FI66263C - Monolitisk halvledareanordning med laog maettnadsresistans - Google Patents
Monolitisk halvledareanordning med laog maettnadsresistans Download PDFInfo
- Publication number
- FI66263C FI66263C FI763629A FI763629A FI66263C FI 66263 C FI66263 C FI 66263C FI 763629 A FI763629 A FI 763629A FI 763629 A FI763629 A FI 763629A FI 66263 C FI66263 C FI 66263C
- Authority
- FI
- Finland
- Prior art keywords
- region
- collector
- epitaxial layer
- resistance
- conduit
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 18
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 4
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims description 2
- 238000003491 array Methods 0.000 claims 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 5
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 5
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- UNQHSZOIUSRWHT-UHFFFAOYSA-N aluminum molybdenum Chemical compound [Al].[Mo] UNQHSZOIUSRWHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000013256 coordination polymer Substances 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 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
- H01L27/082—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 bipolar components only
- H01L27/0823—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 bipolar components only including vertical bipolar transistors only
- H01L27/0825—Combination of vertical direct transistors of the same conductivity type having different characteristics,(e.g. Darlington transistors)
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)
Description
525^*1 Γβΐ rt11 KUULUTUIJULKAISU - - _ . , jSTj lj ^1) utlAccnincsskrift 66263 C (45) FalenUi uyönr.o 1 ly 10 G9 1934 HjKjB Patent ceddelat T (51) KMc/totCI.3 H 01 L 27/0^ SUOMI—FINLAND <*> 763629 CP) —Τ'*"* ftrairmlnp-fra 17.12.76 (23) AftM0M_Gllt%Mc»fag 17.12.76 (41) TMhtt(«NtMni — BIMte*MtMg 25-06.77
Patentti· ia rakisterthallltM _______________ . _
Patent· och rafktwityralsw o&^dlkrt(^ pJba^r«< 31.09.84 (32)(33)(31) ^tty M»atkmn B.glrt ***** 24.12.79 USA(US) 644338 (71) General Electric Company, 1 River Road, Schenectady, N.Y. 12309, USA(US) (72) Armand Pasquale Ferro, Schenectady, New York, Bruno Ferdinand Kurz, USA(US) (74) Lei tzinger Oy (94) Monoliittinen puolijohdelaite, jolla on pieni kyllästysresistanssi -Monolitisk haivledareanordning med lag mättnadsresistans
Keksinnön kohteena on patenttivaatimuksen 1 johdannossa määriteltyä tyyppiä oleva puolijohdelaite, ts kysymyksessä ovat monoliittisesti (yhtenä kappaleena) integroidut piirit, joihin kuuluu kaksinapaiset transistorirakenteet, joista eräille on ominaista suuri jännitteen sietokyky, ennen kuin läpilyönti tapahtuu kollektori-kantavälillä ja joista eräille on ominaista pieni läpilyöntijännite, mutta alhainen kyllästysresistanssi.
Puolijohdelaitteiden valmistus monoliittisesti integroituina piireinä on tehnyt mahdolliseksi laajan valikoiman elektronisia piirejä, joita voidaan käyttää suorittamaan lukuisia toimintoja. Kuitenkin integroitujen piirien valmistus määrätyn ominaisvastuksen omaavalle substraatille vaatii kompromisseja laitteen ominaisuuksissa silloin, kun tarvitaan huomattavassa määrin erilaisen tehon tai jännitteen sietokyvyn omaavia laitteita. Esimerkiksi vaatimusta pienestä kyllästysjännitteen alenemasta suurivirtaisessa pienjännitesignaalitransistorissa ei helposti täytetä integroidussa virtapiirissä, johon kuuluu suurjännite, suurvirtatehotransistoreita, joiden ominaisuudet sanelevat integroidussa piirissä tarvittavien puolijohdemateriaalien tyypit. Kun esimer- 2 66263 kiksi halutaan valmistaa transistori, jonka koilektori-kantaläpilyönti jännite on noin 500 volttia, on yleensä välttämätöntä valita puoli-jondesubstraatti, jonka päälle on muodostettu epitaksiaalikerros, jonka ominaisvastus on ainakin 10 ohmi-cm ja paksuus suunnilleen 45 - 50 mikronia. Toisaalta, jos halutaan tehdä puolijohdelaite, jonka kollektori-kantaläpilyöntijännite on ainoastaan 50 volttia, antaisi epitaksiaalikerros, jonka ominaisvastus on 1 ohmi-cm ja paksuus noin 10 - 12 mikronia, optimaalisen suorituskyvyn. Kun halutaan saada aikaan sekä suurjänniteteholaitteita (ts. joiden kollektori-kantaläpilyönti jännite ylittää useita satoja voltteja) että pienjän-nitesignaalilaitteita (ts. joiden kollektori-kantaläpilyöntijännite on pienempi kuin 100 volttia) samalle integroidun piirin substraatille, on välttämätöntä valita substraatti, joka täyttää korkeajänniteisen suurteholaitteen ensisijaiset vaatimukset ja muodostaa kompromissin pienjännitesignaalilaitteen ominaisuuksien kanssa. Tähän kompromissi-laitteeseen yleensä liittyy sopimattoman korkea kollektorin sarja-resistanssi, joka on seurauksena laitteen geometriasta.
