DE2444588A1 - Integrierte halbleiterschaltung - Google Patents

Integrierte halbleiterschaltung

Info

Publication number
DE2444588A1
DE2444588A1 DE19742444588 DE2444588A DE2444588A1 DE 2444588 A1 DE2444588 A1 DE 2444588A1 DE 19742444588 DE19742444588 DE 19742444588 DE 2444588 A DE2444588 A DE 2444588A DE 2444588 A1 DE2444588 A1 DE 2444588A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base
emitter
zone
region
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19742444588
Other languages
English (en)
Other versions
DE2444588C2 (de
Inventor
Willem Gerard Einthoven
William Henry Schilp
Albert Alexander Todd
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE2444588A1 publication Critical patent/DE2444588A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2444588C2 publication Critical patent/DE2444588C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/602Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors in integrated circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/48Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor
    • H01L23/482Arrangements for conducting electric current to or from the solid state body in operation, e.g. leads, terminal arrangements ; Selection of materials therefor consisting of lead-in layers inseparably applied to the semiconductor body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/06Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/07Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
    • H01L27/0744Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common without components of the field effect type
    • H01L27/075Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. lateral bipolar transistor, and vertical bipolar transistor and resistor
    • H01L27/0755Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/08Devices 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
    • H01L27/082Devices 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
    • H01L27/0823Devices 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
    • H01L27/0825Combination of vertical direct transistors of the same conductivity type having different characteristics,(e.g. Darlington transistors)
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

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)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

Dipl.-Ing. H. Sauerland · Dn.-ing. R. König · Dipl.-Ing. K. Bergen Patentanwälte · Aaaa D'jssFldorf so · Cecilienallee 76 · Telefon .432732
17. Septenrtter 1974 29 566 B
24AA588
RCA Corporation, 30 Rockefeiler Plaza, New York, N0Y. 10020 (V0St0A.)
"Integrierte Halbleiterschaltung"
Die Erfindung bezieht sich auf integrierte Halbleiterschaltungen, insbesondere auf eine unter der Bezeichnung "Darlington"-Schaltung bekannte Ausführung0
Eine häufig benutzte elektronische Schaltung, die unter der Bezeichnung "Darlingtonschaltung" bekannt ist, weist zwei Transistoren, zwei Widerstände und eine Diode auf. Diese Schaltung steht in integrierter Form zur Verfügung, doh„ jede der Einzelkomponenten der Schaltung sowie deren elektrische Verbindungen sind in einem Einzelchip oder -scheibchen aus Halbleitermaterial enthalten, das in einem Gehäuse mit drei nach außen geführten Anschlußleitungen eingeschlossen ist«,
Obwohl sich derartige integrierte Darlingtonschaltungen in der Praxis bewährt haben, werden dennoch Verbesserungen sowohl in Bezug auf die Betriebscharakteristiken des Bauelements als auch in Bezug auf dessen Herstellung für erforderlich gehalten. Im Zusammenhang mit den derzeit im Handel erhältlichen Bauelementen
ra
509813/0851
-Z-
(z.B. RCA 2N6385 und RCA 2N6388) wird angestrebt, den Widerstandswert eines oder "beider Schaltungswiderstände dieser Bauelemente wesentlich zu erhöhen, ohne dabei den Schaltungsaufwand oder die Herstellungskosten zu vergrößernο Mit dieser Aufgabe befaßt sich die vorliegende Erfindung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen einer Darlingtonschaltung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Schemaschaltbild einer Darlingtonschaltung;
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Halbleiterkörper mit verschiedenen Elementen der in Fig. 1 gezeigten Schaltung, wobei das Metallisierungsmuster zur Verbindung der verschiedenen Elemente nicht dargestellt ist;
Fig. 3 eine Ansicht ähnlich derjenigen gemäß Fig. 2 mit dem Metallisierungsmuster;
Figc 4 eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Fig. 3;
Fig. 5 eine Schnittansicht entlang der Linie 5-5 der Fig. 3; und
Fig. 6 und 7 Ansichten ähnlich denjenigen gemäß Fig„ 2 und 4, in denen diejenigen Teile eines Bauelements gezeigt sind, die von den entsprechenden Teilen des Bauelements gemäß den Fig. 2 bis 5 abweichen«,
Beispiel I
Ein schematisches Schaltbild einer Darlingtonschaltung
509813/0851
ist in Fig. 1 gezeigt. Die Schaltung weist einen Eingangs- oder Treibertransistor 2 und einen Ausgängs-Leistungstransistor 3 auf, wobei der Emitter 4 des Treibertransistors 2 mit der Basis 5 des Leistungstransistors 3 verbunden ist«, Die Transistoren 2 und 3 sind als NPN-Bauelemente dargestellt; sie können auch als PNP-Trans!stören aufgeführt sein. Jeder der Kollektoren 6 bzw„ 7 der Transistoren 2 und 3 ist mit einem Anschluß 8 verbunden. Ein erster Widerstand 9 liegt zwischen der Basis 10 und dem Emitter 4 des Treibertransistors 2, und ein zweiter Widerstand 11 ist zwischen die Basis 5 und den Emitter 12 des Ausgangstransistors 3 eingeschaltet«, Eine Diode 13 liegt zwischen dem Emitter 12 und dem Kollektor 7 des Ausgangs-Leistungstransistors Die mit drei Anschlüssen versehene Darlingtonschaltung wird daher zwischen einem gemeinsamen Kollektoranschluß 8, einem zur Basis 10 des Treibertransistors 2 geführten Anschluß 14 und einem mit dem Emitter 12 des Leistungstransistors 3 verbundenen Anschluß 15 betriebene
In den Fig«, 2 bis 5» auf die im folgenden Bezug genommen wird, ist ein Halbleiterbauelement gezeigt, das in integrierter Schaltungstechnik alle Elemente und Verbindungen der in Fig. 1 dargestellten Schaltung enthält«, Dieses erfindungsgemäße Bauelement ist eine verbesserte Ausführungsform eines im Handel erhältlichen Bauelements (bekannt als RCA 2N6385), das in der US-PS 3 751 726 beschrieben ist„ Das erfindungsgemäße Bauelement, das als Ganzes mit 20 (Figo 4) bezeichnet ist, ist in einem Halbleiterkörper 22 (zoB. Silizium) mit einander entgegengesetzten Ober- und Unterseiten 24 und 26 und einer Seitenfläche 27 ausgebildet. Das dargestellte Ausführungsbeispiel ist ein NPN-Bauelement;
