DE1564705A1 - Halbleiteranordnung mit mindestens einem in Emitterschaltung betriebenen Transistor - Google Patents

Description

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^r' i^>'Teiter"rnrdⁱ"iin'3 -η it. rr-n^esters einem in Emitterschaltung Transistor

ΛΙ ρ St^n^ rl er Technik !'arm zunächst die bekannte Planar- f'irf,-' ^rnm^rii genannt v/erclen. Bei dieser wird an der ebpnen e eir-e^ Biliciu^einlrristaTls eine aus SiO _? oder

?Λ ry ^ . bestehende naslrierende Schicht aufgebracht, in vw.¹ ehe ^i.ndnstens ein bis zur Halbleiteroberfläche durch-

n Diffusionsfenster eingeätzt wird. Der auf diese 'Yeife oxponiorte Teil der Halbleiteroberfläche wird mit eJnp'H -^a sf ?ir mi^en Aktivs tor in Kontakt gebracht, der in den Hp'lbloi.tor eindif"fundieren kann, w^Jihrend er an den abgedeckten 'JtQlIf³Ii der H-^TbT eiteroberf lache von der naskj erenden t von Einern ^lindrir^^n in den Halbleiter zuriick^e-

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halten wird=, Eine Wiederholung des Prozesses nach Regeneration der maskierenden Schicht und Erzeugung neuer Diffusionsfenater führt zu#komplizierteren Halbleiter-CiL·

anordnung insbesondere auch Transistoren oder integrierten Schaltungsanordnungen. Die Möglichkeit₅ maskierende Schichten auch an der Oberfläche von Halbleiterkristallen aus anderen Halbleitermaterialien aufzubringen, bzv/o zu erzeugen, erlaubt die Übertragung der Planartechnik auch auf solche Halbleiter

Erfahrungsgemäß entstehen durch den beschriebenen Herstellungsprozeß auch Änderungen der Leitfähigkeit unterhalb der maskierenden Schicht, also in Bereichen des Halbleiterkristalls, die durch die Diffusionsvorgänge nicht erfaßt werden« Beispielsweise wird durch die Entstehung der Oxyd- und anderer maskierender Schichten, die naturgemäß beispielsweise unter Anwendung von Wärme erfolgt, eiuo Beeinflussung*^), der Grunddotierung in dem unmittelbar angrenzenden Halbleitermaterial erfolgen. Beispielsweise worden bei der Herstellung von Silicium-Planartransistoron mit thermisch erzeugten SiOo - Schichten Anreichungsschichten unterhalb des Oxyds gebildet, wenn der Halbleiter vom η-Typ ist» Andere Beeinflussungen erlebt man bei p-leitendem Material, die im Sinne einer Verarumung an der Grenze verlaufen. Diese Erscheinung beeinflußt das elektrische Verhalten, indem beispielsweise bei einem schwach η-leitenden (aus dem Grundmaterial dos Halbleiters gebildeten) Kolloktor und einer stai"k p-leitenden Basis eine Erniedrigung der Durchbruchsapannung dea pn-Uber-

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gangs zwischen Kollektor und Basia entstellte

Um solche und ähnliche Nachteile zu beheben, kann man die Bas i si:«elektrode derart ausbilden^ daß sie. auf der Schutsschicht aufsitzt und sich auf dieser merklich bis über das Kollektorgebiet erstreckte Diese Möglichkeit bewirkt in Falle der Verwendung einer Sperrspannung zwischen Kollektor und Basiszone einen Abbau der Anreicherungsrandschicht unmittelbar unter der aus Oxyd bestehenden Schutzschicht und damit eine Erhöhung der Durchbruchsspannung. Gleichzeitig verursacht jedoch diese Elektrode als erweiterte Basiselektrode eine Zusatzkapazität zwischen Kollektor und Basis und damit eine Erhöhung der Rückwirkungskapasität C in Emitterschaltung,

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Das Produkt aus Spannungsverstärkung V und Grenzfrequens fg einer Breitbandstufe mit Lastwiderstand Et und Lastkapazität Ct wird näherungsweise- durch folgenden Ausdruck gegeben:

^U Hg+iv 1 r,+Rg

-H~ < ^Gre^RL ⁺ 2~f~ ^{} +} < V Τζ > <°I⁰>

(r, Basiswidirptond, r Emitterdiffusionswiderstand. Rg Generatorwiderstand, ß Stromverstärkung, f^, iransit-

frequenz, Gq Ausgangskapazität)_o

Eine Erhöhung der Rückwirkungskapazität hat somit eine

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Verringerung des Verstärkungsbandbreiteproduktes zur

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit mindestens einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor, dessen Oberfläche mindestens in einem die Basiszone überbrückenden Gebiet mit einer isolierenden Schutzschicht, vorzugsweise aus SiOp oder S1.J.L·, bedeckt ist- Erfindungsgemäß setzt sich die Emitterelektrode in einen unnittelbar auf der islierenden Schutzschicht aufsitzenden Slektrodenteil bis über die Kollektorsone fort. Die Schutzschicht ist in der Regel als dünne Schicht aus einen isolierenden Material,vorzugsweise aus SiOp oder Si₇IT, zu verstehen ο

Wohl die wichtigste Verkörperung der Erfindung besteht in einer Ausgestaltung von Planartransistoren.- Ein Eeispiel wird in der Zeichung gegeben- Dabei ist im eraten Pall (Figo 1) die bisher geübte Praxis, bei der die Basiszone über den Basickollektor-pn-übergang hinausgreift.· dargestellt, wahrend in Figo 2 die Maßnahme gemäß der Erfindung Anwendung findet. Die Bezugsseichen in den beiden Figuren - soweit es sich nn übereinstimmende Teile handelt - sind gleich. In den Figuren bedeutet 1 das am üiffusionsproEoß unbeteiligt gebliebene Grundmaterial des Halbleitereinkristalls, s.B.SiliciuirJrristall, das im Eeispiolsfall als η-leitend vorausgesetzt sein soll=, l'urch den ersten Biffusionsproseß, der nach der Planartechnik

sλB- mit Boroxyd als Aktivator durchgeführt wurde, ist

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die Basiszone 2 aus p-leitendem Material entstanden_? in welcher .eine dritte Zone 3 von L-eitungstyp des Grund— materials in bekannter Weise, z.B« durch Phosphordiffusion erzeugt wurde ο Die aus SiOp bestehende Maskierung ist in ihrem endgültigen Verlauf dargestellt und mit 4 bezeichnete 5 ist die Basiselektrode und 6 die Emitterelektrode_s für die sun Zwecke der Kontaktierung eigens ein Penster in der-SiOn-Maskierung: aufgelassen, bzw= erzeugt wurde» Wie man in Figo 1 erkennt, erstreckt sich die Basiselektrode in einen Teil 7 nach außen₅ der unmittelbar auf der SiOp-Schieht 4 aufsitzt»

Gemäß der Erfindung wird nun entsprechend Figo 2 nicht die Basiselektrode j sondern die Emitterelektrode auf der Schutzschicht 4 über dan Kollektorgebiet hinausgeführt,, wodurch die Zusatzkapazität zwar als Ausgangskapazität, jedoch nicht als Rückwirkungskapazität in Erscheinung tritt und damit auf das Verstärkungsbandbreiteprodukt nur unwesentlich eingeht„

Der Erfindung entspricht es somit, daß nicht die Basiselektrode 5j sondern die Emitterelektrode 6 über die Oxydschicht in einem Teil 7 hinausgeführt wird, wie dies in Pig. 2 und auch in Figo 3 dargestellt ist₀ Epr, in Figo 3 gezeigte äußere Teil 7 der schraffierten Fläche 6 stellt die Vergrößerung der Emitterelektrode dar, die nicht nur über die Emitterbaaisbegrenzung 9» sondern auch über die Basia-Koilektorbcgrenzung 10 hinausragt und die mit der Emitter?lache, die durch dio Umrandung 9 gekennzeichnet

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ist, in ohm¹sehen Kontakt steht. 2er innere Teil der schraffierten Fläche 6 stellt den eigentlichen Kontakt dec Emitters dar.

