DE2516877A1

DE2516877A1 - Halbleiterbauelement

Info

Publication number: DE2516877A1
Application number: DE19752516877
Authority: DE
Inventors: Kunizo Suzuki
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1974-04-18
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1975-10-23
Also published as: JPS50137478A; FR2307377B3; US4035824A; CA1025560A; DE2516877C2; FR2307377A1; GB1495358A; NL7504673A

Description

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8000 München 22 D-48OO Bielefeld 2516877

Triftstraße 4 Siekerwall 7

SONYCORPORATION
Tokyo / Japan

HALBLEITERBAUELEMENT

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement und bezieht sich insbesondere auf einen Transistor, fur den gilt, daß die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im Emitter größer ist als bei herkömmlichen Transistoren.

Der technisch-physikalische Aufbau von Transistoren, für die die genannte Bedingung Gültigkeit hat, ist bereits vorgeschlagen worden und in der DT-OS 2 364 752 sowie in der DT-OS 2 364 753 beschrieben. Für Transistoren nach der erstgenannten Offenlegungsschrift wird durch bestimmte Dotierungsübergänge ein eingebautes Feld im Emitter erzeugt, während bei Transistoren nach der zweitgenannten Offenlegungsschrift angrenzend an den Emitter ein als Reinjektionsquelle wirkender Halbleiterbereich ausgebildet ist und/oder bestimmte andere Maßnahmen getroffen sind, um die erwähnte Bedingung zu erfüllen, daß die Diffusionslänge der Mi noritäts ladungsträger im Emitter wesentlich größer wird als bei bisher bekannten Transistoren.

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Für den Emitterbereich eines Transistors wird im allgemeinen eine hohe Dotierung eines Verunreinigungsmaterials in einem Halbleitermaterial vorgesehen; dabei wird die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger sehr klein im Vergleich zur Weife oder Stärke des Emitterbereichs.

Es sind jedoch auch schon Transistoren beschrieben worden,fUr die ein niedrig dotierter Emitter vorgeschlagen wird. Beispiele dafür sind in den US-PSen 2 822 310, 3 500 141 und 3 591 430 sowie in der FR-OS 2 130 399 beschrieben.

Obwohl sich die bereits vorgeschlagenen Transistortypen nach den genannten deutschen Offenlegungsschriften durch einen vergleichsweise sehr hohen Verstärkungsfaktor bei niedrigem Rauschen auszeichnen, sind einige Verbesserungen wünschenswert, insbesondere hinsichtlich der Betriebszuverlässigkeit, wenn solche Halbleiterbauelemente Teil einer größeren integrierten Schaltung sind.

Neben der Erzeugung eines Halbleiterbauelements, insbesondere eines Transistors, der sich durch eine große Ladungsträger-Diffusionslänge im Emitter und damit durch einen hohen Stromverstärkungsfaktor Iw bei guten Rauschkennwerten auszeichnet, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, derartige Transistoren so zu verbessern, daß sich der Stromverstärkungsfaktor in einem weiten Bereich zuverlässig steuern läßt, daß eine verminderte Kristallverformung und -Versetzung nahe des Emitter-Basis-Übergangs auftritt und die Richtung des vom Emitter durch die Basis zum Kollektor fließenden Stroms im wesentlichen parallel wird, um die Durchgangs-oder Übergangszeit der Ladungsträger zu minimisieren. Außerdem soll sich das zu schaffende Halbleiterbauelement durch hohe Leistungskennwerte bei bester Zuverlässigkeit auszeichnen und leicht als Teil eines integrierten Schaltkreises herstellbar sein. Weiterhin soll eine verminderte Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit an der Oberfläche des niedrig dotierten Emitters auftreten und der Einfluß elektrischer Felder im Bereich und außerhalb des niedrig dotierten Emitters soll vermindert werden.

Die Erfindung ist bei einem Halbleiterbauelement mit einem ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitetyps, in dem ein niedrig/hoch-dotierter Übergang (L/H-Übergang) aus-

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gebildet ist, mit einem zweiten Halbleiterbereich eines entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, der einen ersten pn-Übergang zum niedrig dotierten Teil des ersten Halbleiterbereichs bildet und mit einem dritten Halbleiterbereich vom Leitfähigkeitstyp des ersten Bereichs, dereinen zweiten pn-Übergang zum zweiten Bereich bildet, dadurch gekennzeichnet, daß eine isolierende Schicht wenigstens einen Oberflächenbereich des niedrig dotierten Teils des ersten Halbleiterbereichs überdeckt.

Vorteilhafte Weiterbildungen dieses Erfindungsgedankens sind in Unteransprüchen gekennzeichnet.

Wie die bereits vorgeschlagenen und in den genannten deutschen Offenlegungsschriften beschriebenen Halbleiterbauelemente (vor allem Transistoren) zeichnet sich auch ein erfindungsgemäßes Halbleiterbauelement durch eine große Diffusions länge der Ladungsträger im Emitterbereich aus, die durch die erfindungsgemäße isolierende Schicht, die den niedrig dotierten Emitterbereich überdeckt, noch verbessert wird. Der Stromverstärkungsfaktor (beispielsweise für Emitter-Basisschaltung) h _p ist verbessert und läßt sich zuverlässig über einen weiten Bereich steuern. Die Kristallverformung und/ oder -Versetzungen im Kristallgitter nahe des Emitter-Basisübergangs sind stark vermindert und gleichzeitig liegen die Rauschwerte sehr niedrig. Es läßt sich eine im wesentlichen parallele Richtung des vom Emitter durch die Basis zum Kollektor fließenden Stroms feststellen, so daß die Übergangszeit der Ladungsträger sehr klein wird. Die Leistungskennwerte sind ausgezeichnet und es ergibt sich eine hohe Zuverlässigkeit, wobei die Herstellung im Rahmen eines integrierten Schaltkreises besonders einfach wird.

Die Erfindung läßt sich mit zweckentsprechenden Abwandlungen auf eine ganze Reihe von Halbleitervorrichtungen vorteilhaft anwenden.

