DE1288200B - Integrierte Halbleiterschaltung - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Diode übernehmen kann. Dadurch wird die Bildung

Halbleiterschaltung mit wenigstens einem Flächen- einer zusätzlichen Diode erspart und der Raumbedarf

transistor, der mehrere getrennt beschaltete Emitter- der Anordnung verringert. Da die Emitterzonen in die

zonen enthält, die derart mit einer gemeinsamen Basis- Basiszone eingelassen sind, liegen alle diese Zonen an

zone im Abstand voneinander in Verbindung stehen, 5 der gleichen Fläche des Halbleiterplättchens, wodurch

daß sie an der gleichen Fläche eines Halbleiter- die Herstellung der erforderlichen Schaltungsver-

plättchens liegen. bindungen zwischen den Zonen und den anderen an

Eine solche Halbleiterschaltungsanordnung, die der gleichen Fläche gebildeten Schaltungselementen

Gegenstand eines älteren Vorschlags ist, besteht aus erleichtert wird.

nur einem Transistor, auf dessen einer Seite der Basis- io Die Erfindung wird nachstehend an Hand der zone mehrere Emitterelektroden und mehrere KoI- Zeichnung beschrieben. Darin zeigt lektorelektroden so aufgesetzt sind, daß sie die Basis- F i g. 1 die Aufsicht auf eine integrierte Halbleiterelektrode ringförmig umgeben. An der gegenüber- schaltung mit Transistoren nach der Erfindung, liegenden Seite der Basiszone ist eine weitere dünne F i g. 2 das Schaltbild der Anordnung von F i g. 1, Halbleiterzone angebracht, die mit einer die ganze 15 F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie 3-3 von F i g. 1, Oberfläche bedeckenden ohmschen Elektrode belegt F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie 4-4 von F i g. 1, und so ausgebildet ist, daß sie im Betrieb praktisch F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie 5-5 von F i g. 1 an allen Stellen das Potential der anliegenden ohmschen und

Elektrode annimmt. Dadurch wird erreicht, daß beim F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 von F i g. 1. Anlegen verschiedener logischer Eingangssignale an 20 In F i g. 1 ist eine integrierte Halbleiterschaltung die verschiedenen Emitter an den Kollektoren Aus- dargestellt, die als ein mit einer Torschaltung ausgangssignale erhalten werden, die bestimmten logischen gestatteter bistabiler Multivibrator arbeitet. Auf einer Verknüpfungen der Eingangssignale entsprechen. Unterlage 10 sind mittels Lötglas Streifen 12 und 14 Andrerseits sind mikrominiaturisierte integrierte aus einem einkristallinen Halbleitermaterial befestigt. Halbleiterschaltungen bekannt, bei denen mehrere 25 Als Halbleitermaterial kommen Germanium, Silizium, aktive und passive Schaltungselemente an der einen intermetallische Legierungen wie z. B. Galliumarsenid, Fläche eines Halbleiterplättchens gebildet sind, wobei Aluminiumantimonid oder Indiumantimonid in Frage, wenigstens eines der aktiven Schaltungselemente ein Der Zwischenraum 16 zwischen den beiden Streifen Flächentransistor ist, dessen Kollektor-Basis-Übergang wurde dadurch gebildet, daß zunächst von einem und Basis-Emitter-Übergang an dieser Fläche des 30 einzigen breiten Streifen aus Halbleitermaterial aus-Halbleiterplättchens so enden, daß der Basis-Emitter- gegangen wurde, der dann durch Ätzen in zwei AbÜbergang von dem Kollektor-Basis-Ubergang um- schnitte unterteilt wurde. Dieser Vorgang hat den schlossen ist. Hierbei ist aber nur eine Emitterzone Zweck, eine Isolierung zwischen den in den Streifen 12 vorhanden. und 14 gebildeten Schaltungselementen zu erzeugen. Schließlich sind einzelne Flächentransistoren be- 35 Es ist offensichtlich, daß eine entsprechende elektrische kannt, die mehrere Emitterzonen aufweisen, welche in Isolierung auch durch andere Maßnahmen erzielt eine gemeinsame großflächige Basiszone eingelassen werden könnte. Beispielsweise könnte auch in dem sind, wobei jedoch die Emitterzonen untereinander Halbleiterkörper zwischen den zu isolierenden Schalkurzgeschlossen sind und somit praktisch einen einzigen tungselementen ein Gebiet mit hohem Widerstand Basis-Emitter-Übergang von großer Querschnittsfläche 40 gebildet werden. Dieser hohe Widerstand stellt dann ergeben. Dadurch wird ein Leistungstransistor gebildet. praktisch eine Unterbrechung dar, die eine uner-Demgegenüber ist das Ziel der Erfindung die wünschte gegenseitige Beeinflussung der betreffenden Schaffung einer integrierten Halbleiterschaltung, bei Schaltungselemente verhindert, der im Vergleich zu den bekannten Anordnungen Bei der Herstellung wird auf dem ursprünglichen dieser Art die gleichen Funktionen mit einer geringeren 45 η-leitenden einkristallinen Halbleiterkörper zunächst Zahl von Schaltungselementen durchgeführt werden durch Diffusion eine Schicht von p-leitendem Halbkönnen, so daß die Zahl der erforderlichen Schaltungs- leitermaterial gebildet, so daß ein pn-Übergang entelemente und damit der Raumbedarf der Anordnung steht. Darin werden dann die Schaltungselemente dabei einem gegebenen Zweck verringert werden. durch gebildet, daß das Halbleitermaterial stellenweise Nach der Erfindung wird dies bei der eingangs 50 fortgeätzt wird und daß stellenweise n-Leitfähigkeit genannten integrierten Halbleiterschaltung dadurch erzeugendes Material in die p-Schicht eindiffundiert erreicht, daß die Emitterzonen vollständig in die Basis- wird. An den erforderlichen Stellen werden dann zur zone eingelassen sind und daß die Emitterzonen mit Bildung elektrischer Anschlüsse Metallkontakte aufverschiedenen anderen integrierten Schaltungselemen- plattiert oder aufgedampft

