DE1808661A1 - Halbleiter-Bauelement - Google Patents

Halbleiter-Bauelement

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DE1808661A1 DE19681808661 DE1808661A DE1808661A1 DE 1808661 A1 DE1808661 A1 DE 1808661A1 DE 19681808661 DE19681808661 DE 19681808661 DE 1808661 A DE1808661 A DE 1808661A DE 1808661 A1 DE1808661 A1 DE 1808661A1
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DE19681808661
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Toshihiko Kohisa
Isao Matsumura
Kosei Nomiya
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Hitachi Ltd
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Description

Beschreibung zu der Patentanmeldung
der Firma
HITACHI LIMITED 4, 1-Chorae, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokio/Japan
betreffend Halbleiter - Bauelement
DA-3086
Prioritäten?
13.11.1967, Nr. 72629
13.11.1967, Nr. 72630
13.-11.1967, Nr. 72631
15.11.1967, Nr. 73055
15.11.1967, Nr. 73056
Japan
Die Erfindung betrifft Halbleiter-Bauelemente und insbesondere verbesserte integrierte Schaltkreise, die Feldeffekt-Transistoren mit isoliertem Gatter sowie Schutzdioden zum Schutz der isolierenden Filme zwischen den Gatterelektroden der Feldeffekt-Transistoren und den Halbleiterkörpern gegen elektrischen Durchbruch enthalten.
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ORIGINAL INSPECTH)
Da allgemein das Gatter Gr 1 eines Feldeffekttransistors Q1 der oben bezeichneten und in Fig. 1 gezeigten Art einen Eingangsscheinwiderstand von hoher Kapazität hat, induziert eine sehr geringe Menge elektrischer Ladung, die sich am Gatter G1 ansammelt, eine hohe Spannung und verursacht manchmal, daß der isolierende Film (gewöhnlich Siliciuradioxyd) zwischen dem Gatter G1 und der Halbleiter-Unterschicht 1 einen Durchbruch erfährt. Es wurde daher vorgeschlagen, eine Schutzdiode, d.h. eine Zener-™ diode Red in den Halbleiterkörper 1 einzubauen und, wie in Fig. 1 gezeigt, zum Tor G1 parallelzuschalten. Es wurde angenommen, daß die Schutzdiode den Durchbruch des isolierenden Films verhindern könnte, ohne die Eigenschaften des Feldeffekttransistors zu beeinträchtigen.
Untersuchungen haben jedoch ergeben, daB, da der pn-Ober-* gang Jp der Diode Reel in der Durchlaßrichtung iurcii ein ) Rauschsignal e^ vorgespannt wird, durch die Zone 2 (als ümitter), die Unterschicht 1 (als Basis) und die Senkezone D1 des Feldeffekt-Transistors Q1 (als Kollektor) ein Bipolar-Transistor gebildet wird, da der Übergang Jf-^ gewöhnlich in der Sperrichtung vorgespannt 1st. Minori-
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täteträger» die in die Unterschicht 1 aus der Diodenzone 2 injiziert werden, diffundieren in der Unterschicht 1 und erreichen die Senkezone D1, wie durch den dicken gestrichelten Pfeil in Fig. 1 angegeben. Der Stromverstärkungsfaktor β bezüglich des Emitters hat bei dieser Transietorbauform die Größenordnung von 10"' - 10 . Dieser Paktor ist viel kleiner als bei üblichen Bipolartransistoren (um mehrere zehnbis mehrere hundertmal). Der parasitäre Bipolar-Tranäistor scheint daher wegen des außerordentlich kleinen Stromverstärkungsfaktors von vernachlässigbarem Wert zu sein.
Wird ein Feldeffekt-Transistor mit isoliertem Gatter zusammen mit einer Schutzdiode als Steuerschalter zum Speichern eines Informationen ißaale oder eines Eingangssignals in einem Speicherelement vor» *hr !.!s' ier Kapazität verwendet, so kann der parasitäre Bipolar-Transistor nach den im Rahmen der Erfindung durchgeführten Untersuchungen nicht vernachlässigt werden, selbst wenn der Stromverstärkungsfaktor ß , wie erwähnt, außerordentlich klein ist. Beispielsweise stellt in einem integrierten Halbleiter-Schaltkreis, wie in dem in Pig. 2 gezeigten dynamischen Schieberegister, das kapazitive Speicher-
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element C die Kapazität ζwiaοhen der Senke D1 des FeIdeffekt-Transistare Q1 und der Halbleiter-Unterschicht 1 die Kapazität zwischen dem isolierten Gatter G2 des Feldeffekt-Transistors Q2 und der Halbleiter-Unterschicht 1, die verteilte Kapazität, die zwischen der Senke D1 des Transistors Q1 und dem Gatter G2 des Transistors Q2 besteht, usw. dar. Biese Kapazität ist sehr klein und beträgt beispieleweise einige pP. Der Konden-' sator C speichert ein Informationssignal Vj^, das der • Eingangskierame I1 zugeführt wird. Hit anderen Worten wird, wie in Pig. 3a - 3c gezeigt, der Transistor Q1 in seinem Durchlaßzustand gebracht, wenn der Taktimpuls Vßp den Spannungspegel -lag hat und die "1rt- oder JSinerpegelspannung (d.h. die Spannung -E1) des Informationssignals Vjn wird im Kondensator C gespeichert. Der Kondensator C hält sodann die"1"-Pegelspannung unabhängig von dem V^-Signal, bis die Spannung -E2 des Taktimpulses Vqp wieder dem Transistor Q1 zugeführt wird, nachdem die Nullspannung von V~p den Transistor Q1 in seinen Sperrzustand zurückgeführt hat.
Da der Nullspannungspegelteil des Impulses V^p, wie in Fig. 3a dargestellt, jedoch oft ein Rauschsignal e^ mit Hochfrequenzkomponenten von ziemlich großer Amplitude
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enthält, wird die Diode Rec1 duroh dae Rauschsignal e^ in Durchlaßrichtung vorgespannt. Nur in diesem Augenblick ergibt sich ein parasitärer Bipolar-Transistor Q3, wobei der Kollektoretrom iC durch den Transistor Q3 und den Kondensator C trotz des Sperrzustandes des Transistors Q1 fließt. Die im Kondensator O gespeicherte Ladung entlädt sich daher. Besondere in einem solchen Speicherschaltkreis, bei welchem ein kapazitives Speicherelement' von sehr geringer Kapazität verwendet wird, bewirkt ein außerordentlich geringer Kollektorstrom i^ des parasitären Transistors Q3, daß die im Kondensator O gespeicherte Spannung beträchtlich herabgesetzt wird, da der Betrag der gespeicherten Ladung sehr klein ist, was zu einem Fehlverhalten des Speicherschaltkreises führt.
Die Kurven 9, 18, 25, 37 und 47 la Pig. 7, 11, 19, 24 und 28 zeigen die Kennlinien der Schaltungsanordnung der in Pig. 2 gezeigten Art (ein dynamisches Halbbit-SchieberegiBter), bei welchen die Mindestarbeitsfrequenz über dem Rauachpegel e™ aufgetragen ist, wobei die Mindestarbeitsfrequenz fc die Frequenz ist, unterhalb welcher die Wellenform des Ausgangssignals ^Qjjm durch Rausohsignale verformt wird, wie dies durch die gestrichelten
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Linien in Fig. 3c gezeigt ist. Dabei ist vorausgesetzt, daß bei der in Fig. 3a - c gezeigten Beziehung die Frequenz des Informationssignals Yj« gleich der halben Frequenz dee Taktimpulses Y^p ist und das Tastverhältnis des Informationssignals V1n 0,5 beträgt. J@ niedriger die Mindestarbeitsfrequens ist, desto wirksamer ist die Speicherfunktion des kapazitiven Elements 0«
Aus der Kurve 9 in Fig, 7 ergibt sich, daß die Speicherfunktion vermindert wird, wenn der Rauschpegel e^ über 0,5 Volt hinausgeht. Die Verminderung der Speicherfunktion verursacht Störungen, besonder®, wenn ein dynamisches Schieberegister, wie in Fig. 2 gezeigt, durch Reihenschaltung einer Anzahl von Schaltkreiseinheiten gebildet wird. Die Kurven 7, 12, 23, 33 und 45 In Fig. 6, 10, 18, 23 und 27 sseigen Kennlinien eines dynamischen 16-BIt-Schieberegisters, das aus Schaltkreisen der In Fig. 2 gezeigten Art zusammengesetzt ist. In diesen Kennlinien 1st die Mindestarbeitsfrequenz fQ über dem Rauschpegel e« aufgetragen. Aus der Kurve 7 in Fig. 6 ergibt sich, daß die Mindestarbeitsfrequenz fQ besonders bei dynamischen Schieberegistern mit vielen Bits ansteigt und die Arbeitsfrequenz im unteren Frequenzbereich durch Rauschsignale beschränkt wird, wenn deren Pegel über 0,5 Volt ansteigt,
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Hauptaufgabe der Erfindung ist es u.a., Feldeffekt-Transistoren mit isoliertem Gatter in Verbindung mit Schutsdiodenelementen zu schaffen, bei welchen ein Fehlverhalten, das darauf beruht, daß durch Rauschsignale, welche die pn-übergänge der erwähnten Dioden in der Durchlaßrichtung vorspannen, die erwähnten parasitären Transistoren auftreten, ausgeschaltet ist.
