor mit einem relativ grössen Wirkungsgrad bei relativ grossen Signalen angegeben werden*

Die vorliegende Erfindung betrifft also einen Flächentransistor insbesondere Hochfrequenztransistor, dessen Halbleiterkörper

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Emitter-Basis- und Basis-Köliektor-Ubergänge zwischen Emitter-, Basis- und Kollektor-Zonen und Flächenelektroden an den Zonen aufweist. Die eingangs erwähnten Verbesserungen werden erfindungsgemäss dadurch erzielt, dass die Flächenelektrode an der Emitterzone einen ohmschen Kontakt -bzw. dieFlKchenelektroden an den Emitterzonen ohmsehe Kontakte - mit einem Bereich der Basiszone bildet - bzw. bilden -, so dass während des Betriebs dijs Spannung über den an die Flächenelektrode - bzw. an die . Flächenelektroden - ansoh11essenden Teil des Emitter-Basis-Übergangs - bzw. der Emitter- Basis-Übergänge - unterhalb der eine Injektion von Ladungsträgern bewirkenden liegt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand der Zeichnung erläutert werden. Darin bedeuten

die Figur 1 die Aufsicht eines herkömmliehen Transistors;

die^Figur 2 eine vergrösserte Schnittansloht entlang der Linie 2-2 der Figur 1; '

Die Figur 3 die Darstellung der ohmrakteristiechen Krelefrequenz eines Transistors in Abhängigkeit von der Emitter-Bas is -Spannung;

die Figur 4 einen herköifflnliehenTrttnsietor mit vier Anschlüs-

die Figur 5 die charakteristische Kreisfrequenz für den Transistor' gemüe Figur 4; *^j

dl· FigW 6 ·1η· Aufsicht eines Ti*äfteistors nach der "vorliegÄfc den Erfindung; · -_■:■■ .-.■■.,-.:. ----- :· -·■-,- . ■■-,-..;-.-■ :■'■ - .;:^.^:.-

die Figur 7 eine vergrösserte Quersohnlttansicht entlang'der ^e Lirilen 7-7 der Figur 6j _

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die Figur 8 die charakteristische Kreisfrequenz für den Transistor gemäss den Figuren 6 und 7?

die Figuren 9, 10 und 11 .Arbeitsgänge bei der Herstellung eines Transistors nach der vorliegenden Erfindung;·

die Figur 12 eine Querschnittaneicht eines nach den in den Figuren 9, 10 und 11 veranschaulichten Arbeitsgängen hergestellten Transistors; und

die Figur IJ einen Transistor wit einem doppeltdiffundierten

Emitter zum Erzielen eines schmalen Arbeitsbereiches. *

Die Figuren 1 und 2 zeigen einen bekannten Planartransistor mit einer Struktur ineinandergreifender Finger; Der Transistor enthält einen plattenförmigen Halbleiterkörper 11, der einem Diffusionsprozess zum Herstellen einer Kollektorzone12 des einen Leitfätiigkeitstyps und einer dagegen durch einen Basia-Kollektorübergang 14 getrennten Basiszone 13 des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgesetzt worden ist. In die Basiszone 1J> 1st eine einen Emitter-Basis-übergang 16 bildende Emitterzone 15 eingesetzt. Der übergang 16 erstreckt sich zur oberen Oberfläche des Halbleiterkörpers und ist mit einer Oxydschicht 17 bedeckt. Selbstverständlich kann auch die Basiszone mittels * Diffusion durch eine Maske als eingesetzte Zone mit einem sich zur oberen Oberflächeneben· erstreckenden Basis-Kollektor-Übergang ausgebildet werden.

Am Emitter der,Basis- und Kollektorzone werden geeignete ohmsche Flächenelektroden l8, 19 bzw· 21 hergestellt. Die Struktur enthält somit eint rippenfönnige Emitterzone mit einem zentralen RUokgrat_# die in ein« kammförmige Basiszone eingreift. Selbstverständlich kann dl· Struktur eine andere Gestalt aufweisen. - ^- ' ■·■;-.

