DE3115695A1

DE3115695A1 - Integrierte halbleiterschaltung

Info

Publication number: DE3115695A1
Application number: DE19813115695
Authority: DE
Inventors: Masamich Musashino Tokyo Asano; Hiroshi Yokohama Iwahashi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1980-04-24
Filing date: 1981-04-18
Publication date: 1982-02-04
Also published as: JPS56150871A; GB2074788B; GB2074788A; US4949152A; DE3115695C2

Description

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11.4.1981

Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Integrierte Halbleiterschaltung

Diese Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung, bei der der fotoelektrische und durch das einfallende Licht verursachte Reststrom verringert worden ist.

Eine integrierte Schaltung sollte von der Konstruktion her derart ausgelegt sein, daß sie vorzugsweise so wenig Außenanschlüsse wie möglich hat. Fig. 1 zeigt nun eine Halbleiterschaltung konventioneller Ausführung, die nur eine minimale Anzahl von Außenanschlüssen aufzuweisen hat. Der Anschluß 10 ist mit dem Kollektor und mit dem Steuergatt eines Anreicherungsoder Anf achungs-Metal loxid-Sil.iziumtransistors (Anreicherungs-MOS-Transi stor/Anfachungs-MOS-Transistor) T.JQ verbunden. Mit seinem Emitter ist dieser Transistor T,,. auf Verknüfungspunkt A geführt, der seinerseits wiederum über den Emitter und über den Kollektor eines Sperrschicht-Metalloxid-Siliziumtransistors (Sperrschicht-MOS-Transistor) T^ an einem elektrischen Potential V_c liegt. Darüber hinaus ist der Knoten A auch noch mit einem Verknüpfungspunkt D verbunden, und zwar über den Kollektor und über den Emitter eines Sperrschicht-Metalloxid-SiIiziumtransistors (Sperrschicht-MOS-Transistor) Τ·,-. Das Steuergatt des Transistors T₁₄ ist auf einen Verknüpfungspunkt D geführt, der seinerseits wiederum über den Kollektor und über den Emitter eines Anreicherungs-oder Anfachungs-Metalloxidsi!i~ ziumtransistors (Anreicherungs-MOS-Transistor/Anfachungs-MOS-Transistor) T,g an einem elektrischen Potential V liegt. Dieses Potential ist im wesentlichen da§ gleiche wig das Potential der Halbleiter« Grundschicht oder Halbleiter-Trägerschicht, beispiels-

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Der Steuergattanschluß B des Transistors T-p weist dann den Logikzustand "1" auf, d.h. das Potential

V (von beispielsweise 5 Volt), wenn der Anschluß

10 ein Signal "OTT auf geschaltet erhält, das normaler weise gleich Null ist. Ist das Potential am Verknüpfungspunkt oder Knoten A gleich V und ist die Steuergatt- Schwellenspannung des Transistors T,q gleich V..,«, , dann wird der Transistors T,q in den Ausschaltzustand oder Sperrzustand gebracht und der Verknüpfungspunkt A elektrisch vom Anschluß 10 getrennt, wenn ΙΠΓ ~ V_c + ^Vthl0 ^iSt* ^A1s ^⁰^⁶ davon wird ein Signal erzeugt, das die Spannung V

(beispielsweise eine Spannung Null) hat, und zwar am Verknüüfungspunkt 0 und im Ansprechen auf den Logikzustand des Steuergattanschlusses C des Transistors T,g.

Der Steuergattanschluß B geht dann in den Logikzustan d "0" über, wenn der Anschluß 10 ein Signal

V auf geschaltet erhält. Hat der Transistor T,ρ

eine Steuergatt-Schwellenspannung von V^₂ beträgt das Potential des Steuergattanschlusses B Vpn, so wird der Transistor T^ dann in den Ausschaltzustand oder Sperrzustand gebracht, wenn die nachstehend angeführten Bedingungen erfüllt sind;-

^Vp " ^Vthl0 ^ ^VGB " ^Vthl2 und

^VG > ^VGB - ^Vthl2.