Insbesondere soll dabei Vorsorge getroffen sein* daß bei Vorrichtungen, z.B. Schieberegistern, bei welchen Feldeffekt-Transistoren mit isoliertem Gatter sowie mit Schutzdiodenelementen verwendet werden, die Mlndeetarbeitsfrequenz unter einem hohen Rausohpegel so verbessert bzw. herabgesetzt ist, daß die Vorrichtungen durch Niederfrequenz-Taktimpulse unabhängig von den Rauschpegeln betrieben werden können.
Zugleich sollen verbesserte integrierte Schaltkreise geschaffen werden, bei denen ein Fehlverhalten aufgrund von Rauschsignalen ausgeschaltet ist.
Weitere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden näheren Beschreibung in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen; darin zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittansicht eines Feldeffekt-Transistors nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 ein schematisches Schaltbild eines integrierten Halbleiter-Bauelementes, das in einen dynamischen Schieberegister nach dem Stand der Technik verwendet wird;
Fig.3a bis 3c Wellenformen von Taktimpulsen, Eingangs« Signalen und Ausgangssignalen für das dynamische Schieberegister;
Fig.4a ein schematisches Schaltbild mit einer Schnittansicht, welche eine Ausftihrungsform der Erfin- dung darstellt;
Fig.4b ein scheraatisches Schaltbild einer Abänderung der in Fig. 4a dargestellten AusfUhrungsform;
Fig. 5 eine graphische Barstellung, bei welcher der DurchlaßBtrom über ,der Durchlaßspannung für Dioden aufgetragen ist, welche für die erfindungBgemäßen Zwecke verwendbar sind;
Fig. 6, 7, 10, 11, 18, 19, 23, 24, 27 und 28 graphische Darstellungen, bei denen die Mindesterbeitsfrequenz über dem Rauschpegel für die erfindungsgemäßen Schaltkreise aufgetragen ist;
Fig. 8, 9, 12 und 13 schematische Schaltbilder einer weiteren erfindungsgemäßen Ausftihrungsform und deren
Abänderungen;
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Fig. 14a und Ub graphische Darstellungen, bei denen der Diodeneingangsstrom über dem Rauschpegel für die Schaltkreise nach Fig. 8, 9, 12 und 13 aufgetragen ist;
Fig. 13« 16, 17a und 17b schematische Schaltbilder einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungeform und deren Abänderungen;
Pig. 20a bis 20b Wellenformen der Taktimpulse, Eingangesignale und Ausgangssignale für die in Fig. 15» 16 und 17 gezeigten Schaltkreise;
Fig. 21a bis 21e Schnittansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungform und deren Abänderungen;
Fig. 22a und 22b äquivalente Schaltbilder für den in Fig. 21a gezeigten integrierten Halbleiter-Schaltkreie:
Fig. 25a, 26a und 26b Schnittansichten einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform und deren Abänderungen ; und
Fig. 25b eine Schnittansicht eines Teils des in Fig. 25a gezeigten integrierten Schaltkreises aur Veranßchaulichung von dessen Arbeitsweise.
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Beispiel 1
Diese Ausführungaform ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfssehutzdiode zur Schutzdiode Red parallelgeachaltet ist, wobei dl® Schutzdiode Red in demselben Halbleiterkörper eingebaut ist wie der Feldeffekt-Transistor Q1 mit isoliertem Gatter, während die Hilfsschutzdiode in einem anderen Halbleiterkörper geformt ist, der von dem den Transistor Q1 und
W die Diode Red umfassenden Halbleiterkörper gesondert oder unabhängig zusammengesetzt ist· Daher 1st, da die Schutzdiode Red in einer gemeinsamen Halbleiter-Unterachicht mit dem Feldeffekt-Transistor QI ausgebildet ist, wird der Isolierfilm unterhalb der Gatterelektrode durch die Diode Red gegen Durchbruch geschützt, bis die Kombination in ein Schaltungssystem eingebaut ist. lach dem Einbau der Hilfsdiode in daa Schaltungssystem wird der Isolierfilm unterhalb der Gatterelektrode gegen Xhireüibruch ferner entweder durch die Schutsdiode Red oder durch die Hilfsdiode Rec2 geschützt. Außerdem ist, wenn die Schutzdiode Red durch Rauschsignale in Durchlaßrichtung vorgespannt 1st, der äquivalente Kollektorstrom des parasitären Transistors beträchtlich verringert, da
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die Hilfadiode Rec2 den Rauschslgnalstrom nebenschließt, so daß die Speicherfunktion des kapazitiven Elements C wirksam beibehalten wird.
Bei der Ausführungsform nach Pig. 4a sind Transistoren Q1 und Q2 sowie eine Schutzdiode Red in einer Halbleiterunterschicht 1 zusammengebaut, die aus einem der Halbleitermaterialien bestehen kann, wie sie zur Her- ' stellung von Transistoren in der Halbleitertechnik verwendet werden. Beispielsweise kann die Unterschicht 1 ein Einkristall-Material aus n-Silicium von wenigen Ohmzentimetern sein.
Bei der Herstellung des in Pig. 4a dargestellten integrierten Schaltkreises wird eine Siliciumoxydschicht 3 mit einer Dicke von beispielsweise 6.000 Angström auf der Oberfläche der Silicium-Unterschlcht 1 dadurch gebildet, daß die Unterschicht 1 in einer oxydierend wirkenden Atmosphäre erhitzt wird. Durch ein geeignetes Ätzverfahren oder dergleichen wird die Siliciumoxydschicht so weggenommen, daß Löcher entstehen, die denjenigen Oberflächenteilen entsprechen, an welchen eine Senke D2 und eine Quelle S2 des Transistors Q2, eine Senke DI und eine Quelle S1 des Transistors Q1 bzw. eine Zone 2 der Diode
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Red gebildet werden sollen. Die Siiiciumoxydsohicht 3 wird Über den anderen Oberflächenbereichen der Unterschicht 1 unversehrt gelassen.
Durch ein Diffusionsverfahren herkömmlicher Art wird ein die Löcher-Leitfähigkeit bestimmender Störstoff, SnB. Bor, in die Halbleiter-Unterschioht 1 durch die erwähnten Oberflächenlöcher in der Siliciumoxydschicht 3 eingebracht, um die ρ-Zonen 2, S1, D1, 32 und D2 vorzubereiten. Auch zwischen den p-Zonen 2, S1, D1, 32 und D2 und der gemeinsamen η-leitenden Unterschicht 1 werden pn-Übergänge JR, J31, JD1, J32 und J352 gebildet. Da das Diffundieren von Storstoffen gewöhnlich in einer oxydierend wirkenden Atmosphäre durchgeführt wird, wird die Oberfläche der Unterschicht 1 in den erwähnten Löchern während des Diffusionsvorgangs wieder mit SiIiciumoxyd bedeckt. ..- f,
) Mit Hilfe eines weiteren Ätzvorgangs oder dergleichen wird die Dicke der Siliciumoxydschicht 3 an den Stellen, an denen Gatterelektroden 61 und G2 gebildet werden sollen, auf beispielsweise 1.500 Angström verringert, und,, ferner wird die Siliciumoxydechicht 3 weggenommen, um öffnungen zu erzeugen, die zu den Zonen 2, S1, D1, S2, D2 und zu dem Oberflächenteil der Unterschicht 1 in der
Nähe der Zone S2 reichen.
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Elektroden werden, wie in Fig. 4 gezeigt, für die Zo nen 2, S1, D1, 32, D2, die Gatter 01 und G2 und die Unterschicht 1 durch Aufdampfen von Metall, z.B. Alu» minium, und herkömmliche Photogravürverfahren gebildet. Die Zone 2 und das Gatter G1 sowie die Senkezone D1 und das Gatter G2 können durch auf die Oxydschicht 3 aufgebrachte Metallschichten zusammengeschaltet werden. Ferner sind, wie in Fig. 4a gezeigt, eine Elektrode 4 für die Unterschicht 1 und die Quellenzone S2 mit einem gemeinsamen Bezugspotential verbunden. Die Senke zone D2 ist mit einer Spannungsquelle V"CG über einen Belastungswiderstand R^ verbunden. Der Kondensator C umfaßt die Kapazität zwischen der Senkezone D1 und der Unterschicht 1, die Kapazität zwischen dem Gatter G2 und der Unterschicht 1 eowie die Eigenkapazität der Verdrahtung zwischen der Senke D1 und dem Gatter G2,
Die Diode Rec2 ist erfindungsgemäß zur Diode Red paralr-IeI und in der gleichen Richtung geschaltet. Wenn der Leitfähigkeitstyp der Unterschicht 1, wie in Fig. 4a gezeigt, der η-Typ ist, ist die Anode A der Diode Rec2 mit der p-Zone 2 und die Kathode K der Diode Rec2 mit der Unterschicht 1 bzw. mit dem Bezugspotential verbunden.
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Jede Zone in der Diode Rec2 ist von der Halbleiter-Unterschicht 1, welche den Transistor Q1 und die Diode Red umfaßt, isoliert. Es müssen nämlich Träger, die die Wirkung des parasitären Transistors verursachen, daran gehindert werden, sich von der Diode Rec2 zur Senkezone D1 im Transistor Q1 zu bewegen, was durch bestimmte Mittel, z.B. durch einen Luftspalt oder durch ein dielektrisches Isoliermaterial, geschehen kann.
" Ein Verfahren zum Isolieren der Träger besteht darin, die Diode Rec2 von der Halbleiter-Unterschicht 1 unabhängig zu machen und elektrisch mit dem integrierten Schaltkreis, der die Diode Red und den Transistor Q1 umfaßt, zu verbinden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Diode Rec2 einheitlich in einer Unterschicht, in der der Transistor Qi und die Diode Red eingebaut sind, mit einer dazwischenliegenden Isolierung, beispielsweise einer Siliciumdioxydschicht, auszubilden.
