DE1764148A1 - Spannungsabhaengiger Kondensator,insbesondere fuer Festkoerperschaltungen - Google Patents

Spannungsabhaengiger Kondensator,insbesondere fuer Festkoerperschaltungen

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DE1764148A1
DE1764148A1 DE19681764148 DE1764148A DE1764148A1 DE 1764148 A1 DE1764148 A1 DE 1764148A1 DE 19681764148 DE19681764148 DE 19681764148 DE 1764148 A DE1764148 A DE 1764148A DE 1764148 A1 DE1764148 A1 DE 1764148A1
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Harald Schilling
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/86Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable only by variation of the electric current supplied, or only the electric potential applied, to one or more of the electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched
    • H01L29/92Capacitors having potential barriers

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Description

  • Spannungsabhängiger Kondensator, insbesondere für F6stlzörnerschaltungen Pie Erfindung betrifft einen spannungsabhängigen Kondensator mit einer in Speyrichtung zu betreibenden pn-Übergangsfläche, dessen eine oberflächennahe Zone in eine Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers eingesetzt ist, insbesondere für integrierte.monolithische Festkörperschaltungen. Derartige Kondensatoren sind allgemein bekannt.'Es wird beispielsweise in diesem Zusammenhang verwiesen auf den Aufsatz "Die Planartechnik bei Transistoren und integrierten Schaltungen" in der Zeitschrift "S eientia electrica", Band X (1964), Seiten 97-144 und den Aüfsatz "Integrierte Halbleiterschaltungen nach der Planarbauweiso"' in der .gleichen Zeitschrift, 13and IX (1963), Seiten 67-91. Derartige Kondensatoren werden bei monolithischen Festkörper#chaltungen in einer einkristallinen Halbleiterplatte zusammen mit anderen Halb-,' leiterelementen, wie Wideirstände, Dioden und Transistoren nach dem allgemein bekann.ten Planardiffusionsverfahren hergestell to.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, den Flächenbedarf von spannungsabhängigen Kondensatoren durch Vergrößerung ihrer spezifischen Kapazität zu vermindern. Bei integrierten Festkö>rperschaltungen nehmen nämlich häufig die spannungsab-.hängigen Kondensatoren einen wesentlichen Teil der*Halbleiteroberfläche ein. Durch die Erfindung-sollen,ferner Strukturen für spannungsabhängige Kondensatoren mi.t verg#öPerter spezi.,'#'ischer Kapazität.in integrierten Festkörperschaltungen angegeben werden., deren*.Her«s tellung gleichzeitig mit den Planardiffusionen der anderen Halbleiterelemente der gleichen Festkörperschaltung erfolgen kann. Insbesondere soll die Herstellung gleichzeitig mit den zumeist auf der gleichen Halbleiterplatte befindl.ichen Planartransistoren .. erfolgen können, wobei möglichstnur eine Änderung der Geometrie der Masken--für die photolithogrIaphische Herstellung der Oxydmasklerungen'-zugelassen ist.
  • Bekanntlich nimmt die Raum ladungskapazität eines*als spannungsabhängigen Kondensators verwendeten pn-Übergangs mit# wachsender Dotierung bzw. bei Verminderung des spezifischen Widerstandes des Halbleitermaterials beiderseits der pn-Übergangs.#"l.'läche zu. Eine beliebige Vergrößerung der ßpezifischen Kapazität ist jedoct nicht möglich, da mit den gleichen Dotierungsmafnahmen, welche die spezifische Kapazität anwach sen lassen, did iperrspannung.
  • des pn-Übergahga vermindert wird.
  • Die Erfindung.geht von der Erkenntnis aus, daß bei Verwendung eines Emitter pn-Übdrgangä von im Prinzip bekannten Leistungs-Planartransistoren unter gewissen Bedingungen sich-eine erhöhte spezifische Kapazität ergibt. Leistungs-Planartranzistoren, insbesondere bei Verwendung von Silizium als Halbleitermaterials werden nämlich im Hinblick auf eine besonders gute Emitterergiebigkeit..mit möglichst großer Randlänge der Emitter-pn-Übergangsfläche dimensioniert. Wird dieses Konstruktionsprinzip möglichst großer Randlänge einer pn-Übergangsfläche auf die geometrische Auslegung einem spannung#abhängigen Kondensators. übertragen, bei dem Überlegungen hezüglich einer Emittererglebigkeit fehl am Platze sind, dann kann unter Umständen eine erhöhte spezitische Kapazität festgestellt werden. Diese-Erscheinung beruht darauf,-daß die Ränder der pn-Übergängsfläche an der Haibleiteroberfläche liegen. Aus diesem drunde liefert der an der lialbleiteroberfläche liegende Teil der pn-fibergangs-#-#läche im allgemeinen den Hauptbeitrag der Raumladungskapazität#ö Von dieser Erkenntnis ausgehend wird bei einem spannungsabhängigen Kondensator mit einer in Sperrichtung zu bdtreibenden pn-Übergangsfläche, dessen eine oberflächennahe Zone in eine Oberflächenseite eines Halbleiterkörpers eingesetzt Ist# besondere fUr integrierte monollthisehe: Festkörperschaltungene die spezifische Kapazität erfindungsgemäß dadurch erhöht, daß die oberflächennahe Zone dbr pn-Übergangsfläähe mit möglichst .großer,-an die Oberflächenseite des lialbleiterkärpers stoßenden Bandlänge im Dotterungsgradienten.abnehmender Störs.tellenkonzentration der ande,#en Zone ins Innerö'des Halbleiterkörpers, wie an sich bei Emitter-pn--Ü#ergangsflächen bei Leistungs-Planartransistoren bekinn-t#-,---uiid7-init möglichst großer Randlänge pro Flächeneinheit der Oberflächenseite ausgebildet ist.
  • Werden nämlich die Randlängen derartiger "Emitter"-pn-Ubergangs-e flächen an der Oberfläche auf kleinem Aaum zusammengedrängt, dann ergibt sich eine bei Transistorep an sich unerwünschte Erhöhung der Emitter-Raumladungskapazität, die bei einem spannungsabhängigen'Kondensator bei der Erfindung aber>gerade angestrebt wird. Die Erhöhung der spezifischen Kapazität beim' Zusammendrängen der Randlängen der pn-Übergangs:rlächen beruht darauf, daß dadurch'ein erhöhter Flächenanteil der pn-Übergangs' fläche Im.niederohmigen Halbleitermaterial an der Halbleiteroberfläche liegt. Aus der obeftgehannten,Literatuystelle in der. Zeitschrift "Seientia electricaft, Band X,*war zwar bekannt, auch die'Emitter-Basis-Sperrschichtkapazität als.spannungsab-.* hängiger Kondensator für Festkörperschaltungen zu verwenden&# Die geometrische Auslegung der an die Oberfläche.'angrenzenden. Zone eines.spannungsabhängigen Kondensators mit #n-#hergangs-. fläche erfolgt aber im Hinblick auf wesentlich andere und,.*.*'.. teilweise eibh widersprechende elektrische EigerjAchaften, als. sie bei der geometrischen Auslegung der Emitterzone eines.:; Leistungs-Planartransistors maßgeblich sind, wie oben bereits. ausgeführt. So kann beispielsweise die oberflächennahe Zone eines spannungsabhängigen Kondensators wesen'tlich schmaler dim mensioniert.werden als die Emitterzäne eines Leistungs-Planartranaistors;.da letztere' Zone an,einem in Flußrichtung betriebenen pn-übergang angrenzt und demnach die Spannungsabfäll:e zu berücksichtigen sind.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erlätuterti,#, in der als Ausschnitt4 einer monolithischen Festkörperschaltung 1 im.gl##rsahnitt einen spannungsabhängigen Kondensator nach der Erfindung, die Fig-. 2 in Aufsicht den spannungsabhängigen Kondensator gemäß der Fig. 1, die Fig. 3 ausschnittsweise in Aufsicht eine andere Ausführungsform eines spannungsabhängigen Kondensators nach der Erfindung mit geänderter Geometrie der ober-. flächennahen*Zone, und die Fig.*-.4 im Querechnitt eine weitere-Ausführungsform eines spannungsabhängigen Kondensators nach der . 'Erfindung zeigen..
  • -Säfnt-l-iche-Figure-n--de-r---Zeir-hnung betreffen Ausführungsbeispiele von spannung.sabhäng#gen Kondensatoren für eine integrierte monolithische Festkörperschaltung, Aeren Zonen gleichzeitig durch Planardiffusionen mit den Zonen von etwaitig noch weiteren Planartransistorelementen der Festkörperschaltung herg.estellt werden können. Bis auf die geometrischen VeAältnisse die im.Hinblick.auf spannungsabhängige Kondensatoren mit mögliehet großer spezifischer Kapazität und, abgesehen von Geometrien, die bei Planartrarisistoren unbrauchbar oder nicht üblich sind, besteht daher/6ine Ähnlichkeit mit Planartranaistoreh. Der spannungsabhängige Kondensator gemKß der Fig. 1., der Uber äe Leitbahnen 4 und 41 kontaktiert ist, weist wie aus der Fig. 2 ersichtlich eine Mehrzahl von oberflächennahen Zbnen 9 in Form von Fingern oder Streifen auf, die durch Durchbrüche in der. Oxydschicht _3 über fingerförmige Leitbahnen.5'parallel geschaltet sind. Zonen 9 In Form von Fingern oder-Streifen ergeben eiine * Verbesserung des tan 6 gegenüber ei ner flächenhaften Zone. Parallel zu diesen oberflächennahen Zonen ist über die Leitbahn 6 die Zone 13 kontaktiertg die bei einem Planartranäistor der Kollektorzone entspricht. Die Struktur des'spannungsabhä ngigen Kondensators gemäß der Fig. 1 ist in d ie Epitaxschicht 2 vgm entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Grundkörper 1 eindiffundiert und durch Isolierzonen 7 elektrisch gegen die anderen Elemänte der Festkörperschaltung, wie bekannt, Isoliert... Der zweite Anschluß 41 des spannungsabhängigen Kondensators k#ntaktiert'Über-Leitbahnen 11 die Zone 10, welche der Basiszone eines Planartransistors entspricht. Am pn-Übergang iwJschen'"z, der Epitaxschicht 2 und der Unterlage 1 Ist zur Verminderung, des Zuläitungswiderstandes zur Leitbahn 6 Im Halbleitermateria1 eine relati,#.niedrigohmige Halbleiterschicht 8 eingebettet-, Öbwohl bei der Struktur gemäß der Fig. 2 die oberflächennahe Zone', in e;Lne Vielzahl von Teilzonen aufgeteilt ist; welche parallel, geschaltet ein relativ gutes tang bei hohen Frequenzen ergibt, können selbstverständlich,auch sämtliche Teilzonen zu einer Zone oder zu Gruppen bandförmig zu>aammengetaßt werden. Dadurch sind sehr schmale-bandförmige-oberilbLehennahe Zonen möglich.» d'a''. diese nicht auf der gesamten Länge#kontaktiert werden müssen.
  • Die Fig. 3 zeigt ausschnittaweise Im Prinzip eine weitere zusammenhängende.Geometrie der obertlächennahen Zone in Form einen feinen Gitterm#sters. Bai dieser Geometrie Ist die Abschirmung des spannuhgsabhängigen Kondensators durch eine kasseleitungmöglich, da in der aktiven Fläche.keine.Kontakte vOrhanden sind* Mit einer derartigen Geometrie ist ohne weiteres eine Erhöhung-: der spezifischen Kapazität gegenüber herkömmlichen Strukturen um den Faktor 2 ohne Verminderung der Abbruchspannung des pnübergangs möglich. Eine besonders günstige Geometrie, die allerdings im»Üegensatz zu Fig. 1 bis 3-nur bei Kapazitäten gegen Masse verwendbar ist, zeigt die Fig. 4, bei der die oberflächennahe Zone 9 in eine brste.Zon.e. 10 vom.entgegengesetzten Leitfähigkeitsfyp eingesätzt ist und zumindest von einer Teilzone 14 der Qberflächennahen Zone 9'.um-(5ben ist. Die oberflächennahe Zone 9 is# zweckmäßigerweise zusammenhängend in Form eines Kammes oder noch günstiger in Form des Gittermusters entsprechend der Fig. 3 ausgebildet und mit der Teilzone 14 vereinigt worden.-Dieder Basi.,#zone eines Planartransistors entsprechende Zone 10 ist mit, der Isolierzone 7 vereinigt. Der spannungsabhäng#Se Kondensator gemäß der Fir. 4 ist über die beiden Flächenkontakte.15 und 12 ca kontaktiert'. Durch diesen Aufbau ergibt sich eine Abschirmmöglichkeit für den spannungsabhängigen Kondensator, da die Leitbahn 15 'nahezu die gesamte, . vom Kondensator eingenommene Ober-.'. fläche, bedecken kann. 9erner ergibt sich der Vorteil induktionsarmer Zuleitungen, eine Einsparung von Ableitungen und mehr Platz für'die Verdrahtung der Restschaltun#.
  • Der Erfindungsgedanke findet aubh bei diskreten spannungsabhängigen Kondensatoren seine Anwendung, wenn-beis.pielsweise bei vorgegebener Abmessung eines Gla,skehäuses die lialbleiteroberfläche begrenzt ist.

Claims (2)

  1. P a t e n t a n s p'r ü a h.e Spannungsabhängiger Kondensator mit einer in Sperrichtung zu betreibenden pn-Übergangsflächeg dessen eine oberflächennahe Zone in eine Oberflächenseite eines HalbleiterkÖrpers eingesetzt ist, Insbesondeie fUr integrierte monolithische Festkörperschaltungen, dadurch gekennzeichnet, daß die oberflächennahe Zone (9) der pn-Übergangefläche mit möglichst großer-ari.die Oberflächenseite des Halbleiterkörpers stoßenden Randlänge im Dotierungsgradienten abnehmender ßtörstellenkonzentration der ande ren-Zone (10)., wie an sich bei Emitter-pn-übergan'geflächen'bei Leistungs-Planartransistoreini#i .bekannt,-und mit möglichst großer Randlänge pro Flächeneinheit der Oberflächenseite ausgebildet ist.
  2. 2. Spannungsabhängiger Kondensator nach-Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zusammenhängende feinstrukturierte pn-Über-Sangsflächean der oberf-lächennaheri Zone-(9)a Spannungsabhängiger Kondensator nach-Anspruch 2" gekennzeichnet durch eine Kammstruktur der zusammenhängenden pn-übergange-.-fläche an der oberflächennahen Zone (9). 44 Spannung8abhängiger Kondensator nach Anspruch 2". gekennzeichnet durch eine.Gitterstruktur der zusamm ängenden pn-Übergangtrläche an der oberflächennahen Zofie (9). 50 gpannungsabhängiker Kondensator nach-.Ansp . ruch 1, g6kennzeich#--' net durch eine In eine Vielzahl von Tbilzoneri aufgeteilte obertlächennahe Zone (9),9 deren Tellzonen parallel geschaltet", sind. 6. Spannungsabhängiger Kondensator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilzonen über Durchbrüche in einer'-Isolierschicht (3)-durch eine Metallschicht (15) oder metallische Leitbahnen .(4, 41) parallel geschaltet sind*' 7..Spannungsabhängiger Kondensator nach Ansprüchen 1 bis 6" dadurch gekennzeichnet, daß die oberfläohennahe Zorie (9)-bzw. deren Teilz6nen in eine erste Zone (10) vom entgegen--gesetzten Leitfähigkeitatyp eingesetzt iät bzw. sind, welche" zumindestteilweise von einer weiteren Teilzone (14).der #oberflächennahen Zone (9) umgeben ist,* 8. Spannungsabhängiger Kondensator nach Anspruch 7,v-dadurch ge-.. kennzeichnet, daß in der weiteren Zone (14) zur Verminderung des Wi.derstandes.elne niederohmige HalbleIterschich# vom" gleichen Leitfähigkeitstyp eingebettet Ist. 9. Herstellungsverfahren für einen spannungsabhängigen-Kondensator 'nach AnsprUchen 1 #i's 8 für' -e*ine integrie'rte.monglithi-# . sehe Festkörperschaltung, welche zumindest ein Planartransistorelement aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile der'pn-Übergangsfläche'an der oberflächennahen Zone (9) des spannungeabhängigen Kondensatorn gleichzeitig durch. Planardittusionen mit den Zonen des Planartransistbrelementes, bzw. der Planartransistorelemeritje he#gestel.1t wordeh. 10. Herstellungsverfahren nach Anspruch dadurch gekonnzeichnet,9 daß gleichzeitig mit den Planardiffuslonen der Kollektorzone und-der Finitterzone eines Planartraneistorelementes der FestkörperschaltuAS die-Teilzonen der oberflächennahen Zone' (9) einen spannungeabhängigen Kondensators zusammenhängend dittundtert worden.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2243682A1 (de) * 1971-09-10 1973-03-15 Western Electric Co Verfahren zur metallisierung von bauteilen
EP0000169A1 (de) * 1977-06-29 1979-01-10 International Business Machines Corporation Halbleitersperrschichtkapazität in integrierter Bauweise und Bootstrap-Schaltung mit einer derartigen Halbleitersperrschichtkapazität
DE3326957A1 (de) * 1983-07-27 1985-02-14 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Verstaerkerschaltung

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2243682A1 (de) * 1971-09-10 1973-03-15 Western Electric Co Verfahren zur metallisierung von bauteilen
EP0000169A1 (de) * 1977-06-29 1979-01-10 International Business Machines Corporation Halbleitersperrschichtkapazität in integrierter Bauweise und Bootstrap-Schaltung mit einer derartigen Halbleitersperrschichtkapazität
DE3326957A1 (de) * 1983-07-27 1985-02-14 Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn Verstaerkerschaltung
US4639686A (en) * 1983-07-27 1987-01-27 Telefunken Electronic Gmbh High frequency amplifier circuit

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