DE2513458A1

DE2513458A1 - Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE2513458A1
Application number: DE19752513458
Authority: DE
Inventors: Tadaharu Tsuyuki; Hajime Yagi
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-03-28
Filing date: 1975-03-26
Publication date: 1975-10-02
Also published as: FR2266307A1; IT1034715B; CA1016664A; NL7503797A; GB1503570A; FR2266307B1

Description

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-800O München 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

Sony File S75P1O 26. März 1975

SONY CORPORATIOiJ Tokyo / Japan

Halbleiterbauelement
(Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 23 64 752.1-33))

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement nach dem deutschen Patent (Patentanmeldung P 23 64 752.1-33).

Bei der Serienherstellung von Bipolartransistoren ist es allgemein üblich, zur Ausbildung des Emitter-Basis-Übergangs eine üoppeldiffusionstechnik anzuwenden, bei der die Dotierungskonzentration des Emitters höher gewählt wird als die der ßasis. Wird diese Differenz größer, so vergrößert sich auch der Umitterwirkungsgrad und nähert sich mehr und mehr dem Wert Eins. Bei höheren Dotierungen jedoch werden auch die Gitterdefekte und Gitterverschiebungen oder -Versetzungen im Halb-

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leitersubstrat erhöht. Als Folge der hohen Dotierung wird andererseits die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in dem dotierten Bereich verkleinert. Eine Erniedrigung der Dotierung dagegen hat bei bisher bekannten Transistoren zur Folge, daß auch der Verstärkungsgrad erniedrigt wird.

Es gibt bereits einige bekannte Lehren und Techniken,gemäß denen sich eine Erniedrigung der Emitterdotierung erreichen läßt:

So ist in der US-PS 2 822 310 u.a. die Herstellung eines Transistors beschrieben, dessen Emitter einen Abschnitt mit hohem spezifischen Widerstand aufweist, in dem die Diffusionslänge größer ist als die Stärke oder Breite,und der Minoritätsladungsträgerstrom von der Basis kann vermindert werden, wenn angrenzend an den Abschnitt mit hohem spezifischen Widerstand ein ausreichend dicker Abschnitt mit niedrigem spezifischen Widerstand vorgesehen wird. Es wird angenommen, daß dabei ein Raumladungsbereich an der Grenze zwischen diesen beiden Abschnitten entstellt, der jedoch vernachläßig wird, da davon ausgegangen wird, daß der Minoritätsladungsträgerstrom in dem Abschnitt mit hohem spezifischen Widerstand einen kontinuierlichen Verlauf oder Übergang zu dem Minoritätsladungsträgerstrom im Bereich mit niedrigem spezifischen Widerstand aufweist. Bei diesem bekannten Halbleiterbauelement wird angenommen, daß die Diffusionslänge im Abschnitt mit niedrigem spezifischen Widerstand gleich ist zu der im Abschnitt mit hohem spezifischen Widerstand und die Weite oder Stärke des Abschnitts mit niedrigem spezifischen Widerstand ist größer als die Diffusionslänge. Entsprechend kann der Minoritätsladungsträgerstrom durch Minimisierung des Gradienten der Minoritätsladungsträgerkonzentration oder des Diffusionsstroms im Abschnitt mit niedrigem spezifischen Widerstand auf ein Minimum gebracht werden.

Weiterhin sind in der US-PS 3 591 430 und der FR-OS 2 130 Halbleiteranordnungen mit einer Emitterkonfiguration beschrie-

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ben, die in einer niedrig dotierten Epitaxialschicht ausgebildet ist. Die französische Patentanmeldung gibt auch an,daß die Stärke des niedrig dotierten Emitters kleiner sein soll als die darin auftretende Diffusionslänge und daß ein Übergang zwischen den niedrig und stark dotierten Emitterbereichen die Infiltration von Löchern begrenzt.

Schließlich offenbart die US-PS 3 500 141 eine Halbleiteranordnung, bei der zur Verminderung der Emitterkapazität ein niedrig dotierter Emitter vorgeschlagen wird. Der Emitterwirkungsgrad wird angehoben, da das Mobilitätsverhältnis oder das Verhältnis der Diffusionskoeffizienten der Majoritätsträger zu dem der Minoritätsträger im Emitter groß ausgelegt wird.

Der Erfindung liegt diesem Stand der Technik gegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement zu schaffen, das sich durch wesentlich verbesserte Betriebskennwerte insbesondere hinsichtlich eines ganz wesentlich erhöhten Stromverstärkungsfaktors bei wesentlich niedrigeren Rauschkennwerten auszeichnet. Außerdem soll das zu schaffende Halbleiterbauelement eine vergleichsweise sehr hohe Sperrspannungsgrenze bei hoher thermischer Stabilität besitzen. Ein weiteres Ziel besteht darin, das zu schaffende Halbleiterbauelement in integrierter Technik, also als Teil einer integrierten Schaltung zusammen mit anderen herkömmlichen Transistoren, einschließlich komplementärer Transistoren, herstellen zu können.

Die Erfindung weist die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale auf, deren vorteilhafte Weiterbildungen in Unteransprüchen gekennzeichnet sind.

Insbesondere betrifft die Erfindung damit ein Halbleiterbauelement, beispielsweise einen Bipolartransistor oder einen Thyristor, das vorallem einen Emitterbereich mit einer niedrigen Verunreinigungskonzentration aufweist, in dem die effektive Diffusionslänge L der Minoritätsladungsträger be-

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trächtlich größer ist als die Stärke des Emitterbereichs, wobei sich bei der angegebenen Merkmalskomibnation ein eingebautes elektrisches Feld ergibt, das größer ist als (kT/qL) und das so wirkt, daß der durch dieses eingebaute Feld erzeugte Driftstrom den vom basisbereich injizierten Minoritätsladungsträger-Diffusionsstrom im wesentlichen ausgleicht.

Mit der Erfindung lassen sich derartige Halbleiterbauelemente herstellen, die eine Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge von 50 bis 100 Mikron aufweisen. Während sich bei herkömmlichen, in üoppeldiffusionstechnik hergestellten Transistoren ein Stromverstärkungsfaktor in Emitter-Basis-Schaltung von etwa h = 500 ergibt, lassen sich mit der Erfindung Werte von 10 000 oder mehr erreichen.

Das eingebaute Feld ist vorzugsweise größer als 10 V/cm und die über dieses Feld auftretende Potentialsperre ist vorzugsweise größer als 0,1 eV.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht eines npn-Transistors zur Veranschaulichung der wesentlich neuen Merkmale und Kennzeichen der Erfindung;

Fig. 2 verdeutlicht das Verunreinigungsprofil bei der Halbleiterbereichsanordnung nach Fig. 1 und zeigt außerdem die Minoritätsträgerkonzentration im Emitterbereich;

Fig. 3 eine Teilschnittansicht eines integrierten Schaltkreischips, in dem ein npn-Transistor mit Merkmalen der Erfindung und zusätzlich ein pnp-Transistor in herkömmlicher Form ausgebildet sind, so daß ein komplimentäres Transistorpaar in einem integrierten Schaltkreischip vorliegt;

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Fig. 4 verdeutlicht den Stromverstärkungsfaktor in Emitterschaltung (h„„) als Funktion des Kollektorstroms und

Fig. 5 stellt eine sogeannte Rauschkarte dar, in der der Rauschfaktor als Funktion des Kollektorstroms aufgetragen ist.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung in Anwendung auf einen npn-Transistor ist in Fig. 1 dargestellt: Ein als Vorlage dienendes, stark mit n-Typ-Verunreinigungen dotiertes Substrat 1 kann speziell ein Siliziumscheibchen sein, das stark mit Antimon dotiert ist. Die Dotierungskonzentration beträgt vorzugs-

-1 Q _ -D

weise 4 χ 10 cm . Dies ergibt einen spezifischen Widerstand von annähernd O,OlITlcm. Es wurde ermittelt, daß die Schwankungen der Dotierung spezifische Widerstandswerte zwischen 0,008 und 0,012 .O-cm ergeben können. Die Dicke des Substrats beträgt vorzugsweise etwa 250 Mikron.

Auf dein Substrat 1 ist eine zusammen mit dem η -Substrat 1 als Kolloktor dienende n-Typ-Siliziumepitaxialschicht 2 ausgebildet. Diese Lpitaxialschicht 2 ist mit Antimon niedrig so dotiert,

14 -3 daß sich eine Dotierungskonzentration von 7 χ 10 cm ergibt. Der spezifische Widerstand beträgt etwa 8 bis 10 Λ cm. Diese Epitaxialschicht ist vorzugsweise etwa 20 Mikron stark.

Auf der n-Typ-Schicht 2 ist als aktive Basis für den Transistor selektiv eine p-Typ-Diffusionsschicht 3 ausgebildet. Als Dotierungsmittel kann Bor in ausreichender Menge vorgesehen werden, um eine Dotierungskonzentration von 1 χ 10 cm zu erhalten. Die Dicke der Schicht 3 beträgt etwa 1 Mikron. Die Borionen können selektiv unter Beaufschlagung mit einer Energie von 50 keV implantiert werden, und zwar mit einer Dotierungsflä-

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chenkonzentration von 1 χ 10 Atomen/cm und bis zu einer Tiefe von 1,5 Mikron, weil dadurch die Steuerung des Faktors h „ genauer wird.

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Auf der n-Schicht 2 wird sodann zur Herstellung eines Emitters eine n-Typ-Siliziumepitaxialschicht 4 ausgebildet. Diese Schicht 4 ist mit Antimon niedrig dotiert, wobei die Dotierungskonzentration etwa 5,5 χ 10' cm beträgt. Der spezifische Widerstand liegt bei etwa 1 .CLcm und die Dicke der Schicht 4 beträgt ungefähr 2 bis 5 Mikron.

Sodann wird eine stark mit Phosphor dotierte η -Typ-Diffusionsschicht 5 hergestellt. Diese Diffusionsschicht weist eine Flächendotierungskonzentrat
von etwa 1,0 Mikron auf.

20 -3 chendotierungskonzentration von etwa 10 cm und eine Dicke

Ein n-Typ-Diffusionsbereich 6,der stark mit Phosphor dotiert ist, umgibt den soweit beschriebenen npn-Transistor. Die Do-

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tierung liegt bei etwa 3 χ 10 cm als Flächenkonzentration. Diese Dotierung dringt in die n-Typ-Schicht 2 ein, bis sie den η -Bereich 1 des Substrats erreicht. Der Bereich 6 trägt zur Symmetrierung des Kennwerts h „ bei symmetrischem Transistorbetrieb bei.

Als Zuleitungsweg zur Basis 3 dient ein diffundierter p-Typ-Bereich 7. Dieser mit Bor dotierte Bereich 7 weist eine Dotie-

19-3 rungskonzentration von etwa 3 χ 10 cm an der Oberfläche auf. Der diffundierte Bereich 7 dringt durch die n-Schicht 4 in die p-Basisschicht 3 ein, die den Emitterbereich 4 begrenzt und umgibt.

Als Basiskontaktbereich dient ein stark mit Bor dotierter p-Typ-Diffusionsbereich 8.

An der Unterfläche des Substrats 1 wird eine Aluminiumschicht als Kollektorelektrode 9 ausgebildet. Auf dem Basiskontaktbereich 8 wird ebenfalls Aluminium als Basiselektrode 10 vorgesehen, während wiederum Aluminium als Emitterelektrode 11 auf den stark dotierten Emitterbereich 5 aufgebracht wird.

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Zur Passivierung dient eine die obere überfläche der Vorrichtung überdeckende Siliziumdioxidschicht G7.

uei dem soweit beschriebenen Aufbau ergibt sich, daß die n-Schicht 2 und die o-Schicht 3 einen Kollektor-üasis-Übergang bilden, während zwischen der p-Schicht 3 und der n-Schicht ein Emitter-ßasis-Übergang 13 entsteht. Die n-Schicht 4 und die n⁺-Schicht 5 bilden einen L-H-Ubergang 14 zwischen zwei Schichten vom gleichen Verunreinigungstyp. Dabei sei erläuternd bemerkt, daß der Ausdruck L-H zwei aneinanderstoßende Bereiche des gleichen Verunreinigungstyps angibt, von denen der eine niedrig (.leicht) und der andere stark (hoch) dotiert ist. Der Abstand oder die Stärke bzw. Weite W zwischen dem Emitter-Basisübergang 13 und dem L-H-Übergang 14 beträgt etwa 4 Mikron.

Die Fig. 2 veranschaulicht das Verunreinigungsprofil und die Minorirätsladungsträgerkonzentration im Emitter bei dem oben beschriebenen Halbleiterbauelement. Der obere Teil der Figur verdeutlicht die relative Lage von Emitter, Basis und Kollektor zueinander. Der mittlere Teil des Diagramms zeigt die Verunreinigungskonzentration in Atomen pro cm von der entsprechend gekennzeichneten äußeren Oberfläche des Substrats 1 an. Der untere Teil dieser Figur läßt den relativen Anteil der Minoritätsladungsträgerkonzentration in logarithmischem Maßstab in verschiedenen Bereichen beginnend mit dem η -Bereich 5 über den Emitterbereich 4 erkennen. Ergibt sich zwar eine vergleichsweise große Minoritätsladungsträgerdiffusionslänge, ist jedoch das eingebaute Feld nicht stark genug, so entspricht der Verlauf der Minoritätsladungsträgerkonzentration beispielsweise der gestrichelten Linie (a). Bei Verwirklichung der Erfindung dagegen zeigt sich für die Minoritätsladungsträgerkonzentration der Verlauf entsprechend der Linie (b).

Mit dem soweit beschriebenen Aufbau eines Halbleiterbauelements ergibt sich ein hoher h_F„-Kennwert. Um zu erläutern, weshalb dieses Ergebnis erhalten wird, sei bemerkt, daß der

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Stromverstärkungsfaktor bei Emitter-Basis-Schaltung (h_pF) einer der wesentlichen Parameter eines Transistors ist. Dieser Faktor läßt sich allgemein darstellen als

worin ⁰^ den Stromverstärkungsfaktor in Basis-Basis-Schaltung angibt. Dieser Stromverstärkungsfaktor g£ ist gegeben zu

(U= QC* - fh - T (2)

worin mit d- ein Kollektormultiplikationsverhältnis, mit (b ein Basistransportfaktor und mit 'X der Emitterwirkungsgrad bezeichnet sind.

Für einen npn-Transistor beispielsweise ergibt sich der Emitterwirkungsgrad zu

T -

^Jn

= 1

Jn + Jp 1 + Jp/Jn

worin mit Jn die Elektronenstromdichte aufgrund der vom Emitter zur Basis über den Emitter-Basis-Ubergang injizierten Elektronen und mit Jp die Löcherstromdichte bezeichnet sind, die sich aufgrund der von der Basis zum Emitter in umgekehrter Richtung über den gleichen Übergang injizierten Löcher ergibt.

Die Elektronenstromdichte Jn ist gegeben zu

_{Jn β}

2Ϊ

_m _(e kT

TL _Jp = -q · "Ρ · ^Pn . (e^kT -1) (5)

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Darin sind mit Ln die Elektronendiffusionslänge in der p-Typbasis, mit Lp die Löcherdiffusionslänge im n-Typ-Emitter bestimmt durch den Ausdruck ^/Dp t ' (t = Löcherlebensdauer), mit Dn die Elektronendiffusionskonstante, mit Dp die Löcherdiffusionskonstante, mit Np die Elektronenkonzentration in der p-Typ-liasis im Gleichgewichtszustand, mit Pn die Löcherkonzentration im n-Typ-Emitter im Gleichgewichtszustand, mit ν die über dem Emitter-Basis-Ubergang stehende Spannung, mit T die Temperatur, mit q die Ladung des Elektrons und mit k die Boltzmann-Konstante bezeichnet.

Der Wert 6 des Verhältnisses von Jp und Jn läßt sich darstellen zu

S = ^E = in . D£ _m Pn

Jn Lp Dn np ^v '

und ist außerdem gegeben zu

r W Dn ¹⁴A .-,.

^{d =} Lp" ' Dn" -Ν" ⁽⁷⁾

Durch Substitution des Verhältnisses ergibt sich

np

worin mit N die Akzeptorkonzentration im ßasisbereich, mit Ν-, die Donatorkonzentration im Emitterbereich und mit W die Basisstärke oder -weite bezeichnet sind, auf die die Elektronendiffusionslänge begrenzt ist.

Die Trägerdiffusionskonstanten Dn und Dp sind Funktionen der Trägerbeweglichkeit und der Temperatur und können als im wesentlichen konstant angesetzt werden.

Bei dem Aufbau des Halbleiterbauelements nach Fig. 1 liegt
der niedrig dotierte Emitter 4 zwischen dem Emitter-Basis-

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übergang 13 und dem L-H-Ubergang 14, so daß der Wert Lp sehr groß wird. Als Beispiel sei angegeben, daß sich bei einer Verunreinigungskonzentration von 5,5 χ 10 cm für den niedrig dotierten Emitter 4 und bei einer Herstellung der Epitaxialschicht in gutem Gitterzustand für Lp Werte von etwa 50 bis 100 Mikron ergeben.

Ein wesentliches Merkmal für die Erfindung ergibt sich daraus, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge im Emitter größer ist als die Stärke oder Weite W zwischen dem Emitter-Basis-übergang und dem L-H-Übergang im niedrig dotierten Emitter.

Ein weiteres wesentliches Kennzeichen der Erfindung ist darin zu sehen, daß der L-H-Ubergang 14 im Emitter liegt. Dieser L-H-Übergang 14 bildet das erwähnte "eingebaute Feld" im Emitter, das in solcher Richtung wirkt, daß der Löcherstrom vom Emitter-Basis-Übergana 13 vermindert wird.

Das eingebaute Feld des L-H-Übergangs muß größer sein als kT/ (qLp) und ist vorzugsweise größer als 10 V/cm. Wird dieser Forderung genügt, so läßt sich die Gleichung (5) wie folgt darstellen:

Jp¹ = K

J-IJ.V I Λ. J. I

- ι

worin mit K eine Konstante kleiner als eins, mit Dp¹ die Löcherdiffusionskonstante, mit Pn' die Löcherkonzentration und mit Lp¹ die Löcherdiffusionslänge im stark dotierten Emitter bezeichnet sind. Der erste Term gibt die in den stark dotierten Emitter injizierte Stromdichte an. Der zweite Term dagegen

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entspricht der im niedrig dotierten Emitter rekombinierten Stromdichte und für tanh (W /Lp) ergibt sich unter der Bedingung Lp >> W ungeführ U /Lp. Der Wert des ersten Terms ist kleiner als der des zweiten und Jp' wird durch die im stark dotierten Emitter auftretende Rekombination nicht wesentlich beeinflußt.

Die Potentialdifferenz des eingebauten Felds ist vorzugsweise größer als O,l eV.

Die gesamte Stärke oder Weite des niedrig dotierten Emitters und des stark dotierten Emitters 5 ist kleiner als die Diffusionslänge im niedrig dotierten Emitter 4. Die Stärke des stark dotierten Emitters 5 ist kleiner als die des niedrig dotierten Emitters 4. ,

Die sehr niedrigen Rauschkennwerte lassen sich wie folgt erklären:

Der Gitterdefekt oder die Gitterverschiebung ist stark vermindert, da der Emitter-Basis-Übergang 13 durch den niedrig dotierten Emitter 4 und die ebenfalls niedrig dotierte Basis gebildet wird. Die Verunreinigungskonzentration im niedrig dotierten Emitter 4 sollte unter dem Gesichtspunkt der Rauschkennwerte, der Lebensdauer T und der Minoritätsträgerdiffusionslänge Lp auf einen Wert begrenzt werden, der kleiner ist als 1O¹⁸CnT³.

Ein weiterer Faktor, der einen niedrigen Rauschpegel verursacht, ist darin zu sehen, daß der Emitterstrom sowohl im niedrig dotierten Emitter 4 als auch in der niedrig dotierten Basis 3 weitgehend in Vertikalrichtung fließt.

Für einen typischen Transistor gemäß der Erfindung ist der hohe Stromverstärkungsfaktor in Emitter-Basis-Schaltung (h™) in Fig. 4 verdeutlicht.

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Außerdem zeigt Fig. 5 die Linie einer sogenannten Rauschkarte für ein Halbleiterbauelement gemäß Fig. 1. Der Bereich innerhalb der im wesentlichen parabolförmigen Linie liegt unter 3 dB.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausfuhrunisform der Lrfindung, bei der der anhand der Fig. 1 beschriebene npn-Transistor Teil einer integrierten Schaltung ist, die ein oder mehrere andere Halbleiterbauelemente aufweist, beispielsweise einen pnp-Transistor herkömmlicher Bauart. Diese beiden Transistoren bilden ein komplementäres Paar. In dem mit Bezugszeichen 30 bezeichneten p-Typ-Substrat ist ein npn-Transistor 31 in der anhand von Fig. beschriebenen Weise ausgebildet. Dieser Transistor weist im wesentlichen einen stark dotierten Kollektor 1, einen niedrig dotierten Kollektor 2, eine niedrig dotierte Basis 3, einen niedrig dotierten Emitter 4, einen stark dotierten Bereich 5, einen Kollektorzuführungsbereich 6, einen Kollektorkontaktbereich 15, einen Basiszuführunqsbereich 7, einen Basiskontaktbereich 8, eine Kollektorelektrode 9, eine Basiselektrode 10 und eine Emitterelektrode 11 auf. Im gleichen Substrat 30 befindet sich außerdem ein herkömmlicher pnp-Transistor 32, der einen p-Typ-Kollektor 63, eine n-Typ-Basis 64, einen p-Typ-Emitter 38, einen p-Typ-Kollektorzuführbereich 37, einen p-Typ-Kollektorkontaktbereich 48, einen n-Typ-Basiskontaktbereich 35, eine Kollektorelektrode 39, eine Basiselektrode 40 und eine Emitterelektrode 41 besitzt. Die beiden Transistoren 31 und 32 sind elektrisch gegeneinander durch pn-übergänge isoliert. Mit dem Substrat 30 ist ein p-Typ-Isolationsbereich 50 verbunden, der die beiden npn- bzw. pnp-Transistoren 31 bzw. 32 umgibt. Drei n-Typ-Bereiche 61, 62 und 66 bilden einen becherartigen Isolationsbereich, der den pnp-Transistor 32 umgibt.

In diesem integrierten Schaltkreis wird eine Mehrzahl von Paaren oder Trios gleichzeitig ausgebildet. Beispielsweise können die η -Bereiche 1 und 61 durch eine selektive Diffusion in das

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p-Typ-Substrat 30 hinein gleichzeitig hergestellt werden. Die η -Bereiche 2 und 62 werden ebenfalls gleichzeitig durch epitaxiales Wachstum einer η -Schicht hergestellt. Der die Basis des npn-Transistors 31 bildende ρ -Bereich 3 und der .Kollektorbereich o3 des pnp-Transistors 32 werden durch epitaxiales ^achstura einer p~-Typ-Schicht oder durch selektive Diffusion erzeugt. Die n~-Bereiche 4 (niedrig dotierter Emitter des npn-Transistors) und 64, also die Basis des pnp-Transistors, werden durch η-Typ epitaxiales Wachstum erzeugt. Die η -Bereiche 6 und 66 werden durch n-Typ-Diffusion hergestellt. Entsprechend werden die p-Bereiche 7 und 37 durch p-Typ-Diffusion erzeugt. Auch die ρ -Bereiche 8, 38 und 48 werden durch p-Typ-Diffusion hergestellt. Die η -Bereiche 5 (Emitter des npn-Transistors) und 15 (Kollektorkontaktbereich des npn-Transistors) und 35 (Basiskontaktbereich des pnp-Transistors) werden durch Diffusion ausgebildet.

Das Verteilungs- oder Flächeninuster des stark dotierten Emitterbereichs kann zweckentsprechend willkürlich gewählt werden. Beispielsweise können ein ringförmiger Bereich oder mehrere solcher Bereiche vorgesehen werden.

Der aktive Basisbereich kann aus einem relativ stark dotierten und einem niedrig dotierten Bereich bestehen. Der erstere wird in einem Gitter- oder Streifenmuster hergestellt, das dazu beiträgt, den Basiswiderstand zu vermindern. Die Minoritätsladungsträger werden in erster Linie durch den letzteren Bereich transportiert.

Obgleich die Erläuterungen zu Fig. 1 sich auf einen npn-Transistor bezogen, läßt sicli selbstverständlich in analoger Weise auch ein pnp-Transistor mit vergleichbarem Aufbau und ähnlich guten Kennwerten herstellen. Es sei auch betont, daß sich die Erfindung vorteilhaft auf Ilalbleiterthyristoren vom npnp-Typ anwenden läßt.

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Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung ein Halbleiterbauelement mit hohem Stromverstärkungsfaktor geschaffen wurde, das eine niedrige Verunreinigungskonzentration in einem Emitterbereich des Bauelements aufweist und bei dem die injizierte MinoritätsJadunqstrügerdiffusionslünge L größer ist als die Stärke oder Weite des Emitters. Dieses Bauelement weist außerdem einen Bereich hoher Verunreinigungskonzentration vom gleichen Leitfähigkeitstyp im Emitter auf. Dieser Bereich überdeckt zumindest teilweise den erwähnten Emitterbereich und bildet damit ein eingebautes Feld, wodurch sich ein Driftstrom von Minoritätsladungsträgern in Umkehrrichtung, also gegen den Basisbereich ergibt. Das eingebaute Feld ist größer als kT/(qL), so daß der sich angrenzend an das eingebaute Feld ergebende Driftstrom im wesentlichen den vom Basisbereich injizierten Minoritätsladungsträger-Diffusionsstrom beseitigt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. »ialbleiterbauelement mit einem ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, der in einen ersten niedrig dotierten, angrenzend an den pn-übergang zu einem zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps angeordneten Abschnitt und in einen stark dotierten Abschnitt unterteilt ist, wobei zwischen den beiden Abschnitten ein L-H-Übergang liegt, sowie mit einem dritten, an den zweiten angrenzenden Halbleiterbereich und mit Anschlußelementen zum Anlegen einer Vorspannung, durch die Majoritätsladungsträger im ersten und durch den zweiten zum dritten Bereich

transportiert werden, nach Patent (Patentanmeldung

P 23 64 752.1-33), dadurch gekennzeichnet, daß der L-H-Ubergang innerhalb der Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge L im niedrig dotierten Abschnitt (4) liegt und daß das durch die unterschiedliche Dotierung der beiden Abschnitte (4, 5) im Bereich des L-H-Ubergangs (14) erzeugte eingebaute Feld einen Wert aufweist, der größer ist als kT/(qL), worin mit k die Boltzmann-Konstante, mit T die Temperatur und mit q die Ladung des Elektrons bezeichnet sind.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Stärke des eingebauten Felds größer ist als 10 V/cm.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentialsperre über den L-H-Übergang (14) größer ist als 0,1 eV.

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4. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der vom zweiten Bereich (3) injizierte und im stark dotierten Abschnitt (5) rekombinierte Minoritätsladungsträgerstrom kleiner ist als der im niedrig dotierten Abschnitt(4) rekombinierte Minoritätsladungsträgerstrom.

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4?

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