Das bewirkt wiederum, daß das Potential am Verknüpfungspunkt D dann gleich V - V^y₀ ist, wenn sich der Steuergattanschluß C des Transistors T,_g im Logikzustand "0" befindet. Das Potential des Steuergattanschlusses C des Transistors T,_g ist dann Null, wenn sich der Steuergattanschluß im Logikzustand "1" befindet.

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Bei der Schaltung nach Fig. 1 bewirkt die Potentialdifferenz oder Spannungsdifferenz zwischen dem Verknüpfungspunkt A und dem Anschluß 10, daß der Transistor TiQ in den "Einschaltzustand/Durchlaßzustand" oder in den "Ausschaltzustand/Sperrzustand" gebracht wird. . Der Anschluß 10 wird zudem für zwei verschiedene Signalarten verwendet, d.h. für die Signale V- und OE.

Damit die Ausgangsfächerung oder der Ausgang'sl astfaktor (fan-out) der übrigen mit dem Anschluß 10 verbundenen Schaltung durch den Strom im Verknüpfungspunkt nicht verringert werden kann, d.h. im Verknüpfungspunkt A, wird der Transistor T,q dann in den Ausschal tzustand/Sperrzustand gebracht, wenn der Anschluß 10 für das Signal OE verwendet wirdBei einer normalen integrierten Metalloxid-Siliziumschaltung (integrierten MOS-Schaltung), liegt die Obergrenze der Stromstärke, d.h. die Strombelastbarkeit, bei rund +10 Mikroamperes (,uA). Damit sollte auch der Reststrom, der vom Anschluß 10 zum Verknüpfungspunkt A oder vom Verknüpfungspunkt A zum Anschluß 10 fließt, kleiner als die zuvor angeführte maximale Strombelastbarkeit sein. Dieser Leckstrom oder Reststrom sollte insbesondere dann sehr klein sein, wenn der Transistor T-,q vollständig ausgeschaltet worden ist. Der Reststrom kann jedoch dann nicht abgeführt werden, wenn während des Betriebes die PN-übergangsschicht des Transistors T,q einfallendem Licht ausgesetzt ist.

Ein im Ultraviolettlicht löschbarer EPROM-Speicher (löschbarer und programmierbarer Festspeicher) ist

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ist eine Halbleiterschaltung, deren Übergangszonen während des Betriebes von Licht angestrahlt werden. Zu einem EPROM-Speicher (löschbärer und programmier barer Festspeicher) gehört ein für die Lichtleitung ausgelegtes Gehäuse mit einem Fenster über der Halb leiterschaltungsplatine, welches das ultraviolette Licht passieren läßt. Im Betriebszustand, fällt das Licht auf die PN-Übergangszonen, zu denen auch der Transistor T,q - (dargestellt in Fig. 1) - gehört und bewirkt, daß die durch den Lichteinfall verursachten übergangs-Fotorestströme zum Anschluß 10 fließen.

Aus dem mit Fig. 2 wiedergegebenen Kennliniendiagramm. ist das jeweils zutreffende Verhältnis zwischen den übergangs-Fotorestströmen und der Lfchtsträrke zu erkennen. Fig. 3 wiederum zeigt eine Meßschaltung zum Erfassen der mit Fig. 2 wiedergegebenen WerteWie nun aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Basis-Sperrspannung V₀ von 8 Volt als eine voll ausgezogene Linie dargestellt, während die Basis-Sperrspannung V₀ von O Volt mit einer gestrichelten Linie dargestellt ist. In das Kennliniendiagramm eingetragen ist der Reststrom I₁ je Fläche von ,um , auf die Licht einfällt, tfeist der Lichteinfall eine hohe Lichtstärke auf, dann kann in einer Halbleiterschaltung mit einer großen Lichtaufnahmefläche - beispielsweise bei einem EPROM-Speicher (löschbarer und programmierbarer Festspeicher) - der Reststrom I. nicht abgeleitet werden. Ein 32 K-Bi t EPROM (löschbarer und programmierbarer Festspeicher, der für 32 K-Bit ausgelegt ist),

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hat eine ganz beträchtliche Lichtaufnahmefläche von

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annähernd 1,5 χ 10 .um .In diesem Falle beträgt bei einer Lichtstärke von 3000 Lux der Fotorest-

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strom I_L 4 χ 10 (A/,um ), und die gesamten

Streuströme oder Restströme betragen dann:- 1,5 χ ΙΟ⁵ χ 4 χ 10"¹¹ = 6 χ 10"⁶ (A) = 6 (_;uA).

Ein Reststrom von 6 A kann zur vorerwähnten Strombelastbarkeit (+_ 10 ,uA) nicht abgeführt oder abgeleitet werden. Infolgessen ergibt sich dann die Möglichkeit, daß die Schaltung dann nicht normal arbeitet, wenn der EPROM-Speicher (löschbarer und programmierbarer Festspeicher) im hellen Licht eingesetzt wird und arbeiten soll.

In Fig. 4 ist nun ein Teil der Schaltung des mit Fig, 1 wiedergegebenen EPROM-Speichers (löschbarer und programmierbarer Festspeicher) dargestellt. Eine f'Ur das Erfassen der Spannung V bestimmte Spannungsmeßschaltung oder Spannungsdetektorschaltung, die als Logiksignalkomparatorschaltung ausgeführt ist, stellt fest und entscheidet, ob es sich bei dem am Anschluß 10 anstehenden Signal um ein V -Signal oder um ein OE-Signal handelt. Der Verknüpfungspunkt E befindet sich dann im Logikzustand "1" wenn das am Anschluß 10 liegende Potential kleiner als V (5 Volt) ist, während er sich dann im Logikzustand "0" befindet, wenn das am Anschluß 10 anstehende Potential gleich V (25 Volt) ist. Der vorerwähnte Verknüpfungspunkt E ist schaltungsmäßig angeordnet zwischen den Steuergatts der Sperrschicht-Metal loxidsi liziumtransistoren T-|_8a

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bis T,g und den Steuergattanschlüssen B und C. Die für das Erfassen der Spannung V bestimmte Spannungsmeßschaltung oder Spannungsdetektorschaltung 12 bringt im Ansprechen auf das am Anschluß 10 anstehende Potential die Transistoren T-.^» ^Tig sowie Τ,- bis T,_a in den Einschaltzustand/Durchlaßzustand und in den Ausschaltzustand/Sperrzustand. Bei den Transistoren T,g bis T,_8n handelt es sich um Verknüpfungstransistoren, welche schaltungsmäßig zwischen den Spalten-oder Reihendekodern 14a bis 14n und den Dekoder-Ausgangsleitungen 16a bis 16n angeordnet sind.

Der Verknüpfungspunkt D ist mit den Steuergatts der Anreicherungs-oder Anfachungs-Metalloxidsi1iziumtransistören (Anreicherungs-MQS-Transistoren/Anfachungs-MOS-Transistoren) T₂₀ bis T„_Q verbunden» Die Kollektoren aller Transistoren T_2Q'_a bis sind auf den Anschluß 10 geführt, während die Emitter der Transistoren T₂₀ bis T_20n über Sperrschicht-Metalloxidsi1iziumtransistoren (Sperrschicht-MOS-Transistoren) Tp₂ bis T_22n auf die Dekoder-Ausgangslei tungen 16 bis 16 geführt sind. Diese Dekoder-Ausgangsleitungen bestehen aus 256 zeilen, die die Spalten sind und aus 16 Zeilen, die die Reihen sind, und zwar in einer Anordnung von für 8 Bits ausgelegten Speicherzellen mit 256 Spalten und 16 Reihen. Eine jede Dekoder-Airsgangsleitung von 256 und 16 Reihen ist jeweils derart mit einem Transistor verbunden, wie dies bei einem jeden der Transistoren T₂₀ und dem Anschluß 10 der Fall ist. Werden die Übergangszonen so vieler Transistoren

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(mit Licht) angestrahlt, dann entstehen dabei die schlechten Auswirkungen, welche von den hohen und starken Fotorestströmen verursacht werden.

Fig. 5a bis Fig. 5c zeigen nun Teilkonstruktionen von Halbleiterschaltungen herkömmlicher ArtMit Fig. 5a und Fig. 5b dargestellt sind die Muster von elektrisch leitenden Verbindungen, d.h. die elektrisch leitenden Schichten 50 auf den Kontaktlöchern 48 der N -dotierten Bereiche, beispielsweise der Kollektorzonen oder Kollektorbereiche 42. Fig. 5c stellt einen Schnitt durch Fig. 5a dar. Den Fachleuten sollte bereits bekannt sein, daß um eine bessere Integrationsdichte zu erreichen, die elektrisch leitende Schicht 50 möglichst schmal ausgeführt sein muß. Aus diesem Grunde ist auch der größte Teil der zwischen der N -Kollektorzone 42 und der P-leitenden Grundschicht vorhandenen PN-Übergangszone nicht von der elektrisch leitenden Schicht 50 abgedeckt. Der größte Teil des KoIlektorbereiches/derKollektorzone 42 und der Halbleiter-Grundschicht 40 ist mit einem SiOp-FiIm 44 abgedeckt, der lichtdurchlässig ist. Wenn aber die elektrisch leitende Schicht 50 zum Absperren des Lichtdurchganges aus Aluminium hergestellt ist, dann ist der größte Teil der PN-Übergangszone auch keiner Lichteinstrahlung ausgesetzt.

Wenn Photonen mit hL-Energie auf die Kollektorzone 42 auftreffen, dann schlagen sie Elektronen aus dem gefüllten Band ( dem Valenzband) heraus und erhöhen das Leistungsband. Das hat zur Folge,

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daß Fotorestströme zur elektrisch leitenden Schicht 50 fließen. Fotorestströme werden dann, wenn die hL-Energie-Photonen stark sind, sogar auph am PN-Übergang in der Halbleiter-Grundschicht oder Halbleiter-Trägerschicht 40 erzeugt. Die mit Fig. 5 dargestellten Kafbleiterschaltungs-Ausführungen konventioneller Art"erzeugen je nach Stärke des einfallenden Lichtes starke Fotorestströme.

Die Erfindung stellt sich somit die Aufgabe, eine neuartige und verbesserte Halbleiterschaltung zu schaffen, die derart konstruiert und ausgelegt ist, daß die Fotorestströme, die bei Lichteinstrahlung der PN-übergangszone erzeugt werden, verringert werden.

Die Erfindung löst die ihr gestellte Aufgabe dadurch, daß sie eine integrierte Halbleiterschaltung in einem lichtdurchlässigen Gehäuse vorsieht, die eine die PN-übergangszonen bedeckende 1 ichtundurchlässige Schicht aufzuweisen hat, welche durch das Gehäuse mit Licht angestrahlt werden kann.

Gegenstand dieser Erfindung ist somit eine integrierte Halbleiterschaltung, die im Betriebszustand mit Licht angestrahlt wird, beispielsweise ein im ultravioletten Licht löschbarer EPROM-Speicher (löschbarer und programmierbarer Festspeicher). Die lichtempfindlichen PN-übergangszonen sind mit einer opaken Schicht bedeckt, die einen Lichteinfall verhindern und damit auch das Erzeugen von Restströmen.

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Die Erfindung wird nachstehend nun anhand des in Zeichnung dargestellten Ausflihrungsbeispieles (der in Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele) näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:-

F1g. 1 Ein Schaltbild einer konventionellen Schaltung mit einer Mindestzahl an Außenanschlüssen.

Fig. 2 Ein Kennliniendiagramm in dem der Reststrom und die Lichtstärke aufgetragen sind.

Flg. 3 Ein Schaltbild einer Meßschaltung für Reststrom und Lichtstärke nach Fig. 2.

Fig, 4 Ein Teüschaltbi Id eines nach Fig. 1 entwickelten EPROM-Speichers (programmierbaren Festspeichers).

Fig. 5a Draufsichten auf Schaltungen konventionel- ^{und 5b} ler Art.

Fig. 5c Einen Teilschnitt durch die Schaltung nach Fig. 5a

Fig. 6a Außenansichten von Gehäusen, die im Rahmen dieser Erfindung vorgesehen sind und verwendet werden.

Fig. 7a Eine Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel dieser Erfindung.

Flg. 8a Draufsichten auf verschiedene geänderte und ^8e modifizierte Ausführungen des Erfindungsgegenstandes nach Fig. 7.

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Fig. 9a Eine Draufsicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 9b Einen Teilschnitt durch die Schaltung nach Fig. 9a.

Fig. 9c Ein Ersatzschaltbild für die mit Fig. 9a und Fig. 9b wiedergegebene Halbleiterschaltung.

Fig. 10 Einen Teilschnitt mit Darstellung verschiedener geänderter und modifizierter Ausführungen der mit. Fig. 9a gezeigten Halbleiterschaltung.

Fig. 11 Ein anderes und für diese Erfindung anwendbares Schaltbild.

Fig. 12a Eine Draufsicht auf ein anderes bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.

Fig. 12b Einen Teilschnitt durch das mit Fig. 12a dargestellte Ausführungsbeispiel.

Fig. 12b Einen Teilschnitt mit Darstellung verschiedener Änderungsmöglichkeiten für die Ausführung nach Fig. 12b.

Fig. 13a Eine Draufsicht auf eine Speicherzelle, die in der Speicherschaltung nach Fig. 12a verwendet wird.

Fig. 13b Einen Schnitt durch Fig. 13a.

Die mit dieser Erfindung geschafffene integrierte Halbleiterschaltung weist über der PN^übergangszone lichtundurchlässige Schichten auf, auf die das Licht einfallen kann. Das hat zur Folge, daß Fotorestströme, - Π -

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die durch die Einstrahlung des Lichtes hervorgerufen werden, stark verringert werden. Diese Erfindung eignet sieh sehr gut für den Einsatz bei EPRQM-Speichern (programmierbaren Festspeichern) mit Außenanschlüssen für andere Schaltungen, und zwar deswegen, weil dann, wenn ein solcher EPROM-Speicher (programmierbarer Festspeicher) an einem hellen Platz verwendet wird, die anderen Schaltungen dann nicht von den Restströmen beeinflußt werden können.

Wie aus der Zeichnung zu erkennen ist, in der in allen Darstellungen gleiche oder ähnliche TgIIe auch mit den gleichen Hinweiszahlen gekennzeichnet sind, zeigen Fig. 6a bis Fig. 6c jeweils die Außenansichten eines Gehäuses 1 für einen EPROM-Speicher (programmierbaren Festspeicher) dieser Erfindung. In die obere Fläche dieses Gehäuses 1 ist ein Fenster 3 eingearbeitet, und dieses Fenster 3 wird dann verwendet, wenn Daten, die in den Speicherzellen des EPROM-Speichers (programmierbaren Festspeichers) gespeichert sind mit Phtonen oder ultravioletten Strahlen von hoher hL-Energie gelöscht werden sollen. Andererseits kann als Alternative auch das gesamte Gehäuse 1 transparent und 1ihctdurchlässig ausgeführt sein.

F1g. 7 zeigt nun ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, dabei ist Fig. 7a die Draufsicht, Fig. 7b ein Schnitt und Fig. 7c das Ersatzschaltbild. Der N -leitende Kollektorbereich 61 sowie der N -leitende Emitterbereich 62 entstehen durch Eindiffundierung in die Oberfläche der P-leitenden Halbleiter-Grundschicht oder Halbleiter-Trägerschicht 60.

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Ein Gattfilm aus polykristalTinem Silizium,d.h. der Film 64, ist über dem Kanalbereich, der über einem Gatt-OxidfiIm 63 angeordnet ist, dieser beispielsweise aus SiO₂, angebracht. Eine Isolierschicht 66, die beispielsweise aus SiOp besteht, bedeckt die Feldoxidschicht 65 und den polykristallinen Silizium-GattfMm 64. In den Kollektorbereich 61 eingearbeitet ist ein Kontaktloch 67. In das Kontaktloch eingearbeitet und an dessen Seitenflächen ist eine elektrisch leitende Schicht 70, die beispielsweise aus Aluminium besteht. Die elektrisch leitende Schicht 70 ist beispielsweise mit dem Anschluß 10 verbunden, (der in Fig. 1 gezeigt worden is,t).

Die elektrisch leitende Schicht 70 bedekt die PN-übergangszone zwischen der Halbleiter-Trägerschicht 60 und der Kollektorzone 61. Diese elektrisch leitende Schicht 70 hält auch die Lichteinstrahlung vom PN-Übergangsbereich fern. Wird die Lichtstärke um Einhundertstel abgeschwächt, dann nimmt, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, auch der Reststrom um Einhundertstel ab. Damit aber wirkt die elektrisch leitende Schicht 70 wie eine Lichtsperrschicht, was wiederum zur Folge hat, daß der Fotoreststrom, der von dem Licht hervorgerufen wird, sich verringert.

Bei Fig. 8a bis Fig. 8e handelt es sich um Draufsichten auf gegenüber der Ausführung nach Fig, 7 geänderte und modifizierte Ausführungen. Aus Fig, 8a gehet hervor, daß sich zum Absperren des Lichtes die elektrisch leitende Schicht 70 und der polykristalline Silizium-GattfiIm 64 einander überlappen.

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Manchmal muß aus Konstruktionsgründen von einer Überlappung Abstand genommen werden, beispielsweise dann, wenn die Sperrschichtkapazität nicht verringert oder beeinträchtigt werden darf. In diesem Falle wird, wie dies aus Fig. 8a zu erkennen ist, die elektrisch leitende Schicht 70 mit einem Gattfilm 64 getrennt. Wenn beispielsweise im vorerwähnten Falle der Metalloxidsiliziumtransistor (MOS-Transistor) mit dem zugehörigen Kollektorbereich 61 ein Teil eines Schaltkreises ist und wenn das Steuergatt 64 eine hohe Stromkreisimpedanz oder Schaltungsimpedanz hat, ist die Ausführung nach Fig. 8a dann nützlich, wenn wegen der durch die zwischen dem Gattfilm 64 und dem Kollektorbereich 61 vorhandenen Kapazität und des dadurch verursachten Miller-Effektes die Schaltgeschwindigkeit abfällt. Dieser Miller-Effekt ist in IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRIC DEVICES (IEEE-Abmachungen betreffend Elektroanlagen)", BAND ED-25, 3, MfiRZ 1978, Seite 369 bis Seite 374 erörertert worden. Die elektrisch leitende Schicht 70 - (dies ist nicht dargestellt) und der Gattfilm 64 können sich gerade berühren.

Fig. 8b steht für einen Fall, in dem eine weitere elektrisch leitende Schicht 71 als zusätzliche Lichtsperrschicht verwendet wird. Beide Schichten, sowohl die elektrisch leitende Schicht 70 als auch die elektrisch leitende Schicht 71 sperren den Lichtdurchgang. Diese Anordnung ist dann nützlich, wenn beide elektrisch leitenden Schichten 70 und 71 dicht beieinander angeordnet werden müssen.

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Bei der mit Fig. 8c dargestellten Ausführung berührt die elektrisch leitende Schicht 70 den Gattfilm 64 nicht. Weiterhin wird die Kapazität durch eine weitere elektrisch leitende Schicht 71 herabgesetzt.

