DE2616925C2 - Halbleiterbauelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Halbleiterbauelement dieser Art ist aus der GB-PS 10 98 760 bekannt.

In dieser GB-PS ist ein Mesa-Transistor beschrieben mit einer praktisch homogen dotierten Kollektorzone und einer Basiszone mit einem von der Vertiefung entfernten, die Emitterzone umschließenden hochdotierten Zonenteil. Dieser Mesa-Transistor weist eine relativ hohe Durchschlagspannung auf. Der Winkel zwischen der Mesa-Randfläche der Halbleiterscheibe

und dem Kollektor-Basisübergang ist bei dieser, Mesa-Transistoren bekanntlich ungünstig, denn in der .Tiaßgebenden schwachdotierten Kollektorzone liegt kein spitzer Winkel zwischen Mesa-Randfiäche und Kollektor-Basis-Übergang. Auch kann sich entlang der M esa-Randfläche auf der relativ niedrigdotierten Kollektorzone leicht eine Inversionsschicht bilden. Dadurch kann die Durchschlagspannung herabgesetzt werden und es können erhöhte Sperrströme auftreten. Durch Passivieren der Mesa-Randfläche mit einer Glasschicht, in die elektrische Ladung, im allgemeinen negative Ladung in Form negativer Ionen, eingebaut ist, können diese Nachteile zwar vermieden wet den. Außer der Komplikation der richtigen Dosierung der elektrischen Ladung in der Glasschicht ist ein Nachteil dieser Passivierung noch der, daß die Ladung der Glasschicht bei etwas höheren Temperaturen die Neigung hat zu verschwinden.

Ein anderes Verfahren zur Verhinderung eines Oberflächendurchschlags bei einer Mesa-Randfläche ist die Anwendung einer oder zweier Feldelektroden, die sich auf der Glasschicht über den PN-Übergang hinweg erstrecken und elektrisch mit der Basiszone bzw. der Basiszone und der Kollektorzone verbunden sind, siehe »Neues aus der Technik« Nr. 3, vom 15. Juni 1974, Seite 3 »Neue Struktur für Hochspannungsbauelemente«. Auch dies ergibt jedoch eine zusätzliche Komplikation der Herstellung, wobei außerdem die Spannung über der Glasschicht am Rande der Feldelektrode sehr hoch ist und die Gefahr eines Durchschlags durch die Glasschicht oder zwischen den beiden in der N¹U angeordneten Feldelektroden auftreten kann.

Außerdem sind statt Mesa-Transistoren oft Transistoren mit planarem oder nahezu planarem Aufbau erwünscht, insbesondere, wenn ein solcher Transistor in eine monolithische, integrierte Schaltung aufgenommen werden soll.

Aus der US-PS 34 63 681 ist ein Transistor bekannt, bei dem die Basiszone von einer sie umschließenden und sich bis in die Koilektorzone erstreckenden, mit einer Isolierschicht passivierten Nut umgeben ist. Die Basiszone und die Kollektorzone sind dabei beide homogen dotiert.

Aus der US-PS 37 72 577 ist ein Transistor bekannt, wobei die Basiszone von einer mit Isoliermaterial ausgefüllten Nut umringt ist, wobei die Kollektorzone einen an die Basiszone angrenzenden niedrigdotierten Zonenteil und einen darunterliegenden hochdotierten Zonenteil enthält. Die Basiszone ist homogen dotiert und der Boden der Nut befindet sich im niedrigdotierten Kollektorzonen teil.

Aus »Electro-Technology«, Band 71 (1963) Nr. 6, S. 128 ist ein Planartransistor bekannt, bei dem die Basiszone in einem Oberflächenkanal vom gleichen Leitungstyp endet, der durch eine ringförmige kanalunterbrechende Oberflächenzone des entgegengesetzten Leitungstyps unterbrochen wird. Die Kollektorzone weist einen an die Basiszone grenzenden niedrigdotierten Zonenteil und einen darunterliegenden hochdotierten Zonenteil auf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Halbleiterbauelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so auszubilden, daß sich entlang der Vertiefung keine Inversionsschicht bilden kann und zum Passivieren des an die Oberfläche tretenden Randes des Kollektor-Basis-Übergangs keine aufwendigen Mittel erforderlich sind, und der scheibenförmige Halbleiterkörner eine nahezu ebene Oberfläche aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale eines Halbleiterbauelementes nach dem Oberbegriff dieses Anspruchs gelöst.