Keksinnön tarkoituksena on saada aikaan monoliittisesti integroitu piiri, jossa pienen kyllästysresistanssin omaava pienjännitesignaali-laite voidaan yhdistää suurjänniteteholaitteeseen.
Tämä tarkoitus saavutetaan pääasiallisesti patenttivaatimuksessa 1 määriteltyjen keksinnön tuntomerkkien perusteella.
Keksinnön mukaisessa suoritusmuodossa kanta, kollektori ja emitteri-alueet ovat lomittain sormimaisesti haarautuen, jolloin kanta-aluuen alla olevan kollektorialueen sivusuuntaista hajaresistanssia käytetään hyväksi pienentämään kollektorin sarjaresistanssia.
Sovellettaessa keksintöä käytäntöön suuren ominaisvastuksen omaava epitaksiaalikerros, joka on sopiva suurjänniteteholaitteiden valmistukseen, muodostetaan substraatin päälle ja eristysalueet muodostetaan pinnasta lähtien epitaksiaalikerroksen läpi substraattiin eristämään epitaksiaalikerroksen osa sen muista osista. Eristetyn alueen sisäpuolelle muodostetaan epitaksiaalialueen ominaisvastukseen verrattuna alemman ominaisvastuksen omaava alue laitteen kollektorialueena.
Joukko kanta-alueita muodostetaan kollektorialueen sisään ja samalla tavoin joukko emitterialueita muodostetaan kanta-alueiden sisään.
66263 3
Lisäkollektorialueita muodostetaan kanta-alueiden lomaan muodostamaan joukko virran kulkuteitä kollektori- ja kanta-alueiden väliin. Nämä rinnakkaiset virran kulkutiet pienentävät kollektorin sarjaresistanssia, joka normaalisti liittyy paksuihin kollektorialueisiin, laajoihin upotettuihin kerroksiin ja syviin kollektorin kontaktidiffuusioihin.
Kuvio 1 esittää tyypillistä piirikaaviota, jossa käytetään korkea- jännitetehoa ja pienjännitesignaalitransistoreita suurjakso-tasa-vaihtovirtamuuttajassa.
Kuvio 2 esittää perspektiivikuvantona ja osittaisena poikkileikkauksena keksinnön erästä suoritusmuotoa.
Kuvio 3 esittää tasokuvantona kuvion 2 nukaista keksinnön suoritusmuotoa .
Kuvio 4 esittää osittaisena leikkauksena kuvion 2 mukaista suoritusmuotoa havainnollistaen hajaresistanssia vuoronperään seuraa-vien kollektorin ja kannan välillä.
Vaikka keksinnön mukaisella puolijohdelaitteella on useita mahdollisia sovellutuksia, esitetään tässä yhteydessä keksinnön sovellutus, jossa sitä käytetään tasa-vaintovirtamuuttajassa, joka toimii suhteellisen suurella taajuudella (esim. 25 kHz). Tätä muuttajan suurjaksovaihto-virtaulostuloa voidaan käyttää antamaan tehoa vaihtovirtakuormalle tai muuttajan ulostulojännite voidaan tasasuunnata ja suodattaa sopivasti antamaan tasavirtaulostulojännite.
