DE2326672A1 - Integrierte halbleiteranordnung - Google Patents
Integrierte halbleiteranordnungInfo
- Publication number
- DE2326672A1 DE2326672A1 DE19732326672 DE2326672A DE2326672A1 DE 2326672 A1 DE2326672 A1 DE 2326672A1 DE 19732326672 DE19732326672 DE 19732326672 DE 2326672 A DE2326672 A DE 2326672A DE 2326672 A1 DE2326672 A1 DE 2326672A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- zone
- circuit element
- zones
- trough
- semiconductor body
- 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.)
- Ceased
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 77
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 34
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 25
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 7
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/761—PN junctions
-
- 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
- H01L27/0817—Thyristors only
-
- 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
- H01L27/0823—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 including vertical bipolar transistors only
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0821—Collector regions of bipolar transistors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Element Separation (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
PHN. 6529
Anmelder: N.V. Y.~L.\.;: ^LCi.UM/EfirAS
Aicie: PHU- 6329
nrMid-^s vom. 21 ο Mai 1973
Integrierte Halbleiteranordnung,
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Halbleiteranordnung
mit einem Halbleiterkörper, in dem mindestens ein an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzendes Mehrschichtenhalbleiterschaltungselement
angebracht ist, das gegen den übrigen Teil des Halbleiterkörpers durch eine trogförmige Isolierzone isoliert
ist, die das Schaltungselement im Halbleiterkörper völlig umgibt und einen Leitfähigkeitstyp aufweist, der dem der an die Innenwand
der trogförmigen Isolierzone grenzenden Zone des Schaltungselements und dem des die trogförmige Isolierzone umgebenden Teiles
des Halbleiterkörpers entgegengesetzt ist.
Ein übliches Verfahren zum Anbringen gegeneinander isolierter Schaltungselemente in einer integrierten Halbleiteranordnung
besteht darin,, dass ein Halbleiterkörper von einem ersten
309851/0827
Leitfähigkeitstyp mit Inseln vom zweiten Leitfähigkeitstyp versehen
wird, die an eine Oberflache des Halbleiterkörpers grenzen, und dass
die Schaltungselemente in diesen Inseln angebracht werden. -Der die
Inseln umgebende Teil vom ersten Leitfähigkei-tstyp des Halbleiterkörpers
kann als Isoliergebiet betrachtet werden» .
Bei wirksamen Strukturen der auf diese. Weise erhaltenen Art können Majoritätsladungsträger in den die Inseln umgebenden Teil
des Halbleiterkörpers eindringen und Leckströme veranlassen. Ausserdem
bringt diese Isolierungsform oft eine grosse Streukapazität und eine niedrige Durchschlagspannung mit -sich. Wenn jedes dieser Schaltungselemente
VOn trogförmigen Isolierzonen von einem sowohl dem der
angrenzenden Sbhicht(en) der umschlossenen Schaltungselemente als
auch dem des umgebenden Teiles des Halbleiterkörpers entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp derart umgeben werden, dass die Isolierzonen an
die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzen und weiter, innerhalb des Volumens des Halbleiterkörpers, die Schaltungselemente völlig
umgeben, werden diese Machteile nur teilweise beseitigt.
Die Erfindung bezweckt,' eine Struktur zu schaffen, bei
der mit einfachen Mitteln die genannten Leckströme völlig oder nahezu völlig unterdrückt werden und die Durchschlagspannung stark erhöht
wird, während die Streukapazität einen niedrigen Wert aufweist.
Die genannten bekannten Massnahmen zur Isolierung der
Schaltungselemente weisen das gemeinsame Merkmal auf, dass die Isoliergebiete an ein Potential angelegt werden, das nicht direkt auf
das der angrenzenden Schicht eines Schaltungselements bezogen ist. Auf den ersten Blick erscheint es auch besondere auf.-der. Hand liegend
und sogar wünschenswert, die genannte Schicht, auch bei schwankenden
30985 1/08 2 7
ORIGINAL INSPECTED
■»•r -- , , — «——.
-3- PHN. 6329.
2326872
Potentialen, gegen benachbarte Strukturen elektrisch zu isolieren.
