DE2913536C2

DE2913536C2 - Halbleiteranordnung

Info

Publication number: DE2913536C2
Application number: DE2913536A
Authority: DE
Inventors: Theodoor Henri Enzlin; Antonius Johannes Nijmegen Janssen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1979-04-04
Publication date: 1982-12-09
Also published as: JPS54137284A; JPS575061B2; AU4580279A; IT1111929B; DE2913536A1; NL184185B; NL184185C; GB2018511B; SE7902980L; US4288807A; FR2422259B1; NL7803706A; GB2018511A; IT7921595A0; FR2422259A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung entsprechend dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Diode in dieser Halbleiteranordnung hat die Aufgabe, einen Abfluß für in der Basis des zweiten Transistors gespeicherte Ladung zu schaffen, so daß eine kurze Ausschaltzeit erhalten wird. Derartige Schaltungen werden z. B. in schaltenden Speiseeinheiten sowie in Schaltungen für Zeilenablenkung in Fernsehempfängern verwendet.

Eine Halbleiteranordnung der obenbeschriebenen Art ist aui der US-PS 39 13 213 bekannt. Die Diode wird nach dieser Patentschrift dadurch angebracht, daß in der p-leitenden Basis des ersten Transistors neben dem η-leitenden Emitter ein zweites η-leitendes Gebiet angebracht und in diesem η-leitenden Gebiet ein p-leitendes Geßiet gebildet wird. Das η-leitende Gebiet ist mittels einer Metallschicht mit der Basis des ersten Transistors verbunden, während das p-leitende Gebiet mit dem Emitter dieses Transistors und mit der Basis des zweiten Transistors verbunden ist

Bei Versuchen an derartigen Darlingtonschaltungen hat sich ergeben, daß diese oft nicht befriedigend wirken; vor allem beim Ausschalten können sehr hohe Ströme auftreten, die bei hohen Leistungen sogar derart hoch sein können, daß sie der Anordnung dauernde Schaden zufügen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Halbleiteranordnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so weiterzubilden, daß sie bei hohen Leistungen betrieben werden kann, ohne daß bei Ausschalten parasitäre Ströme auftreten, die dauernde Schäden verursachen.

Die Erfindung gründet sich u. a. auf die Erkenntnis, daß eine Ursache der genannten Erscheinungen in einer parasitären Vierschichtenstrukturwirkung gefunden werden kann. Weiter liegt der Erfindung die Erkenntnis zugrunde, daß überraschenderweise diese Wirkung dadurch beseitigt werden kann, daß dem Oberflächengebiet vom ersten Leitungstyp eine geeignete Geometrie gegeben wird. Diese Erkenntnisse werden nunmehr näher erläutert.

Der PN-Übergang zwischen den Diodenzonen bildet zusammen mit dem PN-Übergang zwischen dem η-leitenden Gebiet und der Basis des ersten Transistors und mit dem Basis-Kollektor-Übergang des ersten Transistors eine parasitäre pnpn-Struktur (p-Zone der Diode, η-Zone der Diode, p-Basiszone, n-Kollektorzone). Wenn infolge der Ausschaltung der Darlingtonschaltung die Diode stromführend wird, werden Löcher von dem p-leitenden Gebiet in das η-leitende Gebiet

injiziert, die grundsätzlich über den Basiskontakt, der die Kathode der Diode und die Basiszone des Transistors kurzschließt, abgeleitet werden. Ein Teil der Ladungsträger überquert aber das η-leitende Gebiet zu dem Basisgebiet des Transistors unter der Anode der Diode und muß durch dieses Basisgebiet an der Unterseite des η-leitenden Gebietes (Kathode) entlang zu dem Basiskontakt in diesem Falle dem Basis-Kathoden-Kurzschluß, abgeleitet werden. Je nach dar Län^e des Stromweges unter dem η-leitenden Gebiet, der Größe des Siiomes und dem spezifischen Widerstand des Basisgebietes wird, ein Potential über diesem Stromweg aufgebaut, wobei die Spannung in dem Basisgebiet unter der Anode der Diode höher als an der Stelle des Basiskontakts ist. Durch diesen Spannungsabfall kann örtlich das Potential zwischen der p-leitenden Basis und dem η-leitenden Gebiet derart in der Durchlaßrichtung vorgespannt werden, daß in der genannten pnpn Struktur ein parasitärer Strom zu fließen beginnt, infolge der Tatsache, daß der parasitäre Transistor, der durch den npn-Teil gebildet wird, stromführend wird. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß dabei parasitäre Ströme in der Größenordnung von 1 A auftreten können.

