DE1912931C3 - Halbleiterbauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein derartiges Bauelement in Form eines Transistors ist Gegenstand des älteren Patents Ί6Ί4 026, das im übrigen die Kontaktierung des netzförmigen Emitterbereichs an vergrößerten Kreuzungsbereichen und an seinem Randbereich betrifft

Die Anforderungen an die Betriebsfrequenz und die Ausgangsleistung eines Hochfrequenz Transistors für hohe Leistungen werden immer größer und es wird erforderlich, Transistoren zu schaffen, die in der Lage sind, eine große Energie, z.B. 1OW, im UHF-Band abzugeben. Wenn aber ein Transistor eine große elektrische Energie verarbeitet, wird im Basisbereich durch den Widerstand des Basisbereiches und den Basisstrom ein Spannungsabfall verursacht und als Folge davon tritt die Erscheinung auf, daß der Emitterstrom am Umfangsteil des Emitierbereiches in der Nähe der Basiselektrode konzentriert fließt

Diese bekannte Erscheinung wird als Emitterkanteneffekt bezeichnet, und dieser Effekt wird vor allem bei einem Hochfrequenz-Transiätor mti hoher Leistung bemerkt, wenn dieser in einem Hochfrequenzband betrieben wird, in dem der Stromverstärkungsfaktor bei geerdetem Emitter sich 1 annähert.

Damit ein Transistor eine große elektrische Leistung verarbeiten kann, ist es selbstverständlich notwendig, daß ein großer Strom fließt, jedoch wird wegen des Emitterkanteneffektes, auch wenn die Fläche des Emitterbereiches einfach vergrößert wird, nicht nur der Mittelteil des EmKterbereiches unwirksam, sondern eine große Fläche des Emitterbereiches verschlechtert auch anderweitig die Leistungsfähigkeil des Transistors. Dies ist darauf zurückzuführen, daß eine größere E.Tiitterfläche zu einer größeren Kapazität des Emitter-PN-Übergangs und eine größere Fläche des Basisberaiches zu einer größeren Kapazität des Kollektor-PN-

Überganges führt. All dies wirkt zusammen, um die Frequenzcharakteristik des Transistors zu verschlechtern.

Deshalb ist bei einem bekanntun Hochfrequenz-Transistor für hohe Leistung, um die Länge des Umfangsteiles des Emitterbereiches, nachfolgend als Emitterum- fangslänge bezeichnet, zu vergrößern ohne die Kapazität der Grenzfläche zu viel zu erhöhen, der Emitterbereich in eine Mehrzahl von Streifen oder eine Anzahl von kleinen Inseln aufgeteilt und diese Streifen oder Inseln sind auf dem Basisbereich verteilt angeordnet. Diese beiden Transistorausbildungen sind bekannt (Zeitschrift »Electronics«, Bd. 38, 1965, Nr. 17 vom 23. August, S. 70 bis 77) — erstere wild als Kammtransistor

und letztere als Overlaytransistor bezeichnet.

Bei einer dieser Arten soll die Abmessung des Emitterbereichs so klein wie möglich gemacht werden. Wenn aber dieser Emitterbereich in eine Anzahl von Teilen unterteilt wird und diese Teile auf dem Basisbereich verteilt sind, kann die Emitterumfangslänge ohne Änderung der gesamten Fläche des Emitterbereiches wesenlich vergrößert werden. Selbstverständlich kann die Emitterumfangslänge desto größer gemacht werden, je kleiner die Abmessung der unterteilten Teile gemacht wird.

Bei den bekannten Transistorenarten werden aber beim Aufbringen der Elektroden auf die Basis- oder Emitterbereiche Löcher im voraus in den erforderlichen Teilen eines Schutzfilmes geöffnet, der die Fläche der Halbleiterscheibe abdeckt, und eine dünne Schicht aus einem Metall, z. B. Aluminium, wird durch Vakuumverdampfung auf nahezu der gesamten Fläche des Schutzfilmes niedergeschlagen. Dann wird die dünne Metallschicht teilweise durch Fotoätzen entfernt und dadurch die Emitterelektrode von der Basiselektrode getrennt Die beiden Elektroden befinden sich deshalb in einer Ebene und die Isolation zwischen der. beiden Elektroden wird nur in dieser Ebene durchgeführt.