509813/0851
es kann jedoch, auch als PNP-Bauelement ausgeführt sein.
Das Bauelement 20 weist ein hochleitendes Substrat 28 des N-Leitungstyps im Körper 22 nächst der Unterseite 26 und ein M-leitendes Kollektorgebiet 30 an dem Substrat 28 auf. Das Bauelement 20 besitzt ferner ein Basisgebiet 32 des P-Leitungstyps 3 das im Körper 22 zwischen der Oberseite 24 und dem Kollektorgebiet 30 liegt. Das Basisgebiet 32 und das Kollektorgebiet 30 sind durch einen Basis-Kollektor-PH-Übergang 31 getrennt, der sich über das gesamte Bauelement 20 erstreckt und die Seitenfläche 27 schneidet0
Von der Oberseite 24 des Körpers 22 aus erstrecken sich zwei Emittergebiete 34 und 36 in das Basisgebiet 32„ Zur besseren Veranschaulichung ist das in den Fig. 2 und 3 sichtbare Basisgebiet 32 mit Punkten angelegt. Wie am besten aus Figa 2 und 4 hervorgeht, ist das dem Ausgangstransistor des Bauelements zugeordnete Emittergebiet 36 von einer Zone 32a des Basisgebiets 32 vollständig umgeben, wobei sich die Zone 32a zur Oberseite 24 des Körpers 22 erstreckt» Das Emittergebiet 36 bildet mit dem Basisgebiet 32 einen PN-Übergang 38, wobei der Übergang 38 die Oberseite 24 des Körpers 22 an einer Stelle 38a schneidet.
Das dem Treitoertransistor der Schaltung zugeordnete andere Emittergebiet 34 ist in ähnlicher Weise vollständig von einer Zone 32b des Basisgebiets 32 umgeben, wobei die Zone 32b um die obere Peripherie des Körpers 22 angeordnet ist. Das Emittergebiet 34 enthält mehrere verbundene Schleifen. Eine Schleife 34a (Fig. 2) des Emittergebiets 34 erstreckt sich vollständig um den Emitter 36 und ist von diesem durch die Zone 32a des Basisgebiets 32 getrennt. Eine andere
509813/0851
Schleife 34b des Emitters 34 umgibt eine Zone 32c des Basisgebiets 32«, Zwischen den beiden Schleifen 34a und 34b ist eine Zone 32d des Basisgebiets 32 angeordnet, die von dem Emittergebiet 34 an der Oberfläche 24 des Körpers 22 umgeben ist»
Der Emitter 34 bildet einen PN-Übergang 42 (Fig. 4) mit dem Basisgebiet 32, wobei die Schnittstellen des Übergangs 42 mit der Oberseite 24 des Körpers 22 vier geschlossene Schleifen 42a, 42b, 42c und 42d bilden.
Ausgehend von der Oberseite 24 erstreckt sich eine Nut oder ein Schlitz 45 in den Körper 22. Wie in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist, ist die Öffnung der Nut von der Zone 32d des Basisgebiets vollständig umgeben, und gemäß Fig. 4 reicht die Nut 45 durch das Basisgebiet 32 bis in das Kollektorgebiet 3O0 Der Zweck der Nut 45 besteht, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben werden wird, darin, den spezifischen Widerstand des Widerstands 9 in der Schaltung gemäß Fig. 1 zu erhöhenβ
Zum Ausgangstransistor 3 der in Fig. 1 gezeigten Darlingtonschaltung kann nach der bisherigen Beschreibung das Emittergebiet 36 (Fig. 4), die den PN-Übergang 38 mit dem Emittergebiet 36 bildende Zone des Basisgebiets 32 und die unter diesen Emitter- und Basiszonen gelegene Zone des Kollektorgebiets 30 gerechnet werden«,
Der Treibertransistor 2 der Schaltung umfaßt die Zone 34b des Emittergebiets 34, die die Zone 32c des Basisgebiets umgibt, die Basiszone 32c, welche mit dem Emittergebiet 34 den PN-Übergang 42 bildet, und die unter diesen Emitter- und Basiszonen gelegenen Zonen des Kollektorgebiets 30.
509813/0851
2A4A588
Zur Bildung der übrigen Komponenten der Darlingtonschaltung sowie deren Verbindungen sind Metalikontakte, ZcB. aus Blei oder einer Blei-Zinn-Legierung auf den Oberflächen 24 und 26 des Körpers 22 niedergeschlagen. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist ein Metallkontakt 40 auf der Unterseite 26 vorgesehen, der mit dem Substrat 28 und demzufolge mit dem Kollektorgebiet 30 der beiden Transistoren der Schaltung in Ohmschem Kontakt steht„ Ein Metallkontakt 43 ist ohmisch mit der Zone 32c des Basisgebiets verbunden, die von der Zone 34b des Emittergebiets 35 umgeben ist.
