DE2516396C3 - Halbleiterbauelement mit einer Diode - Google Patents
Halbleiterbauelement mit einer DiodeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Halbleiterbauelement entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs.
In Halbleiterbauelementen, die mehrere Schaltungselemente enthalten (integrierte Schaltungen), ist es
üblich, Dioden mit hoher Sperrspannung (> Uebo) als
Schaltungselemente durch den Basis-Kollektor-Übergang
einer Transistorstruktur zu realisieren. Ein Halbleiterbauelement der eingangs genannten Art war
bekannt aus Warner und Fordemwalt: Integrated
Circuits, New York 1965, Seiten 195—207.
Die Emitterzone der Transistorstruktur kann dabei
mit der Basiszone kurzgeschlossen sein.
Solche durch Transistorstrukturen realisierte Dioden sind jedoch im Durchlaßbetrieb stark verlustbehaftet, da
sich zwischen der eigentlichen, für die Diodenfunktion ausgenutzten Transistorstruktur und dem Substrat des
Halbleiterkörpers ein parasitärer Transistor ausbildet, über den ein Teil des Diodenstrcmes abfließt Dies
bedeutet, daß der Kathodenstrom wesentlich kleiner ist als der Anodenstrom.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu vermeiden und ein Halbleiterbauelement
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der durch den parasitären Transistor verursachte Verluststrom
so gering wie möglich ist
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs genannten Merkmale gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist darin zu sehen, daß es möglich ist, ohne besondere Verfahrensschritte, lediglich durch geeignete Wahl der Geometrie,
eine durch den Basis-Kollektor-Übergang einer planaren Transistorstruktur gebildete Diode so auszubilden,
daß ihr durch die unvermeidbare parasitäre Transistorstruktur in einem solchen Aufbau verursachter Verluststrom
wesentlich geringer wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 das Schaltbild der als Diode betriebenen Transistorstruktur,
F i g. 2 das Schaltbild nach F i g. 1 mit dem, den Verluststrom verursachenden parasitären Ti ansistor,
Fig.3 in schematischer Darstellung einen Schnitt
durch ein erfindungsgemäß ausgebildetes Halbleiterbauelement und
Fig.4 eine Draufsicht auf das Halbleiterbauelement
nach F i g. 3.
nen Transistorstruktur, bei der der Emitter und die Basis parallel geschaltet sind. Der Transistor arbeitet daher
invers, d. h. der Emitter wirkt als Kollektor. Bei einer
solchen in Planartechnologie praktisch ausgeführten Transistorstruktur zeigt sich nun, daß sich zwischen der
eigentlichen, für die Diodenfunktion ausgenutzten Transistorstruktur und dem Substrat des Halbleiterkörpers
ein parasitärer Transistor ausbildet, über den ein Teil des Diodenstroms abfließt
Die F i g. 2 zeigt das Schaltbild nach F i g. 1 mit dem den Verluststrom verursachenden parasitären Transistor
Tp. Wie sich dieser Figur entnehmen läßt, ist bei der
durch den invers betriebenen Transistor T\ gebildeten Diodenstruktur der Anodenstrom Ia nicht gleich dem
Kathodenstrom Ik, sondern dieser ist um einen zum Substrat des Halbleiterkörpers abfließenden Verluststrom
/^geringer.
Da der Transistor Γι invers betrieben wird, d. h. seine
Emitterzone als Kollektor wirkt, führt diese entsprechend der inversen Stromverstärkung Bi einen Teil I1
des Anodenstromes ΙΛ der Diode. Dieser Teil des
Anodenstromes wirkt dann nicht mehr als Emitterstrom des parasitären Transistors Tp.
Wie sich leicht einsehen läßt, ist der Strom /, umso
größer und damit der Verluststrom /y umso kleiner, je größer die inverse Stromverstärkung Biist
Die F i g 3 und 4 zeigen im Schnitt und in der Draufsicht ein Halbleiterbauelement, das so bemessen
ist, daß die inverse Stromverstärkung des Transistors T\ so groß wie möglich und damit der Verluststrom /ystark
herabgesetzt ist
Hierbei ist lediglich der Teil des gesamten Halbleiterbauelementes
(z. B. einer integrierten Schaltung) dargestellt, der die als Diode betriebene Transistorstruktur
enthält.
Der Halbleiterkörper besteht aus einem P-leitenden Substrat 1, auf das eine epitaktische, N-leitende Schicht
2 aufgebracht ist, von der durch eine P-Isolationsdiffusion
3 eine Insel abgeteilt ist Unter dieser Insel befindet sich eine vergrabene, N+-leitende Schicht 4.
Die die Kollektorzone der Transistorstruktur bildende N-leitende Insel 2 ist über eine N+-leitende
Kontaktzone 7 kontaktiert. In sie ist eine P-leitende Basiszone eingebracht und in diese eine N-leitende
Emitterzone 6. Diese Emitterzone ist so ausgebildet, daß sie in ihrer Mitte einen Teil 5a der Basiszone an die
Oberfläche des Halbleiterkörpers treten läßt. Teile der Emitterzone 6 und der Teil 5a sind gemeinsam von einer
Metallisierungsschicht 10 bedeckt und so beide Zonen miteinander verbunden. Um nun zu erreichen, daß die
inverse Stromverstärkung Bi und damit der Strom /,· so groß wie möglich wird, um so den Verluststrom Iv
möglichst stark herabzusetzen, ist die Übergangsfläche zwischen der Emitterzone 6 und der Basiszone 5 so groß
wie möglich gewählt. Dies bedeutet, daß das Flächenverhältnis zwischen der Emitterzone 6 und der
Basiszone 5 so gewählt ist, daß es sich dem Wert 1 so stark wie möglich nähert. Bei dem in der Fig.3 im
Schnitt und in der F i g. 4 in der Draufsicht dargestellten Halbleiterbauelement bedeutet dies, daß der Abstand d
zwischen dem Emitter-Basis- und dem Basis-Kollektor-Übergang so gering wie möglich gewählt ist.
Die Oberfläche des Halbleiterkörpers ist mit einer nur schematisch dargestellten Oxidschicht 8 bedeckt, in
nr bei dem hier betrachteten Teil des Halbleiterbauelements
zwei Öffnungen 8a und Sb freigelassen sind. Über diese Oxidschicht verlaufen Metallbahnen 9 und 10, die
das Bauelement kontaktieren. Die Metallbahn 9
3 4
kontaktiert über die öffnung Sa in der Oxidschicht die ments wird erreicht, dall der Verluststrom der Diode nur
Kollektorzone 2 und die Metallbahn 10 über die noch etwa 10% des gesamten Diodenstroms beträgt,
öffnung 86 in der Oxidschicht gleichzeitig die während bei den bekannten Basis-Kollektor-Dioden der
Emitterzone 6 und den Teil Sa der Basiszone 5. Verlustsirom etwa 90% beträgt.
Durch eine solche Ausbildung des Halbleiterbauele- ">
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Halbleiterbauelement mit einer planaren, vertikalen Transistorstruktur auf einem Substrat, die mit parallel geschalteter Emitter- und Basiszone als Diode betrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand (d) an der Oberfläche des Halbleiterkörpers zwischen dem Emitter-Basis-Übergang und dem Basis-Kollektor-Übergang so gering wie möglich gewählt ist, daß die Emitterzone (6) einen an die Oberfläche des Halbleiterkörpers tretenden Teil (5a) der Basiszone umgibt und die Oberfläche dieses Teils der Basiszone und angrenzende Oberflächenteile der Emitterzone (6) mit einer beide Zonen miteinander verbindenden Kontaktelektrode (10) bedeckt sind.
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DE1927585C3 (de) * | 1969-05-30 | 1978-10-12 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Transistor mit lateraler Emitterzone und gleichdotierter lateraler Kollektorzone |
FR2099612A1 (de) * | 1970-07-27 | 1972-03-17 | Motorola Inc |
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