DE1933805A1

DE1933805A1 - Halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE1933805A1
Application number: DE19691933805
Authority: DE
Inventors: Claude Chapron
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-06-27
Filing date: 1969-06-27
Publication date: 1970-02-05
Also published as: BE735143A; SE359687B; DE1933805B2; ES368826A1; AT315917B; US3602779A; NL6909117A; FR1583247A; CH493942A

Description

Halbleitervorrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleitervorrichtung mit einem Transistor, welche Vorrichtung einen Halbleiterkörper mit einer auf einem Halbleitersubstrat angebrachten epitaktischen Halbleiterschicht enthält, wobei diese Schicht wenigstens einen Teil der Kollektorzone des Transistors enthält, welcher Teil die Basiszone des Transistors umgibt, während die Basiszone die Emitterzone des Transistors umgibt, wobei die Kollektorzone eine niederohmige vergrabene Schicht enthält, die sich in einem an der epitaktischen Schicht und dem Substrat angrenzenden Teil des Halbleiterkörpers befindet, und wobei die Emitter-, Basis- und Kollektorkontakte auf der Oberfläche der epitaktischen Schicht angebracht sind, während das Substrat die Kollektorzone und die Basiszone eine die Lebensdauer der Ladungsträger verkürzende Verunreinigung enthalten.

Die vergrabene Schicht aient zur Herabsetzung des Kollektorwiderstandes. Die die Lebensdauer der Ladungsträger verkürzende Verunreinigung ist angebracht, um eine Vergrößerung der Schaltgeschwindigkeit des Transistors zu erzielen. Eine derartige Verunreinigung wird oft als "Killer" bezeichnet und kann z.B. aus Gold bestehen. Die Verunreinigung wird im allgemeinen durch Diffusion angebracht, nachdem die, Zonen des Transistors bereits hergestellt worden sind, wobei das Substrat z.B. mit einer

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Schicht aus Gold überzo_&en wird, das dann ücer das Substrat bis in die Kollektorzone und die 13asiszone eindiffundiert wird.

Es hat sich herausgestellt, daß eine derartige Diffusionsbearbeitung Keine regelmäßige reproduzierbare Konzentration der Verunreinigung in der Kollektor- und aer Basiszone ergibt, während diese Konzentration überdies sehr gering ist.

iJie Erfindung hat üen Zweck, diesen Nachteil zu vermeiden.

Die Erfindung gründet sich auf aie Erkenntnis, daß die vergrabene Schicht die Diffusion der erwähnten Verunreinigung hemmt.

Nach ier Erfindung ist eine Haioleitervorrichtung der eingangs, erwähnten Art dadurch .-iskennzeichnet, daß die vergrabene Schicht sich unter dem Kollektorkontakt und nur unter dem die Emitterzone direKt umgebenden Teil . der Basiszone befindet.

Bei einer Vorrichtung nach der Erfindung enthält die. Basiszone Teile., unter denen sich die. vergrat ene Schicht nicht befindet, während dennoch der Emitter-Kollektorstrom dadurch .nicht beeinträchtigt wird, weil die ver- ,. grabene Schicht sieh im Wege für diesen Strom befindet.

Versuche haben ergeben., daß ein Transistor in einer Vorrichtung nach der Erfindung günstigere Eigenschaften als der Transistor in einer bekannten Vorrichtung aufweist, bei der sich die vergrabene Schicht unter der ganzen Basiszone erstreckt, . ;..

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8AO OBiGINAL

Bei Diffusion einer die Lebensdauer der Ladungsträger verkürzenden Verunreinigung durch das Substrat in die Basiszone Kann aiese Verunreinigung unbehindert in denjenigen Teii der Ea:iszone eindiffundieren, unter dem sich uie vergrabene Schicht nicht befindet und sich von diesem Teil der Basiszone her in seitlicher Richtung über der ganzen Basiszone ausbreiten.

Obgleich angenommen wird, daß die vorstehende Erklärung der Erfindung die richtige ist, soll die Krfindung nicht darauf beschränkt werden, weil komplexere Erscheinungen zu dem erfindungsgemäßen günstigen Ergebnis beitragen können.

Eine besondere bevorzugte Ausführungsform einer Halbleitervorrichtung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor eine Anzahl miteinander verbundener je in der Nähe des Umfangs der Basiszone liegender Emitterzonen und eine Anzahl miteinander verbundener je in der Nähe einer Emitterzone liegender Kollektorkontakte enthält, während die vergrabene Schicht aus einer An zahl von Teilen besteht, die unter je einem Kollektorkontakt und einem die in der Nähe dieses Kollektorkontaktes liegende Emitterzone umgebenden Teil der Basiszone liegen. Der Emitter-Kollektorstrom fließt in dieser Ausführungsform nahezu völlig durch Teile der Basiszone, die in der Nähe ihres Umfangs liegen, während durch einen mittleren Teil der Basiszone und einen angrenzenden mittleren Teil der Kollektorzone nahezu kein Strom fließt. Dadurch kann ohne Bedenken ein Teil der vergrabenen Schicht unter diesen wenig aktiven mittleren Teil weggelassen werden.

Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel an Hand der beiliegenden schematischen Zeichnung

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näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a bis 1d im Schnitt eine Anzahl Herstellungsstufen eines Teiles einer Halbleitervorrichtung nach der Erfindung, und

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Teil der Halbleitervorrichtung nach Fig. 1d.

Das Ausführungsbeispiel bezieht sich auf einen npn-Transistor, der Transistor kann jedoch auch ein pnp-Transistor sein, wobei der Leitfähigkeitstyp sämtlicher Zonen geändert werden muß.

Maskierende und passivierende Oberflächenschichten, z.B. aus Siliziumoxyd, sind nicht dargestellt und werden nicht beschrieben, weil die Verwendung dieser Schichten allgemein bekannt ist. Außerdem werden durch das Weglassen dieser Schichten die Figuren einfacher und deutlicher.

Bei der Herstellung der Halbleitervorrichtung nach den Figuren 1d und 2 wird von einem p-leitenden Siliziumsubstrat 1 ausgegangen. Dieses Substrat wird durch Diffusion von Verunreinigungen mit den an der Oberfläche 2 angrenzenden p+-Zonen 3a und den n-leitenden Zonen 4a versehen. Die Zonen 3a dienen zum Erhalten der Isolierungszonen 3 und die Zonen 4a zum Erhalten der Teile 4₁ und 4o der vergrabenen Schicht.

Auf der Oberfläche 2 des Substrates 1 wird eine n-leitende epitaktische Siliziumschicht 5 angebracht. Die Zonen 3a und 3b diffundieren dabei ein wenig in die epitaktische Schicht hinein, wobei die Zonen 3b und 4b gebildet werden. Die η-leitenden Zonen 4b sind stärker als die η-leitende epitaktische Schicht 5 dotiert.

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In der epitaktischen Schicht werden die an der Oberfläche 6 angrenzenden p-leitenden Zonen 3d und 7a durch Diffusion einer Verunreinigung angebracht. Die Zonen 3d dienen zur Eildung der Isolierungszonen 3 und die Zone 7a zur Bildung der Basiszone 7.

Dann werden die n+-Oberflächenzonen 9-., 9p» 8-j und 8„ durch Diffusion einer Verunreinigung angebracht. Dabei werden die Isolierungszonen 3» die Basiszone 7 und die Teile 4+ und 4p aus den Zonen 3d. und 3c, der Zone 7a und der Zone 4c erhalten.

Die Zonen 8.. und 8p sind die beiden Emitterzonen des Transistors und die Zonen 9* und 9p die beiden Kollektorkontaktzonen dieses Transistors.

In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel enthält der Transistor also zwei Emitterzonen 8, die in der Nähe des Umfangs der. Basiszone 7 liegen, während in der Nähe jeder Emitterzone 8 eine Kollektorkontaktzone 9 mit einem Kollektorkontakt 12 liegt, wie in den Figuren 1d und 2 deutlich dargestellt ist.

Die Emitterzonen 8 werden mit Emitterkontakteh 11 und die Basiszone wird mit einem Kontakt 10 versehen.

Es sei bemerkt, daß die Kollektorkontaktzonen 9 sich bis an die vergrabene Schicht 4 erstrecken können.

Dann wird zum Verkürzen der Schaltzeit des Transistors eine die Lebensdauer der Ladungsträger verkürzende Verunreinigung, wie Gold, in die Kollektorzone und die Basiszone des Transistors duxch das Substrat 1 eindiffundiert. Der Pfeil F zeigt schematisch den Weg der diffundierenden Verunreinigung an. Die Verunreinigung kann un-

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behindert zwischen den Teilen 4₁ und 4o ^aer vergrabenen Schicht eindiffundieren und sich anschließend bis oberhalb dieser Teile in der Kollektorzone und der Basiszone ausbreiten.

Die Pfeile I zeigen die Stromwege zwischen uen Emitterzonen 8 und den Kollektorzonen 9 an. Die Teile 4^ und 4₂ der vergrabenen Sicht liegen in diesen Stromwegen und Pig. 1d zeigt deutlich, daß der Widerstand dieser Stromwege nicht durch die Tatsache beeinfluß werden kann, daß die vergrabene Schicht aus voneinander getrennten Teilen 4.J und 4p besteht.

Die Diffusionsvorgänge sind nicht im Detail beschrieben, weil sie allgemein bekannt sind.

Es dürfte einleuchten, daß sich die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel cesehränkt, und daß im Rahmen der Erfindung für den Fachmann viele Ab— ■ arten möglich sind. Z.B. können mehr als zwei Emitterzonen und zwei KolleKtorkontaictzonen mit einem zugehörigen Teil der vergrabenen Schicht vorgesehen sein. Auch kann z.B. nur eine, ringförmige Emitterzone angebracht sein, die von einer ringförmigen Kollektorkontaktzone umgeben wird, welche ringförmigen Zonen über einer ringförmigen vergrabenen Schicht liegen.

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Claims

Patentansprüche;

1·/ Haltleitervorrichtung mit einem Transistor, welche Vorrichtung einen Halbleiterkörper mit einer auf einem Halbleitersubstrat angebrachten epitaktischen Halbleiterschicht enthalt, welche Schicht wenigstens einen Teil der KoIIeKtorzone des Transistors enthält, welcher Teil die basiszone des Transistors umgibt, während die Basiszone die Emitterzone des Transistors umgibt, wolei die Kollektorzone eine nieüerohmige vergrabene Schicht enthält, die sich ir einem an der epitaktischen Schicht und dem SuLstrat abgrenzenden Teil des Halbleiterkörper? befindet, und wolei die Emitter-, Basis- und Kollektorkontaicte auf der oberfläche der epitaKtischer. Schicht angebracht sina, während das Substrat, die Kollektorzoneund die Basiszone eine die Lebensdauer der Ladungsträger verkürzende Verunreinigung enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß die vergrabene Schicht sich unter dem Kollektorkontakt und i:ur unter dem die Emitterzone direkt umgebenden Teil der Basiszone befindet.
2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor eine Anzahl miteinander verbundener je in der Nähe des Umfangs der Basiszone liegender Emitterzonen und eine Anzahl miteinander verbundener je in der Nähe einer Emitterzone liegender Kollektorkontakt enthält, während die vergrabene Schicht aus einer Anzahl von Teilen besteht, die je unter einem Kollektorkontakt und einem die in der Nähe dieses Kollektorkontaktes liegende Emitterzone direkt umgebenden Teil der Basiszone liegen.

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