Eine solche Diode, die eine kleinere Durchlaßspannung für einen geringen Strom Ip0 als die Diode Red hat, ist als Diode Rec2 gewählt, wie dies in Pig. 5 gezeigt ist, wo die Kurve 5 die Strom-Spannungs-Kennlinie für die Diode Red und die Linie 6 die Kennlinie für die Diode Rec2 ist.
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Hierbei stellt der Strom IpQ einen Durchlaßstrom der Diode Red dar, gegenüber welchem der parasitäre Transistor, welcher aus der Senkezone D1 und der Zone der Diode Red zusammengesetzt ist, praktisch als Transistor wirkt. Die Durchlaßspannung V?R betragt z.B. etwa 0,5 Volt, wenn Silicium als Material für die Halbleiterunterschicht 1 verwendet wird. Im allgemeinen kann als Diode Rec2 eine Germaniumdiode verwendet werden, die eine Durchlaßspannung von etwa der Hälfte derjenigen einer Siliciumdiode hat, da gewöhnlich als Halbleiterunterschicht 1 eine Siliciuraunterschicht verwendet wird.
Andererseits kann die Rückwärts-Durchbruchepmnnung für die Diode Rec2 größer als diejenige der Diode Red sein. Wenn Siliciumdioxyd SiO2 als Material für den Isolierfilm 3 unter der Gatterelektrode verwendet wird, kann die Durchbruchspannung der Diode Rec2 mehrere 10 Volt, beispielsweise 50 Volt oder mehr, betragen, da die Durch bruchspannung der Diode Red gewöhnlich auf einen Wert von mehreren 10 Volt, beispielsweise von 50 Volt, festgelegt wird, der niedriger ist als die Durchbruchspannung des Isolierfilms 3 unter der Gatterelektrode G1.
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Ferner ist es für die Diode Rec2 wünschenswert, eine steiler ansteigende Strom-Spannungs-Kennlinie in der Vorwärtsrichtung als diejenige der Diode Rec2 zu haben.
Die Wirkungeweise dee in Fig» 4a gezeigten Schaltkreises ist unter der vorangehend beschriebenen Bedingung für die Diode Rec2 wie folgt: Es sei angenommen, daß Signalspannungen Vcp und V1n, wie sie in Fig. 3a und 3b gezeigt sind, der Taktimp ile-Eingangaklerame Ig bzw. der Informationssignal-Eingangsklenmie I1 zugeführt werden. Wenn ein negatives Taktimpulssignal VQp mit einem Scheitelwert E2 von beispielsweise 23 Volt während der Zeit zwischen t^ und tp der Klemme I2 zugeführt wird, wie es in Fig. 3a gezeigt ist, wird die Spannung E2 dem Tor 61 des Transietors Qf zugeführt, da die Dioden Red und Rec2 Durchbruchspannungen haben, die größer sind als die Impulssignalspannung E2. Da durch die dem Gatter G1 zugeführte Spannung E2 der Ka-) nal zwischen der Quelle S1 und der Senke D1 des Transistors Q1 eingeschaltet wird, wird das Infonaationesignal V^n dem kapazitiven Element C zugeführt, und die 111" oder der Einerpegel E. des Informationssignals V-.jj» z.B. 12 Volt, wird in dem kapazitiven Elemen C gespeichert. 16
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Der Transistor Q1 wird dann während der Zelt «wischen t« und t, abgeschaltet. Während dieser Zeit kann ein unerwünschtes Rauachsignal e^, des Spannungskomponenten von positiver Polarität enthält, der Klemme Ig «abgeführt werden. Erfindungsgemäß wird jedoch, da die Rauschsignalspannung an einen einer Durchlaßep*nnung der Diode Rec2 entsprechenden, unterhalb der DurchlaB-epannung YpR der äquivalenten Diode Red angekleamert ist, der Emitterstrom des parasitären Bipolar-TransiBtors auf einen Wert herabgesetzt, der praktisch vernachlässigbar ist, und der unerwünschte Rauechsignalstrom iy wird über die Hilfsdiode Rec2 als Strom ig nebengeschlossen. Ferner trägt, da der Körper der Diode Rec2 von der Halbleiter-Unterschicht 1 getrennt oder isoliert ist, der Strom ig keine injizierten Emitterträger für den parasitären Bipolar-Transistor bei. Infolgedessen wird der äquivalente Kollektorstrom iQ des parasitären Bipolar-Transistors, d.h. der die Ladeapannung im kapazitiven Element 0 entladende Strom, praktisch Null. Die Entladung der im Kondensator C gespeicherten Spannung E1 findet daher nicht während der Zeit von t2 bis t, statt. Mit anderen Worten hält der Kondensator während der Zeit tp bis t, die Spannung E.. ohne Störung durch das Rauschsignal e« konstant.
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Wenn das Taktimpulssignal VQp wieder dem Gatter G1 zu-, geführt wird und der Transistor Q1 während der Zeit von t* bis t, eingeschaltet wird, so wird die 11O"- oder Nullpegelspannung (O Volt) des Informationssignals ?_„ in dem kapazitiven Element C gespeichert. Wie dieses wird das in fig. 3b gezeigte Informationssignal Vy„, welches der Eingangsklemme I1. zugeführt wird, an der Ausgangsklemme 0 des Pufferverstärkers Q.2 in ein in Fig. 3c gezeigtes Informationssignal Vrmm umgewandelt, welches mit dem Taktimpulssignal V^p synchron ist.
Die Kurven 10 und 11 in Fig. 7 zeigen die Mindestarbeitsfrequenz-Rauschpegel-Kennlinien für die erfindungsgemäßen Vorrichtungen (dynamische Halbbit-Schieberegister) von der in Fig. 4a gezeigten Art. Die Kurve 10 zeigt die Kennlinie für den Fall, daß eine Punktkontakt~ßermaniumdiode (1N6Q) als Hilfsdiode Rec2 verwendet wird, während die Linie 11 den Fall zeigt, bei welchem eine Siliciumflächendiode (1S1473) als Diode Reo2 verwendet wirdο Wie sich aus Fig. 7 ergibt, ist die Mindestarbeitsfrequenz-Kennlinie der erfindungsgemäßeh Vorrichtungen :1 wesentlich verbessert und, wie durch die Kurve 8 in Fig.6 gezeigt, ist auch die Kennlinie eines erfindungsgemäßen dynamischen Schieberegisters von 16 Bit verbessert.
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In Gegensatz dazu stellt die in Flg. 3c mit gestriohelten Linien gezeigte Wellenform einen Zustand unerwünschten Verhaltens für eine Torrichtung nach dem Stand der Technik dar, wie sie in Pig. 2 gezeigt ist, bei welcher die erfindungsgemäße Diode Rec2 nicht angeschaltet ist. Es führt nämlich, wenn eine positive Rauschsignalspannung eN der bekannten Torrichtung zugeführt wird, die Entladung aus dem kapazitiven Element C durch den Kollektorstrom des parasitären Bipolar-Transistors zu dem Fehlverhalten, daß VQUT in den ursprünglichen Zustand (-JE,) von dem Augenblick nahe tg zurückzukehren beginnt und die Mindestarbeitefrequenz-Kennlinie in hohem Maße durch Rauschsignale beeinflußt wird« wie es durch die gestrichelte Linie 9 in Fig. 7 gezeigt ist»
Als erfindungsgemäße Hilfsdiode Rec2 kann eine Diode mit der gleichen Durchlaß-Schwellenspannong wie die Schutzdiode Red benutzt werden, wenn die als Diode Rec2 zu verwendende Diode eine steiler ansteigende Strom-Spannungs-Kennlinie in Durchlaßrichtung ale die Diode Rec2 hat.
Ferner können als Materialien für den Isolierfilm 3 anstelle des durch Wärme erzeugten Siliciumoxyds bei der
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vorangehend beschriebenen Ausftthrungsform auch au« der Dampfphase aufgeschichtetes Siliciumnitrid· Oxydglas, Aluminiumoxyd oder Siliciumoxyd verwendet werden.
Da der Innenwiderstand von Rauschsignalquellen niedrig ist, kann ein geeigneter Widerstand R von mehreren Kiloohm in Reihe mit der Eingangeklemme Ig für die Taktimpulse geschaltet werden, um die Kebenschlußfunktion durch die Diode Re.c2 wirksam zu machen, wie dies in Fig. 4b gezeigt ist.
Beispiel 2
Der Kernpunkt dieser Ausführungsform besteht darin, einen Scheinwiderstand zur Aufteilung der Rauschsignalspannung zwischen der Eingangsklemme I2 und einem Anschlußpunkt einzusetzen, mit dem die Gatterelektrode G1 des Transistors Q1 und die eine Zone der Schutzdiode Red verbunden sind, wobei der Transistor Q1 und die Schutzdiode Red als Einheit in einer Halbleiter-Unterschicht eingebaut sind und der Körper des Scheinwiderstnndes von der Halbleiter-Unterschicht isoliert ist. Da dann, wenn der Eingangsklemme I2 eine Spannung zugeführt
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wird, welche eine den pn-übergang der Diode Red in der Durchlaßrichtung vorspannende Rauseheignalkomponente umfaßt, die Rauschsignalspannung durch den Scheinwiderstand unterteilt wird, wird die der Schutsdiode Red zuzuführende Durchlaßspannung wesentlich herabgesetzt. Daher wird, da die Injektion von Trägern zur Halbleiter-Unterschicht und ebenso der Kollektorstrott des parasitären Bipolar-Transistors ebenfalls unterdrückt werden, die Speicherfunktion des kapazitiven Elements C wirksam aufrecht erhalten.