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Eine wichtige bei einem Transietor intereeeierende Qröese let die gesamte in der Basiszone gespeicherte Ladung der Minoritätsladungsträger. Sie kann durch Q, versinnbildlicht werden. Mit dieser Ladung hängt die miti»>_t bezeichnete charakteristische Kreisfrequenjs des Traneistors zusammen. Der gesamte die Basiszone verlassende und in die Raumladungezone des KollektorUbergangs eintretende,durch die Minoritätsladungeträger beförderte Qeeamtetrom wird mit I_n bezeichnet, wobei η die Elektronen bei einem n-p-n-Translstor versinnbildlicht. Bei p-n-p-Transistoren können entsprechende Abänderungen vorgenommen werden. Mit obigen Definitionen ergibt sioh folgende Gleichung:

¹H -«t«

Ein Nachteil eines Flächentransistors gemäss den Figuren 1 und 2 besteht darin_r dass der durch die Kollektorkapazität C gegebene Verschiebungsstrom auch zur Basiszone mit einer derartigen Polarität flieset» dass ein zusätzlicher, bei hoher Kollektorspannung fließender Strom induziert wird. Die geeamte als Verschlebungsstroni über diese Kapazität messende Ladung kann durch die GrÖsse ^v _o ^c _o ^β Q₀ beschrieben werden. Diese Ladung bewirkt einen Minoritätsl&dungKträgerfluss, der durch die Gleichung

¹H "⁶Wo - °t^Vt

gegeben 1st. .- "

Der üröGoe G^ « ^Λ t^co ^enfceP^{rlchfc ein} Leitwert, der auftritt, wenn eine Last unmittelbar zwischen dem Kollektor und dem Emitter geschaltet würde. Um die Wirkung dieser Last auszuschalten, ißt die Einspeisung eines zusKtsliohen Basisstromes erforderlich, um dl« suaUtjEliohe Ladung Q aus der Baalszone bei

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^;" ''': ^{; ;} BAD ORIGINAL

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Anwachsen der Kollektorspannung auf einen hohen Wert V_ /zu entfernen. Bei praktischen Verhältnissen dürfte diese Entfernung

·■■■■. ■ ■ ■ /' .

der Ladung unmöglich sein, da der Widerstand der Basls^hö unter

der Emitterzone so gross sein kann, dass dl» Ladung Innerhalb der kleinen, einem Bruchteil der Periode der angelegt«« Sequenz entsprechenden Zeit nicht entfernt werden kann. Dies/bedeutet für bei einer hohen Frequenz und bei hohen Leistungen' betriebenen Leistungstransistoren ein wiederholtes Auftretei^^ineV über die Rauraladiingszone des BasIs-KollektorÜberganges 'l/S flisssenäen Ladungsträgerflusses. Es ergibt sich ein unerwünschter Energieverlust im Transistor, was zur thermischen UnstabilItHt, zur Verminderung des Wirkungsgrades und gewöhnlich au/ss«rdem zu * einem Verlust an Leistungsverstärkung führen f

-Bin« Methode zur Überwindung dee Nachteiles der/Ln der Basiszone tief unter der Emitterzone induzierten Ladung lftt dl· Verwendung vierten Anschlusses, wie in der Figur 4 veranschaulicht.

Hler sind zwei getrennte BasisansohlUsse b^ uni bg vorhanden. Einer davon, bg, «rhMlt gegen den Emitter ein« feste Sperrspannung. Der Bereich der Basiszone unter der Emitterzone in der NHhe dieses Basißansohlusses ist somit in Sy-erriontung vorgespannt, und damit bewirkt die dort vom enteprtchendtn Teil der KollektorkapazitKt C₀ aufgebracht· Ladung deinen Ladungeträgerfluss»

