DE2133430A1

DE2133430A1 - Planar-vierschichtdiode

Info

Publication number: DE2133430A1
Application number: DE19712133430
Authority: DE
Inventors: Juergen Dipl Phys Schild
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1971-07-05
Filing date: 1971-07-05
Publication date: 1973-01-18
Also published as: FR2144685A1; NL7208853A; IT956902B; GB1346727A

Description

SIE35ENS AKTIENGESEILSCHAFT München 2, -ü J(JL 1971 Berlin und München Wittelsbacherplatz 2

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Planar-Vierschichtdiode

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Planar-Vierschichtdicke mit lateraler Anordnung eines der Teiltransistoren und mit; einer auf einer Isolationsschicht über der Basis dieses Teiltransistors angeordneten Metallelektrode.

Wie "bekannt kann eine Vierschichtdiode aus zwei komplementären Transistoren aufgebaut angesehen werden. Führt man eine derartige Diode in Planartechnik aus, so ergibt sich

ispielswei.se das in Fig. 1 schematisch dargestellte System. Dabei ist in einem Halbleiterkörper 1, der beispielsweise aus η-leitendem Silizium besteht, eine entgegengesetzt dotierte (im Beispiel p-leitende) Diffusionszone 2 und weiterhin eine Difiusions-Zonenfolge 3, 4 vorgesehen,■die im Beispiel p- bzw. η-leitend sind. Diese Zonen werden durch in der Planartechnik übliche Diffusions- und Maskierungsprozesse unter Ausnutzung einer Isolationsschicht 9 - in aller Regel eine SiliziumdioxidschJLeht - hergestellt. Die Zonen 1, 2, 3 und 4 sind mit entsprechenden Kontakten 5» 6, 7 und 8 versehen. Daraus ergibt sicfc. eine Vierschichtdiode, deren Anode durch die Zone 2 mit zugehörigem Kontakt 6, deren Anodengitter durch die Zone 1 mit zugehörigem Kontakt 5_f deren Kathode durch die Zone 4 mit zugehörigem Kontakt 7 und deren Kathodengitter durch die Zone mit; zugehörigem Kontakt 8 gebildet wird.

Ben Aufbau dieser Vierschichtdiode kann man als aus zwei Transistoren gebildet betrachten, von denen der eine als Vertikaltransistor mit den Zonen 4, 3 und 1 und der andere als Lateraltransistor mit den Zonen 3» 1 und 2 gebildet wird.

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Im Betrieb einer derartigen Diode liegt nun zwischen der Anode 2, 6 und der Kathode 4, 7 eine zu schaltende; Spannung, wobei der Durchschaltpunkt durch Steuerspannungen an einem, der Gitter 3, 8 oder 1, 5 beeinflußbar ist. Je nach Polarität der zwischen Anode und Kathode liegenden Spannung ist im gesperrten Zustand zwischen Anode und Kathode immer einer der die Zone 1 zwischen den Zonen 2 und 3 begrenzenden pn-Übergänge gesperrt. ' - ■- - '

Bei Betrieb unter Spannung und Temperatur neigen diese Dioden nun zur Instabilität, was zu einer Sperrstromerhöhung sowie einer Abnahme der Schaltspannung und des Haltestroms führt. Diese Instabilitäten ergeben sich aufgrund von Channel—Bildungen an der Oberfläche der Mittelzone 1 (Basis) des lateraltransistors 31 1, 2. . .

Man hat bereits versucht, Vierschichtdioden der in Rede stehenden Art dadurch zu stabilisieren, daß die Kontakte 6 und 7 über die die Mittel zone 1 begrenzenden pn-Übergänge übergreifen (siehe Fig. 1). Damit ist.es jedoch lediglich möglich, die Stabilität bei einer Polarität der zwischen Anode 2,-6 und Kathode 4, 7 liegenden Spannung zu verbessern. Bei umgekehrter Polarität der angelegten Spannung wirkt sich diese Maßnahme dagegen negativ aus.

Es ist weiterhin auch versucht worden, die Stabilität dadurch zu verbessern, daß eine Metallelektrode über der Mittelzone (Basis des Lateraltransistors) vorgesehen wird, welche die angrenzenden pn-Übergänge überdeckt. Eine derartige Ausbildung ist in Pig. 2 dargestellt, in der die genannte Metallelektrode mit 10 bezeichnet ist. Im übrigen·sind in Fig. 2 gleiche Elemente wie in Fig. 1 mit gleichen Bezugszeichen versehen. Damit kann jedoch die Stabilität auch nicht wesentlich verbessert werden. Hält man nämlich das Potential der Elektrode 10 dadurch fest, daß man sie an eine der übrigen Elektroden anschließt, so ist die Wirkung die gleiche, wie dies anhand der

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übergreifenden Elektroden 6, 7 nach'Fig. 1 geschildert wurde. Läßi; man andererseits das Potential der Elektrode 10 offen, so? führt das zwar bei niedrigen Spannungen zu einer Sperrstromvexaainderung zwischen Anode 2, 6 und Kathode 4, 7; bei höheren Spannungen ergibt sich jedoch ein vorzeitiger Durchbruch.

Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die Sperreigenschaften und die Stabilität von Viersdhichtdioden der in Rede stehenden Art weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Metallelektrode mit der Basis des lateralen Teiltransistors leitend verbunden ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand von Pig. 3, die eine Vierschichtdiode mit erfindungsgemäß ausgebildeter Metallelektrode zeigt. Elemente, die mit denen nach des. Fig. 1 und 2 übereinstimmen, sind auch in Mg. 3 mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Bei. dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 greift eine Metall» elektrode 12 durch, die Isolationsschicht 9 hindurch und bildet mit; der Zone 1 über eine Zone 11, welche gegenüber der Zone hochdotiert ist und gleichen Leitungstyp besitzt, einen ohm¹sehen Kontakt.

Die leitende Verbindung zwischen Elektrode 11 und der Mittelzone 1 muß natürlich nicht in der in Figur 3 dargestellten Form hergestellt sein. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann die Verbindung von außen mit der Elektrode 5 erfolgen.

Die Metallelektrode 12 kann dabei entweder die gesamte Basisfläche oder eine um die Breite von Raumladungszonen 13, 14 der die Basis begrenzenden pn-Übergänge verminderte Fläche der Basis überdecken.

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Gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung, welche in Fig. 4 im Ausschnitt dargestellt ist, kann der Kathpdenkontakt 7 die Kathodengitterzone 3 isoliert als Potentialelektrode überdecken, wobei er sich bis.zum Rand der Kathodengitterzone über die Isolationsschicht 9 erstreckt. Dadurch ist eine weitere Stabilitätsverbesserung möglich.

6 Patentansprüche
4 Figuren

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2 09 8.83/GSU-?

Claims

Patentansprüche

1. ) ./Planar-Vierschichtdiode mit' lateraler Anordnung eines ^—' der Teiltransistoren und mit einer auf einer Isolationsschicht über der Basis dieses lateralen Teiltransistors angeordneten Metallelektrode, dadurch g e -. kennzeichnet, daß die Metallelektrode (12) mit der Basis (1) des lateralen Teiltransistors (3,1,2) leitend verbünden ist.

2.) Tierschichtdiode nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet , daß die Metallelektrode (12) über eine gegenüber der Basis (1) hochdotierte, den gleichen Leitungstyp wie die Basis besitzende Zone (11) an die Basis angeschlossen ist. .

3.) Vierschichtdiode nach Anspruch 1, dadurch ge- ■-. kennzeichnet , daß die Metallelektrode (12) durch eine äußere Verbindung mit dem Basiskontakt (5) leitend verbunden ist.

4.) Vierschichtdiode nach einem der Ansprüche T bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelektrode (12) die gesamte Basisfläche überdeckt.

5.) Vierschichtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Metallelektrode eine um die Breite der Raumladungszonen (13,14) der die Basis (1) begrenzendeh pn-Übergänge verminderte Fläche der Basis überdeckt.

6.) Vierschichtdiode nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenkontakt (7) die Kathodengitterzone (3) isoliert als Potentialelektrode überdeckt.

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