DE1943302B2 - Integrierte, sich selbst isolierende transistoranordnung - Google Patents

Integrierte, sich selbst isolierende transistoranordnung

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Description

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Die Erfindung betrifft eine integrierte, sich selbst isolierende Transistoranordnung, bestehend aus einer Emitter-, einer Basis- und einer Kollektor-Zonenanordnung, die in einer niedrig dotierten Halbleiterschicht eines bestimmten Leitungstyps angeordnet sind, wobei die Kollektor-Zone:nanordnung aus einem die Basis-Zonenanordnung und die in dieser gelegene Emitter-Zonenanordnung umgebenden Teil der niedrig dotierten Halbleiterschicht und einer hochdotierten Subkollektorschicht desselben Leitungstyps besteht, von welcher sich durch die niedrig dotierte Halbleitersehicht hindurch hoch dotierte Kolkktoranschlußzonen desselben Leitungstyps an die Oberfläche der Anordnung erstrecken.
Die zunehmende Komplexität der Computer und .inderer elektronischer Systeme und der gleichzeitig vorhandene Zug zur Miniaturisierung verlangen den Einsatz von Schaltungsanordnungen, die bei voller Funktionstüchtigkeit nur einen minimalen Raumbedarf aufweisen. Zur Lösung dieses Problems ist die integrierte Schaltungstechnik eingeführt worden, bei der durch Anwendung der Diffusionstechnik und anderer bekannter Verfahren in einem ein/igen ll eine Mehrzahl von Schaltungen KdAi Mit Hilfe dieser Technik erhält r.,.„ i'ieerierie Schaltungseinheiten einfachen Aufbaus und '" "fiv ceringer Größe. Diese Einheiten lassen sich zu Brauerei) Systemen vereinigen und können bei Bedarf ins dem System entnommen werden.
Schaltungen, die in einem einzigen Kristall untergebracht werden, müssen voneinander elektrisch isoliert werden Gegenwärtig bekannte integrierte Schaltungen Taben im Hinblick auf die ständig steigenden Anforderungen an die Miniaturisierung eine Reihe von Nachteilen die ihre Ursache in den zur Isolierung der einzelnen Schaltungen auf einem gemeinsamen HaIbleiterplättchen angewendeten Maßnahmen haben. In vielen Fällen wird die elektrische Isolation dadurch erzielt daß die zu isolierende Schaltung von einem in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergang umgeben wird Bei dieser Methode treten jedoch an den seitlichen Wänden der Isolation störende Kapazitäten auf und es wird die Packungsdichte dadurch vermindert, daß innerhalb einer integrierten Schaltung gegebener Abmessungen nur weniger isolierte Teilschaltungen untergebracht werden können. Konventionelle Isolationsmethoden sind insbesondere dann hinsichtlich des Raumbedarfs außerordentlich aufwendig, wenn Schaltungen erstellt werden müssen, die eine Mehrzahl geeignet verbundener Schaltungselemente enthalten. Beispielsweise enthält ein logischer Stromschalter vier verschiedene Transistoren, die einen gemeinsamen Fmitter aufweisen. Dieser gemeinsame Emitter konnte durch eine einzelne Diffusion hergestellt werden, wenn nicht die Forderung bestünde, daß die Basen der einzelnen Transistoren voneinander zu isolieren sind und daß der Kollektor des einen Transistors von den Kolloktoren der restlichen drei Transistoren zu isolieren ist Aufgrund dieser Forderung muß ein derartiger Stromschalter in Form von vier getrennten Transistoren hergestellt werden, wobei jeder der Transistoren eine separate Emitter-, Basis- und Kollektor-Zone aufweist und einer der Transistoren innerhalb einer Isolationswanne angeordnet ist, die ihn von den restlichen drei isoliert.
Es ist bereits eine integrierte Transistoranordnung bekannt, bestehend aus einer Emitter-, einer Basis- und einer Kollektor-Zonenanordnung, die in einer niedrig dotierten Halbleitersehicht eines bestimmten Leitungstyps angeordnet sind, wobei die Kollektor-Zonenanordnung aus einem die Basis-Zonenanordnung und die in dieser gelegene Emitter-Zonenanordnung umgebenden Teil der niedrig dotierten Halbleiterschicht und einei hochdotierten Subkollektorsehicht desselben Leitungstyps besteht, von welcher sich durch die niedrig dotierte Halbleiterschicht hindurch hoch dotierte Kollektoran schlußzonen desselben Leitungstyps an die Oberfläche der Anordnung erstrecken, vergleiche Bell Laboratories Record, Band 46, Heft 5(Mai 1968) S. 166-167.
Die Kollektoranschlußzonen in Verbindung mit dei Subkollektorsehicht bewirken zwar, daß die Struktu sich selbst isoliert, die Struktur umfaßt aber lediglich dt. Funktion eines einzelnen Transistors. Eine Lehre, wii innerhalb einer derartigen Struktur eine mehrfach. Transistorfunktion erzielt werden könnte, ist nich
offenbart.
Ausgehend von dieser bekannten Transistoranord nung ist auch bereits eine entsprechende Struktu vorgeschlagen worden, bei der die Basiszone vollkom men auf der Subkollektorsehicht aufsitzt, vergleiche di DT-OS 19 37 853. Auch hier wird lediglich ein einzelne
,Transistor verwirklicht. Die Ausbildung einer Mehrfach-Transistorstruktur, innerhalb der keine gesonderten Isolationsmaßnahmen erforderlich sind, ist nicht angegeben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine integrierte, sich selbst isolierende, mehrere Transistoren enthaltende Schaltungsanordnung anzugeben, die nur einen minimalen Platzbedarf aufweist und die sich in relativ wenigen Verfahrensschritten verwirklichen läßt.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Subkollektorschicht die Basis-Zonenanordnung berührt und in mehrere Subkollektor unterteilt ist, die sich von einem zwischen der Basis-Zonenanordnung und einem Teil der niedrig dotierten Haibleilerschicht gebildeten Basis-Kollektor- ,5 Übergangsgebiet innerhalb der niedrig dotierten Halbleiterschicht nach außen erstrecken und vor denen jeder mit einer gesonderten Kollekioianschlußzone versehen ist.
Vorteilhaft ist es, wenn die niedrig dotierte Halblederschicht aus einer auf einem Substrat angeordneten Epitaxieschicht besteht.
Weitere Vorteile ergeben sich daraus, daß die Basis-Zonenanordnung aus einem unterhalb der Emitter-Zonenanordnung gelegenen, zentralen Bereich und aus mehreren, zwischen Emitter-Zonenanordnung und Subkollektoren nach außen verlaufenden, sich bis an die Oberfläche der Anordnung erstreckenden, äulhren Bereichen besteht, die infolge ihrer räumlichen Trennung jeweils einen Transistor definieren.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles. Es zeigt:
Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße integrierte Transistoranordnung,
F i g. 2 eine Schnittansicht durch die erfindungsgemäße Transistoranordnung gemäß F i g. 1,
F i g. 3 eine vereinfachte Darstellung der Stromverteilung unter verschiedenen Bedingungen in einer Eniitter-Zonenanordnung der erfindungsgemäßen Anordnung gemäß F i g. 1 und
Fig.4 ein Schaltbild eines logischen Stromschalters, gebildet aus der Anordnung gemäß Fig. 1.
Die Erfindung wird anhand eines speziellen Aufbaus eines logischen Stromschalters erläutert, dessen Aufbau sich aus den Fig. 1 und 2 und dessen Schaltung sich aus Fig.4 ergibt. Die Anordnung der Fig. 1 und 2 zeigen eine Teilschaltung 12 einer monolithischen, integrierten Gesamtschaltung 10 bildende Transistoranordnung. Diese Teilschaltung 12 ist im betrachteten Ausführungsbeispiel ein logischer Stromschalter. Die Teilschaltung 12 enthält eine Basis-Zonenanordnung i6, eine Kollektor-Zonenanordnung und eine Emitter-Zonenanordnung 14, die einen Emitter-Basis-Übergang 20 und Kollektor-Basis-Übergänge 22 bilden. Ein aus einem relativ niedrig, im betrachteten Beispiel P-dotierten Halbleitermaterial bestehendes Substrat 24 erstreckt sich über die gesamte integrierte Schaltung 10.
