DE3214893A1 - Halbleiteranordnung - Google Patents
HalbleiteranordnungInfo
- Publication number
- DE3214893A1 DE3214893A1 DE19823214893 DE3214893A DE3214893A1 DE 3214893 A1 DE3214893 A1 DE 3214893A1 DE 19823214893 DE19823214893 DE 19823214893 DE 3214893 A DE3214893 A DE 3214893A DE 3214893 A1 DE3214893 A1 DE 3214893A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- transistor
- zone
- conductivity type
- epitaxial layer
- region
- 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.)
- Ceased
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 27
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 11
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 6
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 5
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 1
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/04—Devices 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
- H01L27/08—Devices 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
- H01L27/085—Devices 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 field-effect components only
- H01L27/088—Devices 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 field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate
- H01L27/092—Devices 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 field-effect components only the components being field-effect transistors with insulated gate complementary MIS field-effect transistors
- H01L27/0922—Combination of complementary transistors having a different structure, e.g. stacked CMOS, high-voltage and low-voltage CMOS
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/04—Devices 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
- H01L27/06—Devices 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
- H01L27/07—Devices 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
- H01L27/0705—Devices 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 comprising components of the field effect type
- H01L27/0711—Devices 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 comprising components of the field effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors
- H01L27/0716—Devices 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 comprising components of the field effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors in combination with vertical bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors
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 Transistors (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
Description
PHP 81.5^1 .3. 10-2-1982
"Halbleiteranordnung".
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung
mit einem Halbleiterkörper mit einer monolithischen integrierten Darlingtonschaltung mit einem ersten
Transistor (dem Eingangstransistor), der durch einen verfcikaleri
Anrc Lcherungsf elrief f'ek t trans is tor mit iso Lier 1 or
Steuerelektrode vom V-MOST-Type gebildet wird, und einem
^ zweiten vertikalen bipolaren Leistungstransistor (dem Ausgangstransistor)
.
Die Erfindung hat insbesondere, aber nicht aus— schliesslich zur Aufgabe, Leistungsverstärker mit einer
kurzen Schaltzeit herzustellen, die insbesondere für die Zeilenabtastung von Bildwiedergabevorrichtungen verwendet
werden können.
Für derartige Anwendungen könnte gegebenenfalls
ein MOS—Leistungstransistor benutzt werden. Ein MOS-Lei—
stungstransistor weist nämlich einerseits den Vorteil auf,
dass er schneller als ein Bipolartransistor mit einer gleichwertigen Leistung ist; andererseits erfordert die
Steuerung dieser Transistor wenig Energie, was eine direkte <*""·>· 20 Kopplung in der Sperrichtung mit einer integrierten Schaltung
ermöglicht. Xn Falle von Schaltelementen, die bei
einer massigen Spannung und einer hohen Spannung betrieben werden können, führt jedoch die Erhaltung einer niedrigen
Sättigungsspannung (oder auch eines niedrigen Reihenwieder-Standes, Row) zu einem hohen Siliciumverbrauch wegen, des
benötigten Raumes für das Kanalgebiet auf dem Kristall.
Bei gleicher Leistung erfordert die bekannte durch zwei Bipolartransistoren gebildete Darlingtonschaltung viel
weniger Halbleitermaterial, während sie sich leichter her— stellen lässt. Die Sättigungsspannung dieser Schaltung ist
niedrig. Dagegen erfordert die Steuerung dieser bekannten
Anordnung eine nicht vernachlässigbare Menge Energie und ihre Schaltleistungen sind niedriger als die eines Mos—
PHF 8ΐν5^+1 ? 10-2-1982
Transistors.
Mit der bekannten Hybridkombination eines MOS— Eingangstransistors und eines bipolaren Ausgangstransistors
ist es möglich, eine verbesserte Darlingtonschaltung zu erhalten. Bei Abmessungen gleich denen einer Bipolar-Bipolar-Darlingtonschaltung,
also bei einem praktisch gleichen Materialverbrauch, erfordert diese MOS-Bipolarschaltung
nämlich sehr wenig Eingangsenergie, wodurch sie
direkt mit einer integrierten Steuerschaltung gekoppelt werden kann; die Sättigungsspannung dieser Schaltung ist
ausserdem niedrig. Dabei ergibt sich jedoch nach wie vor das Problem der Schaltzeit, die durch das Vorhandensein
des bipolaren Ausgangstransistors für die beabsichtigten Anwendungen zu lang ist.
Eine Halbleiteranordnung eingangs beschriebener Art ist aus der französischen Patentanmeldung Nr. 2.457-566
bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung wird die Basis-Emitter-Strecke
des bipolaren Ausgangstransistors von einem Widerstand mit einem niedrigen Wert von etwa 1 ..Ti überbrückt.
