EP0000472B1 - Hochintegrierte Halbleiteranordnung enthaltend eine Dioden-/Widerstandskonfiguration - Google Patents

Hochintegrierte Halbleiteranordnung enthaltend eine Dioden-/Widerstandskonfiguration Download PDF

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EP0000472B1
EP0000472B1 EP78100195A EP78100195A EP0000472B1 EP 0000472 B1 EP0000472 B1 EP 0000472B1 EP 78100195 A EP78100195 A EP 78100195A EP 78100195 A EP78100195 A EP 78100195A EP 0000472 B1 EP0000472 B1 EP 0000472B1
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EP
European Patent Office
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resistor
area
pinch
diode
doping
Prior art date
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Expired
Application number
EP78100195A
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English (en)
French (fr)
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EP0000472A1 (de
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Wilfried Klein
Erich Dipl.-Ing. Klink
Volker Dipl.-Phys. Rudolph
Friedrich Dipl.-Ing. Wernicke
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.)
International Business Machines Corp
Original Assignee
International Business Machines Corp
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Publication date
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    • 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
    • H01L27/0744—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 without components of the field effect type
    • H01L27/0788—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 without components of the field effect type comprising combinations of diodes or capacitors or resistors
    • G—PHYSICS
    • G11—INFORMATION STORAGE
    • G11C—STATIC STORES
    • G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
    • G11C11/21—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements
    • G11C11/34—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices
    • G11C11/40—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors
    • G11C11/41—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using electric elements using semiconductor devices using transistors forming static cells with positive feedback, i.e. cells not needing refreshing or charge regeneration, e.g. bistable multivibrator or Schmitt trigger
    • G11C11/413—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction
    • G11C11/414—Auxiliary circuits, e.g. for addressing, decoding, driving, writing, sensing, timing or power reduction for memory cells of the bipolar type
    • G11C11/416—Read-write [R-W] circuits 

Definitions

  • the invention relates to a highly integrated semiconductor arrangement containing a diode / resistor configuration according to the preamble of claim 1, which can preferably be used as a separating diode interacting with the selection lines of an integrated memory arrangement with a high-impedance leakage resistance.
  • a constant endeavor in the development of integrated semiconductor circuit concepts is to design the individual or more circuit elements to be as space-saving as possible in order to be able to accommodate as many circuit elements or functions as possible on a semiconductor chip.
  • Such increases in the degree of integration have a directly favorable effect on the costs, the reliability, etc. of the products produced from them.
  • US Pat. No. 3,631,311 deals with an integrated semiconductor circuit arrangement which provides a transistor with a base leakage resistance integrated directly therewith.
  • the resistance area extends on one side into the surrounding insulation area, whereby an external resistance connection can also be saved.
  • the leakage resistance integrated together with the transistor base is known as a pinch or. Dumbbell resistor designed.
  • Such a pinch resistor is a double-diffused resistor, in which the line channel of the actual resistance region is constricted in its cross section by introducing a further doping region of the opposite conductivity type. Relatively high-resistance values can thus be achieved without this being associated with an otherwise inevitably high semiconductor area requirement when the sheet resistance is used.
  • the invention solves the problem of specifying a space-saving integrated semiconductor arrangement for a diode / resistor configuration which, in particular, requires as few external connection contacts and interconnection conductors as possible and can be produced by means of conventional method steps.
  • the resistance should be able to be designed for high resistance values, as are required for leakage resistors and have the lowest possible parasitic capacitance.
  • the invention provides for the extremely extensive integration of a Schottky diode with a pinch resistor connected thereto, the pinch-off doping region of which also represents the cathode connection doping region of the Schottky diode.
  • the Schottky contact is formed simultaneously with the resistance connection by a common metal electrode overlapping the associated P / N junction.
  • the additional contact for the resistor can also be saved by extending the resistance area into the surrounding isolation doping area, via which the corresponding voltage supply then takes place when the resistor is used as a discharge resistor.
  • the pinch resistor has a P feasibled doped resistance area within a surrounding N-type semiconductor material in a surrounding area, that the pinch-doping region of the pinch resistor is arranged relatively between the two ends of the resistance area highly doped N conductive area, the penetration depth of which is less than that of the resistance area.
  • the diode / resistor configuration constructed according to the measures of the invention is distinguished by an extremely small need for active semiconductor area, since it manages with a minimum of external connections and interconnections while avoiding intermediate isolation.
  • the available high resistance value with only a small parasitic capacitive influence allows a versatile application, for. B. as a isolation diode / leakage resistance combination with low own power dissipation.
  • the diode D is a Schottky diode with the anode connection A and the cathode connection K.
  • the resistor R With the anode connection A, the resistor R is connected, to the other connection of which a reference voltage VR can be applied. If the resistor R is used as a bleeder resistor, VR can, for example, be the most negative voltage occurring in the circuit.