In Fig. 3 sind die Feldeffekt-Transistoren Q1 und Q2 mit isoliertem Gatter sowie die Schutzdiode Red in einer Halbleiter-Unterschicht in der gleichen Weise ausgebildet, wie es in Beispiel 1 beschrieben und in Fig. 4a dargestellt ist.
Der Scheinwiderstand Z1 ist erfindungsgemäß mit einem Verbindungspunkt des Gatters G1 des Transistors Q1 und der einen Klemme (der in Fig. 4a gezeigten Zone 2) der Diode Red verbunden. Obwohl zwei Dioden als Scheinwiderstand Z1 in Fig. 8 gezeigt sind, ist die Zahl der den Scheinwiderstand Z1 bildenden Dioden nicht auf zwei beschränkt. Es kann je nach den Umständen eine beliebige
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Zahl von Dioden für den Scheinwiderstand Z1 benutet werden. Die den Scheinwiderstand Z1 bildenden Dioden sind mit einer Polarität geschaltet, die derjenigen der Schutzdiode Red entgegengesetzt ist. In Fig. 8 ist, da ein Feldeffekt-Transistor mit p-Kanal als Transistor Q1 verwendet wird und die Anode (die in Pig. 4a gezeigte Zone 2) der Diode Red mit dem Gatter 61 verbunden ist, die Anode A des Diodenscheinwiderstandes 21 ^ mit dem Verbindungspunkt des Gatters G1 und der Zone 2 (Pig. 4a) der Diode Red verbunden, während die Kathode K des Diodenscheinwiderstandes Z1 mit der Eingangsklemme für den Taktimpuls VQp verbunden ist.
Die Wirkungsweise des in Fig. 8 gezeigten Schaltkreises ist, wenn Signal spannungen VCp und vtw» wie in Fig. 3a und 3b gezeigt, den Eingangskiemmen I2 und I1 zugeführt werden, wie folgt: Wird ein Taktimpuls VGp mit einer normalen negativen Spannung (-Up) der jiingangsklerame Ip " während der Zeit von t1 bis t2 zugeführt, so wird die Taktimpulsspannung (-E2) dsm Gatter G1 des Steuerschaltertransistors Q1 ohne Behinderung durch die Dioden Z1 zugeführt, da die letzteren in der Durchlaßrichtung vorgespannt sind. Die dem Gatter G1 zugeführte Taktimpulsspannung (-E2) schaltet den Transistor Q1 in seinen
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Durchlaßzustand und dns Informations signal V-.» (die negative Spannung -E1) wird in dem kapazitiven Element C gespeichert« Wenn ein unerwünschtes positives Rauschslgnal e^ der Ringangaklenme I2 während der Ztit von tp - t« zugeführt wird, haben die Dioden Z1 einen ausreichend hohen Scheinwiderstand gegenüber dem Rausehsignalstrom i^, da die Dioden Z1 in Sperrichtung durch die positive Rauschsignalspannung vorgespannt sind und der durch die Diode Red fließende Durchlaflstrom iR auf einen praktisch vernachlässigbaren Wert unterdrückt wird. Das kapazitive Element 0 hält daher die Spannung.., (-E2) während der Zeit zwischen X^ und tg bis zum Zeitpunkt t, ohne Störung durch das Rauschsignal e„ gespeichert, und es kann eine normale Wellenform, wie sie in Fig. 3c durch eine vollausgezogene Linie gezeigt ist, an der Ausgangsklemme O des Puffer-Transistors Q2 erhalten werden. Die in Pig. 3c mit gestrichelten Linien gezeigte Wellenform stellt den Zustand dar, auf welchen die Speicherfunktion der herkömmlichen Schaltkreise herabgesetzt wird.
Die Kurven 13 und 19 in Pig. 10 und 11 zeigen die Mindestarteitsfrequenz-Rauschpegel-Kennlinien für erfindungsgemäße Schaltkreise (Fig. 10 für ein dynamisches Schie-
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beregister von 16 Bit, Fig. 11 für ein dynamisches Halbbit-Schieberegister), bei welchen nur eine Diode für den Scheinwiderstand Z1 verwendet wird. Aue diesen Kurven ergibt eich, daß erfinduRgsgemäß die Mindestarbeitsfrequenz fQ beträchtlich herabgesetzt ist und die Speicherfunktion des kapazitiven Elements C nicht durch Rauschsignale gestört wird. Im Gegensatz dazu gehören die Kurven 12 und 18 zu dem in Fig. 2 gezeigten herkömmlichen Schaltkreis.
Wenn mehrere Diodenelemente für den Scheinwiderstand ZI verwendet werden, ist es wünschenswert, zur Schutzdiode Red einen Widerstand RD parallelzuschalten, der den Leistungsverlust des in Fig. 9 gezeigten Schaltkreise.β nicht stört, um zu verhindern, daß das Gatter G1 des Traneistors Q1 wegen des hohen Scheinwiderstandes der in Sperrichtung vorgespannten Dioden Z1 auf Undefiniert tem Potential liegt.
Eine weitere Abänderung dieser AusfUhrungsform ist in Pig. 12 gezeigt, wobei anstelle der Dioden Z1 in Fig. 8 ein Ohmsches Widerstandselement Z2 als erfindungsgemässer Scheinwiderstand verwendet wird. Die Kurven 14, 15,
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16 und 17 gehören zu den Fällen, bei welchen Widerstände von 10 Kiloohm, 30 Kiloohm, 50 Kiloohm bsw. 100 Kiloohm für das Widerstandselement Z2 verwendet werden. Je höher der Widerstandswert des Widerstandselementes Z2 ist, desto niedriger wird die Mindesterbeitsfrequenz unter hohem Rauschpegel; und bei Verwendung von Widerständen über 100 Kiloohm ist die Mindestarbeitsfrequenz praktisch unabhängig vom Rauschpegel bestimmt.
Im allgemeinen kann, da die Gattereingangsimpedanz des Transistors Q1 dann hoch ist (der Gleichstrom-Eingangawiderstand ist in der Größenordnung von 10 Ohm), wenn die Schutzdiode Red in Sperrichtung vorgespannt ist, ein Widerstandselement mit einem beträchtlich höheren Widerstandswert von beispielsweise mehreren 100 Kiloohm als Impedanzelement Z2 ohne Behinderung der Versorgungsleistung normaler Taktimpulse V„p verwendet werden.
Ferner kann, da Rauschsignale gewöhnlich aus Hochfrequenzkomponenten, wie in Fig. 13 gezeigt, zusammengesetzt sind, ein kapazitives Element G^ zur Schutzdiode Red parallelgeschaltet werden, um die Impedanz für Rauschsignale an beiden Anschlüssen der Diode Red herab-
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zusetzen. In diesem Falle kann der durch die Diode Red geteilte Rauschsignalpegel dadurch herabgesetzt werden» daß ein Impedanzelement Z2 mit einer impedanz von verhältnismäßig kleinem Wert verwendet wird.
Fig. 14a zeigt eine Kurve, bei der ein Eingangsdurchlasstrom in über den Rauschpegel e« für die Schutzdiode Red aufgetragen ist» wenn eine Diode als Impedanzelement Z1 verwendet wird, wobei die Kurve 20 die Strom-Spannungs-Kennlinie für die Diode Red ist» während die Kurve 21 die Verwendung der Diode als Impedanzelement Z1 veranschaulicht. Fig. 14b zeigt den Fall» bei welchem ein Ohrasches Widerstandselement für das Impedanzelement Z2 verwendet wird, "wobei die Linie 22 die Strom-SpannmngB-Kennlinie für das Widerstandselement ist»
Beispiel 3
Der Kernpunkt dieser Ausführimgsform besteht darin, daß dem isolierten Gatter GI des als Steuersehalter wirkenden Feldeffekt-Trpnsistors Q1 Taktimpulse durch eine unipolare Vorspannungsquelle zugeführt werden, die mit einer der Leitungsrichtung der Schutzdiode Red entgegengesetzten Polarität geschaltet ist, um den Spannungs-
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pegel der Rauachsignale mit Vorwärtspolarität bezüglich der Diode Red in einen solchen mit Rttckwärtepolarität umzuwandeln und dadurch die Wirkung «ines parasitären Bipolar-Transistors zu verhindern. Diese Ausführungsform beruht auf der Tatsache, daß der Rauechpegel ,(Spitzenwert) in dem kapazitiven Speicherschaltkreis gewöhnlich unter 1 Volt liegt und daß die Schwellenepannungen von Feldeffekt-Transistoren «it isoliertem Gatter (die Schwellenspannungen bedeuten Gatterspannungen, oberhalb derer Kanäle der Feldeffekttransistoren leitend werden) gewöhnlich mehrer· Volt betragen.
In Fig. 15 sind die Feldeffekt-Transistoren Q1 und Q2 sowie die Schutzdiode Red als Einheit in einem Halbleiterkörper 1 geformt und miteinander in der in Fig. 4a gezeigten und in Beispiel 1 beschriebenen Weise verbunden. Bp ist eine unipolare Vorepannungsquelle gemäß der Erfindung, deren Polarität die Schutzdiode Red in Sperrrichtung vorspannt und deren Spannung niedriger als die Schwellenspannung Eth des Transistors Q1 von beispielsweise 7 Volt liegt.
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Es sei nun angenommen, daU das Steuerimpulseignal Vcp einen Rauschpegel E- von beispielsweise 1 Volt während der Zj.Lt von t2 biß t, hat, wie es in Fig. 20a gezeigt ist» Da die unipolare Vorspannungsquelle Bp einen Spannungewert Eg hat, wird der Pegel des Steuerimpulesignals Vqp in den in Pig. 20b gezeigten Pegel umgewandelt. Mit anderen Worten werden die Rauscheignale e« durch Eg Volt in der negativen Richtung relativ zum Bezugspotential verschoben. Daher ist die Schutediode unabhängig von den Rauschsignalen On immer in Sperrichtung verge-
* spannt, und kein parasitärer Bipolartransistor wird mehr gebildet. Ferner wird, da die Spannung Eg der Quelle Bp unterhalb der Sehwellenspannung Eth des Transistors Qt liegt (Eg < Eth -E,), der Sperrsustand des Transistors nicht durch die Quelle Bp gestört* Daher wird die Spannung (-E1) des Informationsimpulssignale V1n, die, wie in Fig. 20c gezeigt, im kapazitiven Element C während der Zeit t1 bis tg gespeichert ist, während der Zeit von t„ bis t« aufrechterhalten, und es wird eine
k normale Wellenform als Auagangeepannung VQUT an der Auagangsklerame 0 erhalten, wie dies in Fig· 2Od durch eine voll ausgezogene Linie gezeigt ist» Xm Gegensatz dazu betrifft die durch gestrichelte Linien in Fig. 2Od gezeigte Wellenform eine herkömmliche Speichervorrichtung
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und zeigt, daß die Vorrichtung ihre Speiohtrfunktion verliert, da durch Rauechsignale e^ ein parasitärer Bipolartransistor gebildet wird.
Eine Abänderung dieser Ausführungsform ist in Fig. 16 gezeigt· Da die Steuerimpuls-Signalquellen gewöhnlioh durch MuItivibratoren gebildet werden, kann eine Steuerimpulssignalquelle, wie in Fig. 16 dargestellt, einen Inverter-Transistor Q4 umfassen. Daher kann eine .inipolare Vorspannungsquelle gemäß der Erfindung durch -einen Widerstand Rg gebildet werden, der in den Ausgangskreis des Inverter-Transistors Q4 geschaltet ist· D.h., der Pegel der Steuersignalimpulse am Anschluß I« wird, wie in Fig. 20b gezeigt, dadurch umgewandelt, daß die Spannung am Anschluß I«, welohe gleich VgR^/Rg+Rj ist, niedriger als die Schwellenspannung Eth des Transistors
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Q1 gemacht wird (V^/R^Rj < Eth - E5). Wie in Pig. 17a gezeigt, kann eine Gleichstrom-Vorspannung Vß anstelle des Widerstandes R5 verwendet werden, und ein Element konstanter Spannung, z.B. eine Zenerdiode, kann ebenfalls statt des Widerstandes Rn benutzt werden, wie dies in Pig. 17b dargestellt ist.
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Da der Rauschpegel E, im allgemeinen niedriger als ein Volt ist, reicht der Spannungswert von höchstens einigen Volt, beispielsweise 1,5 Volt, als Spannung Eg der unipolaren Vorspannungsquelle Sp aus, die auf einen Wert unterhalb der Schwellerispannung Eth des Transistors beschränkt werden kann.
Die Kurven 24 und 26 in Pig. 18 und 19 gehören zu erfindungsgemäßen Schaltkreisen, bei welchen die Spannung E-g der unipolaren Quelle Bp 1,5 Volt beträgt. Im Gegensatz dazu stellen die Kurven 23 und 25 herkömmliche Vorrichtungen dar. Fig. 18 gehört zu dynamischen Schieberegistern von 16 Bit, Pig. 19 zu dynamischen Halbbit-Schieberegistern.
■Beispiel 4
Der Kernpunkt dieser AusfUhrungsform ist die Schaffung einer elektrischen Isolierung zwischen einer ersten Halbleiterzone, in welcher eine Schutzdiode Red geformt ist, und einer zweiten Halbleiterzone, in weicher ein Feldeffekt-Transistor mit isoliertem Gatter geformt ist, wobei die Schutzdiode Red zu dem isolierten Gatter G1
des Transistors Q1 durch äußere Leitungswege aus nicht
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ORIQJNAL INSPECTED
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halbleitendem Material parallelgesonaltet ist. Da» wenn der pn-übergang der Diode Red in der Durchlaßrichtung durch eine Rauschspannung vorgespannt wird, ein Strom entsprechend den Minoritätsträgern, die in die erste Halbleiterzone in der Diode Reo1 injiziert werden, als Rekombinationestrom durch einen dtr äußeren Leitungswege des nioht halbleitenden Material· fließt/werden Transistorvirkungen unterdrückt, welche durch Diffusion injizierter Minoritätsträger iur Senkezone D1 des Transistors Q1 verursacht werden könnten. Ferner ist, da die Schutsdiode Red in einer Halb« leiterunterschicht als Einheit mit dem Feldeffekt-Transistor geformt ist, mit welche« die Diode durch äußer« Leitungswege verbunden ist, dar Isolierfilm unterhalb des Gatters G1 immer gegen Durchbruoh während der ganzen Zeit der Herstellung und der Anwendung (Zusammen*- bau und Betrieb) des integrierten Halbleiterbauelement geschützt, so daß ein Fehlverhalten des Bauelements durch Rauschsignale ohne Verlust der Sohutzfunktion der Diode Red verhindert werden kann·
In Pig. 21a bilden die Quellenzone S1 und die Senlceio.it Γ beide vom p-Typ, und eine Gatterelektrode 01 einen Feldeffekt-Transistor, der dem Transistor Q1 in Pig. 4a ent-
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spricht. Die Quellen- und die Senkezone vom p-Typ S2 bzw. D2 und eine Gatterelektrode G2 bilden einen weiteren Feldeffekt-Transistor, der dem Transistor Q2 in Fig, 4a entspricht und die p-Typ-Quellen- und Senkezonen S3 und D3 sowie eine Gatterelektrode G3, die mit der Senkezone D3 verbunden ist, bilden einen weiteren Feldeffekt-Transistor, der als Belastungswiderstand arbeitet und Rt in Fig. 4a entspricht. Diese Transistoren Q1, Q2 und der Widerstand Rx bilden zusammen einen Halbbit-Schaltkreisteil eines dynamischen Schieberegisters. Eine Schutzdiode, welche der Diode Red in Fig, 4a entspricht, und eine p-Zone 31 sowie eine η-Zone 29a besitzt, ist in einen Halbleiterkörper mit dem erwähnten dynamischen Schieberegister eingebaut, jedoch elektrisch von dem Feldeffekt-Transistor durch p-Isolierzonen 28 und 30 isoliert.
Bei der Herstellung des in Fig. 21a gezeigten integrierten Schaltkreises wird zuerst eine hochdotierte Halbleiter-Unterschicht, z.B. ein Einkristall-Siliciumkö'rper 27 vom η-Typ mit einem spezifischen Widerstand von etwa 0,01 Ohmzentimeter vorbereitet. Mit Hilfe eines herkömmlichen selektiven Diffusionsprozesses wird dann eine p-Schicht 28 auf einer ebenen Fläche der Un-
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terschicht 27 gebildet und eine Einkrietallachicht 29 aus n-Silicium mit einem spezifischen Widerstand ron beispielsweise 1,5 Ohmzentimeter durch orientierte Kristallabsoheidung auf der erwähnten ebenen Fläche durch Niederschlagen von Silicium aus der Dampfphase gebildet. Auf der orientierten Schicht 29 wird ein Siliciuraoxydfilm 32 dadurch gebildet, daß die Kombination in einer oxydierend wirkenden Atmosphäre erhitzt wird. Mit Hilfe eines selektiven Diffusionsprozesses, bei welchem Störstoffe durch im Oxydfilm 32 gebildete freie Stellen diffundiert werden, werden in der orien tierten Schicht 29 (29a und 29b) die p-Isolierzone 30, die bis zur p-Zone 28 reicht und die η-Zone 29a umgibt, um die letztere von der Zone 29b zu trennen, sowie die p-Zonen 31, S1, D1, S2, D2, S3 und D3 gebildet. Schließlich werden Elektroden, beispielsweise aus Aluminium, mit den Zonen 29a, 29b, 30, 31, S1, D1, S2, S3 und D3 durch die im Film 32 vorgesehenen freien Stellen verbunden, während Gatterelektroden G1, G2 und G3 auf geeigneten Teilen des Films angeordnet werden, die bis zu einer Dicke von beispielsweise 1500 Angström dünner gemacht worden sind. Diese Elektroden können durch auf dem Isolierfilm 32 angeordnete leitende Schichten miteinander verbunden werden. Die η-Zone 29a für die Schutz-
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diode und die η-Ζοηβ 29b für die Transistofea durch einen äußeren Leitungsweg aus nicht halbleiter-» dem Material» z.B. aus Aluminium, elektrisch'-verbunden 9 das auf den Isolierfilm 52 angeordnet werden kann·
Im Betrieb dee aargestellten Bauelements werden Signalspannungen VCp und f*^f wie in Fig» 3a und 3b geieigtn den Eingangsanschlüeeen Ig und I1 zugeführt» wobei der Anschluß E mit einem Bezugspotential verbunden ist, während eine Stromquelle ?σσ mit der Senke D. verbunden ist.
