HU208595B - Insulated gate electrode lateral rectifier - Google Patents
Insulated gate electrode lateral rectifier Download PDFInfo
- Publication number
- HU208595B HU208595B HU875748A HU574887A HU208595B HU 208595 B HU208595 B HU 208595B HU 875748 A HU875748 A HU 875748A HU 574887 A HU574887 A HU 574887A HU 208595 B HU208595 B HU 208595B
- Authority
- HU
- Hungary
- Prior art keywords
- layer portion
- region
- layer
- gate electrode
- ligr
- Prior art date
Links
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 25
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 7
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 2
- 230000037431 insertion Effects 0.000 claims 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 claims 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 abstract description 4
- 108091006146 Channels Proteins 0.000 description 13
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 3
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 3
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 3
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 102000004129 N-Type Calcium Channels Human genes 0.000 description 1
- 108090000699 N-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000000700 radioactive tracer Substances 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
-
- 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
- H01L27/12—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 other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
- H01L27/1203—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 other than a semiconductor body, e.g. an insulating body the substrate comprising an insulating body on a semiconductor body, e.g. SOI
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/739—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals controlled by field-effect, e.g. bipolar static induction transistors [BSIT]
- H01L29/7393—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET
- H01L29/7394—Insulated gate bipolar mode transistors, i.e. IGBT; IGT; COMFET on an insulating layer or substrate, e.g. thin film device or device isolated from the bulk substrate
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
A leírás terjedelme: 8 oldal (ezen belül 1 lap ábra)
HU 208 595 Β komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító első csatornatartományát alkotja, egy negyedik rétegrésze (20) van, amelynek mind első, mind második vezetési típusú tartománya is van, és amely a harmadik rétegrésszel (16) érintkezve a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító közös forrástartományát alkotja, egy első vezetési típusú ötödik rétegrésze (22) van, amely a negyedik rétegrésszel (20) érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító második csatorna tartományát alkotja, második vezetési típusú hatodik rétegrésze (24) van, amely az ötödik rétegrésszel (22) érintkezik, és a szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító második drift tartományát alkotja, hetedik rétegrésze (26) van, amely mind első, mind második típusú vezetési tartományt tartalmaz, és a hatodik rétegrésszel (24) érintkezik, és a szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító második nyelőtartományát alkotják, az egykristály os szilíciumréteg (12) fölött szigetelőréteg (28) van amely legalább a harmadik és ötödik rétegrészt (22) fedi, a szigetelőrétegben (28) a harmadik és ötödik rétegrészek (16, 22) fölött első és második kapuelektróda (Gl, G2) van, a negyedik rétegrészhez (20) forráselektróda (S) csatlakozik, és az első és hetedik rétegrészhez (13, 26) első és második nyelőelektróda (Dl, D2) csatlakozik.
A találmány tárgya egy szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító eszköz, amely ún. SOI (Silicon On Insulator) típusú, azaz szigetelő alaphordozóra (szubsztrátumra) felvitt szilíciumból kerül kialakításra. A továbbiakban erre mint LIGR eszközre fogunk hivatkozni.
A találmány tárgyát képező szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító eszköz tehát rendelkezik hordozó szubsztrátummal, azon egy szilícium egykristály réteggel borított nagyobb felülettel, továbbá az egyenirányító különböző mértékben szennyezett szilícium rétegrészekből álló, egy vagy több nyelőtartománnyal, drifttartománnyal, csatornatartománnyal, forrástartománnyal rendelkezik, ahol a drifttartomány és a csatornatartomány a megfelelő nyelő- és forrástartomány között helyezkedik el, a nyelő- és forrástartományokhoz vezető módon kontaktus elektródák kapcsolódnak, valamint a csatornatartomány fölött, attól szigetelőréteggel elválasztottan elhelyezkedő kapuelektróda van.
Különösen alkalmas ez az eszköz teljesítmény áramkörökben, például kisülő lámpák elektronikus vezérlő/meghajtó áramköreiben történő alkalmazásra.
Ismert, hogy teljesítményvezérlő áramkörökben gyakran használják a félhíd kapcsolást, amelyben két azonos kapcsolótranzisztor van sorbakapcsolva. Térvezérelt tranzisztorok esetében az egyik tranzisztor forrása a másik tranzisztor nyelőjéhez van kapcsolva, amely pont egy közös kimeneti csatlakozó pontot alkot. Ezt az elrendezést általában integrált teljesítmény áramkörökben alkalmazzák, mivel a tranzisztorokhoz szükséges feszültség így a legkisebb. Ennek az elrendezésnek azonban bizonyos hátrányai vannak. Például, az egyik tranzisztor forráskövetőként működik, amikor is a vezető állapotú belső ellenállás nagyobb, mint földelt forrású elrendezésben, és a szubsztráthoz képest nagyobb a letörési feszültség. Ezek a hátrányok kiküszöbölhetők például az US 4626879 lajstromszámú szabadalmi bejelentés szerinti forráskövető kapcsolással, amely azonban nagyon összetett, és ezért gyártása nehézkes.
Egy másik megoldás szerint, amelyet különösen diszkrét alkatrészekből felépített áramkörökben használnak, komplementer MOSFET eszközöket használnak közös nyelőjű konfigurációban. Ez a konfiguráció azonban integrált áramkörökben nem előnyös, mivel gyártásuk nehézkes, és mert a két eszköz integrálva vezető állapotban alapvetően különböző ellenállású, aminek eredményeképpen kiegyenlítetlen kimeneti jelalakok keletkeznek.
Ezeket a hátrányokat küszöböli ki a T/49754 számon közzétett magyar szabadalmi bejelentés. Ez a bejelentés egy komplementer MOS szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító struktúrát - a továbbiakban elterjedt rövidítésével, LIGR megnevezéssel is hivatkozni fogunk erre az eszközre - ismertet, amely alkalmas teljesítmény áramkörökben való felhasználásra, amely könnyen és olcsón integrálható, és amelynek két komplementer kapcsolóeszköze van, amelyek vezető állapotú ellenállása egymással összemérhető.
A gyakorlatban szükség van egy hasonló, de struktúrájában egyszerűbb megoldásra, amelynél a teljesítmény integrált áramkör kapcsoló karakterisztikáját és szabályozó funkcióját befolyásoló szubsztrátum áramok megszüntethetók.
A LIGR viszonylag új típusú eszköz, amely nagyon alkalmasnak bizonyult nagyteljesítményű kapcsolási célokra. Önálló LIGR eszközök több konfigurációja látható például az EP-A 831 12186.8 számú európai szabadalmi bejelentésben. Amint ebben a szabadalmi bejelentésben látható, az önálló LIGR struktúrája teljesen hasonló a laterális MOS tranzisztoréhoz, és két ilyen eszköznek egyetlen komplementer integrált áramköri struktúrában történő egyesítése a fentebb már említett nehézségeket jelenti. Ezeket a nehézségeket gyakorlatilag megszüntettük a találmány szerinti egységes, integrált komplementer, szigetelt kapuelektródás egyenirányítóval, amelyet a fentebb már említett szabadalmi bejelentésben írtunk le. Ennek a struktúrájában egy első vezetési típusú félvezető szubsztrátumba egy második, az első vezetési típussal ellentétes vezetési típusú félvezető, egymással szomszédos, első és második árok van kialakítva, amelyeket egymástól a szubsztrátumnak egy része választ el. A komplementer LIGR elemek ebben az esetben a két szomszédos árokban vannak kialakítva, amelyek a szubsztrátumtól átmenettel vannak elválasztva, amely félvezető árkok és a félvezető szubsztrátum között p-n átmenetek alakulnak ki. A félvezető szubsztrátum az árok vezetési típusához képest ellentétes vezetési típusú. Egy ilyen esz2
HU 208 595 Β köznek a struktúrája egyrészről egyszerűbb, és ezért könnyebben gyártható, mint a korábban ismert, hasonló célú struktúrák, másrészről azonban további egyszerűsítésre lenne szükség, valamint az eszközt a szubsztrátumtól jobban el kellene választani annak érdekében, hogy a szubsztrátum áramokat korlátozzuk.
A találmány elé célul tűztük ki egy olyan komplementer eszköznek a kidolgozását, amely alkalmas teljesítmény áramkörben való felhasználásra, félhíd kapcsolással, forráskövető áramkör alkalmazása nélkül.
A találmány célja továbbá egy olyan komplementer eszköznek a kidolgozása, amely teljesítmény áramkörben való felhasználásra alkalmas, amelynek egyszerűbb struktúrája van, és amely olcsón integrálható, emellett két olyan komplementer kapcsolóeszközt kapunk, amelynek vezető ellenállása egymáshoz hasonló nagyságrendű.
A találmány még további célja egy olyan komplementer eszköznek a kidolgozása, amelynél a teljesítmény integrált áramkört tartalmazó vezérlő áramkör kapcsolási karakterisztikáit vagy működését károsan befolyásoló szubsztrátum áramok gyakorlatilag elenyészők.
A kitűzött célt a találmány szerint egy szigetelő alapú szilícium, egységesen integrált komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító révén értük el. A konstrukcióban felhasználtuk a félvezetőtechnikából jól ismert és a LIGR eszközökben is szokásosan alkalmazott FET alkotóelemeket, nevezetesen a különböző mértékben szennyezett szilícium rétegrészekből álló egy vagy több nyelőtartományt, drifttartományt, csatornatartományt, forrástartományt, ahol a drifttartomány és a csatomatartomány nyelő- és forrástartományok között helyezkedik el, a nyelő- és forrástartományokhoz vezető módon kontaktus elektródák kapcsolódnak, valamint a csatornatartomány fölött, attól szigetelőréteggel elválasztottan elhelyezkedő kapuelektróda van.
A jelen találmány értelmében a laterális egyenirányító komplementer struktúraként van kialakítva. Továbbá a felületet borító egykristályos szilícium réteg több, egymással szomszédos, koplanáris szennyezett rétegrészből áll, az első rétegrésznek mind első, mind második, egymással ellentétes vezetési típusú tartománya van, amelyek a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító első nyelőtartományát alkotják, egy első vezetési típusú második rétegrésze van, amely az első rétegrésszel érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító első drift tartományát alkotja, egy második vezetési típusú harmadik rétegrésze van, amely a második rétegrésszel érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító első csatornatartományát alkotja, egy negyedik rétegrésze van, amelynek mind első, mind második vezetési típusú tartománya is van, és amely a harmadik rétegrésszel érintkezve a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító közös forrástartományát alkotja, egy első vezetési típusú ötödik rétegrésze van, amely a negyedik rétegrésszel érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító második csatorna tartományát alkotja, második vezetési típusú hatodik rétegrésze van, amely az ötödik rétegrésszel érintkezik, és a szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító második drift tartományát alkotja, hetedik rétegrésze van, amely mind első, mind második típusú vezetési tartományt tartalmaz, és a hatodik rétegrésszel érintkezik, és a szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító második nyelőtartományát alkotják, az egykristályos szilíciumréteg fölött szigetelőréteg van, amely legalább a harmadik és ötödik rétegrészt fedi, a szigetelőrétegben a harmadik és ötödik rétegrészek fölött kapuelektródák vannak, a negyedik rétegrészhez forráselektróda csatlakozik, és az első és hetedik rétegrészhez első és második nyelőelektróda csatlakozik.
A találmányt a továbbiakban ábrákkal illusztráljuk. Az 1. ábra a találmány szerinti szigetelő alapú szilícium LIGR eszköz keresztmetszetét mutatja, a
2-4. ábrák az 1. ábra szerinti eszköznek a II—II, III—III és IV-IV metszeteinek felülnézete.
A rajzon a félvezető rétegeket és tartományokat, amelyek azonos vezetési típusúak, általában azonos irányban vonalkáztuk. Ezen túlmenően megjegyzendő, hogy a rajzok nem méretarányosak, és különösen a függőleges irányú méreteik vannak felnagyítva, a jobb áttekinthetőség érdekében.
A rajzon az 1. ábra egy komplementer szigetelő alapú szilícium (SOI), szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR eszköz látható, amely teljesítmény áramkörökben való felhasználásra alkalmas, különösen olyan esetekben, amikor a szubsztrátumon folyó áramok megszüntetésére van szükség. Az 1. ábrán látható (1) SOI LIGR eszköznek lényegében szigetelő anyagból levő (10) szubsztrátuma van, amelynek (11) nagyobb felülete van. A (10) szubsztrátum anyaga számos alkalmas szigetelőanyagból választható, így lehet például oxidált szilícium, kvarc vagy hasonló, amint az a szakterületen jártas szakember számára nyilvánvaló. A szigetelő (10) szubsztrátum (11) nagyobb felületén monokristályos (12) szilíciumréteg, van, amely szilíciumréteget több szomszédos, koplanáris szennyezett rétegrészek alkotják. Ezek a szomszédos rétegrészek alkotják a LIGR eszköz aktív tartományait, amint azt az alábbiakban részletesebben ismertetjük, A (12) szilíciumréteg bármilyen ismert technológiával alakítható ki, beleértve a szilíciumnak lézerrel/lámpával történő rekrisztallizációját, és kötését/maratását; miáltal két, oxidált szilíciumszeletet kötünk össze oxidáló környezetben, és az egyik szeletet utólag maratjuk a megfelelő méretekre.
A monokristályos (12) szilíciumréteg vastagsága széles tartományban változhat, 0,1 pm alatti mérettől több pm-ig, attól függően, hogy az adott feladatra milyen paraméterekre van szükség. A (12) szilíciumréteg kezdetben lényegében szennyezetlen anyagból van, mielőtt a szennyezett rétegrészeket kialakítanánk. Az SOI technológia különös előnye, hogy különböző paraméterek, mint például a rétegvastagság, széles tarto3
HU 208 595 Β mányban választható meg, így az alapstruktúra számos célra alkalmas.
A monokristályos (12) szilíciumréteg tartalmaz egy (13) első rétegrészt, amely mind első (p), mind ezzel ellentétes második (n) vezetési típusú tartomámyokat tartalmaz, amelyek együttesen az LIGR eszköz első nyelőtartományát alkotják, Az első nyelőtartomány struktúráját az alábbiakban még részletesebben ismertetjük, a 2. ábra kapcsán. Az első rétegrésznek mind a p-típusú, mind az n-típusú tartományának szennyezési szintje 1018 atom/cm3 nagyságrendben van.
A (13) első rétegrész tartományával érintkező, első vezetési típusú (ebben az esetben p-típusú) (14) második rétegrész van, amely az LIGR eszköz drift tartományát alkotja. A (14) második rétegrész p-típusú anyagának szennyezési szintje mintegy 1015 atom/cm3. A (14) második rétegrésszel érintkező, második vezetési típusú (ebben az esetben n-típusú) (16) harmadik rétegrész van, amelynek szennyezési szintje mintegy 1015 atom/cm3 Működés közben a (16) harmadik rétegrészben egy első csatornatartomány alakul ki. Megjegyzendő, hogy valamennyi ismertetendő rétegrésznek gyakorlatilag azonos a vastagsága, mivel azokat a monokristályos (12) szilíciumréteg részeinek megfelelő szennyezésével állítjuk elő. Amint fentebb említettük, ennek a rétegnek a vastagsága kisebb mint 0,1 gm-től több pm-ig terjedhet, attól függően, hogy a gyártandó eszközt milyen célra kívánják felhasználni.
A (16) harmadik rétegrésszel érintkező mind első, mind második vezetési típusú tartományokból álló (20) negyedik rétegrész van, amely egy közös forrástartományt alkot a komplementer LIGR eszköz két félrésze számára. A (20) negyedik rétegrésznek az első és második vezetési típusú tartományának szennyezési koncentrációs szintje mintegy 1018 atom/cm3, amelyet az alábbiakban részletesebben ismertetünk a 3. ábra kapcsán, amely a (20) negyedik rétegrésznek felülnézetét mutatja metszetben.
Az 1. ábrán bemutatott LIGR eszköznek a második fele, vagyis az a rész, amely a (20) negyedik rétegrész által alkotott közös forrástartomántnnyal kezdődik, lényegében az eszköznek a már ismertetett első részének tükörképe, azzal, hogy valamennyi rétegrésznek a vezetési típusa az előzőével ellentétes. Ily módon a (20) negyedik rétegrésszel egy első vezetési típusú (22) ötödik rétegrész érintkezik, amelyben működés közben egy második csatomatartomány alakul ki. Ennek a (22) ötödik rétegrésznek a szennyezési koncentrációs szintje mintegy 1015 atom/cm3, és ennek a (22) ötödik rétegrésznek is éppúgy, mint a szigetelő (10) szubsztrátumon levő többi rétegrésznek a vastagsága, azonos a már korábban ismertetett rétegekével.
