174979. lajstromszámú szabadalom • Félvezető eszköz
5 174979 alkot. A P típusú, szilícium epitaxiális 3 második réteg, az N típusú, szilícium epitaxiális 4 első réteggel alkotja az emitter-bázis 13 átmenetet és a 4 első réteg a 200 negyedik réteggel együtt, amint már korábban megmagyaráztuk, további 14 PN átmenetet alkotja. Az emitter-bázis 13 átmenet és a 14 PN átmenet közötti távolság célszerűen 2 és 5 mikron közötti. A 3. ábra találmányunk másik kiviteli alakját mutatja, ahol az 1. ábrán bemutatott NPN tranzisztort integrált áramkörben láthatjuk más félvezető elemekkel együtt, például PNP tranzisztorokkal. Az integrált áramkör, amint látható, két különböző tranzisztort tartalmaz, például komplementer tranzisztorként, nevezetesen 21 NPN tranzisztort és 22 FNP tranzisztort. Ezt a két tranzisztort közös, P típusú, szilícium 20 hordozón alakítottuk ki. Amint ezelőtt az 1. ábra kapcsán megmagyaráztuk, a 21 NPN tranzisztornak erősen szennyezett la kollektor rétege, gyengén szennyezett 2a kollektor rétege, gyengén szennyezett 3a bázis rétege, gyengén szennyezett 4a emitter rétege, erősen szennyezett 5a emitter érintkezési területet, 6a kollektor hozzávezetést, 15 kollektor érintkezési területet, 7a bázis hozzávezetést, 8a bázis érintkezési területet, a 200 negyedik réteget az alumínium 9 kollektor elektródát, az alumínium 10 bázis elektródát és az alumínium 11 emitter elektródát tartalmazza. A 22 PNP tranzisztor P típusú 33 kollektorral, N típusú 34 bázissal, P típusú 38 emitterrel, P típusú 37 kollektor hozzávezetéssel, P tipusú 48 kollektor érintkezési területtel, N típusú 35 bázis érintkezési területtel, 39 kollektor elektródával, 40 bázis elektródával és 41 emitter elektródával rendelkezik. A 21 NPN és a 22 PNP tranzisztorokat a PN átmenetek szigetelik el egymástól galvanikusan. A P típusú 50 szigetelő tartomány csatlakozik a P típusú szilícium 20 hordozóra és körülveszi mind a 21 NPN, mind a 22 PNP tranzisztorokat. A három, N típusú 31, 32 és 36 réteg kupa alakú szigetelő tartományt alkot, amik csupán a 22 PNP tranzisztort viszik körül. Ebben az integrált áramkörben, nagyszámú párosokat és hármasokat alakítunk ki egyidejűleg, például az la és 2a kollektorréteg és a 3a bázisréteg, amik N+ típusúak, szelektív diffúzióval lettek kialakítva a P típusú 20 szilícium hodrozón. A 2a kollektorréteg és 32 réteg N típusú epitaxiális növesztéssel lettek kialakítva. A 21 NPN tranzisztor gyengén szennyezett 3a bázis rétege, ami P tipusú és a P típusú 33 kollektor akár epitaxiális növesztéssel, akár szelektív diffúzióval alakítható ki. A gyengén szennyezett 4a emitter réteg, ami a 21 NPN tranzisztorban N típusú és a 22 PNP tranzisztor N tipusú 34 bázisa, epitaxiális növesztéssel alakítható ki. A 6a kollektor hozzávezetés és 36 réteg epitaxiális növesztéssel alakítható ki. A 7a bázis hozzávezetés és 37 kollektor hozzávezetés, P típusú diffúzióval alakítható ki. A 21 NPN tranzisztorban a 8a bázis érintkezési terület, ami P+ típusú, a P típusú 200 negyedik réteg, valamint a 22 PNP tranzisztor P típusú 38 emittere, P típusú diffúzióval alakítható ki. Az 5a emitter érintkezési területet és a 35 bázis érintkezési területet diffúzióval lehet kialakítani. A 4. ábra a találmány harmadik kiviteli alakját mutatja, ahol további 201 réteg csatlakozik a 7a bázis hozzá vezetéshez és a gyengén szennyezett 3a