Esimerkin vuoksi kuviossa 1 on esitetty tyypillinen muuttajapiiri, jossa keksinnön mukaista puolijohdelaitetta voidaan käyttää. Kuviossa 1 esitettyyn muuttajaan 10 kuuluu suurjännitetehotransistorit 11 ja 12, joiden kollektorit on kytketty muuntajan 13 ensiökäämitykseen, johon kuuluu myös toisiokäämitys, joka on kytketty kuormaan 14. Edelleen muuntajaan 13 kuuluu kolmas käämitys, joka on kytketty valvontapiiriin 15, joka ohjaa transistoreiden 11, 12 johtavuutta ja pien-jännitesignaali transistoria 16, jonka kollektori on kytketty vaihto-kytkentätransistoreiden emittereinin. On tyypillistä monille kuvioissa 1 havainnollistetuille muuttajille, että transistoreiden 11 ja 12 vuorottainen johtaminen aiheuttaa virran kulun muuntajan 13 ensiökäämi- 4 66263 tyksen läpi, mikä puolestaan indusoi jännitteen toisiokäämiin tehon siirtämiseksi kuormaan 14. Koska kuvion 1 mukainen muuttaja on yksinomaan tarkoitettu havainnollistamaan yhtä monista mahdollisista keksinnön käyttösovellutuksista, ei muuttajan toimintaan paneuduta lähemmin.
Kuvio 2 esittää keksinnön suoritusmuotoa, jossa kaksinapaiseen pien-jännitetransistoriin 20 kuuluu sormimaisesti haarautuen lomittain asetetut kanta, emitteri ja kollektorielektrodit. Kaksinapaiseen transistoriin 20 kuuluu puolijohtava substraatti 21, joka on ensimmäistä johtavuustyyppiä, kuten P-tyyppinen substraatti. Epitaksiaalikerros 22, joka on toista johtavuustyyppiä (N-tyyppiä), on muodostettu suurimmaksi osaksi substraatin 21 pinnan päälle. N+ johtavuustyyppiä oleva upotettu kerros 23 on muodostettu substraatin 21 ja epitaksiaa-likerroksen 22 väliseen rajapintaan. Tyypillisesti upotettu kerros 23 on tehty tunnetulla diffuusiotekniikalla.
N+ johtavuus tyyppiä oleva kollektorin syväkontaktialue 24 ulottuu pinnasta ja jatkuu epitaksiaalikerroksen 22 läpi ja tekee kosketuksen upotettuun kerrokseen 23. Myöskin epitaksiaalikerroksen pinnasta lähtien ja sen läpi ulottuen substraattiin 21 saakka on P-tyyppinen alue 25, joka täydellise&esti ympäröi kollektorialuetta (mukaanlukien upotetun kerroksen 23 ja kollektorialueen 24) ja eristää tämän osan epitaksiaalikerrosta 22 kaikista muista epitaksiaalikerroksen osista. Näin ollen puolijohdelaite, joka on muodostettu eristysalueen sisäpuolelle eli sulkeuma-alue 26 on sähköisesti erotettu ja erillinen muista puolijohdelaitteista, jotka voivat olla fysikaalisesti yhdistettynä samaan substraattiin.
Kuten edellä on-kuvattu, kun korkeajännitteisiä tehopuolijohdinlait-teita valmistetaan monoliittisesti integroituina piireinä, niin halutun laitteen jännitteen ja virransietokyky sanelee mm. epitaksiaalikerroksen suhteellisen paksuuden ja sen ominaisvastuksen. Tyypillisesti tehotransistorille, jonka kollektori-kantaläpilyöntijännite on 500 volttia ja suunnilleen 1 ampeerin virransietokyky, on välttämätöntä valita ominaisvastus suunnilleen 15 ohmi-cm ja epitaksiaalikerroksen paksuus suunnilleen 45 mikronia. Koska nämä parametrit ovat käyttökelpoisia korkeajänniteteholaitteissa, niin pienjännite-signaalilaitteiden valmistus sellaisella epitaksiaalikerroksella aikaisemmin tunnettua tekniikkaa käyttäen johtaisi sellaisen transis- 66263 5 torin valmistamiseen, jolle on tunnusomaista suuri kollektorisarja-resistanssi, johon kuuluu kollektorin runkoresistanssi, upotetun kerroksen resistanssi ja kollektorin syväkontaktiresistanssi. Näin ollen tuloksena oleva pienitehoinen signaalipuolijohde omaisi suuren kyllästysresistanssin, mikä ei ole toivottava ominaisuus transistorille, joka toimii vaihtokytkennässä, jossa suuri kyllästysresistanssi ei-toivotulla tavalla lisäisi laitteen tehohäviöitä.
