NL8902345A - Halfgeleiderinrichting met een hoogspannings geintegreerde schakeling. - Google Patents

Description

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven

Halfgeleiderinrichting met een hoogspannings geïntegreerde schakeling.

De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting met halfgeleiderlichaam voorzien van een hoogspannings geïntegreerde schakeling, omvattende een substraat van een eerste geleidingstype dat is bedekt met een halfgeleiderlaag van een tweede, tegenstelde geleidingstype, waarbij in de halfgeleiderlaag een isolatiezone is aangebracht die zich over de gehele dikte van de halfgeleiderlaag uitstrekt en een eilandvormig deel daarvan omringt.

Een dergelijke inrichting is bekend uit "IEEE Trans on El. Devices, Vol. ED-33, No. 12 Dec. 1986", waarin een halfgeleiderinrichting wordt beschreven waarbij een op een p-type silicumsubstraat liggende n-type epitaxiale laag door betrekkelijk zwaar gedoteerde p-type isolatiezones in een aantal afzonderlijke geïsoleerde n-type eilandvormige delen is verdeeld. In een dergelijk eilandvormig deel is een hoogspanning transistor aangebracht, bijvoorbeeld een verticale of laterale DMOS-transistor, die tijdens bedrijf tussen de aan- en afvoerzone daarvan een spanning tot circa 290V resp. 300V kan weerstaan.

Hot substraat ligt daarbij aan aarde, zodat tussen het eilandvormig deel waarin de DM0S is aangebracht en het substraat althans nagenoeg dezelfde hoge spanning staat.

Vooral de laatste jaren winnen geïntegreerde schakelingen veld waarin behalve een of meer van dergelijke hoogspanningstransistoren, tevens laagspanningsschakelelementen aanwezig zijn. De laagspanningselementen zijn in hetzelfde halfgeleiderlichaam geïntegreerd als de hoogspanningstransistor(en) en vormen samen elektrische schakeling bijvoorbeeld om de hoogspanningstransistor(en) aan te sturen.

Een dergelijke geïntegreerde schakeling wordt in de engelstalige literatuur gemeenlijk aangeduid als "smart power I.C." of "intelligent power I.C." en ook zogenaamde “smart/intelligent power switches" kunnen tot de hier bedoelde categorie worden gerekend.

Halfgeleiderinrichtingen voorzien van een intelligent power I.C. of switch kunnen bijvoorbeeld worden toegepast voor de elektronische ontsteking van verbrandingsmotoren voor de aansturing van gasontladingsbuize, in het bijzonder verlichting zoals TL, SL en PL, en voor de toerentalregeling van elektromotoren en dergelijke. Daarnaast is het mogelijk dat de halfgeleiderinrichting alleen het aanstuurcircuit bevat en voor de hoogspanningstransistoren discrete transistoren worden toegepast.

Hoewel tijdens bedrijf de spanningsverschillen binnen de laagspannings schakelelementen betrekkelijk laag zijn, voeren i.e. ten opzichte van het gemeenschappelijk substraat althans nagenoeg dezelfde hoge spanning als die waarbij de hoogspanningstransistoren worden bedreven.

In de bekende halfgeleiderinrichting stelt dit speciale eisen aan de ligging van een dergelijk laagspanningselement ten opzichte van het substraat en de daarmee verbonden p-type isolatiezone die het eilandvormig deel, waarin het schakelelement is aangebracht, omringt. Om doorslag te voorkomen dient tussen het schakelelement enerzijds en de isolatiezone en het substraat anderzijds een afstand te liggen van ongeveer 0,1 pm per Volt spanningsverschil, wat bij een spanningsverschil van 250V neerkomt op 25 pm. Dit kost ruimte, welke reeds bij een betrekkelijk laag aantal laagspanningsschakelelementen aangebracht in afzonderlijke, eilandvormige delen een substantieel deel van het totale oppervlak van de inrichting kan uitmaken.

Bovendien kan de plaatsing van laagspanningsschakelelementen in afzonderlijke eilandvormige delen van de bekende inrichting gemakkelijk leiden tot signaalverliezen. Dit wordt veroorzaakt doordat onderlinge bedrading tussen laagspanningsschakelelementen uit verschillende eilandvormige delen de aan aarde liggende p-type isolatiezone dient te kruisen. De bedrading zal daarbij door een dielektrische laag van de isolatiezone zijn geïsoleerd. Het door de bedrading gevoerde hoogspannings wisselsignaal zal door de capacitieve koppeling van de bedrading met de isolatiezone gedeeltelijk naar aarde weglekken.

