DE1279854B - Halbleiterkoerper fuer integrierte Halbleiterschaltungen - Google Patents

Halbleiterkoerper fuer integrierte Halbleiterschaltungen

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DE1279854B DEJ22192A DEJ0022192A DE1279854B DE 1279854 B DE1279854 B DE 1279854B DE J22192 A DEJ22192 A DE J22192A DE J0022192 A DEJ0022192 A DE J0022192A DE 1279854 B DE1279854 B DE 1279854B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WlW PATENTAMT IntCL:
HOIl
AUSLEGESGHRIFT
Deutsche Kl.: 21g-11/02
Nummer: 1279 854
Aktenzeichen: P 12 79 854.8-33 (J 22192)
Anmeldetag: 1. August 1962
Auslegetag: 10. Oktober 1968
Die Erfindung betrifft einen Halbleiterkörper für integrierte Halbleitersohaltungen mit mehreren direkt miteinander verbundenen komplementären Schaltelementen.
Aus der USA.-Patentschrift 2 994 834 ist ein solcher Halbleiterkörper bekannt, bei dem komplementäre symmetrische Transistoren paarweise zusammengeschaltet sind.
Aus der französischen Patentschrift 1256116 ist ein Halbleiterkörper für eine aus zwei Transistoren gleichen Leitungstyps bestehende Gegentaktverstärkerstufe bekannt. Dieser Halbleiterkörper umfaßt nicht nur die Transistorstrukturen, sondern auch die für den Betrieb des Gegentaktverstärkers erforderlichen Widerstände und Kondensatoren. Ferner zeigt diese Patentschrift eine Möglichkeit auf, wie eine Induktivität realisiert werden kann; das geschieht dadurch, daß der Halbleiterkörper spiralförmig ausgebildet wird.
Eine andere Möglichkeit, die elektrische Wirkung von Induktivitäten mit Hilfe aktiver Halbleiterschaltelemente zu erzeugen, ist aus der Zeitschrift »Electronics«, Bd. 33 (1960), H. 17, S. 60 und 61 bekannt. Dort wird eine Halbleiterdiode, die einen Kennlinienteil mit negativer Steigung besitzt, als Induktivität eines Schwingkreises verwendet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer integrierten Halbleiterschaltung mit mehreren direkt miteinander verbundenen komplementären Schaltelementen die Wirkung einer Induktivität auf neue Art zu erreichen und für einen solchen Halbleiterkörper eine möglichst günstige Anordnung der einzelnen Schaltelemente vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jeweils bestimmte Teile der einzelnen Schaltelemente durch Gebiete aus eigenleitendem Halbleitermaterial voneinander getrennt sind und daß die Schaltelemente so um ein Gebiet aus eigenleitendem Halbleitermaterial angeordnet sind, daß allein durch diese Anordnung eine Induktivität entsteht.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des nach der Erfindung ausgebildeten Halbleiterkörpers besteht darin, daß Schichten unterschiedlichen Leitungstyps stromliefernde Elemente, wie z.B. Photoelemente, bilden. Aus der Zeitschrift »Instruments and Automation«, Bd. 30 (1957), H. 4, S. 667 und 668, ist eine integrierte Halbleiterschaltung bekannt, bei der abwechselnd n- und p-Zonen hintereinandergeschaltet sind und somit pn-Übergänge bilden. Einige dieser pn-Übergänge können mit Licht bestrahlt werden und versorgen die gesamte integrierte Halbleiterschaltung mit Energie. Allerdings sind die einzelnen Halbleiterkörper für integrierte
Halbleiterschaltungen
Anmelder:
Deutsche ITT Industries
Gesellschaft mit beschränkter Haftung,
7800 Freiburg, Hans-Bunte-Str. 19
ίο
Als Erfinder benannt:
Robert Anthony Hyman,
Arthur Derrick Thomas, London
Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 11. August 1961 (29 081)--
Teilelemente nicht durch eigenleitendes Halbleitermaterial voneinander isoliert und auch nicht so angeordnet, daß eine Induktivität gebildet wird.
Der vorliegende Halbleiterkörper kann ferner dadurch vorteilhaft weitergebildet werden, daß die Schaltelemente so ausgebildet sind, daß die Halbleiterschaltungen an äußere Schaltkreise ohne Verwendung ohmscher Kontakte induktiv oder kapazitiv angekoppelt werden können. Besonders vorteilhaft ist es, wenn nach einer Ausführungsform der Erfindung die komplementären Schaltelemente abwechselnd aus Transistoren vom pnp- und npn-Typ bestehen.
Die Erfindung soll an Hand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben werden:
Fig. 1 zeigt das Schaltbild der integrierten Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung und
Fig.2 stellt einen Schnitt durch eine Scheibe von Halbleitermaterial dar, so daß die verschiedenen Schichten der integrierten Halbleiterschaltung zu sehen sind, die dem Schaltbild nach F i g. 1 entsprechen.
Eine bekannte Anordnung zur direkten Ankopplung von komplementären Transistoren ist im Schaltbild von Fig. 1 dargestellt. Diese Schaltung enthält drei Transistoren T1, T2 und T3, welche vom pnp-, npn- bzw. pnp-Typ und miteinander verbunden sind sowie an eine geeignete Vorspannung und Stromversorgung angeschlossen sind.
Bei der Anordnung von F i g. 2 ist die Schaltung nach F i g. 1 in einem einzigen Stück aus Halbleitermaterial aufgebaut. Die einzelnen Schaltelemente
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sind durch sorgfältiges Eindiffundieren von Störstoffen in die verschiedenen Teile des Halbleiterkörpers hergestellt, um Zonen der gewünschten Eigenschaften zu erhalten. Der Halbleiterkörper von Fig. 2 besteht beispielsweise aus Silizium, obwohl die Erfindung nicht auf ein bestimmtes Halbleitermaterial beschränkt ist.
Bei der Anordnung nach Fig.2 bildet die Schicht 1 die Emitter der beiden pnp-Transistoren sohiedener Störstellenkonzentration durch sorgfältige Bemessung und Diffusion von Störstoffen in den Halbleiterkörper hergestellt werden. Sie können auch hergestellt werden durch Zugabe von Störstoffen während der epitaktischen Herstellung des Grundmaterials oder durch ein anderes geeignetes Verfahren für die Herstellung oder Behandlung von Halbleitermaterial.
Die Erfindung kann auch verwendet werden für
und den positiven Anschluß des Photoelements, wel- io eine Anordnung mit zwei npn-Transistoren und ches zur Stromversorgung dient. Diese Schicht hat einem pnp-Transistor und ist nicht notwendigerweise beispielsweise eine Störstellenkonzentration von beschränkt auf eine Schaltung mit nur drei Tran-1021 Atomen pro Kubikzentimeter und besteht aus sistoren. Eine beliebige Anzahl von Transistoren abeiner p+-Schicht aus Silizium. Die Schicht 2 hat wechselnd vom npn- und pnprTyp kann in einem η-Leitfähigkeit und bildet die Basis des Transistors 15 einzigen Halbleiterkörper in der beschriebenen Weise T1. Die n-Schicht 3 bildet in ähnlicher Weise die direkt verbunden sein.
Basis des Transistors T3. Die n-Schicht 3 hat einen Der Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist
Teil 4, der aus Halbleitermaterial mit n+-Leitung be- darin zu sehen, daß sie weder äußere Anschlußsteht, welche den Kollektor des npn-Transistors T2 punkte zum Anschluß einer Stromversorgung noch bildet. Das Halbleitermaterial der Schichten 2 und 3 20 äußere Anschlußpunkte zur Abnahme des verstärkmit η-Leitung hat eine Störstellenkonzentration von ten oder erzeugten Signals benötigt. Somit ist die Anetwa 1016 Atomen pro Kubikzentimeter, während die Ordnung der Erfindung billig herzustellen, da keine Schicht 4 mit »+-Leitung eine Störstellenkonzentra- Anschlußflächen zur Anbringung der äußeren Antion von über 1019 Atomen pro Kubikzentimeter hat. Schlußzuleitungen vorgesehen werden müssen, was Die Schichten 6 und 7 aus Halbleitermaterial mit 35 außerdem die Abmessungen des Bauelements wesentp+-Leitung bilden die Kollektoren der pnp-Tran- Hch verkleinert, da bei üblichen integrierten Halbleiterschaltungen ein Großteil der Fläche von den äußeren Anschlußpunkten beansprucht wird.

Claims (4)

Patentansprüche: :
1. Halbleiterkörper für integrierte Halbleiterschaltungen mit mehreren direkt miteinander verbundenen komplementären Schaltelementen, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bestimmte Teile der einzelnen Schaltelemente durch Gebiete aus eigenleitendem Halbleitermaterial voneinander getrennt sind und daß die Schaltelemente so um ein Gebiet aus eigenleitendem Halbleitermaterial angeordnet sind, daß allein durch diese Anordnung eine Induktivität entsteht.
2. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schichten unterschiedlichen Leitungstyps stromliefernde Bauelemente, wie z. B. Photoelemente, bilden.
3. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente so ausgebildet sind, daß die Halbleiterschaltungen an äußere Schaltkreise ohne Verwendung ohmscher Kontakte induktiv oder kapazitiv angekoppelt werden können.
4. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die komplementären Schaltelemente abwechselnd aus Transistoren vom pnp- und npn-Typ bestehen.
sistoren T1 und T5. Die Schicht 5 aus Material vom p-Typ bildet die Basis des npn-Transistors T2.
Der pnp-Transistor T1 wird also von den Schichten 1, 2 und 6, der npn-Transistor von den Schichten 4, 5 und 12 und der pnp-Transistor Tz von den Schichten 1, 3 und 7 gebildet.
Die Schichten 8, 9,10 und 11 sind aus eigenleitendem Material und bilden eine Sperre für Gleichstrom zwischen den einzelnen Bauelementen. Die Schaltung wird vom Photoelement, das aus den Schichten 1 und 12 besteht, mit Strom versorgt. Die Schicht 12 aus Halbleitermaterial vom n+-Typ kann eine Störstellenkonzentration von 1018 Atomen pro Kubikzentimeter haben. Die Schicht 12, welche auch den negativen Anschluß für das Photoelement und den Emitter für den npn-Transistor T2 bildet, reicht um die eigenleitende Schicht 9 herum und bildet einen Anschluß zur Schicht 2 für die Gleichstromvorspannung der Basis des pnp-Transistors T1.
Das Eingangssignal für die Schaltung kann kapazitiv an die Basis des pnp-Transistors T1 angekoppelt werden, so daß keine ohmschen Kontakte erforderlich sind. Aus dem gleichen Grund kann das Ausgangssignal induktiv abgenommen werden. Es wurde bereits ein Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiterschaltung mit eigener Stromversorgung vorgeschlagen, bei dem die einzelnen Schaltungselemente um ein Loch in einem Halbleiterkörper angeordnet sind, so daß die Festkörperschaltung induktiv an einen äußeren Schaltkreis angekoppelt werden kann. Bei der vorliegenden Erfindung ist dies dadurch möglich, daß die in Fig.2 dargestellte Anordnung mittels der Schleife, die um die Zone 11 verläuft, angekoppelt wird.
Die integrierte Halbleiterschaltung gemäß der Erfindung kann nach bekannten Verfahren hergestellt werden. Beispielsweise können die Schichten mit ver-In Betracht gezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 1256116; USA.-Patentschrift Nr. 2 994 834; »Electronics«, Bd. 33 (1960), H. 17, S. 60 und 61; »Instruments and Automation«, Bd. 30 (1957), H. 4, S. 667 und 668.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
809 620/320 9.68 © Bundesdruckerei Berlin
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