DE1514817A1 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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DE1514817A1 DE1965T0028525 DET0028525A DE1514817A1 DE 1514817 A1 DE1514817 A1 DE 1514817A1 DE 1965T0028525 DE1965T0028525 DE 1965T0028525 DE T0028525 A DET0028525 A DE T0028525A DE 1514817 A1 DE1514817 A1 DE 1514817A1
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Description

"Halbleiteranordnung" Die wirksame Bmitterfläche eines Transistors wird bekannt- lich durch den Spannungsabfall bestimmt, den der Basis- strom im Emitterbereich der Basis hervorruft. Bei hohen Stromdichten emittiert infolge dieses Spannungsabfalls praktisch nur noch der äußere Emitterrand. Aus diesem Grund ist man bestrebt, den Umfang den Emitters bei gleichbleibender Emitterfläche möglichst groß zu machen; eine Vergrößerung der Emitterfläche ist aus Kapazitätsgründen häufig unerwünscht."Semiconductor arrangement" As is well known, the effective transmitter area of a transistor is determined by the voltage drop caused by the base current in the emitter area of the base. At high current densities, as a result of this voltage drop, practically only the outer emitter edge emits. For this reason , efforts are made to make the scope of the emitter as large as possible while maintaining the same emitter area; an increase in the emitter area is often undesirable for reasons of capacity.

Zur Erhöhung der Emission ist bereits eine Reihe von Vorschlägen bekannt geworden, die beispielsweise Stern- oder Blattstrukturen vorsehen. Diese Strukturen ergeben zum Teil eine wesentliche Vergrößerung den Emitterrandes bei gleichbleibender imittetliiche. Diese Anordnungen haben je- doch häufig sehr verschieden lange Stromwege zwischen den Emitterkontakt und den einzelnen Bereichen den Emitterrandes. Dasselbe gilt für die Basis, da sich bis zum Basis- kontakt manchmal ebenfalls relativ lange Stromwege erge- ben. Da das Emitterelektrodenmaterial, welches für den Spannungsabfall im Emitter fast ausschließlich ausschlag- gebend ist, aus verschiedenen Gründen nicht in beliebiger Schichtdicke aufgebracht werden kann, treten bei relativ . langen Stromwegen Spannungsabfälle auf, die zum Ausfall einzelner Emitterbereiche führen. Dies hat zur Folge, daß der aktive Emitterrand kleiner als der geonetrische Um- fang wird. To increase the emission , a number of proposals have already become known, which provide, for example, star or leaf structures. Some of these structures result in a substantial enlargement of the emitter edge with a constant imittetliiche. However, these arrangements often have current paths of very different lengths between the emitter contact and the individual areas of the emitter edge. The same applies to the base, as to the basic contact sometimes also relatively long current paths ben erge-. Since the emitter electrode material, which is almost exclusively decisive for the voltage drop in the emitter , can not be applied in any desired layer thickness for various reasons, relative. to lead long flow paths voltage drops the single failure emitter regions. This has the consequence that the active emitter edge is smaller than the fang geonetrische environmental.

Diese Nachteile weisen dagegen Halbleiteranordnungen mit kreisförmigen Strukturen nicht auf. Kreisförmige Struktu- ren und damit auch kreisförmig verlaufende pn-Übergänge haben darüber hinaus den Vorteil, daß die pn-Übergänge bei Verwendung üblicher rechteckförmiger Halbleiterplätt- chen nur an vier Punkten in die Nähe der Kanten gelangen, wo wegen des Ritzene bekanntlich Gitterstörungen zu be- fürchten sind. Die genannten Stern- oder Blattstrukturen haben dagegen oftmals relativ lange pn-Übergangsbereiche, die parallel zu den gestörten Halbleiterbereichen an den Kanten des Halbleiterplättchens verlaufen. In contrast, semiconductor arrangements with circular structures do not have these disadvantages. Ren Circular structures and thus also circular running pn junctions have the advantage that the pn junctions when conventional rectangular Halbleiterplätt- chen only at four points near the edges go beyond where to loading because of Ritzene known lattice defects are afraid. The star or leaf structures mentioned , on the other hand, often have relatively long pn junction areas which run parallel to the defective semiconductor areas at the edges of the semiconductor wafer .

Zur Verbesserung der elektrischen ßigenschaften von Halb- leiteranordnungen mit mindestens einer kreisfärmigen Halb- leiterzone wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Zonenrand gezahnt ist. Diese zahnförmige Ausbildung ist vor allem bei Emitterzonen mit kreisförmigem Querschnitt von Vorteil, da, dadurch die Stromverstärkung verbessert wird. Die Zähne können beispielsweise rechteckig oder sägezahnförmig ausgebildet sein. In order to improve the electrical properties of semiconductor arrangements with at least one circular semiconductor zone, it is proposed according to the invention that the zone edge be toothed. This tooth-shaped design is particularly advantageous in the case of emitter zones with a circular cross-section , since it improves the current gain . The teeth can, for example, be rectangular or sawtooth-shaped .

Bei gezähnten Emitterzonen darf die Zahnhöhe "h" einen bestimmten Wert nicht überschreiten. Dieser ergibt sich gemäß einer Weiterbildung der Erfindung bei. rechteckigen und bei sägezahnförmigen Zähnen aus folgenden Beziehungen: hr { (4n.r:s/?).V/IE - n.r/2n (1) bzw. hs (2n.r.s/g).(V/IE) (II) Dabei haben die einzelnen Größen folgende Bedeutung: hr = Zahnhöhe rechteckiger Zähn hs = Zahnhöhe sägezahnförmig ausgebild- deter Zähne r = Radius des kreisförmigen Emitters s = Schichtstärke des Emitterelektroden- materials = spezifischer Widerstand des Emitter- elektrodenmaterials Y = zulässiger Spannungsabfall entlang eines Zahnes IE = Emitterstromdichte n =Anzahl der Zähne Die Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbei- spiel näher erläutert. In the case of toothed emitter zones , the tooth height "h" must not exceed a certain value. According to a further development of the invention, this arises at. rectangular and for sawtooth-shaped teeth from the following relationships: hr {(4n.r: s /?). V / IE - nr / 2n (1) or hs (2n.rs/g).(V/IE) (II) The individual sizes have the following meaning: hr = tooth height of rectangular tooth hs = tooth height, sawtooth-shaped deter teeth r = radius of the circular emitter s = layer thickness of the emitter electrode materials = specific resistance of the emitter electrode material Y = allowable voltage drop along of a tooth IE = emitter current density n = number of teeth The invention is explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Die Figuren 1 und 2 zeigen beide eine am Rand gezahnte Emitterzone eines Transistors. In Figur 1 sind die Zähne 1 der Emitterzone 2 rechteckförmig ausgebildet, während die Zähne beim Emitter der Figur 2 eine Sägezahnform haben. Figures 1 and 2 both show an emitter zone of a transistor that is toothed at the edge. In Figure 1, the teeth 1 of the emitter zone 2 are rectangular , while the teeth of the emitter of Figure 2 have a sawtooth shape.

Es empfiehlt sich, den in die Figuren nicht eingezeichne- ten Emitterkontakt ebenfallezu zahnen. Die Emitterzone bzw, der Emitterkontakt ist jeweils von einer ringförmigen Basiselektrode 3 umgeben. Während der Umfang eines nicht gezahnten kreisförmigen Emitters U = 211.r ist, vergrößert sich der Umfang eines gezahnten Emitters demgegenüber um 2ff.h/t und beträgt somit U = f.3 + 2n.h/?, wenn d der mittlere Durchmesser, "h" die Zahnhöhe und f derjenige Winkelabstand ist, der der Breite der Zähne entspricht. Schließlich sei noch ein Beispiel für die zulässige Höhe eines Einitterzahnes bei Verwendung von Rechteckzähnen an- geführt. Im speziellen Fall der Verwendung eines Emitterkontakts aus Aluminium (?Al = 0,029.10 4(Ohmcm)) mit einer Dicke s = 0,5.10 4 cm ergibt sich aus (I) unter der Voraus- setzeng, daß der Emitterradius r = 50.10-4 cm beträgt, eine Emitterstromdichte IE von 0-,1 A/cm2 vorhanden ist und der zulässige Spannungsabfall V entlang der Zähne 5x10- 3 Volt beträgt, eine Zahnhöhe "h$, die kleiner oder höchstens gleich 25/u ist. Der Spannungsabfall V ist derjenige Ab- fall, dar durch den Basisstrom längs der Emitterkaw.te vsrursacht Wird. Dieser Spannungsabfall muß so klein sein, daß entlang der Zahnflanke noch eine Emission in die Basis stattfindet. It is recommended that ebenfallezu teething non eingezeichne- in the figures th emitter contact. The emitter zone or the emitter contact is each surrounded by an annular base electrode 3 . While the circumference of a non- toothed circular emitter is U = 211.r , the circumference of a toothed emitter increases by 2ff.h / t and is therefore U = f.3 + 2n.h /? If d is the mean diameter, "h" is the tooth height and f is the angular distance that corresponds to the width of the teeth. Finally, it is performed An- is an example of the allowable height of a Einitterzahnes when using rectangular teeth. In the special case of using an emitter contact made of aluminum (? Al = 0.029.10 4 (Ohmcm)) with a thickness s = 0.5.10 4 cm results from (I) on the assumption that the emitter radius r = 50.10-4 cm is, an emitter current density IE of 0.1 A / cm2 is present and the permissible voltage drop V along the teeth is 5x10-3 volts , a tooth height "h $, which is less than or at most equal to 25 / u. The voltage drop V is that wASTE, DAR by the base current along the Emitterkaw.te vsrursacht. This voltage drop must be as small that there is still an emission takes place along the tooth flank in the base.

Claims (1)

P a t e n t a n s p r ü o h e 1) Halbleiteranordnung, insbesondere Transistor, mit min- destens einer kreisförmig ausgebildeten Halbleitersone, dadurch gekennzeichnet, daß der Zonenrand gezahnt ist. 2) Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone gezahnt ist. 3) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder Z, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne rechteckförmig ausgebildet sind. 4) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne sägezahnförmig ausgebildet sind. $) Halbleiteranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Zahnhöhe "h" = E.r.s/@).Y/T$ - a.r/2n ist, wobei die einzelnen Größen folgende Bedeutung haben: r = Radius der Emitterzone s - Dicke des Zlektrodenmaterials = spezifischer Widerstand des Elektroden- materials
V = zulässiger Spannungsabfall entlang des Zahnes IE = Emitterstromdi^hte n == Anzahl der Zähne
6) Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Zahnhöhe "h" `-- (2H.r.s/f).(Y/IE) ist, wobei die einzelnen Größen folgende Bedeutung haben: r = Radius der Emitterzone s = Dicke des Elektrodenmaterials = spezifischer Widerstand des Elektroden- materials V = zulässige Spannung entlang der Zähne IE = Emitterstromdichte
7) Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden An- spräche, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden eben- falls gezahnt sind.
P ü height atentanspr 1) semiconductor device, in particular transistor having min- least a circular shaped Halbleitersone, characterized in that the zone edge is serrated. 2) transistor according to claim 1, characterized in that the emitter zone is toothed. 3) A semiconductor device according to claim 1 or Z, characterized in that the teeth are rectangular. 4) A semiconductor device according to claim 1 or 2, characterized in that the sawtooth-shaped teeth are formed. $) Semiconductor arrangement according to claim 3, characterized in that the tooth height "h" = Ers / @). Y / T $ - ar / 2n , the individual variables having the following meaning: r = radius of the emitter zone s - thickness of the electrode material = specific resistance of the electrode materials
V = allowable voltage drop along of the tooth IE = emitter current di ^ hte n == number of teeth
6) Semiconductor arrangement according to claim 4, characterized in that the tooth height is "h" `- (2H.rs/f).(Y/IE) , the individual sizes having the following meaning : r = radius of the emitter zone s = thickness of the electrode material = specific resistance of the electrode materials V = allowable tension along the teeth IE = emitter current density
7) A semiconductor device according to any preceding arrival speaking, characterized in that the electrodes are likewise serrated.
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