DE2547303A1 - SEMICONDUCTOR COMPONENT - Google Patents

SEMICONDUCTOR COMPONENT

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DE2547303A1
DE2547303A1 DE19752547303 DE2547303A DE2547303A1 DE 2547303 A1 DE2547303 A1 DE 2547303A1 DE 19752547303 DE19752547303 DE 19752547303 DE 2547303 A DE2547303 A DE 2547303A DE 2547303 A1 DE2547303 A1 DE 2547303A1
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semiconductor
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Description

TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTERTER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER

D-8OOO München 22 D-48OO BielefeldD-8OOO Munich 22 D-48OO Bielefeld

-Triftstraße 4 Siekerwall 7-Triftstrasse 4 Siekerwall 7

S75P11 2 2. Okt. 1375S75P11 2 Oct 2, 1375

SONY CORPORATION Tokyo/JapanSONY CORPORATION Tokyo / Japan

Halbleiterbauelement Zusatz zu Patent (Patentanmeldung P 23 64 753.2)Semiconductor component addendum to patent (patent application P 23 64 753.2)

Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement mit zwei über einen ersten pn-übergang aneinandergrenzenden Halbleiterbereichen von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp, mit einem an der dem ersten pn-übergang gegenüberliegenden Seite an den zweiten Bereich angrenzenden dritten Bereich, mit einem vierten Bereich vom Leitfähigkeitstyp des zweiten Bereichs, der einen zweiten pn-übergang zum ersten Bereich bildet, sowie mit Mitteln, die eine Vorspannung des ersten pn-übergangs und den Transport von Majoritätsladungsträgern vom ersten zum dritten Bereich ermöglichen, wobei nach Patent (Patentanmeldung P 23 64 753.2)The invention relates to a semiconductor component with two semiconductor areas adjoining one another via a first pn junction of different conductivity types, with one on the one first pn junction opposite side to the second area adjoining third area, with a fourth area from Conductivity type of the second region, which has a second Forms pn junction to the first area, as well as means that a bias of the first pn junction and the transport of Allow majority carriers from the first to the third area, whereby according to patent (patent application P 23 64 753.2)

gilt, daß die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger imholds that the diffusion length of the minority charge carriers im

609819/0845609819/0845

2 b 4 7 3 Ü2 b 4 7 3 n

ersten Bereich größer ist als dessen Stärke.first area is greater than its strength.

Es ist bekannt und allgemein üblich, Bipolartransistoren in einem Doppeldiffusionsverfahren herzustellen, bei dem ein Emitter-Basis-Übergang erzeugt wird, für den insgesamt gilt, daß die Dotierungskonzentration des Emitters höher ist als in der Basis. Wird dieser Unterschied größer, so wird auch der Emitterwirkungsgrad höher und nähert sich mehr und mehr dem Wert Eins. Mit einer hohen Dotierung jedoch erhöhen sich auch die Gitterdeffekte und Versetzungen im Halbleitersubstrat. Als Folge der hohen Dotierung nimmt die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im dotierten Bereich ab. Eine Erniedrigung der Dotierung jedoch führt bei bisher bekannten Transistoren dazu, daß auch der Verstärkungsgrad absinkt.It is known and common practice to manufacture bipolar transistors in a double diffusion process in which a Emitter-base transition is generated, for the overall rule that the doping concentration of the emitter is higher than in the base. If this difference becomes larger, the emitter efficiency also becomes higher and approaches it more and more Worth one. With a high level of doping, however, the lattice effects and dislocations in the semiconductor substrate also increase. As a result of the high doping, the diffusion length increases Minority carriers in the doped area. A humiliation however, the doping in the previously known transistors leads to a decrease in the degree of amplification.

In der US-PS 2 8 22 310 ist unter anderem ein Transistor beschrieben, dessen Emitter einen hohen spezifischen Widerstand besitzt, für den also gilt, daß die Diffusionslänge größer ist als seine Stärke oder Weite und außerdem ist ein potentialmäßig schwimmender Bereich vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp vorgesehen, der zum Emitter einen pn-übergang bildet. Die genannte Patentschrift führt aus, daß die Anzahl der Minoritätsladungsträger sowohl im Emitter als auch im schwimmend gehaltenen Bereich unter der Gleichgewichtskonzentration bleiben soll und daß sich beide Minoritätsladungsträger über die pn-übergänge kompensieren sollen. Es wird auch ausgeführt, daß die Stärke des schwimmend gehaltenen Bereichs größer sein soll als die darin auftretende Diffusionslänge, so daß mithin der Minoritätsladungsträgerstrom im Emitter dadurch auf ein Minimum gebracht werden kann, daß der Gradient der Minoritätsladungsträgerkonzentration im schwimmenden Bereich minimisiert wird. Und schließlich wird in der US-PS ausgeführt, daß der pn-übergang in Durchlaßrichtung vorgespannt werden soll, da andernfalls der Minoritätsladungsträgerstrom in jedem der Bereiche ansteigen würde.In US-PS 2 8 22 310, among other things, a transistor is described, whose emitter has a high specific resistance, which means that the diffusion length is greater than its thickness or width and also a floating area is of the opposite conductivity type provided, which forms a pn junction to the emitter. The cited patent states that the number of minority charge carriers should remain below the equilibrium concentration both in the emitter and in the area kept floating and that both minority charge carriers should compensate each other via the pn junctions. It is also stated that the strength of the area kept floating should be greater than the diffusion length occurring therein, so that consequently the minority charge carrier current can be brought to a minimum in the emitter that the gradient of the minority charge carrier concentration is minimized in the floating area. And finally, the US-PS states that the pn junction is in the forward direction should be biased, otherwise the minority carrier current would increase in each of the areas.

6 Ü 9 819/08^56 O 9 819/08 ^ 5

Weiterhin ist in der Zeitschrift "Solid State Electronics", Band 13 (1970), Seite 1025, ein Transistor beschrieben, bei dem im Emitter ein zusätzlicher Bereich vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in einem Abstand vorhanden ist, der innerhalb der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im Emitter liegt. Das Eingangssignal wird zwischen dem Emitter und dem zusätzlichen Bereich zugeführt, während die Basis schwimmend gehalten wird.Furthermore, a transistor is described in the journal "Solid State Electronics", Volume 13 (1970), page 1025 where there is an additional area of the opposite conductivity type at a distance in the emitter, which lies within the diffusion length of the minority charge carriers in the emitter. The input signal is between the emitter and fed to the additional area while the base is kept floating.

Mit diesen bekannten Maßnahmen im Emitterbereich jedoch läßt sich noch keine wesentliche Verbesserung des Verstärkungsfaktors bei niedrigen Rauschkennwerten und stabilen Betriebsverhältnissen erreichen. However, with these known measures in the emitter area no significant improvement in the gain factor can be achieved with low noise parameters and stable operating conditions.

Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement, insbesondere einen Transistor hinsichtlich eines hohen Verstärkungsfaktors entscheidend zu verbessern. Gleichzeitig sollen die Rauschkennwerte verbessert, eine wesentlich höhere Durchbruchspannung erzielt und eine thermisch bedingte Abweichung der Kennwerte vermieden werden. Ein weiteres Ziel besteht in der Möglichkeit des Einbaus eines solchen Halbleiterbauelements in eine integrierte Schaltung zusammen mit herkömmlichen Transistoren, insbesondere auch in Verbindung mit komplementären Transistorpaaren.The invention is therefore based on the object of providing a semiconductor component, in particular to decisively improve a transistor with regard to a high gain factor. Simultaneously should improve the noise parameters, achieve a significantly higher breakdown voltage and a thermally induced Deviations in the characteristic values can be avoided. Another aim is to be able to incorporate such a semiconductor component in an integrated circuit together with conventional transistors, in particular also in connection with complementary transistor pairs.

Die Erfindung ist bei einem Halbleiterbauelement der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge im erwähnten vierten Bereich ebenfalls größer ist als dessen Stärke oder Weite. Andere Ausbildungsformen des Erfindungsgedankens sind in weiteren Patentansprüchen gekennzeichnet.In the case of a semiconductor component of the type mentioned at the outset, the invention is characterized according to the invention in that the minority charge carrier diffusion length in the fourth region mentioned is also greater than its strength or width. Other forms of embodiment of the inventive concept are characterized in further patent claims.

60981 9/084560981 9/0845

Die Erfindung bezieht sich damit in erster Linie auf einen Bipolartransistor oder einen Thyristor mit einem Emitterbereich, für den gilt, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge Lp größer ist als seine Stärke und daß ein zusätzlicher, unmittelbar an den Emitterbereich angrenzender Bereich vorhanden ist, für den gilt, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge Ln1 größer ist als die Stärke des zusätzlichen Bereichs. Die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit im zusätzlichen Bereich ist kleiner als Dn'/Ln'# wobei mit Dn1 die Minoritätsladungsträger-Diffusionskonstante bezeichnet ist. Die Oberflächenrekombination wird gewöhnlich in Bezug auf die Rekombinationsgeschwindigkeit definiert, das heißt in Bezug auf die effektive Geschwindigkeit,mit der alle Minoritätsladungsträger scheinbar an die Oberfläche geschwemmt werden, wo sie durch Oberflächentrapniveaus oder Anlagerungstherme verloren gehen. The invention thus primarily relates to a bipolar transistor or a thyristor with an emitter region for which the minority charge carrier diffusion length Lp is greater than its strength and that there is an additional region immediately adjacent to the emitter region, for which the following applies that the minority carrier diffusion length Ln 1 is greater than the strength of the additional area. The surface recombination velocity in the additional area is less than Dn '/ Ln'#, Dn 1 denoting the minority charge carrier diffusion constant. Surface recombination is usually defined in terms of the rate of recombination, that is, the effective rate at which all minority charge carriers appear to be swept to the surface, where they are lost through surface trap levels or thermal accumulation.

Die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge im Emitter wird für herkömmliche Transistoren in der Größenordnung von 1 bis 2 Mikron angenommen. Beim Gegenstand der Erfindung dagegen ergeben sich Minoritätsladungsträger-Diffusionslängen von 50 bis 100 Mikron. Der Stromverstärkungsfaktor liegt bei herkömmlichen Transistoren bei etwa 500, während sich für Transistoren erfindungsgemäßer Bauart ohne weiteres Stromverstärkungsfaktoren (zum Beispiel hp für Emitterschaltung) von 10 000 und mehr erzielen lassen, und zwar bei äußerst niedrigen Rauschkennwerten.The minority carrier diffusion length in the emitter is assumed to be on the order of 1 to 2 microns for conventional transistors. In contrast, the subject matter of the invention results in minority charge carrier diffusion lengths of 50 to 100 microns. The current amplification factor for conventional transistors is around 500, while current amplification factors (for example h p for common emitter circuit) of 10,000 and more can easily be achieved for transistors according to the invention, with extremely low noise values.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen erläutert. Es zeigen; The invention and advantageous details are explained below in exemplary embodiments with reference to the drawing. Show it;

Fig. 1 eine schematische Teilschnittansicht eines npn-Transistors,bei dem erfindungsgemäße Merkmale verwirklicht sind;Fig. 1 is a schematic partial sectional view of an npn transistor, at the features according to the invention are realized;

60981 9/084560981 9/0845

2 b 4 7 3 O 32 b 4 7 3 O 3

Fig. 2 eine graphische Modelldarstellung zur Verdeutlichung der Minoritätsladungsträgerkonzentration im Emitterbereich und in dem zusätzlichen Bereich;2 shows a graphic model representation to illustrate the minority charge carrier concentration in the emitter area and in the additional area;

Fig. 3 die schematische Schnittdarstellung eines integrierten Schaltkreis-Chips, das einen npn-Transistor erfindungsgemäßer Bauart und zusätzlich einen pnp-Transistor herkömmlichen Aufbaus enthält, wobei beide Transistoren ein komplementäres Paar bilden;3 shows the schematic sectional illustration of an integrated circuit chip which has an npn transistor according to the invention Type and additionally contains a pnp transistor of conventional construction, with both transistors being a complementary one Pair up;

Fig. 4, 5 und 6 der Fig. 1 ähnliche schematische Schnittdarstellungen anderer Ausführungsformen von Halbleiterbauelementen mit erfindungsgemäßen Merkmalen undFIGS. 4, 5 and 6 are schematic sectional views similar to FIG. 1 other embodiments of semiconductor components with features according to the invention and

Fig. 7 ein Schaltungsmodell zur Verdeutlichung, wie eine Vorspannung und ein Eingangssignal an die Halbleiteranordnung gemäß Fig. 1 angelegt werden können.7 shows a circuit model to illustrate how a bias voltage and an input signal to the semiconductor device according to FIG. 1 can be applied.

Einander entsprechende Bereiche sind in den Figuren mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet.Corresponding areas are identified in the figures with the same references.

Das Halbleiterbauelement nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem stark mit n-Typ-Verunreinigungen dotierten Substrat oder spezieller aus einem stark mit Antimon dotierten Siliciumsubstrat. Die Dotierungskonzentration liegt vorzugsweise beiThe semiconductor component according to FIG. 1 consists essentially of a substrate heavily doped with n-type impurities or more specifically from a silicon substrate heavily doped with antimony. The doping concentration is preferably around

1 Q1 Q

4x10 Atomen/cm3. Dies ergibt einen spezifischen Widerstand von etwa 0,01 Xicm. Es wurde ermittelt, daß die Dotierung so schwanken kann, daß sich Werte zwischen 0,008 und 0,012 __Q.cm ergeben. Die Stärke des Substrats liegt vorzugsweise bei 250 Mikron.4x10 atoms / cm 3 . This gives a resistivity of about 0.01 µm. It was determined that the doping can fluctuate so that values between 0.008 and 0.012 __Q.cm result. The thickness of the substrate is preferably 250 microns.

Auf dem Substrat 1 ist eine n-Siliciumepitaxialschicht 2 ausgebildet, die zusammen mit dem η -Substrat 1 als Kollektor dient. Diese Epitaxialschicht 2 wird nachfolgend als "dritter Bereich" bezeichnet; sie ist relativ niedrig mit Antimon dotiert, undAn n-type silicon epitaxial layer 2 is formed on the substrate 1, which together with the η substrate 1 serves as a collector. This epitaxial layer 2 is hereinafter referred to as the "third area" designated; it is doped relatively low with antimony, and

14 zwar in einer Dotierungskonzentration von 7x10 Atomen/cm3.14 in a doping concentration of 7x10 atoms / cm 3 .

60981 9/084S60981 9 / 084S

Es ergibt sich ein spezifischer Widerstand von etwa 8 bis 10 Jicm. Diese Epitaxialschicht besitzt vorzugsweise eine Stärke von 20 Mikron.The result is a specific resistance of about 8 to 10 Jicm. This epitaxial layer preferably has a thickness of 20 microns.

Sodann ist als aktive Basis für den Transistor durch Diffusion oder Ionen-Implantation auf der η -Schicht 2 ein p-Typ-Basisbereich 3 ausgebildet, der nachfolgend als "zweiter Bereich" bezeichnet ist. Als Dotierungsmaterial kommt Bor in Frage, und zwar in einer Menge, daß sich eine Dotierungskonzentration von 1 χ 10 Atomen/cm3 ergibt.A p-type base region 3, which is hereinafter referred to as the “second region”, is then formed as an active base for the transistor by diffusion or ion implantation on the η layer 2. Boron can be used as the doping material, specifically in an amount that results in a doping concentration of 1 × 10 atoms / cm 3 .

Don Emitter bildet ein n-Typ-Slliciumepitaxialschicht 4, die sich über der η -Schicht 2 befindet und nachfolgend als "erster Bereich" bezeichnet ist. Die Schicht 4 ist leicht mit Antimon dotiert, so daß sich eine Dotierungskonzentration vonThe emitter forms an n-type silicon epitaxial layer 4, the is located above the η layer 2 and is referred to below as the "first region". Layer 4 is easy with Antimony doped, so that there is a doping concentration of

1 5
etwa 5,5 χ 10 Atomen/cm3 ergibt. Der spezifische Widerstand liegt bei etwa 1 JT.cm. Die Dicke der Schicht 4 beträgt etwa 2 bis 5 Mikron.
1 5
about 5.5 χ 10 atoms / cm 3 results. The specific resistance is around 1 JT.cm. The thickness of layer 4 is about 2 to 5 microns.

Als Emitterkontaktbereich dient eine η -Typ-Diffusionsschicht in der η -Schicht 4, die nachfolgend als "fünfter Bereich" bezeichnet ist. Diese Schicht 5 ist mit Phosphor dotiert, und zwar in einer Oberflächenverunreinigungskonzentration von 5x10 Atomen/cm3; sie weist eine Tiefe von etwa 1,0 Mikron auf.An η -type diffusion layer in the η -layer 4, which is hereinafter referred to as the “fifth region”, serves as the emitter contact region. This layer 5 is doped with phosphorus in a surface impurity concentration of 5 × 10 atoms / cm 3 ; it has a depth of about 1.0 microns.

Den Kollektorbereich umgibt ein stark dotierter Diffusionsbereich 6, der in die η -Kollektorschicht 2 eindringt. Als Verunreinigungsmaterial dient Phosphor und die Dotierungskonzentration liegt b<
flächenkonzentration.
The collector region is surrounded by a heavily doped diffusion region 6 which penetrates into the η collector layer 2. Phosphorus serves as the impurity material and the doping concentration is b <
area concentration.

1 9 konzentration liegt bei etwa 3 χ 10 Atomen/cm3 als Ober-1 9 concentration is around 3 χ 10 atoms / cm 3 as the upper

Ein p-Typ-Diffusionsbereich 7 durchdringt die n-Emitterschicht und reicht bis zur ρ -Basisschicht 3, so daß der Emitter 4 begrenzt und eingerahmt ist. Das Dotierungsmittel ist Bor und esA p-type diffusion region 7 penetrates the n-emitter layer and extends as far as the ρ-base layer 3, so that the emitter 4 delimits and is framed. The dopant is boron and es

609819/0845609819/0845

2 b A 7 3 O2 b A 7 3 O

1 9 ergibt sich eine Oberflächenkonzentration von 7 χ 10 Atomen/cm3. Ein ρ-Typ-Diffusionsbereich 8 ist im Bereich 7 ausgebildet und dient als Basiskontaktbereich. Der Diffusionsbereich 8 ist stark mit Bor dotiert, und zwar in einer Ober- 19 results in a surface concentration of 7 10 atoms / cm 3 . A ρ-type diffusion area 8 is formed in the area 7 and serves as a base contact area. The diffusion region 8 is heavily doped with boron, specifically in an upper

1 R1 row

flächenkonzentration von etwa 5x10 Atomen/cm3, wobei die Eindringtiefe des Bereichs 8 bei etwa 1,8 Mikron liegt.surface concentration of about 5x10 atoms / cm 3 , the penetration depth of the area 8 being about 1.8 microns.

Die obere Oberfläche der Vorrichtung ist zur Passivierung mit einer Siliciumdioxidschicht 206 bedeckt.The top surface of the device is covered with a silicon dioxide layer 206 for passivation.

Am η -Substrat 1 ist eine Kollektorelektrode 9, insbesondere aus Aluminium, vorgesehen. Eine Basiselektrode 10 aus Aluminium befindet sich auf dem Basiskontaktbereich 8. Eine Emitterelektrode 11 aus Aluminium ist am Emitterkontaktbereich 5 vorgesehen. A collector electrode 9, in particular made of aluminum, is provided on the η substrate 1. A base electrode 10 made of aluminum is located on the base contact area 8. An emitter electrode 11 made of aluminum is provided on the emitter contact area 5.

Ein p-Typ-Bereich 200, der nachfolgend manchmal als "zusätzlicher Bereich" und manchmal als "schwimmender Bereich" bezeichnet wird, ist in den η -Emitter 4 eindiffundiert, so daß sich ein pn-übergang zwischen diesem Bereich 200 und dem Emitter 4 ergibt. Der Bereich 200 ist mit Bor dotiert und wird gleichzeitig mit der Herstellung des Basiskontaktbereiches 3A p-type area 200, sometimes hereinafter referred to as "additional Area "and sometimes referred to as" floating area "is diffused into the η emitter 4 so that a pn junction results between this region 200 and the emitter 4. The region 200 is doped with boron and becomes at the same time as the creation of the base contact area 3

1 8 erzeugt. Die Dotierungskonzentration beträgt 5x10 Atome/cm3, während die Tiefe der Schicht 200 bei etwa 1,8 Mikron liegt.1 8 generated. The doping concentration is 5x10 atoms / cm 3 , while the depth of the layer 200 is about 1.8 microns.

Aus der soweit gegebenen Beschreibung ist ersichtlich, daß die n~-Schicht 2 und der p-Bereich 3 einen Kollektor-Basis-übergang 12 bilden. Der p-Bereich 3 und die n~-Schicht 4 bilden einen Emitter-Basis-Übergang 13, während die n~-Schicht 4 und der zusätzliche p-Bereich 200 - wie erwähnt - einen weiteren pn-übergang 14 bilden. Der Abstand zwischen dem Emitter-Basis-Übergang 13 und dem zusätzlichen pn-übergang 14 beträgt vorzugsweise 2 bis 5 Mikron.From the description given so far it can be seen that the n ~ layer 2 and the p region 3 have a collector-base junction 12 form. The p region 3 and the n ~ layer 4 form an emitter-base junction 13, while the n ~ layer 4 and the additional p-region 200 - as mentioned - form a further pn-junction 14. The distance between the emitter-base junction 13 and the additional pn junction 14 is preferably 2 to 5 microns.