Die Isolierzonen 28 und 30 kennen verwendet werden» ohne daß der Anschluß I, mit irgendeinem Teil ate Bauelemente oder mit irgendeinem Potential verbunden wird, d.h. sie können auf Undefiniertem Potential liegen. In diesem Falle (der als erste Schaltung bezeichnet wird) wird gemäß Fig. 22a, wenn eine den pn-übergang JR der Schutsdiode in Durchlaßrichtung vorspannende Rauschspannung ®M ) der Zone 31 zugeführt wird, eine zweistufig® Transistor-Verstärkerschaltung mit einer gemeinsamen Basis «wischen der Zone 31 und der Senkezone D1 gebildet. Angenommen, der Stromverstärkungefaktor jeder Verstarierstufβ ist Cl1 bzw. a2 und der Hausohstrom i«, so läßt sich der in die Senke D1 fließende Strom durch l»x&.xou ausdrücken
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und ist damit so klein, daß eine Entladung aus dem Kondensator C nicht wirksam während der Zelt von tg hie t* erfolgt.
Der Anschluß I«, der mit den Isolierzonen 28 und 30 verbunden ist, kann mit dem Bezugspotential verbunden werden, so daß das Potential der Isolierzonen 28 und 30 das gleiche wie dasjenige der Zonen 29a und 29b ist. In diesem Falle (der als aweite Schaltung bezeichnet wird) ist, da der Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors, der ersten Stufe und des Emitters des Transistor· der zweiten Stufe bei der zweistufigen Transietorverstärleerschaltung mit gemeinsamer Basis mit des Bezugspotential verbunden ist, nur ein von den Elektroden entfernter Teil der Zonen 28 und 30 etwas durch den Spannungsabfall vorgespannt, welcher von dem durch den Ausbreitungswiderstand r in den Zonen 28 und 30 fließenden Strom ijjX Oj verursacht wird, wie es in Pig. 22b gezeigt ist. Daher wird der in die Senkezone D1 fließende Strom weiter herabgesetzt als durch die erwähnte erste Schaltung.
Ferner kann der Anschluß 13 mit dem Potential - Y„„ ver·* bunden werden, so daß die Zonen 28 und 30 mit Bezug auf
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die Zonen 29a und 29b in Sperriehtung vorgespannt sind. In diesem Falle (die ale dritte Schaltung bezeichnet wird) hat, da kein parasitärer Transistor mehr durch die Zonen 30 (28) » (29b) - D1 gebildet wird und der Rauschsignalstrom i« als Basis- bzw. Kollektorstrom für den durch die Zonen 31» 29a und 30 (28) gebildeten Transistor fließt, der Rauschsignalstrom I^ keine Wirkung mehr auf die Senkezone D1. Da sogar in einem solchen Falle, in welchem der Rauschpegel e^ groß ißt, der Verlust an im kapazitiven Element C gespeicherter Ladung sehr gering ist, findet selbst dann kein Abfall eines gespeicherten Signals mehr statt, wenn die Frequenz der Taktimpulse sehr niedrig ist. Mit anderen Worten kann die Mindestarbeitsfrequenz fe (Hz) unter einem hohen Rauschpegel ausreichend verringert werden.
In Fig. 23 und 24 ist die Mindestarbeitsfrequenz fc über dem Rauschpegel eN für Schieberegister von 16 Bit bzw. für Halbbit-Schieberegister aufgetragen, wobei die Kurven 34 und 38, 35 und 39, 36 und 40 zu der ersten, zweiten bzw. dritten Schaltung in Flg. 21 gehören. Aus den genannten Figuren ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Schieberegister bessere Eigenschaften als diejenigen nach dem Stand der Technik haben; diese Eigen-
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schäften sind durch die Kurven 33 und 37 dargestellt. Besonders im Falle der dritten Schaltung ist die Mindestarbeitsfrequenz fc ständig niedrig unabhängig vom Rauschpegel e^· Ferner können Umgehonga-Leitwege für die Verbindungen dadurch vermieden werden, daß die Zonen 28 und 30 als Verbindungsweg benutzt werden: diese Verbindungstechnik ist besonders wirksam, wenn Schieberegister von mehreren bis zu mehreren hundert Bits in eine Halbleiter-Unterschicht eingebaut werden.
Bei der vorangehend beschriebenen Aueführungsform kann anstelle der Unterschicht 27 eine Halbleiter-Unterschicht 27*, deren Leitfähigkeitstyp demjenigen der orientierten Schicht 29 entgegengesetzt ist, beispielsweise eine Unterschicht vom p-Typ, wie in Fig. 21b gezeigt, verwendet werden. In diesem Falle ist die diffundierte Zone 28 unnötig. Ferner kann eine Isoliermaterial- * schicht 30' oder ein Luftspalt 30" als Isolierschicht zwischen den Zonen 29a und 29b, wie in Fig. 21c und 21d gezeigt, anstelle der Zonen 28 und 30 benutzt werden. In Fig. 21d ist mit 27" eine polykristalline Silicium-Unterschicht bezeichnet und mit 28* eine Isolierschicht, z.B. eine Siliciumoxyd-Schicht.
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Beispiel 5
Der Kernpunkt 'dieser Ausftihrungsform ist die Verwendung einer oder mehrerer Hilfszonen zur Unterbrechung baw. Absorption der Minoritätsträger «wischen der Senkessone D1 und den Zonen für die Schutzdiode»
Wie Fig. 25a zeigt, sind p-Zonen SI9 DI9 S2, D2, S3 und D3» eine Isolierschicht 44c, Elektroden für jede Zone sowie Gatterelektroden G1, 62 und G3 in bzw. auf einem Halbleiterkörper, beispielsweise einer n-Silieluro-Unterschicht 41, geformt und in der gleichen Weise, wie es in Beispiel 1 oder 4 beschrieben und in Pig. 4a oder 21 gezeigt ist, verbunden. Die Ziffern· 41, 42, 44 und 45 in Pig. 25a entsprechen den Ziffern 1, 2, 3 und 4 in Pig, 4a. Die erfindungsgemäße Ringbone 43 kann gleichzeitig mit den p~Zonen 42, S1, Dl usw. so geformt werden, daß sie die p-Zone 42 in der Hauptfläche der Unterschicht 41 umgeben. Die Ringzone 43 erfordert daher keinen zusätzlichen Diffusionsprozeß.
Beim Betrieb des in Fig. 25a dargestellten Bauelements kann die Zone A3 verwendet werden, OhHe1 daß sie mit irgendeinem Teil des Bauelements oder mit irgendeinem Potential verbunden ist, d.h. indem sie auf freiem Poten-
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tial liegt. In diesem Falle werden, wenn den pn-übergang J« in Durchlaßrichtung vorspannende Rauschspannungen eN dem Übergang J^ zugeführt werden, die vom Übergang J^ injizierten und in den Oberflächenteil der Unterschicht 41 diffundierenden Minoritatsträger durch die Zone 43 so unterbrochen oder absorbiert, daß die Zahl der Minoritätsträger., welche die Senkezone D1 erreichen, wesentlich herabgesetzt ist. Die Minoritätsträger können dadurch wirksamer unterbrochen oder absorbiert werden, daß die Zone 43 mit dem Bezugspotential E verbunden wird, so daß sie in die Unterschicht 41 gegeben werden. Ferner wird durch Vorspannen der Zone 43 in Sperrichtung zur Unterschicht 41 kein parasitärer Transistor mehr durch die Zonen 42-41-D1 gebildet, da fast alle in die Unterschicht 41 aus der Zone 42 injizierten Minoritätsträger durch die Zone 43 absorbiert werden. Dieser Vorgang wird in Verbindung mit Pig. 25b noch näher erläutert.
Die meisten aus der Zone 42 injizierten Minoritätsträger werden in dem Teil I der Unterschicht 41 rekombiniert und fließen aum Bezugspotential E als Basisstrom 1Nb' wäkrend, w*e ^η ^iC· 25b angegeben, der übrige Teil
der Minoritätsträger, die nicht rekombiniert werden, zum
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Teil II der Unterschicht 41 diffundieren. Da sich jedoch, infolge der Sperrvorspannung eine Sperrschicht D in die Unterschicht 41 aus dem Bereich 43 erstreckt, werden Minoritätsträger in eiriem breiten Bereich in die Zone 43 absorbiert und fließen zum Anschluß I* als Kollektorstrom iNc. Ferner wird eine geringe Anzahl der restlichen Minoritäteträger, die zum Teil II der Unterschicht 41 diffundieren» ebenfalls in der Unterschicht 41 während der Diffusion derselben rekombiniert und k fließen zum Anschluß E als Basisstrom IN^. Minoritäteträger werden daher kaum die Senkezone D1 erreichen.
Ferner kann die Zone 43 als Verbindungsweg für die Stromquelle Vq0 verwendet werden, wodurch Uragehungs-Leitwege zur Verbindung vermieden werden können, und sie ist besonders wirksam bei der Anwendung auf große Integrations-Schaltkreise von mehreren bis mehreren hundert Bits.
iiine weitere Abänderung wird in Verbindung mit Fig. 26a ) beschrieben, bei v/elcher der Halbleiterkörper eine hochdotierte Unterschicht 41 mit einem spezifischen Widerstand von beispielsweise 0,1 Ohmzentimeter und eine orientierte Schicht 41" von hohem spezifischen Widerstand von beispielsweise 1,5 Ohmzentimeter auf der Unterschicht 41'
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durch das herkömmliche Aufwachsverfahren geformt ist. Der Boden der ringförmigen Zone 43 reicht bis an die hochdotierte Unterschicht 41'· Andere Teile sind in der gleichen V/eise wie das in Fig. 25a gezeigte Bauelement hergestellt. Bei dieser Bauform werden aus der Diodenzone injizierte Minor!tätsträger leicht in der hochdotierten Unterschicht 41* rekombiniert, und wenn die Zone 43 mit dem Bezugspotential E oder mit einem negativen Potential mit' Bezug auf die Unterschicht 41 vorgespannt wird, erreichen Minorität8träger die Senkezone D1 praktisch nicht. Außerdem wird durch die hoohdotierte Unterschicht 41* die Schwellenepannung der Feldeffekt-Transistoren nicht verändert.