Met de uitvinding wordt ondermeer beoogd in een halfgeleiderinrichting met een hoogspannings geïntegreerde schakeling te voorzien, waarin laagspanningsschakelelementen bij hoge spanning kunnen worden bedreven, maar waarbij de genoemde bezwaren althans in veel mindere mate optreden.

Volgens de uitvinding is ee halfgeleiderinrichting van de in de aanhef genoemde soort daardoor gekenmerkt dat in het genoemde, primair eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag een secundair eilandvormig deel geheel door een isolatiegebied is omgeven, dat het isolatiegebied een begraven laag van het eerste geleidingstype omvat, dat de begraven laag door een deel van de halfgeleiderlaag van het substraat is gescheiden, dat de doteringsconcentratie en dikte van het tussen de begraven laag en het substraat gelegen deel van de halfgeleiderlaag zodanig zijn dat tussen de begraven laag en het substraat een spanning van ten minste 100V kan worden aangelegd zonder dat doorslag optreedt en dat in het secundair eilandvormig deel een aktief schakelelement van de geïntegreerde schakeling althans gedeeltelijk is opgenomen.

In een bijzondere uitvoeringsvorm omvat het isolatiegebied bovendien een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype, die het secundair eilandvormig deel omringt en zich uitstrekt van de begraven laag tot aan het oppervlak.

Het isolatiegebied kan worden opgevat als een quasi-substraat dat aan een van het substraat afwijkende potentiaal kan worden gelegd. Tijdens bedrijf wordt het isolatiegebied op althans nagenoeg dezelfde potentiaal gezet als de bedrijfsspanning van het aktieve schakelelement. Het spanningsverschil tussen het aktieve schakelelement en de omringende isolatie is daardoor klein in vergelijking met het verschil tussen de bedrijfsspanning van het schakelelement en de spanning van het substraat. Door dit geringe spanningsverschil kan het schakelelement ondanks diens hoge bedrijfsspanning op geringe afstand van het isolatiegebied worden aangebracht. Vooral indien het isolatiegebied een aantal secundaire eilandvormige delen omgeeft, waarbij in de secundaire eilandvormige delen een aantal aktieve schakelelementen zijn aangebracht, leidt dit tot een aanmerkelijke ruimtebesparing vergeleken met de bekende inrichting.

Bovendien behoeft in de inrichting volgens de uitvinding de onderlinge bedrading tussen schakelelementen die in verschillende, door het isolatiegebied omgeven, secundaire eilandvormige delen zijn aangebracht, alleen het isolatiegebied te kruisen dat op nagenoeg dezelfde spanning staat als de bedrading. Signaalverliezen als gevolg van de capacitieve koppeling tussen de bedrading en het isolatiegebied kunnen hierdoor tot een minimum worden beperkt. Dit is in het bijzonder het geval, indien op het isolatiegebied althans nagenoeg hetzelfde (wissel)signaal wordt aangelegd als op de bedrading. Een inrichting van de hier beschreven soort wordt vaak gebruikt voor de aansturing van een inductieve belasting, bijvoorbeeld de electronische ontsteking van een verbrandingsmotor, een gasontladingsbuis of een electromotor. Wanneer een bij het schakelen van een dergelijke belasting optredende inductiespanning direct over de pn-overgang van het substraat met de halfgeleiderlaag komt te staan, kan deze pn-overgang in geleiding raken waardoor het substraat met de halfgeleiderlaag wordt kortgesloten.

De inrichting volgens de uitvinding biedt de mogelijkheid het isolatiegebied als uitgang te gebruiken. Hierdoor kan in de inrichting volgens de uitvinding een dergelijke kortsluiting worden vermeden althans aanmerkelijk worden tegengegaan. De tijdens bedrijf over de pn-overgang tusen het isolatiegebied en de halfgeleiderlaag aangelegde sperspanning, vormt in dat geval een buffer waarmee een eventuele inductiespanning kan worden opgevangen. Indien de inductiespanning kleiner is dan de sperspanning blijft zowel de pn-overgang tussen de halfgeleiderlaag en het isolatiegebied als de pn-overgang tussen de halfgeleiderlaag en het substraat in de keerrichting gespannen.

