DE1514853C3

DE1514853C3 - Hochfrequenztransistor und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1514853C3
Application number: DE19651514853
Authority: DE
Inventors: Reinhold 7100 Heilbronn Kaiser
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1965-08-11
Filing date: 1965-08-11
Publication date: 1977-02-10

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenztransistor, bei dem die Basiszone einen hochohmigen an die Emitterzone angrenzenden Teil aufweist.

Derartige Hochfrequenztransistoren sind aus der FR-PS 13 88 169 bekannt.

Bekanntlich bereitet bei der Herstellung von Hochfrequenztransistoren die Kontaktierung der Halbleiterzonen wegen der kleinen Kontaktflächen, die zur Kontaktierung zur Verfügung stehen, Schwierigkeiten. Dies gilt besonders für die Kontaktierung der Emitterzone.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochfrequenztransistor zu schaffen, dessen Emitterzone-Kontaktierungsfläche ohne wesentliche Beeinträchtigung der Hochfrequenzeigenschaften relativ groß ist. Diese Aufgabe wird bei einem Hochfrequenztransistor der eingangs angegebenen Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der parallel zur einen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers verlaufende Teil des Emitter-Basis-pn-Überganges stufenförmig ausgebildet ist und der der Emitterstufe vorgelagerte Bereich der Basiszone hochohmiger ist als derjenige Bereich der Basiszone, der an den übrigen Teil der Emitterzone grenzt.

Durch die FR-PS 13 77 877 ist ein steuerbarer HaIbleitergleichrichter mit vier Halbleiterzonen abwechselnden Leitungstyps bekannt, bei dem die Emitterzone einen Vorsprung aufweist, der sich tiefer in den Halbleiterkörper erstreckt als der übrige Teil der Emitterzone. Dieser Vorsprung bestimmt die Zündeigenschaften des steuerbaren Halbleitergleichrichters. Der Vorsprung ist deshalb vorgesehen, weil für ihn eine genau definierte Eindringtiefe wegen seiner schmalen Abmessungen leichter zu erreichen ist als für die gesamte Emitterzone.

Durch die FR-PS 13 88169 ist ein Transistor bekannt, dessen Basiszone stufenförmig ausgebildet ist. Bei diesem bekannten Transistor ist derjenige Teil der Basiszone, der unterhalb der Emitterzone liegt, hochohmiger ausgebildet als der übrige Teil der Basiszone, an dem die Basiskontaktelektrode angebracht ist.

Der Hochfrequenztransistor nach der Erfindung hat den Vorteil, daß die Kontaktierungsfläche der Emitterzone größer als die elektrisch wirksame Emitterfläche ist.

Bei einer Weiterbildung des Hochfrequenztransistors nach der Erfindung ist auch die Basiszone stufenförmig ausgebildet. Nach einem Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenzplanartransistors nach der Erfindung wird in einen Teil der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers vom Leitungstyp der Kollektorzone vor oder nach der Diffusion des Basisgebiets ein Gebiet vom Leitungstyp der Basiszone eindiffundiert, deren Störstellenkonzentration größer ist als die des Basisgebiets. Die Emitterzone wird dann in einen Teil der Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eindiffundiert, der einen Teil des Basisgebiets und einen Teil des daran angrenzenden niederohmigen Gebiets vom Leitungstyp der Basiszone überlappt.
Es besteht auch die Möglichkeit, in die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers vom Leitungstyp der Kollektorzone zwei niederohmigere Gebiete vom Leitungstyp der Basiszone einzudiffundieren und die Emitterzone in einen Teil der Oberflächenseite des Halbleiterkörpers einzudiffundieren, der einen Teil des Basisgebiets und Teile der beiden daran angrenzenden niederohmigeren Gebiete vom Leitungstyp der Basiszone überlappt. Die Größe der wirksamen Emitterfläche wird durch die Wahl der Größe der Überlappung der Gebiete vom Leitungstyp der Basiszone und der eindiffundienen Emitterzone bestimmt.

Der Hochfrequenztransistor nach der Erfindung wird im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Die F i g. 1 bis 4 zeigen die Herstellungsstufen eines Ausführungsbeispiels eines Hochfrequenzplanartransistors nach der Erfindung. Entsprechend F i g. 1 wird in die eine Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers 1 vom Leitungstyp der Kollektorzone ein sehr niederoh-

miges Gebiet 2 vom Leitungstyp der Basiszone eindiffundiert. Die Störstellenkonzentration dieses Gebiets 2 beträgt im Oberflächenbereich beispielsweise 1.10¹⁹ Störstellen pro cm³. Die Diffusion des Gebiets 2 erfolgt durch ein Diffusionsfenster 3 in einer auf der Halbleiteroberfläche befindlichen Oxydschicht 4. Nach diesem Diffusionsschritt wird — vgl. F i g. 2 — das Gebiet 5, die eigentliche Basiszone, eindiffundiert, deren Oberflächenkonzentration beispielsweise 1.10¹⁸ Störstellen pro cm³ beträgt. Zur Herstellung des Gebiets 5 wird in die Oxydschicht 4 ein größeres Diffusionsfenster 6 geätzt. Da bei der Diffusion des Gebiets 5 die Störstellen des Gebiets 2 tiefer in den Halbleiterkörper eindringen als die des Gebiets 5 ergebenden Störstellen, wird das Gebiet 2 in der Kollektorzone abgebildet.

Diffundiert man die Emitterzone 7 — vgl. F i g. 3 — derart in den Halbleiterkörper 1 ein, daß ein Teil der Emitterstörstellen in das niederohmigere Gebiet 2, der andere Teil dagegen in das höherohmigere Gebiet der Basiszone (2,5) eindringt, so erhält man eine stufenförmige Emitterzone 7, da die Eindringtiefe im niederohmigeren Gebiet 2 geringer ist als im höherohmigen Gebiet 5.

Im Betriebszustand eines Hochfrequenztransistors wird im wesentlichen — vgl. F i g. 4 — nur die Front 8 der Emitterstufe 9 emittieren, während zur Kontaktierung der Emitterzone 7 die Fläche eines wesentlich größeren Bereichs als die Querschnittsfläche der Emitterstufe 9, nämlich die des Oberflächenbereichs 10, zur Verfügung steht. Die Begrenzung der Injektion tritt aus zweierlei Gründen ein, nämlich einmal wegen der unterschiedlichen Basisweite — die Basisweite zwischen der Emitterstufe 9 und der Kollektorzone ist wesentlich geringer als die Basisweite zwischen dem übrigen Teil der Emitterzone 7 und der Kollektorzone — und zum anderen wegen der unterschiedlichen Störstellenkonzentration in der Basiszone 2, 5. Nach F i g. 4 ist nämlich der der Emitterstufe 9 vorgelagerte Bereich 11 der Basiszone 2,5 höherohmig als das Gebiet 2 und der an die Seite 12 der Emitterzone angrenzende Bereich der Basiszone 2, 5. Der zuletzt genannte Bereich ist deshalb niederohmiger als der der Emitterstufe 9 vorgelagerte Bereich 11, weil infolge der Eindiffusion der Basiszone 2, 5 in dieser ein Störstellengradient vorhanden ist.

Die Kontaktierung der Emitterzone 7 erfolgt durch den Metallbelag 13 und die der Basiszone 2, 5 durch den Metallbelag 14. Die F i g. 4 läßt deutlich den Vorteil des Hochfrequenztransistors nach der Erfindung

ίο erkennen, der darin besteht, daß trotz kleiner wirksamer Emitterfläche, die gleich der Frontfläche der Emitterstufe ist, eine großflächige Emitterkontaktelektrode 13 erzielt wird. Mit der Emitterkontaktelektrode 13 kann ein Zuleitungsdraht oder eine Leitbahn verbunden werden.

Erfolgt die Diffusion des Gebiets 5 vor der des niederohmigen Gebiets 2, so wird das niederohmige Gebiet 2 nicht in der Kollektorzone abgebildet. Es entsteht vielmehr eine Zonenanordnung nach F i g. 5, bei der ein Teil der Emitterzone 7 das niederohmige Gebiet 5 durchdringt. Die Zonenausbildung nach der F i g. 5 hat gegenüber der der F i g. 4 den Vorteil, daß die Emitter-Basiskapazität kleiner ist. Die Anordnung nach F i g. 4 ergibt jedoch einen besonders kleinen Basiswiderstand. Bei den Zonenausbildungen nach den F i g. 4 und 5 besteht schließlich noch der weitere Vorteil, daß durch bloße Änderung des Überlappungsverhältnisses des Gebiets 2 vom Leitungstyp der Basiszone 2, 5 und der Emitterzone 7 die Größe der wirksamen Emitterfläche mit ein und derselben Maske verändert werden kann. Man braucht also die Maske zur Herstellung des Emitter-Diffusionsfensters auf der Halbleiteroberfläche nur entsprechend zu verschieben, um Emitterzonen mit unterschiedlichen wirksamen Emitterflächen, jedoch gleich großen Kontaktierungsflächen zu erhalten.

Es besteht natürlich auch die Möglichkeit, zu beiden Seiten der Emitterzone 7 niederohmige Gebiete 2 vorzusehen, wie dies beispielsweise die F i g. 6 zeigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hochfrequenztransistor, bei dem die Basiszone einen hochohmigen an die Emitterzone angrenzenden Teil aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der parallel zur einen Oberflächenseite des Halbleiterkörpers (1) verlaufende Teil des Emitter-Basis-pn-Überganges stufenförmig ausgebildet ist und der der Emitterstufe (9) vorgelagerte Bereich (11) der Basiszone (2, 5) hochohmiger ist als derjenige Bereich der Basiszone (2, 5), der an den übrigen Teil der Emitterzone (7) grenzt.

2. Hochfrequenztransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiszone (2, 5) stufenförmig ausgebildet ist.

3. Verfahren zur Herstellung eines Hochfrequenzplanartransistors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einen Teil der einen Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers

(1) vom Leitungstyp der Kollektorzone vor oder nach der Diffusion des Basisgebiets (5) ein Gebiet

(2) vom Leitungstyp der Basiszone (2, 5) eindiffundiert wird, deren Störstellenkonzentration größer ist als die des Basisgebiets (5), und daß die Emitterzone (7) in einen Teil der Oberflächenseite des Halbleiterkörpers (1) eindiffundiert wird, der einen Teil des Basisgebiets (5) und einen Teil des daran angrenzenden niederohmigen Gebiets (2) vom Leitungstyp der Basiszone (2,5) überlappt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die eine Oberflächenseite des Halbleiterkörpers (1) vom Leitungstyp der Kollektorzone zwei niederohmigere Gebiete (2) vom Leitungstyp der Basiszone (2, 5) eindiffundiert werden und daß die Emitterzone (7) in einen Teil der Oberflächenseite des Halbleiterkörpers eindiffundiert wird, der einen Teil des Basisgebiets (5) und Teile der beiden daran angrenzenden niederohmigeren Gebiete (2) vom Leitungstyp der Basiszone (2,5) überlappt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe der wirksamen Emitterfläche durch die Wahl der Größe der Überlappung der Gebiete (2) vom Leitungstyp der Basiszone (2, 5) und der eindiffundierten Emitterzone (7) bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5 zur Herstellung mehrerer Hochfrequenzplanartransistoren, dadurch gekennzeichnet, daß mit ein und derselben Maske mit einem Diffusionsfenster zur Herstellung der Emitterzone (7) Hochfrequenzplanartransistoren mit verschiedener Größe der wirksamen Emitterfläche durch entsprechende Verschiebung der Maske auf der Halbleiteroberfläche hergestellt werden.