Fig. 27 und 28 zeigen Kurven für dynamische Schieberegister von 16 Bits und von einem halben Bit, bei denen die Kindestarbeitsfrequenz tQ über dem Rauschpegel eN aufgetragen ist. Die Kurven 46 und 48 gehören au dem in Fig. 26a gezeigten Bauelement, bei welchem die Zone 43 mit dem Potential -Vq0 vorgespannt iet. Die Kurven 45 und 47 gehören dagegen zu den herkömmlichen Bauelementen unter Verwendung von Schaltkreisen der in Fig. gezeigten Art. Aus Fig. 27 und 28 ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen dynamischen Schieberegister wesentlich verbesserte Eigenschaften bei hohem Rauschpegel haben.
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Fig· 26b zeigt wiederum eino weitere Abänderung, bei welcher ein Abstand zwischen der Unterschicht 41' und jeder der Zonen 42, 43» 31, D1, S2,,D2, S3 und D3 vorgesehen ist. Andere Teile sind in der gleichen Weise wie bei dem in Fig. 26a dargestellten Bauelement auegebildet. Ein solches Potential kann, wenn die Sperrschicht aus der Zone 43 die Unterschicht 41' erreicht, der Zone 43 mit negativer Polarität bezüglich der Unterschicht 41' zugeführt werden, um zu verhindern, daß Minoritätsträger * durch die Schicht 41" zwischen der Zone 43 und der Unterschicht 411 diffundieren. Der erwähnte Abstand zwischen der Unterschicht und jeder der p-Zonen kann· entsprechend der Durchbruchspannung bestimmt werden, die für die pn-Übergänge. zwischen der Schielt 41" und jeder p-Zone erforderlich ist. Beispielsweise kann der Abstand größer als der Abstand sein, mit welchem sich im Betrieb Sperrschichten von den Senkezonen B1, D2 und D3 in die Schicht 41" hinein erstrecken. ·
Obwohl die obigen AusfUhrungsformen in Verbindung mit Feldeffekt-Transistoren mit isoliertem Gatter und p-Kanälen beschrieben wurden, können auch andere Arten von Feldeffekt-Transistoren verwendet werden. Beispielsweise kann einep-Halbleiterunterschicht ale Unterschicht
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in Fig. 4a vorgesehen werden. In diesem Falle sind die Diffusionszonen 2, S1, D1, 32 und D2 n-Halbleiter-Materialien. Ferner können anstelle des beschriebenen Siliciurae als Halbleitermaterialien für die Unterschichten Germanium oder andere intermetallische oder halbleitende Verbindungen wie beispielsweise GaAs verwendet werden. Andererseits können anstelle des thermisch auf die Silizium-Unterschicht gewachsenen Siliziumoxyde als Materialien für einen Isolierfilm, der die Halbleiter-Untersohicht bedeckt, Siliciumnitrid, """■ydglas, Aluminiumoxyd oder Siliciumoxyd aus der Dampfphase aufgebracht werden. Ferner kann die Diodenzone der Diode Red, z.B. die Zone 2 in Fig. 4a, flacher als die Senkezonen D1 und D2 ausgebildet werden, um die Durchbruchspannung der Schutzdiode herabzusetzen, und ferner können die erfindungsgemäßen Bauelemente mit einem Widerstand 31* benutzt werden, der, wie in Fig. 21e gezeigt, zwischen dem Gatter G1 und der Diode Red geschaltet ist, um die Schutzfunktion der Diode zu verbessern, wobei der Eingang I2 an den Verbindungspunkt des Widerstandes und der Diode angeschlossen ist.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren. .-
Patentansprüche
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    1. Halbleiterbauelement mit einem Feldeffekt-Element» das eine Halbleiter-Unterschicht eines ersten Leitfähigkeit stype, in eine Fläche der Halbleiter-Unterschicht eingebaute Quellen- und Senkezonen eines zweiten Leitfähigkeitstype, der dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, und eine isolierte Gatterelektrode, die auf der erwähnten Fläche zwischen der Quellezone und der Senkezone angeordnet und von der Unterschicht durch einen Isolierfilm isoliert ist, umfaßt, sowie mit einer Halbleiter-Sohutzdiode, die in die Unterschicht eingebaut und in Parallelschaltung zwischen der isolierten Gatterelektrode und der Halbleiter-Unterschicht angeordnet ist, um den Isolierfilm zwischen der Gatterelektrode und der Unterschicht gegen Durchbruch zu schützen, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Halbleiter-Bauelement ein Hilfselement zusammengeschaltet ist, das verhindert, daß Minoritätsträger aus der Halbleiter-Schutzdiode die Senkezone über die Halbleiter-Unterschicht erreichen.
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    2. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine zur Senkezone und zur Halbleiter-Unterschicht parallelgeschaltete Kapazität·
    3· Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erwähnte Hilfselement durch eine zusätzliche Diode, die mit der Schutzdiode gleichsinnig parallelgeschaltet ist, und daß der Halbleiterkörper, in welchem die zusätzliche Diode geformt ist, von der Halbleiter-Unterschicht elektrisch isoliert ist.
    4. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwellenspannung der zusätzlichen Diode in der Durchlaßrichtung niedriger als diejenige der Schutzdiode ist.
    5. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material für die Halbleiter-Unterschicht, in welcher die Schutzdiode geformt ist, Silicium ist, während das Material für den Halbleiterkörper, in welchem die zusätzliche Diode geformt ist, Germanium ist.
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    6. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstieg der Durchlaßstrom-Spannunge-Kurve für die zusätzliche Diode steiler als diejenige für die Schutzdiode ist.
    7. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Widerstand, der in Reihe mit der Schutzdiode an deren Eingangsansohluß angeschaltet ist.
    8. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfselement durch ein Impedanzelement gebildet wird, das in Reihe mit der Schutzdiode an deren EingangsanschluB angeschal- : tet ist.
    9. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch β, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement durch mindestens eine zusätzliche Halbleiter-Diode gebildet wird, die zur Schutzdiode mit entgegengesetzter Polarität geschaltet ist.
    10. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen Widerstand, der zu der Schutzdiode parallelgeschaltet ist.
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    11. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzelement ein Widerstandeelement von mindestens 10 Kiloohm ist·
    12. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerständewert des Widerstandselementes nicht weniger als hundert Kiloohm beträgt.
    13· Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch einen Kondensator in Parallelschaltung zur Schutzdiode.
    14· Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfselement durch einen Pegelschieber gebildet wird, der eine die Schutzdiode in der Sperriohtung vorspannende Polarität hat und zur Verschiebung des Pegels der dem Eingangeanschluß der Schutzdiode zugeführten Spannung dient.
    15. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelsohieber durch eine eieiohspannungsquelle gebildet wird, welche an
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    den Eingangsanaohluß in Reihe mit der Schutzdiode und sum Leitungeweg angeschaltet ist,
    16. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 14 t dadurch gekennzeichnet, daß der Pegeleohieber duroh einen Inverter-Transistor gebildet wird, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluß besitzt, daß ein erster Widerstand zwischen dem ersten Anschluß und einer Stromquelle und ein «weiter Widerstand zwischen dem zweiten Anschluß und dem gemeinsamen Bezugspotential eingeschaltet ist, und daß der erste Anschluß mit dem Eingangsanschluß verbunden ist und der dritte Anschluß zun Empfang eines Eingangseignais dient.
    17. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet, daß der Pegelschieber durch einen Inverter-Transistor gebildet wird, der einen ersten, einen zweiten und einen dritten Anschluß
    ) besitzt, daß ein Belastungswidersttmd zwischen dem
    ersten Anschluß und einer Stromquelle und eine Gleichspannungsquelle zwischen den zweiten Anschluß und dem gemeinsamen Bezugspotential eingeschaltet ist, und daß der erste Anschluß mit dem Eingangsahsohluß verbunden ist und der dritte Anschluß zum Empfang eines Eingangssignals dient.
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    18· Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 1, daduroh f e -kennsei ohne t, daß die Schutsdiode eine Halbleiterzone und eine Elektrode mit einer swiechengeechalteten Gleichrichter-Sperreohioht van faßt, deren Durchbruchespannung in Sperrichtung niedriger ist ale die Durchbruohsapannung dee Ιβο-lierfilms unterhalb der Oatterelektrode eowie g β -kennseiohnet durch eine Isolierung, durch welche die Halbleitersone der Schutsdiode von der Halbleiter-Untersohioht, in welcher das Feldeffektelement geformt ist, elektrisch isoliert ist.
    19. Halbleiter-Bauelement nach Anspruoh 18, gekennzeichnet durch einen Kondensator, der zwischen die Halbleiter-Unterschicht und die Senkezone geschaltet ist.
    20. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Leitfähigkeitstyp der Halbleiterzone der Schutzdiode vom ersten Leitfähigkeitstyp ist und die Isolierung eine Halbleiterschicht vom zweiten Leitfähigkeitstyp aufweist, die zwischen der Halbleiterzone der Schutzdiode und der Halbleiter-Unterschicht angeordnet ist.
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    21. Halbleiter-Bauelement naoh Anspruch 2OV dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiterschicht einen Leitungsweg für eine Stromquelle des Halbleiter-Bauelementes bildet.
    22. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dafl die Halbleiterechioht bezüglich der Halbleiterzone der Schutzdiode und der Halbleiter-Unterschicht in Sperrichtung vorgespannt 1st.
