DE2827569A1

DE2827569A1 - Monolithisch integriertes referenzelement

Info

Publication number: DE2827569A1
Application number: DE19782827569
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl Phys Conzelmann; Adolf Kugelmann; Karl Nagel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-06-23
Filing date: 1978-06-23
Publication date: 1980-01-17
Also published as: DE2827569C2

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Referenzelement nach der Gattung eines Hauptanspruches. Es sind schon Referenzelemente bekannt, bei denen auf die Siliciumdioxidschicht eine weitere -Schicht aus Phosphorglas aufgebracht wird, um die Siliciumdioxidschicht zu stabilisieren. Es zeigte sich aber, daß innerhalb einer Charge größere Abweichungen der Referenzspannung auftraten.
In der DT-OS 2 342 637 wird eine Zenerdiode beschrieben, die einen vergrabenen Grenzschichtübergang hat und bei der dadurch der Spannungsdurchbruch in der Tiefe vor sich geht.
Diese Anordnung hat aber den Nachteil, daß ihre Herstellung sehr aufwendig ist und größere Dicken des integrierten Elementes erfordert.
Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Referenzelement mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Stabilität der Durchbruchs spannung verbessert wird und daß die Basis-Emitterdiode einfach herzustellen ist.
Außerdem ist es möglich, zusätzlich zu der Siliciumdioxidschicht eine Schutzschicht aus Plasmanitrid, die extrem widerstandsfähig gegen jegliche Kontamination ist, über der fertigen Schaltung abzuscheiden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Referenzelementes möglich.
Besonders vorteilhaft ist, daß eine durch Fehljustierung erzeugte Unsymmetrie zwischen Basiskontakt und Emitterdiffusionsone der Anordnung nicht schadet. Um den Durchbruch an einer Stelle zu bevorzugen und so zu einer höheren Stromdichte zu kommen, kann sie sogar erwünscht sein.
Zeichnung Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 den Schnitt durch eine Basis-Emitterdiode in bekannter Anordnung und Fig. 2 den Schnitt durch das erfindungsgemäße Referenzelement.
Beschreibung der Erfindung Fig. 1 zeigt den Schnitt durch eine bekannte Halbleiterdiode bei der die n-dotierte Epitaxie mit 1, die p-leitende Basis mit 2 und der n+-leitende Emitter mit 3 bezeichnet ist.
Auf diese Anordnung ist eine Siliciumdioxidschicht 4 aufgebracht, die Fenster für den Basiskontakt 5 und den Emitterkontakt 6 aufweist. Während des Betriebes treten extrem hohe Feldstärken an den an der Halbleiteroberfläche freiliegenden Grenzschichtübergängen auf, die bewirken, daß Verunreinigungen an oder im Bereich der Halbleiteroberfläche ionisiert werden und in den Grenzschichtbereich eindringen.
Außerdem erzeugt der im Durchbruch betriebene PN-Übergang Lichtquanten, wodurch Ladungen in der Siliciumdioxidschicht 4 entstehen. Die Anordnung bricht bei einer Beanspruchung in Sperrichtung im Bereich des größten Dotierungsgradienten durch, der normalerweise in der Nähe des Emitterrandes 7 dicht unter der Oberfläche liegt. Außerdem ist der Gradient der Dotierung von den Ladungen in der Siliciumdioxidschicht 4 abhängig.
Der Einfluß der Ladungen in der Siliciumdioxidschicht 4 läßt sich gemäß Fig. 2 dadurch verringern, daß das metall des Basiskontaktes 5 so weit über die Siliciumdioxidschich 4 gezogen wird, da£ es den an die Halbleiteroberfläche tretenden Rand 7 des zwischen Emitter 3 und Basis 2 angeordneten PN-Übergangs überdeckt. Dabei wird abweichend von Fig. 1 außerdem der Emitter 3 ringförmig um die Basis 2 gelegt und nur teilweise in sie eindiffundert. Durch dieser Anordnung, bei der der Basiskontakt 5 über den an die Halbleiteroberfläcne tretenden Rand 7 des PN-Überganges zwischen Emitter 3 und Basis 2 gezogen ist, sind die Kontakte 5 und 6 für die notwendigen Anschlußleitungen frei zugänglich. Ein weiterer PN-Übergang in der Nähe der Oberfläche tritt nach Fig. 2 im Gegensatz zu Fig. 1 nicht auf, da ebenso wie der Emitter 3 die Epitaxie 1 ein n-leitendes Gebiet ist.
Eine durch Fehljustierung erzeugte Unsymmetrie zwischen Basiskontakt 5 und Emitterdiffusionszone 3 schadet der Anordnung nicht; sie kann sogar erwünscht sein, wenn der Durchbruch an einer bevorzugten Stelle eintreten soll, um so zu einer höheren Stromdichte zu kommen. In diesem Fall ist es zweckmäßig, bei kreisförmigen Geometrien den Basiskontakt 5 bereits im Lay out exzentrisch zum Emitter 3 zu legen oder auch einen exzentrischen Basiskontakt und/oder eine exzentriche Emitterrandbegrenzung vorzusehen.
Mit der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 2 ist es möglich, zusätzlich zu der Siliciumdioxidschicht 4 eine Schutzschicht aus Plasmanitrid aufzubringen, die extrem widerstandsfähig gegen Kontamination aller Art ist. Mit einer Anordnung nach Fig. 1 wäre dies nicht möglich, da sich an den Grenzflächen zwischen Oxid und Nitrid Haftstellen (Traps) bilden, an denen die Ladungen eingefangen werden und sich dadurch anhäufen. Da der Basiskontakt 5 oberhalb des Randes 7 des zwischen Emitter 3 und Basis 2 verlaufenden PN-überganges zwischen der Oxidschicht 4 und der möglicherweise aufgebrachten Nitridschicht liegt, haben die Traps keinen bedeutenden Einfluß auf den Durchbruch an dieser Stelle.

Claims

Ansprüche (% Monolithisch integriertes Referenzelement aus einer im Sperrspannungsdurchbruch betriebenen Basis-Emitterdiode, mit einer die Haibleiteroberfläche bedeckenden Siliciumdioxidschicht, die Fenster für den Emitterkontakt und Basiskontakt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktmetallisieru.r.g (5) der Basis (2) so weit über die isolierende Siliciumdioxidschicht (4) gezogen ist, daß sie den an die Halbleiteroberfläche tretenden Rand (7) des zwischen Emitter (3) und Basis (2) angeordneten PN-Übergangs überdeckt.
2. Referenzelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter (3) ringförmig um die Basis (2) gelegt ist und teilweise in sie eindiffundiert ist.
3. Referenzelement nach Anpruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskontakt (5) kreisförmig ist und der ringförmige Emitter (6) exzentrisch zum Basiskontakt (5) angeordnet ist.
4. Referenzelement nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Basiskontakt (5) elliptisch und/oder der eindiffundierte Emitter (3) elliptisch angeordnet ist.