DE2639799A1

DE2639799A1 - Halbleiterverbundanordnung

Info

Publication number: DE2639799A1
Application number: DE19762639799
Authority: DE
Inventors: Gerald Dipl Ing Muendel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1976-09-03
Filing date: 1976-09-03
Publication date: 1978-03-09
Also published as: US4178603A; IT1087375B; DE2639799C2; FR2363895A1; JPS63953B2; FR2363895B1; JPS5331976A

Description

SIEICENS AKTIENGESELLSCHAFT [^ Unser Zeichen Berlin und München VPA TB P 1 1 2 O BRD

Halbleiterverbundanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiterrerbundanordnung, bei der ein Planartransistor und eine Schottkydiode in einem gemeinsamen Halbleiterkristall derart vereinigt sind, daß die Schottkydiode durch interne Kopplung im Halbleiterkristall das elektrische Verhalten des Planartransistors merklich beeinflußt.

Solche Vorrichtungen sind beispielsweise aus "Electronics" (July 21, 1969) S. 74-80 und aus «Wiss. 3er. AEG-Telefunken" 46 (1972) 3, S. 130 - 140 bekannt. Diese befassen sich mit der Aufgabe, schnell schaltende Transistoren herzustellen.

Eine der bekannten Möglichkeiten, die Sättigung von Transistoren im Interesse kurzer Schaltzeiten zu vermeiden, besteht in der Verwendung einer sogenannten "Clampdiode" entsprechend dem Prinzip von Baker zwischen der Basiszone und der Kollektorzone des Planartransistors. Da die Clampdiode eine kleinere Flußspannung als der Basis-Kollektor-pn-Übergang des Planartransistors haben soll, wird als Clampdiode manchmal eine Schottkydiode eingesetzt. Die daraus resultierende Anordnung ist in Fig. 1 im Schnitt und in Fig. 2 in Form eines Ersatzschaltbildes dargestellt.

Auf einem aus einkristallinem Silicium bestehenden Substratkristall 1, z. B. vom ρ -Typ, ist zunächst ein Oberflächenbereich 2 vom η -Typ durch Diffusion und/oder Implantation erzeugt. Diese ist mit einer η-leitenden epitaktischen Siliciumschicht 3 bedeckt, deren Dotierungskonzentration so gewählt ist, daß sie die Grundlage des Kollektors 4 des Planartransistors T bildet. In üblicher Weise ist durch maskierte Diffusion und/oder Implantation an der Oberfläche der epitaktischen Siliciumschicht 3 die Basiszone 5 des Transistors (vom

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p-Typ) und in dieser die Emitterzone 6 (vom n⁺-Typ) erzeugt. Außerdem kann ein n⁺-leitender Kollektorkontaktierungskanal 7 bis zur vergrabenen Zone 2 vorgetrieben sein, über den der Hauptteil des Kollektorstroms des Planartransistors T über die Kollektorelektrode 8 geführt wird. Zur Kontaktierung der Emitterzone 6 ist die Emitterelektrode 9, zur Kontaktierung der Basiszone 5 die Basiselektrode vorgesehen. Diese erstreckt sich über den Basis-Kollektor-pn-Übergang hinweg und ist in ihrem an der Grenze zu dem η-leitenden Silicium der epitaktischen Schicht 4 befindlichen Teil 11 so ausgestaltet, daß sie einen Schottkykontakt zur Zone 3 bzw. 4 bildet. Die durch diesen Schottkykontakt gegebene Schottky-diode D ist so beschaffen, daß sie in Sperrichtung liegt, sobald auch der Basis-Kollektor-pn-Übergang des Planartransistors gesperrt ist.

Beim Einschalten des Transistors T fließt zunächst der gesamte Ansteuerstrom in die Basis 5 des Transistors und bewirkt eine rasche Betriebsbereitschaft. Vor dem Eintritt des Sättigungszustands fließt der größte Teil des Ansteuerstroms über die Schottky-diode D zum Kollektor 4 des Transistors T. Durch diese Sättigungsverhinderung kann der Transistor T schnell ausgeschaltet werden.