Die Bedeutung dieses Effektea wird bei Fitrüokalontlgiing der Abhängigkeit der Grosse «_t von der Eraittrr-BmsiepÄnnung klar* Die« vtransehaulioht dl* Figur 5# in ^«^ .dl· oharakt«pietleoh« Krelefrequenz *>_t gtgen die Eroitt«r-B»a ie-Spannung V_0b aufgetragen let. Dl· von dem Minoritätsladv/igsträgtrflürssf^ durch di· Basis herrührende Injektionskapazität wächst exponentiell mit dem Boltzinann-Faktor der Pluss-Spennung über dem Emitter-Baeis-Übergang. Andererseits ändert aioh die der Raumladungszone zwischen Emitter- und Basiszone zugeordnete ÜbergangekapazitHt relativ langsam mit dieser Flur,«-Spannung. Im Ergebnis ändert

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ORjQlNALiNSPEGTED

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. sich der Anteil der auf der Basiszone angeordneten Ladung» der mim Ladungsträgarfluss durch die Basiszone zum Kollektor beitrügt, Im Verhältnis der Injektionskapazität zur Gesamtkapazität. Dieser Saohverhalt ergibt einen Anstieg der Kurve gemHaa der Figur 3, deren Form mathematisch nahezu mit der sogenannten Ferml-Funktion identisch ist.

Die Figur 5 veranschaulicht die im gleichen Entfernungsmassstab aufgetragene effektive Krelsfrequenz <ü_fc für verschiedene -Teile der Basiszone des Transistors gemäss Figur 4» Der Bereich der Basiszone, in dem &_t im wesentlichen den vollen Wert auf- * weist, entspricht bei einem Siliciurabauelement einem Spannungsabfall von etwa 0,2 V. Der Übrige Teil der Basiszone hat tatsächlich einen vernachlässigbaren Wert von ^.

Dies zeigt, wieso die Vierpol- oder Tetrodenstruktur tatsächlich den unerwünschten Q^.-Wert für den Bereich, des Kollektor-Überganges mit kleinem A>_t unwirksam macht. Dieser Effekt 1st besonders bei hohen Frequenzen von Bedeutung, da die Eindringt! tf β des Signales sich von der Steuerelektrode b^der Basiszone geaäss Figur 4 nur über eine sehr kleine Entfernung unter den EmitterUbsrgang auf Grund von Dämpfungseffekten, die der Injektionakapazität und dem Bahnwideretand der Basiszone zuzuk ordnen sind, erstreckt. Wird der Bereich mit beträchtlichem A>_t dieser Eindringtiefe vergleichbar ausgebildet, dann steuert offenbar d** tn die Basiszone angelegte Signal den Ladungsträgerflu·· su» Kollektor. Darauii ergibt «ich die Möglichkeit bei Qroe*ign*lb«trieb »it einem relativ hohen Wirkungsgrad zu arbeiten, *o dass ve*naehllasigbare Träger sun KoXl«ktork»rp»r bei hoher Kollektorspannung fliessen.

r ·

Dl« dem Verschiebungsstrom vom Kollektor zugeordneten Leistungsverlust· der Eingangsleistung werden noch bis su einen gewissen Orade<bel der Tetrodenatruktur bestehen bleiben. Der Basisanschluss muss den Anteil des Verichlebungsstrtmes fortleiten, der

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im B«reioh mit groesem ar. flieset« Der Versohiebungastrom dringt unter dem Emitter etJenfalls etwas tiefer ein. Diese zusätzliche Eindringtiefe ist gegeben durch die Ausbreltungs-.entfernung* die vom Bahnwiderstand der Basiszone und der Raurnladungskapazititt des Emitter-Basie-Ubergangs in Grenzen gehal- -ten wird. Der Baeisansohluss muss diesen Strom auch entziehen. Im Ergebnis entspricht der Tetrodenatruktur voll eine Emitterzonenstruktur, deren Breite der Eindringtiefe des Stromes aus dem Kontakt b^ in den Bereich mit überwiegender Injektionekapazität zusätzlich einer kleinen durch den Bahnwideretand und die Raumladürigsemltterkapazltlit bestimmten Entfernung gleicht. Diese Abmessungen können beträchtlich kleiner sein " als die kleinsten duroh «ine Emitter-Diffusion mit aufgedampfter Flächenelektrode herstellbaren Abmessungen betragen. Auf diese Welse leistet die Tetrodenstruktur elektrisch die Wirkung einer Struktur mit beträchtlich kleinerer Geometrie*