609819/0 846609819/0 846

Eine in einer niedrig dotierten Epitaxialschicht ausgebildete Emitteranordnung ist in der US-PS 3 591 430 sowie in der FR-PS 2 130 399 beschrieben.An emitter arrangement formed in a lightly doped epitaxial layer is disclosed in US Pat. No. 3,591,430 and in US Pat FR-PS 2 130 399 described.

Die Fig. 3 verdeutlicht eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der ein anhand der Fig. 1 beschriebener npn-Transistor zusammen mit anderen Halbleiterbauelementen, beispielsweise einem pnp-Transistor, Teil einer integrierten Schaltung ist. Diese integrierte Schaltung enthält - wie gezeigt - zwei verschiedene Transistortypen, beispielsweise ein komplementäres Transistorpaar, nämlich einen npn-Transistor 21 und einen pnp-Transistor 22. Diese beiden Transistoren sind in einem p-Typ-Siliciumsubstrat 20 ausgebildet. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert, enthält der npn-Transistor 21 einen stark dotierten Kollektorbereich 1, einen niedrig dotierten Kollektorbereich 2, einen niedrig dotierten Basisbereich 3, einen niedrig dotierten Emitterbereich 4, einen stark dotierten Emitterkontaktbereich 5, einen Kollektorzuführungsbereich 6, einen Kollektorkontaktbereich 15, einen Basiszuführungsbereich 7, einen Basiskontaktbereich 8, einen zusätzlichen Bereich 200, eine Kollektorelektrode 9, eine Basiselektrode 10 sowie eine Emitterelektrode 11.3 illustrates a second embodiment of the invention, in which an npn transistor described with reference to FIG. 1 together with other semiconductor components, for example a pnp transistor, is part of an integrated circuit. This integrated circuit contains - like shown - two different transistor types, for example a complementary transistor pair, namely an npn transistor 21 and a pnp transistor 22. These two transistors are formed in a p-type silicon substrate 20. As already Explained with reference to FIG. 1, the npn transistor 21 contains a heavily doped collector region 1, a lightly doped one Collector region 2, a lightly doped base region 3, a lightly doped emitter region 4, a heavily doped one Emitter contact area 5, a collector supply area 6, a collector contact area 15, a base supply area 7, a base contact area 8, an additional area 200, a collector electrode 9, a base electrode 10 and one Emitter electrode 11.

Der pnp-Transistor 22 besitzt einen p-Typ-Kollektor 33, eine n-Typ-Bais 34, einen p-Typ-Emitter 38, einen p-Typ-Kollektorzuführungsbereich 37, einen p-Typ-Kollektorkontaktbereich 48, einen n-Typ-Basiskontaktbereich 35, eine Kollektorelektrode 39, eine Basiselektrode 40 sowie eine Emitterelektrode 41.The pnp transistor 22 has a p-type collector 33, a n-type base 34, a p-type emitter 38, a p-type collector lead region 37, a p-type collector contact area 48, an n-type base contact region 35, a collector electrode 39, a base electrode 40, and an emitter electrode 41.

Die Transistoren 21 und 22 sind elektrisch gegeneinander durch pn-Übergänge isoliert. Ein p-Typ-Isolationsbereich 50 ist mit dem p-Substrat 20 verbunden und umgibt sowohl den npn- als auch den pnp-Transistor 21 bzw. 22. Drei n-Typ-Bereiche 31, 32 und 36 bilden einen napfartigen Isolationsbereich, der nur den pnp-Transistor 22 umgibt. Bei der Herstellung dieses soweitThe transistors 21 and 22 are electrically isolated from one another by pn junctions. A p-type isolation region 50 is included connected to p-substrate 20 and surrounds both npn and pnp transistors 21 and 22, respectively. Three n-type regions 31, 32 and 36 form a cup-like isolation region which surrounds only the pnp transistor 22. In making this so far

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2b473032b47303

beschriebenen integrierten Schaltkreises werden eine Mehrzahl von Paaren oder Trios gleichzeitig hergestellt, beispielsweise werden die n+-Bereiche 1 und 31 durch selektives Eindiffundieren in das p-Substrat 20 hergestellt. Die η -Bereiche 2 und 32 werden durch epitaxiales n-Typ-Wachstum erzeugt. Der p~-Bereich 3 des npn-Transistors 21 und der ρ -Bereich 33 des pnp-Transistors 22 werden entweder durch epitaxiales Wachstum oder durch selektive Diffusion hergestellt. Der n~-Bereich 4 des npn-Transistors 21 und der η -Bereich 34 des pnp-Transistors 32 werden durch epitaxiales Wachstum erzeugt. Die η -Bereiche 6 und 36 werden durch n-Typ-Diffusion erzeugt. Die p-Bereiche 7 und 37 werden durch p-Typ-Diffusion hergestellt. Der ρ -Bereich 8 des npn-Transistors 21, der zusätzliche Bereich 200 des Transistors 21 und der ρ -Bereich 38 des pnp-Transistors 22 werden durch p-Typ-Diffusion erzeugt. Die η -Bereiche 5, 15 und 3 5 werden durch Diffusion hergestellt.In the integrated circuit described, a plurality of pairs or trios are produced at the same time, for example the n + regions 1 and 31 are produced by selective diffusion into the p substrate 20. The η regions 2 and 32 are generated by n-type epitaxial growth. The p ~ region 3 of the npn transistor 21 and the ρ region 33 of the pnp transistor 22 are produced either by epitaxial growth or by selective diffusion. The n ~ region 4 of the npn transistor 21 and the η region 34 of the pnp transistor 32 are produced by epitaxial growth. The η regions 6 and 36 are generated by n-type diffusion. The p-regions 7 and 37 are made by p-type diffusion. The ρ region 8 of the npn transistor 21, the additional region 200 of the transistor 21 and the ρ region 38 of the pnp transistor 22 are produced by p-type diffusion. The η regions 5, 15 and 35 are produced by diffusion.

Fig. 4 veranschaulicht eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein zusätzlicher Bereich 201 mit dem Basis-Anschlußbereich 7 und der Basis 3 verbunden ist. Die Basiselektrode 10 kann - begrenzt auf einen relativ engen Bereich auf dem zusätzlichen Bereich 201 angeordnet sein.Fig. 4 illustrates a third embodiment of the invention, in which an additional area 201 is connected to the base connection area 7 and the base 3. The base electrode 10 can be arranged on the additional area 201, limited to a relatively narrow area.

