DE2851186A1

DE2851186A1 - Transistor vom mesatyp und verfahren zur herstellung dieses transistors

Info

Publication number: DE2851186A1
Application number: DE19782851186
Authority: DE
Inventors: Bernard Roger
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-11-27
Publication date: 1979-06-07
Also published as: GB2009499B; FR2410366A1; FR2410366B1; JPS5483383A; US4249195A; GB2009499A

Description

kV. Philips' Gic-cilsr^oninbrife, Eindhoven

24-10-1978 /f PHF 77-585

"Transistor vom Mesatyp und Verfahren zur Herstellung dieses Transistors"

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit mindestens einem Bipolartransistor mit einem Halbleiterkörper, der mindestens ein an die untere Fläche grenzendes schichtförmiges erstes Gebiet vom ersten Leitungstyp enthält, auf dem ein schichtförmiges zweites Gebiet liegt, das ebenfalls den ersten Leitungstyp, aber eine niedrigere Dotierungskonzentration als das erste Gebiet aufweist, wobei das erste und das zweite Gebiet die Kollektorzone des Transistors bilden, während weiter ein darauf liegendes schichtförmiges an die obere Fläche grenzendes drittes Gebiet vom zweiten entgegengesetzten Leitungstyp, das wenigstens einen Teil der Basiszone bildet, und eine an die Basiszone und an die obere Fläche grenzende Emitterzone vom ersten Leitungstyp vorhanden sind, wobei in der oberen Fläche eine sich durch das zweite und das dritte Gebiet hindurch bis in das erste Gebiet erstreckende Vertiefung vorgesehen ist.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einer derartigen Halbleiteran-

2D Ordnung.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf die Herstellung von Hochspannungsleistungstransistoren.

Eine Halbleiteranordnung mit einem Transistor der beschriebenen Art ist aus der französischen Patentan-

909823/0671

24-10-1978 -2·" — PHF 77-585

meldung 2.309.980 bekannt.

Bei dieser bekannten Anordnung ist der Mesatransistor seitlich von einer Nut begrenzt, die von der oberen Fläche der Anordnung her angebracht ist und sich bis in das erste (durch ein hochdotiertes Substrat gebildete) Gebiet fortsetzt.

Die Herstellung dieses bekannten Transistors bereitet jedoch manchmal Schwierigkeiten, z.B. wenn es sich um Hochspannungstransistoren handelt, bei denen die schwach dotierte Kollektorschicht (das zweite Gebiet), die das Substrat bedeckt, eine grosse Dicke aufweist (z.B. 60/um bis 100/um). Unter Berücksichtigung der Dicke (etwa 25 /um) der das Basisgebiet des Transistors bildenden Schicht ist es dann erforderlich, eine Nut anzubringen, deren Tiefe mindestens 90/um bis 130yum beträgt, damit die genannte Nut bis in das unterliegende Substrat eindringt. Ausserdem ergeben sich bei der Herstellung einer derartigen tiefen Nut durch chemisches Aetzen bestimmte Probleme:

- an erster Stelle in bezug auf die Aetzung selbst, denn je tiefer die Nut ist, je langer ist die Aetzzeit und je schwieriger ist die Aetzung selbst, und

- an zweiter Stelle ist eine derartige tiefe Nut notwendigerweise an der oberen Fläche breit, so dass die Nut eine verhältnismässig grosse Oberfläche (25 °/o bis 3Q^ der Gesamtoberfläche) im Vergleich zu der von dem Transistor selber beanspruchten Oberfläche in Anspruch nimmt.

Ueberdies ist es verhältnismässig schwierig, mit einer Nut zu arbeiten, die eine grosse Breite an der Oberfläche aufweist. Wenn z.B. Kontaktzonen auf der oberen Fläche des Transistors gebildet werden sollen, soll der übrige Teil der Oberfläche mit Hilfe eines photoempfindlichen Lackes geschützt werden. Es hat sich jedoch als besonders schwierig erwiesen, den photoempfindlichen Lack auf den Aussenrändern der Nut zu fixieren; wenn die Nut breit ist, wird der photoempfindliche Lack beim Anbringen durch den Zentrifuge-effekt die Neigung haben, die genannten Ränder zu verlassen, so dass diese nicht mit Lack versehen werden.

