DE1639177C3 - Monolithisch integrierte Gleichrichterschaltung - Google Patents

Description

In monolithisch integrierten Festkörperschaltungen werden Dioden im allgemeinen durch einen der beiden pn-Übergänge einer Transistorstruktur gebildet. In F i g. 1 sind einige dieser Möglichkeiten gezeigt, wie sie aus dem Buch von R. M. Warner und ). N. Fordern wait, »Integrated Circuits«, New York, 1965, Seiten 195-197, bekannt sind. Der in Fig. I gezeigte Ausschnitt aus einer monolithisch integrierten Festkörperschaltung besteht aus einem p-leitenden Substrat p.v,das mit einem Kontaktbelag Ks versehen ist. Am Kontaktbelag befindet sich der äußere Anschluß N. Dieser Punkt ist der negativste Punkt dieser monolithisch integrierten Festkörperschaltung. Auf der gegenüberliegenden Substratoberfläche befindet sich eine meist epitaktisch aufgebrachte Zone entgegengesetzten Leitungstyps. In diese Zone wurden von ihrer freien Oberfläche her Zonen p; eindiffundiert, die bis zum Substrat p._s- reichen. Dadurch entstehen voneinander isolierte Gebiete nc, die durch pn-Übergänge elektrisch voneinander getrennt sind, nämlich durch die p;n₍-Übergänge. Die isolierten Gebiete n< dienen als Kollektorzonen von Transistorstrukturen. Durch Eindiffusion der Zone p« vom Substratleitungstyp entsteht eine Basiszone, in der durch Eindiffusion der Zone n/_; vom Leitungstyp der Kollektorzone eine Emitterzone gebildet wird. Gleichzeitig mit dieser Emitterdiffusion wird auch in die Kollektorzone nc eine Zone n; eindiffundiert, um eine Kontaktzone an der Kollektorzone zu bilden. An der Oberfläche dieser drei Zonen werden Kontaktbeläge Kh, K_cund Kt angebracht.

Die in Fig. I rechts liegende Struktur c) stellt lediglich eine in einer isolierten Kollektorzone nc angeordnete Diode dar. Diese wird durch die oben beschriebene Basisdiffusion pe und das epitaktische n(-Gebiet gebildet, das durch die Emitterdiffusion eine niederohmige Kontaktierungszone n^· besitzt. Diese Struktur enthält lediglich den pgnc-Übergang. Kontaktierungszone und »Basiszone« sind durch Metallbeläge kontaktiert, und zwar die durch die Basisdiffusion entstandene Zone pn mittels des Kontaktbelags A und die durch die Emitterdiffusion entstandene Kontaktierungszone η/, mittels des Kontaktbelags K. Diese beiden Kontaktbeläge stellen Anode und Kathode dieser Diode dar.

^ft5 Die nicht kontaktierten Oberflächenteile sind mit einer Schutzschicht 5s bedeckt.

Soll nun eine der gezeigten Transistorstrukturen als Diode verwendet werden, so sind, wie schon angedeutet.

mehrere Möglichkeiten vorhanden, von denen in F i g. 1 die Fälle a) und b) gezeigt sind. Im Fall a) ist der Kollcktorkonlakt mit dem Basiskontakt verbunden. Diese Möglichkeit wird häufig für Kleinsignaldioden oder -gleichrichter angewendet, d. h., es wird der ^s Emitter-Basis-pn-Übergang n/p« ausgenützt. Diese n/pfl-Dioden können zu nahezu allen bekannten Diodenschaltungcn (Mittelpunktschaltung, Brückenschaltung, Greinacher-Verdoppler-Schaltung für Nelz- oder Signalgleichrichtcrzwecke sowie Ringmodulatorschaltung u.a.) zusammengesehaltet werden: allerdings unter der Voraussetzung, daß das Potential der jeweiligen Kolleklorzonen n₍ der einzelnen Dioden geeignet festgelegt ist. leder Diode liegt nämlich ein eigener parasitärer η/ρ«Π(-Transistor parallel. Es ergibt ■> sich daher der Nachteil, daß bei der Verwendung dieser n/prt-Dioden die Netz- oder Signalspitzenspannung je nach Dotierungsprofil der durch die Diffusion entstandenen Dioden und der gewählten Zusammenschaltung nur einige Volt bis maximal 18 Volt betragen darf, da die Abbruchspannung des n/p«-Übergangs zwischen etwa 3 Volt und maximal 9 Volt liegt.