In het navolgende zal de uitvinding nader worden toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en een tekening. In de tekening toont: figuur 1 een elektrisch blokschema van een halve-brugschakeling; figuur 2 een dwarsdoorsnede van een uitvoeringsvorm van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding, waarin de brugschakeling van figuur 1 is geïntegreerd; figuur 3 een elektrisch vervangingsschema van een gedeelte van de halve-brugschakeling van figuur 1;

De figuren zijn zuiver schematisch en niet op schaal getekend. In het bijzonder zijn ter wille van de duidelijkheid sommige dimensies sterk overdreven weergegeven. Halfgeleidergebieden van eenzelfde geleidingstype zijn in dwarsdoorsnede in eenzelfde richting gearceerd en zoveel mogelijk zijn in verschillende figuren overeenkomstige delen met eenzelfde verwijzingscijfer aangeduid.

Figuur 1 toont schematisch een elektrisch blokschema van een hoogspanningsschakeling, in dit geval een zogenaamde halve-brugschakeling. Van een dergelijke schakeling wordt in de praktijk veel gebruik gemaakt voor de aansturing van gasontladingsbuizen, in het bijzonder verlichting zoals TL, SL en PL, en voor de toerentalregeling van elektromotoren.

De brugschakeling omvat twee hoogspanningstransistoren PT1, PT2, die in serie tussen een voedingsgelijkspanning V++ en aarde zijn geschakeld. Hier zij overigens opgemerkt dat binnen het kader van de uitvinding geen onderscheid behoeft te worden gemaakt tussen hoogspannings- en vermogenstransistoren, en dienen beide onder de eerste term te worden verstaan. De voedingspanning is bijvoorbeeld afkomstig van het openbaar elektriciteitsnet dat een wisselspanning van circa 220 Volt (RMS) voert. Rekening houdend met spanningspieken op het elektriciteitsnet, wordt ervan uitgegaan dat de voedingsspanning V++ maximaal circa 600 Volt bedraagt. De hoogspanningstransistoren PT1, PT2 zijn in dit voorbeeld discrete NMOS-transistoren, terwijl de rest van de halve- brugschakeling in een halfgeleiderlichaam is geïntegreerd. De uitvinding is evenwel ook toepasbaar in het geval dat de hoogspanningstransistoren PT1,PT2 samen met de hoogspanningsschakeling in hetzelfde halfgeleiderlichaam zijn geïntegreerd. Vooral indien slechts betrekkelijk weinig vermogen behoeft te worden geleverd, verdient de laatste uitvoeringsvorm de voorkeur. Een dergelijke halfgeleiderinrichting, waarin zowel een of meer hoogspanningstransistoren als een schakeling opgebouwd uit laagspanningsschakelelementen zijn geïntegreerd wordt in de engelstalige literatuur gewoonlijk aangeduid als "smart"-of "intelligent power I.C." en ook zogenaamde "smart"- of "intelligent power switches" behoren tot de hier bedoelde categorie waarin de uitvinding met voordeel kan worden toegepast.

Aan een ingang IN wordt een hoogfrequent logisch signaal aangeboden met een amplitude van de orde van grootte van 5 Volt. De frequentie van het signaal kan daarbij van de orde van grootte van enkele tientallen kHz zijn. Voor de sturing van de poortelektroden 15, 25 van de transistoren PT1, PT2, beschikt de brugschakeling over twee driver-circuits I, II die ieder een transistor besturen.

Met behulp van een levelshift-circuit III wordt het niveau van het logisch signaal aangepast aan de hoogte van het uitgangssignaal, dat aan de uitgang OUT kan worden afgenomen, voordat het logische signaal aan de driver-circuits wordt aangeboden. Met behulp van de driver-circuits I, II worden afwisselend de eerste- en de tweede hoogspanningstransistor PT1 resp. PT2 aan en uit geschakeld. Aan de uitgang OUT verschijnt een bloksignaal Vqut met een amplitude van althans nagenoeg V++ en met de frequentie van het aan de ingang IN aangeboden logische signaal. Dit uitgangssignaal vormt het stuursignaal dat aan de gasontladingsbuis of de elektromotor kan worden toegevoerd.