24-10-1978 y, PHF 77-585

Die Erfindung bezweckt u.a., einen Mesatransistor in Form eines diskreten Elements herzustellen, das seitlich von einer Vertiefung mit einer verhältnismässig kleinen Breite in bezug auf die in bekannten Transistoren erhaltenen Nutenbreiten begrenzt ist, wobei aber der Transistor nach der Erfindung alle elektrischen Vorteile dieser bekannten Transistoren beibehält.

Eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vertiefung aus einem ersten Teil, der sich von der oberen Fläche her durch das dritte Gebiet und durch einen Teil des zweiten Gebietes hindurch erstreckt und eine die Basiszone völlig- enthaltende Mesastruktur bildet, und aus einer Nut besteht, die sich von dem Boden des ersten Teiles der Vertiefung bis in das erste Gebiet erstreckt.

Im Vergleich zu den nach der bekannten Technik ausgeführten Transistoren, die seitlich von einer tiefen Nut begrenzt sind, weist die Anordnung nach der Erfindung u.a. den Vorteil auf, dass sie sich viel leichter herstellen lass*. In dem Transistor nach der Erfindung ist die Vertiefung in zwei Stufen angebracht. An erster Stelle wird eine Vertiefung von der oberen Fläche des Kristalls bis zu einigen Mikrons über dem Basis-Kollektor-TJebergang geätzt, wodurch ein senkrechter Abstand erhalten wird, der praktisch auf die Dicke des Basisgebietes beschränkt ist. An zweiter Stelle wird eine ebenfalls untiefe Nut angebracht, die z.B. durch mechanische Mittel erhalten werden kann. Im Falle des gewählten Beispiels eines Hochspannungsmesatransistors beträgt die Tiefe der durch Aetzen erhaltenen Vertiefung nicht mehr als 30/um. Es ist einleuchtend, dass das Anbringen einer Vertiefung mit einer Tiefe von 30/um leichter als das Anbringen einer Vertiefung mit einer Tiefe von mehr als 100 /um ist, die für den bekannten Transistor erforderlich war.

Es leuchtet ein, dass eine Vertiefung mit einer Tiefe von 30/um an der Oberfläche der Struktur eine

Nutenbreite gestattet, die kleiner als die Breite ist,- die

"~"~ " *"" 809823/067Ϊ~

24-10-1978 X"}- PHF 77-585

für eine Nut mit einer Tiefe von 100 /um erforderlich ist. Auf der Oberfläche der Struktur ist auf diese Weise Platzraum eingespart.

Weiter hat die Erfindung gezeigt, dass es sehr gut möglich ist, mit Hilfe eines photoempfindlichen Lackes die Ränder einer Nut zu überziehen, deren Tiefe etwa 30/um beträgt, was, wie bereits erwähnt, bei einer Nut, deren Breite und Tiefe erheblieh grosser sind, sehr schwierig ist...■■" ·

Venn die in zweiter Linie angebrachten Nuten, die sich bis in das erste Gebiet erstrecken, mechanisch, z.B. durch Sägen, erhalten sind, wird an dem Boden und den Wänden dieser Nuten die Kristallstruktur erheblich gestört sein. Daher grenzen die Wand und der Boden dieser Nut vorzugsweise überall an eine sehichtförmige dünne Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp mit einer die des zweiten Gebietes überschreitenden Dotierung. Dadurch kann die Erschöpfungszone des Kollektor-Basis-TJebergangs nicht bis zu der gestörten Oberfläche vordringen.