ten verbunden sind, die an der gleichen Oberfläche des 55 In dem Streifen 12 ist ein npn-Transistor TR-2 ge-Halbleiterplättchens angeordnet sind. bildet, in dessen Basis zwei η-leitende Halbleiterzonen Bei der nach der Erfindung ausgeführten integrierten eindiffundiert sind, so daß praktisch ein Transistor Halbleiterschaltung sind wie bei den bekannten An- mit zwei Emitterzonen gebildet worden ist. Ein Schnitt Ordnungen dieser Art die verschiedenen Schaltungs- durch den Transistor TR-2 ist in F i g. 3 gezeigt, elemente einer Halbleiterschaltung in einem einzigen 60 Dieser Doppelemitteraufbau ergibt praktisch einen Halbleiterplättchen integriert, wobei aber die Zahl der npn-Transistor mit einer eingebauten Diode, die durch erforderlichen Schaltungselemente und der Raum- den zusätzlichen eindiffundierten pn-Übergang gebedarf dadurch verringert wird, daß der Transistor bildet wird. Der Transistor TR-2 hat eine n-leitende mit mehreren Emittern die Aufgaben mehrerer ver- Kollektorzone 18, die durch den Halbleiterstreifen 12 schiedener Schaltungselemente übernehmen kann. Bei- 65 gebildet wird, eine p-leitende Basiszone 20 und zwei spielsweise kann die eine Emitterzone den Emitter η-leitende Emitterzonen 22 und 24. Ohmsche Kontakte eines Transistors bilden, während eine zweite Emitter- 26,28 und 30 werden auf die entsprechenden Halbleiterzone die Funktion einer an die Basis angeschlossenen schichten aufplattiert oder aufgedampft. Eine auf die

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Unterlage 10 aufgelötete oder auflegierte Ausgangs- Diode an andere Schaltungselemente oder Klemmen

klemme 33 erstreckt sich bis unter das linke Ende des angeschlossen werden kann.

Streifens 12 und bildet mit diesem und damit auch mit Auf dem Streifen 14 sind ferner zwei Kopplungs-

der Kollektorzone 18 des Transistors TR-2 einen ohm- kondensatoren Cl und Cl gebildet. Wie in F i g. 5

sehen Kontakt. Der Doppelemittertransistor TR-3 ist 5 gezeigt ist, gehörr zu dem Kondensator Cl ein

dem Transistor TR-2 völlig gleich. Siliciumdioxidüberzug 64 auf der p-leitenden Schicht

An die Basiszone 20 schließt sich ein Streifen 32 aus 58. Dieser Überzug dient als Dielektrikum für den p-leitendem Material an, das in den Streifen 12 ein- Kondensator Cl, während die p-leitende Schicht 58 diffundiert ist. Der Streifen 32 folgt einem gewundenen den einen Belag des Kondensators bildet. Auf die Pfad und bildet einen Querkopplungswiderstand Rl io Oberseite des Oxydüberzugs 64 ist ein Metallbelag 66 mit einem Widerstandswert von 7 kOhm. Die linke aufplattiert, der den Kondensator vervollständigt. Der Hälfte 34 des Halbleiterstreifens 12, von der ein Ab- Kondensator besteht aus den beiden leitenden Belägen, schnitt unter dem p-leitenden Streifen 32 liegt, bildet die durch die p-leitende Schicht 58 und den Metalleinen Vorspannungswiderstand R 2 mit dem Wert belag 66 dargestellt sind, und aus dem als Dielektrikum 5 kOhm. Am anderen Ende des p-leitenden Streifens 32 15 wirkenden Oxydüberzüg 64.

ist ein ohmscher Kontakt 36 gebildet, mit dem dieses An der Unterlage 10 sind weitere Klemmen be-Ende des Widerstands Rl an die Ausgangsklemme 38 festigt, die dann benutzt werden, wenn der bistabile angeschlossen werden kann. Der Widerstand Rl ist Multivibrator als Binärzählerstufe verwendet wird, an die Spannungsklemme 40 angeschlossen, die auf Dies sind folgende Klemmen: Eingangsklemme 68, der Unterlage 10 befestigt ist und bis unter den 20 Löschklemme 70, Einstellklemme 72, Sperrklemme 74, Streifen 12 ragt, mit dem sie in ohmschem Kontakt Masseklemme 76. Äußere Drähte verbinden in der steht. Ein p-leitender Streifen 42 und der darunter- in F i g. 1 gezeigten Weise die verschiedenen Schalliegende Abschnitt 44 des Halbleiterstreifens 12 bilden tungselemente miteinander und mit den Klemmen, in gleicher Weise Widerstände R3 und R4. Die ver- so daß die Schaltung als bistabiler Multivibrator arteilten Kapazitäten an den pn-Übergängen, die 25 beitet.

zwischen den p-leitenden Streifen 32 und 42 und den Der Betrieb der in F i g. 1 gezeigten mikrominiaturi-

darunterliegenden η-leitenden Abschnitten bestehen, sierten integrierten Halbleiterschaltungsanordnung soll

entsprechen einem Kondensator C3 bzw. einem Kon- kurz erläutert werden, damit der Aufbau dieser An-

densator C4, von denen jeder einen Wert von 1000 pF Ordnung besser verständlich ist. Diese Anordnung

hat. 30 entspricht dem Schaltbild von F i g. 2. Mittels der

In dem η-leitenden Streifen 12 ist ferner ein Tran- Einstellklemme wird bestimmt, welcher Transistor sistor TR-I gebildet, dessen Kollektorzone aus einem anfänglich Strom führt und welcher Transistor geAbschnitt des Streifens 12 besteht. Eine eindiffundierte sperrt ist. Da die Transistoren TR-I und TR-3 beide p-leitende Schicht 45 (F i g. 1) stellt eine Basiszone dar, vom Typ npn sind, wird der Transistor TR-I bei Zu- und eine eindiffundierte η-leitende Schicht 46 bildet 35 führung eines positiven Impulses an seiner Basis stromeine Emitterzone. Ein ohmscher Kontakt 48 ist auf führend, und der Transistor TR-3 wird gesperrt. Ein die Emitterzone 46 und ein ohmscher Kontakt 50 auf an der Eingangsklemme zugeführter negativer Auslösedie Basiszone 45 aufplattiert, so daß elektrische Lei- impuls sperrt dann den Transistor TR-2 über die tungen zwischen diesen Kontakten und anderen Diode D 7, den Kopplungskondensator 1 und die Schaltungselementen angeschlossen werden können. 40 Diode D 5, während der Transistor TR-3 stromführend Im Querschnitt ist der Transistor TR-I ähnlich der wird. Ein zweiter Auslöseimpuls bringt die Schaltung Darstellung von F i g. 3 mit der Ausnahme, daß dieser in den ursprünglichen Zustand zurück. Durch wahl-Transistor nur eine eindiffundierte Emitterzone hat. weises Anlegen von Impulsen an die Sperrklemme Das Schaltungselement TR-I hat zwar die Form eines können die der Eingangsklemme zugeführten Auslöse-Transistors, es stellt aber praktisch mittels seiner 45 impulse blockiert werden, so daß die Multivibratorpn-Ubergänge zwischen Kollektor und Basis bzw. schaltung auf diese Auslöseimpulse nicht anspricht. Basis und Emitter zwei Flächendioden dar. Bei der Ein an die Löschklemme gelegter positiver Impuls dargestellten Schaltungsanordnung wird dieses Schal- bringt die Schaltung in ihren ursprünglichen Zustand tungselement nicht in üblicher Weise als Transistor zurück. An den Ausgängen 1 und 2 erscheinen Ausverwendet, sondern als zwei getrennte pn-Flächen- 5° gangsimpulse, die den Zustand des zugehörigen Trandioden Dl und DA. sistors anzeigen.

Ferner ist in dem Streifen 12 eine pn-Flächendiode Die Unterlage 10 kann aus eigenleitendem HaIb- D 3 gebildet, deren Querschnitt in F i g. 6 gezeigt ist. leitermaterial bestehen, das sich durch einen ver-Diese Diode enthält einen eindiffundierten pn-Über- hältnismäßig hohen spezifischen Widerstand ausgang zwischen dem η-leitenden Halbleiterabschnitt 52 55 zeichnet. In Abänderung der zuvor beschriebenen und der eindiffundierten p-leitenden Schicht 54, die Ausführungsform könnte die gesamte Anordnung einen ohmschen Kontakt 56 trägt. auch aus einem Block aus eigenleitendem Halbleiter-

Die in den η-leitenden Streifen 14 eindiffundierte material gebildet werden, in dem durch Eindiffundieren

p-leitende Schicht 58 wird nicht weggeätzt, und in die von Störstoffen Zonen gebildet werden, die an die

p-leitende Schicht 58 werden zwei η-leitende Schichten 60 Stelle der ausgeschnittenen Streifen der gezeigten An-

zur Bildung von gleichen Flächendioden Dl und Dl Ordnung treten. Im ersten Fall wäre die Unterlage 10

eindiffundiert. Ein Querschnitt der DiodeD1 ist in von Fig. 1 dann ein getrennter Block aus eigen-

F i g. 4 dargestellt. In diesem Fall wird der pn-Über- leitendem Halbleitermaterial, auf dem die Streifen 12

gang zwischen der eindiffundierten p-leitenden Schicht und 14 befestigt sind, während sie im zweiten Fall

58 und der eindiffundierten η-leitenden Schicht 60 65 aus einem Stück Halbleitermaterial mit den Zonen 12

gebildet, während der η-leitende Streifen 14 lediglich und 14 bestünde, die sich dann lediglich infolge einer

als Unterlage dient. Auf die η-leitende Schicht 60 Dotierung in den elektrischen Eigenschaften von der

wird ein Metallkontakt 62 aufplattiert, mit dem die Unterlage unterscheiden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Integrierte Halbleiterschaltung mit wenigstens einem Flächentransistor, der mehrere getrennt beschaltete Emitterzonen enthält, die derart mit einer gemeinsamen Basiszone im Abstand voneinander in Verbindung stehen, daß sie an der gleichen Fläche eines Halbleiterplättchens liegen, dadurchgekennzeichnet, daß die Emitterzonen vollständig in die Basiszone eingelassen sind und daß die Emitterzonen mit verschiedenen anderen integrierten Schaltungselementen verbunden sind, die an der gleichen Oberfläche des Halbleiterplättchens angeordnet sind.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen