Przedmiotem wynalazku jest przyrzad pólprzewo¬ dnikowy, zawierajacy wiele obszarów o róznych typach przewodnosci utworzonych w korpusie pól¬ przewodnikowym.Znany z opisu patentowego Wielkiej Brytanii nr 1 098 760 przyrzad pólprzewodnikowy zawiera plyt¬ ke pólprzewodnikowa zawierajaca przynajmniej bi¬ polarny wysokonapieciowy element pólprzewodni¬ kowy, w którego sklad wchodzi wyspowy obszar o pierwszym typie przewodnictwa stykajacy sie z plaska powierzchnia plytki, a wraz z lezacym pod nim obszarem o drugim typie przewodnictwa two¬ rzacy pierwsze zlacze p-n i równolegle do powierz¬ chni. Pierwszy obszar przynajmniej czesciowo gra¬ niczy z diugim zlaczem p-n i zwiazana z nim strefa zubozona, która jest utworzona miedzy obszarami pierwszym a trzecim o drugim typie przewodnictwa, polozonym miedzy drugim obszarem a powierzchnia.Wspomniane drugie zlacze pnn ma nizsze napiecie przebicia niz pierwsze zlacze pnn. Ponadto w rejo¬ nie polozonym w pierwszym obszarze znajduje sie strefa kontaktowa stykajaca sie przynajmniej swym brzegiem z pierwszym obszarem.W znanych planarnych przyrzadach pólprzewod¬ nikowych bipolarnych zlacze p-^n jest utworzone przez uksztaltowana w formie wyspy czesc warstwy stanowiacej pierwszy obszar, umieszczonej na podlo¬ zu stanowiacym drugi obszar, o przeciwnym typie przewodnictwa. Pierwszym obszarem moze byc na przyklad obszar bazy tranzystora bipolarnego. Po- 10 15 20 25 2 lozone równolegle do. powierzchni zlacze p-n miedzy wyspa a' podlozem jest wspomnianym wyzej pierw¬ szym zlaczem p-n. Drugie zlacze p-n jest utworzone miedzy wyspa a na przyklad wdyfundowana strefa izolacyjna o przeciwnym typie przewodnictwa, ota¬ czajaca wyspe z boku.W wielu przypadkach uzyskiwane w tych przy¬ rzadach napiecie przebicia miedzy obszarami pierw¬ szym i drugim jest za niskie. Przyczyna tego jest wystepowanie przebicia do powierzchni drugiego zlacza p-m w wyniku wystepujacego na tej powierz¬ chni rozkladu pola.-Rozklad ten jest Tezultatem wy¬ sokich koncentracji domieszek, wysokich gradien¬ tów koncentracji oraz obecnosci stanów powierz¬ chniowych na zakrzywieniu w poblizu zlacza p-n.Napiecie przebicia powierzchniowego jest nizsze od teoretycznego napiecia przebicia pierwszego zlacza pnn, okreslonego na podstawie profilu domieszko¬ wania.Prowadzone byly próby poprawy tego stanu rze¬ czy przez wytrawiania w powierzchni pólprzewodni¬ ka rowków, wchodzacych w glab do drugiego obszaru i zastepujacych wdyfuindowane strefy izo¬ lacyjne. Rozwiazanie to przynajmniej czesciowo usu¬ walo efekty brzegowe, poniewaz pozostajace zlacze p-n rozposcieralo sie wtedy równolegle do po¬ wierzchni i konczylo w rowku. Sposób ten ma je¬ dnak dwie istotne wady. Po pierwsze powierzchnia pólprzewodnikowa nie jest juz plaska i w przypad¬ ku stosowania metalizacji wystepuja problemy 116562116 562 7e wspomnianym r0&8^^*p^ano obszarze bazy* w sie strefa o wyzszej z rowkami i rosnie mozliwosc popekania metalizo¬ wanego pola. Po drugie kat przeciecia zlacza p-n, utworzonego miedzy obszarem wyzej domieszkowa¬ nym a obszarem nizej domieszkowanym, jest na ogól nieodpowiedni, z ostrym katem w obszarze o wyzszej koncentracji domieszek.W celu zlagodzenia tych problemów stosuje sie zwykle pasywacje scian rowka warstwa szklana zawierajaca^ ladunki elektryczne, zwykle ujemne, których obecnosc koryguje niewlasciwy rozklad pola na powierzchni. W wysokich temperaturach, jakie wystepuja czasem podczas pracy tranzystora wy¬ sokonapieciowego, szkla takie moga jednak utracic laiiiit|£rele5tt^^ dzialac w przewi¬ dziany dla nich s] pisie patentowym W. Brytanii fanzystorjaipolarny, w którego blizu strefy emitera, znajduje koncentracji domieszek, a war¬ stwa zubozona zlacza kolektor — baza rozciaga sie w kierunku prostopadlym az do strefy o wyzszej koncentracji-domieszek.Przyrzad pólprzewodnikowy, z plytka pólprze¬ wodnikowa zawierajaca przynajmniej bipolarny wy¬ sokonapieciowy podzespól pólprzewodnikowy z u- ksztaltowanym w formie wyspy obszarem o pierw¬ szym typie przewodnictwa, który to obszar styka sie z plaska powierzchnia plytki i tworzy z lezacym pod nim drugim obszarem o drugim typie przewo¬ dnictwa pierwsze zlacze p-n rozciagajace sie rów¬ nolegle do powierzchni, przy czym pierwszy obszar. graniczy bokami przynajmniej czesciowo z drugim zlaczem p-n i zwiazana z nim strefa zubozona, która jest utworzona miedzy pierwszym a trzecim obsza¬ rem o drugim typie przewodnictwa rozciagajacym sie miedzy drugim obszarem a powierzchnia, przy czym drugie zlacze p-n posiada napiecie przebicia nizsze od napiecia przebicia perwszego zlacza p^n, ponadto zawierajacy obszar kontaktowy stykajacy sie z powierzchnia i pierwszym obszarem oraz gra¬ niczacy przynajmniej na"bokach z pierwszym obsza¬ rem wedlug wynalazku charakteryzuje sie tym, ze koncentracja domieszek w pierwszym obszarze oraz jego grubosc sa tak male, ze po przylozeniu napiecia wstecznego miedzy pierwszy obszar a drugi obszar, strefa zubozona przynajmniej.miedzy obszarem kon¬ taktowym a trzecim obszarem rozciaga sie od pierw¬ szego zlacza p-n do powierzchni, przy napieciu przy¬ lozonym miedzy pierwszy obszar i drugi obszar, które to napiecie jest nizsze od napiecia przebicia drugiego zlacza pnn.Mierzona po powierzchni odleglosc miedzy obsza¬ rem kontaktowym a drugim zlaczem p-n jest wie¬ ksza niz odleglosc na jaka rozciaga sie wzdluz po¬ wierzchni strefa zubozona polaczona z drugim zla¬ czem p-n pirzy napieciu przebicia drugiego. zlacza p-n.Koncentracja domieszek N wyrazona w atomach/ /cm8 oraz grubosc d wyspowego pierwszego obszaru, wyrazona w cm spelnia warunek 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 z,6-102e: ya gdzie 8 jest wzgledna stala dielektryczna, E jest krytycznym natezeniem pola wyrazonym w woltach w na centymetr, przy którym nastepuje powielanie lawinowe w materiale pólprzewodnika pierwszego obszaru, L. jest odlegloscia w cm miedzy obszarem kontaktowym a drugim zlaczem p-n, a Vb jest je- dnowymiarowo obliczona wartoscia napiecia prze¬ bicia pierwszego zlacza p-n, wyrazona w woltach.Iloczyn koncentracji z domieszek N wyrazonej w atomach/cm3 oraz grubosci d wyspowego pierwszego obszaru wyrazonej w cm jest równy 3,0-105£E, a od¬ leglosc miedzy obszarem kontaktowym a drugimA zlaczem p-n spelnia warunek L1,4-10-5VB Koncentracja domieszek w przynajmniej czesci drugiego obszaru polozonej obok pierwszego obszaru jest nizsza od koncentracji domieszek w.pierwszym obszarze. • - Grubosc drugiego obszaru jest dobrana tak, ze przy napieciu przebicia pierwszego zlacza p-n stre¬ fa zubozona rozciaga sie w drugim obszarze na od¬ leglosc mniejsza od grubosci tego drugiego obszaru.Pierwszy obszar jest utworzony przez warstwe epifasjalna o pierwszym typie przewodnictwa, wy¬ konana na drugim obszarze, a ponadto calymi swy¬ mi bokami graniczy z drugim zlaczem p-n.Korzystnie wyspowy pierwszy obszar tworzy je¬ dna ze stref kolektora i bazy bipolarnego tranzys¬ tora wysokonapieciowego, a w obszarze kontakto¬ wym znajduje sie czwarty obszar pólprzewodnika o pierwszym typie przewodnictwa i o wyzszej kon¬ centracji domieszek niz w pierwszym obszarze, któ¬ ry to czwarty obszar jest otoczony przynajmniej z boku przez pierwszy obszar. Czwarty obszar w obszarze kontaktowym rozciaga sie w glab drugiego Obszaru.W czwartym obszarze jest wytworzona stykajaca sie z powierzchnia strefa emitera o drugim typie przewodnictwa otoczona calkowicie przez czwarty obszar, przy czym pierwszy i czwarty obszar tworza razem strefe bazy, a drugi obszar tworzy strefe ko¬ lektora tranzystora.W korzystnym rozwiazaniu pierwszy obszar two¬ rzacy czesc pierwszej warstwy epitaksjalnej o pierw¬ szym typie przewodnictwa jest oddzielony od pozo¬ stalej czesci pierwszej warstwy epitaksjalnej przez trzeci obszar, a drugi obszar jest wyspa drugiej war¬ stwy epitaksjalnej o drugim przewodnictwie wy¬ tworzona na podlozu o pierwszym typie przewo¬ dnictwa i oddzielona od pozostalej czesci drugiej warstwy epitaksjalnej strefa izolacyjna o pierwszym typie przewodnictwa, nie- sasiadujaca z pierwszym obszarem i trzecim obszarem a rozciagajaca sie od pierwszej warstwy epitaksjalnej w dól do podloza.Drugi obszar styka sie z lezacym pod nim nastep¬ nym obszarem o pierwszym typie przewodnictwa, który to obszar wraz z drugim obszarem, pierwszym obszarem, czwartym obszarem i strefa emitera o drugim typie przewodnictwa tworzy tyrystor. Ten nastepny obszar o pierwszym typie przewodnictwa jest polaczony z powierzchnia przez silnie domiesz¬ kowana strefe o pierwszym typie przewodnictwa, nie stykaja sie z pierwszym obszarem i trzecim ob* szarem. " ¦/5 W odmiennym korzystnym rozwiazaniu drugi ob¬ szar jest warstwa pólprzewodnika o drugim typie przewodnictwa, na której obu stronach jest wytwo¬ rzona kombinacja obszarów pierwszego obszaru, trzeciego i czwartego, a przynajmniej na jednej stronie czwartego obszaru jest wytworzona strefa powierzchniowa o* drugim typie przewodnictwa.Korzystnie w pierwszym obszarze sa wytworzone strefa bazy o drugim typie przewodnictwa i strefa emitera o pierwszym typie przewodnictway przy czym pierwszy obszar i czwarty obszar tworza ra¬ zem strefe kolektorowa tranzystora. Strefa bazy graniczy z trzecim obszarem wchodzac w glab tego obszaru. ^ Wykonany wedlug wynalazku przyrzad pólprze¬ wodnikowy zawiera korzystnie bipolarny wysoko¬ napieciowy element pólprzewodnikowy, na przy¬ klad tranzystor, w którym napiecie przebicia zla¬ cza kolektor — baza nie ulega zmniejszeniu przez powierzchniowy rozklad pola i w którym powierz¬ chnia pólprzewodnika jest zupelnie plaska.Tego rodzaju przyrzad pólprzewodnikowy zawie¬ rajacy bipolarny wyoskonapieciowy element pól¬ przewodnikowy nie wymaga stosowania zlozonych procesów pasywacji.Przyrzad wedlug wynalazku stanowiacy bipolar¬ ny tranzysor wysokonapieciowy jest izolowany od" podloza i charakteryzuje sie bardzo wysokim napie¬ ciem przebicia kolektor — baza. Jest ponadto do¬ stosowany do wytwarzania w monolitycznych ukla¬ dach scalonych.Poniewaz przy napieciu nizszym od napiecia prze¬ bicia drugiego zlacza p^n miedzy obszarami pierw¬ szym i trzecim, pierwszy obszar o pierwszym typie przewodnictwa jest juz calkowicie zubozony, napie¬ cie przebicia nie jest juz okreslone przez drugie zla¬ cze p-n, lecz glównie przez pierwsze zlacze p-n polozone równolegle do powierzchni. Po przylozeniu napiecia wstecznego miedzy drugi obszar a obszar kontaktowy, nastepuje pelne zubozenie pierwszego Obszaru i cale napiecie wsteczne zostaje przylozone miedzy obszar kontaktowy a granice strefy zubozo¬ nej w drugim obszarze, który w razie potrzeby moze byc calkowicie, zubozony przed wystapieniem prze¬ bicia.W rozwiazaniu wedlug wynalazku, poza uzyska¬ niem wysokiego napiecia przebicia zblizajacego sie w pewnych okolicznosciach do wartosci teoretycz¬ nie najwyzszej, waznym aspektem jest brak proble¬ mów z pasywacja powierzchni, dzieki calkowitemu zubozeniu pierwszego obszaru. Odpada potrzeba sto¬ sowania niestabilnych szkiel trudnych do wytwarza¬ nia, a w pewnych przypadkach mozna calkowicie pominac warstwe pasywujaca.Dla uzyskania optymalnych cech przyrzadu odle¬ glosc od brzegu obszaru kontaktowego do drugiego zlacza p-n- nie powinna b^c za mala, zapobiegajac w ten sposób wystepowaniu zoyt wysokich powierz¬ chniowych natezen pola na tym odcinku. Mierzona po powierzchni odleglosc obszaru kontaktowego do drugiego zlacza p-n powinna byc wieksza od naj¬ wiekszej, mierzonej na powierzchni, szerokosci strefy zubozonej zwiazanej z drugim zlaczem.p-n przy na¬ pieciu przebicia tego zlacza. Uzyskiwane warunki 1562 6 zubozenia pozwalaja co prawda uzyskac we wszyst¬ kich, przypadkach znaczna redukcje powierzchnio¬ wego natezenia pola, mozliwa okazala sie jednak dalsza optymalizacja napiecia przebicia, gdy ma- 5 ksymalne wartosci natezen pola wystepujacych, na drugim zlaczu pnn i na brzegu kontaktowego obsza¬ ru sa w przyblizeniu równe.Mniejsza koncentracja domieszek w drugim ob¬ szarze, przynajmniej w poblizu pierwszego obszaru, 10 od koncentracji w pierwszym obszarze umozliwia zmagazynowanie wiekszosci ladunku w zubozonej czesci drugiego obszaru i w rezultacie zmniejszenie minimalnej grubosci pierwszego obszaru.W wielu przypadkach strefa zubozona pierwszego zlacza p-n moze rozciagac sie na calej grubosci dru¬ giego obszaru. W innych przypadkach zaleca sie, aby grubosc drugiego obszaru umozliwiala rozcia¬ ganie sie strefy zubozanej drugiego obszaru przy napieciu przebicia, pierwszego zlacza p-n na odleg- 20 losc mniejsza od grubosci drugiego obszaru. W tym ostatnim rozwiazaniu nie wystepuje szkodliwy wplyw grubosci drugiego obszaru na napiecie prze¬ bicia.Choc opisana struktura pólprzewodnikowa moze byc zbudowana inaczej, przedstawione rozwiaza¬ nie jest rozwiazaniem preferowanym, miedzy inny¬ mi ze wzgledów technologicznych. Okreslaja one, ze pierwszy obszar jest utworzony przez warstwe epi- taksjalina o pierwszym typie przewodnictwa, wy¬ tworzona na drugim obszarze. Polozony obok pierw¬ szego obszaru trzeci obszar nie musi rozciagac sie na calej grubosci pierwszego obszaru — wystarczy aby przynajmniej w warunkach pracy strefa zubo- zona rozciagala sie na calej grubosci pierwszego ob¬ szaru i stykala sie z wyspowym pierwszym obszarem ' przynajmniej na czesci jego obwodu. Zaleca sie, aby pierwszy obszar byl na calym obwodzie otoczony przez drugie zlacze p-n. Czasem zaleca sie kons- trukcje, w której pierwszy obszar graniczy na czesci swego obwodu z nip. drugim zlaczem p-n, a na po- , zostalej czesci obwodu z nip. materialem izolacyjnym lusb rowkiem wypelnionym szklem pasywujacym.Wysokonapieciowym (bipolarnym podzespolem pól¬ przewodnikowym moze byc na przyklad dioda, w - której obszar kontaktowy jest elektroda lub strefa elektrodowa polaczona bezposrednio ze zródlem na¬ piecia wstecznego, strefa pólprzewodnika nie, wy¬ posazona w przewód dolaczajacy, lecz z doprowa- dzeniem do niej napiecia w inny sposób,.na przyklad przez sasiednia strefe pólprzewodnika.W korzystnym rozwiazaniu wedlug wynalazku wy¬ spowy obszar pierwszy tworzy jedna ze stref kolek¬ tora lub bazy bipolanego tranzystora wysokonapie- M ciowego. Obszarem, kontaktowym jest czwarty obszar pólprzewodnika o pierwszym typie przewo¬ dnictwa, posiadajacy wyzsza koncentracje domieszek niz pierwszy obszar i graniczacy z pierwszym ob¬ szarem przynajmniej z boku. W tym wykonaniu M czwarty obszar moze sie rozciagac albo tylko na czesci grubosci pierwszego obszaru, albo tez wcho¬ dzic czesciowo w glab drugiego obszaru.Rozwiazanie wedlug wynalazku stosuje sie do uzyskiwania zarówno dyskretnych tranzystorów wy- 63 sokanapieciowych jak i tranzystorów wchodzacych116 562 8 w sklad bardziej zlozonych podzespolów pólprze¬ wodnikowych.Tranzystor moze byc równiez czescia bardziej zlo¬ zonego podzespolu pólprzewodnikowego.Przedmiot wynalazku jest blizej objasniony w . przykladach wykonania na zalaczonym rysunku, na którym^fig. 1 przedstawia przyrzad pólprzewodniko¬ wy w przekroju, fig. 2 — zmodyfikowany przyrzad pólprzewodnikowy przedstawiony na fig. 1, fig. 3 lA * iu — latwo scalajaca sie forme przyrzadu przedstawio¬ nego na fig. 1, fig. 4 — inny przyklad wykonania przyrzadu wedlug niniejszego wynalazku w prze¬ kroju, fig. 5 — zmodyfikowany przyrzad pólprze¬ wodnikowy z fig. 4, fig. 6 — nastepny przyklad wykonania przyrzadu wedlug wynalazku w prze¬ kroju, fig. 7 — modyfikacje przyrzadu z fig. 6 w przekroju, fig. 8 i 9 przedstawiaja w przekroju przy¬ rzady pólprzewodnikowe posiadajace rózne rodzaje izolacji wysp, fig. 10 przedstawia widok z góry ko¬ lejnego przykladu wykonania wedlug wynalazku, fig. 11 — w przekroju wzdluz linii XI—XI przyrzad przedstawiony na fig. 10, ffg. 12A do 12E przedsta¬ wiaja rozklady pola dla róznych rozmiarów i kon¬ centracji, a fig. 13 przedstawia zalecana zaleznosc _ miedzy domieszkowaniem a rozmiarami wyspowego pierwszego obszaru.Aby polepszyc mozliwosci objasnienia, rysunki sa rysunkami schematycznymi bez zachowania skali.Pokazane na przekrojach obszary pólprzewodnika gg o tym samym typie przewodnictwa sa zakreskowane w tym samym kierunku.Figura 1 przedstawia w przekroju przyrzad pól¬ przewodnikowy wedlug wynalazku, symetryczny wzgledem osi M—M\ Przyrzad zawiera pólprzewo- 35 dnikowa krzemowa plytke 11, przy czym jest oczy¬ wiscie mozliwe uzycie innego materialu pólprze¬ wodnikowego. W plytce 11 jest wykonany bipolarny wysokonapieciowy podzespól pólprzewodnikowy — tu tranzystor — ze strefami emitera, bazy i kolekto- 40 ra o zmieniajacych sie na przemian typach przewo¬ dnictwa kolejno: strefa emitera typu n, strefa bazy typu p i strefa kolektora typu n. W jednej ze stref kolektora lub bazy — w tym przypadku w strefie bazy — znajduje sie wyspa pierwszego obszaru 1 45. o pierwszym typie przewodnictwa — w tym przy¬ padku typu p. Obszar 1 styka sie z plaska powierz¬ chnia 8 tworzac z lezacym pod nim obszarem 2 o drugim typie przewodnictwa — w tym przypadku typu n — pierwsze zlacze p-n 5 polozone równole- 50 gle do powierzchni 8.Pierwszy obszaT 1 graniczy brzegiem, przynaj¬ mniej czesciowo, a w tym przypadku calkowicie, z drugim zlaczem p-n 6 utworzonym miedzy pierw- • szym obszarem 1 a trzecim obszarem 3 o drugim 55 typie przewodnictwa (typ n)^o koncentracji domie¬ szek wyzszej niz w drugim obszarze 2. Zlacze 6, które rozciaga sie miedzy drugim obszarem 2 a po¬ wierzchnia 8, ma nizsze napiecie przebicia niz zlacze 5, poniewaz obszar 3 jest domieszkowany silniej niz 60 obszar 2. Obszar kontaktowy, którym w tym przy¬ padku jest czwarty obszar 4 o pierwszym typie przewodnictwa i o wyzszym domieszkowaniu niz pierwszy obszar i, zostal wykonany w pierwszym obszarze i sasiaduje z powierzchnia8. 65 Czwarty obszar 4 styka sie i graniczy przynaj¬ mniej brzegiem z pierwszym obszarem 1, tworzac z nim strefe bazy. W obszarze 4 jest wykonana sty¬ kajaca sie z powierzchnia strefa emitera 7 typu n, calkowicie otoczona przez obszar 4. Na dolnej stro¬ nie plytki 11 jest .wytworzona silnie domieszkowa¬ na warstwa 12 typu n, na która z kolei jest nalozo¬ na metalowa warstwa 13 bedaca omowym kontak¬ tem kolektora. Na powierzchnie 8 jest nalozona izo¬ lujaca elektryczna warstwa 16, w tym przypadku tlenku krzemu, wyposazona w okienka, przez które strefy 4 i 7 stykaja sie z metalowymi warstwami 14 i 15.Opisana tu struktura tranzystorowa mialaby nor¬ malnie napiecie przebicia kolektor — baza znacznie nizsze niz teoretycznie mozliwe do uzyskania na podstawie .domieszkowania róznych obszarów pól¬ przewodnika. Przebicie wystepowaloby po powierz¬ chni. Jest to rezultatem miedzy innymi stanów powierzchniowych oraz wysokiego domieszkowania obszaru 3, prowadzac do takiego rozkladu pola wzdluz powierzchni 8, w którym maksimum nateze¬ nia pola wystepuje w poblizu miejsca przeciecia sie - zlacza p-n 6 z powierzchnia.W rozwiazaniu wedlug wynalazku koncentracja domieszek oraz grubosc obszaru 1 sa tak male, ze po przylozeniu napiecia wstecznego miedzy pierw¬ szy obszar, 1 a drugi obszar 2, strefa zubozona mie¬ dzy kontaktowym obszarem 4 a trzecim obszarem 3 rozprzestrzenia sie miedzy pierwszym zlaczem * p-n 5 a powierzchnia 8, juz przy wartosciach na¬ piecia miedzy obszarami 1, 2 nizszych od napiecia przebicia drugiego zlacza p^n 6. "Wystepujace w tych warunkach granice 9 i 10 strefy zubozonej sa pokazane na fig. 1 liniami przerywanymi. Napiecie przebicia nie jest okreslone przez zlacze p-n 6, lecz glównie przez zlacze p-n 5, które w wyniku stosun¬ kowo niskiego domieszkowania obszarów 1 i 2, ma znacznie wyzsze napiecie przebicia ze wzgledu na bardziej odpowiedni rozklad pola na powierzchni.Przyrzad przedstawiony na fig. 1 wytwarza sie w sposób nastepujacy. Materialem wyjsciowym jest silnie domieszkowane podloze krzemowe 12 o prze¬ wodnictwie typu n, o rezystywnosci na'przyklad 0,001 Q cm. Na podloze to znanymi sposobami na¬ klada sie epitaksjalna warstwe 2 o grubosci okolo 40 Jim i rezystywnosci 50 Q cm — domieszkowanie 1014 atomów na cm3, na te -warstwe naklada sie z kolei epitaksjalna warstwe 1 typu p o grubosci 10 M wanie 5,5* 1014 atomów na cm3. Nastepnie metoda glebokiej dyfuzji materialu o przewodnictwie typu n, na przyklad fosforu, wytwarza sie izolacyjna stre¬ fe 3, po czym wytwarza sie tlenkowa warstwe 16.Przez okienka w warstwie 16, stosujac znane spo¬ soby dyfuzji i/lub implantacji, wykonuje sie silnie domieszkowany obszar 4 typu p o grubosci" 5,5 nm, a w nim silnie domieszkowana emiterowa strefe 7 typu n o grubosci 3 ^m. W obszarach 12, 4 i 7 wy¬ konuje sie nastepnie kontakty w formie metalowych warstw 13, 14 i 15. W ten sposób otrzymuje sie tran¬ zystor przedstawiony na fig. 1. W rezultacie wybra¬ nych dla warstw 1 i 2 wielkosci domieszkowania oraz grubosci tych warstw otoczony przez strefe .3116 562 9 10 wyspowy pierwszy obszar 1 podlega calkowitemu zubozeniu od zlacza p-n 5 do powierzchni 8 juz przy napieciu 250 V przylozonym w kierunku wstecznym na zlaczu 5 baza — kolektor. Przy dalszym zwie¬ kszaniu napiecia kolektor — baza strefa zubozona rozciaga sie w glab drugiego obszaru 2 az do wysta¬ pienia przebicia przy okolo 800 V.Odleglosc L od czwartego obszaru w kontakto¬ wym obszarze 4 do brzegu pierwszego Obszaru 1, to znaczy do zlacza p-n 6, mierzona po powierzchni, wynosi w tym przypadku 73 \im. Jest ona wieksza od odleglosci okolo 30 n-m, na jaka rozciaga sie w kierunku bocznym strefa zubozona drugiego zlacza p-n 6 z uwzglednieniem koncentracji domie¬ szek obszarów 113 przy napieciu przebicia zlacza 6 w braku zlacza 5. Napiecie to wynosi okolo 350 V.Przy zwiekszeniu napiecia kolektor — baza strefa zubozona rozciagajac sie od zlacza p-n 6 w bok w glab pierwszego obszaru 1 nie osiaga czwartego ob¬ szaru 4 przed osiagnieciem przez strefe zubozona, wychodzaca od zlacza p-n 6, powierzchni 8. W re¬ zultacie tego nie"wystepuja wysokie natezenia pola na powierzchni, a przebicie jest rezultatem wyla¬ cznie wlasnosci pierwszego zlacza p-n 5.Obliczone dla tego przypadku jednowymiarowe napiecie przebicia Vb jest napieciem, diody P+—P—N (4, 1, 2), w której calkowicie zubozony obszar miedzy obszarami 4 i 2 ma grubosc 4,5 fim.Napiecie to oblicza sie z równania VB=Ed1— 2e0£ + E2 qN2 gdzie e oznacza wzgledna stala dielektryczna;, E — krytyczna wartosc natezenia pola, przy któ¬ rym nastepuje powielanie lawinowe, wyrazo¬ na w V/cm, dj i Nj — grubosc w cm koncentracja domieszek w atomach na cm3 obszaru 1 miedzy obszara¬ mi 2 i 4, £o — przenikalnosc dielektryczna swobodnej prze¬ strzeni w faradach na cm, przy ladunku ele¬ ktrycznym wyrazonym w kulombach, N2 — koncentracja domieszek w atomach na cm3 obszaru 2.Dla tego przypadku Vb=2126 V. Przyrzad przed¬ stawiony w niniejszym przykladzie spelnia wiec równanie 2,6-10'eE Vt gdzie dla krzemu e=ll,7, E=2,5»105 V/cm, L= =7,3-10-3 cm, N=5,5«1014 cm-3 a d=10~3 cm, a wiec y-L-4,: 2,6-102eEl/_4^- =4,10-1011 N-d=5,5-1011 5,l-105eE=l,49-1012.Fig. 2 przedstawia zmodyfikowana budowe tran¬ zystora przedstawionego na fig. 1. Czwarty obszar 4 dochodzi do drugiego obszarpi 2, czesciowo równiez w niego wchodzace. W glebi obszaru 2 jest on oto- 10 15 30 czony z boku, podobnie jak to mialo miejsce w przy¬ kladzie z fig. 1, przez pierwszy obszar, 1. Rozmiary i domieszkowania sa takie same, jak w przykladzie z fig. 1. Wersja przedstawiona na fig. 2 ma zalety 5 w postaci lepszego zachowania sie tranzystora przy wyzszych czestotliwosciach i duzych gestosciach pradu, co jednakze odbywa sie kosztem pewnego zmniejszenia napiecia przebicia kolektor — baza.W przykladach podanych na fig. 1 i 2 grubosc drugiego obszaru 2 dobrana jest tak, ze dla warun¬ ków przebicia strefa zubozona jeszcze nie osiaga cal¬ kowitej grubosci drugiego obszaru 2. Jezeli grubosc obszaru 2 jest dostatecznie duza, osiagniecie tego stanu nie jest jednak konieczne dla uzyskania wy¬ maganego napiecia przebicia. Strefa zubozona moze siegac do obszaru 12 przed osiagnieciem napiecia przebicia..Figura 3 przedstawia przekrój przez latwo inte- M grujaca sie konstrukcje tranzystora, przedstawio¬ nego na fig. 1. Pierwszy obszar 1 jest tu czescia pierwszej warstwy epitaksjalnej o pierwszym typie przewodnictwa, oddzielona od pozostalej czesci tej warstwy przez trzeci obszar 3. Drugi obszar 2 jest wyspa drugiej warstwy epitaksjalnej o drugim typie przewodnictwa, wytworzona na podlozu 20 o pierw¬ szym typie przewodnictwa. Obszar 2 jesttoddzielony_ od pozostalej czesci drugiej warstwy epitaksjalnej izolujaca strefa 21 o pierwszym typie i^rzewodnic- twa, nie stykajaca sie z obszarami pierwszym 1 i trzecim 3, a rozciagajaca sie od pierwszej warstwy epitaksjalnej w dól do podloza 20. W celu zmniej¬ szenia rezystancji kolektora zastosowano zagrzeba¬ na warstwe 22, o drugim typie, przewodnietwa. Kon¬ takt 23 kolektora jest umieszczony tu na powierz¬ chni 8 strefy 3. Zgodnie z podana uprzednio, regula, przed wystapieniem przebicia zlacza p-n 6 pierwszy obszar 1 musi zostac zubozony calkowicie od zla¬ cza p-n 5 w glab do obszaru 4. 40 Figura 4 przedstawia w przekroju inny przyklad wykonania przyrzadu wedlug wynalazku. Drugi ob¬ szar 2 o drugim typie przewodnictwa styka sie tu z lezacym pod nim obszarem 30 o pierwszym typie przewodnictwa, który wraz z drugim slabo domie- 45 szkowanym obszarem 2 o drugim typie przewodnic¬ twa, slabo domieszkowanym pierwszym obszarem' 1 o pierwszym typie przewodnictwa, silnie domiesz¬ kowanym czwartym obszarem 4 o pierwszym typie przewodnictwa oraz wytworzona w nim strefa 7 60 o drugim typie przewodnictwa, tworzy tyrystor. W tym przykladzie pierwszy typ przewodnictwa jest przewodnictwem typu p, a drugi typ przewodnic¬ twa jest przewodnictwem typu n, Na obszarze 30 jest wykonany anodowy kontakt 31, na strefie 7 55 — katodowy 32, a na obszarze 4 — kontakt 33 bramki. Mozliwe jest odwrócenie typów przewo¬ dnictwa i wtedy 31 jest kontaktem katody, a 32 — kontaktem anody. Zarówno domieszkowanie jak i grubosc pierwszego obszaru wybrane sa tak, ze po 60 przylozeniu na "zlacza p-n 5 i 6 napiecia wstecz¬ nego, obszar ten ulega calkowitemu zubozeniu przed wystapieniem przebicia zlacza 6.Zlacze p^n 34 moze konczyc sie na brzegu ksztalt¬ ki pólprzewodnikowej. Przyrzad pokazany w przy- 65 kladzie na fig. 4 ma jednak budowe calkowicie11 planarna przez wytworzenie, na przyklad,w wyniku dyfuzji aluminium, glebokiej strefy 35 typu p nie stykajacej sie z obszarami 1 i 3, a laczacej obszar 30 typu p z powierzchnia 8. W rezultacie zlacze p-n 34 rozposcierajace sie wzdluz strefy 35 konczy sie równiez na powierzchni 8.Przyrzad zawierajacy tyrystor moze byc zbudo¬ wany równiez w formie przedstawionej na fig. 5.Drugi obszar 2 jest tu warstwa pólprzewodnika o drugim typie przewodnictwa, w tym przypadku typu n, po obu stronach której wytworzone zosta¬ ly kombinacje obszarów pierwszego, trzeciego i czwartego, odpowiednio 1, 3, 4 i 1% 3', 4', podob¬ nie jak w poprzednich przykladach. Na przynaj¬ mniej jednej stronie czwartego obszaru 4 jest wy¬ konana powierzchniowa strefa 7 typu n. W ten sposób otrzymuje sie tyrystor, w którym 7, 4, 1, 2, T i 4' ulozone w podanej kolejnosci 'tworza struk¬ ture m-p-m-p, dokladniej — strukture n+p+p-n~pp+, W strefach 7 i 4* wykonane sa pradowe kontakty 41 i 42, na strefie 4 wykonuje sie kontakt 43 bramki.W tym wykonaniu nie sa potrzebne glebokie strefy 35 z fig. 4.W przyrzadzie pokazanym na fig. 5 elektroda 42 moze bez przeszkód rozciagac sie na caly obszar 1.Zmodyfikowana konstrukcja opisana tu umozliwia zmiane przyrzadu na przyrzad symetryczny tak zwany triak, posiadajacy kontrolowane napiecie przebicia w obu kierunkach. W tym celu w obszarze 4', jak pokazano na fig. 5 liniami przerywanymi, wykonuje sie silnie domieszkowana strefe V typu n, w rezultacie czego otrzymuje sie strukture n-p- jn-p-,n tyrystora dwukierunkowego, w którym ele¬ ktroda 42 kontaktuje sie wylacznie z obszarem V nie liczac niezbednych zwarc lokalnych.Figura 6 przedstawia w przekroju jeszcze inny przyklad wykonania przyrzadu wedlug niniejszego wynalazku. Na dolnej stronie drugiego obszaru typu p jest wykonana wyspa pierwszego obszaru T o pierwszym typie przewodnictwa, w tym przy¬ padku typu n, tworzaca z obszarem 1 zlacze p-n 5.Wyspa ta graniczy na bokach z trzecim obszarem 3 typu p, tworzacym z obszarem 1 zlacze p-n 6.Podobnie jak w poprzednich przykladach, koncen¬ tracje domieszek dobrane sa tak, ze napiecie prze¬ bicia zlacza p-n wynikajace z domieszkowania jest nizsze od napiecia przebicia zlacza p-n 5, a gru¬ bosc obszaru 1 jest tak mala, ze po przylozeniu napiecia wstecznego na- zlacze 5 i jB obszar ten zo¬ staje calkowicie zubozony jeszcze przed wystapie¬ niem przebicia na zlaczach p-n 5 i 6.Przyrzad wedlug wynalazku moze stanowic rów¬ niez tranzystor bipolarny, wykonany analogicznie jak w podanych poprzednio przykladach. Obszar 1 tworzy wówczas nie strefe bazy lecz strefe kolek¬ tora. W obszarze 1 jest wykonana strefa 50 bazy, w której z kolei wytwarza sie silnie domieszkowana emiterowa strefe 51 typu n. Silnie domieszkowany obszar 4 obecny w wyspie obszaru 1 sluzy jako stre¬ fa kontaktowa dla obszaru kolektora utworzonego przez obszary 1 i 4.Strefa 50 bazy styka sie z obszarem 3 wchodzac w jego glab i tworzac z obszarem 1 przedluzenie zlacza p-n 6. Przyrzad przedstawiony na fig. 6 jest 562 12 symetryczny wzgledem linii M—M\ Ma on bardzo wysokie napiecie przebicia kolektor — baza. Ob¬ szar 1 ma tu koncentracje domieszek 2'1014 atomów/ /cm3, obszar 2 — 1,7-1014 atomów/cm3, grubosc ob- 5 szaru 1 miedzy powierzchnia 8 a zlaczem p-n 5 wy¬ nosi 15 urn, grubosc strefy wynosi 7 (im, a grubosc ' strefy 51 emitery i obszaru 4 wynosi 4 urn. Napiecie przebicia kolektor — baza wynioslo 1100 V. Odle¬ glosc L miedzy czwartym obszarem 4 a zlaczem 10 p-n 6 (patrz fig. 6) wynosi 175 M-m, a wiec wiecej niz odleglosc, na jaka rozciaga sie w kierunku bo¬ cznym strefa zubozona nalezaca do zlacza p-n 6 przy napieciu iprzebicia tego zlacza i nieistnieniu zlacza p-n 5. Rozwiazanie to zapobiega wystepo- 15 wanu przedwczesnych przebic powierzchniowych.Obliczone jednowymiarowo napiecie przebicia Vb jest napieciem przebicia diody N+NP (4, 1, 2), w której obszar 1 znajdujacy sie miedzy obszarami 4 i 2 a posiadajacy grubosc 11 ym, jest zubozany cal- 20 kowicie. To napiecie Vb=1445 V. Dla L= 175 [im, N=2-1014 cm-3 i d=15 \im 2,6-102eEl/-Vl- poniewaz 2,6-102£El/_Zl_ =2,19-1011 N-d = 3-1011 5,1 -105£E= 1,49 -1012.W tranzystorze przedstawionym na fig. 6 obszar 35 51 bazy jest polaczony z obszarem 2 stanowiacym podloze. W eelu otrzymania tranzystora izolowanego wzgledem podloza mozliwe jest wprowadzenie zmian, przedstawionych na fig. 7. Strefa 50 bazy jest oddzielona od trzeciego obszaru 3 przez czesc 40 obszaru 1, a zatem tranzystor jest izolowany od-po- ' dloza. Tranzystor ten jest symetryczny, na przyklad obrotowo, wzgledem osi M—M\ Miedzy strefa 50 bazy a trzeci obszar 3 mozna przylozyc napiecie stre- rujace Y± o wartosci ma przyklad kilku woltów. Po 45 przylozeniu wysokiego napiecia kolektora V2 ob¬ szary 50, 3 i 2 maja wzgledem obszaru 1 ten sam potencjal, a uzyskanie bardzo wysokiego napiecia przebicia kolektor — baza jest rezultatem calkowi¬ tego zubozenia obszaru 1. Na fig. 7 pokazano ob- 50 wód rezystorem obciazenia R.Figura 8 sluzy wykazaniu, ze nie zawsze istnieje potrzeba rozciagania trzeciego obszaru 3 przez cala grubosc warstwy 1. Jest to w przekroju tranzystor taki sam jak na fig. 1 z ta róznica, ze obszar 3 roz- 55 ciaga, sie od powierzchni 8 tylko na czesci grubosci warstwy 1. Gdy zlacza p-in 5 i 6 sa spolaryzowane w kierunku zaporowym, przy czym najlepiej jest gdy obszar^ jest polaczony z podlozem 12 w spo¬ sób pokazany na rysunku, nalezaca do zlacza 6 stre- 60 fa zubozona rozciaga sie w glab obszaru 2 przy od¬ powiedniej glebokosci obszaru 3. Zapewnia to wy¬ magana izolacje wyspy. Granice strefy zubozonej miedzy obszarami 1, 3 i 2 przy niskim napieciu wstecznym sa oznaczone przerywanymi liniami 9' 65 i 10', a granice wystepujace przy calkowitym zubo-116562 13 14 15 20 25 zeniu obszaru 1 sa oznaczone przerywanymi liniami 9 i 10.W innym wykonaniu przyrzadu obszar 3 rozcia¬ ga sie od obszaru 2 w glab obszaru 1 bez stykania sie z powierzchnia 8, co fig. 9.Jak juz podano, drugie zlacze p-n 6 nie musi graniczyc calym swym brzegiem z wyspa pierw¬ szego obszaru 1. Czescia granicy pierwszego obszaru 1 moze byc zlacze p-n 6, pozostala czesc moze byc rozwiazana w inny sposób. Na fig. 10 i 11 przedsta¬ wiono tranzystor taki sam jak na fig. 1 z tym, ze fig. 10 przedstawia ten tranzystor w widoku z gó¬ ry, a fig. 11 przedstawia tranzystor w przekroju wzdluz linii XI—XI. Na fig. 10 dla jasnosci nie po¬ kazano metalowych warstw 14 i 15. Wyspa pierw¬ szego obszaru 1 graniczy tu czesciowo ze zlaczem p-n 6, a na pozostalej czesci z zaglebionym ukla¬ dem 60 z tlenku krzemu, uzyskanym droga utlenie¬ nia miejscowego. Zubozona strefa 9, 10 w obszarze 1 rozciaga sie tu od pierwszego zlacza p-n 5 do powierzchni 8 przy przylozonym na zlacze 5 napie¬ ciu wstecznym, znacznie nizszym od napiecia, przy którym wystepowaloby przebicie powierzchniowe przy zlaczu p-rn 6 w razie nieistnienia zlacza 5.Fig. 12A do 12E przedstawiaja piec róznych mo¬ zliwosci rozkladu pola w diodzie, odpowiadajacej uksztaltowanemu w formie wyspy pierwszemu ob¬ szarowi w poprzednio omówionych przykladach.Dla jasnosci objasnienia pokazano tylko polowe dio- ,0 dy, która zaklada sie* jako symetryczna obrotowo wzgledem osi Es. Obszar 1 odpowiada wyspowemu „pierwszemu obszarowi" we wszystkich poprzednich przykladach, zlacze p-in 5 odpowiada „pierwszemu zlaczu p-n", a zlacze p-n 6 odpowiada „drugiemu zlaczu p-n". Zaklada sie, ze obszar 1 ma przewo^ dnictwo typu n, obszar 2 ma przewodnictwo typu p. Mozliwe jest oczywiscie odwrócenie typów prze¬ wodnictwa, jak to ma miejsce na fig. 1 i 2. Koncen¬ tracja domjeszek w obszarze 2 jest taka sama na wszystkich fig. 12A do 12E.Po przylozeniu napiecia wstecznego na zlacze p-n 5 i 6, to znaczy miedzy obszary 1 typu n+ (przez kontaktowy obszar n+) oraz 2 typu p", wzdluz powierzchni przechodzacej przez linie S wystepuja 45 zmiany rozkladu natezenia pola Es. Zmiany nate¬ zenia pola w kierunku pionowym maja miejsce wzdluz linii B.Figura 12A przedstaw(ia przypadek, w którym przy napieciu przebicia jeszcze nie wystepuje cal- 50 kowite zubozenie warstwy 1. Na powierzchni przy zlaczu 6 wystepuje wysoka wartosc maksymalna na¬ tezenia pola Es, które dzieki silnemu domieszkowa¬ niu obszaru 3 typu p+, jest wyzsze od maksymalnej wartosci natezenia pola E*, wystepujacego w kie- 55 runku pionowym na zlaczu 5. Pó przekroczeniu kry¬ tycznej wartosci natezenia pola elektrycznego, przy czym dla krzemu wartosc ta wynosi okolo 2,5:105 V/ /cm i zalezy w pewnym stopniu od domieszkowania, wystepuje powierzchniowe przebicie w poblizu zla- 60 cza 6, zanim strefa zubozona, pokazana na fig. 12A liniami przerywanymi, rozciagnie sie w kierunku pionowym od zlacza 5 do powierzchni.Na figurach 12B do 12E pokazano przypadki, w których koncentracja domieszek »N i grubosc d 65 40 warstwy 1 dobrane sa tak, ze przed wystapieniem przebicia powierzchniowego przy zlaczu 6 warstwa 1 jest calkowicie zubozona od zlacza 5 do powierz¬ chni. Natezenie pola Es na czesci drogi miedzy ob¬ szarami 3 i 4 jest stale, lecz na powierzchni zlacza 6 oraz na zlaczu N+N na brzegu obszaru 4 tworza sie maksima natezenia pola, jako wynik zakrzywienia brzegu zlacza N+N.W przypadku przedstawionym na fig. 12B wartosc szczytowa natezenia pola jest najwieksza przy zla¬ czu 6 i jest wyzsza od maksymalnej wartosci Et przy zlaczu 5. Oznacza to wystepowanie przebic powierzchniowych w miejscu o najwyzszych war¬ tosciach natezenia pola, lecz napiecia przebicia be¬ da wyzsze niz w przypadku z fig. 12A dzieki wie¬ kszej jednorodnosci rozkladu natezenia pola na po¬ wierzchni. Powoduje to zmniejszenie maksymalnych wartosci natezenia pola. Przypadek przedstawiony na fig. 12B moze byc uzyskany w rozwiazaniu z rys. 12A przy zachowaniu poprzedniej wielkosci domieszkowania.Na figurze 12C przedstawiono przypadek odwro¬ tny niz na fig. 12B w odniesieniu do powierzchnio¬ wego natezenia pola. Szczytowa wartosc natezenia pola na brzegu obszaru 4 jest tu znacznie wyzsza niz ta wartosc na zlaczu p-n 6. Przypadek ten wyste¬ puje gdy warstwa 1 ma bardzo wysoka rezystyw- nosc, a obszar 1 ulega zubozeniu przed wystapie¬ niem przebijajacej wartosci napiecia. Przebicie mo¬ ze tu wystapic, gdy maksymalne natezenie pola na brzegu obszaru 4 jest wyzsze od napiecia na zlaczu p-n 5.' .Przypadek pokazany na fig. 12D jest korzystny z punktu widzenia odpornosci struktury na prze¬ bicie. Koncentracja domieszek i grubosc obszaru 1 sa tu dobrane tak, ze oba powierzchniowe maksima natezenia pola sa w przyblizeniu równe. Gdy ma¬ ksymalne natezenie pola Eb jprzy zlaczu p-n jest mniejsze od maksimów na powierzchni, przebicia powierzchniowe beda wystepowaly dalej. Poniewaz jednak maksymalne wartosci natezenia pola na po¬ wierzchni, dzieki symetrii rozkladu natezenia pola, sa. tu nizsze niz przy asymetrycznym rozkladzie na¬ tezenia pola, przebicia te wystepuja przy wyzszych napieciach.' Figura 12E przedstawia przypadek, przy którym maksymalne natezenie pola na powierzchni -przy okreslonym napieciu wstecznym jest nizsze od ma¬ ksymalnego natezenia pola przy zlaczu pnn 5 dzieki odpowiedniemu doborowi domieszkowania i grubos¬ ci warstwy 1 oraz zwiekszeniu odleglosci L dla da¬ nej koncentracji domieszek w obszarze 2. Przebicie wystepuje tu zawsze we wnetrzu pólprzewodnika przy zlaczu 5, nie zas na powierzchni.Nalezy zauwazyc, ze przy zbyt malej wielkosci odleglosc L miedzy obszarem 4 a drugim zlaczem 6 natezenie pola na powierzchni rosnie, przy czym na¬ piecie miedzy obszarami 3 i 4 jest odwzorowane przez powierzchnie miedzy krzywa S a linia Es=0, a wiec przebicie powierzchniowe wystepuje przy nizszych napieciach.Przy pomocy obliczen sprawdzono, ze najkorzys¬ tniejsze wartosci napiecia przebicia leza wewnatrz pola zamknietego liniami A i B na fig. 13, gdzie na116 562 15 16 osi poziomej podany jest iloczyn koncentracji do¬ mieszek N w atomach/cm3 i grubosci d w cm obsza¬ ru 1 dla krzemu, a 'na osi pionowej podano wartosc W^r- (L —w cm, Vb — w V). Napiecie VB jest Vb jednowymiarowo obliczona wartoscia napiecia prze¬ bicia zlacza 5, co w odniesieniu do fig. 12A do 12E oznacza napiecie przebicia struktury N+N~P~ przy zalozeniu jednorodnosci koncentracji domieszek w obszarach 1 i 2, a zatem ostro przebiegajacego zla¬ cza p-n 5. Zaklada sie tez; ze obszar 4 o przewod¬ nictwie N+ ma tu pomijalnie mala rezystancje sze¬ regowa a struktura N+N"P~ rozciaga sie nieskoncze¬ nie daleko we wszystkich kierunkach prostopadlych do osi Es. Przy tych zalozeniach fikcyjne napiecie przebicia VB moze byc obliczone w bardzo prosty sposób, podany na przyklad w publikacji S, M. Sze „physics of Semiconducter Devices", Wiley a. Sons, New York 1969, rozdzial 5.Jezeli materialem pólprzewodnikowym jest krzem, dla wartosci iloczynu N-d lezacych miedzy liniami A i B, to znaczy dla 7,6 -108 Yt- spelniony jest warunek z fig. 12D czyli symetryczny rozklad na powierzchni.Jezeli maja byc spelnione równiez warunki z fig. 12E, to-znaczy symetryczny rozklad pola na powierz¬ chnia przebiciem ma zlaozu 5, nalezy wybierac wa¬ runki dla L, N i d lezace w poblizu linii C na fig. 13. ¦¦ . • L.Dla-y—^1,4-K)-5 istnieje N-d=9-10u cm-2.Jak juz powiedziano, wartosci z lig. 13 dotycza krzemu, posiadajacego krytyczne natezenie pola E okolo 2,5*105 V/cm i stala dielektryczna okolo 11,7.Ogólnie dla materialów pólprzewodnikowych po¬ siadajacych okreslona stala dielektryczna e i kry¬ tyczne natezenie pola E spelniony jest miedzy li¬ niami A i B warunek Vb 2,6-102eE-j^ a dla linii C N-d=3-105eE Wartosci c i E moga byc przez kazdego fachowca znalezione w dostepnej literaturze. Dla krytycznego natezenia pola E mozna tu polecic, na przyklad pu¬ blikacje S. M. Sze „Physics of Semiconductor Devi- ces", Wiley a. Sons, New York ~1969; strona 117 rys.25. * Na podstawie opisu podanego tu w odniesieniu do fig 12A do 12E oraz 13 wybiera sie wartosci do~ mieszkowania i rozmiary dajace najlepsze rezul¬ taty w danych, warunkach w celu otrzymania tran¬ zystora polowego wedlug niniejszego wynalazku.Nie zawsze jest niezbedne lub celowe dazenie do eliminacji przebic powierzchniowych w kazdych wa¬ runkach (fig. 13 krzywa C). Nie zawsze bedzie rów¬ niez niezbedna praca w obrebie linii A i B z fig. 13, poniewaz równiez poza tymi liniami jest mozliwe uzyskanie wysokich powierzchniowych napiec prze- 5 bicia. Zawsze jednak musi byc dotrzymany warunek pelnego zubozenia wyspowego obszaru w kierunku pionowym przed wystapieniem przebicia powierz¬ chniowego.Niniejszy wynalazek nie jest ograniczony do^opi- ^ sanych tu rozwiazan. Na przyklad wszystkie typy przewodnictwa moga byc jednoczesnie zastapione przez typy przeciwne przy odwróceniu biegunowos¬ ci przylozonych napiec. Zamiast krzemu mozna uzyc jakiegokolwiek innego materialu pólpnzewodniko- 15 wego, na przyklad germanu, zwiazku AmBy np.GaAS, lub tez kombinacji róznych materialów pól¬ przewodnikowych tworzacych tak zwane heterozla- cze. Dla wytworzenia izolujacej warstwy 16 oraz metalowych warstw kontaktowych mozna wykorzy- 20 stac, kazdy material, stosowany dotego celu.Przyrzad pólprzewodnikowy, w którym wykorzys¬ tuje sie niniejszy wynalazek nie musi byc tran¬ zystorem. Na przyklad, w razie pominiecia emite- rowej strefy 7 z fig. 1 powstaje dioda wysokonapie¬ ciowa z elektrodami 14 i 15.Zastrzezenia patentowe 30 i. Przyrzad pólprzewodnikowy, z plytka pólprze¬ wodnikowa zawierajaca przynajmniej bipolarny wysokonapieciowy podzespól pólprzewodnikowy z uksztaltowanym w formie wyspy obszarem o pierwszym typie przewodnictwa, który to obszar 35 styka sie z plaska powierzchnia plytki i tworzy z lezacym pod nim drugim obszarem o drugim ty¬ pie przewodnictwa pierwsze zlacze p-n rozciagajace sie równolegle do powierzchni, przy czym pierw¬ szy obszar graniczy bokami przynajmniej czesciowo 40 z drugim zlaczem p-n i zwiazana z nim strefa zu¬ bozona, która jest utworzona miedzy pierwszym -a trzecim obszarem o drugim typie przewodnictwa rozciagajacym sie miedzy drugim obszarem a po¬ wierzchnia, przy czym drugie zlacze p-n posiada 45 napiecie przebicia nizsze od napiecia przebicia pierwszego zlacza p-n, ponadto zawierajacy obszar kontaktowy stykajacy sie z powierzchnia i pierw¬ szym obszarem oraz graniczacy przynajmniej na bokach z pierwszym obszarem, znamienny tym, ze 50 koncentracja domieszek w pierwszym obszarze (1) oraz jego grubosc sa tak male, ze po przylozeniu napiecia wstecznego miedzy pierwszy obszar (1) a drugi obszar (2) strefa zubozona przynajmniej miedzy obszarem kontaktowym (4) a trzecim ob- 55 szarem (3) rozciaga sie od pierwszego zlacza pin (5) do powierzchni (8), przy napieciu przylozonym mie¬ dzy pierwszy obszar (1) i drugi obszar (2), nizszym od 'napiecia przebicia drugiego zlacza p-n (6). 2. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze 00 mierzona po powierzchni (8) odleglosc (L) miedzy obszarem kontaktowym (4) a drugim zlaczem p-n (6) jest wieksza niz odleglosc na jaka rozciaga sie wzdluz powierzchni (8) strefa zubozona polaczona z 'drugim zlaczem p-n (6) przy napieciu przebicia 05 drugiego zlacza p-n (6). f116 562 17 18 3. Przyrzad wedlug zastrz. 2, znamienny tym, ze koncentracja domieszek N wyrazona w atomach /cm3 oraz grubosc d wyspowego pierwszego obszaru (1) wyrazona w cm spelnia warunek 2,6-102eE V'^- gdzie e jest wzgledna stala dielektryczna, E jest krytycznym natezeniem pola wyrazonym w woltach na centymetr, przy którym nastepuje powielanie lawinowe w materiale pólprzewodnika pierwszego obszaru (1), L jest odlegloscia w cm miedzy ob¬ szarem kontaktowym (4) a drugim zlaczem p-n (6), a Vb jest jednowymiarowo obliczona wartoscia na¬ piecia przebicia pierwszego zlacza p-n (5), wyrazo¬ na w woltach. 4. Przyrzad wedlug zastrz. 3, znamienny tym, ze iloczyn koncentracji domieszek N wyrazonej w atomach/cm3 oraz grubosci d wyspowego pierwszego obszaru (1) wyrazonej w cm jest równy 3,0-105eE, a odleglosc a drugim zlaczem p-n (6) spelnia warunek L^ 1,4-10-5 VB. 5. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze koncentracja domieszek w przynajmniej czesci dru¬ giego obszaru (2) polozonej obok pierwszego obszaru (1) jest nizsza od koncentracji domieszek w pierw¬ szym obszarze (1). 6. Przyrzad wedlug zastrz. 5, znamienny tym, ze grubosc drugiego obszaru (2) jest dobrana tak, ze przy napieciu przebicia pierwszego zlacza p-n (5) strefa zubozona rozciaga sie w drugim obszarze (2) na odleglosc mniejsza od grubosci tego drugiego ob¬ szaru (2). 7. Przyrzad wedlu zastrz. 5, znamienny tym, ze pierwszy obszar (1) jest utworzony przez warstwe epitasjalna o pierwszym typie przewodnictwa, wy¬ konana na drugim obszarze (2). 8. Przyrzad wedlug zastrz. 7, znamienny tym, ze pierwszy obszar (1) calymi swymi bokami graniczy z drugim zlaczem pnn (6). 9. Przyrzad wedlug zastrz. 8, znamienny tym, ze wyspowy pierwszy obszar (1) tworzy jedna ze stref kolektora i bazy bipolarnego tranzystora wysokona¬ pieciowego, a w obszarze kontaktowym (4) znajduje sie czwarty obszar pólprzewodnika o pierwszym typie przewodnictwa i o wyzszej koncentracji do¬ mieszek niz w pierwszym obszarze (1), który to czwarty obszar jest otoczony przynajmniej z boku przez pierwszy obszar (1)« 10. Przyrzad wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze czwarty obszar w obszarze kontaktowym (4) rozcia¬ ga sie w glab drugiego obszaru (2). 11. Przyrzad wedlug zastrz. 9 albo 10, znamienny tym, ze w czwartym obszarze w obszarze kontakto¬ wym (4) wytworzona stykajaca sie z powierzchnia strefa emiterowa (7) o drugim typie przewodnictwa 5 otoczona calkowicie przez "czwarty obszar, przy czym pierwszy obszar (1) i czwarty obszar tworza razem strefe bazy, a drugi obszar (2) tworzy stre¬ fe kolektora tranzystora. 12. Przyrzad wedlug zastrz. 11, znamienny tym, 10 ze pierwszy obszar (1) tworzacy czesc pierwszej warstwy epitaksjalnej o pierwszym typie przewo¬ dnictwa jest oddzielony od pozostalej czesci pierw¬ szej warstwy epitaksjalnej przez trzeci obszar (3), a drugi obszar (2) jest wyspa drugiej warstwy epi- 15 taksjalnej o drugim typie przewodnictwa wytwo¬ rzona na podlozu (20) o pierwszym typie przewo¬ dnictwa i oddzielona od pozostalej czesci drugiej warstwy epitaksjalnej strefa izolacyjna (21) o pier¬ wszym typie przewodnictwa, nie sasiadujaca 20 z pierwszym obszarem (1) i trzecim obszarem (3), a rozciagajaca sie od pierwszej warstwy epitaksjal¬ nej w dól do podloza (20). 13. Przyrzad wedlug zastrz. 11, znamienny tym, ze drugi obszar (2) styka sie z lezacym pod nim nastepnym obszarem (30) o pierwszym typie prze¬ wodnictwa, który to obszar (30) wraz z drugim ob- , szarem (2), pierwszym obszarem (1), czwartym obsza¬ rem w obszarze kontaktowym (4) i stfefa emitera (7) o drugim typie przewodnictwa tworzy tyrystor (Fig. 4). 14. Przyrzad wedlug zastrz. 13, znamienny tym, ze nastepny obszar (30) o pierwszym typie prze¬ wodnictwa jest polaczony z powierzchnia (8) przez silnie domieszkowana strefe (35) o pierwszym typie przewodnictwa, nie stykajaca sie z pierwszym ob¬ szarem (1) i trzecim obszarem (3). 15. Przyrzad wedlug zastrz. 13, znamienny tym, ze drugi obszar (2) jest warstwa pólprzewodnika 40 o drugim typie przewodnictwa^na której obu stro¬ nach jest wytworzona kombinacja obszarów pierw¬ szego obszaru (1, 1'), trzeciego obszaru (3, 3') i czwartego obszaru w obszarze kontaktowym (4, 4'), a przynajmniej na jednej stronie czwartego ob- 45 szaru w obszarze kontaktowym (4, 4') jest wytwo¬ rzona strefa powierzchniowa (7, 7') o drugim typie przewodnictwa. 16. Przyrzad wedlug zastrz. 9, znamienny tym, ze w pierwszym obszarze (1) sa wytworzone strefa ba- 50 zy (50) o drugim typie przewodnictwa i^ strefa emi¬ tera (51) o pierwszym typie przewodmctwa, przy czym pierwszy obszar (1) i czwarty obszar w obsza¬ rze kontaktowym (4) tworza razem strefe kolekto¬ rowa tranzystora. 55 17. Przyrzad wedlug zastrz. 16, znamienny tym, ze strefa bazy (50) graniczy z trzecim obszarem (3) wchodzac w glab tego obszaru. 30 35116 562 12 5 7 <¦ 13 1 pjg 2 T 42 4' V 31 L A J , U' I I I S[ BO; 1 | | 4 16 8 50 /51 Fig. 5 J^jg^fc^j^1 ^^ 5 ii -^ Fig. 6 2 M 1 lS 13 9' 12 Fig. 8 Fig. 9 i 1 5^- 1- 3-1 r 7 4 V ( ? 1 ir 60 Fig. 10 16 3 6 1 10 15 7 14 4 8 60 Fig. 11116 562 JL -s ,10 1 t-Es I L^4 !„r P*i^-T---^ ^ t EsJ 2 5 B Eb 12 B 6 V^__P___5 2 % 12C \^-Mt - 4 lh=t£-T d 6 \ P" 5 2 B Eb 12D -4 °* n.I 2' L L_ 44#. t 12^ FIG.12 (cmV-1) 22 20 18 16 Vi 12 10 8 4- 0- ^ A _ Lic 10 12 -N.d(cm'^) FIG13 PL PL PL