163833. lajstromszámú szabadalom • PNP elrendezésű germánium epitaxiális planár tranzisztor és eljárás annak előállítására
163833 4 előállítható legyen. Nagy határfrekvenciával széles teljesítményhatárok kozott legyen előállítható. A feladat találmány szerinti megoldásában a kollektor epitaxiális rétegének nagyohmos felületével, továbbá az emitter-bázis átmenettel és a kollektor-bázis átmenettel határolt fő bázisrétegben, annak teljes szélességében, a kollektor rétegébe nyúló n- típusú további réteg van kiképezve, amelynek ellenállasa a többségi töltéshordozók sűrűsége következtében jelentősen kisebb a fő bázisréteg ezen n tipusú réteg és az emitter-bázis átmenet közötti szakaszának ellenállásánál, -Célszerűen az Nnípusú réteg többségi töltéshordozóinak sűrűsége legalább 1020 atom/cm 3 és a réteg határa az emitter-bázis átmenettől legalább 0.002 mm távolságban van. Célszerű továbbá az emitter kivezetését az emitterréteg külső felülete mentén, annál nagyobb felületen, de a fő bázisréteg határain belül kialakítani. A találmány szeinti eljárás során epitaxiális réteg felületére első védő oxidréteget viszünk fel, abba kollektorablakot maratunk, ezen át diffúzió útján bazisretegei hozunk létre, majd második védő oxidréteget viszünk fel, abba emitterablakot maratunk, ezen át diffúzió útján emitterréteget hozunk létre, ezután felgó'zölögtetéssel és maratással az emitterréteg és a bázisréteg kivezetését hozzuk létre. A második oxidréteg felvitele után bázisréteg kivezetése számára ablakot maratunk, ezen át a bázisrétegbe diffundáltatással a bázisréteg vastagságánál nagyobb mélységig további n típusú réteget hozunk létre, majd elkészítjük a bázisréteg kivezetését, ezután emitterablakot maratunk, és felgőzölögtetéssel és maratással elkészítjük az emitter kivezetését majd ötvözéssel emitterátmenetet hozunk létre Célszerűen az emitter átmenetéi 5 C"/percnél kisebb sebességű hőmérsékletváltozás mellett ötvözzük. A találmányt az alábbiakban kiviteli példára vonatkozó rajz alapján részletesen ismertetjük. A rajzon: 1. ábra a tranzisztor metszete, 2. ábra a tranzisztor felülnézete. Az epitaxiális 1 réteg (1. és 2. ábrák) felületén első 2 védőréteg van. A 2 védőrétegbe 3 kollektorablak van maratva, az alatt helyezkedik el a diffúzióval előállított fő 4 bázisréteg, amely n típusú. Az első 2 védőrétegre felhordott második 5 védőrétegben 6 bázisablak van, ez alatt a kollektor 1 rétegébe nyúló n* típusú 7 réteg van, amely fölött a bázisablakban van elrendezve a 4 bázisréteg 8 kivezetése. A második 5 védőréteg 9 emitterablakát i 1 emitter 10 kivezetése tölti ki, amelynek a 9 ablak mentén elrendezett 12 csatlakozófeiülete van. Ez a csatlakozófelület nagyobb mint az emitter 10 kivezetése és kisebb, mint a fő 4 bázisreteg felületének fele. A találmány lényegének jobb megértése érdekében az alábbiakban ismertetjük egy megvalósított tranzisztor paramétereit: Az automatikus eró'sítésszabályozásra alkalmas tranzisztor lapkája p* típusú 0,15 mm vastag 0,01 illám specifikus ellenállású rétegből és nagy-ellenállású - 3í2/cm rétegből áll. Az n típusú diffúziós fő 4 bázisréteg 0,0012 mm vastag. SiO, anyagú első 2 védőrétegében 0,07 x 0.07 mm méretű 3 kollektorablak, második 5 védőrétegében 0,06 x 0,02 mm méret 6 bázisablak és 0,005 x 0,04 mm méretű 9 emitterablak van. A 9 emitterablak és a 6 bázisablak közötti távolság 0,01 mm. Az n típusú - erősen szennyezett - diffúziós 7 réteg többségi töltéshordozóinak sűrűsége kb. 1020 atom/ cm3 . A réteg az emitter-bázis átmenettől nem kevesebb, mint 0,002 - 0,003 mm távolságra helyezkedik el. Az emitter 10 kivezetése alumíniumból készült, és 12 csatlakozófelületének mérete 0,02 x 0,6 x 0,005 mm. A 2,5 védőrétegek vastagsága 0.00015 ill 0.0002 mm A fenti felépítés a kollektor-bázisátmeneten 1000 A/cm3 áramsűrűséget, 200 MHz-nel 2-6 mA közötti aramvaltozas hatására 25 dB erősítésváltozást, 4 dB-t meg nem haladó zajtényezőt, 15 dB-nél nagyobb erősítési tényezőt (2 mA árammal), 600 MHz fölötti határfrekvenciát és optimális beállításban a kollektor-bázis körben 3-7 psec időállandót tesz lehetővé. A tranzisztor stabilan üzemel TV csatornaváltóban, középfrekvenciás erősítőben az I—III Tv sávban. Ha a tranzisztor elemeinek méretét és a diffúziós fő 4 bázisréteg mélységét variáljuk, elérhető 900 1000 MH? működési frekvencia is, ahol a kollektorbázis kör időállandója kisebb, mint 3 psec, a zajtényező 3 dB es 800 MHz-en az 5 erősítési tényező nagyobb mint 12 dB. A tranzisztor üveg vagy műanyagtokban hozható forgalomba. A találmány szerinti tranzisztor előállításának módja az alábbi: 1Q Az epitaxiális, pp* típusú 1 réteg mindkét oldalára Si0 2 alapanyagú 2 védőréteget viszünk fel. A védőrétegbe 2 koUektorabiakot maratunk, ezen át diffúzió útján kialakítjuk a fő 4 bázisréteget. Ezután második 5 védőréteget viszünk fel, amelyen 6 bázisablakot maratunk, amelyen át diffúzióval a fő )5 4 bázisrétegben csaknem fémes vezetőképességű 7 réteget alkítunk ki. A 6 bázisablakon át 8 kivezetés létrehozásához ötvözetet gőzölögtetünk fel. Ezután a védőrétegbe 9 emitterablakot maratunk, ezen at felgó'zölögtetéssel és maratással elkészítjük az emitter kivezetését, majd ötvözéssel emitter-ÍQ -átmenetet hozunk létre. Az emitter 10 kivezetésének 12 csatlakozófelületét maratással nagyobb felületűre alakítjuk ki, mint a 9 emitterablak. Célszerű a hőkezelések folyamán a hőfokváltozások sebességét S C" /perc alatt tartani 25 Az eljárást az alábbi foganatosítás! példával illusztráljuk. A p'p típusú epitaxiális germánium lapkara etoxüan hőbontásával 650 C°-on két óra alatt SiO, védőréteget viszünk fel. A védőréteget oxigén atmoszférában 350 C°-on egy óra időtartamban stabilizáljuk. A SiO, védőrétegben „ fotolitograliai utón kialakítjuk a 3 kollektorablakot. Ezután diffúzióval létrehozzuk a fő 4 bázisréteget, majd második SiO, anyagú 5 védőréteget viszünk fel, amelyen 6 bázisablakot maratunk, majd arzénnek a bázisrétegbe diffundáltatásával kialakítjuk a 7 réteget, amelynek töltéshordozó koncentrációja 102 ° atom/cm 3 , majd vákuumban aran>ai. ezüstöt és antimont tartalmazó ötvözet felgőzölögtetésével kialakítjuk a bázis 8 kivezetését. Ezután a védőrétegen maratással 9 emitterablakot képezünk ki. ezen át vákuumban 0,5 mikron vastag aluminiumrétegel gőzölögtetünk fel és a 11 emittert ezt követő maratással és ötvözetei alakítjuk ki. Maratással a 9 emitterablaknál nagyobb felületet alakítunk ki, amely az emitter 10 kivezetésének 12 csatlakozófelületét képezi. Az ötvözést olyan hőmérsékletváltozás-sebességgel kell végezni, hogy az ne váltson ki a védőrétegben mechanikus feszültségeket. A találmány szerint előállított PNP elrendezésű germánium epitaxiális planár tranzisztorra jellemző, hogy nagy a határfrekvenciája, kicsi a káros emitter-kollektor kapacitása, nagy az üzembiztonsága és kis szórású paraméterekkel állítható e~ elő. 50 SZABADA IMI IGÉNYPONTOK 55 1. PNP elrende7c, iú' germanium epitaxiális planár tranzisztor, amelynek kollektor-bázis átmeneténél lényegesen kisebb telületü emitter-bazis átmenete, és emitterénél nagyobb, de kollektoránál kisebb felületű bázisrétege van, azzal jellemezve, hogy a kollektor epitaxiális rétegének (1) nagyobb SO ellenállású felületével, továbbá az emitterbázis átmenettel és a kollektor-bázis átmenettel határolt fő bázisrétegben (4), annak teljes szélességében, a kollektor rétegébe nyulo n' típusú további réteg <7i van kiképezve, amelvnek ellenállása a többségi töltéshordozók sűrűsége következtében kisebb a fő 66 bázisréteg (4) ezen n* típusú réteg (7) és az emitter-bázis átmenet közötti szakaszának ellenállasánál. 2. Az 1. igénypont szerinti tranzisztor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az n* típusú réteg (7) többségi töltéshordozóinak sűrűsége legalább 1020 atom köbcentiméterenként, és 70 a réteg határa az emitter-bázis átmenettől legalább 0,002 mm távolságban van. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti tranzisztor kiviteli alakja, azzal jellemezve, hogy az emitter (11) kivezetése (12) az emitterréteg külső felülete mentén, annál nagyobb felüle•75 ten, de a fő bázisréteg határain belül fekszik. 2