Das Ersatzschaltbild der Anordnung ist in Pig. 2 dargestellt. Die Bedeutung der dort angegebenen Widerstände läßt sich unmittelbar aus Fig. 1, in der sie ebenfalls eingezeichnet sind, entnehmen. 9 bedeutet den Emitteranschluß, 8 den Kollektoranschluß und 10/11 den aus Pig. 1 ersichtlichen kombinierten Schottky-Basiskontakt. Lg ist der Basisstrom des Transistors T, Ι~ der Strom der Schottky-diode D, I_c der Kollektorstrom von T.

Bei hinreichend großer Stromverstärkung des Transistors T ist nach dem Eins ehalt Vorgang der Diodenstrom I* etwa gleich dem Ansteuerstrom I_B und Ijj. Pur die Ralisierung sehr kurzer Schaltzeiten wählt man eine möglichst hohe Übersteuerung des Transistors T. Das Verhältnis von Kollektorstrom I_c zum Ansteuerstrom I-g und I^ liegt dann z. B. im Bereich von 4:1 bis 1:1. Es ist also I_n 1-,,.

Sowohl Ijj als auch Iq bewirken einen Spannungsabfall· am inneren

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Kollektorwiderstand Rqj· Dadurch wird die äußere Restspannung U_Q erhöht, was unerwünscht ist, da im allgemeinen U gegen die Basis-Emitterstrecke eines nachgeschalteten Transistors arbeitet und ein ausreichender Pegelabstand gesichert sein muß. Ein weiterer Nachteil des Spannungsabfalls an IUj ist die Abschwächung der Clampwirkung der Schottkydiode D, was ein Absinken der inneren Restspannung U_Q und damit eine Arbeitspunktverschiebung zur Sättigung hin bewirkt.

Deshalb sollte der Wert des Widerstandes Rqj und der Bahnwiderstand R, = R_d1 +Rj? der Schottky-diode D möglichst klein gemacht werden. Dies gelingt, indem man z. B. die Dotierungskonzentration in der epitaktischen Schicht 4 und/oder in dem Buried-Layer 2 möglichst hoch einstellt bzw. die Gesamtstärke der epitaktischen Schicht 4 klein macht bzw. durch Anwendung größerer Strukturen. Durch größere Flächen und höhere Dotierung werden jedoch die Sperrschichtkapazitäten und damit die Schaltzeit vergrößert. Überdies steigt bei Anwendung dünner epitaktischer Schichten 4 wegen der geringen Toleranzen der technologische Aufwand.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die genannten Nachteile bei stark übersteuerten Schottky-Tran3istoren der beschriebenen Bauart zu beheben.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Kopplungsgrad zwischen der Schottkydiode und dem Kollektorbahnwiderstand des Planartransistors durch quer zum Kopplungsweg verlaufende Dotierungsinhomogenitäten verändert, insbesondere verkleinert wird.

Zunächst soll die Erfindung anhand einer Verbesserung des in Pig. und 2 dargestellten Schottkytransistors mit Hilfe der Pig. 3 bis näher erläutert werden.

Bei einer Schottkytransistoranordnung gemäß der Erfindung ist die durch den Kollektorbahnwiderstand R_Cj bedingte Verkopplung zwischen Schottkydiode und Kollektorstromkreis reduziert. Hierzu ist die vergrabene Zone 2 der in Pig. 1 dargestellten konventionellen Bauart in zwei Abschnitte 2¹ und 2" unterteilt, wobei der eine dieser beiden

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Abschnitte, der Abschnitt 2^f , in unmittelbarem Zusammenhang mit dem Kollektorkontaktierungskanal 7 stehen kann, während der der Schottkydiode D näherliegende Abschnitt 2" ohne Verbindung mit dem Kollektorkontaktierungskanal 7 gehalten ist. Bevorzugt ist dieser Teil 2" als eine sogenannte schwimmende, also kontaktlose Zone ausgebildet.

Die Anordnung der Unterbrechungsstelle zwischen den beiden Abschnitten der vergrabenen Zone 2. ergibt sich aus der Überlegung, daß der größere Teil des Kollektorstroms I_n von dem mit der Kollektorelektrode 8 kontaktierten Abschnitt 2' aufgefangen werden soll. Andererseits soll aber auch die Schottkydiode ihre Punktion ausüben können. Die Breite der Unterbrechungsstelle zwischen den beiden Abschnitten 2¹ und 2" der vergrabenen Zone 2 bestimmt u. a. die Größe des Kopplungswiderstandes R^ und soll derart eingestellt werden, daß R^ = p· • (R-,^ + Rq-i)» wobei der Paktor ρ etwa den Wert 1 bis 10 hat. Der Teil 2" der vergrabenen Zone hat die Aufgabe, den Wert des Bahnwiderstandes R_dp f^ur den Strom der Schottkydiode D kleinzuhalten.

Die im Vergleich zu der konventionellen Schottky-Transistoranordnung gemäß Pig. 1 stark verminderte Verkopplung der Stromkreise für I-Tj und In ist durch die Breite der Unterbrechungsstelle bzw. den spezifischen Widerstand des Halbleitermaterials an der Unterbrechungsstelle bestimmt. Da die epitaktische Schicht 3 und somit auch die Kollektorzone 4 des Transistors T wesentlich hochohmiger als die Teile 2^f und 2" der vergrabenen Schicht 2 eingestellt ist, genügt schon eine schmale Unterbrechungsstelle etwa mit einer Breite von s bis 3 s, wobei s die Stärke der vergrabenen Zone 2' bzw. 2" bedeutet. Die Lage der Unterbrechungsstelle (z. B. näher zum Kollektorkontaktierungskanal 7 oder näher zur Schottky-Diode D hin) beeinflußt die Widerstände R_Cj bzw. R^, und damit die Restspannung U_Q bzw. die Schaltgeschwindigkeit des Transistors.

Bei schwacher Ansteuerung (I-g + I-q-^Iq), d. h. bei kleinen Schaltge schwindigkeiten, ist durch die Unterbrechungsstelle zwischen den bei den Teilen 2' und 2" der vergrabenen Zone 2 der Wert des Widerstandes Rq-t- etwas vergrößert, was sich in einem etwas erhöhten Wert der Restspannung U_Q bemerkbar macht.

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Hat man aber eine starke Übersteuerung (i-n + Ι-^Ι,Ο,ξο liefert die Anordnung gemäß der Erfindung eine kleinere Restspannung als die sonst baulich und abmessungsmäßig äquivalente herkömmliche Ausführungsform gemäß Fig. 1, da der Strom I-p fast keinen Beitrag zur Restspannung liefert. Der Transistor ist außerdem schneller, da der Strom I_n die Clampwirkung der Schottky-diode D nicht so stark als die konventionelle Anordnung abschwächt.

Die verringerte Restspannung der erfindungsgemäßen Anordnung erlaubt die Verwendung kleinerer Transistorstrukturen, was wiederum zu einer Erhöhung der Geschwindigkeit und zu höherer Packungsdichte führt.

Bei niedrigen Temperaturen, d. h. von etwa 0° - 25⁰C,ist bei Schottkytransistorenanordnungen die ansteigende Restspannung U_Q, bei höheren Temperaturen, d. h. von etwa 25 ° bis etwa 70 ⁰C, die Neigung zur Sättigung die bestimmende Grenze für den Arbeitsbereich. Daher wird ein schneller Schottkytransistor mit kleiner Restspannung gemäß der Erfindung auch den Betrieb in einem größeren Temperaturbereich als die herkömmlichen Strukturen ermöglichen.

Anhand der Pig. 5, 5a, 5b und 5c wird die Anordnung der Unterbrechungsstelle in der vergrabenen Schicht 2 und deren Einfluß auf die Eigenschaften des erfindungsgemäßen Schottky-Transistors für sogenannte kleine Strukturen, d. h. also Anordnungen mit etwa 10-4-0 /um Emitterlänge a, kurz dargelegt. Die Figuren stellen die Anordnungen von oben, d. h. oberhalb der epitaktischen Schicht 3 aus gesehen, dar, wobei die in Fig. 5 gezeigte Anordnung der Kollektorelektrode 8, der Emitterelektrode 9, des kombinierten Basis-Schottkykontaktes 10, 11, der Basiszone 5, der Emitterzone 6 und des möglichen KollektoranSchlußkanals 7 für die drei speziellen Ausführungsformen gemäß Fig. 5a, 5b und 5c unter unverändertem Maßstab gilt.

Soll die Anordnung eine extrem niedrige Restspannung U_Q aufweisen, so wird man die Unterbrechungsstelle zwischen den beiden Abschnitten 2¹ und 2" der vergrabenen Zone etwa in der aus Fig. 5a ersichtlichen Weise zwischen der Projektion der Emitterzone 6 und der Projektion der kombinierten Basis-Schottkyelektrode 10/11 auf die Ebene der vergrabenen Zone 2 anordnen. Sind die Anforderungen an niedriger

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Restspannung weniger scharf, so wird man die Unterbrechungsstelle zwischen den beiden Bereichen 2¹ und 2" etwas weniger stark als im Falle der Pig. 5a gegen die Schottky-Diode D verschieben und etwa die aus Pig. 5b ersichtliche "Mittellage" verwenden, welche zu einem raschen Schottky-Transistor im Vergleich zu der bekannten Anordnung gemäß Fig. 1 mit kleiner Restspannung führt. Soll hingegen die Schaltgeschwindigkeit besonders stark erhöht sein, so wird man die Unterbrechungsstelle noch weiter von der Schottkydiode D wegrücken. Es wird darauf hingewiesen, daß die Außenkanten der beiden Teile 2' und 2" der vergrabenen Zone 2 ihre Lage in den drei Fällen 5a, 5b und 5c unverändert beibehalten können.

Die Herstellung der Unterbrechungsstelle der vergrabenen Schicht ist auf verschiedene Weisen möglich. Eine Möglichkeit besteht darin, die vergrabene Zone 2 bereits von vornherein zweiteilig durch maskiertes Eindiffundieren entsprechender Dotierungsstoffe an der Oberfläche des. Substrats 1 zu erzeugen. An die Stelle der maskierten Diffusion kann auch maskierte Implantation, z. B. unter Verwendung von aus Si^N- bestehenden Implantationsmasken, treten. Danach erfolgt die Abscheidung der epitaktischen Schicht 3 sowie die Herstellung der Basiszone 5, der Emitterzone 6 und der Kontaktierungen in üblicher Technik.

Eine andere Möglichkeit sieht vor, die vergrabene Zone 2 zunächst in zusammenhängender Form zu erzeugen, um sie dann später, d. h. nach der Abscheidung der epitaktischen Schicht 3, durch von der Rückseite des Substrats 1 auszuführende Maßnahmen ganz oder teilweise in die beiden Abschnitte 2¹ und 2" aufzuteilen. Beispielsweise kann man durch Photolackätztechnik von der Rück- oder Unterseite des Substrats 1 aus eine Vertiefung bis zur vergrabenen Schicht vortreiben und auf diese Weise deren teilweise, vorzugsweise jedoch vollständige Aufteilung in die Abschnitte 2^r und 2" erreichen. Andere Möglichkeiten eröffnet die Ionenimplantation.

Hier wird man von der Rück- oder Unterseite (also der der epitaktischen Schicht 3 gegenüberliegenden Seite) des Substrats 1 aus entweder

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a) eine bereits vorhandene vergrabene Zone 2 durch auf die beabsichtigte Unterbrechungsstelle'lokalisierte Implantation von den entgegengesetzten Leitungstyp zu dem der vergrabenen Zone 2 erzeugenden dotierenden Ionen eine hochohmige, insbesondere intrinsic-leitende Unterbrechungsstelle erzeugen oder

b) die vergrabene Zone 2 von vornherein in zwei getrennten Teilen 2¹ und 2" durch entsprechendes Einschießen von den Leitungstyp der vergrabenen Schicht bedingenden Ionen erzeugen.

Da die Eindringstufe der Ionen in erster Linie durch deren kinetische Energie, also das beschleunigende elektrische PeId, festgelegt ist, lassen sich die unter a) und b) angegebenen Möglichkeiten ohne weiteres von der Unterseite der Substratscheibe 1 auch nach dem Aufbringen der epitaktischen Schicht 3 durchführen.

Dies eröffnet 'die Möglichkeit, die beiden Teile der vergrabenen Zone ganz am Schluß des Herstellungsprozesses, also nach der Erzeugung der Zonen 5, 6, 7 und der Kontakte 8, 9, 10/11 vorzunehmen, da die in der epitaktischen Schicht 3 erzeugten Zonen des Transistors T von dem von der Unterseite der Substratscheibe aus vorgenommenen Implantationsvorgängen nicht betroffen werden und eine thermische Behandlung zur Ausheilung der durch die Implantation im Substrat 1 bzw. in der vergrabenen Schicht 2¹ bzw. 2" entstandenen Kristallfehler entweder überhaupt nicht erforderlich oder nur kurzdauernd ist, so daß die durch die Dotierung der Zonen 4» 5 und 6 des Planartransistors T bedingten elektrischen Eigen schäften nachträglich durch diesen Implantationsvorgang keine Verschlechterung erfahren.

Bei größeren Strukturen hat man die Möglichkeit, zwei oder noch mehr Emitterzonen 6 mit der zugehörigen Kontaktierung anzubringen. Damit bringt die Unterbrechung der vergrabenen Schicht 2, also die Auftrennung in die beiden Teilbereiche 2' und 2" eine noch stärkere Entkopplung als es bei kleinen Strukturen möglich ist. In Fig. 6 ist eine erste Möglichkeit, in Fig. 7 eine zweite Möglichkeit dargestellt. Die Anordnungen sind wiederum von oben her

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in Richtung auf die epitaktische Schicht her gesehen dargestellt. Bei der Anordnung nach Pig. 6, deren linke Hälfte die Anordnung der Zonen an der Oberseite der epitaktischen Schicht 3 und deren linke Hälfte die Anordnung der beiden Teile der vergrabenen Zone 2 in bezug auf die Zonen des Transistors T und die Schottky-Diode D erkennen läßt, befinden sich die beiden Emitterzonen des Transistors T sowie der Kollektoranschluß 8 auf derselben Seite der Schottkydiode D, bei der Anordnung gemäß Pig. 7.sind die beiden Emitter 6 des Transistors T beiderseits der Schottkydiode angeordnet.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in Fig. 8 und 9 dargestellt, bei denen ebenfalls die linke Hälfte die Anordnung der Emitterzonen und der Basiszone inbezug auf den kombinierten Schottky-Basiskontakt 10/11 zeigt, während die rechte Hälfte die Anordnung der beiden Teile der vergrabenen Schicht inbezug auf die linke Hälfte der jeweiligen Fig. erkennen läßt.

Im folgenden wird kurz über Meßergebnisse an Versuchsstrukturen berichtet:

Verglichen wurden zwei auf der Linie der Fig. 1 und 3 hergestellte Schottkytransistoren mit gleichen Abmessungen und Dotierungskonzentrationen, die wie folgt gewählt wurden:

Substrat 1: p⁺-leitend, spezifischer Widerstand 8 Ω cm Epi-Schicht 3 und Kollektor 4: η-leitend: spezifischer Widerstand

0,3 Ω cm

Basiszone 5: p-leitend, Schichtwiderstand 230 Ω per Quadrat Emitterzone 6: n⁺-leitend, Schichtwiderstand 7,5 Ω per Quadrat Vergrabene Zonen 2¹, 2", Schichtwiderstand 30 Ω per Quadrat Emitterlänge a (d.h. die Länge der dem Schottkykontakt zugewandten Kante der Emitterzone 6) 21/um, Fläche des Kontaktteils 11 des kom-

/ ρ

binierten Schottky-Basiskontaktes 240/um . Breite der Unterbrechung in der vergrabenen Schicht (Abstand der Teile 2» und 2") etwa 12/um. Die Lage und Breite der Unterbrechung waren nicht optimiert. Außerdem ist durch die mit der epitaktischen Erzeugung der Schicht 3,

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sowie die nachfolgenden Dotierungsprozesse bedingte Erwärmung verbundene Ausdiffusion von Dotierungsstoff aus den beiden Teilen 2' und 2" die ursprünglich eingestellte Breite der Unterbrechung reduziert worden, so daß sich nur ein Kopplungswiderstand R_k von ungefähr 150 Ohm ergab, während er bei der zum Vergleich herangezogenen konventionellen Anordnung gemäß Fig.1 zu vernachlässigen ist. Die Anordnung der ünterbrechungsstelle in der vergrabenen Schicht 2 war außerdem nach den Gesichtspunkten gemäß Fig.5b gewählt. Es ergaben sich mit den soeben angegebenen Werten folgende wesentliche Eigens chaften:

Konventioneller Schottkytransistor gemäß Fig. 1: Bei einem Verhältnis von Ansteuerstrom zu Kollektorstrom von

-^-^—^- = 1,9 bis 0,78 beträgt die Restspannung U 254 mV bis 340 mV

¹C °

Die Messung der Flankenlaufzeit bei einem 3-stufigen Inverter ergibt den Wert 14 ns.

Erfindungsgemäßer Schottky-Transistor gemäß Fig. 3: Unter den gleichen Bedinj
Flankenlaufzeit 11,3 ns.

Unter den gleichen Bedingungen ist U 167 mV bis 326 mV, die

Zu erwähnen ist, daß die Oberfläche der Transistoren abgesehen von den Kontaktstellen in üblicher Weise mit einer Schicht aus anorganischem elektrischem Isoliermaterial bedeckt ist. Sie ist jedoch in den Figuren nicht dargestellt. Die Kontakte 8 und 9 bestehen aus Aluminium und sind sperrfrei ausgebildet. Der kombinierte Basis-Schottkykontakt 10/11 kann ebenfalls aus Aluminium bestehen, wobei beim Aufbringen dafür Sorge zu tragen ist, daß zwischen der epitaktischen Schicht 3 bzw. Kollektorzone 4 und der Elektrode 11 eine gleichrichtende Verbindung, also ein Schottkykontakt, entsteht. Hinsichtlich Einzelheiten der Herstellung kann auf den Stand der Technik verwiesen werden.

Zu bemerken ist ferner, daß auch die Ausgestaltung des Planartransistors T als pnp-Transistor möglich ist. In diesem Falle wird die vergrabene Zone p⁺-leitend und der Schottkykontakt ist so zu

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wählen, daß er eine gleichrichtende Verbindung zu der p-leitenden Kollektorzone des Planartransistors T ergibt, während die n-leitende Basiszone sperrfrei zu kontaktieren wäre. Das Verlangte wird z.B. durch Aluminium als Material für den Schottky-Basiskontakt 10/11 geleistet. Schließlich ist auch noch die Anwendung anderer Halbleitermaterialien 'als Silicium, z.B. GaAr,, möglich.

Die in Fig. 10 dargestellte Anordnung sieht zwei Schottkydioden D und Dp zur Beaufschlagung eines Planartransistors T vor, wobei die erste dieser Dioden D^ in analoger Weise wie bei der Anordnung gemäß Fig.3 den Planartransistor T zum Schottkytransistor ergänzt. Die zweite Schottkydiode D₂ hat die Aufgabe, den Kollektor 4 des Schottky-Transistors T zu kontaktieren. Aus diesem Grund ist der Kopplungsgrad zwischen dem Kollektorbahnwiderstand und der ersten Schottkydiode D^ vermindert, zwischen dem Kollektorbahnwiderstand und der zweiten Schottkydiode Dp hingegen vergrößert. Hierzu ist eine aus drei Teilen bestehende vergrabene Schicht 2 zwischen dem p-leitenden Substrat 1 und der η-leitenden epitaktischen Schicht .3 vorgesehen. Im Interesse der Entkopplung ist, wie bei Fig. 3, der unterhalb des kombinierten Schottky-Basiskontaktes 10/11 befindliche Teil 2" der vergrabenen Schicht 2 von den beiden anderen miteinander zusammenhängenden Teilen 2" und 2* dieser Schicht völlig abgesetzt, wobei die Breite der Unterbrechungsstelle nach den bereits oben dargelegten Gesichtspunkten zu bemessen ist. Der unterhalb der zweiten Schottkydiode D₂ angeordnete Teil 2* der vergrabenen Schicht 2 ist hingegen von merklich besserer elektrischer Leitfähigkeit als die beiden Teile 2¹ und 2" der vergrabenen Schicht 2, also im Beispielsfall vom n⁺⁺-Typ. Der Schottkykontakt 14 der zweiten Schottkydiode ist derart gewählt, daß er zugleich die Funktion der Kollektorelektrode 8 erfüllt. Der Vorteil einer solchen Anordnung ist die verkleinerte Restspannung und dadurch mögliche kleinere Struktur eines Schottkytransistors mit einer Auskopplung des Kollektors über eine Schottkydiode und eine größere Geschwindigkeit dieser Anordnung. Die Anwendung empfiehlt sich besonders für sehr schnelle Schaltungen der Schottkytechnik, wo zur Erzielung hoher Signalgeschwindigkeiten mit sehr geringen Pegelunterschieden

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gearbeitet wird, z.B. mit Basis-Emitter-Flußspannung eines Schottkytransistors für den High-Pegel und der Restspannung eines Schottkytransistors mit Kollektorauskopplung über eine Schottkydiode als Low-Pegel.

Die bereits erwähnte Implantationstechnik - insbesondere von der Unterseite des Substrats aus - läßt eine vorteilhafte Ausgestaltung der vergrabenen Schicht 2 dahingehend zu, daß diese unterhalb der Schottkykontakte näher an die Oberfläche der epitaktischen Schicht 3 herangeführt wird, als unterhalb des Transistors T. Dadurch werden die entsprechenden Bahnwiderstände verkleinert.

10 Figuren

10 Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

11.^Halbleiterverbundanordnung, bei—der-ein Planartransistor und eine Schottky-diode in einem gemeinsamen Halbleiterkristall derart vereinigt sind, daß die ScKottkydiode durch interne Kopplung im Halbleiterkristall das elektrische Verhalten des Planartransistors merklich beeinflußt, dadurch gekennzeichnet , daß der Kopplungsgrad zwischen der Schottkydiode und dem Kollektor- bzw. dem Emitterbahnwiderstand des Planartransistors durch quer zum Kopplungsweg verlaufende Dotierungsinhomogenitäten verändert, insbesondere verkleinert ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß der Planartransistor derart ausgebildet ist, daß die Kollektorzone (4) die Basiszone (5) und diese die Emitterzone (6) muldenartig umgibt, daß ferner der Schottkykontakt (11) der Schottkydiode zuglich an der Oberfläche der Basiszone (5) eine sperrfreie Basiselektrode (10) bildet und daß der Kopplungsgrad zwischen dem Kollektorbahnwiderstand des Planartransistors (T) und der Schottkydiode (D) durch einen quer zum Kopplungsweg verlaufenden Bereich mit erhöhtem spezifischen Widerstand verkleinert ist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen des Transistors in einer auf einem einkristallinen Substrat epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterschicht, insbesondere einkristallinen Siliciumschicht, durch maskierte Diffusion und/oder Ionenimplantation erzeugt sind und daß an der Grenze zwischen Substrat (1) und epitaktischer Schicht (3) eine den Leitungstyp der Kollektorzone (4) des Planartransistors aufweisende und aus zwei voneinander durch eine Unterbrechungsstelle getrennten Teilen (2¹) und (2") bestehende vergrabene Schicht (2) derart angeordnet ist, daß sich der eine dieser Teile (2¹) unterhalb der Basiszone (5), der andere unterhalb des kombinierten Basis-Schottkykontaktes (10/11)

