DE1905108C3

DE1905108C3 - Junction capacitor element

Info

Publication number: DE1905108C3
Application number: DE19691905108
Authority: DE
Inventors: Harald 7803 Gundelfingen Schilling
Original assignee: Deutsche Itt Industrie Gmbh, 7800 Freiburg
Filing date: 1969-02-03
Publication date: 1976-06-24

Description

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Aus der FR-PS 13 90 594 ist ein in Form einer Planarstruktur ausgebildetes Sperrschichtkondensatorelement bekannt, dessen die pn-Übergangsfläche bildende oberflächennahe Zone des einen Leitungstyps innerhalb ihrer Berandung von einer Zone vom anderen Leitungstyp durchdrungen ist Diese Maßnahme gilt der Erhöhung des Kapazitätshubes bei möglichst großer Abbruchspannung.From FR-PS 13 90 594 a junction capacitor element in the form of a planar structure is disclosed known whose near-surface zone of the one conduction type forming the pn junction area within its boundary is penetrated by a zone of the other type of conduction. This measure applies to the Increase in the capacity swing with the highest possible breakdown voltage.

Die Erfindung betrifft nun ein Sperrschichtkondensatorelement für eine in Form einer Planarstruktur ausgebildeten monolithischen Festkörperschaltung, dessen pn-Übergangsfläche die Emitterzone eines Planartransistorelements begrenzt, dessen Kollektorzone als Teil einer Epitaxieschicht des einen Leitungstyps auf einem Grundkörper des anderen Leitungstyps angeordnet von einer die Epitaxieschicht durchdringenden Isolierzone vom Leitungstyp des Grundkörpers umgeben ist und an der Grenzfläche zwischen der Epitaxieschicht und dem Grundkörper eine hochdotierte Zwischenschicht vom Leitungstyp der Epitaxieschicht aufweist, ferner die Kollektorzone und die an die Emitterzone angrenzende Basiszone innerhalb der Flächenbegrenzung der Emitterzone und der Berandung der Zwischenschicht von einer Zone vom Leitungsiyp des Grundkörpers bis an oder in die Zwischenschicht durchdrungen ist. Ein solches Sperrschichtkondensatorelement wurde bereits vorgeschlagen (vgl. die DT-AS 17 64 556).The invention now relates to a junction capacitor element for one designed in the form of a planar structure monolithic solid-state circuit whose pn junction area is the emitter zone of a planar transistor element limited, its collector zone as part of an epitaxial layer of one conductivity type on one Base body of the other conduction type arranged by an insulating zone penetrating the epitaxial layer is surrounded by the conductivity type of the base body and at the interface between the epitaxial layer and the base body has a highly doped intermediate layer of the conductivity type of the epitaxial layer, furthermore the collector zone and the base zone adjoining the emitter zone within the surface delimitation the emitter zone and the border of the intermediate layer of a zone of the line type The base body is penetrated up to or into the intermediate layer. Such a junction capacitor element has already been proposed (see DT-AS 17 64 556).

Dem älteren Vorschlag wie der Erfindung liegt das Problem einer Erhöhung der spezifischen Kapazität (Kapazität pro Flächeneinheit) und damit einer besseren Ausnutzung der zur Verfügung stehenden Halbleiteroberfläche zugrunde. Für maximale Kapazität schaltet man die Emitterzone und die Kollektorzone des Sperrschichtkondensatorelements nach dem älteren Vorschlag parallel gegen die Basis in Sperrichtung. Für eine Mehrfachkapazität braucht man für jedes Sperrschichtkondensatorelement danach jedoch eine die Epitaxieschicht durchdringende Isolierzone.The older proposal like the invention has the problem of increasing the specific capacity (Capacity per unit area) and thus a better utilization of the available semiconductor surface underlying. The emitter zone and the collector zone are switched for maximum capacity of the junction capacitor element according to the older proposal parallel to the base in the reverse direction. For a multiple capacitance, however, one then needs one for each junction capacitor element the epitaxial layer penetrating isolation zone.

Aufgabe der Erfindung ist eine weitere Einsparung an Halbleiteroberfläche bei Mehrfachkapazitäten aus Sperrschichtkondensatorelementen nach dem älteren Vorschlag.The object of the invention is a further saving in semiconductor surface in the case of multiple capacitances Junction capacitor elements according to the older proposal.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Emitterzone in Emitterteiizonen aufgeteilt ist, welche innerhalb ihren Berandungen von je einer Zone vom Leitungstyp des Grundkörpers durchdrungen ist.This object is achieved according to the invention in that the emitter zone is divided into partial emitter zones which is penetrated within its boundaries by a zone of the conductivity type of the base body is.

Beim Sperrschichtkondensatorelement nach der Erfindung wird also eine weitere Einsparung an Halbleiteroberfläche bei Mehrfachkapazitäten dadurch erreicht, dafl nur eine Isolierzone verwendet wird. Zwar werden durch den Verzicht auf die Parallelschaltung von Emitter- und Kollektorzone die den Einzelkapazitäten entsprechenden Emitterteilzonen etwas großflächiger dimensioniert werden müssen; insgesamt ergibt sich jedoch durch das Einsparen weiterer Isolierzonen eine Platzersparnis.In the case of the junction capacitor element according to the invention, there is thus a further saving in terms of semiconductor surface In the case of multiple capacities, this is achieved by using only one insulating zone. That is By dispensing with the parallel connection of the emitter and collector zones, the individual capacitances are created corresponding emitter sub-zones must be dimensioned somewhat larger; total results However, space is saved by saving further insulation zones.

Die Erfindung wird in Verbindung /nit dem älteren Vorschlag an Hand der Zeichnung erläutert, in der dieThe invention is related to the older Proposal explained on the basis of the drawing in which the

F i g. 1 ein Sperrschichtkondensatorelement nach dem älteren Vorschlag,F i g. 1 a junction capacitor element according to the older proposal,

F i g. 2 in Aufsicht ein als Mehrfachkapazität verwendbares Sperrschichtkondensatorelement nach der Erfindung,F i g. 2 in plan view of a junction capacitor element which can be used as a multiple capacitance according to FIG Invention,

F i g. 3 im Schnitt senkrecht zur Zeichenebene der F i g. 2 ein als vierstufiges /fC-Filter geschaltetes Sperrschichikondensatorelement nach der Erfindung,F i g. 3 in section perpendicular to the plane of the drawing in FIG. 2 a barrier capacitor element connected as a four-stage / fC filter according to the invention,

Fig.4 ein dreistufiges, durch das Sperrschichtkondensatorelement nach der Erfindung realisierbares, dreistufiges Filter mit diskreten Komponenten,Fig. 4 shows a three-stage, through the junction capacitor element according to the invention realizable, three-stage filter with discrete components,

F i g. i> das Ersatzschaltbild eines der F i g. 4 entsprechenden Sperrschichtkondensatorelements mit nicht aufgeteilten Emitterzonen nach dem älteren Vorschlag undF i g. i> the equivalent circuit diagram of one of the FIGS. 4 corresponding Junction capacitor element with non-split emitter zones according to the older proposal and

F i g. 6 das Ersatzschaltbild des in der F i g. 1 im Querschnitt dargestellten Sperrschichtkondensatorelements mit drei Emitterteilzonen bedeuten.F i g. 6 shows the equivalent circuit diagram of the circuit shown in FIG. 1 mean junction capacitor element shown in cross section with three emitter sub-zones.

Die Herstellung des Sperrschichtkondensatorelements nach der Erfindung erfolgt durch Planardiffusion der Zwischenschicht 6 vor dem Aufbringen der Epitaxieschicht 2 und nachfolgender Planardiffusion zum Herstellen der »Emitterzone« 5, der »Basiszone« 4 und der Isolierzone 7 mit der Zone 8.The junction capacitor element according to the invention is manufactured by planar diffusion the intermediate layer 6 before the application of the epitaxial layer 2 and subsequent planar diffusion for Production of the "emitter zone" 5, the "base zone" 4 and the insulating zone 7 with zone 8.

