DE1813551B2 - Planartransistor - Google Patents

Planartransistor

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DE1813551B2 DE19681813551 DE1813551A DE1813551B2 DE 1813551 B2 DE1813551 B2 DE 1813551B2 DE 19681813551 DE19681813551 DE 19681813551 DE 1813551 A DE1813551 A DE 1813551A DE 1813551 B2 DE1813551 B2 DE 1813551B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Planartransittor mit einer die Kollektorzone bildenden Halbleiterscheibe, in der eine Basis- und eine Emitterzone durch Dotierung eingebracht sind, mit auf diesen Zonen aufgebrachten Kontaktelektroden, mit einer die pn-Übergänge zwischen diesen Zonen bedeckenden isolierschicht, mit einer Ausladung der Basiszone, über die sich die Basiskontaktelektrode erstreckt und die diese auch ohmisch kontaktiert, mit einem Basisfculeitungsdraht, der an dem sich über die Ausladung der Basiszone erstreckenden Teil der Basiskontakttlektrodf; befestigt ist.
Es ist bereits ein solcher Planartransistor bekannt (französische Patentschrift 1382 717), bei dem die Basiszone die Emitterzone vollständig umgibt. Die Größe der Emitterzone und der Ausladung der Basistone ist derart gewählt, daß die Kontaktelektroden innerhalb dieser Bereiche aufgebracht sind bzw. sich diese Zonen über die Kontaktelektrode« hinaus er· strecken. Die dadurch erforderliche Größe der Basis· und Emitterzone führt zu einer vergrößerten Kapazität und damit zu verschlechterten Hochfrequenzeigenschaften. Wird dagegen die Größe der Basis- und Emitterzone sehr klein gewählt, um eine geringe Kapazität zu erhalten, ist das Anbringen von Zuleitungsdräfnen an die Kontaktelektrode« äußerst schwierig, so daß dadurch die Größe der Basis· und Emitterzone und damit die Kapazität nach unten begrenzt ist.
Ferner besteht wegen des für diu Emitterzone vorhandenen geringen Raumes die Gefahr, daß bei einer Korrosion der Emitterkontaktelektrode der Zuleitungsdraht zur Emitterkontaktelektrode abgetrennt wird.
Es ist weiterhin ein Planartransistor bekannt (schweizerische Patentschrift 432 661), bei dem ihe Emitter- und die Basiskontaktelektrode einen für die Anbringung eines Zuleitungsdrahtes vorgesehenen er-
weiterten bzw. verdickten Teil aufweisen, der außerhalb der Basis- bzw. der Emitterzone liegt. Da bei einem solchen Planartransistor die Anbringung eines Zuleitungsdrahtes auf jeden Fall außerhalb von der Basis- bzw. der Emitterzone liegt, kann bei einer auf-
tretenden Korrosion der Kontaktelektrode leicht die Verbindung zwischen dem Zuleitungsdraht und der Emitter- bzw. der Basiszone unterbrochen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planartransistor der eingangs genannten Art zu schaf-
ao fen, der bei verbesserten Hochfrequenzeigenschaf.en eine größere Sicherheit der Anschlußbefestigung gewährleistet.
Diese Aufgabe ist dadurch gelöst, daß auch die Emitterzone eine Ausladung besitzt, über die sich die
aj Emitterkontaktelektrode erstreckt und die diese auch ohmisch kontuktiert, daß der Emitterzuleitungsdraht an dem sich über die Ausladung der Emitterzone erstreckenden Teil der Emitterkontaktelektrode befestigt ist und daß der sich über die Ausladung der Ba-
sis- bzw. der Emitterzone erstreckende und sie ohmisch kontaktierende Teil der Basis- und der Emitterkontaktelektrode, an dem auch der jeweilige Zuleitungsdraht befestigt ist, verdickt ist und einschließlich Zuleitungsdrahtbefestigung teilweise über die Isolierschicht ragt.
Da bei dem erfindungsgemäßen Planartransistor sowohl Basis- als auch Emitterzone eine Ausladung besitzen, ist eine Anbringung der Zuleitungsdrähte auch unmittelbar über der Basis- bzw. Emitterzone möglich. Dadurch wird die Gefahr einer Abtrennung der Zuleitungsdrähte durch Korrosionsauflösung der Kontaktelektroden beseitigt. Auch bei sehr kleiner Basis- bzw. Emitterzone und der damit erreichten geringen Kapazität ist bei dem erfindungsgemäßen
Planartransistor das Anbringen von Zuleitungsdrähten an die Kontaktelektroden noch leicht möglich. Die Maßnahme, die Kontaktelektroden über die Isolierschicht hinausreichen zu lassen, führt bei vernachlässigbar wenig vergrößerter Kapazität zu einer größeren Zuverlässigkeit der Verbindung der Zuleitungen mit den Kontaktelektroden.
Vorteilhafterweise ragen mindestens 50 °/o der Gesamtfläche des verdickten Teils der Basis- und der Emitterkontaktelektrode über die Isolierschicht.
Bei einem Planartransistor ist es an sich bekannt (Zeitschrift »electronics«, vom 29. September 1961, S. 103 bis 116), die Emitterzone mit einer Ausladung zu versehen, die über den Bereich der Basiszone hin· ausragt, und die Zuleitung zur Bmitterkontaktekk-
trode an dem sich über die Ausladung der Emitterzone erstreckenden Teil der Emitterkontaktelektrode zu befestigen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schema· tischer Zeichnungen an AusfUhningsbeispielen näher
<S erläutert.
F i g. 1 zeigt einen bekannten Planartransistor; Fig. 2 zeigt eine Schnittansicht des bekannten Planartransistors nach Linie A-A\nF\g.\;
Fig- 3 zeigt eine AusfUhrungsform eines erfindungsgemäßen Planartransistors und
F i g. 4 zeigt eine Schnittansiclu des erfindungsgemäßen Planartransistors nach Linie A'-A' in Fig, 3. Der in den F i g, ι und 2 dargestellte bekannte Planartransistor besitzt an den Kontaktelektroden für die Basis- und die Emitterzone verdickte Teile, die außerhalb des Bereichs von Basis- und Emitterzone liegen. Ein solcher Planartransistor wird in der folgenden Weise gebildet. Auf einem Substrat 1, z. B. Siliziumhalbleitersubstrat, wird ein dünner Oxydfilm 2 gebildet. Durch das bekannte photolithographische Verfahren wird in dem Oxydfilm ein kleines Fenster hergestellt. Durch dieses Fenster läßt man in das SiIiziumsubstrat einen Störstellenstoff eindiffundieren, um dadurch eine eindiffundierte Basiszone 3 zu bilden. In der Basiszone wird im wesentlichen in derselben Weise eine eindiffundierte Emitterzone 4 gebildet. Durch Vakuumverdampfung werden dünne Metallfilme, z. B. aus Aluminium, auf die Basiszone 3 und die Emitterzone 4 aufgetragen, um dadurch eine Basiskontaktelektrode 5 und eine Emitterkontaktelektrode 6 zu bilden, die jeweils mit der Basiszone bzw. der Emitterzone in ohmschen Kontakt stehen. Für den Außenanschluß werden dünne Metallzuleitungen durch Druckverbindung auf den Kontaktelektroden 5 und 6 befestigt. Ist die schmale recnteckige Emitterzone 4 in der ebenfalls rechteckigen Basiszone 3 gebildet, muß er eine geringe Breite besitzen, um nicht die Hochfrequenzeigenschaften zu verschlechtern. Es ist daher schwierig, durch Druckverbindung eine dünne Zuleitung, z. B. aus Gold in dem Bereich der Emitterkontaktelektrode 6 genau über der Emitterzone 4 anzuschließen. Die Kontaktelektrode 6 erstreckt sich von der Emitterzone 4 auf die die Basiszone 3 umgebende Kollektorzone, wo der verdickte Teil 7 dieser Kontaktelektrode 6 gebildet ist. An diesem verdickten Teil 7 ist zur Herstellung der Verbindung an einem äußeren Leitungsanschluß eine dünne Zuleitung, z. B. aus Gold, durch Druckverbindung befestigt. Die Bezugsziffer 8 bezeichnet einen verdickten Teil der Basiskontaktelektrode 5. Die Kontuktelektroden 5 und 6 sind voneinander durch eine Isolierschicht 2 vollständig isoliert. Die Verbindung zwischen der Basiszone 3 und ihrer Kontaktelektrode 5 sowie zwischen der Emitterzone 4 und ihrer Kontaktelektrode 6 ist durch die Kontaktfenster 9 bzw. 10 hergestellt.
3ei Abdichtung mit Kunststoff zeigt ein solcher Planartransistor eine Verschlechterung seiner Eigenschaften. Kunststoffe ermöglichen nicht nur im wesentlichen Wasserosmose von geringem Grad; sondern es kann auch Wasser durch die Spalten zwischen dem Kunststoff und den Zuleitungen eindringen. Erreicht das Wasser den Planartransistor, werden verschiedene seiner Eigenschaften verschlechtert. Die wichtigste Verschlechterung ist die Unterbrechung von Kontaktelektroden in Form von Metallfilmschichten, z.B. aus Aluminium. Das eindringende Wasser kann die Aluminiumschichten lösen und eine Unterbrechung bewirken. Gelegentlich kann eine Unterbrechung von Aluminiumschicht-Kontaktelektroden durch Erosion oder Lösung auftreten, insbesondere wenn der verdickte Teil der Kontaktelektroden auf der auf der Kollektorzone liegenden Isolierschicht gebildvi ist und die Emitter- oder die Basiszone mit diesem verdickten Teil mittels schmaler Me tallstreifen verbunden ist, Es ist anzunehmen, 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 auf der Oberfläche des Planartransistors vor dessen Einbringen in eine Kunststoffumhüllung abgelagert sind, im eindringenden Wasser gelöst werden. to Bei dem erfindungsgemäßen Planartransistor erstrecken sich die Emitter- und die Basiszone bis unter den verdickten Teil ihrer Kontaktelektrode und stehen auch mit diesem Teil ihrer Kontaktelektrode in ohmschen Kontakt. Daher ist selbst dann ein ständi-X5 ger Gebrauch des erfindungsgemäßen Planartransistors ohne Verschlechterung seiner elektrischen Eigenschaften möglich, wenn an der Oberfläche einer Kontaktelektrode eine Oberflächenschicht infolge Erosion oder mechanischer Einwirkung verschwinao det. Der erfindungsgema.Se Planartransistor kann in einen integrierten Schaltkreis eingebaut werden und insbesondere bei einem durch Kunststoff abgedichteten Planartransistor zur Anwendung kommen.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der as F i g. 3 und 4 näher erläutert. Darin bezeichnet die Bezugsziffer 11 ein n-leitfähiges Siliziumsubstrat, die Bezugsziffer 12 eine Siliziumoxydschicht, die Bezugsziffer 13 eine eindiffundierte Basiszone mit p-Leitfähigkeit und die Bezugsziffer 14 eine eindiffundierte Emitterzone mit η-Leitfähigkeit. Die Bezugsziffern 15 und 16 bezeichnen dünne Basis- und Emittermetallfilmkontaktelektroden, die durch Vakuumverdampfung von Aluminium gebildet sind. Wie aus F i g. 3 und 4 ersichtlich ist, weisen die Kontaktelektroden 15 und 16 verdickte Teile 17 und 18 auf. Die Kontaktfenster 19 und 20 in der Siliziumoxydschicht 12 erstrecken sich bis zu den verdickten Teilen 17 und 18. Entsprechend der Darstellung in F i g. 4 sind bei dem erfindungsgemäßen Planartransistor Zuleitungen 21 und 22, vorzugsweise aus Gold, durch Druckverbindung auf den Kontaktfenstern befestigt. Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Hochfrequenz-Planartransistor mit guter Beständigkeit in fol · gendem Fall zu erhalten ist:
Es erstrecken sich mehr als 50 ° α der Gesamtfläche der verdickten Teile der Kontaktelektroden über die Isolierschicht. Der restliche Teil der Kontaktelektroden befindet sich in ohmschen Kontakt mit der Basisbzw, der Emitterzone. Die äußeren Zuleitungen sind mit den verdickten Teilen der Kontaktelektroden verbunden.
Wird die wirksame Emitterlänge gleich der Emitterlänge eines in den F i g. 1 und 2 gezeigten bekann'en Planartransistors gewählt, ist bezüglich der Hochfrequenzeigenschaft kein wesentlicher Unterschied zu beobachten. Jedoch erlitten zehn \on vierzig Exemplaren von den bekannten Planartransistoren bei einem 200stündigen Kochtest in Wasser eine Leitungsunterbrechung infolge Elektrodenauflösung, während keines von fünfzig Exemplaren von den erftndung-gemäßen Planartransistoren eine Unterbrechung erlitt. Obwohl die Kontaktfenster in der Isolierschicht bei der vorstehend angeführten AusfUhrungsform bis zu den verdickten Teilen der Kontaktes elektroden durchgehend ausgebildet sind, ist das gleiche Ergebnis zu erhalten, wenn das Kontaktfenster in mehr als zwei Teile geteilt wird.
Hierzu 1 Blatt Zektmungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Planartransistor mit einer die Kollektorzone bildenden Halbleiterscheibe, in der eine Basis- und eine Emitterzone durch Dotierung eingebracht sind, mit auf diesen Zonen aufgebrachten Kontaktelektroden, mit einer die pn-Übergänge zwischen diesen Zonen bedeckenden Isolierschicht, mit einer Ausladung der Basiszone, über die sich die Basiskontaktelektrode erstreckt und die diese auch ohmisch kontaktiert, mit einem Basiszuleitungsdraht, der an dem sich über die Ausladung der Basiszone erstreckenden Teil der Basiskontaktelektrode befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Emitterzone (14) eine Ausladung besitzt, über die sich die Emitterkontaktelektrode (16) erstreckt und die diese auch ohmisch kontakttert, daß der Emitterzuleitungdraht (22) an dem sich über die Ausladung der Emitterzone (14) erstreckenden Teil (18) der Emitterkontaktelektrode (16) befestigt ist, und daß der sich über die Ausladung der Basis- bzw. der Emitterzone (13, 14) erstreckende und sie ohmisch kontaktierende Teil (17, 18) der Basis- und der Emitterkontaktelektrode (15, 16), an dem auch der jeweilige Zuleitungsdraht (21, 22) befestigt ist, verdickt ist und einschließlich Zuleitungsdrahtbefestigung teilweise über die Isolierschicht (12) ragt.
2. Planartransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dhJJ mi; destens 5O°/o der Gesamtfläche des verdxkten Teils (17, 18) der Basis- und der Emitterkont.ktelektrode (15, 16) über die Isolierschicht (12) ragen.
3. Planartransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß er mit Kunststoff abgedichtet ist.
DE1813551A 1967-12-13 1968-12-09 Hochfrequenz-Planartransistor Expired DE1813551C3 (de)

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