Om de tweede hoogspanningstransistor PT2 te schakelen moet aan de poortelektrode daarvan een stuurspanning worden geleverd die hoger is dan de uitgangsspanning Vqut* Om dit te bereiken is de schakeling voorzien van een zogenaamde bootstrap-configuratie, die een capaciteit C en een diode D omvat. Met behulp hiervan kan de stuurspanning op de poortelektrode van de tweede transistor PT2 circa 15 Volt boven de uitgangsspanning vOUT worden opgeregeld, wat ruimschoots voldoende is om de transistor PT2 in geleiding te brengen.

Op de hoogspanningstransistoren PT1, PT2 na, is de halve-brugschakeling volledig in dezelfde halfgeleiderinrichting geïntegreerd wat in figuur 2 voor het driver-circuit II van de tweede hoogspanningstransistor PT2 is weergegeven. In figuur 3 is een elektrisch vervangingsschema van het tweede driver-circuit II getekend. Afgezien van de aangeboden spanningen, heeft het ander driver-circuit I dezelfde opbouw.

De inrichting omvat een halfgeleiderlichaam met een substraat 1 van een eerste geleidingstype, in dit geval van p-type silicium, en een daarop liggende halfgeleiderlaag 2 van het tegengestelde geleidingstype, hier een ongeveer 22 ^m dikte n-type siliciumlaag die epitaxiaal op het substraat 1 is gegroeid. Het substraat 1 is met boor en de epitaxiale laag 2 is met arseen gedoteerd met een concentratie van respectievelijk circa 1,2.104 en 7.104 atomen/cm3. Lokaal is de epitaxiale laag 2 zwaar met boor gedoteerd, ter vorming van een p-type isolatiezone 4 die zich uitstrekt van het substraat 1 tot het oppervlak 3 van de epitaxiale laag 2. De isolatiezone omringt een eilandvormig deel 5 van de epitaxiale laag 2, dat aan de onderzijde door het substraat 1 is begrensd.

In het eilandvormig deel 5, in het navolgende aangeduid als primair eilandvormig deel, bevindt zich volgens de uitvinding een isolatiegebied 6,7 dat een secundair eilandvormig deel 8 van de epitaxiale laag 2 geheel omgeeft. In dit voorbeeld omgeeft het isolatiegebied een aantal van dergelijke secundaire eilandvormige gebieden, waarvan er in figuur 2 vier zijn getekend. De secundaire eilandvormige gebieden 8 zijn daardoor elektrisch volledig van elkaar geïsoleerd. Het isolatiegebied 6,7 omvat een p-type begraven laag 6 alsmede een aantal p-type halfgeleiderzones 7 die de secundaire eilandvormige delen geheel omringen en zich uitstrekken van de begraven laag 6 tot aan het oppervlak 3. De begraven laag 6 en de halfgeleiderzones 7 zijn evenals de isolatiezone 4 betrekkelijk zwaar met boor gedoteerd en kunnen in dezelfde processtap als de isolatiezone 4 worden aangebracht. Een dergelijke processtap is in veel bestaande fabricageprocessen voorhanden, zodat een dergelijk proces voor de toepassing van de uitvinding niet behoeft te worden uitgebreid. De begraven laag 6 heeft in dit voorbeeld een dikte van circa 6 um en een dosis van ongeveer 1,4.1014 atomen/cm2.

In het primair eilandvormig deel 5 bevindt zich bovendien een tweede begraven laag 9, die van het n-type is en die de eerste, p-type begraven laag 6 van het substraat 1 scheidt en die grenst aan een n-type contactzone 10 welke zich tot het oppervlak 3 uitstrekt. De tweede begraven laag is circa 14 μιη dik en bevat zowel antimoon als fosfor in een dosis van respectievelijk ongeveer 1.1015 en 3.1015 atomen/cm3. In de praktijk is gebleken dat bij deze dikte en doteringsconcentratie van de tweede begraven laag 9 in combinatie met de hiervoor gegeven dotering van het substraat 1, tussen het isolatiegebied 6,7 en het substraat 1 een spanning kan worden aangelegd van meer dan 700 Volt zonder dat doorslag optreedt.

In plaats van antimoon kan ook arseen worden toegepast. In beginsel is het ook mogelijk om alleen arseen of antimoon voor de begraven laag 9 toe te passen. In dat geval dient de begraven laag echter gedurende enige tijd te worden uitgestookt voordat het boor voor de eerste begraven laag wordt aangebracht, om te compenseren voor de aanmerkelijk grotere diffusiesnelheid van boor ten opzichte van antimoon of arseen. Zonder een dergelijke compensatie is het gevaar groot dat tijdens latere temperatuurstappen, in het bijzonder de groei van de epitaxiale laag, het boor van de eerste begraven laag 6 voorbij de tweede begraven laag 9 diffundeerd en daar de doteringsconcentratie van het substraat 1 verhoogt. Dit leidt tot een sterk verlaagde doorslagspanning van de pn-overgang tussen de tweede begraven laag 9 en het substraat 1, wat de inrichting onbruikbaar kan maken. Een dergelijke verlaging van de doorslagspanning kan ook worden tegengegaan door, zoals hier, behalve antimoon of arseen tevens fosfor in de tweede begraven laag toe te passen. Fosfor heeft een met boor vergelijkbare diffusiesnelheid waarmee voldoende voor de diffusie van boor kan worden gecompenseerd en een additionele temperatuurstap achterwege kan blijven.

Een aantal aktieve schakelelementen NI, Tl, P2, N2 van de hoogspanningsschakeling zijn volgens de uitvinding in de secundaire eilandvormige delen 8 aangebracht en onderling verbonden door middel van bedrading 11, die voor de duidelijkheid in de figuur slechts schematisch is weergegeven. Tijdens bedrijf voeren deze elementen NI, Tl, P2, N2 ten opzichte van het substraat 1 nagenoeg de uitgangsspanning VquT' circa 600 Volt kan bedragen. Doordat echter binnen de schakelelementen NI, Tl, P2, N2 de spanningsverschillen betrekkelijk gering zijn, kunnen desalniettemin "normale" laagspanningselementen worden toegepast. In dit geval liggen in de secundaire eilandvormige delen 8 twee laagspanings NMOS-transistoren NI, N2, een laagspannings PMOS-transistor P2 en een laagspannings bipolaire NPN-transistor Tl.

De NMOS-transistoren NI, N2 omvatten, beide in een afzonderlijk n-type eilandvormig gebied 8, een n-type aanvoerzone 61,71 en een n-type afvoerzone 62,72. Daarbij ligt bij de ene transistor NI de aanvoerzone 61 en bij de andere transistor N2 de afvoerzone 72 geheel in een p-type halfgeleiderzone 63 resp. 73, die de zone 61,72 van het overige deel het eilandvormig deel 8 scheidt. Dit overige deel vormt samen met de andere n-type zone 62 resp. 71 transistor de afvoerzone resp. de aanvoerzone daarvan. De p-type halfgeleiderzone 63, 73 omvat een kanaalgebied van de transistor waarboven een van het halfgeleiderlichaam geïsoleerde poortelektrode 64 resp. 74 is aangebracht.

De PMOS-transistor P2 omvat een in een secundair eilandvormig deel 8 gelegen p-type aan- en afvoerzone 91, 92. Tussen de aan- en afvoerzone 91, 92 is boven een kanaalgebied van de transistor een geïsoleerde poortelektrode 94 aangebracht. De aanvoerzone 91 is via een n-type contactzone 93 met het eilandvormige deel 8 kortgesloten..

In een vierde secundair eilandvormig deel 8 is een bipolaire transistor Tl aangebracht met een n-type emittergebied 51 dat geheel door een p-type basisgebied 52 is omgeven. Het omringende eilandvormige deel 8 omvat het collectorgebied van de transistor, dat via een contactzone 53 kan worden aangesloten.

In een p-type halfgeleiderzone 7 is een n-type kathodezone 32 van een diode D2 aangebracht, waarvoor de halfgeleiderzone 7 de anode vormt.

Behalve inde secundaire eilandvormige delen 8 zijn in het primaire eilandvormige deel 5 ook een aantal laagspanningsschakelelementen Dl, T2, PI, R aangebracht. In het primaire eilandvormig deel 5 ligt een p-type kathode 31 van een diode Dl, waarvoor de contactzone 10 de anode vormt. Verder omvat het primaire eilandvormige deel een p-type basisgebied 42 en een daarin liggend n-type emittergebied 41 van een bipolaire transistor T2, waarvan het eilandvormige deel 5 het collectorgebied omvat en zijn in het eilandvormige deel 5 p-type aan- en afvoerzone 81, 82 van een PMOS-transistor PI met een geïsoleerde poortelektrode 84 aangebracht. De aanvoerzone 81 is via een n-type contactzone 83 met het eilandvormige deel 5 kortgesloten. Naast de PMOS-transistor ligt in het eilandvormig deel 5 een p-type weerstandszone 100 van een weerstand R.

Tijdens bedrijf wordt het substraat aan de meest negatieve potentiaal, in dit geval aan aarde, gelegd. Het isolatiegebied vormt de uitgang van de brugschakeling en voert de uitgangsspanning VquT die tussen aarde en de voedingsspanning V++ afwisselend hoog en laag is. Tussen het primaire eilandvormige deel 5 en het isolatiegebied 6,7 wordt via de tweede epitaxiale laag een sperspanning van circa 15 Volt gelegd, afkomstig van de bootstrap C, D, zie figuur 1. Binnen primaire eilandvormige deel 5 en binnen de secundaire eilandvormige delen 8 voeren alle zones van de daarin aangebrachte schakelelementen een spanning van minimaal V0ut tot maximaal 15 Volt daarboven. Door deze geringe potentiaalverschillen kunnen alle zones zeer dicht bij elkaar worden aangebracht, waardoor een aanzienlijke hoeveelheid ruimte wordt bespaard in vergelijking met het geval waarin alle laagspanningsschakelelementen door een aan aarde liggend isolatiegebied zouden zijn omringd. In dat geval zou voor ieder laagspanningsschakelelement een afstand van ongeveer 0,1 /xm per Volt spanningsverschil moeten worden aangehouden, wat in het beschreven geval met een voedingsspanning van maximaal circa 600 V neerkomt op een afstand van ongeveer 60 μιη per element. Doordat volgens de uitvinding de volle voedingsspanning V++ alleen tussen enerzijds het primaire eilandvormig gebied 5 en anderzijds de isolatiezone en het substraat 1 kan komen te staan, behoeft een dergelijke afstand in de hier beschreven halfgeleiderinrichting alleen tussen de isolatiezone 4 en de contactzone 10 te worden aangehouden. Om in dit gebied het elektrisch veld aan het oppervlak 3 te reduceren, zijn hier zogenaamde Mguard"-ringen 12 aangebracht.

Binnen het primaire eilandvormig gebied 5 en de secundaire eilandvormige gebieden gaan alle spanningen met V0ut op en neer, in het bijzonder ook de spanningen op de onderlinge bedrading 11. Hierdoor is er althans nagenoeg geen capacitieve koppeling tussen de bedrading en de onderlinge isolatie en kan de bedrading de onderlinge isolatie 7 zonder signaalverliezen kruisen.

Een verder voordeel van de halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding is dat door de sperspanning van 15 Volt tussen het primaire eilandvormig deel 5 en de uitgang van de inrichting, i.e. het isolatiegebied 6,7, een buffer wordt gevormd tegen inductiespanningen afkomstig van een inductieve belasting aan de uitgang. Zolang een dergelijke inductiespanning in absolute waarde lager dan 15 Volt is, blijven de pn-overgang tussen het isolatiegebied 6,7 en het primair eilandvormig gebied 5 en tussen het eilandvormig gebied 5 en het substraat 1 gesperd.

Hoewel de uitvinding in het voorgaande aan de hand van slechts een uitvoeringsvoorbeeld is beschreven, zijn binnen het kader van de uitvinding nog vele variatie mogelijk. Zo kunnen in de eerste plaats in het beschreven voorbeeld gegeven geleidingstypen, alle tegelijk, door hun tegengestelde worden vervangen, onder aanpassing van de polariteit van de aangeboden spanningen.

Zoals reeds is opgemerkt kunnen behalve de hoogspannings geïntegreerde schakeling ook de aan te sturen hoogspanningstransistoren in de inrichting zijn geïntegreerd. De hoogspanningstransistoren zijn in dat geval bijvoorbeeld laterale DMOS-transistoren met een n-type aan en afvoerzone, waarbij de transistoren ieder in ee afzonderlijk, door de isolatiezone omgeven eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag zijn aangebracht.

In plaats van een pn-overgang kan de isolatiezone ook dielektrische isolatie, zoals locos of een al dan niet met isolerend materiaal gevulde groef, omvatten. Ditzelfde geldt voor de zijdelingse isolatie van de secundaire eilandvormige gebieden.

Verder is het mogelijk om de tweede begraven laag van het tweede geleidingstype weg te laten, waarbij het isolatiegebied door een deel van de halfgeleiderlaag van het substraat is gescheiden. In het hierboven gegeven voorbeeld wordt in dat geval een additionele n-type zone aangebracht ter vorming van een anodezone voor de diode Dl.

Behalve in de hier gegeven uitvoeringsvorm van een halve brugschakeling kan de uitvinding in het algemeen steeds met voordeel worden toegepast in halfgeleiderinrichtingen waarin andere uitvoeringsvormen van de brugschakeling of andere hoogspanningsschakelingen zijn geïntegreerd.

Claims (11)

1. Halfgeleiderinrichting met halfgeleiderlichaam voorzien van een hoogspannings geïntegreerde schakeling, omvattende een substraat van een eerste geleidingstype dat is bedekt met een halfgeleiderlaag van een tweede, tegengestelde geleidingstype, waarbij in de halfgeleiderlaag een isolatiezone is aangebracht die zich over de gehele dikte van de halfgeleiderlaag uitstrekt en een eilandvormig deel daarvan omringt, met het kenmerk, dat in het genoemde, primair eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag een secundair eilandvormig deel geheel door een isolatiegebied is omgeven, dat het isolatiegebied een begraven laag van het eerste geleidingstype omvat, dat de begraven laag door een deel van de halfgeleiderlaag van het substraat is gescheiden, dat de doteringsconcentratie en dikte van het tussen de begraven laag en het substraat gelegen deel van de halfgeleiderlaag zodanig zijn dat tussen de begraven laag en het substraat een spanning van ten minste 100 v kan worden aangelegd zonder dat doorslag optreedt en dat in het secundair eilandvormig deel een aktief schakelelement van de geïntegreerde schakeling althans gedeeltelijk is opgenomen.

2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat. het isolatiegebied een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype omvat die het secundair eilandvormig deel omringt en zich uitstrekt van de begraven laag tot aan het oppervlak van het halfgeleiderlichaam.

3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat de isolatiezone een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype omvat, die zich uitstrekt van het substraat tot aan het. oppervlak van het halfgeleiderlichaam.

4. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3 met het kenmerk dat in het primair eilandvormig deel van de halfgeleiderlaag zich een tweede begraven laag van het tweede geleidingstype bevindt, die de eerste begraven laag van het substraat scheidt.

5. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 4 met het kenmerk dat de eerste begraven laag van het p-type is en met boor is gedoteerd en dat. de tweede begraven laag van het n-type is en zowel met fosfor als met arseen of antimoon is gedoteerd.

6. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat het schakelelement een veldeffecttransistor omvat met een in het secundair eilandvormig deel gelegen aanvoerzone en afvoerzone die door een kanaalgebied van een tegengesteld geleidingstype van elkaar zijn gescheiden en met een boven het kanaalgebied liggende poortelektrode.

7. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat. de aan- en afvoerzone van het tweede geleidingstype zijn, dat in het secundair eilandvormig deel een halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype is aangebracht die de aanvoerzore of de afvoerzone geheel omgeeft en dat het secundair eilandvormig deel respectievelijk de afvoerzone of de aanvoerzone van de transistor vormt.

8. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorafgaande conclusies met het kenmerk dat het isolatiegebied een aantal secundaire eilandvormige delen geheel omgeeft en onderling van elkaar isoleerd en dat in de secundaire eilandvormige delen een aantal aktieve schakelelementen althans gedeeltelijk zijn aangebracht die door bedrading onderling zijn verbonden.

9. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8 met het kenmerk dat in een eerste secundair eilandvormig deel een aan- en afvoerzone van een veldeffecttransistor zijn gelegen en dat in een tweede secundair eilandvormig deel zich een bipolaire transistor bevindt.

10. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 9 met het kenmerk dat de bipolaire transistor een een emittergebied en een colectorgebied van het tweede geleidingstype en een tussenliggend basisgebied van het eerste geleidingstype omvat, dat het basisgebied een in het tweede secundair eilandvormig deel gelegen halfgeleiderzone van het eerste geleidingstype omvat en dat het overige deel van het tweede secundair eilandvormig deel het collectorgebied omvat.

11. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies met het kenmerk dat buiten het isolatiegebied in het primaire eilandvormige deel van de halfgeleiderlaag een tweede actief schakelelement is aangebracht.