Eine mögliche Lösung dieses Problems besteht darin, daß die Emitterwirkung des parasitären pnp-Transistors, der durch die Diode und die Basis gebildet wird, erheblich herabgesetzt wird, z. B. dadurch, daß für das η-leitende Gebiet eine Dicke gewählt wird, die viele Male größer als die Diffusionslänge der Minoritätsladungsträger ist. Derartige Lösungen sind aber gewöhnlich mit den den Transistoren der Darlingtonschaltung zu stellenden Anforderungen nicht kompatibel.

Die obengenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Dadurch, daß die Geometrie der Teilzonen, insbesondere diejenigen Abmessungen, die den Stromweg bestimmen, über dem das Potential aufgebaut wird, derart gewählt werden, daß bei vorgegebenem maximalem Strom durch die Teilzone und vorgegebenem spezifischen Widerstand der Basiszone dieser Potentialabfall genügend klein bleibt, kann die obengenannte pnpn-Wirkung auch bei höheren Leistungen vermieden werden, sogar wenn die Darlingtonschaltung schnell schaltet.

Dadurch, daß nun einerseits die Teilzonen der ersten Zone derart schmal gemacht werden können, daß der Widerstand der darunterliegenden Teile der Basis genügend niedrig bleibt und daß andererseits eine genügend große An2:ahl von Zonen gewählt werden kann, um den Strom durch jede der Teilzonen in genügendem Maße 2:u beschränken, wird verhindert, daß der PN-Übergang zwischen der Basis und einer Teilzone in der Durchlaßrichtung vorgespannt wird.

Die Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, daß die Emitterwirkung des parasitären Transistors, der durch die Zonen der Diode und die Basis des Transistors gebildet wird, beschränkt bleibt, wodurch auf weniger Ladungsträger in das Basisgebiet des parasitären Transistors injiziert werden. Dadurch wird wieder die Anzahl von Ladungsträgern, die zu dem Basisgebiet des Transistors überqueren kann, und somit der vorgenannte Spannungsabfall herabgesetzt.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 6 hat den Vorteil, daß diese Zonen der Diode völlig zugleich mit den Emittergebieten der Transistoren angebracht werden können und daher keine zusätzlichen Verfahrensschritte erfordern.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

Fig.2 schematisch einen Querschnitt durch die Halbleiteranordnung längs der Linie Il-II in F i g. 1,

F i g. 3 das elektrische Schaltbild der Darlingtonschaltung der in F i g. 1 dargestellten Art,

F i g. 4 schematisch eine Draufsicht auf eine Ausführung eines Teiles einer anderen Halbleiteranordnung nach der Erfindung,

F i g. 5 schematisch eine Draufsicht auf eine Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 4,

F i g. 6 schematisch eine Draufsicht auf eine Weiterbildung der Ausführungsform nach F i g. 4, und
F i g. 7 schematisch eine Draufsicht auf eine noch weitere Ausführungsform eines Teiles einer anderen Halbleiteranordnung nach der Erfindung.

Die Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich

gezeichnet, wobei der Deutlichkeit halber in den Querschnitten insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichturg übertrieben groß dargestellt sind.

Halbleiterzonen vom gleichen Leitungstyp sind im allgemeinen in derselben Richtung schraffiert; in den Figuren sind entsprechende Teile in der Regel mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.

Die Halbleiteranordnung nach den F i g. 1 und 2 enthält eine sogenannte Darlingtonschaltung, deren elektrisches Ersatzschaltbild in Fig.3 dargestellt ist. Die Anordnung enthält einen Halbleiterkörper aus einem geeigneten Halbleitermaterial, im allgemeinen aus Silizium, obgleich andere Halbleitermaterialien auch mit Vorteil Anwendung finden können. Die Schaltung besteht im wesentlichen aus zwei Transistoren, und zwar einem ersten Transistor 10 (einem Steuertransistör, mit dem die Schaltung in den »Ein«- und den »Aus«-Zustand geschaltet werden kann) und einem zweiten Transistor 20 (dem Haupttransistor), dessen Basis mit dem Emitter des ersten Transistors 10 zum Zuführen des Basisstroms verbunden ist.
Die Transistoren 10, 20 enthalten ein gemeinsames Kollektorgebiet 2, 3 von einem ersten Leitungstyp (im vorliegenden Beispiel dem η-Typ), das auf einem niederohmigen Substratteil 2 und einem darauf gebildeten Teil 3 mit einer die des Substrats 2 unterschreitenden Dotierungskonzentration besteht. Der Teil 3 kann durch z. B. epitaktisches Anwachsen erhalten werden. Das Gebiet 2 ist auf der Unterseite mit einer elektrischen Kontaktschicht 30 versehen.