A (22) ötödik rétegrésszel érintkezik egy második vezetési típusú (24) hatodik rétegrész, amelynek szennyezési koncentráció szintje mintegy 10'5 atom/cm3, amely (22) ötödik rétegrész a komplementer LIGR eszköz második drift tartományát alkotja működés közben.
A monokristályos (12) szilícium rétegen kialakított struktúrát egy (26) hetedik rétegrész zárja le, amelynek mind első, mind második vezetési típusú tartománya van. A (26) hetedik rétegrész érintkezik a (24) hatodik rétegrésszel, és a komplementer LIGR eszköznek a második nyelőtartományát alkotja, A (26) hetedik rétegrész szerkezetét részletesebben az alábbiakban a 4. ábra kapcsán ismertetjük, amely a második nyelőtartomány felülnézeti metszetét tünteti fel.
A monokristályos (12) szilíciumréteg részeire (28) szigetelőréteg van felvive oly módon, hogy a (28a és 28b) szigetelő rétegrészek legalább a (16) harmadik rétegrészt és a (22) ötödik rétegrészt lefedik. A (28a és 28b) szigetelő rétegrészekre (GJ első kapuelektróda, és (G2) második kapuelektróda van felvive, a (16) harmadik rétegrész és (22) ötödik rétegrész fölötti részen. A (20) negyedik rétegrészre egy (S) forráselektróda van csatlakoztatva, továbbá a (13) első rétegrészre és a (26) hetedik rétegrészre (DJ első nyelőelektróda, és (D2) második nyelőelektróda van csatlakoztatva,
Amint fentebb már említettük, a (13) első rétegrész és a (26) hetedik rétegrész a komplementer eszköz nyelőtartományait alkotják, míg a (20) negyedik rétegrész alkotja a közös forrástartományt, amelyek több, különböző vezetési típusú tartományokból tevődnek össze, amint az a 2-4. ábrákon felülnézeti metszetben látható. A 2. ábrán látható, hogy a (13) első rétegrész az első vezetési típusú (13c) tartomány mindkét oldalán levő, második vezetési típusú (13a és 13b) tartományokból áll, és az első vezetési típusú (13c) tartomány kismértékben beugrik a (13a és 13b) tartományokhoz képest. Megjegyzendő, hogy a 2. ábrán az egyszerűség kedvéért egy háromtartományos struktúrát mutattunk be, a (13) első rétegrész valójában ennél nagyobb számú, váltakozó tartományokból áll. Hasonlóképpen, a (20) negyedik rétegrész tartalmaz legalább egy, második vezetési típusú (20a) tartományt, és legalább egy első vezetési típusú (20b) tartományt. A (20) negyedik rétegrész a bemutatott esetben csak két tartományt tartalmaz, előnyösen azonban további váltakozó vezetési típusú tartományokból áll. Végezetül, a 4. ábra a (26) hetedik rétegrészt mutatja, amely lényegében a 2. ábrán bemutatott struktúrának a tükörképe, amelynek két, első vezetési típusú (26a és 26b) tartománya közrefogja, a második vezetési típusú (26c) tartományt. Amint az a (13) első rétegrész esetében is igaz, a (26) hetedik rétegrész is további, váltakozó vezetési típusú tartományokat tartalmaz, amely a 4. ábra szerinti mintázatot ismétli. A (13) első, (20) negyedik és (26) hetedik rétegrész tartományai nagymértékben szennyezettek, és a szennyezési koncentráció mintegy 1018 atom/cm3. Megjegyzendő, hogy az egyes rétegrészekben levő váltakozó vezetési típusú tartományok kialakítása a sorozatgyártás során nem jelent nehézséget, azok a hagyamányos maszkolásos eljárással könnyen kialakíthatók, amint az szakember számára nyilvánvaló.