Sollen höhere Spitzenspannungen verarbeitet werden, so läßt sich nur der Basis-Kollektor-pn-Übergang p«n< verwenden, dessen Abbruchspannung je nach Dotierung der Kollektorzone n< bis zu einigen hundert Volt betragen kann. In F i g. 1 ist diese Scha'uingsart durch den Fall b) angegeben. Durch die gestrichelt eingezeichnete Linie ist angedeutet, daß hier die Kontakte der Emitter- und Basiszone kurzgeschlossen werden können. Für die Diodenwirkung ist im wesentlichen der Kollektor-Basis-pri-Übergung p»n< maßgebend.

In diesem Falle ist es jedoch sehr nachteilig, daß nicht mehr alle beliebigen Diodenschaltungen realisierbar sind, da die den einzelnen Dioden parallelliegenden parasitären p/jiiipVprTransistoren alle einen gemeinsamen Kollektor, nämlich das Substrat/Isoliermaierial py/p/ besitzen. Das Potential des Kollektors dieses parasitären Transistors kann nicht frei gewählt werden, -1° sondern das Substrat p.y muß stets das negativste Potential der Schaltung besitzen.

Aufgrund der Wirkung dieser parasitären Transistoren mit gemeinsamem Kollektor ist es beispielsweise nicht möglich, die beiden interessantesten Netzgleichrichterschaltungen (Brückenschaltiing und Greinacher-Spannungsvcrdoppler-Schaltung) als monolithisch integrierte Festkörperschaltung auszuführen. Diese beiden Schaltungen sind nämlich schaltungstechnisch deshalb außerordentlich interessant, weil sie nur eine Transformatorwicklung benötigen, d. h. nicht wie andere Gleichrichterschaltungen Transformatorwicklungen mit einer oder mehreren Anzapfungen. Außerdem wird diese eine Wicklung während der beiden Halbwellen der Wechselspannung gleichartig belastet, was eine optimale Ausnutzung des Transformators erlaubt.

Die Gründe für die Nichtrealisierbarkeit mit Diodenstrukturen, wie sie in Fig. 1 gezeigt sind, sollen am Beispiel der Greinacher-Schaltung in Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 näher erläutert werden. In Fig. 2 <«> ist eine monolithisch integrierte Diodenanordnung gezeigt, die in der Schaltung nach Grein a eher betrieben werden soll. In F i g. J sind die Strom- und Spannungsverhältiiisse dieser Schaltung angegeben. Die monolithisch integrierte Diodenschaltung nach F-" i g. 2 ''5 besteht im Prinzip aus zwei einzelnen Dioden 1, 2, wie sie im rechten Teil der Fig. ! unter c) gezeigt sind. Es sind voneinander durch die Isolierdiffusionen p; getrennte Gebiete n< ι und n<_> gebildet, m die jeweils entsprechende Basisdiffusionen p« i, p« > und Kontaktie· rungsdiffusionen n/ i. n/ > eingebracht sind. Das Substrat Pv ist durch eine in die Isolierdiffusion p/ eingebrachte Kontaktierdiffusion p/j/ und einen Kontaktbelag Ksi elektrisch kontaktiert. Die einzelnen Zonen und Gebiete sind ebenfalls durch Kontaktbeläge elektrisch kontaktiert, und zwar entsprechen sich: η/ ι und Ki. ρ« ι und Αι, η/ » und Ki sowie p«_> und 4». Das Substrat ist über den Kontaktbelag /Csymit dem Anschluß 2 verbunden.