Die Kollektorzone 18 enthält mehrere, relativ hoch dotierte Zonen 26, 28, 30 und 32, die hochleitende Kollektorstrompfade bilden und eine relativ niedrig dotierte Kollektorzone 34, die die hochdotierten Kollektorstrompfade 26, 28, 30 und 32 und ebenso die Emitter-Zonenanordnung 14 und die Basis-Zonenan- 6j Ordnung 16 umgeben. Beim betrachteten Stromschalter sind zwei Strompfade vorgesehen. Diese bestehen aus rlpn relativ hoch N-dotierten Subkollektoren 26 und 28.
die sich in die Basis-Zonenanordnung 16 erstrecken und einen Teil des Kollektor-Basis-Überganges 22 bilden, und c.us relativ hoch N-dotierten Kollektor-Anschlußzonen 30 und 32, die sich von der Oberfläche 36 der niedrig dotierten Kollektorzone 34 bis zu den jeweils zugeordneten Subkollektoren 26 und 28 erstrecken. An der Oberfläche 36 sind an den Koüektoranschlußzonen 30 und 32 ohmsche Kollektoranschlüsse 38 und 40 angebracht, über die die äußeren Verbindungen des Stromschalters herstellbar sind. Die niedrig dotierte Zone 34, die unter anderem als Kollektorzone verwendet wird, besteht aus N-dotiertem epitaktisch auf dem Substrat 24 aufgewachsenem Halbleitermaterial und erstreckt sich über die gesamte integrierte Schaltung 10.
Die niedrig dotierte Kollektorzone 34 isoliert die Kollektor-Strompfade voneinander und isoliert außerdem die Emitter- und Basis-Zonenanordnungen 14 und 16 und die Kollektor-Strompfade von weiteren, nicht dargestellten Teilschaitungen, die sich in der integrierten Schaltung 10 befinden können. Der Kollektorstrom fließt zwangsläufig in den hoch dotierten Subkollektoren 26 und 28 und in den Kollektor-Anschlußzonen 30 und 32. Die Leckströme durch die niedrig dotierte Zone 34 sind vernachlässigbar.
Die niedrig dotierte, epitaktische Zone 34 verhindert Probleme, die bei konventionellen Isolationstechniken, also beispielsweise bei Verwendung von in Sperr-Richtung betriebenen PN-Übergängen, von den bei auftretenden Kapazitäten herrühren. Durch Vermeidung hinsichtlich des Platzbedarfes aufwendiger Isolationen, wie beispielsweise in Sperr-Richtung betriebener PN-Übergänge, bringt den Vorteil mit sich, daß außerdem die Packungsdichte erhöht wird und somit eine größere Anzahl von Elementen oder Schaltungen in einer monolithischen Anordnung gegebener Abmessungen untergebracht werden kann. In der in F i g. 1 und 2 gezeigten Anordnung erstreckt sich die Epitaxiezone 34 über die gesamte integrierte Schaltung 10 und bildet Teile der Küllektor-Zonenanordnungen des Stromschalters 12 sowie anderer Teilschaltungen der Gesamtschaltung. Der Abstand der dem Stromschalter 12 benachbarten Teilschaltungen ist teilweise von der Höhe der Dotierung der Epitaxieschicht 34 und der resultierenden Leckströme abhängig.
Die Verwendung der niedrig dotierten Zone 34 in Verbindung mit den hoch leitenden Kollektorstrompfaden hat zur Folge, daß die damit aufgebauten Schaltungen selbst nur wenig Platz beanspruchen. Dies gilt inbesondere für Schaltungen wie den betrachteten Stromschalter 12, der aus mehreren Elementen mit einer oder mehreren gemeinsamen Zwischenverbindungen besteht.