Der erste Transistor (der Steuertransistor 10) enthält

^w ein η-leitendes Emittergebiet 11 und ein zwischen dem Emitter und dem Kollektor liegendes p-leitendes Basisgebiet 12. Der Emitter ist als eine geschlossene Bahn ausgeführt, die etwa gemäß einem Rechteck verläuft, wie aus der Draufsicht nach F i g. 1 hervorgeht.

Der zweite Transistor (der Haupttransistor 20) enthält ein η-leitendes Emittergebiet 21 und ein p-leitendes Basisgebiet 22. Die Basisgebiete 12 und 22 sind 7V.m größten Teil voneinander durch eine Nut 9 getrennt, die sich von der Oberfläche des Halbleiterkör-

^b5 pers her durch die Basisgebiete hindurch bis zu dem Kollektorgebiet erstreckt, ausgenommen am linken Rand der Fig. 1, wo der Widerstand R\ gebildet ist; darauf wird nachstehend noch näher eingegangen

werden. Die Basisgebiete können gleichfalls durch epitaktisches Anwachsen auf dem hochohmigen Kollektorteil 3 erzeugt werden.

Das Emittergebiet 11 des Steuertransistors 10 und die Basis 22 sind miteinander durch das in F i g. 1 schraffiert "> dargestellte leitende Muster 4 aus z. B. Aluminium verbunden, das auf der die Oberfläche bedeckenden Isolierschicht 5 aus z. B. Siliziumoxid erzeugt und über Kontaktfenster 13 und 25 mit dem Emittergebiet 11 bzw. einer in der Basis 22 erzeugten hochdotierten i< > Kontaktzone 24 verbunden ist. Es sei bemerkt, daß alle Kontaktfenster in der Draufsicht nach F i g. 1 durch gestrichelte Linien dargestellt sind.

Zwischen der Basis und dem Emitter des ersten Transistors 10 ist eine Diode angebracht. Bekanntlich i^r> dient eine derartige Diode zum Ableiten in der Basis des Haupttransistors gespeicherten Ladung beim Ausschalten, wodurch die Ausschaltzeit der Darlingtonschaltung herabgesetzt wird. Diese Diode enthält ein in dem Basisgebiet 12 des Steuertransistors 10 angebrachtes 2» η-leitendes Oberflächengebiet 16, das eine erste Zone der Diode (in diesem Beispiel die Kathode) bildet und leitend mit dem Basisgebiet 12 verbunden ist. Ein zweites Gebiet der Diode (die Anode), das einen gleichrichtenden Übergang mit der Kathode 16 bildet, 2> ist leitend mit dem Emittergebiet 11 des Steuertransistors und mit dem Basisgebiet 22 des Haupttransistors verbunden. In dem vorliegenden Beispiel wird die Anode durch eine in dem n-Ieitenden Gebiet 16 angebrachte η-leitende Zone 17 gebildet. ->o

Es hat sich herausgestellt, daß bei bekannten Anordnungen der hier beschriebenen Art beim Ausschalten sehr große Ströme auftreten können, die sogar die Anordnung unwiederherstellbar beschädigen können. Zur Vermeidung dieses Nachteils enthält nach der Erfindung die erste Zone 16 eine Anzahl nebeneinanderliegender Teilzonen, die, um sie voneinander zu unterscheiden, mit den Bezugsziffern 16a, 16b und 16c versehen sind. Diese Teilzonen vom n-Leitungstyp bilden je einen gleichrichtenden Übergang mit Teilen ⁴<> des zweiten Gebietes der Diode, die durch in jeder Zone 16a, 166 und 16c angebrachte p-leitende Zonen gebildet werden, die mit den Bezugsziffern 17a, 176 bzw. 17c bezeichnet werden. Die Teilzonen 16a, 166 und 16c sind wenigstens über einen Teil ihres Umfangs voneinander ⁴^ durch Teile 12a der Basis 12 getrennt und über einen wesentlichen Teil ihres Umfangs mit diesen Teilen der Basis durch eine Kontaktschicht 8 verbunden, die sich in diesem Falle in den Kontaktfenstern 7 über den pn-Übergang zwischen diesen Teilzonen und den Teilen der Basis erstreckt.