An diese monolithisch integrierte Diodenschaltung ist nun ein Netztransformaior 7rmit seiner Sekundärwicklung W2 angeschlossen. Zur Erläuterung ist angenommen, daß an der Primärwicklung W] des Transformators 220 Volt Wechselspannung angelegt sind. In bekannter We;se ist diese Schaltung als Greinacher-Schaltung aufgebaut. Dies wird dadurch erreicht, daß die Anschlüsse A\ und /C_> miteinander verbunden und am einen Ende der Sekundärwicklung w₂ liegen. Das andere Ende der Sekundärwicklung ist mit dem Verbndungspunkt 0 zweier in Serie geschalteter Elektrolytkondensatoren C], G verbunden. Das zweite Ende von Kondensator G ist mit dem Anschluß K_t verbunden und das zweite Ende von Kondensator G mit dem Anschluß At. Die gleichgerichtete Spannung tritt nun an diesen Verbindungspunkten auf, und zwar an dem Verbindungspunkt von λΊ und G die positive Gleichspannung, was durch das Pluszeichen ungegeben ist, und am Verbindungspunk', von G und A₂ die negative Spannung, was durch das Minuszeichen angedeutet ist.

Es sei nun angenommen, daß die beiden Kondensatoren G und G bereits auf eine solche Spannung aufgeladen sind, die nur wenig unter der sekundären Spitzenspannung des Transformators liegt. Dann kann während der negativen Halbwelle der Sekundärspannung nur durch die Diode 2 Strom fließen, und /war nur so lange, wie das Potential am Kontakt Λ< positiver als das Potential am Kontakt K> ist. Fließt nun durch die Diode 2 ein Durchlaßstrom, so werden vom p«_>-Gebiet ins Π( »-Gebiet Minoritütsladiingsträger injiziert. Im Falle der in diesem Beispiel gewählten l.eituiigstypen der Zonen und Gebiete werden also Locher injiziert. Dies ist in F i g. 2 durch die angegebenen Pfeile angedeutet. Die injizierten Minoritätsladungsträger rekombinieren alle auf ihrem Weg zum ti/ »-Gebiet mit Majoritätsladungsträgern. in diesem Falle also Elektronen, die vom η/ .»-Gebiet zufließen. Außerdem werden auch aus den p/- und p.y-Gebieten der Isolationsdiffusion und des Substrats Löcher ins n< ..-Gebiet injiziert, da diese Gebiete dem p» ..-Gebiet parallelgeschaltet sind. Gleichzeitig werden auch Elektronen vom n₍ ..-Gebiet in das Substratgebiet p_s injiziert.

Der parasitäre Transistor ρη.>π< >ps/rj/ hat keine Transistorwirkung, sondern verhält sich wie eine Diode. Während des Stromflusses in der Diode 2 ist das Substratgebiet p.y nicht der negativste Punkt der Schaltung; das n₍ ..-Gebiet hat nämlich ein um die Durchlaßspannung des p^ncrÜbergangs negativeres Potential. Dies hat jedoch keinen Einfluß auf die Wirkungsweise der integrierten Festkörperschaltung, solange die übrigen n^-Gebiete positiver als das Substratgebiet p.y bleiben. Dns n< i-Gebiet liegt auf einem hohen positiven Potential, so daß der n₍ ipy-Übcgang stets in Spcrrichtung betrieben wird. Es fließt demnach durch die Diode 2 der Strom /_>, der in F i g. J als impulsförmiger Strom am Kontakt Ki auftritt, und zwar, wie schon oben gesagt, während die Spannung i/.t_> am Kontakt Ai positiver ist als die sinusförmig

verlaufende Sekundärspannung <Λ\ m, ₂ ist.

Nun sei der Zustand betrachtet, in welchem durch die Diode 1 ein Durchlaßstrom fließt. Dies ist während der positiven Halbwelle der Sckundärspaiinung des Transformators dann der Fall, wenn die Spannung LI_{A Ιλ 2} am Kontakt A\ positiver wird als das Potential am Kontakt Ki; es fließt nun durch die Diode 1 der eingezeichnete impulsförmigc Strom /|. Während des Stromflusses werden vom p/n-Gcbict ins nn-Gebiet wiederum Minoritätsladungsträger, also Löcher, injiziert, was ,_o wiederum durch die eingezeichneten Pfeile veranschaulicht ist. Diese Löcher rekombiniercn jedoch nicht sämtlich mit Elektronen, die vom n/ i-Gcbiet zufließen, sondern gelangen zum Teil zur Raumladungszone des gesperrten n< ipVp/Übergangs und von dort in das Substcaigebiei p.v· Es fließi also aufgrund dieser Transistorwirkung des parasitären Substrat-Transistors Ph in<ip.v/p/ ein unerwünschter SubslratsCom, der den Kondensator C₂ entlädt. Dieser Substratstrom ist um so größer, je höher die Stromverstärkung des Substrattransistors ist. Bei üblichen monolithisch integrierten Festkörperschaltungen liegt diese Stromverstärkung zwischen 1 und 10, je nach Dicke und Leitfähigkeit der epitaktisch aufgebrachten Schicht n₍. Das bedeutet, daß der Entladungsstrom des Kondensators C₂ gleich groß oder größer als der Ladestrom des Kondensators C\ ist. Außerdem wird durch den .Substratstrom die Schallung unzulässig erwärmt. Die Anordnung nach F i g. 2 ist also nicht brauchbar. Gleiches läßt sich in ähnlicher Weise auch für die Brückenglcichrichlcrschaltung nachweisen.

Aus der US· Patentschrift 2b b7 607 sind aus einem 1 lalbleitcrkörper bestehende Brückcngleichrichterschaltungen bereits bekannt. Diese bestehen aus einem in Längsrichtung erstreckten Halbleiterkörper, der in seiner Querrichtung eine npn-Zonenfolge besitzt. Durch von den beiden Breitseiten aus jeweils bis in die entfernt liegende n-Zonc erfolgende abwechselnde Sägeschnitte werden voneinander getrennte npn-Bczirke erzeugt. Gleichzeitig werden abwechselnd pn-Übergängc kurzgeschlossen. Diese Art. eine Brückenglcichrichterschaltung a>;> einem Halbleiterkörper herzustellen, wird von der Erfindung nicht betroffen, da sich die Erfindung auf eine nach der üblichen Planartechnik hergestellte Glcichrichterschaltung bezieht.

Ferner ist aus der deutschen Auslcgcschrift 12 29 b48 _4S eine integrierte Gractz-Gleichrichtcrschaltung bekannt, die aus einem Halbleiterkörper besteht, der aus einem in Scchscckform verlaufenden Ring besteht. In der Mitte des Ringes verläuft senkrecht zur Ringebene ein pn-übergang, wobei die η-Zone außerhalb und die p-Zonc innerhalb des pn-Übcrgangs und somit des Ringes liegen. An den Ecken des Seckseckcs sind abwechselnd von innen und von außen Vertiefungen angebracht, die sich bis über den pn-Übergang hinaus erstrecken, so daß zwischen jedem Sechseckpunkt der pn-Übcrgang unterbrochen ist. Die Kontaktierung erfolgt so. daß an zwei gegenüberliegenden Sechseckseiten einerseits ein Kontakt an der η-Zone und andererseits an der gegenüberliegenden Sechseckseite ein Kontakt an der p-Zone angebracht ist. Ferner sind an zwei weiteren sich gegenüberliegenden Sechseckseiten durch eine Kontaktzone die beiden pn-Übergänge kurzgeschlossen. Diese Anordnung betrifft ebenfalls keine nach der Planartechnik hergestellte Gleichrichterschaltung. hS

Die Erfindung betrifft demgegenüber eine monolithisch integrierte Schaltung mit auf einem Substrat des einen l.eitungstyps angeordneten, durch pn-Übergänge voneinander isolierten Gebieten einer Schicht de entgegengesetzten Lciiungstyps in denen je eine Zon< des Substratleitungstyps und je eine Kontaktierungszo nc eingelassen sind, um mehrere Diodenstrukturen zi bilden, von denen mindestens eine Diodenstruktur cim auf dem Substrat angeordnete hochdotierte Schicht de entgegengesetzten l.eitungstyps sowie eine die Zorn des Substratleitungstyps in Absland ringförmig umge bcndc. in sich geschlossene Koniaktierungszonc auf weist. Eine derartige monolithisch integrierte Schalluni war bereits aus der französischen Patcntschrif 13 75 495 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die Angabe einer für die Verwendung in einer Gleichrichlcrsehallung brauchba rcn monolithisch integrierten Schaltung.

Diese Aufgabe wird crfindungsgemäß dadurch gelöst daß zur Realisierung einer Glcichrichterschaltung fü Wechselspannungen. deren Amplitude größer ist als dii Emil tcr- Basis- Abbnichspannung monolithisch inte grierlcr Transisiorsirukturcn. insbesondere für Netz und Großsignalglciehriehuing. diejenigen Diodenslruk türen, die im Betrieb mit hoher zwischen dem Subslra und dem isolierten Gebiel anliegender Spannuni beaufschlag! sind, in der obengenannten besonderer Weise ausgebildet sind, wobei der Abstand zwischci den Zonen des Subsiratleitungstyps und den su umgebenden Kontaktierungs/.oncn möglichst gerini und der Abbruchspannung entsprechend gewählt ist unc die Brcile der kontaklierungszonen wesentlich größe als die Diffusionslänge der Minoritälsladungsträger it den isolierten Gebieten ist.

Die bei der erfindungsgemäßen Schaltung vorgesehc nc hochdotierte Schicht des cnlgegcngesetzten Lei tungstyps ergibt eine vorteilhafte Wirkung, die aus de an Hand der I" ig. 4 hervorgehenden Beschreibung de Erfindung und der Beschreibung vorteilhafter Weiler bilciungcn der Erfindung ersichtlich werden wird.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus. daß die at Hand der E i g. 2 und 3 beschriebenen Nachteile dant behoben werden können, wenn es gelingt. di< Stromverstärkung des parasitären Subsirattransiston ρ« ιπ₍-ip.s/p/ um Größenordnungen herabzusetzen Dann wird nämlich der Substratstrom im Durchlaßfal der Diode 1. bzw. einer entsprechend angeordneter Diode in einer anderen Diodcnschaliung vernachlässig bar klein, und die Anordnung ist monolithiscl integrierbar.

In Fig. 4 ist die Diode 1 von Fig. 2 in der bei de erfindungsgemäßen Schaltung vorgesehenen Ausbil dung gezeigt. Zum Zweck der Verkleinerung de: Stromverslärkungsfaktors des Substrattransistors be findet sich auf dem Substrat eine hochdotierte Schich n/i/. Das darüber befindliche Gebiet n₍ 1 wird von eine ringförmigen Konlaktierungszone n/;t_r kontaktierl. Au der Kontaktierungszone ist der ringförmige Kontaktbe lag K\ r angebracht. Von der Kontaktierungszone wire die Zone p/? 1 vom Substratleitungstyp umschlossen Diese Zone ist durch den Kontaktbelag A\ kontaktiert Wird diese Diode in Durchlaßrichtung betrieben, se werden von der Zone pe 1 Minoritätsladungsträger, als( Löcher, in das nc 1-Gebiet injiziert, was in Fig.4 durcl die ausgezogenen gezeichneten Pfeile angedeutet ist Von der Kontaktierungszone n£i_r fließen andererseit Elektronen zu. was durch die gestrichelt gezeichneter Pfeile angedeutet ist. Mit diesen Elektronen rekombi nieren die von der Zone pe \ injizierten Löcher.

Der Abstand der Kontaktierungszone n£i_r von de Zone ρ«; wird dabei so gering wie möglich gemacht, urt

den Minoritätsladungsträgern einen kurzen Weg zur Kontaktierungszone zu bieten. Der minimale Abstand ist durch die erforderliche Abbruchspannung der Diode vorgegeben. Der niederohmige Kontaklierungsring n/ i_r besitzt eine solche Breite, daß Minoritätsladungsträger nicht mehr zwischen ihm und der hochdotierten Schicht η;», zum Isolationsring p; diffundieren können, sondern vorher abgefangen werden. Der Kontaktierungsring ist erfindungsgemäß wesentlich breiter als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im n< i-Gebiet.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der monolithisch integrierten Schaltung nach der Erfindung besteht darin, daß die Zone pe ι des Substratleitungstyps in Form eines schmalen und langen Streifens ausgebildet äst. Durch diese Maßnahme wird das Verhältnis der seitlich injizierenden Fläche zur nach unten injizierenden Fläche möglichst groß, d. h. die Injektionen zum n/nr-Kontaktierungsring hin ist um Größenordnungen größer als die Injektion zur hochdotierten Schicht nm. hin.

Nach einer anderen vorteilhaften Weilerbildung der monolithisch integrierten Schaltung nach der Erfindung ist die hochdotierte Schicht mit schnelldiffundierendem Material dotiert. Beim epitaktischen Aufbringen des n₍ i-Gebietes entsteht somit nämlich durch Ausdiffusion des Dotierungsmaterials aus der hochdotierten n/j/-Schicht in das schwächer dotierte nc i-Gebiet hinein ein Störstellengradient, der ein Driftfeld zur Folge hat. Dieses Driftfeld erschwert es den von der Zone po ι injizierten Minoritätsladungsträgern, zur Raumladungszone des n/j/p.s-Übergangs zu gelangen. Als Dotierungsmaterial für die hochdotierte Schicht ns/, können im Falle der η-Leitung dieser Schicht Phosphor oder im Falle von p-Leitung dieser Schicht Aluminium oder Gallium dienen.

Außerdem ist es nach einer anderen Weiterbildung der monolithisch integrierten Schaltung nach der Erfindung möglich, dieses Driftfeld mit einer zweiten Schicht ns/. 2 herzustellen, die mit schnelldiffundierendem Material dotiert und die über einer ersten hochdotierten Schicht net ι angeordnet ist, die ihrerseits mit langsamer diffundierendem Material dotiert ist, d. h. die hochdotierte Schicht t\bl ist in zwei Teilschichten aufgeteilt. Die Anordnung dieser beiden Schichten zeigt Fig.5. Auf diese Weise lassen sich die beiden Funktionen der vergrabenen Schicht, nämlich die Bereitstellung eines niederohmigen Anschlusses des nc i-Gebietes und die Erzeugung eines Driftfeldes in diesem Gebiet technologisch getrennt voneinander und optimal einstellen.

Als Dotieningsmaterialien können beispielsweise im Fall der η-Leitung der vergrabenen Schichten für die Schicht η«/ ι mit langsam diffundierenden Störstellen Antimon und für die Schicht η»/ ? mit schnell diffundierenden Störstellen Phosphor dienen.

Besonders vorteilhaft und zweckmäßig ist es, wenn man die Breite der hochdotierten Schicht η hi. größer als die Breite der Zone ρ» ι des Substratleitungstyps und wesentlich größer als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger macht. Dadurch erstreckt sich die ntf/.-Schicht möglichst weit über die aktive p/n-Zone

,o hinaus, so daß möglichst viele der injizierten Minoritätsladungsträger daran gehindert werden, zur Raumladungszone zu gelangen. Die Überlappung der n«/.-Gebiete über die betreffenden p« ,-Zonen ist dann ausreichend, wenn die Diffusionslänge der Minoritätsladungsiräger im n₍i-Gebiet kleiner ist als diese Überlappung.

Gelangen trotz des Driftfeldes vor der n»/.-Schicht Minoritätsladungsträger in diese Schicht hinein, so müssen sie dort mit Majoritätsladungsträgern, die vom n/_: ir-Kontaktierungsring kommen, rekombinieren, bevor sie Gelegenheit haben, durch die hochdotierte no/.-Schicht hindurch zur Raumladungszone des gesperrten n/ii.p.y-Übergangs zu gelangen. Die Dicke der hochdotierten Schicht wird daher in weiterer Ausgestaltung der Erfindung größer als die Diffusionslänge der in der hochdotierten Schicht vorhandenen Minoritätsladungsträger gewählt. Aufgrund der hohen Dotierung der nmr Schicht ist die Diffusionslange in dieser Schicht um Größenordnungen kleiner als im darüberliegenden nci-Gebiei. Dadurch ergibt sich auch als besonderer Vorteil, daß die hochdotierte Schicht zu einer Erniedrigung des Bahnwiderstands der Dioden wesentlich beiträgt. Aus diesem Grunde kann es günstig sein, auch diejenigen Diodenstrukturen der Gleichrichterschaltung mit einer vergrabenen, hochdotierten Schicht zu versehen, deren pn-Zonen über die Kontaktierdiffusion pe/ elektrisch mit dem Substrat p.y verbunden werden.