Die Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit an der Oberfläche des niedrig dotierten Emitterbereichs ist beträchtlich vermindert; ebenso wie der Einfluß elektrischer Felder angrenzend und/oder außerhalb des niedrig dotierten Emitterbereichs»

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Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten sind nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnungen näher beispielsweise erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Schnittansicht einer Ausführungsform eines Halbleiterbauelements mit erfindungsgemäßen Merkmalen;

Fig. IA, IB bzw. IC einzelne Energieniveau-Diagramme zur Erläuterung der Arbeitsweise des Halbleiterbauelements nach Fig. 1;

Fig. 2-4 jeweils schematische Teilschnittansichten einer zweiten, dritten bzw. vierten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 5 und 6 schematische Schnittansichten einer fünften und sechsten Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 7 und 8 Draufsichten auf eine siebte bzw. achte Ausführungsform der Erfindung;

Fig. 9 bis 18 schematische Schnittdarstellungen einer neunten, zehnten usw. bis achtzehnten Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 9E ein schematisches Energieniveau-Diagramm zur Erläuterung eines erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements, das dem Aufbau nach Fig. 9 entspricht.

Das in Fig. 1 schematisch als Transistor dargestellte Halbleiterbauelement weist drei Halbleiterbereiche abwechselnd unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps auf, zwischen denen insgesamt zwei pn-Übergänge ausgebildet sind. Als Ausführungsbeispiel wird auf einen npn-Transistor Bezug genommen, jedoch haben die Erläuterungen für einen pnp-Transistor analoge Gültigkeit, wenn unter Einhaltung bestimmter Anpassungsvorschriften die Leitfähigkeitstypen der Halbleiterbereiche anders gewählt sind.

Die Fig. 1 zeigt insbesondere einen Bipolar-Transistor, der einen niedrig dotierten Emitter aus η-leitendem Silizium mit einer Verunreinigungskonzentration von weniger als

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10 Atomen/cm , eine niedrig dotierte Basis 2 aus p-leitendem Silizium mit einer Verun-

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reinigungskonzentration von weniger als 10 Atomen/cm und einen niedrig dotierten Kollektor 3 aus η-leitendem Silizium aufweist. Der erste pn-Übergang, also insbesondere der Emitterübergang 31, liegt zwischen dem Emitter (erster Bereich) 1 und der Basis (zweiter Bereich) 2, während der zweite pn-Übergang, d.h. insbesondere der Kollektorübergang 32 zwischen der Basis 2 und dem Kollektor (dritter Bereich) 3 ausgebildet ist.

Drei stark dotierte Bereiche, A₁ 5 und 6 für den Emitter, die Basis bzw. den Kollektor sind so angeordnet, daß drei L/H-Übergänge 21, 22 bzw. 23 zu den niedrig dotierten Bereichen 1,2 bzw. 3 entstehen. (UnterL/H-Übergang wird dabei ein Halbleiterübergang zwischen zwei Bereichen gleichen Verunreinigungstyps verstanden, die zum einen jeicht = niedrig, und zum andern hoch = stark dotiert sind).

Eine isolierende Schicht 100, be is pi eis zwei se aus Siliziumdioxyd (SiO2) überdeckt die gesamte Oberfläche la des niedrig dotierten Emitters 1, einen Teil des stark dotierten Emitterabschnitts 4 und einen Teil des stark dotierten Basisbereichs 5. Eine Emitterelektrode 7 bildet einen ohmschen Kontakt zu dem stark dotierten Emitterteil 4 und erstreckt sich über die isolierende Schicht 100, wobei der gesamte L/H-Übergang 21 überdeckt wird. Eine Basiselektrode 8 steht in ohmschen Kontakt mit dem stark dotierten Basisbereich 5 und erstreckt sich ebenfalls über die isolierende Schicht 100, wobei der gesamte Oberflächenteil des Emitter-Basis-Übergangs 31 überdeckt wird. Eine Kollektorelektrode 9 steht in ohmschen Kontakt mit dem stark dotierten Kollektorbereich ό.

Der soweit beschriebene Transistor läßt sich beispielsweise in den folgenden Verfahrensstufen herstellen:
Es wird ein η-leitendes Siliziumsubstrat vorbereitet, das den niedrig dotierten Bereich und den stark dotierten Bereich ό enthält. Der stark dotierte Bereich 6 weist eine Verun-

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reinigungskonzentration von etwa 2x10 Atomen/cm an der Oberfläche auf, während der niedrig dotierte Bereich 3 eine Verunreinigungskonzentration von etwa 3x10 Ato-

3
men/cm besitzt. Der niedrig dotierte Bereich 3 läßt sich durch Epitaxialwachstum über dem stark dotierten Bereich ό erzeugen und weist eine Stärke von etwa 10 Micron auf.

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Der niedrig dotierte Basisbereich 2 mit p-Leitfähigkeit wird durch Ionenimplantation von Bor auf der Oberfläche des niedrig dotierten Kollektorbereichs 3 unter Verwendung einer Siliziumdioxydmaske hergestellt. Die Verunreinigungskonzentration des Basisbereichs 2

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beträgt etwa 1 χ 10 Atome/cm , und die Stärke liegt bei etwa 2 Micron. Die für die Implantation aufzuwendende Energie liegt bei etwa 55 keV.

Nach einer Wärmebehandlung wird die niedrig dotierte η-leitende Schicht 1 durch ein zweites Epitaxia !wachstum auf dem Substrat erzeugt. Die Verunreinigungskonzentration

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dieser Schicht 1 beträgt 3x10 Atome/cm und weist eine Stärke von 10 Micron auf.

Die isolierende Schicht 100 wird durch thermische Oxydation der Epitaxialschicht 1 unter einer Dampf- und Sauerstoffgasatmosphäre und bei einer Temperatur von etwa 1100⁰C hergestellt. Die Dicke der isolierenden Schicht 100 beträgt etwa 1 Micron. Daraufhin wird durch die in der isolierenden Schicht 100 ausgebildete Öffnung die stark dotierte Basis mittels einer bekannten selektiven Diffusionstechnik eindiffundiert. Der zusätzliche p-leitende Bereich 10 wird durch selektive Diffusion über die andere Öffnung der isolierenden Schicht 100 ausgebildet.

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Die Oberflächen-Verunreinigungskonzentration des Bereichs 10 liegt bei 10 Atomen/cm Der zusätzliche Bereich 10 liegt nahe des und in Berührung mit dem stark dotierten Basisbereich 5, so daß zwischen diesen beiden Bereichen ein L/H-Übergang 22 entsteht. Auf der Oberfläche der p-leitenden Bereiche 5 und 10 wird eine neue Oxydationsschicht erzeugt.

