DE1813551A1 - Halbleitervorrichtung - Google Patents

Halbleitervorrichtung

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DE1813551A1 DE19681813551 DE1813551A DE1813551A1 DE 1813551 A1 DE1813551 A1 DE 1813551A1 DE 19681813551 DE19681813551 DE 19681813551 DE 1813551 A DE1813551 A DE 1813551A DE 1813551 A1 DE1813551 A1 DE 1813551A1
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung und insbesondere auf die Ausbil lung eines Planartransistors.
Bei einem Transistor für hohe Frequenzen oberhalb des Bereichs sehr hoher Frequenzen (VHF-Bereich) ist zur Verminderung der Kapazität der Basis-Kollektor-Strecke ein Hilfsmittel zur Verkleineruni» der Fläche des diffundierten Basisbereichs ohne Kürzung der wirksamen Emitterlänge angewendet worden. Z.B. werden Emitter- und Basismetallelektroden zu einigen von den aktiven Transistorbereichen entfernten Abschnitten oder zu einigen Abschnitten des Isolierungsfilms auf dem Kollektorbereich in der Weise verlängert, daß sie verdickte Abschnitte an den verlängerten Abschnitten bilden.
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Mündliche Abreden, !nabelnder« durch Telefon, bedürfen schriftlicher BesUtlgung Dresdner Benk Manchen Kto. 100103 ■ Postscheckkonto München 1168 74
BAD ORtQtNAL
Ein derartiger verdickter Abschnitt wird Bindewulst genannt und dient als Verbindungspunkt für die äußere Leitung.
Es ist erforderlich, daß der Emitterbereich eine schmale Breite hat, um die Hochfrequenzeigenschaft nicht zu verschlechtern. Es ist jedoch schwierig, einen äußeren dünnen Draht an dem Metallelektrodenabschnitt genau im Emitterbereich durch Druckbindung zu befestigen.
Außerdem zeigt ein Transistor der vorstehend angegebenen Ausbildung eine Eigenschaftsverschlechteryng, wenn er in Kunststoff eingebettet ist. Eindringen von Wasser löst oder erodiert die Aluminiumelektrode und bewirkt Unterbrechung.
Die Erfindung ist auf eine Lösung der vorstehend angeführten Probleme gerichtet und schafft eine Hochfrequenzhalbleitervorrichtung mit einer Ausbildung, die frei von einer Unterbrechung ist, selbstwenn die Metallelektrode durch Auflösung verschwindet. Die Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung gehört einem Planartyp mit dünnen mit dem Basis- und Emitterbereich verbundenen Metallfilmelektroden und ver- . dickten Abschnitten oder Bindewulstabschnitten zur Verbindung von äußeren Zuleitungen an, die sich von den dünnen Metallfilmelektroden, zu einem Isolationsfilm auf dem oberen Substratabschnitt erstrecken. Die Vorrichtung ist dadurch
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immmo c^a bad original
gekennzeichnet, daß sich Teile des Basis- und Emitterdopbereichs genau unter die Bindewulstabschnitte erstrecken und mit diesen ohrasche Kontakte bilden.
Eel der vorstehend angeführten Kalbleitervorrichtung bzw. beim vorstehend angeführten Transistor genäß der Erfindung, bei dem sich der Basis- und Emitterdopbereich teilweise genau unter die Metallbindeabschnitte erstreckt, werden Kontaktfenster, die den für Metallelektroden ähnlich sind, an den Bindewülsten geschaffen, so daß die Dopbereiche mittels des Drahtbindeverfahrens mit den äußeren dünnen Zuleitungen, z.B. aus Gold, direkt oder über die Metallelektroden verbunden werden können. Selbst wenn sich die dünnen Metallfilmelektroden durch Erosion am dünnen Abschnitt auflösen, bleibt die elektrische Verbindung des Basis- und Emitte'rdopbereichs mit den ■»ntsprechenden äußeren Elektroden noch bestehen. '
Obgleich die Kapazität der Basis-Kollektor-Strecke bei der vorstehend angegebenen Ausbildung infolge der Verlängerung der diffundierten Bereiche mehr oder weniger erhöht wird, kann dies durch Vermindern der Breite der verlängerten diffundierten Bereiche auf ein Minimum gebracht werden. Durch ein derartiges Vorgehen wird jeder Nachteil bei praktischer Verwendung vermieden.
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ji.M^:": >:·*>.-■ BADORtGlNAL
Nachstehend wird die Erfindung durch bestimmte bevorzugte Ausführungsformen anhand von Zeichnungen näher erläutert!
Fig. 1 ist eine Aufsicht, die ein Beispiel eines bekannten Transistors vom planaren Typ zeigt;
Fig. 2 ist eine Ansicht eines Querschnitts entlang . der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Aufsicht, die ein Beispiel einer
Halbleitervorrichtung gemäß dieser Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine Ansicht eines Querschnitts entlang der Linie A'-A1 in Fig. 3.
In Figuren 1 und 2 ist eine bekannte Bindewulstausbildung zum Anschluß äußerer Zuleitungen gezeigt. Der Transistor wird in der nachstehend angegebenen Weise gebildet. Es wird ein dünner Oxydfilm 2 auf einem vorgeschriebenen Substrat, z.B. Siliciumhalbleitersubstrat gebildet. Unter Anwendung des bekannten photolithographischen Verfahrens wird ein kleines Fenster im Oxydfilm gebildet. Durch dieses Fenster läßt man Verunreinigung in das Siliciumsubstrat diffundieren, um dadurch einen diffundierten Basisbereich 3 zu bilden. Im Basisbereich wird im wesentlichen in derselben Weise ein diffundierter Emitterbereich 4 gebildet. Durch Vakuumverdampfung werden dünne Metallfilme, z.B. aus Aluminium, auf den Basisbereich 3 und den Emitterbereich 4 aufgetragen, um dadurch eine Basiselektrode 5 und
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eine Emitterelektrode 6 rait ohmschen Kontakten zu bilden. Für J6n Außananschluß werden dünne Metalleitungen durch Druck auf den Metallelektroden 5 und· 6 befestigt. Wenn der schmale rechteckige Emitter 4 im rechteckigen Bereich 3 gebildet wird, ist es erforderlich, daß der Emitterbereich 4 eine schmale Breite besitzt, um nicht die Hochfrequenzeigenschaft zu verschlechtern. Es ist daher schwierig, durch Druckverbindung eine äußere dünne Leitung, z.B. aus Gold, am Abschnitt der Metallelektrode 6 genau im Emitterbereich anzuschließen. Die Metallelektrode erstreckt sich von diffundierten Emitterbereich zur Oberseite des Kollektors, wo der Bindewulst 7 ausgebildet ist. An diesem Abschnitt ist zu seiner Verbindung mit einem äußeren Leitungsanschluß eine dünne Leitung, z.B. aus Gold, durch Druck befestigt. Bezugsziffer 8 bezeichnet einen Bindewulstabschnitt der Basiselektrode. Der verlängerte Abschnitt und der Bindewulstabschnitt dieser Metallelektroden sind voneinander durch den Isolationsfilm 2 vollständig isoliert. Die Verbindung zwischen dem diffundierten Basisbereich 3 und der lletallelektrode 5 und zwischen dem diffundierten Emitterbereich 4 und der Metallelektrode 6 ist durch die Kontaktfenster 9 bzw. 10 hergestellt.
Ein Transistor der vorstehend angegebenen Ausbildung ,zeigt eine Verschlechterung von Eigenschaften, wenn er durch
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BA& ORIGINAL
Kunststoff abgedichtet ist. Kunststof^materialien ermöglichen nicht nur im wesentlichen Wasserosmose von Reringen Grad, sondern leiden auch unter Eindringen von Wasser durch die Spalten zwischen dem Kunststoff und Zuleitungen. Wenn die Feuchtigkeit das Transistorelement erreicht,.werden verschiedene Eigenschaften verschlechtert. Die wichtigste Verschlechterung ist die Unterbrechung von Metallelektroden oder Aluminiumabscheidungsschichten. Das eindringende Wasser löst die Aluminiumschichten und bewirkt eine Unterbrechung, Gelegentlich tritt eine Unterbrechung von Aluminiumelektroden durch Erosion oder Lösung ein, insbesondere bei deii vufbau wo der Bindewulst auf dem Kollektorisolationsfilm gebildet und der Emitter- oder der Basisbereich mit dem Bindewulst mittels schmaler Metallelektroden verbunden ist. Es wird angenommen, daß eine derartige Erosion oder Lösung leicht eintreten kann, wenn entweder das eindringende Wasser aktive Materialien enthält oder im Kunststoff vorhandene aktive Bestandteile mit dem eindringenden Wasser gemischt werden, oder wenn schädliche Verunreinigungen, die vor Einschließen auf der Oberfläche eines Transistorelements abgelagert sind, im eindringenden Wasser gelöst werden..
Gemäß der Erfindung werden Bereichevon Emitter- und Basisdopbereich bis zum Bodei« der Bindewülste verlängert. Zur Bildung von Kontaktabschnitten werden genau unter
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ÖAÖ
den Bindewülsten Kontaktfenster geschaffen. Daher ist selbt aann eine dauerhafte Verwendung ohne Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften möglich, wenn der Oberflächenbereich einer Metallelektrode infolge Erosion oder mechanischer Einwirkung verschwindet. Die Halbleitervorrichtung gemäß der Erfindung ist nicht auf einen Transistor planarer Ausbildung beschränkt, sondern kann bei einem integrierten Schaltmittel, insbesondere bei einem durch Kunststoff abgedichteten Element zur Anwendung kommen.
Die Erfindung wird anhand der Ausführungsformen näher erläutert.
In Figuren 3 und 4 bezeichnet die Bezugsziffer 11 ein Siliciumsubstrat vom η-Typ, Bezugsziffer 12 einen SiIiciumoxydflim, Bezugsziffer 13 einen diffundierten Basisbereich mit einer Leitfähigkeit vom p-Typ und Bezugsziffer einen diffundierten Emitterbereich vom η-Typ. Bezugsziffern 15 und 16 bezeichnen dünne Basis- und Emittermetallfilmelektroden, die durch Vakuumverdampfung von Aluminium gebildet sind. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß sich die Metallelektroden 10 und 16 soweit wie die Bindewülste 17 und 18 erstrecken. Die Kontaktfenster 19 und 20 erstrecken sich soweit wie die Bindewulstabschnitte. In Fig. 4 sind äußere Zuleitungen 21 und 22 aus Gold durch Druckbefestigung
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auf den Kontaktfenstern befestigt.
Ein Versuch gemäß der Erfindung zeigt, daß in der nachstehend angegebenen Weise ein Hochfrequenztransistor mit guter Beständigkeit zu erhalten ist.
Es erstrecken sich mehr als 50% der Gesamtfläche vom Bindewulstabschnitt auf dem Isolationsfilm, und die anderen Abschnitte steh.en in ohmschem Kontakt mit den diffundierten Bereichen, die sich von den aktiven Basis- und Emitterbereichen aus erstrecken, welche die aktiven Hauptbereiche eines Transistors bilden. Die äußeren Zuleitungen sind mit den ohmschen Kontaktabschnitten verbunden.
Wenn die wirksame Emitterlänge gleich der eines bekannten in Figuren 1 und 2 gezeigten Emitters ausgebildet ist, ist bezüglich der Hochfrequenzeigenschaft kein wesentlicher Unterschied zu beobachten. Jedoch erlitten zehn von vierzig bekannten Proben bei einem 200-stündigen Kochtest in Wasser eine Unterbrechung infolge der Auflösung von Elektroden, während keine von fünfzig Proben gemäß der Erfindung eine Unterbrechung erlitten. Obwohl die Kontaktfenster bei der vorstehend angeführten Ausführungsform vom aktiven Emitteroder Basisbereich zu den Bindewülsten durchgehend ausgebildet sind, ist das gleiche Ergebnis zu erhalten, wenn das Kontaktfenster.in mehr als zwei Teile geteilt wird.
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Die Nachwirkung des VerSchwindens von Aluminiumelektroden in den Transistoren gemäß der Erfindung, die die Leitungsverbindung vervollständigt haben, wird durch Entfernen der freigelegten Aluminiumschicht unter Anwendung chemischer Ätzung untersucht. Die Ergebnisse zeigen, daß alle Proben ohne jegliche Unterbrechung befriedigend sind. In der nachstehenden Tabelle werden elektrische Eigenschaften nach dem Test gezeigt. Außer einer gewissen Erhöhung des Basiswiderstandes ist keine besondere Verschlechterung zu ersehen.
Stromverstärkung Kollektorkapazität Cre(pF) Basiswiderstand Zrb(fl) Übergangsfrequenz fT(MHz)
ohne Aluminium
entfernung		 Entfernung von
Aluminium
150 155
1.15 1,11
35 68
240 235-
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Claims (3)

Patentansprüche
1. Halbleitervorrichtung planarer Ausbildung, die ein Halbleitersubstrat, mit Verunreinigung gedopten, auf dein Substrat gebildeten Basis- und Emitterbereich, in dem Substrat mit den mit Verunreinigung gedopten Bereichen verbundene dünne Metallfilraeloktroden, und verdickte Abschnitte zur Verbindung mit äußeren Zuleitungen aufweist, wobei sich diese Abschnitte von den dünnen Metallfilmelektroden teilweise auf. den Isolationsfilm auf dem Substrat erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß sich Teile des Basis- und Emitterbereichs (13, 14) zum Boden der verdickten Elektrodenabschnitte (17, 18) erstrecken und daß die verdickten Abschnitte und der Basis- und Emitterbereich ohmsche Kontaktabschnitte bilden, mit denen äußere Zuleitungen (21, 22) in Kontakt .stehen.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch I1 dadurch gekennzeichnet, daß sich mehr als 50% der Gesamtfläche der verdickten Abschnitte (17, 18) zur Verbindung mit äußeren Zuleitungen (21, 22) über den Isplationsfilm auf dem Substrat (11) erstrecken und daß die anderen Abschnitte in den mit Verunreinigung gedopten Bereichen ohmsche Kontaktabschnitte bilden, mit denen äußere Zuleitungen in Kontakt stehen.
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SAD ORIGINAL
3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung durch Kunststoff erfolgt ist.
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DE1813551A 1967-12-13 1968-12-09 Hochfrequenz-Planartransistor Expired DE1813551C3 (de)

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