DE2516396C3 - Halbleiterbauelement mit einer Diode - Google Patents

Halbleiterbauelement mit einer Diode

Info

Publication number
DE2516396C3
DE2516396C3 DE19752516396 DE2516396A DE2516396C3 DE 2516396 C3 DE2516396 C3 DE 2516396C3 DE 19752516396 DE19752516396 DE 19752516396 DE 2516396 A DE2516396 A DE 2516396A DE 2516396 C3 DE2516396 C3 DE 2516396C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
base
zone
diode
emitter
semiconductor component
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE19752516396
Other languages
English (en)
Other versions
DE2516396B2 (de
DE2516396A1 (de
Inventor
Joachim Ing.(Grad.) 2000 Hamburg Schwarz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Original Assignee
Philips Patentverwaltung GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Philips Patentverwaltung GmbH filed Critical Philips Patentverwaltung GmbH
Priority to DE19752516396 priority Critical patent/DE2516396C3/de
Publication of DE2516396A1 publication Critical patent/DE2516396A1/de
Publication of DE2516396B2 publication Critical patent/DE2516396B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2516396C3 publication Critical patent/DE2516396C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

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
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0804—Emitter regions of bipolar transistors
    • 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
    • H01L27/04—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 a semiconductor body
    • H01L27/08—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 a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/0814—Diodes only
    • 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
    • H01L27/04—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 a semiconductor body
    • H01L27/08—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 a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082—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 a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • 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
    • H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions

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)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

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.
F i g. 1 zeigt das Schaltbild einer als Diode betriebe
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)

  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.
DE19752516396 1975-04-15 1975-04-15 Halbleiterbauelement mit einer Diode Expired DE2516396C3 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752516396 DE2516396C3 (de) 1975-04-15 1975-04-15 Halbleiterbauelement mit einer Diode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19752516396 DE2516396C3 (de) 1975-04-15 1975-04-15 Halbleiterbauelement mit einer Diode

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2516396A1 DE2516396A1 (de) 1976-10-28
DE2516396B2 DE2516396B2 (de) 1978-11-16
DE2516396C3 true DE2516396C3 (de) 1981-11-19

Family

ID=5943914

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19752516396 Expired DE2516396C3 (de) 1975-04-15 1975-04-15 Halbleiterbauelement mit einer Diode

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE2516396C3 (de)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2822911C2 (de) * 1978-05-26 1984-03-01 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Halbleiteranordnung mit mindestens einem pn-Übergang und Verfahren zu ihrer Herstellung
JPS55120164A (en) * 1979-03-12 1980-09-16 Fujitsu Ltd Semiconductor device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE489418A (de) * 1948-06-26
GB1132112A (en) * 1964-11-23 1968-10-30 Int Standard Electric Corp Transistor
DE1817497C3 (de) * 1968-12-30 1981-06-19 Ibm Deutschland Gmbh, 7000 Stuttgart Verfahren zum Einstellen des Stromverstärkungsfaktors einer oder mehrerer lateraler Transistorzonenfolgen eines vertikalen Planartransistors oder eines Planarthyristors mit mindestens zwei Emitterzonen
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

Also Published As

Publication number Publication date
DE2516396B2 (de) 1978-11-16
DE2516396A1 (de) 1976-10-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2266040C2 (de)
DE2858190C2 (de)
DE3834841C2 (de) Integrierte Anordnung in einem Substrat zur Vermeidung parasitärer Substrateffekte
DE1439922B2 (de) Schaltbares halbleiterbauelement mit einem pnpn oder einem npnp halbleiterkoerper
DE2554296A1 (de) Integrierte schaltung mit komplementaeren feldeffekttransistoren
DE2217456B2 (de) Transistorschaltung mit Antisättigungsschal tung
DE3628857A1 (de) Halbleitereinrichtung
DE69610970T2 (de) Halbleiterbauelement mit Bipolarstruktur und dessen Herstellungsverfahren
EP0520355B1 (de) Mittels Steuerelektrode abschaltbares Leistungshalbleiter-Bauelement sowie Verfahren zu dessen Herstellung
EP0052860B1 (de) Monolithisch integrierte Gleichrichter-Brückenschaltung
DE69421119T2 (de) Thyristor mit isolierten Gate und Methode, derselben zu Betreiben
DE2054863C3 (de) Spannungsverstärker
DE1216435B (de) Schaltbares Halbleiterbauelement mit vier Zonen
DE1464983B1 (de) In zwei Richtungen schaltbares und steuerbares Halbleiterbauelement
EP0239866B1 (de) Abschaltbares Halbleiterbauelement sowie Verwendung desselben
DE2913536A1 (de) Halbleiteranordnung
DE68916697T2 (de) Gate-gesteuerte Zweirichtungshalbleiterschaltungseinrichtung.
DE2016738B2 (de) Zweirichtungs-Thyristortriode
DE2531249A1 (de) Vielschicht-thyristor
DE1937853C3 (de) Integrierte Schaltung
DE1614250C3 (de) Halbleiteranordnung mit Gruppen von sich kreuzenden Verbindungen
DE2516396C3 (de) Halbleiterbauelement mit einer Diode
DE19810338A1 (de) Leistungshalbleiterbauteil
DE2925894C2 (de) Integrierte Bipolartransistor-Gatterschaltungsanordnung
DE2929133C2 (de) Schalttransistor

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
8339 Ceased/non-payment of the annual fee