Przedmiotem wynalazku jest przyrzad pólprze¬ wodnikowy zwlaszcza przyrzad majacy co najmniej jeden obszar powierzchni sluzacy do umieszcza¬ nia kontaktów i doprowadzen.Glównym problemem wystepujacym w zwyk¬ lych przyrzadach pólprzewodnikowych, szczególnie w tranzystorach majacych strukture grzebieniowa jest to, ze kazdy z elementów tej struktury grze¬ bieniowej ma inny potencjal. Gdy pole wyprowa¬ dzenia zewnetrznego jest niejednakowo oddalone od poszczególnych elementów struktury grzebie¬ niowej, wtedy wystepuje znaczna róznica napiecia miedzy zebami grzebienia blizszymi pola wypro¬ wadzenia zewnetrznego a zebami dalszymi. Takie same warunki zachodza w konfiguracji doprowa¬ dzen kontaktów, gdy pole wyprowadzenia ze¬ wnetrznego jest polaczone z zebami poprzez dopro¬ wadzenie. Taka nierównosc napiec miedzy zebami struktury grzebieniowej moze spowodowac niesta¬ bilnosc przyrzadu pólprzewodnikowego.Ponadto zeby znajdujace sie blizej pola wypro¬ wadzenie zewnetrznego pracuja zwykle przy wyz¬ szym napieciu niz jest to konieczne dla ich pra¬ widlowego dzialania, aby zapewnic pewien mini¬ malny poziom napiecia zebów znajdujacych sie dalej od tego pola. Wobec tego do zebów usytuo¬ wanych w poblizu pola wyprowadzenia zewnetrz¬ nego plynie prad o wartosci wiekszej niz prad do zebów znajdujacych sie dalej od tego pola, co moze doprowadzic do uszkodzenia lub zniszczenia przy¬ rzadu.Opisane problemy rozwiazywano dotychczas przez zmniejszanie rezystancji doprowadzenia, a tym samym zmniejszanie róznic spadku napiecia miedzy zebami. Jednym z takich rozwiazan jest wykonanie doprowadzenia z materialu o duzej przewodnosci.Innym rozwiazaniem jest zwiekszenie zarówno grubosci jak i szerokosci kontaktu lub obu tych wymiarów. Chociaz wynikiem tych rozwiazan by¬ lo zmniejszenie rezystancji doprowadzenia, a tym samym róznic spadku napiecia miedzy zebami, podstawowy problem pozostal aktualny.Celem wynalazku jest opracowanie takiej kon¬ figuracji doprowadzen i kontaktów w przyrzadzie pólprzewodnikowym, w której wyeliminowane sa róznice spadku napiecia miedzy zebami.W przyrzadzie wedlug wynalazku warstwa ma¬ terialu przewodzacego prad elektryczny ma pierw¬ sza czesc o strukturze grzebieniowej, obejmujaca pierwszy grzbiet z koncami i pierwsze zeby wy¬ chodzace z tego grzbietu oraz doprowadzenie, któ¬ rego odcinek jest zasadniczo równolegly do pierw¬ szego grzbietu pierwszej czesci o strukturze grze¬ bieniowej, polaczone z pierwszym grzbietem pierw¬ szej czesci o strukturze grzebieniowej w punkcie usytuowanym miedzy koncami tego grzbietu.Pierwsze zeby rozmieszczone sa korzystnie za¬ sadniczo równomiernie wzdluz pierwszego grzbie¬ tu, a doprowadzenie jest polaczone z pierwszym grzbietem w punkcie lezacym w polowie dlugosci tego grzbietu. Pierwszy grzbiet moze miec wezsza 113 788113 788 3 czesc na jednym koncu i szersza czesc na drugim i wówczas doprowadzenie jest polaczone z pierw¬ szym grzbietem korzystnie w punkcie lezacym bli¬ zej konca z wezsza czescia.Warstwa z materialu przewodzacego prad elek¬ tryczny moze zawierac druga czesc o strukturze grzebieniowej majaca drugi grzbiet z koncami i drugie zeby wychodzace z tego grzbietu, przy czym drugi grzbiet jest polaczony z pierwszymi zebami. Korzystnie drugie zeby rozmieszczone równomiernie wzdluz