bázis réteghez. Az alumínium 10 bázis elektróda nem csupán a 7a bázis hozzá vezetéshez, de a további 201 réteghez is csatlakozhat. Az 5. ábra a találmány negyedik kiviteli alakját mutatja, ahol MIS (fém- szigetelő-félvezető) hordozót alkalmazunk a gyengén szennyezett 4a emitter réteg felületén. Az alumínium 42 kapu elektróda és szilícium dioxid 41 emitter elektróda együtt alkotja a gyengén szennyezett 4a emitter réteggel a MIS konstrukciót. Az alumínium 42 kapu elektródára előre meghatározott feszültséget adva, 202 gát alakul ki a szilícium dioxid 41 emitter elektróda mögött. Ez egy visszafordító, kiürítő, vagy gyűjtő réteg szerepét tölti be. A 6. ábra a találmányunknak ötödik kiviteli alakját mutatja be, amelyben 203 Schottky gát réteget alakítottunk ki a gyengén szennyezett 4a emitter réteg felületén. Megfelelő 51 fémet, például platinát viszünk fel a gyengén szennyezett 4a emitter rétegre és ez fogja a Schottky gátat kialakítani. A 2. ábra az 1. ábrán bemutatott eszköz szennyeződési karakterisztikáját, valamint a kisebbségi töltéshordozó koncentrációt mutatja be az emitter tartományban. Az ábra felső része az 1 hordozó N+ szennyezését, a 2 harmadik réteg, a 3 második réteg, a 4 első réteg és a 200 negyedik réteg szennyyeződés eloszlását mutatja. Ezen tartományok szennyeződés koncentrációját láthatjuk az ábra középső részén, míg az ábra alsó része az injektált kisebbségi töltéshordozó koncentrációt mutatja az emitterben, ami a kisebbségi töltéshordozók kombinált értéke, ami a P típusú, szilícium epitaxiális 3 második rétegből, a bázisból, a PN átmenetből, - ami elválasztja a P típusú 200 negyedik réteget és az emittert - származik. Pontosabban, az a komponens, amit az emitter-bázis 13 átmenetből származó kisebbségi töltéshordozók alakítanak ki a 101 ferde vonallal, míg az a komponens, amit a 14 PN átmenetből származó kisebbségi töltéshordozók alakítanak ki a 102 ferde vonallal jellemezhető az ábrán. Mivel az injektált kisebbségi töltéshordozók ellentétes irányban folynak, ezek egymás kioltására törekszenek, és ennek eredményeként alakul ki a lényegében egyenletes, vagy szinttartó 103 vonal. Ez a karakterisztika az, ami biztosítja a nagyon magas hpE tényezőt és az alacsony zajszintet az eszközben. Ennek kissé részletesebb magyarázata érdekében megjegyezzük, hogy a kisebbségi töltéshordozók (a lyukak), amelyek az emitter-bázis 13 átmeneten injektálódnak keresztül, elérik a 14 PN átmenetet és belépnek a P típusú 200 negyedik rétegbe. Másrészről a P típusú 200 negyedik réteg ugyancsak injektált lyukakat az N típusú, szilícium epitaxiális 4 első rétegbe, az emitterbe, és ezek a lyukak áthaladva az emitter rétegen, elérik az emitter-bázis 13 átmenetet, mivel az injektált diffúziós hossz (WE) kisebb mint az N típusú, szilícium epitaxiális 4 első rétegnek, az emittemek a vastagsága. Amikor a P típusú 200 negyedik rétegből származó lyuk-injektálás eléggé nagy, a lyukáram, ami a 14 PN átmenetből származik és az emitter bázis 13 átmenethez jut, kompenzálja az emitter-bázis 13 átmenetből származó lyukáramot a 14 PN átmenetnél. Ez a kompenzáció az N típusú emitterben a lyukáram eloszlását alapvetően egyenletessé teszi és csökkenti a gyengén szennyezett 3a bázis rétegből a gyengén szennyezett 4a emitter rétegbe irányuló lyukáramot. 6 3 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
