DE1464286B2 - Halbleiterbauelement mit einem halbleiterkoerper, in dem mindestens ein flaechentransistoraufbau vorgesehen ist - Google Patents

Description

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Halbleiterkörper zwei Gebiete einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps umfaßt, die durch einen pn-Ubergang voneinander getrennt sind, daß von diesem pn-übergang ein Teil in einem plattenförmigen Teil des Halbleiterkörpers quer verläuft und zwei verschiedene Oberflächen des Körpers schneidet, wobei der pn-übergang, von einer Seitenfläche des plattenförmigen Teiles ausgehend, diesen über den größten Teil seiner Dicke in Querrichtung durchläuft, und durch örtliche Abbiegung des pn-Überganges von der Querrichtung mindestens eines der zwei Gebiete eine Ausläuferzone auf dem anderen Gebiet an der gegenüberliegenden Seitenfläche des plattenförmigen Teiles bildet, und daß die Ausläuferzone mit einer Halbleiterschicht eines Leitfähigkeitstyps versehen ist, der dem der Ausläuferzone entgegengesetzt ist, so daß ein Flächentransistoraufbau gebildet wird, in dem der wirksame Teil der Zwischenschicht völlig in der Ausläuferzone liegt, und von einem Teil mit praktisch konstanter Dicke gebildet wird, wobei die auf der Ausläuferzone vorgesehene Halbleiterschicht und ein an die Ausläuferzone grenzender Teil des anderen Gebietes die beiden Schichten des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps des Transistoraufbaues bilden.

Unter dem wirksamen Teil einer Zwischenschicht eines Flächentransistoraufbaues wird hier, wie üblich, der Teil einer zwei Schichten eines bestimmten Leitfähigkeitstyps trennenden Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps verstanden, durch den der Transport von Ladungsträgern, meistens Minoritätsladungsträgern zwischen den beiden anderen Schichten erfolgt, z. B. bei einem pnp- oder npn-Legierungstransistor mit kleiner flächigen Emitter-Schicht auf einer größer flächigen Basis-Schicht, der zwischen Emitter-Schicht und Kollektor-Schicht liegende Teil der Basis-Schicht unterhalb der Emitter-Schicht.

Obgleich auch ein Halbleiterbauelement mit mindestens einem Flächentransistoraufbau aus mehr als drei Schichten mit den gleichen Vorteilen nach der Erfindung ausgebildet werden kann, ist die Ausbildung eines Halbleiterbauelements mit mindestens einem Flächentransistoraufbau aus drei Schichten besonders vorteilhaft, bei dem die Kollektor-Schicht durch das die Ausläuferzone tragende Gebiet wenigstens durch einen an den quer verlaufenden pn-Ubergang anliegenden Teil dieses Gebietes gebildet wird, während sich die Emitter-Schicht auf der von diesem Gebiet abgewendeten Seite der Ausläuferzone befindet und diese Ausläuferzone den wirksamen Teil der Basis-Schicht enthält.

Bei einem Halbleiterbauelement mit einem solchen Flächentransistoraufbau ergibt sich eine außerordentlich günstige Kombination von zwei Vorteilen. Einerseits kann auf Grund der örtlichen Abbiegung des pn-Uberganges von der Querrichtung der wirksame Teil der Zwischenschicht in der Ausläuferzone untergebracht werden, so daß dieser wirksame Teil, unabhängig von dem weiteren Transistoraufbau, den zu stellenden Anforderungen, z. B. hinsichtlich der Dicke, angepaßt werden kann. Andererseits wird der Halbleiterkörper durch den vollständigen Schnitt durch den pn-übergang in Querrichtung in zwei im übrigen nach Form und Größe frei wählbare Gebiete geteilt, von denen eines den wirksamen Teil der Zwischenschicht enthält und sich an diesen Teil anschließt und das andere eine der zwei weiteren Schichten des Flächentransistoraufbaus enthält und sich an diese Schicht anschließt, so daß diese Gebiete und deren zur Verfügung stehende große, freie Oberfläche zur Herstellung von elektrischen Anschlüssen

5 oder Kontaktelektroden an die Schichten des Flächentransistoraufbaus und gewünschtenfalls zum Unterbringen weiterer Schaltelemente in dem Halbleiterkörper und zu ihrem Anschluß an die betreffenden Schichten des Flächentransistoraufbaus benutzt werden können.

Bei einem Halbleiterbauelement, dessen Halbleiterkörper lediglich einen Flächentransistoraufbau enthält, ist das Anbringen der Kontaktelektroden dadurch besonders einfach, weil sie nebeneinander auf der gleichen Oberfläche des Halbleiterkörpers angebracht werden können. Darüber hinaus wird ein sehr niedriger Basis-Bahn-Widerstand erreicht.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Halbleiterbauelements ist jedoch besonders von Bedeutung für diejenigen Halbleiterbauelemente, bei denen ein Flächentransistoraufbau mit mindestens einem weiteren Schaltelement in einem gemeinsamen Halbleiterkörper zusammengebaut ist. Bei einem solchen Halbleiterbauelement ist nach einer Weiterbildung der Erfindung in mindestens einem der durch den teilweise quer verlaufenden pn-übergang getrennten Gebiete mindestens ein weiteres Schaltelement wenigstens teilweise untergebracht. Diese Ausbildung des Halbleiterbauelements ermöglicht in einem der beiden Gebiete auf einfache Weise ein oder mehrere Schaltelemente unterzubringen und zu verbinden, ohne die Anschlußmöglichkeit in dem anderen Gebiet zu beschränken. Da auch in dem die Ausläuferzone bildenden Gebiet mindestens ein weiteres Schaltelement oder, gewünschtenfalls, nur ein Teil eines Schaltelementes untergebracht werden kann, ermöglicht diese Ausbildung des Halbleiterbauelements, die meist dünne Zwischenschicht eines Flächentransistoraufbaues mit weiteren Schaltelementen auf einfache Weise zu verbinden und diese Schaltelemente in dem nach Umfang und Gestalt frei wählbaren einen Gebiet unterzubringen. Außerdem ergibt das andere Gebiet, das sich an eine andere Schicht des Flächentransistoraufbaues anschließt, ähnliche große Möglichkeiten zum Anbringen eines Anschlusses an eines oder an mehrere weitere Schaltelemente und zur Aufnahme dieser weiteren Schaltelemente in den Halbleiterkörper. Als weitere(s) Schaltelement(e) kann (können) z. B. einer oder mehrere Widerstände, Kondensatoren und Dioden verwendet werden. Nachstehend wird noch an Hand von Ausführungsbeispielen gezeigt, daß der Flächentransistoraufbau des Halbleiterbauelements nach der Erfindung besonders günstig ist, um mit einem weiteren Flächentransistoraufbau in einem Halbleiterkörper zusammengebaut zu werden, zu welchem Zweck in mindestens einem der zwei durch den teilweise quer verlaufenden pn-Ubergang getrennten Gebiete mindestens einen weiteren Flächentransistoraufbau, der gegebenenfalls von dem ersten Flächentransistoraufbau abweichen kann, untergebracht wird.

Zur Herstellung des Halbleiterbauelements nach der Erfindung lassen sich verschiedene an sich bekannte in der Halbleitertechnik übliche Verfahren zum Dotieren mit Verunreinigungen einzeln und zusammen anwenden. Eine besonders zweckmäßige Herstellungsweise besteht dann, daß ein Halbleiterkörper mit einem durch einen pn-übergang .quer

durchschnittenen plattenförmigen Teil in dem Gebiet auf einer Seite des pn-Überganges örtlich mit einer die Ausläuferzone bildenden Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps versehen wird, die auf dieser einen Seite die Abbiegung des pn-Überganges bewerkstelligt und sich an das Gebiet auf der anderen Seite des pn-Uberganges anschließt, und daß diese Ausläuferzone wenigstens örtlich auf der von dem Ausgangs-Halbleiterkörper abgewendeten Seite mit einer Schicht eines dem der Ausläuferzone entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps versehen wird. Der den Halbleiterkörper quer durchschneidende pn-übergang wird vorzugsweise durch Dotierung mit Verunreinigungen während des Anwachsens des Halbleiterkörpers aus einer Schmelze oder einem Dampf des Halbleitermaterials, ζ. B. beim Kristallziehen, Zonenschmelzen oder Niederschlagen aus der Dampfphase, hergestellt. Die die Ausläuferzone bildende Schicht kann z. B. durch Auflegieren eines Verunreinigungsmaterials des betreffenden Leitfähigkeitstyps im Elektrodenmaterial und darauffolgende Rekristallisierung aus der Elektrodenmaterialschmelze hergestellt werden, worauf der Rest des Elektrodenmaterials entfernt werden kann. Es hat sich als besonders günstig erwiesen, die Ausläuferzone durch Diffusion einer Verunreinigung in dem Ausgangs-Halbleiterkörper oder durch sogenanntes epitaktisches Anwachsen aus einer Dampfphase, d. h. durch Uberdampfen von Halbleitermaterial oder Zersetzung von Verbindungen des Halbleitermaterials in Dampfform, herzustellen. Beide Verfahren ermöglichen, auf einfache Weise eine Ausläuferzone mit genauen Abmessungen herzustellen. Auf der Ausläuferzone kann darauf z. B. durch Legieren auf der von dem Ausgangs-Halbleiterkörper abgewendeten Seite die weitere Schicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps angebracht werden. Bei einer weiteren bevorzugten Herstellungsweise werden die Ausläuferzone und die weitere Schicht durch ein Legierungs-Diffusionsverfahren hergestellt. Zu diesem Zweck wird örtlich auf einer Seite neben dem pn-übergang eine Elektrodenmaterialschmelze gebildet, wobei vor der Schmelzfront durch vorwiegende Diffusion einer Verunreinigung eines Leitfähigkeitstyps, der dem unterhalb der Schmelzfront vorhandenen Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, eine Diffusionsschicht gebildet und bei Abkühlung durch vorwiegende Segregation einer Verunreinigung des anderen Leitfähigkeitstyps auf dieser Diffusionsschicht eine rekristallisierte Schicht mit einem Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt der der Diffusionsschicht, gemeinsam mit einem als Kontaktelektrode anwendbaren Rest des Elektrodenmaterials, abgeschieden wird, während der auf der anderen Seite des pn-Überganges anliegende Teil der Ausläuferzone ebenfalls durch Diffusion gebildet wird. Der Teil zwischen Ausläuferzone und quer verlaufendem pn-übergang kann dadurch erhalten werden, daß auf der als Ausläuferzone bestimmten Stelle vorher eine Diffusionsschicht angebracht wird und daß man während des Legierungs-Diffusionsvorgangs die Schmelzfront wenigstens bis zur gleichen Tiefe wie die vordiffundierte Schicht eindringen läßt, so daß der unterhalb der rekristallisierten Schicht liegende wirksame Teil der Ausläuferzone unabhängig von der Vordiffusionsbehandlung ist. Es ist jedoch auch auf sehr einfache Weise möglich, den Teil zwischen Ausläuferzone und quer verlaufenden pn-übergang während des Legierungs-Diffusionsvorgangs durch Diffusion einer Verunreinigung aus der Umgebung oder aus der Elektrodenmaterialschmelze in der an der Elektrodenmaterialschmelze angrenzenden Oberfläche herzustellen. Die Durchführung eines Legierungsdiffusionsverfahrens bei einem Halbleiterkörper mit einem ihn quer durchschneidenden pn-übergang zur Herstellung eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung hat als besondere Vorteile, daß die Ausläuferzone insbesondere des auf der anderen

ίο Seite des pn-Überganges anschließenden Teiles sowie die auf der Ausläuferzone vorhandene weitere Schicht mit der sie kontaktierenden Kontaktelektrode einfach hergestellt werden können, wobei außerdem die Herstellung des wirksamen Teiles der Ausläuferzone besonders einfach und reproduzierbar ist.

Der pn-übergang kann sich in dem Ausgangs-Halbleiterkörper durch nachträgliche Wärmebehand- · lungen über einen kurzen Abstand verschieben. Dies läßt sich nötigenfalls beheben, indem zur Dotierung des Ausgangs-Halbleiterkörpers verhältnismäßig langsam diffundierende Verunreinigungen verwendet werden oder nötigenfalls bei der Ortsbestimmung der Ausläuferzone diese Verschiebung berücksichtigt wird.

s5 Das Halbleiterbauelement nach der Erfindung sowie seine Herstellung werden an Hand der Zeichnung in folgenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Fig. 1 und 2 zeigen schematisch in einer Draufsicht bzw. in einem Querschnitt längs der Linie II-II ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung;

F i g. 3, 4 und 8 zeigen schematisch in einem Querschnitt drei weitere verschiedene Ausführungsbeispiele eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung;

F i g. 5 a, 6 a, 7 a, 9 a, 10 a und 11a zeigen verschiedene Schaltbilder von Schaltungen mit zwei Transistoren;
Fig. 5b, 5c, 6b, 6c, 6d, 7b, 7c, 9b, 9c, 9d, 10b, 10c, 11b, lic zeigen schematisch in einem Querschnitt verschiedene Ausführungsbeispiele des Halbleiterbauelements nach der Erfindung, wobei ein erster Flächentransistoraufbau mit einem zweiten Flächentransistoraufbau zusammengebaut ist. Die Ziffer einer bestimmten Figur weist auch auf die der betreffenden Figur entsprechende Figur des Schaltbildes hin;

Fig. 12 zeigt schematisch einen Querschnitt durch ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung;

F i g. 13 und 14 zeigen schematisch in einer Draufsicht bzw. in einem Querschnitt längs der gestrichelten Linie in F i g. 13 XIV-XIV ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung mit einem Kaskadenverstärker;

Fig. 15 und 16 zeigen schematisch in einer Draufsicht andere Ausführungsbeispiele des Halbleiterbauelements nach den Fig. 13 und 14;

F i g. 17 zeigt ein Schaltbild zu den Ausführungsbeispielen des Halbleiterbauelements nach den F i g. 13 bis 16 und 18;

F i g. 18 zeigt schematisch in einer Draufsicht ein Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung, in dem das Schaltbild nach Fig. 17 vollständig ausgeführt ist;

Fig. 19 zeigt ein Schaltbild einer Umkehrschaltung;

Fig. 20 bis 23 zeigen schematisch in einem Quer-

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schnitt Ausführungsbeispiele von dem Halbleiterbauelement nach der Erfindung, bei denen das Schaltbild nach Fig. 19 teilweise oder vollständig ausgeführt ist, während Fig. 24 ein anderes Ausführungsbeispiel eines solchen Halbleiterbauelements schematisch in einer Draufsicht zeigt.

Die F i g. 1 und 2 zeigen in einer Draufsicht bzw. in einem Schnitt ein als einfacher Flächentransistor ausgebildetes Halbleiterbauelement nach der Erfindung. Der plattenförmige Halbleiterkörper 1 wird durch einen teilweise quer im Halbleiterkörper verlaufenden pn-übergang 2, 5, der die zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Halbleiterkörpers schneidet, in zwei Gebiete getrennt, d. h, ein η-leitendes Gebiet 3 und ein p-leitendes Gebiet 4. Auf der oberen Seite des Halbleiterkörpers hat der pn-Ubergang 2, 5 einen örtlich abgebogenen Teil 5, wodurch das Gebiet 3 auf dem anderen Gebiet 4 eine Ausläuferzone 6 bildet, die sich an den übrigen Teil des Gebiets 3 anschließt und gleichen Leitfähigkeitstyp hat, d. h. den n-Leitfähigkeitstyp. Im allgemeinen erstreckt sich der quer verlaufende Teil 2 des pn-Uberganges 2, 5 über den größten Teil der Dicke des plattenförmigen Teiles. Auf dieser η-leitenden Ausläuferzone 6 befindet sich der Emitter des Flächentransistors, der aus einer p-leitenden Schicht 7 und einer metallischen Kontaktelektrode 8 besteht. Der Dreischichtentransistor mit Emitter-Schicht, Basis-Schicht und Kollektor-Schicht wird durch die Emitter-Schicht 7, die Ausläuferzone 6 mit einem anschließenden Gebiet 3 und dem anderen Gebiet 4 gebildet. Der wirksame Teil der Basis-Schicht wird durch den zwischen der Emitter-Schicht 7 und dem als Kollektor-Schicht wirksamen Teil des anderen Gebiets 4 liegenden Teil 27 der Ausläuferzone 6, z. B. dem auf der rechten Seite der in F i g. 2 angegebenen gestrichelten Linie 9 liegenden Teil der Ausläuferzone 6, gebildet, da in diesem Teil im wesentlichen der Transport der Minoritätsladungsträger von der Emitter-Schicht 7 nach der Kollektor-Schicht 4 stattfindet.

Aus F i g. 1 ist deutlich ersichtlich, daß der pnübergang 2, 5 auf der oberen Seite des Halbleiterkörpers die Schnittlinie 5 mit der oberen Fläche des Halbleiterkörpers bildet, so daß die Ausläuferzone 6 sowohl in der Längsrichtung als auch in der Breitenrichtung der oberen Fläche nur einen geringen Teil beansprucht. Obgleich die dargestellte Ausführungsform des Schichtenaufbaus des Flächentransistors zu bevorzugen ist, da sie eine verhältnismäßig kleine Oberfläche für den pn-übergang 2, 5 mit sich bringt, ist es, wenn die Kapazität dieses pn-Überganges 2, 5 weniger von Bedeutung ist, auch möglich, die Ausläuferzone 6 über die ganze Breite der oberen Fläche verlaufen zu lassen, z. B. indem der pn-übergang 2, 5 nicht längs der Mäanderlinie (2, 5), sondern längs der in F i g. 1 angegebenen, geraden, gestrichelten Linie 10 die obere Fläche durchschneidet. Obgleich im allgemeinen und vorzugsweise der pn-Ubergang 2, 5 zwei einander gegenüberliegende Oberflächen des plattenförmigen Halbleiterkörpers 1 durchschneidet, ist es auch möglich, wenn z. B. der quer verlaufende Teil 2 eines pn-Überganges 2, 5 sich nahe dem Rand des plattenförmigen Halbleiterkörpers 1 befindet, die Ausläuferzone 6 sich bis zu diesem Rand erstrecken zu lassen, so daß der pn-übergang 2,5 nicht die obere Fläche, sondern wenigstens örtlich die Seitenkante durchschneidet, in welchem Falle die untere Fläche des anderen Gebietes 3 als Ganzes für elektrische Anschlüsse oder eine Kontaktelektrode zur Verfügung steht. Aus den Fig. 1 und 2 ist deutlich ersichtlich, daß es der erfindungsgemäße Schichtenaufbau ermöglicht, auf besonders einfache Weise elektrische Anschlüsse, z. B. in Form von streifenförmigen Kontaktelektroden und 12 über das Gebiet 3 mit dem wirksamen Basis-Schichteil 27 und über das andere Gebiet 4 mit der Kollektor-Schicht herzustellen. Diese Kontaktelektrodenstreifen 11 und 12 können bei dem in F i g. 1 und 2 dargestellten Flächentransistor auf der oberen und/oder auf der unteren Fläche des Halbleiterkörpers 1 angebracht werden. Da der pn-übergang 2, 5 stets zwei verschiedene Oberflächen, im allgemeinen zwei einander gegenüberliegende Oberflächen, schneidet, können sowohl das eine Gebiet 3 als auch das andere Gebiet 4 unabhängig voneinander nach Wunsch ausgedehnt und z.B. auch in der Längsrichtung des plattenförmigen Halbleiterkörpers 1 (s. insbesondere F i g. 2) nach Wunsch größer als die Dicke des plattenförmigen Halbleiterkörpers gemacht werden. Es ist somit möglich, in jedem dieser Gebiete 3, 4 gewünschtenfalls gleichzeitil und insbesondere auch in dem sich an den wirksamen Basis-Schichtteil 27 anschließenden Teil des Gebiets 3 weitere Schaltelemente unterzubringen, die mit der Basis-Schicht verbunden sind, und/oder diese Gebiete 3, 4 auf einfache Weise mit Kontaktelektroden zu versehen. Diese Kontaktelektroden können gewünschtenfalls eine große Oberfläche haben, was z. B. bei Leistungstransistoren oft gewünscht ist.

Obgleich bei den in den F i g. 1 und 2 und auch in vielen weiteren Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen der pn-übergang 2, 5 nur eine Ausläuferzone 6 bildet und obgleich nur ein Emitter 7, 8 vorhanden ist, lassen sich auch auf ähnliche Weise z. B. neben einer Ausläuferzone auf der oberen Fläche oder auf der unteren Fläche eine oder mehrere weitere identische Ausläuferzonen durch weitere ähnliche Abbiegungen 5 des gleichen pn-Überganges 2 bilden. Auf diesen weiteren Ausläuferzonen lassen sich auch Emitter anbringen, so daß auf einfache Weise Mehrfachemittertransistoren gebildet werden können.

Bei den in den F i g. 1 und 2 und auch in den noch zu beschreibenden Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen von Halbleiterbauelementen bildet die Ausläuferzone stets die wirksame Basiszone eines Dreischichtentransistors. Obgleich Dreischichtentransistoren besonders günstig nach der Erfindung ausgebildet sein können, lassen sich mit gleichen Vorteilen ebenso auch Mehrschichtentransistoren ausbilden, z.B. Vierschichtentransistoren, die z. B. aus den in den F i g. 1 und 2 dargestellten Dreischichtentransistoren hervorgehen, indem zwischen der Emitterkontaktelektrode 8 und der Emitter-Schicht 7 eine η-leitende Halbleiterschicht angebracht oder indem auf der gegenüber dem Emitter 7, 8 liegenden Oberfläche des anderen Gebiets 4 eine η-leitende Halbleiterschicht mit Kontaktelektrode vorgesehen wird. Auch bei solchen Mehrschichtentransistoren ermöglicht es die Erfindung, zwei der Zwischenschichten auf einfache Weise mit Kontaktelementen zu versehen und/oder diese Zwischenschichten in dem Halbleiterkörper mit weiteren Schaltelementen zu verbinden.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist die Oberfläche des Halbleiterkörpers 1 dort, wo die Ausläuferzone 6 vorhanden ist, praktisch vollkommen flach, und die Ausläuferzone 6 liegt unter dieser Oberfläche. Eine solche Lage der Ausläuferzone 6 kann z. B.

dadurch erhalten werden, daß in einem plattenförmigen Halbleiterkörper mit einem diesen Halbleiterkörper anfangs ganz in der Querrichtung durchschneidenden pn-übergang in dem p-leitenden Gebiet 4 durch örtliche Diffusion eines Donatormaterials die η-leitende Ausläuferzone 6 angebracht wird, während die neben der Ausläuferzone 6 liegende Oberfläche des anderen Gebietes 4 vor dieser Diffusion auf an sich bekannte Weise mittels einer Maskierungsschicht abgeschirmt wird.

F i g. 3 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung, die von dem Ausführungsbeispiel nach den F i g. 1 und 2 im wesentlichen nur darin verschieden ist, daß die Ausläuferzone 16 und der abgebogene Teil 15 des pn-Überganges 2, 15 über die nebenliegende Oberfläche 17 des anderen Gebietes 4 hinausragen und daß die Emitterschicht 7 und die Emitterkontaktelektrode 8 sich am Rande der Ausläuferzone 16 befinden. Weiter wird durch die gestrichelten Linien 18 und 19 sehe- ao matisch angedeutet, daß in dem Gebiet 3 und im anderen Gebiet 4 ein oder mehrere Schaltelemente aufgenommen werden können, während statt dessen oder gleichzeitig auch Kontaktelektroden 20 und 21 auf der oberen oder der unteren Fläche der Gebiete 3 bzw. 4 angebracht werden können. Die Ausführungsformen dieser weiteren Schaltelemente werden weiter unten beispielsweise näher erläutert. Das Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements nach F i g. 3 kann z. B. dadurch hergestellt werden, daß in einem anfangs durch einen pn-übergang in der Querrichtung ganz durchschnittenen, plattenförmigen Halbleiterkörper nur auf der für die Ausläuferzone 16 bestimmten Stelle des p-leitenden Gebiets (4) eine η-leitende Schicht auf bekannte Weise epitaktisch aus der Dampfphase anwächst. Daher kann auf bzw. in dem erwähnten Ausgangshalbleiterkörper anfangs allseitig oder in der ganzen oberen Fläche eine η-leitende Schicht epitaktisch aus der Dampfphase oder durch Diffusion eines Donatormaterials gebildet werden, worauf diese η-leitende Schicht mit Ausnahme des für die Ausläuferzone 16 bestimmten Teiles durch Ätzen entfernt wird.

Bei dem Halbleiterbauelement nach den F i g. 2 und 3 wird der Emitter 7, 8 durch Auf legierung eines Akzeptormaterials in einem gesonderten Vorgang erhalten.

F i g. 4 bezieht sich auf eine vorzugsweise Ausführung des Halbleiterbauelements nach der Erfindung, wobei die Ausläuferzone 26, 28 und die p-leitende Emitter-Schicht 7 mit der Emitterkontaktelektrode 8 durch ein Legierungsdiffusionsverfahren hergestellt sind. Da bei einem Legierungsdiffusionsvorgang der unterhalb des Emitters 7, 8 liegende wirksame Teil 26 der Ausläuferzone 26, 28 durch Diffusion einer Verunreinigung durch die Schmelzfront der gleichen Elektrodenmaterialschmelze gebildet wird, aus der bei Abkühlung durch Rekristallisierung und Segregation einer Verunreinigung entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps der Emitter 7, 8 gebildet wird, reicht dieser Teil 26 in eine größere Tiefe unterhalb der Oberfläche als der sich daran anschließende Teil 28 der Ausläuferzone 26, 28. Dieser Teil 28 wird durch Diffusion von der Oberfläche her gebildet. Da, wenn der sich anschließende Teil 28 durch Vordiffusion hergestellt wird, die Schmelzfront auf eine bei der Legierungsdiffusion übliche Weise mindestens bis zu der Eindringtiefe der Vordiffusionsschicht tiefgelegt wird, reicht der Teil 26 in eine größere Tiefe als der anschließende Teil 28. Die Verwendung des Legierungsdiffusionsverfahrens bei einem durch einen pn-übergang quer durchschnittenen Halbleiterkörper ermöglicht auf einfache und genau reproduzierbare Weise den wirksamen, tiefer liegenden Teil 26 der Ausläuferzone 26, 28 mit einer günstigen Konzentrationsverteilung der Verunreinigungen herzustellen und außerdem auf einfache Weise einen sich an das Gebiet 3 anschließenden Teil 28 zu erhalten. Die diffundierenden und/ oder segregierenden Verunreinigungen können in das Elektrodenmaterial vor dem Auflegieren aufgenommen oder während der Auflegierung aus der Umgebung in Form von Dampf zugeführt werden, oder im Falle einer vordiffundierten Schicht lassen sie sich ganz oder teilweise aus der Vordiffusionsschicht einbringen. Der auf dem anderen Gebiet 4, außerhalb der Ausläuferzone 26, 28 liegende Teil der Diffusionsschicht kann durch eine Ätzbehandlung entfernt werden, wodurch die Oberfläche 29 dieses Teiles etwas niedriger liegt als der verbleibende Teil der oberen Fläche des Halbleiterkörpers. Im übrigen gilt in bezug auf das Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 dasselbe, was bereits in bezug auf die F i g. 1 bis 3 bemerkt wurde.

Es werden nachstehend an Hand einiger Figuren einige weitere besondere Ausführungsbeispiele eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung näher erläutert, bei denen in mindestens einem der durch den pn-übergang getrennten Gebiete ein oder mehrere weitere Schaltelemente untergebracht sind. Es wird zunächst erläutert, daß der Flächentransistoraufbau bei dem Halbleiterbauelement nach der Erfindung es auf einfache zweckmäßige Weise ermöglicht, zwei oder mehr Flächentransistoren auf verschiedene, in der Praxis gewünschte Weise geschaltet in einen Halbleiterkörper aufzunehmen, indem in einem oder beiden durch den quer verlaufenden pn-übergang getrennten Gebieten des ersten Flächentransistoraufbaus ein weiterer Flächentransistoraufbau ausgebildet wird, der von dem ersten Flächentransistoraufbau abweichen oder in gleicher Weise beschaffen sein kann. Beide Flächentransistoren können die gleiche Leitfähigkeitschichtenfolge aufweisen, d. h., als Dreischichtentransistoren können sie beide pnp- oder beide npn-Flächentransistoren sein, oder sie können verschiedene Leitfähigkeitsstrukturen haben, also ein pnp-Flächentransistor und ein npn-Flächentransistor sein.

In den Fig. 5a bis 7c und 9a bis lic sind die entsprechend einem bestimmten Schaltbild, z. B. 5 a, ausgeführten Halbleiterbauelemente mit der gleichen Figurennummer, in diesem Falle 5, aber mit verschiedenen Buchstaben, d. h. a, b, c bezeichnet. Weiter sind die Hinweise in jeder Gruppe zusammengehörender Figuren, z. B. 5 a, 5 b, 5 c, auf funktionsgemäß einander entsprechende Teile mit der gleichen Bezugsziffer, jedoch mit verschiedenen, der betreffenden Figur zugehörenden Buchstaben bezeichnet, da die nach der Funktion einander entsprechenden Teile verschieden ausgebildet sind oder sein können.

F i g. 5 a zeigt das Schaltbild von zwei Transistoren gleicher Leitfähigkeitsstruktur, z. B. des pnp-Typs, mit den Emitterkontaktelektroden 30 a bzw. 31a und den Kollektorkontaktelektroden 32 a bzw. 33 a und mit dem gemeinsamen Basisanschluß 34a. Eine solche Schaltungsanordnung von zwei Transistoren

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gleichen Leitfähigkeitstyps ist bekannt und wird unter Bei einem die Schaltungsanordnung nach F i g. 6 a anderem in einem Gegentaktverstärker mit beiden enthaltenden Ausführungsbeispiel eines Halbleiter-Transistoren in gemeinsamer Basisschaltung oder in bauelements nach der Erfindung ist zu diesem Zweck, Gegentakt-Gleichspannungsumformern verwendet. wie dies beispielsweise in den F i g. 6 b und 6 d sche-Bei einem die Schaltungsanordnung nach F i g. 5 a 5 matisch im Schnitt veranschaulicht ist, eine in eine enthaltenden Ausführungsbeispiel eines Halbleiter- Ausläuferzone aufgenommene, wirksame Zwischenbauelements nach der Erfindung ist zu diesem schicht 57 b bzw. 57 d des ersten Flächentransistor-Zweck, wie dies beispielsweise in den F i g. 5 b und aufbaus über einen Teil gleichen Leitfähigkeitstyps 5 c schematisch im Schnitt dargestellt ist, die in eine 58 ft bzw. 58 d des einen die Ausläuferzone bildenden Ausläuferzone aufgenommene, wirksame Zwischen- io Gebietes in dem Halbleiterkörper mit einer Kollekschicht 35 b bzw. 35 c eines Flächentransistoraufbaus torschicht 59 b bzw. 59 d eines zweiten in diesem in dem Halbleiterkörper über einen Teil 37 b bzw. einen Gebiet angebrachten Flächentransistoraufbaus 37 c gleichen Leitfähigkeitstyps eines die Ausläufer- mit entgegengesetzter Leitfähigkeitsstruktur verbunzone bildenden Gebiets mit der Zwischenschicht 38 b den. Die F i g. 6 b zeigt, daß der Aufbau des zweiten bzw. 38c eines weiteren, in dieses Gebiet aufgenom- 15 Flächentransistors, der z.B. vom pnp-Typ ist, mit menen Flächentransistoraufbau mit gleicher Leitfähig- Emitterkontaktelektrode 51 b, Emitter-Schicht 60 b, keitsstruktur, d.h. pnp-Schichtenfolge, verbunden. Basis-Schicht 61 b und Basiskontaktelektrode 52 b von

Die F i g. 5 b zeigt, daß der Aufbau des weiteren dem des ersten Flächentransistoraufbaus verschieden zweiten Flächentransistors mit der Emitterkontakt- sein kann, der z. B. vom npn-Typ ist, und die Emitterelektrode 30 b, der Emitter-Schicht 33 b, der Kollek- 20 kontaktelektrode 54 b, die Emitter-Schicht 62 b, den torkontaktelektrode 32 b und der Kollektor-Schicht teilweise quer verlaufenden pn-übergang 63 b, den 406 von dem des ersten Flächentransistoraufbaus wirksamen Teil der Zwischenschicht 57 b, die Kolverschieden sein kann, der eine Emitterkontaktelek- lektor-Schicht 64 b und die Kollektorkontaktelektrode 31 b, eine Emitter-Schicht41 b, einen teilweise trode55&. Die Basis-Schicht61 b kann z.B. durch quer verlaufenden pn-übergang 36 b, eine Kollektor- 25 Diffusion eines Donatormaterials und der Emitter kontaktelektrode 33 & und eine Kollektor-Schicht 51 b, 60 b und die Basiskontaktelektrode 526 durch 42 b aufweist. Der zweite Transistoraufbau kann z. B. Auf legierung eines Verunreinigungsmaterials hergedurch Auflegierung oder Diffusion hergestellt werden. stellt werden. Bei einem anderen, die Schaltungsan-

Es ist jedoch sehr vorteilhaft, wie dies in F i g. 5 c Ordnung nach F i g. 6 a enthaltenden Ausführungsveranschaulicht ist, den zweiten Flächentransistor- 30 beispiel eines Halbleiterbauelements nach der Eraufbau ähnlich dem ersten Flächentransistoraufbau findung ist zu diesem Zweck, wie dies beispielsweise auszuführen, indem das eine die Ausläuferzone 35 c in F i g. 6 c und auch in F i g. 6 d veranschaulicht ist, bildende Gebiet des ersten Flächentransistoraufbaus ein an den pn-übergang 65 c bzw. 65 d eines ersten durch einen weiteren, teilweise quer verlaufenden, Flächentransistoraufbaus angrenzender Teil 59 c bzw. zwei verschiedene Oberflächen dieses einen Gebietes 35 59 d des eine Ausläuferzone 66 c bzw. 66 d tragenden schneidenden pn-übergang 43 c in zwei Teile 37 c anderen Gebiets 58 c bzw. 5Sd im Halbleiterkörper und 44 c geteilt wird, wobei der sich an den pn-Über- mit einer wirksamen Zwischenschicht 57 c bzw. 57 d gang 36 c des ersten Flächentransistoraufbaus an- eines in dieses andere Gebiet 58 c bzw. 58 d aufgeschließende Teil 37 c durch örtliche Abbiegung des nommenen weiteren zweiten Flächentransistoraufweiteren zweiten pn-Uberganges 43 c auf dem von 40 baus mit entgegengesetzter Leitfähigkeitsstruktur verdem ersten pn-übergang 36 c abgewendeten Teil 44 c bunden. Wie dies beispielsweise aus F i g. 6 c ersichteine weitere Ausläuferzone 38 c bildet, welche die lieh ist, kann der Aufbau des zweiten Transistors, wirksame Zwischenschicht des zweiten Flächentran- der z. B. vom npn-Typ ist, mit Emitterkontakteleksistoraufbaus enthält. Dieser zweite Flächentransi- trode 54 c, Emitter-Schicht 62 c, Kollektorkontaktstoraufbau wird somit durch die Emitterkontaktelek- 45 elektrode 55 c, Kollektor-Schicht 64 c und gesondertrode 30 c, die Emitter-Schicht 45 c, den wirksamen ter Basiskontaktelektrode 53 c von dem des ersten Teil der Ausläuferzone38c, die Kollektorkontakt- Flächentransistoraufbaus verschieden sein, der z.B. elektrode 32 c und die Kollektorschicht 44 c gebildet. vom pnp-Typ ist und eine Emitterkontaktelektrode In den Fig. 5b und 5c ist die Anschlußelektrode 51c, eine Emitter-Schicht 60c, eine Basis-Schicht 34b bzw. 34c für beide Transistoren gemeinsam. 50 66c und eine Basiskontaktelektrode 52c aufweist. Diese sind z. B. beide von dem pnp-Typ und können Der Emitter 54 c, 62 c und der Kollektor 55 c, 64 c gewünschtenfalls in einem einzigen Herstellungsgang können z. B. durch Aufschmelzen eines einen Donaauf gleiche Weise hergestellt werden. tor enthaltenden Elektrodenmaterials erhalten wer-

F i g. 6 a zeigt ein Schaltbild mit zwei Transistoren den. Wenn die Ausläuferzone 66 c und der Emitter

verschiedener Leitfähigkeitsstruktur, wobei die KoI- 55 51c, 60 c durch Legierungsdiffusion unter Verwen-

Iektorkontaktelektrode50a des ersten Transistors, dung einer vorwiegend diffundierenden Verunreini-

z. B. eines pnp-Transistors mit der Emitterkontakt- gung eines Typs und einer vorwiegend segregierenden

elektrode 51a und der Basiskontaktelektrode 52a, Verunreinigung des anderen Typs hergestellt werden,

mit der Basiskontaktelektrode 53a des zweiten Tran- können vorteilhaft die Schichten bzw. Elektroden

sistors, z.B. eines npn-Transistors mit der Emitter- 60 54 c, 62 c und 55 c, 64 c gleichzeitig durch Auf schmel-

kontaktelektrode54a und der Kollektorelektrode zen eines Elektrodenmaterials mit einer Verunreini-

55 a, verbunden ist. Die Kollektorkontaktelektrode gung des gleichen Typs, wie sie vorzugsweise zur

50 a des ersten Transistors hat einen gemeinsamen Bildung der Auslauferzone 66 c verwendet wird, her-

Anschluß 56a mit der Basiskontaktelektrode 53 a des gestellt werden.

zweiten Transistors. Eine solche Schaltungsanord- 65 Es kann jedoch sehr vorteilhaft sein, ein das nung zweier Transistoren verschiedener Leitfähig- Schaltbild nach F i g. 6 a enthaltendes Halbleiterkeitsstruktur ist bekannt und wird unter anderem in bauelement dadurch herzustellen, indem der zweite Gleichspannungskaskadenverstärkern verwendet. Flächentransistoraufbau ähnlich wie der erste

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Flächentransistoraufbau ausgeführt wird. Zu diesem Schaltbild nach F i g. 7 a enthaltenden Halbleiterbau-Zweck wird, wie dies beispielsweise in F i g. 6 d dar- elements wird der zweite Flächentransistoraufbau gestellt ist, das die Ausläuferzone 66 d eines ersten ähnlich wie der erste Flächentransistoraufbau aus-Flächentransistoraufbaus tragende andere Gebiet geführt. Zu diesem Zweck wird, wie beispielsweise durch einen weiteren, teilweise quer verlaufenden, 5 in F i g. 7 c schematisch im Schnitt dargestellt ist, das verschiedene Oberflächen des anderen Gebietes eine Ausläuferzone 77 c des ersten Flächentransistorschneidenden pn-übergang 63 d in zwei Teile 58 d, aufbaus tragende andere Gebiet 76 c durch einen 64 d geteilt, wobei der an den pn-übergang 65 d des weiteren, teilweise quer verlaufenden, zwei verschieersten Flächentransistoraufbaus angrenzende Teil dene Oberflächen schneidenden pn-übergang 81c in 58 d auf dem davon abgewendeten Teil 64 d eine io zwei Teile geteilt, von denen der eine, von dem pnweitere Auslauferzone 57 d bildet, welche die wirk- Übergang 75 c des ersten Flächentransistoraufbaus same Zwischenschicht des zweiten Flächentransistor- abgewendete Teil 80 c auf dem anderen, sich an den aufbaus enthält. Beide Flächentransistoren, von pn-übergang 75 c anschließenden Teil 76 c, 78 c eine denen der erste z.B. vom pnp-Typ ist und durch weitere Auslauf erzone 82 c bildet, die eine entspredie Emitterkontaktelektrode 51 d, die Emitter-Schicht 15 chende Zwischenschicht des zweiten Flächentransi-60(2, die Basis-Schicht 66 d, die Basiskontaktelek- storaufbaus mit gleicher Leitfähigkeitsstruktur enttrode 52 d und die Kollektor-Schicht 59 d gebildet hält. Der Aufbau beider Flächentransistoren kann wird und der andere Transistor z. B. vom npn-Typ gewünschtenfalls gleichzeitig und auf gleiche Weise ist und durch die Emitterkontaktelektrode 54 d, die in einem einzigen Legierungsdiffusionsverfahren her-Emitter-Schicht 62 d, die Basis-Schicht 57 d, die KoI- ao gestellt werden.

lektor-Schicht 64 d und die Kollektorkontaktelektrode Nach Fig. 7 b und 7 c sind die beiden Flächen-55 d gebildet wird, haben einen gemeinsamen An- transistoren mit einer gemeinsamen Kollektorkonschluß 56 d, der über das Gebiet 58 d einerseits mit taktelektrode 74 b bzw. 74 c versehen, die über den der Kollektor-Schicht 59 d des ersten Flächentransi- gemeinsamen Teil 76 & bzw. 76 c ohmisch mit den storaufbaus und andererseits mit der Basis-Schicht 25 Kollektorschichten beider Transistoren verbunden ist. 57 d des zweiten Flächentransistoraufbaus verbun- Bei den bereits erläuterten Ausführungsbeispielen den ist. Sie können gesondert durch Verwendung des Halbleiterbauelements nach der Erfindung bildet einer oder mehrerer der für eine Transistoren wenigstens eines der durch den pn-übergang geüblich angewandten bekannten Verfahren, z. B. trennten Gebiete eine Verbindung zwischen einer durch Legieren, Diffundieren und/oder epitak- 30 Schicht eines bestimmten Leitfähigkeitstyps des Flätisches Anwachsen aus der Dampfphase, hergestellt chentransistoraufbaus mit einer Schicht des gleichen werden. Leitfähigkeitstyps eines weiteren Schaltelementes. Es

Fig. 7a zeigt ein Schaltbild mit zwei Transistoren ist häufig jedoch erwünscht, in einem Halbleiterkörgleicher Leitfähigkeitsstruktur, z. B. vom pnp-Typ, per eine Schaltungsanordnung herzustellen, bei der mit den Emitterkontaktelektroden 70 a bzw. 71a, 35 eine Schicht eines bestimmten Leitfähigkeitstyps eines den Basiskontaktelektroden 72 a bzw. 73 a und einen Flächentransistoraufbaus in Reihe mit einer Schicht gemeinsamen Kollektoranschluß 74 a. Eine solche entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps eines weiteren Schaltungsanordnung von zwei Transistoren gleichen Schaltelementes geschaltet ist. Bei einem weiteren Typs ist bekannt und wird unter anderem in Gegen- Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauelements taktverstärkern mit den Transistoren in gemeinsamer 40 nach der Erfindung kann dies auf einfache Weise erKollektorschaltung verwendet. zielt werden, wie dies beispielsweise in F i g. 8 sche-

Bei einem die Schaltungsanordnung nach F i g. 7 a matisch im Schnitt veranschaulicht ist, indem mindeenthaltenden Ausführungsbeispiel des Halbleiterbau- stens eines der Gebiete des Flächentransistoraufbaus, elements nach der Erfindung ist zu diesem Zweck, d. h. das die Ausläuferzone bildende Gebiet 3 und/ wie dies beispielsweise in den F i g. 7 b und 7 c sehe- 45 oder das die Ausläuferzone tragende Gebiet 4 sich matisch im Schnitt veranschaulicht ist, ein sich an den von dem teilweise quer verlaufenden pn-Überpn-Übergang 75 b bzw. 75 c des ersten Flächentran- gang 2, 5 über einen pn-Hilf sübergang 85 und/oder sistoraufbaus anschließender Teil 76 b bzw. 76 c des 86, dessen Sperreigenschaften für praktische Zwecke eine Auslauf erzone 77 & bzw. 77 c tragenden anderen unwirksam sind, weiter unten praktisch nicht sper-Gebietes im Halbleiterkörper über einen Teil gleichen 50 render pn-Hilf sübergang genannt, in einem Teil 87 Leitfähigkeitstyps mit einer Kollektor-Schicht 78 b und/oder 88 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps bzw. 78 c eines zweiten in dieses andere Gebiet auf- fortsetzt, in dem wenigstens teilweise ein weiteres genommenen Flächentransistoraufbaus gleicher Leit- Schaltelement (schematisch durch gestrichelte Linien fähigkeitsstruktur verbunden. Aus Fig. 7b ist er- 89 angedeutet) untergebracht ist. Sich entsprechende sichtlich, daß der Aufbau des zweiten Flächentransi- 55 Teile der Halbleiterbauelemente von F i g. 8 und stors mit Emitter 71 b, 79 b, Basis-Schicht 80 b und F i g. 2 sind mit den Bezugsziffern von F i g. 2 be-Basiskontaktelektrode 73 b von dem Aufbau des zeichnet. Die Konfiguration wird besonders günstig, ersten Flächentransistors mit der Emitterkontakt- wenn, wie dies in F i g. 8 veranschaulicht ist, die pnelektrode 70 b, der Emitter-Schicht 83 b, der Basis- HilfsÜbergänge 85, 86 in dem Körper parallel zu dem Schicht 77 b, der Basiskontaktelektrode 72 & und der 60 quer verlaufenden Teil 2 des anderen pn-Überganges Kollektor-Schicht 76 b verschieden sein kann. Der 2,5 verlaufen und, wenn gewünscht, den Halbleiter-Emitter 71 b, 79 b und die Basis-Schicht 80 & und die körper auch quer durchschneiden, da die pn-Hilf s-Basiskontaktelektrode 736 können z. B. durch übergänge auf zweckmäßige Weise bei der Herstelein Legierungsdiffusionsverfahren gewünschtenfalls lung des Ausgangs-Halbleiterkörpers durch Anwachgleichzeitig mit der Herstellung der Ausläuferzone 65 sen aus Schmelze oder Dampf im Halbleiterkörper 77 b und des Emitters 70 b, 83 b durch Legierungs- angebracht werden können. Die pn-Hilfsübergänge diffusion erhalten werden. 85, 86 können auf einfache Weise nicht sperrend (in

Bei einer anderen Ausführungsform eines das der Figur durch die zwei schrägen Striche angedeu-

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tet) und praktisch ohmisch gemacht werden, indem Bei einem anderen Ausführungsbeispiel des HaIbder betreffende pn-übergang örtlich durch einen leiterbauelements wird das Schaltbild nach F i g. 9 a kurzschließenden, leitenden Streifen überbrückt und/ verwirklicht, indem, wie dies beispielsweise in oder die Oberfläche des Halbleiterkörpers an der F i g. 9 c und auch in F i g. 9 d dargestellt ist, das die Schnittlinie des pn-Überganges beschädigt wird, z. B. 5 Auslauferzone 101 c bzw. 101 d tragende andere Gedurch Kratzen oder Sandstrahlen. Es ist natürlich biet 97 c bzw. 97 d eines ersten Flächentransistorauch in anderer Weise möglich, einen praktisch nicht aufbaus sich in einem Teil 96 c bzw. 96 d entgegensperrenden pn-übergang zu erzeugen, z. B. indem gesetzten Typs über einen praktisch nicht sperrenden in an sich bekannter Weise der Halbleiterkörper pn-Hilfsübergang 98 c bzw. 98 d fortsetzt und der etwa stellenweise in der Umgebung des pn-Über- io Teil 96 c bzw. 96 d wenigstens teilweise eine wirkganges beiderseits so hoch dotiert wird, daß die same Zwischenschicht 95 c bzw. 95 d eines zweiten Durchschlagspannung sehr niedrig ist und ein brei- Flächentransistoraufbaus gleicher Leitfähigkeitsstruktes praktisch nicht sperrendes Spannungsgebiet zur tür enthält. Wie dies z. B. aus Fig. 9c ersichtlich ist, Verfügung steht. Im allgemeinen soll der Ausdruck kann der Aufbau des zweiten Flächentransistors, der »praktisch nicht sperrend« dann auch in so weitem 15 durch den Emitter 91c, 102 c, die Basis-Schicht 95 c, Sinne verstanden werden, daß er auch solche pn- die Kollektor-Schicht 103 c und die Kollektorelek-Ubergänge umfaßt, welche in solcher Weise nach- trode 93 c gebildet wird, von dem Aufbau des ersten behandelt oder hergestellt sind, daß ihre restlichen Flächentransistors verschieden sein, der durch den sperrenden Eigenschaften in der gegebenen Schal- Emitter 90c, 100 c, die Basis-Schicht 101c, die Basistung nicht stören. 20 kontaktelektrode 92 c und die Kollektor-Schicht 99 c

Es ist in dieser Weise möglich, z. B. die p-leitende gebildet wird. Der zweite Flächentransistoraufbau Kollektorschicht eines Flächentransistoraufbaus mit kann z. B. dadurch erhalten werden, daß in dem fortder η-leitenden Schicht einer pn-Halbleiterdiode zu gesetzten Fortsetzungsteil 96 c des Gebiets 97 c einverbinden, wobei diese η-leitende Schicht einen Teil ander gegenüber zwei Schichten 102 c, 103 c entgegender Fortsetzung des Gebietes 88 bildet. 25 gesetzten Leitfähigkeitstyps mit Kontaktelektroden

Diese Verwendung eines praktisch nicht sperren- 91c, 93 c durch Diffusion und/oder Legieren ange-

den pn-Hilfsübergangs erschließt besondere Möglich- bracht werden.

keiten, um auf einfache Weise weitere Schaltungs- In einem weiteren Ausführungsbeispiel des Halbanordnungen zwischen zwei Flächentransistoren in leiterbauelements kann das Schaltbild nach F i g. 9 a einem Halbleiterkörper zu bewerkstelligen. 30 dadurch verwirklicht werden, daß, wie dies beispiels-

F i g. 9 a zeigt eine häufig verwendete Schaltung weise in F i g. 9 d schematisch im Schnitt dargestellt von zwei Transistoren gleicher Leitfähigkeitsstruktur ist, ein über einen praktisch nicht sperrenden pnz. B. vom pnp-Typ mit den Emitterkontaktelektro- Hilfsübergang 98 d fortgesetzter Teil 96 d durch einen den 90 a bzw. 91a, der Basiskontaktelektrode 92 α weiteren, teilweise quer verlaufenden, zwei Vereines ersten Transistors und der Kollektorkontakt- 35 schiedene Oberflächen dieses fortgesetzten Teiles 96 d elektrode 93 α des zweiten Transistors, bei der die schneidenden pn-übergang 104 α* von einem fortge-Kollektorelektrode des ersten Transistors und die setzten, weiteren Teil 103 d getrennt wird, wobei Basiselektrode des zweiten Transistors einen gemein- einer, nämlich der Teil 96 if, dieser fortgesetzten samen Anschluß 94 a haben. Eine solche Schaltungs- Teile 96 a*, 103 d durch örtliche Abbiegung des weianordnung von zwei Transistoren gleichen Typs wird 40 teren pn-Überganges 104 d auf dem anderen fortgehäufig in sogenannten Gleichspannungskaskaden- setzten Teil 103 d eine weitere Auslauf erzone 95 d verstärkern verwendet. bildet, welche die wirksame Zwischenschicht 95 d des

Bei einem die Schaltungsanordnung nach F i g. 9 a zweiten Flächentransistoraufbaus gleicher Leitf ähigenthaltenden zweckmäßigen Ausführungsbeispiel keitsstruktur enthält. Beide Flächentransistoren, von eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung wird 45 denen der eine durch den Emitter 100 d, 90 d, die dies, wie beispielsweise in den Fig. 9b und 9d sehe- Basis-Schicht 101 α*, die Basiskontaktelektrode 92d matisch im Schnitt dargestellt, dadurch erreicht, daß und die Kollektor-Schicht 99 d und der andere durch das die Auslauf erzone 95 & bzw. 95 d bildende eine den Emitter 91 α", 102 ίΖ, die Basis-Schicht 95 d, die Gebiet 96 b bzw. 96 d des einen Flächentransistor- Kollektor-Schicht 103 d und die Kollektorkontaktaufbaus sich in einem Teil 97 b bzw. 97 d entgegen- 50 elektrode 93 d gebildet wird, können somit im Halbgesetzten Leitfähigkeitstyps über einen nicht sperren- leiterkörper auf gleiche Weise aufgebaut und geden HilfsÜbergang 98 b bzw. 98 d fortsetzt, wobei die- wünschtenfalls auf vollkommen gleiche Weise gleichser Teil 97 & bzw. 97 d wenigstens teilweise die KoI- zeitig in einem Ausgangs-Halbleiterkörper mit drei lektorschicht 99 b bzw. 99 d des weiteren Flächen- quer verlaufenden pn-Übergängen, z.B. durch ein transistoraufbaus gleicher Leitfähigkeitsstruktur bil- 55 Legierungsdiffusionsverfahren hergestellt werden,
det. Wie aus F i g. 9 b ersichtlich ist, kann der Auf- In den F i g. 9 b, 9 c und 9 d sind die Kollektorbau des Flächentransistors, welcher durch den Emit- Schichten 99 b, 99 c bzw. 99 d eines ersten Flächenter 90Zj, 100 b, die Basis-Schicht 101 b mit der Basis- transistoraufbaus und die wirksamen Zwischenkontaktelektrode 92 b und die Kollektor-Schicht 99 & schichten 95 b, 95 c bzw. 95 d eines zweiten Flächengebildet wird, von dem des Flächentransistoraufbaus 60 transistoraufbaus im Körper praktisch ohmisch ververschieden sein, der durch den Emitter 91 b, 102 b, bunden und mit einem gemeinsamen Anschluß 94 b, die Basis-Schicht 95 b und die Kollektor-Schicht 103 b 94 c bzw. 94 d versehen.

mit der Kollektorkontäktelektrode 93b gebildet wird. Fig. 10a zeigt ein Schaltbild mit zwei Flächen-Der weitere Flächentränsistoraufbau nach F i g. 9 b transistoren verschiedener Leitfähigkeitsstruktur, wokann auf besonders einfache Weise während der Her- 65 bei z. B. ein Flächentransistor mit der Emitterkonstellung der Auslauf erzone 95 b und des Emitters taktelektrode 110 α und der Kollektorkontaktelek-916, 102 b, z.B. durcTTdie gleiche Legierungsdiffu- trode Ua vom npn-Typ und der andere Flächentransion, im Halbleiterkörper angebracht werden. sistor mit der Emitterkontaktelektrode 112 a und der

Kollektorkontaktelektrode 113 α vom pnp-Typ ist, während die Basiselektroden beider Flächentransistoren einen gemeinsamen Basisanschluß 114 α haben. Eine solche Schaltungsanordnung von zwei Flächentransistoren entgegengesetzter Leitfähigkeitsstruktur ist bekannt und wird unter anderem in Gegentaktverstärkern mit einem Einphaseneingang in gemeinsamer Emitterschaltung verwendet.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 10a kann in

Schicht 115 c, die Kollektor-Schicht 123 c und die Kollektorkontaktelektrode 113 c gebildet wird, sind somit auf ähnliche Weise auf Teilen entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps aufgebaut und lassen sich ge-5 sondert, z. B. durch Epitaxie oder Diffusion der Ausläuferzonen und Legierung des Emitters herstellen.

In den Fig. 10b und 10c bildet die Kontaktelektrode 114 6 bzw. 114 c eine gemeinsame An-

einem Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements io schlußelektrode für die Zwischenschichten 119 6 und nach der Erfindung dadurch bewerkstelligt werden, 115 6 bzw. 119 c und 115 c, die im Halbleiterkörper

praktisch ohmisch miteinander verbunden sind.
Fig. 11a zeigt das Schaltbild mit zwei Transistoren verschiedener Leitfähigkeitsstruktur, wobei z. B.

daß, wie dies beispielsweise in Fig. 10b und 10c schematisch im Schnitt veranschaulicht ist, das die Ausläuferzone 115 b bzw. 115 c bildende eine Gebiet

116 & bzw. 116 c eines ersten Flächentransistorauf- 15 der erste Flächentransistor mit der B asiskontaktelekbaus sich über einen praktisch nicht sperrenden pn- trodel30a und der Emitterkontaktelektrode 131a

vom pnp-Typ und der zweite Flächentransistor mit der Emitterkontaktelektrode 132 a und der Basiskontaktelektrode 133a vom npn-Typ ist, während

HilfsÜbergang 117 b bzw. 117 c in einen Teil 1186
bzw. 118 c entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps fortsetzt, und der Teil 118 b bzw. 118 c die wirksame
Zwischenschicht 119 b bzw. 119 c eines zweiten Flä- 20 die Kollektorelektroden beider Flächentransistoren chentransistoraufbaus entgegengesetzten Leitfähig- einen gemeinsamen Kollektoranschluß 134 a haben, keitstyps enthält. Wie dies die Fig. 10b zeigt, kann Eine solche Schaltungsanordnung zweier Transistoder Aufbau des zweiten Flächentransistors, der durch ren ist bekannt und wird unter anderem in Gegendie Emitterkontaktelektrode 1106, die Emitter- taktverstärkern mit Einphaseneingang in gemein-Schicht 120 b, die Basis-Schicht 119 b, die Kollektor- 25 samer Kollektorschaltung verwendet. Schicht 1216 und die Kollektorkontaktelektrode Das Schaltbild nach Fig. 11a kann bei einem IUb gebildet wird, von dem des ersten Flächen- Halbleiterbauelement nach der Erfindung dadurch transistoraufbaus verschieden sein, der durch den verwirklicht werden, daß, wie dies beispielsweise in Emitter 1126, 1226, die Basis-Schicht 1156, die den Fig. 11b und lic schematisch im Schnitt verKollektor-Schicht 123 6 und die Kollektorkontakt- 30 anschaulicht ist, das die Auslauferzone 135 6 bzw. elektrode 113 6 gebildet wird. Der Emitter 110 6, 135 c tragende andere Gebiet 1366 bzw. 136 c eines 1206 und der Kollektor 1116, 1216 können z.B. ersten Flächentransistoraufbaus sich über einen durch Aufschmelzen eines einen Donator enthalten- praktisch nicht sperrenden pn-Hilfsübergang 137 6 den Elektrodenmaterials erhalten werden. Wenn die bzw. 137 c in einem Teil 1386 bzw. 138 c entgegen-Ausläuferzone 115 6 und der Emitter 1126, 1226 35 gesetzten Leitfähigkeitstyps fortsetzt, der die Kollekdurch Legierungsdiffusion unter Anwendung einer torschicht eines zweiten Flächentransistoraufbaus vorwiegend diffundierenden Verunreinigung eines entgegengesetzter Leitfähigkeitsstruktur bildet. Die Leitfähigkeitstyps, z.B. eines Donators, und einer Fig. 11b zeigt, daß der Aufbau des zweiten Flävorwiegend segregierenden Verunreinigung entgegen- chentransistors, der durch den Emitter 132 6, 140 6, gesetzten Leitfähigkeitstyps erhalten werden, können 40 die Basis-Schicht 1416, die Basiskontaktelektrode vorteilhaft die Schichten und Elektroden des zweiten 133 6 und die Kollektor-Schicht 139 6 gebildet wird, Flächentransistoraufbaus gleichzeitig durch Auf- von dem des ersten Flächentransistors verschieden schmelzen eines Elektrodenmaterials mit einer Ver- sein kann, der durch den Emitter 1316, 1426, die unreinigung des gleichen Leitfähigkeitstyps, Vorzugs- Basis-Schicht 135 6, die Basiskontaktelektrode 130 6 weise mit der gleichen Verunreinigung, wie die bei 45 und die Kollektor-Schicht 143 6 gebildet wird. Der der Diffusion der Auslauf erzone 115 6 verwendeten, zweite Flächentransistoraufbau kann z.B. gesondert hergestellt werden. im Halbleiterkörper angebracht werden, indem die Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines dem Basis-Schicht 1416 diffundiert oder epitaktisch aus Schaltbild nach F i g. 10 a entsprechenden Halbleiter- der Dampfphase niedergeschlagen wird, während bauelements ist, wie beispielsweise schematisch die 50 nachher oder (im Falle von Diffusion) gleichzeitig Fig. 10 c im Schnitt veranschaulicht, ein über einen die Elektroden 132 6 und 1336 auf legiert werden, praktisch nicht sperrenden pn-Hilf sübergang 117 c Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel eines die fortgesetzter Teil 118 c des eine Auslauf erzone 115 c Schaltung nach Fig. 11a enthaltenden Halbleiterbildenden einen Gebietes 116c durch einen weiteren, bauelements ist, wie dies beispielsweise in Fig. lic teilweise quer verlaufenden, zwei verschiedene Ober- 55 schematisch im Schnitt veranschaulicht ist, ein über flächen dieses fortgesetzten Teiles 118 c schneidenden einen praktisch nicht sperrenden pn-Hilf sübergang pn-übergang 124 c von einem fortgesetzten weiteren 137 c fortgesetzter Teil 138 c des die Ausläuferzone Teil 121 c getrennt, während der fortgesetzte Teil 135 c tragenden anderen Gebietes 136 c durch einen 118 c durch Abbiegung des weiteren pn-Überganges weiteren, teilweise quer verlaufenden, zwei verschie-124 c auf dem fortgesetzten weiteren Teil 121 c eine 60 dene Oberflächen dieses fortgesetzten Teiles 138 c weitere Ausläuferzone 119 c bildet, welche die wirk- schneidenden pn-Überganges 144 c von einem weitesame Zwischenschicht 119 c eines zweiten Flächen- ren, fortgesetzten Teil 141c getrennt, der durch Abtransistoraufbaus mit entgegengesetzter Leitfähig- biegung des weiteren pn-Überganges 144 c auf dem keitsstruktur enthält. Beide Flächentransistoren, von fortgesetzten Teil 138 c eine Auslauf erzone 141 c bildenen der zweite durch den Emitter 110 c, 120 c, die 65 det, welche die wirksame Zwischenschicht 141c eines Basis-Schicht 119 c und die Kollektor-Schicht 121c weiteren Flächentransistorauf baus verschiedener und die Kollektorkontaktelektrode 111c und der Leitfähigkeitsstruktur enthält. Die beiden Flächenerste durch den Emitter 112 c, 122c, die Basis- transistoren sind somit ähnlich aufgebaut, aber haben

21 22

entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, wobei der erste während auf der gleichen Oberfläche oder auf der Flächentransistoraufbau durch den Emitter 131c, gegenüberliegenden Oberfläche durch eine weitere 142 c, die Basis-Schicht 135 c, die Basiskontaktelek- Abbiegung 151 des gleichen pn-Überganges 148 das trode 130 c und die Kollektor-Schicht 143 c und der andere Gebiet 150 eine weitere Ausläuferzone 152 zweite Flächentransistoraufbau durch den Emitter 5 auf dem einen Gebiet 146 bildet. Die eine Auslauf er- 132 c, 140 c, die Basis-Schicht 141 c, die Basiskon- zone 149 des einen Leitfähigkeitstyps enthält eine taktelektrode 133 c und die Kollektor-Schicht 139 c wirksame Zwischenschicht eines ersten Flächentrangebildet wird. Die durch den pn-Hilfsübergang 137 c sistoraufbaus einer Leitfähigkeitsstruktur, z.B. des getrennten Teile können z. B. vorher gesondert her- pnp-Typs, und die andere Ausläuferzone 152 des angestellt und gewünschtenfalls darauf unter Zwischen- io deren Leitfähigkeitstyps enthält eine wirksame Zwifügung einer dünnen Schicht bei niedriger Tempera- schenschicht eines zweiten Flächentransistoraufbaus tür schmelzenden Bindemittels unter Erhitzung mit- entgegengesetzter Leitfähigkeitsstruktur, z. B. des einander verbunden werden. pnp-Typs. Der erste Flächentransistoraufbau wird

In den Fig. 11b und lic sind die Kollektor- durch den Emitter 153, 154, die Basis-Schicht 149, Schichten 139 & und 143 & bzw. 139 c und 143 c in 15 146, die Basiskontaktelektrode 155 und die Kollekdem Halbleiterkörper praktisch ohmisch miteinander tor-Schicht 150, 152 mit der Kollektorelektrode 156 verbunden und mit einer gemeinsamen Kollektor- und der zweite Flächentransistoraufbau durch den kontaktelektrode 134 & bzw. 134 c versehen. Emitter 157, 158, die Basis-Schicht 152, 150 mit der

Mit Rücksicht auf die vorstehend beschriebenen Basiskontaktelektrode 156 und die Kollektor-Schicht Ausführungsbeispiele sei darauf hingewiesen, daß, ao 146, 149 mit der Kollektorkontaktelektrode 155 geobgleich diese sich auf eine Schaltung mit Transisto- bildet. Dieses Halbleiterbauelement nach der Erfinren beziehen, mehr als zwei Transistoren auf gleiche dung enthält somit zwei Flächentransistoren entge-Weise zusammengeschaltet werden können, indem gengesetzter Leitfähigkeitsstruktur in einer Schalauf dem betreffenden Teil des Halbleiterkörpers tungsanordnung, wobei die Basis bzw. der Kollektor mehr als zwei Flächentransistoren nebeneinander an- 25 eines Flächentransistoraufbaus mit dem Kollektor geordnet werden. Weiter können solche Halbleiter- bzw. der Basis des anderen Flächentransistoraufbaus, bauelemente einen Teil eines größeren Halbleiter- verbunden ist. Eine solche Schaltungsanordnung mit bauelements bilden, wobei in verschiedenen Gebie- zwei Flächentransistoren ist bekanntlich unter andeten eines Flächentransistoraufbaus weitere Schalt- rem zur Verwendung als elektronischer Schalter mit elemente untergebracht sind oder wobei zwei oder 30 Thyratronwirkung geeignet. )

mehr dieser Halbleiterbauelemente gewünschtenfalls Der plattenförmige Teil des Halbleiterkörpers, in

mit weiteren Schaltelementen zusammengebaut sind. dem ein Halbleiterbauelement nach der Erfindung Letzteres gilt insbesondere für diejenigen Halbleiter- untergebracht ist, kann einen Teil eines größeren bauelemente, in denen auch der weitere Flächen- Halbleiterkörpers bilden, der als Ganzes anders getransistoraufbau dem ersten Flächentransistoraufbau 35 staltet ist. Ähnlich wie die darin verlaufenden pnähnlich ist, da auch der weitere Flächentransistor- HilfsÜbergänge und die teilweise quer verlaufenden aufbau für den Anschluß weiterer Schaltelemente pn-Übergänge braucht dieser Halbleiterkörper keine bequem zugänglich ist. Obgleich in den F i g. 5 c, 6 c, bestimmte Form zu haben. Der plattenförmige Teil 7c, 9c, 10c und lic jeweils die beiden Ausläufer- kann z.B. teilweise die Gestalt eines Ringes haben, zonen auf der gleichen Seite des Halbleiterkörpers 40 in dem ein oder mehr solche pn-Übergänge längs liegen, ist es mit gleichem günstigem Erfolg auch des Ringes in einer Reihenfolge untergebracht sind, möglich, einen pn-übergang durch Abbiegung der Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel eines Ausläuferzone auf einer Seite des Halbleiterkörpers Halbleiterbauelements nach der Erfindung mit mehr und den anderen pn-übergang durch Abbiegung der als einem solchen pn-übergang besteht, wie dies bei-Ausläuferzone auf der anderen Seite des Halbleiter- 45 spielsweise in einer Draufsicht in F i g. 13 und im körpers zu bilden. Eine Beeinflussung der Wirkung Schnitt in Fig. 14 dargestellt ist, der Halbleiterköreines Flächentransistoraufbaus durch den anderen per wenigstens teilweise aus einem langgestreckten, Flächentransistoraufbau oder durch ein weiteres praktisch gradlinigen, flachen Streifen 160, in dem Schaltelement kann dadurch verhütet werden, daß mindestens zwei pn-Hilfsübergänge 161; 162 und/ die wirksamen Teile in einem hinreichenden gegen- 50 oder zwei teilweise quer verlaufende pn-Übergänge seitigen Abstand im Halbleiterkörper untergebracht 163, 164 parallel zueinander und quer zur Längswerden, z. B. in einem Abstand, der größer ist als richtung des Streifens verlaufen. Ein solcher Aufbau eine Diffusionslänge, vorzugsweise größer als drei hat den Vorteil, daß er übersichtlich und einfach her-Diffusionslängen, oder indem diese derart angeordnet gestellt werden kann, indem der Ausgangs-Halbleiwerden, daß die Minoritätsladungsträger eines Schalt- 55 terkörper mit den aufeinanderfolgenden pn-Überelementes das andere Schaltelement praktisch nicht gangen aus einem z. B. durch Ziehen aus der erreichen können. Schmelze hergestellten Einkristallstab mit einer An-

Bei den vorstehend geschilderten Ausführungsbei- zahl aufeinanderfolgender pn-Übergänge in der spielen eines Halbleiterbauelements nach der Erfin- Richtung des Stabes aufgesägt wird, dung bildet jeweils eines der durch den pn-Über- 60 Bei einem anderen bevorzugten Ausführungsbeigang getrennten Gebiete eine oder mehr Ausläufer- spiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfindung zonen auf dem anderen Gebiet. Bei einem weiteren mit mehr als einem der quer verlaufenden pn-Uber-Ausführungsbeispiel des Halbleiterbauelements bil- gänge und der pn-Hilfsübergänge liegen, wie dies det, wie dies schematisch im Schnitt in Fig. 12 dar- beispielsweise in den Fig. 15 und 16 in Draufsicht gestellt ist, ein Gebiet 146 durch Abbiegung 147 65 auf ein Halbleiterbauelement veranschaulicht ist, das eines teilweise quer verlaufenden pn-Überganges 148 nur in bezug auf die Gestalt des Halbleiterkörpers nahe einer Oberfläche des Halbleiterkörpers eine und auf die Anordnung der pn-Ubergänge von der Ausläuferzone 149 auf dem anderen Gebiet 150, nach der F i g. 13 und 14 verschieden ist, mindestens

23 24

zwei pn-Hilfsübergänge 161, 162 und zwei teilweise einen Ausgang des Verstärkers. Andererseits sind die

quer verlaufende pn-Übergänge 163, 164 — abge- drei Kollektoranschlüsse 170, 171, 172 mit je einem

sehen von deren Auslaufzonen selbst — in einer ge- Widerstand 175, 176 bzw. 177 verbunden und die

meinsamen Ebene (F i g. 15) oder in einer gemein- Widerstände 175, 176, 177 mit einem gemeinsamen

samen Kreiszylindermantelfläche (Fig. 16), wobei 5 Anschluß 178 versehen. Das verstärkte Signal kann

diese pn-Übergänge und pn-Hilfsübergänge durch z. B. zwischen den Anschlüssen 178 und 172 erhalten

Aussparungen 165 voneinander getrennt sind und die werden.

durch diese pn-Ubergänge und pn-Hilfsübergänge Die F i g. 13, 15 und 16 zeigen in einer Draufsicht getrennten Teile entgegengesetzten Leitfähigkeits- drei verschiedene Ausführungsbeispiele eines Halbtyps im Halbleiterkörper in Zickzackreihenfolge an- io leiterbauelements nach der Erfindung, in denen die geordnet sind. In den Fig. 13 bis 16 sind sich ent- Schaltungsanordnung nach Fig. 17 mit Ausnahme sprechende Teile mit dem gleichen Bezugszeichen der Widerstände 175, 176 und 177 verwirklicht ist.
versehen. Die Ausführungsbeispiele nach den Fig. 15 Fig. 14 zeigt in einem Längsschnitt das Halblei- und 16 haben beide den Vorteil, daß sie Übersicht- terbauelement nach Fig. 13 längs der gestrichelten lieh sind und es ermöglichen, die Anzahl von pn- 15 LinieXIV-XIV. In diesen Fig. 13 bis 16 sind die Übergängen einschließlich der pn-Hilfsübergänge, in der Schaltungsanordnung nach F i g. 17 entsprechendem Stab, aus dem der Halbleiterkörper hergestellt den Teile mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wird, durch Anbringung von Aussparungen zu be- Da die drei Ausführungsbeispiele nach den Fig. 13, schränken und gewünschtenfalls die langgestreckte 15 und 16 lediglich in der Gestalt des Halbleiterkör-Gestalt des Halbleiterkörpers nach den F i g. 13 und so pers und in der geometrischen Anordnung aller pn-14 zu vermeiden. Das Halbleiterbauelement nach Übergänge 161, 162, 163, 164 verschieden sind, sind F i g. 15 läßt sich auf einfache Weise dadurch her- keine weiteren Schnitte der Halbleiterbauelemente stellen, daß aus einem Halbleiterstab mit einem ein- nach den F i g. 15 und 16 dargestellt, da diese sich zigen pn-übergang ein plattenförmiger Teil ge- aus F i g. 14 ableiten lassen, die als ein Schnitt durch schnitten und darin die Aussparungen angebracht 25 den Halbleiterkörper nach F i g. 15 längs der strichwerden. Der Halbleiterkörper des Halbleiterbauele- punktierten Linie 181 und als ein Schnitt durch den ments nach Fig. 16 ist eine Scheibe mit einem kreis- Halbleiterkörper nach Fig. 16 längs der strichpunkzylindermantelförmigen pn-übergang, die aus einem tierten Linie 182 betrachtet werden kann.
Halbleiterstab mit einem kreiszylindermantelförmi- Die Fig. 13 bis 16 und insbesondere der Schnitt gen pn-übergang gesägt werden kann. Ein Stab mit 30 der F i g. 14 zeigen, daß der auf der linken Seite des einem solchen pn-übergang kann auf einfache Weise pn-Hilfsüberganges 162 liegende Teil des Halbleiterdadurch erhalten werden, daß auf bekannte Weise, körpers dem Aufbau des Halbleiterbauelements nach z.B. beim tiegelfreien Zonenschmelzen eines z.B. Fig. 9b entspricht. Das die Ausläuferzone 183 bilp-leitenden Stabes, die geschmolzene Zone durch dende eine Gebiet 173, das die Basis-Schicht eines Regelung der Wärmezufuhr nur teilweise in den Stab 35 pnp-Flächentransistoraufbaus ist, setzt sich über den eindringt und durch Zusatz eines Akzeptormaterials praktisch nicht sperrenden pn-Hilfsübergang 161 in die geschmolzene, ringförmige Zone in p-leitendes einem p-leitenden Teil 184 fort, der wenigstens teil-Halbleitermaterial umgewandelt wird. Obgleich bei weise die Kollektor-Schicht eines weiteren pnpden Halbleiterbauelementen nach den F i g. 15 und Flächentransistoraufbaus mit Basiskontaktelektrode 16 alle vorhandenen pn-Übergänge, einschließlich 40 166, Emitterkontaktelektrode 167 und Basis-Schicht der pn-Hilfsübergänge 161, 162, 163, 164, in der 185 bildet. Der auf der rechten Seite des pn-Hilfsgleichen, gemeinsamen Fläche liegen, kann es in ge- Überganges 161 liegende Teil des Halbleiterkörpers wissen Fällen nützlich sein, diese Anordnung der entspricht dem Aufbau des Halbleiterbauelements pn-Übergänge mit der der F i g. 13 und 14 zu kombi- nach F i g. 9 d. Der über den praktisch nicht sperrennieren, indem zwischen zwei aufeinanderfolgenden 45 den Übergang 162 fortgesetzte η-leitende Teil 174 Aussparungen 165 nicht ein pn-übergang, sondern wird durch einen weiteren pn-übergang 164 von verschiedene, parallele pn-Ubergänge nacheinander einem weiteren, fortgesetzten p-leitenden Teil 186 geangebracht werden, bevor die erste Art der Anord- trennt, wobei der Teil 174 auf dem Teil 186 eine nung der pn-Übergänge zwischen dem nächsten Paar η-leitende Ausläuferzone 187 bildet, welche die von Aussparungen fortgesetzt wird. 50 η-leitende, wirksame Basisschicht eines pnp-Flächen-

Es werden an Hand der Fig. 13 bis 18 nach- transistoraufbaus mit der Emitterkontaktelektrode

stehend erweiterte Halbleiterbauelemente, die ahn- 169 enthält. Auf der unteren Seite des plattenförmi-

lich wie die in den Fig. 9b und 9d dargestellten gen Halbleiterkörpers sind, wie dies aus Fig. 14 er-

Halbleiterbauelemente aufgebaut sind, sowie Ver- sichtlich ist, die Kollektorkontaktelektrode 170, 171

fahren zu deren Herstellung beschrieben. 55 und 172 zum Anschluß an die Widerstände 175,176,

F i g. 17 zeigt den wesentlichen Teil einer Schal- 177 befestigt. Die Emitterkontaktelektroden 167, tung eines mit drei in Gleichspannungskaskade ge- 168, 169 sind über Zuführungsleiter 179 verbunden, schalteten Transistoren, z.B. vom pnp-Typ, ausge- Fig. 18 zeigt in einer Draufsicht ein weiter ausgerüsteten, üblichen bekannten Transistorverstärkers, bildetes Ausführungsbeispiel eines das Schaltbild der z. B. zur Verwendung in einem Hörgerät geeig- 60 nach F i g. 17 enthaltenden Halbleiterbauelements net ist. Der Basisanschluß 166 und der Emitter- nach der Erfindung. Dieses Ausführungsbeispiel unanschluß 167 bilden den Eingang des Verstärkers. terscheidet sich von dem nach F i g. 15 nur darin, Die Emitteranschlüsse 167, 168, 169 sind miteinan- daß es außerdem die Widerstände in Form der zuder verbunden und mit einem gemeinsamen An- sammenhängenden Teile 175, 176 und 177 enthält, Schluß 179 versehen. Einerseits sind die Kollektor- 65 die auf den von den pn-Übergängen 161, 162, 163 anschlüsse 170 und 171 mit dem Basisanschluß 173 und 164 abgewendeten Seiten im Halbleiterkörper bzw. 174 der nächstfolgenden Flächentransistoren ohmisch miteinander verbunden sind. Der Widerverbunden, und der Kollektoranschluß 172 bildet stand 176 wird durch die zwei mittleren, zusammen-

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hängenden Teile 176 gebildet. Da die Widerstände ren Plattenrand. Der untere Teil besteht aus n-leiten- 175, 176 und 177 im Halbleiterkörper untergebracht dem Germanium und der obere Teil aus p-leitendem sind, können die gesonderten Kollektorkontaktelek- Germanium. Die Aussparungen 165 und 180 werden troden 170, 171, 172 (s. Fig. 14) weggelassen wer- durch Ultraschallbohren angebracht. Die Aussparunden. Auf ähnliche Weise können die Widerstände 5 gen 165 haben eine Breite von etwa 0,3 mm und er- 175, 176 und 177 bei den Halbleiterbauelementen strecken sich bis zu einem Abstand von 1,5 mm von nach den Fig. 13 und 16 angebracht werden, indem dem oberen Plattenrand, während sie am unteren die sich an die Kollektorschichten anschließende Plattenrand über den pn-übergang um etwa 0,2 mm Teile des Halbleiterkörpers mit den diese Wider- in das η-Gebiet reichen. Die Aussparung 180 hat eine stände bestimmenden, vorstehenden Teilen versehen io Breite von etwa 1,3 mm und nähert sich dem pnwerden. Gleiches läßt sich gewünschtenfalls bei dem Übergang 162, 163 bis auf einen Abstand von etwa Aufbau des Halbleiterbauelements nach Fig. 9c 1,5 mm. Das Kupfer wird darauf in einer verdünndurchführen. Es kann natürlich in einigen Fällen vor- ten HNO_S-Lösung entfernt, und die Germaniumteilhaft sein, in denjenigen Teilen des Halbleiterkör- platte wird in einem chemischen Ätzbad aus 14 cm³ pers, welche die Widerstände darstellen, den spe- 15 HF (38 °/o), 10 cm³ HNO₃ (60 %) und 1 cm³ Alkohol zifischen Widerstand stellenweise zu erhöhen und bis zu einer Stärke von etwa 150 μπα geätzt,
diese Teile mittels einer Schicht niedrigen spezifischen An den in Fig. 18 mit 166, 167, 168 und 169

Widerstands mit einem weiteren Schaltelement, z. B. bezeichneten Kontaktstellen werden Kügelchen aus mit der Kollektor-Schicht eines weiteren Flächen- Blei mit etwa 2 Gewichtsprozent Sb und einem transistors, zu verbinden. 20 Durchmesser von etwa 250 μηι angebracht und ört-

Es ist somit vorteilhaft, bei einem Ausführungs- lieh durch kurzzeitige Erhitzung auf 600⁰C angebeispiel eines Halbleiterbauelements nach der Erfin- heftet. Auf den als Emitterelektroden bestimmten dung, das an Hand der F i g. 9 b, 9 c und 9 d erläu- Kügelchen 167,168,169 wird durch Anstreichen mit tert wurde, mindestens ein, aber vorzugsweise alle einem Pinsel eine kleine Menge aluminiumhaltiger sich an eine Kollektorschicht anschließenden Teile 25 Farbe angebracht. Das Ganze wird darauf in einem des Halbleiterkörpers mit einem weiteren vorstehen- Ofen während etwa 15 Minuten auf etwa 800° C den, jedoch zusammenhängenden Teil zu versehen, für den Legierungsdiffusionsvorgang erhitzt. Dabei der einen Widerstand bildet. Zu diesem Zweck wird dringen die durch die Kügelchen 166, 167, 168 und eine Anschlußelektrode an dem von dem Kollektor- 169 gebildeten Schmelzen, was aus Fig. 14 deutlich pn-übergang abgewendeten Ende des vorstehenden 3° ersichtlich ist, in den Germaniumkörper ein, wobei Teiles befestigt. Vorzugsweise werden weiter bei die Schmelzfronten 188,189, 190 und 191 entstehen, einem solchen Halbleiterbauelement, bei dem minde- Unterhalb dieser Schmelzfronten werden durch die stens zwei Widerstände bildende Teile vorhanden vorwiegende Diffusion des Antimons die n-leitenden sind, die von dem Kollektor-pn-Übergang abgewen- Schichten gebildet, während außerdem durch Oberdeten Enden dieser Teile im Halbleiterkörper mitein- 35 flächendiffusion und Abdampfen von Antimon aus ander verbunden und mit einem gemeinsamen An- den Schmelzen auch in der Oberfläche der angrenschluß versehen. Aus Fig. 17 ist ersichtlich, daß bei zenden Germaniumteile eine sich daran anschlieeinem solchen Halbleiterbauelement Schaltungs- ßende, weniger tief in den Germaniumkörper einanordnungen in einem Halbleiterkörper mit nur sehr dringende η-leitende Schicht gebildet wird, mit der wenig äußeren, durch Zuführungsleitungen zu ver- 4° sowohl die p-leitende Oberfläche als auch die n-leibindenden Teilen bewerkstelligt werden können, was tende Oberfläche bedeckt werden. Beim Abkühlen ebenfalls als ein großer Vorteil zu betrachten ist. wird durch Rekristallisierung bei den als Emitter-

An Hand des in Fig. 18 dargestellten Halbleiter- elektroden bestimmten Kügelchen 167, 168, 169 bauelements wird nachstehend ein Verfahren zu sei- durch die vorwiegende Segregation von Aluminium ner Herstellung näher erläutert. Dieses Verfahren 45 auf der η-leitenden Diffusionsschicht eine p-leitende läßt sich auch vorteilhaft, gegebenenfalls nach klei- Schicht aus der Schmelze abgelagert, worauf die vornen Abänderungen, zur Herstellung der anderen wiegend aus Blei bestehenden Kontakelektroden 167, Ausführungsformen des Halbleiterbauelements nach 168, 169 abgelagert werden. Aus der zur Bildung der der Erfindung verwenden. Aus einer Germanium- Basis bestimmten Schmelze 166 wird wegen der Abschmelze wird durch Aufziehen eines Keimes aus 50 wesentheit von Aluminium eine Ohmsche Kontakteinem Einkristall auf übliche bekannte Weise ein elektrode auf der Diffusionsschicht gebildet.
Einkristallstab hergestellt, der durch Zusatz von In- Um die überschüssigen Teile der n-leitenden

dium über einen Teil seiner Länge p-leitend ist und Schicht zu entfernen, kann eine übliche Ätzbehandeinen spezifischen Widerstand von 10 Ohm-cm hat, lung durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird während er durch den Zusatz von Antimon über den 55 der Germaniumkörper z. B. mit Wachs oder Lack Rest seiner Länge η-leitend mit einem spezifischen an der Stelle der Basis-Schicht 185 zwischen den Widerstand von etwa 0,5 Ohm ■ cm ist. Aus diesem zwei Kontaktelektroden 166 und 167, auf den als Germaniumstab werden durch Sägeschnitte parallel Ausläuferzonen bestimmten Teilen 183 und 187 und zur Längsachse Platten geschnitten. Eine dieser Ger- auf den sich an diese Ausläuferzonen 183 und 187 maniumplatten wird in eine Kupfersulfatlösung ge- 60 anschließenden, ursprünglich bereits n-leitenden taucht, um den pn-übergang sichtbar zu machen, Oberflächen der Teile 173 und 174 und nötigenfalls wobei Kupfer nur auf dem p-leitenden Teil nieder- auf den Kontaktelektroden abgedeckt und darauf geschlagen wird. Darauf wird aus dieser Germanium- z. B. in das vorerwähnte Ätzbad während etwa einer platte ein plattenförmiger Germaniumkörper der in Miaute getaucht. Nach dem Entfernen der Maskie-Fig. 18 dargestellten Gestalt durch Sägen hergestellt. 65 rungsschicht werden mittels einer Diamantnadel auf Die Höhe der Germaniumplatte ist etwa 8 mm und den pn-Ubergängen 161 und 162 Kratzer sowohl auf die Breite etwa 5 mm. Der pn-übergang befindet sich der oberen Seite der Germaniumplatte als auch auf in einem Abstand von .etwa 1,5 mm von dem unte- der unteren Seite derselben angebracht, wodurch

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diese praktisch nicht sperrend gemacht werden. Mit- den einen Gebiet 212 angebracht wird. Das eine Ge-

tels Indiumlot werden darauf zwei Nickelstreifen biet 212 bildet dabei die andere Schicht der Zener-

178 und 172 auf der unteren Seite festgelötet, worauf diode 207 und letztere Schicht wird auf diese Weise

mittels Blei-Zinn-Lot die Zuführungsleitungen 179 im Halbleiterkörper mit der Basis-Schicht 211 des

aus Nickel an den Kontaktelektroden 166, 167, 168, 5 Flächentransistoraufbaus verbunden. Um den ge-

169 befestigt werden. Nach einer kurzzeitigen Nach- wünschten Wert der Durchschlagspannung der

ätzbehandlung in einer H₉O₂-Lösung, Spülen in de- Zenerdiode zu erzielen, kann auf übliche bekannte

ionisiertem Wasser und Trocknen ist das Ganze f er- Weise der spezifische Widerstand der Schicht 215,

tig zum Einbau in eine Hülle. die z. B. das rekristallisierte p-leitende Gebiet einer

Die besonderen Möglichkeiten, welche das Halb- io Legierungselektrode mit der Kontaktelektrode 205

leiterbauelement nach der Erfindung erschließt, um ist, und der des die andere Schicht bildenden Ge-

statt eines oder mehrerer weiterer Flächentransisto- bietes 212 hinreichend niedrig gewählt werden. Bei

ren andere weitere Schaltelemente in einem Halb- einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist

leiterkörper zweckmäßig mit einem Flächentransi- die betreffende Schicht 215 auf einem Zonenteil 216

storaufbau zusammenzubauen, werden nachstehend 15 niedrigeren spezifischen Widerstandes angebracht,

an Hand der Fig. 19 bis 24 näher erläutert. der in die Auslauferzone 211 übergeht. Fig. 21

Fig. 19 zeigt ein Schaltbild einer sogenannten zeigt beispielsweise die Begrenzung dieses Zonen-Umkehrschaltung üblichen Zusammenbaus, welche teils 216 durch die gestrichelte Linie 217. Der spezihäufig unter anderem in Rechenmaschinen verwen- fische Widerstand des einen Gebietes 212 kann undet wird und zum Phasenumkehren und Verstärken 20 abhängig höher gewählt werden, z. B. um gleichzeieines Impulses dient, z. B. zur Umwandlung eines tig den Widerstand 209 im Halbleiterkörper zu bilpositiven Impulses in einen verstärkten, negativen den. Der Widerstand 209 mit dem Anschlußkontakt Impuls. Der Eingang wird durch den Anschluß 200 210 kann auch weggelassen und auf der Außenseite und den Emitteranschluß 202 eines pnp-Flächen- an einer weiterhin anzubringenden ohmschen Basistransistors gebildet. Der Ausgang wird durch den 25 kontaktelektrode 206 angeschlossen werden.
Kollektoranschluß 203 und den Emitteranschluß 202 F i g. 22 zeigt beispielsweise, daß ein zweckmäßigebildet. Der Basiskreis enthält außer dem Wider- ger Zusammenbau der Diode 208 mit dem Flächenstand 204 von z. B. 600 Ohm zwischen den An- transistoraufbau dadurch bewerkstelligt werden schlußpunkten 205 und 206 eine Zenerdiode 207, kann, wenn das die Ausläuferzone 211 tragende anzwischen dem Anschlußpunkt 205 und dem Kollek- 30 dere Gebiet 214 zwei Teile entgegengesetzten Leittoranschluß 203 ist eine übliche Diode 208 ange- fähigkeitstyps enthält, z. B. das p-leitende Gebiet bracht, um zu vermeiden, daß der Kollektor im Be- 214 selbst und, getrennt durch den pn-übergang 208 trieb in der Vorwärtsrichtung betrieben wird. Die der Diode, das η-leitende Gebiet 218. Auf dem Zenerdiode 207 und/oder die Diode 208 können ge- η-leitenden Gebiet 218 ist eine ohmsche Kontaktgebenenfalls weggelassen werden, wenn die betref- 35 elektrode219 angebracht. Fig. 22, in der der Auffenden Vorkehrungen sich erübrigen. Weiter ist ein bau des Halbleiterkörpers im übrigen gleich dem der Widerstand 209 vorgesehen, um der Basis die rich- F i g. 21 ist, zeigt weiter, daß gewünschtenfalls tige Vorspannung zu geben. gleichzeitig die Zenerdiode 207 aus Kontaktelektrode

Die F i g. 20 bis 22 zeigen schematisch im Schnitt 205, Schicht 215, Zonenteil 216 und/oder der Wi-

drei verschiedene Ausführungsbeispiele eines Halb- 40 derstand 209 im Halbleiterkörper untergebracht

leiterbauelements nach der Erfindung, bei der das werden können.

Schaltbild nach Fig. 19 bereits teilweise verwirklicht ' Aus den Fig. 23 und 24 ist ersichtlich, daß bei ist, während die Fig. 23 und 24 in einem Schnitt einem weiteren Ausführungsbeispiel des Halbleiterbzw, in einer Draufsicht zwei Ausführungsbeispiele bauelements die Diode 208 und der Widerstand 204 darstellen, in denen die Schaltungsanordnung ganz 45 auf zweckmäßige Weise mit dem Flächentransistorausgeführt ist. In den F i g. 20 bis 24 sind die dem aufbau zusammengebaut werden können, indem an Schaltbild nach Fig. 19 entsprechenden Einzelteile dem von dem teilweise quer verlaufenden pn-Ubermit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. gang 220 abgewendeten Teil 218 ein weiterer mit

F i g. 20 zeigt beispielsweise, daß der Flächen- ihm zusammenhängender Teil 204 vorgesehen ist,

transistoraufbau und der Widerstand 209 in dem 50 der am Ende mit einer Kontaktelektrode z. B. in

Halbleiterkörper zweckmäßig dadurch zusammenge- Form des Kontaktstreifens 200 versehen wird. Wei-

baut sind, indem das die z. B. η-leitende Ausläufer- ter kann, wie dies aus den F i g. 23 und 24 ersicht-

zone 211 bildende eine Gebiet 212 außer einer lieh ist, die Kontaktelektrode 205 auf der eine

ohmschen Basiskontaktelektrode 206 einen weiteren Schicht der Zenerdiode bildenden Schicht 215 durch

Teil hat, der einen Widerstand 209 bildet und mit 55 eine äußere Zuführungsleitung 221 mit der Kontakt-

einer ohmschen Anschlußelektrode 210 an dem Ende elektrode 219 auf dem Halbleiterkörper an dem

des Widerstandsteiles versehen ist. Die p-leitende Teil 218 an einer Stelle zwischen dem Dioden-pn-

Emitterschicht 213 und die Kollektorschicht 214 Übergang 208 und dem Widerstandsteil 204 verbun-

sind mit einer Emitterkontaktelektrode 202 bzw. den werden, um das Schaltbild der F i g. 19 vollkom-

einer Kollektorkontaktelektrode 203 versehen. - 60 men zu verwirklichen. Die Ausführungsform nach

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel des Haib- F i g. 23 ist im übrigen der nach F i g. 22 ähnlich, leiterbauelements kann eine Zenerdiode 207 auf Der Widerstand 209 und/oder die Zenerdiode 207 zweckmäßige Weise mit einem Flächentransistorauf- können gewünschtenfalls auch gesondert von dem bau dadurch zusammengebaut werden, daß, wie dies Halbleiterkörper vorgesehen werden,
beispielsweise aus F i g. 21 ersichtlich ist, eine einen 65 Während der Halbleiterkörper des Halbleiterbau-Teil einer Zenerdiode bildende Schicht 215 entge- elements nach F i g. 23 aus einem flachen, geradgengesetzten Leitfähigkeitstyps mit einer Kontakt- linigen Streifen besteht, kann, um einen gedrängten elektrode 205 auf dem die Ausläuferzone 211 bilden- Aufbau zu erhalten, der Halbleiterkörper, wie dies

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in F i g. 24 in einer Draufsicht veranschaulicht ist, des gebildet. Unterhalb der Schmelzfront des als auch als zweischenkelig U-förmig gekrümmter Strei- Emitterkontaktelektrode 202 bestimmten Kügelchens fen ausgebildet werden, wobei der quer verlaufende wird durch die Antimondiffusion der n-leitende, Teil des teilweise quer verlaufenden pn-Überganges wirksame Teil 211 der Basisschicht in dem darunter- 220 in einem Schenkel 209 und in der gleichen 5 liegenden, p-leitenden Germanium gebildet. Äußer-Ebene liegt wie der im anderen Schenkel 204 vor- dem wird in der Oberfläche, mindestens an den an handene pn-übergang 208 der Diode. Im übrigen ist die Kontaktelektroden 210, 205, 209, 219 grenzendie Ausführungsform nach F i g. 24 gleich der nach den Teilen des Halbleiterkörpers, im allgemeinen so-Fig. 23, und Fig. 23 kann als ein Schnitt längs der gar praktisch über die ganze Körperfläche, eine angestrichelten Linie 224 der Fig. 24 betrachtet io schließende, η-leitende Schicht durch das aus den werden. Kügelchen abgedampfte Antimon oder das längs der

Bei der Herstellung der Ausführungsform des Oberfläche des Halbleiterkörpers diffundierte Anti-Halbleiterbauelements nach F i g. 24 kann vorteilhaft mon gebildet. Es ist selbstverständlich möglich, Anein Legierungsdiffusionsvorgang bei einem Ausgangs- timondampf der Atmosphäre zuzusetzen oder eine Halbleiterkörper mit einem aus dem Dampf oder der 15 mit Antimon vordiffundierte Schicht in der Ober-Schmelze angewachsenen pn-übergang durchgeführt fläche des Germaniumkörpers vorzusehen,
werden, was weiter unten im einzelnen beschrie- Beim Abkühlen werden bei den als Zenerdiodeben wird. Kontaktelektrode 205 und als Emitterkontaktelek-

Durch Aufziehen aus einer Schmelze, Sägen und trode 202 bestimmten Kügelchen aus der Schmelze Ultraschallbohren wird, ähnlich wie bei der Herstel- 20 durch die vorwiegende Segregation des Aluminiums lung des Halbleiterbauelements nach Fig. 18, ein auf den η-leitenden, diffundierten Schichten p-leiaus Germanium bestehender Ausgangs-Halbleiter- tende Schichten durch Rekristallisierung abgelagert, körper der in F i g. 24 dargestellten Gestalt mit einem worauf der vorwiegend aus Blei bestehende Rest der quer verlaufenden pn-übergang 220 und einem pn- Kügelchen als Kontaktelektroden 205 und 202 ausge-Ubergang 208 gebildet. Die auf der einen Seite der 25 schieden wird. Aus den als ohmsche Kontaktelektropn-Übergänge 220 und 208 des Halbleiterkörpers den 210 und 219 bestimmten Kügelchen wird wegen liegenden, in der F i g. 24 unten gezeichneten Teile der Abwesenheit des Aluminiums eine rekristallisierte bestehen aus η-leitendem Germanium mit einem spe- Schicht vom n-Leitfähigkeitstyp und ein als Kontaktzifischen Widerstand von etwa 10 Ohm-cm, und der elektrode verwendbarer Metallrest gebildet,
auf der anderen Seite der pn-Übergänge 220 und 208 30 Um die überschüssigen Teile der n-leitenden liegende, gekrümmte Teil 214 besteht aus p-leiten- Schicht zu entfernen, wird der Germaniumkörper mit dem Germanium mit einem spezifischen Widerstand Wachs an der Stelle der Ausläuferzone 223 und invon etwa 1 Ohm-cm. Die Länge und die Breite des nerhalb der durch die gestrichelte Linie 217 begrenzlangen Schenkels 209 bis zum pn-übergang 220 be- ten Oberfläche bei der Zenerdiode-Kontaktelektragen etwa 5,5 bzw. 1 mm, und die Länge und die 35 trode 205 sowie nötigenfalls auf und in der Umge-Breite des kurzen Schenkels 204 bis zum pn-Über- bung der Kontaktelektroden abgedeckt und darauf gang 208 betragen beide etwa 2 mm. Die Breite der auf die an Hand der Fig. 18 beschriebene Weise geAussparung 222 beträgt etwa 1 mm, und diese Aus- ätzt. Schließlich wird nach Entfernen des Wachses sparung reicht über die Fläche der pn-Übergänge gegenüber der Emitterkontaktelektrode 202 auf der 220 und 208 um etwa 0,5 mm hinaus. Der Abstand 40 unteren Seite des Germaniumstreifens eine Indiumder Fläche dieser pn-Übergänge 220 und 208 von kontaktelektrode 203 (s. F i g. 23) auflegiert und mitdem oberen Rand des Streifens beträgt 2,5 mm. tels Blei-Zinn-Lot ein Nickelkontaktstreifen 200 an-Nachdem der Ausgangs-Germaniumkörper auf die gebracht. Weiter wird auf übliche Weise eine Zufühbereits beschriebene Weise bis zu einer Stärke von rungsleitung 221 aus Nickel an den Kontaktelektroetwa 150 μΐη geätzt ist, werden an den für die Kon- 45 den 205 und 219 befestigt. Es ist auch möglich, die taktelektroden 210, 205, 202 und 219 bestimmten betreffenden Zuführungsleitungen und Kontaktelek-Kontaktstellen Kügelchen aus Pb mit 2 Gewichtspro- troden vor der Ätzbehandlung anzubringen. Nach zent Sb und einem Durchmesser von etwa 250 μπι einer ähnlichen, kurzzeitigen Ätzbehandlung in einer durch kurzzeitige Erhitzung auf 600⁰C angeheftet. H₂O,-Lösung, Spülen und Trocknen ist das Ganze Darauf wird auf den für die Kontaktelektrode 205 50 fertig, um in einer Hülle montiert zu werden,
der Zenerdiode und die Emitterkontaktelektrode Bei dem Halbleiterbauelement nach der Erfindung 202 bestimmten Kügelchen durch Anstreichen mit können außer Germanium auch andere Halbleitereinem Pinsel eine kleine Menge aluminiumhaltiger materialien verwendet werden, z. B. Silicium oder Farbe angebracht. Das Ganze wird darauf in einem Galliumarsenid. Weiter kann z. B. der Leitfähigkeits-Ofen während etwa 15 Minuten auf etwa 800⁰C 55 typ der verschiedenen Teile des Halbleiterkörpers erhitzt. Dabei werden durch die Diffusion des Anti- umgekehrt sein, ohne das Wesentliche des Aufbaus mons unterhalb der Schmelzfronten der Kügelchen zu ändern. Es ist weiterhin einleuchtend, daß die 210, 205, 202, 219 in dem η-leitenden Germanium in bezug auf die eine Umkehrschaltung enthaltende Teile mit erhöhten Donatorkonzentrationen gebildet, Ausführung des Halbleiterbauelements beschriebedie unterhalb der Kontaktelektroden 210 und 219 60 nen Maßnahmen einzeln oder gemeinsam auch eine niederohmige Verbindung mit dem Germanium- bei Ausführungen des Halbleiterbauelements mit körper sichern, und unterhalb der Schmelzfront der für einen anderen Zweck bestimmten, teilweise Zenerdioden-Kontaktelektrode 205 wird die Schicht entsprechenden Schaltungen durchgeführt werden 216 (s. Fig. 23) niedrigeren spezifischen Widerstan- können.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:

   1. Halbleiterbauelement mit einem Halbleiterkörper, in dem mindestens ein Flächentransistoraufbau vorgesehen ist, der eine Zwischenschicht des einen Leitfähigkeitstyps enthält, die zwei Schichten des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps voneinander trennt, dadurch gekenn- zeichnet, daß der Halbleiterkörper(1) zwei Gebiete (3, 4) einander entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps umfaßt, die durch einen pn-übergang (2, 5) voneinander getrennt sind, daß von diesem pn-übergang (2, 5) ein Teil (2) in einem plattenförmigen Teil des Halbleiterkörpers (1) quer verläuft und zwei verschiedene Oberflächen des Halbleiterkörpers schneidet, wobei der pnübergang (2, 5), von einer Seitenfläche des plattenförmigen Teiles ausgehend, diesen über den größten Teil seiner Dicke in Querrichtung durchläuft, und durch örtliche ■ Abbiegung des pn-Überganges von der Querrichtung (2) mindestens eines (3) der zwei Gebiete (3, 4) eine Ausläuferzone (6, 28) auf dem anderen Gebiet (4) an der gegenüberliegenden Seitenfläche des plattenförmigen Teiles bildet, und daß die Ausläuferzone (6, 28) mit einer Halbleiterschicht (7) eines Leitfähigkeitstyps versehen ist, der dem der Ausläuferzone (6, 28) entgegengesetzt ist, so daß ein Flächentransistoraufbau gebildet wird, in dem der wirksame Teil (27) der Zwischenschicht völlig in der Ausläuferzone (6, 28) liegt, und von einem Teil (27) mit praktisch konstanter Dicke gebildet wird, wobei die auf der Ausläuferzone (6, 28) vorgesehene Halbleiterschicht (7) und ein an die Ausläuferzone grenzender Teil des anderen Gebietes (4) die beiden Schichten des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps des Transistoraufbaues bilden.

   2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der durch den teilweise quer verlaufenden pnübergang (36 b) getrennten Gebiete (37 b, 42 b) mindestens ein weiteres Schaltelement (33 b, 38 b, 40 b) wenigstens teilweise untergebracht ist.

   3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in dem einen, die Ausläuferzone bildenden Gebiet (37 b) mindestens ein weiteres Schaltelement (33 b, 38 b, 40 b) wenigstens teilweise untergebracht ist.

   4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß in mindestens einem der durch den teilweise quer verlaufenden pn-übergang getrennten Gebiete (37 b) mindestens ein weiterer Flächentransistoraufbau (33 b, 38 b, 40 b), der von dem ersten Flächentransistoraufbau abweichen kann, untergebracht ist.

   5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eines der Gebiete (3 und 4) des ersten Flächentransistoraufbaues (7, 6, 4), d. h. das die Ausläuferzone (6) bildende Gebiet (3) und/oder das die Ausläuferzone (6) tragende Gebiet (4), sich von dem teilweise quer verlaufenden pnübergang (2, 5) her über einen praktisch nicht sperrenden pn-Hilfsübergang (85 und/oder 86) in einem Teil (87 und/oder 88) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps fortsetzt, in dem wenigstens teilweise ein weiteres Schaltelement (89) untergebracht ist (F i g. 8).

   6. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ausläuferzone (95 b) bildende eine Gebiet (96 b) des ersten Flächentransistoraufbaues (102 b; 95; 103 b) sich in einem Teil (97 b) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps über einen praktisch nicht sperrenden pn-Hilfsübergang (98 b) fortsetzt und dieser Teil (976) wenigstens teilweise die Kollektorzone (99 b) eines weiteren Flächentransistoraufbaues (99 b; 101b; 100 b) gleicher Leitfähigkeitsstruktur bildet (Fig. 9b).

   7. Halbleiterbauelement nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das die Ausläuferzone (101c oder 101 rf) tragende andere Gebiet (97 c und/oder 97 rf) eines Flächentransistoraufbaues (100 c, 101c, 99 c und/oder 100 rf, !Old, 99d) sich in einem Teil (96c oder 96rf) entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps über einen praktisch nicht sperrenden pn-Hilfsübergang (98 c oder 89 d) fortsetzt und dieser Teil (96 c oder 96 d) wenigstens teilweise den wirksamen Teil der Zwischenschicht (95 c oder 95 d) eines weiteren Flächentransistoraufbaues (102 c, 95 c, 103 c oder 102 rf, 95 d, 102 rf) mit gleicher Leitfähigkeitsstruktur enthält (F i g. 9 c und 9 d).

   8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der über einen praktisch nicht sperrenden pn-Hilfsübergang (98 rf) fortgesetzte erste Teil (96 rf) durch einen weiteren, teilweise quer verlaufenden, zwei verschiedene Oberflächen dieses fortgesetzten Teiles (96 rf) schneidenden pn-übergang (104 rf) von einem fortgesetzten, weiteren zweiten Teil (103 rf) getrennt ist, wobei der erste fortgesetzte Teil (96 rf) durch örtliche Abbiegung des weiteren pn-Uberganges (104 rf) auf dem zweiten fortgesetzten Teil (103 rf) eine weitere Auslauferzone (95 rf) bildet, welche den wirksamen Teil der Zwischenschicht des weiteren Flächentransistoraufbaues (102 rf; 95 rf; 103 rf) mit gleicher Leitfähigkeitsstruktur enthält (F i g. 9 d).

   9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, mit mehr als einem der teilweise quer verlaufenden, zwei verschiedene Oberflächen schneidenden pn-Übergänge, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterkörper wenigstens teilweise aus einem langgestreckten, praktisch geradlinigen, flachen Streifen besteht, in dem mindestens zwei der pn-Ubergänge aus der Gruppe der pn-Hilfsübergänge (162, 161) und/ oder der quer verlaufenden Teile (163, 164) der teilweise quer verlaufenden pn-Übergänge parallel zueinander und quer zur Längsrichtung des Streifens verlaufen (F i g. 13 und 14).

   10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 2 bis 8, mit mehr als einem der teilweise quer verlaufenden, zwei verschiedene Oberflächen schneidenden pn-Ubergänge, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei pn-Übergänge aus der Gruppe der pn-Hilfsübergänge (161, 162) und/oder der quer verlaufenden Teile (163, 164) der teilweise quer verlaufenden pn-Ubergänge in einer gemeinsamen Ebene (Fig. 15) oder in einer gemeinsamen Kreiszylindermantelfläche (F ig. 16)

   3 4

   liegen und diese pn-Ubergänge (161, 162, 163, sammengebaut werden. Das weitere Schaltelement,

   164) durch Aussparungen (165) voneinander ge- das z.B. ein als Widerstand oder Kondensatormedium

   trennt sind und die durch diese pn-Ubergänge wirksamer Halbleiterteil oder ein als Diode oder als

   (161, 162, 163, 164) getrennten Teile entgegen- Kapazität wirkender Halbleiterteil mit pn-übergang

   gesetzten Leitfähigkeitstyps in dem Körper in 5 oder ein weiterer Flächentransistoraufbau sein kann

   Zickzackreihenfolge angeordnet sind (F i g. 15 oder meistens sogar eine Schaltungsanordnung ver-

   oder 16). schiedener solcher Schaltelemente bildet, muß auf

   11. Halbleiterbauelement nach einem der An- zweckdienliche Weise in den Halbleiterkörper aufsprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß nehmbar und mit der betreffenden Schicht des mindestens ein, vorzugsweise alle sich an einer io Flächentransistoraufbaues oft durch eine Zwischen-Kollektorschicht (184, 186) anschließenden Teile schicht verbindbar sein, wobei außerdem die weiteren des Halbleiterkörpers mit einem weiteren, fort- notwendigen Anschlüsse an andere Schichten des gesetzten Teil (175, 176, 177) versehen sind, der · Flächentransistoraufbaus sich auf einfache Weise einen Widerstand bildet (Fig. 18). herstellen lassen müssen. In vielen Fällen tritt die

   12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 11, 15 Schwierigkeit auf, daß zwei Schichten des Flächenbei dem mindestens zwei Widerstände bildende, transistoraufbaues mit je einem oder mehreren in fortgesetzte Teile (175,176,177) vorhanden sind, den Halbleiterkörper aufgenommenen Schaltelemendadurch gekennzeichnet, daß die von dem KoI- ten verbunden werden müssen. Beim Zusammenlektor-pn-Ubergang abgewendeten Enden dieser bauen von zwei oder mehr Flächentransistoren in fortgesetzten Teile (175, 176, 177) im Halbleiter- 20 einem gemeinsamen Halbleiterkörper ist es oft notkörper ohmisch miteinander verbunden und mit wendig, zwei sich entsprechende Schichten der einer gemeinsamen Anschlußelektrode (178) ver- Flächentransistoren in dem Halbleiterkörper gegebesehensind (Fig. 18). . nenfalls unter Zwischenschaltung eines weiteren

   Schaltelementes miteinander zu verbinden, während

   25 außerdem die miteinander zu verbindenden und etwa

   eine gemeinsame Schicht bildenden Schichten und die weiteren Schichten auf einfache Weise für einen

   Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement elektrischen Anschluß oder eine Kontaktelektrode mit einem Halbleiterkörper, in dem mindestens ein zugänglich sein müssen, oder es ist erforderlich, zwei Flächentransistoraufbau vorgesehen ist, der eine 30 sich nicht entsprechende Zwischenschichten zweier Zwischenschicht des einen Leitfähigkeitstyps enthält, Flächentransistoren in dem Halbleiterkörper miteindie zwei Schichten des entgegengesetzten Leitfähig- ander zu verbinden.

   keitstyps voneinander trennt. Es ist bereits ein Transistor bekannt (deutsche

   Unter einem Flächentransistoraufbau wird hier in Patentschrift 960 655), bei dem ein Spitzenemitter weitem Sinne eine in einem Halbleiterkörper reali- 35 mit einem flächenhaften Kollektor kombiniert ist. Bei sierte Reihenfolge von drei oder mehreren Schichten diesem Transistor verläuft ein pn-Ubergang schräg verstanden, die abwechselnd entgegengesetzten Leit- zur Flußrichtung des Stromes zwischen Basis- und fähigkeitstyps sind, wobei mindestens drei Schichten Kollektorkontakt durch den Halbleiterkörper, so daß mit einem elektrischen Anschluß an ein weiteres eine oder mehrere Emitterspitzen in konstantem Ab-Schaltelement, z. B. eine im Halbleiterkörper vor- 40 stand vom pn-Ubergang zum Kollektor angeordnet handene Verbindung, oder z. B. mit einer Kontakt- werden können.

   elektrode für einen elektrischen Anschluß versehen Es ist weiter bekannt (»IBM Journal of Research

   sind. Einer der üblichsten bekannten Flächentransi- and Development«, Bd. 4 [1960], Nr. 3, S. 256 bis storaufbauten ist der Drei-Schichtentransistor (npn 263), Halbleiterbauelemente dadurch herzustellen, oder pnp) mit einer Aufeinanderfolge von Emitter- 45 daß man auf ein Germanium-Substrat abwechselnd Schicht, Basis-Schicht und Kollektor-Schicht. Es gibt Germanium vom p-Typ und vom η-Typ niederschlägt, jedoch noch weitere bekannte, aus vier Schichten Die ausgeführten Schwierigkeiten lassen sich je-

   bestehende Flächentransistoraufbauten (pnpn), bei doch mit den bekannten Flächentransistoraufbauten denen außer den auf der Außenseite liegenden nicht oder zumindest nicht auf einfache Weise lösen. Schichten noch mindestens eine der beiden Zwischen- 50 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein schichten mit einem elektrischen Anschluß versehen Halbleiterbauelement mit mindestens einem Flächenwerden muß. transistoraufbau zu schaffen, bei dem die oben aus-Bei dem üblichen bekannten Flächentransistor- geführten Schwierigkeiten des elektrischen Anschlusaufbau, bei dem die pn-Ubergänge zwischen den auf- ses weitgehend beseitigt sind und bei dem der einanderfolgenden Schichten größtenteils parallel zu- 55 Flächentransistoraufbau leicht mit einem oder meheinander im Halbleiterkörper verlaufen und besonders reren Schaltelementen in einem gemeinsamen HaIbbei einem Flächentransistoraufbau mit einer oder leiterkörper zusammengebaut werden kann,
   mehreren dünnen Zwischenschichten ist es häufig Für den Fall, daß das Halbleiterbauelement nur eine Schwierigkeit, auf einfache und zweckmäßige einen Flächentransistoraufbau enthält, soll durch Weise elektrische Anschlüsse oder Kontaktelektroden 60 seine Ausbildung nach der Erfindung, außerdem sowohl an den Außenschichten als auch an einer oder erreicht werden, daß der Basis-Bahn-Widerstand mehreren Zwischenschichten anzubringen, ohne die dieses einen Transistors besonders klein wird, wäh-Herstellung der Schichten zu erschweren. Diese rend für den Fall, daß mehrere Flächentransistoren Schwierigkeit tritt insbesondere bei der Herstellung in dem Halbleiterbauelement verwirklicht werden, von Halbleiterbauelementen auf, bei denen ein 65 durch seine Ausbildung nach der Erfindung außer-Flächentransistoraufbau mit einem oder mehreren dem erreicht werden soll, daß alle Kontaktelektroden weiteren Schaltelementen in einem gemeinsamen so angebracht werden können, daß die zugehörigen Halbleiterkörper zu einer Schaltungsanordnung zu- Bahn-Widerstände besonders gering sind.