DE1614799A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents

Description

• "Halbleiteranordnung"

  Die Erfindung betrifft eine Halbleiteranordnung mit einem

  Transistor aus einer Emitter-, einer Banis- und-einer

  Kollektorzone, bei der die Basis- und die Emitterelektrode

  auf einer Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers an&*-

  ordnet sind und bei der-die Zmitterzone auf der der Ba-

  sIselektrode abgewandten Seite zi:Lt dor Basinzone kurzge-

  schlossen Ist,

  Die Erfindung besteht in der Verwendung einer derartigen

  Halbleiteranordnung als Transistor mit eingobautem Banisab-

  leItwIderstand bei integrierten Halbleiterschältungene

  Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde" daß die wirt-.

  schaftlIche Fortigung integrierter Halbleiterschaltungon

  durch Verkleinerung der benötigten Halbleitertläcbe, durch'

  Vereinfac'bung der Heretellungsvereahren und durch Senkung

  der Bauelpmentenzahl pro-integrierter $obaltung bot gleich-

  2 j

  bleibender Leistung der Schaltung erheblich gesteigert vor-

  den kann. In Figur 1 ist- beispielsweise *in* Schaltung aus

  Dioden, Transistoren und Wider#täud" dargestellt# die in

  integrierter Form auf einen einzelnen Halbleiterpellet

  unterzubringen tote Dabei geht man *o vor, daß zur Kosten-

  senkung bei der Herstellung der Schaltung eine Vielzahl

  gleichartiger Schaltungen gleichzeitig auf einer Halbleiter-

  scheibe gefertigt worden. Durch Zerteilen der Halbleiter-

  scheiben werden anschließend die Schaltungen vereinzelt.

  Die einzelneu Scheltelemexte worden durch Sperrschichten

  voneinander sopariert =d mit Hilfe der bekannten Diffu-

  siouxteobnik in elektrisch voneinander isolierten Halblei-

  tormonen untorGebrachte Die Widerstände R 19 R2 und R, be-

  stehen au» tu den HalbleiterkBrper eindiffundierten kanal-

  artigen Zonen" die an ihren beiden Baden jeweils mit einen

  elektrischen Anschluß versehen eind, VIL*1:ti%ch tot man auch

  gezwungen, die Wideritandezonen, zur Erzielung einen ge-

  wünschten Vtdorot&udnwerten mgander:törmig auszubilden. In

  jeden Pall nehmen di* Widerstände auf der Halbleiterober-

  fläche viel Platz an aktiver Malbleiterfläche in Anspruch.

  FUr einen Vtder»tomd wird bisher etwa di* gleich* aktive

  Fläche *tu fUr einen Transistor benötigt* Die einzelnen

  Bauelemente wurden, gemäß dem Schaltungsaufbau nach Figur 1,

  im der Leitbabnen elektrisch

  w:Ltgin&nd&r verknüpftt PO-rner befinden sich -auf der Halb-

  leitgroborrl&cb«# die **ist zum Schutz* der'Saueltnente

  mit einer isolierenden tohieht, beisPieltweibe mit einer

  Sillziumdioxydnebiebt,9 bedeckt Ißt* Netallkontakte zum

  Anschluß-der Zuleitungseltmente an die Schaltung* Der Ba-

  einableitwIderständ R.9.der die Oaeiselektrode mit der

  EmLtteralektrQdo des Irtmeintors T verbindet, dient zur

  Herabsetzung der Ausechältmeit den Transistors. In durchm

  geschalteten bzwe leitendlen Zustand Ißt an Ausgang A der

  Schaltung nur die Tranniistorrootop*»=g vorhanden, die-

  ner Zustand wird in der Digitalteelmilg vielfach als 11011

  Zustand bezeichnet, während be £ 4*oporrten Zustand-an

  Ausgang A die Sattertespannung U,- abtällt. -In diesem Fall

  spricht man In der Digitaltechnik vom 11111-Zuntand der lo-

  gischen Schaltung* Bein Um*cbaltou-den Transistors von 11011 in

  den '11111-Zuständ imüssen die tadungeträgler in der Daviemone

  möglichst rasch abgeführt worden# um die Schaltmeit den

  Transistors klein zu halt-en. Zu diesen Zweck dient der

  Abl*Itwiderstand R., über den die Ladungsträger ungehindert

  auch dann abiließen können, wenn die Dtode D sperrt.