Der Effekt der Maßnahme nach der Erfindung wird anhand der F i g. 2 und 3 beschrieben werden. Beim Ausschalten der Darlingtonschaltung wird an die Basis des Steuertransistors 10 ein niedriges vorzugsweise negatives Potential angelegt. Der Transistor 71 (10) erlischt, wodurch der Haupttransistor 20 (Tz) keinen Basisstrom mehr empfängt Die in der Basis 22 des Haupttransistors 20 gespeicherte Ladung bewirkt, daß der Transistor Tz vorläufig leitend bleibt Diese Ladung ^bn kann über R\ und über den nun gesperrten Basis-Emitter-Übergang des Steuertransistors 10 abgeleitet werden. Der wichtigste Abflußweg wird durch die Diode D\ gebildet die beim Ausschalten der Darlingtonschaltung in der Durchlaßrichtung vorgespannt wird. ^h=1 Von der Anode 17 der Diode werden dabei Löcher in die Kathode 16 injiziert Diese Löcher werden größtenteils über die Kathode abgeleitet werden. Die Diode bildet aber mit dem p-leitenden Basisgebiet 12 einen parasitären pnp-Transistor Γ3, dessen Kollektor mit der Basis verbunden ist. Ein Teil der injizierten Löcher erreicht den Kollektor des pnp-Transistors und fließt entlang der Unterseite der Kathode der Diode zu dem Kurzschlußkontakt 8. Dadurch kann unter der Kathode der Diode eine Spannung aufgebaut werden, die bei den bekannten Anordnungen genügend groß ist, um den pn-Übergang zwischen der Kathode der Diode und der Basis des Steuertransistors Ti (10) in der Durchlaßrichtung vorzupannen. Dadurch wird außerdem der Emitter-Basis-Übergang des parasitären Transistors 7}, der durch die Kathode der Diode, die Basis des Steuertransistors und den Kollektor der Darlingtonschaltung gebildet wird, in der Durchlaßrichtung vorgespannt. Infolgedessen wird dieser Transistor Ti stromführend; Versuche haben ergeben, daß bei den bekannten Anordnungen dieser Strom derart hoch werden kann (etwa 1 A), daß die Anordnung dauernd beschädigt wird.

In der hier beschriebenen Anordnung nach der Erfindung wird das Einschalten des Transistors Ti dadurch verhindert, daß die Geometrie des n-leitenden Gebietes derart gewählt wird, daß die Spannung, die unter der Kathode aufgebaut wird, genügend niedrig bleibt, um das Einschalten dieses Transistors zu verhindern. Die Form der η-leitenden Gebiete 16a, 166 und 16c ist derart gewählt, daß der Widerstand in dem p-leitenden Basisgebiet 12 der Stromwege 32 genügend niedrig ist, um zu verhindern, daß der pn-Übergang zwischen der Kathode 16 der Diode und der p-leitenden Basis 12 in der Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Die Breite der Zonen 16 hängt von einer Vielzahl von Parametern, wie u. a. dem Widerstand des Basisgebietes 12 und dem zu führenden Strom, ab. In einem praktischen Beispiel kann diese Breite auf einfache Weise vom Fachmann derart eingestellt werden, daß ein im Zusammenhang mit einer optimalen Wirkung der Anordnung gewünschter Wert erhalten wird.

Die Dotierungskonzentration der p-leitenden Gebiete 17 ist in diesem Beispiel höchstens gleich dem Zehnfachen der Dotierungskonzentration der n-Ieitenden Gebiete 16. Dieser verhältnismäßig geringe Dotierungsunterschied hat zur Folge, daß aie Emitterwirkung des Transistors Tj niedrig ist, wodurch die Anzahl injizierter Löcher niedrig bleibt. Dadurch wird der Strom in der p-leitenden Basis 12 unter den Gebieten 16 zusätzlich niedrig gehalten, wodurch auch die Möglichkeit des Einschaltens des Transistors 7i sehr gering ist.

In diesem Beispiel bildet der Kurzschlußkontakt 8, der sich über den pn-Übergang zwischen den n-leitenden Gebieten 16 und den Teilen der Basis 12 erstreckt, zugleich den Basiskontakt des Transistors T₁.

Um eine gute Kontaktierung zu bewirken, ist an der Stelle dieser Kontaktschicht die Oberflächenkonzentration der Basis des Transistors Γι erhöht

Die Kontaktschicht weist im vorliegenden Beispiel eine derartige Form auf, daß darauf direkt ein externer Kontakt angebracht werden kann (Basisanschluß in Fig. 1, 3). Diese Kontaktfläche liegt vorzugsweise möglichst symmetrisch zu der Emitterzone des Transistors T].

Die Teilzonen 16a, 166 und 16c bilden eine Anzahl praktisch paralleler und langgestreckter streifenförmiger Zonen, die nebeneinander liegen; dies ist eine praktische Konfiguration sowohl in bezug auf die Wirkung der Anordnung als auch in bezug auf die für die

unterschiedlichen Zonen und Gebiete erforderliche Kontaktschicht. Diese Kontaktschicht weist die Form eines Kammes auf, dessen hervorragende Teile zu diesen Zonen parallel sind, und verbindet diese Zonen mit der Basiszone 12. Die p-leitenden Zonen 17a, 176 und 17c, die in den streifenförmigen Zonen 16a, 166 und 16c liegen, sind ebenfalls mit einer kammartigen Kontaktschicht versehen. Diese Kammform ist derart, daß die hervorragenden Teile interdigital zwischen denen der ersten Kammform liegen.

Die Darlingtonschaltung enthält, wie üblich, zwei Widerstände R₁ und R₂. Der Widerstand R\, der die Basis von 7] mit der Basis von Ti verbindet, wird durch einen Sperrwiderstand gebildet, der durch einen Teil der p-leitenden Schicht 12 gebildet wird, der in senkrechter Richtung von einem Teil des Emitters 11 und dem Kollektorgebiet 5 und in waagerechter Richtung von der Nut 9 begrenzt wird. Auf gleiche Weise wird auch der Widerstand R2 durch einen Sperrwiderstand gebildet, der aus einem Teil des p-leitenden Gebietes 22 besteht, der in senkrechter Richtung von dem η-leitenden Gebiet 27 und dem Kollektorgebiet 3 und in waagerechter Richtung von der Nut 9 begrenzt wird.

Dieser Widerstand R2 verbindet den eigenleitenden an die Emitterzone grenzenden Teil der Basis 22 mit dem hochdotierten p-leitenden Gebiet 33.

Das p-leitende Gebiet 22, in dem die hochdotierte p-leitende Zone liegt, bildet mit dem n-leitenden Kollektorgebiet 3 einen pn-Übergang, der als eine in F i g. 3 mit Di bezeichnete Schutzdiode verwendet werden kann. Die Emitterkontaktschicht 29 weist, wie die Figur zeigt, eine Anzahl von Fingern und einen verbreiterten Teil auf, der sich zum Anbringen einer externen Verbindung eignet.

Die Anordnung kann völlig auf für den Fachmann allgemein bekannte Weise hergestellt werden.

In einer besonderen Ausführungsform betrug die Dicke der p-leitenden Bassigebiete 12, 22 etwa 30 μιτι und war die Oberflächenkonzentration 5 · 10¹⁸ Atome/ cm³.

Die Dicke und die Dotierungskonzentration der Kathode 16, die zugleich mit den Emittern der Transistoren 10, 20 angebracht wurde, betrugen 10 μΐη bzw. 6 · 10¹⁹ Atome/cm³.

Die Dotierungskonzentration der Anode 17 betrug 10²⁰ Atome/cm³, während die Dicke der Anode 2 μπι betrug.

Es stellte sich heraus, daß bei diesen Werten günstige Ergebnisse bei einer Breite der η-leitenden Gebiete 16 von 200 μπι und einer Breite der p-leitenden Gebiete 17 von 100 μιτι und bei einem Strom durch die Diode von 2 A erzielt werden konnten.

Fig.4 ist eine Draufsicht auf die Diode 16, 17 nach einer zweiten Ausfühmngsform einer Darlingtonschaltung gemäß der Erfindung. Die Transistoren 10 und 20 und die Widerstände R\ und R^ können mit den entsprechenden Transistoren und Widerständen nach der ersten Ausfühmngsform identisch sein und sind in F i g. 4 daher nicht mehr dargestellt Die Teilzonen 16a, 166 und 16c sind in dieser Ausführungsform durch den Teil 16c/zu einer Kammstruktur zusammengebaut Auch die Zonen 17 sind nun durch den Teil YId zu einer Kammstruktur zusammengebaut. Die Kontaktschicht 8 schließt das Gebiet 16 über praktisch seinen ganzen Umfang mit dem Basisgebiet 12 des Transistors Ti kurz. Eine Weiterbildung zeigt F i g. 5, bei der die Gebiete 16a, 166, 16c zu einer Mäanderstruktur zusammenge-

baut sind, die wieder über einen wesentlichen Teil ihres Umfangs mit der Basis des Transistors Γι über einen kammförmigen Kontakt 8 kurzgeschlossen ist. Die p-Gebiete 17a und 176 bzw. 17c und 17e sind zu zwei U-förmigen Zonen vereinigt, die über die kammförmige Kontaktschicht 4 kontaktiert werden.

Fig.6 ist eine Draufsicht einer Weiterbildung der Diode 16, 17, in der die Gebiete 16a, 166 geschlossene streifenförmige Zonen bilden. Die p-leitenden Zonen 17a, 176 sind in diesem Beispiel wieder mehr oder weniger U-förmig.

Fig. 7 zeigt schließlich eine Ausführungsform, in der die Teilzonen der Kathode aus einem zusammenhängenden η-leitenden Gebiet erhalten sind, das mit öffnungen versehen ist, in denen die genannten zwischenliegenden Teile der Basis 12 an die Oberfläche des Halbleiterkörpers grenzen.

Die Zonen 12a, die zum Erhalten einer guten Kontaktierung eine erhöhte Dotierungskonzentration aufweisen, sind derart angebracht, daß die Kathode 16 in Draufsicht ein rasterförmiges Muster aufweist. Die Zonen 17 sind gemäß einem zweiten Raster in der Kathode 16 angebracht und werden durch die Kontaktschicht 4 kontaktiert, die aus senkrechten Streifen mit waagerechten Querteilen besteht. Der Kurzschluß zwischen den Teilzonen der Kathode 16 und den Teilgebieten 12a wird dadurch erhalten, daß die Kontaktlöcher größer als die Oberfläche des Teilgebietes 12a gewählt werden. Der Kontakt 8, der mehr oder weniger kammförmig ist, schließt, wie aus F i g. 7 hervorgeht, die pn-Übergänge zwischen den Teilzonen und den angrenzenden Teilen der Kathode 16 über ihren ganzen Umfang kurz, wodurch wieder auf zweckmäßige Weise eine parasitäre pnpn-Wirkung, wie oben beschrieben, vermieden werden kann.

In allen Ausführungsbeispielen kann der Leitungstyp aller Haibleiterzonen und -gebiete (zu gleicher Zeit) durch den entgegengesetzten Typ ersetzt werden.

Die Kontaktschicht 8, die den Kurzschluß zwischen den Gebieten 16 und den Teilen 12a des Basisgebietes herbeiführt, braucht nicht unbedingt in einem Kontaktloch zu liegen, in dem der pn-Übergang zwischen diesen Gebieten an die Oberfläche tritt; dieser pn-Übergang kann z. B. auch mit einer isolierschicht überzogen sein, über die eine Metallbahn über Kontaktlöcher zu den genannten Gebieten den Kurzschluß besorgt.

Andererseits kann in Fig.2 zwischen den Gebieten 16a und 166 an der Stelle des Anschlußkontakts 28 (B\ in F i g. 3) die Isolierschicht 5 weggelassen werden.

In der Anordnung nach Fig. 1 und 2 kann die Nut 9 nötigenfalls mit Siliziumoxid oder einem anderen Isoliermaterial ausgefüllt sein.

Außerdem sind in der Umgebung der Teilgebiete der Kathode 16 noch zahlreiche andere Formen möglich; die geschlossenen streifenförmigen Zonen in F i g. 6 können z. B. auch als konzentrische kreisförmige Zonen ausgebildet werden; auch können sich die Teilzonen z. B. sternförmig von einem mittleren Teil her erstrecken.

Schließlich kann eine Schaltung der obenerwähnten Art wieder von einem dritten Transistor angesteuert werden, dessen Emitter mit der Basis des Steuertransistors verbunden und dessen Kollektor nötigenfalls mit dem gemeinsamen Kollektorgebiet der Darlingtonschaltung verbunden ist wobei dieser dritte Transistor zwischen dem Emitter und der Basis mit einer der obenbeschriebenen Diode ähnlichen Diode versehen ist.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Halbleiteranordnung mit einer Darlingtonschaltung mit einem Halbleiterkörper mit zwei Transistoren (10,20) mit Emitter- und Kollektorgebieten vom ersten Leitungstyp und einem dazwischenliegenden Basisgebiet vom zweiten Leitungstyp, wobei das Emittergebiet (11) des ersten Transistors (10) mit dem Basisgebiet (22) des zweiten Transistors (20) verbunden ist und zwischen dem Basisgebiet (12) und dem Emittergebiet (11) des ersten Transistors (10) eine Diode (Di) angebracht ist, wobei sich in dem Basisgebiet (12) des ersten Transistors (10) ein Oberflächengebiet vom ersten Leitungstyp befindet, das eine erste Zone (16) der Diode (D¹) bildet und mit diesem Basisgebiet (12) durch eine Kontaktschicht (8) verbunden ist, die sich über den PN-Übergang zwischen der ersten Zone (16) und dem Basisgebiet (12) erstreckt, während eine zweite Zone (17) der Diode (D\) die mit der ersten Zone (16) einen gleichrichtenden Übergang bildet, mit dem Emittergebiet (11) des ersten Transistors (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Zone (16) aus einer Anzahl nebeneinander liegender, jeweils einen Teil (17a, 176, YJc) der zweiten Zone (17) der Diode enthaltender Teilzonen (16a, 166, 16c; besteht, die entweder vollständig voneinander getrennt sind oder so zusammenhängen, daß sie wenigstens über einen beträchtlichen Teil ihres Umfangs von Teilen jo des Basisgebietes (12) umgeben sind und daß sich die Kontaktschicht (8), die die erste Zone (16) und das Basisgebiet (12) miteinander verbindet, über einen wesentlichen Teil des Umfangs der Teilzonen (16a, 166,\6c)der ersten Zone (16) erstreckt. y,

2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungskonzentration der zweiten Zone (17) der Diode höchstens das Zehnfache der Dotierungskonzentration des Oberflächengebietes vom ersten Leitungstyp ist.

3. Halbleiteranordnung nach Ansprach 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens an der Stelle der Kontaktschicht (8) die Oberflächenkonzentration des Basisgebiets (12) des ersten Transistors (10) erhöht ist.

4. Halbleiteranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilzonen (16a, 166, 16c^ durch eine Anzahl zueinander praktisch paralleler und langgestreckter streifenförmiger Zonen gebildet sind und die Kontaktschicht (8) sich praktisch über die ganze Länge dieser streifenförmigen Zonen oberhalb des PN-Übergangs zwischen diesen Zonen und der Basiszone (12) des ersten Transistors (10) erstreckt.

5. Halbleiteranordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Kontaktschicht (8) eine Kammstruktur aufweist, deren hervorragende Teile zu den genannten langgestreckten streifenförmigen Zonen parallel sind und diese mit dem Basisgebiet (12) des ersten Transistors (10) verbinden, und daß die in den Teilzonen (16a, 166, \6c) vom ersten Leitungstyp angebrachten Zonen (17a, 176, 17c^ vom zweiten Leitungstyp ebenfalls mit einer Kontaktschicht versehen sind, die eine zweite kammförmige Struktur bildet, deren hervorragende bs Teile interdigital zwischen denen der ersten Kammstruktur liegen.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke und die Dotierungskonzentration der Teilzonen (16a, 166,16c,} der ersten Zone wenigstens praktisch gleich denen der Emittergebiete (11, 21) der zwei Transistoren (10,20) sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß d>e Dotierungskonzentration der ersten Zone (16) höchstens etwa 7 - 10¹⁹ Atome/cm³ beträgt

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Dotierungskonzentration der ersten Zone (16) zwischen etwa 5 · 10¹⁹ und etwa 7 · 10¹⁹ Atomen/cm³ liegt