DE1564846C3 - Transistor und Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von solchen Transistoren - Google Patents

Description

4. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzonen (1) durch Einlegieren oder Eindiffundieren gebildet sind.

5. Transistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundriß der Emitterzone bzw. Emitterzonen die Form eines gleichschenkligen Dreiecks hat.

6. Transistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß neben den Emitterzonen auch der Halbleiterkörper eine Dreiecksform aufweist.

7. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Transistoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dreieckseiten der dreieckförmigen Halbleiterkörper der Transistoren auf der bei der Herstellung verwendeten, zahlreichen Transistoren gemeinsamen Halbleiterscheibe parallel zu den 1-1-1-Ebenen des Halbleiterkörpers zur Erleichterung des Ritz- und Brechprozesses angeordnet werden, und daß anschließend die Halbleiterscheibe unter Ausnutzung der bevorzugten 1-1-1-Brechkanten in Halbleiterscheiben mit Einzeltransistoren zerbrochen wird.

Die Erfindung betrifft einen Transistor mit einem Halbleiterkörper mit Kollektorzone, Basiszone und einer oder mehreren Emitterzonen.

Solche Transistoren sind bekannt; vgl. z.B. die Zeitschrift »Scientia Electrica, Bd. 10 (1964) Nr. 4, Seiten 97 bis 122.

In der Halbleitertechnik weisen nahezu alle bekannten Transistoren Halbleiterzonen mit einem runden oder rechteckigen Grundriß auf. Dies gilt beispielsweise auch für die modernen Planartransistoren.

Die Verwendbarkeit eines Transistors bei hohen Frequenzen setzt eine sehr dünne Basiszone voraus, deren Flächenwiderstand zusammen mit der unter der Emitterzone verteilten Eminer-Basis-Kapazität eine gedämpfte Leitung bildet. Diese bewirkt, daß die Amplitude der zwischen Emitter- und Basis-Elektrode liegenden Eingangsspannung exponentiell mit dem Abstand vom Emitterzonenrand nach dem Innern hin abfällt, so daß bei großflächigen Transistoren die Aussteuerung des Kollektorstromes bei hohen Frequenzen im wesentlichen auf den Transistorteil mit der Randzone der Emitterzone beschränkt bleibt. Daher liefern solche Transistoren geringe Leislungsverslärkunc und hohe Rauschwerte. Daraus ercibi sich, daß für die Emitterzone bei möglichst kleiner Sperrschichtfläche ein möglichst großer Umfang angestrebt werden sollte. Aus diesem Grunde weisen die bekanntgewordenen Hochfrequenztransistoren zahlreiche, parallelgeschaltete Einzelemitterzonen auf, um das Verhältnis Emitterumfang zu Emittersperrschichtflache zu verbessern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Transistor anzugeben, dessen Hochfrequenzeigenschäften verbessert sind und der sich in einfacher Weise herstellen läßt. Diese Aufgabe wird bei einem Transistor der eingangs erwähnten Art nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Emitterzone bzw. Emitterzonen (1) einen dreieckförmigen Grundriß aufweisen.

Durch die obengenannte Zeitschrift »Scientia Electrica« ist ein Transistor mit einem Halbleiterkörper bekannt, der außer einer Kollektor- und Basiszone auch eine oder mehrere Emitterzonen aufweist. Durch

ao die belgische Patentschrift 652660 ist weiterhin ein Transistor bekannt, bei dem der plättchenförmige Halbleiterkörper dreieckig ausgebildet ist. Bei diesem bekannten Transistor erstrecken sich flächenhafte Teile der Kontaktelektroden in je einer Ecke des dreieckigen Halbleiterkörpers. Die dreieckförmige Ausbildung des Halbleiterkörpers dient bei der bekannten Anordnung zur Erleichterung der Kontaktierung des Transistors.

Zur Veranschaulichung und weiteren Erläuterung der Erfindung soll ein bekannter Transistor mit zahlreichen Emitterzonen (Fig. 1) mit quadratischem Grundriß einem ähnlich aufgebauten Transistor mit Emitterzonen (Fig. 2) mit dreieckförmigem Grundriß gegenübergestellt werden.

Die Figuren zeigen Ausschnitte eines Planartransistors, beispielsweise eines Silizium-Hochleistungstransistors, in der Draufsicht. Die Emitterzonen 1 sind in parallelen Reihen angeordnet. Die Basiszone 2 ist durch hochdotierte Teile 3 in ein Raster aufgeteilt, wobei dem Raster die Aufgabe zukommt, eine niederohmige Stromzuführung zu den wirksamen Bereichen der Basiszone zu gewährleisten. Jeweils zwei benachbarte Reihen von Emitterzonen 1 werden nach dem Prinzip der »Overlay-Anordnung« durch eine gemeinsame, meist aufgedampfte, metallische Leitbahn 4 kontaktiert, während die Basiszone 2 durch die Basisleitbahnen 5 kontaktiert wird. Die Leitbahnen führen zu einem, der jeweiligen Zone zugeordneten, gemeinsamen Anschlußbereich, der in den beiden Figuren nicht dargestellt ist. Die Emitterzonen 1 in der Fig. 2 haben den Grundriß gleichseitiger Dreiecke; sie sind beispielsweise durch Legieren oder durch Diffundieren hergestellt.

