DE2706031C2 - - Google Patents

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung mit einem Thyristor mit einer auf einem Substrat vom ersten Lei­ tungstyp liegenden Zone vom zweiten Leitungstyp als Anodenbasis­ zone, mit einer in die Anodenbasiszone eingelassenen Zone vom ersten Leitungstyp als Kathodenbasiszone, in die eine Kathoden­ emitterzone vom zweiten Leitungstyp eingelassen ist, mit einer weiter in die Anodenbasiszone eingelassenen Anodenemitterzone vom ersten Leitungstyp sowie mit einer in die Anodenbasiszone eingelassenen, die laterale Anordnung von Anodenemitterzone, Kathodenbasiszone und Kathodenemitterzone umgebenden Ringzone vom ersten Leitungstyp.The invention relates to an integrated circuit a thyristor with one on a substrate from the first lei zone of the second conductivity type as an anode base zone, with a zone embedded in the anode base zone first conduction type as the cathode base zone into which a cathode emitter zone of the second line type is embedded, with a further anode emitter zone embedded in the anode base zone of the first conductivity type and with one in the anode base zone recessed, the lateral arrangement of the anode emitter zone, Cathode base zone and cathode emitter zone surrounding ring zone of the first line type.

Eine solche integrierte Schaltung ist im US-Patent 37 25 683 be­ schrieben worden. Dabei kann sich zwischen dem Substrat und der auf diesem liegenden Zone vom zweiten Leitungstyp eine buried- layer-Zone befinden, die eine höhere Dotierung als diese Zone vom zweiten Leitungstyp und den gleichen Leitungstyp wie diese auf­ weist. Aus dem US-Patent 34 30 110 ist es bekannt, bei integrierten Schaltungen mit Hilfe von Ringzonen unerwünschte Leckströme zu beseitigen. In der DE-OS 20 26 778 ist eine integrierte Schaltung mit einem Thyristor beschrieben, bei der die störenden Einflüsse eines Substrattransistors durch Verringerung seiner Stromverstär­ kung beseitigt werden, und aus der DE-OS 24 18 560 ist es für inte­ grierte Schaltungen bekannt, den Stromverstärkungsfaktor eines Transistors dadurch erheblich zu reduzieren, daß in seine Emitter­ zone eine Halbleiterzone entgegengesetzten Leitungstyps einge­ lassen ist und beide Zonen mit demselben Potential beaufschlagt sind. Aus der Zeitschrift "Solid-State-Electronics", 1968, Band 11, Seiten 437 bis 444 und 779 bis 785 ist es bekannt, daß bei inte­ grierten Schaltungen mit einem lateralen Thyristor die Kathoden­ emitterzone ringförmig ausgestaltet ist und die Anodenemitter­ zone umgibt, oder daß die Anodenemitterzone zwischen streifenför­ migen Kathodenemitterzonen liegt.Such an integrated circuit is be in US Patent 37 25 683 been written. It can be between the substrate and the on this lying zone of the second conduction type a buried layer zone, which have a higher doping than this zone from second line type and the same line type as this one points. From US Patent 34 30 110 it is known to be integrated Circuits with the help of ring zones to undesirable leakage currents remove. In DE-OS 20 26 778 is an integrated circuit described with a thyristor in which the disturbing influences a substrate transistor by reducing its current gain kung be eliminated, and from DE-OS 24 18 560 it is for inte known circuits, the current amplification factor Transistor significantly reduce that in its emitter zone a semiconductor zone of opposite conduction type is left and both zones have the same potential are. From the magazine "Solid State Electronics", 1968, volume 11, Pages 437 to 444 and 779 to 785 it is known that at inte circuits with a lateral thyristor the cathodes emitter zone is annular and the anode emitter zone surrounds, or that the anode emitter zone between stripes the cathode emitter zones.

Bei integrierten Schaltungen der obenerwähnten Art kommt es bei der Isolation der Thyristoren durch Sperrschichten zu einer zu­ sätzlichen Einfügungsdämpfung, die das bidirektionale Schaltver­ halten der Thyristoren verschlechtert. Diese Einfügungsdämpfung beruht auf einem Stromverlust gegenüber dem Substrat.With integrated circuits of the type mentioned above, it happens the isolation of the thyristors by barrier layers to one  additional insertion loss, which the bidirectional switching ver keep the thyristors deteriorated. This insertion loss relies on a loss of current from the substrate.

Aufgabe der Erfindung ist die Beseitigung dieser Einfügungs­ dämpfung.The object of the invention is to eliminate this insertion damping.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen integrierten Schaltung dadurch gelöst, daß die Ringzone mit der Kathodenemitter­ zone elektrisch kurzgeschlossen ist.This task is integrated in a generic Circuit solved in that the ring zone with the cathode emitter zone is electrically short-circuited.

Durch diese Ausbildung der Ringzone wird ein lateraler Ladungs­ trägerfluß von der Kathodenbasiszone zur Isolationssperrschicht weitgehend reduziert. This configuration of the ring zone creates a lateral charge Carrier flow from the cathode base zone to the isolation barrier largely reduced.  

Die Breite der Ringzone kann beispielsweise 20 µm betragen. Die Ringzone erhält dieselbe Dotierung wie die Anoden­ emitterzone und wird vorzugsweise auch gleichzeitig mit dieser, vorzugsweise durch Diffusion, hergestellt. Die Oberflächenkon­ zentration beträgt beispielsweise 2 bis 5mal 1018 Atome cm-3.The width of the ring zone can be 20 µm, for example. The ring zone receives the same doping as the anode emitter zone and is preferably also produced simultaneously with it, preferably by diffusion. The surface concentration is, for example, 2 to 5 times 10 18 atoms cm -3 .

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist in die Anoden­ emitterzone des Thyristors mindestens eine Halbleiterzone ein­ gelassen, die den entgegengesetzten Leitungstyp wie diese auf­ weist. Die eingelassene Halbleiterzone ist mit der Anoden­ emitterzone elektrisch kurzgeschlossen, und zwar beispiels­ weise durch einen Metallbelag, der sowohl für die Anoden­ emitterzone als auch auf die eingelassene Halbleiterzone auf­ gebracht ist. Die in die Anodenemitterzone eingelassene Halbleiterzone ist derart ausgebildet, daß sie die Löcherinjektion der Anoden­ emitterzone in die angrenzende Anodenbasiszone reduziert. Diese Bedingung erreicht man durch entsprechende Dotierung und geo­ metrische Bemessungen der eingelassenen Halbleiterzone. Bei der Ausbildung der eingelassenen Halbleiterzone ist jedoch darauf zu achten, daß der Thyristor durch einen Zündimpuls noch zünd­ bar ist und nach dem Durchschalten im durchgeschalteten Zustand verbleibt. Beide Maßnahmen zusammen, nämlich in die Anodenemitterzone ein­ gelassene Halbleiterzone und Ringzone, die mit der Kathodenemitterzone kurzgeschlossen ist, tragen zu einer erheblichen Reduzierung des unerwünschten Substratstroms bei.According to a development of the invention is in the anodes emitter zone of the thyristor at least one semiconductor zone left that on the opposite line type like this points. The embedded semiconductor zone is with the anodes emitter zone electrically short-circuited, for example wise through a metal covering that is used for both the anodes emitter zone as well as on the embedded semiconductor zone brought. The semiconductor zone embedded in the anode emitter zone is designed such that they provide the hole injection of the anodes emitter zone reduced to the adjacent anode base zone. These Condition is achieved by appropriate doping and geo metric dimensions of the embedded semiconductor zone. In the Training of the embedded semiconductor zone is however on it to ensure that the thyristor is still ignited by an ignition pulse bar and after switching through in the switched-on state remains. Both measures together, namely in the anode emitter zone left semiconductor zone and ring zone, which short-circuited with the cathode emitter zone is contribute to a significant reduction of the undesirable substrate current.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei­ spielen näher erläutert.The invention is described below with reference to exemplary embodiments play explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt einen Teil einer integrierten Schaltung, die einen Thyristor aufweist, der durch eine Sperrschicht von den benachbarten Bauelementen elektrisch isoliert ist. Die integrierte Schaltung der Fig. 1 besteht aus einem Substrat 1 vom ersten Leitungstyp, auf das epitaktisch eine Zone 2 vom zweiten Leitungstyp, im folgenden kurz epitaktische Schicht 2, aufgebracht ist. Vor dem Aufbringen der epitaktischen Schicht 2 wird in das Substrat 1 durch Separationsdiffusion eine buried-layer-Zone 3 einge­ bracht, die höher dotiert ist als die epitaktische Schicht 2 und deren Leitungstyp mit dem der epitaktischen Schicht 2 über­ einstimmt. Vor dem Einbringen der Halbleiterzonen des Thyri­ stors wird in die epitaktische Schicht 2 eine Sperrschicht 4 eindiffundiert, und zwar bis zum Substrat 1. Die Sperrschicht 4 ist vom Leitungstyp des Substrats 1. Der Thyristor besteht aus der Anodenemitterzone 5, den Kathodenemitterzonen 6 und 7 sowie aus den beiden Kathodenbasiszonen 8 und 9 und der aus der auf dem Substrat 1 liegenden Zone 2 vom zweiten Leitungs­ typ gebildeten Anodenbasiszone 10. Die Anodenemitterzone 5 liegt bei Aus­ führungsbeispiel der Fig. 1 in der Mitte des Thyristors. Fig. 1 shows a part of an integrated circuit which has a thyristor which is electrically insulated by a barrier layer from the adjacent devices. The integrated circuit of FIG. 1 comprises a substrate 1 of the first conductivity type on the epitaxial a zone 2 is the second conductivity type, hereinafter epitaxial layer 2, is applied. Before the epitaxial layer 2 is applied, a buried layer zone 3 is introduced into the substrate 1 by means of separation diffusion, which is more highly doped than the epitaxial layer 2 and its conductivity type agrees with that of the epitaxial layer 2 . Before the semiconductor zones of the thyristor are introduced, a barrier layer 4 is diffused into the epitaxial layer 2 , namely as far as the substrate 1 . The barrier layer 4 is of the conductivity type of the substrate 1 . The thyristor consists of the anode emitter zone 5 , the cathode emitter zones 6 and 7 as well as the two cathode base zones 8 and 9 and the anode base zone 10 formed from the zone 2 of the second line type lying on the substrate 1 . The anode emitter zone 5 is in the exemplary embodiment from FIG. 1 in the middle of the thyristor.

Außer den genannten Halbleiterzonen ist noch eine Ringzone 11 vorhanden, die die Halbleiterzonen des Thyristors umgibt. Diese Ringzone 11 hat den entgegengesetzten Leitungstyp wie die Kathodenemitterzonen 6 und 7 und ist mit den Kathodenemitter­ zonen 6 und 7 kurzgeschlossen. Dies geschieht beispielsweise durch einen Metallbelag 12, der sowohl auf die Ringzone 11 als auch auf die Kathodenemitterzonen 6 und 7 aufgebracht ist. Die Ringzone 11 kann zusammen mit der Anodenemitterzone 5 herge­ stellt werden und zwar vorzugsweise durch eine gemeinsame Diffusion.In addition to the semiconductor zones mentioned, there is also a ring zone 11 which surrounds the semiconductor zones of the thyristor. This annular zone 11 has short-circuited the opposite conductivity type as the cathode-emitter regions 6 and 7 and is zoned with the cathode emitter 6 and 7. FIG. This is done, for example, by means of a metal covering 12 , which is applied both to the ring zone 11 and to the cathode emitter zones 6 and 7 . The ring zone 11 can be made together with the anode emitter zone 5 , preferably by a common diffusion.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist in die Anodenemitterzone 5 eine Halbleiter­ zone 13 eingelassen, die den entgegengesetzten Leitungstyp wie die Anodenemitterzone 5 aufweist und mit ihr über einen Metallbelag 14 elektrisch kurzgeschlossen ist. Die ein­ gelassene Halbleiter­ zone 13 vermindert die Trägerinjektion von der Anodenemitter­ zone 5 in die Anodenbasiszone 10.In the embodiment of FIG. 2, a semiconductor zone 13 is embedded in the anode emitter zone 5 , which has the opposite conductivity type as the anode emitter zone 5 and is electrically short-circuited with it via a metal coating 14 . The left semiconductor zone 13 reduces the carrier injection from the anode emitter zone 5 into the anode base zone 10 .

Claims (7)

1. Integrierte Schaltung mit einem Thyristor mit einer auf einem Substrat vom ersten Leitungstyp liegenden Zone vom zweiten Lei­ tungstyp als Anodenbasiszone, mit einer in die Anodenbasiszone eingelassenen Zone vom ersten Leitungstyp als Kathodenbasis­ zone, in die eine Kathodenemitterzone vom zweiten Leitungstyp eingelassen ist, mit einer weiter in die Anodenbasiszone einge­ lassenen Anodenemitterzone vom ersten Leitungstyp sowie mit einer in die Anodenbasiszone eingelassenen, die laterale Anord­ nung von Anodenemitterzone, Kathodenbasiszone und Kathoden­ emitterzone umgebenden Ringzone vom ersten Leitungstyp, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzone (11) mit der Kathodenemitterzone (6, 7) elektrisch kurzgeschlossen ist.1. Integrated circuit with a thyristor with a zone lying on a substrate of the first conductivity type of the second conductivity type as an anode base zone, with a zone of the first conductivity type embedded in the anode base zone as a cathode base zone, into which a cathode emitter zone of the second conductivity type is embedded, with a further anode emitter zone of the first conductivity type let into the anode base zone and with an annular zone of the first conductivity type embedded in the anode base zone surrounding the lateral arrangement of anode emitter zone, cathode base zone and cathode emitter zone, characterized in that the ring zone ( 11 ) with the cathode emitter zone ( 6, 7 ) is electrically short-circuited. 2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringzone (11) dieselbe Dotierung wie die Anoden­ emitterzone (3) aufweist.2. Integrated circuit according to claim 1, characterized in that the ring zone ( 11 ) has the same doping as the anode emitter zone ( 3 ). 3. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Anodenemitterzone (5) des Thyristors mindestens eine Halbleiterzone (13) vom zweiten Leitungstyp eingelassen ist, die mit der Anodenemitterzone (5) elektrisch kurzge­ schlossen ist und dabei derart dotiert und derart geometrisch bemessen ist, daß einerseits die Löcherinjektion aus der Anoden­ emitterzone (5) in die angrenzende Anodenbasiszone (10) redu­ ziert ist und andererseits der Thyristor durch einen Zündimpuls noch zündbar ist und nach dem Durchschalten im durchgeschalte­ ten Zustand verbleibt.3. Integrated circuit according to claim 1 or 2, characterized in that in the anode emitter zone ( 5 ) of the thyristor at least one semiconductor zone ( 13 ) of the second conductivity type is let in, which is electrically short-circuited with the anode emitter zone ( 5 ) and thereby doped and is so geometrically dimensioned that, on the one hand, the hole injection from the anode emitter zone ( 5 ) into the adjacent anode base zone ( 10 ) is reduced and, on the other hand, the thyristor is still ignitable by an ignition pulse and remains in the switched-through state after switching. 4. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eingelassene Halbleiterzone (13) mit der Anodenemitter­ zone (5) durch einen Metallbelag (14) verbunden ist. 4. Integrated circuit according to one of claims 1 to 3, characterized in that the embedded semiconductor zone ( 13 ) with the anode emitter zone ( 5 ) is connected by a metal coating ( 14 ). 5. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenemitterzone (6, 7) ringförmig ausgestaltet ist und die Anodenemitterzone (5) umgibt.5. Integrated circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cathode emitter zone ( 6, 7 ) is annular and surrounds the anode emitter zone ( 5 ). 6. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anodenemitterzone (5) zwischen streifenförmigen Kathodenemitterzonen (6, 7) liegt.6. Integrated circuit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the anode emitter zone ( 5 ) between strip-shaped cathode emitter zones ( 6, 7 ). 7. Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der zwischen dem Substrat und der auf diesem liegenden Zone vom zweiten Leitungstyp eine buried-layer-Zone liegt, die eine höhere Dotierung als diese Zone vom zweiten Leitungstyp und den gleichen Leitungstyp wie diese aufweist.7. Integrated circuit according to one of claims 1 to 6, in which between the substrate and the zone of the second conductivity type lying thereon buried layer zone, which has a higher doping than this Zone of the second line type and the same line type as this.
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