Der betrachtete Stromschalter 12 enthält vier emittergekoppelte Transisturen mit einer relativ hoch N-dotierten gemeinsamen Emitter-Zonenanordnung 14. Die Basen der Transistoren bestehen aus einer einzigen, relativ niedrig P-dotierten Basis-Zonenanordnung 16, aie einen zentralen, relativ dünnen, unmittelbar unterhalb der Emitter-Zonenanordnung gelegenen und an die Subkollektoren 26, 28 angrenzenden Bereich 46 und vier sich symmetrisch nach außen und sich bis zur Oberfläche der Anordnung erstreckende Bereiche 48, 50, 52 und 54 aufweist. Auf der Emitter Zonenanordniing 14 ist ein ohmscher Emitterkontakt 56 angeordnet. Die vier äußeren Bereiche 48, 50, 52 und 54 der Basis-Zonenanordnung 16 sind mit ohmschen Basiskon takten 58,60,62 und 64 versehen. Jeder der vier äußeren
Bereiche 4&, 50, 52 und 54 definiert mn dem zentralen Bereich 46 d>e Basiszone eines der \ ier Transistoren des Stro-mschahers 12. Die Herstellung der Emitierzonenur»d Bastszonen-Anordnung 14, 16 kann in bewährter Technik.beispielsweise durch ■'inv.er.dung son Diffusionen, erfolgen.
Einer der Tratisisloren 66 des Sucmschahers 12 arbeitet ah Bezugsiransist or und setzt sich aus der gemeinsamen Emitter-Zonenanordnung 14 mit Emitterkontakt 56. dem äußeren Basisbereich 54 mit zugeordnetem Basiskoniakt &♦ und aus dem Subkollektor 28 mit KoHektoranschhiBzone 32 und zugeordnetem Kollektorkontakt 40 zusammen. Die restlichen drei Transistoren 68, 70 und 72 stellen Eingangstransistoren des Stromschaliers 12 dar und weisen zusammen mit Transistor 66 die gemeinsame Emiuer-Zonenanordnung 14 auf. Die Basen der Transistoren werden aus dem äußeren Basisbereich 48 mit Basiskontakt 58, dem äußeren Bereich 50 mit dem Basiskontakt 60 und aus dem äußeren Basisbereich 52 mit zugeordnetem Basiskontakt 62 gebildet. Der dünne zentrale Basisbereich 4* ist sämtlichen vier Transistoren 66, 68, 70 und 72 gemeinsam und bildet einen Teil der Basis jedes dieser vier Transistoren. Mit Ausnahme des Bezugstransistors 66 weisen die E'mgangstransisioren 68,70 und 72 einen gemeinsamen Kollektor auf. der aus dem Subkollektor 26, der KollektoranschluBzone 30 und aus dem zugeordneten Kollektorkontakt 38 besteht. Die Eingangstransistoren 68, 70 und 72 weisen somit hochleitende gemeinsame Kollektorstromwege auf. während der Bezugstransistor 66 einen getrennten Kolleklor-Stromweg besitzt.
Im Betrieb fließt der Strom der hochdotierten, gemeinsamen Emitterzonenanordnung 14 in Abhängigkeit von den an die verschiedenen Basiskontakte 58,60, 62 und 64 angelegten Spannungen durch den relativ dünnen, zentralen Bereich 46 der Basiszonenanordnung 16 in den einen oder den anderen Kollektorstrom. Die Basiskoniakte 58, 60, 62 und 64 und ihre zugeordneten äußeren Bereiche 48, 50, 52 und 54 sind durch den schwach dotierten, dünnen, zentralen Bereich 46 voderstandsmäßig voneinander isoliert, so daß an die \ erschicdenen Basiskontakte ohne gegenseitige Beeinflussung unterschiedliche Spannungen angelegt α erden können. Die Bedingungen fur cine Vergrößerung der Siromzusammendrängung in dem dünnen, zentralen Basisbereich sind niedrige Stromverstärkung des gemeinsamen Emitters, geringe Basisweise VV^ große F.mitterbrci'.e Wf und große Stromdichte H die gleich dem Strom geteilt durch die Emitterflachc ist Im betrachteten Beispiel ist das Basismaterial niedrig dotiert, so daß sie einen relaii\ hohen Widerstand aufweist Die verwendeten Transistoren weisen eine geringe Stromverstärkung auf. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist. ist die Ba.siswc.ic Wr. die der Dicke der BasisZonenanordnung 16 /wischen der Emitter-Zonenanordnung 14 und den Subkollcktorcn 26 und 28 entspricht, relativ klein und wird im wesentlichen von der [>ickc des relativ dünnen, zentralen Basisbereiches 4* bestimmt- Die Emilterbreitc VV,. die sich im wesentlichen aus der horizontalen Ausdehnung der t muter /.onenanordnung 14 ergibt, ist im Vergleich /ur Rasisweitc Wngroß Die Stromdichte /ist infolge hoher Beiricbsstromc bei gegebener Fmiiicrflache relativ hoch.
