DE2854995C2 - Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung - Google Patents

Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung

Info

Publication number
DE2854995C2
DE2854995C2 DE19782854995 DE2854995A DE2854995C2 DE 2854995 C2 DE2854995 C2 DE 2854995C2 DE 19782854995 DE19782854995 DE 19782854995 DE 2854995 A DE2854995 A DE 2854995A DE 2854995 C2 DE2854995 C2 DE 2854995C2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
layer
diode
emitter
transistor
base
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.)
Expired
Application number
DE19782854995
Other languages
English (en)
Other versions
DE2854995A1 (de
Inventor
Bernard Pierre Carpiquet Roger
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.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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 Philips Gloeilampenfabrieken NV filed Critical Philips Gloeilampenfabrieken NV
Publication of DE2854995A1 publication Critical patent/DE2854995A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2854995C2 publication Critical patent/DE2854995C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • H01L27/0688Integrated circuits having a three-dimensional layout
    • 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
    • H01L27/0761Vertical bipolar transistor in combination with diodes only
    • H01L27/0766Vertical bipolar transistor in combination with diodes only with Schottky diodes only

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

bei der der Halbleiterkörper (1) ein hochdotiertes Substrat (30) von einem ersten Leitungstyp enthält, auf dem
eine epitaktische Kollektorschicht (31) vom ersten Leitungstyp, jedoch mit einer im Vergleich zum Substrat (30) niedrigeren Dotierungskonzentration abgelagert ist, die die Kollektorzonen des ersten und des zweiten Transistors (T\, T2) bildet, bei der eine auf der Kollektorschicht (31) angeordnete Basisschicht (32) vom zweiten Leitungstyp die Basiszonen (32a, 32b) des ersten und des zweiten Transistors (Tu TJ) bildet,
bei der eine erste (33b) und eine zweite (33c,) Emitterzone vom ersten Leitungstyp des ersten und zweiten Transistors (T\, T2) und ein Diodengebiet (33a^ vom ersten Leitungstyp, das von den genannten Emitterzonen (336, 33c) getrennt ist, derart angeordnet sind, daß sie mit einem PN-Obergang an die Basisschicht (32) grenzen, wobei
eine Elektrodenschicht (35) einen gleichrichtenden Metall-Halbleiter-Kontakt mit dem Diodengebiet (33a) bildet und mit der ersten Emitterzone (33b) durch eine Metallschicht (40) verbunden ist, die von der Halbleiteroberfläche durch eine Isolierschicht getrennt ist, d a durch gekennzeichnet, daß
die Basisschicht (32) eine epitaktische Schicht ist,
daß die erste (336,) und die zweite (33c^ Emitterzone und das Diodengebiet (33a^Teile einer auf der Basisschicht (32) angeordneten epitaktischen Emitterschicht (33) vom ersten Leitungstyp sind, wobei
jeder dieser Teile von einer hochdotierten Wandzone (34) vom zweiten Leitungstyp umgeben ist, die sich von der Halbleiteroberfläche zur Basisschicht (32) erstreckt, daß die erste Emitterzone (33b) eine an die Halbleiteroberfläche grenzende, höherdotierte Emitterkontaktzone (41) enthält, die von der Emitterzone (336,) umgeben ist,
und daß das Diodengebiet (33a^ eine an die Halbleiteroberfläche grenzende, höher dotierte Diodenkontaktzone (36) enthält, die die Elektrodenschicht (3"i) umgibt und von dieser getrennt ist, wobei
die Metallschicht (40) mit der Elektrodenschicht (35) und der Emitterkontaktzone (41) verbunden ist, und wobei
die Diodenkontaktzone (36) mit der Wandzone (34) verbunden ist, die das Diodengebiet (33a) umgibt.
Diodenkontaktzone (36) an die sie umgebende Wandzone (34) grenzt
3. Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine weitere Metallschicht (39) die Diodenkontaktzone (36) und die Wandzone (34) an der Halbleiteroberfläche kurzschließt
4. Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitterkontaktzone (41) und die Diodenkontaktzone (36) die gleiche Tiefe, die gleiche Dotierungskonzentration und das gleiche Dotierungsprofil aufweisen.
5. Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Substrat (30) n-Ieitend ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 0,015 Ω · cm aufweist, daß die Kollektorschicht (31) η-leitend ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 10 Ω · cm aufweist, daß die Basisschicht (32) p-leitend ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 6 Ω · cm aufweist, und daß die Emitterschicht (33) η-leitend ist und einen spezifischen Widerstand von etwa 3 Ω · cm aufweist
6. Integrierte Dariington-Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Rand der Elektrodenschicht (35) und der umgebenden Diodenkontaktzone (36) zwischen 10 und 50 μΐη liegt.
2. Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Darlington-Schaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie sie aus der US-PS 39 13 213 bekannt ist.
Darlingtonverstärker können hohe Verstärkungen aufweisen; sie weisen jedoch den Nachteil auf, daß sie lange Umschaltzeiten benötigen. Tatsächlich werden die Unterbrechungszeiten — oder die Übergangszeiten von dem leitenden in den nichtleitenden Zustand — der beiden Transistoren zueinander addiert, wobei der Leistungstransistor erst gesperrt werden kann, wenn der Eingangstransistor nicht mehr leitend ist und sich somit die Kapazität des Emitter-Basis-Übergangs des genannten Eingangstransistors völlig entladen hat.
Zur Verbesserung der Umschaltzeit der Darlingtonschaltung ist es bekannt, parallel zu dem Emitter-Basis-Übergang des Eingangstransistors eine gesperrte Diode zu schalten, die es ermöglicht, daß der Sperrimpuls direkt auf den Leistungstransistor und gleichzeitig auf den Eingangstransistor einwirkt.
Diese Diode kann der Darlingtonanordnung hinzugefügt werden und kann auf diese Weise mit dieser Anordnung eine Hybridschaltung bilden. Es ist auch möglich, die Diode in dem Halbleiterkristall zu integrieren, in dem die beiden Transistoren des Verstärkers gebildet werden. Ein Ausführungsbeispiel eines derartigen Darlingtonverstärkers mit einer integrierten Diode ist in der obengenannten US-PS 39 13 213 beschrieben.
Die Diode, mit der dieser Verstärker bestückt ist, wird in einem n-Ieitenden Oberflächengebiet eines Halbleiterkristalls gebildet, der den Träger der gesamten Struktur bildet. Dieses Gebiet wird durch Diffusion zugleich mit einem anderen Oberflächengebiet erhalten, das das Emittergebiet des Eingangstransistors bildet. Die Dotierungskonzentration nach der Diffusion ist an der Ober-
fläche der genannten Gebiete hoch; sie beträgt etwa 1020 Atome/cm3. Für den Emitter ist eine ähnliche Konzentration geeignet; eine solche Konzentration ist dagegen für die Diode zu hoch, die dann eine niedrige Durchschlagspannung aufweisen würde, die mit der Funktion, die die genannte Diode im Verstärker erfüllen muß, nicht kompatibel ist (die geeignete Konzentration in der Nähe des Obergangs der Diode muß in der Größenordnung von 1016 bis 1017 Atomen/cm3 liegen). Es wird daher im Gebiet der Diode ein chemischer Angriff des Materials über einige μίτι Tiefe durchgeführt, bis eine Oberfläche erreicht ist, wo die Dotierungskonzentration nahezu gleich 1017 Atomen/cm3 ist Von der letzteren Oberfläche her wird der PN-Übergang der Diode dann gebildet In der genannten US-PS wird die Anwendung entweder einer Diode mit einem Schottky-Übergang, die durch Kontakt eines Metalls auf einem Teil der genannten Oberfläche erhalten ist, oder einer üblichen Diode, die durch die Diffusion eines P-Dotierstoffes von dieser Oberfläche her erhalten ist, beschrieben. In beiden Fällen wird durch einen metallenen Verbindungsleiter die Anode der Diode mit dem Emitter des Eingangstransistors verbunden.
