DE1073111B - Verfahren zur Herstellung eines Flachentransistors mit einer Oberflachenschicht erhöhter Storstellenkonzentration an den freien Stellen zwischen den Elektroden an einem einkristallmen Halbleiterkörper - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 21g 11/02

INTERNAT. KL. H 01 1

PATENTAMT

S 41859 Vnic/21g

ANMELDETAG: 8. DEZEMBER 1954

B EKANNTMACHUNG
DEK ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHHIFT: 14.JANUAR 1960

Für die Arbeitsweise eines Transistors ist es wesentlich, daß die gegenseitigen Abstände sämtlicher Elektroden möglichst klein sind, insbesondere daß die beiden gleichrichtenden Elektroden, von denen die eine als Emitter und die andere als Kollektor bezeichnet wird, auf möglichst großen Teilen ihrer Oberflächen einander hinreichend nahe sind. Man hat deshalb die gleichrichtenden Elektroden auf einander gegenüberliegenden Flachseiten des Transistors angebracht und die Basiselektrode als Ring um die kleiner gehaltene Emitterelektrode gelegt. Bei der praktischen Ausführung eines derartigen Flächentransistors bleiben an den äußeren Rändern des scheibenförmigen Halbleiterkörpers aus herstellungstechnischen Gründen verhältnismäßig große Oberflächenteile frei, an denen eine Vernichtung' der vom Emitter injizierten Ladungsträger stattfindet, ein Vorgang, den man als Oberflächenrekombination bezeichnet. Dadurch wird die Verstärkerwirkung des Transistors herabgesetzt, da der durch Rekombination verlorengehende Anteil der Steuerleistung zusätzlich aufgebracht werden muß.

Nach einem früheren Vorschlag kann bei einer Halbleiteranordnung, bestehend aus einer Basiselektrode und mindestens einer mit der Basiszone in Kontakt befindlichen gleichrichtenden Elektrode, die Oberflächenrekombination dadurch verringert werden, daß auf die Oberfläche der Basiszone ein Oberflächenbelag hoher Leitfähigkeit mit einem geringen Flächenleitvermögen aufgebracht ist, der unter anderem mit der Basiselektrode kristallographisch homogen sein kann. Mit der Herstellung einer besonderen Bauart einer solchen Halbleiteranordnung befaßt sich die Erfindung.

Demgemäß betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Flächentransistors mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, der an den freien Stellen zwischen den Elektroden eine Oberflächenschicht mit erhöhter Störstellenkonzentration aufweist. Erfindungsgemäß wird vor dem Einlegieren der Elektroden eine Oberflächenschicht des Halbleiterkörpers, welche diesen vollständig umschließt, durch Eindiffusion mit Störstellen der bereits vorhandenen Art angereichert und nach dem Einlegieren der Kollektorelektrode eine diese rings umgebende Isolierzone durch Entfernung, vorzugsweise durch Wegätzen, eines ihr unmittelbar benachbarten Teiles der höher dotierten Oberflächenschicht geschaffen. Die höher dotierte Schicht kann insbesondere alle freien Oberflächenteile des Halbleiterkörpers bedecken bis auf eine die Kollektorelektrode unmittelbar umgebende Isolierzone. Der Übergang von dem niedrigdotierten Körperinneren zu der hochdotierten Oberflächenschicht bildet gewissermaßen eine Sperre für die vom Emitter ausgesandten Ladungsträger, so daß diese überhaupt nicht bis an Verfahren zur Herstellung

eines Flächentransistors

mit einer Oberflächenschicht

erhöhter Störstellenkonzentration

an den freien Stellen zwischen den

Elektroden an einem einkristallinen

Halbleiterkörper

Anmelder:

Siemens-Schuckeftwerke Aktiengesellschaft, Berlin und Erlangen, ' Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. rer, nat. Adolf Herlet, Pretzfeld, ist als Erfinder genannt worden

die Oberfläche gelangen können. Ein solcher Transistor kann auch so aufgefaßt werden, daß seine Basiselektrode über fast die gesamte von Emitter und Kollektor nicht bedeckte Halbleiteroberfläche ausgebreitet ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in starker Vergrößerung schematisch dargestellt. Der Grundkörper des Transistors sei eine η-leitende Schicht aus einkristallinem Germanium, Silizium oder einem anderen geeigneten Halbleitermaterial. Seine Störstellenkonzentration im Inneren möge 10¹⁴ bis 10¹⁵ Fremdatome pro cm³ betragen. Auf den beiden Flachseiten der Scheibe befinden sich die gleichrichtenden Elektroden, welche beispielsweise durch Einlegieren von Aluminium hergestellt sein können, wobei hier die durch anders gerichtete Schraffur gekennzeichneten p-leitenden Gebiete, beispielsweise mit einer Dotierungskonzentration von 1O¹⁷ bis 10¹⁸ cm—³, entstanden sind, und zwar auf der oberen Flachseite der Emitter E und auf der unteren Flachseite der etwas größere Kollektor C. Damit bei der Winzigkeit des Objekts kein Kurzschluß zwischen verschiedenen Elektroden entsteht, werden diese so klein gemacht, daß außen um sie herum ein verhältnismäßig breiter Rand unlegiert bleibt. Um den Emitter E herum ist mit einem gewissen Abstand die Basiselektrode B aus Antimon oder einem anderen Element der V. Gruppe des Periodischen Systems in Form eines Ringes auflegiert, unter welchem sich somit ein höher

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dotierter η-leitender Bereich befindet, der durch enge Schraffur hervorgehoben ist. Auch unter den übrigen Teilen der Oberfläche befindet sich ein mit Donatorstörstellen angereicherter Bereich, z. B. mit einer Störstellenkonzentration von 10¹⁷ bis 10¹⁸ cm.—³, der lediglich von der Kollektorelektrode C durch einen rings um diese herumlaufenden Graben D isoliert ist.

Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß auch wesentliche Teile des Körperinneren, welche außerhalb des sich zwischen Emitter und Kollektor erstreckenden Gebietes liegen, unter Wahrung des Leitfähigkeitstypus höher dotiert sind als letzteres. Dadurch wird auch die Volumenrekombination in dem entsprechenden Verhältnis herabgesetzt. Eine noch weitere Herabsetzung der letzteren kann dadurch erreicht werden, daß auch das sich zwischen Emitter und Kollektor erstreckende Gebiet zum Teil höher dotiert wird, z. B. derart, daß die Störstellenkonzentration in der Richtung vom Emitter zum Kollektor abnimmt. Hierbei verbleibt lediglich eine an die Kollektorelektrode unmittelbar anschließende schmale Gebietszone in hochohmigem Zustand.

Ein Transistor, wie in der Zeichnung dargestellt, kann in der Weise hergestellt werden, daß zunächst der gesamte Oberflächenbereich eines an sich hochohmigen Grundkörpers durch Eindiffusion von Störatomen mit Störstellen des bereits vorhandenen Charakters angereichert wird. Danach werden die Elektrodenbereiche in an sich bekannter Weise einlegiert. Dabei ist es notwendig, daß das durch Einlegieren der Kollektorelektrode entstehende hochdotierte Gebiet, welches im Beispiel p-leitend ist, tiefer in das Körperinnere hineinreicht als der vorher durch Eindiffusion erzeugte hochdotierte Oberflächenbereich, der im Beispiel η-leitend ist. Statt dessen kann man gegebenenfalls vor dem Einlegieren der Kollektorelektrode an deren künftiger Stelle die niederohmige Oberflächenschicht durch Schmirgeln, Ätzen od. dgl. abtragen.

Nach dem Aufbringen der Kollektorelektrode wird eine diese rings umgebende Isolierzone vorzugsweise durch Wegätzen eines ihr unmittelbar benachbarten

to Teiles der höher dotierten Oberflächenschicht geschaffen, wie an sich bekannt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Verfahren zur Herstellung eines Flächentransistors mit einem einkristallinen Halbleiterkörper, der an den freien Stellen zwischen den Elektroden eine Oberflächenschicht mit erhöhter Störstellenkonzentration aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Einlegieren der Elektroden eine Oberflächenschicht des Halbleiterkörpers, welche diesen vollständig umschließt, durch Eindiffusion mit Störstellen der bereits vorhandenen Art angereichert wird und daß nach dem Einlegieren der Kollektorelektrode eine diese rings umgebende Isolierzone durch Entfernung, vorzugsweise durch Wegätzen, eines ihr unmittelbar benachbarten Teiles der höher dotierten Oberflächenschicht geschaffen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Bell System Techn. Journal, Bd. 33, 1954, Heft 3, S. 517 bis 533, insbesondere S. 523.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 909 709/378 1.60