Der stark dotierte Emitterbereich 4 mit n-Leitfähigkeit wird durch selektive Diffusion über die in der isolierenden Schicht 100 vorhandene Öffnung hergestellt. Die Oberflächen-

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Verunreinigungskonzentration im Bereich 4 liegt bei 2x10 Atomen/cm . Die Diffusionstiefe des Bereichs 4 beträgt 3 Micron. Der stark dotierte Emitterbereich 4 bildet einen L/H-Übergang 20 zum niedrig dotierten Epitaxialemitter 1.

Die isolierende Schicht 100 verbleibt auf der Oberfläche der Halbleiterschicht und bedeckt die gesamte Oberfläche des niedrig dotierten Emitters !,eines Teils des stark dotierten

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Emitterbereichs 4 und die gesamte Oberfläche des zusätzlichen Bereichs 10 sowie einen Teil des stark dotierten Basisbereichs 5.

Die Metallelektroden 7, 8 und 9 werden durch ein Verdampfungsverfahren hergestellt.

Bei dem soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Transistor werden der zwischen dem Emitterbereich 1 und dem Basisbereich 2 liegende pn-Übergang 31 in Vorwärts- oder Durchlaßrichtung und der pn-Ubergang 32 zwischen dem Basisbereich 2 und dem Kollektorbereich 3 in Umkehr- oder Sperr-Richtung vorgespannt, um eine Verstärkungswirkung zu erzielen oder die pn-Übergänge 31 und 32 werden - um einen Schaltbetrieb zu verwirklichen - in Sperr- oder Durchlaßrichtung beaufschlagt. Während des Betriebs fließt ein Haupt- oder Elektronenstrom J from Emitterbereich 1 zum Kollektorbereich In diesem Fall sind die Elektronen Majoritätsladungsträger im Emitterbereich 1 und im Kollektorbereich 3, jedoch Minoritätsladungsträger im Basisbereich 2. Am in Durchlaßrichtung gepolten Emitter-Übergang 31 muß zusätzlich zum Elektronenstrom J der Löcherstrom J vom Basisbereich 2 zum Emitterbereich 1 betrachtet werden. Wird das Verhältnis

der beiden Stromkomponenten J /J klein, so ergibt sich ein hoher Emitter-Injektions-

p η

Wirkungsgrad und damit wird der Stromverstärkungsfaktor des Transistors <£(für Basis-Basis-Schaltung) oder h (Emitter-Basis-Schaltung) erhöht.

Die Konstruktions- und Herstellungsbedingungen für alle nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung lassen sich im wesentlichen wie folgt zusammenfassen:

1.1 Der Emitterbereich 1 (z.B. als epitaxiale Wachstumsschicht) mit einer Verunreini-

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gungskonzentratibn von weniger als 10 Atomen/cm muß vorhanden sein;

1.2 Der Basisbereich 2 mit einer Verunreinigungskonzentration von weniger als

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10 Atomen/cm muß vorhanden sein;

1.3 Der Kollektorbereich 3 mit einer Verunreinigungskonzentration von weniger als

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10 Atomen/cm muß vorhanden sein.

1.4 Die drei die L/H-Übergänge 21, 22 bzw. 23 zum Emitterbereich 1, den Basisbereich 2 bzw. den Kollektorbereich 3 bildenden Bereiche 4, 5 und ό müssen

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vorhanden und vom gleichen Leitfähigkeitstyp sein wie die Bereiche 1,2 bzw. 3, und eine hohe Verunreinigungskonzentration aufweisen im Vergleich zu den zugeordneten Bereichen 1, 2 bzw. 3. In diesem Fall müssen die L/H-Übergänge oder wenigstens der L/H-Übergang 21 eine Potentialsperre bilden, die höher liegt, wie die Energie der Minoritätsladungsträger (Löcher) oder mindestens gleich hoch wie Wärmeenergie. Diese Pegeldifferenz (bezogen auf die Höhe der Potentialsperre) sollte möglichst größer sein als 0,1 eV.

1.5 Der Abstand des pn-Übergangs 31, der durch den Emitterbereich 1 und den Basisbereich 2 gebildet ist, zur Oberfläche la des Emitterbereichs 1, der der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats zugekehrt ist, ist kleiner als die Diffusionslänge der Mi noritäts ladungsträger (Löcher) im Emitterbereich 1. In anderen Worten: Die Distanz zwischen dem pn-Übergang 31 und der Oberfläche la wird kleiner gewählt als die Diffusionslänge der Mi noritäts ladungsträger im Emitterbereich 1.

1.6 Die Oberfläche la des Emitterbereichs 1, die der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats zugekehrt ist, ist mit der isolierenden Schicht 100 bedeckt, die nach der Epitaxialwachstumsstufe des Emitterbereichs 1, jedoch vordem L/H-Übergang 21 ausgebildet worden ist.

Ein Transistor mit diesen konstruktiven Merkmalen zeichnet sich durch einen erhöhten Stromverstärkungsfaktor h_p aus. Dies beruht darauf, daß die vom Basisbereich 2 in den Emitterbereich 1 injizierten Löcher eine lange Lebensdauer haben aufgrund der Tatsache, daß der Emitterbereich 1 eine niedrige Verunreinigungskonzentration, wesentlich überlegene Kristalleigenschaften usw. aufweist und die Diffusionslänge der Löcher im Emitterbereich groß wird. Der Emitter-Injektionswirkungsgrad wird also verbessert. Wie weiter die Fig. IA durch das Energie-Pegeldiagramm entlang der Linie A-A in Fig. 1 veranschaulicht, tritt der vom p-Typ-Basisbereich 2 in den n-Typ-Emitterbereich 1 injizierte Löcherstrom J in das Valenzband des n-Emitters 1, kann jedoch nicht in die reine isolierende Schicht 100 eintreten, so daß das Verhältnis der Rekombination an der Oberfläche la oder die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit sehr gering werden. Die Löcher werden also daran

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gehindert, sich in der dargestellten Figur nach links zu bewegen, bzw. sie werden durch das elektrische Feld nach rechts reflektiert und dann im Emitterbereich 1 gespeichert, so daß der Gradientenverlauf der Ladungsträgerdichte flach wird. Als Folge davon wird der Löcherstrom J im wesentlichen zu Null. Der Emitterinjektionswirkungsgrad Y" wird

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nahezu 1 und mithin wird der Stromverstärkungsfaktor h_pp erhöht. Nach Erzeugung des Basisbereichs 5 und des Emitterbereichs 4 jeweils mit hoher Verunreinigungskonzentration vergrößert sich die Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit, wenn die als Diffusionsmaske verwendete Abdeckung entfernt und die isolierende Schicht 100 ausgetauscht ist.

Da der pn-Übergang 31 außerdem durch eine Schicht mit einer Verunreinigungskonzentra-

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tion von weniger als 10 Atomen/cm gebildet wird, sind die Rauschkennwerte wesentlich verbessert, die von Kristallspannungen und/oder Versetzungen im Kristallgitter hervorgerufen werden.

Die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung erfüllt über die Punkte 1.1 bis 1.6 hinaus noch die folgenden Bedingungen:

1.7 Der Abstand zwischen dem durch den Emitterbereich 1 und den Bereich 4 mit hoher Verunreinigungskonzentration gebildeten L/H-Ubergang 21 und dem Emitterübergang 31 ist kleiner als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im Emitterbereich

1.8 Der zusätzliche Bereich 10 schließt unmittelbar an den hochverunreinigten Bereich für die Basis an und ist vom gleichen Leitfähigkeitstyp. Der Abstand zwischen dem zusätzlichen Bereich 10 und dem Emitterübergang 31 ist kleiner als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im Emitterbereich 1.

1.9 Die isolierende Schicht 100 wird als SiO_-Schicht durch thermische Oxydation erzeugt. Dazu wird beispielsweise die als gering verunreinigterEmitterbereich verwendete Epitaxia!schicht 1 einer Wärmebehandlung von etwa 1100 C in einer oxydierenden Atmosphäre unterworfen, um die isolierende SiO -Schicht 100 in einer Dicke von etwa 1 Micron herzustellen. Durch ein Ätzverfahren wird daraufhin eine Öffnung durch die SiO -Schicht 100 hergestellt, und der Bereich mit hoher n-Typ-Verunreinigungskonzentration wird durch Diffusion über die Öffnung ausgebildet. Falls erforderlich, wird der zusätzliche p-Typ-Bereich 10 durch Diffusion unter Verwendung der gleichen isolierenden Schicht 100 als Maske hergestellt.

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1.10 Die Weite des in niedriger Konzentration verunreinigten Emitterbereichs 1 ist in Dickenrichtung so gewählt, daß der mit einer Konzentration von weniger

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als 10 Atomen/cm niedrig verunreinigte Bereich stärker als 1 Micron wird, um einen Einfluß des Bereichs 4 mit hoher Verunreinigungskonzentration auf den Emitter-Übergang 31 zu verhindern.

Aufgrund der Bedingung 1.7 bildet sich der Potential-Übergangsbereich in der Nähe des L/H-Übergangs 21 im Emitterbereich 1 aus und die vom Basisbereich 2 in den Emitterbereich 1 injizierten Minoritätsladungsträger (Löcher) werden daran gehindert, den Löcherstrom J im Emitterbereich 1 zu Null zu machen (insbesondere durch Reflektion

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am Ubergangsbereich; siehe das Energie-Pegeldiagramm der Fig. IB bezogen auf die

Linie B-B in Fig. 1).

Aufgrund der obigen Bedingung 1.8 erreichen die in den Emitterbereich 1 injizierten Löcher effektiv den zusätzlichen p-Bereich 10 und werden durch diesen zusätzlichen Bereich 10 absorbiert, da die Diffusionslänge groß ist. Wird der zusätzliche Bereich elektrisch schwimmend gehalten, so steigt sein Potential wegen der Zunahme an Löchern an und der zwischen dem zusätzlichen Bereich 10 und dem Emitterbereich 1 ausgebildete pn-Ubergang 33 wird zunehmend auf Durchlaßrichtung vorgespannt. Damit werden die Löcher in den Emitterbereich 1 reinjiziert (siehe das Energiepegel-Diagramm der Fig. IC für die Linie C-C in Fig. 1), um den Gradienten der Löcherdichte zwischen den Übergängen 31 und 32 auf praktisch flachen Verlauf zu bringen. Entsprechend kann der über den Emitterübergang 31 fließende Löcherstrom Jp wegen Erreichens des statistischen- oder Gleichgewichtspunkts zu Null werden.

Aufgrund der obigen Bedingung 1.9 wird die Rekombination der Löcher an der Oberfläche des Halbleitersubstrats wesentlich reduziert, da die isolierende Schicht 100 erst nach Ausbildung des Emitterbereichs 1 durch epitaxiales Wachstum in niedriger Verunreinigungskonzentration jedoch vor Herstellungdes Bereichs 4 mit hoher Verunreinigungskonzentration erzeugt wird.

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Beispiel 2:

Für dieses Ausführungsbeispiel gilt - wie die Fig. 2 zeigt - zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis Ί .9 die folgende Bedingung:
2.1 Die isolierende Schicht 100 enthält positive Ionen 101.

Diese Bedingung wird durch loneninjektion in die isolierende Schicht 100 erreicht, nachdem die einzelnen Bereiche des Transistors ausgebildet worden sind. Dadurch wird der Effekt der Reflexion von Löchern, die vom Basisbereich 2 in den Emitterbereich 1 injiziert werden, erhöht.

Beispiel 3:

Wie in Fig. 3 dargestellt, erfüllt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung zusätzlich zu den obigen Bedingungen von 1.1 bis 1.9 noch die folgende Bedingung: 3.1 Die isolierende Schicht 100 enthält negative Ionen 102 und auf der Oberfläche des n-Typ-Emitterbereichs 1 ist eine inverse Schicht 103 ausgebildet. Diese Bedingung wird durch loneninjektion wie im Fall des Beispiels 2 erfüllt. In diesem Fall bewirkt die direkt an den zusätzlichen p-Bereich 10 anschließende inverse Schicht 103 die Reinjektion von Löchern und entsprechend läßt sich der Löcherstrom J auf Null bringen.
P

Beispiel 4:

Wie die Fig. 4 veranschaulicht, sind bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen erfüllt: 4.1 Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel ist eine mehrfache Isolationsschicht 105 vorhanden, die aus der isolierenden Schicht 100 und einer darüber durch ein chemisches Dampf-Niederschlagsverfahren (C V D-Verfahren) erzeugten isolierenden Schicht 104 besteht.

Als mittels des C V D-Verfahrens hergestellte Isolationsschicht 104 kann SiO ,

Si«N., A ^O oder dergleichen verwendet werden. Da sich diese Schichten im 3 4 Zo

Vergleich zum thermischen Oxydationsverfahren bei niedriger Temperatur erzeugen lassen, haben sie vor der Ausbildung des Emitterbereichs 1 durch Epitaxial wachstum keinen Einfluß auf den zugeordneten Bereich, insbesondere den Basisbereich 2, und demnach läßt sich eine dicke Isolationsschicht herstellen.