Zwei andere Metallkontakte 44 und 46 sind jeweils mit einem der Emittergebiete 34 bzw. 36 sowie mit dem Basisgebiet 32 verbunden«, Dies ist am besten in Fig. 3 zu erkennen, in der die verschiedenen Metallkontakte zur Verdeutlichung schraffiert gezeigt sind. Der Metallkontakt 46 ist im wesentlichen innerhalb der Grenzen des Oberflächenschnitts 38a des PN-Übergangs angeordnet, mit Ausnahme einer ohmschen Verbindung des Metallkontakts 46 mit einem zungenförmigen Abschnitt 50 der Zone 32ä des Basisgebiets 32, der sich unterhalb des Kontakts 46 (vgl. Fig. 5) in das Emittergebiet 36 erstreckt. Der zungenförmige Abschnitt 50 bildet, wie nachfolgend erläutert werden wird, die Diode 13 der in Fig. 1 dargestellten Schaltungβ
Der andere Metallkontakt 44 ist mit dem Emittergebiet 34 ohmisch verbunden. Wie in Fig. 3 zu sehen ist, ist der Kontakt 44 vollständig innerhalb des Oberflächenschnitts 42a des PN-Übergangs 42 angeordnet und umgibt die Oberflächenschnitte 42b und 42d des Übergangs ohne Berührung vollständig. In Bezug auf den Oberflächenschnitt 42c des PN-Übergangs 42 erstreckt sich der
509813/0851
Kontakt 44 jedoch über die Gesamtlänge des Schnitts 42c hinaus und ist daher mit der das Emittergebiet 36 umgebenden Basiszone 32a ohmisch verbundene
Zur Verbesserung des ohmschen Kontaktes der Kontakte 44 und 46 mit den verschiedenen Zonen der Oberfläche 24 des Halbleiterkörpers 22 ist ein relativ flacher Bereich des Körpers 22 unter der Oberfläche 24 relativ stark leitend dotiert. Bei der Herstellung des Bauelements kann das Ausgangschip beispielsweise einen Körper aus Halbleitermaterial mit der Leitfähigkeit des Substrats 28 aufweisen. Eine epitaktische Schicht 30 mit einer Dicke in der Größenordnung von 12 bis 14 . m und mit Phosphor auf einen spezifischen Widerstand von etwa 3 Ohm cm dotiert wird sodann auf dem Substrat 28 ausgebildet. Das Basisgebiet 32 wird danach durch epitaktisches Aufwachsen von Bor-dotiertem Silizium mit einem spezifischen Widerstand von etwa 10 Ohm cm auf der Schicht 30 in einer Dicke von etwa 20 i<m ausgebildet. Zur Herstellung der starken Oberflächenleitfähigkeit wird danach Bor auf die Scheibchenoberfläche bis zu einer Oberflächenkonzentration von
18 2
etwa 10 Atomen/cm niedergeschlagen und auf eine Eindringtiefe von etwa Z1U m in den Körper 22 eingebracht. Diese flache Oberflächenzone hoher Leitfähigkeit ist mit einem ρ Symbol bezeichnet. Die verschiedenen N-Emittergebiete werden danach durch Eindiffundieren von Phosphor bei einer Oberflächenkonzentra-
20 2 tion von etwa 5 χ 10 Atomen/cm bis zu einer Tiefe von etwa 10 dl m in ausgewählten Zonen des zuvor geformten Basisgebiets 32 ausgebildet.
Während des Diffusionsschrittes zur Bildung der flachen Oberflächenzone hoher Leitfähigkeit wird der als
509813/0851
Zone 32d (-Fig, 2) vorgesehene Bereich des Basisgebiets 32 mit einer Diffusionsmaskierschicht abgedeckt, wodurch verhindert wird, daß die, Oberflächenleitfähigkeit dieser Zone erhöht wird, und wodurch ein spezifischer Widerstand von etwa 10 Ohm cm erhalten wird. Dieser Oberflächenbereich niedrigerer Leitfähigkeit ist mit einem P-Symbol in Fig0 4 bezeichnete Der Zweck dieses Oberflächenbereichs niedriger Leitfähigkeit besteht, wie nachfolgend noch genauer erläutert werden wird, in der Verringerung des um die Nut 45 entlang der Oberfläche 24 des Körpers 22 während des Betriebs des Bauelements fließenden Stroms.
Die in Fig0 1 gezeigte Darlingtonschaltung ist bei dem Bauelement 20 wie folgt aufgebaut:
Die Verbindung zwischen den Kollektoren 6 und' 7 der beiden Transistoren 2 und 3 ist das Substratgebiet 28 und der Kontakt 40 auf der Unterseite 26 des Körpers 22. Die Verbindung zwischen dem Emitter 4 des Transistors