  Es ist nun bereits früher ein Transistor vorgeschlagen vor-

  den, bei den die Fmitterzone auf der der BaaLselektrode abge-

  wandten Seite durch einen Netallbolag mit der Baeinmont kurm-

  geschlossen ist. Durch di es* Anordnung erhielt man einen

  Transistor mit Tetrodeneigenschaft, da infolge des Kurzschlusses zwischen der Emitter- und der Basinzone ein Basisquerstrom fließt, der die Emissionsfläche den Transistors einschnürt. Ein so aufgebauter Transistor weist besonders günstige Hochfrequenzeigenschaften auf, da- der Emitterstrom bis zu hohen Frequenzen hin voll ausgesteuert werden kann* Diese für Hochfrequenztransistoren bekannte Technik soll erfindungsgemiß -#ur Erzielung einen gewünschten Basisableitwiderstanden auf integrierte Schaltungen übertragen werden. Durch den Einbau den Widerstandes in den Transistor wird ein relativ großer Bereich an aktiver Halbleiteroberfläche eingespart, so daß die Ausdehnung der integrierten Schaltung verkleinert und die Zahl der gefertigen Schaltungen aus einer Halbleiterscheibe vergrößert werden kann@ Dies gilt vor allem für die logischen Schaltungen, bei denen die eingeschalteten, stromführenden Transistoren Übersteuert worden, beispielsweise fÜr Transistor-Trannistor-Logiken, Dioden-Transistor-Logiken und Widerstands-Trannistorlogikene Der Abstand zwischen der Baniselektrode und der Kurzschlußstelle zwischen Emittor- und Basinzone muß bei einem Transistor einer integrierten, logischen Halbleit.erschaltung derart gewählt sein, daß der Widerstand der Basiszone zwischen diesen beiden Stellen dem geforderten Widerstand R 2 in der integrierten Halbleiterschaltung entspricht. Der Widerstand der Basiszone zwischen Basis- und Emitterelektrode beträgt bei Dioden-Transistor-Logiken vorteilhafterweise etwa 2 KOhm.
• Die Erfindung soll im weiteren anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.
• Figur 2 zeigt in der Draufsicht und Figur 3 im Schnitt den Teil einer integrierten Halbleiterschaltung, in dem nach Figur 1 der Transistor T untergebracht ist. Zur Herstellung des Halbleiterpellets wurde zunächst auf einer beispielsweise p-leitenden Halbleiterscheibe 1 aus Sillzium epitaktisch eine n-leitende Schicht 2 abgeschieden. Diese n-leitende Schicht wurde durch eine sogenannte Seperatlonsdiffunion in einzelne Halbleiterboxen 3 aufgeteilt, in die jeweils eines der Halbleiterelemente der integrierten Schaltung eingebracht wird. Die einzelnen Boxen sind durch die Diffusionszonen 4 voneinander getrennt, die p-leltend sind und in das p-leitende Grundmaterial 1 übergehen. Die n-leitende Halbleiterbox 3 dient bei der Herstellung eines Transistors als Kollektorzone, in die eine p-leitende Baeiszone 5 eindiffundiert wird. In die Basiszone wird wiederum'eine beispielsweise rechteckig rahmenfÖrmige, n-leitende Emitterzone 6 eindiffundiert. Die Halbleiteroberfläche Ist mit Ausnahme der Kontaktstellen fÜr die verschiedenen Ualbleiterzonen mit einer Isolierschicht 7, beispielsweise aus Siliziumdioxyd abgedeckt. Die Kollektorzone ist über den Metallkontakt lo, mit weiteren, nicht dargestellten Bauelementen der integrierten Schaltung elektrisch leitend verbunden, während zur Kontaktierung der Basiszone 5 der innerhalb der Emitterzone liegende Kontakt 8 vorgesehen ist. Die Emitterzone ist ü)er einen U-färmigen Metallkontakt 9 an ihrem der Basiselektrode 8 abgewandten Rand mit der Baalazone kurzgeschlossen. Dieser Kurzschluß erstreckt sich vorteilhafterweine über drei Seiten des Emitterrechteckes, so daß der-Basiskontakt kurzschlußfrei über eine Leitbahn mit weiteren Bauelementen der integrterten Schaltung verbunden werden kann. Bei einer derartigen Halbleiteranordnung weist die Basiszone unter der Emitterdiffusion einen FlächenwIderstand von ca. lo KOhm je Quadrat auf. Die Emitterzone kann auch kreisringförmig ausgebildet sein. Auch dann wird vorteilhafterweise ein Großteil des der Baalselektrode abgewandten Emitterrandes mit der Basiszone kurzgeschlossen werden. Der Basisableitwiderstand lt 2 ergibt sich dann durch die 3asisstrecke zwischen der Basiselektrode und der Kurzschlußstelle zwischen Emitter- und' Basiszone.

Claims (2)

1. P a t e n t a n a p r ü c h e 1) Halbleiteranordnung mit einem Transistor aus einer Emitter-, einer Basis- und einer Kollektorzone, bei der die Basin- und die Emitterelektrode auf einer Oberflächenseite eines flal:bl(-eiLterkörpers angeordnet sind und bei der die Emitterzone auf der der Basiselektrode abgewandten Seite mit der Basiszone kurzgeschlossen ist, gekennzeichnet durch ihre Verwendung als Transistor mit eingebautem Rasiaableitwiderstand bel integrierten Halbleiterschaltungen. 2) Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Basiselektrode und der Kurzschlußstelle zwischen Emitter- und Baniszone derart gewählt ist, daß der Widerstand der Basiszone zwischen diesen beiden Stellen dem geforderten Widerstandswert in der integrierten Halbleiterschaltung entspricht. 3) Halbleiteranordnung nach'Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand der Baaisz6ne zwischen der Basiselektrode und der Kurzschlußstelle zwischen' Basis-und Emitterzone ca.
2. 2 KOhm beträgt. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß In die Basiazone eines Transistors in einer integrierten-Schaltung eine ringförmige Emitterzone eingelasWen. und die Basiselektrode innerhalb dieses Emitterrings angeordnet ist, und daß der Emitterring an ihrem derBasiselektrode abgewandten Rand mit der Basiszone kurzgeschloseen ist. 5) Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis dadurch gekennzeichnet, daß in die Basiszone eines Transistors in einer integrierten Schaltung die Emitterzone rechteckig rahmenfÖrmig eingelassen und die Basiselektrode innerhalb dieser Emitterzone angeordnet ist, und daß die Emitterzone an ihrem der Basiselektrode abgewandten Rand mit der Baaiszone kurzgeschlossen ist.