DE2707744C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranodnung mit einem Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp mit einer an einer seiner Oberflächen ausgebildeten integrierten Schaltung mit mindestens zwei Speisungselektroden, einer Eingangselektrode und einer Ausgangselektrode sowie mit einer Sicherungsschaltung zwischen einer ersten und einer zweiten dieser Elektroden der integrierten Schaltung, wobei die Sicherungsschaltung mit einem an der gleichen Oberfläche des Halbleiterkörpers wie die integrierte Schaltung ausgebildeten lateralen bipolaren Sicherungstransistors versehen ist, wobei der laterale bipolare Sicherungstransistor durch an die Oberfläche grenzende Emitter- und Kollektorzonen von einem ersten Leitungstyp gebildet wird, die in einem an die Oberfläche grenzenden Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp erzeugt und von diesem Gebiet umgeben sind, welches Basisgebiet einen Anschlußkontakt enthält, wodurch im Stromweg von diesem Anschlußkontakt zu einer zwischen der Emitter- und Kollektorzone liegende aktive Basiszone ein durch einen Teil des Basisgebiets gebildeter Widerstand vorhanden ist, und wobei die Emitterzone, der Anschlußkontakt und die erste der Elektroden elektrisch miteinander verbunden sind und die Kollektorzone elektrisch mit der zweiten der Elektroden verbunden ist.

Eine Halbleiteranordnung oben beschriebener Art ist aus der GB-PS 13 37 220 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird das Basisgebiet durch ein Substrat vom zweiten Leitungstyp, in dem auch die weiteren Bauelemente der integrierten Schaltung angeordnet sind, gebildet.

Diese bekannte Halbleiteranordnung weist u. a. den Nachteil auf, daß beim Ein- und Abschalten des Sicherungstransistors die Potentialänderungen der aktiven Basiszone dieses Transistors direkt auf das Substrat übertragen werden und über dieses Substrat den weiteren Schaltungselementen mitgeteilt werden können, was in manchen Fällen unerwünscht ist.

Ein weitere Nachteil der genannten bekannten Halbleiteranordnung ist, daß man in der Wahl der Basisdotierung des Sicherungstransistors nicht frei ist, da diese Basisdotierung durch die Substratdotierung gegeben ist, deren Wahl von anderen Faktoren als den Eigenschaften des Sicherungstransistors bedingt wird. Die Substratdotierung ist daher oft derart niedrig, daß der Sicherungstransistor erst bei einer zu hohen Spannung in Wirkung tritt.

Aus der US-PS 37 39 238 ist eine Halbleiteranordnung bekannt, bei der Durchschlag zwischen der Gate-Elektrode und dem darunterliegenden Substrat eines Feldeffekttransistors mit isoliertem Gate entweder beim Betrieb oder infolge des Aufladens während der Handhabung durch das Vorhandensein eines bipolaren Sicherungstransistors vermieden wird, dessen Emitter mit der Gate-Elektrode verbunden ist, während sowohl der Kollektor des Bipolartransistors als auch die Source-Elektrode des Feldeffekttransistors an der geerdeten Speisungselektrode liegen, wobei die Basis des Bipolartransistors nicht mit einem Anschluß versehen ist und somit an einem schwebenden Potential liegt. Dabei tritt Durchschlag zwischen Emitter und Kollektor bei geöffneter Basis auf, wobei nach Durchschlag in beiden Richtungen der Differentialwiderstand sehr klein sein kann.

Einem Sicherungstransistor mit schwebender Basis haftet aber ein großer Nachteil an. Der Übergang von dem nichtleitenden in den leitenden Zustand bei einem Bipolartransistor mit schwebender Basis tritt nämlich bereits bei einem sehr geringen Strom durch den Transistor (dem Einschaltstrom) auf, während außerdem, nachdem durch das Auftreten dieses Durchschlags der Transistor in den leitenden Zustand gelangt ist, der Mindeststrom, der benötigt wird, um den Transistor in dem leitenden Zustand zu halten (der Ausschaltstrom), sehr klein ist. Dadurch wird einerseits die Sicherung oft zu leicht wirksam, während andererseits nach dem Wirksamwerden der Sicherungsschaltung und nach der Beendigung der Notwendigkeit dieser Wirksamkeit der Transistor manchmal nicht mehr automatisch von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand gelangt und sich in diesen Zustand nur schwer zurückversetzen läßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart zu verbessern, daß der Differentialwiderstand der Sicherungsschaltung im leitenden Zustand in beiden Richtungen sehr niedrig ist, daß die Sicherungsschaltung zuverlässig anspringt und selbsttätig in den ursprünglichen Zustand zurückkehrt.

Die genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Basisgebiet als Bereich vom zweiten Leitungstyp unter Bildung eines PN-Übergangs in den Halbleiterkörper vom ersten Leitungstyp eingelassen ist und daß über der aktiven Basiszone des Sicherungstransistors zur Vermeidung einer Inversionskanalbildung eine durch eine erste Isolierschicht von der Basiszone getrennte Feldelektrode angeordnet ist, die an die erste der Elektroden angeschlossen ist.

Es sei bemerkt, daß, wo in dieser Anordnung von der Emitterzone und der Kollektorzone des genannten Bipolartransistors die Rede ist, unter der Kollektorzone diejenige der genannten Oberflächenzonen vom ersten Leitungstyp verstanden wird, deren PN-Übergang mit der Basiszone bei den üblichen Betriebsspannungen in der Sperrichtung geschaltet ist.

Da der PN-Übergang zwischen dem Basisgebiet und dem Substratgebiet nicht das Wirksamwerden der Sicherung einleitet, sondern stets auf einer praktisch festen Sperrspannung gehalten werden kann, werden das Potential dieses Substratgebietes und das der darin weiter gebildeten Zonen in geringerem Maße von dem Ein- und Ausschalten der Sicherung beeinflußt.

Dadurch, daß weiter der Teil des Basisgebietes zwischen dem Anschlußkontakt und der aktiven Basiszone einen Nebenschlußwiderstand über dem PN-Übergang zwischen der Emitterzone und dem Basisgebiet bildet, werden der Ein- und der Ausschaltstrom beide größer sein als wenn die Basis des Transistors an einem schwebenden Potential liegt.

Die Sicherung nach der vorliegenden Erfindung kann mit Vorteil zur Sicherung gegen Überspannungen einer Speiseelektrode und dem Eingang einer integrierten Schaltung verwendet werden. Die Anordnung nach der Erfindung ist aber nicht nur als Eingangssicherung, sondern auch als Sicherung zwischen zwei beliebigen Elektroden, vorzugsweise als Speisesicherung zwischen zwei Speiseelektroden, anwendbar, wobei in beiden Fällen natürlich der übrige Teil der Schaltung auf geeignete Weise angepaßt werden muß. Die Sicherungsschaltung nach der Erfindung dient im allgemeinen als Sicherung gegen Überspannung zwischen den beiden Elektroden, zwischen denen die Sicherungsschaltung eingeschaltet ist. In vielen Fällen wird diese Überspannung direkten Durchschlag zwischen den beiden genannten Elektroden herbeiführen können und richtet sich die Sicherung somit direkt auf die Vermeidung dieses unmittelbaren Durchschlags. In anderen Fällen wird dagegen Überspannung zwischen den beiden genannten Elektroden nicht zwischen diesen Elektroden, sondern anderswo Beschädigungen in der Schaltung verursachen können; auch dann dient eine zwischen den beiden Elektroden angeordnete Sicherungsschaltung dazu, derartige Beschädigungen zu vermeiden. Die Sicherungsschaltung nach der Erfindung läßt sich nicht nur in Schaltungen mit Feldeffekttransistoren mit isoliertem Gate anwenden, sondern kann, wie aus Nachstehendem hervorgehen wird, auch mit Vorteil in Schaltungen mit z. B. Übergangsfeldeffekttransistoren ("Junktion FET's) und in Bipolarschaltungen verwendet werden.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels der Erfindung,

Fig. 2 das Schaltbild entsprechend der Anordnung nach Fig. 1,

Fig. 3 schematisch die Strom-Spannungs-Kennlinie der Sicherungsschaltung der Anordnung nach Fig. 1 und 2,

Fig. 4 teilweise schematisch im Querschnitt und teilweise als Schaltbild ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 5 eine Draufsicht auf die Anordnung nach Fig. 4,

Fig. 6 schematisch das Schaltbild einer weiteren Ausführungsform der Anordnung nach der Erfindung,

Fig. 7 schematisch im Querschnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 8 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung mit einer bipolaren integrierten Schaltung,

Fig. 9 schematisch im Querschnitt die Struktur der Anordnung nach Fig. 8, und

Fig. 10 schematisch im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Übergangsfeldeffekttransistor.

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich gezeichnet. In den Querschnitten sind Halbleitergebiete vom gleichen Leitungstyp in derselben Richtung schraffiert. Entsprechende Teile sind in den verschiedenen Ausführungsbeispielen in der Regel mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet.

Fig. 1 zeigt schematisch im Querschnitt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, von der Fig. 2 das Schaltbild darstellt. Die Halbleiteranordnung nach diesem Beispiel enthält einen Halbleiterkörper 1 aus Silizium, der eine integrierte Inverterschaltung mit zwei komplementären Feldeffekttransistoren, und zwar einem n-Kanaltransistor T ₁ und einem p-Kanaltransistor T ₂, mit isolierter Gate-Elektrode enthält, wobei eine einseitige Eingangssicherung zur Vermeidung von Durchschlag zwischen den isolierten Gate-Elektroden und der darunterliegenden Halbleiteroberfläche über die zwischenliegende Isolierschicht angeordnet ist. Ein derartiger Durchschlag kann im Betriebszustand auftreten (wobei an der Anschlußklemme 13 eine positive Spannung gegenüber der Anschlußklemme 12 liegt), aber er kann auch außer Betrieb durch statische Aufladung der Gate-Elektrode während der Handhabung auftreten.

Die integrierte Schaltung enthält eine erste Anschlußelektrode 2, eine zweite Anschlußelektrode 3, eine Eingangselektrode 4 und eine Ausgangselektrode 5, wobei diese Elektroden in Fig. 2 teilweise schematisch als Linien dargestellt sind, aber tatsächlich alle aus leitenden Schichten bestehen. Die Elektroden 2, 3 und 5 sind direkt mit den Anschlußklemmen 12, 13 und 15 verbunden, während dagegen die Eingangselektrode 4 aus nachstehend anzugebenden Gründen über einen Reihenwiderstand 6 mit dem Eingangsanschluß 14 verbunden ist. Der Widerstand 6, der hier schematisch dargestellt ist, kann ein Außenwiderstand, aber kann auch eine Widerstandsschicht, z. B. eine Schicht aus polykristallinem Silizium sein, die durch eine Isolierschicht von der Halbleiteroberfläche getrennt ist; auch kann er ein diffundierter oder ein durch Ionenimplantation gebildeter Widerstand sein. Die Eingangselektrode 4 enthält die miteinander verbundenen Gate- Elektroden 8 und 7 der komplementären Feldeffekttransistoren T ₁ und T ₂, die durch Isolierschichten 10 und 9 aus Siliziumoxid von der Halbleiteroberfläche getrennt sind. Der Transistor T ₂ ist ein p-Kanaltransistor mit p-leitenden Source- und Drain-Zonen 25 und 26; der Transistor T ₁ ist ein n-Kanaltransistor mit n-leitenden Source- und Drain- Zonen 28 und 27, die in einem p-leitenden Gebiet 29 erzeugt sind, das völlig von dem n-leitenden Substratgebiet 11 umgeben ist und mit diesem einen pn-Übergang 31 bildet. Für die gegenseitige Trennung der Transistoren T ₁, T ₂ und T ₃ wird in diesem Beispiel auf bekannte Weise ein versenktes Oxidmuster 30 verwendet, das die Transistoren völlig umschließt. Das Vorhandensein eines derartigen versenkten Oxidmusters ist aber nicht notwendig. Das Gebiet 11 ist über eine Kontaktschicht 37 und einen Leiter 38 mit der Klemme 13 verbunden.

Zwischen einer ersten und einer zweiten der genannten Elektroden ist eine Sicherungsschaltung angeordnet. In diesem Beispiel ist dabei als erste Elektrode die an Erde liegende Anschlußelektrode 2 und als zweite Elektrode die Eingangselektrode 4 gewählt. Die Sicherungsschaltung enthält einen bipolaren lateralen Sicherungstransistor T ₃, dessen Emitterzone mit der Anschlußelektrode 2 und dessen Kollektorzone mit der Eingangselektrode 4 verbunden ist.

Dieser Transistor wird durch an eine Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzende Emitter- und Kollektorzonen (16, 17) von einem ersten Leitungstyp (hier dem n-Leitungstyp) gebildet, die in einem an die Oberfläche grenzenden Basisgebiet 18 vom zweiten (hier p-)Leitungstyp erzeugt und von diesem Gebiet umgeben sind. Dieses Basisgebiet 18 enthält einen Anschlußkontakt 21, wodurch in dem Stromweg von diesem Anschlußkontakt 21 zu der zwischen der Emitter- und der Kollektorzone (16, 17) liegenden aktiven Basiszone 20 ein durch einen Teil des Basisgebietes 18 gebilderter Widerstand (in Fig. 1 gestrichelt mit 22 bezeichnet) vorhanden ist. Die Emitterzone 16, der Anschlußkontakt 21 und die genannte erste Elektrode 2 sind elektrisch miteinander verbunden, während die Kollektorzone 17 elektrisch mit der genannten zweiten Elektrode 4 verbunden ist.

Nach der Erfindung wird nun das Basisgebiet 18 innerhalb des Halbleiterkörpers völlig von einem an die Oberfläche grenzenden Substratgebiet 11 vom ersten (hier n-)Leitungstyp umgeben, das mit dem Basisgebiet 18 einen PN-Übergang 19 bildet.

Der Wirkung der Sicherung in der beschriebenen Anordnung liegt folgendes zugrunde. Zwischen den Anschlußklemmen 14 und 12 kann entweder beim Betrieb durch eine Spitze auf der Eingangsspannung oder durch Aufladung während der Handhabung eine Spannung auftreten, die die Gefahr vor Durchschlag der Gate-Elektrodenisolierschicht mit sich bringt. Wenn diese Spannung eine derartige Polarität aufweist, daß dadurch der PN-Übergang 23 zwischen der Kollektorzone 17 und dem Basisgebiet 18 in der Sperrichtung geschaltet ist, wird beim Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes dieser PN-Übergang 23 über einen Lawineneffekt durchschlagen. Der Strom, der infolgedessen zwischen der Kollektorzone 17 und dem Anschlußkontakt 21 durch das Basisgebiet 18 fließt, führt in diesem Gebiet 18 über dem Widerstand 22 einen Spannungsabfall herbei, wodurch über dem PN-Übergang 24 zwischen der Emitterzone 16 und dem Basisgebiet 18 eine Spannung in der Durchlaßrichtung erhalten wird und dieser Übergang 24 Ladungsträger in das Basisgebiet 18 zu injizieren beginnt. Der Bipolartransistor T ₃ gelangt dadurch in den leitenden Zustand mit sehr niedrigem differentiellem Widerstand infolge der Wechselwirkung zwischen der Verstärkung des Transistors und der Lawinenvervielfachung an dem in der Sperrichtung geschalteten PN-Übergang 23.

In Fig. 3 ist schematisch die Strom-Spannungs- Kennlinie des Sicherungstransistors T ₃ dargestellt, wobei als Abszisse die Spannung V zwischen der Eingangselektrode 4 und Erde und als Ordinate der Strom I von der Eingangselektrode 4 zu Erde aufgetragen ist. Der Ausschaltstrom I _h und die Ausschaltspannung V _h , bei denen nach Durchschlag die Sicherung noch gerade in dem "leitenden Zustand" bleibt, und der Einschaltstrom I _tr und die Einschaltspannung V _tr , bei denen die Sicherung wirksam wird, sind ebenfalls in Fig. 3 angegeben. Diese Figur ist übrigens nur qualitativ und dient nur zur Darstellung der allgemeinen Form der erhaltenen V-I-Kurve. Der Differentialwiderstand (der Wert dI/dV) nach Durchschlag ist sehr klein. Der Ausschaltstrom I _h und der Einschaltstrom I _tr sind durch das Vorhandensein des durch einen Teil des Basisgebietes 18 gebildeten Widerstandes 22 nicht besonders niedrig, so daß es nicht schwierig ist, die Sicherung wieder in den nichtleitenden Zustand zu versetzen, während weiter verhindert wird, daß die Sicherung vorzeitig wirksam wird.

In diesem Beispiel ist zwischen der Eingangselektrode 4 und dem äußeren Eingangsabschluß 14 ein Reihenwiderstand 6 angeordnet, um die zuletzt genannten günstigen Eigenschaften der Sicherung noch zu verbessern. Wenn der Wert dieses Widerstandes 6 gleich R ist, ist in dem Zustand, in dem der Transistor T ₃ noch gerade leitend ist, der Spannungsabfall über diesem Widerstand gleich I _h × R, während die Spannung zwischen der Eingangsklemme 14 und Erde dann V _h + I _h × R beträgt. Bei einem bestimmten Wert von V _h kann dann R derart groß gewählt werden, daß die Spannung zwischen der Klemme 14 und Erde, bei der der Transistor T ₃ noch gerade leitend ist, größer als die maximale Speisespannung ist, die normalerweise zwischen der Klemme 13 und Erde steht. In diesem Falle wird nach dem Wegfallen der Spannungsspitze an den Anschluß 14 die Sicherung automatisch wieder in den nichtleitenden Zustand zurückkehren.

Wenn die Spannungsspitze an der Elektrode 4 eine entgegengesetzte Polarität aufweist, wirkt die Sicherungsschaltung zwischen den Elektroden 2 und 4 wie eine in der Durchlaßrichtung geschaltete Diode (PN-Übergang 23) mit einem mit ihr in Reihe geschalteten Widerstand. In Abhängigkeit von dem dann durch die Sicherungsschaltung fließenden Strom kann dieser Widerstand durch Leitungsmodulation infolge über dem PN-Übergang 23 aus der Kollektorzone 17 in das Basisgebiet 18 injizierter Elektronen sehr klein werden. Um einen möglichst niedrigen Reihenwiderstand zu erhalten, wird vorzugsweise auch die Geometrie daran angepaßt. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist in diesem Beispiel der Anschlußkontakt auf einer zu dem Basisgebiet 18 gehörigen an die Oberfläche grenzenden p-leitenden Kontaktzone 32 angeordnet, die eine höhere Dotierung als der angrenzende Teil des Gebietes 18 aufweist.

Um zu vermeiden, daß zwischen den n-leitenden Zonen 16 und 17 an der Oberfläche ein Inversionskanal gebildet wird, wodurch die Wirkung des Transistors T ₃ beeinträchtigt wird, ist über der aktiven Basiszone 20 des lateralen Bipolartransistors T ₃ eine durch eine Isolierschicht 33, z. B. aus Siliziumoxid, von dem Basisgebiet 18 getrennte Feldelektrode 34, z. B. aus polykristallinem Silizium, angeordnet, die gleichstrommäßig mit der Emitterzone 16 verbunden ist. Außerdem ist im vorliegenden Beispiel, um mögliche Änderungen in dem Widerstand 22 infolge einer etwaigen Inversionsschicht zwischen der Kontaktzone 32 und der Emitterzone 16 zu vermeiden, zwischen der Kontaktzone 32 und der Emitterzone 16 eine durch eine zweite Isolierschicht 35, z. B. aus Siliziumoxid, von dem Basisgebiet 18 getrennte zweite Feldelektrode 36, z. B. aus polykristallinem Silizium, angeordnet, die gleichfalls gleichstrommäßig mit der ersten Emitterzone 16 verbunden ist. Das Vorhandensein der Feldelektroden 34 und 36 ist manchmal erwünscht, aber nicht notwendig.

Zur Herabsetzung des Widerstandes 22 wird die Kontaktzone 32 vorkommendenfalls vorzugsweise derart angeordnet, daß sie an die Emitterzone 16 grenzt, die sich zwischen dem Anschlußkontakt 21 und der Kollektorzone 17 befindet. Dies ist in Fig. 4 veranschaulicht, in der nur die Sicherungsgestaltung im Schnitt dargestellt ist, während der verbleibende Teil der integrierten Schaltung schematisch mit IC angegeben ist und die Bezugsziffern denen der Fig. 1 entsprechen. Fig. 4 zeigt weiter eine symmetrische Ausführung der Sicherungsschaltung, die in Fig. 5 in Draufsicht dargestellt ist. Außerdem sind in dem Beispiel nach den Fig. 4 und 5 die Kontaktzone 32 und die Emitterzone 16 an der Oberfläche durch den Anschlußkontakt 21 in bezug aufeinander kurzgeschlossen. Ferner ist im Beispiel nach Fig. 4 und 5 kein versenktes Oxidmuster verwendet.

In den an Hand der Fig. 1 bis 5 beschriebenen Beispielen sind die Emitter- und die Kollektorzone 16 und 17 des Sicherungstransistors T ₃ mit zwei Elektroden verbunden, von denen die eine die an Erde (oder an einem anderen Bezugspotential) liegende Anschlußelektrode 2 ist, während die andere Elektrode die Eingangselektrode 4 ist. Auf diese Weise wird eine Eingangssicherung erhalten. Der Sicherungstransistor T ₃ kann jedoch auch derart geschaltet werden, daß die genannte "zweite" Elektrode die Speisungselektrode 3 ist. In diesem Falle wird eine Speisungssicherung gegen Überspannungen zwischen den Anschlüssen 12 und 13 erhalten. Das Schaltbild erhält dann z. B. die in Fig. 6 dargestellte Form. In diesem Falle kann jedoch zwischen dem Speisungsanschluß 13 und dem Sicherungstransistor T ₃ kein Reihenwiderstand verwendet werden, da der über diesem Widerstand auftretende Spannungsabfall in einem Speisekreis unzulässig ist. Um dennoch die Mindestspannung, bei der die Sicherung in dem leitenden Zustand bleibt, niedriger als die übliche Speisespannung zu halten, so daß nach Wiederherstellung des normalen Zustandes die Sicherung wieder in den nichtleitenden Zustand zurückkehrt, kann der Verstärkungsfaktor des Sicherungstransistors T ₃ herabgesetzt werden, z. B. dadurch, daß der Abstand zwischen der Emitter- und der Kollektorzone 16 und 17 vergrößert wird, wodurch auch der Unterschied zwischen den Spannungen V _h und V _tr (Fig. 3) erheblich abnimmt. In diesem Falle kann der laterale Transistor T ₃ nach Durchschlag des Kollektor- Basis-Übergangs aber keinen hohen Strom führen. Die Sicherung ist jedoch trotzdem genügend, weil sich herausgestellt hat, daß in diesem Falle der vertikale Transistor, der durch die Zonen 16, 18 und 11 gebildet wird, einen großen Teil des nach Durchschlag auftretenden Stroms führt. Dies ist ein weiterer wichtiger Vorteil der Erfindung in bezug auf die Anordnung nach der genannten britischen Patentschrift 13 37 220. Dies ist natürlich von den gegenseitigen Abständen der PN-Übergänge 19, 23 und 24 und den verwendeten Dotierungen abängig; diese Größen können alle vom Fachmann, je nach den vorliegenden Bedingungen, passend gewählt werden. Außer der Speisungssicherung ist in Fig. 6 auch eine Eingangssicherung (22′. T ₃′) angeordnet, wie in den vorhergehenden Beispielen beschrieben wurde.

Der Anschlußkontakt 21 kann, wie schematisch im Querschnitt in Fig. 7 dargestellt ist, auch zwischen den Zonen 16 und 17 angeordnet werden. In diesem Falle wird der Widerstand 22 durch den Streuungswiderstand des Anschlußkontaktes 21 und die gegebenenfalls dazu gehörende hochdotierte Kontaktzone 32 gebildet. Im allgemeinen wird es jedoch erwünscht sein, die Emitterzone 16 zwischen der Kollektorzone 17 und dem Anschlußkontakt 21 anzuordnen, wie in den vorhergehenden Beispielen, um Werte der Ein- und Ausschaltströme und -spannungen zu erhalten, die nicht zu niedrig, aber auch nicht zu hoch sind. Auch sind Kombinationen dieser Fälle möglich.

Der bipolare laterale Sicherungstransistor T ₃ mit herabgesetztem Verstärkungsfaktor nach Fig. 6 kann auch mit Vorteil an dem Eingang, vorzugsweise zwischen den Klemmen 13 und 14, angeordnet werden. Durch den niedrigen Verstärkungsfaktor kann der Reihenwiderstand 6 dann vermieden werden, weil die Einschaltspannung V _tr und die Ausschaltspannung V _h (siehe Fig. 3) in diesem Falle nur wenig voneinander verschieden sind, während dennoch der Differentialwiderstand sehr niedrig bleibt. Auch in diesem Fall kann ein großer Teil des Stromes von dem vertikalen Transistor (16, 18, 11) geführt werden.

In den vorhergehenden Beispielen ist die Anwendung einer Sicherungsschaltung nach der Erfindung zur Vermeidung von Durchschlag zwischen einer isolierten Gate- Elektrode und der darunterliegenden Halbleiteroberfläche beschrieben. In der Praxis ist dies gewiß eines der wichtigsten Fälle, in denen die Erfindung vorteilhaft angewandt werden kann. Die Erfindung beschränkt sich aber nicht darauf, wie an Hand der folgenden Beispiele veranschaulicht werden wird.

In Fig. 8 ist das Schaltbild eines Differenzverstärkers mit Eingangselektrode 101, Speisungselektroden 102, 103, 107, Ausgangselektroden 104 und 105 und einer Stromquelle 106 dargestellt. Wenn die Spannung an der Eingangsklemme 101 sehr stark positiv wird, kann Gefahr vor Durchschlag des Emitter-Basis-Übergangs des Transistors T ₂ auftreten, da dieser Übergang dann stark in der Sperrichtung polarisiert werden kann. Daher ist zwischen der Eingangselektrode 101 und Erde eine Sicherungsanordnung der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Art vorgesehen, die aus dem Transistor T ₃ und dem Widerstand 22 besteht. In Fig. 9 ist schematisch im Querschnitt angegeben, wie eine derartige Schaltung integriert sein kann.

In Fig. 10 ist schließlich schematisch im Querschnitt angegeben, wie die Sicherungsschaltung der in den vorhergehenden Beispielen beschriebenen Art mit dem lateralen Bipolartransistor T ₃ als Sicherung zwischen dem p-leitenden Gate-Gebiet 201 und dem n-leitenden Kanalgebiet 202 eines Übergangsfeldeffekttransistors mit einem n⁺-Source-Gebiet 203 und einem n⁺-Drain-Gebiet 204 angewandt werden kann.

Die Leitungstypen sämtlicher Halbleitergebiete können durch die entgegengesetzten Leitungstypen ersetzt werden, wobei natürlich die Polaritäten der anzulegenden Spannungen berücksichtigt werden, die durch die gegebene Definition des Ausdrucks "Kollektorzone" bestimmt werden. Die Erfindung ist nicht nur auf Schaltungen mit komplementären MOS-Transistoren, sondern auf jede integrierte Schaltung, insbesondere auch auf eine Anordnung mit einem Halbleiterkörper mit nur einem einzigen diskreten Feldeffekttransistor mit isoliertem Gate anwendbar. Für den Halbleiterkörper können statt Silicium auch andere geeignete Halbleitermaterialien, wie Germanium oder A^IIIB^V-Verbindungen, z. B. GaAs, verwendet werden. Weiter können die verwendeten Isolierschichten statt aus Siliciumoxid auch aus anderen Isoliermaterialien, wie Al₂O₃ oder Si₃N₄, bestehen, während ferner die genannten Gate- und Feldelektroden statt aus polkykristallinem Silicium auch z. B. aus einem Metall bestehen können.

Claims (10)

1. Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper (1) vom ersten Leitungstyp mit einer an einer seiner Oberflächen ausgebildeten integrierten Schaltung mit mindestens zwei Anschlußelektroden (2, 3), einer Eingangselektrode (4) und einer Ausgangselektrode (5) sowie mit einer Sicherungsschaltung zwischen einer ersten und einer zweiten dieser Elektroden (2, 3, 4, 5) der integrierten Schaltung, wobei die Sicherungsschaltung mit einem an der gleichen Oberfläche des Halbleiterkörpers (1) wie die integrierte Schaltung ausgebildeten lateralen bipolaren Sicherugnstransistor (T 3) versehen ist, wobei der laterale bipolare Sicherungstransistor durch an die Oberfläche grenzende Emitter- und Kollektorzonen (16, 17) von einem ersten Leitungstyp gebildet wird, die in einem an die Oberfläche grenzenden Basisgebiet (18) vom zweiten Leitungstyp erzeugt und von diesem Gebiet umgeben sind, welches Basisgebiet (18) einem Anschlußkontakt (21) enthält, wodurch im Stromweg von diesem Anschlußkontakt (21) zu einer zwischen der Emitter- und Kollektorzone liegende aktiven Basiszone (20) ein durch einen Teil des Basisgebietes gebildeter Widerstand (22) vorhanden ist, und wobei die Emitterzone (16), der Anschlußkontakt (21) und die erste der Elektroden (2, 3, 4, 5) elektrisch miteinander verbunden sind und die Kollektorzone (17) elektrisch mit der zweiten der Elektroden (2, 3, 4, 5) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Basisgebiet (18) als Bereich vom zweiten Leitungstyp unter Bildung eines PN-Übergangs (19) in den Halbleiterkörper (1) vom ersten Leitungstyp eingelassen ist und daß über der aktiven Basiszone des Sicherungstransistors (T 3) zur Vermeidung einer Inversionskanalbildung eine durch eine erste Isolierschicht (33) von der Basiszone (20) getrennte Feldelektrode (34) angeordnet ist, die an die erste der Elektroden (2, 3, 4, 5) angeschlossen ist.

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkontakt (21) auf einer zu dem Basisgebiet (18) gehörenden an die Oberfläche grenzenden Kontaktzone (32) vom zweiten Leitungstyp gebildet ist, die eine höhere Dotierung als der angrenzende Teil des Basisgebietes (18) aufweist.

3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, bei der die Kontaktzone (32) in Abstand von der Emitterzone (16) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kontaktzone (32) und der Emitterzone (16) eine durch eine zweite Isolierschicht (35) von dem Basisgebiet (18) getrennte zweite Feldelektrode (36) angeordnet ist, die ebenfalls an die erste externe elektrische Verbindung angeschlossen ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangselektrode (4) der integrierten Schaltung eine isolierte Gate-Elektrode ist.

5. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterzone (16) sich zwischen der Kollektorzone (17) und dem Anschlußkontakt (21) befindet.

6. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzone (32) an die Emitterzone (16) angrenzt (Fig. 4).

7. Halbleiteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktzone (32) und die Emitterzone (16) an der Oberfläche durch eine Metallschicht miteinander kurzgeschlossen sind.

8. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Eingangselektrode (4) und einem äußeren Eingangsanschluß (14) ein Reihenwiderstand (6) angeordnet ist.

9. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine (13) der genannten ersten und zweiten Elektroden eine Speisungselektrode ist (Fig. 6).

10. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine (4) der genannten ersten und zweiten Elektroden die Eingangselektrode ist (Fig. 1, 2).