^TJm die "optimale Wirkung zu erzielen, sollte die zwischen dem Ernitteransohluse und dem Baelsanschluss b_g angelegte Spannung derartig bemessen sein, dass der Bereich mit wirksamem a%, auf

ι»

eine Breite beschränkt ist, die bei der gewünschten Frequenz duroh die zum Anschluss bj fliessenden Ströme heelnfluaet werden kann. Der zur Aufrechterhaltung dieses Potentialabfalles in der Basis erforderliche Strom ist jedoch ein Gleichstrom und erfor- , dert zu seiner Aufrechterhaltung keinen Wechselstrom. Offensichtlich 1st seine Wirkung auf die EingangsIeistung relativ klein,' da bei der gewünschten Hochfrequenzarbeitswelse das Basissignal Über eine Entfernung mit grossem 03^ eindringt. Daraus folgt, dass das Basiasignal im Ergebnis an einen Widerstand angelegt wird, der im wesentlichen durch die Eindringtiefe dee Basiesignalee gegeben ist. Dt, diese Tiefe ira Vergleich zu dem Abstand, über den die BaelsEone sohllesslloh unwirksam ist, eehr klein ist, folgt, dass der in den unwirksamen Bereich der üasiazone sich erstreckende Eingangswiderstand viel grUsser eein wird als der sich in den arbeitenden Bereich erstreckende* Widerstand.

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Im Ergebnis wird der Leistungsverlust in dem einen Injektionsstrom nicht führenden Bereich der Basiszone im Vergleich zu der von dem arbeitenden Bereich dargebotenen Leistung sehr klein, sein.

Der besondere Vorteil der Tetrodenstruktur gemäss figur 4 kann durch eine einfache Geometrie nach der vorliegenden Erfindung erzielt werden. Bei der Struktur gemäss den Figuren 6 und 7 sind an den mit den Figuren 1 und 2 vergleichbaren Teilen gleiche Bezugsnummern angebracht. Es 1st Jedoch ersichtlich, dass die Emitterfinger nunmehr aus zwei parallelen Teilen 22 und 23 mit einem Mittelteil 24 bestehen, in dem die darunterliegende Basißzone sich zur Oberfläche erstreckt. Die Emitter-Fläohenelektrode bildet sowohl mit den einzelnen Emitterfingerteilen und 23, als auch mit dem darunterliegenden Basiszonenteil 24 einen ohmsohen Kontakt, um diesen Bereich des Emitter-Basis-Überganges kurzzuschliessen.

Diese Anordnung bewirkt keine Vorspannung in Sperrichtung über den £mitter~Basl8-ühergang wie bei der oben beschriebenen Tetrodenstruktur, sondern eine Vorspannung von 0 dort, wo der Emitter-Bas Is-übergang an die Oberfläche unter der Emitterelektrode tritt. Bei einem Siliciumbauelement wird eine charakteristische Vorspannung in Flussriohtung im arbeitenden Bereich bei etwa 0,7 Volt und der Ort mit vernachlässigbarem a_t etwa bei einer Fluss-Spannung von 0,5 VoJLt liegen. Im Ergebnis wird 6>_t sich bei der Strukturier Figur 6 etwa wie in FigMr 8 veranschaulicht ändern. Offensichtlich wird bei geeigneter Wahl der Breite der diffundierten Emitterstreifen der Figuren- 6 und 7 der gleiche Effekt erreicht werden wie mit der Tetrodenstruktur bei einer vorgeschriebenen Frequenz.

Ein wesentlicher Vorteil dieser Tetrodenstruktur mit gleichsam "verdecktem" Kontakt besteht darin, dass nur zwei Elektrodensätze auf der Emitter-Basis-Oberfläohe des Transistors erforderlich

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OBlGlNAi. INSPECTED

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sind, wthrend die Töbrodenstruktur gemüse der Figur 4 drei ElektrodensMtze benötigt. Infolgedessen können die in den Figuren 6 und 7 dargestellten Strukturen nach der herkömmlichen Technik zum Herstellen einer In einen Kamm eingeschobenen Rippe gefertigt werden* Andererseits eignet sich die Struktur gemHss der Figur 4 nicht fUr ineinandergreifende Kämme und erfordert komplizierte Masklerungsverfahren zum Herateilen einer Struktur mit einer Vielzahl von ineinandergreifenden Emitter- und Basisstrelf en.

Ein weiterer bedeutender Vorteil der Tetrodenatniktur des Fl Kühentrane is tors naoh der Erfindung geniMss den Figuren 6 und 7 besteht darin, dass die gesamte Gliederung dea Emitter- und BaslBansehlusses innerhalb eines mit der Minimalbreite eines Snitterstreifens vergleichbaren Baumes hergestellt werden kann. Der Grund dafür liegt darin, dass die Herstellung keine Justierungstoleranzen zur Lokalleierung des übergänge« an dem Orte, an dem die Baaia innerhalb des- Emitters an die Oberfläche tritt, erfordert. Die Bedeutung diesea Gesichtspunkte» wird klar, wenn man sich vergegenwärtigt, dass die Breite einer Emitterzone im allgemeinen durch die Juatlerungsprobleme beschränkt ist. Diese können entweder das Herstellen eines Kontaktierungsfensters duroh ein« nach der Emitterdiffusion hergestellt· Oxydschiaht - wie ₍ bereits besehrieben »oder die Genauigkeit beim Aufdampfen oder der Formgebung einer Metallelektrode auf einen Emitterstreifen betreff·η· ünttr der Annahme, dass dies· Beschränkung die gesamte Breite der Emitterstruktur bestimmt, wird klar, dass das Vor· handensein eines "verdeckten" Basisanschlusses die gesamte Breite der Emitterstruktur nicht beeinträchtigt» Ein« Emltterdiffusion, die einen spalt oder eine Mehrzahl von öffnungen für die sieh zur OberflSch« erstreckende Basiszone ergibt, führt zu einem Kontakt mit metallischen Emitterstrelfen. Diese Offnungen erfordern keine aufeinanderfolgenden Justierungen zweier besonderer Masken bei den Diffusionsprozessen, sondern können schon von der ursprünglichen Diffus ionsmaske geliefert werden. Somit wird die Justierung

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auf dls Kanten der Emitterstrelfen durch die Präzision der Herstellung einer einzigen Maske bestimmt. Im allgemeinen ist diese Qenauigksit beträchtlich grosser als die Genauigkeit der Justierung zweier getrennter Masken in zwei getrennten Arbeitsgängen.

Ein weiterer Vorteil der Tetrodenatruktur des Flächentransistors naoh der Erfindung besteht darin, dass sie einem unerwünschten Ausbrennen von Lelatungatranslstoren durch die Bildung von Brennflecken vorbeugt. Bewirkt eine Lokalisierung des Stromes eine Erhitzung in einem bestimmten Bereich unter der Emitterzone, so

k kann diese eine Ladungsträgererzeugung in der Basiszone oder in der Haumladuzigszone mit dem Ergebnis hervorrufen, dass ein Bas Lsatrom fIlaast, der auf die Erzeugung einer Vorspannung in Flussriohtung am benachbarten Bereich der Basiszone gerichtet 1st. Dieser Örtlich© Brennfleck strebt in eine Lage des geringsten Serienwiderstandes im Kollektorstrompfad und wird sich somit unter die Emitterelektrode bewegen. Ist keine entsprechende Begrtnzung der verfügbaren Leistungsversorgung vorhanden, so wird sich eine Ubermässige Erhitzung und bleibende Zerstörung des Transistor» ergeben. Bei dem Flächentransistor geraäss den Figuren- 6 und 7" liegt wie ersichtlich die Emitter-Flächenelektrode Über einem Teil der Basiszone, der relativ nahe dem kurzgeschlossenen Bereich liegt* Deshalb wird die Neigung der Brenn-

) flecken, sich unter die Emitterelektroden zu bewegen, begrenzt sein»und die durch den "verdeckten" Basisanschluss bewirkte Basisvorspannung wird einen Stromanstieg verhüten· Dieser Effekt führt zur Vermeidung eines Fortbewegens der Brennflecken zum Ort, an dem der Emitter-Basls-üb»rgang die Oberfläche erreicht, und somit zur Erhaltung des Serienwiderstandes des EmI-ters parallel zur Oberfläche (Flächenwiderstand) in Strompfad mit erwünschten Begrenzungen de» Stromes.

Ein weiterer Vorteil der Tetrodenatruktur des Flächentransistors naoh der Erfindung besteht de,rln, dass eine merkliche Verbesserung der Transistorwirkungwelse b#l Set i-ltvorgMngen erzielt ~

wird. Insbesondere ergibt sie *lnt-Ttt*be«««rttng in der Betriebsweise

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bezüglich der AusschaltzeJ-t des Stromes. Dies wird verständlich durch Vergleich des Verhaltene einer herkömmlichen Struktur , gemäss den Figuren 1 und 2 mit der Struktur gemäss den Figuren und 7. Ein Nachteil der Struktur gemäss den Figur«« 1 und 2 beim Ausschalten im Schaltbetrieb besteht hinsichtlich des sogenannten Sättigungszustandes des Transistors, in dem ein kleiner Spannungsabfall zwischen Emitter und Kollektor vorhanden ist und eine starke injektion von Majoritätaträgern aus der Basiszone in den Kollektorkörper erfolgt. Diese Ladungsträger werden bei den Figuren 1 und 2 in den Kollektorkörper in Bereiche tief unter dem Emitter injiziert, während sie bei den Figuren 6 und 7 | auf den Bereich der Basiszone mit merklicher Fluss-Spannung beschränkt sind. Der Bereich der Basiszone, der tief unter dem Emitter liegt, wird wegen seiner Nähe zum Kurzschluss nicht in Flussrichtung vorgespannt .

Während der Stromabschaltung kann der Effekt dieser in den Kollektorkörper injizierten Ladungsträger sowohl in Richtung auf die Aufrechterhaltung eines Stromflusses, als Auch hinsichtlich des Verursaehens eines Energieverlustes innerhalb des Transistors beträchtlich werden. Für den Fall einer herkömmlichen Struktur gemäss den Figuren 1 und 2 werden die aus dem Kollektorkörper austretenden Ladungsträger auf die Erzeugung einer Fluss-Spannung, an der Basiszone zielen, was auch hinsichtlich ' des aus dem Anwachsen der Spannung über den KollektorUbergang bewirkten Verschiebungsstromes gilt. Diese Ladung in der Basiszone bewirkt einen unerwünschten Strom von der Art, wie sie bereits im Zusammenhang mit G_fc erörtert wurde. Diese Ladung muss über den Basisflächenwiderstand aus den Bereichen tief unter der Emitterzone der Figuren 1 und 2 abgeleitet werden, während bei den Figuren 6 und 7 diese Ladung auf einenrelativ kleinen Bereich unter der Kante beschränkt ist. Auf Grund des kleineren Abstandes und des Verzögerungseffektes der die Basiszone versinnbildlichenden verteilten RC-Glieder kann die Ableitungszeit

' * Kv ■·■ ■

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fUr di· Figuren 1 und 2 vl«l grosser als fUr die Figuren 6 und 7 sein, nit dm Ergebnis, dass die Absperrung des Ladungsträger-Stroms zum KollektorUbergang in vorteilhafter Weise wesentlich früher erfolgt, «as den Flächentransistor nach der Erfindung für schnelle Sehaltvorgänge wirksamer nacht.

Es soll darauf hingewiesen werden, dass die Leitfähigkeit durch den Kollektorkörper in erster Näherung von der gesamten in den Körper aus der Basis injizierten Ladung der Minorltätsladungsträger abhängt, und nicht von der Verteilung im Kollektorkörper. * Deshalb werden die Transistorstrukturen gemäss den Figuren 1 und 2 und den Figure» 6 und 7 in allgemeinen sich in den EInsohalteigenaehaften ähnlieh verhalten, und es wird kein merklicher Vorteil des Flächentransistors nach der vorliegenden Erfindung gegenüber der herkömmlichen Struktur vorhanden sein.

Die Juatierungeprobleme sind, wie bereits erwähnt, bei dem Fliehentransistor nach der vorliegenden Erfindung nicht schwerwiegend. Insbesondere besteht kein Justierungsproblem beim Herstellen des "verdeckten" Anschlusses, womit der Bereich der βloh sur Oberfliehe erstreckenden Basiszone geneint ist. Der Grund liegt darin« dass sowohl die Emitterzone, als auch die k KuriaohlUsse aittels der Emlttersehloht durch Beeinflussung der Brttterdiffusion hergestellt werden. Dies bringt die Verwendung einer einzigen Maske mit sich, um, wie beispielsweise in der Figur 9 veranschaulicht, den Oxydteil 26 zu schützen, während der Rest entfernt wird und Durchbrüche oder Schlitze 27 gebildet werden. Eine EmItterdlffusion durch die Durchbrüche wird einen unter dem Oxyd 26 lingenden übergang 28 ergeben, wie in Figur 10 gezeigt ist. Danach wird, wie in den Figuren 11 und 12 g«Migt« Oxyd eua Freilegen dM Basishereiohe« 29 und eines Teiles der Emitterzonen % entfernt, damit eine Flächenelektrode 38 durch den Durohbruoh zu« Herstellen eines ohmsehen Kontaktes an den darunterliegenden Emitterzonen und den mittleren Teil 29

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BADORiGiNAL

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d#r Basiszone aufgedampft werden kann. Oleiohteltlg können Durohbrllehe für da· Auf dampf en der Baaiskontaktelektroden 33 hergestellt werden.

Die zur Herstellung der EKlttej^-IXirchbrüohe erforderliche Genauigkeit stellt kein« schwierigen Anforderungen/ da keine Notwendigkeit sum Vermeiden ein·· Kurzschluss·* des kurzgeschlossenen Bereiahe· de· EBitter-Besieübergangs b««teht. Die·· UbergMng· wurden schliesslich für den Betrieb de· Baueleaentes absichtlich kurzgeschlossen. Die Tatsache, da·· Emitterzone und Basiszone In Bereich de· Ereitter-Durohbruche gegeneinander kurzgeachloaa«n | sind, hat einen weiteren Vorteil. Bei Arbeitegäiigen zum Herstellen von Kontakten duroh Legieren von Alurainlun alt Sillolum o.dgl. entsteht nanohmal ein Problem beiUgll.jh dar Snitterzonen, derart, dass UberraMaeiges Erhitzen ein Durchlegieren bewirkt, so dass unerwünscht· Kurzechlüsse zwischen den Emitter- und Basis-Zonen auftreten. Ein Vorteil des Pläehentraneiefcors naoh tier vorliegenden Erfindung 1st daduroh gegeben, »läse Kurzschluss« »Inen erwünschten Teil der Ausbildung darstellen» Deshalb ktfn-' neu die PlKohanelektroden weit stMrlc»r*n ErhLfczungen auageeet/.t werden, als es bei unarvUnaah„ten Rnitk«r~Ba8la-Kurzschlüssen erlaubt sein wUrde.

n t in as Fl Uohan transistor·¹ -naoh- d«r Erfindung können auf verschieden« Weise erzielt warden. Eins öoloh» veraniohau· Höht die PIg^r 13. IIXoi* wtitUn, wl» gezetgfc, 2wel BnlttBrdlffuaionen angewendet * Eine (H^i ar DiffusIonen dltnt sur Herstellung zwei ei· Stallt b«mi*b«ltabeP9it}h·' 36, alt duroh relativ tl«f*e DIffundidren hargesteilt werden» Ein flaoh diffundierter Bereiolie37 ©rglbt slnen groeaen FlHöhanwldaretind snrlsohen dar Eiiitterkontalrfci3lakfci*otls und dem Arb#ltsb©reloh» Das b«Mlrkt »ine gewisse bharmleehe StabllltHb·. Di# Vorteile dieser Struktur bestehen tiarin, daas dl« geaamba Breit« <loa' fitoit beratreif ans' und des Kon*

i/eib gröasej? ausgabllil-si; Wssrilm kami aIb dl«

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A/0.6 22

Ι31/11·$.32Τ9 τ Fl «51 -.1* - .¥· Shoekley - 55

15-U062

Herstellung von weeentlioh sohaaUeren Strukturen und «in· Arbeits weise bei hBheren Frequenzen, al· ·· bei einer herköeellohen Struktur «rlaubt ι·1η wUrd·. ?«rn«r b«d«ut«t dl· klelntrt Breit« d«a Arbeltaberelohea yS_t daaa dia effektiv· Tiefe alt groaaen o)_t verktlrit werden kann* Oaalt kann eine vorteilhaft« Anpaaaung der oharaktarlatlaohan Dlffuaionasalttn für dl· verteilten RC-Olleder an dia Betriebefrequenxen auf einen höheren Prequenzbereioh ausgedehnt werden. Ea nuaa auoh nooh darauf nlngewieaen werden, daaa der Bittlere Teil einen Bereich alt β ehr niedriges <*_t darstellt, da dieaer Bereich eine eehr dioke Basiszone darstellt und stHrker dotiert ist. Diese Struktur enthält ebenfalls einen Serlenwlderatand, der zur Stabilisierung gegen therm1·ehe UnatabilitMten dient, wie bereite vorgeeohlagen wurde.

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BAD ORIGINAL

Claims

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PAT EM TAN a FRO C H E '

1. FlMohentranaietor, lnebeaondere Hochfrequenztransiator, deaaen Halbleiterkörper Efcitter-Baaia- und Baeis-Kollektor-tiberglnge sviaohen !Bitter-, Baals- und Kollektor-Zonen und FlKohenalektroden an dan Zonen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daaa die Flächenelektrode an dar Emitterzone einen oheaohen Kontakt · bsn. dia PlMchenelektroden an dan EÄitteraonen ohaaohe Kontakte - alt eine» Bereich der Bealeione bildet - baw. bilden -, eo daaa «rührend de· Betriebe die Spannung über den an die Flächenelektrode - fen. an die FlKohenelektroden -anaohlleaaenden Teil dea fiiltter-Baale-überganga - bzw. der Saitter-BMla-Uberglnge -unterhalb der eine Injektion vco M^yngatrlgera bewirkenden liegt*

2. FlMchentranaiator naeh Anepruoh 1, deJuroh gekennlelohnet, daaa er eine Baltteraone aufweiat, deren Bnitter-Beaia-Übergang an sehr ala 4er Hüfte aeiner FlHohe lot Betrieb eine derartig geringe Spannung aufweist, daae 41· Itoltter-Baele-Kapaiitlt Torwlegend durch die Raualadungekapasität de· Eiiitter-Baeie-Uberganga gegeben Ist.

3· FlMohentraneiator nach Anspruch 1 oder 2« dadurch gekennaelohnet, daea eine Emitterzone einen ohnsehen Kontakt anlachen der Enitterxone und eine« in der Mitte unter der Snitterione liegenden Bereich der Bttalason« ftufMvlAt.

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4. Flächentransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Emitter-Baaie-Übergang bzw. die Emitter-Basls-übergKnge sioh zu einer Oberflttohenebene. des Halbleiterkörper erstreckt bzw. erstrecken, auf der die Flächenelektrode der Emitterzone angeordnet ist.

5. Flächentransistor naoh Anspruch 4, daduroh gekennzeichnet» dass der Bnitter-Basis-Übergang bzw. die Emitter-Baeie-übergKnge eich innerhalb des Umkreisen der Emitterzone bzw. der Emitterzonen an die Oberflächenebene des HalblelterkOrpers erstreckt bzw. erstrecken.

6. Flächentransistor naoh AnsprUohen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bereich der Emitterzone bzw. Emitterzonen an der Eaitter-FlKohenelektrode eine Verdünnung (37) aufweisen (Figur 13).

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BAD ORiGfMAt

Le e rs e i t e