Die dadurch erhaltene erhöhte Schaltgeschwindigkeit ist befriedigend, weil durch den betreffenden Widerstand
die während der vorhergehenden Leitungsperiode in der Basis des Ausgangstransistors gespeicherten Ladungen
schnn.ll abf'lie.ssen können, .sobald der E Lngangstransistor
gesperrt wird; auf diese Weise wird gefördert, dass der
genannte Ausgangstransistor in die Ruhelage zurückkehrt. Durch diesen niedrigen Widerstand wird jedoch die Verstärkung
des Ausgangstransistors erheblich herabgesetzt.
Die Erfindung hat u.a. zur Aufgabe, einen leicht integrierbaren Darlingtonverstärker zu schaffen, bei dem
die den genannten bekannten Anordnungen anhaftenden Nachteile wenigstens grösstenteils vermieden werden und bei
dem eine hohe Schaltgeschwindigkeit und eine hohe Verstärkung mit einer geringen Steuerenergie und einem geringen
Materialverbrauch kombiniert sind.
Eine Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen
Art Ist nach üu.r Erri.ndimft dadurch ,^-ekeTuizeiclme t,
dass die Anordnung einen dritten Transistor enthält, der
PHF 81.52H ^ 10-2-1982
5·
durch, einen lateralen Anreicherungsfeldeffekttransistor mit
isolierter Steuerelektrode von zu dem ersten Transistor komplementären Typ gebildet wird und der zu dem Emitter-Basisübergang
des zweiten Transistors parallelgeschaltet ist, wobei die Steuerelektroden des ersten und des dritten
Transistors miteinander verbunden sind.
Der genannte dritte Transistor dient zur Verbesserung der Schaltgeschwindigkeit des Verstärkers. Während
der Zeit, in der bei einer vorgegebenen Polarität der Eingangsspannung der erste Transistor und der zweite Transistor
leitend sind, ist der dritte Transistor gesperrt und stört keineswegs die normale Wirkung des Verstärkers. Sobald
die Polarität der Eingangsspannung umgekehrt wird,
wird der dritte Transistor leitend und schliesst die Emitter—Basis—Strecke des zweiten Transistors kurz; die
Ladungen, die noch in der Basis dieses zweiten Transistors gespeichert sind, können sofort über den dritten Transistor
abfliessen, wodurch der Ausgangsstrom schnell abnimmt und der zweite Transistor in die Ruhelage zurückkehrt.
Die Schaltzeit eines Leistungsverstärkers nach der Erfindung gehört also zu den kürzesten Schaltzeiten,
die mit gleichwertigen Leistungsanordnungen erhalten werden können. Bei einem Bipolar-Bipolar-Darlingtonverstärker
und bei einem MOS-Bipolar-Darlingtonverstärker nach der
Erfindung sind beispielsweise die Schaltzeiten unter praktisch gleichen Betriebsbedingungen 2 bis 3 /us bzw. 0,2
bis 0,25 /us; dies bedeutet für die zweite Anordnung eine Geschwindigkeit, die etwa zehnmal grosser als die der
ersten Anordnung ist.
Andererseits ist ihre Verstärkung gross,, denn während der Leitungsperioden ist der Widerstand des dritten
Transistors hoch und der Steuerstrom des zweiten Transistors kann nicht über den genannten dritten Transistor
fliessen, wie es mit dem niederohmigen Widerstand der Fall ist, der nach der genannten französischen Patentanmeldung
2.457-566 verwendet wird.
Ausserdem ist die benötigte Steuerenergie gering; dagegen ist bei gleichen Leistungen, insbesondere in bezug
I'HK HI. 1Vl I >
KJ-,'2-1982
Ii 11 I* il I η (!itMi'liw I lid I /-··!<
η I I , die TfIr d I ti (Court I. rule I. i mi no i vmmidige
Siliciurnoberflache etwa gleich der Hälfte der für
einen MOS-Transistor benötigten Oberfläche. Mit einer SiIiciumoberflache,
die praktisch gleich der für einen integrierten Bipolardarlingtonverstärker benötigten Oberfläche
ist, schafft der Verstärker nach der Erfindung durch seine geringe Steuerenergie die Möglichkeit einer direkten Kopp-Lung
dieses Verstärkers mit einer integrierten Schaltung. Die WaIiI einer vertikalen V-MOST-Koni'iguration für den ersten
Transistor und einer lateralen Konfiguration für den komplementären dritten Transistor vereinfacht die Integration
dieser Transistoren im Halbleiterkörper beträchtlich.
