NL8001409A

NL8001409A - Halfgeleiderinrichting.

Info

Publication number: NL8001409A
Application number: NL8001409A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1980-03-10
Filing date: 1980-03-10
Publication date: 1981-10-01
Also published as: JPS56126966A; IT1194011B; FR2477776B1; NL186665B; FR2477776A1; IT8026985A0; GB2071412A; US4409606A; CA1155971A; DE3047738A1; NL186665C; GB2071412B; SE8009091L; JPH0127592B2; DE3047738C2

Description

> * PHN 9703 1 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

"Halfgeleiderinrichting"

De uitvinding heeft betrekking op een halfgeleiderinrichting met een halfgeleiderlichaam bevattende een aan een oppervlak grenzende halfgeleiderlaag van een eerste geleidingstype die gelegen is op een substraatgebied van het tweede, tegengestelde geleidingstype en 5 daarmee een pn-overgang vormt, een scheidingsgebied dat zich vanaf het oppervlak over praktisch de gehele dikte van de halfgeleiderlaag uitstrekt en een eilandvormig gebied van de halfgeleiderlaag omringt, binnen welk eilandvormig gebied zich een tot een halfgeleiderschakelelement behorende actieve zone van het tweede geleidingstype, en een daarnaast 10 gelegen contactzone van het eerste geleidingstype met een hogere dote-ringsconcentratie dan de halfgeleiderlaag bevinden, waarbij de actieve zone en de contactzone beide aan het oppervlak grenzen en althans de contactzone verder geheel door het eilandvormig gebied is omgeven, en waarbij de dikte en de doteringsconcentratie van het eilandvormige ge-15 bied zo gering zijn dat, bij het aanleggen van een spanning in de keer-richting over de pn-overgang,de uitputtingszone zich tot aan het oppervlak uitstrekt bij een spanning die lager is dan de doorslagspanning van de pn-overgang.

Opgemerkt wordt, dat in de bedrijfstoestand over de genoem-20 de pn-overgang niet op elk punt dezelfde keerspanning behoeft te staan, ten gevolge van evenwijdig aan het oppervlak lopende stromen. Ten gevolge van de door deze stromen veroorzaakte spanningsval kan het voorkomen dat in de bedrijfstoestand het eilandvormige gebied op plaatsen, waar deze keerspanning hoog is wél, en op plaatsen waar de keerspanning over de 25 pn-overgang relatief laag is, niét geheel tot aan het oppervlak is gede-pleerd.

Een halfgeleiderinrichting van de beschreven soort is bekend uit de Nederlandse octrooiaanvrage 7800582 van Aanvraagster. Bij de daarin beschreven inrichting vormen het eilandvormige.gebied de collector-30 zone, en de actieve zone van het tweede geleidingstype de basiszone van een vertikale bipolaire transistor, waarvan de emitterzone wordt gevormd door een oppervlaktezone van het eerste geleidingstype die in de genoemde actieve zone is aangebracht.

800 1 4 09 V * PHN 9703 2 % ;

Een dergelijke inrichting heeft, zoals in de genoemde aanvrage wordt uiteengezet, het belangrijke voordeel dat de doorslagspanning tussen de contactzone en enerzijds het substraatgebied, anderzijds de, daarmee in de bedrijfstoestand vaak op praktisch dezelfde potentiaal staande, 5 actieve zone zeer hoog kan zijn, en zelfs de ééndimensionaal berekende theoretische waarde kan benaderen. Dit is het gevolg van het feit dat bij hoge collector-basisspanning het eilandvormige gebied tot aan het oppervlak gedepleerd is, waardoor de veldsterkte aan het oppervlak aanzienlijk verlaagd wordt.

10 Een dergelijke halfgeleiderinrichting kan opgebouwd gedacht worden uit een halfgeleiderschakelelement met daarmee in serie een daarnaast gelegen overgangsveldeffekttransistor, waarvan de stuurelektrode gevormd wordt door het substraat gebied.

Een bezwaar van deze inrichtingen is dat de stroom, die van de 15 contactzone via de halfgeleiderlaag (in het algemeen een epitaxiale laag) naar de actieve zone van het tweede geleidingstype vloeit (of omgekeerd, afhankelijk van de geleidingstypen van de diverse gebieden), in het relatief dunne en hoogohmige deel van het eilandvormige gebied tussen de genoemde actieve zone en het substraatgebied reeds bij betrekkelijk lage 20 waarden een spanningsval veroorzaakt die de elektrische eigenschappen van de inrichting nadelig beïnvloedt (het z.g. "Kirk"-effekt, zie IRE Transactions on Electron Devices, ED9, 1962, p. 164-174). Zo treedt bij de hierboven beschreven bipolaire transistor reeds bij zeer lage stromen . een aanzienlijke verlaging van de versterking (ly^.) op. Bij een derge-25 lijke transistor is het verminderen van de serieweerstand tussen contactzone en basiszone door een bij conventionele bipolaire transistors gebruikelijke begraven laag, die zich van onder de basiszone tot onder de contactzone uitstrekt, niet mogelijk aangezien daardoor de uitputtings-zone in de praktijk tot de begraven laag beperkt zou blijven en zich 30 niet tot aan het oppervlak zou kunnen uitstrekken, waardoor de beoogde hoge doorslagspanningen niet meer bereikt zouden kunnen worden.

De uitvinding beoogt onder meer, een nieuwe struktuur van een halfgeleiderinrichting zoals boven beschreven te verschaffen, waarbij de genoemde bezwaren worden vermeden onder behoud van de gewenste hoge 35 doorslagspanning.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht dat het beoogde doel kan worden bereikt door toepassing van een hooggedoteerde zone van het eerste geleidingstype, die zich op een ten opzichte van de ac- 8001409 * -¾ PHN 9703 3 tieve zone en de contactzone geschikt gekozen plaats tussen het substraat-gebied en het eilandvormige gebied uitstrekt.

Een halfgeleiderinrichting van de in de aanhef beschreven soort is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat tussen de halfgelei-5 derlaag en het substraatgebied een begraven laag van het eerste gelei-dingstype met een hogere doteringsconcentratie dan de halfgeleiderlaag aanwezig is die zich ten minste onder de genoemde actieve zone uitstrekt en door het eilandvormige gebied van de actieve zone is gescheiden, waarbij in projectie de afstand in/um tussen de rand van de begraven laag en 2V3 10 de rand van de contactzone ten minste gelijk is aan —jp- , waarin Εβ de kritische veldsterkte in Volt per^um is waarboven in de halfgeleiderlaag lawinevermenigvuldiging optreedt, en Vg de doorslagspanning in Volt van de pn-overgang is.

Doordat de begraven laag zich niet tot onder de contactzone 15 uitstrekt (zoals bij conventionele transistors gebruikelijk is) doch in 2M3 projectie op een afstand van minimaal /urn daarvan verwijderd blijft kan de uitputtingszone zich tussen de begraven laag en de contactzone vanaf de eerste pn-overgang tot aan het oppervlak uitstrekken, waardoor de doorslagspanning praktisch even hoog is als in afwezigheid van 20 de begraven laag. In het gebied dat onder de actieve zone is gelegen echter, zorgt de begraven laag ervoor dat de stroom van de actieve zone naar de begraven laag rechtlijnig oversteekt en in het deel van het eilandvormige gebied dat gelegen is tussen de actieve zone en de begraven laag praktisch geen spanningsval veroorzaakt, waardoor de hierboven be-25 schreven problemen worden vermeden.

Een eerste voorkeursuitvoering is daardoor gekenmerkt, dat de begraven laag zich in projectie nagenoeg niet buiten de actieve zone uitstrekt.Teneinde ervoor te zorgen dat de stroom zich zo regelmatig mogelijk over de dwarsdoorsnede van de halfgeleiderlaag verdeelt sluit 30 volgens een andere voorkeursuitvoering de begraven laag aan zijn rand ten minste aan de zijde van de contactzone aan op ten minste een zich vanaf de rand van de begraven laag naar het oppervlak uitstrekkende, hooggedoteerde wand van het eerste geleidingstype.

Het scheidingsgebied, dat het eilandvormige gebied lateraal 35 omringt kan een gebied van isolerend of zeer hoogohmig materiaal zijn, en bijvoorbeeld uit siliciumoxyde of hoogohmig amorf of polykristallijn halfgeleidermateriaal bestaan. Volgens een voorkeursuitvoering echter is het scheidingsgebied een halfgeleidergebied van het tweede geleidingstype 80 0 U09 PHN 9703 4 dat met het eilandvormige gebied een tweede pn-overgang vormt, waarbij de begraven laag door het eilandvormige gebied van het scheidingsgebied is gescheiden. Om te voorkomen dat de veldsterkte aan deze tweede pn-overgang aan het oppervlak ontijdig de kritische waarde bereikt, wordt 5 er bij voorkeur voor gezorgd dat, gerekend langs het oppervlak, de kortste afstand van de contactzone tot de rand van het scheidingsgebied groter is dan de afstand, waarover de uitputtingszone behorend bij de tweede pn-overgang zich langs het oppervlak uitstrekt bij de doorslagspanning van deze tweede pn-overgang.

10 De actieve zone van het tweede geleidingstype kan binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eilandvormige gebied zijn omgeven, en daardoor op een van het substraatgebied verschillend gekozen potentiaal worden gehouden.

Volgens een verdere voorkeursuitvoering is binnen de actieve zone van 15 het tweede geleidingstype ten minste een verdere actieve zone van het eerste geleidingstype aangebracht. Daarbij kan deze laatste actieve zone bijvoorbeeld de emitterzone, en de actieve zone van het tweede geleidingstype de basiszone van een bipolaire transistor vormen. Wanneer in dat geval het scheidingsgebied een halfgeleidergebied van het tweede gelei-20 dingstype is, kan dit met voordeel met de basiszone verbonden zijn. De basiszone heeft daardoor automatisch praktisch dezelfde potentiaal als het substraatgebied zodat een aparte aansluiting kan vervallen.

De actieve zone van het eerste geleidingstype kan echter in plaats daarvan ook tezamen met het eilandvormige gebied van het eerste 25 geleidingstype tot de aan- en afvoerzones van een veldeffekttransistor met geïsoleerde stuurelektrode behoren, waarvan de actieve zone van het tweede geleidingstype het kanaalgebied bevat. Daarbij kan deze veldeffekttransistor een zogenaamde V-MOST zijn, waarbij ten minste een groef, al dan niet V-vormig, zich van het oppervlak door de actieve zones van het 30 eerste en het tweede geleidingstype heen tot in het eilandvormige gebied uitstrekt, terwijl de wand van de groef althans ter plaatse van de actieve zone van het tweede geleidingstype bedekt is met een isolerende laag waarop een stuurelektrode is aangebracht. Het is echter volgens een andere voorkeursuitvoering ook mogelijk, een zogenaamde D-MOST te ver-35 vaardigen, waarbij op het genoemde oppervlak althans ter plaatse van de actieve zone van het tweede geleidingstype een isolerende laag is aangebracht, waarop tussen de actieve zone van het eerste geleidingstype en het eilandvormige gebied een stuurelektrode is aangebracht.

8001409 PHN 9703 5 '

De uitvinding zal verder nader worden toegelicht aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de tekening , waarin

Figuur 1 gedeeltelijk in perspectief en gedeeltelijk schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding 5 weergeeft,

Figuur 2, 3 en 4 schematisch in dwarsdoorsnede varianten op de uitvoering volgens Figuur 1 tonen,

Figuur 5 schematisch in dwarsdoorsnede een andere halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding toont en 10 Figuur 6 schematisch in dwarsdoorsnede een verdere uitvoerings vorm van de inrichting toont,

De figuren zijn schematisch en niet op schaal getekend, waarbij in het bijzonder de afmetingen in de dikterichting overdreven zijn voorgesteld. Overeenkomstige delen zijn in de figuren in het algemeen met dezelfde 15 verwijzingscijfers aangeduid. Halfgeleidergebieden van hetzelfde gelei-dingstype zijn in de dwarsdoorsneden in dezelfde richting gearceerd. Figuur 1 toont gedeeltelijk in perspectief, gedeeltelijk schematisch in dwarsdoorsnede een halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding. De inrichting heeft een halfgeleiderlichaam 1 met een aan een oppervlak 2 20 grenzende halfgeleiderlaag 3 van een eerste geleidingstype; in dit voorbeeld een n-type siliciumlaag met een dikte van 15 ,um en een doterings- 14 1 concentratie van 4.10 atomen per cm . De laag 3 is gelegen op een sub-straatgebied 4 van het tweede, tegengestelde geleidingstype, in dit geval van p-type silicium met een doteringsconcentratie van 1,5.10^ atomen 25 per crn , en vormt daarmee een pn-overgang 5.

Een scheidingsgebied 6 strekt zich vanaf het oppervlak 2 over de gehele dikte van de halfgeleiderlaag 3 uit en omringt een eilandvormig gebied 3A van de laag 3. In dit voorbeeld wordt het scheidingsgebied 6 gevormd door een p-type siliciumgebied, dat met het eilandvormige gebied 30 3A een tweede pn-overgang 7 vormt.

Binnen het eilandvormige gebied 3A bevindt zich een tot een halfgeleiderschakelelement, in dit voorbeeld een bipolaire vertikale transistor, behorende actieve zone 8 van het tweede, in dit voorbeeld dus p-.· ·. geleidingstype, met een dikte van ongeveer 3^um. Bovendien bevindt zich 35 in het gebied 3A naast de zone 8 een contactzone 9 van het eerste, n-geleidingstype en een hogere doteringsconcentratie dan die van de laag (3, 3A). De zones 8 en 9 grenzen beide aan het oppervlak 2. De contactzone 9, en in dit voorbeeld tevens de zone 8, zijn binnen het halfgelei- 8001409 ( *. < PHN 9703 6 derlichaam geheel door het eilandvormige gebied 3A omgeven.

De dikte en de doteringsconcentratie van het gebied 3A zijn zo gering dat (bij de gegeven substraatdotering) bij het aanleggen van een spanning in de keerrichting over de pn-overgang 5 de uitputtingszone 5 zich tot aan het oppervlak 2 uitstrekt bij een spanning, die lager is dan de doorslagspanning van de pn-overgang 5. In dit voorbeeld is op een bepaald punt van de pn-overgang 5 tussen de zones 8 en 9 het gebied 3A tot aan het oppervlak 2 gedepleerd bij een spanning van 90 Volt over de pn-overgang 5 ter plaatse van dit punt, terwijl de doorslagspanning van 10 de pn-overgang 5 ongeveer 300 Volt bedraagt. Binnen de p-type actieve zone 8 is een actieve zone 10 van het eerste, n-geleidingstype aangebracht. Deze zone 10 vormt de emitterzone, en de zone 8 vormt de basiszone van een bipolaire transistor waarvan het eilandvormige gebied 3A de collectorzone, en zone 9 de collectorcontactzone is.

15 De tot hiertoe beschreven bipolaire transistor heeft een hoge collector-basisdoorslagspanning. Een schakelingsmogelijkheid, met be-lasingsweerstand R, is in Figuur 1 aangegeven. Tussen de basiszone 8 en het emittergebied I) kan een stuurspanning \£, van bijvoorbeeld enkele Volt worden gelegd. De gebieden 8 en 6 respektievelijk 4 staan bij het 20 aanleggen van een hoge collector-emitterspanning ten opzichte van het gebied 3A praktisch op dezelfde potentiaal. Tengevolge van de volledige depletie van het gebied 3A tot aan het oppervlak 2 naast de contactzone 9 kan een zeer hoge collector-basisdoorslagspanning worden bereikt, zoals beschreven in de eerder genoemde Nederlandse octrooiaanvrage 7800582. 25 Een bezwaar is echter dat de versterkingsfaktor (hpp) zonder verdere maatregelen reeds bij lage collectorstromen sterk verlaagd wordt. Dit komt door de grote stroomdichtheid in het relatief dunne en hoogohmi-ge collectorlaagje tussen de basiszone 8 en het substraatgebied 4.

Volgens de uitvinding is daarom tussen de halfgeleiderlaag 3 30 resp. 3A en het substraatgebied 4 een begraven laag 11 van het eerste, n-geleidingstype met een hogere doteringsconcentratie dan de laag 3 aangebracht die zich ten minste onder de zone 8 uitstrekt. De begraven laag 11 is in dit voorbeeld ongeveer lO^um dik, en is door het eilandvormige gebied 3A van de p-type actieve zone, hier de basiszone, 8 en van het 35 scheidingsgebied 6 gescheiden; de vertikale afstand tussen de begraven laag 11 en de basiszóne 8 is in dit voorbeel ongeveer lQ^um en de horizontale afstand tussen de begraven laag 11 en het scheidingsgebied 6 bedraagt ongeveer lO^-urn. Daarbij is in projectie (zie Figuur 1) de afstand 8001409 - Jp PHN 9703 7 L tussen de rand van de begraven laag 11 en de rand van de contactzone 9 in dit voorbeeld 40/Um. De kritische veldsterkte E . waarboven in de / c siliciumlaag 3 lawinevermenigvuldiging optreedt bedraagt ongeveer 25 Volt per/jm, en de doorslagspanning VR van de pn-overgang 5 is ongeveer 300

2VB ^ 2 B

5 Volt. Daaruit volgt dat = 24^um, zodat Ι_>·=£— . Wanneer bij benadering wordt aangenomen dat de veïdsterkte aan het oppervlak boven de rand van de begraven laag 11 praktisch gelijk is aan nul, en in de richting van de contactzone 9 bij benadering lineair toeneemt tot een maximumwaarde aan de rand van zone 9, dan ligt deze maximumwaarde bij de doorslagspan-10 ning nog onder de kritische veldsterkte, zodat aan de rand van zone 9 geen doorslag aan het oppervlak optreedt.

Verder is er voor gezorgd, dat de kortste afstand d (zie Figuur 1), gerekend langs het oppervlak 2, van de contactzone 9 tot aan de rand van het scheidingsgebied 6 groter is dan de maximale afstand waarover de 15 uitputtingszone van de tweede pn-overgang 7 zich langs het oppervlak 2 kan uitstrekken, dat wil zeggen de breedte van de uitputtingszone bij de doorslagspanning van pn-overgang 7. Ten gevolge van de hierboven genoemde omstandigheden is de basis-collectordoorslagspanning van de transistor praktisch even hoog als in afwezigheid van de begraven laag 11.

20 Ten gevolge van de aanwezigheid van de begraven laag 11 echter loopt de stroom in de inrichting volgens de uitvinding vrijwel rechtstreeks van de begraven laag 11 naar de basiszone 8, in een richting dwars op het oppervlak. Daardoor treedt onder de basiszone slechts een verwaarloosbare laterale spanningsval op, en blijft de versterkingsfak-25 tor hp£ hoog bij relatief grote stroomsterkten.

Bij de uitvoeringsvorm van Figuur 1 is de actieve basiszone 8 binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eilandvormige gebied 3A omgeven. Daardoor kan de basiszone, zoals ook in Figuur 1 aangegeven, aan een van die van het substraatgebied 4 verschillende potentiaal ge-30 legd worden. In sommige gevallen echter zal men de uitvoeringsvorm van Figuur 2 verkiezen, waarbij de actieve zone 8 verbonden is met het scheidingsgebied 6 van het zelfde geleidingstype. De transistorstruktuur van ï

Figuur 2 is ter vereenvoudiging rotatie-symmetrisch om de lijn M-M gedacht, doch dit behoeft geenszins het geval te zijn.

35 Bij de struktuur van Figuur 2 ligt de basiszone 8 praktisch op dezelfde potentiaal als het substraatgebied 4, dat er door het scheidingsgebied 6 mee verbonden is.Daardoor kan met één aansluitklem B voor basis en substraat volstaan worden. De emitter en de collector worden 8001409 PHN 9703 8 ♦ ~ l aangesloten bij E en C.

In de voorbeelden van Figuur 1 en 2 strekt de begraven laag 11 zich in projectie nagenoeg niet buiten de actieve zone 8 uit. Dit behoeft echter geenszins het geval te zijn. Zie bijvoorbeeld de uitvoeringsvorm 5 van Figuur 3, u/aar de begraven laag 11 zich in de richting van de contact- zone 9 buiten de actieve basiszone 8 uitstrekt. Daarbij dient echter 2Vg steeds te worden voldaan aan de eerder genoemde voorwaarde L^-~- . In dit voorbeeld werd ter illustratie als scheidingsgebied 6 een verzonken siliciumoxyde-gebied gekozen, dat het eilandvormige gebied 3A omringt.

10 Dit gebied 3A is bedekt met een oxydelaag 31 waarin vensters voor de emitter-, basis- en collectorcontacten 32, 33 en 34 zijn aangebracht. Een / dergelijke passiverende oxydelaag is in het algemeen ook op het oppervlak van de uitvoeringsvormen volgens Figuur 1 en 2 aanwezig, doch is daar terwille van de duidelijkheid van de figuren weggelaten.

15 In Figuur 4 is weer een andere uitvoeringsvorm getekend, die in grote trekken overeenkomt met die van Figuur 1 met dit verschil, dat de begraven laag 11 aan zijn rand ten minste aan de zijde van de con-tactzone 9, en in dit voorbeeld langs zijn gehele rand, aansluit op een zich vanaf deze rand naar het oppervlak uitstrekkende hooggedoteerde n-20 type wand 41. Deze wand behoeft aan het oppervlak niet gecontacteerd te zijn, en dient er voor om te zorgen, dat de stroom van de collector-contactzone 9 naar de basiszone 8 reeds tussen de zone 9 en de wand 41 zich homogeen over de dwarsdoorsnede van de epitaxiale laag 3 verdeelt, waarna de stroom vanaf de begraven laag 11 recht naar de basiszone 9 25 oversteekt. Stroomconcentratie met bijbehorende spanningsval wordt daarmee optimaal vermeden.

De figuren 5 en 6 tonen geheel andere uitvoeringsvormen aan de inrichting volgens de uitvinding. Figuur 5 toont schematisch in dwars- · doorsnede een veldeffekttransistor van het zogenaade V-MOS type, met een 30 actieve zone 8 van het p-geleidingstype, die het kanaalgebied van de veldeffekttransistor bevat, en daarin gelegen actieve zones 50 van het n-geleidingstype die de aanvoerzones van de transistor vormen, terwijl het n-type eilandvormige gebied 3A tezamen met de n-type begraven laag 11 en de n-type contactzone 9 de afvoerzone vormt. De rollen van aan-35 en afvoerzone kunnen ook worden omgekeerd. Groeven 53 strekken zich vanaf het oppervlak 2 door de actieve zones 50 en 8 heen tot in het eilandvormige gebied 3A uit. De wand van de groeven 53 is althans ter plaatse van de actieve zone 8 bedekt met een isolerende laag 51, waarop stuur- 8001409 PHN 9703 ^ 9 elektroden 52 zijn aangebracht die onderling zijn verbonden. Ook in dit geval \i/ordt voldaan aan de eerder genoemde voorwaarden voor de dikte en dotering van net gebied 3A en voor de afstand 4, zodat voor de pn-overgang 5 tussen de afvoerzone en het kanaalgebied een zeer hoge door-5 slagspanning wordt bereikt. Tegelijk wordt door de aanwezigheid van de hooggedoteerde n-type begraven laag 11, waardoor de stroom vanaf deze begraven laag recht oversteekt naar de zone 8, stroomconcentratie en spanningsval in het gebied tussen de zone 8 en de begraven laag 11 vermeden.

10 De uitvoeringsvorm van figuur 5 kan worden gerealiseerd door toepassing van dezelfde geleidingstypen en afmetingen voor de diverse halfgeleidergebieden als in het vorige voorbeeld. Bij een doteringscon-centratie van 4.10^ atomen per cm"* voor de epitaxiale laag 3, en een doteringsconcentratie van 7.10^ atomen per cm^ voor het substraatgebied 15 4 wordt bij deze afmetingen de doorslagspanning tussen afvoerzone en ka naalgebied ongeveer 400 Volt, waarbij zoals in figuur 5 getekend, de aanvoerzones 50 onderling zijn verbonden en via elektroden 54 met het kanaalgebied 8 zijn kortgesloten. De aanvoerzones 50 zijn met een aanvoeraansluiting S, de stuurelektroden 52 zijn met een stuurelektrode-20 aansluiting G, en de afvoerzone is via de contactzone 9 met een afvoer-aansluiting D verbonden.

Tenslotte wordt in figuur 6 schematisch in dwarsdoorsnede nog een andere uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding weergegeven. De inrichting van figuur 6 is een variant van die van figuur 25 5, en wel een zogenaamde D-M0S transistor, een ander type veldeffekt- transistor met geïsoleerde stuurelektrode. Daarbij is op het bovenoppervlak 2 van de halfgeleiderplaat een isolerende laag 61 van bijvoorbeeld siliciumoxyde of siliciumnitride aangebracht. Deze laag bevindt zich ten c.

minste ter plaatse van de p-type actieve zone 8, die in dit voorbeeld in 30 drie delen is opgesplitst welke buiten het vlak van tekening desgewenst onderling verbonden kunnen zijn. Binnen elke zone 8 bevindt zich een n-type aanvoerzone 60. Op de isolerende laag 61 zijn tussen de zones 60 en het, ook hier tot de afvoerzone behorende, n-type geleidende eilandvormige gebied 3A stuurelektrode 62 aangebracht. De aanvoerzones 60 35 zijn op dezelfde wijze als in figuur 5 door elektroden 63 op het oppervlak 2 met de zones 8 die het kanaalgebied bevatten verbonden. Met dezelfde afmetingen en doteringsconcentraties als in figuur 5 zijn ook hier doorslagspanningen van de orde van 400 Volt te bereiken.

8001409 PHN 9703 10

De uitvinding is niet beperkt tot de gegeven uitvoerings- voorbeelden. Binnen het kader van de uitvinding zijn voor de vakman vele variaties mogelijk. Zo kunnen bijvoorbeeld ook in de inrichtingen van > r r figuur 1, 2, 4, 5 en 6 in plaats van halfgeleidende scheidingsgebieden 6 5 scheidingsgebieden uit een isolerend materiaal, zoals in figuur 3 worden toegepast. In de uitvoering volgens figuur 3 kan de begraven laag 11 zich desgewenst zonder bezwaar naar links uitstrekken tot aan het verzonken oxydepatroon 6. Ofschoon de begraven laag 11 zich in de voorbeelden van figuur 1, 2, 5 en 6 praktisch alleen onder de aktieve zone 10 8 uitstrekt kan ook in deze gevallen de begraven laag zich in analogie met figuur 3 verder in de richting van de contactzone 9 uitstrekken, mits aan de voorwaarde L> ±±. B wordt voldaan. Verder kunnen, behalve in y Cc figuur 4, ook in de andere uitvoeringsvoorbeelden vertikale wanden 41 (zie figuur 4) tussen de begraven laag en het oppervlak worden aan-15 gebracht, die desgewenst alleen tussen de zones 8 en 9 aanwezig behoeven te zijn om het gewenste effekt te bereiken. In elk voorbeeld kunnen de gekozen geleidingstypen elk door hun tegengestelde worden vervangen.

In plaats van silicium kunnen ook andere halfgeleidermaterialen worden toegepast, terwijl voor de isolerende lagen 31, 51 en 61 in plaats van 20 siliciumoxyde ook andere lagep zoals siliciumnitride, siliciumoxynitride of aluminiumoxyde en dergelijke, of een combinatie van op elkaar gelegen verschillende isolerende lagen kunnen worden gebruikt. Verder kan de uitvinding behalve bij bipolaire transistors en veldeffekttransistors met geïsoleerde stuurelektrode ook bij andere halfgeleiderinrichtingen met 25 voordeel worden toegepast. De halfgeleiderinrichting volgens de uitvinding kan met voordeel deel uitmaken van een geïntegreerde schakeling waarin, behalve het gebied 3A, ook andere eilandvormige gebieden van de halfgeleiderlaag 3 voorkomen die andere halfgeleiderelementen bevatten.

30 35 8001409

Claims

1. Halfgeleiderinrichting met een halfgeleiderlichaam bevat tende een aan een oppervlak grenzende halfgeleiderlaag van een eerste geleidingstype die gelegen is op een substraatgebied van het tweede, tegengestelde geleidingstype en daarmee een pn-overgang vormt, een schei-5 dingsgebied dat zich vanaf het oppervlak over praktisch de gehele dikte van de halfgeleiderlaag uitstrekt en een eilandvormig gebied van de halfgeleiderlaag omringt, binnen welk eilandvormig gebied zich een tot een halfgeleiderschakelelement behorende aktieve zone van het tweede geleidingstype, en een daarnaast gelegen contactzone van het eerste gelei-10 dingstype met een hogere doteringsconcentratie dan de halfgeleiderlaag bevinden, waarbij de aktieve zone en de contactzone beide aan het oppervlak grenzen en althans de contactzone verder geheel door het eilandvormige gebied is omgeven, en waarbij de dikte en de doteringsconcentratie van het eilandvormige gebied zo gering zijn dat, bij het aanleggen 15 van een spanning in de keerrichting over de pn-overgang, de uitputtings-zone zich tot aan het oppervlak uitstrekt bij een spanning die lager is dan de doorslagspanning van de pn-overgang, met het kenmerk, dat tussen de halfgeleiderlaag en het substraatgebied een begraven laag van het eerste geleidingstype met een hogere doteringsconcentratie dan de half-20 geleiderlaag aanwezig is die zich ten minste onder de genoemde aktieve zone uitstrekt en door het eilandvormige gebied van de aktieve zone is gescheiden, waarbij in projektie de afstand in ^um tussen de rand van de Ingraven laag en de rand van de contactzone ten minste gelijk is aan , waarin Ec de kritische veldsterkte in Volt per ^urn is waarboven 25 in de halfgeleiderlaag lawinevermenigvuldiging optreedt, en Vg de doorslagspanning in Volt van de pn-overgang is.

2. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de begraven laag zich in projectie nagenoeg niet buiten de actieve zone van het tweede geleidingstype uitstrekt.

3. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de begraven laag aan zijn rand ten minste aan de zijde van de contactzone aansluit op tenminste een zich vanaf de rand van de begraven laag naar het oppervlak uitstrekkende hooggedoteerde wand van het eerste geleidingstype.

4. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het scheidingsgebied een halfgeleidergebied van het tweede geleidingstype is dat met het eilandvormige gebied een tweede pn-overgang vormt, waarbij de begraven laag door het eilandvormige gebied van 8001409 PHN 9703 12 het scheidingsgebied is gescheiden.

5. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 4, met het kenmerk dat, gerekend langs het oppervlak, de kortste afstand van de contactzone tot de rand van het scheidingsgebied groter is dan de afstand, waarover 5 de uitputtingszone behorend bij de tweede pn-overgang zich langs het oppervlak uitstrekt bij de doorslagspanning van deze overgang.

6. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aktieve zone van het tweede geleidingstype binnen het halfgeleiderlichaam geheel door het eilandvormige gebied is omgeven.

7. Halfgeleiderinrichting volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat binnen de aktieve zone van het tweede geleidingstype ten minste een aktieve zone van het eerste geleidingstype is aangebracht.

8. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de aktieve zone Van het eerste geleidingstype en het eilandvormige 15 gebied tot de aan- en afvoerzones van een veldeffekttransistor met geïsoleerde stuurelektrode behoren waarvan de aktieve zone van het tweede geleidingstype het kanaalgebied bevat.

9. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat ten minste een groef zich vanaf het oppervlak door de aktieve zones 20 van het eerste en het tweede geleidingstype heen tot in het eilandvormige gebied uitstrekt, waarbij de wand van de groef althans ter plaatse van de aktieve zone van het tweede geleidingstype bedekt is met een isolerende laag, waarop een stuurelektrode is aangebracht.

10. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 8, met het kenmerk, 25 dat op het genoemde oppervlak althans ter plaatse van de aktieve zone van het tweede geleidingstype een isolerende laag is aangebracht, waarop tussen de aktieve zone van het eerste geleidingstype en het eilandvormige gebied een stuurelektrode is aangebracht.

11. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, 30 dat de aktieve zone van het eerste geleidingstype de emitterzone, en de aktieve zone van het tweede geleidingstype de basis-zone van een bipolaire transistor vormt.

12. Halfgeleiderinrichting volgens conclusie 11 waarbij het schei· dingsgébied een halfgeleidergebied van het tweede geleidingstype is en 35 waarbij de basiszone met het scheidingsgebied is verbonden. 8001409