Bei einem solchen Elektrodenaufbau ist es unvermeidbar, daß die Breite der Elektroden in entsprechender Weise wie die Abmessung des Emitterbereiches klein wird, und daß die Formen der Elektroden auch kompliziert werden. Demgemäß erfordert das Verfahren des Ätzens der Elektroden eine große Genauigkeit und der Widerstand der Elektroden wird ein nicht vernachlässigbarer Wert

Bei einem Kammtransistor wird, je länger gestreckt die Form des Emitterbereiches wird, natürlich auch die Form der Emitterelektrode desto langer gestreckt. Um jedoch den durch den Widerstand des Basisbereichs verursachten Spannungsabfall zu verringern, ist es notwendig, die Basiselektrode so nahe wie möglich an dem Umfangsteil des Emitterbereiches vorzusehen und entsprechenü wird die Form der Basiselektrode auch lang gestreckt Die Dicke dieser Elektroden beträgt üblicherweise etwa 2 μπι, so daß, wenn sie laug werden, ein wesentlicher Widerstand erzeugt wird und demgemäß durch diesen Widerstand ein Spannungsabfall verursacht wird.

Andererseits sind bei einem Overlaytransistor mehrere unterteilte kleine Emitterbereiche, wie Inseln, nachfolgend als kleine Einitterinseln bezeichnet, alle durch die Emitterelektrode parallel geschaltet. Da aber die Basiselektrode und die Emitterelektrode in einer so Ebene vorgesehen sind, wird die Form der beiden Elektroden nicht sehr unterschiedlich von der Form der Elektroden bei dem Kammtransistor, d. h., sie wird dünn und lang und gegenseitig ineinandergreifend. Deshalb tritt dasselbe Problem bei beiden Transistorarten auf.

Abgesehen von den vorstehend angeführten Problemen tritt bei dem Overlaytransistor das folgende Problem auf. Da die kleinen Emitterbereiche durch die Emitterelektrode parallel geschaltet sind, ist ein wesentlicher Teil des Basisbereiches von der Emitterelektrode bedeckt. Deshalb kann eine metallische Elektrode nicht an diesem Teil des Basisbereiches angebracht werden. Aus diesem Grunde ist bei einem Transistor dieser Art ein Raster von eindiffundierten Leitbahnen mit geringem spezifischen Widerstand o5 desselben Leitfähigkeitstyps wie der Basisbereich zwischen diesen kleinen £mitterbereichen vorgesehen und dieses Raster wird als Basiselektrode verwendet.

Da dieses leitfähige Raster aber eindiffundierte Bahnen sind, die aus Halbleitermaterial bestehen, ist ihr spezifischer Widerstand um etwa drei Größenordnungen höher als der eines Metalles, z, B, Aluminium, und deshalb besteht ein Nachteil darin, daß der Basiswiderstand hoch wird. Wenn des weiteren dieses leitfähige Raster mit dem Emitterbereich in Verbindung kommt, wird die Charakteristik des Transistors verschlechtert und deshalb muß dieses leitfähige Raster in einem bestimmten Abstand von den kleinen Emitterbereichen angeordnet werden. Aus diesem Grunde ist in dem Basisbereich eine überschüssige Fläche erforderlich und deshalb tritt der Nachteil auf, daß die Kapazität des Kollektor-PN-Überganges groß wird. Als ein weiterer Nachteil im Vergleich mit Transistoren anderer Arten erfordert dieser Transistor einen weiteren Schritt beim Diffusionsverfahren für die Bildung des leitfähigen Rasters.