Eine wichtige bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, bei der die Integration auf verhältnismässig einfache
und kompakte Weise verwirklicht werden kann, ist dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper ein Substratgebiet
von einem ersten Leitungstyp enthält, auf dem nacheinander eine erste epitaktische Schicht vom zweiten
entgegengesetzten Leittmgstyp und eine zweite epitaktische
Schicht vom ersten Leitungstyp erzeugt sind, wobei das Substratgebiet die Drainzone des ersten Transistors und ■
die Kollektorzone des zweiten Transistors bildet, und wobei die erste epitaktische Schicht die Basiszone des zweiten
Transistors bildet, während die Emitterzone des zweiten Transistors durch einen Teil der zweiten epitaktischen
Schicht gebildet wird, der eine höher dotierte Oberflächenzone vom ersten Leitungstyp umgibt; dass die Basiszone des
zweiten Transistors durch Verbindungszonen vom zweiten
Leitungstyp mit der Oberfläche verbunden ist, wobei eine dieser Verbindungszonen eine an die Oberfläche grenzende
Sourcezone vom ersten Leitungstyp des ersten Transistors umgibt, und wobei eine Nut die genannte Source-Zone und
Verbindungszone durchschneidet und sich bis in das Substratgebiet erstreckt, während diese Nut mit einer Isolier-
schicht überzogen ist, auf der eine Steuerelektrode angebracht
ist, und dass die Source- und die Drainzone des driLten Transistors durch eine erste bzw. eine zweite Ober—
flächenzone vom zweiten Leitungstyp gebildet werden, von (Jenen sich die erste an eine Verbindungszone anschliosst.
32H893
PHF 81.52H §" 9-2-19Ö2
Eine erste Abwandlung dieser bevorzugten Ausführungsforra
ist dadurch, gekennzeichnet, dass der dritte Transistor in dem Teil der zweiten epitaktischen Schicht
erzeugt ist, der die Emitterzone des zweiten Transistors g bildet, wobei die zweite genannte Oberflächenzone vom zweiten
Leitungstyp an die genannte höher dotierte Oberflächenzone vom ersten Leitungstyp grenzt.
Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, dass
infolge der Tatsache, dass der dritte Transistor innerhalb IQ des Emitters des zweiten Transistors liegt, die Integration
desselben keine zusätzliche Oberfläche auf der Siliciumscheibe erfordert.
Eine zweite Abwandlung der genannten bevorzugten Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass der dritte
Transistor ausserhalb des Emittergebietes des zweiten Transistors erzeugt und von diesem durch eine Verbiixdungszone
getrennt ist.
Bei der letzteren Ausführungsform hat die Integration des dritten Transistors eine Vergrösserung der Sili—
ciumoberfläche in bezug auf die nur von dem ersten und dem zweiten Transistor beanspruchte Oberfläche zur Folge. Dagegen
kann infolge der Tatsache, dass der dritte Transistor auf Abstand von dem Emitter des zweiten Transistors
liegt, in gewissen Anwendungen das Auftreten elektrischer Streuerscheinungen vermieden werden.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in
der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 das elektrische Schaltbild einer Halbleiteranordnung mit einem Darlingtonverstärker nach derErfindung,
Fig. 2 schematisch einen Querschnitt längs der Linie II-II der Fig. k durch eine integrierte Halbleiteranordnung
nach der Erfindung in einer ersten Ausführungsform,
J'ig, 3 oCiiümanoCii -i;:.on taeraclmxtt dtirc^; jIuo
zweite Ausführungsform der Halbleiteranordnung nach der Erfindung, und
Fig. k eine Draufsicht auf die Halbleiteranord-
S-
nach Fi^. 2.
Es sei bemerkt, dass die Fig. 2, 3 und 4 rein
schematisch und nicht massstäblich gezeichnet sind. Insbesondere ist der Teil der Anordnung, der den dritten Transistor
umfasst, verbreitet dargestellt. Ausserdem ist in der Draufsicht nach Fig. k der Verlauf der Emitter—Basis-Grenzlinie
des Bipolartransistors an der Stelle, an der sich der dritte Transistor befindet, vereinfacht dargestellt
(die interdigitalen mäanderförmigen Teile sind weggelassen)
. Dies alles dient zur "Verdeutlichung der Zeichnung.
Die im Schaltbild nach Fig. 1 gezeigte Halbleiteranordnung enthält einen ersten Transistor T (den Eingangstransistor),
der mit einem zweiten Transistor T_ (dem Ausgangstransistor) gekoppelt ist, wobei diese beiden Transistoren
zusammen eine Schaltung bilden, die unter der Bezeichnung "Darlingtonverstärker" bekannt ist. Der erste
Transistor T1 ist ein Feldeffekttransistor mit isolierter
Steuerelektrode vom Anreicherungstyp, im vorliegenden Bei—
spiel ein n-Kanal-Transistor. Der zweite Transistor T ist
ein bipolarer Leistungstransistor vom npn-Typ. Wie aus dieser Figur -ersichtlich ist, ist die Source-Elektrode des
Transistors T1 mit der Basis des Transistors T_, sind die
Drain-Elektrode des Transistors T und der Kollektor des Transistors T- mit der positiven Speiseklemme und ist die
Steuerelektrode des Transistors T mit der Eingangsklemme E verbunden, während der Emitter des Transistors T_ mit der
Ausgangsklemme S des Verstärkers verbunden ist.
