DE10249893A1 - Halbleiterschaltung - Google Patents

Halbleiterschaltung

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Abstract

Eine Halbleiterschaltung wird gebildet, die eine hohe Durchschlagspannung aufweist, und die zur Ausgabe eines großen Stroms geeignet ist. Feldtransistoren (Q1, Q11) sind kreizgekoppelt. Der Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) sind nicht direkt mit dem Drainanschluß eines MOS-Transistors (Q4) verbunden, sondern mit dem Basisanschluß eines Bipolartransistors (Q12). Der zweite Feldtransistors (Q11) hat seinen Sourceanschluß mit dem Kollektoranschluß des Bipolartransistors (Q12) verbunden, und der MOS-Transistor (Q4) hat seinen Drainanschluß mit dem Emitteranschluß des Bipolartransistors (Q12) verbunden. Wenn der Stromverstärkungsfaktor des Bipolartransistors (Q12) als beta angenommen wird, dann kann der Strom des Ausgangssignals (SO) ungefähr beta-mal größer sein.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung und eine Halbleiterschaltung zur deren Verwendung, die für einen Aufbau und eine Schaltung verwendet werden können, die in Kombination beispielsweise Feldtransistoren und bipolare Transistoren aufweisen.
  • Fig. 21 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels für den Aufbau eines Inverters, der als Anzeigentreiber ausgelegt ist. Die PMOS-Transistoren Q1 und Q3 sind kreuzgekoppelt und über NMOS-Transistoren Q2 und Q4 jeweils mit ihren Drainanschlüssen mit Masse GND verbunden. Ein Potential Vdd (>0) wird an die Sourceanschlüsse und die Backgates (Rückgates) der Transistoren Q1 und Q3 angelegt. Ein Eingangssignal SI und ein logisch invertiertes Signal des Eingangssignals SI, das durch den Inverter INV erhalten wird, werden jeweils an die Gateanschlüsse der Transistoren Q4 und Q2 angelegt.
  • Wenn das Eingangssignal SI die logischen H-Pegel und L-Pegel annimmt, werden folglich Potentiale von ungefähr 0 und Vdd jeweils an die Drainanschlüsse der in Serie geschalteten Transistoren Q3 und Q4 angelegt. Die Transistoren Q1 bis Q4 bilden also einen Inverter. Da die Transistoren Q1 und Q3 kreuzgekoppelt sind, ist darüber hinaus das Potential an den Drainanschlüssen der Transistoren Q3 und Q4 gegen Rauschen im Eingangssignal SI stabil.
  • Wenn in dem oben genannten Aufbau das Potential Vdd auf 100 V oder höher eingestellt ist, ist es möglich, einen Inverter zu realisieren, der ein Ausgangssignal mit einer Übergangsbreite von 100 V oder mehr aufweist, indem das Eingangssignal SI mit einer Übergangsbreite von einigen Volt verwendet wird. Das Einstellen des Potentials Vdd derart hoch erfordert jedoch, daß die Transistoren Q1 und Q3 eine höhere Gatedurchschlagspannung aufweisen. Aus diesem Grund ist für die Transistoren Q1 und Q3 ein Aufbau mit einem dickeren Gateoxidfilm (im allgemeinen ein Feldisolationsfilm) vorgesehen. Ein Transistor mit einem dickeren Gateoxidfilm wird allgemein als Feldtransistor bezeichnet.
  • Fig. 22 zeigt eine Teilquerschnittsansicht des Aufbaus eines Feldtransistors 200, der als Transistor Q1 und Q3 verwendet werden kann. Eine Halbleiterschicht 2 vom N--Typ ist auf einem P--Typ Substrat 1 gebildet, und eine N+-Typ Halbleiterschicht 3 ist selektiv dazwischenliegend angeordnet. Über der Halbleiterschicht 3 (auf der dem Substrat 1 gegenüberliegenden Seite) sind selektiv ein Feldisolationsfilm 8, P-Typ Halbleiterschichten 51 und 52 und eine N-Typ Halbleiterschicht 4 in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet. Die Halbleiterschichten 51 und 52 liegen sich mit dem Feldisolationsfilm 8 dazwischenliegend gegenüber, und eine Elektrode 9 weist zum Feldisolationsfilm 8 in Richtung der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 zwischen den Halbleiterschichten 51 und 52.
  • Die P+-Typ Halbleiterschichten 13 und 7 und die N+-Typ Halbleiterschicht 6 sind auf den oberen Oberflächen der P-Typ Halbleiterschichten 51 und 52 und der N-Typ Halbleiterschicht 4jeweils gebildet. Eine Elektrode 14 ist auf der Halbleiterschicht 13 gebildet, und eine Elektrode 10 ist mit der Halbleiterschicht 7 verbunden. Die Elektrode 10 ist auch mit der Halbleiterschicht 6 verbunden und zur Halbleiterschicht 2 durchgeschaltet, die als Rückgate (Backgate) des Feldtransistors 200 dient.
  • Wenn ein Potential, das kleiner ist als das der Halbleiterschicht 2, an die Elektrode 9 angelegt wird, wird der Leitfähigkeitstyp des Hauptoberflächenteils der Halbleiterschicht 2, das zur Elektrode 9 weist, in einen P-Typ invertiert. Wie schematisch durch einen Pfeil 33 gezeigt, bringt das Anlegen eines Potentials, das größer ist als das der Halbleiterschicht 51, an die Halbleiterschicht 52, Löcher zur Bewegung von der Halbleiterschicht 52 zu der Halbleiterschicht 51 durch die Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2. Der Feldtransistor 200 arbeitet somit als PMOS-Transistor. Der zwischen der Elektrode 9 und der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 liegende Feldisolationsfilm 8 ist 10 mal dicker als ein herkömmlicher Gateisolationsfilm, so daß die Gatedurchschlagspannung ungefähr gleich der Durchschlagspannung zwischen dem Sourceanschluß und dem Drainanschluß eingestellt werden kann.
  • Da der Feldtransistor den Feldisolationsfilm als seinen Gateisolationsfilm verwendet, ist sein effektiver Widerstand im EIN-Zustand, der durch das Produkt von EIN-Zustand Widerstand- und Elementbereich ausgedrückt werden kann, extrem schlecht. Folglich braucht man zur Realisierung eines Anzeigentreibers, der einen großen Ausgangsstrom liefern muß, herkömmliche NMOS- Transistoren Q5 und Q6.
  • Das Potential Vdd wird an den Drainanschluß des Transistors Q5 geliefert, und der Sourceanschluß und der Rückgateanschluß des Transistors Q6 sind mit Masse GND verbunden. Der Gateanschluß des Transistors Q5 ist mit den Drainanschlüssen der Transistoren Q3 und Q4 verbunden, und das Eingangssignal SI wird an das Gate des Transistors Q6 angelegt. Der Sourceanschluß und der Rückgateanschluß des Transistors Q5 und der Drainanschluß des Transistors Q6 sind miteinander verbunden, und ein Ausgangssignal 50 wird von dort geliefert. Die Gatedurchschlagspannung des Transistors Q5 kann jedoch nicht derart hoch ausgelegt werden, wie die des Feldtransistors, so daß eine Sicherungsdiode D notwendig ist, wie beispielsweise in "60 V Field NMOS and PMOS transistors for multi-voltage system integration", Proceedings of 2001 International Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs, Seiten 259-262, diskutiert.
  • Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Halbleiterschaltung mit hoher Durchschlagspannung und großem Ausgangsstrom, und die Schaffung einer Halbleitervorrichtung, die für eine derartige Halbleiterschaltung anwendbar ist.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung enthält eine Halbleiterschaltung einen ersten und zweiten P-Typ Transistor, einen ersten und zweiten N-Typ MOS-Transistor und einen ersten NPN-Typ Bipolartransistor. Der erste und zweite Feldtransistor und der erste und zweite MOS-Transistor haben jeweils einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß. Der erste Bipolartransistor hat einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß. Ein Potential wird an den Sourceanschluß des ersten Feldtransistors, an den Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors und an den Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors angelegt. Dieses Potential ist größer als ein an den Sourceanschluß des ersten MOS-Transistors angelegtes Potential und ein an den Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors angelegtes Potential. Der Drainanschluß des ersten Feldtransistors und der Drainanschluß des ersten MOS-Transistors sind mit dem Gate des zweiten Feldtransistors Verbunden. Der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors ist mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors und der Basis des ersten Bipolartransistors verbunden. Ein Ausgangssignal wird an einem Verbindungspunkt erhalten, an dem der Drainanschluß des zweiten MOS-Transistors und der Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors miteinander verbunden sind. Die Signale, die zueinander komplementär sind, werden jeweils an den Gateanschluß des ersten MOS-Transistors und den Gateanschluß des zweiten MOS-Transistors angelegt.
  • Aufgrund der Stromverstärkung durch den ersten Bipolartransistor kann ein großer Strom als Ausgangssignal erhalten werden. Darüber hinaus ist es nicht notwendig, zusätzlich zu einem NMOS- Transistor eine Sicherungsdiode anzuordnen.
  • In der Halbleiterschaltung bilden der zweite Feldtransistor und der erste Bipolartransistor vorzugsweise einen gateisolierten Bipolartransistor, im folgenden auch als Isolationsgatebipolartransistor bezeichnet.
  • Aufgrund der Leitfähigkeitsmodulation erhöht sich die Anzahl der Ladungsträger oder einfach nur Träger (Carrier), so daß ein noch größerer Strom als Ausgangssignal erhalten werden kann.
