DE1514232A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung

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DE1514232A1
DE1514232A1 DE19651514232 DE1514232A DE1514232A1 DE 1514232 A1 DE1514232 A1 DE 1514232A1 DE 19651514232 DE19651514232 DE 19651514232 DE 1514232 A DE1514232 A DE 1514232A DE 1514232 A1 DE1514232 A1 DE 1514232A1
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emitter
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Description

■· '■'■■' '; .■:.; ■: ; ; «ΙΟ TQROLA»
9401 Ulest ßrand Awenue, Frenkliipι Ρβ»|α Iillnbie, \i*8t.ft*
Die Erfindung betrifft Halbleitervorrichtungen, insbesondere einen Transietor, der bei hohen Leistungen und hohenFrequenzen ein3etzbar ist.
Bekannte Hochleistungetrsnaistorsn eignen eich nicht zur Verarbeitung hoher Frequenzen* Außerdem hatten derartige Hochleistungstransistoren keinen konstanten Verstärkungsfaktor über einen großen Spannungebereiüh* lieferten vielmehr niedrigen Verstärkungsfaktor bei niedrigen Spannungen und höheren Verstärkungsfaktor bei höheren Spannungen. Dies ist darauf zurückzuführen* daß für die Verarbeitung hoher Spannungen die Basiszone des Transistors verhältnismäßig dick gehalten werden muß. mann jedoch eine hohe Spannung an die Kollektorzone des Transistors angelegt luird, erstreckt sich die Kollektorsparrechicht in die Basiszone hinein und verringert die Basisdicke, Wann dia Arbeitsapännung erhöht udrd, so daß die Kollektorsperrschicht die Emitterelektrode erreicht, tritt ein unerwünschter Durchgriff sin. Da eine verhältnismäßig dicke Basiszone erforderlich ist, um einen Durchgriff oder Durchbruch bei Hochspannungebetrieb zu verhindern, müssen die darin befindlichen Träger über sins längere Strecke laufen und geht bei niedriger Spannung eine große Anzahl der Träger verloren, eo daß dar Verstärkungsfaktor sinkt. Wenn eine höhere Spannung angelegt wird, reicht die KollektorsperrBohicht in die Beeiizone hinein, so daß die Trägerlaufstrecke kürzer iet und weniger Träger verlorengehen, mit der Folge, daß der VeretHrkung·-
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faktor ansteigt.
Ein weiteres Problem bei Hochlaittungetranaietoran besteht darin, daß bekannte Typen-eich nicht für einen Hochfrequenz* betrieb eignen· Diee ist darauf zurückzuführen*»., daß "die KoHsktor-Baeis-Kapaatität verhältnismäßig groß iet. Außerdem erfordert dia dicke Basis eine graue Trägerlaufzeit, uiee den Hochfrequenzbereich begrenzt·
"·'■■■ ■ -■■ ■' (
Es ist daher ein Ziel dar vorliegenden Erfindung» einen verbesserten Hochlsietungs-Hochfraquen^transistor zu achaffan.
Ein uiaitarae 2ial dar Erfindung let die Schaffung ainae Hochapannungatransiatora mit hohem Verstärkungsfaktor, bei dam dar Verstärkungsfaktor übai" einen iuaitan Baraich dar Arbaitsapannung praktisch konfjtsnt bleibt.
Ein -uieiteres 2ial ist die Schaffung eines Transiatqra, dar übar sinan ujaitan Spannungebereich betrieben warden kann, ohne daß ein Durchgriff zwischen das Kollaktoraparrachicht und dar Emittarzona - eintritt·
Ein lüaitaraa Ziel dar Erfindung iat die Schaffung eines
Traneistore, dar analog dal* Arbaitewaisa ainar Vakuumröhre arbeitet·» .
Ein apeziallaraa Ziel dar Erfindung iet die Schaffung ainaa Traneistora, bei dam die Eretreckung dar Kollsktoraparrschicht in die Baaia^ona gastauart uiird.
Ein flflarkmal dar Erfindung ist dia. Schaffung eines Transistors mit durch eine Bseiezane getrennten Emitter- und Kollektorzonen» bei dem die Kollektorzone eine Blackisjcungescbicht aufweist, welche die Form der in Richtung auf die Emittarzona in dia Baeiezona hinainragsndan Kollaktorsparraohicht beeinflußt oder bestimmt»
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Ein weiteres merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Transistors mit einer Kollsktorelektrode, die von der Emitterelektrode durch eine Basiszone mit entgegengesetztem Leitungstyp uiie die Kollaktor- und die Emitterzone getrennt ist, bei dem in die Kollaktorzone eine Schicht eingebettet ist, die den gleichen Leitungetyp uiie die Basiszone hat und der Formung der Kollektorsperrechicht dient, so daß diese bei steigender Kollektorspannung nicht in die Baiezone hinein bis zum Emitter reicht·
Ein weiteres merkmal der Erfindung ist die Schaffung eines Transistors mit einer Baiezone und darin ausgebildeter Emitterzone sowie mit einer Kollektorzone, die mit der Basiszone einen LaitfähigkaiteUbargang bildet, bei dem in der Kollektorzone eine Blockierungföschioht vorgesehen ist, um die Form der in dar Saalezone ausgebildeten Sperrschicht zu beeinflussen, und von der ein Teil zu einer Außenfläche der Kollektorzona reicht, um dort eine -Steuarspann.ung anzulegen*. Durch Anlagen aincsr Stauerspannung an die Blockierungfcachicht kann für ejinen Analogbatrieb gesorgt wardens'
Ein meiitereö merkmal dar Erfindung ist die Schaffung eines Transistors.,-.der'einen Kollektor mit einer Blockierungsechicht zur Beeinflussung; der Form dar Kollektorsperrachicht in der Basiszone aufmalst,, «α daß die Basiszone dünner sein kann, ujobsi die'Ulo-ckiarungsschicht-die KepazitMt der Sperrschicht unter teilt» eo-"dfjß die Gosamtkapazität geringer ist, woraus ein v(Bi:brasesrtss -Hochfrequenzverhaltsn resultiert«
lüeitara filofkmaia{ Vorteils und Anmondungsmöglichkeiten der Erfindung ergaben sich au& dax' folgenden Beschreibung von AusfUtirungobei-ß-pielB(V in Uerbirtdung mit den Zaichnungeno
Es neigen;
1 p.rricn Tr-s.ruil3boj: "heK'k-ci.mDl.ichQr Biäuart mit ausge«
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Figur 2 einen Transistor nach der Erfindung mit einer in der Kollektorzone liegenden eiockierungsschicht,
Figuren 3A und 36 bestimmte Eigenschaften dee Transistors nach Figur 2,
Figuren 4A bis 4E verschiedene Stufen bsi der Herstellung, des Transistors nech Figur 2,
Figur -5 ainan abgewandelten erfindungsgemäß aufgebauten Transistor und
Figur 8 bestimmte Eigenschaften des Transistors nach Fig. 5,
Bei der praktischen Ausführung der Erfindung wird ein Transistor geschaffenf der Basis-, Emitter- und Kollektorzonen aufweist» wobei die Basiszone den.einen Leitungstyp und die Emitter"· und die Kollektorzone den anderen Leitungetyp haben. Der Transistor kann als npn- oder* als pnp-Transistor ausgebildet sein. Der Transistor ureiet innerhalb der Kollektorzone eine Blockierungeschicht auf, die in Abstand von dam LeitfMhigkeitsUbergahg zwischen der Basis- und der Kollektorzone angeordnet ist. Die Blockierungsschicht hat den gleichen Leitungstyp wie die Basiszone und hält die Lage der Kollek-' torsperrechicht fest, die ausgebildet wird, «trenn Spannung an dia Kollektorelektrode mit Bezug auf die Basiselektrode angelegt wird. Wenn eins steigende Spannung an die Kollektorzone angelegt wird, reicht die Kollektorsperrschissht in die Kollektor- und die Basiszone hinein, bis die Sperrschicht auf die Blockierüngsschicht trifft. Bei -weiterer Erhöhung der Spannung wird die Sperrschicht von der Blockierungs« schicht geformt, so daß sie sich nicht weiter in die Basiszone hinein ausdehnt und infolgedessen nicht die Emitterzone erreicht und zu einem Durchgriff oder Durchbruch führt. Die. Blockierungeöchicht sollte derart mit Bezug auf den Leitfähig»
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kaitaübsrgang zwischen der Köiiektorsfone und dar Basiszone angeordnet usrden, deö die Sperrschicht die Blackierung·- sebloht erreicht» bevor tie W der Emitterzone gelangt.
Dia Blopklerungaeohiobt in der Kallektoralektroda kann innerhalb dar Elektrode eingebettet und ohne Süßeren Anschluß versahen sein. Bei eintr abgewandelten AuafUhrurigaform kenn ein Tai3, dar Biockiarungsscnicht zu einer Außenfläche der Kollek-'toralektrocla reichen, so daß zujiechen die Blockierungaochicht und dia Basiszone ein UorßponnungapotantiaJ. angelegt warden kann, um die Form dar Kollaktorepeiftaohioht zmiachen des Basis und der BlockiaiiungBachicbt zu steuern. Bei einer !»eiteren
dar Erfindung wird der Emitter gegenüber der vorgsopannt und eine Steuerepannung an die Blockiarungs-
angslogt, um auf diese UJaiea den Kollektorotrom zu etauern· ' '
In [ ίψ\ν 1 ist ein Tranoicf-.rjr· herkömmlicher Bauart dergeatellt, der oina CUioio^ona 10, ein» Emitterzone 11 und eine Kollekt,Dr;,:nna 12 auf meist, Die Basiszone kann» uiia veranschaulioht, pm« p-laitandem (ilatarial aufgebaut sein, mährend die Emitterzone und die Koliaktorzona aus n-laitandem IRateriaX bestehen, so da0 ein npn-Tranaiator gebildet wird. Es vierateht eich jedoch, daß die Erfindung auoh bei einem pnp-Transietor aniuendbnr int, bei dem die iaitfähigkeit dar Zonen gegenüber darjenigin naoh Figur 1 umgekehrt ist»
Wann an dia Kollektdr^one 12 eine gegenüber der Basiszone 10 poöiJiiva Spannung angelegt wird, bildet sich bekanntlich an dem LeitfähigkeltsUbargeng zmieohan der Kollaktorzone und der BFioiuvonQ eins Sperrschicht aua, dia beidseits in baida Zonen hinoinraicht« Diese Schicht ist durch gestrichelte Linien an* gadciutöt und mit dem Bezugazeiohsn 14 versehan· Uienn dia an ■ dio Kolloktorzone angelegte poaitiua Spannung ansteigt, nimmt die Dicke dar Sperrschicht zu. Dia luirkaama Dioko der Baa^ii-
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zone nimmt ab, uienn die Sperrschicht in sie hineinreicht, lüsnn sine ausreichende Spannung angelegt uiird, erstreckt sich, die Sperrschicht in die Basiszone bis zu dam Leitfähigkeiteübergang zwischen der Emitterzone und dar Basiszone» wie dies durch die strichpunktierten Linien 15 veranschaulicht ist* Dies führt zu einem Durchgriff oder Durchstoßen, maβ eine Verbindung der Kollaktorzone mit dar Emittsrzo.na darstellt.
Die Änderung der Dicka dar Sperrschicht und das Sehuranken der Basisdicke iöt in hohem Üflaß'3 unerwünscht. Zunächst ändert sich dar Verstärkungsfaktor des Transistors umgekehrt mit dar Dicke der Basiszone» mail sine dickere Basiszone zu einem größeren Verlust ν/ο η Trägern verglichen mit einer dünneren Basiszone führt, lüönn die an die Kollektorzone angelegte Spannung erhöht tuird, nimmt die Dicke dar Sperrschicht zu und ujird die äff aktive Basisdicks verringert, wodurch dar t/erstärkungsfaktor ansteigt. Farnar ist dia an den Transistor anlagbare Soannung auf einen UJert beschränkt, der kleiner ist als die Spannung, bei der die Sperrschicht die Emitterzone erreicht und zu einem Durchstoßen führt. Das Erfordernis einer verhältnismäßig dicken Basiszone, um ein Durchstoßen bei den zu verwendenden Spannungan zu verkleiden, ist ebenfalls für einen Hoohfrequanzbatrisb hinderlich, da die Laufzeit, u/slcha fJi.s Trägar benötigen, um sich zwischen der Emitterzone und der Kollaktorzone zu bewegen, unerwünecht lang
Entsprechend der vorliegendan Erfindung saird dia Form dar KoI-Isktorsparrschicht mit Bezug auf die Emitterzone durch Antuendung einer Blocklerungsschicht in dar Koliektorelaktrode gastausrt, die den gleichen Leitungßtyp uiis die Basiszone hat. Dias ist bei dem Transistor nach Figur 2 veranschaulicht. Dig) Basis», Emitter- und Knllektorzone des Transistors sind, ebenso uiis in Figur 1, mit 10, 11 und 12 bezeichnet. Dia in dia Kollektorzona 12 eingebettete Blockiarungsschicht 20 ist ebenso u;ia die
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Basiszone to p-leltend. Die durch gestrichelte Linien angedeutete koilektorspsrreenicht 14 erstreckt sich ebenso Mtiβ in Figur 1zu beiden Seiten des Basie-Kollektor-Ubergang* 16· Die Schicht 14 ist die bei der kritischen Spannung (V ..) euftretande Schicht, die bis zu der eingebetteten Schicht 20 reicht und zu der Oberfläche 20a dieser Schicht durchstößt. Für an die Kollektoralektrode 12 angelegte Spannungen bis zu diesem kritischen Wert ist .-die liJirkungsujaisa genau die gleiche wie diejenige der Anordnung nach Figur 1.