Nach der Erfindung ist ein weiterer Anreicherungs—Feldeffekttransistor
oder dritter Transistor T_ mit isolierter Steuerelektrode vom zu dem Transistor T1 komplementären
Typ (hier also ein p-Kanaltransistor) direkt zu dem Emitter-Basis-Übergang des zweiten Transistors T2
parallelgeschaltet, wobei die Steuerelektroden des genannten ersten und des genannten dritten Transistors T bzw. T„
miteinander verbunden sind.
In bezug auf das Schaltbild nach Fig. 1 und die folgenden Figuren bedeutet dies, dass die Drain—Elektrode
PHF 81.5^1 if 9-2-1982
des Transistors T„ sowohl mit der Basis des Transistors T?
als auch mit der Source-Elektrode des Transistors T verbunden
ist, dass die Source-Elektrode des Transistors T mit dem Emitter des Transistors T_ verbunden ist und dass
die Steuerelektroden der Transistoren T1 und T„ beide mit
der Eingangsklemme E verbunden sind.
Die Fig. 2 und h zeigen den Verstärker nach Fig. 1, der hier in einer Halbleiterstruktur vom Mesatyp
ausgeführt ist.
Der Verstärker ist in einem Halbleiterkörper 1 angebracht, der ein Substratgebiet enthält, das im vorliegenden
Beispiel aus zwei Teilen, und zwar einem hochdotierten Substrat 10 von einem ersten Leitungstyp (hier
vom η-Typ) und einer darauf angebrachten epitaktischen Schicht 11, die ebenfalls den η-Typ aufweist, aber niedriger
als das genannte Substrat 10 dotiert ist, besteht, während weiter eine erste epitaktische Schicht 12 vom
p-Typ und eine zweite -epitaktische Schicht 13 vom n-Typ
vorgesehen sind, die beide verhältnismässig niedrig dotiert
sind.'
Die Schicht 12 ist mit; der Oberx'iäche IB mittels
hoch dotierter p-leitender Verbindungszonen 121, 122 und
123 ν erbund en.
Die "hoch dotierten" Gebiete weisen im vorliegenden Beispiel eine Dotierungskonzentration von mehr als
10 Atomen/cm , vorzugsweise von mehr als 10 Atomen/cm ,
auf, während die "niedriger dotierten" Gebiete eine Dotie-
1 7 rungskonzentration aufweisen, die niedriger als 10 Atome /cm und vorzugsweise niedriger als· 10 Atome /cm
ist.
In der Zone 122 sind V-förmige Nuten 14 vorgesehen,
die sich von der Oberfläche 1B her durch die Schichten 13 und 12 hindurch bis in die Schicht 11 des Substratgebietes
erstrecken.
Das Substratgebiet (1O, 1i) bildet die Drainzone
des Transistors T und die Kollektorzone des Transistors T,,. In der Schicht 12 liefet die Basiszone ties Transistors
T.,, woL>oi cii ti /-''MtKiJiIiLnIi Vn rh l.iidiiii/';M^<
>>i<<u IWi κ I »miimcJi I IIhh«
I1UF K I.VH /( 9-2-1982
AO-
bilden; in der Schicht 12 (gleich wie in der Verbindungszone 122) wird auch der Kanal des Transistors T1 entlang
der Seitenkanten der Nuten 14 gebildet. Die Emitterzone
des Transistors T9 ist in dem zwischen den Zonen 121 und
122 liegenden Teil 130 der Schicht I3 erzeugt; in diesem
Teil ist eine höher dotierte η-leitende Oberflächenzone
131 erzeugt, deren Dicke kleiner als die der Schicht 13
ist. Die Source-Zone des Transistors T wird durch ein Gebiet 16 gebildet, das von der Verbindungszone 122 umgeben
ist und rings um die Nut 14 liegt; das Gebiet 16 ist
η-leitend, ist hoch dotiert und weist praktisch die gleiche Dicke wie das Gebiet 131 auf.
Der Halbleiterkörper 1 ist an den Seitenkanten 30, die die Grenzen der Mesa-Struktur bilden, und über
einen Teil der Oberfläche 1B, einschliesslich der Nuten 14,
mit einer Isolierschicht 31 überzogen, durch die hindurch
Kontaktfenster angebracht sind und auf der sich die Steuerelektrode
20 des Transistors T befindet. Auf der Unterseite 1A des Substrats ist eine Elektrodenschicht 21, die
mit dem Kollektor des Transistors T- und der Drainelektro-
2 de des Transistors T in Kontakt steht, erzeugt, während
auf der Oberfläche 1B mit Elektroden 22, 23 und 2k die Basis des Transistors T„, der Emitter des Transistors T„,
die Source-Elektrode des Transistors T1 und die Basis des
Transistors T„ kontaktiert sind.
Nach der Erfindung ist im Halbleiterkörper 1 ein dritter Transistors T erzeugt, dessen Source- und Drainzonen
durch eine erste und eine zweite Oberflächenzone (18 bzw. 17) vom zweiten (hier vom p-)Leitungstyp gebildet
werden, von denen die erste (18) sich an eine Verbindungszone (hier die Zone 122) anschliesst.
Zwischen den beiden Oberflächenzonen 17 und 18 kann in einem Oberflächenstreifen I9 der epitaktischen
Schicht 13 ein p-Kanal gebildet werden, wenn die Steuerelektrode
25 auf ein geeignetes Potential gebracht wird. Die Steuerelektrode 25 des lateralen Feldeffekttransistors
T„ ist mit der Steuerelektrode 20 des VMOS-Transistors T
verbunden, wie in Fig. k dargestellt ist.
32U893
κ * m
PHF 81.5^1 ¥ 9-2-1982
A4
Die Oberfläche und die Form des Streifens I9
und der Steuerelektrode 25 >
wie in Fig. 4 dargestellt, sind nur beispielsweise gegeben. Es ist einleuchtend, dass die
Anforderungen in bezug auf die elektrischen Eigenschaften,
je nach den Bedingungen, zu verschiedenen Konfigurationen führen können.
In der Ausführungsform der Halbleiterstruktur
nach den Fig. 2 und 4 liegt der dritte Transistor T in dem Teil 130 der zweiten epitaktischen Schicht I3, der die Emitterzone
des zweiten Transistors T„ bildet, wobei die Zone 17 neben der höher dotierten Oberflächenzone I3I liegt, die
von dem Gebiet I30 umgeben wird.
In einer anderen Ausführungsform der Halbleiterstruktur,
die in Fig. 3 im Querschnitt dargestellt ist, liegt der dritte Transistor T in einem Teil 132 der zweiten
epitaktischen Schicht 13» der sich in einiger Entfernung
von dem Teil I3O befindet, der die Emitterzone des
Transistors T_ bildet.
Die letztere Ausführungsform bringt die Erzeugung einer zusätzlichen Verbindungszone 124 mit sich, durch
die die Schichtteile 13O und 132 wenigstens teilweise voneinander
getrennt werden. Die Zone 18 schliesst sich dabei an die Verbindungszone 124 an, von der sie eine Fortsetzung
bildet. Eine Elektrodenschicht 27 auf der Zone 17 muss mit
der Elektrodenschicht 23 verbunden werden, um dio erforderliche
elektrische Verbindung zwischen der Source-Eiektrod«
17 des Transistors T„ und der Emitterzone 130-13'I des Transistors
T_ sicherzustellen.
Die Anordnung nach der Erfindung kann mit Hilfe bekannter Techniken hergestellt werden. Der an Hand der
Fig. 2 und 4 beschriebene Verstärker kann z.B. hergestellt werden, ausgehend von einem η -leitenden Siliciumsubstrat
mit einer Kristallorientatxon <s 100 *>
, dessen Dotierungspegel einem spezifischen Widerstand von etwa 0,018.-1.cm
entspricht und dessen Oberfläche etwa 4 mm χ 4 mm pro Anordnung
beträgt. Das Vorfahren umfass I: dio folgend on
Schritte:
PHF 81."5'M yf 9-2-1982
- epitaktisches AuΓdampfen der η-leitenden Unterschicht
(Dicke 10 bis 14 pm,/'JT 3 bis 6 Π. cm) ;
- epitaktisches Aufdampfen der p-leitenden Schicht 12
(Dicke 14 bis 18 pm,/— k bis 7-λ. cm);
- epitaktisches Aufdampfen der η-leitenden Schicht 13 (Dicke 5 bis 7 pm,.' ~ 3 bis 7-il.cm);
- örtliches Eindiffundieren der p-leitenden Verbindungszonen 121, 122, 123 (Dicke 6,5 bis 8 pm, Schichtwiederstand
- 100 Λ) ;
- örtliches Aufdampfen des Gebietes 13I des Transistors T9
und der Drain-Elektrode I6 des Transistors T (Dicke 2,5
bis 3 um> Schichtwiderstand d 2 JTL);
- örtliches Eindiffundieren der Source- und Drainzonen 17
und 18 des Transistors T ; p-Typ Diffusion (Dicke 2 bis 2,5 μηι, Schichtwiderstand — kO Λ ) ;
- Mesaätzen;
- Aufdampfen einer passivierenden Oxidschicht auf die ganze Oberfläche (θ,8 bis 1 um);
- das Anbringen von Nuten l'l bis in die Schicht 11 durch
anisotropes Atzen; die Nuten sind zueinander parallel und
ihr gegenseitiger Abstand ist etwa 4θ pm;
- Entfernung des Oxids von der Oberfläche 1B an den Stellen
der Nuten 14 und des Kanals 19 des Transistors T und
Aufdampfen, wenigstens an diesen Stellen, einer "sauberen" Isolierschicht (mit einer Dicke von 0,1 bis 0,15 V-m)
- das Anbringen der Aluminiumkontakte und der Steuerelektroden der Transistoren T und T .
Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele. So können insbesondere
andere Halbleitermaterialien als Silicium, z.3. Germanium oder Galliumarsenid, verwendet werden. Auch können Isolierschichten
aus einem anderen Material als Siliciumoxid Anwendung finden. ¥eiter können (gleichzeitig) alle Leitungstypen durch die entgegengesetzten Leitungstypen ersetzt
werden, während, wie oben bereits bemerkt wurde, je nach den Bedingungen verschiedene Geometrien (Layouts) verwendet
werden können.
Leerseite
Claims (3)
- PHF 81.52H 10-2-1982PATENTANSPRÜCHE1J Halbleiteranordnung mit einem Halbleiterkörper mit einer monolithischen integrierten Darlingtonschaltung mit einem ersten Transistor (dem Eingangstransistor), der durch einen vertikalen Anreicherungs-Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode vom V-MOST-Type gebildet wird, und einem zweiten vertikalen bipolaren Leistungstransistor (dem Ausgangstransistor), dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung einen dritten Transistor enthJi.lt, der durch einen lateralen Anreicherungs-Feldeffekttransistor mit isolierter Steuerelektrode von zu dem ersten Transistor komplementären Typ gebildet wird und der zu dem Emitter-Basis-Ubergang des zweiten Transistors parallelgeschaltet ist, wobei die Steuerelektroden des ersten und des dritten Transistors miteinander verbunden sind.
- 2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper ein Substratgebiet von einem ersten Leitungstyp enthält, auf dem nacheinander eine erste epitaktische Schicht vom zweiten entgegengesetzten Leitungstyp und eine zweite epitaktische Schicht vom ersten Leitungs typ erzeugt s.ind, wobei das Subs tratgol) i ο t, el ϊ ο Drrt i.n/.oin! tion «»r.sümi Tmii.-i i .s to i\s lind die Kollektorzone des zweiten Transistors bildet, und wobei die erste epitaktische Schicht die Basiszone des zweiten Transistors bildet, während die Emitterzone des zweiten Transistors durch einen Teil der zweiten epitaktischen Schicht gebildet wird, der eine höher dotierte Oberflächenzone vom ersten Leitungstyp umgibt; dass die Basiszone des zweiten Transistors durch Verbindungszonen vom zweiten Leitungstyp mit der Oberfläche verbunden ist, wobei eine dieser Verbindungszonen eine an die Oberfläche grenzende Sourcc-ZoiH1 voin nv.ston [/<· i t.iiiif;s '-V P don <»r.*. fön Trniis i. s fco ι·α umgibt, und wobei eirio Nut cli ο go nannte Sou n:n-Zoii(! imrl ie iluroliHolmtu cltH, und .sieh I>1.η Iu ιΙιι.ί Sub-PHF 81.52H fS" 10-2-1982■4·stratgebiet erstreckt, während diese Nut mit einer Isolierschicht überzogen ist, auf der eine Steuerelektrode angebracht ist, und dass die Source- und Drainzone des dritten Transistors durch eine erste bzw. eine zweite Oberflächenzone vom zweiten Leitungstyp gebildet werden, von denen sich die erste an eine Verbindungszone anschliesst.
- 3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Transistor in dem Teil der zweiten epitaktischen Schicht erzeugt ist, der die Emitterzone des zweiten Transistors bildet, wobei die zweite genannte Oberflächenzone vom zweiten Leitungstyp an die genannte höher dotierte Oberflächenzone vom ersten Leitungstyp grenzt. k. Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der dritte Transistor ausserhalb des Emittergebietes des zweiten Transistors erzeugt und von diesem durch eine Verbindungszone getrennt ist.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8108550A FR2505102B1 (fr) | 1981-04-29 | 1981-04-29 | Amplificateur de type darlington forme d'un transistor a effet de champ et d'un transistor bipolaire, et sa realisation en structure semi-conductrice integree |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3214893A1 true DE3214893A1 (de) | 1982-11-18 |
Family
ID=9257908
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19823214893 Ceased DE3214893A1 (de) | 1981-04-29 | 1982-04-22 | Halbleiteranordnung |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4547791A (de) |
JP (1) | JPS57183067A (de) |
DE (1) | DE3214893A1 (de) |
FR (1) | FR2505102B1 (de) |
GB (1) | GB2097585B (de) |
Families Citing this family (21)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5014102A (en) * | 1982-04-01 | 1991-05-07 | General Electric Company | MOSFET-gated bipolar transistors and thyristors with both turn-on and turn-off capability having single-polarity gate input signal |
DE3380105D1 (en) * | 1982-09-29 | 1989-07-27 | Hitachi Ltd | Semiconductor integrated circuit device |
US5333282A (en) * | 1982-09-29 | 1994-07-26 | Hitachi, Ltd. | Semiconductor integrated circuit device with at least one bipolar transistor arranged to provide a direct connection between a plurality of MOSFETs |
JPS5994452A (ja) * | 1982-11-22 | 1984-05-31 | Fuji Electric Co Ltd | 複合形トランジスタ |
DE3301648A1 (de) * | 1983-01-19 | 1984-07-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Misfet mit eingangsverstaerker |
US4783694A (en) * | 1984-03-16 | 1988-11-08 | Motorola Inc. | Integrated bipolar-MOS semiconductor device with common collector and drain |
GB2164790A (en) * | 1984-09-19 | 1986-03-26 | Philips Electronic Associated | Merged bipolar and field effect transistors |
JPS6174362A (ja) * | 1984-09-19 | 1986-04-16 | Hitachi Ltd | 半導体装置 |
DE3689680T2 (de) * | 1985-09-30 | 1994-06-23 | Toshiba Kawasaki Kk | Mittels Steuerelektrode abschaltbarer Thyristor mit unabhängigen Zünd-/Lösch-Kontrolltransistoren. |
JPH0654796B2 (ja) * | 1986-07-14 | 1994-07-20 | 株式会社日立製作所 | 複合半導体装置 |
US4727046A (en) * | 1986-07-16 | 1988-02-23 | Fairchild Semiconductor Corporation | Method of fabricating high performance BiCMOS structures having poly emitters and silicided bases |
FR2712428B1 (fr) * | 1993-11-10 | 1996-02-09 | Sgs Thomson Microelectronics | Commutateur bidirectionnel à commande en tension. |
JP2759624B2 (ja) * | 1995-04-19 | 1998-05-28 | エルジイ・セミコン・カンパニイ・リミテッド | 半導体素子の構造及びその製造方法 |
US5763915A (en) * | 1996-02-27 | 1998-06-09 | Magemos Corporation | DMOS transistors having trenched gate oxide |
US6242967B1 (en) | 1998-06-15 | 2001-06-05 | Fuji Electric Co., Ltd. | Low on resistance high speed off switching device having unipolar transistors |
JP2001085463A (ja) * | 1999-09-09 | 2001-03-30 | Rohm Co Ltd | 半導体チップおよびそれを用いた半導体装置 |
US6774439B2 (en) * | 2000-02-17 | 2004-08-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device using fuse/anti-fuse system |
DE10110458A1 (de) * | 2001-03-05 | 2002-10-17 | Kord Gharachorloo Wahid | Der CMOS-Inverter im LAVE-Technologie (lateral vertikal) |
CN100422753C (zh) * | 2005-08-12 | 2008-10-01 | 上海三基电子工业有限公司 | 一种用于车载电子干扰模拟器的直流功率放大器 |
AU2007221150B2 (en) * | 2006-02-27 | 2012-09-20 | Ahm Technologies, Inc. | Eustachian tube device and method |
US8742490B2 (en) * | 2011-05-02 | 2014-06-03 | Monolithic Power Systems, Inc. | Vertical power transistor die packages and associated methods of manufacturing |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3609470A (en) * | 1968-02-19 | 1971-09-28 | Ibm | Semiconductor devices with lines and electrodes which contain 2 to 3 percent silicon with the remainder aluminum |
US4164747A (en) * | 1976-03-11 | 1979-08-14 | Licentia Patent-Verwaltungs-G.M.B.H. | Semiconductor arrangement |
FR2422258A1 (fr) * | 1978-01-19 | 1979-11-02 | Radiotechnique Compelec | Dispositif semiconducteur monolithique a transistors de types mos et bipolaire |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR1559610A (de) * | 1967-06-30 | 1969-03-14 | ||
JPS4836975B1 (de) * | 1967-12-06 | 1973-11-08 | ||
GB1518961A (en) * | 1975-02-24 | 1978-07-26 | Rca Corp | Amplifier circuits |
FR2311452A1 (fr) * | 1975-05-16 | 1976-12-10 | Thomson Csf | Dispositif a semi-conducteur pour commutation rapide de puissance et appareil comportant un tel dispositif |
JPS5455178A (en) * | 1977-10-12 | 1979-05-02 | Hitachi Ltd | Protecting device |
FR2449333A1 (fr) * | 1979-02-14 | 1980-09-12 | Radiotechnique Compelec | Perfectionnement aux dispositifs semi-conducteurs de type darlington |
US4329705A (en) * | 1979-05-21 | 1982-05-11 | Exxon Research & Engineering Co. | VMOS/Bipolar power switching device |
US4286175A (en) * | 1979-05-21 | 1981-08-25 | Exxon Research & Engineering Co. | VMOS/Bipolar dual-triggered switch |
US4356416A (en) * | 1980-07-17 | 1982-10-26 | General Electric Company | Voltage controlled non-saturating semiconductor switch and voltage converter circuit employing same |
-
1981
- 1981-04-29 FR FR8108550A patent/FR2505102B1/fr not_active Expired
-
1982
- 1982-03-22 US US06/360,291 patent/US4547791A/en not_active Expired - Fee Related
- 1982-04-22 DE DE19823214893 patent/DE3214893A1/de not_active Ceased
- 1982-04-26 JP JP57070169A patent/JPS57183067A/ja active Granted
- 1982-04-26 GB GB8211994A patent/GB2097585B/en not_active Expired
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3609470A (en) * | 1968-02-19 | 1971-09-28 | Ibm | Semiconductor devices with lines and electrodes which contain 2 to 3 percent silicon with the remainder aluminum |
US4164747A (en) * | 1976-03-11 | 1979-08-14 | Licentia Patent-Verwaltungs-G.M.B.H. | Semiconductor arrangement |
FR2422258A1 (fr) * | 1978-01-19 | 1979-11-02 | Radiotechnique Compelec | Dispositif semiconducteur monolithique a transistors de types mos et bipolaire |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2097585A (en) | 1982-11-03 |
JPH0230588B2 (de) | 1990-07-06 |
FR2505102B1 (fr) | 1986-01-24 |
GB2097585B (en) | 1985-02-13 |
JPS57183067A (en) | 1982-11-11 |
US4547791A (en) | 1985-10-15 |
FR2505102A1 (fr) | 1982-11-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3214893A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE19649686B4 (de) | Struktur und Herstellungsverfahren eines Hochspannungs-Metalloxid-Silizium-Feldeffekttransistors (MOSFET) | |
DE69736529T2 (de) | Halbleiteranordnung für hochspannung | |
DE102008038552B4 (de) | Vertikaldiode unter Verwendung von Silizium, ausgebildet durch selektives epitaxiales Aufwachsen | |
DE3047738C2 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE1944793C3 (de) | Verfahren zur Herstellung einer integrierten Halbleiteranordnung | |
DE3816667A1 (de) | Monolithisch integriertes halbleiterelement mit leitfaehigkeit in sperrichtung und verfahren zu seiner herstellung | |
DE3145231A1 (de) | Halbleiteranordnung fuer hohe spannungen | |
DE3136682A1 (de) | Transistor vom typ mit isoliertem tor | |
DE4110369A1 (de) | Halbleitergeraet des mos-typs | |
DE69724578T2 (de) | SOI-MOS-Feldeffekttransistor | |
DE2016760A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2739586C2 (de) | Statischer Inverter mit Isolierschicht-Feldeffekttransistoren und Verfahren zur Herstellung | |
DE1924726A1 (de) | Feldeffektvorrichtung mit steuerbarem pn-UEbergang | |
DE1614300C3 (de) | Feldeffekttransistor mit isolierter Gateelektrode | |
DE3526826C2 (de) | ||
DE4026121B4 (de) | Leitfähigkeitsmodulations-MOSFET | |
DE2832154A1 (de) | Halbleitervorrichtung mit isoliertem gate | |
DE2341899A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
EP0052860B1 (de) | Monolithisch integrierte Gleichrichter-Brückenschaltung | |
DE3015782A1 (de) | Feldeffekttransistor mit isolierter steuerelektrode und verfahren zur herstellung desselben | |
DE2833068A1 (de) | Integrierte halbleitervorrichtung | |
DE1514017A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2913536A1 (de) | Halbleiteranordnung | |
DE2847822A1 (de) | Integrierte halbleitervorrichtung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8131 | Rejection |