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4.2 Die Vielfach-Isolationsschicht 105 oder die Grenzebene zwischen den Isolationsschichten 100 und 104 kann positive Ionen enthalten. Diese Bedingung 4.2 bewirkt den gleichen Effekt wie er bei den Ausführungsbeispielen 2 und 3 auftritt.

Die obigen Beispiele 2, 3 und 4 lassen sich auch auf die folgenden Beispiele und Ausführungsformen der Erfindung anwenden.

Beispiel 5:

Das in Fig. 5 verdeutlichte Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erfüllt zusätzlich zu den Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

5.1 Die durch die isolierende Schicht 100 reichende und mit dem Bereich 5 hoher Verunreinigungskonzentration für den Basisanschluß verbundene Basiselektrode 8 erstreckt sich über den Emitterbereich 1 niedriger Verunreinigungskonzentration und überdeckt den Emitterübergang 31 vollständig, der an der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats frei liegt.

5.2 Die gleiche Basiselektrode 8 erstreckt sich auch über den Kollektorbereich 3 mit niedriger Verunreinigungskonzentration und überdeckt den KollektorUbergang vollständig, der an der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats freiliegt.

Da die Basiselektrode 8 entsprechend den beiden letztgenannten Bedingungen als ausgedehnte Elektrode ausgebildet ist, werden die isolierende Schicht 100 und der Emitterbereich 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration weiter geschützt und außerdem ergeben sich verbesserte Werte für die Durchbruchspannung. Dieser Schutzeffekt ist erwünscht für die Vorspannungs-TemperaturbehandJung, die im Herstellungsverfahren des Elements benötigt wird.

Werden der Emitterbereich 1 und der Kollektorbereich 3 in Umkehr- oder Sperr-Richtung verwendet, so läßt sich ein ähnlicher Effekt erzielen. In diesem fall ist der Abstand zwischen dem L/H-Übergang 23 im Bereich 3 und dem pn-Übergang 32 natürlich kleiner

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gewählt, als die Diffusions länge der Minoritätsladungsträger im Bereich 3, und zwar ähnlich dem Abstand zwischen dem L/H-Übergang 21 und dem pn-Übergang 31, und die Potentialsperre aufgrund des L/H-Ubergangs 23 wird größer gewählt als die Energie der Minoritätsladungsträger oder mindestens so hoch wie die Wärmeenergie.

Beispiel 6:

Dieses in Fig. 6 veranschaulichte Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung erfüllt zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

6.1 Die Emitterelektrode 7 geht durch die isolierende Schicht 10 hindurch und erstreckt sich über den Emitterbereich 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration und bedeckt dabei den L/H-Übergang 21 im Emitterbereich 1 bzw. den an der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats freiliegenden Endabschnitt vollständig.

6.2 Die Emitterelektrode 7 überdeckt über der isolierenden Schicht 10 den gesamten Emitterbereich 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration.

Durch die Bedingung 6.1 wird der L/H-Übergang 21 zuverlässig geschützt und die relativ weit reichenden Grenzen der Emitterelektrode 7 sind vorteilhaft, da sich insbesondere ein großer Strom zuführen läßt. Die den L/H-Übergang überdeckende leitfähige Schicht ist besonders während der Vorspannungstemperatur-Behandlung von vorteilhafter Wirkung. Erfolgt die Behandlung auf einer hohen Temperatur, wobei die jeweiligen Elektroden mit vorbestimmten Vorspannungswerten beaufschlagt werden, so entstehen - wenn keine leitfähige Schicht vorhanden ist - in den L/H-Übergängen 21, 22 und 23 starke elektrische Felder, elektrische Ladungen werden von außen durch die L/H-Übergänge angezogen und die elektrischen Ladungen bleiben mehr oder weniger unverändert zurück. Die Folge ist, daß die L/H-Übergänge, insbesondere der L/H-Übergang 21 im Emitterbereich den Stromverstärkungsfaktor h_pp nachteilig beeinflußt, so daß dieser unstabil wird.

Die Wirkung aufgrund der Bedingung 6.1 wird durch die Bedingung 6.2 noch verstärkt.

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Beispiel 7:

Dieses Beispiel bezieht sich auf die Gestalt oder Konfiguration des Emitters. Wie die Fig. 7 erkennen läßt (die einem Schnitt entlang der Linie D-D in Fig. 6 entspricht) erfüllt diese Ausführungsform außer den Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

7.1 Der durch den Emitterbereich 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration und den Bereich 5 mit hoher Verunreinigungskonzentration für die Basis gebildete pn-Übergang 31 weist eine Wellung oder Einbuchtungen auf.

7.2 Durch den Emitterbereich 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration und den hoch verunreinigten Bereich 4 für den Emitter gebildete L/H-Übergang 21 weist einer der Wellung oder den Einbuchtungen des pn-Übergangs 31 gemäß der Bedingung 7.1 folgenden Verlauf auf.

Beispiel 8:

Dieses Beispiel bezieht sich ebenfalls auf die Gestalt des Emitters. Wie Fig. 8 zeigt (die ebenfalls einen Schnitt, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie D-D in Fig. wiedergibt),erfüllt dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung zusätzlich zu den Bedingungen von 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

8.1 Der Emitterbereich 1 ist in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt.

8.2 Der hoch verunreinigte Bereich 5 für die Basis liegt in den durch die unterteilten Abschnitte des Emitterbereichs 1 bestimmten Flächenbereichen.

8.3 Der hoch verunreinigte Bereich 4 für den Emitter ist ebenfalls in eine Mehrzahl von Abschnitten unterteilt.

Für die obigen Beispiele 7 und 8 läßt sich der Emitterstrom gleichmäßig steigern und der Basis-Widerstand r, ' vermindern, so daß sich diese Ausführungsformen besonders

bb

für Leistungstransistoren eignen. Außerdem ist der Bereich 4 hoher Verunreinigungskonzentration in der Mitte, wo bei großen Strömen leicht eine Stromkonzentration auftritt, ausgespart und statt dessen wie ein Flußverstärker ausgebildet bzw. in Einzelsegmente unterteilt, um den Stromfluß mehr zur Peripherie zu verteilen.

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Beispiel 9:

Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung wendet sich insbesondere der Verunreinigungskonzentration im Emitterbereich zu. Die Fig. 9 zeigt dieses Beispiel, das über die obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 hinaus noch die folgenden Bedingungen erfüllt:

9.1 Die Verunreinigungskonzentration im niedrig dotierten Emitterbereich 1 ändert sich in einer zum Emitterübergang 31 senkrechten Richtung.