    23. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolierung durch eine Isoliermaterialschicht gebildet wird, die zwischen der Halbleiterzone der Schutzdiode und der Halbleiter-Unterschicht angeordnet ist.
    24. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 18, dadurch g e -) kennzeichnet, daß die Isolierung durch einen Luftspalt zwischen der Halbleiterzone der Schutzdiode und der Halbleiter-Unterschicht gebildet wird.
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    25. Halbleiter-Bauelement naoh Anepruoh 1, dadurch gekennzeichnet, daß daa Hilfeelement eine zueätsliche Halbleiterzone dee aweiten Leitfählgkeitstyps ist, die in die Fläche der Halbleiter-Unterschicht eingebaut und Bwieohen dem Feldeffekt-Element und einer AnschluÖzone der Schutzdiode angeordnet ist.
    26. Halbleiter-Bauelement naoh Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der pn-Übergang «wischen der zusätzlichen Halbleitereone und der HaIbleiter-Untersohicht in der Sperrichtung vorgespannt ist.
    27* Halbleiter-Bauelement nach Anepruoh 25* gekenn-κ e 1 ebnet durch eine Halbleltereone des ersten Leitfähigkeitetype, die hohe Leitfähigkeit aufweist und zumindest unter der Aneohluflaone der Schutediode und der zusätzlichen Halbleiterzone liegt.
    28. Halbleiter-Bauelement naoh Anepruoh 27» dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Halbleiterzone Kontakt mit der Halbleiterzone hoher Leitfähigkeit hat.
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    29· Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 27« dadurch gekennzeichnet, daß sich die zusätzliche
    Halbleiterzone im Abstand von der Halbleiterzone hoher Leitfähigkeit befindet und die sich von dem pnübergang aus erstreckende Sperrschicht infolge der Vorspannung des pn-übergangs zwischen der zusätzlichen Halbleiterzone und der Halbleiter-Unterschicht Kontakt mit der Halbleiterzone hoher Leitfähigkeit hat.
    30. Halbleiter-Bauelement nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kondensator zwischen die Halbleiter-Unterschicht und die Senkezone geschaltet ist.
    31. Speicherschaltkreis mit einem Feldeffekt-Transistor, der eine Halbleiter-Unterschicht eines ersten Leitfähigkeitstyps, in eine Fläche der erwähnten Unterschicht eingebaute Quellen- und Senkezonen eines
    ) zweiten Leitfähigkeitstyps, der dem ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzt ist, und eine isolierte Gatterelektrode umfaßt, die auf der erwähnten Fläche
    zwischen der Quellenzone und der Senkezone angeordnet und von der Unterschicht durch einen dazwischen
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    1B08F661
    isoliert lat% mi%· einer weibtr-te? zusanmen mit dem* Feld eifefct-Tranale? EiiiiifecLt a«.sg&blLde1r ist,. und ein* errtö Zone d«e;· zveitte» Leütf ftisigkeitis typ.a sovl* ein») »weihte Ζακ©: d*feft:ettBg<NP Leitiä&i^celtatyp«' a«iw©4st, mi* dei·: ersit&«i.: Zoße' übi&r eines pa hat»: wG-ijfedi di^iItocM)fcueb&spiuamGBig dee der BüD^inlfeÄi^rvaä^ di¥ DtirctitrtEChspaaicnmg des IsolierfilhiB zwlsctrea der isolierten Gatt er elektrode wn&i der* eri/^rarfefeö TÄtferssiiifettt i&t; feratwar mit eine» ersten L^ittasgs»e®,, welcbef die ere?t» Zos»~ der Diode mitt der isöllife£*e*r Sä^tfecelefctrosäei verMusd**, ιιηΦ ei*- neai zweitfefö LeAttea^ps^eg, we4clü&r: die zweite^ Zaue der Diode- mit- deif- erif^itetteöi Uwtfetpe^iricfet'. de» ereten Leit*·
    i uM' mit· einem kafpiezitivean;
    £ dedr Sesdce^no»; lasä-: eiJüeic gemeia- B&cmw Üe&wg^&t&tifctWl* pssr«iiM^ö©tea3,te<t is*, g;; e k e η η ze 1 σ h rs te--1 ditoeir ein- im, deit; S
    dearir, dä#i eiiitei iiK deiP kaifiEisitiyeii Elemieäet Si gj^al spifl«rsmg. dtrrctt^ eirte. paraasCti^
    ate»> dem
    erst en Zovw äez?I}löd&- ztü·- z>w?itten Zo«# del" Mode wöfchreaei ^
    -.. 539■--.
    Leerseite
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NL (2) NL155403B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011816A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-10 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Temperaturüberwachung in einem Halbleiterbauelement unter Anwendung eines pn-Übergangs auf der Grundlage von Silizium/Germaniummaterial

Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL7107040A (de) * 1971-05-22 1972-11-24
CH614831B (de) * 1974-05-08 Sharp Kk Auf beruehrung ansprechende schalteinrichtung fuer elektronische armbanduhren.
JPS5153483A (de) * 1974-11-06 1976-05-11 Hitachi Ltd
JPS5422862B2 (de) * 1974-11-22 1979-08-09
US4099074A (en) * 1975-03-06 1978-07-04 Sharp Kabushiki Kaisha Touch sensitive electronic switching circuitry for electronic wristwatches
JPS51111042A (en) * 1975-03-26 1976-10-01 Hitachi Ltd Gate circuit
US3967295A (en) * 1975-04-03 1976-06-29 Rca Corporation Input transient protection for integrated circuit element
US4168442A (en) * 1975-07-18 1979-09-18 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. CMOS FET device with abnormal current flow prevention
US4167747A (en) * 1975-07-18 1979-09-11 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. Complementary mosfet device and method of manufacturing the same
US4149176A (en) * 1975-07-18 1979-04-10 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. Complementary MOSFET device
US4209713A (en) * 1975-07-18 1980-06-24 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. Semiconductor integrated circuit device in which difficulties caused by parasitic transistors are eliminated
US4143391A (en) * 1975-09-12 1979-03-06 Tokyo Shibaura Electric Co., Ltd. Integrated circuit device
US4100561A (en) * 1976-05-24 1978-07-11 Rca Corp. Protective circuit for MOS devices
US4057844A (en) * 1976-06-24 1977-11-08 American Microsystems, Inc. MOS input protection structure
JPS5318390A (en) * 1976-08-03 1978-02-20 Toshiba Corp Mos type field effect transistor circuit
DE2644402C2 (de) * 1976-10-01 1978-08-24 Standard Elektrik Lorenz Ag, 7000 Stuttgart Elektronischer Schalter
US4476476A (en) * 1979-04-05 1984-10-09 National Semiconductor Corporation CMOS Input and output protection circuit
FR2509563A1 (fr) * 1981-07-10 1983-01-14 Thomson Csf Dispositif support de circuits integres utilise dans un systeme de selection de circuits integres a haute fiabilite
IT1211141B (it) * 1981-12-04 1989-09-29 Ates Componenti Elettron Circuito limitatore-trasduttore disegnali in alternata codificati in forma binaria, come stadio d'ingresso di un circuito integrato a igfet.
US4626882A (en) * 1984-07-18 1986-12-02 International Business Machines Corporation Twin diode overvoltage protection structure
JPS6132464A (ja) * 1984-07-24 1986-02-15 Nec Corp Ｃｍｏｓ型集積回路装置
US4757363A (en) * 1984-09-14 1988-07-12 Harris Corporation ESD protection network for IGFET circuits with SCR prevention guard rings
GB9115699D0 (en) * 1991-07-19 1991-09-04 Philips Electronic Associated An overvoltage protected semiconductor switch
US5629544A (en) * 1995-04-25 1997-05-13 International Business Machines Corporation Semiconductor diode with silicide films and trench isolation
US6084274A (en) * 1996-09-27 2000-07-04 Sony Corporation Semiconductor memory cell and its fabrication process
TW374246B (en) * 1998-02-07 1999-11-11 United Microelectronics Corp Flash memory cell structure and method for manufacturing the same
US6560081B1 (en) * 2000-10-17 2003-05-06 National Semiconductor Corporation Electrostatic discharge (ESD) protection circuit

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3408511A (en) * 1966-05-13 1968-10-29 Motorola Inc Chopper circuit capable of handling large bipolarity signals

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008011816A1 (de) * 2008-02-29 2009-09-10 Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale Temperaturüberwachung in einem Halbleiterbauelement unter Anwendung eines pn-Übergangs auf der Grundlage von Silizium/Germaniummaterial
US8796807B2 (en) 2008-02-29 2014-08-05 Advanced Micro Devices, Inc. Temperature monitoring in a semiconductor device by using a PN junction based on silicon/germanium materials
DE102008011816B4 (de) * 2008-02-29 2015-05-28 Advanced Micro Devices, Inc. Temperaturüberwachung in einem Halbleiterbauelement unter Anwendung eines pn-Übergangs auf der Grundlage von Silizium/Germaniummaterial

Also Published As

Publication number Publication date
JPS4712496B1 (de) 1972-04-18
NL155403B (nl) 1977-12-15
JPS468254B1 (de) 1971-03-02
NL173580C (nl) 1984-02-01
JPS479613B1 (de) 1972-03-22
GB1238360A (de) 1971-07-07
FR1603516A (de) 1971-05-03
NL173580B (nl) 1983-09-01
US3934159A (en) 1976-01-20
NL6816133A (de) 1969-05-16
NL7800846A (en) 1978-05-31
JPS4632972B1 (de) 1971-09-27
JPS468255B1 (de) 1971-03-02

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