Tämän keksinnön mukaisesti edellä mainitut vaikeudet on voitettu lisäämällä eristettyyn sulkeuma-alueeseen 26 alue, jolla on pieni ominaisvastus. Kuviossa 2 tätä pienen ominaisvastuksen omaavaa aluetta on merkitty viittausnumerolla 31, joka osoittaa tämän alhaisen ominaisvastuksen omaavan alueen ulkoreunaa. Tämä alue voi olla muodostettu esim. suljetun putken tai kalvodiffuusiotekniikalla. Jos halutaan kustannuksiltaan halpa menetelmä, niin tietyt tekniset arvioinnit saattavat rajoittaa tämän toimenpiteen tehokkuutta. Esimerkiksi näitä syvädiffuusioita tehtäessä täytyy ottaa huomioon tarvittavat matalapintakonsentraatiot ja kohtuulliset diffuusioajat, mukaanlukien diffuusioaikoihin liittyvät kustannukset.
Erityisessä esimerkissä, jossa halutaan saada yksinkertainen kannan diffuusiovaihe sekä teho-että signaalilaitteille, alueen 31 pinta-konsentraatio ei voi ylittää P-tyyppisen kannan diffuusion pintakon-sentraatiota, joka on valittu teholaitteen ominaisuuksia varten. Muutoin tyypin vaihdosta ei esiinny. Pintakonsentraatioarvo P-tyyppiselle 18 3 kantadiffuusiolle on tyypillisesti 10 atomia/cm . Näin ollen keskimääräinen ominaisvastus pinnan lähellä on suunnilleen 0,3 ohmi-cm, mutta kasvaa kohti ominaisvastuksen takaraja-arvoa (10 - 12 ohmi-cm). Täten keskimääräinen ominaisvastus sulkeuma-alueen 31 yli voi olla suunnilleen 1 ohmi-cm. Myöskin saman tapaisista käytännön syistä sulkeuma-alueen 31 syvyys ei saata kokonaan ulottua upotettuun kerrokseen 23. Siitä syystä joissakin olosuhteissa saattaa olla alue 27, jolla on tasainen ominaisvastus ja joka muodostuu muuntamattomasta epitaksiaalikerroksesta 22.
Pienen ominaisvastuksen omaavan sulkeuma-alueen 31 sisäpuolelle on muodostettu esim. P-tyyppisenä diffuusiona joukko kanta-alueita 32. Kuten esitetty, P-tyyppiset kanta-alueet 32 ovat pitkänomaisia ja kuten edelleen ilmenee kuviosta 3, ne ovat yhdistetyt yhteisellä P-tyyppisellä alueella ja päällä olevalla johtavalla tilalla 42. P- 6 66263 tyyppisten kanta-alueiden 32 sisäpuolelle on myös muodostettu esim. diffusoimalla ensimmäinen joukko N+ johtavuus tyyppiä olevia alueita 33, jotka muodostavat laitteen emitterialueen. Kanta-alueiden 32 väliin on muodostettu toinen joukko N+ johtavuustyyppiä olevia alueita 34 (jotka voidaan muodostaa samanaikaisesti alueiden 33 kanssa) ja ne käsittävät osan puolijohdelaitteen kollektorialueesta.
Lyhyenä yhteenvetona kuviossa 2 esitettyyn puolijohdelaitteeseen kuuluu kaksinapainen transistori käsittäen kollektorialueen, johon kuuluu upotettu kerros 23, kollektorin syväkontaktialue 24 ja joukko N+ johtavuustyyppiä olevia kollektorialueita 34, jotka on muodostettu pienen ominaisvastuksen omaavaan alueeseen 31, jotka on sijoitettu kanta-alueiden 32 väliin.
Kuten on esitetty kuviossa 2, epitaksiaalikerroksen 22 pinta on määrätyistä kohdista peitetty eristysmateriaalilla 35, kuten piidioksidilla ja halutun mallin muotoisella johtavalla materiaalilla 36, kuten alumiinilla molybdeenillä, monikiteisellä piillä tai muilla sopivilla elektrodimateriaaleilla. Tuloksena olevaan elektrodikuvioon kuuluu lomittain olevat, somimaisesti haarautuvat kanta, emitteri ja kollektori kosketuksen tekemiseksi alla oleviin puolijohdealueisiin. Elektrodien lomittainen, sormimaisesti haarautuva järjestely on havainnollistettu parhaiten kuviossa 3, joka on kuviossa 2 esitetyn keksinnön tasokuvanto. Emitteri, kanta ja kollektorielektrodit on merkitty viitenumeroilla 41, 42 ja 43. On huomattava, että kuvio 3 esittää ainoastaan osaa monoliittisesti integroidusta piiristä, johon kuuluu joukko muita komponentteja, esim. korkeajännitetehotransis torit, joita voidaan käyttää kuviossa 1 havainnollistetussa virtapiirissä.
Alan ammattimiesten huomio kiinnittyy erityisesti siihen merkittävään parannukseen kyllästysresistanssissa, joka saavutetaan edellä selos-tetunlaisella lomittaisella sormimaisesti haarautuvalla rakenteella ottaen ensimmäiseksi huomioon se tapa, jolla parannus on saatu. Erityisesti, kokonaiskollektoriresistanssi Rc on yhtä kuin kahden resis-tiivisen komponentin rinnankytkentä, nimittäin sarjaresistanssin, joka normaalisti liittyy tavanomaisiin kaksinapaisiin integroituihin piireihin ja jota merkitään R^, ja hajontaresistanssin, joka liittyy kuviossa 4 esitettyihin alueisiin 51, 52 ja 53, ja joita seuraavassa selostetaan yksityiskohtaisemmin.
66263 7
Kuviossa 4 resistanssi R^ on yhtä kuin summaresistanssi, johon kuuluu R _, sulkeuma-alueen resistanssi, joka on esitetty alueena 51; R_„, LL Cb muuntamaton epitaksiaalikollektorin resistanssi, joka on esitetty alueena 27 kuviossa 4; R^, uP°tetun reunakerroksen resistanssi; ja Rdc* kollektorin syväkontaktiresistanssi. Kokonaiskollektoriresis-tanssi Rc on suunnilleen sama kuin R^, jonka rinnalle on kytketty vastus, joka on summaresistanssi Rg hajaresistansseista vuorottelevien kollektori-ja kanta-alueiden välillä, joita on havainnollistettu alueina 51, 52 ja 53 kuviossa 4. Alueen 51 vastus yksikköpituutta kohti on R^ = Pjh-j/12 w^, alueen 52 resistanssi yksikköpituutta kohti on R52 = p2n2/'^ w2' 3a alueen 53 resistanssi yksikköpituutta kohti on Rg3 = w^/h^, jossa p merkitsee pudlijohtavan materiaalin ominais- vastusta vastaavilla alueilla. Täten rinnakkaisresistanssi Rg on yhtä kuin Rj.^ + (R52 + R53)/2· K°konaiskollektoriresistanssi Rc on tällöin RC = RS^ + RS^ ‘
Diffuusioparametrien ja transistorin suunnittelun käytännöllisiä arvoja varten kollektorin syväkontaktiin ja upotettuun kerrokseen liittyvät resistanssit RD(_, ja Rg^ ovat pieniä verrattiin kollektorialueen resis tansseihin R__ ja R_,_,, jotka liittyvät alueisiin 27 ja 51. Li-säksi resistanssi R^, joka liittyy alueeseen 53, on myöskin mitätön. Näin ollen kokonaiskollektoriresistanssi R^, tulee melkein kokonaan riippuvaiseksi alueiden 27, 51 ja 52 ominaisuuksista ja noudattaa likimain seuraavaa yhtälöä: RC ^RCC + RCE^ N ^R5i + .. ^2-
Ilmeisesti käytännölliset johdinpaksuudet ja geometriat lopullisesti rajoittavat rinnakkaisvastuksen Rc pienentämistä. Kuitenkin, edellä mainitussa esimerkissä, jossa epitaksiaalikerroksen ominaisvastus on 22 ohmi-cm (ilman pienen ominaisvastuksen omaavaa sulkeuma-aluetta 31), pienenee rinnakkaisresistanssi Rg suunnilleen 1/10 siitä arvosta, joka liittyy muuntamattomaan kollektorialueen resistanssiin. Jos kollektorialueen resistanssi pienenee suunnilleen 1 ohmi-cm:iin kalvo-diffuusiolla, joka muodostaa sulkeuma-alueen 31, kokonaiskollektoriresistanssi Rc pienenee vielä enemmän.