2 und der Basis 5 des Transistors 3 ist der Metallkontakt 44 (Fig» 3 und 4), der sowohl das Emittergebiet 34 als auch die Zone 32a des Basisgebiets 32 kontaktiert ο Die Diode 13» die zwischen dem Kollektor 7 und dem Emitter 12 des Transistors 3 liegt, umfaßt den zungenförmigen Abschnitt 50 (Fig. 3 und 5) des Basisgebiets 32 und die unmittelbar darunterliegende Zone des Kollektorgebiets 30. Das heißt, die Kathode 60 der Diode 13 wird von dem N-leitenden Kollektorgebiet 30 und die Diodenanode 62 von dem P-leitenden zungenförmigen Abschnitt 50 gebildet. Die Verbindung zwischen der Diodenanode 62 und dem Emitter 12 des Transistors
3 ist der Kontakt 46, der sowohl mit dem zungenförmigen
509813/0851
Abschnitt 50 als auch dem Emittergebiet 36 in Kontakt steht β Der Widerstand 11 wird durch den Widers'tandswert der Zone 32a des BasisgeMets 32 zwischen den Rändern der beiden Kontakte 44 und 46 an der Öffnung des zungenförmigen Abschnitts 50 gebildete
Der Widerstand 9 ist ein verteilter Widerstand mit einer Anzahl von Stromzweigen durch das Basisgebiet 32 (gezeigt durch Pfeillinien in den Fig. 3 und 4)0 Die Stromzweige erstrecken sich von dem Basiskontakt 43 in die Basiszone 32c unterhalb eines Bereichs der Schleife 34b des Emittergebiets 34 (der Bereich der Schleife 34b, der in Fig. 4 links gezeigt ist), durch die Basiszone 32b an der Peripherie des Körpers 22, zurück unter der Schleife 34a des Emittergebiets 34 und schließlich zum Metallkontakt 44, wo letzterer über die Übergangsschnittstelle 32c verläuft und die Basiszone 32a kontaktiert.
Der Wert des Widerstands 9 ist eine Funktion des spezifischen Widerstandes der Basiszonen, durch die der Strom fließt, sowie der Länge der verschiedenen Stromzweige. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, sind einige Stromzweige verhältnismäßig lang, erstrecken sich peripher über den Körper 22 (durch die peripher angeordnete Basiszone 32b) zu den Bereichen des Metallkontakts 44, die diagonal über den Körper 22 angeordnet und von dem Basiskontakt 43 am weitesten entfernt sind. Derart lange Stromwege tragen zu den Widerstandskomponenten des Widerstands 9 bei und erhöhen dessen Widerstandswert β
Der Zweck der Nut 45 besteht darin, wesentlich kürzere und mit niedrigeren Widerstandswerten behaftete Strom-
50981 3/0851
zweige zu schneiden oder zu trennen, die anderenfalls zwischen dem Basiskontakt 43 und dem diesem direkt gegenüberliegenden und in geringer Entfernung angeordneten Abschnitt 44a des Kontakts 44 vorhanden sein wurden. Derart kurze Stromwege wurden ohne die Unterbrechung durch die Nut 45 den Widerstandswert des Widerstands 9 wesentlich herabsetzen.
Der Abschnitt 44a des Kontakts 44 kann bei dieser Ausführung nicht fortgelassen werden, um die Nut 45 überflüssig zu machen, da der Kontakt 44 den Eingang (vgl. Fig. 1) zur Basis 5 des Ausgangstransistors 3 bildet. Bei Fortfall des Kontaktabschnitts 44a würde daher ein wesentlicher Teil der Basiszone 32a des Ausgangstransistors 3, der von dem Kontaktabschnitt 44a kontaktiert wird, entkoppelt.werden, wodurch das Ausgangssignal der Schaltung beträchtlich vermindert würde. Daher gibt die Kombination des Kontaktabschnitts 44a mit der Nut 45 die Möglichkeit der vollen Nutzung des Basisgebiets des Ausgangstransistors und der Erhöhung des Widerstandswertes gegenüber dem Strom zwischen den Basiselektroden der beiden Schaltungstransistorenβ
Wie oben festgestellt wurde, wird die Leitfähigkeit der Basiszone 32d an der Oberfläche 24 des Körpers 22 bewußt nicht mit der Leitfähigkeitserhöhung anderer Zonen des Basisgebiets 32 erhöht. Eine hohe Oberflächenleitfähigkeit an der Basiszone 32d würde nämlich relativ niederohmige Strompfade um die Nut 45 bilden. Das heißt, bei einer hohen Oberflächenleitfähigkeit könnte der Strom vom Basiskontakt 43 in Richtung der Nut 45 (Fig. 4) unter dem Emitterschleifenabschnitt 34b zur Basiszone 32d, zu der die Nut 45 umgebenden Oberfläche 24,
509813/0851
entlang der Oberfläche 24 um die Enden 45a (Fig. 3) der Nut 45 und sodann unter einem Abschnitt der" Emitterschleife 34a (Figc 4) zum Kontakt 44 fließen. In dem andererseits die Oberflächenleitfähigkeit der Basiszone 32d auf einem relativ niedrigen Wert gehalten wird, wird ein großer Teil dieses Stromes um die Nut 45 unterdrückt und der Widerstandswert des Widerstands 9 um etwa 100% erhöht.
Um den Stromfluß unter der Nut 45 zu unterdrücken, reicht die Nut 45 in das Kollektorgebiet 30 hinein, wobei der Übergang 31 zwischen dem Basisgebiet 32 und dem Kollektorgebiet 30 im Sinne einer Unterdrückung eines derartigen Stromflusses wirksam ist. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, schneidet der Basis-Kollektor-Übergang die Wände der Nut 45 an einer Übergangsschnittstelle 31a. Die Bedeutung dieser Ausgestaltung wird nachfolgend erörtert.
Beispiel II
In den Fig0 6 und 7 ist ein Bauelement gezeigt, das sich von dem Bauelement 20 gemäß den Fig„ 2 bis 5 dadurch unterscheidet, daß seine Nut 45 nicht von dem Material des Basisgebiets (d,ho der Basiszone 32d des Bauelements 20) umgeben ist. Bei dem Bauelement 70 ist das Emittergebiet 34, abgesehen von der Nut 45, zwischen der Basiszone 32c und der Basiszone 32a an der Oberfläche 24 des Körpers 22 durchgehend. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführung des Bauelements schneidet der Übergang 42 zwischen dem Emittergebiet 34 und dem Basisgebiet 32 die Wände der Nut 45 an einer Oberflächen-Schnittstelle 42e.
ORIGINAL INSPECTED 509813/0851
Das Bauelement 70 ist insofern funktionell gegenüber bekannten Bauelementen gleicher Gattung verbessert, als die Nut 45 den Wert des Widerstands 9 der in Fig0 1 dargestellten Schaltung erhöht. Das heißt, die Anordnung der Wut 45 bewirkt wie im Falle des in den Fig. 2 bis 5 gezeigten Bauelements eine Unterbrechung bzw. Verlängerung der anderenfalls kurzen und mit niedrigem Widerstandswert behafteten Stromwege zwischen den Basiszonen 32c und 32a.
Ein mit dem Bauelement 70 verbundenes Problem besteht jedoch darin, daß gelegentlich in unbestimmbarer Weise verschiedene Bauelemente 70 dieser Art einen relativ hohen Emitter-Kollektor-Leckstrom haben. Nach einer gründlichen·Untersuchung wurde die Ursache für dieses Problem auf die Tatsache zurückgeführt, daß der Abstand zwischen der Emitter-Basis-Übergangsschnittstelle 42e und der Basis-Kollektor-Übergangsschnittstelle 31a im Bereich der Nut relativ gering ist„ Je nach Reinheitsgrad und Oberflächenzustand der die Nut 45 begrenzenden Wände kann deshalb der enge Abstand zwischen den beiden Übergangsschnittstellen zu relativ hohen Leckströmen Anlaß geben.
Dieses Problem ist bei Bauelementen der in den Fig. 2 bis 5 dargestellten Art im wesentlichen ausgeräumt, da die Nut 45 von dem Emittergebiet 34 durch die Basiszone 32d getrennt ist. Auf diese Weise hat der Emitter-Basis-Übergang keine Schnittstellen im Bereich der Wände der Nut 45, sondern schneidet die Oberfläche 24 des Körpers 22 an der Schnittstelle 42d. Die Schnittstelle 42d ist jedoch von der Kante der Nut 45 um die Breite der Basiszone 32d, z.B. einen Abstand von 0,025 mm entfernt. Dadurch wird der Abstand zwischen der Emitter/ Basis-Übergangsschnittstelle und der Kollektor/Basis-Übergangsschnittstelle wesentlich vergrößert, Z0B. von
509813/0851
einem Abstand in der Größenordnung von 0,01 mm bei der Ausführungsform gemäß Figo 7 auf einen Abstand in der Größenordnung von 0,035 mm in der Ausführung gemäß Fig. 4 , und demgemäß wird auch der Emitter-Kollektor-Leckstrom beträchtlich verringert. Ferner wird eine in der Zeichnung nicht dargestellte Schicht aus Passivierungsmaterial, z.B. Siliziumdioxid, normalerweise auf der Oberfläche 24 des Körpers 22 niedergeschlagenο Diese Schicht, welche die Emitter/Basis-Übergangsschnittstelle 42b bei dem Bauelement 20 überzieht, "passiviert" die Übergangsschnittstelle und verhindert wirksam das Auftreten von Leckströmen über die Übergangsschnittstelle 0
Die Basiszone 32d (Fig. 2 und 4) ist, wie oben festgestellt wurde, im Oberflächenbereich des Körpers 22 von der Basiszone 32a durch die Emitterzone 34a getrennte Bei Fehlen einer solchen Trennung würden relativ kurze Strompfade von der Basiszone 32c unterhalb des Schleifenabschnitts.34b zwischen der Basiszone 32c und dem Schlitz 45, sodann um die Enden 45a des Schlitzes 45 direkt zur Basiszone 32a entstehen.
50981 3/0851