drugiego grzbietu, a ten dru¬ gi grzbiet jest zasadniczo równolegly i oddalony od pierwszego grzbietu.. Wykorzystanie wynalazku zapewnia znaczne zrn^frjszenie^róz^y spadków napiecia miedzy poszczególnymi* setyami. Poniewaz podstawowym celem w projektowaniu kontaktu jest dostarczenie wlasciwego napiecia roboczego do zeba polozonego najdalej od*punktu dolaczenia doprowadzenia, jest jasne, ze potencjal w punkcie dolaczenia dopro¬ wadzenia "do grzbietu czesci o strukturze grzebie¬ niowej moze byc znacznie mniejszy w strukturze wedlug wynalazku dzieki zmniejszeniu spadku na¬ piecia miedzy tym punktem i najdalszym zebem w porównaniu ze struktura, w której doprowadze¬ nie bylo polaczone z koncem grzbietu. Dzieki temu mozna zmniejszyc wymiary doprowadzenia w po¬ równaniu z wymiarami doprowadzenia, które jest polaczone z koncem grzbietu. Chociaz zmniejszenie wymiarów zwieksza rezystancje doprowadzenia jednak wówczas moze zostac zmniejszona po¬ wierzchnia calego przyrzadu, co jest traktowane w technologii przyrzadów pólprzewodnikowych jako zaleta rozwiazania.Przedmiot wynalazku zilustrowany zostal przy¬ kladem wykonania na rysunku, ria którym fig. 1—3 Sa czesciowymi widokami róznych uksztalto- wan konfiguracji doprowadzen i kontaktów wed¬ lug wynalazku bez zachowania skali.Przyrzad pólprzewodnikowy 10 przedstawiony na fig. 1 wykonany jest w plytce 12 z materialu pól¬ przewodnikowego.Pierwszy obszar 16 o przewodnictwie jednego typu, np. typu p znajduje sie na powierzchni 14 plytki 12. Pierwiszy oibszar 16 moze równiez wy¬ kazac przewodnictwo typu n, ale wtedy typy prze¬ wodnictwa innych obszarów powinny byc odpo¬ wiednio zmienione na przeciwne.Wewnatrz pierwszego obszaru 16 na powierzchni 14 znajduje sie co najmniej jeden obszar 18 o prze¬ ciwnym typie przewodnictwa, np. typu n. Ten dru¬ gi obszar 18 tworzy zlacze p-n 20 na., styku z pierwszym obszarem 16. Korzystnie pierwszy ob¬ szar 16 i drugi obszar 18 przeplataja sie, chociaz moga byc zastosowane inne uksztaltowania, np. drugi obszar 18 moze miec ksztalt otwartej z jed¬ nej strony kratki. Przez przeplatanie rozumie sie, ze zeby pierwszego obszaru 16 usytuowane sa na przemian z podobnymi zebami drugiego obszaru 18.Z pierwszym obszarem 16 jest polaczona elek¬ trycznie warstwa 22 materialu przewodzacego prad elektryczny tworzac kontakt, przy czym w korzy¬ stnym przypadku to polaczenie elektryczne reali¬ zowane jest jedynie w obrebie zebów. Powstala czesc warstwy 22 na plytce 12 rnoze byc oddzielona od pierwszego obszaru 16 warstwa materialu izo¬ lujacego, niepokazanego na rysunku, która ma otwory odslaniajace zeby, a tym samym umozli¬ wiajace zetkniecie warstwy 22 z pierwszym obsza- rem 16; Warstwa 22 ma czesc 24 o strukturze grze¬ bieniowej obejmujaca grzbiet 26 z koncami i zeby 28 usytuowane na zebach pierwszego obszaru 16 jak równiez doprowadzenie 30, którego odcinek 32 jest zasadniczo równolegly do grzbietu 26. Dopro- io wadzenie 30 laczy pole wyprowadzenia zewnetrz¬ nego 34 i grzbiet 26, przy czym punkt wspólny doprowadzenia i grzbietu lezy pomiedzy koncami grzbietu. Ze wzgledów funkcjonalnych korzystne jest symetryczne rozmieszczenie zebów 28, wzgle- dem punktu polaczenia grzbietu 26 z doprowadze¬ niem 30. Maksymalny spadek napiecia miedzy punktem dolaczenia doprowadzenia 