Edellä olevasta alan ammattimiehet voivat heti huomata, että lomittain sormimaisesti haarautuvaan muotoon järjestetty kanta, emitteri ja kollektorirakenne saa aikaan kollektorin pienen kyllästysresistans- 8 66263 sin käyttämällä hyväksi hajaresistanssiominaisuuksia vuoron perään vuorottelevien kollektorin ja kannan kontaktien välillä. Rinnakkaiset virran kulkutiet, kuten on havainnollistettu kuviossa 4, pienentävät normaalia sarjakollektorivastusta liittyneinä paksuun kollektori-alueeseen, laajaan upotettuun kerrokseen ja syvään kollektorin kontaktien f fuusioon, joita tarvitaan monoliittisesti integroidussa rakenteessa, johon kuuluu sekä korkeajänniteteholaitteita että pien-jännitesignaalilaitteita.
Alan ammattimies voi heti todeta, että edellä esitetty keksinnön suoritusmuoto on tarkoitettu ainoastaan keksinnön havainnollistamiseksi. Sen monet muunnosmuodot ovat mahdollisia. Esimerkiksi lomit-taiset, sormimaisesti haarautuvat kollektorialueet on esitetty ulottuvaksi ainoastaan osittain epitaksiaalikerrokseen, mutta myös syvempiä diffuusioita, jotka ulottuvat suoraan upotettuun kerrokseen, voidaan aivan hyvin haluttaessa käyttää. Myös muita muunnoksia voidaan tehdä poikkeamatta siitä keksinnöllisestä ajatuksesta ja suoja-alasta, joka määritellään seuraavissa patenttivaatimuksissa.
Claims (5)
1. Monoliittinen puolijohdelaite, johon kuuluu ensimmäistä johta-vuustyyppiä oleva substraatti (21), toista johtavuustyyppiä oleva epitaksiaalikerros (22) substraatin päällä, kapea alue (25) ensimmäistä johtavuustyyppiä ulottuen epitaksiaalikerroksen pinnasta epitaksiaalikerroksen läpi substraattiin ja erottaen osan epitaksiaalikerroksen alueesta muista epitaksiaalikerroksen osista, toista johtavuustyyppiä oleva upotettu kerrosalue (23) , jolla on olennaisesti pienempi ominaisvastus kuin epitaksiaalikerroksella ja joka on sijoitettu mainitun kapean alueen (25) erottamaan osa-alueeseen epitaksiaalikerroksen ja substraatin väliin, toista johtavuustyyppiä oleva kollektorin syväkontaktialue (24), joka ulottuu epitaksiaalikerroksen pinnasta osittain epitaksiaalikerroksen läpi ja on kosketuksessa upotetun kerrosalueen (23) kanssa, sekä mainitun erotetun osa-alueen sisäpuolelle muodostettu toista johtavuustyyppiä oleva sulkeuma-alue (31), jolla on oleellisesti pienempi ominaisuvastus kuin epitaksiaalikerroksella, sulkeuma-alueeseen (31) kuuluessa puolijohdelaitteen kollektorialue, emitterialue ja kanta-alue, tunnettu siitä, että pienen kyllästysresis-tanssin aikaansaamiseksi mainittuun sulkeuma-alueeseen (31) on muodostettu joukko ensimmäistä johtavuustyyppiä olevia alueita (32), jotka käsittävät puolijohdelaitteen kanta-alueet ja että joukko toista johtavuustyyppiä olevia alueita (33, 34) on muodostettu siten, että ensimmäinen, emitterialueen käsittävä osa (33) niistä on muodostettu mainittuihin ensimmäistä johtavuustyyppiä oleviin alueisiin (32) ja toinen osa (34) niistä on muodostettu mainittuun sulkeuma-alueeseen (31) sormimaisesti lomittain ensimmäistä johtavuustyyppiä olevien alueiden (32) väliin, mainitun toisen osan (34) käsittäessä kollektorialueen osia, jolloin mainittu joukko ensimmäistä johtavuustyyppiä olevia alueita (32) ja mainitut ensimmäinen ja toinen osa toista johtavuustyyppiä olevia alueita (33, 34) muodostavat toisiinsa nähden sormimaisesti lomittain olevat kanta-, emitter!- ja kollektorialueet.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puolijohdelaite, tunnet-t u siitä, että siihen kuuluu lomittain olevia, sormimaisesti haarautuvia johde-elimiä (36) , jotka on eristetystä (35) asetettu epitaksiaalikerroksen (22) määrättyjen osien päälle ja jotka ovat kosketuksessa mainittujen kanta-, emitteri- ja kollektorialueiden kanssa. 662 6 3 10
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puolijohdelaite, tunnet-t u siitä, että emitterialueet ja osa kollektorialueista ovat johtavuudeltaan parempia kuin sulkeuma-alue.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puolijohdelaite tunnet-t u siitä, että sen kollektoriresistanssi R^ on suunnilleen yhtä suuri kuin kahden reisstanssin RNT ja Rg rinnankytkentä, joista toinen resistanssi R^ on suunnilleen sama kuin sulkeuma-alueen resistanssin, kollektorialueen muuttamattoman epitaksiaaliresis-tanssin, upotetun alueen resistanssin ja kollektorin syväkontak-tiresistanssin summa, ja toinen resistanssi Rg on suunnilleen sama kuin hajaresistanssi lomittaisten kanta- ja kollektorialueiden välillä.