A működés szempontjából az 1. ábrán bemutatott eszköz két komplementer (p-csatornás és n-csatomás) LIGR eszköznek tekinthető, amelynek a két eszközt összekötő, közös forrástartománya van. Ennek az eszköznek a működés szempontjából az az előnye, hogy vezető állapotban pályaellenállásuk kiegyenlített, to4
HU 208 595 Β vábbá, hogy egyszerű a gyártásuk éppúgy, mint a fentebb már említett, USA szabadalmi bejelentés szerintinek. Ezen túlmenően az aktív eszköz struktúrát egy lényegében szigetelő szubsztrátumra felvive, a szubsztrátum áramok gyakorlatilag megszűnnek, és ezáltal a kapcsolási karakterisztikák megjavulnak, és ugyanerre a szubsztrátumra szigeteken vihető fel a vezérlő áramkör is.
Megjegyzendő továbbá, hogy a jelen találmány szerinti összetett nyelőstruktúra (lásd a 2. és 4. ábrákat) mind p-típusú, mind n-típusú tartományokat tartalmaz, amely analóg kialakítású, és ugyanolyan működésű, mint az említett USA szabadalmi bejelentés 2. ábráján látható (20,20a és 30, 30a) összetett nyelőtartományainak. Ily módon a forrás és a nyelő között kis áramú vezetési szinteknél az egész áram az azonos vezetési típusú nyelő tartománya felé folyik, mivel csupán ez marad vezetési útként a forrás és a nyelő között. Abban az esetben, ha az áram elégségesen megnövekszik ahhoz, hogy a nyelőtartományon eső feszültség meghaladja a 0,7 V-ot, akkor a nyelő ellentétes típusú vezetési tartománya, amely egy p-n átmenetet alkot a vele érintkező drift tartománnyal, nyitó irányban lesz előfeszítve, amire megkezdődik a kisebbségi töltéshordozók injektálása.
A jelen találmányban a forrástartománynak szintén összetett szerkezete van, amely legalább egy p-típusú és legalább egy n-típusú részből áll, amint az a 3. ábrán is látható, és amelynél az 1. ábrán látható (S) forráselektróda mind a p-típusú, mind az n-típusú tartománnyal érintkezik, A forrás n-típusú tartománya a csatomatartománnyal érintkezve, működés alatt lehetővé teszi p-csatoma kialakulását, miközben a forrás p-vezetési típusú tartománya az eszköz nyelője felé áramló lyukak forrásaként szolgál. A nyelő n-típusú tartományából elektronok áramlanak az n-típusú csatomatartományon keresztül, amelyek a fonás n-típusú tartományában gyűlnek össze, az 1. ábrán látható eszköz jobboldali elemének működése analóg a bal oldaliéval, kivéve a polaritásokat, amelyek egymással ellentétesek.
Összefoglalva, a jelen találmány szerinti komplementer SOI LIGR kapcsoló eszköz könnyen és olcsón integrálható, amely két olyan komplementer kapcsoló eszközt tartalmaz, amelyelnek nyitott állapotban a pályaellenállása hasonló. Ezen túlmenően, ezeket az előnyöket úgy értük el, hogy nincs szükség forráskövető áramkörre, és ez egy olyan eszköz, amelyben a szubsztrátumon folyó áramokat gyakorlatilag kiküszöböltük.
A találmány szerinti eszközt részletesen bemutattuk és leírtuk, hivatkozással több más, előnyös kiviteli alakja is, szakember számára nyilvánvaló, hogy további változtatások és eltérések lehetnek részletekben, anélkül, hogy a találmányi kitanítástól eltérnénk.
SZABADALMI IGÉNYPONTOK
Claims (3)
- SZABADALMI IGÉNYPONTOK1. Szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító, amely szigetelő szubsztrátumon szilíciumból van kialakítva, továbbá rendelkezik egy szilícium egykristály réteggel borított nagyobb felülettel, továbbá amely szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító különböző mértékben szennyezett szilícium rétegrészekből álló egy vagy több nyelőtartománnyal, drifttartománnyal, csatomatartománnyal, forrástartománnyal rendelkezik, ahol a drifttartomány és a csatornatartomány nyelő- és forrástartományok között helyezkedik el, a nyelő- és forrástartományokhoz vezető módon kontaktus elektródák kapcsolódnak, valamint a csatomatartomány fölött, attól szigetelőréteggel elválasztottan elhelyezkedő kapuelektróda van, azzal jellemezve, hogy a laterális egyenirányító komplementer struktúraként van kialakítva, továbbá a nagyobb felületet (11) borító szilíciumréteg (12) több, egymással szomszédos, koplanáris szennyezett rétegrészből áll, az első rétegrésznek (13) mind első, mind második, egymással ellentétes vezetési típusú tartománya (13a, 13b, 13c) van, amelyek a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR első nyelőtartományát alkotják, egy első vezetési típusú második rétegrésze (14) van, amely az első rétegrésszel (13) érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR első drift tartományát alkotja, egy második vezetési típusú harmadik rétegrésze (16) van, amely a második rétegrésszel (14) érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR első csatomatartományát alkotja, egy negyedik rétegrésze (20) van, amelynek mind első, mind második vezetési típusú tartománya is van, és amely a harmadik rétegrésszel (16) érintkezve a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR közös forrástartományát alkotja, egy első vezetési típusú ötödik rétegrésze (22) van, amely a negyedik rétegrésszel (20) érintkezik, és a komplementer, szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR második csatorna tartományát alkotja, második vezetési típusú hatodik rétegrésze (24) van, amely az ötödik rétegrésszel (22) érintkezik, és a szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR második drift tartományát alkotja, hetedik rétegrésze (26) van, amely mind első, mind második típusú vezetési tartományt (26a, 26b, 26c) tartalmaz, és a hatodik rétegrésszel (24) érintkezik, és a szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító LIGR második nyelőtartományát alkotják, a monokristályos szilíciumréteg (12) fölött szigetelőréteg (28) van, amely legalább a harmadik és ötödik rétegrészt (22) fedi, a szigetelőrétegben (28) a harmadik és ötödik rétegrészek (16, 22) fölött első és második kapuelektróda (Gb G2) van, a negyedik rétegrészhez (20) forráselektróda (S) csatlakozik, és az első és hetedik rétegrészhez (13, 26) első és második nyelőelektróda (Db D2) csatlakozik.
- 2. Az 1. igénypont szerinti szigetelt kapuelektródás laterális egyenirányító, azzal jellemezve, hogy az első rétegrész (13) legalább egy első vezetési típusú tartományt (13c) tartalmaz, amelynek mindkét oldalán második vezetési típusú tartomány (13a, 13b) van, az első rétegrész (13) valamennyi tartománya (13a, 13b, 13c) oldalirányban a második rétegrésszel (14) való érintkezésig nyúlik, a hetedik rétegrész (26) legalább egyHU 208 595 Β második vezetési típusú tartományt (26c) tartalmaz, amelynek mindkét oldalán első vezetési típusú tartomány (26a, 26b) van, a hetedik rétegrész (26) valamennyi tartománya (26a, 26b, 26c) oldalirányban a hatodik rétegrésszel (24) való érintkezésig nyúlik, a negyedik rétegrész (20) legalább egy első vezetési ti pusú, és legalább egy második vezetési típusú tartó mányból (20a, 20b) áll, a negyedik rétegrész (20) vala mennyi tartománya (20a, 20b) oldalirányban a harma
- 5 dik rétegrésztől (16) az ötödik rétegrészig (22) terjed.HU 208 595 Β Int. Cl 5 H 01 L 27/12
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US94541786A | 1986-12-22 | 1986-12-22 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| HUT49753A HUT49753A (en) | 1989-10-30 |
| HU208595B true HU208595B (en) | 1993-11-29 |
Family
ID=25483058
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| HU875748A HU208595B (en) | 1986-12-22 | 1987-12-17 | Insulated gate electrode lateral rectifier |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0272753B1 (hu) |
| JP (1) | JP2713409B2 (hu) |
| KR (1) | KR960015794B1 (hu) |
| CN (1) | CN1009516B (hu) |
| AT (1) | ATE73963T1 (hu) |
| AU (1) | AU8283287A (hu) |
| DE (1) | DE3777576D1 (hu) |
| HU (1) | HU208595B (hu) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4712124A (en) * | 1986-12-22 | 1987-12-08 | North American Philips Corporation | Complementary lateral insulated gate rectifiers with matched "on" resistances |
| ATE211306T1 (de) * | 1988-09-22 | 2002-01-15 | Koninkl Philips Electronics Nv | Laterale bipolare transistoranordnungen mit isolierter steuerelektrode mit geteilter anode |
| JPH06151859A (ja) * | 1992-09-15 | 1994-05-31 | Canon Inc | 半導体装置 |
| JPH07297409A (ja) * | 1994-03-02 | 1995-11-10 | Toyota Motor Corp | 電界効果型半導体装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0144654A3 (en) * | 1983-11-03 | 1987-10-07 | General Electric Company | Semiconductor device structure including a dielectrically-isolated insulated-gate transistor |
-
1987
- 1987-12-16 EP EP87202540A patent/EP0272753B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-16 AT AT87202540T patent/ATE73963T1/de not_active IP Right Cessation
- 1987-12-16 DE DE8787202540T patent/DE3777576D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1987-12-17 HU HU875748A patent/HU208595B/hu not_active IP Right Cessation
- 1987-12-18 AU AU82832/87A patent/AU8283287A/en not_active Withdrawn
- 1987-12-19 CN CN87101227A patent/CN1009516B/zh not_active Expired
- 1987-12-22 JP JP62323023A patent/JP2713409B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1987-12-22 KR KR1019870014664A patent/KR960015794B1/ko not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| HUT49753A (en) | 1989-10-30 |
| JP2713409B2 (ja) | 1998-02-16 |
| EP0272753B1 (en) | 1992-03-18 |
| KR880008457A (ko) | 1988-08-31 |
| ATE73963T1 (de) | 1992-04-15 |
| DE3777576D1 (de) | 1992-04-23 |
| CN1009516B (zh) | 1990-09-05 |
| EP0272753A2 (en) | 1988-06-29 |
| KR960015794B1 (ko) | 1996-11-21 |
| CN87101227A (zh) | 1988-12-21 |
| JPS63168051A (ja) | 1988-07-12 |
| AU8283287A (en) | 1988-06-23 |
| EP0272753A3 (en) | 1990-03-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2681192B2 (ja) | 電界効果トランジスタ | |
| US6313508B1 (en) | Semiconductor device of high-voltage CMOS structure and method of fabricating same | |
| US6853040B2 (en) | MOS transistor and fabrication method thereof | |
| EP0469611A1 (en) | Tunnel injection semiconductor devices and its manufacturing process | |
| KR100922914B1 (ko) | 절연 기판 상에 형성된 전계 효과 트랜지스터 | |
| EP0348998B1 (en) | Semiconductor integrated circuit including differential transistor circuit having a pair of FETs | |
| US6759728B1 (en) | Boost capacitor layout | |
| US4908682A (en) | Power MOSFET having a current sensing element of high accuracy | |
| US4712124A (en) | Complementary lateral insulated gate rectifiers with matched "on" resistances | |
| EP0596565B1 (en) | Novel device configuration with multiple HV-LDMOS transistors and a floating well circuit | |
| JP2609619B2 (ja) | 半導体装置 | |
| JPH0612873B2 (ja) | 両極性リニアスイツチ | |
| US4969020A (en) | Semiconductor device | |
| US6100565A (en) | Semiconductor integrated circuit device with operation in partial depletion type mode and perfect depletion type mode | |
| JPH06104438A (ja) | 薄膜トランジスタ | |
| JPH06260506A (ja) | 誘電的に絶縁された半導体素子並びにその製造方法 | |
| HU208595B (en) | Insulated gate electrode lateral rectifier | |
| KR101162771B1 (ko) | 고전압 작동 전계 효과 트랜지스터, 및 그것을 위한 바이어스 회로 및 고전압 회로 | |
| JP3401918B2 (ja) | 半導体装置 | |
| US4761679A (en) | Complementary silicon-on-insulator lateral insulated gate rectifiers | |
| JP3249891B2 (ja) | 半導体装置およびその使用方法 | |
| US4680605A (en) | High voltage depletion mode transistor with serpentine current path | |
| US5270566A (en) | Insulated gate semiconductor device | |
| KR0136384B1 (ko) | 반도체 소자 | |
| JP3259395B2 (ja) | 半導体集積回路 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| HMM4 | Cancellation of final prot. due to non-payment of fee |