SE515867C2 - Bipolär SOI-transistor - Google Patents

Description

Uï 10 15 20 30 '..

U! 515 867 2 nznosönmsa Fön UPPFINNINGEN Ändamålet med denna uppfinning är att förhindra denna typ av genombrott genom att förändra det elektriska fältet i syf- te att reducera eller förhindra bildandet av ackumulerings- skiktet på kollektor-oxidgränssnittet under emittern.

Detta ernås i transistorn enligt uppfinningen genom att ett pluggområde av den andra ledningstypen sträcker sig in i kiselskiktet till oxidskiktet på motsatt sida om emitterom- rådet relativt kollektorområdet, att ett avsnitt av pluggom- rådet sträcker sig i sidled längs oxidskiktet under åtminsto- ne del av emitterområdet i riktning mot kollektorområdet på avstånd från basområdet och att pluggområdet är elektriskt förbundet med basområdet. _ Härigenom kommer driftspänningsområdet att öka innan ge- nombrott sker i transistorn med helt utarmad kollektor.

FIGURBESKRIVNING Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken Fig. 1 är en schematisk tvärsektionsvy av en första ut- föringsform av en transistor enligt uppfinningen, Fig. 2 är en schematisk tvärsektionsvy av en andra ut- föringsform av transistorn enligt uppfinningen och Fig. 3 är en schematisk tvärsektionsvy av en tredje ut- föringsform av transistorn enligt uppfinningen.

BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Fig. 1 visar en första utföringsform av en bipolär SOI- transistor av npn-typ enligt uppfinningen. Med omkastade dop- ningspolariteter gäller uppfinningen likaväl för pnp-transis- torer.

Transistorn innefattar ett kiselsubstrat 1, som på sin ena huvudyta är försett med ett isolerande skikt 2 av kisel- dioxid.

Ett kiselskikt 3 ningstyp N är anordnat på det isolerande oxidskiktet 2. som är svagt dopat med störämnen av led- Ett basområde 4 som är dopat med störämnen av ledningstyp P sträcker sig in i kiselskiktet 3 från dess fria yta.

Ett emitterområde 5 som är kraftigt dopat med störämnen 10 15 20 30 35 515 867 3 av ledningstyp N sträcker sig in i basområdet 4 från dess fria yta.

På ett avstånd i sidled från basomrâdet 4 sträcker sig ett kollektorområde 6 som är kraftigt dopat med störämnen av ledningstyp N in i kiselskiktet 3 från dess fria yta.

För att reducera eller förhindra bildandet av ett ackumu- leringsskikt på gränssnittet mellan kiselskiktet 3 och oxid- skiktet 2 under emitterområdet 5 sträcker sig ett pluggområde 7 som är dopat med störämnen av ledningstyp P, dvs samma led- ningstyp som basområdet, in i kiselskiktet 3 ned till oxid- skiktet 2 på den motsatta sidan om emitteromrâdet 5 relativt kollektorområdet 6.

Pluggområdet 7 vid den i fig. 1 visade utföringsformen sträcker sig helt och hållet genom basområdet 4 och befinner sig i elektrisk kontakt med basområdet 4.

Fig. 2 visar en andra utföringsform av den bipolära SOI- transistorn enligt uppfinningen.

Den allmänna uppbyggnaden av transistorn enligt fig. 2 är densamma som vid transistorn enligt fig. 1, varför identiska element är försedda med identiska hänvisningsbeteckningar.

Uppbyggnaden av pluggområdet 8 i transistorn enligt fig. 2 skiljer sig emellertid från uppbyggnaden av transistorn enligt fig. 1 genom att detsamma innefattar ett avsnitt 8' som sträcker sig i sidled längs ytan av oxidskiktet 2 i rikt- ning mot kollektorområdet 6 och på avstånd från undersidan av basområdet 4.

Enligt uppfinningen sträcker sig pluggområdesavsnittet 8” i sidled längs ytan av oxidskiktet 2 under åtminstone del av emitterområdet 5. Pluggområdets 8 sidoavsnitt 8' får högst sträcka sig i sidled fram till den kant av basområdet som vetter mot kollektorområdet 6.

Fig. 3 visar en tredje utföringsform av den bipolära SOI- transistorn enligt uppfinningen.

Den allmänna uppbyggnaden av transistorn enligt fig. 3 skiljer sig icke från uppbyggnaden av transistorerna enligt fig. 1 och 2, varför identiska element har försetts med samma hänvisningsbeteckningar som elementen i transistorerna enligt fig. 1 och 2.

Transistorn enligt fig. 3 innefattar ett pluggområde 9 10 5.1 UT 20 bJ Uï L.) O 515 867 4 som sträcker sig ned till oxidskiktet 2 på avstånd i sidled från basområdet 4.

Enligt uppfinningen är emellertid pluggområdet 9 och bas- området 4 elektriskt hopkopplade medelst en extern ledare 10.

Pluggområdet 9 enligt fig. 3 kan också vara försett med ett lateralt avsnitt (icke visat) liknande det laterala av- snittet 8' av pluggområdet 8 i fig. 2.

Enligt en ytterligare utföringsform (icke visad) sträcker sig pluggområdet partiellt genom basområdet 4 och partiellt utanför basområdet 4.

När en spänning påtryckes mellan kollektorn 6 och basen 4 vid utföringsformerna enligt fig. 1, 2 och 3 påbörjas en la- teral utarmning av kcllektorområdet i närheten av pluggområ- det, varigenom ackumuleringsskiktet reduceras vid gränssnit- tet mellan kollektorn och oxidskiktet.

När ett genombrott förorsakas genom baspenetrering kommer det laterala fältet från basområdet att öka rymdladdnings- skiktet mellan basen och kollektorn och således fördröja pe- netreringen.

När genombrottet förorsakas genom stötjonisering kommer fältomfördelningen från basområdet att resultera i en lägre fältstyrka och en fördröjning av lavingenombrottet.

Fördröjningen av genombrottet med ökande kollektorspän- ning kommer att vara tillräcklig för att den senare uppträ- dande potentiallåsningen skall skydda transistorn.

Pluggområdet 8, 8' enligt fig. 2 är svårare att tillverka än pluggområdena 7 och 9 enligt fig. l respektive 3, men samtliga utföringsformer av pluggområdena bidrar till att öka driftspänningsområdet innan genombrott sker vid transistorer med helt utarmad kollektor.

Claims (6)

UI 10 l5 20 30 35 4515 867 PA¶ENTKRAV

1. Bipolär SOI-transistor innefattande ett substrat (1) med en huvudyta, ett oxidskikt (2) på denna huvudyta, ett kisel- skikt (3) av en första ledningstyp på oxidskiktet (2), ett basområde (4) av en andra ledningstyp, vilket sträcker sig in i kiselskiktet (3), ett emitterområde (5) av den första led- ningstypen, vilket sträcker sig in i basområdet (4) och ett kollektorområde (6) av den första ledningstypen, vilket sträcker sig in i kiselskiktet (3) på avstånd från basområdet (4) och vid sidan av detta, kännetecknad av att ett plugg- område (8, 8') av den andra ledningstypen sträcker sig in i kiselskiktet (3) till oxidskiktet-(2) på motsatt sida cm relativt kollektorområdet (6), snitt (8') av pluggområdet sträcker sig i sidled längs oxid- emitterområdet (5) att ett av- skiktet (2) under åtminstone del av emitterområdet (5) i riktning mot kollektorområdet (6) på avstånd från basområdet (4) och att pluggområdet (8,8') är elektriskt förbundet med basområdet (4).

2. Transistor enligt krav 1, kännetecknad av att pluggområdet (8) sträcker sig åtminstone delvis genom basområdet (4).

3. A J. Transistor enligt krav 2, kännetecknad av att pluggområdet (8) sträcker sig helt och hållet genom basområdet (4).

4. Transistor enligt krav 1, kännetecknad av att pluggområdet (9) sträcker sig på avstånd i sidled från basområdet (4).

5. Transistor enligt krav 4, kännetecknad av att pluggområdet (9) är externt förbundet med basområdet (4).

6. Transistor enligt något av kraven 1-6, kännetecknad av att nämnda avsnitt (8f) av pluggområdet (8) sträcker sig i sidled fram till kanten av basområdet (4).