Es ist ein Transistor mit einer Halbleiterscheibe mit zwei Leitungsschichten bekannt, w-.öei zur Stromstabiiisierung die Emilterleilungssehichl teilweise aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand besteht (FR-PS 13 58 189, Fig. 2). Hierbei ist die Widerstandsschicht auf dem gesamten schmalen Emitterbereich aufgebracht, was für einen Hochfrequenztransistor mit hoher Leistung nachteilig ist. An dem schmalen Emitterbereich tritt nämlich ein nicht zu vernachlässigender Spannungsabfall in Längsrichtung des Emitterbereiches auf, so daß eine ungleichmäßige Potentialverteilung innerhalb des Emitterbereiches erhalten wird. Auch wenn auf die Widerstandsschicht eine Metallschicht aufgebracht wird, kann bei Verringerung der Emitterbreite der durch die Metallschicht gebildete Widerstand nicht vernachlässigt werden, so daß in diesem Falle ebenfalls eine ungleichmäßige Potentialverteilung innerhalb des Emitterbereiches auftritt Bei einer Abänderung dieses bekannten Transistors (FR-PS 13 58 189, Fig. 5) sind auf einer Emitterte^zonen bedeckenden Isolierschicht streifenförmige Widerstände vorgesehen, deren eine Enden mit einem senkrecht liegenden Emitteranschluß Kontakt machen und deren andere Enden über Fenstern in der Isolierschicht liegen. Diese Ausbildung ist für einen Transistor hoher Leistung im Hochfrequenzbereich auch nicht geeignet, da an dem bandförmigen Emitteranschluß auch ein wesentlicher Spannungsabfall auftritt und deshalb der gesamte Emitterbereich auch nicht auf gleiches Potential gebracht werden kann.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement nit hoher Leistung und sehr kleinem Widerstand der Basiselektrode zu schaffen, das gute Eigenschaften im Hochfrequenzbetnet aufweist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird ein Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff so ausgebildet, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegeben ist. Weitere Ausführungsformen des Halbleiterbauelements nach der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei einem Transistor nach der Erfindung wird somit die Leitungsschicht, die die Emitterelektrode bildet, mit dem Emitterbereich an mehreren Punkten einzeln kontaktiert und alle Kontaktierungspunkte sind auf dem Isolierfilm zueinander parallel geschaltet. Damit wird eine gleichmäßige Potentialverteilung über den gesamten Emitterbereich erhalten.

Ausführungsbeispiele des Halbleiterbauelementes nach der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert, und zwar sind

F i g. I bis 7 Aufsichten auf ein Halbleiterbauelement, welche in der Reihenfolge der Verfahrensschritte der Herstellung eine Ausführungsform des Halbleiterbauelements nach der Erfindung zeigen, und

F i g. 8 ein Schnitt längs der Linie A-A 'in F i g. 7.

Für das Halbleiterbauelement kann eine Halbleiterscheibe aus einem beliebigen Halbleitermaterial eines beliebigen Leitfähigkeitstyps verwendet werden. Nachfolgend wird ein Verfahren zur Herstellung einer Ausführungsform des Halbleiterbauelementes beschrieben, bei dem eine Halbleiterscheibe verwendet wird, die aus N-Silizium besteht.

F i g. I zeigt den Zustand eines Hochfrequenz-Transistors für hohe Leistung, der einen gitterförmigen Emitterbereich aufweist, und zwar unmittelbar vor dem Anbringen der Elektroden.

Ein P-Basisbereich 2 und ein gitterförmiger N-Emitterbereich 3 sind auf einer Fläche einer N-Siliziumschei-

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Halbleiterscheibe P ist. wird der Leitfähigkeitstyp des Basisbereiches selbstverständlich N und der Leitfähigkeitstyp des Emitterbereiches wird P. Wie die Zeichnung zeigt, ist die Anzahl der Gitterlöcher des Emitterbereiches 16, jedoch kann diese Anzahl in beliebiger Weise variieren.

Der Teil der Fläche der Halbleiterscheibe 1, auf dem die beiden Bereiche gebildet sind, ist vollständig mit einem Film bedeckt, der aus einem Isoliermaterial, ζ. Β. Siliziumdioxid (SiO₂). beseht. Der Isolierfilm ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Außer SiO₂ kann auch jedes andere den PN-Übergang schützende Isoliermaterial verwendet werden. Für einen solchen Film kann z. B. auch Siliziumnitrid verwendet werden.

Diese Halbleiterscheibe 1 enthält, wie die Schnittdarstellung in Fig. 8 zeigt, eine obere und eine untere Schicht mit verschiedenem spezifischen Widerstand. Eine solche Ausbildung ist bei Hochfrequenz-Transistoren mit hoher Leistung bekannt. Es kann aber auch eine homogene Halbleiterscheibe verwendet werden.

Löcher für die Anbringung der Elektroden sind in den gewünschten Teilen des Isolierfilmes vorgesehen. Die Kreise in F i e. 1 zeigen die Lagen der Löcher 2a, 2b, 2c ... und 2p, 2<7 ... sind Löcher zur Anbringung der Basiselektrode und 3a. 3b, 3c ... sind Löcher zum Anbringen der Emitterelektrode. Die Löcher sind bei der vorliegenden Ausführungsform kreisförmig, jedoch können sie auch quadratisch oder rechteckig sein. Es ist eine solche Anordnung und Form der Löcher erwünscht daß der Weg, über den der Strom fließt, so kurz wie möglich wird, damit der Elektrodenwiderstand so gering wie möglich gemacht werden kann.

Aluminium wird, wie dies bei 4 in Fig.2 gezeigt ist. auf dem Isolierfilm auf der Halbleiterscheibe 1 durch Vakuumverdampfung aufgebracht wobei diese Aluminiumschicht 4 ohmsche Kontakte mit den Teilen der Fläche der Halbleiterscheibe 1 bildet, die an dem Boden der Löcher freigelassen sind. Somit hat die Aluminiumschicht 4 sowohl mit dem Basisbereich 2 als auch mit dem Emitterbereich 3 ohmschen Kontakt Jedoch ist es auch möglich, ohmschen Kontakt mit den beiden Bereichen getrennt voneinander zu bilden. Im letzteren Falle können verschiedene Arten von Materialien für die Elektrodenschichten verwendet werden.

Wie in Fig. 3 zu sehen ist, werden Teile dieser Aluminiumschicht 4, die unmittelbar oberhalb der Löcher 3a, 3b, 3c ... für die Emitterelektrode Hegen, durch Ätzen entfernt Wie die Zeichnung zeigt wird die Fläche der entfernten Teile etwas breiter als die Fläche der Löcher gemacht und Aluminium wird im Inneren der Löcher belassen, wie dies durch die Aluminiumflekken 5a, 5b, 5c ... gezeigt ist. Es ist auch möglich, das Aluminium im Inneren der Löcher vollständig zu ι entfernen. Ferner ist es auch möglich, zuerst nur die Basiselektrode zu bilden und dann die Kontaktflecken für die Emitterelektrode getrennt von der Basiselektrode zu bilden. Insbesondere wenn die Abmessung des Emitterbereiches sehr klein ist, ist es erwünscht, ein

ίο Halbleitermaterial desselben Leitfähigkeitstyps wie der des Emitterbereiches auf dem Isolierfilm durch Vakuumverdampfung vor der Bildung der Emitterelektrode niederzuschlagen, wobei das Halbleitermaterial ohmsche Kontakte mit dem Lmitterbcreich über die Löcher für die Emitterelektrode bildet. Diese Anordnung schließt die Möglichkeit der Verschlechterung der Wirkungsweise des Transistors aus, auch wenn der F.mitter-PN-Übergang durch das niedergeschlagene Halbleitermaterial überbrückt wird.

Wie F i g. 4 zeigt, wird ein Isolierfilm 6 auf der Aluminiumschicht 4 aufgebracht. Dieser Isolierfilm kann aus z. B. Siliziummonoxid SiO bestehen und wird mittels Vakuumverdampfung aufgebracht. Außer SiO kann SiO₂ oder Siliziumnitrid verwendet werden. Es ist auch möglich. SiO₂ durch thermische Zersetzung einer organischen Siliziumverbindung oder durch Zerstäuben niederzuschlagen. Der Isolierfilm 6 wird nachfolgend als zweite' Isolierfilm bezeichnet, da er auf dem SiO₂-FiIm angebracht ist, der oben in bezug auf F i g. I beschrieben worden ist. Dieser SiO₂-FiIm unter der Aluminiumschicht 4 wird nachfolgend als erster Isolierfilm bezeichnet. Wie die Fig.4 zeig·,, sind die Unfangsteile der Aluminiumschicht 4 nicht mit Isoliermaterial überzogen, sondern freigelassen. Diese Teile werden zur Befestigung der Zuleitung zu der Basiselektrode verwendet.

Als nächstes werden die Teile des zweiten Isolierfilmes 6. die unmittelbar oberhalb der Löcher3a,3b,3c... in F i g. 1 liegen, für die Anbringung der Emitterelektrode de durch Ätzen entfernt und die Aluminiumflecken 5a, 56, 5c ... in F i g. 3 im Inneren der Löcher werden am Boden der neuerlich geöffneten Löcher freigelegt. Hierbei ist es erwünscht daß der Durchmesser der Löcher 7a, 7b. 7c... in dem zweiten Isolierfilm 6 nahezu gleich dem Durchmesser der Aluminiumflecken 5a, 5b, 5c... gemacht wird.

Nachdem das Ätzen des zweiten Isolierfilmes 6 beendet worden ist, wird eine leitfähige Schicht 8 aus einem leitfähigen Material mit hohem spezifischen Widerstand auf den Isolierfilm 6 aufgebracht; vgl. F i g. 6. Die zuerst aufgebrachte Aluminiumsc. -fcht 4 wird nachfolgend als die erste Leitungsschicht und die vorstehend erwähnte leitfähige Schicht 8 aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand, einschließlich etwa vorhandene Aluminiumflecken 5a, 5b, 5c wird als zweite Leitungsschicht bezeichnet Diese zweite Leitungsschicht 8 ist zu dem Zwecke vorgesehen, einen Serienwiderstand zu dem Emitterbereich zu bilden. Deshalb ist es erforderlich, daß ein Materia! mit einem spezifischen Widerstand von mehr als etwa ΙΟ-⁴ Ohmcm zur Bildung der zweiten Leitungsschicht verwendet wird. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird z. B. N-Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,1 Ohmcm verwendet Die zweite Leitungsschicht kann durch Vakuumverdampfung oder durch Zerstäubung oder durch Epitaxie aufgebracht werden.

Wie F i g. 7 zeigt wird als nächstes eine Metallschicht 9 auf nahezu der gesamten Fläche der zweiten

Leitungsschicht 8 aus Silizium durch Verdampfung gebildet. Es ist nicht notwendig, die Form dieser Metallschicht 9 durdi Ätzen zu regulieren, und deshalb kann ein Metal!, das nicht in einfacher Weise geätzt werden kann, als Materia! für diese Metallschicht 9 verwendet werden, und die Dicke dieses Metalls kann verhältnismäßig groß gemacht werden. Zum Beispiel wird jold (Au) für die Metallschicht 9 verwendet und die Dicke dieser Schicht, die durch Verdampfung niedergeschlagen ist, wird etwas oberhalb 5 μηι gewählt, Anstatt Gold können auch Aluminium und fast alle Metalle, z. B. Silber, Platin, Nickel, Molybdän, Titan und Tantal verwendet werden.

Diese Goldschicht 9 wird zu dem Zwecke vorgesehen, die gesamte Fläche der zweiten Leitungsschicht 8 parallel zur Fläche der Halbleiterscheibe 1 auf im wesentlichen demselben Potential zu halten. Deshalb ist es erwünscht, daß die Goldschicht 9 den größten Teil der Fläche der zweiten Leitungsschicht 8 überdeckt.

Durch den vorstehenden Vorgang wird das Verfahren zur Herstellung einer Halbleiterscheibe des Transistors beendet. Dann wird die Halbleiterscheibe 1 nach der Fig. 7 auf einem Sockel befestigt und die Elektroden werden mit den Leitungen des Sockels verbunden und dieser wird hermetisch abgedichtet, wodurch das vollständige Halbleiterbauelement erhalten wird. Bei diesem Bauelement bildet die Goldschicht 9 zusammen mit der Leitungsschicht 8 die Emitterelektrode und die Ahiminiumschicht 4 bildet die Basiselektrode.

Fig.8 zeigt einen Schnitt längs der Linie A-A'der Ha'bleiterscheibe der Fig. 7. Wie in der Fig.8 dargestellt, ist der zweite Isolierfilm 6 zwischen der ersten Leitungsschicht, d. h. der Basiselektrode 4, und der zweiten Leitungsschicht 8 aus Silizium vorgesehen. Nur die untersten Teile der zweiten Leitungsschicht 8, d. h. die Kontaktfiecken, sind von der Basiselektrode 4, durch den ersten Isolierfilm 10 getrennt. Obwohl die beiden Leitungsschichten große Flächen und die Form von einfachen Platten haben, sind die beiden Schichten vollständig voneinander isoliert. Die Siliziumscheibe 1 enthält zwei Schichten, und zwar die obere Schicht la mit hohem spezifischen Widerstand und die untere schicht lo mit niedrigem spezifischen Widerstand, und der Basisbereich 2 und der Emitterbereich 3 werden in der oberen Schicht 1,? gebildet.

Der Transistor, nach diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung, hat die folgenden Vorteile, die auf dem Aufbau der Elektroden, wie vorstehend beschrieben, beruhen.

Bei der Halbleiterscheibe des Transistors nach den F i g. 7 und 8 bilden die vertikalen Teile 8a, 8i>, 8c... der zweiten Leitungsschicht 8 ohmsche Kontakte mit dem Emitterbereich 3 über die Löcher 3a, 3b, 3c ... Dies bedeutet, daß Widerstände zwischen den Kontaktpunkten des Emitterbereiches 3 und der Emitterelektrode 9 eingeschaltet sind. EKirch diese Widerstände wird eine Stromgegenkopplung erhalten und demgemäß kann eine Gleichmäßigkeit der Stromdichte in den fokalen Punkten des Emitterbereiches 3 erhalten werden.

Der vorstehend erwähnte Effekt kann mehr oder weniger auch erreicht werden, falls ein Metall mit hohem spezifischen Widerstand als Material für die zweite Leitungsschicht verwendet wird, jedoch kann ein besseres Ergebnis erhalten werden, falls ein Halbleiter, z. B. Silizium, Germanium oder Galliumarsenid, hierfür verwendet wird. Dies wird ab nächstes im einzelnen beschrieben.

Im allgemeinen ist ein in einem Halbleiter fließender

Strom gesättigt, wenn das elektrische Feld in dem Halbleiter einen bestimmten Wert erreicht. Wenn z. B. das elektrische Feld in Silizium etwa IO⁴ V/cm übersteigt, wird der Strom nahezu konstant unabhängig von der angelegten Spannung. Wenn nun die Querschnittsfläche der vertikalen Teile 8a, 8b, 8c ... der zweiten Leitungsschicht ΙΟμπι² ist und deren Länge zu der Emitterelektrode 1 μΐη beträgt und die Teile durch Silizium mit einem spezifischen Widerstand von 0,1 Ohmern gebildet sind, bedeutet dies, daß Widerstände von etwa 100 Ohm zwischen die Kontaktpunkte des Emitterbereiches und der Emitterelektrode eingeschaltet sind. Nachdem aber die Spannung zwischen der Emitterelektrode und dem Emitterbereich etwa I V erreicht hat. steigt der Strom kaum an, auch wenn die Spannung weiter ansteigt, und zwar wegen der oben erwähnten Stromsättigungserscheinung. Wenn der Sättigungsstrom aus den Widerstandswerten dieser vertikalen Teile berechnet wird, kann sich ergeben, daß der über die vertikalen Teile gehende Strom auf etwa 1OmA begrenzt wird, was bedeutet, daß der Strom nahezu gleichförmig auf alle Teile des Emitterbereiches verteilt ist.

Die Wirkung der Strombegrenzung und der Gleichförmigkeit, wie oben beschrieben, verhindert nicht nur eine örtliche Überhitzung oder einen Bruch der Halbleiterscheibe, sondern verbessert auch die Frequenz-Ausgangscharakteristik. Wenn nämlich im allgemeinen ein großer Strom oberhalb eines bestimmten Wertes in einem Transistor fließt, wird die Frequenz fj, bei welcher der Stromverstärkungsfaktor bei geerdetem Emitter 1 wird, sehr schnell verringert. Wenn eine örtliche Zusammendrängung des Emitterstromes auftritt, wird die Frequenz /τ örtlich in dem Emitterbereich und somit übrigens auch die Frequenz /j des Transistors als Ganzes verringert. Aus diesem Grunde kann die Gleichförmigkeit des Emitterstromes wirksam eine solche Verringerung von der Frequenz /τ verhindern.

Für den Aufbau der Elektroden, durch den die oben beschriebenen Wirkungen erhalten werden können, sind verschiedene Abwandlungen möglich. Einmal ist ·α offensichtlich, daß im wesentlichen dieselbe Wirkung erhallen werden kann, iiiucni uic Daäiäcicktrodc, d. h. die erste Leitungsschicht 4, und die Emitterelektrode, d. h. die zweite Leitungsschicht 8, in der Anordnung nach F i g. 8 vertauscht werden. In diesem Falle wird die Basiselektrode 4 auf dem zweiten Isolierfilm 6 angebracht und ihre vertikalen Teile durchdringen die beiden Isolierfilme 10 und 6.

Wenn auch bei dem in F i g. 8 dargestellten Transistoraufbau der Strom nicht gleichförmig über die gesamte Fläche des Teiles der zweiten Leitungsschicht 8 fließt, die parallel zur Fläche der Halbleiterscheibe 1, d.h. des horizontalen Teiles ist, so fließt der Strom jedoch meistens in vertikaler Richtung über die Teile der zweiten Leitungsschicht 8 unmittelbar oberhalb der vertikalen Teile. Aus diesem Grunde wird die Arbeitsweise des Transistors kaum beeinflußt, auch wenn das Stück des horizontalen Teiles entfernt wird, durch das kein Strom fließt Wenn deshalb auch nur vertikale Teile der zweiten Leitungsschicht 8 durch ein Material mit hohem spezifischen Widerstand, z. B. einem Halbleiter, gebildet werden und der plattenförmige horizontale Teil vollständig aus einer Metallschicht gebildet wird, kann im wesentlichen dieselbe Arbeitsweise wie bei dem in F i g. 8 gezeigten Transistor erhalten werden.

Umgekehrt wird die Arbeitsweise des Transistors

nicht wesentlich geändert, auch wenn alle vertikalen Teile durch ein Metall mit geringem spezifischen Widerstand gebildet werden und wenn der horizontale Teil durch ein Material mit hohem spezifischen Widerstand gebildet wird. In diesem Falle ist es jedoch wie im Falle des Transistors nach der F i g. 8 erwünscht, eine Metallschicht mit geringem spezifischen Widerstand auf dem horizontalen Teil aufzubringen und dieses Metall als Emitterelektrode zu verwenden.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform eines Transistors nach der Erfindung ist der Emitterbereich gitterförmig. Bei nach der Erfindung kann jedoch auch irgendeine andere Emitterform angewendet werden.

Da die Form der Emitterelektrode, wie sie von oberhalb der Halbleiterscheibe zu sehen ist, eine einfache Platte mit großer Fläche ist, kann beim Verbinden der Emitterelektrode mit der Zuleitung des Sockels mittels einer Verbindungsleitung der Anschluß der Verbinciungsieiiung in einfacher Weise ausgerühri werden. Da eine ausreichend starke Verbindungsleitung verwendet werden kann, können der Widerstand und die Induktivität der Verbindungsleitung verringert werden. Als Ergebnis tritt der Vo^rteil auf. daß die Frequenzcharakteristik und die Stromkapazität des vollständigen Transistors noch besser werden.

Darüber hinaus kann die Halbleiterscheibe des Transistors nach der Erfindung auf einem Sockel in solcher Weise befestigt werden, daß die Fläche der Emitterelektrode in Kontakt mit der oberen Fläche des Sockels sein kann. Dadurch wird es möglich, die beim Betrieb des Transistors erzeugte Wärme wirksam abzuleiten. Die beim Betrieb des Transistors erzeugte Wärme wird nänlich im wesentlichen in dem Kollektor-PN-Übergang erzeugt. Der Abstand von dem Kollektor-PN-Übergang zur Fläche der Emitterelektrode liegt üblicherweise unterhalb ΙΟμπι, jedoch ist der . Abstand von dem Kollektor-PN-Übergang zur Oberfläche des Kollektorbereiches, d. h. der Bodenfläche der Halbleiterscheibe, üblicherweise etwa 100 bis 200 um. Deshalb ist es viel wirksamer, die erzeugte Hitze von der Fläche der Emitterelektrode statt von der

ι» Oberfläche des Kollektorbereiches abzuleiten. Bei den üblichen bekannten Kamm- und Ovcrlaytransistoren ist es aber wegen der Form der Elektroden unmöglich, die Fläche der Emitterelektrode an dem Sockel zu befestigen. Aus diesem Grunde wird die Wärme unvermeidlich hauptsächlich über die Oberfläche des Kollektorbereiches abgeleitet. Bei dem Transistor nacl. der Erfindung ist die obere Elektrode (Emitterelektrode oder Basiselektrode) eine einfache Platte mit einer giuuci'i riüciic uiiu ucMiaiü im es niugiici'i, uic ;ci Oberfläche der Elektrode fest mit dem Sockel zu verbinden. Aus diesem Grunde kann die in dem Kollektor-PN-Übergang erzeugte Wärme zu dem Sockel über diese Elektrode übertragen und wirksam abgeführt werden.

r> Bei dem Transistor nach der Erfindung ist es auch möglich, die Emitterelektrode und die Basiselektrode kreisscheibenförmig zu machen und die beiden Elektroden so zu formen, daß sie konzentrische Kreisscheiben bilden, wenn sie von oberhalb der Halbleiterscheibe in gesehen werden. Der Transistor kann dann vorteilhaft mit einer Koaxialleitung verbunden werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

1. Patentansprüche:

   J, Halbleiterbauelement mit einer Halbleiterscheibe mit einem Leitungstyp, mit einem ersten an der einen Hauptfläche der Halbleiterscheibe gebildeten Bereich mit zu der Halbleiterscheibe entgegengesetztem Leitungstyp, mit einem zweiten in dem ersten Bereich gebildeten Bereich mit demselben Leitungstyp wie die Halbleiterscheibe, mit einem ersten Isolierfilm zum Bedecken der Teile der PN-Übergänge, die zwischen den beiden Bereichen und zwischen dem ersten Bereich und der Halbleiterscheibe gebildet sind und an dieser einen Hauptfläche der Halbleiterscheibe an die Oberfläche treten, und mit einer ersten Leitungsschicht, die auf dem ersten Isolierfilm gebildet ist und ohmschen Kontakt mit einem der beiden Bereiche über Löcher macht, die in dem ersten Isolierfilm vorgesehen sind, wobei ein zweiter Isolierfilm die Oberfläche der ersten Leitungsschicht bedeckt und wenigstens einen Teil der ersten Leitungsschicht an deren Umfang unbedeckt läßt, und eine zweite Leitungsschicht, die auf dem zweiten Isolierfilm gebildet ist, ebenso wie die erste Leitungsschicht plattenförmig ausgebildet ist und über Löcher durch die beiden Isolierfilme und durch die zwischen diesen Isolierfilmen liegende erste Leitungsschicht dringt und mit ihren untersten Teilen durch den ersten Isolierfilm von der ersten Leitungsschicht isoliert, ohmschen Kontakt mit dem anderen der beiden Bereiche macht, dadurch gekennzeichnet, daß diejenige Leitungsschicht. (8), die ohmschen Kontakt mit dem Emitterbereich (3) ^riacht, mindestens teilweise aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand besteht.
2. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Teile der ersten Leitungsschicht (4), die den ersten Isolierfilm (10) durchdringen, aus einem Metall mit geringem spezifischen Widerstand bestehen, daß die Teile der zweiten Leitungsschicht (8), die parallel zur Fläche der Halbleiterscheibe (1) liegen, aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand bestehen und daß eine Metallschicht (9) im wesentlichen auf der gesamten Fläche der zweiten Leitungsschicht (8) aufgebracht ist.
3. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Leitungsschicht (8) vollständig aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand besteht und daß eine Metallschicht (9) im wesentlichen auf die gesamte Fläche der Teile der zweiten Leitungsschicht (8) aufgebracht ist, die parallel zur Fläche der Halbleiterscheibe (1) liegen.
4. 4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bereich der Basisbereich eines Transistors ist, daß der zweite Bereich der Emitterbereich ist, daß die erste Leitungsschicht ohmschen Kontakt mit dem Emitterbereich macht und die zweite Leitungsschicht ohmschen Kontakt mit dem Basisbereich macht, daß wenigstens ein Stück der Teile der ersten Leitungsschicht, die den ersten Isolierfilm durchdringen, aus einem Material mit hohem spezifischen Widerstand besteht und daß die Teile der ersten Leitungsschicht, die parallel zu der Fläche der Halbleiterscheibe liegen, aus einem Metall bestehen.
5. 5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungsschichten (4,8) die Form von konzentrischen Kreisscheiben aufweisen,
6. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterscheibe (t) zwei Schichten (la, \b)desselben Leitfähigkeitstyps und mit voneinander verschiedenem spezifischen Widerstand aufweist und daß derBasisbereich (2) und der Emitterbereich (3) in der Schicht (la) mit hohem spezifischen Widerstand vorgesehen sind.
7. 7. Halbleiterbauelement nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit hohem spezifischen Widerstand ein Halbleitermaterial ist