DE2016760A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents
HalbleiteranordnungInfo
- Publication number
- DE2016760A1 DE2016760A1 DE19702016760 DE2016760A DE2016760A1 DE 2016760 A1 DE2016760 A1 DE 2016760A1 DE 19702016760 DE19702016760 DE 19702016760 DE 2016760 A DE2016760 A DE 2016760A DE 2016760 A1 DE2016760 A1 DE 2016760A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zone
- island
- arrangement according
- conductivity type
- semiconductor arrangement
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 34
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 21
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000010292 electrical insulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 4
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0611—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
- H01L27/0641—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
- H01L27/0647—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
- H01L27/0652—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
- H01L27/0658—Vertical bipolar transistor in combination with resistors or capacitors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/07—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
- H01L27/0744—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common without components of the field effect type
- H01L27/075—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. lateral bipolar transistor, and vertical bipolar transistor and resistor
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
- H01L27/04—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
- H01L27/08—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
- H01L27/082—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
- H01L27/0821—Combination of lateral and vertical transistors only
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
Description
PHH. 3995. Va/RV.
Ing. (grad.) GÜNTHER M. DAVID
Pateniessessor
Anmelder: fi.Y. F.-iiL!P3; GLQEiLAMPENFABHIEKiN
Aktes PHU- 3995
Aktes PHU- 3995
Halbleiteranordnung.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einer wenigstens teilweise mit einer Isolierschicht
überzogenen, praktisch ebenen Oberfläche, einem an diese Oberfläche grenzenden Substratgebiet von einem ersten Leitungstyp und einem
gleichfalls an diese Oberfläche grenzenden inselförmigen Gebiet vom zweiten Leitungstyp, das im Halbleiterkörper völlig von dem Substratgebiet
umgeben ist und mit diesem einen als elektrische Isolierung zwischen den erwähnten Gebieten dienenden pn-llebergang bildet, wobei in dem inselförmigen
Gebiet mindestens eine an die Oberfläche grenzende völlig vom
inselförmigen Gebiet umgebene erste Zone vom ersten Leitungstyp angebracht ist.
HalbleiterAnordnungen der beschriebenen Art sind bekannt und
009845/1279
-2- PHN. 3995.
finden z.B. vielfach in monolithischen integrierten Schaltungen Anwendung.
Dabei bildet die erwähnte erste Zone z.B. die Basiszone eines Transistors, der gegen ausserhalb des inselförmigen Gebiets im Halbleiterkörper angebrachte
weitere Schaltungselemente durch den pn-Uebergang zwischen der Insel und dem Substratgebiet elektrisch isoliert ist, welcher pn-Uebergang
im Betriebszustand in der Sperrrichtung vorgespannt ist. Auch kann die erwähnte erste Zone zusammen mit dem inselförmigen Gebiet als Diode
verwendet werden oder einen Teil anderer Halbleiterstrukturen bilden.
Wenn bei einem derartigen Anordnung im Betriebszustand der pn-Uebergang zwischen der ersten Zone und dem inselförmigen Gebiet
dauernd oder zeitweilig in der Durchlassrichtung polarisiert wird, werden in die Insel Minoritätsladungs.träger injiziert, die über einen auf der
Insel angebrachten Anschlussleiter abgeleitet werden können. So kann z.B. bei einem Transistor, dessen Kollektorzone durch das inselförmige Gebiet
und dessen Basiszone durch die erwähnte erste Zone gebildet wird, der Kollektor-Basis-Uebergang unter bestimmten Bedingungen in der Durchlassrichtung
polarisiert werden, wobei ein Strom von Minoritätsladungsträgern in die Kollektorzone injiziert wird.
Dabei können die injizierten Minoritätsladungsträger zu einem wesentlichen Teil in das Substratgebiet gelangen, dadurch, dass der in
der Sperrichtung polarisierte isolierende pn-Uebergang zwischen der Insel und dem Substrat die durch das Inselgebiet hindurchdiffundierten Minoritätsladungsträger
ansammelt. Der entsprechende Leckstrom geht dabei verloren, wodurch der Wirkungsgrad der Anordnung abnimmt und auch andere
schalttechnische Schwierigkeiten auftreten können.
Die Erfindung bezweckt u.a., die den erwähnten bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile zu beseitigen oder wenigstens in erheb-
009845/1279
-3- PHN. 3995.
lichem Masse zu verringern.
Der Erfindung liegt u.a. die-Erkenntnis zugrunde, dass durch
die Anbringung einer Zone vom zweiten Leitungstyp in dem inselfSrmigen
Gebiet neben der ersten Zone der beschriebene Leckstrom, der durch die Transistorwirkung der durch die erste Zone, das inseifSrmige Gebiet und
das Substratgebiet gebildeten Struktur herbeigeführt wird, in erheblichem Masse herabgesetzt werden kann.
Eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass neben der erwähnten ersten
Zone eine an die Oberfläche grenzende innerhalb des Halbleiterkörpers
völlig vom inselförmigen Gebiet vom zweiten Leitungstyp umgebene zweite
Zone vom ersten Leitungstyp angebracht ist, die die erste Zone praktisch völlig umgibt und die mit einem Anschlussleiter versehen ist.
Im Gegensatz zu den erwähnten bekannten Anordnungen werden bei der Anordnung nach der Erfindung Minoritätsladungsträger, die bei
Polarisierung des pn-Uebergangs zwischen der ersten Zone und der Insel
von der ersten Zone her in das inseifSrraige Gebiet injiziert werden, zu
einem wesentlichen Teil von der erwähnten zweiten Zone angesammelt. Dies trifft insbesondere für diejenigen Ladungsträger zu, die in Richtungen
nahezu parallel zu der Oberfläche injiziert werden. Ueber den auf der zweiten Zone angebrachten Anschlussleiter kann der entsprechende Strom
einem anderen Punkt der Schaltung zugeführt und dort ausgenutzt werden.
Der erwähnte Effekt wird noch dadurch verstärkt, dass infolge der Nähe der zweiten Zone der Strom in seitlicher Richtung in das Kollektorgebiet
injizierter Minoritätsladungsträger in bezug auf den Str dieser Ladungsträger quer zur Oberfläche zunimmt. Dadurch wird ein grösserer
Teil der insgesamt injizierten Ladungsträger tatsächlich von der erwähnten
zweiten Zone angesammelt.
00984 5/1279
-4- PHN. 3995.
Um einen optimalen ausnutzbaren Kollektoreffekt zu erzielen, muss der durch die erste Zone, die zweite Zone und der zwischenliegende
Teil des inselförmigen Gebiets gebildete laterale Transistor vorzugsweise möglichst günstige Transistoreigenschaften aufweisen. Daher ist
nach einer ersten besonderen Ausführungsform der Anordnung gemäss der
Erfindung der Abstand der ersten Zone von der zweiten Zone, parallel zu der Oberfläche gemessen, grosser als die Dicke der Erschöpfungsschicht,
die sich im Betriebszustand zwischen der ersten und der zweiten Zone erstreckt, so dass in dem erwähnten lateralen Transistor kein Durchschlag
(punch-through) auftritt, wodurch das Potential der zweiten Zone beeinflusst
werden könnte auf einer Weise die in den meisten Fällen als ungünstig zu betrachten ist. Um eine möglichst zweckmässige Sammlung von
Minoritätsladungsträgern durch die zweite Zone zu erreichen, ist dieser Abstand andererseits vorteilhaft höchstens gleich der Diffusionslänge
von Minoritätsladungsträgern im inselförmigen Gebiet.
Die Erfindung ist von besonderer Bedeutung bei Halbleiteranordnungen,
bei denen in einer isolierten Insel ein Transistor angebracht ist. Durch Anwendung der Erfindung kann, wenn dieser Transistor
derart in eine Schaltung aufgenommen ist, dass im Betriebszustand der Basis-h-ollektor-Uebergang wenigstens zeitweilig in der Durchlaserichtung
polarisiert wird, der Leckstrom zu dem Substrat in erheblichem Masse von der zweiten Zone aufgefangen werden. Dabei kann dieser Leckstrom z.B.
über den Kollektorkontakt abgeleitet werden. In diesem Zusammenhang ist
eine bevorzugte Ausführungsform nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dase innerhalb der ersten Zone eine an die Oberfläche grenzende Zone vom
zweiten Leitungstyp angebracht ist, die von der ersten Zone völlig umgeben ist und die Emitterzone eines Transistors bildet, dessen Basiszone
009845/1279
-5- PHN. 3995.
durch die erste Zone und dessen Kollektorzone durch das inselfömige Gebiet
gebildet wird.
Die von der zweiten Zone gesammelten Ladungsträger können über den auf der zweiten Zone angebrachten Anschlussleiter jedem geeignet
gewählten Punkt der Schaltung zugeführt werden. Es ist aber besonders vorteilhaft, wenn die zweite Zone mittels des erwähnten Anschlussleiters
elektrisch mit dem inselförnigen Gebiet vom zweiten Leitungstyp verbunden
ist, so dass der Leckstrom über den auf der Insel angebrachten Anschlusskontakt
abgeleitet werden kann.
Nach einer weiteren besonderen Ausführungsform ist die zweite Zone elektrisch mit einem ausserhalb des inselförmigen Gebietes liegenden
weiteren Schaltungselement verbunden. Dieses Schaltungselement kann ausserhalb des Halbleiterkörpers liegen. Besonders wichtig ist aber eine
bevorzugte Ausführungsform, bei der dieses weitere Schaltungselement in
dem Halbleiterkörper angebracht und über eine teilweise auf der Isolierschicht
liegende Metallschicht mit der zweiten Zone verbunden ist.
Es sei noch bemerkt, dass das durch den erwähnten Leckstrom herbeigeführte Signal an dem mit der zweiten Zone verbundenen Anschlussleiter
auch vorteilhaft benutzt werden kann, um festzustellen, ob in Schaltungen, in denen dies unerwünscht ist, bei einem bestimmten Transistor
der Kollektor-Basis-Uebergang in der Durchlassrichtung polarisiert
wird. Auch kann in diesem Falle Über eine geeignete Rückkopplung des erwähnten Signals die Einstellung des betreffenden Transistors auf einfache
Weise automatisch korrigiert werden»
Eine weitere besondere Auaführungsform let dadurch gekennzeichnet,
dass das inseiförmige Gebiet unter der ersten Zone eine an das
iSubstratgebiet grenzende vergrabene Schicht vom zweiten Leitungstyp ent-
0 0984W177 9
-6- PHN. 3995.
hält, die praktisch parallel zu der Oberfläche verläuft und eine höhere
Dotierung als der übrige Teil des inseifSrmigen Gebietes aufweist. Durch
das Vorhandensein dieser vergrabenen Schicht werden Minoritätsladungsträger, die in einer Richtung quer zur Oberfläche von der ersten Zone
her in die Insel injiziert werden, den pn-Uebergang zwischen der Insel
und dem Substrat nicht erreichen, was einerseits auf das durch das Vorhandensein
der vergrabenen Schicht in das inselförmige Gebiet eingebaute
elektrische Feld und andererseits auf Rekombination in der vergrabenen Schicht zurückzuführen ist. Durch Anwendung der Erfindung werden in
diesem Falle praktisch keine der von der ersten Zone her in die Insel injizierten Minoritätsladungsträger zu dem Substrat abfliessen.
Schliesslich sei noch darauf hingewiesen, dass es unter Umständen vorteilhaft sein kann, wenn zwischen der zweiten Zone und dem
inseiförmigen Gebiet eine Vorspannung in der Sperrichtung angelegt wird,
um den Kollektorwirkungsgrad der zweiten Zone zu verbessern.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Halbleiteranordnung
nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt längs der Linie II-II
der Fig. 1 durch die Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf eine andere Ausflihrungsform
der Anordnung nach der Erfindung, und
Fig. 4 achematisch einen Querschnitt längs der Linie IV-IV
der Fig. 3 durch die Anordnung nach Fig. 3·
Die Figuren sind schematisch und nicht masstnblich gezeichnet,
wobei der Deutlichkeit halber insbesondere die Abmessungen in der
201676Q
-7- PHN. 3995
Dickenrichtung stark übertrieben dargestellt sind. Entsprechende Teile
sind in den Figuren 1-4 mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. In den Draufsichten sind die Umrisse von Metallschichten gestrichelt dargestellt.
In den schematischen Querschnitten ist der Einfachheit halber eine Diffusion in seitlicher Richtung (parallel zu der Oberfläche) nicht
berücksichtigt.
Fig. 1 zeigt eine Draufsicht und Fig. 2 schematisch einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. 1 durch eine Halbleiteranordnung
nach der Erfindung. Die Anordnung enthält einen Halbleiterkörper 1
aus Silicium mit einer praktisch ebenen Oberfläche 2, die mit einer SiIiciumoxydschicht
5 überzogen ist (siehe Fig. 2). Der Körper enthält ein
p-leitendes Substratgebiet (4»5)» das aus einem Teil 4 mit einem spezifischen
Widerstand von 3^-.cm und eindiffundierten p-leitenden Trennkanälen
5 besteht, die an die Oberfläche grenzen.
An die Oberfläche 2 grenzt ferner ein η-leitendes inselförmiges
Gebiet (6,7)» das im Halbleiterkörper völlig vom Substratgebiet (4,5)
umgeben ist. Dieses inseiförmige Gebiet besteht aus einem durch eine
etwa 10y££m dicke η-leitende epitaktische Schicht mit einem spezifischen
Widerstand von 0,6Xi-.cm gebildeten Teil 6 und einer η-leitenden vergrabenen
Schicht 7, die teilweise in die epitaktische Schicht 6 und teilweise in das Substratgebiet 4 eindiffundiert ist und eine höhere Dotierung
als die epitaktische Schicht 6 aufweist. Das η-leitende inseiförmige
Gebiet (6,7) grenzt an das p-leitende Substratgebiet (4,5) und bildet
mit diesem Gebiet einen pn-Uebergang 8. Dieser pn-Uebergang Θ, der im
Betriebszustand in der Sperrichtung polarisiert ist, bildet eine elektrische Trennung oder Isolierung zwischen dem Substrat (4,5) uiw ^r
Insel (6,7).
009845/1779
-θ- PHN. 3995·
In der Insel (6,7) ist eine an die Oberfläche 2 grenzende völlig vom inselförmigen Gebiet (6,7) umgebene erste p-leitende Zone 9
angebracht, in der sich eine an die Oberfläche grenzende η-leitende Zone 10 befindet, die völlig von der Zone 9 umgeben ist. Die Zone 10 bildet
die Emitterzone eines Transistors, dessen Basiszone durch die Zone 9 und dessen Kollektorzone durch das inselförmige Gebiet (6,7) gebildet wird.
Die Zonen 6, 9 und 10 sind über Fenster in der Oxydschicht 3 mit Aluminiumkontaktschichten
11, 12 bzw. 13 verbunden. Dabei ist zur Sicherung eines guten niederohmigen Kontakts mit der Kollektorzone eine diffundierte
η-leitende Kontaktzone I4 gleichzeitig mit der diffundierten Emitterzone
angebracht.
Fig. 2 zeigt schematisch eine Phasendetektorschaltung, in
die der Transistor aufgenommen ist. Dabei werden dem Kollektor positive Spannungsimpulse zugeführt, während dem Basisstrom I-, positive Stromimpulse
überlagert werden. In Abhängigkeit von der Korrelation der Reihenfolge
und der Grosse der erwähnten Impulse kann der Kollektor-Basis-Uebergang
15 zeitweilig in der Durchlassrichtung polarisiert werden. Dabei
werden über diesen Uebergang 15 Löcher in die η-leitende Insel (6,7) injiziert
werden. Diese Löcher werden bei dem obenbeschriebenen Transistor infolge der Transistorwirkung der durch die Zone 9» das Gebiet 6 und den
Trennkanal 5 gebildeten Struktur teilweise über den gesperrten pn-Uebergang
8 in die zum Substratgebiet gehörende Trennkanäle 5 gelangen. Der dadurch auftretende Leckstrom geht im Substrat verloren.
Um diesen Nachteil zu vermeiden bzw. zu verringern, ist nach der Erfindung neben der Basiszone 9 eine an die Oberfläche 2 grenzende
innerhalb des Halbleiterkörper völlig vom η-leitenden Gebiet 6 umgebene
p-leitende zweite Zone 16 angebracht, die die Zone 9 umgibt (siehe Fig.i)
009845/1279
-9- PHN. 3995.
und die mit einem Anschlussleiter 11 versehen ist, der in diesem Beispiel
zugleich den Kollektorkontakt bildet, so dass die Zone 16 mit dem Gebiet
6 verbunden ist. Infolgedessen werden die in das Gebiet 6 injizierten Löcher zu einem grossen Teil von dem als Kollektor wirkenden Ring 16 gesammelt
und dieser Strom kann über den Kollektorkontakt 11 abgeleitet
werden. Dabei führt auch die vergrabene Schicht 7 ein elektrisches Feld im Gebiet zwischen der Schicht 7 und der Zone 9 herbei, wodurch die injizierten
Lb'cher einer vom Substratgebiet 4 abgewandten Kraft unterworfen
werden, so dass endgültig praktisch keine Lb'cher zu dem Substrat als Leckstrom abfliessen werden·
Die Dotierung des Gebietes 6 ist derartig, dass die grösste
Dicke, die die Erschöpfungsschicht an den pn-Uebergängen 15 oder 17 im
Gebiet 6 erreichen kann, etwa 3 Am beträgt. Der Abstand zwischen den
Zonen 9 und 16 betragt 10/zm und ist daher erheblich grosser als die
Dicke der erwähnten Erschöpfungsschicht im Betriebszustand. Die Diffusionslänge für Löcher im Material der epitaktischen Schicht 6 beträgt
etwa 25^m. Der Abstand zwischen den Zonen 9 und 16 ist somit kleiner
als die erwähnt« Diffusionalänge, so dass die durch die Zonen 9f 6 und
16 gebildete Struktur einen verhältnismässig guten lateralen Transistor
bildet. '
Die beschriebene Halbleiteranordnung kann durch allgemein übliche planare Techniken hergestellt werden. Die Zonen 10 und 14 sind
durch Diffusion von Phosphor erhalten und haben eine Eindringtiefe von
2/iiB, Die Zonen 9 und 16 sind durch eine Bordiffusion erhalten und
haben eine Eindringtiefe von etwa 2,7JLLm,
Pig. 5 zeigt eine Draufsicht auf und Fig. 4 schematisch
einen querschnitt längs der Linie IV-IV der Fig. 3 durch einen Teil einer
009845/1279
»10- PHN. 3995.
integrierten monolithischen Schaltung, die einen Transistor der im vorangehenden
Beispiel beschriebene Art und einige Widerstände enthält. Der Transistor (6,9,10) hat praktisch die gleiche Bauart und die gleichen
Abmessungen wie der Transistor nach den Figuren 1 und 2. Die ringförmige Zone 16 ist in diesem Falle aber, im Gegensatz zu dem vorangehenden Beispiel,
nicht mit der Kollektorzone 6 verbunden, sondern ist (siehe Fig.3)
über Kontaktfenster 31 und 32 und eine auf der Oxydschicht 3 liegende
Aluminiumschicht 33 elektrisch mit einem ausserhalb der Insel (6,7)
liegenden Schaltungselement in Form eines Widerstandes 35 und ausserdem mit einer auf der Oxydschicht liegenden Aluminiumköntaktfläche 36 verbunden.
Dieser Widerstand wird durch eine in einer anderen n-leitenden Insel 37 angebrachte diffundierte p-leitende Zone gebildet (siehe auch
Fig. 4)· Die Emitterzone ist mit einem Widerstand 3Ö und die Kollektorzone
ist mit einem Widerstand 39 verbunden. Die Widerstände 35 und 38
sind an ihrem anderen Ende mit einer auf der Oxydschicht 3 liegenden
Aluminiumkontaktfläche 40 verbunden, während der Kollektorwiderstand mit einer Kontaktfläche 41 verbunden ist, die über das Kontaktfenster
und eine unterliegende diffundierte η -Kontaktzone mit der Insel 37 verbunden
ist.
Wenn die Kontaktflache 40 geerdet und die Kontaktfläche auf ein festes positives Potential gebracht wird, wird, wenn der Basisstrom
einen bestimmten Grenzwert überschreitet, der Transistor in den SSttigungezustand gesteuert, so dass der Basis-Kollektor-Uebergang 15
in der Durchlassrichtung polarisiert wird. Die dabei durch den Uebergang 15 in die Basiszone 9 injizierten Löcher werden von der ringförmigen
Zone 16 gesammelt, während der entsprechende Strom über dem Widerstand
35 einen Spannungsabfall herbeiführen wird. Dieser Spannungsabfall kann
009845/1279
-11- PHN. 3995.
ζ..B. zwischen den Kontaktflächen 40 und 36 entnommen und erforderlichenfalls
mittels eines (nicht dargestellten) Rückkopplungskreises zur Korrektur der Einstellung des Transistors verwendet werden, so dass der
Basis-Kollektor-Uebergang wieder in der Sperrichtung polarisiert wird
und der Transistor.in den ungesSttigten Zustand zurückkehrt.
Es ist einleuchtend, dass sich die Erfindung nicht auf die
beschriebenen Ausführungsbeispiele beschrankt, sondern dass im Rahmen der Erfindung viele Abarten möglich sind. So kann z.B. die Erfindung
auch vorteilhaft bei einer Diode angewandt werden, die z.B. dadurch erhalten wird, dass in den beschriebenen Beispielen die Emitterzone 10
fortgelassen wird. Die Zone 16 kann auch direkt mit einem ausserhalb des Halbleiterkörper liegenden Schaltungselement verbunden werden. Die Erfindung
ist naturgemäß s ebenfalls bei den komplementären Strukturen anwendbar,
die dadurch erhalten werden, dass die erwähnten Leitungstype durch die entgegengesetzten ersetzt werden. Als Halbleitermaterial können
andere Materialien als Silicium, z.B. Germanium oder AIIIBV-Verbindungen verwendet werden, während die Oxydschicht 3 ebenfalls aus anderen Materialien,
wie z.B. Siliciumnitrid oder Kombinationen derselben bestehen kann. Auch kann erforderlichenfalls eine Vorspannung in der Sperrichtung
zwischen der Zone 16 und dem Gebiet 6 zur Verbesserung der Kollektorwirkung
der Zone 16 angelegt werden.
Claims (9)
- -12- PHN. 3995.PATENTANSPRÜCHE!\1· ) Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einer wenigstens teilweise mit einer Isolierschicht überzogenen praktisch ebenen Oberfläche, einem an diese Oberfläche grenzenden Substratgebiet von einem ersten Leitungstyp und einem gleichfalls an diese Oberfläche grenzenden inseiförmigen Gebiet vom zweiten Leitungstyp, das im Halbleiterkörper völlig vom Substratgebiet umgeben ist und mit diesem einen als elektrische Isolierung zwischen den erwähnten Gebieten dienenden pn-Uebergang bildet, wobei in dem inseiförmigen Gebiet mindestens eine an die Oberfläche grenzende völlig vom inselförmigen Gebiet umgebene erste Zone vom ersten Leitungstyp angebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass neben der erwähnten ersten Zone eine an die Oberfläche grenzende innerhalb des Halbleiterkörpers völlig von dem inselförmigen Gebiet vom zweiten Leitungstyp umgebene zweite Zone vom ersten Leitungstyp angebracht ist, die die erste Zone praktisch völlig umgibt und die mit einem Anschlussleiter versehen ist.
- 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Zone von der zweiten Zone, parallel zu der Oberfläche gemessen, grosser als die Dicke der Erschöpfungsschicht ist, die sich im Betriebszustand zwischen der ersten und der zweiten Zone erstreckt,
- 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand der ersten Zone von der zweiten Zone, parallel zu der Oberfläche gemessen, höchstens gleich der Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger im inselförmigen Gebiet vom zweiten Leitungetyp ist.
- 4. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der ersten i^one0 0 9 H U Fi :' 1 ? 7 9-13- PHN. 3995.eine an die Oberfläche grenzende Zone vom zweiten Leitungstyp angebracht ist, die völlig von der ersten Zone umgeben ist und die Emitterzone eines Transistors bildet, dessen Basiszone durch die erste Zone und dessen Kollektorzone durch das inselförmige Gebiet gebildet wird.
- 5· Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zone elektrisch mit dem inseiförmigen Gebiet vom zweiten Leitungstyp verbunden ist.
- 6. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zone elektrisch mit einem ausserhalb des ihselförmigen Gebietes liegenden weiteren Schaltungselement verbunden ist.
- 7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das erwähnte weitere Schaltungselement im Halbleiterkörper angebracht und über eine teilweise auf der Isolierschicht liegende Metallschicht mit der zweiten Zone verbunden ist.
- 8. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, dass das inselförmige Gebiet unter der ersten Zone eine an das Substratgebiet grenzende vergrabene Schicht vom zweiten Leitungstyp enthält, die praktisch parallel zu der Oberfläche verläuft und eine höhere Dotierung als der übrige Teil des inselförmigen Gebietes aufweist.
- 9. Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorstehenden AnsprUche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe der pn-üebergang zwischen der ersten Zone und dem inselförmigen Gebiet wenigstens zeitweilig in der Durchlassrichtung polarisiert werden009845/1279
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
NL6906105.A NL161923C (nl) | 1969-04-18 | 1969-04-18 | Halfgeleiderinrichting. |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2016760A1 true DE2016760A1 (de) | 1970-11-05 |
DE2016760B2 DE2016760B2 (de) | 1978-12-07 |
DE2016760C3 DE2016760C3 (de) | 1982-09-23 |
Family
ID=19806745
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2016760A Expired DE2016760C3 (de) | 1969-04-18 | 1970-04-08 | Halbleiteranordnung |
Country Status (10)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3676714A (de) |
JP (1) | JPS4938070B1 (de) |
BE (1) | BE749078A (de) |
CA (1) | CA923628A (de) |
CH (1) | CH508280A (de) |
DE (1) | DE2016760C3 (de) |
FR (1) | FR2039285B1 (de) |
GB (1) | GB1301345A (de) |
NL (1) | NL161923C (de) |
SE (1) | SE363702B (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3210785A1 (de) * | 1981-03-30 | 1982-11-11 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa | Halbleiterbauelement |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CA997481A (en) * | 1972-12-29 | 1976-09-21 | International Business Machines Corporation | Dc testing of integrated circuits and a novel integrated circuit structure to facilitate such testing |
JPS5017180A (de) * | 1973-06-13 | 1975-02-22 | ||
US3931634A (en) * | 1973-06-14 | 1976-01-06 | Rca Corporation | Junction-isolated monolithic integrated circuit device with means for preventing parasitic transistor action |
US3916431A (en) * | 1974-06-21 | 1975-10-28 | Rca Corp | Bipolar integrated circuit transistor with lightly doped subcollector core |
JPS51163682U (de) * | 1976-05-10 | 1976-12-27 | ||
NL7712649A (nl) * | 1977-11-17 | 1979-05-21 | Philips Nv | Geientegreerde schakeling. |
NL7800407A (nl) * | 1977-11-17 | 1979-05-21 | Philips Nv | Geientegreerde logische schakeling. |
DE2835930C2 (de) * | 1978-08-17 | 1986-07-17 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Monolithisch integrierte Halbleiterschaltungsanordnung mit mindestens einem Lateraltransistor |
FR2492165A1 (fr) * | 1980-05-14 | 1982-04-16 | Thomson Csf | Dispositif de protection contre les courants de fuite dans des circuits integres |
US4486770A (en) * | 1981-04-27 | 1984-12-04 | General Motors Corporation | Isolated integrated circuit transistor with transient protection |
US4496849A (en) * | 1982-02-22 | 1985-01-29 | General Motors Corporation | Power transistor protection from substrate injection |
FR2525818A1 (fr) * | 1982-04-23 | 1983-10-28 | Thomson Csf | Transistor npn a detection de saturation et circuits logiques comprenant un tel transistor |
JPH0654777B2 (ja) * | 1985-02-12 | 1994-07-20 | キヤノン株式会社 | ラテラルトランジスタを有する回路 |
US4710793A (en) * | 1985-09-04 | 1987-12-01 | Motorola, Inc. | Voltage comparator with hysteresis |
JPS6288137U (de) * | 1985-11-20 | 1987-06-05 | ||
ES2066963T3 (es) * | 1989-01-13 | 1995-03-16 | Canon Kk | Cabezal de impresion. |
US5066869A (en) * | 1990-04-09 | 1991-11-19 | Unitrode Corporation | Reset circuit with PNP saturation detector |
DE4032831C2 (de) * | 1990-10-16 | 1996-07-18 | Siemens Ag | Transistoranordnung für bipolare integrierte Halbleiterschaltungen |
JPH08504297A (ja) * | 1992-03-10 | 1996-05-07 | アナログ・ディバイセス・インコーポレーテッド | 集積回路保護バイアシングのための回路構造 |
US6548878B1 (en) | 1998-02-05 | 2003-04-15 | Integration Associates, Inc. | Method for producing a thin distributed photodiode structure |
US7217988B2 (en) * | 2004-06-04 | 2007-05-15 | International Business Machines Corporation | Bipolar transistor with isolation and direct contacts |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3177414A (en) * | 1961-07-26 | 1965-04-06 | Nippon Electric Co | Device comprising a plurality of transistors |
CH399599A (de) * | 1960-03-04 | 1965-09-30 | Siemens Ag | Transistor |
US3226614A (en) * | 1962-08-23 | 1965-12-28 | Motorola Inc | High voltage semiconductor device |
US3243669A (en) * | 1962-06-11 | 1966-03-29 | Fairchild Camera Instr Co | Surface-potential controlled semiconductor device |
FR1510057A (fr) * | 1966-12-06 | 1968-01-19 | Csf | Transistors intégrés complémentaires npn et pnp à collecteurs isolés |
US3395320A (en) * | 1965-08-25 | 1968-07-30 | Bell Telephone Labor Inc | Isolation technique for integrated circuit structure |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1030050A (en) * | 1963-11-13 | 1966-05-18 | Motorola Inc | Punchthrough breakdown rectifier |
FR1475201A (fr) * | 1965-04-07 | 1967-03-31 | Itt | Dispositif plan à semi-conducteurs |
-
1969
- 1969-04-18 NL NL6906105.A patent/NL161923C/xx not_active IP Right Cessation
-
1970
- 1970-04-01 US US24558A patent/US3676714A/en not_active Expired - Lifetime
- 1970-04-08 DE DE2016760A patent/DE2016760C3/de not_active Expired
- 1970-04-13 CA CA079902A patent/CA923628A/en not_active Expired
- 1970-04-15 GB GB1301345D patent/GB1301345A/en not_active Expired
- 1970-04-15 JP JP45031670A patent/JPS4938070B1/ja active Pending
- 1970-04-15 SE SE05144/70A patent/SE363702B/xx unknown
- 1970-04-15 CH CH559570A patent/CH508280A/de not_active IP Right Cessation
- 1970-04-16 BE BE749078D patent/BE749078A/xx unknown
- 1970-04-20 FR FR7014222A patent/FR2039285B1/fr not_active Expired
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CH399599A (de) * | 1960-03-04 | 1965-09-30 | Siemens Ag | Transistor |
US3177414A (en) * | 1961-07-26 | 1965-04-06 | Nippon Electric Co | Device comprising a plurality of transistors |
US3243669A (en) * | 1962-06-11 | 1966-03-29 | Fairchild Camera Instr Co | Surface-potential controlled semiconductor device |
US3226614A (en) * | 1962-08-23 | 1965-12-28 | Motorola Inc | High voltage semiconductor device |
US3395320A (en) * | 1965-08-25 | 1968-07-30 | Bell Telephone Labor Inc | Isolation technique for integrated circuit structure |
FR1510057A (fr) * | 1966-12-06 | 1968-01-19 | Csf | Transistors intégrés complémentaires npn et pnp à collecteurs isolés |
Non-Patent Citations (4)
Title |
---|
IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 11, Nr. 11, April 1969, Seite 1601 * |
In Betracht gezogene ältere Patente: DE-PS 18 09 687 DE-PS 17 89 026 * |
Scientia Electrica, Bd. X, 1964, Fasc. 4, Seiten 97 bis 122 * |
Solid State Electronics, Bd. 11, 1968, Seiten 437 bis 444 * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3210785A1 (de) * | 1981-03-30 | 1982-11-11 | Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa | Halbleiterbauelement |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS4938070B1 (de) | 1974-10-15 |
DE2016760B2 (de) | 1978-12-07 |
SE363702B (de) | 1974-01-28 |
US3676714A (en) | 1972-07-11 |
FR2039285A1 (de) | 1971-01-15 |
CA923628A (en) | 1973-03-27 |
NL6906105A (de) | 1970-10-20 |
DE2016760C3 (de) | 1982-09-23 |
CH508280A (de) | 1971-05-31 |
NL161923C (nl) | 1980-03-17 |
GB1301345A (de) | 1972-12-29 |
BE749078A (fr) | 1970-10-16 |
FR2039285B1 (de) | 1975-03-07 |
NL161923B (nl) | 1979-10-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE2016760A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2266040C2 (de) | ||
DE3047738C2 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE1944793C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung | |
DE2901193A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2512737A1 (de) | Obenkollektor-halbleiterbauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE3214893A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2341899A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2205262A1 (de) | Integrierte Kippschaltung | |
DE2730373A1 (de) | Integrierte halbleiter-logikschaltung | |
DE2833068A1 (de) | Integrierte halbleitervorrichtung | |
DE3044444A1 (de) | "monolithisch integrierte gleichrichter-brueckenschaltung" | |
DE3142644C2 (de) | Halbleiteranordnung mit in einem Halbleiterkörper angeordneten Bipolartransistor und Diode | |
DE1764578C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleiteranordnung mit einem Feldeffekttransistor | |
DE2030917A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2364752A1 (de) | Halbleitervorrichtung | |
DE2913536A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2054863A1 (de) | Spannungsverstärker | |
DE2102103A1 (de) | Durch Feldeffekt gesteuerte Diode | |
DE3709124C2 (de) | NPN-äquivalente Struktur mit erhöhter Durchschlagspannung | |
DE1589891B (de) | Integrierte Halbleiterschaltung | |
DE7144935U (de) | Monolithischer transistor mit niedrigem saettigungswiderstand und geringer verlagerungsspannung | |
DE1803032A1 (de) | Steuerbares Halbleiterbauelement | |
DE2447867A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2456635C3 (de) | Integrierte Halbleiterschaltung mit negativem Widerstand |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |