DE2728083A1 - Halbleiterdiode mit kollektorring fuer monolithische integrierte schaltung - Google Patents

Halbleiterdiode mit kollektorring fuer monolithische integrierte schaltung

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DE2728083A1
DE2728083A1 DE19772728083 DE2728083A DE2728083A1 DE 2728083 A1 DE2728083 A1 DE 2728083A1 DE 19772728083 DE19772728083 DE 19772728083 DE 2728083 A DE2728083 A DE 2728083A DE 2728083 A1 DE2728083 A1 DE 2728083A1
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Description

PATENTANWÄLTE Dr. phII. G. B. HAGEN Dipi.-Phys. W. KALKOFF I
MÜNCHEN 71 (Solln) " η rt o O η O
Franz-Hals-Straße 21 2 V 2 O U O d
Tel.(089)796213
ACE 3732 München, 15.6.1977
K./wi.
SGS-ATES Componenti
Elettronici S.p.A.
Via C. Olivetti 2
20041 Agrate Brianza (Milano)
Italien
Halbleiterdiode mit Kollektorring für monolithische integrierte Schaltung.
Priorität: 25.6.1976; Italien; Nr. 24 696 A/76
709882/0762
Bayerische Vereinsbank 823101 Postscheck 54782-809
Die Erfindung bezieht sich auf Halbleiter-Dioden und insbesondere auf Elemente mit Diodenwirkung für eine monolithische integrierte Schaltung zusammen mit mindestens einem Element mit Transistorwirkung·
Gegenwärtig wird für eine integrierte Schaltung ein Halbleiter-Substrat aus p-leitendem Silicium verwendet, auf das man eine Materialschicht von entgegengesetzter Leitfähigkeit epitaxial aufwachsen läßt. In Fig. 1 der beiliegendenZeichnungen ist eine Anordnung gezeigt, die eine Teilansicht im Schnitt einer integrierten Schaltung auf einem Plättchen aus p-leitendem Silicium darstellt, das mit 10 bezeichnet ist und als Substrat wirkt. Dieses Substrat 10 ist von einer n-leitenden Epitaxialschicht 12 bedeckt, in welche durch Eindiffundieren von p-Dotierstoff Isolierzonen 14 gebildet worden sind, die sich bis zum Substrat 10 erstrecken. Diese Zonen 14 und das Substrat 10 begrenzen mit den pn-Ubergängen, welche diese mit der Epitaxialschicht 12 bilden, voneinander isolierte Zonen 16. Im Inneren jeder der isolierten Zonen 16 können durch selektive Diffusion durch Masken aus Siliciumoxid verschiedene Zonen von geeigneter Leitfähigkeit gebildet v/erden, so daß Strukturen erhalten werden, welche die Funktionen elektronischer Bauelemente ausführen können, wie Transistoren, Dioden, Kondensatoren und Widerstände. In der Zone 16 der Anordnung nach Fig. 1 ist beispielsweise ein npn-Transistor dargestellt. Die Kollektorzone wird durch die η-leitende isolierte Zone 16 selbst gebildet, die Basiszone durch eine p-leitende Zone 13, die in die Kollektorzone 16 eindiffundiert ist, und die Emitterzone von einer η-leitenden Zone 20, die in die Basiszone Id
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eindiffundiert worden ist. Für den Kollektorkontakt C ist eine η-leitende Zone 22 vorgesehen, die in die Zone 16 um die ganze Zone 18 herum eindiffundiert worden ist und einen kleineren spezifischen Widerstand wie die Zone 16 hat, sowie eine metallische Schicht 24 in ohmschem Kontakt mit der Zone 22. (Wie ersichtlich, sind in den Figuren die Zonen, die mit einer besonders hohen Konzentration von η-Dotierstoffen diffundiert worden sind, mit N bezeichnet). Der Basiskontakt B wird durch eine metallische Schicht 25 in ohmschem Kontakt mit der Zone 18 gebildet und der Emitterkontakt E durch eine metallische Schicht 27 im ohmschen Kontakt mit der Zone 20. Die Oberfläche des Plättchans ist mit Ausnahme der metallischen Kontaktzone von einer Siliciumoxidschicht 2 9 bedeckt.
Bei den vorangehend beschriebenen integrierten Schaltungen v/erden die Transistoren und die Dioden vorteilhaft durch die gleichen Diffusionsvorgänge gebildet. Beispielsweise v/ird ein p-Dotierstoff gleichzeitig in eine isolierte Zone der Epitaxialschicht eindiffundiert, um die Basis eines Transistors zu bilden, und in eine andere isolierte Zone, um die Anode einer Diode zu bilden. Nachfolgend wird ein n-Dotierstoff eindiffundiert, um in einet Zone den Emitter eines Transistors zu bilden, und in der anderen die Kathode der Diode. Auf diese Weise wird eine Diode erhalten, die eine Durchbruchspannung in Sperrrichtung gewöhnlich von weniger als 15 Volt hat.
Um Dioden mit höheren Durchbruchspannungen in Sperrichtung zu erzielen, wie es beispielsweise bei vielen linearen integrierten Schaltungen mit Leistungselementen der Fall ist, wird gewöhnlich der pn-übergang verwendet, der zwischen der mit der Basisdiffusion gebildeten p-Zone una der η-Epitaxial schicht besteht. Typische Durchbruchspannun-
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gen in Sperrichtung liegen in diesem Falle b*<55 Volt. Die Verwendung eines solchen Übergangs bringt jedoch ein besonderes Problem mit sich, aas mit der Polarisierung der gesamten Vorrichtung verbunden ist. Um dieses Problem zu verstehen, muß man sich vor Augen halten, daß im Betrieb linearer integrierter Schaltungen das p-Substrat mit dem negativsten Punkt des ganzen Schaltungskomplexes, von dem es einen Teil bildet, verbunden wird, um jeden Durchlaß des Kollektor-Substratübergangs zu verhindern und die Streukapazität dieses Übergangs auf einen geringstmöglichen Wert zu halten. Es läßt sich darlegen, daß, wenn eine Diode verwendet wird, der übergang zwischen der Basiszone und der Lpitaxialschicht ein Stromfluß, der nicht immer vernachlässigbar ist, zwischen der Basisdiffusionszone zum Substrat erfolgt, besonders, wenn die Diode in der Durchlaßrichtung gepolt ist. Bei der Betrachtung der in Fig. 1 dargestellten Anordnung läßt sich diese Wirkung erläutern, wenn das Vorhandensein eines parasitären Vertikal-pnp-Transistors angenommen wird, der als Kollektor das in der Sperrichtung gepolte Substrat hat, als Basis die Epitaxialschicht und als Emitter die p-Diffusionszone der Basis des npn-Transistors der integrierten Schaltung. Die Schaltung, welche dieser Vorrichtung mit vier Schichten äquivalent ist, ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser besonderen Darstellung ist der Emitter E des npn-Transistors, dessen übergang durch eine Diode D1 dargestellt ist, unbelastet gelassen, die Basis B ist mit bezug auf den Kollektor C in der Durchlaßrichtung vorgespannt und das Substrat S ist mit bezug auf den Kollektor C in der Sperrichtung vorgespannt. Hierdurch wird praktisch ein pnp-Transistor erhalten, der in Fig. mit TR bezeichnet ist und der so gepolt ist, daß der durch den Basis-Kollektor-Übergang gebildeten Diode Strom entnommen wird. Der gesamte Verluststrom läßt sich ermitteln, wenn der Verstärkungsfaktor des para-
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sitären Vertikal-pnp-Transistors ermittelt wird. Wenn diese Verstärkung mit hpEV bezeichnet wird und mit I der Strom der in der Durchlaßrichtung gepolten Diode, ergibt sich als Strom I , der durch den Kollektor des parasitären pnp-Transistors hindurchtritt:
1V = *¥ev 1D-
Wenn die Spannung zwischen der Anode der Diode und dem Substrat, d.h. zwischen dem Emitter und dem Kollektor des parasitären pnp-Transistors mehrere 10 Volt beträgt, wie es sich bei linearen integrierten Leistungsschaltkreisen feststellen läßt, kann die Verlustleistung des pnp-Transistors beträchtliche Werte erreichen, die auch bei relativ geringen Verstärkungen (h„FV = 1 -r 3) zur Zerstörung der Vorrichtung führen kann.
Es entsteht daher die Notwendigkeit, die Verstärkung des parasitären Vertikal-pnp-Transistors geringstmöglich zn machen.
Pur diesen Zweck sind zwei Anordnungen bekanntgeworden:
1. Die Bildung einer η-Zwischenschicht von geringem spezifischem Widerstand zwischen der Epitaxialschicht und dem Substrat;
2. Die Bildung einer Diffusionszone mit n-Störstoffen von erhöhter Konzentration über die ganze Epitaxialschicht um den ganzen p-Diffusionsbereich herum.
Die erste der beiden Anordnungen wird normalerweise verwendet, um den Kollektorreihenwiderstand der Transistoren der integrierten Schaltung geringstmöglich zu machen. Ihre Wirkung auf den parasitären pnp-Transistor ist die Herabsetzung seiner Verstärkung unter Begünstigung des Phänomens
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der Rekombination beweglicher p-Ladungsträger, die in die n-Epitaxialschicht (Basis des pnp-Transistors) von der p-Diffusionszone (Emitter des pnp-Transistors) injiziert werden. Auf diese Weise läßt sich in der Praxis die Wahrscheinlichkeit vermindern, daß die beweglichen p-Ladungsträger das Substrat erreichen und zum Verluststrom der Diode beitragen. Die zweite Anordnung hat eine der ersten ähnliche und komplementäre Wirkung, da sie das Bestreben hat, die Wahrscheinlichkeit herabzusetzen, daß die beweglichen p-Ladungsträgcr die Isolierzone erreichen, aus welcher sie zum Substrat gefördert werden wurden.
Eine andere Anordnung zur Herabsetzung der Verluste der in Durchlaßrichtung gepolten Diode ist in der Patentanmeldung beschrieben und beansprucht mit dem Titel: "Verlustarme Halbleiterdiode für monolithische integrierte Schaltung", die am 22.6.1976 unter der No. 24 531 angemeldet wurde. Diese sieht einen Diffusionsbereich mit n-Dotierstoffen im Inneren des Basisdiffusionsbereiches vor, um die Konzentration der positiven beweglichen Ladungsträger und damit die Wirksamkeit des Emitters des parasitären Vertikal-pnp-Transistors herabzusetzen.
Alle diese vorerwähnten Anordnungen werden einzeln oder in Kombination verwendet, insbesondere in linearen integrierten Leistungsschaltungen, um die Verluste der Dioden herabzusetzen, welche durch die übergänge zwischen den Basisbereichen und den Kollektorbereichen gebildet werden, wenn sie in der Durchlaßrichtung gepolt werden, d.h. um den Stromdurchgang durch das Substrat zu begrenzen. Die Wirkung eines solchen Stroms ist umso schädlicher, je höher die auftretenden Spannungen sind. Da beim Planen von linearen integrierten Leistungsschaltungen die Neigung
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besteht, immer höhere Betriebsspannungen vorzusehen, können die bekannten Anordnungen immer noch zu wenig ausreichend sein, um das Merkmal eines niedrigen Verluststroms zu erzielen, das für die Dioden der integrierten Schaltung erhalten werden soll.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiterdiode mit hoher Durchbruchspannung in Sperrichtung für eine monolithische integrierte Schaltung zu entwickeln, die mit den normalerweise zur Herstellung integrierter Schaltungen verwendeten Diffusionsverfahren erhalten werden kann, und bei welcher die Verlustströme vernachlässigbar sind, wenn sie in der Durchlaßrichtung gepolt ist.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß auf ein Halbleiterbauelement bekannter Art, wie das in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene, die Verbesserungen vorgenommen werden, die in den nachfolgenden Ansprüchen gekennzeichnet und in der nachfolgenden Beschreibung mit Hilfe einer beispielsweisen Ausführungsform in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen näher erläutert sind und zwar zeigen:
Fig. 1 in vergrössertem Maßstab ein Teil einer integrierten Schaltung mit einem Transistor an sich bekannter Art;
Fig. 2 eine der Fig. 1 ähnliche Schaltung unter besonderen Polungsbedingungen;
Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt und in vergrössertem Maßstab einen Teil einer integrierten Schaltung, die eine Diode an sich bekannter Art enthält ;
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Fig. 4 einen Abschnitt in vergrössertem Maßstab eines Teils einer integrierten Schaltung, die eine Diode nach einer zweiten Aus führungsform der Erfindung enthält;
Fig. 5 ein Ersatzschaltbild des Bauelements nach Anspruch 4 unter besonders gepolten Bedingungen und
Fig. 6 eine Ansicht in vergrössertem Maßstab eines Teils einer integrierten Schaltung, welche eine Diode gemäß einer weiteren Ausfiihrungsform der Erfindung enthält.
In Fig. 3 sind diejenigen Teile, die den in Fig. 1 ähnlich sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Anordnung nach Fig. 3 weist eine Zwischenschicht auf, die sich zwischen dem Substrat 10 und der Epitaxialschicht 12 unterhalb der Diffusionszone 18 erstreckt. Sie wird normalerweise vor der Bildung der Epitaxialschicht 12 gebildet, indem man in das Substrat 10 n-Störstoffe in erhöhter Konzentration eindiffundiert derart, daß sein spezifischer Widerstand viel geringer als derjenige der Epitaxialschicht 12 wird, die ebenfalls n-leitend ist. Die dargestellte Anordnung umfaßt ausserdem eine Diffusionszone 32, die ebenfalls stark mit einem n-Dotierstoff dotiert und vorzugsweise als Erweiterung der Kollektor kontakt ζ one 22 geformt ist, welche die ganze p-Zone umgibt, und die ganze Epitaxialschicht bis zum Erreichen der Zwischenschicht 30 durchquert, sowie ein n-Diffusionsbereich 36, der während der Diffusionsphase der Emitter der normalen npn-Transistoren der integrierten Schaltung erhalten worden ist, welcher sich in den Bereich lt> in der Weise erstreckt, daß er einen guten Teil eier Ober-
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fläche einnimmt, welche vom Umfang des Bereiches 18 begrenzt wird. Eine Diode mit hoher Durchbruchspannung in der Sperrichtung wird dadurch erhalten, daß eine metallische Schicht 24 auf den Kollektorkontaktbereich 22 aufgebracht wird, um den Kathodenkontakt K zu bilden, und eine metallische Schicht 34 im wesentlichen auf die ganze vom Umfang des Bereiches 18 begrenzte Oberfläche aufgebracht wird, um den Anodenkontakt A zu bilden. Wie ersichtlich, bildet diese letztere Metallschicht einen ohmschen Kontakt mit der ganzen Oberfläche des n-Bereiches 36 und mit einem kleinen Teil des Bereiches 18, zum Teil in der Mitte (38) und zum Teil am Umfang, der nicht durch den Bereich 3G eingenommen wird.
Die Zwischenschicht 3O, die Diffusionszone 32 und die n-Diffusionszone 36 tragen zusammen dazu bei, den Verluststrom der Diode zu verringern, wenn diese in der Durchlaßrichtung gepolt wird. Im besonderen besteht die Wirkung des Bereiches 36, wie bereits erwähnt, einen großen Teil der positiven beweglichen Ladungsträger des Bereiches zu kompensieren, wodurch das Injizieren der positiven beweglichen Ladungsträger in den umgebenden Bereich 16 herabgesetzt wird. Da der Bereich 16 die Basis aes parasitären Vertikal-pnp-Transistors ist, läßt sich sagen, daß auf diese Weise der Emitterwirkungsgrad des letzteren herabgesetzt wird. Diese Wirkung ist umso fühlbarer, je größer die Erstreckung des Bereiches 3G in das Innere des Bereiches 18 ist. Diese Erstreckuna ist jedoch dadurch beschränkt, daß es praktisch unmöglich ist, was im wesentlichen mit den Toleranzen der Maskenverwendung zusammenhängt, den Abstand, der zwischen den Seitenflächen der Bereiche 13 und 36 besteht, unter einen gewissen Mindestwert herabzusetzen. Es läßt sich daher nicht vermeiden, daß eine erhöhte Anzahl positiver Ladungsträger in den Bereich 16 der Umfangszone des Bereiches IcS inji-
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ziert werden und daß infolgedessen ein Teil derselben nach dem Durchqueren der Diffusionszone 32 das Substrat 10 erreicht.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist erfindungsgemäß ein Bereich vorgesehen, der mit p-Dotierstoffen dotiert ist und den p-Basisdiffusionsbereich umgibt.
Es sei beispielsweise die Ausfuhrungsform betrachtet, welche durch das Bauelement nach Fig. 4 dargestellt ist und bei welcher Elemente, die denen in Fig. 3 ähnlich sind, mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind. Während der Diffusionsphase der Basisbereiche des normalen npn-Transistors der integrierten Schaltung v/erden p-Dotierstoffe in einen ringförmigen Bereich 40 zwischen dem Bereich 18 und dem Bereich 22 eindiffundiert. Dieser Ring wird mit dem Bereich 22 durch geeignete Mittel, beispielsweise durch eine Metallschicht 42 in ohmschen Kontakt mit dem Ring und einen Leiter 43, der mit dem Kathodenanschluß K der Diode verbunden ist, kurzgeschlossen.
Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise dieses Bauelements kann der Ring 40 als Kollektor eines lateralen pnp-Transistors betrachtet werden, der als Emitter dan p-Bereich la hat und als Basis den n-Epitaxialbereich 16. Dieser Transistor arbeitet mit Basis und Kollektor kurzgeschlossen (VCb = 0) , so daß der Kollektorring 40 die positiven beweglichen Ladungsträger sammelt, welche seitlich aus uem Diffusionsbereich 18 injiziert werden, und sie zur Kathode K der Diode fördern, indem sie aus dem Verluststrom zum Substrat 10 und zur Isolierzone 14 abgezogen werden.
In Fig. 5 ist ein Ersatzschaltbild des Bauelements nach Fig. 4 dargestellt. Der laterale pnp-Transistor, der mit
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T2 bezeichnet ist, ist an seinem Emitter mit dem anodischen Anschluß A der Diode ebenso wie der Emitter des Vertikal-pnp-Transistor TR verbunden, während die Basis, die sich in Kurzschluß mit dem Kollektor befindet, mit dem kathodischen Anschluß K der Diode ebenso wie die Basis des parasitären pnp-Transistors TR verbunden ist. Wenn die Diode in der Durchlaßrichtung gepolt ist, d.h. wenn die Polung das in Fig. 5 gezeigte Vorzeichen hat, befindet sich der Transistor TR in günstigen Bedingungen zur Stromleitung zu seinem Kollektor, d.h. zum Substrat S. Jedoch befindet sich der Transistor T2, wenn er in der angegebenen Weise geschaltet ist, ebenfalls im Leitungszustand, so daß er einen Teil des für den Emitter von TR bestimmten Stroms zur Kathode K der Diode im Nebenschluß leitet. Mit anderen Worten, der laterale pnp-Transistor verringert die Verstärkung des parasitären Vertikal-pnp-Transistors.
Für stärkere Gleichströme, wenn es möglich ist, daß der Kollektorring, der unter Ausnutzung der Basisdiffusion gebildet wird, die Sättigung erreicht, welche so die Wirkung der Verringerung der Verstärkung des parasitären Vertikal-pnp-Transistors begrenzt, sieht eine andere Ausführungsform der Erfindung einen tieferen Kollektorring vor, der unter Ausnutzung der p-Diffusion gebildet werden kann, die zur Bildung der Isolierzone 14 notwendig ist. Der resultierende Aufbau ist in Fig. 6 dargestellt, bei welchem sich der Kollektorring 44 durch den ganzen Epitaxialbereich 16 erstreckt und seitlich von dem n-Bereich 22 teilweise überlagert wird. Bei dieser Ausführungsform ist der ohmsche Kontakt mit dem Bereich 22 und mit dem Kollektorring 44 durch eine Metallschicht 46 gewährleistet, welche den Kathodenanschluß K der Diode bildet.
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Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die erfindungsgemäßen Bauelemente ohne besondere zusätzliche Arbeitsvorgänge zu den normalerweise zur Herstellung einer integrierten Schaltung notwendigen, hergestellt werden können, wobei Dioden erhalten werden, die bessere Leistungen ohne zusätzliche Material- oder Arbeitskosten haben.
Die Erfindung ist natürlich nicht auf die dargestellten und beschriebenen zwei Ausführungsformen beschränkt, sondern kann innerhalb ihres Rahmens verschiedene Abänderungen erfahren.
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Claims (8)

Ansprüche :
1.) Halbleiterelement mit Diodenwirkung für monolithische integrierte Schaltung, mit einem Substrat von einem ersten Leitfähigkeitstyp, einer Schicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, die auf dem Substrat angeordnet ist, einer Isolierzone, die sich durch die Schicht von der dem Substrat am weitesten abgelegenen Fläche aus erstreckt, bis sie das Substrat erreicht, und so ausgebildet ist, daß sie in der Schicht einen ersten Bereich begrenzt, der von der übrigen Schicht isoliert ist, einem zweiten Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp (p) und einem dritten Bereich (22) vom zweiten Leitfähigkeitstyp (n), um in der Schicht einen ersten Bereich zu begrenzen, der von der restlichen Schicht isoliert ist; einem zweiten Bereich vom ersten Leitfähigkeitstyp (p) und einem dritten Bereich vom zweiten Leitfähigkeitstyp (n), die sich in den ersten Bereich von der Oberfläche der Schicht aus erstrecken, die dem Substrat am weitesten abgelegen ist, welcher dritte Bereich um den zweiten Bereich herum angeordnet ist und einen spezifischen Widerstand auf v/eist, der kleiner als derjenige der Schicht ist; und einer ersten sowie einer zweiten Metallschicht in ohmschem Kontakt mit dem dritten und mit dem zweiten Bereich an der Oberfläche der Schicht, die dem Substrat am weitesten abgelegen ist, gekennzeichnet durch einen vierten Bereich (40, 44), vom ersten Leitfähigkeitstyp (p), der sich in den ersten Bereich (16) von der Oberfläche der Schicht (12) aus erstreckt, die
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ORIGINAL INSPECTED
dem Substrat (10) am weistesten abgelegen ist und sich zwischen dem zweiten (18) und dem dritten (22) Bereich befindet, und eine dritte Metallschicht (42, 46) in ohmschem Kontakt mit dem vierten Bereich (4O, 44) an der Oberfläche der Schicht (12), die dem Substrat (10) am weitesten abgelegen ist und mit der ersten Metallschicht (24) in elektrischer Verbindung steht.
2. Halbleiterelement nach Anspruch 1, gekennzeichnet aurch einen fünften Bereich (36) vom zweiten Leitfähigkeitstyp (n), der sich in den zweiten Bereich (18) von derjenigen Oberfläche der Schicht (12) aus erstreckt, die dem Substrat (10) abgekehrt ist.
3. Halbleiterelement nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (12) eine Epitaxialschicht ist.
4. Halbleiterelement nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Substrat (10) und der Schicht (12) eine Zwischenschicht (30) vom zweiten Leitfähigkeitstyp (n) vorgesehen ist, die einen geringeren spezifischen Widerstand als die Schicht (12) besitzt.
5. Halbleiterelement nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte Bereich (22, 32) sich in den ersten Bereich (16) praktisch durch die ganze Schicht (12) hindurch erstreckt.
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6. Halbleiterelement nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der vierte Bereich (40, 44) sich in den ersten Bereich (16) praktisch durch die ganze Schicht (12) hindurch erstreckt.
7. Halbleiterelement nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die dritte Metallschicht (24 bzw. 42) Teile einer einzigen Metallschicht (46) sind.
8. Halbleiterelement nach den vorangehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und der vierte Bereich (22, 32 bzw. 44) zumindest an ihren dem Substrat (10) abgekehrten Flächen einen gemeinsamen Teil haben.
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DE19772728083 1976-06-25 1977-06-22 Halbleiterdiode mit kollektorring fuer monolithische integrierte schaltung Withdrawn DE2728083A1 (de)

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DE2728083A1 true DE2728083A1 (de) 1978-01-12

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EP0098383A1 (de) * 1982-07-01 1984-01-18 General Electric Company Hochspannungs-Halbleiterbauelemente
DE9301093U1 (de) * 1993-01-27 1994-05-26 Ic - Haus Gmbh, 55294 Bodenheim Schaltungsanordnung zur Verringerung parasitärer Ströme an integrierten Strukturen, insbesondere Widerständen

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61150383A (ja) * 1984-12-25 1986-07-09 Toshiba Corp 半導体装置
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0098383A1 (de) * 1982-07-01 1984-01-18 General Electric Company Hochspannungs-Halbleiterbauelemente
DE9301093U1 (de) * 1993-01-27 1994-05-26 Ic - Haus Gmbh, 55294 Bodenheim Schaltungsanordnung zur Verringerung parasitärer Ströme an integrierten Strukturen, insbesondere Widerständen

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FR2356274A1 (fr) 1978-01-20
GB1525557A (en) 1978-09-20
JPS5319772A (en) 1978-02-23

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