Ueberraschenderweise wurde nun aber gefunden, dass, wenn Mittel angebracht
werden, die dafür sorgen, dass das Potential dieses Isoliergebietes
derart auf das der angrenzenden Schicht der bipolaren Struktur bezogen ist, dass der zwischen dem Isoliergebiet und der genannten
Schicht vorhandene pn-Debergang innerhalb des Arbeitsbereiches von Strömen und Spannungen der Halbleiterschaltungselemente nicht
oder wenigstens nahezu nicht in dar Durchlassrichtung polarisiert werden kann, die Leckströme praktisch auf Null herabgesetzt sind, die
Durchschlagspannung stark erhöht ist und das Isoliergebiet nur eine geringe Streukapazität mit sich bringt. Dieser unerwartete günstige
Effekt ist für trogförmige Isoliersonen aufgrund der Erkenntnis verständlich, dass das Isoliergebiet als die Basis eines Dreischiententransistors
betrachtet werden kann, wobei die angrenzende Schicht der Schaltungselemente und der umgebende Teil des Halbleiterkörpers als
der Emitter_bzw. der Kollektor des letzteren Transistors betrachtet
werden können. Bei einem derartigen Transistor ist der Strom zn dea
umgebenden Teil des Halbleiterkörpers minimal und die Durchschlagspannung
hoch, wenn der Basis ein auf den Emitter bezogenes Potential gegeben wird, derart, dass letzterer keine oder nahezu keine Mnoritätsladungsträger
in die Basis injizieren kann.
Daher ist eine integrierte Halbleiteranordnung der in der Einleitung genannten Art nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet,
dass der zwischen der trogförmigen Isolierzone und der an die Innenwand der trogförmigen Isolierzone grenzenden Zone des Schaltungselements
gebildete pn-Uebergang praktisch kurzgeschlossen ist.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der
309851/082?
-4- PHN. 6329.
2326872
Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es
zeigent
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer ersten Ausführung'sform
einer integrierten Halbleiteranordnung nach der Erfindung, mit einem Bipolartransistor und einer diesen Transistor umgebenden
trogförmigen Isolierzone, wobei in dem Halbleiterkörper an anderen
Stellen nicht dargestellte weitere Schaltungselemente vorhanden sind;
• Figuren 2 und 3 Schnitte durch Teile anderer Ausführungsformen, bei denen statt eines einfachen Bipolartransistors komplexere
bipolare Halbleiterschaltungselemente integriert sind; und
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil einer Ausführungsform, bei der zwei trogförmige Isolierzonen, die je eines oder mehrere
bipolare Halbleiterschaltungselemente umgeben können, einen gemeinsamen Wandteil aufweisen.
Die Halbleiteranordnung nach Fig. 1 besteht aus einem
Halbleiterkörper 100 mit einer Emitterzone 101, einer Basiszone 102, einer Kollektorzone 103, einer trogförmigen Isolierzone I04 und einem
die trogförmige Isolierzone umgebenden Teil 105 oder Substratgebiet
■IO5» der oder das aus dem verbleibenden Teil des Halbleiterkörpers besteht.
Dabei sind die Emitterzone 101, die Kollektorzone 103 und das Substratgebiet I05 vom ersten Leitfähigkeitstyp, im vorliegenden Ausführungsbeispiel
vom η-Typ, während die Basiszone 102 und die Iso-
lierzone IO4 vom zweiten Leitfähigkeitstyp, also im vorliegenden Ausführungsbeispiel
vom p-Typ, sind.
Die Emitterzone 101 ist von der Basiszone 102 umgeben, die ihrerseits von der Kollektorzone IO3 umgeben ist, die wieder von
der Isolierzone I04 umgeben ist, während das Substratgebiet 105 die
309851/0827
-5- PHN. 6329.
2325572
Isolierzone 104 umgibt. Die Zonen oder Gebiete 101r 102, 103, 104 und
105 grenzen an die Oberfläche 106 des Halbleiterkorpers 100. Die Zonen 101, 102, 103 mit den Kontakten 111, 112 und 113 bilden einen Bipolartransistor
T..
Ausserdem enthält die Kollektorzone 103 eine vergrabene Zone 107 und einige an die Oberfläche grenzenden Gebiete 108 und IO9.
Die vergrabene Zone I07 und die Gebiete 108 und IO9
weisen den gleichen Leitfähigkeitstyp wie der verbleibende Teil der
Kollektorzone auf; ihr spezifischer Widerstand ist jedoch niedriger als der dieses verbleibenden .Teiles. Im Beispiel nach Pig. 1 grenzen
die Isolierzone 107 und die Gebiete 108 und 109 teilweise an die Isolierzone
104· In Abwandlungen dieses Beispiels können die Zone IO7
und die Gebiete 108 oder IO9 räumlich von der Zone IO4 getrennt in
der Kollektorzone IO3 liegen. Die Gebiete 108 und IO9 können auch
zu einem einzigen Gebiet, z.B. zu einem die Basiszone 103 umschliessenden
Ring, vereint sein. Auch können die Gebiete 108 und IO9 von
der Oberfläche 106 bis zu der vergrabenen Zone IO7 reichem Schliesslich
enthält das Substratgebiet 105 ein an die Oberfläche 106 des
Halbleiterkorpers grenzendes Gebiet Ho vom gleichen Leitfähigkaitstyp
wie das Substratgebiet, jedoch mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand.
Die Oberfläche 106 ist, bis auf einige Oeffnungen, mit
einer Isolierschicht HO überzogen» Ein Emitterkontakt 111, ein Basiskontakt
112, ein Kollektorkontakt 113s ei» Isolierzonenkontakt 114
und ein Substratkontakt II5 stellen "ohmsche" Verbindungen mit der
Zone 101, der Zone 102, dem Gebiet 109 der Zone 103s der Zone IO4 bzw.
dem Gebiet Ho des Substratgebietes IO5 her® Derartige Halbleiterstruk-
309851/0827
■ -6- PHN. 6329.
türen sind an sich bekannt und können durch übliche Techniken hergestellt
werden. ... ; -., ·,.
■ Nach der Erfindung; ist die Isolierzone 104 elektrisch ·
über die Metallisierung 120 mit der Kollektorzone 103, d.h. durch einen Kurzschluss zwischen den Kontakten 113 und 114, verbunden.
- Die Halbleiteranordnung nach FLg. 2 ist, abgesehen von.
einer zusätzlichen Zone 217 mit ihrem Kontakt 218, grundsätzlich
gleich der nach Pig. 1, wobei der Halbleiterkörper 200, die Zonen 201, 202, 203 und 204, das Gebiet 205, die Oberfläche 206, die Gebiete
207, 208, 209 und 216, die Isolierschicht 210, die Kontakte 211, 212, 2-13r 214 und 215 und der Kurzschluss 220 in Fig. 2 dem Halbleiterkörper
100, den Zonen 101, 102, 103 und 104, dem Gebiet 105,
der Oberfläche 106, den Gebieten 107, 108s 109 und 116, der Isolierschicht
110, den Kontakten 111, 112, 113, 114» 115 und dem Kurzschluss
120 in Fig. 1 entsprechen.
Die zusätzliche Zone 217 grenzt an die Oberfläche 206, weist dort einen Kontakt 218 auf, ist, gleich wie die Basiszone 202,
von der Kollektorzone 203 umgeben und v/eist den gleichen Leitfähigkeitstyp wie die Basiszone 202 auf. Zusammen mit der Basiszone 202
und der umgebenden Zone 203 bildet die zusätzliche Zone einen lateralen
Transistor, der vom zu dem des vorhandenen vertikalen Transistors mit den Zonen 201, 202 und 203 komplementären Leitfähigkeitstyp ist. Die
zusätzliche Zone 217 kann als Emitter dieses lateralen Transistors
betrachtet werden, während die Zone 203 als Basis und die Zone 202 als Kollektor dieses Transistors betrachtet werden kann» Als Ganzes
bilden die Zonen 201, 202, 203 und 217 mit ihren Kontakten einen
lateralen Vierschichtentransistor T„.
309851 /0827
-7- PHN. 6329.
- ■ Die Harbleiteranordnung nach Fig. 3 ist, abgesehen von
dem zusätzlichen Gebiet 317 und der zusätzlichen Zone 318 mit ihrem
Kontakt 319» grundsätzlich gleich der Halbleiteranordnung nach Fig.
Der Halbleiterkörper 300, die Zonen 301, 302, 303 und
304, das Gebiet 305, die Oberfläche 306, die Gebiete 307, 3O8, 309
und 316, die Isolierschicht 310, die Kontakte 311, 312, 313, 314, 315 und der Kurzschluss 320 in Fig. 3 entsprechen dem Halbleiterkörper
100, den Zonen 101, 102, 103 und I04, dem Gebiet IO5, der Oberfläche
106, den Gebieten 107, 108, IO9 und 116, der Isolierschicht 110, den
Kontakten 111, 112, II3, II4 und 115 und dem Kurzschluss 120 in Fig.
In Abweichung von der Halbleiteranordnung nach Fig. 1 ist die Halbleiteranordnung nach Fig. 3 derart ausgebildet, dass die
Zone 301 einen verhältnismässig hohen spezifischen Widerstand auf-·
weist. Diese Zone enthält das an die Oberfläche 306 grenzende zusätzliche
Gebiet 317 vom gleichen Leitfähigkeitstyp, jedoch mit einem
niedrigeren spezifischen Widerstand. Der Kontakt 3II ist über das zusätzliche
Gebiet 317 elektrisch mit der Zone 301 verbunden*
Die Zone 301 enthält ausserdem eine an die OberflSche
3O6 grenzende zusätzliche Zone 31Θ vom zweiten LeitfEhigksitstyp.
Diese zusätzliche Zone weist an der Oberfläche 306 einen Kontakt 319
auf.
Die Zonen 318, 301 und 303 von abwechselnden Leitfähigkeitstypen
bilden mit ihren Kontakten einen vertikalen Vierschichtentransistor
T,.
Bei Kurzschluss der Zonen 302 und 503 tiber ihre Kontakte
312 und 313 wirken die Zonen 3t8, 301 und 302 wie ein Üblicher vertikaler
Transistor, der vom zu dem des Transistors T in Fig. 1 kompleaen-
309851/0827
-8- PHN. 6329.
tären Leitfähigkeitstyp ist»
Es ist auch möglich, diesen zu T komplementären Transistor
der Fig. 3 dadurch zu einem Tierschichtentransistor zu ändern,
dass noch eine zusätzliche Zone 'vom ersten Leitfähigkeitstyp zugleich
mit den Gebieten 308, 309, 316 und 317 an der Oberfläche angebracht
wird, aber nun derart innerhalb des Gebietes der Zone 318, dass diese zusätzliche Zone vom verbleibenden Teil der Zone 318 umschlossen wird.
Die Halbleiteranordnung nach Fig. 4 bildet eine Abwandlung mit zwei kombinierten trogförmigen Isolierzonen. Diese Anordnung
enthält einen Halbleiterkörper 400 mit zwei isolierten Inselgebieten
403a bzw» 403b, einer kombinierten trogförmigen Isolierzone 404 und
einem Substratgebiet 405· Dabei sind die Inselgebiete 40Ja und 403b
und das Substratgebiet 405 vom ersten Leitfähigkeitstyp, im vorliegenden
Beispiel vom η-Typ, während die Isolierzone 404 den zweiten
also im vorliegenden Beispiel den p-Typ, aufweist.
Die Inselgebiete 403a und 403b werden je für sich von
der Isolierzone 4O4 umgeben. Alle genannten Zonen oder Gebiete grenzen
an die Oberfläche 406 dee Halbleiterkörpers 400. Ausserdem enthalten
die Inselgebiete eine vergrabene Zone 407a bzw. 407b und einige
an die Oberfläche grenzenden Gebiete .408a und 409a bzw. 408b und
409b. Die Gebiete 407a, 407b, 408a, 408b, 409a und 409b.weisen den
gleichen Leitfähigkeitstyp wie die übrigen Teile der Inselgebiete
auf, aber ihr spezifischer Widerstand ist niedriger als der dieser übrigen Teile. Schliesslich enthält das Substratgebiet 405 ein an die
Oberfläche 4O6 des Halbleiterkörpers grenzendes Gebiet 4^6 vom gleichen
Leitfähigkeitstyp wie das Substratgebiet, aber mit einem niedrigeren spezifischen Widerstand.
309851 /0827
-9- PHN. 6329. -
Die Oberfläche 4O6 ist, bis auf einige Oeffnungen, mit
einer Isolierschicht 410 überzogen. Durch die Oeffnungen sind Kontakte
auf dem Halbleiterkörper angebracht» Inselkontakte 413a und 413b»
der Isolierzonenkontakt 414 und der Substratkontakt 415 stellen
"ohmsche" Verbindungen mit dem Inselgebiet 403a und dem Inselgebiet
403b über die Gebiete 409a bzw. 409b, mit der Isolierzone 404 und mit
dem' Substratgebiet 405 über das Gebiet 416 her.
Gemäss der Erfindung ist die Isolierzone 404 elektrisch
mit den Inselgebieten 403a und 403b über die Metallisierungen 420a
bzw. 420b verbunden. Vollständige Ausführungsbeispiele werden, von Fig. 4 ausgehend, dadurch erhalten, dass die Inselgebiete auf in der
Halbleitertechnik übliche Weise mit Halbleiterschaltungselementen versehen werden.
Nach der Erfindung ist somit auf einfache Weise eine beliebige in einem Halbleiterkörper aufgenommene, bipolare Mehrschichtentransistorstruktur
durch Anwendung einer Isolierzone zwischen der genannten Struktur und dem Substratgebiet gegen das diese Struktur
umgebende Substratgebiet des Halbleiterkörpers isoliert, und zwar derart, dass der Leckstrom zwischen der Struktur und dem Substratgebiet
äusserst gering und von den Strömen in der Transistorstruktur
nahezu unabhängig ist, sofern es wenigstens Ströme innerhalb des Arbeitsbereiches
dieser Struktur anbelangt, während weiter die Isolierung eine hohe Durchschlagspannung und eine geringe Kapazität
aufweist.
An Hand des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1 werden die Wirkung der Erfindung und deren Vorteile erläutert.
Beim Betrieb wird das Substratgebiet 105 an ein der-
309851/082?
-10- PHN. 6329.
artiges Potential angelegt, dass der pn-Uebergang 121 zwischen der
Isolierzone 104 und dem Substratgebiet 105 im gesperrten Zustand bleibt und, bis auf einen sehr geringen Leckstrom, keinen Ström
durchlässt.
Durch den vorhandenen Kurzschluss 120 des pn-Uebergangs
122, der durch die trogförmige Isolierzone 104 und die an die durch
den pn-Uebergang 122 gebildete Innenwand der trogförmigen Zone IO4
grenzende Zone 103 der Halbleiterstruktur gebildet wird, wird Emission durch den pn-Uebergang 122 ausgeschlossen, wodurch in die
Isolierzone IO4 keine Minoritätsladungsträger aus der Zone 103 injiziert
werden können. Ohne diesen Kurzschluss oder eine andere elektrische
Ueberbriickung dieses pn-Uebergangs 122 werden etwaige über diesen pn-Uebergang 122 in die Isolierzone IO4 injizierte Minoritätsladungsträger
zum Teil bis zu dem isolierenden pn-Uebergang diffundieren und vom Substrat 105 als Ma joritätsladungsträger gesammelt
werden, was eine Erhöhung des Isolierleckstromes zur Folge hat.
Der Kurzschluss 120 bewirkt also, dass zwischen der
Isolierzone 104 und dem Substratgebiet 105 kein grSsserer Leckstrom
als der dem dazwischenliegenden sperrenden pn-Uebergang 121 eigene Leckstrom fliessen kann.
Eine den Leckstrom vergrössernde Injektion von Minorität sladungsträgern in die Isolierzone IO4 wird durch das Vorhandensein
von Minoritätsladungsträgern vom zweiten Typ in der Zone IO3
veranlasst.
Im vorliegenden Beispiel nach Fig. 1 werden die genannten
Minoritätsladungsträger vom zweiten Typ in der Kollektor-
3 0 9 8 5 1/0827
-... -11- PHiS. 6329*
zone 103 durch Emission aus der Basiszone 102 über den in der Durchlassrichtung
geschalteten pn-Uebergang 123 zwischen der Basiszone 102
und der.Kollektorzone IO3 zugeführt. Kies tritt bei Sättigung oder bei
inversem Betrieb des aus der Emitterzone 101, der Basiszone 102 und
der Kollektorzone 103 bestehenden Transistors'T. auf.
Ein Teil der in die Kollektorzone 103 injizierten Minorität
sladungs träger wird von der Isolierzone TO4 als Majoritätsladungsträger
gesammelt, wodurch, wenn keine Gegenmassnahmen getroffen werden, diese derart aufgeladen wird, dass der pn-Uebergang 122 in der Durchs.
lassrichtung geschaltet wird, wodurch die Leckstrom herbeiführende Emission stattfindet.
Dieser Leckstrom trägt seinerseits auch noch zu der
genannten Emission bei, wodurch ein Leckverstärkungseffekt erhalten ·
wird*
In dem Beispiel nach Pig. 1 ist nach der Erfindung der pn-Uebergang 122 zwischen der Isolierzone IO4 und der Kollektorzone
103 an der Oberfläche 106 über die Metallisierung 120 kurzgeschlossen.
Dadurch wird der Strom in der Isolierzone IO4 infolge Sammlung von
Ladungsträgern aus der Kollektorzone 103 über den Kurzschluss 120 zu derselben Kollektorzone 103 zurückgeführt, und zwar zu denjenigen
Stellen dieser Zone, von denen aus die Isolierzone IO4 Ladungsträger
sammelt. Dieser verteilte Strom begegnet auf seinem Wege in der Isolierzone
und in der Kollektorzone einem der Stromverteilung entsprechenden Widerstand, wodurch der pn-Uebergang 122 zwischen der
Isolierzone 104 und der Kollektorzone 103 in einiger Entfernung von dem Kurzschluss 120 doch gewissermassen in der Durchlassrichtung vorgespannt
wird. Solange dieser Effekt jedoch auf einen Wert von weniger
309851/082 7
-12- PHN. 6329.
als einigen Zehnteln eines Volts beschränkt bleibt, wird der Leckstrom
dadurch nahezu nicht beeinflusst.
Naturgemäss wird durch diesen Widerstandseffekt das
Gebiet von Transistorströmen, für die der Kurzschluss an der Oberfläche
wirksam bleibt, beschränkt. Dieses Stromgebiet kann dadurch vergrössert werden, dass eine gut leitende Isolierzone 104, eine gut
leitende vergrabene Zone 107 und ein ebenfalls gut leitendes Gebiet
angebracht werden.