Wenn sich die Erschöpfungszone entweder gemäss der Tiefe des Kristalls oder in dessen seitlicher Richtung ausdehnt, wird die genannte Erschöpfungszone stets ein Halbleitergebiet treffen, das als Sperre dient: Wenn es sich um eine Ausdehnung in der Tiefe handelt, ist das genannte Gebiet das erste Gebiet, während falls es sich um eine seitliche Ausdehnung handelt, das genannte Gebiet durch die Halbleiterzone gebildet wird, die die untiefe Nut umgibt, wobei sowohl das erste Gebiet als auch die genannte Zone verhältnismässig hoch im Vergleich zu dem zweiten Gebiet dotiert sind. Wenn die untiefe Nut bis in das erste Gebiet eindringt, besteht eine elektrische Kontinuität zwischen der genannten Zone und dem ersten. Gebiet; auf diese Welse kann die Erschöpfungszone unmöglich diese untiefe Nut umgeben.

Eine bevorzugte Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der Schnittlinie des pn-TJebergangs zwischen dem zweiten und dem dritten Gebiet mit der_Qberflache bis zum Rand der Nut, längs der Seitenwand _

24-10-1978 y O PHF 77-585

der Mesastruktur gemessen, mindestens gleich dem Abstand dieses pn-XJebergangs von der Trennfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Gebiet ist. In diesem Falle ist die Ausdehnung der Erschöpfungszone auf gleiche Weise in allen " Richtungen begrenzt.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform eines Hochspannungsmesatransistors nach der Erfindung wird die genannte Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp zugleich mit der Emitterzone durch Diffusion erhalten. Dadurch erfordert die Erzeugung dieser Halbleiterzone keinen zusätzlichen Verfahrensschritt. Es ist vorteilhaft, wenn die Dicke der genannten Halbleiterzone h,5 /um bis 5>5/um beträgt; die Dicke soll jedenfalls mehr als 1 /um betragen.

Um zu erzielen, dass die genannte Halbleiterzone eine zweckmässige Sperre gegen die seitliche Ausdehnung der Erschöpfungszone bildet, muss vorzugsweise das Verhältnis zwischen der Dotierungskonzentration der genannten Halbleiterzone und der Dotierungskonzentration des zweiten Gebietes oder des Kollektorgebietes, in dem sich die Nut befindet, mindestens gleich 10 sein; vorzugsweise

3 7 beträgt dieses Verhältnis 10 bis 10 . Andererseits ist die mittlere Dotierungskonzentration der genannten Halbleiterzone vorzugsweise etwa gleich der mittleren Dotierungskonzentration des ersten Gebietes.

Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf ein besonders geeignetes Verfahren zur Herstellung der beschriebenen Halbleiteranordnung. Dieses Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass von einem Halbleiterkörper ausgegangen wird, der mindestens ein an die untere Fläche grenzendes schichtförmiges erstes Gebiet von einem ersten Leitungstyp, ein darauf liegendes schichtförmiges zweites Gebiet vom ersten Leitungstyp mit einer niedrigeren Dotierungskonzentration als das erste Gebiet und ein darauf liegendes schichtförmiges drittes Gebiet vom zweiten entgegengesetzten Leitungstyp enthält, das an die obere Flä:che grenzt; dass in die obere Fläche mindestens zwei unter einem Winkel miteinander verlaufende Gruppen von zueinander

parallelen breiten Nuten geätzt werden, die sich bis in,

24-10-1978 . y Oj PHF 77-585

aber nicht über die ganze Dicke des zweiten Gebietes erstrecken, wodurch miteinander zusammenhängende Mesastrukturen entstehen; dass dann in dem Boden jeder Nut auf mechanischem Wege zwei zueinander parallele schmale Nuten . angebracht werden, die sich bis in das erste Gebiet erstrecken; dass anschliessend in den Boden und die Wände der schmalen Nuten zur Erzeugung der genannten Halbleiterzonen ein Dotierungsstoff vom ersten Leitungstyp eindiffundiert wird; dass die Emitterzonen und die Metallisierung angebracht werden, und dass dann die Halbleiteranordnungen an Linien zwischen den beiden schmalen Nuten entlang voneinander getrennt werden.

Die Erfindung wird nunmehr beispielsweise an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Mesatransistor nach der Erfindung,

Figuren 2a bis 2f aufeinanderfolgende Stufen der Herstellung des Transistors nach Fig. 1, und

Figuren J>a. und Jb im gleichen Massstab Quer— schnitte durch die Randteile zweier elektrisch äquivalenter Transistoren, wobei der Transistor nach Fig. 3a ein Transistor nach.der Erfindung und der Transistor nach Fig. ya ein bekannter Transistor ist.

In bezug auf die genannten Figuren sei 'bemerkt, dass der Deutlichkeit halber die Figuren schematisch und nicht niasss tablich gezeichnet sind, ·

Der in Fig. 1 dargestellte Transistor ist zusammen mit vielen identischen Transistoren in einer und derselben Halbleiterscheibe hergestellt.

Nach Fig. 1 enthält die Halbleiteranordnung einen Bipolartransistor mit einem Halbleiterkörper, der ein an die untere Fläche 10Ob grenzendes schichtförmiges erstes Gebiet 11 von einem ersten Leitungstyp enthält, auf dem ein schichtförmiges zweites Gebiet 12 vom gleichen Leitungstyp, aber mit niedrigerer Dotierungskonzentration, liegt. Im vorliegenden Beispiel besteht der Halbleiterkörper aus Silizium. Es können jedoch für diesen Körper auch andere Materialien, z.B. Germanium oder Galliumarsenid, verwendet

"""" ""■■■"■ Β0 981Τ/06 7Ϊ ~"

24-10-1978 /Γ ^HF 77-585

/10

werden. Die Gebiete 11 und 12 bilden die Kollektorzone. Auf dem Gebiet 12 liegt ein schichtförmiges an die obere Fläche 100a grenzendes drittes Gebiet 13 vom zweiten entgegengesetzten Leitungstyp, das die Basiszone bildet. An die Basiszone grenzt die Emitterzone 14 vom ersten Leitungstyp. In der oberen Fläche 100a ist eine sich durch das zweite Gebiet 12 und das dritte Gebiet 13 hindurch bis in das erste Gebiet 11 erstreckende Vertiefung angebracht. Nach der Erfindung besteht diese Vertiefung aus einem ersten Teil, der sich von der oberen Fläche 100a her durch das dritte Gebiet 13 und durch einen Teil des zweiten Gebietes 12 hindurch erstreckt und eine die Basiszone völlig enthaltende Mesastruktur I5 bildet, und einer Nut 17» die sich von dem Boden 16 des ersten Teiles der Vertiefung bis in das erste Gebiet 11 erstreckt. Die ¥and 17a und der Boden 17c der Nut 17 grenzen ausserdem in diesem Beispiel überall an eine dünne Halbleiterzone 18 vom ersten Leitungstyp mit einer die des zweiten Gebietes 12 überschreitenden Dotierung.

Vom elektrischen Standpunkt gesehen beeinflusst nur der Teil I8a der Zone 18 die Wirkung des Transistors. Der genannte Teil 18a verhindert, dass die Erschöpfungszone, die sich zu beiden Seiten des pn-Uebergangs J und insbesondere im Kollektorgebiet 12 des Transistors erstreckt, sich seitlich bis zu der ¥and 17a der untiefen Nut 17 ausdehnen könnte. Das Kristallgitter ist nämlich längs der Nut 17 über eine Dicke von 1 /um bis 3/um von der Oberfläche her erheblich gestört, was auf die mechanische Bearbeitung zurückzuführen ist, mit der die untiefe Nut I7 erhalten wurde. Beim Fehlen der verhältnismässig schwach dotierten Zone 18a würde in diesem Falle eine unerwünschte Rekombination auftreten, die insbesondere zu einer sehr starken Abnahme der Durchschlagspannung des pn-Uebergangs J führen würde.

Infolge der Tatsache, dass die Nut 17 bis in

das Gebiet 12 eindringt, begrenzt diese Nut seitlich das Gebiet 12 der Kollektorzone des Transistors T. Zu gleicher . Zeit definiert die genannte Nut im Gebiet 12 einen Umfangs-

909823/0671

24-10-1978 >^^ PHF 77-585

teil in Form einer kleinen Wand 19> die die seitliche 'Grenze der Scheibe 100 markiert.

Zur näheren Erläuterung werden nachstehend

einige Daten erwähnt, die für die Konstruktion eines Hochspannungsmesatransistors zutreffen können, der einer Kollektor-Basis-Spannung von mindestens 800 Vunterworfen werden können soll, ohne dass er dabei beschädigt wird.

Das Gebiet 11, dessen Dicke etwa 300 /um beträgt

und das n+-leitend ist, ist mit Hilfe von Antimon bis zu

18 ^?

etwa 3 · 10 Atomen/cm und im allgemeinen zwischen

5 . IQ¹⁷ und 1.T0²¹ Atomen/cm³ dotiert.

Das Kollektorgebiet 12, dessen Dicke etwa 60/um

beträgt und das η-leitend ist, ist mit Hilfe von Arsen bis

14 / 3
zu etwa 1,2 . 10 Atomen/cm und im allgemeinen zwischen

in 1 Zi *3

9 . 10 und 1,5 · 10 Atomen/cm dotiert, wodurch das genannte Kollektorgebiet 12 einen spezifischen Widerstand von 40-Ω.. cm erhält.

• Das Basisgebiet 13> dessen Dicke 25/um beträgt,

/ -j Z). ist p-leitend und weist eine Bordotierung von 5 · 10 Atornen/cm auf; der spezifische Widerstand, des genannten Gebietes I3 beträgt 25 jn..cm. Die Oberflächenkontaktschicht 13a des Gebietes I3 ist p-leitend; der spezifische Widerstand (etwa 30' m . cm) ist klein im Vergleich zu dem des Gebietes I3; die Dicke der genannten Kontaktschicht " 13a beträgt 3 /um und liegt im allgemeinen zwischen 1 mm und

6 yum.

--■ Das Emittergebiet i4j dessen Tiefe 5/um be-

/ 20 trägt, ist n+-leitend mit einer Dotierung von 5 .10 Atomen/cm an der Oberfläche und im allgemeinen zwischen

17 P1 T

5 . TO und 1 . 10 Atomen/cm ; der spezifische Widerstand des genannten Gebietes 14 beträgt etwa 1 m-Q,.cm. Dieselbe Tiefe, dieselbe Verunreinigungskonzentration und derselbe spezifische Widerstand treffen für die Zone 18 zu, die mit Vorteil zugleich mit dem Emittergebiet 14 gebildet wird.

Die Nut 17 weist eine mittlere Breite von z.B. 40yUffi (30/um bis 60 /um) auf und dringt über einen Abstand von mindestens 10 /um in das erste Gebiet ein. Die

9 8"2'37Ö"6 7T"~"~ -"

24-10-1978 sf,- PHF 77-585

Breite der kleinen Wand 19 beträgt ^5/^um t>i^s 50/um.

Wie bereits oben erwähnt wurde, ist es vorteilhaft wenn längs der Seitenwand I5 der Mesastruktur gemessen, der Abstand zwischen der Schnittlinie des pn-Uebergangs J mit der Oberfläche und dem Rand 16 der untiefen Nut 17 mindestens gleich dem Abstand zwischen dem genannten Uebergang J und der Trennfläche 20 zwischen dem ersten Gebiet 11 und dem zweiten Gebiet 12 ist.

Aufeinanderfolgende Stufen der Herstellung eines Transistors nach Fig. 1 sind in den nachstehend zu beschreibenden Figuren 2a bis 2f veranschaulicht.

