Planare Transistorstruktur Planar transistor structure
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer planaren Transistorstruktur nach der Gattung des Hauptanspruchs. Der artige Transistor Struktur en sind bereits bekannt. Sie haben aber den Nachteil, daß von außen einwirkende elektrische Felder, wie sie beispielsweise durch Polarisation von Abdecklacken bei Betrieb mit hoher Spannung und Temperatur entstehen, zur Degradation von Sperrkennlinien führen können.The invention is based on a planar transistor structure according to the preamble of the main claim. The transistor structures are already known. However, they have the disadvantage that external electric fields, such as those caused by polarization of masking lacquers when operated at high voltage and temperature, can lead to degradation of the blocking characteristics.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße planare Transistorstruktur mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat dem gegenüber den Vorteil, daß die sich im Betrieb um die Basiszone herum ausbildende Raumladungszone innerhalb der zweiten ringförmigen Zone begrenzt wird und unterhalb der als Deckelektrode dienenden Metallschicht von äußeren elektrischen Feldern abgeschirmt wird.
ZeichnungThe planar transistor structure according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage over the fact that the space charge zone that forms during operation around the base zone is limited within the second annular zone and is shielded below the metal layer serving as the cover electrode from external electrical fields. drawing
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen planaren Transistorstruktur ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 einen schematisierten Teilschnitt durch die planare TransistorStruktur gemäß der Erfindung, Figur 2 eine nicht schematisierte Draufsicht auf die Anordnung gemäß Figur 1 und Figur 3 eine Draufsicht auf eine der als Emitter-Basis-Strecken ausgebildeten Z Strecken gemäß der Erfindung.An embodiment of the planar transistor structure according to the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. FIG. 1 shows a schematic partial section through the planar transistor structure according to the invention, FIG. 2 shows a non-schematic top view of the arrangement according to FIG. 1, and FIG. 3 shows a top view of one of the Z paths designed as an emitter-base paths according to the invention.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In Figur 1 ist mit 10 ein Halbleit erplättchen mit n Leitfähigkeit bezeichnet. Das Halbleiterplättchen 10 trägt an seiner Unterseite einen Kollektoranschluß C. In das Halbleiterplättchen 10 ist von oben her eine p-leitfähige Basiszone 11 eindiffundiert. Die Basiszone 11 trägt eine nicht näher bezeichnete Metallisierung, die zu einem Basisanschluß B führt. In die Basiszone 11 ist von derselben Hauptoberfläche des Halbleiterplättchens 10 aus in üblicher Weise eine Emitterzone eindiffundiert, die in Figur 1 nicht dargestellt ist und n+-Leitfähigkeit hat. über die Oberseite des Halbleiterplättchens 10 erstreckt sich eine Passivierungsschicht 13, die jedoch an verschiedenen Stellen zur Bildung von Kontaktfenstern unterbrochen ist.In FIG. 1, 10 denotes a semiconductor wafer with n conductivity. The semiconductor plate 10 has a collector connection C on its underside. A p-conductive base zone 11 is diffused into the semiconductor plate 10 from above. The base zone 11 carries a metallization, not specified, which leads to a base connection B. An emitter zone, which is not shown in FIG. 1 and has n + conductivity, is diffused into the base zone 11 from the same main surface of the semiconductor die 10 in the usual way. A passivation layer 13 extends over the top of the semiconductor die 10, but is interrupted at various points to form contact windows.
Erfindungsgemäß ist um die Basiszone 11 herum in die Oberseite des Halbleiterplättchens 10 eine erste ringförmige Zone 1 4 mit p-Leitfähigkeit eindiffundiert. Um diese erste ringförmige Zone 14 herum ist in die Oberseite des Halbleiterplättchens 10 erfindungsgemäß ferner eine zweite, als Stoppring dienende ringförmige Zone 15 mit n+-Leitfähigkeit eindiffundiert. Auf die Passivierungsschicht 13
ist gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung eine als Deckelektrode dienende Metallschicht D aufgebracht, die die Basiszone 11 ringförmig umgibt, den an die Oberseite des Halbleiterplättchens tretenden Rand der Basiszone 11 überlappt, sich bis in den Bereich oberhalb der zweiten ringförmigen Zone 15 erstreckt und mit der ersten ringförmigen Zone 1 4 im Bereich des Kontaktfensters 16 kontaktiert ist. Das Potential der ersten ringförmigen Zone 1 4 und damit das Potential der Deckelektrode D ist erfindungsgemäß so gewählt, daß es zwischen dem Potential der Basiszone 11 und dem Potential des die Kollektorzone bildenden Halbleiterplättchens 10 liegt.According to the invention, a first annular zone 14 with p-conductivity is diffused around the base zone 11 into the upper side of the semiconductor die 10. Around this first annular zone 14, a second annular zone 15 with n + conductivity, which serves as a stop ring, is further diffused into the upper side of the semiconductor die 10. On the passivation layer 13 According to a further feature of the invention, a metal layer D serving as a cover electrode is applied, which surrounds the base zone 11 in a ring shape, overlaps the edge of the base zone 11 which occurs at the top of the semiconductor die, extends into the region above the second annular zone 15 and with which first annular zone 1 4 is contacted in the region of the contact window 16. The potential of the first annular zone 1 4 and thus the potential of the cover electrode D is selected according to the invention so that it lies between the potential of the base zone 11 and the potential of the semiconductor wafer 10 forming the collector zone.
Dies wird mittels einer Kette von als Emitter-Basis Strecken ausgebildeten Z-Strecken 17, 18, 19 er reicht; die in Figur 1 symbolisch als hintereinander geschaltete Z-Dioden dargestellt sind. Das Potential der ersten ringförmigen Zone 14 kann dabei einen Festwert darstellen. Es kann aber auch durch Abgleich beim Vormessen oder über die Metallisierungsmaske eingestellt werden. Die Basis-Kollektor-Sperrspannung ergibt sich als Summe der Spannungen aller Z-Strecken und des Verarmungsdurchbruchs der Deckelektrode D gegenüber der zweiten ringförmigen Zone 15. Spannungen bis etwa 4 50 V sind auf diese Art mit dem Standardprozess zu erreichen.This is achieved by means of a chain of Z-sections 17, 18, 19 designed as an emitter-based section; which are shown symbolically in FIG. 1 as Z diodes connected in series. The potential of the first annular zone 14 can represent a fixed value. However, it can also be adjusted by comparing it during the preliminary measurement or using the metallization mask. The basic collector reverse voltage results from the sum of the voltages of all Z sections and the depletion breakdown of the cover electrode D compared to the second annular zone 15. Voltages of up to about 4 50 V can be achieved in this way with the standard process.
In Figur 2, die eine maßstabsgetreue Draufsicht auf die in Fig. 1 schemtisch gezeichnete Anordnung darstellt, sind die drei in Figur 1 nur schematisch angedeuteten Z-Strecken bei 17, 18 und 19 in der Draufsicht erkennbar. Die Passivierungsschicht 13 ist dabei in der Zeichnung weggelassen bzw. als durchsichtig angenommen, damit die Z-Strecken 17,
18, 19 und die Zonen 11, 14 und 15 mit ihren Be randungen an der Halbleiteroberfläche sichtbar werden. Die Deckelektrode D erstreckt sich in Figur 2 über den gesamten streifenförmigen Bereich zwischen den beiden gestrichelt gezeichneten Begrenzungslinien d1 und d2 mit Ausnahme einer Aussparung A, die ebenfalls mit gestrichelten Linien umrandet ist. Die Aussparung A ist notwendig, um die Kontaktfenster der Z-Strecken 17, 18 19 und die Metallisierungsbrücken zwischen diesen Strecken und ihren Anschlußstellen unterzubringen. Zur Kontaktierung der Deckelektrode D mit der ersten ringförmigen Zone 14 dient das in Figur 2 in der Draufsicht dargestellte dreieckige Kontaktfenster 16.In FIG. 2, which shows a scale top view of the arrangement schematically drawn in FIG. 1, the three Z sections at 17, 18 and 19, indicated only schematically in FIG. 1, can be seen in the top view. The passivation layer 13 is omitted from the drawing or assumed to be transparent so that the Z sections 17, 18, 19 and zones 11, 14 and 15 with their borders on the semiconductor surface become visible. The cover electrode D extends in FIG. 2 over the entire strip-shaped area between the two dashed lines d1 and d2 with the exception of a recess A, which is also surrounded by dashed lines. The recess A is necessary to accommodate the contact windows of the Z sections 17, 18 19 and the metallization bridges between these sections and their connection points. The triangular contact window 16 shown in plan view in FIG. 2 serves to contact the top electrode D with the first annular zone 14.
In Figur 3 ist eine der Z-Strecken 17, 18, 19 in der Draufsicht einzeln herausgezeichnet. Die Passivierungsschicht 13 ist dabei wie in Fig. 2 weggelassen, so daß der Aufbau der Z-Strecke sichtbar wird. Man erkennt aus Figur 3, daß jede Z-Strecke aus einer in das n--leitende Kollektorgrundmaterial 10 eindiffundierten p-leitenden Zone 20 und aus einer in diese Zone eindiffundierten n+-leitenden Zone 21 besteht. Jede der beiden Zonen 20, 21 hat ein in Figur 3 nicht dargestelltes Kontaktfenster und eine darin untergebrachte Metallisierung. Diese Metallisierung ist in Figur 2 jeweils durch Punkte angedeutet, während die zwischen den einzelnen Z-Strecken 17, 18, 19 liegenden Metallisierungsbrücken in Figur 2 durch ausgezogene Linien angedeutet sind. Der im oberen Teil der Aussparung A zwischen zwei Kontaktfensterή gezeichnete gestrichelte Linienzug soll dagegen andeuten, daß in diesem Zwischenraum auch noch weitere Z-Strecken untergebracht sein können.
In Figure 3, one of the Z sections 17, 18, 19 is individually drawn out in plan view. The passivation layer 13 is omitted as in FIG. 2, so that the structure of the Z path is visible. It can be seen from FIG. 3 that each Z segment consists of a p-type zone 20 diffused into the n-type collector base material 10 and of an n + type zone 21 diffused into this zone. Each of the two zones 20, 21 has a contact window (not shown in FIG. 3) and a metallization accommodated therein. This metallization is indicated in FIG. 2 by dots, while the metallization bridges between the individual Z sections 17, 18, 19 are indicated in FIG. 2 by solid lines. The dashed line drawn in the upper part of the recess A between two contact windows soll, on the other hand, is intended to indicate that further Z sections can also be accommodated in this space.