Bei dem Transistoraufbau des Halbleiterbauelements nach der Erfindung kann zum Passivieren des Kollektor-Basisübergangs die Nut mit einem beliebigen dielektrischen Material überzogen werden, ohne daß dieses Material negative elektrische Ladung zu enthalten braucht; wenn erwünscht, kann sogar positiv aufgeladenes Material verwendet werden. Dieses ist möglich, da beim Transistoraufbau des Halbleiterbauelements nach der Erfindung die Oberflächenfeldstärke noch stärker herabgesetzt wird als bei dem aus der -. GB-PS 10 98 760 bekannten Transistor.

Bei dem Transistoraufbau des Halbleiterbauelements nach der Erfindung ist nämlich bei der höchstzulässigen Kollektor-Basisspannung der niedriger dotierte zweite Teil der Basiszone auch neben der Emitterzone in

> seitlicher Richtung vom Rand der Nut her bis zum höher dotierten ersten Teil der Basiszone völlig an Ladungsträgern verarmt. Die Spannung verteilt sich dabei über der Oberfläche der Basiszone zwischen dem Basis-Kollektorübergang und dem Übergang zwischen dem

> höher dotierten ersten und dem niedriger dotierten zweiten Teil der Basiszone. Bei dem aus Fig. 4 der GB-PS 10 98 760 bekannten Transistor dehnt sich zwar die Verarmungszone unter der Emitterzone zunächst bis zum höher dotierten Basiszonenteil und dann weiter

' in die Koilektorzone aus. Daß bei der höchstzulässigen Spannung sich die Verarmungszone auch neben der Emitterzone in seitlicher Richtung von der Nut her bis an den Übergang zwischen dem höher und dem niedriger dotierten Basiszonenteil erstrecken soll und damit die Oberflächenfeldstärke zusätzlich herabgesetzt werden kann, ist aber dieser GB-PS nicht zu entnehmen.

Ausgestaltungen des Halbleiterbauelements nach der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 10 angegeben.

Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf das Herstellen eines Halbleiterbauelementes nach der Erfindung und besteht in der im Anspruch 11 angegebenen Verfahrensausbildung.

Bei diesem Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements ist es von Bedeutung, daß der epitaktische Aufwachsvorgang zwischen dem Aufwachsen von N- und dem Aufwachsen von P-Ieitendem Material nicht unterbrochen wird, weil sich bei einer derartigen Unterbrechung Verunreinigungen auf der Oberfläche ablagern können, die beim weiteren Aufwachsen zu Gitterstörungen führen, gerade an den Stellen, an denen die Feldstärke maximal wird, und dies eine Herabsetzung der Durchschlagspannung zur Folge haben würde. Am Anfang des epitaktischep Aufwachsvorgangs spielt dies keine Rolle, weil Dotierungsstoff aus dem hochdotierten Halbleitersubstrat während des Aufwachsvorgangs in die aufwachsende niedriger dotierte Kollektorschicht eindiffundiert, so daß die Gitterfehler, die auf der ursprünglichen Substratoberfläche entstanden sind, in einem praktisch feldfreien Grenzgebiet der Kollektorschicht zu liegen kommen.

Ein Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements nach der Erfindung und des Verfahrens zu seiner Herstellung sind anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch im Querschnitt ein Halbleiterbauelement nach der Erfindung, und

Fig. 2 —5 das Halbleiterbauelement nach Fig. 1 in

aufeinanderfolgenden Stufen des Verfahrens zu seiner Herstellung.

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich gezeichnet, wobei u. a. die Abmessungen in der Dickenrichtung der Deutlichkeit halber übertrieben groß dargestellt sind. Gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp sind in derselben Richtung schraffiert.

F i g. 1 zeigt schematisch im Querschnitt einen Halbleiterkörper 1, in diesem Beispiel aus Silicium, in dem ein Hochspannungstransistor gebildet ist. Der Hochspannungstransistor enthält eine an eine praktisch ebene Oberfläche 2 des Halbleiterkörpers grenzende Emitterzone 3 von einem ersten Leitungstyp, vorzugsweise, wie im vorliegenden Beispiel, vom N-Leitungstyp. Weiter enthält der Hochspannungstransistor eine an die ebene Oberfläche 2 grenzende P-Ieitende Basiszone 4,5, die die Emitterzone 3 völlig umgibt und mit dieser einen an der ebenen Oberfläche 2 endenden ersten PN-Übergang 6 bildet, sowie eine an die Basiszone grenzende N-Ieitende Kollektorzone 7,8, die mit der Basiszone 4,5 einen zweiten praktisch parallel zu der ebenen Oberfläche 2 verlaufenden PN-Übergang 9 bildet. Dabei enthält die Basiszone 4, 5 einen höher dotierten ersten Teil 4, der die Emitterzone 3 völlig umgibt und mit dieser den PN-Übergang 6 bildet, und einen niedriger dotierten zweiten Teil 5 mit einer praktisch homogenen Dotierungskonzentration, der an die Kollektorzone 7,8 grenzt und mit dieser den zweiten PN-Übergang 9 bildet. Die beiden Teile 4 und 5 der Basiszone bilden miteinander einen an der ebenen Oberfläche 2 endenden Übergang 10. In der ebenen Oberfläche 2 ist weiter eine Vertiefung 11 vorgesehen, die die Basiszone 4, 5 völlig umgibt und den zweiten PN-Übergang 9 schneidet.

Die Kollektorzone 7, 8 enthält einen praktisch homogen und niedriger dotierten ersten Teil 7, in diesem Beispiel in Form einer epitaktischen Schicht, der mit dem zweiten Teil 5 der Basiszone 4, 5 den zweiten PN-Übergang 9 bildet, und einen zweiten höher dotierten Teil 8, der mit dem ersten Teil 7 der Kollektorzone einen praktisch parallel zu der ebenen Oberfläche 2 verlaufenden Übergang 12 bildet. Die genannte Vertiefung 11 wird durch eine mit einem elektrisch isolierenden Material 13 überzogene und in einiger Entfernung vom ersten Teil 4 der Basiszone 4,5 angeordnete Nut 11 gebildet, die die N-Ieitende epitaktische Schicht 7 durchschneidet und sich bis in den höher dotierten zweiten Teil 8 der Kollektorzone 7, 8 erstreckt, wobei die Dotierung dieses zweiten Teiles 8 derart hoch ist. daß der Boden der Nut 11 eine genügend hohe Dotierung aufweist, um die Bildung einer Inversionsschicht im Boden der Nut 11 zu vermeiden.

Der Hochspannungstransistor weist aufgrund seines Aufbaus eine sehr hohe Kollektor-Basis-Durchschlagspannung auf, trotz der Tatsache, daß die Neigung der Abschrägung des Kollektor-Basis-Übergangs 9 an der Stelle der Nut 11 me'stens ungünstig ist. So ist in diesem Beispiel die Dotierung des Teiles 5 der Basiszone 4, 5 höher als die des Teiles 7 der Kollektorzone 7,8, so daß der spitze Winkel im Teil 5 der Basiszone liegt, während bei einem günstigen Abschrägungswinkel der spitze Winkel nicht im Teil 5 der Basiszone, sondern im niedriger dotierten Teil 7 der Kollektorzone 7,8 liegen würde. Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung ist daher von besonderem Interesse für den Fall, daß der erste niedriger dotierte Teil 7 der Kollektorzone 7, 8

eine niedrigere Dotierung als der zweite niedriger dotierte Teil 5 der Basiszone 4,5 aufweist.

Ein sehr wichtiger Vorteil des Halbleiterbauelements nach der Erfindung ist auch, daß ohne zusätzliche Maßnahmen oder Herstellungsschritte eine Kanalunterbrecherzone an dem hochdotierten Boden der Nut erhalten wird, wodurch ein unerwünschter Weg erhöhter Leitfähigkeit zu dem Rande der Halbleiterscheibe verhindert wird.