Ein niedriger spezifischer Widerstand der Gebiete 107, 108 und 109 hat ausserdem den günstigen Effekt, dass die Rekombinationsgeschwindigkeit
von Minoritätsladungsträgern in der Kollektorzone 103 an der Isolierzone 104 vergrössert wird, so dass die Sammlung
durch die Zone IO4 und der durch diese Sammlung herbeigeführte Strom in dieser Zone herabgesetzt werden. Diese das Transistorstromgebiet
vergrössernden Massnahmen innerhalb der Zone IO3 beeinträchtigen,
wie sich herausgestellt hat, dank dem genannten Kurzschluss nach der Erfindung die Durchschlagspannung und die Uebergangskapazität der
Isolierung nicht.
Dadurch, dass nun die Freiheit"besteht, für das Substratgebiet
105 einen, hohen spezifischen Widerstand zu wählen, werden
ohne weiteres eine hohe Durchschlagspannung sowie eine niedrige Uebergangskapazität
der Isolierung erreicht.
Durch die genannten Massnahmen innerhalb der Zone 103
wird jedoch die Verstärkung des "Isolierungstransistors", dessen Emitter durch die Zone 103, dessen Basis durch die Zone IO4 und dessen
Kollektor durch das Gebiet 105 gebildet wird, durch Verbesserung des Emitterwirkungsgrades vergrössert. Ohne den Kurzschluss nach der Er-
30985 1/08 2 7
-15- PHN. 6529.
findung hat diese Transistorwirkung eine Verstärkung der kapazitiven
Ströme und einen Vervielfachungseffekt zur Folge, wodurch die Isolierungskapazität
vergrössert und die Isolierungsdurchschlagspannung herabgesetzt wirde
Bei Anwendung des Kurzschlusses des Emitter-Basis-Uebergangs
des "Isolierungstransistors" werden diese Kapazitätsvergrösserung und die Herabsetzung der Durchschlagspannung ausgeschlossen.
Die Massnahmen innerhalb der Zone 105 wirken sich dann
sogar gunstig aus, indem dadurch der genannte Kurzschluss des Emitter-Basis-TTeberganges
verbessert wird.
Auch bei den anderen Ausführungsbeispielen nach den
Figuren 2, 5 und 4 wird beim Betrieb das Substratgebiet an ein derartiges
Potential angelegt, dass der pn-Uebergang zwischen der Isolierzone
und dem Substratgebiet nach wie vor in der Sperrichtung geschaltet
ist, während die Isolierungsmassnahmen nach der Erfindung dieselbe Wirkung und dieselben Eigenschaften wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 hervorrufen.
In bezug auf das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sei
bemerkt, dass bei den üblichen Anwendungen des darin gezeigten Vier-'Schichtentransistors
als Schalter praktisch der ganze durchgeschaltete Strom über die zusätzliche Zone 217 fliessts und zwar derart, dass
der pn-Uebergang zwischen der Zone 217 und der Zone 205 diesen Strom
in der Durchlassrichtung führt.
In bezug auf den genannten Strom iiird der Zone 205 in
diesem Falle eine verhältnismässig grosse Anzahl Minoritätsladungsträger zugeführt. Ohne dsn Kurzschluss 220 zwischen den Kontakten
und 214 der Zonen 205 und 204 würde in diesem Falle ein grosses und
309851/082 7
-H- PHN. 6329.
2326872
stark stromabhängiges Isolierungsleck auftreten.
Im allgemeinen gilt, dass verschiedene Halbleiterschaltungselemente, die in einem gemeinsamen Substratgebiet integriert
sind, völlig unabhängig voneinander arbeiten können, vorausgesetzt, dass sie je für sich nach der Erfindung isoliert sind und die verschiedenen
Isolierzonen innerhalb des Halbleiterkörpers vom Substratgebiet völlig umgeben werden. An den Stellen, an denen die an die
Isolierzonen grenzenden Zonen der Halbleiterschaltungselemente elektrisch miteinander verbunden sind, dürfen aber die Wände der Isolierzonen
einen gemeinsamen Teil aufweisen, wie z.B. in Fig. 4 dargestellt ist. Dies ergibt eine Raumersparung ohne die Gefahr vor parasitärer
Beeinflussung, weil der Transport von Ladungsträgern durch die gemeinsamen Wände hindurch dank den Kurzschlüssen nach der Erfindung
ausgeschlossen ist.
Eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung kann völlig
durch in der Halbleitertechnik übliche Verfahren hergestellt werden.
Es dürfte einleuchten, dass sich die Erfindung auch vorteilhaft zur Isolierung bipolarer Strukturen anwenden lässt,- die verwickelter
als die obenbeschriebenen Strukturen sind» Auch können innerhalb eines Isolierungstrogs ausser der eben genannten bipolaren
Schichtentransistoren noch andere Schaltungselemente, wie Dioden, Widerstände, Kondensatoren und Feldeffekttransistoren, vorhanden sein.
Für den Halbleiterkörper kann als Material, statt des
am meisten verwendeten Siliciums, auch jedes andere für die Herstellung
bipolarer integrierter Schaltungen geeignete Halbleitermaterial 9 wie
TTT γ
eine A B -Verbindung, Anwendung finden. Die Kurzschlüsse 120, 220,
320, 420a und 420b können auch völlig auf der Halbleiteroberfläche
309851/082 7
-15- PHN. 6329.
106, 206,306 bzw. 406 liegen. Dabei kann die den pn-Uebergang überbrückende
Kurzschlussverbindung auch eine Diode mit niedriger Schwellwert spannung, z.B. eine Metall-Halbleiter-Diode vom Schottky-Typ,
enthalten.
309851/082 7
Claims (8)
- -16- PHN. 6329»PATENTANSPRÜCHE :( 1.J Integrierte Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper, in dem mindestens ein an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzendes Mehrschichtenhalbleiterschaltungselement angebracht ist, das gegen den übrigen Teil des Halbleiterkörpers durch eine trogförmige Isolierzone isoliert ist, die das Schaltungselement im Halbleiterkörper völlig umgibt und einen dem der an die Innenwand der trogförmigen Isolierzone grenzenden Zone des Schaltungselements und dem des die trogförmige Isolierzone umgebenden Teiles des Halbleiterkörpers entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der zwischen der trogförmigen Isolierzone und der an die Innenwand der trogförmigen Isolierzone grenzenden Zone des Schaltungselements gebildete pn-Uebergang praktisch kurzgeschlossen ist.
- 2. Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte pn-Uebergang an der genannten Oberfläche des Halbleiterkörpers mit Hilfe einer Metallschicht praktisch kurzgeschlossen ist.
- 3. Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungselement ein Transistor ist, von dem nur die Kollektorzone an die Isolierzone grenzt.
- 4. Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungselement eine Vierschichtenstruktur aufweist, bei der die vier Schichten abwechselnde Leitfähigkeit stypen aufweisen,, zwei der vier Schichten Endzonen des Schaltungselements bilden und zwei Schichten Zwischenzonen des Schaltungselements bilden, wobei nur eine der Endzonen an die Isolierzone grenzt.3 0 9 8 5 1 / U 8 2 7-17- PHN. 6329.
- 5. Integrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltungselement eine Vierschichtenstruktur aufweist, bei der die vier Schichten abwechselnde Leitfähigkeitstypen aufweisen, zwei der vier Schichten Endzonen des Schaltungselements bilden und zwei Schichten Zwischenzonen des Schaltungselements bilden, wobei nur eine der Zwischenzonen an die Isolierzone grenzt.
- 6. Integrierte Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei trogförmige Isolierzonen vorhanden sind, die je ein Halbleiterschaltungselement umgeben, wobei die pn-TJebergänge zwischen diesen Isolierzonen und den angrenzenden Zonen der genannten Schaltungselemente praktisch kurzgeschlossen sind, während diese Iso.lierzonen einen zwischen den Schaltungselementen liegenden und an die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzenden gemeinsamen Teil aufweisen.
- 7. Integrierte Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der die trogförmige(n) Isolierzone(n) umgebende Teil des Halbleiterkörpers einen spezifischen Widerstand von mindestens 6 Jt.cm aufweist.