Zum Vergleich der beiden Transistoren soll angenommen werden, daß die Flächen der Emitterzonen mit quadratischem Grundriß und die Flächen der Emitterzonen mit gleichseitig drcickigcm Grundriß gleich sind. In diesem Fall ist der Umfang der Emitterzonen mit dreickförmigem Grundriß l,15mal so groß wie der Umfang der flächengleichen Emitterzonen mit quadratischem Grundriß. Diese Verbesserung des Verhältnisses Umfang zu Grundriß-Fläche führt zu wesentlich günstigeren Hochfrequenzeigenschaften des Transistors. Entsprechend sind die Verhältnisse bei Umfanggleichheit. Dann beträgt die Grundriß-Fläche der Emitterzone mit gleichseitig dreieckigem Grundriß nur das 0,77fache der der umfanggleichen Emitterzone mit quadratischem Grundriß. Auch in

diesem Fall verbessert sich das für das Hochfrequenzverhalten bedeutsame Verhältnis von Emitter-Umfang zu Emitter-Grundrißfläche bei den Emitterzonen mit dreieckförmigem Grundriß gegenüber den Emitterzonen mit quadratischem Grundriß.

Bei der Darstellung in den Fig. 1 und 2 ist die Größe der Emitterzonen so gewählt, daß das Verhältnis von Umfang zu Grundrißfläche bei beiden Ausführungen dasselbe ist. In diesem Fall, in dem bei der Transistorausbildung nach der Erfindung keine Verbesserung der Hochfrequenzeigenschaften erzielt wird, sind die Emitterzonen mit dreieckigem Grundriß wesentlich größer, wie die damit zu vergleichenden Emitterzonen mit quadratischem Grundriß. Sie sind deshalb wesentlich leichter herzustellen, da es erhebliche Schwierigkeiten bereitet, die extrem kleinen Emitterformen mit quadratischem Grundriß mit der üblichen bekannten Maskentechnik herzustellen. Die Vergrößerung der Emitterabmessungen bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der guten Hochfrequenzeigenschaften stellt also für die Fertigung eine wesentliche Vereinfachung dar. Außerdem läßt sich auch die Maskenherstellung bei größeren Zonen-Abmessungen leichter beherrschen, so daß die Reproduzierbarkeit in der Transistorherstellung gewährleistet ist. Ferner wird es bei größeren Abmessungen der Emitterzonen einfacher, die zulässigen Toleranzen für die Maskenherstellung und die Emitterdiffusion bzw. -legierung einzuhalten, wobei noch zu berücksichtigen ist, daß Toleranzabweichungen bei großflächigen Emitterzonen einen geringeren Einfluß auf die Transistorkennwerte als die gleichen Toleranzabweichungen bei kleinen Emitterzonen haben.

Im Zusammenhang der Anwendung von Emitterzonen mit dreieckförmigem Grundriß kann noch eine Materialeigenschaft der gebräuchlichen Halbleitermaterialien Germanium und Silizium vorteilhaft ausgenützt werden, indem der ganze Halbleiterkörper dreieckförmig ausgebildet wird, d. h. also, daß auch die Kollektorzone eine Dreiecksform, vorzugsweise

ίο die Form eines gleichschenkligen Dreiecks aufweist. Das gleichseitige Dreieck bildet sowohl bei Germanium wie auch bei Silizium den Grundriß der Halbleiterkristalle, so daß die Kanten der dreieckförmigen Halbleiterkörper auf einer Halbleiterscheibe bei richtiger Anordnung in die 1-1-1-Ebenen der Kristallstruktur fallen und somit bevorzugte Brechkanten sind. Somit erleichtert die Dreiecksform des Halbleiterkörpers das Ritzen und Brechen der auf einer Halbleiterscheibe hergestellten Transistoren mit einem oder mit mehreren Emitterzonen mit dreieckförmigem Grundriß. Auch beim Legieren der Emitterzonen wirkt sich die Lage der 1-1-1-Ebenen vorteilhaft aus, da das erwärmte Emittermaterial sich vorzugsweise in Form eines gleichzeitigen Dreiecks gemäß den bevorzugten Richtungen ausbreitet, so daß sich die Dreiecksform der Emitterzonen gewissermaßen von selbst ergibt.

Bei den Transistoren nach der Erfindung werden somit zum einen die Hochfrequenzeigenschaften des Transistors verbessert und zum anderen wird ihre Fertigung erleichtert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Transistor mit einem Halbleiterkörper mit Kollektorzone, Basiszone und einer oder mehreren Emitterzonen, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone bzw. Emitterzonen (1) einen dreckeckförmigen Grundriß aufweisen.

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zahlreiche, parallel zueinander liegende Reihen von Emitterzonen (1) mit dreieckförmigem Grundriß aufweist.

3. Transistor für den Betrieb mit hohen Frequenzen nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen niedrigen Flächenwiderstand der Basiszone