DE2754412A1 - Leistungstransistor und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Leistungstransistor und verfahren zu dessen herstellung

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DE2754412A1
DE2754412A1 DE19772754412 DE2754412A DE2754412A1 DE 2754412 A1 DE2754412 A1 DE 2754412A1 DE 19772754412 DE19772754412 DE 19772754412 DE 2754412 A DE2754412 A DE 2754412A DE 2754412 A1 DE2754412 A1 DE 2754412A1
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Bernard Roger
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Description

PHF. 76 6o6.
J!.'·, λ 28.10.77.
Ij. . VA/EVH.
"Ζ"
Leistungstransistor und Verfahren zu, dessen Herstellung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistor mit einem Halbleiterkörper, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitungstyp, die wenigstens einen Teil der Kollektorzöne des Transistor bildet, eine daran grenzende zweite Schicht vom zweiten Leitmjgstyp, die die Basiszone bildet, und eine Emitterzone enthält, die durch einen Teil einer an die zweite Schicht grenzenden dritten Halbleiterschlent vom ersten Leitungstyp und ein sich darin befindendes höher dotiertes Oberfiächengebiet
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vom ersten Leitungstyp gebildet wird, wobei der genannte Teil der dritten Schicht von einer hochdotierten Basiskontaktzone begrenzt wird, die die zweite Schicht mit der Oberfläche verbindet, während sich das genannte Oberflächengebiet in einiger Entfernung von der Basiskontaktzone befindet.
Es sind Transistoren mit schwachdotierter Emitterzone bekannt, bei denen die Emitterzone durch zwei Gebiete gebildet wird, und zwar ein erstes schwachdotiertes Gebiet, das an die Basiszone grenzt, und ein hochdotiertes Oberflächengebiet, das an die Emitter-Elektrode grenzt und im genannten ersten Gebiet liegt.'Diese Struktur weist also zwei Emittergebiete auf, die z.B. einen η /n-Ubergang bilden, wenn es sich um einen npn-Transistor handelt, wobei dieser Übergang, trotz der schwachen Dotierung der Emitterzone an dem Emitter-Basis-Ubergang, für den Transistor eine gute Emitterwirkung und eine günstige Stromverstärkung gewährleistet. Dieser Transistortyp ist z.B. in der französischen Patentschrift 2 266 307 beschrieben. Diese Transistoren bleiben aber für den sogenannten "zweiten Durchschlag" oder den thermischen Lawineneffekt empfindlich, der insbesondere in der Durchlassrichtung auftritt, wenn ein Transistor seine maximale Leistung bei niedriger Stromstärke und unter hoher Spannung verbraucht, oder in der Sperrichtung, wenn ein
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- tf - 28. 10.77.
G '
Leistungstransistor dazu benutzt wird, eine induktive Belastung zu schalten. Die Anwendung derartiger Transistoren ist in bezug auf die Leistung beschränkt, wenn die Spannung hoch wird.
Um das Verhalten eines derartigen Transistors in bezug auf den genannten "zweiten Durchschlag" zu verbessern, ist es erforderlich, die Temperatur des Kristalls zu regeln und dazu die Verstärkung des Transistors und die Stromverteilung zu beherrschen.
Die Erfindung bezweckt u.a., das Verhalten in bezug auf den "zweiten Durchschlag" in der Durchlassrichtung von Transistoren, deren Emitterzone durch zwei Gebiete gebildet wird, von denen eines schwachdotiert ist, zu
verbessern. Die Erfindung hat den Zweck, den Anwendungsbereich des Transistors in bezug auf die Leistung auf
höhere Spannungen zu erweitern, dadurch, dass das Auftreten zweiten Durchschlags bei schwachem Strom und hohem Leistungsverbrauch eliminiert wird.
Dazu wird nach der Erfindung versucht, die Kristalltemperatur dadurch zu regeln, dass ein auftretender
Defokussierungseffekt benutzt wird. Es ist nämlich bekannt, dass bei hoher Stromstärke in der Basiszone des Transistors ein Spannungsabfall zwischen dem mittleren Teil dieser Basiszone, der an den dem Emitterkontakt am nächsten
liegenden Emitterzonenteil grenzt, und dem Umfangsteil
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der Basiszone auftritt, der an den Basiskontakt (oder gegebenenfalls an eine Basiskontaktzone) grenzt. Der genannte Spannungsabfall führt eine Herabsetzung der Polarisation des Emitter-Basis-Ubergangs im mittleren Teil und dadurch eine Konzentration des von der Emitterzone an ihrem Umfang injizierten Stromes herbei; die genannte Konzentration wird als der Defokussierungseffekt bezeichnet,
Es sei bemerkt, dass die oben angewandten Ausdrücke "mittlerer Teil" und »Umfangsteil" gar nicht die Form und die Abmessungen der genannten Gebiete definieren und dass bestimmte Gebiete z.B. mehrere Inseln enthalten können oder eine kammartige Konfiguration aufweisen können und mit anderen Gebieten gegebenenfalls interdigitale Konfigurationen bilden können. Xn bezug auf den letzteren Fall wird angenommen, dass der mittlere Teil u.a. der Achse der Finger des "Kammes" entspricht, der die Emitterzone bildet, während der Umfangsteil einer Emitterzone oder einer Basiszone dem Teil entspricht, der der Basiskontaktzone am nächsten liegt.
Bei den obenbeschriebenen Transistoren macht sich der obengenannte Defokussierungseffekt nur bei hohen Strömen bemerkbar; der vom Umfangsteil der Emitterzone injizierte Strom wird dann zu den B'asiskontaktzonen kanalisiert und passiert ein schwachdotiertes Emittergebiet, Dies kann zu einer Verteilung der Wärmeableitung führen,
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die es bei hohen Strömen gestatten, den Transistor bei Volleistung zu betreiben. Die Erfindung ermöglicht es, ein ähnliches Ergebnis bei schwachen Strömen und hohen Spannungen zu erzielen, während zu gleicher Zeit nach der Erfindung das Verhalten in bezug auf den "zweiten Durchschlag" des Transistors in der Sperrichtung verbessert wird.
Ein Transistor der eingangs beschriebenen Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass sich im mittleren Teil der Emitterzone ein mittleres Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp mit einer die der Basiszone überschreitenden Dotierung befindet, das sich bis in die zweite Halbleiterschicht erstreckt und von den parallel zu der Oberfläche verlaufenden Teilen des Emitter-Basis-Ubergangs und des Übergangs zwischen dem Oberflächengebiet und der dritten Schicht umgeben wird.
Als "hochdotiert" sind hier im allgemeinen Halbleitergebiete mit einer Dotierungskonzentration von mehr
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als 10 Atomen/cm3 und vorzugsweise mehr als 10 Atome/cm3 zu betrachten, während als "niedrigdotiert" im allgemeinen Halbleitergebiete mit einer Dotierungskonzentration von weniger als 10 Atomen/cm3 und vorzugsweise weniger als 10 Atomen/cm3 anzusehen sind.
Das hochdotierte mittlere Basisgebiet bildet ein Transistorgebiet, in dem die Stromverstärkung des
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Transistors praktisch gleich Null ist; im genannten Gebiet führt die hohe Dotierung eine starke Rekombination herbei. So ist in allen Fällen und sogar auf einem niedrigen Strompegel ein Basisstrom vorhanden, der verhältnismässig gross ist, während in der Basiszone ein Spannungsabfall auftritt; der Polarisationsunterschied zwischen dem mittleren Teil und dem Umfangsteil ist derart, dass die Polarisation im mittleren Teil sehr schwach ist und dass die Stärke des Stromes nur am Umfang der Emitterzone grosser werden kann; dies führt einen Defokussierungseffekt herbei, der sogar bei geringer Stromstärke auftritt. Da das hochdotierte Emitteroberflächengebiet in einem bestimmten Abstand von der Basiskontaktzone liegt, muss der am Umfang der Emitterzone injizierte Strom "aber diesen Abstand die schwachdotierte Emitterzonenschicht, die einen verhältnismässig hohen Widerstand aufweist, passieren; dieser Widerstand nimmt mit der Temperatur zu und stellt auf diese Weise eine Temperaturregelung sicher, die die Gefahr eines thermischen Lawineneffekts beseitigt.
Eine erste Ausführungsform des Transistors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,' dass sich das mittlere Basisgebiet bis zu der Oberfläche erstreckt, und dass auf der Oberfläche eine Elektrode gebildet ist, die sowohl dieses Gebiet als auch das Oberflächengebiet vom ersten Leitungstyp kontaktiert. Auf diese Weise ist
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AS
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/to.
die genannte Elektrode mit der Basiszone über das hochdotierte mittlere Basisgebiet verbunden, während ein Strom stets in der Basiszone umlaufen kann. Die Emitterzone injiziert keinen Strom in den mittleren kurzgeschlossenen Teil und kann in die Basiszone nur in einem bestimmten Abstand von dem genannten mittleren Gebiet Strom injizieren, Der auf diese Weise erhaltene Defokussierungseffekt beseitigt die Gefahr zweiten Durchschlags. Mit der genannten Struktur wird ausserdem ein Parallelwiderstand über dem Emitter-Basis-Ubergang erhalten, der über die ganze Länge des Umfangs der Emitterzone integriert ist. Der genannte Widerstand wird z.B. im Falle einer Verstärkerschaltung vom Darlingtontyp zwischen der Emitterzone und der Basiszone des Leistungsausgangstransistors verwendet, damit auf diese Weise Verstärkung des Leckstroms des Eingangstransistors durch den genannten Ausgangstransistor vermieden wird.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des Transistors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Basisgebiet durch einen Teil des Oberflächengebietes vom ersten Leitungstyp von der Oberfläche getrennt ist. Der Kurzschluss und der Parallelwiderstand über dem Emitter-Basis-Ubergang, der infolge dieses Kurzschlusses in der obenbeschriebenen Ausführungsform gebildet wird, werden auf diese Weise vermieden, wenn der genannte
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Widerstand keinen Nutzen hat.
Im mittleren hochdotierten Basisgebiet treten zahlreiche Rekombinationen auf und ist die Verstärkung sehr gering, während in der Basiszone ein Spannungsabfall auftritt, der den Defokussierungseffekt herbeiführt und die Gefahr eines thermischen Lawineneffekts beseitigt.
Meistens enthält der Transistor eine Kollektorzone, die durch ein η -leitendes Siliziumsubstrat (mit dem "+"-Zeichen wird eine.hohe Dotierungskonzentration angegeben), das mit einer η-leitenden epitaktischen Schicht überzogen ist, durch eine Basiszone, die in einer p-leitenden schwachdotierten epitaktischen Schicht erzeugt ist und ausserdem mindestens eine hochdotierte Basiskontaktzone und ein ρ -leitendes hochdotiertes mittleres Basisgebiet enthält, die beide durch Diffusion erhalten sind, und durch eine Emitterzone gebildet wird, die in einem η-leitenden schwachdotierten epitaktischen Schichtteil erzeugt ist, der von der Basiskontaktzone begrenzt wird und in einem bestimmten Abstand von dieser Kontaktzone ein η -leitendes hochdotiertes Gebiet enthält, das an das genannte ρ -leitende hochdotierte Gebiet grenzt, wobei die genannte Basiskontaktzone und das hochdotierte Emittergebiet von der Oberfläche der epitaktischen Emitterschicht her diffundiert werden.
In dieser bevorzugten Struktur weist das schwach-
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dotierte Gebiet der Emitterzone alle Qualitäten auf, die der epitaktischen Art des Materials zuzuschreiben sind, und zwar eine niedrige Konzentration an Kristallfehlern und eine gute Homogenität der charakteristischen Eigenschaften. Dies ist auch der FaI] für den epitaktischen Teil der Basiszone.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemässen Transistors wird, unter Berücksichtigung der elektrischen Eigenschaften, die der Transistor aufweisen soll, der Abstand "d" zwischen dem hochdotierten Gebiet der Emitterzone einerseits und der Basiskontaktzone andererseits möglichst gross gehalten. Der genannte Abstand ist nämlich entscheidend für das Auftreten zweiten Durchschlags. Die Anmelderin hat gefunden, dass einerseits der genannte Abstand "d" gross sein muss, um einen genügend hohen Wert für den Widerstand des schwachdotierten Emitterschichtteiles zu erhalten, der von dem Strom durchlaufen wird, der vom Umfangsteil der Emitterzone in den in der Nähe der Basiskontaktzone liegenden Basiszonenteil injiziert wird, und dass andererseits die Zunahme des genannten Widerstandes mit der Temperatur eine bessere Temperaturregelung gestattet. Bei einem grossen Abstand "d" ist die Defokussierung völlig effektiv und ist der thermische Lawineneffekt beseitigt. Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung beträgt der Abstand "d"