9.2 Insbesondere ist die Verunreinigungskonzentration in einem Teilbereich 11, zwischen dem Emitter-Übergang 31 und dem zusätzlichen p-Typ-Bereich 10, vor allem im Mittenbereich, kleiner, als in anderen Teilbereichen (z.B.

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10 Atome/cm ).

9.3 Im Emitterbereich 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration entsteht ein

im wesentlichen symmetrisches elektrisches Feld, um die Minoritätsladungsträger zum Zentrum des Emitterbereichs 1 zu beschleunigen.

Wie das Energie-Pegeldiagramm der Fig. 9E für dieses Ausführungsbeispiel zeigt (Schnittdarstellung, gesehen in Richtung der Pfeile an der Linie E-E in Fig. 9) werden die von dem p-Typ-Basisbereich 2 und dem zusätzlichen p-Typ-Bereich 10 in den Emitterbereich 1 injizierten Löcher zum Mittenbereich 11 hin beschleunigt, so daß die Löcherdichte im niedrig verunreinigten Emitterbereich 1 einen flachen Geschwindigkeit- bzw. Gradientenverlauf aufweist, um die Ansprechgeschwindigkeit oder die Grenzfrequenzeigenschaften des Transistor zu verbessern.

Beispiel 10:

Dieses Ausfuhrungsbeispiel beschäftigt sich insbesondere mit dem zusätzlichen Bereich. Wie die Fig. 10 zeigt, sind bei diesem Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung zusätzlich zu den Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen erfüllt:

10.1 Der zusätzliche p-Typ-Bereich 10 liegt im niedrig verunreinigten Emitterbereich

10.2 Der zusätzliche p-Typ-Bereich 10 schließt Übergangs los an den hoch verunreinigten Bereich 5 fUr die Basis an.

10.3 Der zusätzliche p-Typ-Bereich 10 ist gitterartig strukturiert, um den Elektronenstrom J vom hoch verunreinigten Bereich 4 für den Emitter zu verteilen, insbe-

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sondere auf den Stromdurchgang in solchen Teilbereichen, die von dem gitterartigen Bereich 10 umgeben sind.

10.4 Nach einer abgewandelten Ausführungsform kann der zusätzliche p-Typ-Bereich 10 zwischen dem niedrig verunreinigten Emitterbereich 1 und dem hoch verunreinigten Bereich 4 für den Emitter eingespannt sein. Unter dieser Voraussetzung ergibt sich ein gleichmäßiger Fluß des Emitterstroms im Vergleich zu dem Fall, bei dem der zusätzliche Bereich 10 lediglich eingebettet ist.

10.5 Vom zusätzlichen p-Typ Bereich 10 erstreckt sich ein Ansatz 10a bis in den Kollektorbereich 3.

Durch die Bedingung 10.5 werden der äußerste Rand 2a des Basisbereichs 2 unddie Verarmungsschicht vom Inneren der konkaven und konvexen Abschnitte des niedrig verunreinigten Basisbereichs 3 zur Außenseite hin verlagert, um die Durchschlag- oder Sperr-Spannung des Transistors zu verbessern.

Beispiel 11:

Dieses Ausführungsbeispiel beschäftigt sich mit dem zusätzlichen Bereich und erfüllt - dargestellt in Fig. 11 - zusätzlich zu den Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

11.1 Im niedrig verunreinigten Kollektorbereich 3 ist ein zwe.iter zusätzlicher p-Typ Bereich 12 vorhanden, der dem zusätzlichen p-Typ Bereich 10 in entgegengesetzer Lage entspricht.

11.2 Der Abstand zwischen dem Bereich 12 und dem Kollektorübergang 32 wird kleiner gewählt als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger entsprechend der Bedingung 1.8.

11.3 Es ist möglich, den zweiten zusätzlichen Bereich 12 elektrisch mit dem Basisbereich 2 zu verbinden.

Mit diesem Ausführungsbeispiel läßt sich auch für einen inverse η Transistorbetrieb, das heißt also, wenn Emitter und Kollektor umgekehrt angeschlossen sind, ein hoher Stromverstärkungsfaktor h__ erreichen. Dieses Ausführungsbeispiel stellt also einen

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symmetrisch einsetzbaren Transistor dar.

Beispiel 12:

Dieses Ausfuhrungsbeispiel bezieht sich auf eine Multi-Layer-Schaltung entsprechend Fig. 12 und erfüllt zusätzlich zu den Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

12.1 Die Emitterelektrode 7 besteht aus einem leitenden polykristallinem Silizium, das eine Verunreinigung enthält.

12.2 Der hoch verunreinigte Bereich 4 des Emitters wird durch Eindiffundieren der Verunreinigung in das polykristalline Silizium zum einkristallinem Silizium erzeugt.

12.3 Die Elektrode 7 aus der polykristallinen Siliziumschicht erstreckt sich über die isolierende Schicht 100 entsprechend der Bedingung 1.6 und überdeckt den oberen Abschnitt des niedrig verunreinigten Emitterbereichs 1.

12.4 Die Basiselektrode 8 ist in ähnlicher Weise aus polykristallinem Silizium hergestellt und wird durch die Emitterelektrode 7 unter Zwischenschaltung der isolierenden Schicht 100 mindestens teilweise überlagert, um den oberen Bereich des niedrig verunreinigten Emitterbereichs 1 zu überdecken.

12.5 Die Elektrode 7 aus polykristallinem Silizium ist mit einer oberen isolierenden Schutzschicht 106 aus SiO_ überdeckt, das mittels eines chemischen Dampfniederschlagsverfahrens aufgebracht ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Verschmutzung des Emitterbereichs 1 mit niedriger Verunreinigungskonzentration, die anhand des ersten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, vollständig verhindert, und die einzelnen Herstellungsschritte können wesentlich sicherer und vereinfacht durchgeführt werden.

Beispiel 13:

Dieses Ausführungsbeispiel wendet sich einer Steuerelektrode zu und erfüllt - dargestellt in Fig. 13 - zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgende Bedingung:

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13.1 Auf dem an der Hauptoberfläche des Halbleitersubstrats freiliegenden Ende des L/H-Übergangs 21 des Emitters ist über die isolierende Schicht 100 eine Steuerelektrode 13 vom sogenannten MIS-Typ ausgebildet, die mit einem Steuersignal Vp beaufschlagt werden kann.

Bei diesem Ausfuhrungsbeispiei läßt sich die Energieband(pegel)struktur jenes Teils des L/H-Übergangs 21 verändern, der der isolierenden Schicht 100 gegenüberliegt, um einen variablen Stromverstärkungsfaktor h zu erhalten.

Beispiel 14:

Dieses Ausführungsbeispiel beschäftigt sich ebenfalls mit der Steuerelektrode und erfüllt-dargestellt in Fig. 14 - zusätzlich zu den Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

14.1 Die Gate- oder Gatt-Elektrode 13istzum L/H-Übergang 21 oder zum niedrig verunreinigten Emitterbereich 1 hin über eine isolierende Multi-Layer-Schicht 107 angeschlossen, die einen durch thermische Oxydation herzustellenden Film enthält.

14.2 Die Mult!-Layer-Isolationsschicht 107 wird durch thermische Oxydation des

SiO -Films 100 und eines SLN -Films 108 erzeugt und der der Elektrode 2. 3 4

entsprechende Abschnitt wird in sogenannter MNOS-Struktur hergestellt. Die beispielsweise aufgrund eines Tunnelstroms usw. erzeugte elektrische Ladung wird durch die isolierende Schicht 107 eingefangen.

14.3 Um alternativ den der Elektrode 13 zugeordneten Teil in MNOS-Struktur herzustellen, dienen der thermisch oxydierte SiO-FiIm 100 und der A O -Film 109,und die Steuerelektrode 13 wird als Speicherelektrode bei der Ansammlung von Ladungen verwendet.

14.4 Dazu alternativ kann die Elektrode 13 durch Kombination des polykristallinen den Aufbau einer Silizium-Torsteuerelektrode. In diesem Fall wird die polykristalline Siliziumschicht elektrisch schwimmend gehalten, um die elektrische Ladung einzufangen und die Elektrode 13 als Speicherelektrode zu verwenden.

)
Si-Sf0₂

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Wie erwähnt, dient bei diesem Ausfuhrungsbeispiel die Steuerelektrode 13 dazu, einen hohen oder niedrigen Stromverstärkungsfaktor h zu speichern. Insbesondere lassen sich auch mehrere Speicherelektroden vorsehen, um einen Speicherschaltkreis zu erhalten. Aufgrund der in der isolierenden Schicht oder in der Siliziumschicht aufgebauten elektrischen Ladungen, die den Speichereffekt bewirken, wird die Energiebandstruktur in der Nachbarschaft der Oberfläche des niedrig verunreinigten Emitterbereichs 1 verändert, wodurch sich auch die Bewegung der Minoritätsladungsträger oder des Löcherstroms J

. ^P ändert, mit der Folge, daß auch der Emitter-Injektionswirkungsgrad Y variiert wird.

Wird an die Elektrode 13 beispielsweise eine Hochspannung angelegt, um Elektronen in die isolierende Schicht oder den Einfangbereich fUr elektrische Ladungen zu injizieren, der aus dem Silizium des Halbleitersubstrats besteht, so kann die Oberfläche des niedrig verunreinigten η-Typ Emitterbereichs 1 eine Verarmungs- oder Inversionsschicht bilden, wenn die elektrische Ladung groß ist.

Beispiel 15:

Dieses Ausfuhrungsbeispiel bezieht sich auf einen Transistor mit Queranordnung oder Lateralstruktur und erfüllt - wiedergegeben in Fig. 15 - zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

15.1 Der niedrig verunreinigte Emitterbereich 1 und der ebenfalls niedrig verunreinigte Kollektorbereich 3 liegen in Längsrichtung der Hauptoberfläche des Halbleiter-Substrats.

15.2 Der in Kontakt mit dem niedrig verunreinigten Emitterbereich 1 stehende hoch verunreinigte Bereich 4 bildet den L/H-Übergang 21 und weist vom Emitterübergang 31 einen Abstand von wenigstens 1 Micron auf.

15.3 Der L/H-Übergang 22 im Basisbereich 2 liegt im wesentlichen parallel zu den L/H-Übergängen 21 und 23 im Emitterbereich 1 bzw. im Kollektorbereich 3.

Beispiel 16:

Dieses Ausfuhrungsbeispiel bezieht sich ebenfalls auf einen Transistor mit Lateralstruktur und erfüllt - dargestellt in Fig. 16 - zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 und 15.1 bis 15.3 noch die folgenden Bedingungen:

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Ιό. 1 Es ist ein Für den Anschluß des Basisbereichs 2 bestimmter zusätzlicher p-Typ Bereich 10, vorhanden.

16.2 Der zusätzliche p-Typ Bereich 10 erstreckt sich symmetrisch in seitlicher Richtung in den Emitier- bzw. KoJiektorbereich 1 bzw. 3.

Die obigen Ausfuhrungsbeispiele 15 und 16 betreffen Jeweils Transistoren vom sogenannten Lateraltyp, die sich jedoch im Gegensatz zu bekannten Transistoren dieses Aufbaus durch einen vergleichsweise sehr hohen Stromverstärkungsfaktor h_pJ- auszeichnen. Diese Transistoren lassen sich außerdem leicht als symmetrische Transistoren betreiben. In diesem Fa]] kann die Basis durch Ionenimplantation hergestellt werden.

Beispiel 17:

Dieses Ausführungsbe !spiel der Erfindung bezieht sich auf einen in Fig. YI schematises veranschaulichten Wandler, für den zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen erfüllt sind.

17.1 Jn der Nachbarschaft eines Transistors Q, sind beispielsweise magnetische Körper 44 angeordnet, die ein zum Emitterübergang 31 paralleles oder zum Löcherstrom J senkrechtes Magnetfeld erzeugen. Bei diesem Beispiel wird unter der genannten Bedingung der Emitter auf Masse gelegt und die Eingangsseite tastet das Magnetfeld ab. Es ergibt sich ein magneto-sensitives Element sehr hoher Empfindlichkeit. In diesem Fall wird der Löcherstrom J In seiner Richtung durch das Magnetfeld geändert und diese Änderung wird nach Verstärkung an die Ausgangsseite weitergegeben,

17.2 Es ist möglich, daJyim niedrig verunreinigten Emitterbereich 1 teilweise ein Rekombinationsbereich ausbildet, beispielsweise durch lonenstrahlung. Dann wird der aus der Basis 2 stammende Löcherstrom J durch ein Magnetfeld bestimmter Stärke zum Verschwinden gebracht.

17.3 Der zusätzliche p-Typ Bereich 10 ist teilweise auf der Oberfläche des niedrig verunreinigten Bereichs 1 ausgebildet, wodurch der Löcherstrom J. von der Basis 2

wirksam zum zusätzlichen Bereich TO durch das Magnetfeld infiziert wird.

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Beispiel 18:

Dieses Ausfuhrungsbeispiel erfüllt zusätzlich zu den obigen Bedingungen 1.1 bis 1.9 noch die folgenden Bedingungen:

18.1 Der L/H-Übergang 21 im Emitterbereich 1 steht unter dem Druck einer Nadel 45.

18.2 Oder die Drucknadel 45 liegt gegen den niedrig verunreinigten Emitterbereich 1 an.

Bei diesem Ausfuhrungsbeispiel wird der Transistor bei auf Masse liegendem Emitter betrieben, um ein druckempfindliches Element zu bilden, bei dem eingangsseitig der Druck abgetastet wird und ausgangsseitig ein entsprechend verstärktes Ausgangssignal abgegeben wird.

Der Grund, weshalb die Verunreinigungskonzentration auch in diesem Fall entsprechend

19 3

den obigen Bedingungen 1.1, 1.2 und 1.3 niedriger als 10 Atome/cm gewählt wird,

19 ist darin zu sehen, daß bei einer Verunreinigungskonzentration von mehr als 10 Atomen/

3
cm in den entsprechenden Bereichen beträchtliche Verspannungen oder Versetzungen im Kristall auftreten und stark spürbar werden, außer wenn ganz spezielle Verunreinigungsatome eingesetzt werden. Der Begriff "Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger" meint außerdem entsprechend den Bedingungen 1.5, 1.7 und 1.8 die durch die Lebensdauer L der Ladungsträger in dem betreffenden Bereich bestimmte Diffusions länge.

Die obigen Ausfuhrungsbeispiele bezogen sich auf npn-Transistoren. Analoge Ausführungsbeispiele lassen sich auch für pnp-Transistoren darstellen.

Die Darlegungen zu den Ausfuhrungsbeispielen 1-10 und 12 - Io können auch auf einen Thyristor Anwendung finden, für den sich ebenfalls ein hoher, gegebenenfalls steuerbarer Stromverstärkungsfaktor oC erzielen läßt.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Transistor geschaffen wurde, der einen in-einen stark und einen niedrig dotierten Bereich unterteilten Emitter, eine Basis, einen Kollektor sowie eine isolierende Schicht aufweist, die den hinsichtlich seiner Eigenschaften als niedrig dotiert anzusehenden

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Emitter überdeckt. Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Ieitfähige Schicht über der isolierenden Schicht vorgesehen sein, die einen L/H-Übergang überdeckt, der zwischen dem niedrig und dem hoch dotierten Bereich des Emitters ausgebildet ist. Der L/H-Übergang und die isolierende Schicht liegen in einem Abstand innerhalb der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im niedrig dotierten Emitterbereich vom Emitfer-Basisübergang. Die erwähnte isolierende Schicht wird vor der Erzeugung des stark dotierten Emitferfeils hergestellt, so daß sich im Emitter eine verminderte Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit ergibt.

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Claims

Sony Corporation, Tokyo, Japan

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PATENTANSPRÜCHE

Halbleiterbauelement mit einem ersten Haibieiteibereich eines eisten Leitfähigkeiistyps, in dem ein niedrig/hoch-dotierier Übergang { L/H-Übergang) ausgebildet ist, mit einem zweiten Halbleiterbereich eines entgegengesetzten Leitfähigkeilstyps, der einen ersten pn-Übergang zum niedrig dotierten Teil des ersten Haibleiteibeieichs bildet und mit einem dritten Halbleiterbereich vom Leitfähigkeitstyp des ersten Bereichs, der einen zweiten pn-übergang zum zweiten Bereich bildet, dadurch gekennzeichnet, daß eine isoiierende Schicht (100) wenigstens einen Oberflächenbereich des niedrig dotierten Teils (4) des eisten Halbleiterbeneichs Überdeckt,

2, Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die isoiierende Schicht{l00)vor der Herstellung des niedrig/hoch-dotierten Übergangs^!) ausgebildet worden ist,

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das den wesentlichen Teil des Bauelements bildende Halbleitersubstrat zwei Hauptoberflächen aufweist,' an deren einer der einen niedrig dotierten Emitter bildende erste Halbleiterbeieich Hegt, dessen 1/H-Übergang an der ersten Hauptobeif lache endet und bei dem der zweite bzw. dritte Halbleiterbereich eine Basis bzw. einen Kollektor bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht vor der Ausbildung des l/H-Übergangs erzeugt ist und Über der ersten Hauptoberfläche liegt und mindestens den niedrig dotieiten Emitier sowie den gesamten Endbereich des L/H-Übergangs an der Hauptobeif lache bedeckt und in einem Abstand vom Emitter/Basis-pn-ÜbergangCSD liegt, der kürzer ist als die Diffusionslänge der Minoritütsladungsträger im niedrig dotieiten Emitter.

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4. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennze ich net, daß die isolierende Schicht eine durch thermisches Wachstum erzeugte Siliziumdioxydschicht ist und die gesamte Oberfläche des an der Hauptr oberfläche liegenden Emitter/Basis-Übergangs bedeckt.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 und/oder 2, bei dem der L/H-Übergang des einen Emitter bildenden ersten Halbleiterbereichs an einer Hauptoberfläche einer Halbleiterschicht endet, und bei dem der zweite bzw. dritte Halbleiter eine Basis bzw. einen Kollektor bilden, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht auf der Hauptoberfläche aufgebracht ist und mindestens den l/H-Übergang und den niedrig dotierten Teil des Emitters Überdeckt und daß über der isolierenden Schicht eine leitfähige Schicht aufgebracht ist, die wenigstens den gesamten Endabschnitt des L/H-Übergangs an der Hauptoberfläche überdeckt.

6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht (7) mit dem Emitter (1, 4) verbunden ist.

7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die leitfähige Schicht die gesamte Oberfläche des niedrig dotierten Teils des Emitters überdeckt.

8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode (8) über die isolierende Schicht reicht und einen an der Hauptoberfläche liegenden Endabschnitt des ersten pn-Übergangs (31) überdeckt.

9. Halbleiterbauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode auch einen an der Hauptoberfläche liegenden Endabschnitt des zweiten pn-Übergangs (32) überdeckt.

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