Regensburg 1998 – wissenschaftliches Programm

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HL: Halbleiterphysik

HL 14: Bauelemente II

HL 14.3: Vortrag

Dienstag, 24. März 1998, 11:00–11:15, H17

Silizium Bipolartransistoren für Hochtemperaturanwendungen — •M. Pohl^1,2, T. F. Meister¹ und H. von Philipsborn² — ¹Siemens AG, Zentralabteilung Technik ZT ME 2, D-81730 München — ²Universität Regensburg, Fakultät Physik, D-93040 Regensburg

Für bestimmte Elektronik-Anwendungen braucht man Transistoren, die bei Temperaturen weit über 100^∘C noch zuverlässig arbeiten. Bipolartransistoren können mit wesentlich geringerem Aufwand als CMOS-Transistoren für Hochtemperatur-Elektronik verwendet werden.

In dieser Arbeit wird die Funktionsfähigkeit von Si- und SiGe-Bipolar-Transistoren bis zu Temperaturen von 200^∘C gezeigt. Die intrinsische Ladungsträgerdichte und damit der Sperrstrom steigt mit der Temperatur, was die Eigenschaften von Übergängen und Isolationen beeinträchtigt und damit die Transistorfunktion verändert. Bei den untersuchten aktuellen Produktions- und Labortechnologien blieb die Kollektorisolation über 200^∘C hinaus intakt. Die Stromverstärkung erwies sich als relativ wenig temperaturabhängig: Bei Kollektorstromdichten um 1 mA/µ m² wurde für die Stromverstärkung im Temperaturbereich zwischen 20^∘C und 200^∘C bei Si-Transistoren ein Temperaturkoeffizient von ca. 1 · 10⁻³/K gefunden, für SiGe entsprechend ca. 5 · 10⁻⁴/K. Zudem wurden Degradationseffekte in Abhängigkeit von Temperatur und Stromstärke untersucht. Dabei ergab sich nur bei sehr hohen Stromdichten in Abhängigkeit von der Temperatur eine reversible Basisstromdegradation. Ansätze zur Modellierung der Degradationsmechanismen werden diskutiert.