Eine Darlingtonschaltung, die mit einer Diode der in der US-PS 39 13 213 beschriebenen Art versehen ist, ergibt befriedigende Resultate in bezug auf ihre Wirkung. Vom technologischen Standpunkt ergibt sich aber der Nachteil, daß ein besonderer Ätzvorgang zur Bildung der Diode durchgeführt werden muß; dieser Vorgang behindert die Integration der genannten Diode.
Ferner ist aus der FR-PS 23 35 957 bekannt, eine integrierte, stabilisierte Stromversorgungsschaltung mit einer Gleichrichterdioden-Brückenschaltung und einem Darlingtonverstärker so auszubilden, daß die Basisschicht eine epitaktische Schicht ist, daß die erste und die zweite Emitterzone Teile einer weiteren epitaktischen Schicht vom ersten Leitungstyp sind, wobei jeder dieser Teile von einer hochdotierten Zone vom zweiten Leitungstyp umgeben ist, die sich von der Oberfläche zu der Basisschicht erstreckt, daß die erste Emitterzone eine an die Oberfläche grenzende höherdotierte Emitterkontaktzone enthält, die von einem Teil der niedriger dotierten weiteren epitaktischen Schicht umgeben ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Darlingtonschaltungsanordnung zu schaffen, bei der außer den zwei Transistoren eine die Umschaltung erleichternde Diode ohne zusätzlichen Ätzvorgang oder zusätzliche Dotierung in einer monolithischen Anordnung integriert werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.
Da die dritte epitaktische Schicht (Emitterschicht) niedrig dotiert ist, kann darin der Schottky-Übergang direkt auf ihrer Oberfläche in bekannter Weise durch Ablagerung einer Metallkontaktschicht gebildet werden. Es ist nicht erforderlich, vorher eine lokalisierte Diffusion durchzuführen, um für die Bildung des genannten Übergangs günstige Dotierungsbedingungen zu erhalten, während es auch nicht notwendig ist, das Halbleitermaterial zu ätzen, wie dies bei dem beschriebenen bekannten Darlingtonverstärker der Fall ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt durch einen Teil einer integrierten Darlingtonschaltung,
Fi g. 2 das Schaltbild einer Darlingtonanordnung, die mit einer Diode versehen ist, mit der die Umschaltgeschwindigkeit verbessert werden kann, F i g. 3 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform eines eine Mesastruktur aufweisenden Darlingtonverstärkers, dessen Eingangstransistor zwischen seinem Emitter und seiner Basis mit einer SchGttky-Diode gekoppelt ist, und
F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 3. Es sei bemerkt daß in den verschiedenen Figuren die geometrischen Abmessungen der die Anordnungen bildenden Teile nicht maßstäblich gezeichnet sind, um die ίο Deutlichkeit der Figuren zu fördern.
Die monolithische Halbleiteranordnung mit einer flächenhaften Mehrschichtenstruktur vom Mesatyp nach F i g. 1 wird in einer Siliziumscheibe 1 hergestellt, wobei in der Dickenrichtung dieser Scheibe nacheinander von der unteren Fläche la zu der oberen oder aktiven Fläche Ib unterschieden werden können: zunächst ein η-leitendes hochdotiertes Substrat 30, anschließend eine erste, ebenfalls η-leitende, aber niedrig dotierte epitaktische Schicht (Kollektorschicht) 31, dann eine zweite pleitende niedrig dotierte epitaktische Schicht (Basisschicht) 32 und schließlich eine dritte η-leitende niedrig dotierte epitaktische Schicht (Emitterschicht) 33.
Die epitaktische Schicht 33 ist in zwei Teile 14 und 15
durch Wände (Wandzonen) 34 unterteilt, die zusammen eine p-leitende hochdotierte Halbleiterzone bilden und die von der zweiten Schicht 32 her an die obere Fläche Io der Anordnung grenzen.
In dem ersten Teil 14 ist eine Diode D mit Schottky-Übergang durch eine Elektrodenschicht gebildet, die aus der Metallschicht 35 auf der Oberfläche des Teils 33a der epitaktischen Schicht 33 besteht. Die genannte Metallschicht 35 — z. B. aus Aluminium — bildet die Anode der Diode D. Ein η-leitendes hochdotiertes Oberflächengebiet 36 (Diodenkontaktzone) erstreckt sich in einem kleinen Abstand von dem Rand des Übergangs /der genannten Diode D. Vorzugsweise erstreckt sich dieses Gebiet 36 rings um den genannten Rand und es befindet sich neben den Rändern der Wände 34, die den Teil 14 begrenzen, wie in F i g. 1 dargestellt ist: es bildet die Kathode der Diode D.
In dem zweiten Teil 15 der Schicht 33 befindet sich der epitaktische Emitter 336 eines Transistors T, dessen Basis· und Kollektorzonen durch die Schichten 32 bzw. 31 gebildet werden. Metallschichten stellen die Kontaktanschlüsse auf den verschiedenen Teilen des genannten Transistors her; es handelt sich um die Metallschicht 40, die auf einer Kontaktzone 41 ruht, die hoch dotiert und an der Oberfläche des Emitters 33£> gebildet ist: um die Metallschicht 33, die auf den Wänden 16 und somit auf der Basisschicht 12 ruht, und um die Metallschicht 45, die auf der Fläche la der Scheibe 1 abgelagert ist, die den Kontakt mit dem Substrat 30 selber in direkter Verbindung mit der ersten epitaktischen Schicht 31 herstellt.
Die Metallschicht 39 ruht über einen Teil ihrer Ausdehnung sowohl auf den Wänden 34 als auch auf dem als Diodenkontaktzone dienenden Oberflächengebiet 36, und dient somit als elektrischer Ausgang für die Kathode der Diode D sowie für die Basis des Transistors T. Die Metallschicht 35 (Ausgang für die Anode der Diode D) ist mit der Metallschicht 40 (Ausgang für den Emitter des Transistors T) durch einen Leiter verbunden, der durch eine gestrichelte Linie 24 dargestellt ist und sich an dei Oberfläche der Anordnung erstreckt. Die Anordnung der beschriebenen Art kombiniert vorteilhafterweise einen Transistor und eine Schottky-Diode zu einer monolithischen Anordnung, wobei die genannte Diode zu dem Emitter-Basis-Übergang des
genannten Transistors und gegensinnig zu diesem Übergang geschaltet ist. Nach der Erfindung befindet sich der Übergang / der genannten Schottky-Diode an der Oberfläche der dritten niedrigdotierten Schicht 33, von der ein Teil 33b das epitaktische Emittergebiet des genannten Transistors bildet.
Es sei bemerkt, daß bei der Struktur nach Fi g. 1 ein pnp-Streutransistor vorhanden ist, der durch die Diode D und die epitaktische Schicht 32 gebildet wird (der Übergang / ist der Emitter-Basis-Übergang dieses Streutransistors, dessen Kollektor durch die Schicht 32 gebildet wird). Dieser Transistor beeinträchtigt jedoch nicht die Wirkung der Anordnung, weil in einem Schottky-Übergangskontakt der Strom nahezu ausschließlich aus Elektronen besieht, die von dem n-ieitenden Teii injiziert werden; es findet praktisch keine Injektion von Löchern statt. Die Verstärkung des genannten Streutransistors ist dann nahezu gleich Null.
Die oben beschriebene und in der F i g. 1 gezeigte Anordnung bildet einen Teil eines Darlingtonverstärkers, wobei der Transistor dieser Anordnung den Eingangstransistor des Verstärkers und die Diode das Element bildet, mit dem die Umschaltgeschwindigkeit der Anordnung verbessert werden kann.
Das Schaltbild nach F i g. 2 eines Darlingtonverstärkers, von dem die F i g. 3 und 4 eine praktische Ausführungsform darstellen, enthält einen Eingangstransistor Γι (analog dem Transistor Tder F i g. 1) und einen Leistungstransistor T2. Auf bekannte Weise wird sichergestellt, daß der Emitter von Γι mit der Basis von T2 verbunden ist, daß die Kollektoren der beiden Transistoren miteinander verbunden sind, daß die Basis von ΓΊ mit der Eingangsklemme E verbunden ist, während der Emitter von Γ2 mit der Ausgangsklemme 5 des Verstärkers verbunden ist, daß weiter ein erster Widerstand R\ zudem Emitter-Basis-Übergang von T1 parallel geschaltet ist und daß ein zweiter Widerstand A2 zu dem Emitter-Basis-Übergang von Γ2 parallel geschaltet ist. Außerdem ist eine Diode D — im vorliegenden Falle eine der Diode D der F i g. 1 analoge Schottky-Diode — gegensinnig zu dem Emitter-Basis-Übergang von Ti geschaltet Im vorliegenden Beispiel sind die beiden Transistoren T\ und Ti vom npn-Typ: Daher ist die Anode der Diode D mit dem Emitter von Γι verbunden, während die Kathode dieser Diode D mit der Basis von T1 verbunden ist.