Unter diesen Bedingungen ergibt sich für verschiedene Spannungswerte an den Rasiskontakicn 64 und 60 der 1 ransisioren MS und 70 beispielsweise eine Stromverteilung in der Emitter-Zonenanordnung 14. v. ie sie in F i g. 3 dargestellt ist. In dieser Darstellung ist die Emitterbreite entsprechend der Schnittlinie 2 — 2 der Fig. I aufgetragen. Die Kurve 74 der F i g. 3 zeigt eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung des Emitterstromes zwischen den äußeren Basisbereichen 54 end 50 und den zugeordneten Subkollektoren 28 und 26, wenn die Spannungen an den entsprechenden Basiskuniaklen 64 und 60 nahezu gleich groß sind. Liegt am ίο Basiskontakt 64 eine positivere Spannung als am Basiskontakt 60, ergibt sich eine Stromverdrängung zu der Kante des Emitters, die dem Basiskontakt 64 und dem zugeordneten äußeren Basisbereich 54 am nächsten liegt, was aus der Kurve 76 in F i g. 3 zu ersehen ist. In diesem Falle leitet der Bezugstransistor 66 während der Eingangstransistor 70 gesperrt ist. Liegt im umgekehrten Fall am Basiskontakt 60 eine positivere Spannung als am Basiskontakt 64, so leitet Eingangstransistor 70 und Bezugstransistor 66 ist gesperrt. Es erfolgt eine Emitter-Stromverdrängung zu der Kante des Emitters, die dem Basiskontakt 60 und dem zugeordneten äußeren Basisbereich 50 am nächsten Hegt. Dieser Zustand ist aus Kurve 78 in Fig. 3 zu ersehen. Die Stromverteilung längs der Emitter-Zonenanordnung 14 hängen ebenso von den relativen Spannungen an den Basiskontakten 58 und 62 der Eingangstransistoren 68 und 72 ab. wobei eine Strornverdrängung zu einer oder z\i beiden Kanten des Emitters der Transistoren und damit ein entsprechendes jo Leitendwerden dieser Transistoren erfolgen kann.
1st somit die Spannung am Basiskontakt 64 positiver als die Spannung an jedem der Basiskontakte 58,60 und 62. so leitet der Bezugstransistor 66 und zieht den gesamten Emitterstrom über seinen zugeordneten Kollirkiorstromweg. Die Eingangstransistoren b8, 70 und 72 ziehen in diesem Falle keinen Strom. Liegt jedoch an einem oder mehreren der Basiskontaktc 58. 60 und 62 eine positivere Spannung als am Basiskoniakt 64, so ziehen die zugeordneten Fingangstransisioren im wesentlichen den gesamten Fmiticrsirom über den zugeordneten kollektorstromweg. Der Bezugs transistor 66 bleibt in diesem Falle gesperrt.
Die Arbeitsweise des Stromschaliers, wie er in den F 1 g. 1 und 2 dargestellt ist, läßt sich am besten aus dem 4<, entsprechenden Schaltbild der Fig. 4 ersehen, daß zusätzlich zwei als Fmiiici folgen geschaltete Transisioren 80 und 82 enthalt. Am Basiskontakt 64 des Bezugstransistor* t* liest eine konuame Bezugsspan nung, die positiver als die Spannung an den Basiskonlak so ten 58,60 und 62 der FiiignngsüanMsioren 68,70 und 72 ist. solange diesen keine Eingangssignal? zugeführt werden. Der Strom (ließt von einem positiven Anschluß 84 einer Simmversorgunpnuelle über einen Wider stand 86 und den Re/iigstransistor 66 zum negativen SS Anschluß 88 der Stroim ei sot guiigsquelle. Der zugeordnete, als l.muterfolge geschaltete Transistor 80 isl in diesem Falle gesperrt und die daraus resultierende niedrige Spannung am Fmuteianschhiß W zeigt oiiu· ODlR Verknüpfung an Du- I ingangstransistorcn 68, fro 70 und 72 sind gesperrt, »ier zugeordnete, als Fmitterfolge gesdulteu· TiansisU'i 82 ist leitend und die daraus resultierende hoho Spannung am l'nutterati Schluß 92 gibt das Fohlen chum NOR Verknüpfung a"· Liegt an einem oder mehwieii der l'ingaiigsiransisto
<"· ren 68. 70 und 72 em I mgangssigiial. das positiver als das am lUvugslransisior liegende Ue/iigssigiial ist, so wird der ansprechende Imnsistoi leitend und /iehl einen entsprechenden Stioiii ilbei einen Widerstand 1W.
Der zugeordnete Transistor 82 wird gesperrt und die an seinem Emitteranschluß 92 auftretende niedrige Spannung zeigt das Auftreten einer NOR-Verknüpfung an. Gleichzeitig ist der Bezugstransistor 66 gesperrt, so daß der zugeordnete Transistor 80 leitend ist und an seinem Emiiteranschluß 90 ein Signal liefert, das das Fehlen einer ODER-Verkniipfung anzeigt.
Der Kollektor des Bezugstransistors 66 ist von den Kollektoren der Eingangstransistoren 68, 70 und 72 durch den zwischen den Subkollektoren 26 und 28 liegenden Teil der Epitaxieschicht 34 isoliert. Der Isolationswiderstand ist in der Schallung gemäß Fi g. 4 durch den Widerstand 96 dargestellt und liegt in der Größenordnung von lOkOhm oder darüber. Die zwischen den verschiedenen Basisanschlüssen in der Schaltung gemäß Fig.4 liegenden Widerstände 98 haben ihre Ursache in dem niedrig dotierten, dünnen zentralen Basisbereich 46 und haben einen Wert von etwa 5 kOhm.
Die als Emitierfolgen geschalteten Transistoren 80 und 82 und die Widerstände 86 und 94 lassen sich als Teil des Stromschahers 12 herstellen. Eine derartige Anordnung erreicht man durch getrennte Kombinationen von Subkollektoren, Basis-Zonenanordnungen und Emitter-Zonenanordnungen, die bei der Herstellung des Stromschahers 12 in der Epitaxieschicht 34 gebildet werden. Die Subkollektoren erstrecken sich jeweils bis zu einer Kollcktor-Anschlußzone, deren zugeordneter Kollektorkontakt mit dem positiven Anschluß 84 der Stromvcrsorgungsquelle verbunden wird. Die Teile der Epitaxieschicht 34 und der Subkollektoren, die sich zwischen den Basiszonen und der einzigen Kolleklor-Anschlußzonc erstrecken, definieren die Widerstände 86 und 94. Diese Widerstände haben Werte in der Größenordnung von 100 bis 200 Ohm. Jede Emitterzone irägi einen Emitterkoniakt. Die Emiiterkontaktc bilden die Ausgänge 90 und 92 des Stromschahers. Die Kollektorkontakte 38 und 40 der in den F i g. 1 und 2 erstrecken sich über die Basiszonen der Transistoren 80 und 82 und bilden somit gleichzeitig deren Basiskontakte.
Eine Epitaxieschicht 34 mit einer Dicke von etwa 1.5 μηι oder weniger und einem Spezifischen Widerstand von 5 Ohm ■ cm oder größer ergibt eine ausreichende Widcrstandsisolation des Stromschallcrs 12 und der darin enthaltenen Kollektorstromwege. Die Kollektorstromwege bestehen aus Subkollektoren mit einem Schichtwiderstand in der Größenordnung von 15 Ohm je Flächeneinheit oder weniger und Kollektoranschlußzonen mit einem spezifischen Widerstand von 0,01 Ohm ■ cm oder weniger. Eine Basis-Zonenanordnung 16 mit einem Schichtwiderstand in der Größenordnung von 1000 Ohm je Flächeneinheit oder größer und einem Schichtwiderstand direkt unterhalb des Emitters in der Größenordnung von 25 kOhm je Flächeneinheit oder größer gewährleistet eine gute Widerstandsisolation der äußeren Basishereiche 48, 50. 52 und 54.
Die in den F i g. I und 2 gezeigte Anordnung stellt ein geeignetes, vereinfachtes Beispiel eines Stromschalters dar. Die Gcsamtgröße und die kapazitiven Effekte dieser Anordnung lassen sich jedoch reduzieren, wenn für die drei Eingangstransistoren 68, 70 und 72 drei individuelle Kollektor-Anschlußzonen mit zugeordneten Kollektorkontakten verwendet werden. Außerdem können für die drei Eingangstransistoren 68, 70 und 72 voneinander unabhängige KoUektor-Stromwegc vorgesehen werden, indem der Subkollektor 26 durch getrennte Subkollektoren ersetzt wird, die sich zu jeweils zugeordneten Kollektoranschlußzonen erstrekken. In einer derartigen Anordnung liefern die zwischen den einzelnen Subkollektoren und zugeordneten KoI-lektor-Anschlußzonen liegenden Teile der Epitaxieschicht 34 die erforderliche Isolation der einzelnen Kollektor-Stromwege gegeneinander.
Die durch die Erfindung gewährleistete Verminderung der Größe integrierter Schaltungen ergibt sich insbesondere aus einem Vergleich des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 und 2 mit einem konventionell aufgebauten integrierten Stromsehalter. Bei konventionellem Aufbau müssen die einzelnen Teile innerhalb der integrierten Schaltung durch zusätzliche Mittel, beispielsweisc durch einen zusätzlichen, in Sperrichtung vorgespannten PN-Übergang voneinander isoliert werden. Der innerhalb einer derartigen Isolation liegende Stromsehalter muß in drei ein/eine Isolationsgebiete unterteilt werden, von denen eines den Bezugslransistor 66. ein zweites die Eingangstransistoren 58, 60 und 62 und ein drittes die die beiden Emitterfolgen bildenden Transistoren 80 und 82 enthält. Die Gcsamtgröße dos erfindungsgemäß aufgebauten Stromschahers läßt sich dagegen zunächst durch Vermeidung der zusätzlich ihn umgebenden lsolationsmittel verringern. Außerdem sind bei einem erfindungsgemäßen Aufbau des Strom Schalters die drei zusätzlichen Isolationsbereiche innerhalb des Slromschallcrs unter Umständen überflüssig. Die niedrig dotierte Epitaxieschicht 34 und der Stromverteilungseffekt gewährleisten die erforderliche Isolation zwischen den einzelnen Kollektorstromwegen. Der relativ dünne zentrale Basisbereich 46 der Basiszonenanordnung 16 liefert die erforderliche Isolation zwischen den äußeren Basisbereichen 4», 50, 52 und 54. Auf diese Weise läßt sich der I lächenbedarf für beispielsweise den beschriebenen Stromsehalter um etwa ilen Faktor b reduzieren.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Integrierte, sich selbst isolierende Transistoranordnung, bestehend aus einer Emitter-, einer Basis- und einer Koliektor-Zonenanordnung, die in einer niedrig dotierten Halbleiterschicht eines bestimmten Leitungstyps angeordnet sind, wobei die Koliektor-Zonenanordnung aus einem die Basis-Zonenanordnung und die in dieser gelegene Emitter-Zonenan-Ordnung umgebenden Teil der niedrig dotierten Halbleiterschicht und einer hochdotierten Subkollektorschicht desselben Leitungstyps besteht, von welcher sich durch die niedrig dotierte Haibleiterschicht hindurch hoch dotierte Kollektoranschlußzonen desselben Leitungstyps an die Oberfläche der Anordnung erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Subkollektorsehicht die Basis-Zonenanordnung (16) berührt und in mehrere Subkollektoren (26, 28) unterteilt ist, die sich von einem zwischen der Basis-Zonenanordnung und einem Teil der niedrig dotierten Halbleiterschicht (34) gebildeten Basis-Kollektor-Übergangsgebiet innerhalb der niedrig dotierten Halbleiterschicht (34) nach außen erstrecken und von denen jeder mit einer gesonderten Kollektoranschlußzone (30, 32) versehen ist.
2. Integrierte Transistoranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die niedrig dotierte Halbleiterschicht aus einer auf einem Substrat (24) angeordneten Epitaxieschicht (34) besteht.
3. Integrierte Transistoranordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Zonenanordnung (16) aus einem unterhalb der Emitter-Zonenanordnung (14) gelegenen, zentralen Bereich (46) und aus mehreren, zwischen Emitter-Zonenanordnung (14) und Subkollektoren (26, 28) nach außen verlaufenden, sich bis an die Oberfläche der Anordnung erstreckenden, äußeren Bereichen (48, 50, 52 und 54) besteht, die infolge ihrer räumlichen Trennung jeweils einen Transistor definieren.
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3631313A (en) * 1969-11-06 1971-12-28 Intel Corp Resistor for integrated circuit
JPS509635B1 (de) * 1970-09-07 1975-04-14
US3700977A (en) * 1971-02-17 1972-10-24 Motorola Inc Diffused resistor
US3879236A (en) * 1971-03-26 1975-04-22 Ibm Method of making a semiconductor resistor
US3729662A (en) * 1971-03-26 1973-04-24 Ibm Semiconductor resistor
US3737742A (en) * 1971-09-30 1973-06-05 Trw Inc Monolithic bi-polar semiconductor device employing cermet for both schottky barrier and ohmic contact
US3936856A (en) * 1974-05-28 1976-02-03 International Business Machines Corporation Space-charge-limited integrated circuit structure
US3970866A (en) * 1974-08-13 1976-07-20 Honeywell Inc. Logic gate circuits
DE2530288C3 (de) * 1975-07-07 1982-02-18 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Inverter in integrierter Injektionslogik
US5068702A (en) * 1986-03-31 1991-11-26 Exar Corporation Programmable transistor
US5311054A (en) * 1991-03-25 1994-05-10 Harris Corporation Graded collector for inductive loads
GB2288069B (en) * 1993-08-17 1998-01-28 Peter Fred Blomley Bipolar transistors and method of making the same
US6236072B1 (en) * 1998-11-12 2001-05-22 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Method and system for emitter partitioning for SiGe RF power transistors
JP2006186225A (ja) * 2004-12-28 2006-07-13 Nec Electronics Corp 半導体装置
US7759702B2 (en) * 2008-01-04 2010-07-20 International Business Machines Corporation Hetero-junction bipolar transistor (HBT) and structure thereof
KR101938909B1 (ko) * 2014-02-21 2019-01-16 매그나칩 반도체 유한회사 수직형 바이폴라 정션 트랜지스터 소자 및 제조 방법

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1047388A (de) * 1962-10-05
US3341755A (en) * 1964-03-20 1967-09-12 Westinghouse Electric Corp Switching transistor structure and method of making the same
US3380153A (en) * 1965-09-30 1968-04-30 Westinghouse Electric Corp Method of forming a semiconductor integrated circuit that includes a fast switching transistor

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DE1943302C3 (de) 1978-04-20
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US3569800A (en) 1971-03-09
FR2017324A1 (de) 1970-05-22

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