  • the symbol used for the resistor R in FIG. 1 is intended to indicate that this is a (known pinch resistor with a pinch-off region in the course of the resistor area).
  • FIG. 2A now shows a particularly advantageous exemplary embodiment for the highly integrated embodiment of the circuit shown in FIG. 1 as a semiconductor arrangement.
  • FIG. 2B additionally shows a cross-sectional illustration along the section line designated in FIG. A2.
  • the cross-sectional illustration in FIG. 2B is expanded in the sense of a perspective illustration.
  • the diode / resistor combination according to the invention can be produced by means of conventional methods which are conventional in the field of integrated semiconductor circuits, which is why there is no need to go into this in the present context.
  • buried doping regions in the form of the known subcollector regions can be provided in the substrate 1, but are not shown in the present case for the sake of clarity.
  • an epitaxial layer of the opposite conductivity type is usually applied to the substrate 1 using known epitaxy methods and is divided into individual, delimited surrounding areas 3 made of N-conducting semiconductor material by frame-shaped separation doping areas 2. These delimited surrounding areas 3 of the epitaxial layer serve in a known manner to accommodate the semiconductor components to be formed therein.
  • both the diode D and the resistor R integrated therewith are arranged in such a delimited surrounding area 3 made of N-conducting semiconductor material.
  • the resistor R consists of the elongated P conductively doped resistance region 4, the cross section of which is constricted in the manner customary for pinch resistors by introducing a constriction doping region 5 of the opposite conductivity type, in the present case made of N + conductive semiconductor material.
  • the constriction doping region has a smaller penetration depth than the resistance region 4.
  • the pinch-up doping region 5 extends beyond the width of the resistance region 4 (at 6), so that there it is in connection with the semiconductor material surrounding the resistance region 4 in the surrounding region 3 of the same conductivity type.
  • the conventional doping methods such as diffusion or ion implantation, can be used to produce the resistance region 4 and the pinch-up doping region 5.
  • the resistance area 4 is equipped with a metal electrode A on a vein, in the exemplary embodiment of FIG. 2 at the right end.
  • This metal electrode A forms an ohmic contact with the P-conducting resistance region 4. It is particularly advantageous in the context of the present invention to design the metal electrode A as an overlapping contact, so that it also extends beyond the resistance region 4 into the surrounding N conductive material of the surrounding region 3. As a result, in the present case, a rectifying Schottky contact is formed on the N-conducting semiconductor material of the surrounding area 3 by the metal electrode A in addition to an ohmic contact in the resistance area 4.
  • connection contact formed as a metal electrode for the external connection.
  • This metal electrode is designated K because the cathode of the Schottky diode D is accessible from the outside.
  • the metal electrode K can consist of the same metal as the metal contact A, because the degree of doping of the cutoff Nürdot ists Society 5 is higher than the semiconductor material in the surrounding area 3, so that the metal electrode K forms an ohmic contact.
  • the production of the metal contact A and the metal electrode K can be carried out by means of conventional methods, for. B. by means of aluminum vapor deposition, sputtering, etc., take place. In this context, it should also be noted that both the formation of the doping regions and the metallizations can be carried out together with the corresponding method steps for the further circuit elements to be produced on the same semiconductor chip.
  • the P conductive resistance area 4 can be made simultaneously with the base doping, the pinch-up doping area 5 with the emitter doping and the contacting with the other metallizations for the connections and conductor tracks on the chip.
  • the circuit D shown in FIG. 1 completes the diode D with its external connections A and K and the resistor R connected to the anode connection A.
  • the resistor R as a bleed resistor for the most negative potential occurring in the circuit, the otherwise required contact on the resistance region 4 can finally be saved according to a special embodiment of the invention in that the resistance region 4 with its other end, in the exemplary embodiment shown on the left to extends into the separation doping area 2 surrounding the surrounding area 3. Since the isolation doping regions 2 for the formation of blocked P / N junctions are generally at the lowest potential occurring in the circuit, the resistor R receives the corresponding voltage supply at its connection for the reference potential VR, without providing a special area-consuming additional contact to have to.
  • the diode / resistor combination shown in FIG. 1 can thus be implemented with an extraordinarily high integration density and only two external contacts, which, compared to a conventional design of such a circuit part, results in a considerable saving in area, which is based on a true-to-scale area comparison with the aid of FIG .3 should be illustrated.
  • FIG. 3 shows a conventional, integrated semiconductor arrangement for the circuit part shown in FIG. 1.
  • the same extension parts were used.
  • the same design guidelines, ie distance regulations, minimum area sizes etc. were used as in Fig. 2A.
  • the pinch resistor with its P-conducting resistance region 9 and the pinch-off doping region 10 and the two outer connections 11 and 12 is formed in a first insulated semiconductor region 8.