Der Darlingtonverstärker nach den F i g. 3 und 4 ist auf einem Substrat 30 aus η-leitendem hochdotiertem Silizium hergestellt, das mit drei aufeinanderfolgenden epitaktischen Schichten überzogen ist und zwar der er-Sien n-ieitenden niedrig dotierten Schicht 3i, der zweiten p-leitenden niedrig dotierten Schicht 32 und der dritten η-leitenden niedrig dotierten Schicht 33.
Die Schicht 31 bildet den den Transistoren Γι und T2 gemeinsamen Kollektor, wobei die Verbindung über das Substrat 30 hergestellt wird.
Ein Teil 32a der Schicht 32 bildet die Basis des Transistors 7Ί; ein anderer Teil 326 der Schicht 32 bildet die Basis des Transistors T2.
Die epitaktische Schicht 33 ist durch Wände in drei Teile unterteilt Obgleich diese Wände gesondert in dem Schnitt nach F i g. 4 dargestellt sind (und mit gesonderten Bezugszeichen 34a, 346,... bezeichnet sind, um die Deutlichkeit der Figuren zu fördern), bilden sie zusammen eine einzige p-leitende hochdotierte Halbleiterzone 34, die von der zweiten Schicht 32 her an die obere Fläche der Anordnung grenzt und den Kontaktanschluß auf den Basen der Transistoren T\ und T2 herstellt.
In dem ersten der drei Teile innerhalb der Wände 34a ist eine Diode D durch eine Elektrodenschicht gebildet, die aus einer Metallschicht 35 auf der Fläche des Teiles 33a der epitaktischen Schicht 33 innerhalb des genannten Teiles besteht. Eine η-leitende hochdotierte Kontaktzone 36 umschließt den Übergang der Diode D und grenzt an die Wände 34a. Die Metallschicht 35 ist die Anode der Diode D; das Oberflächengebiet 36 ist die Kathode dieser Diode.
In dem zweiten Teil zwischen den Wänden 34a und 34b befindet 5 ch ein Teil 33b der Schicht 33, der den epitaktischen !.'.mitter des Transistors Tj bildet.
In dem dritten Teil zwischen den Wänden 34c und 34d befindet sich ein Teil 33cder Schicht 33, der den epitaktischen Emitter des Transistors Γ2 bildet.
Zwischen den beiden Transistoren T\ und Γ2 trennen Nuten 37 und 38, die bis zu dem Substrat 30 ausgeätzt sind, die jedem der Transistoren entsprechenden Schichtteile voneinander, wobei ein schmaler Zwischenraum einer bestimmten Länge zwischen den Basen der beiden Transistoren Γι und Ti freigelassen wird.
Die Basis von Ti ist mit dem Oberflächenleiter 39 verbunden, der auf den Wänden 34a ruht. Dieser Leiter 39 ruht auf dem Oberflächengebiet 36 der Diode D und stellt auf diese Weise die Verbindung zwischen der Basis von Ti und der Kathode von D her. Ein anderer Oberflächenleiter 40, der auf einer Kontaktzone 41 ruht, die hochdotiert ist und an der Oberfläche des Emitters 33b von Ti gebildet wird, ist mit der Metallschicht 35 verbunden, die die Anode der Diode D bildet (tatsächlich bildet die Schicht 35 einen integrierenden Teil des Leiters 40).
Die Basis von Ti ist mit der Metallschicht 42 verbunden, die auf den Wänden 34c und 34c/ruht. Eine Metallschicht 43 stellt den Kontakt auf einer hochdotierten Kontakti.one 44 her, die an der Oberfläche des Emitters 33c von Γ2 gebildet wird.
Eine Metallschicht 45 stellt den Kontakt auf der unteren Fläche des Substrats 30 mit den Kollektoren von Ti und Ti her.