ϊ/ie die Fig„ 3 zeigt, empfiehlt en sich in Weiterbidlung der Erfindung, wenn trots der zur Herstellung angewandten Planartechnik, bei der (also die Basissone vor der Emitterzone hergestellt werden muß) die Emitterelektrode die Basiselektrode ringförmig, insbesondere konzentrisch, umgibt. Hier sind verschiedene Ausführungsbeispiele denkbgr_o

In einer Z₀B₀ kreisrunden Scheibe aus Silicium oder Germanium wird durch Planartechnik eine zentrische_: kreisrunde Basiszone erzeugte. Oer Emitter v/ird dann als die Mitte der Basiszone ringförmig umgebender Bereich erzeugt, der das ursprüngliche Grundmaterial des Halbleiters (die Eollektorzone des Transistors) in keinem Punkt berührt. Die Basiszone wird dann durch eine zentrale Elektrode kontaktiert, die von der Emitterelektrode ringförmig umgeben wird« Die Emitterelektrode erstreckt sich mindestens stellenweise nach außen über den Basis-Kollektor-iJbergang und bedeckt im Sinne der Erfindung einen Teil der Oxydschicht auf der Kollektorzone, v/ie dies in Figo 4 im Schnitt dargestellt ist. Auch hier werden die gleichen Besugszoichcn^v/io in den übrigen Figuren verwendet« Eine Alternative au dieser Ausgestaltung besteht darin, wenn die Emitterzone zentral angeordnet und auch kontaktiert ist. Da sich aber der dio Emitter

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elektrode vergrößernde Teil im Sinne der Erfindung nach außen erstreckt und sich über der Kollektorzone zu einem ringförmigen Bereich erweitert, der die konzentrisch ange-. ordnete, jedoch nicht zum Vollring ausgestaltete Basiselektrode konzentrisch umgibt (aiehe Mg₀ 5)ο Die Kollektorelektrodo kann in allen Ausführungsbeispielen, außerhalb des die Kollektorzono überdockten Teils der Emitterelektrode angeordnet sein und konzentrisch zum Zentrum dieser Elektrode und der Halbleiterscheibe ver- · laufen» Auch eine Anordnung ähnlich der Basiselektrode in Figur 4 und konzentrisch zu der Basiselektrode kann angewendet werden. Schließlich igt auch eine abseitige Kontakttierung der Kollektorzone mögliche Die Kollektor· elektrode ist in den Beispielen nach den Figuren 3 bis 5 mit 8 bezeichnet,,·

Die Erfindung kann auch bei anderen Transistortypen_P ZoBc bei Meoatransistoren und sogar bei leistungstransistoren, bei denen Ladungsträger aus einem Emitter in eine Basiszone injiziert und von dort zum Kollektor gelangen, mit Erfolg angewendet werden, sofern diese

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Transistoren mit einer Schutzschicht, die beispielsweise

unter Temperaturerhöhung aufgebracht wurde, bedeckt ist.

- P, - BAQ OFUGINAt

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Claims (1)

1. Patentanspruch^

   lc- Halbleiteranordnung reit mindestens einen in Emitterschaltung betriebenen Transistor, dessen Oberfläche mindestens in einem die Basiszone überbrückenden Gebiet mit einer isolierenden Schutzschicht, vorzugsweise aus SiOp oder S1,N., bedeckt ist_r dadurch gekennzeichnet, daß sich die Emitterelektrode in einem unmittelbar auf der isolierenden Schutzschicht aufsitzenden Elektrodenteil bis über die Kollektorsone fortsetstn

   2, Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet 5 daß die Vergrößerung der Emitterzone auf der Schutzschicht-ringartig, insbesondere in Form eines geschlossenen Ringes, die Randzone des Kollektors gegen die Basiszone bedeckte

   3-. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2_? dadurch gekennzeichnet, daß die Vergrößerung der Emitterelektrode r±c über der Kollektorzono den Kollektor bis zu einer Tiefe der sich bei normal/)!' Kollektor-Betriebsspannung einstellenden Raumladungszone erstreckt ο

   4- Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 - 3.-. dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode zentral an der Oberfläche des Halbleiterkristalls angeordnet und konzentrisch von der Emitterelektrode und gegebenen-

   falls auch von der Kolloktorelektrode umgeben ist-

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   ^J· " '" tiUe Unterlagen ι«η· > «ι *l>s. 2Nr. l Satz 3 des Anderunoegee. v. 4. 9.1967)

   5r Halbleiteranordnung nach einen der-Ansprüche 1 bis 4? dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterelektrode sentral angeordnet und von ihrer sich bin über die Basiszone erstreckenden Verlängerung konzentrisch umgeben ist und daß die Basiselektrode, bzw. die Basiselektroden in den Zwischenräumen zwischen der eigentlichen Emitterelektrode und deren Verlagerung, vorzugsweise in konzentrischer lage zur Emitterelektrode angeordnet sindc

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