  • the Schottky diode is made in a second semiconductor region 13 from N conductive semiconductor material.
  • the metal electrode 14 forms the Schottky junction for the anode, while the further metal electrode 15 on the N + conductive doping region 16 forms an ohmic contact for the cathode of the Schottky diode.
  • a comparison of the area of the conventional embodiment according to FIG. 3 with the embodiment according to a preferred embodiment of the invention according to FIG. 2A results in an area saving of approximately 54% if the diode / resistor configuration according to FIG. 1 is integrated according to the invention.
  • FIG. 4 shows as an application example the use of the diode / resistor configuration according to the invention in the control area of a semiconductor memory.
  • FIG. 4 shows a section of a memory arrangement which is limited to a bit line pair BLO, BL1.
  • BLO bit line pair
  • BL bit line pair
  • all word and bit selection lines must be charged or brought to defined DC voltage potentials for the idle state after each access period by means of a clocked control logic.
  • a series of transistors are provided as current sinks and current sources, which are controlled by a schematically indicated circuit 17. Via the circuit 17, the base connections of the transistors 18, 19 and 20 can be selected in the absence of the reference potential VR, z. B. the smallest potential occurring in the circuit can be pulled down. The voltage drop across the isolating diode is neglected.
  • Each such group of transistors belonging to a bit line pair or to a word line can be decoupled from the corresponding transistors of another bit line pair or another word line by means of the diode / resistor configuration shown in the boxed area 21 according to FIG. 1.
  • all decoupling diodes D are biased in the reverse direction on the chip concerned, so that write-in or. Readout processes can be carried out.
  • a leakage resistance R is also parallel to the Anode connection of the decoupling diode D is provided. So that only the lowest possible current can flow through the bleeder resistor in the selection case, the bleeder resistor R should have the highest possible resistance value and the most parasitic capacitance. These properties go directly into the switching times that can be achieved and the power loss.

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine hochintegrierte Halbleiteranordnung enthaltend eine Dioden-/Widerstandskonfiguration gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die vorzugsweise als mit den Auswahlleitungen einer integrierten Speicheranordnung zusammenwirkende Trenndiode mit einem hochohmigen Ableitwiderstand Anwendung finden kann.
  • Ein ständiges Bestreben bei der Entwicklung integrierter Halbleiterschaltungskonzepte besteht darin, die einzelnen oder mehreren Schaltungselemente möglichst flächensparend auszulegen, um so auf einem Halbleiterchip möglichst viele Schaltungselemente bzw.-funktionen unterbringen zu können. Derartige Erhöhungen des Integrationsgrades wirken sich unmittelbar günstig auf die Kosten, die Zuverlässigkeit etc. der daraus hergestellten Produkte aus.
  • In der US-PS 3 631 311 ist beispielsweise eine integrierte Halbleiterschaltungsanordnung behandelt, die einen Transistor mit einem unmittelbar damit integrierten Basisableitwiderstand vorsieht. Der Widerstandsbereich erstreckt sich dabei einseitig bis in den umgebenden Isolationsbereich, wodurch zusätzlich ein äußerer Widerstandsanschluß eingespart werden kann. In einer ähnlichen Konfiguration ist nach der Veröffentlichung im IBM Technical Disclosure Bulletin Vol. 11, N° 11, April 1969, Seite 1439 der zusammen mit der Transistorbasis integrierte Ableitwiderstand als sog. Pinch-bzw. Dumbbell-Widerstand ausgelegt. Bei einem solchen Pinch-Widerstand handelt es sich um einen doppeltdiffundierten Widerstand, bei dem der Leitungskanal des eigentlichen Widerstandsbereiches durch Einbringung eines weiteren Dotierungsbereichs vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp in seinem Querschnitt eingeschnürt wird. Damit lassen sich relativ hochohmige Widerstandswerte erreichen, ohne daß damit ein ansonsten bei Ausnutzung des Bahnwiderstandes zwangsläufiger hoher Halbleiterflächenbedarf verbunden wäre.
  • Schließlich ist in der DT-Auslegeschrift 1 808 342 sowie in der US-PS 4 005 469 eine relativ hochintegrierte Kombination eines Transistors mit einer zugehörigen Antisättigungsdiode angegeben. Dabei wird durch einen übergreifenden Metallkontakt gleichzeitig auf dem Halbleitermaterial des einen Leitfähigkeitstyps ein ohmscher sowie auf dem umgebenden Halbleitermaterial vom anderen Leitfähigkeitstyp ein gleichrichtender Schottky-Kontakt gebildet.
  • Die Erfindung, wie sie in den Ansprüchen gekennzeichnet ist, löst die Aufgabe, eine möglichst flächensparende integrierte Halbleiteranordnung für eine Dioden-/Widerstandskonfiguration anzugeben, die insbesondere mit möglichst wenig äußeren Anschlußkontakten und Zwischenverbindungsleiterzügen auskommt und mittels konventioneller Verfahrensschritte hersteilbar ist. Dabei soll der Widerstand für hohe Widerstandswerte auslegbar sein, wie sie für Ableitwiderstände benötigt werden und eine möglichst geringe parasitäre Kapazität aufweisen.
  • Zusammengefaßt sieht die Erfindung die extrem weitgehende Integration einer Schottky-Diode mit einem damit verbunden Pinch-Widerstand vor, dessen Abschnürdotierungsbereich gleichzeitig das Kathodenanschlußdotierungsgebiet der Schottky-Diode darstellt. Der Schottky-Kontakt wird dabei gleichzeitig mit dem Widerstandsanschluß durch eine gemeinsame den zugehörigen P/N-Übergang überlappende Metallelektrode gebildet. Schließlich läßt sich auch der weitere Kontakt für den Widerstand dadurch einsparen, daß man den Widerstandsbereich bis in den umgebenden Trenndotierungsbereich hinein erstreckt, über den dann die entsprechende Spannungszufuhr beim Einsatz des Widerstandes als Ableitwiderstand erfolgt.
  • In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß des erste Teil des Anspruchs 1 (Oberbegriff) sowie die besondere Ausführungsart nach Anspruch 4 aus der Zeitschnift IMB Technical Disclosure Bulletin, Vol. 14, Juin 1971, N° 1, Seite 236, bekannt ist.
  • Ferner ist im Hinblick auf Anspruch 9 aus dieser Literaturstelle bekannt, daß der Pinch-Widerstand einen Pleitend dotierten widerstandsbereich innerhalb eines umgebenden N-Leitenden Halbleitermaterials in einem Umgebungsbereich aufweist, daß der Abschnürdotierungsbereich des Pinch-Widerstandes ein zwischen den beiden Enden des Widerstands bereichs angeordneter relativ hochdotierter N Leitender Bereich ist, dessen Eindringtiefe geringer als die des Widerstandsbereichs ist.
  • Die nach den Maßnahmen der Erfindung aufgebaute Dioden-/Widerstandskonfiguration zeichnet sich durch einen außerordentlich geringen Bedarf an aktiver Halbleiterfläche aus, da sie unter Vermeidung einer Zwischen-isolation mit einem Minimum an äußeren Anschlüssen und Zwischenverbindungen auskommt. Der zur Verfügung stehende hohe Widerstandswert mit nur geringem parasitären kapazitiven Einfluß erlaubt eine vielseitige Anwendbarkeit, z. B. als Trenndioden-/Ableitwiderstandskombination mit geringem eigenen Verlustleistungsverbrauch.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungs- und Anwendungsbeispielen die einen Wog zur Ausführung der Erfindung angeben, unter Zuhilfenahme der Zeichnungen näher erläutert.
  • Es zeigen :
    • Fig. 1 das elektrische Ersatzschaltbild der Dioden-/Widerstandskombination ;
    • Fig. 2A u. 2B ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Draufsicht sowie einem perspektivischen Querschnitt durch die zugehörige Halbleiterstruktur ;
    • Fig. 3 eine Draufsicht auf eine konventionell integrierte Dioden-/Widerstandskombination, mit der die Erfindung vergleichbar ist und
    • Fig. 4 das elektrische Schaltbild einer Speicheransteuerung zur Erläuterung der vorteilhaften Anwendung der Erfindung.
  • Fig. 1 zeigt das elektrische Ersatzschaltbild der Dioden-/Widerstandskonfiguration, die nach den Maßnahmen der Erfindung besonders vorteilhaft im Sinne einer hohen Integrationsdichte als Halbleiteranordnung ausgebildet werden kann. Bei der Diode D handelt es sich um eine Schottky-Diode mit dem AnondenanschlußA und dem Kathodenanschluß K. Mit dem Anodenanschluß A ist der Widerstand R verbunden, an dessen anderem Anschluß eine Referenzspannung VR anlegbar ist. Bei einer Benutzung des Widerstandes R als Ableitwiderstand, kann VR beispielsweise die negativste in der Schaltung vorkommende Spannung sein. Das für den Widerstand R in Fig. 1 benutzte Symbol soll darauf hinweisen, daß es sich dabei um einen (an sich bekannten Pinch-Widerstand mit einem Abschnürdotierungsbereich im Verlauf des Widerstandsbereiches handelt.
  • Fig.2A zeigt nun eine besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel für die hochintegrierte Ausführung der in Fig. 1 gezeigten Schaltung als Halbleiteranordnung. Fig.2B zeigt ergänzend dazu Querschnittsdarstellung entlang der in Fig. A2 bezeichneten Schnittlinie. Zur weiteren Verdeutlichung des Aufbaus der Halbleiteranordnung ist die Querschnittsdarstellung in Fig. 2B im Sinne einer perspektivischen Darstellung erweitert. Die Herstellung der erfindungsgemäßen Dioden-/Widerstandskombination kann mittels konventioneller auf dem Gebiet der integrierten Halbleiterschaltungen üblicher Verfahren erfolgen, weshalb darauf im vorliegenden Zusammenhang nicht näher eingegangen zu werden braucht. So kann beispielsweise von einem P leitenden Halbleitersubstrat 1, z. B. aus einkristallinem Silicium, ausgegengen werden. In dem Substrat 1 können ggf. vergrabene Dotierungsbereiche in Form der bekannten Subkollektorregionen vorgesehen werden, die jedoch im vorliegenden Fall der besseren Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt sind. Auf dem Substrat 1 wird bei bipolaren Halbleiteranordnungen anschließen gewöhnlich mittels bekannter Epitaxieverfahren eine Epitaxieschicht vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp aufgebracht, die durch rahmenförmige Trenndotierungsbereiche 2 in einzelne, abgegrenzte Umgebungsbereiche 3 aus N leitendem Halbleitermaterial aufgeteilt wird. Diese abgegrenzten Umgebungsbereiche 3 der Epitaxieschicht dienen in bekannter Weise zur Aufnahme der darin auszubildenden Halbleiterbauelemente.
  • Im vorliegenden Fall sind in einem solchen abgerenzten Umgebungsbereich 3 aus N leitendem Halbleitermaterial sowohl die Diode D als auch damit integriert der Widerstand R angeordnet. Der Widerstand R besteht aus dem langgestreckten P leitenddotierten Widerstandsbereich 4, dessen Querschnitt in der für Pinch-Widerstände üblichen Art durch Einbringung eines Abschnürdotierungsbereiches5 vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp, im vorliegenden Fall aus N+ leitendem Halbleitermaterial, eingeschnürt ist. Der Abschnürdotierungsbereich weist dabei eine geringere Eindringtiefe als der Widerstandsbereich 4 auf. In der Querrichtung erstreckt sich der Abschnürdotierungsbereich 5 über die Breite des Widerstandsbereichs 4 hinaus (bei 6), so daß er dort in Verbindung mit dem den Widerstandsbereich 4 umgebenden Halbleitermaterial im Umgebangsbereich 3 vom gleichen Leitfähigkeitstyp steht. Zur Herstellung des Widerstandsbereichs 4 und des Abschnürdotierungsbereichs 5 können die konventionellen Dotierungsverfahren, wie Diffusion oder lonenimplantation, Anwendung finden.
  • Zur Herstellung eines äußeren Anschlusses ist der Widerstandsbereich 4 an einem Einde, im Ausführungsbeispiel der Fig. 2 am rechten Ende, mit einer Metallelektrode A ausgestattet. Diese MetallelektrodeA bildet mit dem P leitenden Widerstandsbereich 4 einen ohmschen Kontakt. Besonders vorteilhaft ist es im Rahmen der vorliegenden Erfindung, die Metallelektrode A als übergreifenden Kontakt auszubilden, so daß sie sich auch über den Widerstandsbereich 4 hinaus in das umgebende N leitende material des Umgebungsbereichs 3 erstreckt. Dadurch ist im vorliegenden Fall durch die Metallelektrode A neben einem ohmschen Kontakt des Widerstandsbereichs4 ein gleichrichtender Schottky-Kontakt auf dem N leitenden Halbleitermaterial des Umgebungsbereichs 3 gebildet. Die für die Erzielung von gleichrichtenden Schottky-Kontakten einzuhaltenden Bedingungen bezüglich der Metall-Halbleiterpaarungen sind in der Halbleitertechnik gut bekannt. Es ist beispielsweise bekannt, daß Metallkontakte aus Aluminium, Platin usw. auf schwach dotiertem N leitendem Silicium einen Schottky-Kontakt bilden. Der somit neben dem ohmschen Kontakt auf dem Widerstandsbereich 4 durch die Ausbildung des Metallkontaktes A als übergreifender Kontakt hergestellte Schottky-Übergang (bei 7) bildet somit gleichzeitig die Anode der in Fig. im Schaltbild dargestellten Schottky-Diode D. Statt üblicherweise zwei Kontakten wird somit nur ein einziger Kontakt benötigt, was eine entsprechende Einsparung an aktiver Halbleiterfläche mit sich bringt.
  • Auf dem Abschnürdotierungsbereich 5 ist ebenfalls eine als Metallelektrode aus gebildete Anschlußkontaktierung für den äußeren Anschluß vorgesehen. Diese Metallelektrode ist mit K bezeichnet, weil über sie die Kathode der Schottky-Diode D nach außen zugänglich ist. Dabei wird nun ausgenutzt, daß der Abschnürdotierungsbereich 5 neben dieser Funktion im Rahmen des Pinch-Widerstandsaufbaus infolge seiner Erstreckung in das N leitende Halbleitermaterial des den Widerstandsbereich 4 umgebenden Umgebungsbereichs 3 gleichzeitig das Kathodenanschlußdotierungsgebiet für die aus dem Metallkontakt A und das N leitende Halbleitermaterial des Umgebungsbereichs 3 gebildete Schottky-Diode darstellt. Die Metallelektrode K kann aus demselben Metall wie der Metallkontakt A bestehen, weil der Dotierungsgrad des Abschnürdotierungsbereichs 5 höher ist als des Halbleitermaterials im Umgebungsbereich 3, so daß die Metallelektrode K einen ohmschen Kontakt bildet. Auch die Herstellung des Metallkontaktes A und der Metallelektrode K kann mittels konventioneller Verfahren, z. B. mittels einer Aluminiumbedampfung, Kathodenzerstäubung usw., erfolgen. In diesem Zusammenhang ist ferner anzumerken, daß sowohl die Ausbildung der Dotierungsbereiche wie auch der Metallisierungen zusammen mit den entsprechenden Verfahrensschritten für die weiteren auf demselben Halbleiterchip herzustellenden Schaltungselemente durchgeführt werden können, wobei z. B. der P leitende Widerstandsbereich 4 gleichzeitig mit der Basisdotierung, der Abschnürdotierungsbereich 5 mit der Emitterdotierung und die Kontaktierung mit den übrigen Metallisierungen für die Anschlüsse und Leiterzüge auf dem Chip vorgenommen werden kann.
  • Mit dem bisher beschriebenen Aufbau der Halbleiteranordnung sind somit von der in Fig. 1 dargestellten Schaltung die Diode D mit ihren äußeren Anschlüssen A und K sowie der mit dem Anodenanschluß A verbundene Widerstand R fertiggestellt. Bei einem Einsatz des Widerstandes R als Ableitwiderstand zum negativsten in der Schaltung vorkommenden Potential kann schließlich nach einer besonderen Ausführungsart der Erfindung der ansonsten erforderliche Kontakt auf dem Widerstandsbereich 4 dadurch eingespart werden, daß man den Widerstandsbereich 4 mit seinem anderen, im gezeigten Ausführungsbeispiel linken Ende bis in den den Umgebungsbereich 3 umgebenden Trenndotierungsbereich 2 hinein erstreckt. Da die Trenndotierungsbereiche 2 zur Bildung gesperrter P/N- Übergänge in der Regel auf dem niedrigsten in der Schaltung vorkommenden Potential liegen, erhält der Widerstand R auf diese Weise an seinem Anschluß für das Referenzpotential VR die entsprechende Spannungszuführung, ohne einen besonderen flächenaufwendigen zusätzlichen Kontakt vorsehen zu müssen. Dabei kann man sich zunutze machen, daß die Trenndotierungsbereiche 2 infolge ihrer untereinander bestehenden Verbindungen nur einen oder jedenfalls nur wenige Anschlüsse auf dem gesamten Chip erfordern.
  • Insgesamt ist somit die in Fig. 1 gezeigte Dioden-/Widerstandskombination mit einer außerordentlich hohen Integrationsdichte und lediglich zwei externen Kontakten realisierbar, was Im Vergleich zu einer üblichen Auslegung eines derartigen Schaltungsteils in einer erheblichen Flächeneinsparung resultiert, was anhand eines maßstabsgetreuen Flächenvergleichs unter Zuhilfenahme der Fig.3 veranschaulicht werden soll.
  • Fig.3 zeigt eine konventionelle, integrierte Halbleiteranordnung für den in Fig. 1 gezeigten Schaltungsteil. Dabei wurden dieselben Ausletungsteil. Dabei wurden dieselben Auslegungsrichtlinien, d. h. Abstandsvorschriften, minimale Bereichsgrößen usw. wie in Fig.2A zugrunde gelegt. In Fig. 3 ist in einem ersten isolierten Halbleiterbereich 8 der Pinch-Widerstand mit seinem P leitenden Widerstandsbereich 9 und dem Abschnürdotierungsbereich 10 sowie den beiden äußeren Anschlüssen 11 und 12 ausgebildet. Isoliert davon ist in einem zweiten Halbleiterbereich 13 aus N leitendem Halbleitermaterial die Schottky-Diode hergestellt. Die Metallelektrode 14 bildet dabei den Schottky- Übergang für die Anode, während die weitere Metallelektrode 15 auf dem N+ leitenden Dotierungsbereich 16 einen ohmschen Kontakt für die Kathode der Schottky-Diode bildet. Ein Flächenvergleich der konventionellen Ausführung nach Fig. 3 mit der Ausführung nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung entsprechend Fig. 2A ergibt eine Flächeneinsparung von etwa 54%, wenn man die Dioden-/Widerstandskonfiguration nach Fig. 1 gemäß der Erfindung integriert.
  • Mit einer derartig hinsichtlich des Flächenbedarfs attraktiven Integration steht dem mit der Auslegung von integrierten Schaltungen befaßten Fachmann eine Schaltungsanordnung zur Verfügung, die er mit Vorteil in Verbindung mit den verschiedensten Schaltungen einsetzen kann. In Fig. 4 ist als ein Anwendungsbeispiel der Einsatz der erfindungsgemäßen Dioden-/Widerstandskonfiguration im Ansteuerungsbereich eines Halbleiterspeichers dargestellt. Fig. 4 stellt einen Ausschnitt aus einer Speicheranordnung dar, die auf ein Bitleitungspaar BLO, BL1 beschränkt ist. Soweit es darauf im vorliegenden Fall nicht ankommt, sind die entsprechenden Schaltungsteile lediglich schematisch angedeutet, z. B. die Speicherzellen, Ausgangsverstärker usw. Um bei derartigen Halbleiterspeichern zu kurzen Zykluszeiten bei niedriger Verlustleistungsaufnahme zu kommen, müssen alle Wort-und Bit-Auswahlleitungen nach jeder Zugriffsperiode durch eine getaktete Kontrollogik auf definierte Gleichspannungspotentiale für den Ruhezustand aufgeladen bzw. gebracht werden. Zu diesem Zweck sind eine Reihe von Transistoren als Stromsenken und Stromquellen vorgesehen, die von einem schematisch angedeuteten Schaltkreis 17 gesteuert werden. Über den Schaltkreis 17 können die Basisanschlüsse der Transistoren 18, 19 und 20 bei nicht vorliegender Selektion auf das Referenzpotential VR, z. B. das kleinste in der Schaltung vorkommende Potential, heruntergezogen werden. Der Spannungsabfall über der Trenndiode sei dabei vernächlässigt. Jede derartige Gruppe von zu einem Bitleitungspaar oder zu einer Wortleitung gehörenden Transistoren ist von den entsprechenden Transistoren eines anderen Bitleitungspaares oder einer anderen Wortleitung durch die in dem eingerahmten Bereich 21 dargestellte Dioden-/Widerstandskonfiguration entsprechend Fig. 1 entkoppelbar. Bei Vorliegen eines Chipauswahlsignals sind alle Entkoppeldioden D auf dem betreffenden Chip in Sperrichtung vorgespannt, so daß für die Speicherzellen auf dem Chip Einschreib-bzw. Auslesevorgänge durchgeführt werden können. Um bei gesperrter Entkoppeldiode D zu gewährleisten, daß die zu nicht selektierten Auswahlleitungen gehörenden Transistoren (entsprechend 18, 19 und 20) nicht zufällig durch einen durch Leckströme bedingten Potentialanstieg am Punkt A (Anode der Entkoppeldiode D) eingeschaltet werden können, ist zusätzlich ein Ableitwiderstand R parallel zum Anodenanschluß der Entkoppeldiode D vorgesehen. Damit über den Ableitwiderstand jedoch im Selektionsfall nur ein möglichst geringer Strom fließen kann, sollte der Ableitwiderstand R einen möglichst hohen Widerstandswert sowie eine möglichst parasitäre Kapazität aufweisen. Diese Eigenschaften gehen nämlich direkt in die erzielbaren Schaltzeiten sowie die Verlustleistung ein.
  • Es ist ersichtlich, daß im Rahmen einer integrierten Halbleiterspeicheranordnung eine derartige Entkoppeldioden-/Ableitwiderstandskonfiguration auf möglichst kleinem Raum realisieren lassen muß, um nicht eine Einbuße an auf dem Chip vorzusehenden Speicherzellen in Kauf nehmen zu müssen. Wie oben gezeigt wurde, wird diese außerordenlich hochintegrierte Auslegung durch die Erfindung ermöglicht.

Claims (9)

1. Hochintegrierte Halbleiteranordnung enthaltend eine Dioden-Widerstandskonfiguration, wobei der Widerstand (R) als Pinch-Widerstand ausgebildet ist, dessen Abschnürdotierungsbereich (5) größer als die Querabmessung seines, den Leitungskanal darstellenden Widerstandsbereiches (4) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnürdotierungsbereich (5) gleichzeitig das Kathodenanschluß-Dotierungsgebiet für die als Schottky-Diode ausgelegte Diode (D) darstellt, und daß auf dem Widerstandsbereich (4) mit Abstand von dem Abschnürdotierungsbereich (5) ein über die Oberfläche des Widerstandsbereichs (4) hinausgreifender Metallkontakt (A) vorgesehen ist, der auf dem Widerstandsbereich (4) einen ohmschen Anschluß und mit dem den Widerstandsbereich (4) umgebenden Halbleitermaterial (3) vom dazu entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp einen gleichrichtenden Übergang (bei 7) für die Anode der Schottky-Diode bildet und daß an einem Ende des Widerstandsbereiches (4) ein Anschluß für sein elektrisches Potential vorgesehen ist.
2. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Abschnürdotierungsbereich (5) eine Anschlußkontaktierung (K) für den Kathodenanschluß der Schottky-Diode (D) vorgesehen ist.
3. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschnürdotierungsbereich (5) relativ zum umgebenden Halbleitermaterial (3) vom gleichen Leitfähigkeitstyp einen höheren Dotierungsgrad aufweist, der mindestens so hoch ist, daß eine als Metallelektrode (K) ausgebildete Anschlußkontaktierung für den Kathodenanschluß der Schottky-Diode einen ohmschen Kontakt mit dem Abschnürdotierungsbereich (5) bildet.
4. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandsbereich (4) derart angeordnet ist, daß er sich an einem Ende bis in einen insbesondere für die elektrische Isolation der Dioden-Widerstandskonfiguration vorgesehenen Trenndotierungsbereich (2) vom gleichen Leitfähigkeitstyp erstreckt, so daß der Trenndotierungsbereich (2) dem Widerstandsbereich (4) sein elektrisches Potential (VR) zuführt.
5. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand einen hochohmigen Ableitwiderstand (R) parallel der Schottky-Diode (D) darstellt.
6. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ableitwiderstand (R) im Sperrzustand der Schottky-Diode (D) einen Potentialanstieg an der Anode der Schottky-Diode und damit ein Leitendwerden der Schottky-Diode verhindert.
7. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden-Widerstandskonfiguration in den Auswahlleitungen für eine elektrische Speicherzellenanordnung vorgesehen ist (Fig. 4).
8. Hochintegrierte Halbleiteranordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über die Dioden-Widerstandskonfiguration die elektrische Trennung bzw. Verbindung der Auswahlleitungen von bzw. mit weiteren Schaltkreisen für die definierte Auf-bzw. Entladung der Auswahlleitungen in bzw. zwischen den Zugriffsoperationen zu den Speicherzellen herstellbar ist.
9. Halbleiteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Pinch-Widerstand einen P leitend dotierten Widerstandsbereich (4) innerhalb eines umgebenden N leitenden Halbleitermaterials in einem ümgebungsbereich (3) aufweist, daß der Abschnürdotierungsbereich (5) des Pinch-Widerstandes ein zwischen den beiden Enden des Widerstandsbereiches (4) angeordneter relativ hochdotierter N leitender Bereich ist, dessen Eindringtiefe geringer als die des Widerstandsbereichs (4) ist, und daß der Metallkontakt (A) an einem Ende des Widerstandsbereichs (4) angeordnet ist.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5355014A (en) * 1993-03-03 1994-10-11 Bhasker Rao Semiconductor device with integrated RC network and Schottky diode
US6229181B1 (en) 1999-04-30 2001-05-08 Digital Devices, Inc. Semiconductor device and method of forming a semiconductor structure to provide electrostatic discharge protection
DE202008004595U1 (de) 2008-04-02 2008-07-17 Wastec B.V. Müllbehälter mit einer elektronischen Dateneinrichtung
US8709833B2 (en) 2011-12-22 2014-04-29 International Business Machines Corporation Measuring current and resistance using combined diodes/resistor structure to monitor integrated circuit manufacturing process variations
US10982399B1 (en) * 2020-04-16 2021-04-20 EBJM Industries, LLC Cable barrier system for use with cable barrier management system including turnbuckle subsystem, and method
WO2024137722A2 (en) * 2022-12-19 2024-06-27 Peiching Ling Semiconductor structures and memory devices and methods for manufacturing the same

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1574651C3 (de) * 1968-03-01 1976-01-02 Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart Monolithisch integrierte Flip-Flop-Speicherzelle
US3631311A (en) * 1968-03-26 1971-12-28 Telefunken Patent Semiconductor circuit arrangement with integrated base leakage resistance
US3909837A (en) * 1968-12-31 1975-09-30 Texas Instruments Inc High-speed transistor with rectifying contact connected between base and collector
US3631309A (en) * 1970-07-23 1971-12-28 Semiconductor Elect Memories Integrated circuit bipolar memory cell
US3940785A (en) * 1974-05-06 1976-02-24 Sprague Electric Company Semiconductor I.C. with protection against reversed power supply
US3971060A (en) * 1974-07-12 1976-07-20 Texas Instruments Incorporated TTL coupling transistor
US4005469A (en) * 1975-06-20 1977-01-25 International Business Machines Corporation P-type-epitaxial-base transistor with base-collector Schottky diode clamp

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DE2860462D1 (en) 1981-03-26
US4170017A (en) 1979-10-02
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