Eine Metallschicht 46 verbindet den Emitter des Transistors Ti mit der Basis des Transistors T2. Diese Metallschicht 45 erstreckt sich über den schmalen Zwischenraum zwischen den Nuten 37 und 38. Sie ragt über einen Halbleiterteil 32c der Schicht 32 und über einen Teil 43e der Zone 34 hervor, der den Widerstand R, bildet, der im Schaltbild nach F i g. 2 dargestellt ist Der Widerstand R2, der auch in diesem Schaltbild dargestellt ist wird durch eine Fortsetzung der Zone 34 in Richtung der Kontaktzone 44 gebildet, wobei auf dieser Fortsetzung ein Kontakt durch die Metallschicht 43 des Emitters von T2 gebildet wird.
Das Verfahren zur Herstellung einer Anordnung der in den F i g. 3 und 4 dargestellten Art benutzt die üblichen auf dem Halbleitergebiet bekannten Techniken. Ausgehend von einer η+-Siliziumscheibe, die mit Antimon dotiert ist derart daß sie einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von 0,015 Ω · cm aufweist wird eine erste n-Ieitende epitaktische Schicht 31 abgelagert die mit Arsen dotiert ist derart, daß ein spezifischer Widerstand von = 10 Ω · cm erhalten wird; diese Schicht weist eine Dicke von 20 μπι auf. Dann wird eine zweite p-Ieitende epitaktische Schicht 32 abgelagert, die mit Bor dotiert ist derart, daß ein spezifischer Widerstand von = 6 Ω · cm erhalten wird; diese Schicht weist eine Dicke von 10 μπι auf. Schließlich wird eine dritte η-leitende epitaktische Schicht 33 abgelagert die mit Arsen dotiert ist derart, daß ein SDeziFischer Widerstand
von =ί 3 Ω · cm erhalten wird; diese Schicht weist eine Dicke von 5 μιτι auf. Durch Photoätzen wird eine Maske erhalten, deren Fenster der Zone 34 entsprechen, wonach eine Bordiffusion durchgeführt wird, derart, daß eine Diffusionstiefe von 6,5 μΐη, eine Oberflächenkonzentration von 5 · 1019 Atomen/cm3 und ein Quadratwiderstand von 100 erhalten w.erden. Dann wird eine neue Maske gebildet, deren Fenster den Kontaktzonen 41 und 44 auf den Emittern der Transistoren und dem Oberflächengebiet 36 der Diode entsprechen, während eine Phosphordiffusion durchgeführt wird, derart, daß eine Diffusionstiefe von 2,5 bis 3 μπι, eine Oberflächenkonzentration in der Größenordnung von 5 ■ 1020 Atomen/cm3 und ein Quadratwiderstand von 2 Ω erhalten werden. Dann werden die Schlitze 37 und 38 zugleich mit den Nuten geätzt, die die Anordnung umgeben und durch die die identischen Anordnungen, die üblicherweise aus derselben Scheibe hergestellt werden, voneinander getrennt werden. Die Tiefe der Schlitze liegt in der Größenordnung von 40 μΐη. Die Anordnung wird dadurch fertiggestellt, daß Kontaktfenster in der sie bedeckenden Oxidschicht geöffnet werden, eine Aluminiumschicht durch Aufdampfen im Vakuum abgelagert und schließlich die letztere Metallschicht derart geätzt wird, daß die verschiedenen Oberflächenleiter erhalten werden. In bezug auf insbesondere die Anode der Schottky-Diode ist es bekannt, daß diese dadurch gebildet werden kann, daß eine Kontaktschicht aus z. B. Platin oder aus seiner Legierung von Platin-Nickel (38% Pt, 62% Ni) abgelagert wird.
Der Abstand zwischen den einander gegenüberliegenden Rändern des Übergangs der Schottky-Diode und des den genannten Übergang umgebenden Oberflächengebiets 36 beträgt vorteilhafterweise 20 μπι (10 bis 50 μΐη).
Die oben beschriebene Ausführungsform der Erfindung bezieht sich auf Anordnungen mit npn-Transistoren. Es sei aber bemerkt, daß sich ohne Abänderung der Struktur auch pnp-Transistoren verwenden lassen. Die dritte epitaktische Schicht ist dann p-leitend und die Metallkontaktschicht der Schottky-Diode auf dieser dritten Schicht wird dann vorzugsweise aus Nickel bestehen; die genannte Nickelschicht wird in diesem Falle die Kathode der Diode bilden, die mit dem Emitter des Transistors Γι verbunden ist, während das p-leitende Halbleitermaterial die Anode dieser Diode bilden wird, die ihrerseits mit der Basis des genannten Transistors verbunden ist
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
$5
»0
•5