32 do grzbietu 26 a najdalszym wzgledem niego zebem 28 jest wówczas znacznie mniejszy od spadku napiecia pojawiajacego sie w przypadku gdy doprowadze¬ nie 32 dolaczone jest do konca grzbietu 26. v Wartosc róznicy miedzy takim spadkiem napie¬ cia w przyrzadzie o strukturze wedlug wynalazku, a spadkiem napiecia w przyrzadzie, w którym do- prowadzenie jest polaczone z koncem grzbietu 26 okreslaja ponizsze obliczenia.Sredni spadek napiecia V elektrody przewodza¬ cej jest dany ogólnym wzorem: 45 55 v = IR gdzie: I jest pradem, R rezystanieja grzbietu.Rezystancja moze byc obliczona-ze wzoru: R = (l/w) • s gdzie: 1 jest dlugoscia polaczenia, w — jego sze¬ rokoscia, as — rezystywnoscia powierzchniowa materialu, z którego jest wykonany grzbiet.Dlatego tez dla niepokazanej na rysunku konfi- 40 guracji, w której doprowadzenie jest polaczone z koncem grzbietu, spadek napiecia wzdluz grzbie¬ tu wynosi: Vi s 2 w W przyrzadzie o strukturze pokazanej na fig. 1 droga pradu czyli dlugosc polaczenia stanowia po¬ lowe wartosci tego parametru dla wyzej omó¬ wionej konfiguracji, gdyz punkt dolaczenia znaj¬ duje sie posrodku grzbietu 26 i zeby grzebienia sa rozmieszczone symetrycznie wzgledem tego punktu.Dlatego dla elektrody w przyrzadzie wedlug wy¬ nalazku prawdziwa jest zaleznosc: (I 1) __ _ (1/2) (1/2) 4 II- V„= • s = • s = • s = 2w 2w 8w LL,J, 2w 4 V! W przyrzadzie wedlug wynalazku spadek napie¬ cia miedzy punktem dolaczenia doprowadzenia dó grzbietu, a najbardziej odleglym od tego punktu zebem jest czterokrotnie mniejszy od analogiczne¬ go spadku napiecia w konfiguracji, gdzie dopro- w wadzenie jest polaczone z koncem grzbietu.113 788 Oprócz spadku napiecia miedzy punktem dola¬ czenia doprowadzenia i najbardziej oddalonym od tego punktu zebem innym problemem w projekto¬ waniu konfiguracji kontaktu jest spadek napiecia miedzy sasiadujacymi zebami. Zmniejszenie tego spadku napiecia mozna osiagnac przez zastosowa- . nie kontaktu o nieco innym ksztalcie, przedstawio¬ nym na fig. 2.Przyklad 40 równiez wykonany jest w plytce 42 z materialu pólprzewodnikowego. Na powierzchni 44 tej plytki usytuowany jest pierwszy obszar 46 o jednym typie przewodnictwa. Drugi obszar 48, o przeciwnym typie przewodnictwa, znajduje sie wewnatrz pierwszego obszaru 46 równiez na po¬ wierzchni 44. Obszar pierwszy 46 i drugi 48 prze¬ plataja sie ze soba, a na granicy tych obszarów uformowane jest zlacze p-n 50.Z* pierwszym obszarem 46 polaczona jest elek¬ trycznie warstwa 52 materialu przewodzacego prad elektryczny tworzac kontakt. Warstwa 52 ma czesc 54 o strukturze grzebieniowej, obejmujaca grzbiet 56 z koncami i zeby 58 usytuowane na pierwszym obszarze 46, przy czym grzbiet 56 ma szersza czesc 59 usytuowana na jednym koncu i wezsza czesc 60 na drugim koncu oraz doprowadzenie 62, którego odcinek 64 jest zasadniczo równolegly do grzbietu 56. Doprowadzenie 62 rozciaga sie od pola wypro¬ wadzenia zewnetrznego 66 do grzbietu 56. przy czym wspólny punkt A doprowadzenia i grzbietu lezy pomiedzy koncami grzbietu 56 i korzystnie usytuowany jest niesymetrycznie wzgledem zebów 58. Tak wiec doprowadzenie 62 laczy sie z grzbie¬ tem 56 blizej wezszego konca tego grzbietu.Poprzez obliczenia analogiczne do wczesniej przytoczonych mozna tak wybrac wartosc odleglo¬ sci szerszej czesci 59 i punktu %A, ze spadki na¬ piec miedzy punktem A i kazdym koncem grzbietu 56 sa jednakowe. Poniewaz rezystancja szerszej czesci 59 jest mniejsza od rezystancji wezszej cze¬ sci 60 punkt A jest usytuowany blizej szerszej czesci 60, dzieki czemu spadek napiecia miedzy sa¬ siednimi zebami 58 na wezszej czesci 60 zostaje zmniejszony, jako ze punkt o najwyzszym poten¬ cjale usytuowany jest blizej wezszego konca grzbietu ze wzgledu na mniejsza rezystancje szer¬ szej czesci 59 grzbietu 56 spadek napiecia miedzy sasiednimi zebami 58 tej czesci jest równiez zmniejszony. Tak wiec opisana struktura warstwy 52 nie tylko zmniejsza spadek napiecia miedzy punktem dolaczenia doprowadzenia A, a najdalej od niego polozonymi zebami 58 ale równiez zmniej¬ sza spadek napiecia miedzy sasiednimi zebami.W wyniku tego zeby 58 maja w przyblizeniu jed¬ nakowy potencjal w czasie pracy przyrzadu 40.Powracajac do przyrzadu 10 pokazanego na fig. 1 widac, ze wraz ze zwiekszaniem sie liczby zebów 28 wychodzacych z grzbietu 26, wzrasta takze po¬ trzeba wyrównywania dalszych spadków napiecia.Spelnienie tego rodzaju wymagania mozna osiagnac przez zastosowanie konfiguracji pokazanej na fig. 3.Przyrzad 68 wykonany jest w plytce 70 z materia¬ lu pólprzewodnikowego na powierzchni 72 tej plyt¬ ki znajduje sie pierwszy obszar 74 o jednym typie przewodnictwa. Drugi obszar 76 o przeciwnym ty¬ pie przewodnictwa znajduje sie wewnatrz pierw- 16 " 40 45 50 55 60 szego obszaru 74 równiez na powierzchni 72. Ko¬ rzystnie pierwszy obszar 74 i drugi obszar 76 przeplataja sie. Na granicy miedzy obszarami 74 i 76 uformowane jest zlacze p-n 78.Na powierzchnie plytki 30 w obrebie pierwszego obszaru nalozona jest warstwa 80 materialu prze¬ wodzacego prad elektryczny dla utworzenia kon¬ taktu elektrycznego w tym obszarze. Warstwa 80 ma pierwsza czesc 82 o strukturze grzebieniowej i doprowadzenie 84. Pierwsza czesc 82 o strukturze grzebieniowej ma pierwszy grzbiet 86 z koncami i pierwsze zeby 88 wychodzace z tego grzbietu.Pierwsze zeby 88 sa rozlozone zasadniczo równo¬ miernie wzdluz pierwszego grzbietu 86.Druga czesc 90 o strukturze grzebieniowej od¬ dalona od pierwszej czesci 82 o strukturze grze¬ bieniowej i zasadniczo równolegla do tej czesci ma drugi grzbiet 92 z kopcami i drugie zeby 94 wy¬ chodzace z tego grzbietu. Drugi grzbiet 92 jest po¬ laczony z pierwszymi zebami 88, przy czym punkty styku tego grzbietu i zebów 88 sa rozmieszczone zasadniczo symetrycznie wzdluz drugiego grzbie¬ tu 92.Poprowadzenie 84 ma odcinek 96 zasadniczo rów¬ nolegly do pierwszego grzbietu 86 i drugiego grzbietu 92. Doprowadzenie 84 rozciaga sie od pola wyprowadzenia zewnetrznego 98 do pierwszej cze¬ sci 82 o strukturze grzebieniowej i laczy sie z pierwszym grzbietem 86 w miejscu lezacym mie¬ dzy koncami tego grzbietu.Funkcjonalnie opisana konfiguracja warstwy 80 z materialu przewodzacego prad elektryczny sta¬ nowi polaczenie dwóch warstw o konfiguracji opi¬ sanej w zwiazku z fig. 1. Pierwsza czesc 82 o struk¬ turze grzebieniowej sluzy jako doprowadzenie po¬ mocnicze, a kazdy z pierwszych zebów 88 sluzy jako doprowadzenie do drugiej czesci 90 o struk¬ turze grzebieniowej. Jak wyzej wspomniano, spad¬ ki napiecia miedzy doprowadzeniem 84 i kazdym z pierwszych zebów 88 sa w zasadzie jednakowe.Stad, poniewaz zeby 88 sa polaczone z drugim grzbietem 92 symetrycznie, sparikti napiecia miedzy kazdym z pierwszych zebów 88 i kazdym z drugim zebów 94 sa jednakowe. Tak wiec spadki napiec miedzy doprowadzeniem 84 i kazdym z drugich zebów 94 sa takie same. Opisana zasada laczenia wielu czesci o podstawowych konfiguracjach moze zostac wykorzystana równiez w odniesieniu do konfiguracji opisanej w zwiazku z fig. 2.Warstwy 22, 52 i 80 moga byc wykonane np. ze zlota, z pokryciem niklowym lub podobnym, przy wykorzystaniu np. techniki fotolitograficznej.Chociaz w powyzszym opisie omówiono przy¬ rzady o strukturze grzebieniowej, przytoczone kon¬ figuracje kontaktów moga byc wykorzystane tak¬ ze w przyrzadach majacych wiele dyskretnych ob¬ szarów na powierzchni polaczonych z pojedyncza elektroda, tworzacych kontakt W przyrzadach 10, 40 i 68 W^puf wynalazku uzyskuje sie znaczne zmniejszenie spadków napie¬ cia miedzy zebami 28, 58 i 94 elementów kontak¬ towych, dzieki czemu prawdopodobienstwo przylo¬ zenia zbyt duzego napiecia do jednego z zebów 28, 58 lub 94 jest niewielkie. Tak wiec mozliwosc uszkodzenia przyrzadów 10, 40 lub 68 nadmiernym113 788 przeplywem pradu spowodowanym nierównomier¬ nym rozkladem napiec zostala wlasciwie wyelimi¬ nowana.Zastrzezenia patentowe 1. Przyrzad pólprzewodnikowy zawierajacy plyt¬ ke pólprzewodnikowa, na powierzchni której usy¬ tuowane sa dwa obszary o przeciwnych typach przewodnictwa i warstwa materialu przewodzacego prad elektryczny polaczona z jednym z tych obsza¬ rów, znamienny tym, ze warstwa (22) materialu przewodzacego prad elektryczny ma pierwsza czesc (24) o strukturze grzebieniowej obejmujaca pierwszy grzbiet (26) z koncami i pierwsze zeby (28) wychodzace z tego grzbietu (26), oraz dopro¬ wadzenie (30), którego odcinek (32) jest zasadniczo równolegly do pierwszego grzbietu (26) pierwszej czesci (24) o strfcturze grzebieniowej polaczon-e z pierwszym grzbietem (26) pierwszej czesci (24) o strukturze grzebieniowej w punkcie usytuowa¬ nym miedzy koncami tego grzbietu (26). 2. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwsze zeby (28) sa rozmieszczone zasadniczo równomiernie wzdluz pierwszego grzbietu (26), a doprowadzenie (30) jest polaczone z pierwszym grzbietem (26) w punkcie lezacym w polowie dlu¬ gosci tego grzbietu (26). 3. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze pierwszy grzbiet (56) ma wezsza czesc (60) na jed¬ nym koncu i szersza czesc (59) na drugim koncu, a doprowadzenie (62) jest polaczone z pierwszym grzbietem (56) w punkcie lezacym blizej konca z wezsza czesci (60). 4. Przyrzad wedlug zastrz. 1, znamienny tym, ze zawiera druga czesc (90) o strukturze grzebienio¬ wej, majaca drugi grzbiet (92) z koncami i drugie zeby (94) wychodzace z tego grzbietu (92), przy czym drugi grzbiet (92) jest polaczony z pierw¬ szymi zebami (88).. Przyrzad wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze drugie zeby (94) sa rozmieszczone zasadniczo rów¬ nomiernie wzdluz drugiego grzbietu (92). 6. Przyrzad wedlug zastrz. 4, znamienny tym, ze drugi grzbiet (92) jest zasadniczo równolegly i od¬ dalony od pierwszego grzbietu (86). 4690 48 53 Fig.2 Fig.3 LZGraf. Z-d Nr 2 — miW UDO egz. M Cena 100 zl PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL PL