In besonders gelagerten Fällen kann es möglich sein, daß nach Ausschöpfung sämtlicher geschilderter Maßnahmen die Wirkung des parasitären Substrattransistors immer noch stört. Hier kann in weiterer Ausgestaltung der monolithisch integrierten Schaltung nach der Erfindung von der Rückseite der integrierten Schaltung her, also von der freien Oberfläche des Substrats ps aus, in an sich ebenfalls aus der FR-PS 13 75 495 bekannter Weise Gold in die gesamte Substratoberfläche eindiffundiert werden. Die Goldkonzentration läßt sich durch plötzliches Abkühlen (Abschrecken) nach vorgegebener Erwägungszeit bei der Diffusionstemperatur in weiten Grenzen frei wählen, nachdem zuvor das Gold aufgedampft wurde.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Monolithisch integrierte Schaltung mit auf einem Substrat des einen Leitungslyps angeordneten, durch pn-Übergänge voneinander isolierten Gebieten einer Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps, in denen je eine Zone des Substratleitungstyps und je eine Kontaktierungszone eingelassen sind, um mehrere Diodenstrukturen zu bilden, von denen mindestens eine Diodenstruktur eine auf dem Substrat angeordnete hochdotierte Schicht des entgegengesetzten Leitungstyps sowie eine die Zone des Substratleilungstyps in Abstand ringförmig umgebende, in sich geschlossene Kontaktierungszone aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zur Realisierung einer Gleichrichlerschaltung für Wechselspannungen, deren Amplitude grölier ist als die Emitter-Basis-Abbruchspannung monolithisch integrierter Transistorstrukturen, insbesondere für Netz- und Großsignalgleichrichtung, diejenigen Diodenstrukturen (1), die im Betrieb mit hoher zwischen dem Substrat (p.y) und dem isolierten Gebiet (nci) anliegender Spannung beaufschlagt sind, in der obengenannten besonderen Weise ausgebildet sind, wobei der Abstand zwischen den Zonen (p« i) des Substratleitungstyps und den sie umgebenden Kontaktierungszonen (nei_r) möglichst gering und der Abbruchspannung entsprechend gewählt ist und die Breite der Kontaktierungszonen (η; ι,) wesentlich größer als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in den isolierten Gebieten (n_t-1) ist.

2. Monolithisch integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen (ρ« ,) des Substratleitungstyps als schmale und lange Streifen ausgebildet sind.

J. Monolithisch integrierte Schaltung nach den Ansprüchen I und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die hochdotierten Schichten (n«;.) mi¹, schnelldiffundierendem Material dotiert sind.

4. Monolithisch integrierte Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß als schnelldiffundierendes Material bei einer hochdotierten p-leitenden Schicht Aluminium oder Gallium bzw. bei einer hochdotierten η-leitenden Schicht Phosphor verwendet ist.

5. Monolithisch integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die hochdotierten Schichten (n«/) aus zwei Teilschichten (ηβι. ι, η«/ 2) bestehen, wobei die erste, auf dem Substrat angeordnete Teilschicht (η«/, ι) mit langsam diffundierendem Material dotiert ist und die über dieser Teilschicht (η«/, ι) angeordnete zweite Teilschicht (η/». 2) mit schnelldiffundierendem Material dotiert ist.

6. Monolithisch integrierte Schaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Teilschicht (nat 1) mit Antimon und die zweite Teilschicht (ne/. 2) mit Phosphor dotiert ist.

7. Monolithisch integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der hochdotierten Schichten (n/₍/) wesentlich größer als die Breite der Zonen (ρ,ι,) des Substratleitungstyps und wesentlich größer als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger in den isolierten Gebieten (nt ilist.

8. Monolithisch integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der hochdotierten Schichten (n«/) größer .ils die Diffusionslänge der in ihnen vorhandenen Minoritätsladungsträger ist.

9. Monolithisch integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch unter elektrisch mit dem Substrat (p.s) leitend verbundenen Diodenstrukturen eine hochdotierte Schicht angeordnet ist.

10. Monolithisch integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie von der freien Oberfläche des Substrats (p.s) aus mit Gold dotiert ist.