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DE1813551C3 - Hochfrequenz-Planartransistor - Google Patents

Hochfrequenz-Planartransistor

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DE1813551C3
DE1813551C3 DE1813551A DE1813551A DE1813551C3 DE 1813551 C3 DE1813551 C3 DE 1813551C3 DE 1813551 A DE1813551 A DE 1813551A DE 1813551 A DE1813551 A DE 1813551A DE 1813551 C3 DE1813551 C3 DE 1813551C3
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zone
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planar transistor
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DE1813551B2 (de
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Takatoshi Matsuo
Tomisaburo Okumura
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Description

30
Die Erfindung bezieht sich auf einen Hochfrequenz-Planartransistor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Es ist bereits ein solcher Planartransistor bekannt (FR-PS 13 82 717), bei dem die Größe der Emitterzone und der Ausladung der Basiszone derart gewählt sind, daß Kontaktelektroden innerhalb dieser Bereiche aufgebracht sind bzw. sich diese Zonen über die «o Kontaktelektroden hinauserstrecken. Die dadurch erforderliche Größe der Basis- und der Emitterzone führt zu einer vergrößerten Kapazität und damit zu verschlechterten Hochfrequenzeigenschaften. Wird dagegen zum Erreichen geringer Kapazität die Basis- und die Emitterzone sehr klein gewählt, so ist das Anbringen von Zuleitungsdrähten an die Kontaktelektroden äußerst schwierig. Dadurch ist die Größe der Basis- und der Emitterzone und damit die Kapazität nach unten begrenzt Ferner besteht wegen des für die Emitterzone so vorhandenen geringen Raums die Gefahr, daß bei einer Korrosion der Emitterkontaktelektrode der zugehörige Zuleitungsdraht abgetrennt wird.
Ferner ist ein Planartransistor bekannt (CH-PS 4 32 661), bei dem die Emitter- und Basiskontaktelektrode einen für die Anbringung eines Zuleitungsdrahts vorgesehenen erweiterten Teil aufweisen, der außerhalb der Basis- bzw. der Emitterzone liegt Da bei einem solchen Planartransistor die Anbringung eines Zuleitungsdrahts auf jeden Fall außerhalb von der Basis- bzw. der Emitterzone liegt, kann bei einer auftretenden Korrosion der Kontaktelektrode leicht die Verbindung zwischen dem Zuleitungsdraht und der Basis- bzw. der Emitterzone unterbrochen werden.
Ferner ist ein Planartransistor für kleine und mittlere 6^ Stromstärken bekannt (FR-PS 14 21 113), bei dem zur Verlängerung der Randlänge der Emitterzone die Basiszone mit ihrer Kontaktelektrode Ausladungen aufweist, in die Einbuchtungen der Emitterzone mit deren Kontaktelektrode hineingreifen. Auch bei diesem bekannten Planartransistor ist bei einer kleinen Basis- und Emitterzone das Anbringen der Zuleitungsdrähte an die Kontaktelektroden schwierig.
Bei einem weiteren bekannten Planartransistor (GB-PS 10 24166) ist gleichfalls eine Verlängerung der Randlänge der Emitterlänge angestrebt, und zwar dadurch, daß die Basiszone mit ihrer Kontaktelektrode und die Emitterzone mit ihrer Kontaktelektrode miteinander verzahnt sind. Zur Vergrößerung von Kontaktelektrodenflächen für den Anschluß von Zuleitungsdrähten ist jeweils ein Kammzahn der Basiszone und der Emitterzone verkürzt, so daß dem jeweiligen Kammzahn gegenüber eine vergrößerte Kontaktelektrode den Anschluß der Zuleitungsdrähte erlaubt Auch bei diesem bekannten Planartransistor müssen die Basis- und die Emitterzone groß gewählt werden, um das Anbringen der Zuleitungsdrähte zu ermöglichen. Dadurch ist die Kapazität nach unten begrenzt
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Planartransistor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der unter Beibehaltung guter Hochfrequenzeigenschaften eine größere Sicherheit der Anschlußbefestigung gewährleistet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Mitteln gelöst
Bei dem erfindungsgemäßen Planartransistor ist eine Anbringung der Zuleitungsdrähte auch unmittelbar über der kleinflächigen Basis- bzw. Emitterzone möglich. Dadurch wird die Gefahr einer Abtrennung der Zuleitungsdrähte durch Korrosionsauflösung der Kontaktelektroden beseitigt. Auch bei sehr kleiner Basisbzw. 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% der Gesamtfläche des verdickten Teils der Basis- und der Emitterkontaktelektrode über die Isolierschicht.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
F i g. 1 zeigt einen bekannten Planartransistor;
Fig.2 zeigt eine Schnittansicht des bekannten Planartransistors nach Linie A-A in F i g. 1;
F i g. 3 zeigt eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Planartransistors.
Der in den F i g. 1 und 2 dargestellte bekannte Planartransistor besitzt an den Kontakteiektroden für die Basis- und die Emitterzone verdickte Teile, die außerhalb 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 Siliziumsubstrat 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, ζ. 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 ohmschem Kontakt stehen. Für den Außenanschluß werden dOyne Metallzuleitungen durch Druckverbindung auf den Kontaktelektroden 5 und 6 befestigt Ist die schmale rechteckige Emitterzone 4 in der ebenfalls rechteckigen Basiszone 3 gebildet, muß sie 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 is von der Emitterzone 4 auf die die Basiszone 3 umgebende Isolierschicht, wo der verdickte Teil 7 dieser Kontaktelektrode 6 gebildet ist An diesem verdickten Teil 7 ist zur Herstellung der Verbindung γό einem äußeren Leitungsanschluß eine dünne Zuleitung, z. B. aus Gold, durch Druckverbindung befestigt Die Bezugsziffer ft bezeichnet einen verdickten Teil der Basiskontaktelektrode 5. Die Kontaktelektroden 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
Erreicht Wasser den Planartransistor, so werden verschiedene seiner Eigenschaften verschlechtert Die wichtigste Verschlechterung ist die Unterbrechung der 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 Lösen auftreten, insbesondere wenn der verdickte Teil der Kontaktelektroden auf der auf der Kollektorzone liegenden Isolierschicht gebildet ist und die Emitteroder die Basiszone mit diesem verdickten Teil mittels schmaler Metallstreifen verbunden ist Es ist anzunehmen, daß eine derartige Erosion leicht eintreten kann, wenn entweder das eindringende Wasser aktive Materialien enthält oder in einem abdichtenden 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.
Bei dem erfindungsgemäßen Planartransistor erstrekken sich Teile der Emitter- und Basiszone bis unter den verdickten Teil ihrer Kontaktelektrode und stehen auch mit diesem Teil ihrer Kontaktelektrode in ohmschem Kontakt Daher ist selbst dann ein ständiger Gebrauch des erfindungsgemäßen Planartransistors ohne Verschlechterung seiner elektrischen Eigenschaften auch dann möglich, wenn an der Oberfläche einer Kontaktelektrode eine Oberflächenschicht infolge Erosion oder mechanischer Einwirkung verschwindet
Die Erfindung wird im folgenden an Hand der F i g. 3 näher erläutert Darin bezeichnet die Bezugsziffer 11 ein n-leitfähiges Siliziumsubstrat die Bezugsziffer 12 eine Siliziumoxydschicht die Bezugsziffer 13 eine eindifffundierte Basiszone mit p-Leitfähigkeit und die Bezugsziffer 14 eine eindiffundierte Emitterzone mit n-Leitfähigkeit Die Bezugsziffern 15 und 16 bezeichnen dünne Basis- und Emittermetallfilmkontaktelektroden, die durch Vakuumverdampfung von Aluminium gebildet sind. Wie aus Fig.3 ersichtlich ist weisen die Kontaktelektroden 15 und 16 verdickte Teile 17 und 18 für den Anschluß der Zuleitungsdrähte auf. Die Kontaktfenster 19 und 20 in der Siliziumoxydschicht 12 erstrecken sich bis unter die verdickten Teile 17 und 18.
Untersuchungen haben gezeigt, daß ein Hochfrequenz-Planartransistor mit guter Beständigkeit in folgendem Fall zu erhalten ist:
Es erstrecken sich mehr als 50% der Gesamtfläche der verdickten Teile der Kontaktelektroden über die Isolierschicht Der restliche Teil der Kontaktelektroden befindet sich in ohmschem Kontakt mit der Basis- bzw. 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 bekannten Planartransistors gewählt ist bezüglich der Hochfrequenzeigenschaft kein wesentlicher Unterschied zu beobachten. Jedoch erlitten zehn von vierzig Exemplaren von den bekannten Planartransistoren bei einem 200stündigen Kochtest in Wasser eine Leitungsunterbrechung infolge Elektrodenauflösung, während keines von fünfzig Exemplaren von den erfindungsgemäßen Planartransistoren eine Unterbrechung erlitt. Obwohl die Kontaktfenster in der Isolierschicht bei der vorstehend angeführten Ausführungsform bis unter die verdickten Teile der Kontaktelektroden durchgehend ausgebildet sind, ist das gleiche Ergebnis zu erhalten, wenn das Kontaktfenster in mehr als zwei Teile geteilt wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Hochfrequenz-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-Obergänge zwischen diesen Zonen bedeckenden Isolierschicht und mit einer Basiszonen-Ausladung, über die sich unter ohmschem Kontakt ein Teil der Basiskontaktelektrode erstreckt, an dem ein Basis-Zuleitungsdraht befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiszone (13) eine zweite Ausladung aufweist, in die ein Teil der Emitterzone (14) hineinragt, und daß die Basis- und die Emitterkontaktelektrode (15,16) jeweils einen zur Verbindung mit äußeren Zuleitungsdrähten dienenden, verdickten Abschnitt (17,18) aufweisen, der teils außerhalb der Basis- und Emitterzone auf der Isolierschicht (12) und teils über der ersten Basiszonenausladung bzw. dem in die zweite Basiszonenausladung hinragenden Emitterzonenteil liegt
2. Planartransistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens 50% der Gesamtfläche des verdickten Teils (17,18) der Basis- und der Emitterkontaktelektrode (15, 16) fiber die Isolierschicht (12) ragen.
DE1813551A 1967-12-13 1968-12-09 Hochfrequenz-Planartransistor Expired DE1813551C3 (de)

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