Nach den F i g. 2 und 3 ist die »Emitterzone« 5 der F i g. 1 in Emitterteilzonen 51, 52 und 53 aufgeteilt, welche mit je einer Metallschicht 121, 122 und 123 kontaktiert sind. Die Kontaktierung der »Basiszone« 4 erfolgt über den Draht 9 an der Metallschicht 11 und die der »Kollektorzone« 3 über den Draht 13 an der Metallschicht 14. Sämtliche Emitterteilzonen 51, 52 und 53 sind von einer Isolierzone 7 umgeben.According to the F i g. 2 and 3 is the "emitter zone" 5 of FIG. 1 divided into emitter sub-zones 51, 52 and 53, which are each contacted with a metal layer 121, 122 and 123. The "base zone" 4 is contacted via the wire 9 on the metal layer 11 and that of the "collector zone" 3 via the wire 13 on the metal layer 14. All of the emitter sub-zones 51, 52 and 53 are surrounded by an insulating zone 7.

Das Sperrschichtkondensatorelement der F i g. 2 und 3 ist gemäß der F i g. 3 über Widerstände 15, 16 und 17 als mehrstufiges ßC-Filter geschaltet. Das Ersatzschaltbild zeigt die F i g. 6. Aus der F i g. 6 und der F i g. 3 ist ferner ersichtlich, daß die erste Kapazität des Filters durch den pn-übergang zwischen der »Kollektorzone« 3 und der »Basiszone« 4 gegeben ist. Die anschließenden Kapazitäten des Filters sind die in Sperrichtung betriebenen pn-Übergänge zwischen den Emitterteil-The junction capacitor element of FIG. 2 and 3 is according to FIG. 3 via resistors 15, 16 and 17 switched as a multi-stage ßC filter. The equivalent circuit diagram FIG. 1 shows. 6. From FIG. 6 and FIG. 3 it can also be seen that the first capacitance of the filter is given by the pn junction between the »collector zone« 3 and the »base zone« 4. The subsequent The capacitances of the filter are the reverse-biased pn junctions between the emitter part

zonen 51,52 und 53 und der »Basiszone« 4.zones 51,52 and 53 and the "base zone" 4.

Würde man demgegenüber ein dreistufiges Filter gemäß der Fig.4 durch Verwendung einer nicht aufgeteilten »Emitterzone« 5 gemäß dem Sperrschichtkondensatorelement nach der F i g. 1 realisieren, so ergäbe sich ein Ersatzschaltbild nach der F i g. 5, d. h. ein integriertes Filter mit Elementen, deren »Kollektorzonen« und »Basiszonen« durch je eine Isolierzone voneinander getrennt sind.If, on the other hand, a three-stage filter according to FIG “Emitter zone” 5 according to the junction capacitor element according to FIG. 1 would result an equivalent circuit according to FIG. 5, d. H. an integrated filter with elements whose »collector zones« and "base zones" are separated from each other by an isolation zone.

Die Verwendung eines Sperrschichtkondensatorelements mit einer aufgeteilten »Emitterzone« nach der Erfindung ist besonders vorteilhaft bei einem raumsparenden Aufbau eines mehrstufigen Tiefpasses mit selektiver Bandsperre nach der deutschen Auslegeschrift i2 62 466 in integrierter Form.The use of a junction capacitor element with a split "emitter zone" according to the The invention is particularly advantageous in the case of a space-saving structure of a multi-stage low-pass filter with a selective Band-stop filter according to the German interpretation i2 62 466 in an integrated form.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Junction capacitor element for a monolithic structure designed in the form of a planar structure Solid-state circuit whose pn junction area is the emitter zone of a planar transistor element limited, its collector zone as part of an epitaxial layer of one conductivity type on one Base body of the other conduction type arranged ι ο from an insulating zone penetrating the epitaxial layer is surrounded by the conduction type of the base body and at the interface between the epitaxial layer and a highly doped intermediate layer of the conductivity type of the epitaxial layer on the base body furthermore the collector zone and the base zone adjoining the emitter zone within the surface delimitation of the emitter zone and the boundary of the intermediate layer of a zone is penetrated by the conductivity type of the base body up to or into the intermediate layer, thereby characterized in that the emitter zone (5) is divided into emitter sub-zones (51, 52, 53), which penetrated within their boundaries by a zone (81, 82, 83) of the conductivity type of the base body is.

2. Use of the junction capacitor element according to claim 1 as a multi-stage ÄC filter, the emitter sub-zones (51,52,53) each connected in series via a resistor (15, 16, 17) are.