Fig. 5 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine MIS-Struktur (Metall-Isolations-Halbleiter-Anordnung) auf der Oberfläche des niedrig dotierten Emitters 4 vorgesehen ist. Eine Gate-Elektrode 42 aus Aluminium und eine Siliciumdioxidschicht 41 bilden zusammen mit dem Emitter 4 die MIS-Anordnung. Bei Anlegen einer bestimmten Spannung an die Gate-Elektrode 4 2 tritt unter der Isolationsschicht 41 eine Barriere oder Grenzschicht 202 auf. Dies ist eine Umkehr-oder Sperrschicht, eine Verarmungsschicht oder eine Anreicherungsschicht. Fig. 5 shows a fourth embodiment of the invention, in which an MIS structure (metal isolation semiconductor arrangement) is provided on the surface of the lightly doped emitter 4. A gate electrode 42 made of aluminum and a silicon dioxide layer 41 together with the emitter 4 form the MIS arrangement. When applying a certain voltage to the Gate electrode 4 2, a barrier or boundary layer 202 occurs under the insulation layer 41. This is a reversal or Barrier layer, a depletion layer, or an enrichment layer.

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2 b A 7 3 O 32 b A 7 3 O 3

Fig. 6 verdeutlicht eine fünfte Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Schottky-Sperrschicht 203 auf einer Oberfläche des niedrig dotierten Emitters 4 ausgebildet ist. Als geeignetes Metall 51 wird beispielsweise Platin auf dem η -Emitter 4 niedergeschlagen, um die Schottky-Sperrschicht zu erzeugen.Fig. 6 illustrates a fifth embodiment of the invention, in which a Schottky barrier layer 203 on a surface of the lightly doped emitter 4 is formed. A suitable metal 51 is, for example, platinum on the η emitter 4 deposited to create the Schottky barrier layer.

Fig. 2 verdeutlicht in einer schematischen graphischen Darstellung die Minoritätsladungsträgerkonzentration im Emitter der Vorrichtung nach Fig. 1. Der obere Teil der Figur zeigt die Anordnung des Emitters 4 und des p-Bereichs 200. Der Graph zeigt die injizierte Minoritätsladungsträgerkonzentration im Emitter- bzw. im p-Bereich 200. Die aufgrund der vom Emitter-Basis-Übergang 13 und den zusätzlichen Übergang 14 in den Emitter 4 injizierten Löcher ausgehenden Komponenten sind durch die Gradientenlinien 101 bzw. 102 verdeutlicht. Die vom zusätzlichen Bereich 14 durch Elektroneninjektion in den p-Bereich bewirkte Komponente ist durch die Gradientenlinie 103 veranschaulicht. Die sich ergebende Gradientenlinie 104 ist im wesentlichen konstant, das heißt zeigt einen weitgehend waagerechten Verlauf, wenn auch die Gradientenlinie 103 im wesentlichen eben ist. Dies läßt sich aus einer Betrachtung der GleichungFig. 2 clarifies in a schematic graphic representation the minority carrier concentration in the emitter of the device according to FIG. 1. The upper part of the figure shows the Arrangement of the emitter 4 and the p-region 200. The graph shows the injected minority charge carrier concentration im Emitter or in the p-region 200. The due to the emitter-base junction 13 and the additional junction 14 in the Components emanating from the emitter 4 injected holes are illustrated by the gradient lines 101 and 102, respectively. The one from the additional The component caused by electron injection into the p-type region 14 is illustrated by the gradient line 103. The resulting gradient line 104 is essentially constant, that is to say shows a largely horizontal line Course, even if the gradient line 103 is essentially flat. This can be seen from a consideration of the equation

Ip2 = Xp1 In1 I p2 = X p1 I n1

erkennen, worin mit I 2 die Löcher-Reinjektion vom Bereich 200 zum Emitter 4, mit I 1 die Löcher-Injektion vom Emitter 4 zum zusätzlichen Bereich 2 und mit I 1 die Elektroneninjektion vom Emitter 4 in den zusätzlichen Bereich 200 bezeichnet sind.recognize where I 2 denotes the hole re-injection from area 200 to emitter 4, I 1 denotes the hole injection from emitter 4 to additional area 2 and I 1 denotes electron injection from emitter 4 into additional area 200.

Da I . sehr klein ist, kann es vernachlässigt werden. Damit gilt I 2 = I -t / woraus wiederum folgt, daß der Kurvenverlauf 104 im wesentlichen flach ist.Since I. is very small, it can be neglected. This means that I 2 = I -t / from which it again follows that the curve profile 104 is essentially flat.

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Um dies in weiteren Einzelheiten zu erläutern, sei bemerkt/daß die durch den Emitter-Basis-Übergang 13 injizierten Minoritätsladungsträger (die Löcher) den zusätzlichen Übergang 14 erreichen und in den zusätzlichen Bereich 200 eindringen. Der zusätzliche Übergang 14 ist in Durchlaßrichtung vorgespannt und der p-Bereich 200 injiziert ebenfalls Löcher in den n-Typ-Emitter 4. Diese Löcher passieren den Emitter und erreichen den Emitter-Basis-Übergang 13, da die Stärke bzw. Weite des Emitters (W ) kleiner ist als die Diffusionslänge im η -Typ-Emitter 4. Die vom zusätzlichen Übergang 14 injizierten Löcher nehmen zahlenmäßig vom Übergang 14 zum Übergang 13 ab. Die vom Basis-Emitter-Übergang injizierten Löcher nehmen ebenfalls vom Übergang 13 zum Übergang 14 ab. Die Löcher-Konzentration über den Emitter entspricht somit der Summe der Minoritätsladungsträgerkonzentration-Gradientenlinien 101 und 102. Ist die Löcherinjektion vom p-Bereich 200 groß genug, so ergibt die Summe der Gradientenlinien 101 und 102 eine im wesentlichen konstante Ladungsträgerkonzentration über den Emitter, was in der graphischen Darstellung der Fig. 2 durch die Linie 104 verdeutlicht ist. Dies erniedrigt den Löcherstrom von der Basis 3 zum Emitter 4.In order to explain this in more detail, it should be noted / that the minority charge carriers (the holes) injected through the emitter-base junction 13 reach the additional junction 14 and penetrate into the additional area 200. The additional junction 14 is forward biased and the p-region 200 also injects holes into the n-type emitter 4. These holes pass the emitter and reach the emitter-base junction 13, since the strength or width of the emitter (W) is smaller than the diffusion length in the η -type emitter 4. The additional Holes injected into junction 14 decrease in number from junction 14 to junction 13. The one from the base-emitter junction injected holes also decrease from junction 13 to junction 14. The hole concentration over the emitter corresponds thus the sum of the minority carrier concentration gradient lines 101 and 102. Is the hole injection from the p-region 200 large enough, the sum of the gradient lines 101 and 102 results in an essentially constant charge carrier concentration via the emitter, which is illustrated in the graphic representation of FIG. 2 by the line 104. This lowers the hole current from base 3 to emitter 4.

Der oben anhand der Fig. 1 erläuterte Aufbau eines Halbleiterbauelements, insbesondere eines Transistors, ergibt sehr hohe h„ -Kennwerte bei niedrigem Rauschen. Um dieses Ergebnis weiter zu erläutern, sei bemerkt, daß der Stromverstärkungsfaktor für Emitterschaltung (hFE) einer der wesentlichen Parameter eines Transistors ist. Dieser Wert ist im allgemeinen gegeben alsThe structure of a semiconductor component, in particular a transistor, explained above with reference to FIG. 1, results in very high h "characteristics with low noise. In order to explain this result further, it should be noted that the current gain factor for emitter circuit (h FE ) is one of the essential parameters of a transistor. This value is generally given as

hFE h FE

1 - o(1 - o (

worin mit ^. der Stromverstärkungsfaktor für eine Basisschaltung bezeichnet ist. Dieser Stromverstärkungsfaktor ^C ist wiederum gegeben zuwhere with ^. the current amplification factor for a basic circuit is designated. This current gain factor ^ C is again given to

0( = oC* * ß * Y 0 (= oC * * ß * Y (2)(2)

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worin mit o( * ein Kollektormultiplikationsverhältnis, mit ß ein Basistransportfaktor und mit γ der Emitterwirkungsgrad bezeichnet sind. Für einen npn-Transistor beispielsweise ist der Emitterwirkungsgrad gegeben zuwhere with o (* a collector multiplication ratio, with ß a base transport factor and γ denotes the emitter efficiency. For an npn transistor, for example the emitter efficiency given too

Jn 1
Y = Jn + Jp = 1 + Jp/Jn (3) /
Jn 1
Y = Jn + Jp = 1 + Jp / Jn (3) /

worin mit Jn die Elektronenstromdichte aufgrund der durch den Emitter-Basis-Übergang vom Emitter zur Basis injizierten Elektronen und mit Jp die Löcherstromdichte der über den gleichen Übergang von der Basis zum Emitter in Umkehrrichtung injizierten Löcher bezeichnet sind.where with Jn the electron current density due to the through the Emitter-base transition from the emitter to the base and injected electrons with Jp the hole current density of the holes injected in the reverse direction are designated at the same transition from the base to the emitter.

Die Elektronenstromdichte Jn ist gegeben zuThe electron current density Jn is given by

q · Dn · np cjv
Jn = -^ * (ekT -1)
q · Dn · np cjv
Jn = - ^ * (e kT -1)

Dp · PnDp · Pn

kTkT

Lp (ekT -1)Lp (e kT -1)

worin mit Ln die Elektronendiffusionslänge in der p-Typ-Basis, mit Lp die Löcherdiffusionslänge im n-Typ-Emitter, mit Dn die Elektronendiffusionskonstante, mit Dp die Löcherdiffusionskonstante, mit np die Minoritätselektronenkonzentration in der p-Typ-Basis im Gleichgewichtszustand, mit Pn die Minoritätslöcherkonzentration im n-Typ-Emitter im Gleichgewichtszustand, mit ν die den Emitter-Basis-Übergang beaufschlagende Spannung, mit T die Temperatur, mit q die Elektronenladung und mit k die Boltzmann-Konstante bezeichnet sind.where with Ln the electron diffusion length in the p-type basis, with Lp the hole diffusion length in the n-type emitter, with Dn the Electron diffusion constant, with Dp the hole diffusion constant, with np the minority electron concentration in the p-type basis in equilibrium, with Pn the minority hole concentration in the n-type emitter in equilibrium, where ν is the voltage acting on the emitter-base transition, with T the temperature, with q the electron charge and with k the Boltzmann constant.

Die Ladungsträgerdiffusionskonstanten Dn und Dp sind Funktionen der Ladungsträgermobilität und der Temperatur und können damit als konstant angesetzt werden.The charge carrier diffusion constants Dn and Dp are functions of the charge carrier mobility and the temperature and can therefore can be set as constant.

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Unter Bezug auf die Erfindung gilt, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusiönslänge Ln1 in dem zusätzlichen Bereich größer gewählt wird als dessen Stärke oder Weite Wp und außerdem wird die Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit im zusätzlichen Bereich kleiner gewählt als Dn'/Ln1. Mit Dn1 ist die Elektronendiffusionskonstante im zusätzlichen Bereich bezeichnet. Ln1 hängt von der Verunreinigungskonzentration ab und kann mehr als 10 Mikron betragen. In diesem Fall ist der in den zusätzlichen Bereich injizierte Minoritätsladungsträgerstrom kleiner als für den Fall, daß Wp größer ist als Ln1, da eine Multiplikation mit dem Term Wp/Ln1 stattfindet. Da der Verlust im zusätzlichen Bereich sehr klein ist, entspricht der vom zusätzlichen Bereich in den Emitter injizierte Löcherstrom demjenigen, der vom Emitter-Basis-Übergang injiziert wird. Die Minoritätsladungsträgerkonzentration im Emitter liegt weit über Gleichgewicht.With reference to the invention, the minority charge carrier diffusion length Ln 1 in the additional area is selected to be greater than its strength or width Wp and, moreover, the surface recombination velocity in the additional area is selected to be smaller than Dn '/ Ln 1 . Dn 1 denotes the electron diffusion constant in the additional area. Ln 1 depends on the impurity concentration and can be greater than 10 microns. In this case, the minority charge carrier current injected into the additional area is smaller than in the case where Wp is greater than Ln 1 , since a multiplication with the term Wp / Ln 1 takes place. Since the loss in the additional area is very small, the hole current injected into the emitter from the additional area corresponds to that injected from the emitter-base junction. The minority charge carrier concentration in the emitter is far above equilibrium.

Für den Gegenstand der Erfindung wird der Ausdruck Jp wie folgt ergänzt:For the subject matter of the invention, the expression Jp is supplemented as follows:

Jp = . {ß _υ Jp = . { ß _ υ

Die Verkleinerung von Jp bringt mithin den Wert**" nach Gleichung (3) auf nahezu Eins; der Wert oi. wird gemäß Gleichung (2) sehr hoch und entsprechendes gilt für den Wert von hp nach Gleichung (1).The reduction of Jp therefore brings the value ** "after Equation (3) close to one; the value oi. is according to Equation (2) is very high and the same applies to the value of hp according to equation (1).

Die niedrigen Rauschkennwerte lassen sich wie folgt erklären: Die Gitterdeffekte oder Versetzungen nehmen ab, da der Emitter-Basis-Übergang 13 durch den niedrig dotierten Emitter 4 und die ebenfalls niedrig dotierte Basis 3 gebildet wird. Die Verunreinigungskonzentration im niedrig dotierten Emitter 4 sollte unter Berücksichtigung der Rauschkennwerte, der Lebensdauer X und der Minoritätsträgerdiffusionslänge Lp auf einen WertThe low noise parameters can be explained as follows: The lattice effects or displacements decrease because the emitter-base junction 13 is formed by the lightly doped emitter 4 and the likewise lightly doped base 3. The impurity concentration in the lightly doped emitter 4 should be set to a value taking into account the noise characteristics, the lifetime X and the minority carrier diffusion length Lp

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1 Q1 Q

begrenzt werden, der unter bzw. höchstens bei 10 Atomen/cm3 ■ liegt.be limited, which is below or at most 10 atoms / cm 3 ■.

Ein weiterer Faktor,der einen niedrigen Rauschpegel bewirkt, ist darin zu sehen, daß der Emitterstrom im niedrig dotierten Emitter 4 und in der niedrig dotierten Basis 3 weitgehend in Vertikalrichtung fließt.Another factor that causes a low noise level, it can be seen that the emitter current in the lightly doped emitter 4 and in the lightly doped base 3 is largely in Vertical direction flows.

Gemäß dieser Erfindung wird durch den niedrig dotierten Bereich 4 und den stark dotierten Bereich 5 ein LH-Übergang gebildet. Der Abstand zwischen dem LH-Übergang und dem Emitter-Basis-Übergang ist kleiner als die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge Lp. Der Unterschied in den Verunreinigungskonzentrat ionen zwischen dem fünften und ersten Bereich wird so gewählt, daß eine Energiesperre entsteht, die höher liegt als das Energieniveau der injizierten Minoritätsladungsträger, die vom zweiten Bereich in den ersten Bereich eintreten und den LH-Übergang erreichen. Durch den LH-Übergang wird daher ein sogenanntes "eingebautes Feld" erzeugt, das in solcher Richtung wirkt, daß der Löcherstrom vom Emitter-Basis-Übergang 13 gegen diesen Übergang 13 reflektiert wird. Ist das eingebaute Feld groß genug, so wird der Diffusionsstrom der Löcher gegen die Schicht 5 wirksam erniedrigt.According to this invention, an LH junction is formed by the lightly doped region 4 and the heavily doped region 5. The distance between the LH junction and the emitter-base junction is smaller than the minority carrier diffusion length Lp. The difference in impurity concentrations between the fifth and first ranges is chosen so that an energy barrier is created which is higher than the energy level of the injected minority charge carriers, which enter the first area from the second area and reach the LH junction. The LH junction therefore becomes creates a so-called "built-in field" which acts in such a direction that the hole current from the emitter-base junction 13 is reflected against this transition 13. Is that built in Field large enough so the diffusion flow of the holes is against the layer 5 effectively lowered.

Die Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung ein Beispiel für eine Schaltung, die sich zur Vorspannung und zur Einspeisung eines Eingangssignales in den Transistor nach Fig. 1 eignet. Die Anordnung bezieht sich auf Emitterschaltung. Selbstverständlich läßt sich in ähnlicher Weise eine Basisschaltung verwirklichen. Fig. 7 shows a schematic representation of an example of a circuit suitable for biasing and feeding an input signal into the transistor of FIG. The arrangement relates to the emitter circuit. Of course, a basic circuit can be implemented in a similar manner.

Obwohl die Erfindung insbesondere in Verbindung mit Fig. 1 anhand eines npn-Transistors beschrieben wurde, ist für den Fachmann ersichtlich, daß sich auch in gleicher Weise pnp-Transistoren mit ähnlichem Aufbau und ähnlichen Kennwerten ver-Although the invention has been described in particular in connection with FIG. 1 on the basis of an npn transistor, it is for the It will be apparent to those skilled in the art that pnp transistors with a similar structure and similar characteristic values can also be used in the same way.

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wirklichen lassen. Es sei auch betont, daß sich die Erfindung gut auf Halbleiterthyristoren des npnp-Typs anwenden läßt.real let. It should also be emphasized that the invention can be applied well to semiconductor thyristors of the npnp type.

Zusammenfassend läßt sich feststellen, daß mit der Erfindung ein Halbleiterbauelement, insbesondere ein Transistor, geschaffen wurde, der sich durch einen hohen Emitterverstärkungsgrad bei überragenden Rauscheigenschaften auszeichnet. Dieses Halbleiterbauelement besitzt einen Emitterbereich, für den gilt, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge größer ist als seine Stärke. Für einen an den Emitterbereich angrenzenden zusätzlichen Bereich gilt, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge ebenfalls größer ist als seine Stärke. Die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit ist für den zusätzlichen Bereich sehr klein. Der vom zusätzlichen Bereich in den Emitter injizierte Minoritätsladungsträgerstrom gleicht jenen Strom aus, der von der Basis in den Emitter injiziert wird.In summary, it can be stated that the invention creates a semiconductor component, in particular a transistor which is characterized by a high degree of emitter amplification with outstanding noise properties. This semiconductor device has an emitter region for which the minority charge carrier diffusion length is greater than his strength. For an additional area adjoining the emitter area, the minority charge carrier diffusion length applies is also greater than its strength. The surface recombination rate is for the additional Area very small. The minority carrier current injected into the emitter from the additional area is the same as that Current injected from the base into the emitter.

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Claims (8)

