191204. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és elrendezés félvezető analóf kapcsoló kialakítására
9 191204 10 Azzal, hogy a második 13 rétegben egy negyedik 23 réteget hozunk létre és az első 16 kivezetést az első és harmadik 12, 14 rétegekhez, a második 17 kivezetést pedig a második és negyedik 13, 23 rétegekhez csatlakoztattuk, valamint a második 13 réteg felülettel érintkező része fölötti szigetelő 18 rétegen a korábbival megegyező gyújtó 20 elektróda konfigurációt hoztunk létre, egy olyan szimmetrikus szerkezetet alakítottunk ki, amelyik biztosítani tudja az eszköz polaritásfüggetlen működését. Ez úgy válik lehetségessé, hogy az első 16 és második 17 kivezetés közötti feszültség egyik polaritása esetén a harmadik 14 réteg (emitter), az első 12 réteg (bázis), és a 11 alapanyag (kollektor), valamint a második 13 réteg (emitter), és 11 alapanyag (bázis) és első 12 réteg (kollektor) által meghatározott tranzisztorok aktivizálódnak, míg a negyedik és második 23, 13 réteg közötti p-n átmenet, valamint a második 13 réteg feletti gyújtó 20 elektróda hatástalan lesz. A másik polaritás esetén pedig a negyedik 23 réteg (emitter), a második 13 réteg (bázis) és a 11 alapanyag (kollektor), valamint az első 12 réteg (emitter) 11 alapanyag (bázis) és második 13 réteg (kollektor) által meghatározott tranzisztorok aktivizálódnak, míg a harmadik és első 14, 12 réteg közötti p-n átmenet, az első 12 réteg feletti gyújtó 20 elektróda hatástalan lesz. Az eszköz működtetését a 9. ábra szemlélteti. Látható, hogy az eszköz kikapcsolt állapotban lesz (kis áramot enged át abszolút értelemben nagy feszültség mellett), ha a gyújtó 20 elektróda aVG11, VGn gyújtó potenciálnál kisebb jel érkezik,és az eszköz első és második 16, 17 kivezetése közé kapcsolt feszültség polaritásától függetlenül bekapcsol, ha a megfelelő gyújtó 20 elektródára VG21. VG22 Syújtó potenciált kapcsolunk. Ha az alkalmazási terület szempontjából megengedhető, hogy a harmadik és negyedik 21,22 kivezetést összekössük és a gyújtó 20 elektródákat közös kivezetéssel lássuk el, akkor a kapcsoló vezérlése egyszerűbbé válik, viszont a gyújtó 20 elektródák alatti szigetelő 18 réteg méretezésénél figyelembe kell venni, hogy működés során a gyújtó 20 elektróda és az első 12 réteg, vagy a gyújtó 20 elektróda és a második 13 réteg közé maximálisan megengedett kapcsolt feszültség kerülhet. A 10., 11., 12. és 13. ábra a találmány szerinti elrendezés egy újabb kiviteli alakjának felülnézetét (10. ábra), metszetét (11. ábra), idődiagrammját (12. ábra) és jellegzetes karakterisztikáját (13. ábra) mutatja. Ez az elrendezési változat all alapanyagon, az első, második és harmadik 12, 13, 14 rétegen, a szigetelő 18 rétegen, a kontaktus 19 ablakokon keresztül a rétegekhez csatlakozó első és második 16, 17 kivezetésen, valamint a gyújtó 20 elektródán és a harmadik 21 kivezetésen kívül a 11 alapanyaggal ellentétes vezetési típusú 27 hordozót és tiltó réteg 29 kivezetést, továbbá a 11 alapanyag és a hordozó 27 között a második 13 réteget körülvevő rejtett 28 réteget és a 11 alapanyagban a rejtett 28 réteg fölött azzal összeérő, vagy azt részben átfedő, a 11 alapanyaggal ellentétes típusú tiltó 24 réteget (vagy tiltó rétegeket) és a tiltó 24 réteg fölötti szigetelő 18 rétegen tiltó 25 elektródát (vagy tiltó elektródákat) és a tiltó 25 elektródához csatlakozó tiltó 26 kivezetést (vagy tiltó kivezetéseket) is tartalmaz. Technológiai szempontból ez a változat abban tér el a korábbiaktól, hogy a félvezető 11 alapanyag egy a félvezető 27 hordozóra felvitt epitaxiális réteg. Az epitaxiális réteg felvitele előtt azonban a 27 hordozóba szelektíven a 27 hordozóval megegyező típusú sekély, rejtett 28 réteget diffundáltattunk, ami az epitaxiális rétegnövesztés során tovább diffundálódik mind a 11 alapanyagba, mind pedig a 27 hordozóba. Ügyelnünk kell arra, hogy a rejtett 27 réteg ne érjen ki a felületre és az első és második 12, 13 réteg közötti áramutat a felület mentén csak a tiltó 24 réteg (vagy tiltó rétegek) szakíthassanak meg. Az epitaxiális rétegnövesztés után célszerűen az első és a második 12, 13 réteg diffúziójával vagy implantációjával egyidejűleg elkészítjük a tiltó 24 léteget (vagy tiltó rétegeket), majd a gyújtó 20 réteg alatti szigetelő 18 réteggel megyegyező minőségű, de nem feltétlenül azonos vastagságú szigetelő 18 réteget állítunk elő a tiltó 24 réteg (vagy tiltó rétegek) első és második 12, 13 réteg közötti részén is, és ezután e fölött célszerűen a gyújtó 20 elektródával egyidőben elkészítjük a tiltó 25 elektródát (vagy tiltó elektródákat), amit tiltó 26 kivezetés (vagy tiltó kivezetések) célszerűen a többi kivezetéssel egyidőben készülhet. Az eszköz működés szempontjából a korábbiaktól abban tér el, hogy a második 13 réteget az első 12 rétegből elektromosan elszigetelő, a 11 alapanyaghoz képest a tiltó réteg 29 kivezetés segítségével záróirányban előfeszített tiltó 24 réteg, rejtett 28 réteg, 27 hordozó konfiguráció új lehetőséget (vagy több tiltó réteg esetén lehetőségeket) biztosít az első és második 16, 17 kivezetés közötti áramút megnyitására és megszakítására. Ha ugyanis a tiltó 25 elektródára (vagy tiltó elektródákra) nem adunk engedélyező potenciált, akkor az első és második 16, 17 kivezetés között csak visszáram folyhat, vagyis az eszköz zárva lesz függetlenül attól, hogy a gyújtó 20 elektródára rá adtuk e a gyújtó potenciált vagy sem. Ha azonban a tiltó 25 elektródára (vagy tiltó elektródákra, ha több is van belőlük) ráadjuk az engedélyező potenciált, ami képes a tiltó 24 rétegek felületén inverz csatornát létrehozni (hasonlóan a MOS eszközökhöz), akkor a tiltó 24 réteg (vagy tiltó rétegek) által megszakított első és második 12, 13 réteg közötti 11 alapanyag részek újra ohmikus kapcsolatba kerülnek és a második 13 réteg (emitter), 11 alapanyag (bázis) és az első 12 réteg (kollektor) alkotta bipoláris tranzisztor lehetővé teszi, hogy az eszköz újra a már ismertetett gyújtó 20 elektródával vezérelhető analóg kapcsolóvá váljék. Természetesen ez a találmányi elrendezés is polaritás függetlenné tehető a korábban leírt módon. Az eszköz konstrukciójánál figyelemmel kell lenni azonban arra, hogy a 27 hordozó, a rejtett 28 réteg és a tiltó 24 rétegek beiktatásával újabb parazita hatások keletkeztek, így például az első vagy második 12, 13 réteg átszúrhat a 27 hordozó vagy rejtett 28 réteg felé, a második 13 réteg, a 11 alapanyag és a tiltó 24 réteg, vagy rejtett 28 réteg, vagy hodozó 27 bipoláris tranzisztort alkot, ami ha áramerősítési tényezője nem elég alacsony, és emitterkollektor letörési feszültsége nem elég magas, leronthatja az eszköz paramétereit. Ezen elrendezéshez hasonló elrendezést valósíthatunk meg, ha a tiltó 24 réteget elhagyjuk, de a rejtett 28 réteget (esetleg rejtett rétegeket) a felületig kidiffundálhatjuk és a rejtett réteg felületi részét hozzuk inverzióba a tiltó 25 elektróda segítségével, vagy a rejtett 28 réteget hagyjuk el, de a tiltó 24 réteget mélységében átdiffundálhatjuk a teljes 11 alapanyagon. Célszerű lehet továbbá a 27 hordozót nem félvezető anyagból készíteni és az első, a második és a tiltó 12, 13, 24 réteget a 11 alapanyag teljes mélységében átdiffun-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 6