Fig. 8d zeigt, daß eine weitere und zusätzliche elektrisch leitende Schicht 71 zwischen der elektrisch leitenden Schicht 70 und dem Gattfilm 64 vorgesehen und vorhanden ist. Was die Ausführung nach Fig. 8e betrifft, so sind der Kollektorbereich 61 und der Emitterbereich 62 durch zwei elektrisch leitende Schichten 70 und 72 geschützt. Diese Ausführung erwweist sich dann als nützlich, wenn beispielsweise der Metalloxidsiliziumtransistor (MOS-Transistor) als eine übertragungsschaltung ausgeführt ist und wenn die beiden elektrisch leitenden Schichten 70 und 72 jeweils mit zwei voneinander unabhängigen Anschlüssen 10 verbunden sind.

Mit Fig. 9 dargestellt ist ein anderes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes, bei dem eine dünne Schicht 73 aus polykristallinem Silizium auf dem Kollektorbereich 61 aufgetragen und aufgearbeitet ist. Diese dünne Schicht 73.aus polykristallinem Silizium findet Verwendung als elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Kontaktloch 74 und der elektrisch leitenden Schicht 70, diese Siliziumschicht 73 bedeckt darüber hinaus auch noch die PN-Übergangszone zwischen dem Kollektorbereich 61 und der Halbleiter-Grundschicht/Halbleiter-Trägerschicht 60. Die dünne Schicht 73 überlappt einen Teil der Gattfilmschicht 64 mit einer Gattoxidfilmschicht 75 und verhinert dadurch das Zudringen des Lichtes. Bei Fiu. 9c handelt es sich um eine Ersatzschaltung für die Ausführungen nach Fig. 9a und 9b.

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Bei Fig. 10 handelt es sich um eine gegenüber Fig. geänderte und modifizierte Ausführung, sie entspricht jener nach Fig. 8c. Zwei dünne Filmschichten 76 und 77 aus polykristallinem Silizium bedecken jeweils die Kollektor-und Emitterbereiche 61 und 62 und sperren den Lichtdurchgang.

In Fig. 11 dargestellt ist eine andere und für diese Erfindung anwendbare Schaltung. Es handelt sich dabei um eine Bootstrap-Schaltung oder Verstärkerschaltung, durch welche der Verknüpfungspunkt F eine höhere Spannung als die Kollektorspannung V zugeführt werden soll. Wenn Licht auf den PN-Übergang zwischen dem N -leitenden Bereich und den P-leitenden Bereich der Halbleiter-Trägerschicht, diese sind mit dem Verknüpfungspunkt verbunden, fällt, dann kann die Schaltung deswegen nicht richtig arbeiten, weil die in der Bootstrap-Kapazitat oder dem Bootstrap-Kondensator C, gespeicherten elektri-¹ sehen Ladungen von den Fotoströmen schnell abgeführt werden, so daß das Potential am Knoten 5 schnell abfällt. Dies wird aber mit den Ausführungen nach-Fig. 7 oder Fig. 9 verhindert.

Fig. 12 zeigt nun ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Lichteinfall zu den Speicherschaltungen 79 des EPROM-Chip 68 darf natürlich nicht behindert werden. Gegen Licht abgeschirmt werden können jedoch die Reihenwählgatter 80, die Reihen-Dekoder 81 und die Spalten-Dekoder 82 und dergleichen mehr. Nach Fig. 12a wird der Lichtzugang zum ganzen Bereich gesperrt

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und nicht der Lichtzugang zu den einzelnen und mit Fig. 7 und Fig. 9 dargestellten Transistoren. Auf die Halbleiter-Trägerschicht 60 ist ein Schutzfilm 83 aufgebracht und auf dem Schutzfilm 83 dann die Lichtsperrschicht 84. Für den Chip-Schutzfilm kann PSG (Phosphor-Silikatglas) oder eine dünne Schicht aus SI₃N₄ verwendet werden, während die Lichtsperrschicht 84 als eine Metallfilmschicht als eine Epoxidharzfilmschicht oder als eine Filmschicht aus einem anderen 1ichtunduchlässigen Material ausgeführt sein kann. Die Filmschichten 83 und 84 werden entweder durch Aufdampfen oder durch Aufsprühen hergestellt. Schutzfilm 83 und Lichtsperrschicht 84 können durch eine andere Schicht 85 ersetzt werden, und diese Schicht 85 wird dadurch hergestellt, daß durch eine Maske in selektiver Weise die Unterbrechungsatome (oder Unterbechungsmoleküle in den Schutzfilm eingeführt und eingebaut werden.

Fig. 13 zeigt nun die in dem Speichersystem nach Fig. 12 verwendeten Speicherzellen. Die Elektronen werden in Übereinstimmung mit dem Daten-Bit "0" inneinem frei schwebenden oder offenen Gate 86 durch Stcßionisation gespeichert. Die Speicherzellensysteme werden dann mit ultravioletten Licht bestrahlt, wenn der Dateninhalt der Spdicherzellen zum Daten-Bit "1" hin geändert werden soll. Die Bereiche außerhalb der Speicherzellensysteme sind jedoch mit der (in Fig. 12 wiedergegebenen)Lichtsperrschicht 84 bedeckt.

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Die zuvor angeführten Ausführungen verhindern, daß das Licht von außen her durch das Gehäuse der integrierten Schaltung eindringen kann. Diese Erfindung eignet sich aber auch noch für andere integrierte Schaltungen, bei denen eine lichtabstrahlende Vorrichtung, beispielsweise eine Leuchtdiode oder ein Opto-Coupler im lichtundurchlässigen Gehäuse der integrierten Schaltung angeordnet und untergebracht ist. Diese Erfindung ist nicht nur auf PN-Übergänge in Metalloxidsiliziumtransistoren (MOS-Transistoren) beschränkt, sie kann hilfreich auch dafür eingesetzt werden, andere Übergangsbereiche zu schützen, beispielsweise in bipolaren Transistoren oder in Thyristoren.

Es sind zwar nur einige wenige Ausführungsbeispiele in der Spezifikation ausführlich beschrieben worden, dennoch sollte es den Fachleuten klar sein, daß ohne vom Geist und Umfang dieser Erfindung abgehen zu müssen, zahlreiche Änderungen und Modifikationen möglich sind. Alle diese Änderungen und Modifikationen sollen deshalb in den Rahmen der mit den Patentansprüchen definierten Erfindung fallen.

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Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha, 72 Horikawacho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa-ken (Japan)

Patentansprüche

1J Integrierte, zu ihrem Betrieb von Licht bestrahlte Halbleiterschaltung ,

dadurch gekennzeichnet, daß Bereiche der Halbleiterschaltung selektiv mit einer lichtundurchlässigen Schicht abgedeckt sind, wodurch diese Bereiche vor Beschädigungen durch Licht geschützt werden.
2. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Substrat mit einem Bereich erster Leitfähigkeit, in dem ein Bereich mit einer zweiten Leitfähigkeit angeordnet ist, der zusammen mit dem Bereich erster Leitfähigkeit einen PN-Übergang bildet, wobei eine lichtundurchlässige Schicht auf dem PN-Übergang diesen vor Bestrahlung durch Licht schützt.
3. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der lichtundurchlässigen Schicht um eine elektrisch leitende Schicht handelt, die mit dem Bereich der zweiten Leitfähigkeit verbunden ist.
4. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 2.oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die integrierte Schaltung Bestandteil eines Halbleiter-Chips ist, der sich in einem lichtdurchlässigen Gehäuse befindet.

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PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERE MÖLLßR - KAROSSE-"· F.^:eOLLMEIER _
5. Integrierte Halbleiterschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet/ daß das Halbleiter-Chip ein lichtabstrahlendes Element aufweist.
6. Integrierte Halbleiterschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Fenster besitzt, welches das einfallende Licht durchläßt und daß ein mehrere Speicherzellen aufweisendes löschbares Speicher-Chip in diesem Gehäuse untergebracht ist, wobei mit Ausnahme der Oberflächen der Speicherzellen die Oberfläche des Chips mit einer lichtundurchlässigen Schicht bedeckt ist.

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