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befindet, daß beide Teile (2·,2") der vergrabenen Schicht (2) eine größere spezifische elektrische Leitfähigkeit als die Kollektorzone (4) aufweisen land daß die Kollektorzone (4) über den sich unterhalb der Basiszone (5) befindlichen Teil (2') der vergrabenen Schicht (2) kontaktiert ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß der sich unterhalb der Basiszone (5) befindliche Teil (2¹) der vergrabenen Schicht (2) an der von der Schottky-diode (D) abgewandten Seite der Basiszone (5) des Planartransistors (T) sich in einen quer durch die epitaktische Schicht (3) verlaufenden Kontaktierungskanal (7) mit hoher elektrischer Leitfähigkeit und vom Leitungstyp der Kollektorzone (4) fortsetzt und auf diese Weise eine leitende Verbindung zwischen dem Teil (2¹) der vergrabenen Schicht (2) und einer an der Oberfläche der epitaktischen Schicht (3) einen sperrfreien Kontakt bildenden Kollektorelektrode (8) bedingt.
5. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzei chn e t , daß der sich unterhalb der Basiszone (5) des Planartransistors (T) befindende Teil (2¹) der vergrabenen Schicht (2) an der von der Schottky-diode (D) abgewandten Seite der Basiszone (5) des Planartransistors (T) sich über die Basiszone (5) hinaus erstreckt, daß sich oberhalb der dadurch bedingten Verlängerung des Teiles (2¹) der vergrabenen Schicht (2) ein mit dem Material der epitaktischen Schicht (3) eine zweite Schottkydiode (D₂) bildender Schottkykontakt vorgesehen und der elektrische Anschluß des Teiles (2¹) der vergrabenen Schicht (2) über diesen Schottkykontakt (14) vorgenommen ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß der sich unter der Basiszone (5) des Planartransistors befindende Teil (2¹) der vergrabenen Schicht (2) derart ausgebildet ist, daß der Kopplungsgrad zwischen der zweiten Schottkydiode (D₂) und dem Kollektor- bzw. dem Emitterbahnwiderstand des Planartransistors vergrößert ist.

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7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der über die Basiszone (5) des Planartransistors (T) hinausragende Teil (2*) des sich unterhalb dieser befindenden Teiles (2^f) der vergrabenen Schicht (2) eine höhere elektrische Leitfähigkeit aufweist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 - 7 , dadurch gekennzeichnet , daß die sich unterhalb eines Schottkykontaktes (11,14) befindlichen Teile (2", 2*) der vergrabenen Schicht (2) bis zu einem geringeren Abstand von der Oberfläche der epitaktischen Schicht (3) als der sich unterhalb des Transistors (T) befindliche Teil (2·) erstrecken.
9. Verfahren zum Herstellen einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen des Planartransistors in einer auf einem Substrat

(1) epitaktisch aufgewachsenen Halbleiterschicht (3) und auf dieser die Schottkykontakte für die Schottkydioden (D, D^Dp) aufgebracht werden, daß außerdem eine hochdotierte vergrabene Schicht an der Grenze zwischen Substrat (1) und epitaktischer Schicht (3) vorgesehen wird, und daß schließlich wenigstens ein Teil der die Veränderung des Kopplungsgrades zwischen dem Planartransistor (T) und der Schottkydiode (D bzw. D_-. bzw. Dp) bewirkenden Dotierungsinhomogenitäten durch an der von der epitaktischen Schicht (3) abgewandten Seite des Substrats vorzunehmende Maßnahmen, insbesondere Dotierungsmaßnahmen bewirkt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzei chn e t , daß die beiden Teile (2·, 2") der vergrabenen Schicht

(2) durch Implantation, insbesondere nach Beendigung der übrigen zur Herstellung der Anordnung erforderlichen Dotierungsmaßnahmen, erzeugt werden.

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