ВХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ ПЛАНАРНО-ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ Советский патент 1995 года по МПК H01L29/73 

Изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике, в частности к полупроводниковым структурам, выполненным по планарно-эпитаксиальной технологии, и может быть использовано при изготовлении биполярных полупроводниковых приборов и интегральных схем.

При использовании микросхем в устройствах вычислительной техники применение схем с малыми входными токами позволяет увеличить коэффициент объединения по входу или увеличить нагрузочную способность устройств, к выходам которых подключаются данные микросхемы. Поэтому снижение входных токов является в настоящее время одной из важнейших задач. Входной ток высокого уровня определяется токами утечки, в результате чего снижение токов утечки приводит к снижению входных токов, что позволяет повысить коэффициент объединения по входу.

Известна полупроводниковая структура, выполненная по планарно-эпитаксиальной технологии, включающая область с активным элементом, изолирующую область, имеющую электрическое соединение с нулевой шиной. Данная конструкция позволяет несколько снизить токи утечки. Однако снижение токов, утечки недостаточно, особенно при эксплуатации полупроводниковой структуры в более жестких условиях по сравнению с нормальными условиями.

Наиболее близкой по технической сущности является полупроводниковая структура, выполненная по планарно-эпитаксиальной технологии, включающая область с активным элементом, две изолирующие области одного типа проводимости, между которыми размещена третья изолирующая область другого типа проводимости, электрические соединения.

В данной конструкции полупроводниковой структуры за счет наличия второй изолирующей области и электрического соединения между этой областью и третьей изолирующей областью осуществляется подавление паразитного р-n-р-транзистора.

Однако данная конструкция не позволяет в достаточной степени снизить токи утечки активных, а также элементов, сформированных в активной области структуры.

Целью изобретения является снижение токов утечки подавление токов, возникающих за счет появления паразитного p-n-p-транзистора.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковой структуре, выполненной по планарно-эпитаксиальной технологии, включающей область с активным элементом, две изолирующие области одного типа проводимости, между которыми размещена третья изолирующая область другого типа проводимости, электрические соединения, в третьей изолирующей области сформирована дополнительно четвертая область второго типа проводимости с концентрацией, превышающей концентрацию эпитаксиального слоя, при этом первая, вторая и дополнительная изолирующие области электрически соединены с нулевой шиной.

На чертеже показана предложенная полупроводниковая структура.

Полупроводниковая структура, выполненная по планарно-эпитаксиальной технологии, содержит область с активным элементом 1, две изолирующие области 2, 3 одного р⁺-типа проводимости. Между этими областями 2, 3 расположена третья изолирующая область 4 другого n-типа проводимости, электрические соединения 5 Согласно изобретению в третьей изолирующей области 4 сформирована дополнительно область 6 второго n⁺-типа проводимости. Концентрация дополнительной 6 должна превышать концентрацию эпитаксиального слоя 7. При этом первая, вторая и дополнительная изолирующие области 2, 3 и 6 имеют электрическое соединение 5 с нулевой шиной 8. Полупроводниковая структура выполнена в полупроводниковой кремниевой подложке 9.

Для экспериментальных исследований использовали полупроводниковую структуру, сформированную на полупроводниковой кремниевой подложке 9 р- типа, на которой в эпитаксиальном слое 7 сформированы активные элементы 1 входного узла (р-n-p-транзитор и диод Шоттки), первая и вторая изолирующие области 2 и 3 р-типа проводимости, между которыми размещена третья изолирующая область 4 n-типа проводимости, в которой сформирована дополнительная область 6 n⁺-типа проводимости с концентрацией ≈ 10²¹см^-3. Провели экспериментальные исследования настоящей полупроводниковой структуры и известной с обычной изоляцией с помощью диффузии р-типа для входного р-n-р-транзистора схемы. При этом напряжение источника питания составляло 4,5-5,5 В при входном напряжении 2,4 В, подаваемом на базу входного р-n-p-транзистора. Коллектор р-n-p-транзистора подключается к Земле, а эмиттер к источнику питания через резистор. Результаты эксперимента показали, что в известной полупроводниковой структуре ток утечки не превышал 1,7-1,9 мА, а в предложенной 0,1 мкА.

Таким образом, конструкция полупроводниковой структуры позволяет по сравнению с известной снизить токи утечки более, чем на порядок. Кроме того, структура имеет значительно более широкое применение за счет обеспечения возможности формирования в качестве активного элемента узла или любых элементов микросхемы.

Использование: изобретение относится к полупроводниковой микроэлектронике и может быть использовано при изготовлении биполярных полупроводниковых приборов и интегральных. Сущность изобретения: полупроводниковая структура, выполненная по планарно-эпитаксиальной технологии, включает область с активным элементом, две изолирующие области одного типа проводимости, между которыми расположена третья изолирующая область другого типа проводимости, электрические соединения. В третьей изолирующей области сформирована дополнительная область второго типа проводимости с концентрацией, превышающей концентрацию эпитаксиального слоя. При этом первая, вторая и дополнительные изолирующие области электрически соединены с нулевой шиной. 1 ил.

ВХОДНОЙ ЭЛЕМЕНТ ПЛАНАРНО-ЭПИТАКСИАЛЬНОЙ ИНТЕГРАЛЬНОЙ СХЕМЫ, содержащий изолированную область с активным элементом, две изолирующие области первого типа проводимости, между которыми расположена третья изолирующая область второго типа проводимости, внутрисхемные соединения и общая шина, отличающийся тем, что, с целью снижения токов утечки, в третьей изолирующей области сформирована дополнительная область второго типа проводимости с концентрацией, превышающей концентрацию третьей изолирующей области, при этом первая и вторая изолирующие области соединены с дополнительной областью и общей шиной.