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung mit einem Halbleiterkörper (1) mit mindestens einem ersten (T]) und einem zweiten (T-fi Bipolartransistor, bei der der Kollektor des ersten Transistors (T1) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (TJ) und der Emitter des ersten Transistors (T]) mit der Basis des zweiten Transistors (TJi verbunden ist.
10
DE19782854995 1977-12-30 1978-12-20 Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung Expired DE2854995C2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7739796A FR2413785A1 (fr) 1977-12-30 1977-12-30 Dispositif semi-conducteur monolithique a structure plane multicouche, de type mesa, comprenant au moins un transistor associe a une diode schottky

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2854995A1 DE2854995A1 (de) 1979-07-05
DE2854995C2 true DE2854995C2 (de) 1985-06-20

Family

ID=9199556

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19782854995 Expired DE2854995C2 (de) 1977-12-30 1978-12-20 Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPS54100673A (de)
CA (1) CA1123922A (de)
DE (1) DE2854995C2 (de)
FR (1) FR2413785A1 (de)
GB (1) GB2011713B (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63308957A (ja) * 1987-06-11 1988-12-16 Sanyo Electric Co Ltd ダ−リントン・トランジスタ
JP3549479B2 (ja) * 2000-10-16 2004-08-04 寛治 大塚 バラクタデバイスを備えた半導体集積回路

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5151286A (ja) * 1974-10-31 1976-05-06 Sony Corp Handotaisochi
US3913213A (en) * 1974-08-02 1975-10-21 Trw Inc Integrated circuit transistor switch
FR2335957A1 (fr) * 1975-12-17 1977-07-15 Radiotechnique Compelec Dispositif semiconducteur monolithique comprenant un pont de redressement

Also Published As

Publication number Publication date
DE2854995A1 (de) 1979-07-05
FR2413785A1 (fr) 1979-07-27
FR2413785B1 (de) 1982-11-12
CA1123922A (en) 1982-05-18
JPS6136714B2 (de) 1986-08-20
GB2011713A (en) 1979-07-11
GB2011713B (en) 1982-04-28
JPS54100673A (en) 1979-08-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3245064C2 (de)
DE1260029B (de) Verfahren zum Herstellen von Halbleiterbauelementen auf einem Halbleitereinkristallgrundplaettchen
DE19811297A1 (de) MOS-Halbleitervorrichtung mit hoher Durchbruchspannung
EP0001586B1 (de) Integrierte Halbleiteranordnung mit vertikalen NPN- und PNP-Strukturen und Verfahren zur Herstellung
DE1944793C3 (de) Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung
DE4013643A1 (de) Bipolartransistor mit isolierter steuerelektrode und verfahren zu seiner herstellung
DE2749607C3 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu deren Herstellung
DE2214935A1 (de) Integrierte Halbleiterschaltung
DE19701189A1 (de) Halbleiterbauteil
DE2610828C2 (de) Thyristor mit passivierter Oberfläche
DE2757762C2 (de) Monolithische Kombination zweier komplementärer Bipolartransistoren
DE2342637A1 (de) Zenerdiode mit drei elektrischen anschlussbereichen
DE1810322C3 (de) Bipolarer Transistor für hohe Ströme und hohe Stromverstärkung
DE2756268C2 (de) Temperaturkompensierte Bezugsspannungsdiode
DE69026675T2 (de) MIS-Kapazitätselement
DE69528502T2 (de) Statischer Induktionthyristor und Verfahren zur Herstellung
DE2953394T1 (de) Dielectrically-isolated integrated circuit complementary transistors for high voltage use
DE2320579B2 (de) Schutzanordnung fuer ein planares halbleiterbauelement
DE2800363C2 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu deren Herstellung
DE3010986A1 (de) Integrierte halbleiterschaltung
DE2854995C2 (de) Integrierte Darlington-Schaltungsanordnung
DE3003911C2 (de) Halbleiterschaltungsanordnung mit einem Halbleiterwiderstand
DE2403816C3 (de) Halbleiteranordnung und Verfahren zu ihrer Herstellung
EP0220469B1 (de) Leistungsthyristor
DE2848576C2 (de)

Legal Events

Date Code Title Description
8110 Request for examination paragraph 44
8125 Change of the main classification

Ipc: H01L 27/06

8126 Change of the secondary classification

Ipc: H01L 23/56

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee