DE2137616A1 - Trifttransistor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Trifttransistor in Form eines Later al-PiIP-Transistors mib einem Basisblock: und einem BasiskoncaVb auf dessen Oberfläche, und mit einem Kollektorbereich sowie einem daneben, auf der vom Basiskontakt abgekehrten Bei be angeordneten Emitterbereich in der Oberfläche des BasisbLockes.

Es itJt allgemein bekannt, für einen Lateral-PHP-Transistor einen Halbleiterträger aus P-leitendem Material zu verwenden» Innerhalb des P-IeItenden Trägers ist ein Block aus I-i-leibendem Material vorgesehen, in dessen Oberfläche zwei Bereiche mib P-leibendem Material eingebettet sind« Der eine Bereich stellt den Emitter und der andere Bereich den Kollektor des Lateraltransistors dar, dessen ohmischer Basiskoiibakt in der Oberfläche des H-leibenden Materials vorgesehen ist» uin derartiger Lateral-PNP-Transistor ist für ■

Fs/wi hohe

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hohe Frequenzen verarbeitende Schaltungen schlecht geeignet, da die Ladungsträger vom Emitter in den Basisblock in allen Richtungen übergehen und eine Ladung im N-Ieit enden Basisblock aufbauen. Diese Ladung ist so gross, dass sie die ^T.7irkungsweise des Lateral-PNP-Transistors bei hohen Frequenzen verschlechtert. Es ist bereits bekannt, eine Vorspannungselektrode auf der einen Seite des Emitter-, Kollektor- und Basiskontaktes anzubringen und an diese eine gegenüber der Basis positive Spannung anzulegen, so dass im Basisblock ein Triftfeld erzeugt wird, das die Ladungsträger dazu veranlasst, aus dem Emitter bevorzugt in Richtung auf den Kollektor auszutreten. Dadurch wird die Ladung im Basisblock verringert und bewirkt, dass der Stromfluss zwischen dem Emitter und dem Kollektor rascher auf eine zwischen dem Emitter und der Basis wirksame Steuerspannung anspricht, als wenn kein Triftfeld vorhanden wäre. Dieser spezielle Aufbau des Transistors erfordert eine zusätzliche Vorsρannungselektrode und einen weiteren getrennten Kontakt zur Vorspannungseiektrode. Dadurch wird die Herstellung eines Trifttransistors in Form eines Lateral-PIIP-Transistors besonders teuer und bereitet Schwierigkeiten beim Verschalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Trift transistor in Form eines Lateral-PITP-Transistors zu schaffen, der keine zusätzliche Vorspannungselektrode und eine entsprechende Anschlussverbindung benötigt, und bei dem da3 Triftfeld so aufgebaut ist, dass der Transistor auch bei verhältnisßiässig hohen Frequenzen zufriedenstellend arbeitet»

Ausgehend von dem eingangs erwähnten Trifttransistor wird diese Aufgabe erfindungsgemäas dadurch gelöst, dass der Emitterbereich auf der vom Kollektorbereich abgekehrten Seite mit einem Leiter zum Basisbereich kurzgeschlossen ist., und dass der Basisbereich aus einem Material mit gegenüber dem Emitter- und Kollektorbereich entgegengesetzter Leitfähigkeit besteht.

- 2 - Weitere

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Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung ist besonders vorteilhaft bei einem Trifttransistor verwirklicht, bei dem der N-Ieitende Basisblock zum Emitter hin kurzgeschlossen ist. Wenn bei einem derartigen Aufbau eine bezüglich der Basis in Durchlassrichtung wirkende Vorspannung an den Emitter angelegt wird, bildet sich zwischen dem Emitter und der Basis ein Triftfeld aus, aufgrund dessen die Ladungsträger vorwiegend an derjenigen Kante des Emittersfaustreten, welche benachbart zum Kollektor liegt. Nur sehr wenige Ladungsträger verlassen den Emitter in einer anderen Richtung, wodurch die in dem Basisblock gespeicherte Ladung verringert wird und der Lateral-PNP-Transistor bei höheren Frequenzen einxiandfrei arbeitet. Der Emitter kann bezüglich seiner Breitenausdehnung verkleinert werden, um das seitliche Feld bzw. das Triftfeld unterhalb des Emitters aufgrund der normalerweise zwischen dem Emitter und der Basis angelegten Spannung zu vergrössern. Es ist auch von Vorteil, eine vergrabene Schicht mit N⁺~leitendem Material unterhalb des Kollektors und des Basiskontaktes in einem Abstand davon anzuordnen_s um den ohmischen Spannungsabfall zwischen der Basis und der Kollektorverbindung zu vergrössern. Damit lässt sich die obere Arbeitsfrequenz eines solchen Lateral-PNP-Transistors weiter nach hohen Frequenzen hin verschieben.

V/eitere Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung hervor. Es zeigen:

Fig» I einen Schnitt durch einen bekannten Trifttransistor in Form eines Lateral-PNP-Transistors;

- 3 - FiK. 2

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Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Trifttransistor gemäss der Erfindung;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3-3 der Fig» 2; Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der Erfindung«,

In Fig. 1 ist ein bekannter Trifttransistor in Form eines Lateral-PNP-Transistors dargestellt. Der Transistor ist in einem P-leitenden Träger 10 aufgebaut, in dem ein Basisblock aus N-leitendem Material vorgesehen ist« In dem Oberflächenbereich IS des N-leitenden Blockes 12 sind P⁺-leitende Bereiche 14 und 16 sowie ein N⁺*-!extender Bereich 20 vorgesehen, wobei dieser IT¹*⁺-leitende Bereich 20 auf der dem P⁺-leitenden Bereich 14 gegenübexrliegenden Seite des P⁺-leitenden Bereiches 16 liegt. Auf der anderen Seite des P~'"-leitenden Bereiches 14 ist ein weiterer N⁺-Iextender Bereich 22 in der Oberfläche des N-Iextenden Blockes angebracht. Diese Bereiche 14, 16, 20 und 22 sind mit entsprechenden Kontakten 24, 26, 23 und 30 versehen. Bei der Verwendung des fialbleiteraufbaus gemäss Fig. 1 als Transistor wird ein bezüglich des Basiskontaktes 28 positives und negatives Potential an den Emitter- und den EolTektorkontakt 24 bzw. 26 angelegt« Wenn der Bereich 22 mit dem Kontakt 30 nicht vorhanden ist, treten aus dem in Durchlassrichtung vorgespannten PN-Übergang 32 Ladungsträger sxclschen dem Emitterbereich 14 und dem Basisbereich 12 in allen Eichtungen aus, so dass sich eine beträchtliche Ladung im N-leitenden Materialblock 12 unterhalb des Emitters 14 aufbaut. Aufgrund dieses Ladungsfeldes arbeitet der Lateral-PNP-Transistor ohne den N⁺-leitenden Bereich 22 nur bei verhältnismässig niederen Frequenzen zufriedenstellend. Wenn in bekannter Weise ein bezüglich des Basisanschlusses positives Potential an den Vorspannungskontakt angeschlossen tfird, ergibt sich ein Triftfeld in dem IT-lsitenden Block 12 unterhalb des Emitterbereiches 14, aufgrund

- 4 - dessen

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dessen die ladungsträger den PN-Übergang 32 überwiegend in Richtung auf den Kollektorbereich 16 überschreiten und ferner diese Ladungsträger unter dem Emitterbereich 14 durch..-.. das Triftfeld fortlaufend wegtransportiert werden. Damit wird die Ladung unter dem Emitterbereich 24 stark reduziert und der Transistor für hohe Frequenzen verwendbar» Wie aus dem vorausstehenden zu entnehmen ist, muss also in dem N-leitenden Block 12 ein H⁺-leitender Bereich 22 und ein dazugehöriger Kontakt 30 vorgesehen werden, wodurch sich bei der Herstellung eines Lateral-PNP-Transistors und bei dessen Verwendung in einer Schaltung zusätzliche Kosten ergeben.

In Fig. 2 und 3 ist ein Lateral-PNP-Transistor gemäss der Erfindung beschrieben, bei dem sich diese Kosten im wesentlichen vermeiden lassen. Der Transistor ist in einem N-leitenden Block 33 angeordnet, der in einem P-leitenden Träger 34 ausgebildet ist. In dem N-leitenden Block 33 verläuft ein ringförmiger P⁺-leitender Emitterbereich 36, wobei im Innern des Emitterbereiches 36 eine N⁺-leitende Zone 33 ausgebildet ist, die die ohmische Kontaktverbindung zum N-leitenden Block 33 bewirkt. Diese F^-leitende Zone 38 ist mit dem Emitterbereich 36 durch einen Leiter 40 kurzgeschlossen, der als Emitterkontakt dient und, wie aus Fig. 3 erkennbar, den inneren Teil des Basisblockes 33 mit dem innen liegenden Teil des ringförmigen Emitterbereiches 36 verbindet» In einem Abstand und den ringförmigen Emitterbereich 36 umgebend verläuft ein P⁺-leitender und ringförmiger Kollektorbereich 42„ Die Basis wird von einem N⁺-leitenden Bereich im N-leitenden Basisblock 33 gebildet, der ringförmig den Kollektorbereich umgibt und mit einem Kontakt 48 versehen istο Wie aus dem vorstehenden au entnehmen ist, liegen die Basis-, Kollektor- und Emitterkontakte koplanar zueinander, so dass sich ein Lateral-PNP-Transistor ergibt.

- 5 - Beim

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Bein normalen Betrieb des Transistors gemäss den Fig. 2 und 3 ist das am Emitterbereich 36 gegenüber dem Basisblock 33 wirksame Potential positiv, d.h. der PNP- Üb er gang 50 zwischen dem Emitter und der Basis ist in Durchlassrichtung vorgespannt, so dass ein Ladungsträgerfluss vom Emitter in die Basis erfolgt. Aufgrund des Kontaktanschlusses 40 ist jedoch der PHP-Übergang 50 auf der dem Basisbereich 46 fernliegenden Seite des Emitterbereiches kurzgeschlossen, so dass in diesem Teil des PN-Überganges 50 die Spannung auf Null reduziert wird. Damit wird erreicht, dass die Ladungsträger nicht, über die gesamte Ausdehnung des PN-Überganges 50 τόπι Emitterbereich 36 in den Basisblock 33 austreten, sondern vielmehr fast ganz in demjenigen Teil den Pn-übergang 50 überwinden, der zum Kollektorbereich 42 hin ausgerichtet ist und in dessen Nachbarschaft liegt. Damit wird also ein Triftfeld aufgebaut, das nicht nur den grössten Teil der Ladtingsträger aus dem Emitter in den/Kollektor nahegelegenen Bereichen austreten lässt, sondern auch überdies weitere Ladungsträger aus dem IT-leitenden Basisblock verdrängt, die sich sonst unter dem Emitterbereich ansammeln wurden. Damit wird die Ladung unter dem Emitterbereich 36 weitgehendst verringert und ein besseres Betriebsverhalten bei hohen Frequenzen bei einem derart aufgebauten Lateral-PNP~Transistor erzielt, als dies ohne Triftfeld möglich wäre.

Die Ladung unterhalb des Emitterbereiches kann weicer durch eine Verringerung der seitlichen Ausdehnung des Emitterbereiches verringert werden, indem der Emitterbereich mit einer kleineren Radiusdifferenz zwischen dem inneren und äusseren .Radius hergestellt wird. Dadurch wird die seitliche Ausdehnung des PN-Überganges 50 verkleinert, so dass weniger Ladungsträger in den unter dem Emitterbereich 36 befindlichen Teil des Basisblockes 33 austreten können, was eina?weiteren Anhebung der oberen Grenzfrequenz des Transistors entspricht.

- 6 - UnAittelbar

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Unmittelbar oberhalb des P-leiten&en Trägers 34 kann ein vergrabener ringförmiger Bereich. 52 mit N⁺-Leitung vorgesehen xverden, der gegenüber und in einem Abstand vom ringförmigen Kollektorbereich 42 sowie vom ringförmigen Basisbereich 46 liegt. Dieser ringförmige vergrabene Bereich 52 verringert den ohmischen Spannungsabfall zwischen dem Basisanschluss 48 und dem Kollektorbereich 42 gegenüber einer gegebenen Konfiguration ohne einen vergrabenen Dotierungsbereich.

Obwohl in den Fig« 2 und 3 ein symmetrischer Transistor^,aufbau dargestellt ist, ist eine symmetrische Anordnung für den Transistor^aufbau nicht notwendige So kann z. B. der P-leitende Emitter- und Kollektorbereich parallel nebeneinander verlaufend in einem N-leitenden Basis^block angeordnet sein, wobei der Basisanschiusε auf der dem Kollektorbereich gegenüberliegenden Seite des Emitterbereiches vorgesehen ist, und der Basisblock auf der dem Kollektorbereich gegenüberliegenden Seite des Emitterbereiches mit dem Emitterbereich kurzgeschlossen ist. Ein derartiger Transistoraufbau ist in Figo 4 dargestellt, wobei gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.

- 7 - Patentansprüche

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   Patentansprüche

   drifttransistor mit einem Basisblock sowie einem Basiskontakt, auf dessen Oberfläche, und mit einem Elollektorbereich sowie einem daneben, auf der vom Basiskontakt abgekehrten Seite angeordneten Emitterbereich in der Oberfläche des Basisblockes, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitterbereich (36) auf der vom Kollektorbereich (42) abgekehrten Seite mit einem Leiter (40) zum Basisbereich (33) kurzgeschlossen ist, und dass der Basisbereich aus einem Material mit gegenüber dem Emitter- und Kollektorbereich entgegengesetzter Leitfähigkeit besteht.

   Trifttransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisblock bzw. der Basisbereich N-leitend und der Kollektor- sowie Emitterbereich P-leitend sind.

   Trifttransistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Basisblock (33) in ein Trägermaterial mit P-Leitung eingebettet ist.

   Trifttransistor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in das N-leitende Material des Basisblockes eine Zone mit N⁺-Leitung eingebettet ist, die in einem Abstand dem Kollektorbereich und dem Basiskontakt gegenüberliegt.

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   5· drifttransistor nach, einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4- mit einem P-leitenden ringförmigen Emitterbereich und einem den Emitterbereich umgebenden₉ P-leitenden Kollektorbereich, dadurch gekennzeichnet, dass der innerhalb des ringförmigen Emitterbereiches liegende Teil des Basisblockes zum Emitterbereich mit einem Leiter kurz^geschlossen ist.

   6ο Trifttransistor nach Anspruch 5_S dadurch gekennzeichnet, dass der kurzschiiessende Leiter sowohl eine Eontaktverbindung mit dem Basisblock als auch mit dem ringförmigen Emitter darstellt»

   7» Trifttransistor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kurzsehliessend® Kontaktverbindung einen Halbleiterbereich mit BT^h-Leitfähigkeit innerhalb des ringförmigen Emitters umfasst und in Kontaktverbindung mit dem Emitterkontakt steht»

   8, Trifttransistor nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, dass in das P-leitende Trägermaterial ein Halbleiterblock mit F-Leitung eingebettet ist.

   9. Trifttransistor nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in den IT-leitenden Basisblock ein Hing aus ©inem N⁺-leitenden Halbleitermaterial eingebettet ist, dar in einem gegenüber dem Basiskontakt und dem ringförmigen Kollektor liegenden Bereich in einem Abstand davon verläuft»

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