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mindestens kQ ,um und weisen die Emitterzone und die Basiskontaktzone des Transistors eine kamtnartige Struktur auf, bei der die "Finger" der auf diese Weise gebildeten interdigitalen Emitterkonfiguration eine Gesaratbreite aufweisen, die, zwischen zwei Wänden der Basiskontaktzone gemessen, mindestens 200/um beträgt.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Transistors nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und die dritte Halbleiterschicht nacheinander durch epitaktisches Anwachsen erhalten werden; dass dann die Basiskontaktzone und das mittlere Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp in demselben Diffusionsschritt erzeugt werden, und dass anschliessend das hochdotierte Oberflächengebiet der Emitterzone durch örtliche Diffusion gebildet wird. Das mittlere hochdotierte Basisgebiet kann dadurch ohne einen zusätzlichen Dotierungsschritt erhalten werden.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächengebiet in Form einer·Zone gebildet wird, die das hochdotierte mittlere Basisgebiet umgibt.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächengebiet durch Diffusion in einem Oberflächenbereich gebildet wird, der das mittlere Basisgebiet
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enthält, wobei ein an die Oberfläche grenzender Teil dieses Gebietes den ersten Leitungstyp erhält.
Durch Diffusion über eine Maskenöffnung wird auf diese Weise ein Emitteroberflächengebiet erhalten, das einerseits einen hochdotierten Unifangsteil, der auf der Aussenseite von der schwachdotierten epitaktischen Emitterschicht begrenzt wird, und andererseits einen mittleren Teil enthält, der teilweise durch die den Leitungstyp der Basiszone herbeiführenden Verunreinigungen kompensiert ist, wobei der genannte mittlere Teil mit einem hochdotierten mittleren Basisgebiet in Kontakt steht. Unter diesen Bedingungen weist der mittlere Teil des Emitter-Basis-Ubergangs auf beiden Seiten, und insbesondere auf der Seite der Basiszone, eine hohe Dotierungskonzentration auf, wodurch die Stromverstärkung in diesem Gebiet praktisch auf Null herabgesetzt wird; der in die Basiszone injizierte Strom passiert in der Emitterzone hauptsächlich den Umfangsteil, dessen Widerstand verhältnismässig hoch ist; der auf diese Weise erhaltene Defokussierungseffekt führt ein optimales Verhalten des Transistors in bezug auf zweiten Durchschlag herbei.
Die Erfindung kann bei Leistungstransistoren
Anwendung finden, die bei verhältnismässig hohen Spannungen betrieben werden sollen, und sie kann insbesondere bei Transistoren mit einer epitaktischen Mehrschichtenstruktur
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verwendet werden, deren Emitterzone zwei Gebiete enthält, deren Dotierungskonzentrationen stark voneinander verschieden sind, wobei es sich um Transistoren sowohl mit einer planaren Struktur als auch mit einer Mesastruktur handeln kann.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 einen teilweisen schematischen Schnitt längs der Linie AB der Fig. 2 durch einen Transistor nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
Fig. 2 eine teilweise Draufsicht vor der Erzeugung der Elektroden des Transistors nach Fig. 1,
Fig. 3 einen teilweisen schematischen Schnitt längs der Linie CD der Fig. ^t durch den Transistor nach der Erfindung in einer anderen Ausführungsform, und
Fig. k eine Draufsicht vor der Erzeugung der Elektroden des Transistors nach Fig. 3.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Transistor enthält ein η -leitendes Siliziumsubstrat 21, das mit einer ersten n-leitcnden epitaktischen Schicht 22 überzogen ist, deren Dicke 60/um und deren spezifischer Widerstand 30 -P- · cm beträgt. Das Substrat 21 und die erste epitaktische Schicht 22 bilden die Kollektorzone des Transistors, der weiter mit einer metallenen Elektrode 12 versehen ist,
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die auf der unteren Fläche des Substrats angeordnet ist. Die Basiszone des genannten Transistors wird durch eine zweite p-leitende epitaktische Schicht 23 gebildet, deren Dicke 10/um und deren spezifischer Widerstand etwa 5-^cm beträgt. Zur Bildung der Emitterzone ist über die Schicht eine dritte η-leitende epitaktische Oberflächenschicht 2k erzeugt, deren spezifischer Widerstand 5^'Cin und deren Dicke 8/um beträgt. Die Basiszone 23 ist mit einer Elektrode 11 über eine Basiskontaktzone 28 verbunden, die sich durch die Schicht 2k hindurch erstreckt und die stark ρ -leitend ist, wobei der Flächenwiderstand der Zone 28 etwa 10-£.pro Quadrat beträgt; die genannte Zone wird durch Diffusion von der Oberfläche her erhalten. Innerhalb der Emitterzone befindet sich ein Gebiet 251 das sich durch die Schicht 2k hindurch erstreckt und stark ρ -leitend ist; das genannte Gebiet 25 wird durch denselben Diffusionsschritt erhalten, durch den auch die Zone 28 erhalten wurde. In jedem "Finger" der Emitterzone beträgt die Breite des Gebietes 25 60 ,um bis 80/Um, während die Breite des Emitterzonenfingers, zwischen den beiden. Wänden der Zone 28 gemessen, etwa 450/um bis 500/um beträgt. Zu beiden Seiten des Gebietes 25 enthält die Emitterzone eine η -leitendes lokalisiertes Oberflächengebiet 26, das hochdotiert ist und das in die Schicht 2k bis zu einer Tiefe von 3/Um eindiffundiert ist, wobei
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das genannte Gebiet 26 einen Flächenwiderstand von 2 Sl pro Quadrat aufweist. Das mittlere Basisgebiet wird von den parallel zu der Oberfläche verlaufenden Teilen des Emitter-Basis-Ubergangs 29 und des Übergangs zwischen dem Oberflächengebiet 26 und der dritten Schicht Zk umgeben. Das Gebiet 26 liegt in einem Abstand von mindestens 60/um von der Basiskontaktzone 28. Eine Elektrode 10 bildet einen Kontakt mit der Oberfläche des Gebietes 26 der Emitterzone und mit dem mit der Basiszone verbundenen Gebiet 25 und stellt einen Kurzschluss her, der einen Widerstand parallel über dem Emitter-Basis-Ubergang bildet.
Der an Hand der Fig. 1 und 2 beschriebene Transistor kann als Ausgangs transistor eines Verstärkers vom Darlingtontyp verwendet werden. Wenn der Umfang der Emitterzone etwa 30 nun bis kO mm beträgt, kann ein derartiger Transistor mehr als I50 V verbrauchen, während die maximale Spannung BVr-i^> von etwa 500 V zwischen dem Kollektor und dem
KjCjKJ
Emitter bei schwebender Basis erreicht werden kann, ohne dass zweiter Durchschlag, auftritt.
Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Transistor enthält ein n+-leitendes Siliziumsubstrat 31, das mit einer η-leitenden epitaktischen Schicht 32 überzogen ist, deren Dicke 15/um und deren spezifischer Widerstand 4 JIicm beträgt. Das Substrat 31 und die Schicht 32 bilden die
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Kollektorzone des Transistors, der weiter mit einer metallenen Elektrode k5 versehen ist, die auf der unteren Fläche des Substrats angeordnet ist. Die Basiszone des Transistors wird durch eine p-leitende epitaktische Schicht 33 gebildet, deren Dicke 12,um und deren spezifischer Widerstand 6 -/!.cm bis 8 -ß. cm beträgt. Zur Bildung der Emitterzone des Transistors wird auf der Oberfläche eine η-leitende epitaktische Oberflächenschicht Jk abgelagert, deren spezifischer Widerstand Ί -^1 cm bis 5-^·' cm und deren Dicke 5/um beträgt. Die epitaktische Schicht (Basis) 33 ist mit einer Elektrode k2 über eine Basiskontaktzone 35 verbunden, die sich durch die ρ -leitende Schicht 3k hindurch erstreckt, wobei die durch Diffusion von der Oberfläche her erhaltene Zone 35 einen Flächenwiderstand von höchstens 100-^- aufweist. Gemäss den Achsen 49 des Schichtteiles 3k, der zwischen den "Fingern" der Kontaktzone 35 liegt, ist in die Schicht 3k eine η -leitende lokalisierte Oberflächenzone 36-37 bis zu einer Tiefe von 3/um eindiffundiert. Die genannte Zone 36-37 ist, . , hochdotiert und ihr Flächenwiderstand beträgt 5 pro Quadrat. Der mittlere Teil 37 der Zone 36-37 ist weniger tief als der Umfangsteil 36 und grenzt.an eine stark ρ -leitende unterliegende mittlere Basiszone k3, die sich bis zu der Basisschicht 33 erstreckt und deren Eigenschaften denen .....■„ des unteren Teiles der Zone 35 gleich sind. Eine. Elektrode kk
■-·.·-■ . ■' / ■'·· ■■'■■■
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bildet einen Kontakt mit der Oberfläche des Oberflächengebietes 36 der Emitterzone. Der mittlere Teil 37 steht unmittelbar in Kontakt mit der ρ -leitenden hochdotierten Zone Ό; die Verstärkung im mittleren Teil des Emitter-Basis-Ubergangs ist praktisch gleich Null. Dagegen weist der Umfangsteil des Emitters 36-38 einen n/n -Übergang kO auf. Der Abstand zwischen der Zone 36 und der Zone 35 beträgt mindestens 50/um. Nur der Umfangsteil der Emitterzone ist emittierend und der Defokussierungseffekt tritt bei jeder Stromstärke auf.· Der Transistor wirkt bis zu einer Spannung, die mindestens gleich 1OO V ist, und verbraucht seine maximale Leistung, ohne dass zweiter Durchschlag auftritt.
Es sei bemerkt, dass sich die Erfindung nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere können alle Leitungstypen durch die entgegengesetzten Leitungstypen ersetzt und können andere Halbleitermaterialien und Isolierschichten verwendet werden.
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Claims (7)

PHF. 76 6O6. PATENTANSPRÜCHE:
1.J Transistor mit einem Halbleiterkörper, der eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitungstyp, die wenigstens einen.Teil der Kollektorzone des Transistors bildet, eine daran grenzende zweite Schicht vom zweiten Leitungstyp, die die Basiszone bildet, und eine Emitterzone enthält, die durch einen Teil einer an die zweite Schicht grenzenden dritten Halbleiterschicht vom ersten Leitungstyp und ein sich darin befindendes höher dotiertes Oberflächengebiet vom ersten Leitungstyp gebildet wird, wobei der genannte Teil der dritten Schicht von einer hochdotierten Basiskontaktzone begrenzt wird, die die zweite Schicht mit der Oberfläche verbindet, während sich das genannte Oberflächengebiet in einiger Entfernung von der Basiskontaktzone befindet, dadurch gekennzeichnet, dass sich im mittleren Teil der Emitterzone ein mittleres Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp mit einer die der Basiszone überschreitenden Dotierung befindet, das sich bis in die zweite Halbleiterschicht erstrebkt und von den parallel zu der Oberfläche verlaufenden Teilen des Emitter-Basis-Ubergangs und des Übergangs zwischen dem Oberflächengebiet und der dritten Schicht umgeben wird.
2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das mittlere Basisgebiet bis zu der Oberfläche erstreckt, und dass auf eier Oberfläche eine Elektrode
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gebildet ist, die sowohl dieses Gebiet als auch das Oberflächengebiet vom ersten Leitungstyp kontaktiert.
3. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mittlere Basisgebiet durch einen Teil des Oberflächengebietes vom ersten Leitungstyp von der Oberfläche getrennt ist.
ij. Transistor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Emitterzone und die Basiskontaktzone kammartig ineinander eingreifen; dass der Abstand zwischen dem Oberflächengebiet vom ersten Leitungstyp und der Basiskontaktzone mindestens 40/Um beträgt, und dass die Emitterfinger eine Gesamtbreite von mindestens 200 ,um aufweisen.
5. Verfahren zur Herstellung eines Transistors nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste, die zweite und die dritte Halbleiterschicht nacheinander durch epitaktisches Anwachsen erhalten werden: dass dann die Basiskontaktzone und das mittlere Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp in demselben Diffusionsschritt erzeugt werden, und dass anschliessend das hochdotierte Oberflächengebiet der Emitterzone durch örtliche Diffusion gebildet wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5 ι dadurch gekennzeichnet, dass das Oberflächengebiet in Form einer Zone gebildet wird, die das hochdotierte mittlere Basisgebiet umgibt.
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7. Verfahren nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass;das Oberflächengebiet durch Diffusion in einem Oberflächenbereich gebildet wird, das das mittlere Basisgebiet enthält, wobei ein an die Oberfläche grenzender Teil dieses Gebietes den ersten Leitungstyp erhält.
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DE19772754412 1976-12-20 1977-12-07 Leistungstransistor und verfahren zu dessen herstellung Withdrawn DE2754412A1 (de)

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FR7638303A FR2374742A1 (fr) 1976-12-20 1976-12-20 Transistor multicouche pour tensions elevees et son procede de fabrication

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JP (1) JPS5377473A (de)
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DE (1) DE2754412A1 (de)
FR (1) FR2374742A1 (de)
GB (1) GB1547125A (de)
NL (1) NL7713947A (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3927679A1 (de) * 1988-08-27 1990-03-15 Fuji Electric Co Ltd Transistor

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5598854A (en) * 1979-01-24 1980-07-28 Mitsubishi Electric Corp Semiconductor device
DE3016749A1 (de) * 1980-04-30 1981-11-05 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Kontakt fuer mis-halbleiterbauelement und verfahren zu seiner herstellung
DE3044341C2 (de) * 1980-11-25 1984-10-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Fototransistor
JPS5799771A (en) * 1980-12-12 1982-06-21 Hitachi Ltd Semiconductor device
JPS5818964A (ja) * 1981-07-28 1983-02-03 Fujitsu Ltd 半導体装置
FR2528233A1 (fr) * 1982-06-08 1983-12-09 Thomson Csf Structure de doigt d'emetteur dans un transistor de commutation
FR2570879B1 (fr) * 1984-09-21 1987-05-22 Thomson Csf Transistor bipolaire de puissance utilisable en commutation
JPS61294856A (ja) * 1985-06-21 1986-12-25 Nec Corp 高耐圧半導体装置
JPS62142356A (ja) * 1985-12-17 1987-06-25 Sanken Electric Co Ltd トランジスタ
US4967254A (en) * 1987-07-16 1990-10-30 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device
JP2551152B2 (ja) * 1989-06-29 1996-11-06 富士電機株式会社 Ｍｏｓコントロールサイリスタ
JPH067555B2 (ja) * 1989-07-10 1994-01-26 サンケン電気株式会社 マルチセル型トランジスタ
CA2120261A1 (en) * 1991-10-23 1993-04-29 James A. Matthews Bipolar junction transistor exhibiting improved beta and punch-through characteristics
US5716859A (en) * 1995-12-22 1998-02-10 The Whitaker Corporation Method of fabricating a silicon BJT
EP0878848A1 (de) * 1997-05-16 1998-11-18 STMicroelectronics S.r.l. Vertikaler Leistungsbipolartransistor mit ineinandergreifender Geometrie und mit Optimierung der Basis-Emitter-Potentialdifferenz

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3300694A (en) * 1962-12-20 1967-01-24 Westinghouse Electric Corp Semiconductor controlled rectifier with firing pin portion on emitter
US3337783A (en) * 1964-01-16 1967-08-22 Westinghouse Electric Corp Shorted emitter controlled rectifier with improved turn-off gain
CH436494A (de) * 1966-04-22 1967-05-31 Bbc Brown Boveri & Cie Steuerbares Halbleiterventil
US3617828A (en) * 1969-09-24 1971-11-02 Gen Electric Semiconductor unijunction transistor device having a controlled cross-sectional area base contact region
US3641403A (en) * 1970-05-25 1972-02-08 Mitsubishi Electric Corp Thyristor with degenerate semiconductive region
US3896477A (en) * 1973-11-07 1975-07-22 Jearld L Hutson Multilayer semiconductor switching devices
JPS512526U (de) * 1974-06-24 1976-01-09
US4100561A (en) * 1976-05-24 1978-07-11 Rca Corp. Protective circuit for MOS devices

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3927679A1 (de) * 1988-08-27 1990-03-15 Fuji Electric Co Ltd Transistor

Also Published As

Publication number Publication date
NL7713947A (nl) 1978-06-22
FR2374742A1 (fr) 1978-07-13
JPS5377473A (en) 1978-07-08
FR2374742B1 (de) 1980-12-05
US4315271A (en) 1982-02-09
CA1091816A (en) 1980-12-16
GB1547125A (en) 1979-06-06

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