Многослойное переключающее устройство Советский патент 1977 года по МПК H01L21/00 H01L29/00 

Изобретение относится к полупроводниковым приборам. Известны полупроводниковые многослойные переключающие устройства, например тиристоры, с полевым управлением, содержащие в управляющей области ряд областей противоположного типа проводамости, из которых одна дополнительная область закорочена с управляющей. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей управления известных устройств. Поставленная цель достигается за счет того, что поневой электрод, расположенный над управляющей областью устройства, частично перекрывает две соседние дополнительные области. На чертеже изображено предлагаемое устР(ЙСТВО. Устройство состоит из пластины 1 монокристал; лического кремния п-типа проводимости с концентрацией электрически активных примесей 3-10 слГ. В пластине. 1 методом диффузии акцепторной примеси, например бора, созданы одновременно с двух сторон анодная 2 и упра ляющая 3 области р-тИпа проводимости с концентращей электрически активных примесей ;-10 см .Толщина областей 2иЗ составляет 10 ivncM. Последующей лсжалъной диффузией донорной примеси, напртмер фосфора, в упраляющей области создшы катодная облает 4, пер: вал дополнительная область 5 и вторая дополнительная область 6 п-тина пр жодимости с концентрацией электри кски активных i примесей Толщина областей 4-6 составляет 5 мкм. Области 4-6 представляют собой квадраты со стороной 100 мкм каждая. Для областей 2,4,5 и 6 созданы контакты 7-10 соответственно, представляющие собой напыленные полоски алюмшшя толщиной 1 мкм. Контакт 9 закорачивает первую дополнительную область 5 с управляющей обяастью 3. На поверхностя управляющей области 3, на окисжой пленке 11 толпогаой 0,1 мкм, разкюп и полевой зжктрод 12, представляющий собой напыленную полоску алюминия. Полевой злектрод 12, размещеншш над управляющей областью 3, перекрывает частично обе дополнительные области 5 и 6. Предлагаемое устройство Может быть выполнено в тиристора, состоящего из пластнюд мюнокрмсташшческого кремния п-типа проводимости с концентрацией электрически активных примесей З-Ш см . В указанной пластине одаовремеино двусторонней диффузией бора созданы анодная и управляющая области р-гшш проводимости с концентрацией электрически активных примесей 5 10 см и толщиной 10 мкм. Последующей локальной диффузией фосфора в управляющей области созда ы катодная, первая дополнительная и вторая до1ЮЛ1П1тельиая области п-типа проводимости с концентрацией электрически активных примесей ЫО и толщиной 5 мкм Указанные области представляют собой квадраты со стороной 100 мкм каждый. К анодной, катодной ц дополнительным областям созданы контакты, (Дредставляющие собой напыленные полоски алюмшшя тодщиной 1 мкм. Первая дополнительная 1область закорочена контактом с управляющей областью. На поверхности управляющей области на окисной пленке толщиной 0,1 мкм размещены два полевых электрода, представляющие собой напылеи ые полоски алюминия толщиной 1 мкм, которые перекрьшают частично обе допол1штельные области. Предлагаемое устройство может быть выполнено в виде тиристора, состоящего из пластины монокристаляичеекого кремния п-типа проводимости с кондентращей электрически активных нркмесей ЗЮ см. В указаишй пластине одновременной двусторонней Д11ффузией бора созданы анодная и управляющая области р-тина проводимости с концентрадией электрически активных примесей 5«10 см и толщиной 10 мкм. Последующей локальной диффузией фосфора в управляющей области созданы катодная, первая дополнительная, вторая и третья дополнительные области п-типа с кондентращ ей электрически активных примесей 1« 10 и толщиной 5 мкм Катодная и дополнительные области представляют собой квадраты со стороной 100 кшм каждый. Для анодной, катодной, первой и третьей дополнительной областей coздaн контакты, представляющие собой напьшенные полоски алюминия толщиной 1 мкм. Первая дополнительная область закорочена контактом с управляющей областью. На поверхности управляющей области на окисной пленке размещены два полевых электрода, представляющие собой напыленные полоски алюмшшя толщиной 1 мкм. Один полевой электрод частично перекрывает и вторую дополнительные области, а другой полевой электрод частично перекрывают вторую и Третью дополнительные области. Устройство работает следующим образом. Если между контактами 7 и 8 приложено напри жение положительной относительно контакта 8 полярности и между контактами 8 и 10 приложено напряжение положительной ошосителыю контакта 8 полярности, то при приложении управляющего сигнала положительной полярности к нолевому электроду 12 в управляющей области 3 под указа1шым полевым электродом индуцируется инверсионный слой, который соединяет области 6 и 5, а через контакт 9 и область 3 в единую день, по которой начинает проходить ток управления. Вследствие прохождения тока управления по депи: область 6, инверсионный слой, область 5, контакт 9. область 3 область 4 - тиристор включается обычным образом. Таким образом, тиристор, изображенный на чертеже, позволяет регулировать уровень помехоустойчивости По входной депи в пределах 3 - 5 в. Указанный тиристор может быть применен также как высокочувствительный высоковольтный переключатель, так как напряжение переключения составляет в нем величину порядка 100 в. Тиристор с несколькими параллельно подключенными полевыми электродами осуществляет логическое сложение нескольких входных сигналов. Высокое входное сопротивление указанного тиристора позволяет получить коэффи1шент разветвления по входу до 100. Тиристор с несколькими последовательно подключенными полевыми электродами осуществляет логическое умножение нескольких входных сигналов. При расстояниях между дополнитeльны ш областями порядка 10 мкм, вполне допускаемых методами фотолитохрафии, может быть осуществлено логаческое сложение по дваддати пяти сигналов. Изобретение может быть использовано при производстве многофункциональных микросхем с многослойными переключающими элементами. Формула изобретения Многослойное переключающее устройство с полевым управлением, например тирисгор, содержащее в управляющей области ряд областей противоположного типа проводимости, одна из которых закорочена с управляющей областью, отличающееся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей управления, полевой электрод, расположенный над управляющей обла.тью, частично перекрывает две соседние об.пасти противоположного типа проводимости.

8 $ S i2 11 1C

951 12

J

10 6