Im hier beschriebenen Beispiel ist die Dotierung des zweiten Teiles 5 der Basiszone 4, 5 derart, daß bei der höchstzulässigen Kollektor-Basis-Spannung die Teile 5 und 7 beide praktisch in ihrer ganzen Dicke an Ladungsträgern erschöpft sind. Dazu weist der zweite niedriger dotierte Teil 5 der Basiszone 4, 5 neben dem ersten höher dotierten Teil 4 zwischen der ebenen Oberfläche 2 und dem zweiten PN-Übergang (dem Kollektor-Basis-Übergang 9) eine Gesamtdotierung von höchstens 3 · 10'² Atomen/cm² und vorzugsweise, wie im vorliegenden Beispiel, von 1,5 · 10¹² Atomen/ cm², auf. In diesem Falle wird die ganze Basis-Kollektor-Spannung an der ebenen Oberfläche 2 und an der Wand 14 der Nut 11 praktisch zwischen den Punkten ßund C (siehe Fig. 1), also über eine große Länge entlang der Oberfläche, statt zwischen den Punkten A und B aufgenommen, wie dies bei vielen bekannten Transistoren der Fall ist. Dadurch ist die Oberflächenfeldstärke überall verhältnismäßig niedrig, derart, daß nach einer bevorzugten Ausführungsform die Nut 11 mit einer Glasschicht überzogen sein kann, in die praktisch keine elektrischen Ladungen (in Form von Ionen) eingebaut sind. Die Nut 11 kann sogar mit einem dielektrischen Material mit positiver elektrischer Ladung, z. B. mit einer thermisch angewachsenen Siliciumoxidschicht, überzogen sein. Dies ist ein wesentlicher Vorteil, weil Glasschichten mit eingebauter negativer Ladung, die bei bekannten Transistoren meist erforderlich sind, sich schwer herstellen lassen und außerdem bei Temperaturen oberhalb etwa 120°C ihre Ladung völlig oder teilweise verlieren.

Verschiedene bevorzugte Ausführungsformen des Halbleiterbauelements führen zu einer optimalen Kollektor-Basis-Durchschlagspannung. So ist vorzugsweise der zweite PN-Übergang 9 in einem Abstand von der ebenen Oberfläche 2 gelegen, der mehr als das Zweifache des Abstandes des Übergangs 10 zwischen den Teilen 4 und 5 der Basiszone 4, 5 von der ebenen Oberfläche 2 beträgt. Im beschriebenen Beispiel beträgt der Abstand des Übergangs 9 von der Oberfläche 25 μίτι und der Abstand des Übergangs 10 von der Oberfläche 10 μίτι, so daß diese Bedingung erfüllt ist.

Nach einer anderen bevorzugten Ausführungsform ist, um eine möglichst niedrige Überfiächenfeidstärke zu erhalten, der Abstand zwischen dem Rand der Nut 11 und dem ersten Teil 4 der Basiszone 4,5, in einer zu der ebenen Oberfläche 2 parallelen Richtung gemessen, wenigstens gleich der Dicke des ersten Teiles 7 der Kollektorzone 7, 8. In diesem Beispiel ist der Abstand zwischen dem Rand der Nut 11 und dem Teil 4 der Basiszone 200 μΐη und beträgt die Dicke des Teiles 7 der Kollektorzone 45 μπι, so daß auch diese Bedingung erfüllt ist.

Um eine sehr hohe Durchschlagspannung zu erhalten, soll auch die Dotierung des niedriger dotierten Kollektorzonenteiles 7 unterhalb einer bestimmten Grenze bleiben und vorzugsweise höchstens 2 · 10¹⁴ Dotierungsatome/cm³ betragen. In diesem Beispiel beträgt diese Dotierung 1,5 - 10^M Atome/cm³ und ist die

Kollektor-Basis-Durchschlagspannung mehr als 1000 V. Die Dotierung des Teiles 4 der Basiszone, der dazu dient, den Durchgriff der Erschöpfungszone des Kollektor-Basis-Übergangs durch die Basiszone 4, 5 hindurch zu verhindern, und zugleich die Basiskontaktzone bildet, beträgt etwa 10" Atome/cm¹ (der Flächenwiderstand, an der Oberfläche gemessen, beträgt 50 Ω pro Quadrat).

Die Bildung einer P-Icitenden Inversionsschicht im Boden der Nut 11, die bei dem Halbleiterbauelement nach der Erfindung vermieden wird, verhindert eine etwaige Verbindung der Basiszone 4, 5 über einen ununterbrochenen P-leitenden Kanal mit dem Randteil 5A der Basisschicht und mit der elektrisch nicht zuverlässigen Randfläche der Halbleiterscheibe. Daher beträgt vorzugsweise die Dotierung des zweiten höher dotierten Teiles 8 der Kollektorzone 7, 8 an der Stelle des Bodens der Nut 11 mindestens 5 · 10" Atome/cm^J. In diesem Beispiel ist diese Dotierung etwa 5 · 10¹⁸ Atome/cm³ und dies genügt für die Bildung einer zweckmäßigen Kanalunterbrecherzone reichlich.

Der Innendurchmesser der Nut II beträgt etwa 3000 μΐη und die Breite der Nut 11 ist etwa 250 μπι. Die ringförmige Nut 11 ist im vorliegenden Beispiel kreisförmig, aber kann auch eine andere Form aufweisen und z. B. quadratisch oder rechteckig sein und vorzugsweise abgerundete Ecken haben. Die Emitter- und die Basiszone sind über Fenster in der Oxidschicht 13 von Metallschichten 15 und 16 kontaktiert. Die Kollektorzone 7, 8 ist an der unteren Oberfläche der Halbleiterscheibe von einer Metallschicht 17 kontaktiert.

Das beschriebene Halbleiterbauelement kann vorteilhaft wie folgt hergestellt werden. Es wird (siehe F i g. 2) von einem hochdotierten N-leitenden Siliciumsubstrat 8 mit einer Dotierung von etwa 5 · 10"* Atomen/cm³ und einer Dicke von etwa 200 μΐη ausgegangen. Darauf werden nacheinander, ohne daß die Siliciumscheibe aus der Anlage entfernt wird, eine etwa 60 μιη dicke N-leitende Schicht 7 und eine etwa 25 μηι dicke P-leitende Schicht 5 epitaktisch z. B. durch thermische Zersetzung von SiCU unter Verwendung von zur Herstellung von Halbleiterbauelementen allgemein bekannten epitaktischen Anwachsverfahren abgelagert. Die N-leitende Schicht 7 weist vorzugsweise eine Dotierung von höchstens 2 · 10¹⁴ Atomen/cm³, in diesem Beispiel von 1,5 · 10¹⁴ Atomen/cm³, auf. Die P-leitende Schicht 5 weist in diesem Beispiel eine Dotierung von 5 ■ 10¹⁴ Atomen/cm³ auf. Damit ist die beschichtete Siliciumscheibe nach F i g. 2 erhalten.

Die Oberfläche der P-leitenden Schicht 5 wird dann z, B. durch thermische Oxidation mit einer Siliciumoxidschicht 20 versehen, wonach unter Verwendung eines bekannten photolithographischen Ätzverfahrens in einem Teil der Oberfläche und über einen Teil der Dicke der P-leitenden zweiten Schicht 5 durch Diffusion Dotierungsatome zur Bildung eines höher dotierten P-leitenden Basisgebietes 4 (z. B. durch Eindiffusion von Bor) und einer in diesem Teil 4 der Basiszone 4, 5 liegenden N-leitenden Emitterzone 3 (z. B. durch Eindiffusion von Phosphor) eingebracht werden. Während dieser Diffusion werden die gebildeten Dotierungszonen 3 und 4 mit einer Siliciumoxidschicht überzogen. Die Siüciumoxidschicht 20 wird in diesem Beispiel Her Einfachheit halber überall mit der gleichen Dicke dargestellt, obgleich dies nicht der Fall zu sein braucht Die Siliciumoxidschicht 20 kann auch nach der Bildung der Dotierungszonen 3 und 4 völlig entfernt und

durch eine neue Siliciumoxidschicht 20 ersetzt werden. Der erhaltene Schichten- und Zonenaufbau der Siliciumscheibe ist in F i g. 3 dargestellt.

Dann wird, ebenfalls unter Verwendung eines ) bekannten allgemein üblichen photolithographischen Ätzverfahrens, in der Oberfläche der Siliciumscheibe in einiger Entfernung von dem höher dotierten P-leitenden Teil 4 der Basiszone eine Nut 11 gebildet, die dieses Teil 4 umgibt und sich bis in das Siliciumsubstrat 8 ) erstreckt, und dann die Nut 11 mit einer Glasschicht 13 überzogen. Diese Glasschicht 13 kann auf beliebige Weise gebildet werden und braucht keine eingebauten elektrischen Ladungen (in Form von Ionen) zu enthalten. Die Glasschicht 13 kann z. B. durch > thermische Oxidation erhalten werden, in welchem Falle eine gewisse Wiederverteilung der Dotierungsstoffe im Halbleiterkörper berücksichtigt werden muß. Auch kann die Glasschicht 13 auf bekannte Weise durch das Aufdampfen von Siliciumoxid auf pyrolytischem Wege oder mit Hilfe von Elektrophorese oder aber durch die Anbringung und anschließende Sinterung einer Glasmasse gebildet werden. ]e nach dem angewandten Verfahren wird die Nut 11 mehr oder weniger mit Glas ausgefüllt werden. Schließlich werden in der Siliciumoxidschicht 20 öffnungen für die Kontaktelektroden angebracht, die Metallisierung zur Bildung der Kontaktelektroden vorgenommen, und der Transistoraufbau mit einer Umhüllung versehen.

Es ist wichtig, zu bemerken, daß während der darauffolgenden Behandlungen bei hoher Temperatur die niedrigdotierte N-leitende Schicht 7 durch Ausdiffusion von Donatoren aus dem hochdotierten N-leitenden Halbleitersubstrat 8 endgültig eine Dicke von 45 μπι erhält. Dabei kommen die ursprünglich an der Trennfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 8 und der Schicht 7 entstandenen Gitterfehler innerhalb eines hochdotierten N-leitenden, an das hochdotierte Halbleitersubstrat 8 angrenzenden Gebietes der Schicht 7 zu liegen, in dem praktisch kein elektrisches Feld vorhanden ist, so daß diese Gitterfehler dort unschädlich sind. Dadurch, daß ohne Unterbrechung nacheinander die epitaktischen Schichten 7 und 5 gebildet werden, treten an der Trennfläche 9 zwischen diesen zwei Schichten praktisch keine Gitterfehler auf.

Statt eines NPN-Transistors kann das Halbleiterbauelement auch einen PNP-Transistor enthalten. Der niedriger dotierte Teil der Basiszone kann statt durch eine epitaktische Schicht auch durch eine diffundierte Schicht mit einem sehr flachen Diffusionsprofil, die durch z. B. Diffusion von Aluminium erhalten wird, gebildet werden. Der niedriger dotierte Teil der Kollektorzone kann statt durch eine epitaktische Schicht auch durch das Ausgangsmaterial einer Halbleiterscheibe gebildet werden, in der dann der höher dotierte Teil der Kollektorzone ζ. Β. durch Diffusion erzeugt werden kann. Die Randteile 5A des Transistors in Fig. 1, die bei dem beschriebenen Herstellungsverfahren erhalten worden sind, können bei Anwendung anderer Verfahren, bei denen die Schicht 5 nicht über die ganze Oberfläche hinweggebildet wird, entfallen. Weiter können die Teile 5-4 und TA des Transistors in Fig. 1 größtenteils entfallen, indem die Halbleiterscheibe innerhalb der äußeren Wand der Nut 11, aber unter Beibehaltung des kanalunterbrechenden Nutbodens, durchgeschnitten wird. Weiterhin ist es möglich, ein anderes Halbleitermaterial als Silicium, z. B. Germanium oder GaAs, und ein anderes Material als Glas für die Isolierschicht in der Nut zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Halbleiterbauelement mit einem scheibenförmigen Halbleiterkörper mit mindestens einem Transistor mit einer an eine der zwei ebenen Oberflächen des scheibenförmigen Halbleiterkörpers grenzenden Emitterzone von einem ersten Leitungstyp, einer an diese ebene Oberfläche grenzenden Basiszone vom zweiten Leitungstyp, die die Emitterzone völlig umgibt und mit dieser einen an der einen ebenen Oberfläche endenden ersten PN-Übergang bildet, und einer an die Basiszone grenzenden Kollektorzone vom ersten Leitungstyp, die mit der Basiszone einen zweiten parallel zu der einen ebenen Oberfläche verlaufenden PN-Übergang bildet, wobei die Basiszone einen höher dotierten ersten Teil, der die Emitterzone völlig umgibt and mit dieser den ersten PN-Übergang bildet, und einen niedriger und homogen dotierten zweiten Teil enthält, der an die Kollektorzone grenzt und mit dieser den zweiten PN-Übergang bildet, wobei die beiden Teile der Basiszone miteinander einen an der einen ebenen Oberfläche endenden Übergang bilden, und wobei in dieser einen ebenen Oberfläche eine Vertiefung vorgesehen ist, die die Basiszone völlig umgibt und in einiger Entfernung von dem ersten höher dotierten Teil der Basiszone den zweiten niedriger dotierten Teil der Basiszone durchschneidet, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorzone einen niedriger und homogen dotierten ersten Teil (7), der mit dem zweiten Teil (5) der Basiszone den zweiten PN-Übergang (9) bildet, und einen höher dotierten zweiten Teil (8) enthält, der mit dem ersten niedriger dotierten Teil (7) der Kollekiorzone einen parallel zu der ebenen Oberfläche verlaufenden Übergang (12) bildet, daß der zweite niedriger dotierte Teil (5) der Basiszone neben dem ersten höher dotierten Teil (4) der Basiszone zwischen der einen ebenen Oberfläche (2) und dem zweiten PN-Übergang (9) eine Gesamtdotierung von höchstens 3 · 10¹² Atomen/cm² aufweist, und daß die Vertiefung die Form einer Nut (11) aufweist, die sich bis in den zweiten höher dotierten Teil (8) der Kollektorzone erstreckt, so daß am Boden der Nut (11) eine derart hohe Dotierung vorhanden ist, daß darin die Bildung einer Inversionsschicht vermieden wird, und die Nut mit einer Isolierschicht (13) überzogen ist.

2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste niedriger dotierte Teil (7) der Kollektorzone eine niedrigere Dotierungskonzentration als der zweite niedriger dotierte Teil (5) der Basiszone aufweist.

3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite niedriger dotierte Teil (5) der Basiszone neben dem ersten höher dotierten Teil (4) der Basiszone zwischen der einen ebenen Oberfläche (2) des scheibenförmigen Halbleiterkörpers und dem zweiten PN-Übergang (9) eine Gesamtdotierung von 1,5 · 10¹² Atomen/cm² aufweist.

4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) mit einer Glasschicht (13) überzogen ist, in die keine negativen Ionen eingebaut sind.

5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) mit einer Schicht (13) aus einem dielektrischen Material überzogen ist, in das positive Ionen eingebaut sind.

6. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite PN-Übergang (9) in einem Abstand von der einen ebenen Oberfläche (2) des scheibenförmigen Halbleiterkörpers liegt, der mehr als das Zweifache des Abstandes des Übergangs (10) zwischen dem ersten und dem zweiten Teil der Basiszone von dieser Oberfläche beträgt.

7. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Rand der Nut (11) und dem ersten hochdotierten Teil (4) der Basiszone, in einer zu der einen ebenen Oberfläche (2) des scheibenförmigen Halbleiterkörpers parallelen Richtung gemessen, wenigstens gleich der Dicke des ersten niedriger dotierten Teiles (7) der Kollektorzone ist.

8. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansp:üche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste niedriger dotierte Tei) (7) der KoJlekiorzone eine Dotierung von höchstens 2 · ΙΟ¹⁴ Atomen/cm³ aufweist.

9. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierung des zweiten höher dotierten Teiles (8) der Kollektorzone an der Stelle des Bodnns der Nut wenigstens 5 ■ 10" Atomcn/cm³ beträgt.

10. Halbleiterbauelement nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone (3) η-leitend ist.

11. Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf ein hochdotiertes Halbleitersubstrat (8) vom ersten Leitungstyp nacheinander, ohne daß das Halbleitersubstrat aus dem Reaktionsgefäß entfernt wird, eine erste niedriger dotierte Schicht (7) vom ersten Leitungstyp und eine zweite Schicht (5) vom zweiten Leitungstyp epitaktisch aufwachsen lassen wird, daß dann in einem Teil der Oberfläche und über einen Teil der Dicke der zweiten epitaktischen Schicht (5) selektiv Dotierungsatome zur Bildung eines höher dotierten Gebietes (4) vom zweiten Leitungstyp eingebracht werden, und daß danach in diesem höher dotierten Gebiet (4) der zweiten epitaktischen Schicht eine Emitterzone (3) vom ersten Leitungstyp gebildet und in der Oberfläche in einiger Entfernung von dem höher dotierten Gebiet (4) der zweiten epitaktischen Schicht eine Nut (11) angebracht wird, die dieses höher dotierte Gebiet (4) vom zweiten Leitungstyp umgibt und sich bis in das hochdotierte Halbleitersubstrat (8) erstreckt, wonach die Nut (11) mit einer Isolierschicht (13) überzogen wird.