Claims (1)

  1. RCA Corporation, 30 Rockefeller Plaza, New York. N0Y. 10020 (V.St.A.)
    Patentansprüche;
    Integrierte Halbleiterschaltung mit in einem Halbleiterkörper ausgebildeten Emitter-, Basis- und Kollektorgebieten für zwei Transistoren, wobei sich die Emitter- und Basisgebiete von einer Oberfläche aus in den Halbleiterkörper erstrecken, Zonen der Basisgebiete im Körper unter den Emittergebieten angeordnet sind, das Kollektorgebiet unter den Basiszonen liegt, eine erste Basiszone eines der beiden Transistoren die Emittergebiete der beiden Transistoren an der Oberfläche des Halbleiterkörpers trennt, eine zweite Basiszone des anderen der beiden Transistoren an der Oberfläche durch Emitterzonen des Emittergebiets des anderen Transistors von der ersten Basiszone getrennt ist und in dem Halbleiterkörper zwischen den Emitterzonen und zwischen den ersten und zweiten Basiszonen eine Nut ausgebildet ist, die von der Körperoberfläche aus in das Kollektorgebiet reicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (45) von den Emitterzonen (34a, 34b) durch eine dritte Basiszone (32d) getrennt ist.
    Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Körperoberfläche (24) ein die Nut (45) umgebender metallischer Kontakt (44) angeordnet ist, der die erste Emitterzone (34a) und die erste Basiszone (32a)
    509813/0851
    miteinander verbindet,
    3· Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenleitfähigkeit der dritten Basiszone (32d) kleiner als diejenige der ersten (32a) und zweiten (32c) Basiszonen ist.
    509813/0851
DE2444588A 1973-09-26 1974-09-18 Integrierte Darlington-Schaltung Expired DE2444588C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US00400975A US3836997A (en) 1973-09-26 1973-09-26 Semiconductor darlington circuit

