DE2055662C3 - Monolithisch integrierte Festkörperschaltung - Google Patents

Monolithisch integrierte Festkörperschaltung

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DE2055662C3 DE19702055662 DE2055662A DE2055662C3 DE 2055662 C3 DE2055662 C3 DE 2055662C3 DE 19702055662 DE19702055662 DE 19702055662 DE 2055662 A DE2055662 A DE 2055662A DE 2055662 C3 DE2055662 C3 DE 2055662C3
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Hans Dipl.-Ing. 7803 Gundelfingen Keller
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TDK Micronas GmbH
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Deutsche ITT Industries GmbH
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    • H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
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    • H01L27/0203—Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0248—Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection
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Description

Bei der Verwendung von integrierten Schaltungen, insbesondere in Kraftfahrzeugen oder Telefonapparaten, wird häufiger beobachtet, daß die integrierten Schaltungen durch falsche Polung der Betriebsspannung 4(1 oder durch entsprechende Störimpulse zerstört werden. Dieser Nachteil kann zwar durch geeignete Formgebung und Anordnung der Sockelstifte und Passungen teilweise behoben werden. Eine falsche Polung ergibt sich aber auch durch eine fehlerhafte Polung beim Anschluß der Stromversorgung, beispielsweise der Batterien.
Die Erfindung betrifft eine monolithisch integrierte Festkörperschaltung nach dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. r>0
Bei einer derartigen Festkörperschaltung, wie sie aus der französischen Offenlegungsschrift 20 26 673 bekannt ist, wird der PN-Übergang zwischen dem Grundkörper und der zweiten HaibieiierschiclH in Sperrichtung gepolt, um einen die beiden Stromversor- r'5 gungspole überbrückenden Kondensator zu bilden, dessen einer Kondensatorbelag vom Grundkörper selbst gebildet wird. Damit sollen hohe Stromspitzen während Umschaltvorgängen aufgefangen werden. Eine entsprechende Stromversorgung für eine monoli- M) thisch integrierte Festkörperschaltung ist auch aus der US-Patentschrift 35 38 397 bekannt.
Der Erfindung liegt dagegen die Aufgabe des Schutzes gegen falsche Polung der Betriebsspannung oder gegen Zerstörung einer monolithisch integrierten b> Festkörperschaltung durch entsprechende Störimpulse zugrunde.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die it n kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebene Maßnahme gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der F i g. 1 und 2 der Zeichnung erläutert
Bei der monolithisch integrierten Schaltung nach der Erfindung fließt der Versorgungsstrom zwar über den Grundkörper 3, jedoch nicht über den PN-Übergang Ii zwischen der ersten Halbleiterschicht 10 und dem Grundkörper 3, wie es bei der monolithisch integrierten Festkörperschaltung nach der DE-OS 19 59 744 der Fall ist Dieser PN-Übergang 11 muß nämlich in Sperrichtung gepolt bleiben, wenn er üblicherweise zur elektrischen Trennung der einzelnen Halbleiter-Schaltungselemente zu dienen hat, wie Valvo, »Integrierte Halbleiterschaltungen« (1966) Seiten 13 und 14 zu entnehmen ist
Sei der bekannten monolithisch integrierten Festkörperschaltung nach der vorstehend genannten DE-OS 19 59 744 dient der betreffende PN-Übergang zwischen der betroffenen Halbleiterschicht und dem Grundkörper nämlich nicht zur elektrischen Trennung der Halbleiter-Schaltungselemente, sondern zur Nachbildung von Flußdioden der speziellen Schaltung eines Transistor-Flipfiops.
Die Erfindung geht von einer gegen Fehlpolung sicheren Schaltung mit einer monolithisch integrierten Festkörperschal lung 1 und einer Schutzdiode 9 im Batteriestromkreis gemäß der F i g. 1 mit der eingezeichneten Polung aus. Die in der Schaltung gemäß der F i g. 1 noch enthaltenen weiteren Schaltungselemente (Kondensatoren, Widerstand) sollen Siebglieder und weitere zur Funktion der monolithischen Festkörperschaltung noch erforderliche äußere Schaltungselemente andeuten.
Die F i g. 2 zeigt die monolithisch integrierte Festkörperschaltung nach der Erfindung. Die einzelnen Halbleiter-Schaltungselemente liegen in einer ersten Halbleiterschicht 10 des einen Leitungstyps auf einer Oberflächenseite 4 eines plattenförmigen Grundkörpers 3 des anderen Leitungstyps, so daß sich eine PN-Übergangsfläche 11 bildet. Gleichstrommäßig sind die Halblciter-Schaltungselemente der Festkörperschaltung durch Isolierzonen 8, welche die Halbleiterschicht 10 durchdringen, voneinander getrennt. Üblicherweise wird die erste Halbleiterschicht 10 epitaktisch auf dem Grundkörper 3 erzeugt. Die Schaltungselemente der Festkörperschaltung sind durch Leitbahnen 7 entsprechend der zu realisierenden Schaltung verbunden.
Normalerweise erfolgt die Stromversorgung der Schaltungselemente über die Leitbahnen 7 von der einen Oberflächenseite 4 der Festkörperschaltung her. Bei der monolithisch integrierten Festkörperschaltung nach der Erfindung erfolgt dagegen die Stromversorgung auch über den plattenförmigen Grundkörper 3, so daß der eine Stromversorgungspol 2 mit der Polung des Vorzeichens vom Leitungstyp der Epitaxieschicht, also bei dem vorliegenden Beispiel des negativen Vorzeichens, an dem Grundkörper 3 angeschlossen wird.
Die Verpolungssicherheit bei der monolithisch integrierten Festkörperschaltung nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der betreffende Stromversorgungspol 2 nicht unmittelbar an den Grundkörper 3, sondern an einer an der anderen Oberflächenseite 5 gelegenen zweiten Halbleiterschicht des einen Leitungstyps angeschlossen wird, welche mit dem Grundkörper 3 einen PN-Übergang 12 bildet. Der eine Stromversorgungspol 2 kann unmittelbar an dieser
zweiten Halbleiterschicht 6 oder auch über eine Fiiichenelektrode angebracht werden.
Eine besonders leichte Herstellbarkeit der monolithisch integrierten Festkörperschaltung na.ch der Erfindung ergibt sich, wenn die zweite Halbleiterschicht 6 sich über die gesamte andere Oberfiächenseite 5 erstreckt. In diesem Fall kann nämlich die zweite Haibleiterschicht 6 gleichzeitig mit der auf der einen Oberflächenseite 4 herzustellenden ersten Halbleiterschicht 10 gebikifct werden. Die zweite Halbleiterschicht 6 kann natürlich auch durch Rekristallisation aus der Legierungsschmelze oder durch Diffusion hergestellt v/erden.
Die Verpolungssicherheit der monolithisch integrierten Festkörperschaltung nach der Erfindung ergibt sich
dadurch, daß der PN-Übergang 12 bei richliger Polung in Flußrichtung und bei falscher Polung in Sperrichtung zu liegen kommt, so daß die monolithisch integrierte Festkörperschaltung nicht zerstört werden kann, soweit die Abbruchspannung des PN-Übergangs J 2 hinreiu chend groß gewählt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Monolithisch integrierte Festkörperschaltung, deren Halbleiter-Schaltungselemente innerhalb einer ersten Halbleiterschicht des einen Leitungstyps auf der einen Oberflächenseite eines plattenförmigen Grundkörpers des anderen Leitungstyps angeordnet sind, wobei der so gebildete PN-Übergang zwischen dem Grundkörper und der ersten Halbleiterschicht in Sperrichtung gepolt ist und der Grundkörper zugleich der Stromversorgung für die Schaltungselemente dient, und bei der an der anderen Oberflächenseite des plattenförmigen Grundkörpers eine zweite Halbleiterschicht des einen Leitungstyps parallel zur Flächenausdehnung des plattenförmigen Grundkörpers verlaufend angeordnet ist, welche zweite Halbleitorschicht einen weiteren PN-Übergang mit dem Grundkörper bildet und an der ein Stromversorgungspol angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromversorgungspol (2) des dem Leitungstyp der Halbleiterschichten (6, 10) entsprechenden Vorzeichens an der zweiten Halbleiterschicht (6) angeschlossen ist, so daß die Stromversorgung de;> Grundkörpers (3) über den in Flußrichtung gepolten PN-Übergang (12) zwischen der zweiten Halbleiterschicht (6) und dem Grundkörper (3) erfolgt.
2. Monolithisch integrierte Festkörperschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die zweite Halbleiterschicht (6) über die gesamte !0 andere Oberflächenseite (5) des Grundkörpers (3) erstreckt.
DE19702055662 1970-11-12 1970-11-12 Monolithisch integrierte Festkörperschaltung Expired DE2055662C3 (de)

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DE2055662A1 DE2055662A1 (de) 1972-05-18
DE2055662B2 DE2055662B2 (de) 1979-02-15
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