DE2133430A1 - PLANAR FOUR-LAYER DIODE - Google Patents
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Description
SIE35ENS AKTIENGESEILSCHAFT München 2, -ü J(JL 1971 Berlin und München Wittelsbacherplatz 2SIE35ENS AKTIENGESEILSCHAFT München 2, -ü J (JL 1971 Berlin and Munich Wittelsbacherplatz 2
71/110871/1108
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Planar-Vierschichtdicke mit lateraler Anordnung eines der Teiltransistoren und mit; einer auf einer Isolationsschicht über der Basis dieses Teiltransistors angeordneten Metallelektrode.The present invention relates to a planar four-layer thickness with a lateral arrangement of one of the partial transistors and with; one on a layer of insulation over the base of this Partial transistor arranged metal electrode.
Wie "bekannt kann eine Vierschichtdiode aus zwei komplementären Transistoren aufgebaut angesehen werden. Führt man eine derartige Diode in Planartechnik aus, so ergibt sichAs is known, a four-layer diode can consist of two complementary Transistors can be viewed. If such a diode is implemented using planar technology, the result is
ispielswei.se das in Fig. 1 schematisch dargestellte System. Dabei ist in einem Halbleiterkörper 1, der beispielsweise aus η-leitendem Silizium besteht, eine entgegengesetzt dotierte (im Beispiel p-leitende) Diffusionszone 2 und weiterhin eine Difiusions-Zonenfolge 3, 4 vorgesehen,■die im Beispiel p- bzw. η-leitend sind. Diese Zonen werden durch in der Planartechnik übliche Diffusions- und Maskierungsprozesse unter Ausnutzung einer Isolationsschicht 9 - in aller Regel eine SiliziumdioxidschJLeht - hergestellt. Die Zonen 1, 2, 3 und 4 sind mit entsprechenden Kontakten 5» 6, 7 und 8 versehen. Daraus ergibt sicfc. eine Vierschichtdiode, deren Anode durch die Zone 2 mit zugehörigem Kontakt 6, deren Anodengitter durch die Zone 1 mit zugehörigem Kontakt 5f deren Kathode durch die Zone 4 mit zugehörigem Kontakt 7 und deren Kathodengitter durch die Zone mit; zugehörigem Kontakt 8 gebildet wird.ispielswei.se the system shown schematically in FIG. In this case, an oppositely doped (in the example p-conductive) diffusion zone 2 and furthermore a diffusion zone sequence 3, 4 is provided in a semiconductor body 1, which consists for example of η-conductive silicon, which in the example is p- or η-conductive are. These zones are produced by diffusion and masking processes customary in planar technology using an insulation layer 9 - generally a silicon dioxide layer. Zones 1, 2, 3 and 4 are provided with corresponding contacts 5 »6, 7 and 8. This results in sicfc. a four-layer diode, its anode through zone 2 with associated contact 6, its anode grid through zone 1 with associated contact 5 f its cathode through zone 4 with associated contact 7 and its cathode grid through the zone with; associated contact 8 is formed.
Ben Aufbau dieser Vierschichtdiode kann man als aus zwei Transistoren gebildet betrachten, von denen der eine als Vertikaltransistor mit den Zonen 4, 3 und 1 und der andere als Lateraltransistor mit den Zonen 3» 1 und 2 gebildet wird. The structure of this four-layer diode can be viewed as consisting of two transistors, one of which is formed as a vertical transistor with zones 4, 3 and 1 and the other as a lateral transistor with zones 3 »1 and 2.
VPA. 9/110/1047 Lz/Roh - 2 -VPA. 9/110/1047 Lz / raw - 2 -
209383/0209383/0
Im Betrieb einer derartigen Diode liegt nun zwischen der Anode 2, 6 und der Kathode 4, 7 eine zu schaltende; Spannung, wobei der Durchschaltpunkt durch Steuerspannungen an einem, der Gitter 3, 8 oder 1, 5 beeinflußbar ist. Je nach Polarität der zwischen Anode und Kathode liegenden Spannung ist im gesperrten Zustand zwischen Anode und Kathode immer einer der die Zone 1 zwischen den Zonen 2 und 3 begrenzenden pn-Übergänge gesperrt. ' - ■- - 'When such a diode is in operation, there is now one to be switched between the anode 2, 6 and the cathode 4, 7; Voltage, whereby the switching point can be influenced by control voltages on one of the grids 3, 8 or 1, 5. Depending on the polarity of the voltage between anode and cathode, one of the pn junctions delimiting zone 1 between zones 2 and 3 is always blocked in the blocked state between anode and cathode. '- ■ - - '
Bei Betrieb unter Spannung und Temperatur neigen diese Dioden nun zur Instabilität, was zu einer Sperrstromerhöhung sowie einer Abnahme der Schaltspannung und des Haltestroms führt. Diese Instabilitäten ergeben sich aufgrund von Channel—Bildungen an der Oberfläche der Mittelzone 1 (Basis) des lateraltransistors 31 1, 2. . .These diodes tend when operated under voltage and temperature now to instability, leading to an increase in reverse current as well leads to a decrease in the switching voltage and the holding current. These instabilities result from the formation of channels on the surface of the central zone 1 (base) of the lateral transistor 31 1, 2.. .
Man hat bereits versucht, Vierschichtdioden der in Rede stehenden Art dadurch zu stabilisieren, daß die Kontakte 6 und 7 über die die Mittel zone 1 begrenzenden pn-Übergänge übergreifen (siehe Fig. 1). Damit ist.es jedoch lediglich möglich, die Stabilität bei einer Polarität der zwischen Anode 2,-6 und Kathode 4, 7 liegenden Spannung zu verbessern. Bei umgekehrter Polarität der angelegten Spannung wirkt sich diese Maßnahme dagegen negativ aus.Attempts have already been made to use the four-layer diodes in question to stabilize standing type in that the contacts 6 and 7 on the central zone 1 delimiting pn junctions overlap (see Fig. 1). However, it is only possible to maintain the stability with one polarity of the between Anode 2, -6 and cathode 4, 7 to improve lying voltage. If the polarity of the applied voltage is reversed, this has an effect however, this measure is negative.
Es ist weiterhin auch versucht worden, die Stabilität dadurch zu verbessern, daß eine Metallelektrode über der Mittelzone (Basis des Lateraltransistors) vorgesehen wird, welche die angrenzenden pn-Übergänge überdeckt. Eine derartige Ausbildung ist in Pig. 2 dargestellt, in der die genannte Metallelektrode mit 10 bezeichnet ist. Im übrigen·sind in Fig. 2 gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Damit kann jedoch die Stabilität auch nicht wesentlich verbessert werden. Hält man nämlich das Potential der Elektrode 10 dadurch fest, daß man sie an eine der übrigen Elektroden anschließt, so ist die Wirkung die gleiche, wie dies anhand derAttempts have also been made to increase the stability by doing this to improve that a metal electrode is provided over the central zone (base of the lateral transistor), which the covered adjacent pn junctions. One such training is in Pig. 2 shown in which said metal electrode is denoted by 10. Otherwise, the same elements are shown in FIG as in Fig. 1 with the same reference numerals. However, this also cannot significantly improve the stability will. If you keep the potential of the electrode 10 by connecting it to one of the other electrodes, so the effect is the same as this based on the
VPA 9/1.10/1047 - - 3 -VPA 9 / 1.10 / 1047 - - 3 -
209R83/Q943209R83 / Q943
übergreifenden Elektroden 6, 7 nach'Fig. 1 geschildert wurde. Läßi; man andererseits das Potential der Elektrode 10 offen, so? führt das zwar bei niedrigen Spannungen zu einer Sperrstromvexaainderung zwischen Anode 2, 6 und Kathode 4, 7; bei höheren Spannungen ergibt sich jedoch ein vorzeitiger Durchbruch.overlapping electrodes 6, 7 nach'Fig. 1 was described. Läßi; on the other hand, the potential of electrode 10 is open, so? This leads to a reverse current reduction at low voltages between anode 2, 6 and cathode 4, 7; however, at higher voltages, premature breakdown occurs.
Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Sperreigenschaften und die Stabilität von Viersdhichtdioden der in Rede stehenden Art weiter zu verbessern.The present invention is based on the object the blocking properties and the stability of four-layer diodes of the type in question to further improve.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallelektrode mit der Basis des lateralen Teiltransistors leitend verbunden ist.This object is achieved in that the Metal electrode is conductively connected to the base of the lateral partial transistor.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Pig. 3, die eine Vierschichtdiode mit erfindungsgemäß ausgebildeter Metallelektrode zeigt. Elemente, die mit denen nach des. Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind auch in Mg. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen.Further details of the invention emerge from the following Description of an embodiment based on Pig. 3, which is a four-layer diode with a trained according to the invention Metal electrode shows. Elements which correspond to those according to FIGS. 1 and 2 are also in Mg. 3 with provided with the same reference numerals.
Bei. dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 greift eine Metall» elektrode 12 durch, die Isolationsschicht 9 hindurch und bildet mit; der Zone 1 über eine Zone 11, welche gegenüber der Zone hochdotiert ist und gleichen Leitungstyp besitzt, einen ohm1sehen Kontakt.At. In the exemplary embodiment according to FIG. 3, a metal electrode 12 extends through the insulation layer 9 and forms with it; the zone 1 via a zone 11, which is highly doped compared to the zone and has the same conductivity type, see an ohm 1 contact.
Die leitende Verbindung zwischen Elektrode 11 und der Mittelzone 1 muß natürlich nicht in der in Figur 3 dargestellten Form hergestellt sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Verbindung von außen mit der Elektrode 5 erfolgen.The conductive connection between the electrode 11 and the central zone 1 does not, of course, have to be in the form shown in FIG be made. According to another embodiment of the invention, the connection from the outside to the electrode 5 take place.
Die Metallelektrode 12 kann dabei entweder die gesamte Basisfläche oder eine um die Breite von Raumladungszonen 13, 14 der die Basis begrenzenden pn-Übergänge verminderte Fläche der Basis überdecken.The metal electrode 12 can either cover the entire base area or an area of the reduced by the width of space charge zones 13, 14 of the pn junctions delimiting the base Cover the base.
VPA 9/110/1047 - 4 -VPA 9/110/1047 - 4 -
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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 4 im Ausschnitt dargestellt ist, kann der Kathpdenkontakt 7 die Kathodengitterzone 3 isoliert als Potentialelektrode überdecken, wobei er sich bis.zum Rand der Kathodengitterzone über die Isolationsschicht 9 erstreckt. Dadurch ist eine weitere Stabilitätsverbesserung möglich.According to a particular embodiment of the invention, which is shown in Fig. 4 in detail, the Kathpdenkontakt 7 cover the cathode grid zone 3 in an insulated manner as a potential electrode, with it extending over the insulation layer 9 to the edge of the cathode grid zone. This is a further improvement in stability is possible.
6 Patentansprüche
4 Figuren6 claims
4 figures
VPA 9/110/1047 " - 5 -VPA 9/110/1047 "- 5 -
2 09 8.83/GSU-?2 09 8.83 / GSU-?
Claims (6)
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Cited By (3)
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| DE3048702A1 (en) * | 1979-12-28 | 1981-09-10 | Western Electric Co., Inc., 10038 New York, N.Y. | "HIGH VOLTAGE SOLID SWITCH" |
| EP0039943A1 (en) * | 1980-05-14 | 1981-11-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Thyristor having controllable emitter shorts and process for its operation |
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1971
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1972
- 1972-06-08 GB GB2666572A patent/GB1346727A/en not_active Expired
- 1972-06-27 NL NL7208853A patent/NL7208853A/xx unknown
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- 1972-06-28 IT IT2631372A patent/IT956902B/en active
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Also Published As
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| IT956902B (en) | 1973-10-10 |
| NL7208853A (en) | 1973-01-09 |
| GB1346727A (en) | 1974-02-13 |
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