- 8. Integrierte Halbleiteranordnung nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an die Innenwand einer trogförmigen Isolierzone grenzende Zone eines von dieser Isolierzone umgebenen Schaltungselements eine an die Isolierzone und an die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzende Handzone enthält, die höher als der übrige Teil dieser Zone des Schaltungseleraents dotiert und von den anderen Zonen des Schaltungselemente getrennt ist.309851/Ü82 7
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL7207325A NL7207325A (de) | 1972-05-31 | 1972-05-31 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2326672A1 true DE2326672A1 (de) | 1973-12-20 |
Family
ID=19816170
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19732326672 Ceased DE2326672A1 (de) | 1972-05-31 | 1973-05-25 | Integrierte halbleiteranordnung |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5112994B2 (de) |
| AU (1) | AU475239B2 (de) |
| CA (1) | CA970474A (de) |
| DE (1) | DE2326672A1 (de) |
| FR (1) | FR2186740B1 (de) |
| GB (1) | GB1427261A (de) |
| IT (1) | IT987932B (de) |
| NL (1) | NL7207325A (de) |
| SE (1) | SE384948B (de) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2835930A1 (de) * | 1978-08-17 | 1980-02-28 | Siemens Ag | Monolithisch integrierte halbleiterschaltung |
| EP0378439A2 (de) * | 1989-01-13 | 1990-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Aufzeichnungskopf |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52161311U (de) * | 1976-05-31 | 1977-12-07 | ||
| FR2533366B1 (fr) * | 1982-09-21 | 1986-01-03 | Trt Telecom Radio Electr | Procede de realisation de transistors par integration monolithique sur un substrat semiconducteur |
| EP0144865B1 (de) * | 1983-12-05 | 1991-06-26 | General Electric Company | Halbleitersubstrat mit einer elektrisch isolierten Halbleiteranordnung |
-
1972
- 1972-05-31 NL NL7207325A patent/NL7207325A/xx not_active Application Discontinuation
-
1973
- 1973-05-25 DE DE19732326672 patent/DE2326672A1/de not_active Ceased
- 1973-05-25 GB GB2515273A patent/GB1427261A/en not_active Expired
- 1973-05-25 IT IT2464473A patent/IT987932B/it active
- 1973-05-25 CA CA172,293A patent/CA970474A/en not_active Expired
- 1973-05-28 SE SE7307492A patent/SE384948B/xx unknown
- 1973-05-28 JP JP5876073A patent/JPS5112994B2/ja not_active Expired
- 1973-05-28 AU AU56174/73A patent/AU475239B2/en not_active Expired
- 1973-05-30 FR FR7319648A patent/FR2186740B1/fr not_active Expired
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2835930A1 (de) * | 1978-08-17 | 1980-02-28 | Siemens Ag | Monolithisch integrierte halbleiterschaltung |
| EP0378439A2 (de) * | 1989-01-13 | 1990-07-18 | Canon Kabushiki Kaisha | Aufzeichnungskopf |
| EP0378439A3 (de) * | 1989-01-13 | 1991-04-24 | Canon Kabushiki Kaisha | Aufzeichnungskopf |
| US5216447A (en) * | 1989-01-13 | 1993-06-01 | Canon Kabushiki Kaisha | Recording head |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| NL7207325A (de) | 1973-12-04 |
| JPS5112994B2 (de) | 1976-04-23 |
| FR2186740B1 (de) | 1978-01-06 |
| FR2186740A1 (de) | 1974-01-11 |
| SE384948B (sv) | 1976-05-24 |
| AU5617473A (en) | 1974-11-28 |
| GB1427261A (en) | 1976-03-10 |
| IT987932B (it) | 1975-03-20 |
| JPS4944683A (de) | 1974-04-26 |
| AU475239B2 (en) | 1976-08-19 |
| CA970474A (en) | 1975-07-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| DE2266040C2 (de) | ||
| DE2858190C2 (de) | ||
| DE2554296C2 (de) | Integrierte C MOS-Schaltungsanordnung | |
| DE3780390T2 (de) | Integrierter schaltkreis zur abschirmung von ladungstraegerinjektionen in das substrat, insbesondere bei schaltkreisen mit induktiven und kapazitiven lasten. | |
| DE3628857C2 (de) | ||
| DE1965340A1 (de) | Schottky-Diode | |
| DE1539079A1 (de) | Planartransistor | |
| DE2016760A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
| DE1964979C3 (de) | Halbleiterbauelement mit wenigstens einem lateralen Transistor und Verfahren zu seiner Herstellung | |
| DE2832154A1 (de) | Halbleitervorrichtung mit isoliertem gate | |
| DE69825096T2 (de) | Interface-Schutzschaltung für Telefonleitungen | |
| DE2349986A1 (de) | Kapazitaetsschaltung | |
| DE3044444A1 (de) | "monolithisch integrierte gleichrichter-brueckenschaltung" | |
| DE2615553C3 (de) | Schwellenschaltung mit Hysterese | |
| DE102004015921B4 (de) | Rückwärts sperrendes Halbleiterbauelement mit Ladungskompensation | |
| DE2913536A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
| DE2326672A1 (de) | Integrierte halbleiteranordnung | |
| DE2118029A1 (de) | Halbleitervorrichtung und Schaltungsanordnung mit dieser Vorrichtung | |
| EP0974161B1 (de) | Halbleiterbauelement mit struktur zur vermeidung von querströmen | |
| DE69834451T2 (de) | Schutzvorrichtung für einen integrierten MOS-Transistor gengen Spannungsgradienten | |
| DE2614580A1 (de) | I hoch 2 l-schaltung | |
| DE2742361C2 (de) | ||
| DE2051623A1 (de) | Steuerbare raumladungsbegrenzte Impedanzeinnchtung fur integrierte Schaltungen | |
| DE1639177A1 (de) | Monolithisch integrierte gleichrichterschaltung | |
| EP0477393B1 (de) | Eingangsschutzstruktur für integrierte Schaltungen |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 8131 | Rejection |