DE3808579A1 - Verbesserte isolation fuer transistoren mit einer pilot-struktur - Google Patents
Verbesserte isolation fuer transistoren mit einer pilot-strukturInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Transistoren mit einer Pilot-
Struktur.
Halbleiterelemente schließen häufig zusätzlich zu dem Hauptele
ment eine Pilot-Struktur oder ein Pilot-Element ein, das eine
verkleinerte Version des Hauptelementes darstellt. Hauptelement
und Pilot-Element sind monolithisch auf dem gleichen Halbleiter
chip ausgebildet, und der Strom durch das Pilot-Element ist im allge
meinen proportional zum Strom durch das Hauptelement. Entsprechend
kann man durch Messen des Stromes durch das Pilot-Element eine
vernünftig genaue Anzeige des Stromes durch das Hauptelement er
halten. Wenn der Strom durch das Pilot-Element ein vorbestimmtes
Niveau erreicht, das einen gefährlich hohen Strom durch das Haupt
element anzeigt, dann kann das Hauptelement abgeschaltet werden,
wodurch eine Beschädigung des Hauptelementes oder von mit dem
Hauptelement verbundenen Elementen vermieden wird.
Um ein unerwünschtes Sperren zwischen dem Hauptelement und dem
Pilot-Element zu verhindern wurden zwei oder mehr beabstandete
Kanalbereiche zwischen dem Hauptelement und dem Pilot-Element
ausgebildet. Der Kanalbereich, der dem Hauptelement am nächsten
ist, wurde üblicherweise mit dem Hauptelement verbunden und der
Kanalbereich, der dem Pilot-Element am nächsten ist, wurde übli
cherweise mit dem Pilot-Element verbunden. Um die Leitfähigkeit
des Bereiches zwischen den Kanalbereichen zu steuern, wurde über
diesen Bereich eine Elektrode isoliert angeordnet. Die Gate-Elek
trode wurde üblicherweise mit den Gate-Elektroden des Haupt- und
Pilot-Elementes oder alternativ mit dem Kanalbereich, der dem
Hauptelement am nächsten ist, verbunden.
Zusätzlich zum Messen des Stromes ist es auch erwünscht, das
Pilot-Element zum Messen der Betriebsspannung des Hauptelementes
zu benutzen. Bei Anwendungen zur Spannungsmessung kann sich je
doch ein merklicher Spannungsunterschied zwischen dem Hauptele
ment und dem Pilot-Element entwickeln, der Strom vom Pilot-Ele
ment durch die beanstandeten Kanalbereiche zum Hauptelement ab
leiten kann. Dadurch kann das Pilot-Element nicht in der Lage
sein, einen drohenden Überspannungszustand anzuzeigen, was poten
tiell zerstörerische Folgen hat.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte
Isolationsstruktur zwischen dem Hauptelement und dem Pilot-Ele
ment eines Halbleiterelementes zu schaffen, das für praktische
Zwecke die obengenannten Beschränkungen vermeidet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine verbesserte Isolations
struktur geschaffen, die es gestattet, die Pilot-Struktur für
Anwendungen zur Spannungsmessung zu benutzen. Dies wird bei der
dargestellten Ausführungsform dadurch erreicht, daß man eine Me
tallisierungsschicht aufbringt, die Elektrode zwischen den Kanal
bereichen mit dem Kanalbereich kurzschließt, der dem Pilot-Element
am nächsten liegt. Es wird angenommen, daß eine solche Anordnung
das Anschalten des parasitären Feldeffekt-Transistors der Isola
tionsstruktur vermeidet, was die Ableitung des Stromes durch die
Isolationsstruktur verhindert. Gemäß einem anderen Aspekt der
vorliegenden Erfindung umfaßt die Isolationsstruktur zusammenhän
gende, geschlossene Schleifen bildende Kanalbereiche, die das
Pilot-Element vollständiger vom Hauptelement isolieren.
Im folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeich
nung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm eines typischen Transistors
mit isoliertem Gate,
Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Transistor mit isoliertem
Gate, der eine Isolationsstruktur gemäß einer bevor
zugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf
weist und
Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Elementes nach Fig. 2
längs der Linie 3-3.
