DE1564846A1 - transistor - Google Patents

transistor

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Description

"Transistor" Die Erfindung betrifft einen Transistor der erfindungsgemäß so ausgebildet ist, daß er einen oder mehrere Emitter mit dreieckförtigem Grundriß aufweist, In der Halbleitertechnik weisen nahezu alle bekannten Transistorbauelemente einen runden oder rechteckigen Grundriß auf. Bei den neuerdings, besonders in der Hochfrequenztech- nik verendeten Planartransistoren sind gleichfalls runde und rechteckige Querschnitte mit runden oder rechteckförtig eindiffundierten oder einlegierten Basis- und Emitterzonen üb- lich. "Transistor" The invention relates to a transistor which, according to the invention, is designed in such a way that it has one or more emitters with a triangular plan. In semiconductor technology, almost all known transistor components have a round or rectangular plan . In the recently, especially in the technology Hochfrequenztech- died planar transistors are also circular and rectangular cross sections with round or rechteckförtig diffused or alloyed base and emitter regions usual Lich.

Die Verwendbarkeit eines Transistors bei hohen firequehzen setzt eine sehr dünne Basiszone voraus, die zusammen mit der unter der Etitterzone verteilten Emitter- Basis-1Capazitüt eine gedämpfte Leitung bildet. Diese bowirkt, daß die Amplitude der zwischen Etitter und Basis liegenden Eingangsspannung exponen- tiell mit dem Abstand vom Emitterrand nach der Innern hin abfällt, so daß bei großflächigen Transistoren die Aus- steuereng des Kollektaratromes bei hohen Frequenzen im wesentlichen auf die Randzone des Emitters beschränkt bleibt. Daher liefern solche Transistoren geringe Leistungs- verstärkung lind hohe Hauschwerte. Daraus ergibt sich, daß bei möglichst kleiner Sperrschichtfläche ein möglichst großer Emitterumfang angestrebt werden sollte. Aus dieser Grunde weisen die bekannt gewordenen Hochfrequenztranaistoren zahlreiche, parallelgeschaltete Einzel eritter auf, um das Verhältnis Emitterumfang zu Emittersperrschichtfläche zu verbessern. Gemäß der Erfindung werden nun Emitter vorgeschlagen, deren Grundrisse und damit auch deren Sperrschichtflüchen dreieckförmig sind. Diese Erfindung läßt sich besonders vor- teilhaft auf Hochfrequenztransistoren anwenden, die zur Er- zieleng eines möglichst großen, wirksamen Emitterumfanges zahlreiche, in parallelen Reihen zueinander angeordnete Einzelemitter sufwelsen. Die Dreieckstruktur weist gegenüber der bislang bekannten und angewandten rechteckfürmigen Emitterstruktur wesentliche Vorteile auf, durch die ent- weder die Hochfrequenzeigenschaften eines Transistors . verbessert oder deren Eierstellung wesentlich vereinfacht werden können. Zur Veranschaulizhung und weiteren Erläuterung der Erfindung soll ein Transistor mit quadratischen Emittern (Figur 1) einem ähnlich aufgebauten Transistor mit zahlreichen, dreieckförmigen-Emittern (Figur 2) gegenübergestellt werden. Die Figuren zeigen Ausschnitte'eines Planartransistors, bei- spielsweise eines SiliziumrHochleistungstransistors, in der Draufsicht. Die Einzelemttsr 1 sind in parallelen Reihen angeordnet. Der Basisraum 2 ist durch hochdotierte Teile 3 in ein Raster aufgeteilt, wobei dem Raster die Aufgabe zu- kommt, eine niederohmige Stromzuführung zu den wirksamen Basisbereichen 2 zu gewährleisten. Jeweils zwei benachbarte Reihen von Emittern werden nach dem Prinzip der "Overlay-Technik" durch eine gemeinsame, meist aufgedampfte, metallische Leitbahn 4 kontaktiert, während die Basiszone durch die BasisleItbahnen 5 kontaktiert wird. Die Leitbahnen führen zu einem, der jeweiligen Zone zugeordneten, gemeinsamen An- schlußkontakt, der in den beiden Figuren nicht dargestellt ist. Die Einzelemitter in Figur 2 bilden gleichseitige Drei- ecke und kennen.ir, die isasiszone einlegiert oder eindiffun- diert sein. The usability of a transistor at high fire rates presupposes a very thin base zone which, together with the emitter-base capacitance distributed under the etitter zone, forms an attenuated line. This bowirkt that the amplitude of the input voltage lying between Etitter and base exponentially with the distance from the emitter edge to the inside drops out, so that for large area transistors training steuereng of Kollektaratromes at high frequencies remains essentially limited to the edge zone of the emitter, . Therefore, such transistors provide small performance gain lind high Hauschwerte. It follows from this that the greatest possible emitter circumference should be aimed for with the smallest possible barrier layer area. For this reason , the high-frequency transistors that have become known have numerous individual emitters connected in parallel in order to improve the ratio of the emitter circumference to the emitter barrier area . According to the invention, emitters are now proposed whose floor plans and thus also their barrier layer surfaces are triangular. This invention can be particularly advanta- geous to apply high-frequency transistors, the zieleng for ER of the largest possible, active emitter circumference sufwelsen numerous each other in parallel rows arranged individual emitter. The triangular structure has significant advantages over the previously known and used rectangular emitter structure , due to which either the high-frequency properties of a transistor . improved or their egg position can be significantly simplified. To illustrate and further explain the invention , a transistor with square emitters (FIG. 1) will be compared with a similarly constructed transistor with numerous triangular emitters (FIG. 2). The figures show details of a planar transistor, for example a silicon high- power transistor, in plan view. The Einzelemttsr 1 are arranged in parallel rows . The base space 2 is divided into a grid by highly doped parts 3 , the grid having the task of ensuring a low-resistance power supply to the effective base areas 2. In each case two adjacent rows of emitters are contacted by a common, mostly vapor-deposited, metallic interconnect 4, according to the principle of the "overlay technique" , while the base zone is contacted by the base interconnects 5. The interconnects lead to a common connection contact assigned to the respective zone , which is not shown in the two figures . The individual emitters in Figure 2 form equilateral triangles and kennen.ir, the alloyed isasiszone or diert eindiffun-.

Zum Vergleich der baiden Transistoren soll angenommen werden, daß die Flächeider quadratischen und der dreieckförmigen Emitter gleich sind. Dann ist der Umfang dts dreieckföi°migen Emitter 1,15 mal so groß, Brie der der flächengleichen qua- dratischen Emitter. Diese Verbesserung des Verhältnisses Umfang zu Fläche führt zu wesentlich günstigeren Hochfrequenzeigenschaften des Transistors. Entsprechend sind die Verhältnisse bei Umfanggleichheit. Dann beträgt die Fläche des dreieckförmigen Emitters nur das 0,77 fache der Fläche des umfanggleichen, quadratischen Emitters. Auch in diesem Falle :verbessert sich das für das Hochfrequeüzverhalten be- deutsame Verhältnis Emitterumfang zu Emitterfläche bei den dreieckförmigen Emittern gegenüber den quadratischen. Bei der parstellung in den Figuren 1 und 2 sind die Größen der Einzelemitter so gewählt, daß das Verhältnis von Emitterumfang zu Emitterfläche bei beiden Ausführungen dasselbe ist. In dieses Fall, wo durch die Erfindung keine Verbesserung der Hochfrequenzeigenachaften erzielt wird, sind die dreieekfÖrsigen Emitter wesentlich größer, wie die damit zu vergleichen- den quadratischen Emitter. Das bedeutet aber, daß die größeren, dreieekförmigen Emitterstrukturen wesentlich leichter herzu- stellen sind, da es für die Fertigung erhebliche Schwierig- keiten bereitet, die extrem kleinen, quadratischen Zmi.tterstrukturen mit der bei der Planarproduktion üblichen Masken- technik herzustellen. Die Vergrößerung der Strukturen, bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der guten Hochfrequenzeiaenschaften stellt also füz die Fertigung eine nicht zu übersehende Erleichterung und Vereinfachung dar. Außerdem läßt sich auch die Maskenherstellung bei größeren Abmessungen sehr viel einfacher beherrschen, so daß die Reproduzierbarkeit in der Transistorherstellung stets gewährleistet ist. Ferner wird es bei größeren Emitterabmessungen einfacher, die zulässigen Toleranzen für die Maskenherstellung und die Emitterdiffuaion- bzw. Legierung einzuhalten, wobei noch zu beritcknichtigen ist, daß Toleranzabweichungen bei großflächigen Enittern einen geringeren Einfluß auf die Transistorkennwerte als diegleichen Toleranzabweichungen bei kleinen Emittern haben. In Zusammenhang mit den dreieckförrigen Emittern kann noch vorteilhaft eine Materialeigenschaft der gebräuchltchen Halbleitermaterialien Germanium und Silizium ausgenützt wer- den, indem das ganze Element dreieckförmig ausgebildet wird, das heißt also, daß auch der Kollektorkörper eine Dreiecks- form, vorzugsweise die Form eines gleichschenkligen Drei- ecks aufweist. Das gleichseitige Dreieck bildet sowohl bei Germanium wie auch bei Silizium den Grundriss der Halbleiterkristalle, so daß die Kanten der dreieckförnigen Bauelenente auf einer Halbleiterscheibe bei richtiger Anordnung in die i- i- !- Kbenes der Kristallstruktur fallen und somit bevorsuste Bremh- kanten sind. Somit erleichtert die Dreiecksform das Ritzen und Brechen der auf einer Halbleiterscheibe hergestellten Transistoren mit einem oder mit mehreren dreieckförmigen Emittern. Auch beim Legieren der Emitter wirkt sich die Lage der 1- i- i- Ebenen vorteilhaft aus, da das erwärmte Emittermaterial.sich vorzugsweise in Form eines gleich- zeitigen Dreiecks gemäß den bevorzugten Richtungen aus- breitet, so daß sich die Dreiecksform der Emitter gewisser- maßen von selbst ergibt.. So Kurde gezeigt, daß mit Hilfe der Erfindung einmal die Hochfrequenzeigenschaften des Transistors verbessert und andermal die Fertigung des Transistors erleichtert wird. Vesentlich dabei ist, daß die Emitter, gleichgültig aus wie- vielen Einzelemittern sich ein Transistor zusammensetzt und ob diese einlegiert oder eindiffundiert werden, dreieckförmig und hierbei. vorzugsweise gleichseitig dreieckig sind. Zu leißt sich auch nicht die Möglichkeit ausschließen, da8 die Dreiecksform auch für die Halbleiterzonen anderer Bau- elemente von Vorteil ist, To compare the basic transistors , it should be assumed that the area of the square and triangular emitters are the same. Then the circumference of the triangular emitter is 1.15 times as large as that of the square emitters of the same area. This improvement in the ratio of circumference to area leads to significantly more favorable high-frequency properties of the transistor. The ratios are accordingly in the case of equality of size. Then the area of the triangular emitter is only 0.77 times the area of the square emitter of the same circumference. Also in this case: improved loading interpreting for the same Hochfrequeüzverhalten ratio emitter perimeter to emitter area in the triangular emitters over the square. In the arrangement in FIGS. 1 and 2, the sizes of the individual emitters are chosen so that the ratio of emitter circumference to emitter area is the same in both designs. In this case where the Hochfrequenzeigenachaften is achieved by the invention, no improvement dreieekfÖrsigen emitter are substantially larger, such as to comparative thus the square emitter. This means, however, that the larger, triangular emitter structures are much easier to produce, since it creates considerable difficulties for production in producing the extremely small, square central structures with the mask technology customary in planar production. The magnification of the structures, while maintaining the good Hochfrequenzeiaenschaften is therefore FMC manufacturing one, so that the reproducibility is always guaranteed in the transistor production can not be ignored facilitate and simplify. In addition to the mask manufacturing of bigger sizes can be much more easily controlled. Furthermore, with larger emitter dimensions, it becomes easier to adhere to the permissible tolerances for the mask production and the emitter diffusion or alloy , whereby it should also be ignored that tolerance deviations for large-area emitters have a smaller influence on the transistor characteristics than the same tolerance deviations for small emitters. In connection with the dreieckförrigen emitters may still advantageously have a material property of the gebräuchltchen semiconductor materials germanium and silicon exploited advertising by the entire element is triangular in shape to, so that is, the collector body has a triangular shape, preferably the shape of an isosceles three- has corner . The equilateral triangle is both germanium as well as in silicon the layout of the semiconductor crystals, so that the edges of dreieckförnigen Bauelenente on a semiconductor wafer with proper arrangement in the i i- - fall Kbenes the crystal structure and edges thus bevorsuste Bremh-!. The triangular shape thus makes it easier to scratch and break the transistors produced on a semiconductor wafer with one or more triangular emitters. The position of the 1-i-i planes also has an advantageous effect when alloying the emitters , since the heated emitter material preferably spreads out in the form of a simultaneous triangle in the preferred directions , so that the triangular shape of the emitter is more certain - Measures by itself .. So Kurde has shown that with the help of the invention the high-frequency properties of the transistor are improved on the one hand and the manufacture of the transistor is facilitated on the other. It is essential that the emitters, regardless of how many individual emitters a transistor is made up of and whether they are alloyed or diffused, triangular and here. are preferably equilateral triangular . To be leißt not even rule out the possibility DA8 the triangular shape for the semiconductor zones of other construction elements is beneficial,

Claims (1)

P a t e n t a n s p r ü c h e 1) Transistor, dadurch gekennzeichnet, daß er einen oder mehrere Emitter mit dreieckförmigem Grundriß aufweist. 2) Transistor nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß er zahlreiche, prallel zueinander liegende Reihen von Ein- zelemittern mit dreieckförmigem Grundriß aufweist, 3) Transistor nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Hochfrequenztransistor mit besonders niedrigem Flächenwiderstand der Basisschicht. 4) Transistor nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß- die einlegierten oder eindiffundierten Emitterzonen dreieckförmige Emitter- Basis- Sperrschichtflächen bilden. 5) Transistor, nach einem der vorangehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, daß die Emittergrundrisse die Form eines gleichschenkligen Dreieckes aufweisen. 6) Transistor,nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Emittern auch die Transistorelemente Dreiecksform aufweisen. 7) Verfahren zur Herstellung eines Transistors nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungslinie der dreieckförmigen Transistoren auf der bei der Herstellung ver- wendeten, zahlreichen Transistoren geneinsamen Halbleiter-' scheibe parallel zu den 1- 1- 1-Ebenen des Halbleiterkörpers zur Erleichterung des Ritz- und Brechprozesses angeordnet werden, und daß anschließend die Halbleiterscheibe unter Aus- nutzung der bevorzugten 1- 1- 1- Brechkanten in Einzelelmente zerbrochen wird. P aten t claims 1) Transistor, characterized in that it has one or more emitters with a triangular outline . 2) transistor according to claim i, characterized in that it has numerous parallel rows of individual emitters with a triangular plan, 3) transistor according to claim 2, characterized by its use as a high-frequency transistor with a particularly low sheet resistance of the base layer. 4) transistor according to claim 1 and 2, characterized in that the alloyed or diffused emitter zones form triangular emitter base barrier surfaces. 5) transistor according to any one of the preceding claims, data carried in that the emitter layouts have the shape of an isosceles triangle. 6) transistor according to one of the preceding claims, characterized in that in addition to the emitters, the transistor elements also have a triangular shape. 7) A method of manufacturing a transistor according to claim 6, characterized in that the boundary line of the triangular transistors comparable applied to which during production, numerous transistors gene insamen semiconductor 'slice parallel to the 1- 1- 1 levels of the semiconductor body to facilitate the scribe and break process are arranged, and that subsequently the semiconductor wafer with utilization of the preferred 1- 1- 1- breaking edges being broken in Einzelelmente.
DE19661564846 1966-05-25 1966-05-25 Transistor and method of making a plurality of such transistors Expired DE1564846C3 (en)

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DE1564846B2 DE1564846B2 (en) 1975-11-13
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