Wenn die an die Köilsktoi-zone 12 engelegte Spannung den kritischen liiert Überschreitet, blockiert die eingebettete Schicht 20 die Sperrschicht 14, so daß sie sich nicht Über die bei der kritischen Spannung erreichte Läge hinausgehend in dia Basiszone hineinbewegt· Die strichpunktierten Linien 21 kennzeichnen die Lage der Sperrschicht, mann eine Spannung (y „./ + AU) an die Köllaktorelektrode 12 angelegt wird, die größer~* als "die kritische Spannung ist. Wie ersichtlich, liegt die Sperrschicht benachbart der Emitterelektrode in der gleichen Lage tuie bei dar kritischen Spannung. In den von der Emittarachicht seitlich ablegenden Zonen bewegt sich die Sperrschicht 21 in der in Figur 1 veranschaulichten llieiss ujeitar in die Basiselaktrodanzone hinein.Die Sperrschicht erstreckt sich auch rund um die eingebettete Schicht 20 herum und reicht von deren von dam Kollektor-Basis-Ubergang 16 abliegandan Grenze 20b In dia eingabattete Schicht hinein. Die Sperrschicht wird dahar unterteilt* wobei ein erster Teil 21a beidseibe des Kollektor-Basis-Ubergangs in die Basiszone und in die Kollektorzone bis zur .eingebettaten Schicht 20 reicht, während ein siueitar Teil 21b auf beiden Seiten der Grenze 20b der eingBbettsten Schicht 20 in die Schicht 20 und in die hinter dieser Schicht liagende Kollektorzone 12 reicht.
In Figur "2 "ist ferner-.dia Sperrschicht "!veranschaulicht, wenn
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eine noch größere Spannung (Vcrit + 2 AV) an dia Köllektorelektroda angelegt wird. Sie .let für diesen Fall durch die Strichx-Linien 22 dargestellt. Obwohl sich die Sperrschicht in den von der Emitterzone 11 seitlich abliegenden Bereichen entsprechend den Linien 22a weiter in die Basis hineinbewegt, bleibt der unmittelbar vor der Emitterzone befindliche Teil stehen. Infolgedessen wird der wirksame Teil der Basiszone, der benachbart der Emitterzone liegt, für alle die kritische Spannung übersteigende Spannungen auf gleicher wirksamer Dicke gehalten« Der die eingebettete Schicht 20 umgebende Teil der Sperrschicht wandert, mi θ veranschaulicht, tueitar in die Kollektorzone und auch in die eingebettete Schicht hinein. Damit die Stirnkanten der Sperrschicht in Abstand von der Emitterzone 11 bleiben, muß die eingebettete Schicht 2Q eine seitliche Erstreckung haben, die etwas größer als diejenige der Emitterzone ist. Die Kanten 22a der Sperrschicht reichen vor den Basis-Emitter-Übergang, und ein Durchstoßen zur Emitterzone würde stattfinden, wenn keine Blockierung vorgesehen wäre. Dadurch, daß die eingebettete Schicht 20 etwas breiter als die Emitterzone 11 gemacht wird, wird ein Abstand zwischen der Sperrschicht 22 und der Emitterzone sichergestellt.
Die Figuren 3A und 3B zeigen die Spannungsverteilung innerhalb verschiedener Bereiche de» Traneistors nach- Figur 2 bei unterschiedlichen an die Kollektorzone 12 angelegten Spannungen. Aus Figur 3A ist die Spannungsverteilung für die Spannung Vcrit + AV zu entnehmen, d. h. für diejenige Spannung, bei deren Anlegen die durch die Linien 21 in Figur 2 dargestellte Sperrschicht entsteht. Die Figuren 3A und 3B sind derart mit Bezug auf Figur 2 angeordnet, daß die Spannungsverteilungediagramme unmittelbar mit dem physikalischen Aufbau des Transistors in Bezug gesetzt werden können.
Die Kurve AA der Figur 3A zeigt die Spannungsverteilung entlang dem in Figur 2 mit AA bezeichneten Schnitt. Dort liegt die
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Sparrgehiaht iro weaentltchan In einer Form vo£» tula ale bei Nichtuorhandansain dar aingabattatan Schicht 20 im gesamten Translator VQjphstnden ialn ajüpde» Die Kurve AA läßt erkennen» daß die Spannung zujiachan «Se» Kollektor«* und dar Basiszone innerhalb! da? Spafisahicht eine dappeltparahalische Verteilung auf palate die durch die Kurve AA zwischen den Punkten 1 und 2 dargaötallt ist»
Dia Kurve BB in Fi>gu£ 3A laigt die Verteilung innerhalb das Translators entlang der Linie BB nach Figur 2, die durch dia aingibtttata SahiQht. ^O hindurehrtiaht. Dq die Sperrschicht von dass? liaifctar^ona 11 antfgrnt gehgiten ist» beginnt die Kurve Il an aineta Punkt 3, dar cjegen den Punkt 1 versetzt ist. Die Spannung hat amiachsn den Punkten 3 und 4 aine dQppalitpap^öpl-lscha UarbiUungi dit* die grenzen des Teile 21a ds!? Sperreehloht. bosfeituunajrv. Die Spannuf*9 bleibt in dem Tail dsi? eingtb^ttettm Schicht 2Ö| der asiüitcshen der Grenze 2Qa ap«ti da? in FiQui- ^ clu3?ah die atrichpunkbierta Linie V.1 dgi'tjsplellfeerii innQshalb der Schicht 2Q ausgebildeten !.tagt, im uiaaanifelieiian kcinatsnt. Dia» stellt akeiv/esn aarsioh dart del? in Figur'.3A zwischen rSativ Punkten 4 «nd S dasgaefea.llt■ iöt* Die Spannungiavertei-" lung in dsm in figur 2 raijj 21b bazaichneten Teil der Sperr·» ujsiachafi den Punkten § und § nach Figur.3A hat u»ie-
g -3B- ^aIqI c?ia Spapnunfjayö^tsilung innerhalb dea Tran» iii8%ori,i nach Fißtir 2S νί:βηη die an clla KQllektQrzane ange-* lag ty Spannung «altar ^aatuiiggr/fc »«ird, Dia« enttpriQht der mit y .,., + IJkM bözaiahnstan SpaRnungi dli». «« der in Fi* iiup ? Kiifc Ststeh-x^tinian %% angsdButeten Sperrachicht führt* f-le Sv i^oyni§avaiiteilung entlang dar Linie AA fwarainechau·« iichi iwvtiii die Kur«a ftA) tot isiedörum doppelparabolieohe ι--"'3KTa ναύ uailtluft nuiechtn 4en Punkten ? und; 8* Diener Be-*
am Punkten 1 und 2:
nach Figur 3A1 da sich dis Sperrschicht ieeitsr in die Basis- und in dia Kollektorzone hinein ausgedehnt hat.
Die in Figur 38 durch die Kurve BB veranschaulichte Spannungsverteilung innerhalb das Transistors nach Figur 2 entlang der durch die eingebettete Schicht hindurchführenden Linie BB ist zwischen den Punkten 3 und 4 die gleiche »ie in Figur 3A, obwohl Figur 3B für eine größere angelegte Spannung gilt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß sich die Sperrschicht entlang dieser Linie nicht ändert, wenn die Spannung über den kritischen liiert gesteigert wird. Der Punkt 3 wird, wie oben er-» läutert, durch den der Emitterelektrode am nächsten liegenden Teil der Sperrschicht bestimmt, mährend der Punkt 4 der Grenze 20a der eingebetteten Schicht 20 entspricht. Dies ist wiederum der in Figur 2 mit 21a bezeichnete Teil. Die Spannung bleibt entlang der Linie BB zwischen dem Punkt 4 und dem Punkt 9 im wesentlichen konstant. Dies stellt den inaktiven Teil der eingebetteten Schicht 20 dar und führt zu einer Lücke zwischen den beiden Teilen dar Sperrschicht. Dar Punkt 9 liegt dem Punkt 4 näher als der Punkt 5, da die Sperrschicht bsi Steigerung der Spannung von der Grenze 20b aus «isite? in die eingebettete Schicht 20 hineinreicht. Der Teil der Sperrschicht, der sich um die eingebettete Schicht 2Q herum in dis iCollak« torzone hinainerstreckt und von der Grenze 20b aus in die Schicht 20 hineinreicht, ist entsprechend den Punkten 9 und dicker als die bei der riedrigeren Spannung auftretende entsprechende Schicht. Die gesamte zusätzlich an dis Kollektorzone angelegte Spannung LM erscheint in diesem Teil. Demgemäß ist dieses Spannung?.interval! doppelt so groß »is das durch den entsprechenden Teil der Kurve BB nach Figur 3A dargestellte Intervall*
Der Umstand, daß die Spannungsverteilung in dar Sperrschicht zwischen: der Basiszone und der eingebetteten Zone für unterschiedliche Spannungen konstant ist, ist für die Arbeitsweise des Transistors sehr wichtig. Dagegen ist as von geringer
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. n - 15U232
Bedeutung, daß eich die Spannungsverteilung in dem von dsm Basis-Emitter-Übergang abliegenden Tail des Transistors an· dert, uieil dies außerhalb des aktiven Bereichs des Transistors ist. Infolgedessen ist der Verstärkungsfaktor des Transistors für alle an die Kollektorzone angelegten Spannungen» die über der kritischen Spannung liegen, praktisch der gleiche» Dies steht, wie in Verbindung mit Figur 1 erläutert, im Gagensatz zu bekannten Transistoren« Da die dem Emitter gegenüberliegende Sperrschicht festgehalten ist, kann die Basiszone dünner gemacht werden, so daß ein größerer Verstärkungsfaktor möglich ist.
Der Transistor nach der Erfindung eignet sich auch besser zur Verarbeitung hoher Frequenzen. Da die Basiszone dünner ist, ist die Laufzeit, die Ladungsträger für die Durchquerung der Basiszone benötigen, geringer. Dies steigert in erheblichem Umfang den -oberen Arbeitsfrequenzbereich. Da die Sperrschicht in zwei gesonderte Sperrechichtteile unterteilt wird, ist die effektive Kapazität diejenige zweier in Reihe liegender Kondensatoren, so daß die Gesamtkapazität erheblich niedriger liegt. Obwohl die Dicke jede« der beiden Teile geringer als das Gesamtdiclia der Sperrschicht bekannter Transistoren ist, is-t die Kapazität jedes Teile, derart., daß die Gesamtkapazität kleiner als bei bekannten Anordnungen ist.
Die Figuren 4A-4E. zeigen'die.Herstellung das Transistors nach der Et fin du η tu. Figur 4A lädt den n-leitenden Träger 30 erkennen*. der bsi sinem npn 'Transistor der beschriebenen Art verwendet "lup-i den kann. Dieser Träger bildet einen Teil der Kollsktar>nnG. Figur 48 zeigt die Einbettung einer p-leitendan' Schicht. 31 in den n-leitanden Träger, Dies kann durch Diffueion gescinhorif (üobai übtir dam Träger 30 eine Oxydschicht eusgebildefc würde j dia eine Öffnung auf lualötc durch die hindurch dar- p-loirPH^e Barsish 3" diffündiö:·'^ usird» Enfesprechend einer
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anderen Ausführungeform kann der p-leitende Bereich 31 auch dadurch gebildet uierden, daß in dem Träger 30 eine Vertiefung ausgeätzt und der p-Bereich durch epitaxiales Uia cha turn erzeugt wird.
Figur 4C veranschaulicht die Auebildung einer n-leitenden Schicht 33 auf der Oberseite der Anordnung nach Figur 4B. Dies kann durch epitaxiales Wachstum erfolgen. Da diese Zone ebenso η-leitend wie die Zone 30 ist, vereinigt sie eich mit dieser unter Bildung einer einzigen Kollektorzone. Die gestrichelte Linie 33 zeigt die Verbindungsstelle zwischen dem ursprünglichen n-leitenden Träger 30 und der darauf gezüchteten η-leitenden Schicht 33. Die beiden Teile 30 und 33 werden zu der Kollektorzone. In den folgenden Figuren ist die gestrichelte Linie 32 weggelassen. Die Schicht 31 bildet dann einen innerhalb der Kollektorzone eingeschlossenen p-leitenden Teil.
Figur 4D zeigt die Ausbildung einer weiteren p-leitenden Schicht 34 auf der Kollektorzone. Diese Schicht kann auf der gesamten Kollektoranordnung epitaxial gezüchtet werden und bildet die Basiszone des Transistors. Figur 4E zeigt die letzte Stufe, bei der die n+-.leitende Emitterzone 35 in der p-leitenden Basiszone 34 ausgebildet wird, uias durch Diffusion geschehen kann.
Obwohl die Abmessungen eines erfindungsgemäß aufgebauten Transistors je nach dem Anwendungsgebiet erheblich unterschiedlich sein können, sind repräsentative liierte für einen Transistor gemäß Figur 4s
Kollektorzone 30 0,15 mm dick
Kollektorzone 33 0,005 mm dick
Basiszone 34 (zwischen dar Kollektor- 0f005 mrn dick und der Emitterzone}
Emitterzone 35 . 0,005 mm dick
- , ■ .·.-·'. 0,025 mm brait
eingebettete Schicht 31 0,005 mm dick
.:.-..... 0,030 mm brei.1
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Wie zuvor bemerkt, wurde die Erfindung in Verbindung mit einem npn-Transistor erläutert, doch kann auch ein pnp-Transistor in gleicher UleisB aufgebaut werden. In jedem Fall sollte die eingebettete Schicht in der Kollektorzone niedrigen oder mittleren spezifischen Widerstand 'haben, für U)3B durch hohe oder mittlere Dotierung gesorgt werden kann. Der Emitter uiird in den meisten Fällen in der üblichen UJeiae eine starke Dotierung aufweisen. Die Basiselektrode kann eine mittlere Dotierung ähnlich der in der Kollektorelektrode eingebettet en Schicht haben. Der Kollektor selbst sollte leicht dotiert öain.
'Figur-5 zeigt eineweitere Ausführungßfarm der Erfindung» Der Transistor nach Figur S-.ißt mit einer ^-leitenden Kollek-■ torzrme 40, siner p-leitanden Basiszone 41 und einer n-leitenrJsn Emifcterzons» 42 varsahnn. In dan Kollektor 40 ist eine p-1-eitenrie Schicht 43 eingebettet, die einen sich zur Außenseite des Kollektors erstreckenden Tail für ftnachlußzuiecke aufweist.· Um die Anachluöharstellung zu vereinfachen, erstrscken sich sämtliche Zonen zur gleichen Oberfläche» obuiohl .:3er -KoIlektoranschluS lushlujeise auch an der gagenüberliegenden ObarPläche ■-ausgebildet werden kann, Uiird an diB Klemme 45 ksin Potential angelegt!, arbeitet der Transistor nach Figur 5 wia ύην Transistor nach Figur 2,
Figur 6 zeigt die Spannungsverteilunginnerhalb das Transistors, DIg Kurve 8 läßt diö Verteilung erkennen, wenn an die Klemme 45 !<bin Potential angelegt uiird* Dies entspricht im wesentlichen dun Spannungsverfcailungen nach den Kurven BB in den. Figuren .'ft und 3B* Wann eine Sperrspannung an die... eingebettetta.-Scjiicht .43 angelegt ;rird, d.h, eine Spannung, die weniger positiv ist, als die Spannung, die .dia* eingebettete'Schicht normaiarweiea annahmen wuvda, ändert sich die Spannungsverteilung entsprechend' dan Kurven C und D nach Figur 6. Die Kurve C .saigfc die Spannungsverteilung, wenn die Spannung an der Schicht 43 um einen ersten Betrag niedriger liegt, wMhrena
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die Kurve D die Spannungsverteilung erkennen läßt, wenn an die Klemme 45 eine noch größere Sperrspannung angelegt wird. " Es ist ersichtlich, daß in diesem Falle die Spannungsverteilung in der aktiven Basiszone des Transistors eine andere ist, so daß die Stromübsrtragungskennlinie des Transistors geändert wird. Dies ermöglicht infolgedesaen eine weitere Steuerung des Transistors.
Dar Traneistor nach Figur 5 kann in sehr verschiedener Illeise eingesetzt werden. Bei Versandung als Verstärker kann das Eingangssignal für den hier veranschaulichten Betrieb in Basisschaltung an die Emitterelektrode 42 angelegt werden, mährend dia Last an die Kollsktorelektrode 40 angeschlossen ist. Bei Betrieb in Emitterschaltung kann das Eingangssignal an die Basiselektrode angelegt werden. Durch Anlegen einer Vorspannung an die mit der eingebetteten Schicht 43 verbundene Klemme 45 kann eine weitere Steuerung auaganutzt werden, beispielsweise zur Einstellung des Verstärkungsfaktors des Verstärkers. Es kann auch zweckmäßig sein, sowohl an den Emitter als auch an die eingebettete Schicht veränderliche Signale anzulegen, beispielsweise um eine Modulation zu bewirken.