Fig. 1 gibt eine schematische Darstellung eines Transistor-Ele
mentes 10 mit isoliertem Gate wieder. Obwohl die veranschaulichte
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit
einem solchen Transistor mit isoliertem Gate erläutert werden
wird, sollte doch klar sein, daß die vorliegende Erfindung auch
auf andere Transistor-Elemente mit einer Pilot-Struktur oder einem
solchen Element anwendbar ist. Der Transistor 10 mit isoliertem
Gate kann als einen Feldeffekt-Transistor 12 einschließend gedacht
werden, der mit der Basis B eines bipolaren Transistors 14 gekop
pelt ist. Wird der Feldeffekt-Transistor 12 durch ein Steuersig
nal, das an das Gate G des Transistors 12 gelegt wird, angeschal
tet, dann injiziert er Ladungsträger in die Basis B des bipolaren
Transistors 14. Dies wiederum läßt den Emitter E Ladungsträger
emittieren, die vom Kollektor C des bipolaren Transistors 14 ge
sammelt werden. Source S und Kollektor C der Transistoren 12 und
14 sind als mit einem gemeinsamen Anschluß 16 geerdet dargestellt.
Der Emitter E des Transistors 14 seinerseits ist durch einen An
schluß 18 mit dem Ausgang verbunden.
Fig. 2 gibt eine teilweise schematische Darstellung der Drauf
sicht eines Halbleiterelementes eines Transistors 10 mit isolier
tem Gate wieder, der eine bevorzugte Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung aufweist. Der Klarheit halber sind gewisse Me
tallisierungs- und Isolationsschichten weggelassen worden. Das
Element 100 schließt ein Hauptelement 20 ein, das mehrere Zellen
22 umfaßt. Das Element 100 schließt weiter ein Pilot-Element 24
ein, das mehrere Zellen 26 umfaßt. Wie im folgenden noch detail
lierter erläutert, sind die Pilot-Zellen 26 im wesentlichen iden
tisch mit den Zellen 22 des Hauptelementes, doch gibt es weniger
Zellen 26 als 22. Das Hauptelement 20 kann eine Anzahl von Zellen
aufweisen, die in die Hunderte oder Tausende geht, während das
Pilot-Element 24 beispielsweise nur eine Handvoll Zellen 26 umfaßt.
Eine Isolationsstruktur 28 isoliert die Zellen 26 des Pilot-Elemen
tes 24 von den Zellen 22 des Hauptelementes 20. Gemäß der vorlie
genden Erfindung ist die Isolationsstruktur 28 so ausgebildet, daß
ein parasitäres Anschalten des Transistors verhindert wird, selbst
beim Anwenden der Pilot-Struktur 24 zur Spannungsmessung.
Fig. 3, die eine Teilquerschnittsansicht des Elementes der Fig.
2 ist, gibt eine typische Hauptelementzelle 22 wieder, die einen
tief eindiffundierten P⁺-Bereich 30 einschließt, der in einer epi
taxialen N⁻-Schicht 32 gebildet ist, die über einem P⁺-Substrat
34 liegt. Die P⁺-Bereiche 30 der Hauptelementzellen 22 sind durch
eine Metallisierungsschicht miteinander verbunden, die durch einen
Leiter 36 dargestellt ist, die mit einem Anschluß 16 des Elementes
100 verbunden ist. Jeder der Bereiche 30 wirkt als ein Kollektor
bereich eines bipolaren Transistors. Die epitaxiale N⁻-Schicht 32
und das P⁺-Substrat 34 werden als Basis- und Emitterbereiche des
bipolaren Transistors betrieben. Es ist jedoch darauf hinzuweisen,
daß unter anderen Vereinbarungen die Bezeichnungen der Bereiche 30
und des Substrates 34 andere sind. Dies bedeutet, daß das Substrat
34 als Kollektorbereich und die Bereiche 30 der Zellen 22 als Emit
terbereiche des Elementes bezeichnet werden.
Zentriert auf jedem P⁺-Diffusionsbereich 30 ist ein flacherer P-Be
reich 38. Innerhalb der überlappenden P-Bereiche 30 und 38 ist ein
ringartiger N⁺-Diffusionsbereich 40 vorhanden, der als Source-Be
reich der Zelle 22 wirkt. Die Sourcebereiche 42 der Zellen 22 sind
miteinander und mit den Kollektorbereichen 30 des Metallisierungs
schichtleiters 36 verbunden. Wie in Fig. 3 gezeigt, hat der Sour
cebereich 40 einen Abstand von der benachbarten Peripherie des
P-Bereiches 38, um zwischen dem Sourcebereich 40 und dem benach
barten N⁻-Abschnitt 44 der Epitaxialschicht 32 einen Kanalbereich
42 zu bilden, der als Drain wirkt.
Über jedem der Kanalbereiche 42 und den benachbarten Oberflächen
bereichen 44 der N⁻-Epitaxialschicht 32 ist eine Polysilizium-
Gate-Elektrode 46 angeordnet, die durch eine Isolationsschicht 48
von der Oberfläche des Kanalbereiches 42 und dem Epitaxialschicht-
Abschnitt 44 isoliert ist. Die Polysilizium-Gate-Elektrode 46
ist durch einen Leiter 50 mit dem Anschluß des Elementes 100 für
das Gate-Steuersignal verbunden. Somit bilden die Sourcebereiche
40, die Kanalbereiche 42, die Gate-Elektrode 46 und die N⁻-Epita
xialschicht 32 als Drain einen Feldeffekt-Transistor, der nach
dem Anschalten Ladungsträger in die Basis (die N⁻-Epitaxialschicht
32) des bipolaren Transistors injiziert.
Die Zellen 26 des Pilot-Elementes 24 sind auch in der N⁻-Epita
xialschicht 32 gebildet, und sie sind im wesentlichen identisch
mit den Zellen 22 des Hauptelementes 20. Demgemäß sind die ent
sprechenden Strukturelemente der Pilot-Zellen 26 mit den gleichen
Bezugsziffern versehen, wie die der Hauptelementzellen 22, wobei
bei den Bezugsziffern der Zellen 26 zusätzlich zur Unterscheidung
ein Häkchen (′) verwendet ist. Die Gate-Elektroden-Leiter 50 und
50′ sind durch eine nicht dargestellte Metallisierungsbrücke ver
bunden, so daß das Gate-Steuersignal sowohl an die Gate-Elektrode
46 des Hauptelementes 20 und die Gate-Elektrode 46′ des Pilot-Ele
mentes 24 gelegt ist. Wenn daher das Hauptelement 20 angeschaltet
wird, schaltet das Pilot-Element 24 ebenfalls an, und es wird ein
durch beide fließender Strom erzeugt. Der vom Pilot-Element 24 er
zeugte Strom ist proportional zu dem durch das Hauptelement 20
fließenden Strom , aber geringer, da das Pilot-Element 24 weniger
Zellen aufweist als das Hauptelement. Eine in Fig. 3 durch einen
Leiter 52 veranschaulichte Metallisierungsschicht verbindet jeden
der Sourcebereiche 40′ und der Kollektorbereiche 30′ des Pilot-
Elementes 24. Der Metallisierungsschicht-Leiter 52 ist mit einem
nicht dargestellten Source/Kollektor-Ausgang des Pilot-Elementes
verbunden, der die Überwachung des Stromes des Pilot-Elementes
24 gestattet.
Um den Strom des Pilot-Elementes 24 besser von dem des Hauptele
mentes 20 zu isolieren, ist eine neue Isolationsstruktur 28 ge
schaffen, die ein Paar beabstandeter, konzentrischer, ringartiger
Isolationskanäle 60 und 62 einschließt, die das Pilot-Element 24
umgeben. Wie in Fig. 3 gezeigt sind die Isolationskanäle 60 und
62 durch tiefe P⁺-Diffusionen in die Epitaxialschicht 32 gebildet.
Wie am besten in Fig. 2 ersichtlich, bilden die Isolationskanäle
60 und 62 zusammenhängende und geschlossene Schleifen, so daß die
Zellen 26 des Pilot-Elementes vollkommen eingekreist sind. Obwohl
die Kanäle 60 und 62 mit einer rechteckigen Gestalt dargestellt
sind, sollte doch klar sein, daß auch andere Gestalten möglich
sind.
Der Metallisierungsschicht-Leiter 36 verbindet den Isolationska
nal 60 (der dem Hauptelement am nächsten ist) mit dem Ausgangsan
schluß 16 von Source/Kollektor des Hauptelementes, wobei der An
schluß 16 in der gezeigten Ausführungsform geerdet ist. Über der
Oberfläche 64 der N⁻-Epitaxialschicht 32 ist eine Polysilizium-
Elektrode 66 zwischen den Isolationskanälen 60 und 62 isoliert
angeordnet. Eine Oxidschicht 68 isoliert die Elektrode 66 von der
Oberfläche 64 der Epitaxialschicht 32. Gemäß der vorliegenden Er
findung wird die Elektrode 66 über dem Bereich 64 zwischen den
Isolationskanälen 60 und 62 durch eine Metallisierungsschicht 70
zum Isolationskanal 62, der dem Pilot-Element 24 am nächsten liegt,
kurzgeschlossen. Der Metallisierungsschicht-Leiter 52, der die
Sourcebereiche 40′ und die Kollektorbereiche 30′ mit dem Source/
Kollektor-Ausgang des Pilot-Elementes 24 verbindet, verbindet auch
die kurzschließende Metallisierungsschicht 70 mit dem Source/Kol
lektor-Ausgang des Pilot-Elementes 24.
Bei Anwendungen zur Spannungsmessung kann die Spannung des Source/
Kollektor-Ausgangs des Pilot-Elementes die Spannung des Source/
Kollektor-Ausgangs des Hauptelementes um ein oder mehr Volt über
steigen. Da die Ausgangsspannung des Pilot-Elementes an den be
nachbarten Isolationskanal 62 gelegt ist, und der Isolationskanal
60, der dem Hauptelement am nächsten liegt, geerdet ist, kann zwi
schen die Isolationskanäle 60 und 62 eine merkliche Potentialdif
ferenz gelegt werden. Denkt man sich den Isolationskanal 62 als
den Sourcebereich eines parasitären Feldeffekt-Transistors und
den Isolationskanal 60 als den Drain-Bereich des parasitären
Transistors, dann stellt die Metallisierungsschicht 70, die den
"Source"-Bereich 62 mit der "Gate"-Elektrode 66 kurzschließt,
sicher, daß der parasitäre Transistor selbst bei Anwendungen für
die Spannungsmessung nicht anschaltet, bei der sich ein relativ
großer Spannungsunterschied zwischen dem Pilot-Element und dem
Hauptelement entwickeln kann.
Zum Vergleich sei darauf hingewiesen, daß bei den Elementen nach
dem Stande der Technik mit einem Paar beabstandeter Bereiche zwi
schen dem Hauptelement und einem Pilot-Element das Kuppeln der
Elektrode, die isoliert über der Fläche zwischen den beiden Berei
chen mit den Gate-Elektroden des Haupt- oder Pilot-Elementes liegt oder
das Kuppeln der Elektrode mit dem Bereich, der dem Hauptelement
am nächsten ist, nicht sicherstellt, daß ein solcher parasitärer
Transistor nicht anschaltet. Schaltet dieser parasitäre Transistor
an, dann kann der vom Pilot-Element erzeugte Strom über den para
sitären Transistor vom Source/Kollektor-Ausgang des Pilot-Elemen
tes zum Source/Kollektor-Ausgang des Hauptelementes umgeleitet
werden. Der Source/Kollektor-Strom des Pilot-Elementes würde daher
an seinem Ausgang die ganze Größe des Hauptelement-Stromes nicht
richtig wiedergeben. Ein Überstrom- (oder Überspannungs-)Zustand
kann daher unentdeckt bleiben und die Zerstörung des Elementes
selbst oder von Komponenten, die mit dem Ausgang des Hauptelemen
tes verbunden sind, verursachen. Die Metallisierungsschicht 70
der dargestellten Ausführungsform hindert den parasitären Transis
tor der Isolationsstruktur 28 jedoch am Anschalten. Folglich gibt
der Pilot-Strom den wahren Strom (oder die Spannung) des Hauptele
mentes richtiger wieder. Darüber hinaus fördert die zusammenhän
gende, eine geschlossene Schleife bildende Konfiguration der Iso
lationskanäle 60 und 62 die Isolationseigenschaften der Struktur
28.
Dem Fachmann sind natürlich Modifikationen der vorliegenden Er
findung in ihren verschiedenen Aspekten zugänglich, wobei sich
manche dieser Modifikationen aus der Kenntnisnahme der vorliegen
den Anmeldung ergeben, während andere übliche Ausführungsformen
auf dem Gebiet der Elektronik sind. So ist eine Isolationsstruk
tur gemäß der vorliegenden Erfindung auch auf andere Elemente
als die hier im Zusammenhang mit der erläuterten Ausführungsform
beschriebenen Transistoren mit isoliertem Gate (Feldeffekt-Tran
sistoren) anwendbar. Auch sind andere Ausführungsformen mit ihren
spezifischen Besonderheiten unabhängig von der bestimmten Anwen
dung möglich. Die vorliegende Erfindung ist daher nicht auf die
besonders beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Claims (7)
1. Monolithisches Halbleiterelement mit:
einem Hauptelement (20),
einem Pilot-Element (24),
einem ersten Isolationsbereich (62), der zwischen dem Hauptelement und dem Pilot-Element angeordnet ist, wobei dieser erste Isolationsbereich elektrisch mit dem Pilot- Element gekoppelt ist,
einem zweiten Isolationsbereich (60), der einen Abstand vom ersten Isolationsbereich hat, wobei der zweite Iso lationsbereich elektrisch an das Hauptelement gekoppelt und zwischen dem ersten Isolationsbereich und dem Haupt element angeordnet ist und der erste und zweite Isolations bereich zwischen sich einen Gate-Bereich definieren,
einer Gate-Elektrode (46), die isolierend über dem Gate bereich zwischen dem ersten und zweiten Isolationsbereich angeordnet ist und
einer Einrichtung (50) zum elektrischen Koppeln der Gate- Elektrode mit dem ersten Isolationsbereich, wodurch eine beträchtliche Leitung vom ersten Isolationsbereich zum zweiten Isolationsbereich verhindert wird.
einem Hauptelement (20),
einem Pilot-Element (24),
einem ersten Isolationsbereich (62), der zwischen dem Hauptelement und dem Pilot-Element angeordnet ist, wobei dieser erste Isolationsbereich elektrisch mit dem Pilot- Element gekoppelt ist,
einem zweiten Isolationsbereich (60), der einen Abstand vom ersten Isolationsbereich hat, wobei der zweite Iso lationsbereich elektrisch an das Hauptelement gekoppelt und zwischen dem ersten Isolationsbereich und dem Haupt element angeordnet ist und der erste und zweite Isolations bereich zwischen sich einen Gate-Bereich definieren,
einer Gate-Elektrode (46), die isolierend über dem Gate bereich zwischen dem ersten und zweiten Isolationsbereich angeordnet ist und
einer Einrichtung (50) zum elektrischen Koppeln der Gate- Elektrode mit dem ersten Isolationsbereich, wodurch eine beträchtliche Leitung vom ersten Isolationsbereich zum zweiten Isolationsbereich verhindert wird.
2. Monolithisches Halbleiterelement mit
einem Hauptelement (20), das mehrere Zellen (22) umfaßt, von denen jede einen Sourcebereich (40) einschließt,
einem Pilot-Element (24), das mehrere Zellen (26) umfaßt, von denen jede einen Sourcebereich (40′) einschließt,
einem ersten isolierenden Kanalbereich (62), der zwischen den Hauptzellen und den Pilot-Zellen angeordnet ist und die Pilot-Zellen einkreist, wobei der genannte erste Ka nalbereich elektrisch mit dem Sourcebereich des Pilot- Elementes gekoppelt ist,
einem zweiten isolierenden Kanalbereich (60), der im Ab stand von dem ersten Kanalbereich angeordnet ist, wobei dieser zweite Kanalbereich elektrisch mit den Sourceberei chen des Hauptelementes gekoppelt und zwischen dem ersten Kanalbereich und den Hauptzellen angeordnet ist und die ersten und zweiten Kanalbereiche zwischen sich einen Gate- Bereich begrenzen,
einer Gate-Elektrode (46), die zwischen dem ersten und zweiten Kanalbereich über dem Gate-Bereich isoliert ange ordnet ist und
einer Einrichtung zum elektrischen Koppeln der Gate-Elek trode mit dem ersten Kanalbereich, worin eine beträcht liche Leitung von dem ersten Kanalbereich zum zweiten Ka nalbereich verhindert ist.
einem Hauptelement (20), das mehrere Zellen (22) umfaßt, von denen jede einen Sourcebereich (40) einschließt,
einem Pilot-Element (24), das mehrere Zellen (26) umfaßt, von denen jede einen Sourcebereich (40′) einschließt,
einem ersten isolierenden Kanalbereich (62), der zwischen den Hauptzellen und den Pilot-Zellen angeordnet ist und die Pilot-Zellen einkreist, wobei der genannte erste Ka nalbereich elektrisch mit dem Sourcebereich des Pilot- Elementes gekoppelt ist,
einem zweiten isolierenden Kanalbereich (60), der im Ab stand von dem ersten Kanalbereich angeordnet ist, wobei dieser zweite Kanalbereich elektrisch mit den Sourceberei chen des Hauptelementes gekoppelt und zwischen dem ersten Kanalbereich und den Hauptzellen angeordnet ist und die ersten und zweiten Kanalbereiche zwischen sich einen Gate- Bereich begrenzen,
einer Gate-Elektrode (46), die zwischen dem ersten und zweiten Kanalbereich über dem Gate-Bereich isoliert ange ordnet ist und
einer Einrichtung zum elektrischen Koppeln der Gate-Elek trode mit dem ersten Kanalbereich, worin eine beträcht liche Leitung von dem ersten Kanalbereich zum zweiten Ka nalbereich verhindert ist.
3. Element nach Anspruch 2, worin die Kupplingseinrichtung
eine Metallisierungsschicht in Kontakt mit der Gate-Elek
trode und dem ersten isolierenden Kanalbereich ist.
4. Element nach Anspruch 2, worin das Hauptelement und das
Pilot-Element beide Transistoren mit isoliertem Gate sind.
5. Element nach Anspruch 2, worin der erste und der zweite
Kanalbereich jeweils konzentrische, zusammenhängende und
geschlossene Schleifen bilden.
6. Monolithisches Halbleiterelement mit
einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeits typs,
einem Hauptelement mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen Zellen, die innerhalb der Halbleiterschicht ausgebildet sind, wobei jede Hauptzelle einen Sourcebe reich und einen Gate-Bereich einschließt,
einem Pilot-Element, das mehrere miteinander verbundene Zellen umfaßt, die innerhalb der Halbleiterschicht aus gebildet sind, wobei jede Pilot-Zelle einen Sourcebereich und einen Gate-Bereich einschließt,
einem ersten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen den Hauptzellen und den Pilot-Zellen ange ordnet ist und die Pilot-Zellen einschließt, wobei dieser erste zusammenhängende Bereich elektrisch mit den Pilot- Zellen gekoppelt ist,
einem zweiten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Bereich, der einen Abstand von dem ersten zusammenhängenden Bereich aufweist und diesen einschließt, wobei der zweite zusammenhängende Bereich elektrisch mit den Hauptelementzellen gekoppelt und zwischen dem ersten zusammenhängenden Bereich und den Hauptzellen angeordnet ist und der erste und der zweite zusammenhängende Bereich zwischen sich einen Gate-Bereich begrenzen,
einer Gate-Elektrode, die isolierend zwischen dem ersten und dem zweiten zusammenhängenden Bereich über dem Gate- Bereich angeordnet ist und
einer Einrichtung zum elektrischen Kuppeln der Gate-Elek trode mit dem ersten zusammenhängenden Bereich, worin eine beträchtliche Leitung vom ersten zusammenhängenden Bereich zum zweiten zusammenhängenden Bereich verhindert ist.
einer Halbleiterschicht eines ersten Leitfähigkeits typs,
einem Hauptelement mit mehreren elektrisch miteinander verbundenen Zellen, die innerhalb der Halbleiterschicht ausgebildet sind, wobei jede Hauptzelle einen Sourcebe reich und einen Gate-Bereich einschließt,
einem Pilot-Element, das mehrere miteinander verbundene Zellen umfaßt, die innerhalb der Halbleiterschicht aus gebildet sind, wobei jede Pilot-Zelle einen Sourcebereich und einen Gate-Bereich einschließt,
einem ersten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Bereich eines zweiten Leitfähigkeitstyps, der zwischen den Hauptzellen und den Pilot-Zellen ange ordnet ist und die Pilot-Zellen einschließt, wobei dieser erste zusammenhängende Bereich elektrisch mit den Pilot- Zellen gekoppelt ist,
einem zweiten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Bereich, der einen Abstand von dem ersten zusammenhängenden Bereich aufweist und diesen einschließt, wobei der zweite zusammenhängende Bereich elektrisch mit den Hauptelementzellen gekoppelt und zwischen dem ersten zusammenhängenden Bereich und den Hauptzellen angeordnet ist und der erste und der zweite zusammenhängende Bereich zwischen sich einen Gate-Bereich begrenzen,
einer Gate-Elektrode, die isolierend zwischen dem ersten und dem zweiten zusammenhängenden Bereich über dem Gate- Bereich angeordnet ist und
einer Einrichtung zum elektrischen Kuppeln der Gate-Elek trode mit dem ersten zusammenhängenden Bereich, worin eine beträchtliche Leitung vom ersten zusammenhängenden Bereich zum zweiten zusammenhängenden Bereich verhindert ist.
7. Monolithischer Transistor mit isoliertem Gate mit
einem Halbleitersubstrat, das einen Emitterbereich bil
det,
einer epitaxialen Halbleiterschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist und einen Bereich bildet, der als Drain und Basis wirkt,
mehreren Hauptkollektorbereichen, die innerhalb der Epi taxialschicht ausgebildet sind, wobei jeder Hauptkollek torbereich einen Haupt-Sourcebereich aufweist, der inner halb des Hauptkollektorbereiches ausgebildet ist und einen Abstand von dessen Kante aufweist, um dadurch einen Ka nalbereich zwischen dem Haupt-Sourcebereich und dem be nachbarten Drain- und Basisbereich zu definieren,
einer ersten Metallisierungsschicht, die die Hauptkollek tor- und-Sourcebereiche miteinander verbindet, mehreren Pilot-Kollektorbereichen, die innerhalb der Epi taxialschicht ausgebildet sind, wobei jeder Pilot-Kollek torbereich einen Pilot-Source-Bereich aufweist, der in nerhalb des Pilot-Kollektor-Bereiches ausgebildet ist und einen Abstand von dessen Kante aufweist, um dadurch einen Kanalbereich zwischen dem Pilot-Source-Bereich und dem benachbarten Drain- und Basisbereich zu begrenzen,
einer zweiten Metallisierungsschicht, die den Pilot-Source und-Kollektorbereich miteinander verbindet,
mehreren miteinander verbundenen Gate-Elektroden, die iso liert über den Haupt- und Pilot-Kanalbereich angeordnet sind,
einem ersten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Isolationskanalbereich, der zwischen dem Hauptkollektorbereich und dem Pilot-Kollektor-Bereich an geordnet ist und die Pilot-Kollektor-Bereiche ein schließt;
einem zweiten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Isolationskanalbereich, der einen Abstand von dem ersten zusammenhängenden Bereich aufweist und diesen einschließt, wobei der zweite zusammenhängende Bereich elektrisch mit dem Haupt-Source- und- Kollektorbe reich gekoppelt und zwischen dem ersten zusammenhängenden und dem Hauptkollektorbereich angeordnet ist, wobei der erste und der zweite zusammenhängende Bereich zwischen sich einen Gate-Bereich definieren,
einer Gate-Elektrode, die isoliert über dem Gate-Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten zusammenhängenden Bereich angeordnet ist und
einem Metallisierungsschicht-Leiter, der elektrisch die Gate-Elektrode mit dem ersten zusammenhängenden Bereich koppelt, worin eine beträchtliche Leitung von dem ersten zusammenhängenden Bereich zum zweiten zusammenhängenden Bereich verhindert ist.
einer epitaxialen Halbleiterschicht, die auf dem Substrat angeordnet ist und einen Bereich bildet, der als Drain und Basis wirkt,
mehreren Hauptkollektorbereichen, die innerhalb der Epi taxialschicht ausgebildet sind, wobei jeder Hauptkollek torbereich einen Haupt-Sourcebereich aufweist, der inner halb des Hauptkollektorbereiches ausgebildet ist und einen Abstand von dessen Kante aufweist, um dadurch einen Ka nalbereich zwischen dem Haupt-Sourcebereich und dem be nachbarten Drain- und Basisbereich zu definieren,
einer ersten Metallisierungsschicht, die die Hauptkollek tor- und-Sourcebereiche miteinander verbindet, mehreren Pilot-Kollektorbereichen, die innerhalb der Epi taxialschicht ausgebildet sind, wobei jeder Pilot-Kollek torbereich einen Pilot-Source-Bereich aufweist, der in nerhalb des Pilot-Kollektor-Bereiches ausgebildet ist und einen Abstand von dessen Kante aufweist, um dadurch einen Kanalbereich zwischen dem Pilot-Source-Bereich und dem benachbarten Drain- und Basisbereich zu begrenzen,
einer zweiten Metallisierungsschicht, die den Pilot-Source und-Kollektorbereich miteinander verbindet,
mehreren miteinander verbundenen Gate-Elektroden, die iso liert über den Haupt- und Pilot-Kanalbereich angeordnet sind,
einem ersten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Isolationskanalbereich, der zwischen dem Hauptkollektorbereich und dem Pilot-Kollektor-Bereich an geordnet ist und die Pilot-Kollektor-Bereiche ein schließt;
einem zweiten zusammenhängenden, eine geschlossene Schlei fe bildenden Isolationskanalbereich, der einen Abstand von dem ersten zusammenhängenden Bereich aufweist und diesen einschließt, wobei der zweite zusammenhängende Bereich elektrisch mit dem Haupt-Source- und- Kollektorbe reich gekoppelt und zwischen dem ersten zusammenhängenden und dem Hauptkollektorbereich angeordnet ist, wobei der erste und der zweite zusammenhängende Bereich zwischen sich einen Gate-Bereich definieren,
einer Gate-Elektrode, die isoliert über dem Gate-Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten zusammenhängenden Bereich angeordnet ist und
einem Metallisierungsschicht-Leiter, der elektrisch die Gate-Elektrode mit dem ersten zusammenhängenden Bereich koppelt, worin eine beträchtliche Leitung von dem ersten zusammenhängenden Bereich zum zweiten zusammenhängenden Bereich verhindert ist.
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US07/032,367 US4860080A (en) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | Isolation for transistor devices having a pilot structure |
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Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
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DE3808579A Withdrawn DE3808579A1 (de) | 1987-03-31 | 1988-03-15 | Verbesserte isolation fuer transistoren mit einer pilot-struktur |
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JP (1) | JPH0644626B2 (de) |
DE (1) | DE3808579A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5420046A (en) * | 1990-02-23 | 1995-05-30 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Method for manufacturing optically triggered lateral thyristor |
US5739574A (en) * | 1994-12-19 | 1998-04-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | SOI semiconductor device with low concentration of electric field around the mesa type silicon |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2722453B2 (ja) * | 1987-06-08 | 1998-03-04 | 三菱電機株式会社 | 半導体装置 |
JP2550702B2 (ja) * | 1989-04-26 | 1996-11-06 | 日本電装株式会社 | 電力用半導体素子 |
US5023692A (en) * | 1989-12-07 | 1991-06-11 | Harris Semiconductor Patents, Inc. | Power MOSFET transistor circuit |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3868721A (en) * | 1970-11-02 | 1975-02-25 | Motorola Inc | Diffusion guarded metal-oxide-silicon field effect transistors |
DE2625576A1 (de) * | 1975-06-11 | 1976-12-30 | Rca Corp | Integrierte schaltungsvorrichtung |
DE3537004A1 (de) * | 1984-10-23 | 1986-04-24 | Rca Corp., Princeton, N.J. | Vdmos-baustein |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3878551A (en) * | 1971-11-30 | 1975-04-15 | Texas Instruments Inc | Semiconductor integrated circuits having improved electrical isolation characteristics |
US4117507A (en) * | 1976-06-22 | 1978-09-26 | Sgs-Ates Componeti Elettronici S.P.A. | Diode formed in integrated-circuit structure |
US4402003A (en) * | 1981-01-12 | 1983-08-30 | Supertex, Inc. | Composite MOS/bipolar power device |
JPS57211272A (en) * | 1981-06-23 | 1982-12-25 | Toshiba Corp | Semiconductor device |
DE3173901D1 (en) * | 1981-10-28 | 1986-04-03 | Ibm | Process for characterising the reliability behaviour of bipolar semiconductor devices |
US4618872A (en) * | 1983-12-05 | 1986-10-21 | General Electric Company | Integrated power switching semiconductor devices including IGT and MOSFET structures |
-
1987
- 1987-03-31 US US07/032,367 patent/US4860080A/en not_active Expired - Lifetime
-
1988
- 1988-03-15 DE DE3808579A patent/DE3808579A1/de not_active Withdrawn
- 1988-03-30 JP JP63074859A patent/JPH0644626B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3868721A (en) * | 1970-11-02 | 1975-02-25 | Motorola Inc | Diffusion guarded metal-oxide-silicon field effect transistors |
DE2625576A1 (de) * | 1975-06-11 | 1976-12-30 | Rca Corp | Integrierte schaltungsvorrichtung |
DE3537004A1 (de) * | 1984-10-23 | 1986-04-24 | Rca Corp., Princeton, N.J. | Vdmos-baustein |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5420046A (en) * | 1990-02-23 | 1995-05-30 | Matsushita Electric Works, Ltd. | Method for manufacturing optically triggered lateral thyristor |
US5739574A (en) * | 1994-12-19 | 1998-04-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | SOI semiconductor device with low concentration of electric field around the mesa type silicon |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63289954A (ja) | 1988-11-28 |
US4860080A (en) | 1989-08-22 |
JPH0644626B2 (ja) | 1994-06-08 |
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