DE2259256B2 - Transistor mit einem hohen stromverstaerkungsfaktor bei kleinen kollektorstroemen - Google Patents

Description

Halbleitersubstrat (1) im Bereich unterhalb der ersten Dotierungszonen (2,13,14) größer ist als die Ladungsträgerlaufzeit in diesem Bereich zwischen zwei zweiten Dotierungszonen (4,5).

2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halbleitersubstrat (22 in Fig. 2) der einen Leitfähigkeitsart nicht mehrere in Schichtebene seitliche Abstände voneinander auf-

Die Erfindung betrifft einen Transistor mit einem hohen Stromverslärkungsfaktor bei kleinen Kollektor-

zwischen diesen Dotierungszonen so bemessen ist, 25 strömen, bei dem in einer Halbleiierschicht der einen daß die dielektrische Relaxationszeit in dem Leitfähigkeitsart erste in Schichtebene seitliche Abstände voneinander aufweisende Dotierungszonen der anderen, entgegengesetzten Leiifähigkeitsart angeordnet sind, die sich von einer Oberfläche der Halbleiter-30 schicht aus in deren Tiefe erstrecken, und in der Halbleiterschicht der einen Leitfähigkeitsart zweite zwischen den ersten liegende Dotierungszonen der einen Leiifähigkeitsart und von höherer Leitfähigkeit gegenüber der Halbleiterschicht angeordnet sind, die weisende erste Dotierungszonen sondern eine 35 sich tiefer in die Halbleiterschicht hineinerstrecken als durchgehende erste Dotierungszone (21) der ande- die ersten Dotierungszonen.

ren Leitfähigkeitsart aufweist, und daß wenigstens Bei der Entwicklung integrierter Halbleiterschaltun-

eine zweite Dotierungszone (23, 34) der einen gen strebt man unter anderem nach einfacheren Leitfähigkeitsart jene durchgehende erste Dotie- Herstellungsverfahren sowie nach Schaltungen und rungszone (21) durchdringt und sich bis in das 40 Schaltungselemente^ die weniger Leistung verbraudarunterliegende Halbleitersubstrat (22) hineiner- chen. Wenn es gelingt, bei den Herstellungsverfahren streckt. Schritte einzusparen, so wird dadurch nicht nur an

3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Aufwand gespart sondern auch eine größere Ausbeute zeichnet, daß zwei sich bis in das Halbleitersubstrat der Verfahren erreicht Kleiner Leistungsverbrauch der (22) hineinerstreckende zweite Dotierungszonen 45 Schaltungselemente und Schaltungen andererseits ge-(23, 24) die Emitterzone (23) und die Kbllektorzone stattet deren Integration in größerem Rahmen. Bei

(24) des Transistors bilden. kleinerem Leistungsverbrauch können mehren;

4. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekenn- Speicherzellen oder logische Schaltungen auf einem zeichnet, daß die sich in das Halbleitersubstrat (26 in Halbleilerplättchen angeordnet werden, ohne daü Fig. 3) hineinerstreckende zweite Dotierungszone 50 aufwendige Kühlsysteme notwendig werden.

(25) der einen Leitfähigkeitsart die durchgehende Die Leistung von Transistorschaltungen kann einfach erste Dotierungszone der anderen Leitfähigkeitsart durch Herabsetzung der Arbeitsstromstärken verrin· in mehrere getrennte Gebiete (27,28) unterteilt. gert werden. Die Arbeitsspannungen bipolarer Transi-

5. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekenn- stören betragen ohnehin normalerweise nur ein bis zwei zeichnet, daß die getrennten Gebiete (27, 28) der 55 Volt. Werden diese Werte stark herabgesetzt, beispielsersten Dotierungszone die Emitterzone (27) und die weise Ströme im Mikroamperebereich verwendet, Kollektorzone (28) des Transistors bilden. sinken jedoch auch die erzielbaren Verstärkungsfakto-

6. Transistor nach einem der vorhergehenden ren sehr stark ab. Der Ruhestromverbrauch vieler Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich Schaltungen kann weiterhin durch die Verwendung von zwischen benachbarten Dotierungszonen entgegen- 60 Paaren komplementärer Transistoren herabgesetzt gesetzter Leitfähigkeitsaft ein Teil (31) des Halb- werden. Die Herstellung solcher Paare in integrierter leitersubstrats bis zu der Oberfläche erstreckt, ander Form erfordert jedoch sehr viele Verfahrensschritte, die ersten und die zweiten Dotierungszonen Auch benötigen komplementäre Transistorpaare eine angeordnet sind (F ig. 4). relativ große Halbleiteroberfläche, weil normalerweise

7. Transistor nach einem der vorhergehenden 65 zusätzliche Dotierungsbereiche des komplementärem Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifi- Leitfähigkeitstyps erforderlich sind.

sehe Widerstand des Halbleitersubstrats 30 000 In diesem Zusammenhang ist bereits eine sogenannte

Ohm · cm beträgt. raumladungsbegrenzte Triode auf der Grundlage eines

CdS-Kristalls bekanntgeworden, die die obengenannten Bedingungen weitgehend erfüllt (Aufsatz von G. T. Wright »A proposed Space-Charge-Limited Dielectric Triode« im »Journal Brit I.R.E«, Mai 1960, Seiten 337 bis 356). Diese Struktur ist jedoch noch hinsichtlich ihrer Kompatibilität mit der heutigen Technologie der integrierten Halbleiterschaltungen verbesserungsbedürftig.

Ferner ist aus der DT-OS 19 58 992 bekannt, zur Erhöhung der Stromverstärkung von -ateralrn Transistören bei kleinen Kollektorströmen den Basiszonenteil an der Halbleiteroberfläche zwischen der Emitterzone und der Kollektorzone höher zu dotieren. Von den so vorliegenden zwei Teütransistoren arbeitet bei Strömen kleiner 100 μΑ lediglich der Teiltransistor im Innern des Halbleiterkörpers, wogegen der Teiltransistor an der Oberfläche erst etwa bei Kollektorströmen von größer 100 μΑ zu arbeiten beginnt. Aus der DT-OS 19 58 992 ist zwar ein Transistor bekannt, wie er in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegeben ist. Bei diesem Transistor handelt es sich jedoch nicht um einen sogenannten raumladungsbegrenzten Transistor.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Angabe einer raumladungsbegrenzten Transistorstruktur, die demgegenüber eine weitere Verbesserung hinsichtlich der obengenannten Anforderungen gestattet. Die anzugebende Transistorstruktur soll mit heutigen Halbleiterschaltungen prozeßkompatibel sein und eine einfachere Ausbildung von komplementären Strukturen zulassen. Letztlich soll eine Transis;orstruktür erzielt werden, die trotz sehr geringer Arbeitsströme im Mikroamperebereich einen hohen Verstärkungsgrad bietet. Ausgehend von einem Transistor mit einem hohen Stromverstärkungsfaktor bei kleinen Kollektor-Strömen, bei dem in einer Halbleiterschicht der einen Leitfähigkeitsart erste in Schichtebene seitliche Abstände voneinander aufweisende Dotierungszonen der anderen, entgegengesetzten Leitfähigkeitsart angeordnet sind, die sich von einer Oberfläche der Halbleiterschicht aus in deren Tiefe erstrecken, und in der Halbleiterschicht der einen Leitfähigkeitsart zweite «wischen den ersten liegende Dotierungszonen der einen Leitfähigkeitsart und von höherer Leitfähigkeit gegenüber der Halbleiterschicht angeordnet sind, die sich tiefer in die Halbleiterschicht hineinerstrecken als die ersten Dotierungszonen, ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschieht der einen Leitfähigkeitsart als Halbleitersubstrat mit einem spezifischen Widerstand größer als 10 000 Ohm · cm «usgeführt ist, und daß der spezifische Widerstand des Halbleitersubstrats sowie die Tiefe der ersten und der tweiten Dotierungszonen und der Abstand zwischen diesen Dotierungszonen so bemessen ist, daß die dielektrische Relaxationszeit in dem Halbleitersubstrat im Bereich unterhalb der ersten Dotierungszonen größer ist als die Ladungslrägerlpufzeit in diesem Bereich zwischen zwei zweiten Dotierungszonen.

Raumladungsbegrenzte Transistoren, die Stromverstärkungen bis zur Größenordnung von 10 000 bei Betriebsströmen im Mikroamperebereich aufweisen, können demnach in einem einfachen Verfahren mit nur drei Photoätzschritten und zwei Diffusionen hergestellt werden. Komplementäre Strukturen sind ebenfalls möglich, ohne daß dazu ein Epitaxie- oder ein anderer Verfahrensschritt zusätzlich erforderlich wäre. Der Transistoraufbau nach der Erfindung hält zwei übereinanderliegende Lateraltransistoren in einem schwachleitenden Substrat. Diese Transistoren haben eine gemeinsame Emitte,·- und Kollektorzone, jedoch getrennte Basiszonen. Der obere Transistor ist ein lateraler Bipolartransistor, der untere ein lateraler raumladungsbegrenzter Transistor. Die Basisdotierung des oberen Transistors ist mehrere Größenordnungen stärker als die Basisdotierung des unteren Transistors.

Im Betrieb sind beide Transistoren ohne zusätzliche Vorspannung völlig gesperrt. Wenn der Basisemitterübergang nach vorwärts vorgespannt wird, beginnt zuerst ein raumladungsbegrenzter Strom im unteren Transistor zu fließen. Wenn die Vorwärtsspannung einen genügenden Wert erreicht, fängt auch der oben liegende Bipolartransistor an zu leiten. Je nach Ausführungsart kann dafür gesorgt werden, daß das Leitendwerden des Bipolartransistors verzögert ist, so daß der raumladungsbegrenzte Transistor auch bei höherer Vorwärts-Vorspannung noch wirksam ist. Dadurch wird erreicht, daß die hohe Stromverstärkung des raumladungsbegrenzten Transistors länger ausgedehnt werden kann und die geringere Stromverstärkung des Bipolartransistors erst später wirksam wird.

Ein Ausführungsart des raumladungsbegrenzten Transistors weist eine unbewegliche Raumladung in der Basiszone bei einer Null-Vorspannung der Basis auf. eine andere Ausführungsart hat unter denselben Vorspannungsverhältnissen eine bewegliche Raumladung in der Basiszone. Beide Arten zeigen raumladungsbegrenzte Leilungseigenschaften, wobei die erste Art eine etwas höhere Stromverstärkung aufweist. Beide Ausführungsarten können als NPN- oder PNP-Transistoren ausgebildet sein.

Die raumladungsbegrenzte Transistorstruktur nach der Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erklärt.

F i g. 1 zeigt einen NPN-Transistor mit unbeweglicher Raumladung in der Basiszone des raumladungsbegrenzten Transistors bei einer Nullvorspannung der Basis.

Fig. IA zeigt ein Energiebanddiagramm des Transistors nach F i g. 1 entlang der Linie A-A;

Fig. IB zeigt ein Energiebanddiagramm des Transistors nach F i g 1 entlang der Linie B-B;

Fig.2 ist eine Schnitlansicht des NPN-Transistors nach F i g. 1;

F i g. 3 ist eine Schnittansicht eines PNP-Transistors;

F i g. 4 ist eine Schnittansicht einer gegenüber F i g. 2 geänderten Ausführungsart eines NPN-Transistors.

Das N-Siliziumsubstrat 1 in Fig. 1 besitzt einen hohen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von wenigstens 10 000 Ohm · cm, vorzugsweise aber 30 000 Ohm ■ cm. In die Oberfläche des Siliziumsubstrats 1 wird eine durchgehende P-Diffusion eingebracht, die die Zonen 2, 13 und 14 erzeugt. Dazu kann Bor in einer Kapsel bei 1050 Grad Celsius während 120 Minuten eindiffundiert werden, 10 daß sich eine Konzentration von Co = 4 · 10¹⁹ Atomen pro cm³ ergibt.

Nach der Diffusion wird das Siliziumsubstrat 1 bei 1100 Grad Celsius für 30 Minuten oxydiert, und in der Oxydschicht werden durch Ätzen öffnungen für die Emitter- und Kollektordiffusion angebracht. Emitter- und Kollektorzonen 4 und 5 werden durch die Öffnungen in der Oxydschicht eindiffundiert, beispielsweise als offene Phosphordiffusion mix POCb'bei 970 Grad Celsius für 20 Minuten, wodurch eine Konzentration von C₀ = 10²¹ Atomen pro cm³ entsteht. Auf die Emitter- und Kollektordiffusion folgt eine Wärmebehandlung bei 1050 Grad Celsius für 12 Minuten in einer

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Argonatmosphäre. Dadurch werden die diffundierten N +-Zonen 4 und 5 veranlaßt, tiefer in das Siliziumsubstrat 1 einzudringen als die P-Zone 2. Die Kontakte 6, 7 und 8 für Emitter-, Basis- und Kollektorzohe werden wie üblich angebracht.

Solange keine Spannungen an die Elektroden 6,7 und 8 angelegt sind, injizieren die N+-Zonen 4 und 5 Elektronen in das ^:N-Substrät 1 und bilden dadurch negative bewegliche Raumladungen in den Zonen 9 und 10. Dadurch bilden sich Verarmungszonen 11 und 12 mit unbeweglichen positiven Ionen von der N+ -Seite der Emitter- und der Kolleklorzonengrenze an den Stellen, von welchen die beweglichen Raumladungselektroden stammen.

Die P-Zonen 2, 13 und 14 entleeren das N-Substrat 1 bis zu einer Tiefe von etwa 65 Micrometer und bilden dadurch die Verarmungszonen 15, 16 und 17, die positive unbewegliche Raumladungen enthalten, ohne daß Spannungen an die Elektroden angelegt werden. Aufgrund der abschirmenden Wirkung der tiefreichenden N+ diffundierten Zonen 11 und 12 können die Zonen 15, 16 und 17 einander nicht berühren. Ebenso sind die Zonen 9 und 10, die injizierte Elektronen enthalten, voneinander durch die positive unbewegliche Raumladung in Zone 16 getrennt.

Fig. IB zeigt im Energiediagramm die Potentialverteilung entlang der vertikalen Linie B-B. Es ist ersichtlich, daß durch die P-Zone 13 sowohl das Leitungs- als auch das Valenzband (18 und 19) im N-Substrat 1 in der Nähe der N+ -Zonen 4 und 5 bis nahezu auf den in den P-Zonen 2, 13, 14 herrschenden Wert angehoben werden, wodurch die in die Raumladungszonen 9 und 10 injizierten Elektronenwolken durch eine Potentialsperre voneinander getrennt werden. Die Potentialsperre ist im Energiediagramm der Fig. IA ersichtlich. Fig. 1A zeigt die Potentialverteilung entlang der Linie A-A zwischen den N + -Zonen 4 und 5. Der Potentialsprung 20, der durch die dichten unbeweglichen negativen Ionen der P-Zone 13 hervorgerufen wird, sorgt dafür, daß die Wolken beweglicher injizierter Elektronen in den Raumladungszonen 9 und 10 nicht miteinander in Berührung kommen. Die Höhe des Potentialsprungs 20 nimmt mit der Entfernung von der Oberfläche 3 entlang der Linie B-B ab. wie aus F i g. 1B ersichtlich ist. Die Leitungs- und Valenzbandenergieniveaus der P-Zone 13 erstrecken sich somit tief in das N-Substrat 1 und halten so die Wolken injizierter Elektronen der Zonen 9 und 10 auseinander. Der Potentialsprung 20 verhindert daher, daß Kollektorstrom fließt, bis er durch eine Vorwärtsvorspannung der Basiszone 13 gegenüber der Emitterzone 4 aufgehoben wird, wodurch die Verarmungszone 16 sich zusammenzieht und Elektronen dort eindringen können. Der Potentialsprung 20 kann auch durch eine positive Spannung an der Kollektorzone 5 gegenüber der Emitterzone 4 und der Basiszone 13 herabgesetzt werden. Dabei würde jedoch wahrscheinlich ein Durchschlag erfolgen bevor die Kollektorspannung genügend hoch ist, um Elektronen in die Verarmungszone 16 zu injizieren. Es ist ersichtlich, daß die Basiszone 13 mittels der ausgedehnten Verarmungszone 16 den Elektronenfluß zwischen der Emitterzone 4 und der Kollektorzone 5 sehr wirkungsvoll steuert. Diese Wirkung ist der des Gitters in einer Elektronenröhre vergleichbar. Die Steuerwirkung wird noch dadurch verstärkt, daß eine Löcherinjektion von der P-Zone aus in die Verarmungszone 16 stattfindet, wenn eine positive Spannung an die Basiszone 13 gegenüber der Emillerzone 4 angelegt wird. Die injizierten Löcher .neutralisieren teilweise die negative Raumladung, die durch den Elektronenfluß hervorgerufen wird. Die Elektronen-Löcherrekombinationsrate in der nahezu eigenleitenden Sl-Zone ist sehr gering, wodurch besonders bei kleinen Stromwerten eine große Verstärkung erzielt wird.

■ Der raumladungsbegrenzte Stromfluß, der in der Transistorzonenausbildung nach Fig. 1 entlang der ίο. Linie A-A unter dem Einfluß einer Vorwärtsspannung auftritt, hängt davon ab, daß die dielektrische Relaxationszeit im N-Substrat 1 zwischen der Emitterzone 4 und der Kollektorzone 5 wesentlich größer ist als die Trägerlaufzeit. Diese Bedingung tritt dann auf, wenn erstens die Leitfähigkeit des N-Substrats 1 nicht größer ist als etwa 10 000 Ohm · cm oder vorzugsweise etwa 30 000 Ohm · cm, zweitens die N +-Zonen 4 und 5, die dieselbe Leitfähigkeit haben wie das N-Substrat 1. tiefer in das N-Substral 1 eindringen als die Zonen 2,13 und 14 entgegengesetzter Leitfähigkeit und drittens die N+ -Zonen 4 und 5 durch die schwache Leitfähigkeit des N-Substrats 1 unterhalb der P-Zone 13 voneinander getrennt sind. Die Tiefe sowohl der Diffusionsschicht mit den Zonen 2,13,14 und der Diffusionszonen 4,5 als auch der Abstand zwischen den Diffusionen 4,5 müssen dementsprechend gewählt sein.

Wenn die Vorwärtsspannung zwischen der Basiszone 13 und der Emitterzone 4 von Null aus vergrößert wird, tritt ein stark verstärkender raumladungsbegrenzter Stromfluß zwischen der Emitterzone 4 und der Kollektorzone 5 auf, wodurch eine negative Raumladung in der Basiszone 16 des raumladungsbegrenzten Transistors erzeugt wird. Gleichzeitig beginnt die Löcherinjektion von der Basiszone 13 des lateralen Transistors in die Basiszone 16 des raumladungsbegrenzten Transistors. Die injizierten Löcher neutralisieren die negative Raumladung des Elektronenflusses teilweise, wodurch der Kollektorstrom vergrößert wird Die injizierten Löcher tragen jedoch zum Kollektorstrom nicht bei. Schließlich wird die Vorwärtsspannung der Basiszone genügend groß, um den Poientialsprung entlang der Linie C-Cin Fig. 1 zu überwinden, wodurch eine normale Bipolartransistor-Leitfähigkeit auftritt, bei der die Verstärkung gegenüber der raumladungsbe grenzten Leitung stark vermindert ist.

Es ist zu bemerken, daß der Transistor nach der Fig. 1 eine Kombination eines NPN-Lateraltransistor; (entlang der Linie C-Q und eines parallel geschalteter N. N -, N-raumladungsbegrenzten Transistors (entlang der Linie A-A) ist, und daß beide Transistoren eine gemeinsame Emitterzone 4 und eine gemeinsame Kollektorzone 5 aufweisen. Die Basiszone des oberen bipolaren Transistors steuert den ladungsbegrenzter Basisstromfluß im unteren Transistor über den horizon talen PN-Übergang zwischen den Basiszonen dei beiden Transistoren. In einer später noch zu beschrei benden Ausführung ist dafür gesorgt, daß der oben Bipolartransistor verzögert zu arbeiten beginnt, un derart den Bereich dei ladungsbegrenzten Arbeitsvveist des unteren Transistors auf höhere Vorwärtsspannungs werte auszudehnen und so die größere Verstärkunj dieser Arbeitsweise besser auszunützen.

Die eingangs beschriebenen Diffusionsschritte, mit tels derer der NPN-Transistor nach Fig. 1 hergestell wurde, können auch benutzt werden, um auf demselbei Halbleiterplättchen einen PNP-Transistor herzustellen Der PNP-Transistor ist eine Kombination eine normalen bipolaren PNP-Transistors über einen

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parallel geschalteten P, N-, P raumladungsbegrenzten Transistor. Die Basiszone des Bipolartransistors steuert dabei den raumladungsbegrenzlen Strom in dem unterliegenden raumladungsbegrenzten Transistor durch den horizontalen N+, N N-Übergang den Basiszonen der beiden Transistoren. Das wird nun 'erläutert anhand der Fig.2 und 3. Der Aufbau des ■Transistors nach F i g. 2 ist ähnlich dem des nach F i g. 1. Der Transistor der F i g. 3 unterscheidet sich diesem dadurch, daß die P-Zonen als Emitterzone und Kollektorzone und die dazwischen liegende N + -Zone als Basiszone dienen. Verarmungszonen, ähnlich der Zone 16 in Fig. 1, werden unterhalb der P-Zonen gebildet. Wie schon früher erklärt, befindet sich eine Raumladung unbeweglicher positiver Ionen in jeder dieser Verarmungszonen. Raumladungen beweglicher Elektronen bilden sich in der Nähe der N+ -Zonen in F i g. 2 und 3, ähnlich den Raumladungszonen 9 und 10 in Fig. 1. Eine positive Vorwärtsspannung an der Basiszone 21 der F i g. 2 verkleinert den Potentialsprung 20 der Fig. IA und injiziert Löcher in das schwach leitende N-Substrat 22, wodurch ein Elektronenfluß zwischen Emitterzone 23 und Kollektorzone 24 erzeugt wird. Eine Vorwärtsspannung, (negativ) zur Basiszone 25 in F i g. 3 reduziert den Potentialsprung 34 der F i g. 1 und injiziert zusätzliche Elektronen in das schwach leitende N-Substrat 26, wodurch ein Löcherfluß zwischen Emitterzone 27 und Kollektorzone 28 entsteht. In der Transistorzonenanordnung nach Fig. 3 neutralisieren die injizierten Elektronen teilweise die Raumladung durch den Löcherfluß, wobei die Steuerwirkung der Basiszone auf den Kollektorstrom vergrößert wird. Die injizierten Elektronen tragen aber nicht zum Kollektorstrom bei. Dieser Raumladungsneutralisationseffekt ist in dem Transisloraufbau nach F i g. 3 stärker als in dem nach F i g. 2, weil die von der Basiszone in F i g. 3 injizierte Elektronendichte größer ist als die injizierte Löcherdichte von der Basiszone in Fig. 2. Berücksichtigt man zudem, daß die Löcherbeweglichkeit geringer ist als die Elektronenbeweglichkeit, so sieht man, daß die Stromverstärkung in dem Transistor der F i g. 3 um einen Faktor 2 oder 3 geringer ist als die Stromverstärkung in dem Transistor der F i g. 2. Bei beiden aber ist die Stromverstärkung um Größenordnungen größer als diejenige bekannter bipolarer Lateraltransistoren.

Wie schon weiter oben gesagt, wird sowohl der NPN-als auch der PN P-raumladungsbegrenzte Transistor von der Basiszone eines parallelen Lateraltransistors auf zwei Arten gesteuert. Zunächst steuert die Basiszone des Parallehransistors den Potentialsprung in der schwach leitenden Basiszone des raumladungsbegrenzten Transistors. Ferner injiziert die Basiszone des Paralleltransistors Ladungsträger in die schwach leitende Basiszone des raumladungsbegrenzten Transistors. Die Ladungsträger sind von der entgegengesetzten Art zu denen, die den Stromfluß bewirken, und neutralisieren daher teilweise die Raumladung im Stromfluß. Durch diesen Raumladungsneutralisationseffekt entsteht eine exponentiell Einschaltcharakteristik des raumladungsbegrenzten Transistors. Mit anderen Worten verändert sich der Kollektorstrom exponentiell als Funktion der angelegten Basisspannung. Dadurch wird der Transistor besonders geeignet für schnelle Schaltungen mit geringen Spannungen. Feldeffekttransistoren haben demgegenüber eine langsame, nahezu quadratische Einschaltcharakteristik.

Es ist schon erwähnt worden, daß die raumladungsbegrenzte Leitungscharakteristik des Transistors nach der Erfindung der Transistorwirkung entlang der Linie A-A in F i g. i zuzuschreiben ist. wogegen bei bekannten bipolaren Lateraltransistoren die Wirkung entlang der Linie C-C auftritt, wenn die Basisvorwärtsspannung genügend hoch ist, um Elektronen gegen den relativ hohen Potentialsprung zwischen der N+-Zone 4 und der P-Zonc 13 zu injizieren. Der Einsatz der Bipolartransistorwirkung ist in der Transistorzonenanordnung nach F i g. 4 unterdrückt, um von der hohen Verstärkung des raumladungsbegrenzten Transistors auch bei größerer Basisvorwärtsspannung Nutzen zu ziehen. Wie schon dargelegt, nimmt die erreichbare Verstärkung des Gesamttransistors wesentlich ab. wenn die Bipolartransistorwirkung einsetzt.

Der Transistoraufbau nach Fig.4 entspricht im wesentlichen dem nach F i g. 2 mit der Ausnahme, daß die P-Diffusion im Bereich 29 der Fig.4 durch eine Maske verhindert ist, wogegen sie in F i g. 2 auf der Gesamtoberfläche vorgenommen worden war. Dadurch wird die Basis-P-Zone 30 durch die N-Zone 31 zwischen Emitterzone 32 und Kollcktorzone 33 in Fig.4 unterbrochen. Die entsprechende P-Zone 21 in F i g. 2 ist völlig ununterbrochen zwischen Emitterzone 23 und Kollektorzone 24. Es wurde experimentell festgestellt, daß die Bipolartransistorwirkung in dem Transistor nach F i g. 4 wesentlich reduziert ist. wodurch die raumladungsbegrenzte Leitfähigkeit ausgedehnt wird, bis in die Größenordnung von 1 Milliampere und gleichzeitig sowohl die Kollektorbasiskapazität verkleinert als auch die Kollektorbasisdurchschlagspannung erhöht wird.

Die beschriebenen Ausführungsarten können abgeändert werden durch Ersatz von P-Substraten für N-Substrate, von P-Dotierungen für N-Dotierungen oder von P-Diffusionen für N-Diffusionen. wenn auch die beschriebenen Arbeitsspannungen umgekehrt werden. Werden komplementäre NPN- und PNP-Transistoren in demselben Halbleiterplättchen hergestellt, so ist die Ausführung nach F i g. 2 und 3 ohne weiteres brauchbar, da sie in denselben Verfahrensschritteri herstellbar sind. Natürlich muß der NPN-Transistoi nach der Fig.2 von dem PNP-Transistor nach dei F i g. 3 isoliert werden, wenn beide auf demselber Halbleiterplättchen angeordnet sind. Die Isolation kanr einfach durch eine N + -Isolationsdiffusion geschehen den NPN-Transistor der F i g. 2 herumgelegt wird. Aucl kann die streifenartige geometrische Zonenanordnunj der F i g. 2, 3 und 4 ohne weiteres in eine konzentrisch* Anordnung, in der die Kollektorzone die betreffend! Emitterzone völlig umgibt, abgeändert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   !.Transistor mit einem hohen Stromverstärkungsfaktor bei kleinen Kollektorströmen, bei dem in einer Halbleiterschicht der einen Leitfähigkeitsart erste in Schichtebene seitliche Abstände voneinander aufweisende Dotierungszonen der anderen, entgegengesetzten Leitfähigkeitsart angeordnet sind, die sich von einer Oberfläche der Haloleiterschicht aus in deren Tiefe erstrecken, und in der Halbleiterschicht der einen LeitfähigkeitEart zweite zwischen den ersten liegende Doiienjngszonen der einen Leitfähigkeitsart und von höherer Leitfähigkeit gegenüber der Halbleiterschicht angeordnet sind, die sich tiefer in die Halb'eiterschicht hineinerstrecken als die ersten Dotierungszonen, dadurch gekennzeichnet, daß die HaIbleiterschicht der einen Leitfähigkeitsart als Halbleitersubstrat (1) mit einem spezifischen Widerstand größer als 10 000 Ohm · cm ausgeführt ist. und daß der spezifische Widerstand des Halbleitersubstrats (1) sowie die Tiefe der ersten (2,13,14 in Fig. l)und der zweiten (4, 5) Dotierungszonen und der Abstand

   8. Transistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß das Halbleitersubstrat schwach N-leitend ausgebildet ist und eine Lateral-NPN-Transistor-Zonenfolge aus zwei zweiten Dotierungszoner;, der Emitter- und der KLoilektorzone, die die gleiche Leitfähigkeitsart jedoch eine höhere Dotierungskonzentration als das schwach N-!eitende Halbleitersubstrat aufweisen, und aus einer dazwischen angeordneten ersten Dotierungszone, der Basiszone, der entgegengesetzten Leitfähigkeitsart enthält

   9. Transistor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß das Halbleitersubstrat schwach P-leitend ausgebildet ist und eine Lateral-PNP-Transistor-Zonenfolge aus einer ersten stark N-Ieitenden Dotierungszone, der Basiszone, und aus zwei zweiten P-leitenden Dotierungszonen, der Emitter- und der Kollektorzone, enthält.