5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen puolijohdelaite, tunnet-t u siitä, että ensimmäinen osa toista johtavuustyyppiä olevia alueita (33) on yhdistetty keskenään toista johtavuustyyppiä olevan yhteisen alueen välityksellä. 1 Patenttivaatimuksen 5 mukainen puolijohdelaite, tunnet-t u siitä, että toinen osa toista johtavuustyyppiä olevia alueita (34) on yhdistetty keskenään toista johtavuustyyppiä olevan yhteisen alueen välityksellä. 11 66263
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US64433875 | 1975-12-24 | ||
| US05/644,338 US4047220A (en) | 1975-12-24 | 1975-12-24 | Bipolar transistor structure having low saturation resistance |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FI763629A FI763629A (fi) | 1977-06-25 |
| FI66263B FI66263B (fi) | 1984-05-31 |
| FI66263C true FI66263C (fi) | 1984-09-10 |
Family
ID=24584465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FI763629A FI66263C (fi) | 1975-12-24 | 1976-12-17 | Monolitisk halvledareanordning med laog maettnadsresistans |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4047220A (fi) |
| JP (1) | JPS5287376A (fi) |
| DE (1) | DE2658090C2 (fi) |
| FI (1) | FI66263C (fi) |
| FR (1) | FR2336800A1 (fi) |
| GB (1) | GB1562735A (fi) |
| IT (1) | IT1065584B (fi) |
| MX (1) | MX143444A (fi) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4117507A (en) * | 1976-06-22 | 1978-09-26 | Sgs-Ates Componeti Elettronici S.P.A. | Diode formed in integrated-circuit structure |
| US4152715A (en) * | 1977-11-28 | 1979-05-01 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Silicon base CCD-bipolar transistor compatible methods and products |
| US4236164A (en) * | 1977-12-28 | 1980-11-25 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Bipolar transistor stabilization structure |
| GB2023340B (en) * | 1978-06-01 | 1982-09-02 | Mitsubishi Electric Corp | Integrated circuits |
| US4233618A (en) * | 1978-07-31 | 1980-11-11 | Sprague Electric Company | Integrated circuit with power transistor |
| JPS5553462A (en) * | 1978-10-13 | 1980-04-18 | Int Rectifier Corp | Mosfet element |
| US4412142A (en) * | 1980-12-24 | 1983-10-25 | General Electric Company | Integrated circuit incorporating low voltage and high voltage semiconductor devices |
| US5068702A (en) * | 1986-03-31 | 1991-11-26 | Exar Corporation | Programmable transistor |
| US5001538A (en) * | 1988-12-28 | 1991-03-19 | Synergy Semiconductor Corporation | Bipolar sinker structure and process for forming same |
| EP0665597A1 (en) * | 1994-01-27 | 1995-08-02 | Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno - CoRiMMe | IGBT and manufacturing process therefore |
| JP3367500B2 (ja) * | 2000-03-15 | 2003-01-14 | 日本電気株式会社 | 半導体装置 |
| US9231403B2 (en) | 2014-03-24 | 2016-01-05 | Texas Instruments Incorporated | ESD protection circuit with plural avalanche diodes |
| US9312371B2 (en) * | 2014-07-24 | 2016-04-12 | Globalfoundries Inc. | Bipolar junction transistors and methods of fabrication |
| CN111063723B (zh) * | 2019-11-25 | 2021-12-28 | 深圳深爱半导体股份有限公司 | 开关集成控制器 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL143074B (nl) * | 1963-12-13 | 1974-08-15 | Philips Nv | Transistor. |
| US3460006A (en) * | 1966-02-28 | 1969-08-05 | Westinghouse Electric Corp | Semiconductor integrated circuits with improved isolation |
| US3730787A (en) * | 1970-08-26 | 1973-05-01 | Bell Telephone Labor Inc | Method of fabricating semiconductor integrated circuits using deposited doped oxides as a source of dopant impurities |
| US3665266A (en) * | 1970-12-10 | 1972-05-23 | Motorola Inc | Low saturation resistance,low offset voltage,monolithic analog switch |
| FR2144595B1 (fi) * | 1971-07-07 | 1974-09-06 | Radiotechnique Compelec | |
| CA1056070A (en) * | 1975-02-25 | 1979-06-05 | General Electric Company | Method of making an ic structure having both power and signal components |
-
1975
- 1975-12-24 US US05/644,338 patent/US4047220A/en not_active Expired - Lifetime
-
1976
- 1976-12-14 GB GB52026/76A patent/GB1562735A/en not_active Expired
- 1976-12-16 MX MX167459A patent/MX143444A/es unknown
- 1976-12-17 FI FI763629A patent/FI66263C/fi not_active IP Right Cessation
- 1976-12-17 FR FR7638070A patent/FR2336800A1/fr active Granted
- 1976-12-22 DE DE2658090A patent/DE2658090C2/de not_active Expired
- 1976-12-23 JP JP15434676A patent/JPS5287376A/ja active Granted
- 1976-12-23 IT IT30788/76A patent/IT1065584B/it active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2336800A1 (fr) | 1977-07-22 |
| FR2336800B1 (fi) | 1982-11-05 |
| DE2658090C2 (de) | 1985-12-12 |
| JPS5287376A (en) | 1977-07-21 |
| FI66263B (fi) | 1984-05-31 |
| GB1562735A (en) | 1980-03-12 |
| DE2658090A1 (de) | 1977-07-07 |
| IT1065584B (it) | 1985-02-25 |
| US4047220A (en) | 1977-09-06 |
| JPS5551346B2 (fi) | 1980-12-23 |
| FI763629A (fi) | 1977-06-25 |
| MX143444A (es) | 1981-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| FI66263C (fi) | Monolitisk halvledareanordning med laog maettnadsresistans | |
| JP3906181B2 (ja) | 電力用半導体装置 | |
| CA1053381A (en) | Silicon on sapphire mos transistor | |
| KR100315128B1 (ko) | 금속교차선이없이레벨쉬프트동작을하는레벨쉬프트회로,모스페트장치및고전압집적회로 | |
| US4589004A (en) | Semiconductor device monolithically comprising a V-MOSFET and bipolar transistor isolated from each other | |
| JP5045441B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP6693438B2 (ja) | 半導体装置 | |
| KR101232662B1 (ko) | 반도체 디바이스를 형성하는 방법 및 그의 구조 | |
| US20120007139A1 (en) | Semiconductor device | |
| JPH06104444A (ja) | アクティブクランプを備えたパワーｍｏｓｆｅｔ回路 | |
| KR970072486A (ko) | 절연 게이트형 반도체 장치 및 그 제조방법 | |
| CN110379852A (zh) | 能降低米勒电容的沟槽型igbt器件 | |
| WO2004109808A1 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2833610B2 (ja) | 絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ | |
| JPH0133954B2 (fi) | ||
| JP2022038240A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2022038239A (ja) | 半導体装置 | |
| JP2018101737A (ja) | 半導体装置 | |
| JPH11121741A (ja) | 半導体装置 | |
| GB2071416A (en) | Shorted-emitter thyristor device | |
| US5270566A (en) | Insulated gate semiconductor device | |
| JPH0554628B2 (fi) | ||
| JP5306016B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JP2012054346A (ja) | 半導体装置 | |
| JP4248203B2 (ja) | 半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MA | Patent expired | ||
| MA | Patent expired |
Owner name: GENERAL ELECTRIC COMPANY |