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2444588A1 true DE2444588A1 (de) 1975-03-27
DE2444588C2 DE2444588C2 (de) 1983-08-18

Family

ID=23585747

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2444588A Expired DE2444588C2 (de) 1973-09-26 1974-09-18 Integrierte Darlington-Schaltung

Country Status (8)

Country Link
US (1) US3836997A (de)
JP (1) JPS5318385B2 (de)
BE (1) BE820351A (de)
CA (1) CA1018672A (de)
DE (1) DE2444588C2 (de)
FR (1) FR2245087B1 (de)
GB (1) GB1450748A (de)
IT (1) IT1021168B (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2297495A1 (fr) * 1975-01-10 1976-08-06 Radiotechnique Compelec Structure de transistors complementaires et son procede de fabrication
US4100564A (en) * 1975-04-04 1978-07-11 Hitachi, Ltd. Power transistor device
US4136355A (en) * 1976-02-10 1979-01-23 Matsushita Electronics Corporation Darlington transistor

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2045567A1 (de) * 1969-09-15 1971-03-25 Gen Motors Corp Integrierte Halbleiter Schaltungs Einrichtung
DE2206354A1 (de) * 1971-02-11 1972-10-05 Motorola Inc Dual-verbundene Mesa-Transistoren
US3751726A (en) * 1971-11-18 1973-08-07 Rca Corp Semiconductor device employing darlington circuit

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2045567A1 (de) * 1969-09-15 1971-03-25 Gen Motors Corp Integrierte Halbleiter Schaltungs Einrichtung
DE2206354A1 (de) * 1971-02-11 1972-10-05 Motorola Inc Dual-verbundene Mesa-Transistoren
US3751726A (en) * 1971-11-18 1973-08-07 Rca Corp Semiconductor device employing darlington circuit

Also Published As

Publication number Publication date
DE2444588C2 (de) 1983-08-18
CA1018672A (en) 1977-10-04
IT1021168B (it) 1978-01-30
GB1450748A (en) 1976-09-29
FR2245087A1 (de) 1975-04-18
JPS5061987A (de) 1975-05-27
FR2245087B1 (de) 1978-11-24
BE820351A (fr) 1975-01-16
US3836997A (en) 1974-09-17
JPS5318385B2 (de) 1978-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2262297C2 (de) Monolithisch integrierbare, logisch verknüpfbare Halbleiterschaltungsanordnung mit I&amp;uarr;2&amp;uarr;L-Aufbau
DE1614373C2 (de)
DE1260029B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen auf einem Halbleitereinkristallgrundplaettchen
DE1944793C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung
DE2422912A1 (de) Integrierter halbleiterkreis
DE2822403A1 (de) Integrierte injektions-logik-vorrichtung
DE69021915T2 (de) MOS-Pilotstruktur für einen Transistor mit isolierter Steuerelektrode und Verfahren zur Versorgung eines solchen Transistors mit Pilotstrom.
DE1943302A1 (de) Integrierte Schaltungsanordnung
DE2054863A1 (de) Spannungsverstärker
DE3119288A1 (de) Halbleiteranordnung
DE1514867B2 (de) Halbleiterdiode
DE2444589A1 (de) Integrierte halbleiterschaltung
DE1937853C3 (de) Integrierte Schaltung
DE2424251A1 (de) Darlington-schaltung
DE3206060A1 (de) Halbleiteranordnung
DE68925150T2 (de) Bipolartransistor und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2444588A1 (de) Integrierte halbleiterschaltung
DE7144935U (de) Monolithischer transistor mit niedrigem saettigungswiderstand und geringer verlagerungsspannung
DE2848576C2 (de)
DE3213504A1 (de) Integrierter schaltkreis mit einem leistungstransistorsystem
DE2431011A1 (de) Halbleitervorrichtung
DE2357640A1 (de) Halbleiteranordnung mit elektronenuebertragung
DE2046053A1 (de) Integrierte Schaltung
DE2855816A1 (de) Integrierte halbleiterschaltungsanordnung mit einer schottky-sperrschichtdiode
DE2531164A1 (de) Transistorvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
8126 Change of the secondary classification

Ipc: H01L 23/56

D2 Grant after examination
8330 Complete renunciation