  • Die Halbleiterschaltung enthält ferner vorzugsweise einen dritten N-Typ MOS-Transistor. Der dritte MOS-Transistor hat einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß. An den Gateanschluß des dritten MCS-Transistors wird ein Signal angelegt. Das Signal hat die gleiche Logik wie das Signal, das an den Gateanschluß des zweiten MOS-Transistors angelegt ist. Der Sourceanschluß des dritten MOS-Transistors ist mit dem Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors verbunden.
  • Der Drainanschluß des dritten MOS-Transistors ist mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors, dem Drainanschluß des zweiten Feldtransistors und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors verbunden.
  • Der dritte MOS-Transistor ist eingeschaltet, wenn der zweite Feldtransistor ausgeschaltet ist. Die Spannung zwischen dem Emitteranschluß und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors kann folglich klein sein, um eine Reduzierung seiner Durchschlagspannung zu unterdrücken.
  • Insbesondere wenn der zweite Feldtransistor und der erste Bipolartransistor einen Isolationsgatebipolartransistor (ein Bipolartransistor mit einem isolierten Gate) bilden, ist die Spannung am pn-Übergang, der durch die fünfte Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht gebildet wird, ungefähr 0, so daß die Ausschaltoperation des Isolationsgatebipolartransistors beschleunigt werden kann, und Energieverluste beim Schalten reduziert werden können. Ebenso ist der dritte MOS-Transistor aus, wenn der zweite Feldtransistor eingeschaltet ist, so daß die Verbindung zwischen dem Emitteranschluß und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors offen ist, und der EIN-Zustand Widerstand des Isolationsgatebipolartransistors keine nachteiligen Wirkungen hat.
  • Die Halbleiterschaltung enthält ferner vorzugsweise einen dritten N-Typ Feldtransistor. Der dritte Feldtransistor hat einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß. Das Gate des dritten Feldtransistors ist mit dem Drainanschluß des ersten MOS-Transistors und dem Drainanschluß des ersten Feldtransistors verbunden. Der Sourceanschluß des dritten Feldtransistors ist mit dem Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors verbunden. Der Drainanschluß des dritten Feldtransistors ist mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors, dem Drainanschluß des zweiten Feldtransistors und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors verbunden.
  • Der dritte Feldtransistor ist eingeschaltet, wenn der zweite Feldtransistor ausgeschaltet ist. Entsprechend ist es möglich, die Potentialdifferenz zwischen dem Emitteranschluß und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors gering zu halten, um die Verringerung seiner Durchschlagspannung zu reduzieren.
  • Insbesondere wenn der zweite Feldtransistor und der erste Bipolartransistor einen Isolationsgatebipolartransistor bilden, ist die Spannung am pn-Übergang, der durch die fünfte Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht gebildet wird, ungefähr Null, so daß die Ausschaltoperation des Isolationsgatebipolartransistors beschleunigt und der Energieverlust beim Schalten reduziert werden kann. Ebenso ist der dritte MOS-Transistor ausgeschaltet, wenn der zweite Feldtransistor eingeschaltet ist, so daß die Verbindung zwischen dem Emitteranschluß und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors offen ist, und der EIN-Zustand Widerstand des Isolationsgatebipolartransistors keine nachteiligen Wirkungen hat.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung enthält eine Halbleiterschaltung einen ersten und zweiten P-Typ Feldtransistor, einen ersten und zweiten N-Typ MOS-Transistor und einen ersten und zweiten Bipolartransistor. Der erste und zweite Feldtransistor und der erste und zweite MOS-Transistor haben jeweils einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß. Der erste Bipolartransistor ist vom NPN-Typ, und der zweite Bipolartransistor ist vom PNP-Typ. Diese Bipolartransistoren haben jeweils einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß. Ein Potential wird an den Sourceanschluß des ersten Feldtransistors und an den Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors angelegt. Das Potential ist dabei größer als die beiden Potentiale, die an den Sourceanschluß des ersten MOS-Transistors und an den Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors angelegt sind. Der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors ist mit dem Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors oder mit dem Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors verbunden. Der Drainanschluß des ersten Feldtransistors und der Drainanschluß des ersten MOS-Transistors sind mit dem Gateanschluß des zweiten Feldtransistors verbunden. Der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors ist mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors, dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors und dem Kollektoranschluß des zweiten Bipolartransistors verbunden. Der Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors und der Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors sind miteinander verbunden.
  • Der erste Bipolartransistor und der zweite Bipolartransistor bilden einen Thyristor, und ein großer Strom kann vom Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors ausgegeben werden.
  • In der Halbleiterschaltung ist der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors vorzugsweise mit dem Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors verbunden. Die Halbleiterschaltung enthält ferner einen ersten Widerstand. Der erste Widerstand ist zwischen den Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors und den Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors geschaltet.
  • Ein Spannungsabfall, der durch den Stromfluß durch den Widerstand erzeugt wird, wenn der zweite Feldtransistor und der erste Bipolartransistor eingeschaltet sind, liefert eine Vorspannung zwischen dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors.
  • Die Halbleiterschaltung enthält ferner vorzugsweise einen dritten Feldtransistor. Die erste und zweite Stromelektrode des dritten Feldtransistors sind zwischen den Basisanschluß und den Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors geschaltet. Der Gateanschluß des dritten Feldtransistors ist mit. dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors verbunden.
  • Wenn der zweite Feldtransistor ein/ausgeschaltet ist, ist der dritte Feldtransistor aus/eingeschaltet, so daß die Operation des Thyristors einfach gestartet werden kann.
  • In der Halbleiterschaltung ist das Rückgate des dritten Feldtransistors vorzugsweise mit dem Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors verbunden.
  • Das Rückgate des dritten Feldtransistors kann auch als Rückgate des zweiten Feldtransistors, als Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors und als Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors verwendet werden. Darüber hinaus wird die Durchschlagspannung nicht verschlechtert.
  • Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung enthält eine Halbleiterschaltung einen ersten und zweiten P-Typ Feldtransistor, einen ersten und zweiten N-Typ MOS-Transistor und einen ersten PNP-Typ Bipolartransistor. Der erste und zweite Feldtransistor und der erste und zweite MOS-Transistor haben jeweils einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß. Der erste Bipolartransistor hat einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß. Ein Potential wird an den Sourceanschluß des ersten Feldtransistors, den Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors und den Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors angelegt. Das Potential ist größer als die beiden Potentiale, die jeweils an den Sourceanschluß des ersten MOS-Transistors und an den Sourceanschluß des zweiten MOS- Transistors angelegt werden. Der Drainanschluß des ersten Feldtransistors und der Drainanschluß des ersten MOS-Transistors sind mit dem Gateanschluß des zweiten Feldtransistors verbunden. Der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors ist mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors und dem Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors verbunden. Der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors ist mit dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors verbunden.
  • Wenn der zweite MOS-Transistor aus- und der zweite Feldtransistor eingeschaltet ist, schaltet ein Spannungsabfall aufgrund des Stromflusses durch den Widerstand den ersten Bipolartransistor ein. Dies ermöglicht die Ausgabe eines hohen Stroms.
  • In der Halbleiterschaltung ist das Rückgate des zweiten Feldtransistors vorzugsweise mit dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors verbunden. Die Halbleiterschaltung enthält ferner einen dritten P-Typ Feldtransistor. Ein Sourceanschluß, ein Drainanschluß und ein Gateanschluß des dritten Feldtransistors sind mit dem Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors, dem Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors jeweils verbunden.
  • Der dritte Feldtransistor erhöht den Stromverstärkungsfaktor des ersten Bipolartransistors.
  • Diese und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen im Folgenden im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
  • Fig. 1 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 2 und 3 Teilquerschnittsansichten eines Beispiels der Struktur einer Halbleitervorrichtung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 4 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 5 eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 6 eine Teilquerschnittsansicht eines anderen Beispiels des Aufbaus der Halbleitervorrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 7 eine Teilquerschnittsansicht gemäß einem noch anderen Beispiel des Aufbaus der Halbleitervorrichtung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 8 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 9 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 10 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 11 eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 12 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 13 ein Schaltungsdiagramm eines anderen Beispiels des Aufbaus der Halbleiterschaltung gemäß dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 14 eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 15 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 16 eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß dem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 17 ein Schaltungsdiagramm eines anderen Beispiels des Aufbaus der Halbleiterschaltung gemäß dem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 18 ein Schaltungsdiagramm eines Beispiel des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
  • Fig. 19 eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleitervorrichtung gemäß dem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 20 eine Teilquerschnittsansicht eines anderen Beispiels des Aufbaus der Halbleitervorrichtung gemäß dem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel;
  • Fig. 21 ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus einer herkömmlichen Halbleiterschaltung; und
  • Fig. 22 eine Teilquerschnittsansicht der Struktur einer herkömmlichen Halbleiterschaltung.
  • Im folgenden werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
    • Erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 1 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Diese Halbleiterschaltung kann beispielsweise als Anzeigentreiber verwendet werden. Ein Eingangssignal SI ist dabei ein Signal, das binäre Logikpegel "H" und "L" annehmen kann, mit einer Übergangsbreite von einigen Volt, beispielsweise für TTL-Pegel. Ein Ausgangssignal 50 ist dabei ein Signal, das binäre Logikpegel "H" und "L" mit einer Übergangsbreite von ungefähr Vdd aufweist, wobei das Potential Vdd zwischen 100 und 300 V einstellbar ist.
  • Die PMOS-Transistoren Q1 und Q11 sind Feldtransistoren, und die NMOS-Transistoren Q2 und Q4 sind herkömmliche MOS-Transistoren. Gemäß der Erfindung umfaßt der Ausdruck "MOS-Transistoren" auch diejenigen Transistoren, bei denen als Gateisolationsfilm ein anderer Feldisolationsfilm als ein Oxid enthalten ist.
  • Das Potential Vdd wird an die Sourceanschlüsse und die Rückanschlüsse der Transistoren Q1 und Q11 und an den Kollektoranschluß eines NPN-Transistors Q12 angelegt. Die Sourceanschlüsse der Transistoren Q2 und Q4 sind beide mit Masse GND verbunden, und werden mit einem Nullpotential versehen. Die Transistoren Q1 und Q2 haben ihre Drainanschlüsse mit dem Gateanschluß des Transistors Q11 verbunden. Der Transistor Q11 hat seinen Drainanschluß mit dem Gateanschluß des Transistors Q1 und dem Basisanschluß des Transistors Q12 verbunden. Der Drainanschluß und der Rückgateanschluß des Transistors Q4 und der Emitteranschluß des Transistors Q12 sind miteinander verbunden. Das Ausgangssignal 50 wird an diesem Verbindungspunkt erhalten. Das Eingangssignal SI wird an den Gateanschluß des Transistors Q4 angelegt, und das invertierte Eingangssignal SI, das durch einen Inverter INV erhalten wird, wird an den Gateanschluß des Transistors Q2 angelegt.
  • Ähnlich wie im Stand der Technik sind die Transistoren Q1 und Q11 kreuzgekoppelt. Im Gegensatz zum Stand der Technik sind jedoch der Gateanschluß des Transistors Q1 und der Drainanschluß des Transistors Q11 nicht direkt mit dem Drainanschluß des Transistors Q4 verbunden, sondern mit dem Basisanschluß des Transistors Q12.
  • Wenn der Stromverstärkungsfaktor des Transistors Q12 gleich β ist, und die Stromtreiberfähigkeiten der Transistoren Q3 und Q11 als gleich angenommen werden, dann kann der Inverter gemäß der Erfindung folglich das Ausgangssignal 50 mit einem Strom liefern, der ungefähr β-mal größer ist als der, der durch den Inverter geliefert wird, der durch die Transistoren Q1 bis Q4 gebildet wird. Dadurch ist es nicht notwendig, die NMOS- Transistoren Q5 und Q6 separat anzuordnen, und folglich ist keine Sicherungsdiode D erforderlich.
  • Die Transistoren Q11 und Q12 können zusammen als Isolationsgatebipolartransistor 101 realisiert werden, der im folgenden als "IGBT" bezeichnet wird. Selbst wenn der Transistor Q11 größenmäßig ungefähr gleich dem Transistor Q3 ist, erhöht sich die Anzahl der Carriers in diesem Fall aufgrund der Leitfähigkeitsmodulation um γ. Die Realisierung der Transistoren Q11 und Q12 als IGBT 101 liefert folglich das Ausgangssignal 50, das einen noch größeren Strom aufweist. Im folgenden wird zuerst der Aufbau einer Halbleitervorrichtung 1 beschrieben, die ähnlich zu dem Aufbau des IGBT 101 ist, dessen Aufbau im Anschluß beschrieben wird.
  • Fig. 2 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus der Halbleitervorrichtung 100 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Halbleiterschicht 2 vom W-Leitfähigkeitstyp ist beispielsweise als Wanne in einem Halbleitersubstrat 1 vom V-Leitfähigkeitstyp gebildet. Die Feldisolationsfilme 80 und 81 werden selektiv in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet. Ebenso werden die Halbleiterschichten 51 und 52 selektiv in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet; und die Halbleiterschichten 51 und 52 sind beide vom P- Leitfähigkeitstyp. Zwischen den Halbleiterschichten 51 und 52 ist der Feldisolationsfilm 81 dazwischenliegend angeordnet.
  • Eine Halbleiterschicht 4 vom N-Leitfähigkeitstyp ist auch selektiv in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet. In der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 ist die Halbleiterschicht 4 neben der Halbleiterschicht 52 auf der der Halbleiterschicht 51 gegenüberliegenden Seite gebildet. Die Halbleiterschichten 4, 51 und 52 sind zwischen den Feldisolationsfilmen 80 angeordnet, die als ein Paar in dem Abschnitt auftreten. Diese Feldisolationsfilme 80 können jedoch in einem nicht gezeigten Bereich in dem Abschnitt derart miteinander gekoppelt sein, daß sie in einer Draufsicht die Halbleiterschichten 4, 51 und 52 umgeben.
  • Ein Halbleiterschicht 12 vom N+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 51 gebildet, eine Halbleiterschicht 7 vom P+- Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 52 gebildet, und eine Halbleiterschicht 6 vom N+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 4 gebildet. Diese Schichten sind auf der der Halbleiterschicht 2 gegenüberliegenden Seite gebildet.
  • Eine Halbleiterschicht 3 vom N+-Leitfähigkeitstyp weist zu den Halbleiterschichten 4, 51 und 52 auf der der Hauptfläche der Halbleiterschicht 2 gegenüberliegenden Seite. Die Halbleiterschicht 3 ist beispielsweise zwischen dem Substrat 1 und der Halbleiterschicht 2 angeordnet; wenn die Halbleiterschicht 2 als Wanne betrachtet wird, dann ist die Halbleiterschicht 3 eine vergrabene Schicht in der Wanne.
  • Eine Elektrode 9 zeigt zu dem Teil der Halbleiterschicht 2 zwischen den Halbleiterschichten 51 und 52, zwischen denen der Feldisolationsfilm 81 dazwischenliegend angeordnet ist. Eine Elektrode 11 ist auf der Halbleiterschicht 12 gebildet. Ebenso ist eine Elektrode 10 in Kontakt mit beiden Halbleiterschichten 6 und 7 gebildet.
  • Wenn ein Potential, das kleiner ist als das der Halbleiterschicht 2, an die Elektrode 9 angelegt ist, wird der Leitfähigkeitstyp des Teils der Halbleiterschicht 2, der zur Elektrode 9 weist, in einen P-Typ invertiert. Durch Anlegen eines Potentials, das größer ist als das der Halbleiterschicht 51, an die Halbleiterschicht 52 über die Elektroden 10 und 11, werden Löcher zur Bewegung veranlaßt, wie schematisch durch den Pfeil 33 gezeigt, und zwar von der Halbleiterschicht 52 durch die Halbleiterschicht 2 hindurch zur Halbleiterschicht 51.
  • Ferner wird ein Potential, das kleiner ist als das der Halbleiterschicht 2, an die Halbleiterschicht 12 durch die Elektroden 11 und 10 angelegt, so daß Elektronen von der Halbleiterschicht 12 in die Halbleiterschicht 51 injiziert werden können. Diese Bewegung der Träger verursacht eine Leitfähigkeitsmodulation in der Halbleiterschicht 51, und es wird, wie schematisch durch den Pfeil 32 angedeutet, eine große Anzahl an Elektronen durch die Halbleiterschichten 2 und 3 hindurch in die Halbleiterschicht 4 injiziert. Dadurch fließt ein Strom von der Elektrode 10 zur Elektrode 11. Die Halbleitervorrichtung 100 arbeitet somit als IGBT. Da der Feldisolationsfilm 81, der zwischen der Elektrode 9 und der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 angeordnet ist, zehnmal dicker ist als ein herkömmlicher Gateisolationsfilm, kann die Gatedurchschlagspannung ungefähr auf den gleichen Wert gesetzt werden, wie die Durchschlagspannung zwischen dem Sourceanschluß und dem Drainanschluß.
  • Durch Modifizieren des IGBT 100 kann der in Fig. 3 gezeigte IGBT 101 implementiert werden. Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus des IGBT 101. Ein Feldisolationsfilm 82 ist in der Halbleiterschicht 51 auf der den Halbleiterschichten 2 und 3 gegenüberliegenden Seite gebildet. Darüber hinaus, ebenfalls auf der den Halbleiterschichten 2 und 3 gegenüberliegenden Seite ist eine Halbleiterschicht 13 vom P+-Leitfähigkeitstyp auf der Halbleiterschicht 51 gebildet, so daß die Feldisolationsschicht 82 sandwichartig zwischen der Halbleiterschicht 13 und der Halbleiterschicht 12 angeordnet ist. Eine Elektrode 14 ist mit der Halbleiterschicht 13 verbunden.
  • Verglichen mit dem IGBT 101 gemäß Fig. 1 bildet die Halbleiterschicht 51 den Drainanschluß des Transistors Q11, die Halbleiterschicht 52 dessen Sourceanschluß und die Halbleiterschichten 2, 3 und 4 dessen Rückgateanschluß, und die Elektrode 9 dessen Gateanschluß. Der Emitteranschluß des Transistors Q12 ist durch die Halbleiterschicht 12 gebildet, sein Basisanschluß durch die Halbleiterschicht 51 und sein Kollektoranschluß durch die Halbleiterschichten 2, 3 und 4.
  • Die Elektroden 9, 10, 11 und 14 dienen jeweils als Gateelektrode, Emitterelektrode und Kollektorelektrode des IGBT 101 sowie als Basiselektrode des Transistors Q12. Im folgenden wird die Elektrode 14 einfach als Basiselektrode 14 des IGBTs bezeichnet.
  • In dem IGBT 101 wird ein Teil der P+-Halbleiterschicht 13 des Feldtransistors 200, der unter Bezugnahme auf Fig. 22 genauer beschrieben wird, durch die Halbleiterschicht 12 ersetzt, und der Feldisolationsfilm 82 zusätzlich gebildet. Folglich ist keine aufwendige Modifikation des Herstellungsprozesses erforderlich, und der Elementenbereich wird nicht übermäßig vergrößert. Die Elektroden 9, 10, 11 und 14 des IGBTs 101 können alle auf der Hauptoberflächenseite gebildet werden.
  • Die Elektroden 9, 10, 11 und 14 des IGBTs 101, wie oben gezeigt, sind jeweils mit dem Drainanschluß des Transistors Q2, dem Sourceanschluß des Transistors Q1, dem Drainanschluß des Transistors Q4 und dem Gateanschluß des Transistors Q1, die alle in Fig. 1 gezeigt sind, verbunden, wodurch die Halbleiterschaltung gemäß Fig. 1 gebildet wird.
    • Zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung; in dem Schaltungsdiagramm nach Fig. 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist zusätzlich ein Widerstand 15 gebildet. Diese Halbleiterschaltung ist beispielsweise auch als ein Anzeigentreiber verwendbar.
  • Ein Ende des Widerstandes 15 ist mit dem Drainanschluß des Transistors Q11 und dem Basisanschluß des Transistors Q12 verbunden, und sein anderes Ende ist mit dem Emitteranschluß des Transistors Q12 (also dem Kollektoranschluß des IGBT 101) und dem Drainanschluß des Transistors Q4 verbunden.
  • In der Halbleiterschaltung ist der Basisanschluß des Transistors Q12 durch den Widerstand 15 mit dem Drainanschluß des Transistors Q4 verbunden. Dadurch wird verhindert, daß die Basis des Transistors Q12 in den Floating-Zustand kommt, wenn das Eingangssignal SI auf logischem H-Pegel ist, und die Transistoren Q2 und Q11 ausgeschaltet und die Transistoren Q1 und Q4 eingeschaltet sind. Dies verhindert die Verringerung der Durchschlagspannung des Transistors Q12. Folglich kann die Verringerung der Durchschlagspannung des IGBT 101 verhindert werden, wenn die Transistoren Q11 und Q12 als IGBT 101 zusammen realisiert sind.
  • Wenn die Transistoren Q11 und Q12 als IGBT zusammen realisiert sind, begrenzt die Spannung, die am Widerstand 15 auftritt, die Vorwärtsvorspannung am pn-Übergang, der durch die Halbleiterschichten 12 und 51 gebildet wird. Dadurch wird die Ausschaltoperation des IGBT 101 beschleunigt, und der Energieverlust beim Schalten reduziert.
  • Der Widerstand 15 kann außerhalb des IGBT 101, wie in Fig. 4 gezeigt, angeordnet sein. Bezugnehmend auf Fig. 3 kann er beispielsweise zwischen den Elektroden 11 und 14 gebildet werden. Ferner kann der Widerstand 15 beispielsweise durch ein Polysilizium in dem Substrat 1 realisiert werden. Der Widerstand 15 kann auch in dem IGBT 101 implementiert werden, indem verteilte Widerstände (Teilwiderstände)der Halbleiterschichten verwendet werden, die den IGBT aufbauen.
  • Fig. 5 zeigt ein Querschnittsteilsansicht eines Beispiels des Aufbaus eines IGBT 102, wobei Elemente, die in dieser Darstellung nicht gezeigt sind, gleich denen in dem IGBT 101 sind. In diesem IGBT 102 sind die Elektroden 11 und 14 des IGBT 101 durch eine Basiselektrode 14a ersetzt, die die Funktion beider vereint und mit beiden Halbleiterschichten 12 und 13 in Kontakt ist. Ein verteilter Widerstand 15a durch die Halbleiterschicht 51 ist zwischen den Halbleiterschichten 12 und 13 gebildet, der eine ähnliche Funktion aufweist, wie der in Fig. 4 gezeigte Widerstand 15.
  • Fig. 6 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus eines IGBT 103, wobei die Elemente, die nicht in dieser Darstellung gezeigt sind, gleich denen des IGBT 101 sind. In dem IGBT 103 sind die Elektroden 11 und 14 des IGBT 101 durch eine Elektrode 14b ersetzt, die die Funktion beider Elektroden vereint und mit beiden Halbleiterschichten 12 und 13 in Kontakt ist. Die Elektrode 14b kontaktiert die Halbleiterschicht 13 mit einem Abstand von dem Feldisolationsfilm 82. Entsprechend besteht eine parallele Verbindung eines durch die Halbleiterschicht 51 gebildeten verteilten Widerstands 15d und eines durch die Halbleiterschicht 13 gebildeten verteilten Widerstandes 15b zwischen der Position, wo die Elektrode 14b mit der Halbleiterschicht 13 in Kontakt ist, und der Position, wo die Elektrode 14b in Kontakt mit der Halbleiterschicht 12 ist. Diese parallele Verbindung hat die gleiche Funktion wie der in Fig. 4 gezeigte Widerstand 15. Zu beachten ist, daß der verteilte Widerstand 15b gegenüber dem verteilten Widerstand 15d eine dominierende Rolle spielt, da die Halbleiterschicht 13 vom P+-Leitfähigkeitstyp ist und die Halbleiterschicht 51 vom P- Leitfähigkeitstyp ist.
  • Fig. 7 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels eines IGBT 104, wobei die Elemente, die nicht in der Darstellung gezeigt sind, die gleichen sind wie in dem IGBT 101. In dem IGBT 104 sind die Elektroden 14 und 11 gemäß dem IGBT 101 durch eine Elektrode 14c ersetzt, die in Kontakt mit beiden Halbleiterschichten 12 und 13 ist, und durch eine Elektrode 14c, die in Kontakt mit der Halbleiterschicht 12 ist. Die Elektrode 14c kontaktiert die Halbleiterschicht 12 über eine längere Strecke von der Halbleiterschicht 13, als die Elektrode 11c. Folglich existiert ein verteilter Widerstand 15c durch die Halbleiterschicht 12 zwischen der Position, wo die Elektrode 14c in Kontakt mit der Halbleiterschicht 13 ist, und der Position, wo die Elektrode 14c in Kontakt mit der Halbleiterschicht 12ist. Ebenso existiert ein verteilter Widerstand 15e aufgrund der Halbleiterschicht 51 zwischen der Position, wo die Elektrode 14c in Kontakt mit der Halbleiterschicht 13 ist und der Elektrode 11c, und ein verteilter Widerstand 15f durch die Halbleiterschicht 51 zwischen der Position, wo die Elektrode 14c in Kontakt mit der Halbleiterschicht 12 und der Elektrode 11c. Der kombinierte Widerstand der verteilten Widerstände 15c, 15e und 15f hat folglich die gleiche Funktion wie der in Fig. 4 gezeigte Widerstand 15. Zu beachten ist, daß der verteilte Widerstand 15c gegenüber den verteilten Widerständen 15e und 15f eine dominierende Rolle spielt, da die Halbleiterschicht 12 vom N+-Leitfähigkeitstyp ist und die Halbleiterschicht 51 vom P- Leitfähigkeitstyp.
    • Drittes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 8 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein NMOS-Transistor Q7 ist der in Fig. 1 gezeigten Schaltung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel hinzugefügt. Diese Halbleiterschaltung ist ebenfalls beispielsweise als Anzeigentreiber anwendbar.
  • Der Drainanschluß des Transistors Q7 ist mit dem Gateanschluß des Transistors Q1, dem Drainanschluß des Transistors Q11 und dem Basisanschluß des Transistors Q12 verbunden, und dessen Sourceanschluß und Rückgateanschluß sind mit Masse GND verbunden, ähnlich wie der Sourceanschluß des Transistors Q4. Das Eingangssignal SI wird an den Gateanschluß des Transistors Q7 angelegt, sowie an den Gateanschluß des Transistors Q4.
  • Wenn das Eingangssignal SI auf logischem H-Pegel ist, und der Transistors Q11 ausgeschaltet ist, sind beide Transistoren Q4 und Q7 eingeschaltet, und ein Potential, das an dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des Transistors Q12 angelegt ist, ist ungefähr gleich Null. Dadurch kann die Verringerung der Durchschlagspannung des Transistors Q12 verhindert werden. Wenn die Transistoren Q11 und Q12 zusammen mit dem IGBT 101 realisiert werden, ist die Spannung, die an den pn-Übergang angelegt ist, der durch die Halbleiterschicht 12 und die Halbleiterschicht 51 gebildet ist, ungefähr gleich Null. Dadurch wird die Ausschaltoperation des IGBT 101 beschleunigt und der Energieverlust beim Schalten reduziert.
  • Wenn das Eingangssignal SI auf logischem L-Pegel und der Transistor Q11 ausgeschaltet ist, sind beide Transistoren Q4 und Q7 ausgeschaltet. Dann ist die Verbindung zwischen dem Emitteranschluß und dem Basisanschluß des Transistors Q12 offen, und somit wird der Ein-Zustand Widerstand des IGBT 101 nicht nachteilig beeinträchtigt. Entsprechend wird der effektive Ein- Zustand Widerstand der in Fig. 8 gezeigten Schaltung nicht gestört.
    • Viertes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 9 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein NMOS-Transistor Q8 der in Fig. 1 gezeigten Schaltung gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel hinzugefügt ist. Die Halbleiterschaltung kann beispielsweise ebenfalls als Anzeigentreiber verwendet werden.
  • Der Transistor Q8 hat seinen Drainanschluß mit dem Gateanschluß des Transistors Q1, dem Drainanschluß des Transistors Q11 und dem Basisanschluß des Transistors Q12 verbunden, sein Sourceanschluß und sein Rückgateanschluß sind jeweils mit Masse GND verbunden, ähnlich wie der Sourceanschluß des Transistors Q4, und sein Gateanschluß ist mit den Drainanschlüssen der Transistoren Q1 und Q2 verbunden.
  • Der Transistor Q8 wird bei den gleichen Bedingungen, wie der Transistor Q7 gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel ein- und ausgeschaltet, so daß die gleiche Wirkung erhalten wird, wie gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel. Jedoch wird ein Feldtransistor als Transistor Q8 verwendet, da ein Potential von ungefähr gleich Vdd an das Gate des Transistors Q8 angelegt werden kann.
    • Fünftes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 10 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der Widerstand 17 und ein PNP-Transistor Q13 der in Fig. 4 gezeigten Schaltung gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel hinzugefügt sind, und die Verbindung des Rückgateanschlusses und des Sourceanschlusses des Transistors Q11 geändert ist. Die Halbleiterschaltung kann ebenfalls beispielsweise als Anzeigentreiber verwendet werden.
  • Der Rückgateanschluß und der Sourceanschluß des Transistors Q11, die gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel mit dem Kollektoranschluß des Transistors Q12 jeweils verbunden sind, sind gemäß diesem Ausführungsbeispiel jeweils mit dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des Transistors Q13 verbunden. Das Potential Vdd wird an dem Emitteranschluß des Transistors Q13 angelegt. Der Kollektoranschluß des Transistors Q13 ist mit dem Drainanschluß des Transistors Q11, dem Basisanschluß des Transistors Q12, dem Gateanschluß des Transistors Q1 und einem Ende des Widerstands 15 verbunden. Der Widerstand 17 liegt zwischen dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des Transistors Q13. Im übrigen sind die Elemente in gleicher Weise miteinander verbunden, wie gemäß dem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • Wenn gemäß diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel das Eingangssignal SI auf logischen L-Pegel geht, werden die Transistoren Q11 und Q12 eingeschaltet, und ein Spannungsabfall aufgrund eines Stromflusses durch den Widerstand 17 erzeugt eine Vorwärtsspannung zwischen dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des Transistors Q13. Dies erzeugt eine Thyristoroperation durch die Transistoren Q12 und Q13. Folglich kann ein großer Strom als Ausgangssignal 50 erhalten werden, der ungefähr der Stromcharakteristik einer Diode entspricht, an die eine Vorwärtsspannung angelegt ist, ohne die Eigenschaft des MOS-Transistors Q11 zu beeinträchtigen.
  • Der Widerstand 17 dient zur Unterdrückung einer Verringerung der Durchschlagspannung des Transistors Q13 und zur Reduzierung des Schaltverlustes, ähnlich wie der Widerstand 15, der die gleichen Funktionen für den Transistor Q12 ausübt.
  • Die Transistoren Q11, Q12 und Q13 können als IGBT 105 zusammen realisiert werden. Fig. 11 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus des IGBT 105. Diese Struktur unterscheidet sich von der in Fig. 3 gezeigten Struktur des IGBT 101 charakteristischerweise dadurch, daß die Halbleiterschichten 7 und 6 durch eine Feldisolationsfilm 83 getrennt sind, und die Elektrode 10 und eine Elektrode 16 jeweils mit diesen verbunden sind.
  • Die in Fig. 10 gezeigten Transistoren und die in Fig. 11 gezeigten Halbleiterschichten entsprechen jeweils einander, wie im folgenden gezeigt. Der Transistor Q11 wird mit der Halbleiterschicht 51 als sein Drainanschluß, der Halbleiterschicht 52 als sein Sourceanschluß, den Halbleiterschichten 2, 3 und 4 als sein Rückgateanschluß und durch die Elektrode 9 als sein Gateanschluß gebildet. Der Transistor Q12 wird durch die Halbleiterschicht 12 als sein Emitteranschluß (der Kollektoranschluß für den IGBT 105), durch die Halbleiterschicht 51 als seinen Basisanschluß und die Halbleiterschichten 2, 3 und 4 als seinen Kollektoranschluß (der Emitteranschluß für den IGBT 105) gebildet. Der Transistor Q13 wird durch die Halbleiterschicht 52 als sein Emitteranschluß (der Emitter für den IGBT 105), durch die Halbleiterschichten 2, 3 und 4 als seinen Basisanschluß und die Halbleiterschicht 51 als seinen Kollektoranschluß gebildet. Die Elektroden 9, 10, 11 und 14 dienen jeweils als Gateelektrode, Emitterelektrode, Kollektorelektrode und Basiselektrode des IGBT 105.
  • Während die Elektrode 16 mit den Halbleiterschichten 2, 3 und 4 verbunden ist, die jeweils als Rückgateanschluß des Transistors Q11, Kollektoranschluß des Transistors Q12 und Basisanschluß des Transistors Q13 dienen, ist die Elektrode 10 nicht direkt mit der Halbleiterschicht 6 verbunden. Der Widerstand 15 ist zwischen die Elektroden 11 und 14 geschaltet, und der Widerstand 17 ist zwischen die Elektroden 10 und 16 geschaltet.
  • Mit dem Einschalten des Transistors Q12 fließen Elektronen von der Halbleiterschicht 12, die den Emitteranschluß des Transistors bildet, in die Halbleiterschicht 4, die den Kollektoranschluß des Transistors bildet, und dann liefert ein Spannungsabfall am Widerstand 17 eine Vorwärtsspannung zwischen den Halbleiterschichten 4 und 52. Dadurch wird der Transistor Q13 eingeschaltet, und die Thyristoroperation, wie oben genannt, findet statt.
    • Sechstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 12 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei der in dem Schaltungsdiagramm gemäß Fig. 10 gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigte Widerstand 17 durch einen PMOS- Transistor Q14 ersetzt ist. Diese Halbleiterschaltung ist ebenfalls beispielsweise als Anzeigentreiber verwendbar.
  • Der Transistor Q14 hat seinen Gateanschluß und seinen Rückgateanschluß mit dem Emitteranschluß des Transistors Q13 und dem Sourceanschluß des Transistors Q11 verbunden, und das Potential Vdd ist daran angelegt. Der Drainanschluß des Transistors Q14 ist mit dem Basisanschluß des Transistors Q13, dem Rückgateanschluß des Transistors Q11 und dem Kollektoranschluß des Transistors Q12 verbunden. Der Gateanschluß des Transistors Q14 ist mit dem Drainanschluß des Transistors Q11, dem Kollektoranschluß des Transistors Q13 und dem Basisanschluß des Transistors Q12 verbunden.
  • Wenn der Transistor Q11 ein/ausgeschaltet ist, wird der Transistor Q14 aus/eingeschaltet, wodurch der Vorteil erhalten wird, daß gegenüber dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel, das den Widerstand 17 verwendet, der Thyristorbetrieb einfacher gestartet werden kann.
  • Ähnlich wie der in Fig. 9 gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigte Transistor Q8, ist der Transistor Q14 durch einen Feldtransistor gebildet. Wie gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel, kann der IGBT 105 ebenfalls in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel gebildet werden. Der Widerstand 15 kann durch den Transistor Q7 oder Q8 gemäß dem dritten oder vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel ersetzt werden.
  • Da der Transistor Q14 zwischen den Basisanschluß und den Emitteranschluß des Transistors Q13 geschaltet ist, liegt die Durchschlagspannung bei einer Diodenspannung, und die Durchschlagspannung reduziert sich nicht, selbst wenn der Transistor Q14 in die Vorspannungsrichtung geschaltet wird. Entsprechend können der Sourceanschluß und der Rückgateanschluß des Transistors Q14 beide mit dem Basisanschluß des Transistors Q13 verbunden werden, und der Drainanschluß des Transistors Q14 mit dem Emitteranschluß des Transistors Q13. Fig. 13 zeigt ein Schaltungsdiagramm des Aufbaus der Halbleiterschaltung, in der der Transistor Q14 der Halbleiterschaltung gemäß Fig. 12 anders geschaltet ist. In der in Fig. 13 gezeigten Konfiguration ist der Transistor Q14 einfach als ein Transistor Q17 gezeigt. Die Transistoren Q11, Q12, Q13 und Q17 können zusammen als eine Halbleitervorrichtung 109 realisiert werden. In der Halbleitervorrichtung 109 können die Rückgateanschlüsse der Transistoren Q11 und Q17 auch als Basisanschluß des Transistors Q13 und Kollektoranschluß des Transistors Q12 verwendet werden.
  • Fig. 14 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels der Struktur der Halbleitervorrichtung 109. In dem Bereich, in dem Feldisolationsfilm 81 und die Elektrode 9 in dem IGBT 101 vorhanden sind, wie in Fig. 3 gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt, ist ein Paar von Feldisolationsfilmen 81a und 81b mit einem Abstand gebildet, und die Elektroden 91 und 92 sind jeweils darauf gebildet. Eine P- Typ Halbleiterschicht 54 ist in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 in dem Teil gebildet, der zwischen den Feldisolationsfilmen 81a und 81b liegt, eine P+-Typ Halbleiterschicht 74 ist auf der Halbleiterschicht 54 auf der der Halbleiterschicht 2 gegenüberliegenden Seite gebildet, und eine Elektrode 24 ist auf der Halbleiterschicht 74 gebildet. Die Elektrode 92 ist durch die Elektrode 14 mit der Halbleiterschicht 13 verbunden.
  • Die in Fig. 13 gezeigten Transistoren und die in Fig. 14 gezeigten Halbleiterschichten entsprechen einander, wie im Folgenden gezeigt. Der Transistor Q11 ist durch die Halbleiterschicht 51, die als sein Drainanschluß dient, die Halbleiterschicht 54, die als sein Sourceanschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Rückgateanschluß dienen, und die Elektrode 91, die als sein Gateanschluß dient, gebildet. Der Transistor Q17 ist durch die Halbleiterschicht 54, die als sein Drainanschluß dient, die Halbleiterschicht 52, die als sein Sourceanschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Rückgateanschluß dienen, und die Elektrode 92, die als sein Gateanschluß dient, gebildet. Der Transistor Q13 ist durch die Halbleiterschicht 51, die als sein Kollektoranschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Basisanschluß dienen, und die Halbleiterschicht 54, die als sein Emitteranschluß dient, gebildet. Der Transistor Q12 ist durch die Halbleiterschicht 12, die als sein Emitteranschluß dient, die Halbleiterschicht 51, die als sein Basisanschluß dient, und die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Kollektoranschluß dienen, gebildet.
  • Das Potential Vdd wird an die Elektrode 24 geliefert, die Drainanschlüsse der Transistoren Q1 und Q2 sind mit der Elektrode 91 verbunden, der Gateanschluß des Transistors Q1 ist mit der Elektrode 14 verbunden, und der Drainanschluß des Transistors Q4 ist mit der Elektrode 11 verbunden. Der Widerstand 15 ist zwischen die Elektrode 11 und die Elektrode 14 geschaltet. Die Elektrode 10 dient dazu, den Sourceanschluß und den Rückgateanschluß des Transistors Q17 auf dem gleichen Potential zu halten, das nicht aus der Halbleitervorrichtung 109 herausgeführt werden muß.
    • Siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 15 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gemäß diesem Aufbau ist der Transistor Q12, der in der Schaltung in Fig. 1 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigt ist, durch einen PNP-Transistor Q15 ersetzt, und zusätzlich ist ein Widerstand 18 gebildet. Die Halbleiterschaltung kann ebenfalls beispielsweise als Anzeigentreiber verwendet werden.
  • Der Drainanschluß des Transistors Q11 und der Kollektoranschluß des Transistors Q15 sind miteinander verbunden, und weiter mit dem Drainanschluß des Transistors Q4 und dem Gateanschluß des Transistors Q1. Der Sourceanschluß und der Rückgateanschluß des Transistors Q11 sind mit dem Basisanschluß des Transistors Q15 und auch mit einem Ende des Widerstandes 18 verbunden. Das Potential Vdd wird an das andere Ende des Widerstands 18 angelegt. Die anderen Komponenten sind in ähnlicher Weise miteinander verbunden, wie gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel.
  • Wenn das Eingangssignal SI auf logischem H-Pegel ist, wird der Transistor Q4 eingeschaltet und der Transistor Q11 ausgeschaltet. Das Ausgangssignal 50 ist dann ungefähr auf Masse GND oder einem Potential gleich Null. Zu diesem Zeitpunkt fließt ein geringer Strom in den Widerstand 18, wobei der Spannungsabfall, der an dieser Stelle auftritt, klein gehalten werden kann, indem der Widerstand 18 auf einen geringen Wert gesetzt wird.
  • Wenn das Eingangssignal SI auf dem logischen L-Pegel ist, ist der Transistor Q4 aus- und der Transistor Q11 eingeschaltet. Entsprechend schaltet der Spannungsabfall aufgrund des Stromflusses durch den Widerstand 18 den Transistor Q15 ein, und das Potential des Ausgangssignals 50 ist ungefähr gleich dem Potential Vdd. Ähnlich wie der Transistor Q12 gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Transistor Q15 einen großen Strom als Ausgangssignal 50 liefern.
  • Die Transistoren Q11 und Q15 können gemeinsam als Halbleitervorrichtung 106 realisiert werden. Fig. 16 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus der Halbleitervorrichtung 106.
  • Eine Halbleiterschicht 2 vom N--Leitfähigkeitstyp wird beispielsweise als Wanne in dem Substrat 1 vom P-- Leitfähigkeitstyp gebildet. In der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 werden Feldisolationsfilme 85 und 86 Seite an Seite selektiv zwischen den Isolationsfilmen 80 gebildet, die als ein Paar in der Querschnittsansicht zu sehen sind. Die Halbleiterschichten 51, 52 und 53, alle vom P-Leitfähigkeitstyp, und die Halbleiterschicht 4, die vom N-Leitfähigkeitstyp ist, werden ebenfalls in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet. Die Halbleiterschichten 51 und 52 weisen jeweils zu dem Feldisolationsfilm 85, der zwischen diesen angeordnet ist, und die Halbleiterschichten 51 und 53 weisen jeweils zu dem Feldisolationsfilm 86, der zwischen ihnen angeordnet ist. In der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 ist ebenfalls eine Halbleiterschicht 4 neben der Halbleiterschicht 52 auf der der Halbleiterschicht 51 gegenüberliegenden Seite gebildet. Die Halbleiterschichten 4 und 52 sind zwischen den Feldisolationsfilmen 80 und 85 angeordnet, und die Halbleiterschicht 53 ist zwischen den Feldisolationsfilmen 86 und 80 gebildet.
  • Auf der der Hauptoberfläche gegenüberliegenden Seite ist eine Halbleiterschicht 3 vom N+-Leitfähigkeitstyp den Halbleiterschichten 4, 51, 52 und 53 gegenüberliegend gebildet.
  • Die Halbleiterschicht 3 ist beispielsweise zwischen dem Substrat 1 und der Halbleiterschicht 2 gebildet. Wenn die Halbleiterschicht 2 als Wanne betrachtet wird, wird die Halbleiterschicht 3 als eine vergrabene Schicht in der Wanne angesehen.
  • Auf der der Halbleiterschicht 2 gegenüberliegenden Seite ist eine Halbleiterschicht 13 vom P+-Leitfähigkeitstyp auf der Halbleiterschicht 51 gebildet, eine Halbleiterschicht 7 vom P+- Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 52 gebildet, eine Halbleiterschicht 71 vom P+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 53 gebildet, und eine Halbleiterschicht 6 vom N+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 4 gebildet.
  • Eine Elektrode 91 weist durch den Feldisolationsfilm 85 hindurch zur Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 zwischen den Halbleiterschichten 51 und 52, und eine Elektrode 92 weist durch den Feldisolationsfilm 86 zur Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 zwischen den Halbleiterschichten 51 und 53. Die Elektroden 14 und 19 sind jeweils auf den Halbleiterschichten 13 und 71 gebildet. Eine Elektrode 10 ist mit beiden, der Halbleiterschicht 6 und Halbleiterschicht 7, in Kontakt.
  • Die in Fig. 15 gezeigten Transistoren und die in Fig. 16 gezeigten Halbleiterschichten entsprechen einander, wie im folgenden gezeigt. Der Transistor Q11 ist durch die Halbleiterschicht 51, die als sein Drainanschluß dient, die Halbleiterschicht 52, die als sein Sourceanschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Rückgateanschluß dienen, und durch die Elektrode 91, die als sein Gateanschluß dient, gebildet. Der Transistor Q15 ist durch die Halbleiterschicht 53, die als sein Emitteranschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Basisanschluß dienen, und die Halbleiterschicht 51, die als sein Kollektoranschluß dient, gebildet. Der Widerstand 18 ist zwischen die Elektrode 10 und die Elektrode 19 geschaltet. Der Pfeil 31 zeigt schematisch die Bewegung der Löcher in dem Transistor Q15.
  • Die in Fig. 16 gezeigte Struktur realisiert einen Transistor, der nicht in der in Fig. 15 gezeigten Schaltung vorhanden ist. Fig. 17 zeigt eine Schaltung, die äquivalent zu der in Fig. 16 gezeigten Struktur ist, und die detaillierter ist als die gemäß Fig. 15. Ein P-Typ Feldtransistor Q16 ist mit der Elektrode 92, die als sein Gate dient, durch die Halbleiterschicht 53, die als sein Sourceanschluß dient, die Halbleiterschicht 51, die als sein Drainanschluß dient, und durch die Halbleiterschichten 2, 3 und 4, die als sein Rückgateanschluß dienen, gebildet. Zu beachten ist, daß die Elektroden 91 und 92 miteinander verbunden sind; sie sind beispielsweise als Einzelstruktur in der Halbleitervorrichtung 106 ausgebildet. In dem Transistor Q16 bewegen sich unter der Elektrode 92 Löcher in Richtung des Pfeils 33. Diese Richtung ist die gleiche wie die Richtung, in der sich die Löcher in dem Transistor Q15, wie durch den Pfeil 31 gezeigt, bewegen und folglich ist der Transistor Q16 ein gefordertes Bauelement, das dazu dient, den Stromverstärkungsfaktor hFE des Transistors Q15 zu erhöhen.
  • In der Struktur der Halbleitervorrichtung 106 sind zusätzlich zu dem Feldtransistor 200, wie in Fig. 22 gezeigt, der Feldisolationsfilm 86, die Elektrode 19 und 92 und die Halbleiterschichten 53 und 71 ausgebildet. Entsprechend kann eine übermäßige Modifikation des Herstellungsprozesses vermieden werden, und der Elementenbereich wird nicht all zu sehr vergrößert. Ferner können die Elektroden 91 und 92, die Elektrode 10, die Elektrode 14 und die Elektrode 19 der Halbleitervorrichtung 106 alle auf der Hauptoberflächenseite gebildet werden.
  • Der Widerstand 18 kann durch den in Fig. 12 gemäß dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigten P-Typ Feldtransistor Q14 ersetzt werden. In diesem Fall weist der Aufbau Vorteile dahingehend auf, daß die Thyristoroperation einfacher gestartet werden kann als gemäß der Struktur, die den Widerstand 18 verwendet.
    • Achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel
  • Fig. 18 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Beispiels des Aufbaus einer Halbleiterschaltung gemäß einem achten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Schaltung kann beispielsweise als Anzeigentreiber verwendet werden. In der in Fig. 18 gezeigten Halbleiterschaltung ist der Teil, der dem IGBT 101 in der in Fig. 8 gemäß dem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigten Halbleiterschaltung entspricht, durch eine Halbleiterschaltung 108 ersetzt. In der Halbleiterschaltung 108 ist der Sourceanschluß des Transistors Q11 in der Halbleiterschaltung 109, die mit dem Emitteranschluß des Transistors Q13 verbunden ist, mit dem Rückgateanschluß des Transistors Q11 verbunden.
  • Das Potential Vdd wird an den Sourceanschluß und den Rückgateanschluß des NMOS-Feldtransistors Q1, den Emitteranschluß des PNP-Transistors Q15 und den Drainanschluß PMOS-Feldtransistors Q17 angelegt. Die Sourceanschlüsse und die Rückgateanschlüsse der Transistoren Q2, Q4 und Q7, die alle vom NMOS-Typ sind, werden mit Masse GND verbunden, und ein Potential von Null wird daran angelegt. Die Drainanschlüsse der Transistoren Q1 und Q2 sind mit dem Gateanschluß des PMOS- Feldtransistors Q11 verbunden. Der Transistor Q11 hat seinen Drainanschluß mit dem Gateanschluß des Transistors Q1, dem Gateanschluß des Transistors Q17, dem Basisanschluß des NPN- Transistors Q12, dem Kollektoranschluß des Transistors Q15 und dem Drainanschluß des Transistors Q7 verbunden. Die Transistoren Q11 und Q17 haben ihre Sourceanschlüsse und Rückgateanschlüsse gemeinsam mit der Basis des Transistors Q15 und dem Kollektoranschluß des Transistors Q12 verbunden.
  • Der Drainanschluß des Transistors Q4 und der Emitteranschluß des Transistors Q12 sind miteinander verbunden und das Ausgangssignal 50 wird am Verbindungspunkt erhalten. Das Eingangssignal SI wird an die Gateanschlüsse der Transistoren Q4 und Q7 angelegt, und das invertierte Eingangssignal SI, das durch den Inverter INV erhalten wird, wird an den Gateanschluß des Transistors Q2 angelegt.
  • Während die Transistoren Q11 und Q12 den IGBT 101 bilden, bilden die Transistoren Q12 und Q15 einen Thyristor. Der Basisanschluß und der Emitteranschluß des Transistors Q15 werden durch den Transistor Q17 leitend/nichtleitend, und der Basisanschluß und der Emitteranschluß des Transistors Q12 werden durch die Transistoren Q4 und Q7 leitend/nichtleitend. Der Transistor Q11 triggert das Einschalten des Thyristors.
  • Wenn das Eingangssignal SI auf logischem H-Pegel ist, sind speziell die Transistoren Q2 und Q11 ausgeschaltet und die Transistoren Q1, Q4, Q7 und Q17 eingeschaltet. In diesem Fall ist der Transistor ausgeschaltet. Der Basisanschluß und der Emitteranschluß des Transistors Q15 und der Basisanschluß und der Emitteranschluß des Transistors Q12 werden unabhängig leitend. Dies beschleunigt das Ausschalten und reduziert den Schaltverlust.
  • Wenn das Eingangssignal SI auf logischem L-Pegel ist, werden die Transistoren Q2 und Q11 eingeschaltet und die Transistoren Q1, Q4, Q7 und Q17 ausgeschaltet. In diesem Fall ist der Thyristor eingeschaltet. Die Transistoren Q1, Q4, Q7 und Q17, die zwischen dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des Transistors Q15 und zwischen dem Basisanschluß und dem Emitteranschluß des Transistors Q12 angeordnet sind, werden alle ausgeschaltet, und folglich behindern diese Transistoren den Thyristor nicht beim Einschalten.
  • Der Transistor Q7 kann durch den in Fig. 9 gemäß dem vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigten Transistor Q8 ersetzt werden, oder durch den in Fig. 10 gemäß dem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel und in den Fig. 12 und 13 gemäß dem sechsten bevorzugten Ausführungsbeispiel gezeigten Widerstand 15 ersetzt werden.
  • Wie gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel erklärt, können die Transistoren Q11 und Q12 zusammen als IGBT 101 ausgebildet werden. In diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel können jedoch die Transistoren Q11, Q15 und Q17 zusammen als eine Halbleitervorrichtung 107 realisiert werden. Fig. 19 zeigt eine Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus der Halbleitervorrichtung 107. In der Halbleitervorrichtung 107 ist die Halbleiterschicht 2 vom N--Leitfähigkeitstyp beispielsweise als Wanne in dem Substrat 1 vom P--Leitfähigkeitstyp gebildet. Die Feldisolationsfilme 88 und 89 sind in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet, um einen Bereich abzugrenzen, wo die Transistoren gebildet werden. Ein Teil des Feldisolationsfilms 88 und ein Teil des Feldisolationsfilms 89 sind an den gegenüberliegenden Enden in dem Abschnitt gemäß Fig. 19 gezeigt. Die Feldisolationsfilme 88 und 89 können jedoch in einem Bereich (nicht gezeigt) in dem Abschnitt derart miteinander gekoppelt sein, daß sie in einer Draufsicht die Halbleiterschichten 4, 51a, 51b, 52a und 52b umschließen, wie später beschrieben wird.
  • In der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2, die durch die Isolationsfilme 88 und 89 unterteilt ist, werden die Feldisolationsfilme 8a, 8c und 8b selektiv Seite an Seite in dieser Reihenfolge gebildet. In dem Teil der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 zwischen den Feldisolationsfilmen 88 und 8a ist eine Halbleiterschicht 52a vom P-Leitfähigkeitstyp neben dem Feldisolationsfilm 8a gebildet, und eine Halbleiterschicht 4a vom N-Leitfähigkeitstyp ist daneben gebildet. In dem Teil der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 zwischen den Feldisolationsfilmen 89 und 8b ist eine Halbleiterschicht 52b vom P-Leitfähigkeitstyp neben dem Feldisolationsfilm 8b gebildet, und eine Halbleiterschicht 4b vom N-Leitfähigkeitstyp ist daneben gebildet. Eine Halbleiterschicht 51a vom P- Leitfähigkeitstyp ist zwischen den Feldisolationsfilmen 8a und 8c in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet. Ebenso ist eine Halbleiterschicht 51b vom P-Leitfähigkeitstyp zwischen den Feldisolationsfilmen 8b und 8c in der Hauptoberfläche der Halbleiterschicht 2 gebildet. Folglich liegen sich die Halbleiterschichten 51a und 52a gegenüber, wobei der Feldisolationsfilm 8a dazwischenliegend angeordnet ist, die Halbleiterschichten 51b und 52b liegen sich gegenüber, wobei der Feldisolationsfilm 8b dazwischenliegend angeordnet ist, und die Halbleiterschichten 51a und 51b liegen sich gegenüber, wobei der Feldisolationsfilm 8c dazwischenliegend angeordnet ist.
  • Die Halbleiterschicht 3 vom N+-Leitfähigkeitstyp ist der Hauptoberfläche gegenüberliegend gebildet, und weist zu den Halbleiterschichten 4a, 4b, 51a, 51b, 52a und 52b. Die Halbleiterschicht 3 ist zwischen dem Substrat 1 und der Halbleiterschicht 2 gebildet, wenn die Halbleiterschicht 2beispielsweise als Wanne angesehen wird, und als eine vergrabene Schicht in der Wanne.
  • Auf der den Halbleiterschichten 2 und 3 gegenüberliegenden Seite ist eine Halbleiterschicht 13a vom P+-Leitfähigkeitstyp gebildet, eine Halbleiterschicht 13b vom P+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 51b gebildet, eine Halbleiterschicht 7a vom P+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 52a gebildet, und eine Halbleiterschicht 7b vom P+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 52b gebildet, eine Halbleiterschicht 6a vom N+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 4a gebildet, und eine Halbleiterschicht 6b vom N+-Leitfähigkeitstyp ist auf der Halbleiterschicht 4b gebildet.
  • Eine Elektrode 9a weist über den Feldisolationsfilm 8a zur Halbleiterschicht 2 zwischen den Halbleiterschichten 51a und 52a, und eine Elektrode 9b weist durch den Feldisolationsfilm 8b zu dem Teil zwischen den Halbleiterschichten 51b und 52b.
  • Der Transistor Q11 ist durch die Elektrode 9a, die als sein Gateanschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3, 4a und 4b, die als sein Rückgateanschluß dienen, die Halbleiterschicht 51a, die als sein Drainanschluß dient, und die Halbleiterschicht 52a, die als sein Sourceanschluß dient, gebildet. Der Transistor Q17 ist durch die Elektrode 9b, die als sein Gateanschluß dient, die Halbleiterschichten 2, 3, 4a und 4b, die als sein Rückgateanschluß dienen, die Halbleiterschicht 51b, die als sein Drainanschluß dient, und die Halbleiterschicht 52b, die als sein Sourceanschluß dient, gebildet. Der Transistor Q15 ist durch die Halbleiterschichten 2, 3, 4a und 4b, die als sein Basisanschluß dienen, durch die Halbleiterschicht 51a, die als sein Kollektoranschluß dient, und die Halbleiterschicht 51b, die als sein Emitteranschluß dient, gebildet. Eine Elektrode 10a ist in Kontakt mit beiden Halbleiterschichten 6a und 7a gebildet, eine Elektrode 10b ist in Kontakt mit beiden Halbleiterschichten 6b und 7b gebildet, eine Elektrode 21a ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 13a gebildet, und eine Elektrode 21b ist in Kontakt mit der Halbleiterschicht 13b gebildet. Die Elektroden 10a und 10b sind miteinander verbunden, müssen jedoch nicht aus der Halbleitervorrichtung 107 herausgeführt werden. Die Elektroden 9b und 21a sind miteinander und mit dem Gateanschluß des Transistors Q1 in der in Fig. 18 gezeigten Schaltung verbunden. Die Elektrode 21b wird mit einem Potential Vdd in der in Fig. 18 gezeigten Schaltung versorgt.
  • Die Pfeile 33 und 34 zeigen schematisch die Bewegung der Löcher, wenn das Eingangssignal SI auf logischem L-Pegel ist. Das Potential Vdd (>0) wird an die Elektrode 21b angelegt, und die Transistoren Q11 und Q17 werden jeweils ein- und ausgeschaltet, so daß sich die Löcher von der Halbleiterschicht 51b zur Halbleiterschicht 51a in dem Transistor Q15, wie durch den Pfeil 34 angedeutet, bewegen. In dem Transistor Q11, wie durch den Pfeil 33 angedeutet, bewegen sich die Löcher von der Halbleiterschicht 52a zur Halbleiterschicht 51a. Eine derartige Bewegung der Löcher erhöht den Kollektorstrom des Transistors Q15. Da die Transistoren Q4 und Q7 ausgeschaltet sind, wird der Thyristor, der durch die Transistoren Q12 und Q15 gebildet ist, eingeschaltet.
  • Herkömmlicherweise wird das Potential Vdd an den Rückgateanschluß des Transistors Q17 angelegt. Wenn die Halbleiterschaltung jedoch derart ausgelegt ist, daß der Rückgateanschluß des Transistors Q17 mit dem Basisanschluß des Transistors Q15 verbunden ist, kann die Halbleiterschicht 3, die als Basisanschluß des Transistors Q15 dient, dazu veranlaßt werden, als Rückgateanschluß des Transistors Q17 zu dienen. Dann können die Transistoren Q11, Q15 und Q17 auf der Halbleiterschicht 3 gebildet und die Größe der Halbleitervorrichtung 107 reduziert werden. Darüber hinaus, da der Transistor Q17 zwischen den Basisanschluß und den Emitteranschluß des Transistors Q15 geschaltet ist, entspricht die Durchschlagspannung einer Diodenspannung, und die Durchschlagspannung fällt selbst dann nicht ab, wenn der Transistor Q17 in Vorwärtsspannungsrichtung geschaltet ist.
  • Die Transistoren Q11, Q12, Q15 und Q17 können auch zusammen als Halbleitervorrichtung 108 ausgebildet werden. Fig. 20 zeigt ein Teilquerschnittsansicht eines Beispiels des Aufbaus der Halbleitervorrichtung 108. Die Struktur, wie in Fig. 20 gezeigt, kann durch Modifikation der in Fig. 19 gezeigten Struktur wie folgt erhalten werden. Ein Feldisolationsfilm 8d wird zwischen den Feldisolationsfilmen 8a und 8c gebildet, und die Halbleiterschicht 13a und die Elektrode 21a werden nur zwischen den Feldisolationsfilmen 8a und 8d gebildet. Zwischen den Feldisolationsfilmen 8c und 8d wird eine N+-Typ Halbleiterschicht 12a auf der Halbleiterschicht 51a auf der den Halbleiterschichten 2 und 3 gegenüberliegenden Seite gebildet, mit einer Elektrode 23, die auf der Halbleiterschicht 12a gebildet wird.
  • Die Halbleiterschicht 12a, die Halbleiterschicht 51a und die Halbleiterschichten 2, 3, 4a und 4b dienen jeweils als Emitteranschluß, Basisanschluß und Kollektoranschluß des Transistors Q12. Die Elektrode 23 ist somit mit dem Drainanschluß des Transistors Q4 in Fig. 18 verbunden.
  • Die Halbleiterschichten 2, 3, 4a und 4b dienen nicht nur als Rückgateanschlüsse der Transistoren Q11 und Q17 und als Basisanschluß des Transistors Q15, sondern auch als Kollektoranschluß des Transistors Q12, so daß die Halbleitervorrichtung 108 in einer Draufsicht einen kleinen Bereich einnimmt.
  • Obwohl die Erfindung im vorangegangenen im Detail beschrieben und dargestellt worden ist, ist es selbstverständlich, daß Modifikationen und Änderungen vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen.

Claims (13)

1. Halbleiterschaltung, enthaltend:
einen ersten P-Typ Feldtransistor (Q1), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen zweiten P-Typ Feldtransistor (Q11), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen ersten N-Typ MOS-Transistor (Q2), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen zweiten N-Typ MOS-Transistor (Q4), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist; und
einen ersten NPN-Bipolartransistor (Q12), der einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß aufweist, wobei
ein Potential (Vdd), das größer ist als ein Potential (GND), das an den Sourceanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) angelegt ist, und ein Potential (GND), das an den Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) angelegt ist, an den Sourceanschluß des ersten Feldtransistors (Q1), den Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) und den Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) angelegt ist,
der Drainanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und der Drainanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) mit dem Gateanschluß des zweiten Feldtransistors verbunden sind,
der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) verbunden ist,
ein Ausgangssignal (50) an einen Verbindungspunkt erhalten wird, an dem der Drainanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) und der Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) miteinander verbunden sind, und wobei
Signale, die komplementär zueinander sind, jeweils in den Gateanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) und den Gateanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) eingegeben werden.
2. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, wobei der zweite Feldtransistor (Q11) und der erste Bipolartransistors (Q12) einen Isolationsgatebipolartransistor (101) bilden.
3. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend einen ersten Widerstand (15), der zwischen den Basisanschluß und den Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors (12) geschaltet ist.
4. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend einen dritten N-Typ MOS-Transistor (Q7), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist, wobei
ein Signal, das die gleiche Logik wie das Signal (51) aufweist, das an den Gateanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) angelegt ist, an den Gateanschluß des dritten MOS- Transistors angelegt ist,
der Sourceanschluß des dritten MOS-Transistors mit dem Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) verbunden ist, und
der Drainanschluß des dritten MOS-Transistors mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1), dem Drainanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) verbunden ist.
5. Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, ferner enthaltend einen dritten N-Typ Feldtransistor (Q8), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist, wobei
der Gateanschluß des dritten Feldtransistors (Q8) mit dem Drainanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) und dem Drainanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) verbunden ist,
der Sourceanschluß des dritten Feldtransistors mit dem Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) verbunden ist, und
der Drainanschluß des dritten Feldtransistors mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1), dem Drainanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) und dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) verbunden ist.
6. Halbleiterschaltung enthaltend:
einen ersten P-Typ Feldtransistor (Q1), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen zweiten P-Typ Feldtransistor (Q11), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen ersten N-Typ MOS-Transistor (Q2), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen zweiten N-Typ MOS-Transistor (Q4), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen ersten NPN-Typ Bipolartransistor (Q12), der einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß aufweist; und
einen zweiten PNP-Typ Bipolartransistor (Q13, Q15), der einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß aufweist, wobei
ein Potential (Vdd), das größer ist als ein Potential (GND), das an den Sourceanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) angelegt ist, und ein Potential (GND), das an den Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) angelegt ist, an den Sourceanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und den Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) angelegt ist,
der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) oder dem Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist,
der Drainanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und der Drainanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) mit dem Gateanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) verbunden ist,
der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1), dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) und dem Kollektoranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13, Q15) verbunden ist, und
der Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) und der Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) miteinander verbunden sind.
7. Halbleiterschaltung nach Anspruch 6, wobei
der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) verbunden ist, und
die Halbleiterschaltung ferner einen ersten Widerstand (17) enthält, der zwischen den Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) und den Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) geschaltet ist.
8. Halbleiterschaltung nach Anspruch 6, ferner enthaltend: einen dritten Feldtransistor (Q14, Q17), der eine erste und zweite Stromelektrode aufweist, die zwischen den Basisanschluß und den Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) und einen Gateanschluß geschaltet sind, der mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) verbunden ist.
9. Halbleiterschaltung nach Anspruch 8, wobei der dritte Feldtransistor (Q17) ferner einen Rückgateanschluß aufweist, der mit dem Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors (Q12) verbunden ist.
10. Halbleiterschaltung nach Anspruch 9, wobei der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Emitteranschluß des zweiten Bipolartransistors (Q13) verbunden ist.
11. Halbleiterschaltung nach Anspruch 9, wobei der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Basisanschluß des zweiten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist.
12. Halbleiterschaltung, enthaltend:
einen ersten P-Typ Feldtransistor (Q1), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen zweiten P-Typ Feldtransistor (Q11), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen ersten N-Typ MOS-Transistor (Q2), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist;
einen zweiten N-Typ MOS-Transistor (Q4), der einen Sourceanschluß, einen Drainanschluß und einen Gateanschluß aufweist; und
einen ersten PNP-Typ Bipolartransistor (Q15), der einen Kollektoranschluß, einen Basisanschluß und einen Emitteranschluß aufweist, wobei
ein Potential (Vdd), das größer ist als ein Potential (GND), das an den Sourceanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) angelegt ist, und ein Potential (GND), das an den Sourceanschluß des zweiten MOS-Transistors (Q4) angelegt ist, an den Sourceanschluß des ersten Feldtransistors (Q1), den Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) und den Emitteranschluß des ersten Bipolartransistors (Q15) angelegt ist,
der Drainanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und der Drainanschluß des ersten MOS-Transistors (Q2) mit dem Gateanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) verbunden sind,
der Drainanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Gateanschluß des ersten Feldtransistors (Q1) und dem Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist, und
der Sourceanschluß des zweiten Feldtransistors (Q11) mit dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist.
13. Halbleiterschaltung nach Anspruch 12, wobei
der zweite Feldtransistor (Q11) ferner einen Rückgateanschluß aufweist, der mit dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist, und
die Halbleiterschaltung ferner einen dritten P-Typ Feldtransistor (QiG) enthält, der einen Sourceanschluß aufweist, der mit dem Emitter des ersten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist, einen Drainanschluß, der mit dem Kollektoranschluß des ersten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist, und einen Rückgateanschluß, der mit dem Basisanschluß des ersten Bipolartransistors (Q15) verbunden ist.
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