Der Transistor nach Figur 5 kann so betrieben werden, daß im wesentlichen die gleiche Arbeitsweise wie bei einer Vakuumröhre erhalten wird. Für diesen Zwack wird dar Emitter gegen die Basiselektrode 41 negativ vorgespannt und das Eingangssignal an die Klemme 45 angelegt, so daß die eingebettete Schicht 43 als Gitter wirkt« Die Klömme 45 weist in gleicher UJeiae wie das Gitter einer Röhre eine hohe Impedanz auf. Die Last ist wiederum an die Kollektorzone angeschlossen.
li/enn die Schicht 45 als "Gitter" ausgenutzt wird, verhält sich der Transistor weitgehend analog einer Vakuumröhran-Triode. Eine Vorspannung dieses "Gittere" in Sperrichtung gegenüber
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den "anliegenden Bereichen IMSt in dam Spannungsprofil einen Potentialberg entsprechend.Figur 6 entstehen. Elektronen müssen bei ihrem Lauf zur Kollektorzone, die der Anode der Vakuumröhre analog ist, diesen Berg übersteigen. (Die Elektronen bewegen eich im Diagramm nach oben.) Auf diese Weise sind Basis- und Emitterzone zusammen analog der Kathode der Vakuumröhre;, die die Elektronen für eine steuerbare überführung zum Kollektor oder zur Anode liefert.
Entsprechend der Erfindung auf'gebaute Transistoren eignen sich in hervorragender Uisisa dort, wo mit hohen Leistungen und hohen Frequenzen gearbeitet wird. Eine derartige Anwendung ist eine Hoclifreq.uenzverstarkerst.ufe, bei der große . S-pannu-ngependeluiigen bei hoher Frequenz auftraten. Ein weiteras Anwendungsgebiet ist. ein LaitungsA/ertailungsverstärker, der Vicieo-Sicjnale eines· ■ tfaaiiialleitüng zuführt. Der Transistor nach der Erfindung arbeitet überlegen, mail dar Verstärkungsfaktor dber einen großen Bereich der angelegten Spannungan konstant bleibt. Durch Anlegen eines Vorspannungspotentials an die. Biockierung-ssG-hicht kenn jadoch eina steuerbare Änderung das Verstärkungsfaktors erfolgen, uiaa beispielsweise- bei einem i/ero-tärksr mit-.automatJscher Verstärkungsregelung ausnutzba.!' iat« tUia im einzelnen ausgeführt, kann der Traneistor auch sis ein analoger Transistor benutzt werden, indem die Ei.»aan%'?ßpr3nnung an die -7inaabattate Schicht angelegt wird.
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Claims (3)

Patentansprüche
1., l-k-ilblsiter-jorrichtung mit einer Baeiezone vom ainen Leitungstyp souiiö einer Emitter- und einer Kollektarzone vom anderen Leitungstyp,.dsdureh gekennzeichnet, daß eins BlockiarungBechicht (20, 31» 43} worn einen Laitungstyp min· ii:5E5taris tßilweiss in dJ f- Kollektorsone (12S 30» 40} eingab'ittn; und in Abotand von dem Laitfähigkaitsübergang ziuiüohen dsr Kollskto3CÄone und der BaBiesone angeordnet iet.
2. llalbleiüerviorriahtung nach Anspruch % dadurch gsakennzeichnat, dii<3 die Querabmeeeung dar Blockisrungeeahicht minda» abeneo groß wie diejenige dar Emitterzone ist.
3. Halbleitervorrichtung'nach AneprÜohän 1 und 2, dadurch gakennzeichnet, daß die Blockierungöeohicht derart in der Kailektorzone angeordnet iet; daß sie von der Sperrschicht gstroffan wird, bevor dia Sperrechicht den Leitfähigkeitaübergang zwischen der Baeie- und der Emitterzone erreicht.
4e Halfalaitervorrichtimg nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Blockierungseohiuht mit einem alaUtrisehen Anschluß versehen ist.
S* HalbleitBrvprrichtuhÖ nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet» daß ein Teil der Blookiarungaechicht zu einer Außen-Fläche dar Halbiaitervorrichtung reicht«
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