Fig. 2a zeigt einen Teil einer Siliziumscheibe 10 mit einem n+-leitenden ersten Gebiet' 11, einem n-leitenden zweiten Gebiet 12 und einem p-leitenden dritten Gebiet 13· Vorzugsweise werden die Gebiete 12 und I3 durch einen ununterbrochenen epitaktischen Anwachsvorgang erhalten. Ein pn-Uebergang J bildet die Grenzfläche zwischen den Gebieten 12 und 13.

Ueber die ganze Oberfläche 10a der Scheibe wird in erster Linie ein Dotierungsstoff vom p-Leitungstyp diffundiert, damit auf diese ¥eise die Oberflächenschicht 13a gebildet wird, die stärker als das unterliegende Gebiet I3 dotiert ist. Dann wird die Scheibe einer Photoätzbehandlung unterworfen, durch die Nuten 2 gebildet werden, deren Boden das Gebiet 12 auf dem Pegel erreicht, der 4/Um bis 5 /um niedriger als der Pegel des pn-T7ebergangs J ist. Diese Nuten, die in zwei Gruppen unterteilt sind, wobei die erste Gruppe unter einem Winkel, in diesem Beispiel 90 , mit der zweiten Gruppe verlauft, definieren in der Scheibe 10 mehrere Scheibenteile, die je einem noch zu bildenden Transistor T entsprechen. Nach dem Anbringen der Nuten 2 wird die Scheibe 10 einer Oxidationsbehandlung zur Bildung der Schicht 3 unterworfen, die als die passivierende Schicht dienen wird (siehe Fig. 2b).

Anschliessend werden durch Photoätzen in der Schicht 3 die nötigen Fenster h für die Emitterzone angebracht (siehe Fig. 2c). In der auf diese Weise vorbereiteten Scheibe 10 werden auf mechanischem Wege untiefe Nuten 17

909823/0671

24-10-1978 IPV^ P^HF 77-585

angebracht (zwei parallele Nuten 17 in jeder Nut 2), die sich bis in das Gebiet 11 erstrecken, so dass die Scheibenteile 100 nun mehr oder weniger voneinander getrennt, aber zum Durchführen weiterer Bearbeitungen nach wie vor mechanisch miteinander verbunden sind (siehe Fig. 2d) .-

Nach Reinigung der Scheibe 10 wird diese einer Diffusionsbehandlung zur Bildung der n+-Emittergebiete und der Zonen 18 entlang der Wand und des Bodens der Nuten

17 unterworfen (siehe Fig. 2e). Während dieser Diffusion

bildet sich eine dünne Oxidschicht 21 an der Oberfläche der Emitterzone und innerhalb der Nuten.

Nach der Metallisierung zum Anbringen der Kontakte22, 23 und 24 werden die Scheibenteile 10 völlig ζ .,B. mit Hilfe eines Lasers voneinander getrennt, der die Trennspalte 101 erzeugt (siehe Fig. 2f) .

In bezug auf die obenbeschriebene Herstellung sei bemerkt, dass die Erzeugung der hochdotierten Zonen

18 entlang der Wand und des Bodens der untiefen Nuten 17 keinen zusätzlichen Verfahrensschritt erfordert, weil die genannten Zonen zugleich mit den Emitterzonen 14 erhalten werden.

Das obenbeschriebene Beispiel bezieht sich

auf die Herstellung von npn-Transistoren, aber auf gleiche Weise können pnp-Transistoren hergestellt werden.

Figuren 2>a. und Jb sind dargestellt, um zu zeigen, dass ein nach der Erfindung (Fig. 3a) hergestellter Mesatransistor T weniger Platzraum als ein elektrisch identischer Transistor T¹ erfordert, der von einer tiefen Nut begrenzt wird (Fig. 3b).

.""."■ Als Beispiel bezieht sich der Vergleich auf zwei Transistoren, deren Kollektorgebiete eine Dicke von 60 /um aufweisen, während die Dicke der Basisgebiete 25/um beträgt.

In Fig. 3a beträgt der waagerechte Abstand AD zwischen dem Oberrand der Mesastruktur und der Schnittlinie 101 zwischen zwei benachbarten Transistoren T etwa 170/um und dieser Abstand ist wie folgt zusammengesetzt:

..Abstand AB - 80 /um von dem Oberrand bis zu dem Innenrand

-9 0 9 8-2 37 0 67 t

24-10-1978 y( PHF 77-585

16 der untiefen Nut 17, Abstand BC = 40/uni entsprechend der Breite der untiefen Nut 17 und schliesslich Abstand CD = 50/um zwischen dem Aussenrand der Nut 17 und der Schnittlinie 101.

In Fig. yo ist der entsprechende waagerechte Abstand LQ zwischen dem Oberrand der Mesastruktur und der Schnittlinie zwischen zwei Transistoren T^E wesentlich grosser und liegt in der Grössenordnung von 3OO /um, von dem 25O /um (Abstand LP) für die Breite der einfachen tiefen Nut und 50/um (Abstand PQ) für den Abstand zwischen dem Aussenrand der genannten Nut und der Schnittlinie erforderlich sind. Was die Xut selbst anbelangt, ist es nämlich erforderlich, ein Aetzfenster mit einer Breite von mindestens 70/um (MN) zu verwenden. Hinzu kommen noch die Abstände LM = 90/um und NP = 90 /um infolge der auftretenden Unterätzung.

Es ist einleuchtend, dass die Bildung einer Nut, deren Breite jhO/um (Abstand zwischen, den Oberrippen A und A. zweier benachbarter Mesastrukturen) und deren Tiefe 30/Un¹ beträgt, leichter als die Bildung einer Nut ist, deren Breite 300/um und deren Tiefe 90/um beträgt, wie bei der bekannten Ausführungsform nach Fig. Jh erforderlich ist.

Äusserdem wird bei der Ausfülxrungsform nach Fig. 3a- eine gedrängtere Struktur erhalten, die weniger Platzraum als bei der Ausführungsform nach Fig. 3b erfordert: der Abstand zwischen den Oberrändern der Mesastrukturen zweier benachbarter Transistoren T beträgt 34O/um (Abstand AA ) im Falle der Fig. 3^-, während, dieser Abstand 6OO/um (Abstand LL₁) im Falle der Fig. 3b beträgt. Es dürfte einleuchten, dass die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern dassim Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen möglich sind. Insbesondere kann der Transistor nach der Erfindung nicht nur als diskretes Element, sondern auch in integrierter Form verwendet werden. Ueberdies kann, wenn die Nut 17 nicht auf mechanischem Wege, sondern durch eine Bearbeitung angebracht wird, die keine grosse Gitterstörungen herbeiführt, die Zone 18 unter Umständen fortgelassen

2^-10-1978 y^jCT ^PHF

werden.

9W813 7W7T

Leerseite

Claims

24-10-1978 γ PHF 77-585

PATENT ANSPRUECHE ;■

MJ Halbleiteranordnung mit mindestens einem Bipolartransistor mit einem Halbleiterkörper, der mindestens ein an die untere Fläche grenzendes schichtförmiges erstes Gebiet vom ersten Leitungstyp enthält, auf dem ein schichtförmiges zweites Gebiet liegt, das ebenfalls den ersten Leitungstyp, aber eine niedrigere Dotierungskonzentration als das erste Gebiet aufweist, wobei das erste und das zweite Gebiet die Kollektorzone des Transistors bilden, während weiter ein darauf liegendes schichtförmiges an die obere Fläche grenzendes drittes Gebiet vom zweiten entgegengesetzten Leitungstyp, das wenigstens einen Teil der Basiszone bildet, und eine an die Basiszone und an die obere Fläche grenzende Emitterzone vom ersten Leitungstyp vorhanden sind, wobei in der oberen Fläche eine sich durch das zweite und das dritte Gebiet hindurch bis in das erste Gebiet erstreckende Vertiefung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Vertiefung aus einem ersten Teil, der sich von der oberen Fläche her durch das dritte Gebiet und durch einen Teil des zweiten Gebietes hindurch erstreckt und eine die Basiszone völlig enthaltende Mesastruktur bildet, und aus einer Nut besteht, die sich von dem Boden des ersten Teiles der Vertiefung bis in das erste Gebiet erstreckt.
2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch

909823/0671

24-10-1978 -2 PHF 77-585

gekennzeichnet, dass der Abstand der Schnittlinie despn-Uebergangs zwischen dem zweiten und dem dritten Gebiet mit der Oberfläche bis zum Rand der Nut, längs der Seitenwand der Mesas.truktur gemessen, mindestens gleich dem Abstand dieses pn-Uebergangs von der Trennfläche zwischen dem ersten und dem zweiten Gebiet ist.

3· Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass sich die Nut über eine Tiefe von mindestens 10/um in dem ersten Gebiet erstreckt.

4. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche

bis 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Fand und der Boden der Nut überall an eine dünne Halbleiterzone vom ersten Leitungstyp grenzen, die eine höhere Dotierungskonzentration als das zweite Gebiet aufweist.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch

gekennzeichnet, dass die Dicke der Halbleiterzone mindestens 1 /um beträgt.

6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Dicke zwischen 4,5 und

2" 5j5/um liegt. .

7. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche

4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der genannten Halbleiterzone praktisch gleich der der Emitterzone ist.

8. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche

4 bis 7j dadurch gekennzeichnet, dass die Dotierungskonzentration der genannten Halbleiterzone mindestens lOOOmal höher als die des zweiten Gebietes ist. 9· Halbleiteranordnung nach Anspruch 8, dadurch

gekennzeichnet, dass die Dotierungskonzentration der ge-

7 nannten Halbleiterzone höchstens 10 mal höher als die des zweiten Gebietes ist.

10. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet, dass die mittleren Do— tierung.skonzentrationen der genannten Halbleiterzone und des ersten Gebietes höchstens um einen Faktor 10 voneinander verschieden sind.

11. Verfahren zur Herstellung der Halbleiteran-

"SÖW237Ö67 f

24-1O-1978 3 PHF 77-585

Ordnung nach einem der Ansprüche h bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass von einem Halbleiterkörper ausgegangen wird, der mindestens ein an die untere Fläche grenzendes schichtförmiges erstes Gebiet von einem ersten Leitungstyp, ein darauf liegendes schichtförmiges zweites Gebiet vom ersten Leitungstyp mit einer niedrigeren Dotierungskonzentration als das erste Gebiet und ein darauf liegendes schichtförmiges drittes Gebiet vom zweiten entgegengesetzten Leitungstyp enthält, das an die obere Fläche grenzt; dass in die obere Fläche mindestens zwei unter einem ¥inkel miteinander verlaufende Gruppen von zueinander parallelen breiten Nuten geätzt werden, die sich bis in, aber nicht über die ganze Dicke des zweiten Gebietes erstrecken, wodurch miteinander zusammenhängende Mesastrukturen entstehen; dass dann in dem Boden jeder Nut auf mechanischem Wege zwei zueinander parallele schmale Nuten angebracht werden, die sich bis in das erste Gebiet erstrecken; dass anschliessend in den Boden und die ¥ände der schmalen Nuten zur Erzeugung der genannten Halbleiterzonen ein Dotierungsstoff vom ersten Leitungstyp eindiffundiert wird; dass die Emitterzonen und die Metallisierung angebracht werden, und dass dann die Halbleiteranordnungen an Linien zwischen den beiden schmalen Nuten entlang voneinander getrennt werden. 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekenn-

zeichnet, dass die genannten Halbleiterzonen, zugleich mit den Emitterzonen eindiffundiert werden.