DE2043230A1

DE2043230A1 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2043230A1
Application number: DE19702043230
Authority: DE
Inventors: Brian. Reigate Moulding Kenneth William Horley Surrey Gill (Groß britannien)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1969-09-11
Filing date: 1970-09-01
Publication date: 1971-04-01
Also published as: NL7013169A; US3688132A; SE363703B; JPS4910198B1; CH518010A; ES383504A1; BE756061A; FR2064268A1; GB1283058A; AT319336B; FR2064268B1

Description

PHB.31.999

./WID Va/AvdV

^Anmcidai·'· ■ -^-,^,,'-

*k.S; 'ti β 3 7,

Anmeldung vom« >/ ^ ^ ^

"Halbleiteranordnung".

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem Halbleiterkörper mit einem schichtförmigen Halbleitergebiet, wobei eine erste und eine zweite Oberflächenzone des Halbleitergebietes im wesentlichen einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen und von Isolierzonen vom entgegengesetzten Leitfähigkoitstyp begrenzt sind, die sich von einer Oberfläche des Halbleitergebietes her darin erstrecken, und wobei die erwähnten Oberflächenzonen Zonen von Schaltungselementen der inte-

10981 4/1 A7 0

20A3230

-2- PHB.31.999

grierten Schaltung enthalten. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf eine eine derartige integrierte Halbleiterschaltung enthaltende Anordnung.

Bei einer derartigen bekannten integrierten Halbleiteranordnung können die erste und die zweite Oborflächenzone, die Zonen von Schaltungselementen enthalten, in bezug aufeinander und auf weitere Zonen des schichtförmigen Gebietes beim Betrieb der Schaltung dadurch elektrisch isoliert sein, dass pn-Uebergänge zwischen den Oberflächenzonen und einer gemeinsamen Halbleiterisolierzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, z.B. vom p-Leitfähigkeitstyp, in der Sperrichtung vorgespannt werden. Die Isolierzone erstreckt sich im schichtförmigen Gebiet von einer Oberfläche dieses Gebietes her und bildet an dieser Oberfläche eine geschlossene Figur, die die erste und die zweite Oberflächenzone begrenzt und sich auf den Rand des schichtförmigen Gebietes hin erstreckt. Das schicht· förmige Gebiet ist meistens eine epitaktische Schicht, die ursprünglich η-leitend ist und sich auf einem p-leitendeii Halbleitersubstrat befindet, wobei die p-leitende Isolierzone und die erste und die zweite Oberflächenzone sich übex* die ganze Dicke der Schicht von der erwähnten einen Oberfläche bis zu der Grenzfläche zwischen der Schicht und dem Substrat erstrecken» Dadurch bilden die erste und die zweite Oberflächenzone Halbleiteroberflächeninseln₍ die im wesentlichen n-leitend sind und die im Halbleiterkörper von der

1 ΰ S S 1 4 / I U 7 0

-3- PHB.31.999

p-leitenden Isolierzone und dem p-leitenden Substrat umgeben sind, welche pn-Uebergänge mit den Inseln bilden. Dadurch, dass beim Betrieb diese pn-Uebergänge in der Sperrichtung vorgespannt werden, können die erste und die zweite Oberflächenzone elektrisch gegeneinander isoliert werden.

An Hand der Figuren 1 und 5 der beiliegenden

Zeichnung werden bekannte integrierte Halbleiterschaltungen nunmehr beschrieben, wobei die Probleme behandelt werden, die sich bei einer derartigen Isolierung mit pn-Uebergängen ergeben können.

Fig. 1 zeigt eine bekannte einfache Hochfrequenzverstärkerschaltung, die gewöhnlich als "Rückkopplungsverstärker" bezeichnet und gewöhnlich bei einer Frequenz von etwa 100 MHz betrieben wird. Die Schaltung enthält einen ersten npn-Eingangstransistor T- mit einem Kollektorwiderstand R₁ und einen zweiten npn-Ausgangstransistor T₂ mit einem Kollektorwiderstand R₂ und einem Emitterwider- ^j

stand R., Zwischen dem Emitter des Transistors T₂ und der Basis des Transistors T₁ ist ein Rückkopplungswiderstand R„ eingeschaltet. Der Emitter des Transistors T₁ ist geerdet und das Eingangssignal E- wird der Basis des Transistors T₁ zugeführt. Das Ausgangs signal E-, wird dem Kollektor des Transistors T₂ entnommen.

Bei Integration der Schaltung nach Fig. 1 werden die Transistoren T₁ und T₂ gegen die Übrigen

109 8U /147 0

2043^30

-4- PHB.31.999

Schaltungselemente isoliert. Die integrierte Struktur wird schematisch in Draufsicht in Fig. 2 und im Querschnitt in Fig. 3 dargestellt. Die Struktur zeigt einen Einkristall-SiIiciumkörper 1 mit einem schichtf örmigen Gebiet 2 auf einem p-leitenden Substrat 3« Das schichtförmige Gebiet ist in Inseln k geteilt, die im wesentlichen den n-Leit~ fähigkeitstyp aufweisen. Das schichtförmige Gebiet 2 besteht ursprünglich aus einer η-leitenden epitaktischen Schicht, die auf das p-leitende Substrat 3 aufgewachsen ist und die mit Hilfe örtlicher Diffusion einer Akzeptorverunreinigung, wie Bor, von der freien Oberfläche der nleitenden epitaktischen Schicht her in die Inseln k geteilt ist, wodurch die gemeinsame p-leitende diffundierte Isolierzone 5 gebildet wird. Die gemeinsame p-leitende Isolierzone 5 begrenzt die Inseln k und erstreckt sicli aiii' den Rand des schichtförmigen Gebietes 2 hin.

Halbleiteroberflächenzonen der Schaltungselemente sind in den unterschiedlichen Inseln angebracht, wie in den Figuren 2 und 3 angegeben ist. Die Transistoren T₁ und Tp sind in gesonderten Inseln h angebracht. Die .Emitter- und Basiszonen 8 und 9 bzw. 11 und 12 der Transistoren T-] und Tp und die Zonen der Widerstände R^, R2» R- und Rl werden durch örtliche Diffusion von Verunreinigungen von der Oberfläche der Inselnn k her unter Verwendung üblicher Planartechniken gebildet. Die Kollektorzone 7 des Transistors Ti und die Kollektorzone 10 des

1098U/U70

-5- PHB.31.999

Transistors T_p worden durch diejenigen Teile der Inseln h gebildet, die die diffundierten Basiszonen 8 bzw. 11 umgeben.

Auf übliche Weise werden leitende Verbindungen, z.B. Verbindungen 14, 15» 16 und 18, auf einer dünnen isolierenden und passivierenden Siliciumoxydschicht 13 auf der Oberfläche des schichtförmigen Gebietes 2 gebildet, welche Verbindungen über Oeffnungen in der Siliciumoxydschicht 13 mit den unterschiedlichen Zonen verbunden sind. ä Das Muster leitender Verbindungen weist Kontaktflächen auf, wie die Kontaktfläche A, die sich in der Nähe des Randes des schichtförmigen Gebietes 2 befindet und zur äusseren Verbindung der integrierten Schaltung dient. Eine derartige Verbindung kann dadurch erhalten werden, dass Leiter zwischen den Kontaktflächen und Anschlusstiften des Bodens einer Umhüllung der integrierten Schaltung angebracht werden.

Der Einfachheit halber sind die unterschiedlichen Zonen der Schaltungselemente, die Siliciumoxydschicht 13 auf der Oberfläche des schichtförmigen Gebietes und das Muster von leitenden Verbindungen und Kontaktflächen in Fig. 2 nicht dargestellt.

Beim Betrieb der integrierten Schaltung werden die Inseln h und insbesondere die Kollektorzonen 7 und 10 der Eingangs- und Ausgangstransistoren T- bzw. T gegeneinander dadurch elektrisch isoliert, dass das Substrat 3 und die Isolierzone k an das meist negative stabile Potential in der Schaltung, in dieaom Falle Erdpotential, gelebt

10981Ul 1470

-6- PHB.31.999

werden, wodurch die pn-Uebergänge 6 zwischen den Inseln k und dem Substrat 3 und der Isolierzone 5 in der Sperrichtung vorgespannt werden.

In der Struktur nach den Figuren 2 und 3 wird Erdpotential dadurch angelegt, dass die gemeinsame Isolierzone 5 mit dem Leiter Ik verbunden wird, der zugleich als Anschluss für die geerdete Emitterzone 9 des Eingangstransistors T₁ dient.

Eine solche Isolierung mit pn-Uebergängen veranlasst aber Streukapazitäten und zugehörige Ströme. Von besonderer Bedeutung für die Wirkung der Schaltung nach Fig. 1 bei hohen Frequenzen oder mit hoher Verstärkung ist die Streukapazität zwischen dem Substrat 3 und der Kollektorzone 10 des Ausgangstransistors T₂, welche Kapazität in Fig. k mit C~ bezeichnet ist. C₁ bezeichnet die Streukapazität zwischen dem Substrat 3 und der Kollektorzone 7 des Eingangstransistors T₁. Die Streukapazität C, des Ausgangstransistors T₂ ist mit dem Emitter des Eingangstransistors T₁ mittels der gemeinsamen Isolierzone 5 verbunden, die sowohl die zum Ausgangstransistor T₂ gehörige Insel k wie auch die zum Eingangstransistor T. gehörige Insel k begrenzt, und mittels des Leiters 14, der sowohl mit der gemeinsamen Isolierzone 5 wie auch mit der Emitterzone 9 des Eingangstransistors T₁ verbunden ist. Der Leiter 13 weist eine Kontaktfläche A auf, die mit einer äusseren Erdleitung E über eine gemeinsame Leitung L verbunden ist,

10981 A/ 1 470

-7- PHB.31.999

die aus einem Draht und einem Anschlusstift der Umhüllung der integrierten Schaltung bestehen kann. Die Kopplung mit Hilfe von Streukapazitäten hat zur Folge, dass Signale über der Impedanz der gemeinsamen Erdleitung auftreten, wodurch eine unerwünschte Rückkopplung von der Ausgangsstufe auf die Eingangsstufe der Schaltung herbeigeführt wird.

Der Strom I, der infolge der Kopplung auftritt, g ist;

I = 27Tf .E₀. C₂,

wobei f die Betriebsfrequenz und E das dem Kollektor des Ausgangstransistors To entnommene Ausgangspotential darstellt.

Dieser Strom I flieset zu Erde E über die gemeinsame Leitung L, die den Emitter des Eingangstransistors T₁ sowie die gemeinsame Isolierzone 5 mit Erde verbindet. Die Induktanz L dieser Leitung führt ein Potential E_T über der Leitung L herbei, das auf folgende Weise dargestellt wird":

E_L = 2/T f .1.L.

Dieses Potential wird der Eingangsstufe zugeführt und, beim Betrieb der Schaltung bei hohen Frequenzen und/oder mit hoher Verstärkung, wird dieses Rückkopplungspotential E_L beträchtlich und störend. Daher ist es bei einem derartigen Verstärker erwünscht, diese störende Rückkopplung zu beseitigen oder wenigstens in erheblichem Masse zu verringern.

1098U/U70

-8- PHB.31.999

Dies kann bei der einfachen Verstärkerschaltung nach Fig. 1 auf einfache Weise dadurch erzielt werden, dass die Leiterbahn 4, die sowohl mit der Isolierzoiie 5 als auch mit der Emitterzone 9 verbunden ist, durch gesonderte voneinander getrennte leitende Verbindungen ersetzt wird. Diese gesonderten leitenden Verbindungen haben dann je eine gesonderte Kontaktfläche A- bzw. A₂, mit denen eine gesonderte Erdleitung L- bzw. Lp verbunden ist.

Eine solche einfache Lösung ist aber zur Beseitigung dieser störenden Rückkopplung nicht zweckmässig, wenn der Ausgangstransistor Tp einen Teil der n. Stufe eines Mehrstufenhochfrequenzverstärkers bildet, der schematisch in den Figuren 5 und 6 dargestellt ist. Der Ausgangstransistor dieser Schaltung ist mit T_n bezeichnet, während sein Kollektorwiderstand mit R_n und sein Emitterwiderstand mit R bezeichnet ist.

Die Schaltung nach Fig. 5 wird in einem Einkristall-Siliciumkörper 1 auf gleiche Weise wie die Schaltung nach Fig. 1 integriert. Die Schaltungselemente werden in Oberflächeninseln h eines schichtförmigen Gebietes 2 des Körpers 1 angebracht; diese Schicht 2 ist auf einem p-leitenden Substrat 3 angebracht und ist in Inseln h, im wesentlichen vom n-Leitfähigkeitstyp, mit Hilfe einer p-leitenden Isolierzone 5 geteilt, die den zu dem Eingangsund dem Ausgangstransistor T- bzw. T_n gehörigen Inseln k gemeinsam ist.

1098U/U7 0

-9- PHB.31.999

Di© Streukapassi tat zwischen dem Substrat 3

und dem Kollektor des Ausgangstransistore T_n ist in Fig. 6 mit C_n bezeichnet. Eine leitende Verbindung ist mit der Emitterzone 9 verbunden und weist eine Kontaktfläche A.. auf_f die mit der äusseren Erdleitung E über eine Leitung L-. verbunden istj eine andere leitende Verbindung ist mit der Isolierfolie 5 verbunden und weist eine Kontaktfläche Ap auf, die mit der äusseren Erdleitung E Über eine andere Leitung f Lg verbunden ist.

Infolge des durch die Streukapazität C_n des Ausgangstransistors T_n fliessenden Stromes tritt ein Potentialunterschied E_L S= kiCt .Eq₄L₂C_n über der Leitung L₂ auf. Da die Isolierzone 5 und der Emitter des Eingangstransistors T₁ über gesonderte Verbindungen geerdet sind, wird dieses Signal dem Emitter des Eingangstransistors T₁ nicht zugeführt. Wie in Fig. 6 dargestellt ist, sind jedoch die Streukapazität C₁ des Eingangstransistors T₁ und die Streukapazität C_n des Ausgangstransistors T_n über die gemeinsame Isolierzone 5» die eine gemeinsame Erdleitung L₂ besitzt, miteinander verbunden. Dadurch kann das Rückkopplungssignal dennoch über die Streukapazität C-j der Eingangsstufe zugeführt werden· Eine derartige Rückkopplung ist in einer einfachen Verstärkerschaltung, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, gewöhnlich nicht von Bedeutung; bei einem Mehretufenhochfrequenzveretärker nach Fig. 5 kann eine derartige Rückkopplung aber beträchtlich und störend und somit^ unerwünscht sein.

1Q88U/U70

-10- PHB,31.999

Eine integrierte Schaltung der eingangs erwähnten Art ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Halbleiterisolierzone die erste Oberf läclierizone und eine zweite Halbleiterisolierzone die zweite Oberflächenzone begrenzt» wobei die erste und die zweite Isolierzone voneinander getrennt sind und auf Abstand voneinander liegenj und wobei an der erwähnten Oberfläche ein erster elektrischer Leiter mit der ersten Isolierzone und ein zweiter elektrischer Leiter mit der zweiten Isolierzone verbunden ist» wobei beim Betrieb geeignete Potentiale an den ersten und den zweiten elektrischen Leiter gelegt werden können _f um die pn-Uebergänge zwischen der ersten und der zweiten Isolierzone und der ersten und der zweiten Oberflächenzone in der Sperrichtung vorzuspannen und die erst» und die zweite Oberflächenzone elektrisch gegeneinander zu isolieren·

Mit einer derartigen integrierten Schaltung, die eine erste und eine zweite Isolierzone enthält, welche Zonen voneinander getrennt sind und auf Abstand voneinander liegen und mit einem ersten bzw. einem zweiten elektrischen Leiter verbunden sind, wird eine vielseitige Struktur erhalten, die von Entwerfern integrierter Schaltungen vielfach angewandt werden kann· Ausβerdem können bei der Herateilung solcher integrierter Schaltungen durch geeignete Gestaltung der betreffenden verwendeten Photomafken die erste und die zweite Isolierzone gleichzeitig

1098U/U70

-11- PHB.31.999

gebildet werden, während der erste und der zweite elektrische Leiter, die mit den Isolierzonen verbunden sind,

gleichzeitig mit anderen leitenden Verbindungen der Schaltung gebildet werden können. Im vergleich zu entsprechenden bekannten integrierten Schaltungen mit einer einzigen gemeinsamen Isolierzone sind also keine zusätzlichen Herstellungsschritte erforderlich.

Von besonderer Bedeutung sind integrierte ^

Schaltungen nach der Erfindung, bei denen der erste und der zweite elektrische Leiter voneinander unabhängig sind. Sie können aus je einer gesonderten Leiterbahn bestehen und können beim Betrieb der Schaltung an gesonderte Potentialquellen oder über gesonderte Anschlussleiter an dieselbe Potentialquelle, z.B. Erdpotential, angeschlossen sein. Auf diese Weise können die erste und die zweite Isolierzone nahezu unabhängig voneinander vorgespannt werden, während,eine gemeinsame Impedanz zu Erde vermieden werden kann. Dies ist günstig, wenn die erste Oberflächen- % zone Zonen von zu dem Eingang der Schaltung gehörigen, Schaltungselementen, und wenn die zweite Isolierzone Zonen von zu dem Ausgang der Schaltung gehörigen Schaltungselementen enthält, weil auf diese Weise die Eingangsund Ausgangsteile der Schaltung nahezu unabhängig voneinander isoliert werden können.

Bein anderen integrierten Schaltungen nach der Erfindung können der erste und der zweite elektrische

1098H/U7 0

-12- PHB.31.999

Leiter an dieselbe Potentialquelle, z.B. über einen gemeinsamen Anschlusstift, angeschlossen sein; auch können sie miteinander verbunden sein und einen Teil einer gemeinsamen Leiterbahn bilden. Die Trennung und der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Isolierzone ergibt eine vielseitigere physische Struktur für die integrierte Schaltung im Vorgleich zu den bekannten integrierten Schaltungen mit einer einzigen gemeinsamen Isolierzone, weil unterschiedliche Schaltungselemente, insbesondere passive Schaltungselemente, wie Widerstände, in dem zusätzlichen Raum zwischen den Isolierzonen untergebracht werden können. In den meisten Fällen wird jedoch die erhaltene integrierte Schaltung etwas grosser als die entsprechende bekannte integrierte Schaltung mit einer einzigen gemeinsamen Isolierzone sein.

Die Struktur kann in den integrierten

Schaltungen Anwendung finden, bei denen das schichtförmige Halbleitergebiet auf einem Träger angebracht ist, der entweder aus Isoliermaterial, wie Glas, besteht,oder dessen an das schichtförmige Halbleitergebiet grenzender Teil einen isolierenden Charakter aufweist, wie ein polykristalliner Siliciumträger mit einer isolierenden z.B. aus Siliciumoxyd bestehenden Oberflächenschicht. In diesem Falle sind die erste und die zweite Isolierzone auch elektrisch gegeneinander isoliert, wobei die erste und die zweite Isolierzone völlig unabhängig voneinander vorgespannt und völlig elektrisch gegeneinander isoliert werden können.

10981 4/H70

-13- PHB.31.999

Die Erfindung kann aber besonders vox'toilhaft sein für integrierte Halbleiterschaltungen mit einem Halbleitersubstrat, bei denen Isolierung mit pn-Uebergängen angewandt wird und die bei hohen Frequenzen oder mit hoher Verstärkung betrieben werden. Da die Eingangs- und Ausgangsteile der Schaltung nahezu unabhängig voneinander isoliert werden können, dadurch, dass die erste und die zweite Isolierzone gesondert an eine Potentialquelle angeschlossen werden, kann in diesem Falle eino unerwünschte RtickkoppJimg ä von dem Ausgang auf den Eingang, die auf Streukapazitäten von Ausgangsschaltungselementen zurückzuführen ist, wie bereits an Hand der integrierten Schaltung nach den Figuren 5 und 6 beschrieben wurde, erheblich herabgesetzt werden. Bei einer integrierten Schaltung nach der Erfindung ist das schichtförmige Halbleitergebiet vorzugsweise eine epitaktische Schicht auf einem Halbleitersubstrat vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, wobei sich die erste und die zweite Isolierzone und wenigstens die erste Oberflächenzone über die ganze Dicke der Schicht von der erwähnton Oberfläche zu der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht und dem Substrat erstrecken.

In dem Falle, in dem sowohl die erste wie auch die zweite Isolierzone sich über die ganze Dicke der Schicht und wenigstens bis zu der erwähnten Grenzfläche erstrecken, sind diese Isolierzonen, obgleich sie noch voneinander getrennt sind und auf Abstand voneinander liegen, über das

. 109.8U/ U70 .

PHB.31.999

Substrat elektrisch miteinander verbunden. Wenn es erwünscht ist, dass die Isolierzonen elektrisch voneinander nahezu unabhängig sind und gesondert mit einer Potentialquelle verbunden werden, muss also die Verwendung ojnos stark leitenden Substrats vermieden werden. Z.B. ist dor spezifische Widerstand des Substrats etwa 1 Ohm.cm. Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt aber der spezifische Widerstand des Halbleitersubstrats mindestens 10 Ohm.cm oder sogar mindestens 20 Ohm.cm. Bei einer weiteren günstigen Ausführungsform erstreckt sich die zweite Oberflächenzone über die ganze Dicke des schichtförmigen Gebietes und enthält sie die Emitter-, Basis- und Kollektorzonen eines Transistorelements, welche Zonen an der erwähnten Oberfläche mit Emitter-, Basis- bzw. Kollektor-Elektroden verbunden sind. Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Oberflächenzone völlig vom ersten Leitfähigkeitstyp, während diese Zone ausgenommen an der erwähnten Oberfläche - völlig von der zweiten Isolierzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp umgeben und an der erwähnten Oberfläche mit mindestens einem elektrischen Leiter verbunden ist, wobei die zweite Oberflächenzone wenigstens einen Teil eines passiven Schaltungselemente der integrierten Schaltung bildet. Das passive Schaltungselement kann ein Kondensator sein, dessen Grosse durch die Kapazität des pn-Uebergangs zwischen der zweiten Oberflächenzone vom ersten Leitfähigkeitstyp und

10981 4/ U70

-15- PHB.31.999

der Isolierzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp bestimmt wird. In diesem Falle kann der erwähnte zweite elektrische Loiter, der mit der zweiten Isolierzone verbunden ist, als der zweite elektrische Anschluss des Kondensators dienen* Wenn die zweite Oberflächenzone vom ersten Leitfähigkeitstyp an der Oberfläche mit zwei auf Abstand voneinander liegenden elektrischen Leitern verbunden ist, kann das passive Schaltungselement ein Widerstand sein, dessen Grosse durch den Widerstandswert der zweiten Oberflächenzone zwischen den beiden auf Abstand voneinander liegenden Leitern bestimmt wird.

An der erwähnten Oberfläche kann die zweite Oberflächenzone die Form einer Halbleiterinsel aufweisen, die von der zweiten Iaolierzone begrenzt wird, die die Form einer geschlossenen Figur aufweist, wobei die erste Oberflächenzone die zweite Isolierzone umgibt und somit die erste und die zweite Isolierzone gegeneinander isoliert.

Die erste Isolierzone kann in der Nähe des Randes des schichtförmigen Gebietes liegen.

An der erwähnten Oberfläche kann die erste Oberflächenzone eine dritte Halbleiterisolierzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp umgeben, die eine dritte Halbleiteroberflächenzone begrenzt, die im wesentlichen vom ersten Leitfähigkeitstyp ist, wobei die dritte Isolierzone von der ersten und der zweiten Isolierzone getrennt ist und auf Abstand von diesen Zonen liegt.

1098H/U70

20A3230

-16- PHB.31.999

Ausserdein kann die zweite Isolierzone an der erwähnten einen Oberfläche die Form einer geschlossenen Figur aufweisen, die die zweite Oberflächenzone und weitere Halbloitoroborflächenzonen begrenzt und voneinander trennt, während weiter die erste Isolierzone die Form einer geschlossenen Figur haben kann, die die erste Halbleiteroberflächenzone und andere Oberflächenzonen begrenzt und voneinander trennt.

Die integrierte Halbleiterschaltung kann einen Hochfrequenzmehrstufenverstärker enthalten.

Eine Anordnung mit einer integrierten Halbleiterschaltung nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Anlegen geeigneter Potentiale an die erwähnten ersten und zweiten elektrischen Leiter vorgesehen sind, mit deren Hilfe die pn-Uebergänge zwischen den Oberflächenzonen und den Isolierzonen in der Sperrichtung vorgespannt werden. Bei vielen Anordnungen dieser Art ist es günstig, wenn der erste und der zweite elektrische Leiter mit einem Punkt mit Bezugspotential, insbesondere Erdpotential, verbunden werden.

Der erste und der zweite elektrische Leiter für die erste bzw. die zweite Isolierzone ermöglichen es, die erste und die zweite Isolierzone gesondert vorzuspannen, dadurch, dass der erste und der zweite elektrische Leiter gesondert mit einer Potentialquelle verbunden werden.

10981 4/ H70

■; /'£043230

-17- ' PHB.31.999

Einige Ausfuhrungsfornien der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 7 eine Draufsicht auf zwei Teile einer ersten Ausführungsform der integrierte Schaltung nach der Erfindung;

Fig. 8 einen Querschnitt durch die Teile der integrierten Schaltung nach Fig. 7» ä

Fig. 9 schematisch kapazitive Kopplungen und Verbindungen in der integrierten Schaltung nach den Figuren 7 und 8f

Fig. 10 einen Querschnitt durch Teile des Halbleiterkörpers der integrierten Schaltung nach Fig. 7 und in einer Herstellungsstufe}

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine zweite Ausfuhrungsform der integrierten Schaltung nach der Erfindung, und

Fig. 12 einen Querschnitt längs der Linie XII-XII ™ der Fig. 11.

Die integrierte Schaltung nach den Figuren 7 und 8 ist eine integrierte Ausführung des Hochfrequenzmehrstufenverstärkers nach Fig. 5 und enthält einen Einkristall-Siliziumkörper 21 mit einer epitaktischen Schicht 22 auf einem p-leitenden Substrat 23 mit hohem spezifischem Widerstand. Die Schicht 22 ist in mehrere Oberflächenzonen geteilt, die im wesentlichen den n-LeitfähJg-

1Q98U/U70

( J

: *-2:Q43230

-18- PHB.31.99*>

keitstyp aufweisen und die, wie in Fig. 7 angegeben und in Fig. 8 gezeigt ist, Halbleiterzonen der in Fig. 5 gezeigten Schaltungselemente enthalten. Insbesondere sind die Widerstände R₁ und R in den ersten Oberflächenzonen 2k und ist der Widerstand R« in einer zweiten Oberflächenzone 26 angebracht. Der Eingangstransistor T^ ist in einer anderen Oberflächenzone Zk* und der Ausgangetransistor T^ in einer weiteren Oberflächenzone 26* angebracht.

Sowohl die aktiven wie auch die passiven

Schaltungselemente, die zu den Zwischenstufen des Mehrstufenverstärkers gehören, sind in η-leitenden Oberflächenzonen der Schicht 2 angebracht, die in der Zeichnung nicht dargestellt sind. Diese Oberflächenzonen und die erwähnten ersten und weiteren Oberflächenzonen 2k und 2^' sind durch eine erste p-leitende Xsolierzone 25 in Form einer geschlossenen Figur begrenzt und voneinander getrennt.

Eine zweite p-leitende Isolierzone 27t die gleichfalls die Form einer geschlossenen Figur aufweist, begrenzt und trennt die erwähnten zweiten und weiteren Oberflächenzonen 26 und 26', Diese ersten und zweiten Isolierzonen 25 und 27 sind voneinander getrennt und liegen auf Abstand voneinander und erstrecken sich über die ganze Dicke der Schicht 22 von einer Oberfläche 28 der Schicht wenigstens bis zu der Grenzfläche 29 zwischen der Schicht 22 und dem Substrat 23· Der erste Oberflächenzone Zk mit dem Widerstand R umgibt die zweite Isolierzone 27

10981 4/ U70

-19- PHB. Ή. 999

und trennt die erste Isolierzone 25 von der zweiten zone 27· Die erste Isolierzone 25 liegt in der Nähe des Randes der Schicht 22, so dass die Ränder der Schicht 22 gegen die Oberflächenzonen, die die Schaltungselemente enthalten, isoliert sind. Die Oberflächenzonen 2k, 2k¹, 26 und 26' weisen die Form von Halbleiteroberflächeninseln auf, die im wesentlichen η-leitend sind und im Halbleiterkörper 21 von dem p-leitenden Substrat 23 und den Isolier-Zonen 2 5 und 27 umgeben sind·

Ein erster elektrischer Leiter 30 ist an der erwähnten einen Oberfläche 28 mit der ersten Isolierzone 25 verbunden, während ein zweiter elektrischer Leiter 31 an der erwähnten einen Oberfläche 28 mit der zweiten Isolier zone 27 verbunden ist. Beim Betrieb der Schaltung werden geeignete Potentiale an den ersten und den zweiten elektrischen Leiter 30 bzw. 31 gelegt, um die pn-Uebergänge zwischen den Isolierzonen 25 und 27 und den die Schaltungselemente enthaltenden Oberflächenzonen in der Sperrichtung ^ vorzuspannen und in dieser Weise die erwähnten Oberflächenzonen, z.B. die Oberflächenzonen 2k, 2k', 26 und 26·, elektrisch gegeneinander zu isolieren. Bei dieser Ausführung sform der integrierten Schaltung mit p-leitenden Isolierzonen ist es erwünscht, dass die Isolierzonen 25 und 27 mit dem Punkt in der Schaltung, der das meist negativ -stabile Potential führt, verbunden werden. In der Schaltung nach Fig. 5 ist dies Erdpotential. Ferner muss

1098U/U70

der Emitter des Eingangstransistors T-j an Erdpotciit ia I
gelegt werden.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, bildet der erste elektrische Leiter 30» der mit der ersten Isolierzone verbunden ist, einen Teil einer Leiterbahn 30', die auf einer auf der erwähnten einen Oberfläche 28 vorhandenen Siliciumoxydschicht 32 angebracht ist. Durch Oeffnungen in der Siliciumoxydschicht 32 verbindet diese Leiterbahn 30· d.ie erste Isolierzone 25 mit der Emitterzone 3.3 des Eingangstransistors T-. Die Leiterbahn 30' weist ferner eine vergrösserte Kontaktfläche A auf, die oberhalb eines Teiles der Isolierzone 25 und in der Nähe des Randes der Schicht 22 liegt. Mit dieser vergrösserten Kontaktflache A kann ein Aussenleiter verbunden sein. Ueber einen gemeinsamen Anschluss L*, der diesen Aussenleiter und gegebenenfalls einen Anschlusstift einer Umhüllung enthält, ist
die Leiterbahn 30' beim Betrieb der Schaltung mit einer ersten Quelle von Erdpotential E verbunden, die dadurch sowohl an die erste Isolierzone 25 wie auch an die Emiltcrzone 33 gelegt wird.

Eine zweite gesonderte Leiterbahn, die auf
der Siliciumoxydschicht 32 angebracht ist, bildet den
zweiten elektrischen Leiter 31» der mit der zweiten
Isolierzone 27 über eine Oeffnung in der Siliciumoxyd-
schicht 32 verbunden ist. Diese Leiterbahn besitzt eine vergrösaerte Kontaktfläche B, mit der einen Anschlussleiter

1098U/U70

-21- . PHB.31.999

verbunden sein kann, der diese Leiterbahn mit einem Anschlusstift verbindet, so dass ein anderer Anschluss·? l,,, erhalten wird, über den die zweite Isolierzone 2? gesondert, mit der Erdpotentialquelle E verbunden werden kann· .

Auf diese Weise können die erste zu der Eingangsstufe der Schaltung gehörige Isolierzone 25 und die zweite zu der Ausgangsstufe der Schaltung gehörige Isolierzone unabhängig voneinander vorgespannt werden, wobei der grösste = Teil des durch die Kollektor-Substrat-Kapazität C_n des Ausgangstransistors T„ fliessenden Stromes I zu Erde E ' über den zweiten elektrischen Leiter 31 und den Anschluss L abfldessen wird, statt eine Rückkopplung von der Ausgangsstufe auf die Eingangsstufe der Schaltung zu bewirken.

Es sei bemerkt, dass ein kleiner Teil des kapazitiven Stromes I noch zu der Eingangsstufe flieset. Dies ist auf die Verbindung zwischen der ersten und der zweiten Isolierzone über das Substrat 23 zurückzuführen. Diese Verbindung wird im Ersatzschaltbild der Fig. 9 durch den ™ Widerstand R„ des Substrats dargestellt, durch die die IsölierzOnen 2.5 und 27 miteinander verbunden sind und der mit der Kollektor-Substrat-Kapazität C„ des Ausgangstransistors Tjj verbunden ist. Ferner kann, wenn die Schaltung z.B. auf einem Boden einer Umhüllung befestigt ist, das Substrat 23 mit einem Teil des Bodens verbunden werden, derart, dass ein Kontakt mit dem Substrat 23 hergestellt wird} dieser Teil des Bodens kann mit dem Anschluestift verbunden werden, mit dem der erste elektrische Leiter 30 verbunden ist. ₁₀98U/U70

PHB.31.999

«nt

Bs hat sich aber gezeigt, dass, wenn die Verwendung eines stark leitenden Substrats vermieden wird, der elektrische Widerstand zwischen der ersten und der zweiten Isolierzone genügend hoch ist, um diese Zonen elektrisch als nahezu voneinander unabhängig betrachten und gesonderte Anschlüsse zu Erde anbringen zu können. Daher weist das pleitende Substrat 23 einen verhältnismässig hohen spezifischen Widerstand von z.B. 1-20 Ohm.cm auf. Z.B. ist der spezifische Widerstand des p-leitenden Substrats 10 Ohm.cm, was einer Akzeptorverunreinigungskonzentration von 1,^ χ 10 Atomen/cm³ entspricht. Der Prozentsatz des kapazitiven Stromes I, der zu dem Eingang fliesst, ist auch von den relativen Abmessungen der integrierte Schaltung abhängig. Das Substrat 23 hat eine Dicke von z.B. etwa 150 .um, während die Dicke der epitaktischen Schicht 22, durch die sich die Isolierzonen 25 und 27 erstrecken, z.B. etwa 10 /um beträgt. Die Breite der Oberfl äclien inse lzone 26 ·, die den Ausgangstransistor T_n enthält, beträgt z.B. 1O0 /um,während die Breite der zweiten Isolierzone 27, die die Oberfläche.ninselzonen 26' und 26 begrenzt, z.B. ^O /um beträgt.

So sind durch passende Wahl des spezifischen Widerstandes des Substrats und der relativen Abmessungen integrierte Schaltungen hergestellt worden, in denen der durch die erwähnte KoIlektor-Substrai-Kapazität C_n f lloswomh Strom I zu 90 ^ über den zwei ton elektrischen Leiter 'J1 und den zweiten Anschluss L,, üu Erde abfliegst, während

1098U/U70

··; ■ ; PfJB.31.999

nur 10 # dieses Stromes auf den Eingang der Schaltung rückgekoppelt wird. Infolgedessen ist die erwähnte störende Rückkopplung, die bei der integrierten Schaltung nach Fig.6 auftritt, erheblich herabgesetzt. Dies ist in Fig. 9 veran-.schaulicht, in der der wichtigste Teil des Widerstandes R_g einen Teil des Stromweges zu der Kontaktfläche A und dem Anschluss L- bildet.

Die Halbleite.rzonen der unterschiedlichen Schaltungselemente, die Siliciumoxydschicht 32 und die Leiterbahnen und Kontaktflächen sind in Fig. 7 der Deutlich- Jj keit halber nicht dargestellt.

Wie in Fig. 8 dargestellt ist, kben die transistoren T₁ und T._T Emitterzonen 33 bzw. 33* und Basiszonen IN

5-4' bzw. 3k*, Teile der Oberflächeninselzonen Zk^% und 26* ,

,e die Basiszonen 3^ und 34 · umgeben, bilden die Kollektor-» zonen der Transistoren T-j bzw. T_N· Bekanntlich kann der Kollektor-Reihenwiderstand jedes Transistors dadurch herabgesetzt werden, dass eine η-leitende vergrabene Schicht mit einer hohen Leitfähigkeit an der Grenzfläche zwischen jeder Insel und dem Substrat angebracht und eine η-leitende ™

Kontaktzone angewandt wird, die sich von der Oberfläche '18 her erstreckt und mit einer KoUoktor-Elektrode verbunden ist·, die einen Teil eines Musters von Leiterbahnen bildet. Eingangssignale Ε_χ werden der Schaltung Über einen Aussenleiter zugeführt, der mit einer vergrösserten Kontaktfläche der Leiterbahn verbunden ist, die mit der Basiszone 3k des

10 98 U/ U7 0-

-2k" PHB.31.999

Eingangstransistors T₁ verbunden ist. Ausgangssignale E_Q der Schaltung werden einem Aussenleiter entnommen, der mit einer vergrösserten Kontaktfläche der Leiterbahn verbunden ist, die den Kollektor des Ausgangstransistors T_n bildet.

Die Widerstände R„, R- und R bestehen aus pleitenden Oberflächenzonen in den Inseln 2,6 bzw. 2h, die durch Oeffnungen in der Siliciumoxydschicht 32 mit Leiterbahnen verbunden sind, die die Widerstände Und die Transistoren miteinander verbinden, derart, dass die Schaltung nach Fig. 5 erhalten wird. In dem Querschnitt nach Fig. 8 ist die Oberflächenzone 35» die den Widerstand R-j bildet, dargestellt.

Die den Leitfähigkeitstyp bestimmende Verunreinigungskonzentration, die Konfiguration und die Abmessungen der unterschiedlichen Halbleiterzonen werden entsprechend den gewünschten Kennlinien der Schaltungselemente gewählt; namentlich kann die epitaktische Schicht 22 einen spezifischen Widerstand von z.B. 0,1 - 10 Ohm.cm aufweisen; ein bevorzugter Wert ist 0,5 Ohm.cm, was einer Donatorkonzentration von 1,2 χ 10 Atomen/cm³ entspricht.

Die p-leitenden Isolierzonen 25 und 27 weisen

eine höhere Leitfähigkeit auf und an der Oberfläche 28 der

17 18 Schicht 22 kann die Akzeptorkonzentration 10 ' - 10 Atome/cm³ betragen. Daher werden sie in den Figuren mit P⁺ bezeichnet.

1098U/1 470

ORIGINAL INSPECTED

Di· integrierte Schaltung nach den Figuren 7 und 8 kann z.B. auf folgende Weise hergestellt werden· E* wird von dem p-leitenden Substrat 23 ausgegangen, das einen Toil oitior p-leitenden Silioiumscheibo mit einem Hpessifischen Widerstand von 10 Ohm.cm bildet* Eine Vielzahl identischer integrierter Schaltungen werden gleichseitig in der Scheibe hergestellt, wobei endgültig die Scheibe zum Erhalten gesonderter integrierter Schaltungen unterteilt wird· Fig· 10 zeigt aber nur den Halbleiterkörper einer einzigen derartigen Schaltung und die unterschiedlichen Bearbeitungen bei der Herstellung werden auch nur in bezug auf den Halbleiterkörper 21 und das Substrat 2J dieser einen Schaltung und nicht in bezug auf die ganze Scheibe beschrieben*

Einander gegenüber liegende Oberflächen des

Substrats 23. die einen Teil der einander gegenüber liegenden Hauptflächen der Scheibe bilden« werden gereinigt und poliert* Auf «ine dar Oberflächen wird di· n-l»ii*nd· epitaktische Schicht 22 au· Stilett«» bis su ein«r Di«ke von etwa 10 /um aufgewachsen, welche Schicht durch chemische Reaktion aus der Gasphase mit einer Phosphorkoneentration von 1,2 χ 10 Atomen/cm³ niedergeschlagen wird. So wird eine η-leitende Schicht 22 mit ·1η·ιη spezifischen Widerstand von Q,5 0hm.cm auf dmm p-leitenden Substrat 23 gebildet. Wenn es erwünscht ist, da·· an der urenzfläch· η-leitende vorgraben· Schichten mit hoher Leitfähigkeit

10 9 8 U / U 7 0

ft t « » f 4

angebracht warden, dft«it d»r Kollektor-*·ihenviderstand dar Transistoren der integrierten Schaltune» s.B. dar

Transistoren T₁ und T_w in den Inseln 24 * bzw. 26», herab-

wird, kann örtlich Arsen eindiffundiert warden bavor dio Schicht 22 aufgewachsen wird· Dia Oberflachenkonaentration dia··· Dotierungsstoffee betrIgt a.H· 10²¹ Atoraa/cm³♦

Sift« varhlltnisMl··!« dünn· SilieiUBoxydacIiicht 32' wird auf dir ftniia freien Oberfläche 28 dar n-leitende Schicht 22 angebracht. Auf bekannte Yalta warden unter Verwendung photolithographiecher Technikan und Aatxta.chniken Oeffnuncen in dar iiiieiu*©Kydechicht 32* «abildet, wobei bestiseit· Tail· dar Oberfläche 28 dar Schicht frei gelegt werdan (siehe Fig. 7)· Die Isoliarsonan 25 und 27 werden dann durch eine tief· Bordiffusion gebildet. Dabei wird durch dia Oaffmangan in dar Siiiciuaosydachicht 32* in eine Oberflaehanaohlcht eine hohe Borkonsantration eindiffundiert, «•»»alt sVmi aJaJ·*««·**· M*r hmX ain*r ImImudi TMs|Wf»tur w«itar im aUa a^U«Jit ZZ hi»»in4iffModiaJt wird. Si· ajrhaltenan p»laltandan Ivoliersonan 23 und 27 aratraeken sich über die garne Dicke der Schicht 22 (siehe Fig. 10), Die Konfiguration dar Oeffnungen in dar SiÜciuMoxydschicht 32* baatimit die Konfiguration Λ·ν Isolier«onen 25 und 27 und iet derartig! dass dia auf dia·· Vs>ig« ·χ*ι·1*·*·η Isolieraonan 25 und 27 voneinander gatrennt sind und auf Abstand vonaiiMiMUr liegen, wie oban beschrieben wurde,

1098U/1A70

• ♦ »

• * ♦

-27- PHB.31.999

Statt die Isolierzonen 25 und 27 lediglich durch Diffusion von Bor von der freien Oberfläche 28 der Schicht 22 her zu bilden, kann auch, sowohl von der Oberfläche 28 wie auch von der Grenzfläche 29 her Bor eindif— Tumti or L worden* In diesem Falle wird zunächst örtlich Hör aii der Oberfläche des Substrats 23 angebracht, wonach daranJ¹ die Schicht 22 aufgewachsen wird. Dann wird das Bor über Teile der freien Oberfläche 28 der epitaktischen Schicht 22 (J angebracht» die oberhalb der zuerst erwähnten mit Bor dotierten Zonen liegen» Während der darauf folgenden Wärmebehandlung diffundiert das Bor in die Schicht 22 von einander gegenüber liegenden Oberflächen ein und werden die alierzonen 25 und 2? gebildet· Bei einer gleichen Temperatur des Diffusionsofens wird mit einem derartigen forgang die Diffusionszeit, die zur Bildung der Isolierzonen erforderlich ist, verkürzt, während auch die Breite der so erhaltenen Isoli'erzonen 25 und 27 kleiner sein kann·

Arsen diffundiert langsamer als Bor, so dass, während das Bor völlig durch die epitaktische Schicht 22 hindurch diffundiert, die von der Grenzfläche 29 her gebildeten η-leitenden vergrabenen Schichten verhältnismässig dünn bleiben werden.

Die p-leitenden Isolierzonen 25 und 27 teilen die η-leitende epitaktieche Schicht 22 in gegeneinander isolierte Oberflächeninselzonen, z.B. Inseln 2k, Zk* _f Z6 und 26*, des SiliciumkÖrpere 21. Teile der erhaltenen

1098U/.H70

2ÜA3230

-28- PHB.31.999

Struktur sind im Querschnitt in Fig. 10 dargestellt. Tn diesen Inseln werden die Halbleiterzonen der unterschiedlichen Schaltungselemente auf übliche Weise durch örtliche Diffusion von Verunreinigungen von der Oberfläche 28 herunter Verwendung von Maskierung mit z.B. SiIic i iimoxydschichteh gebildet.

Die p-leitenden Halbleiterzonen der Widerstan-lo (z.B. die p-leitende Zone 35 des Widerstandes R₁) werden durch I iffusion von Bor zugleich mit den p-leitenden Basiszonen der npn-Transistoren, z.B. den Basiszonen 3'f und '3^i¹ der Transistoren T₁ bzw. T^, gebildet. Die n-leitendon Emitterzonen der Transistoren werden innerhalb der Basiszonen durch Diffusion von Phosphor gebildet. Die Basis— Kollektor-pn-Uebergänge erstrecken sich bis zu einer Tiefe unterhalb der Oberfläche 28 von 2,5 bis 3 /um und die Emitter-Basis-Uebergänge bis zu einer Tiefe von etwa 2 /um.

Dann werden Oeffnungen in der Siliciumoxydschicht 32 auf der Oberfläche 28 gebildet, damit Teile der. unterschiedlichen Halbleiterzonen frei gelegt werden, wonach eine dünne Aluminiumschicht auf der Siliciumoxydschicht 32 und den frei gelegten Teilen der Siliciumzone angebracht wird. Unter Verwendung von Photomaskierungstechniken wird die Aluminiumschicht selektiv, z.B. mit Natriumhydroxyd, geätzt, um die gesonderten Leiterbahnen zu bilden, die mit den unterschiedlichen Halbleiterzonen verbunden sind, die Schaltungselemente miteinander verbinden und vergrösserte

1 0 9 8 U / U 7 0

-29- PHB.31.999

Kontaktflächen aufweisen, mit denen Aussenleiter verbunden werden können; so weisen beispielsweise die Leiterbahnen 30' und 31 die Kontaktflächen A bzw. B auf.

Der Halbleiterkörper kann in einer üblichen

Umhüllung montiert werden, wobei die vergrösserten Kontaktflächen auf übliche Weise mit aus der Umhüllung hervorragenden Anschlusstiften verbunden werden können. Vorzugsweise sind die Kontaktflächen A und B mit gesonderten An- A schlusstiften verbunden,

Fig. 11 ist eine Draufsicht auf eine zweite Ausführungsform der integrierten Halbleiterschaltung nach der Erfindung, bei der hauptsächlich die Form der Isolierzonen angegeben wird. Diese integrierte Schaltung ehtält eine Siliciumschicht 42 mit voneinander getrennten und auf Abstand voneinander liegenden p-leitenden Isolierzonen 45» 46 und 47, die sich über die ganze Dicke der Schicht 42 erstrecken, während ferner gegeneinander isolierte Inseln 50 - 56 in der Schicht 42 vorhanden sind. Die Schicht 42 ist ™ eine epitaktische Schicht auf einem p-leitenden Substrat 43 mit hohem spezifischem Widerstand (siehe Fig. 12). Die Inseln 50 - 56 weisen im wesentlichen den n-Leitfähigkeitstyp auf und enthalten Halbleiterzonen unterschiedlicher Schaltungselemente. Die Isolierzone 45 erstreckt sich auf den Rand dor Schicht 42 hin zur gegenseitigen Isolierung der Ränder der Schicht 42 und der Oberflächeninselzonen und begrenzt und trennt die Inseln 50 - 54. Die Insel 51 umgibt

1G98U/U7 0

20A3230

-30- PHB.31.999"

die Isolierzone 47» die die Insel 56 begrenzt. Auf entsprechende Weise umgibt die Insel 50 die Isolierzone 46, die die Insel 55 begrenzt. Die Isolierzonen 45» 46 und weisen gesonderte elektrische Leiter zur Verbindung mit einer Erdpotentialquelle E auf, wie schematisch in Fig.11 dargestellt ist. Auf diese Weise können die Isoliorzonen 45» 46 und 47 praktisch unabhängig voneinander vorgespannt werden.

Die Inseln 55» 50 und 52 enthalten Zonen von zu der Eingangsstufe der Schaltung gehörigen Schaltungselementen, während die Inselim 56, 51 und 54 Zonen von zu der Ausgangsstufe der Schaltung gehörigen Schaltungselementen enthalten. Zonen von zu den Zwischenstufen der Schaltung gehörigen Schaltungselementen sind in den Inseln 53» 50 und 51 angebracht. Insbesondere enthält die Insel Zonen eines Ausgangstransistors und bildet die Insel 55 einen TeJl eines zu der Eingangsstufe gehörigen Kondensators Die Insel 55 ist völlig η-leitend, wird - ausgenommen an der Oberfläche - von der p-leitenden Isolierzone 46 umgeben und ist an der Oberfläche mit einem elektrischen Leiter verbunden, der einen der Anschlüsse des Kondensators bildet. Der andere Anschluss des Kondensators ist der elektrische Leiter, der mit der Isolierzone 46 verbunden ist. Die Grosse des Kondensators wird durch die Kapazität des pn-Ueberganges zwischen der n-leitenden Insel 55 und der p-leitenden Iaolierzone 46 bestimmt. Die Isolierzone 46 hat die Form

1098U/U70

-31- PHB.31.999

einer ρ-leitenden Wand, die sich von dem p-leitenden Substrat 43 bis zu der Oberfläche der Schicht h2 erstreckt imd innerhalb deren sich die n-loitende Insel 55 befJiulet.

Ein derartiger Aufbau ermöglicht os, dass die Isolierzonen 45» 46 und 47 über gesonderte Anschlüsse unabhängig voneinander vorgespannt werden, so dass die Rückkopplung durch kapazitiven Strom von der Ausgangsstufe, insbesondere dem Ausgangstransistor in der Insel 56, auf die Eingangsstufe, insbesondere die zu dem Kondensator gehörige Insel 55» erheblich herabgesetzt wird.

Die integrierte Schaltung nach den Figuren 11 und 12 kann auf entsprechende Weise wie die integrierte Schaltung nach den Figuren 5» 7 und 8 hergestellt werden.

Z.B. kann auf diese Weise unerwünschte kapazitive Rückkopplung von der Ausgangsstufe eines integrierten Zwischenfrequenz-Videoverstärkers auf die Eingangsstufe für Fernsehempfänger erheblich herabgesetzt werden.

Im Rahmen der Erfindung sind noch viele Abarten ^ möglich. In einer der an Hand der Figuren 11 und 12 beschriebenen integrierten Schaltung ähnlichen Schaltung kann der Teil der Isolierzone 45, der die Inseln 50 und 51 voneinander trennt,. z.B. weggelassen werden, so dass die beiden Zonen 50 und 51 eine einzige Oberflächeninselzone 50,51 bilden, die die Isolierzone 47, die die Insel 56 begrenzt, umgibt uhd die ausserdem die Isolierzone 46, die die Insel 55 begrenzt, umgibt. In diesem Falle ist die Isolierzone 47

1 0 9 8 U / U 7 0

-32- PHB.31.999

von der Isolierzone 46 und von der Isolierfolie 4 5 durch die Insel 50,51 getrennt. Ausserdem braucht an der Oberfläche der Schicht 42 keine elektrische Verbindung mit der Isolierzone 45 hergestellt zu werden, in welchem Falle die Zonen 46 und 47 eine erste und eine zweite Isolierzone bilden, welche Zonen an der erwähnten Oberfläche mit einem ersten bzw. einem zweiten elektrischen Leiter verbunden sind.

Zonen passiver Schaltungselemente können ausser in den Inseln auch in den die Inseln umgebenden Isolierzonen angebracht werden.

Bei einer besonderen Abwandlung ist der Leitfähigkeitstyp der unterschiedlichen Halbleiterzonen und Teile der integrierten Schaltung dem in dem beschriebenen Ausführungsformen entgegengesetzt; die Isolierzonen sind dann η-leitend, die Oberflächenzonen sind im wesentlichen p-leitend und das Substrat ist η-leitend. In diesem Falle können, um die pn-Uebergänge zwischen den Isolierzonen und den Inseln in der Sperrichtung vorzuspannen, die mat den Isolierzonen verbundenen elektrischen Leiter mit einem Punkt in der Schaltung verbunden werden, der das meist positive stabile Potential führt. Die η-leitenden Isolierzonen können durch Diffusion von Phosphor gebildet werden.

Es ist einleuchtend, dass andere Halbleitermaterialien als Silizium verwendet werden können.

1098U/1 470

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

-33- PHB.31.p99

1.) Integrierte Schaltung mit einem Halbleiterkörper mit einem schichtförmigen Halbleitergebiet, wobei die prsto und die zweite Oberflächenzone dos Halbleitcrgebiotes im wesentlichen einen ersten Leitfähigkeitstyp aufweisen und von Isolierzonen vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp begrenzt werden, die sich von einer Oberfläche des Halbleitergebietes her darin erstrecken, und wobei die erwähnten Oberflächenzonen Zonen von Schaltungselementen der integrierten Schaltung enthalten, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Halbleiterisolierzone die erste Oberflächenzone begrenzt und eine zweite Halbleiterisolierzone die zweite Oberflächenzone begrenzt, wobei die erste und die zweite Isolierzone voneinander getrennt sind und auf Abstand voneinander liegen, und wobei an der erwähnten Oberfläche ein erster elektrischer Leiter mit der ersten Isolierzone und ein zweiter elektrischer Leiter mit der zweiten Isolierzone verbunden ist, wodurch beim Betrieb der Schaltung geeignete Potentiale an den ersten und den zweiten elektrischen Leiter gelegt werden können, um die pn-Uebergänge zwischen der ersten und der zweiten Isolierzone und der ersten und der zweiten Oberflächenzone in der Sperrichtung vorzuspannen und die erste und die zweite Oberflächenzone elektrisch gegeneinander zu isolieren,

2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite elektrische Leiter voneinander unabhängig sind.

1 0 9 8 U / U 7 0 .:-■■

2Ü43230

-3k·* ran.31 .

3· Integrierte Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberflächenzone Halbleiterzonen von zu dem Eingangsteil der Schaltung gehörigen Schaltungselementen und die zweite Oberflächenzone Halbleiterzone von zu dem Ausgangsteil der Schaltung gehörigen Schaltungselementen enthält.

k. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das schichtförmige Halbleitergebiet eine epitaktische Schicht ist, die sich auf einem Halbleitersubstrat vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp befindet, wobei die erste und die zweite Isolierzone und wenigstens die erste Oberflächenzone sich über die ganze Dicke der epitaktischen Schicht von der erwähnten einen Oberfläche zu der Grenzfläche zwischen der epitaktischen Schicht und dem Substrat erstrecken.

5. Integrierte Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der spezifische Widerstand des Halbleitersubstrats mindestens 10 Ohm.cm beträgt.

6. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die zweite Oberflächenzone über die ganze Dicke des schichtförmigen Gebietes erstreckt und Emitter-, Basis- und Kollektorzonen eines Transistorelements enthält, die an der erwähnten Oberfläche mit Emitter-, Basis- und Kollektor-Elektroden verbunden sind.

1 0 9 8 U / U 7 0

-35- PHB.31.999

7. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren dor Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Oberflächenzone völlig den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist, von der zweiten Isolierzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp - ausgenommen an der erwähnten Oberflächevöllig umgeben ist und an der erwähnten Oberfläche mit mindestens einem elektrischen Leiter verbunden ist und wenigstens einen Teil eines passiven Schaltungselements der in- J tegrierten Schaltung bildet·

8. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der erwähnten Oberfläche die zweite Oberflächenzone die Form einer Halbleiterinsel hat, die von der zweiten Isolierzone begrenzt wird, welche die Form einer geschlossenen Figur aufweist, wahrend die erste Oberflächenzone die zweite Isolierzone umgibt und die erste und die zweite Isolierzone voneinander trennt.

9· Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren ™

der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Isolierzone in der Nähe des Randes des schichtförmigen Halbleitergebietes liegt.

10. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Oberflächenzone an der erwähnten Oberfläche eine dritte Isclierzone vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp

1 0 9 8 Ü / U 7 0

2U43230

-36- PHB.31.999

umgibt, die eine dritte Oberflächenzone begrenzt, welche dritte Oberflächenzone wenigstens im wesentlichen den ersten Leitfähigkeitstyp aufweist und von der ersten und zweiten Isolierzone getrennt ist und auf Abstand von diesen Zonen liegt.

11. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der erwähnten Oberfläche die zweite Isolierzono die Form einer geschlossenen Figur aufweist, die die zweite und weitere Oberflächenzonen begrenzt und voneinander trennt.

12. Integrierte Halbleiterschaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Isolierzone die Form einer geschlossenen Figur aufweist, die die erste und weitere Oberflächenzonen begrenzt und voneinander trennt.

13· Integrierte Halbleiterschaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Schaltung einen Hochfrequenz-Mehrstufenverstärker enthält.

14. Anordnung mit einer integrierten Schaltung nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zum Anlegen geeigneter Potentiale an den ersten und den zweiten elektrischen Leiter vorgesehen sind, mit deren Hilfe die pn-Uebergänge zwischen den Oberflächenzonen und den Isolierzonen in der Sperrichtung vorgespannt werden können.

1098 U/ U7 0

-37- PHB,31.999

15» Anordnung nach Anspruch Ik, dadurch gekennzeichnet, dass Erdpotentiale an den ersten und den zweiten Elektrischen Leiter angelegt werden.

16. Anordnung nach Anspruch 1K oder 15» dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite elektrische Leiter gesondert an eine Potentialquelle angeschlossen sind. 17· Integrierte Halbleiterschaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13» dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper in einer Umhüllung untergebracht ist, wobei der erste und der zweite elektrische Leiter mit gesonderten Anschlusstiften verbunden sind, die aus der Umhüllung hervorragen.

1098 14/1 470