SONY CORPORATION S75P11 PatentansprücheSONY CORPORATION S75P11 claims 1.j Halbleiterbauelement mit zwei über einen ersten pn-übergang aneinandergrenzenden Halbleiterbereichen von unterschiedlichem Leitfähigkeitstyp, mit einem an der dem ersten pn-übergang gegenüberliegenden Seite an den zweiten Bereich angrenzenden dritten Bereich, mit einem vierten Bereich vom Leitfähigkeitstyp des zweiten Bereichs, der einen zweiten pn-übergang zum ersten Bereich bildet, sowie mit Mitteln, die eine Vorspannung des ersten pn-übergangs und den Transport von Majoritätsladungsträgern vom ersten zum dritten Bereich ermöglichen, wobei nach Patent .... (Patentanmeldung P 23 64 753.2) gilt, daß die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im ersten Bereich größer ist als dessen Stärke, dadurch gekennzeichnet, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge auch im vierten Bereich größer ist als dessen Stärke.1.j semiconductor component with two via a first pn junction adjoining semiconductor areas of different Conductivity type, with a side opposite the first pn junction to the second area adjoining third region, with a fourth region of the conductivity type of the second region having a second Forms pn junction to the first area, as well as means that a bias of the first pn junction and the transport of majority carriers from the first to the third area, whereby according to patent .... (patent application P 23 64 753.2), the diffusion length of the minority charge carriers in the first area is greater than its strength, characterized in that the minority carrier diffusion length is also in the fourth region is greater than its strength. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch g e kennz eichnet, daß der vierte Bereich mit dem zweiten verbunden ist.2. A semiconductor component according to claim 1, characterized in that the fourth area is marked with the second is connected. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennz eichnet, daß die Oberflächenrekombinationsgeschwindigkeit am vierten Bereich kleiner ist als D/L, wobei mit D die Minoritätsladungsträger-Diffusionskonstante und mit L die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge im vierten Bereich bezeichnet sind.3. Semiconductor component according to claim 1 or 2, characterized marked that the surface recombination velocity at the fourth region is less than D / L, where D is the minority carrier diffusion constant and L denotes the minority carrier diffusion length in the fourth region. 60981 9/084560981 9/0845 4. Halbleiterbauelement, insbesondere nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Halbleiterbereich (4) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen zweiten Halbleiterbereich (3) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zusammen mit dem ersten Bereich einen ersten pn-übergang bildet, einen dritten Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der mit dem zweiten Bereich einen zweiten pn-übergang bildet, der vom ersten pn-übergang durch den zweiten Bereich getrennt ist, einen vierten Halbleiterbereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der mit dem ersten Bereich einen dritten pn-übergang bildet, der vom ersten pn-übergang durch den ersten Bereich getrennt ist und durch Mittel, um den ersten pn-übergang in Durchlaßrichtung vorzuspannen, um einen Majoritätsladungsträgertransport vom ersten zum dritten Bereich zu bewirken, wobei gilt, daß der vom dritten übergang injizierte Minoritätsladungsträgerstrom im ersten Bereich im wesentlichen gleich dem vom ersten übergang injizierten Minoritätsladungsträgerstrom ist und weiterhin gilt, daß der Abstand zwischen dem ersten und dritten übergang kleiner ist als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im ersten Bereich.4. Semiconductor component, in particular according to one of the preceding claims, characterized by a first semiconductor region (4) of a first conductivity type, a second semiconductor region (3) of a second conductivity type, which together with the first Area forms a first pn junction, a third semiconductor area of the first conductivity type, which with the second area forms a second pn-junction, which is separated from the first pn-junction by the second area, a fourth semiconductor region of the second conductivity type, which has a third pn junction with the first region forms, which is separated from the first pn junction by the first region and by means of the first pn junction forward biasing to result in majority carrier transport from the first to the third area cause, it being the case that the minority charge carrier current injected by the third junction in the first region is essentially equal to the minority carrier current injected from the first junction and it is also true that the distance between the first and third transition is smaller than that Diffusion length of the minority charge carriers in the first area. 5. Halbleiterbauelement, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Halbleitersubstrat (1) mit einer Hauptfläche, einen ersten, in der Hauptfläche des Substrats und an diese angrenzenden ersten Halbleiterbereich eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen an den ersten Bereich angrenzenden zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, von dem mindestens ein Abschnitt unter der Hauptfläche liegt, einen dritten, an den zweiten Bereich angrenzenden Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der auf der dem ersten Bereich gegenüberliegenden Seite des zweiten Bereichs angeordnet ist; Mittel, um den Transport von Majoritätsträgern im ersten zum dritten Bereich zu bewirken, wobei ein Abschnitt5. Semiconductor component, in particular according to one of the preceding Claims, characterized by a semiconductor substrate (1) with a main surface, a first semiconductor region of a first conductivity type in the main surface of the substrate and adjoining this, a second semiconductor region of a second conductivity type adjoining the first region, of which at least one section lies below the main surface, a third semiconductor region adjoining the second region of the first conductivity type, that of the first Area opposite side of the second area is arranged; Means to the transportation of majority carriers effect in the first to the third area, being a section 609819/0845609819/0845 2b473032b47303 des zweiten Bereichs sich mindestens zum Teil zwischen der genannten Hauptfläche und dem ersten Bereich erstreckt und wobei gilt, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge im ersten Bereich größer ist als dessen Stärke.of the second area is at least partially between the said main surface and the first region and wherein it applies that the minority charge carrier diffusion length in the first area is greater than its strength. 6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge in dem Abschnitt des zweiten Bereichs größer als dessen Stärke ist.6. Semiconductor component according to claim 5, characterized in that that the minority carrier diffusion length is greater in the portion of the second region than whose strength is. 7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen-Rekombinationsgeschwindigkeit in dem Abschnitt des zweiten Bereichs kleiner ist als D/L, wobei mit D die Minoritätsladungsträgerkonstante und mit L die Minoritätsladungsträger-Diffusionslänge in diesem Abschnitt bezeichnet sind.7. Semiconductor component according to claim 6, characterized in that that the surface recombination velocity is smaller in the portion of the second region is as D / L, where D is the minority carrier constant and L is the minority carrier diffusion length in this section. 8. Halbleiterbauelement, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Halbleiterbereich (4) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen zweiten Halbleiterbereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zusammen mit dem ersten Bereich einen ersten pn-übergang bildet, einen dritten Halbleiterbereich vom ersten Leitfähigkeitstyp, der mit dem zweiten Bereich einen zweiten pn-übergang bildet, der vom ersten pn-übergang durch den zweiten Bereich getrennt ist, eine Einrichtung zur Zuführung einer Spannung, die einen Majoritätsladungsträgertransport im ersten zum dritten Bereich bewirkt, wobei gilt, daß die Stärke des ersten Bereichs kleiner ist als die Diffusionslänge der darin auftretenden Minoritätsladungsträger, und durch eine vom ersten Bereich und auf diesem ausgebildete Steuerelektrodenanordnung.8. Semiconductor component, in particular according to one of the preceding Claims, characterized by a first semiconductor region (4) of a first conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type which, together with the first region a first pn junction forms, a third semiconductor region of the first conductivity type, which with the second Area forms a second pn junction, which is separated from the first pn junction by the second area, a Device for supplying a voltage which causes a majority charge carrier transport in the first to the third area causes, it being the case that the thickness of the first region is smaller than the diffusion length of those occurring therein Minority charge carrier, and by a control electrode arrangement formed by and on the first region. 60981 9/084560981 9/0845 2b473032b47303 Halbleiterbauelement, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Halbleiterbereich (4) eines ersten Leitfähigkeitstyps, einen zweiten Halbleiterbereich (3) eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der mit dem ersten Bereich einen pn-übergang bildet, einen dritten Halbleiterbereich vom ersten Lextfähigkeitstyp, der mit dem zweiten Bereich einen zweiten pn-übergang bildet, der vom ersten pn-übergang durch den zweiten Bereich getrennt ist, eine Einrichtung zur Zuführung einer Spannung, um den Transport von Majoritätsladungsträgern im ersten zum dritten Bereich zu bewirken, wobei gilt, daß die Stärke des ersten Bereichs kleiner ist als die Diffusionslänge der darin auftretenden Minoritätsladungsträger und wobei an den ersten Bereich eine Schottky-Sperrschicht angrenzt.Semiconductor component, in particular according to one of the preceding claims, characterized by a first semiconductor region (4) of a first conductivity type, a second semiconductor region (3) of a second Conductivity type, which is one with the first area pn-junction forms, a third semiconductor region of the first Lextbarkeittyp, which with the second region a forms the second pn junction, which is separated from the first pn junction by the second region, a device for feeding a voltage to effect the transport of majority charge carriers in the first to the third area, where it applies that the strength of the first region is smaller than the diffusion length of the minority charge carriers occurring therein and wherein the first region is adjoined by a Schottky barrier layer. 609819/0845609819/0845
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT374052B (en) * 1974-04-04 1984-03-12 Sony Corp DIFFERENTIAL AMPLIFIER WITH CONTROLLABLE AMPLIFIER
AT374053B (en) * 1974-04-10 1984-03-12 Sony Corp DIFFERENTIAL AMPLIFIER WITH CONTROLLABLE AMPLIFIER

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2413785A1 (en) * 1977-12-30 1979-07-27 Radiotechnique Compelec MONOLITHIC SEMICONDUCTOR DEVICE WITH MULTILAYER PLANE STRUCTURE, MESA TYPE, INCLUDING AT LEAST ONE TRANSISTOR ASSOCIATED WITH A SCHOTTKY DIODE
FR2462028A1 (en) * 1979-07-17 1981-02-06 Thomson Csf Thyristor for integrated circuits - with four concentric tray shaped zones
FR2543739B1 (en) * 1983-03-30 1986-04-18 Radiotechnique Compelec METHOD FOR PRODUCING A HIGH VOLTAGE BIPOLAR TRANSISTOR
CN116047256B (en) * 2023-03-24 2023-08-29 长鑫存储技术有限公司 Test method, test device and electronic equipment

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT374052B (en) * 1974-04-04 1984-03-12 Sony Corp DIFFERENTIAL AMPLIFIER WITH CONTROLLABLE AMPLIFIER
AT374053B (en) * 1974-04-10 1984-03-12 Sony Corp DIFFERENTIAL AMPLIFIER WITH CONTROLLABLE AMPLIFIER

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