DE10134665C1 - Betriebsverfahren für ein Halbleiterbauelement, geeignet für ESD-Schutz - Google Patents

Betriebsverfahren für ein Halbleiterbauelement, geeignet für ESD-Schutz

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Abstract

Die vorliegende Erfindung schafft ein Betriebsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat (1; 5); einem leitfähigen Polysiliziumstreifen (10; 10a-d), welcher auf dem Substrat (1; 5) aufgebracht ist; einem ersten und einem zweiten elektrischen Kontakt (11, 12; 11a-d), 12a-d), welche mit dem leitfähigen Polysiliziumstreifen (10; 10a-d) derart verbunden sind, daß dieser einen dazwischenliegenden elektrischen Widerstand bildet; wobei das Halbleiterbauelement reversibel in einem Strom-/Spannungsbereich betrieben wird, worin es bis zu einem Grenzstromwert (I¶t¶) entsprechend einem oberen Grenzspannungswert (V¶t¶) einen ersten differentiellen Widerstand (R¶diff1¶) aufweist und bei darüberliegenden Stromwerten einen zweiten differentiellen Widerstand (R¶diff2¶) aufweist, der kleiner als der erste differentielle Widerstand (R¶diff1¶) ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Betriebsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit einem Substrat, einem leitfähi­ gen Streifen aus einem Halbleitermaterial, welcher auf dem Substrat aufgebracht ist, einem ersten und einem zweiten elektrischen Kontakt, welche mit dem leitfähigen Streifen derart verbunden sind, daß dieser einen dazwischenliegenden elektrischen Widerstand bildet.
Obwohl prinzipiell auf beliebige Halbleiterbauelemente mit Schaltereigenschaften anwendbar, werden die vorliegende Er­ findung sowie die ihr zugrundeliegende Problematik in bezug auf Triggerdioden in Silizium-Technologie erläutert.
Triggerdioden sind Halbleiterbauelemente, die beim Über­ schreiten eines bestimmten Wertes der zwischen den beiden An­ schlüssen angelegten Spannung aus einem Blockierzustand in einen Durchlaßzustand kippen und dabei ihren differentiellen Widerstandswert stark verkleinern. Eine bekannte Art einer Triggerdiode ist die sogenannte Vierschichtdiode (Binistor), welche manchmal auch Kippdiode genannt wird und gleichsam ein Thyristor ist, der keine Steuerelektrode aufweist, sondern "über Kopf" zündet.
Triggerdioden und andere bekannte strom- bzw. spannungs­ schaltbare Halbleiterbauelemente, wie angesteuerte Transisto­ ren (JFETs, NMOS, etc.), Thyristoren, TRIACs und DIACs bzw. bipolare Transistoren zur Hochstrom-Pulsformung, beinhalten folgende Nachteile:
  • a) komplexer mehrschichtiger Aufbau;
  • b) eingeschränkte Anpaßbarkeit der Schlüsselparameter inner­ halb der angegebenen Fertigungstechnologie;
  • c) hoher Entwicklungsaufwand, resultierend aus der komplexen Funktionsweise;
  • d) aufwendige und zeitintensive Prozeßtechnik (viele Masken­ ebenen, etc.);
  • e) mangelnde Integrierbarkeit in gängige VLSI-Prozesse;
  • f) mangelnde Stabilität gegenüber Technologieschwankungen und Transfer in verschiedene Produktionsstandorte; und
  • g) hoher Flächenbedarf bzw. Raumbedarf in VLSI-Schaltungen.
Daher ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Be­ triebsverfahren für ein Halbleiterbauelement, welches einfach in einen VLSI-Prozeß integrierbar ist, zum Erzielen einer strom- bzw. spannungsgeschalteten Schalter-Charakteristik zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das in Anspruch 1 angegebene Betriebsverfahren gelöst.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee besteht darin, das eingangs genannte Halbleiterbauelement reversibel in einem Strom-/Spannungsbereich betrieben werden kann, wor­ in es bis zu einem ersten Grenzstromwert entsprechend einem oberen Grenzspannungswert einen ersten differentiellen Wider­ stand aufweist und bei darüberliegen Stromwerten einen zwei­ ten differentiellen Widerstand aufweist, der kleiner als der erste differentielle Widerstand ist.
Der erfindungsgemäße Betrieb des an sich bekannten Bauele­ ments in Form eines Streifens aus einem Halbleitermaterial zeichnet sich durch die Einfachheit der Herstellung, Dimen­ sionierung und Integrierbarkeit in moderne CMOS-, BiCMOS- und Bipolar-Technologien für das Bauelement sowie durch seine hervorragende Linearität in den beiden Betriebsmodi mit gro­ ßem bzw. kleinem differentiellen Widerstand aus. Sicherlich ein herausragendes Merkmal des neuartigen Betriebs ist die volle Einstellbarkeit der Schlüsselparameter innerhalb einer Fertigungstechnologie allein durch Layout-Maßnahmen und damit die Möglichkeit, mehrere solcher Bauelemente mit verschiede­ ner Charakteristik in einem hochintegrierten Produkt einset­ zen zu können.
Der bekannte Widerstandsstreifen wird erfindungsgemäß in zwei Betriebszuständen mit unterschiedlichem differentiellen Wi­ derstand reversibel verwendet. Z. B. bezieht sich reversibel auf einen zerstörungsfreien Betrieb im Gleichstrombetrieb oder zumindestens im Pulsbetrieb mit einem Tastverhältnis von typischerweise 1 ms.
Bei geringer Stromstärke nimmt der Widerstandswert einen be­ stimmten Nominalwert an, und bei einer Überschreitung eines gewissen Schwellstroms bzw. einer gewissen Schwellspannung springt das Bauelement in einen besser leitenden Zustand mit niedrigerem differentiellen Widerstand.
Die kennzeichnenden Parameter dieses schaltbaren Widerstands sind die beiden differentiellen Widerstandswerte Rdiff1 und Rdiff2, die Grenzspannung Vt, der Grenzstrom It sowie die Ober­ grenze des reversiblen Betriebsbereichs, gekennzeichnet durch den kritischen Strom Ik. Evtl. kann das Bauelement noch bis zu einer Schwellspannung Vth < Vt einen Sperrbereich aufwei­ sen.
Die erfindungsgemäße Verwendung des Polysiliziumwiderstands weist gegenüber dem Stand der Technik folgende weiteren Vor­ teile auf:
  • a) einfacher Aufbau, Implementierung in alle Technologien leicht möglich;
  • b) volle Anpaßbarkeit der Schlüsselparameter allein durch Layout-Maßnahmen ("Custom Design") möglich;
  • c) einfacher innerer Aufbau verbunden mit geringem Entwick­ lungsaufwand;
  • d) kurze Prozeßzeit;
  • e) nahtlose Integrierbarkeit in gängige VLSI-Prozesse;
  • f) hohe Stabilität gegenüber Technologieschwankungen und Transfer in verschiedene Produktionsstandorte wegen robustem inneren Aufbau; und
  • g) geringer Flächenbedarf in VLSI-Schaltungen aufgrund der guten Integrierbarkeit bzw. der vergleichsweise hohen Strom­ tragfähigkeit pro Flächeneinheit (Flächenvorteil liegt bei einem Faktor 2 bis 10).
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbildun­ gen und Verbesserungen des jeweiligen Gegenstandes der Erfin­ dung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Streifen einen Schichtwiderstand auf, der im Bereich zwischen 100 und 1000 Ohm per Square liegt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der Streifen eine quaderförmige Gestalt mit einer Länge l, einer Breite b und einer Höhe h auf.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Strei­ fen aus mehreren Teilstreifen zusammengesetzt, die eine un­ terschiedliche Dotierung und/oder Länge aufweisen, so daß ein vorbestimmter Grenzspannungswert eingestellt wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind die Teil­ streifen alternierend p- und n-dotiert.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung schafft die alternierende Dotierung zusätzliche Diodenflußschwellen im Strompfad.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung schafft die alternierende Dotierung zusätzliche Diodendurchbruchsschwel­ len im Strompfad.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird der Grenzspannungswert Vt gemäß der Beziehung Vt = Rb(k/Rsq)1/2 eingestellt, wobei R der Ohmsche Widerstandswert, b die Brei­ te, k eine Konstante und Rsq der Schichtwiderstand des Strei­ fens sind.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Halb­ leiterbauelement als ESD-Schutzelement verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung wird das Halb­ leiterbauelement in einer Hochfrequenz-Schaltungsanordung in einer Doppelfunktion als ESD-Schutzelement und als Vorwider­ stand verwendet.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist der Strei­ fen aus dem Halbleitermaterial dotiertes Polysilizium gebil­ det.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er­ läutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Polysiliziumwi­ derstandes auf einem Substrat zur Erläuterung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 das Verhalten des differentiellen Widerstandes bzw. die Strom-/Spannungs-Charakteristik des Polysili­ ziumstreifens für die erste Ausführungsform des er­ findungsgemäßen Betriebsverfahrens;
Fig. 3 eine Strom-/Spannungscharakteristik mit zwei ausge­ wählten Widerständen mit gleichem nominellen Wider­ standswert;
Fig. 4 die Anordnung eines Polysiliziumstreifens zur Er­ läuterung einer zweiten Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Betriebsverfahrens; und
Fig. 5 eine Hochfrequenz-Schaltungsanordnung zur Erläute­ rung eines Anwendungsgebiets des erfindungsgemäßen Betriebsverfahrens.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder funktionsgleiche Bestandteile.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Polysilizi­ umwiderstandes auf einem Substrat zur Erläuterung einer er­ sten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Silizium-Wafer­ substrat, auf dem eine Isolationsschicht 5, beispielsweise aus Siliziumdioxid, aufgebracht ist. Auf der Isolations­ schicht 5 ist ein quaderförmiger Polysiliziumstreifen mit ei­ ner Länge l, einer Breite b und einer Höhe h vorgesehen, wel­ cher das Bezugszeichen 10 trägt. Die technologische Herstel­ lung eines derartigen Polysiliziumstreifens 10 ist im Stand der Technik wohlbekannt. Als Beispiel sei eine CVD- Abscheidung und anschließende Strukturierung von dotiertem Polysilizium erwähnt. Bei einer bekannten Technologie liegen z. B. die Höhe h des Polysilizium-Widerstandsstreifens bei 0,15 µm, die Breite b im Bereich einiger µm und die Länge l im Bereich einiger zehn µm.
Durch den Dotierungsgrad, beispielsweise mit Bor, Arsen, Phosphor u. ä., läßt sich der Schichtwiderstand des abgeschie­ denen Polysiliziums und damit der Widerstand des Polysilizi­ umstreifens 10 in einem sehr weiten Wertebereich einstellen. Im Zusammenhang mit der beschriebenen Ausführungsform wurden umfangreiche Untersuchungen im Wertebereich von 100 bis 1000 Ω/sq angestellt. An den Enden des Polysiliziumstreifens 10 sind in üblicher Weise Kontakte 11, 12 angebracht, welche mit Leitungen 13, 14 verbunden sind, die wiederum mit den An­ schlüssen einer steuerbaren Stromquelle 15 verbunden sind.
Das Verhalten des differentiellen Widerstandes bzw. der Strom-/Spannungs-Charakteristik des Polysiliziumstreifens 10 für die erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Betriebs­ verfahrens ist in Fig. 2 dargestellt.
Im Betrieb läßt sich durch die steuerbare Stromquelle 15 ein reversibles Verhalten des Polysiliziumstreifens realisieren, wobei er bis zu einem Grenzstromwert It entsprechend einem oberen Grenzspannungswert Vt einen ersten differentiellen Wi­ derstand Rdiff1 aufweist und bei darüberliegenden Stromwerten einen zweiten differentiellen Widerstand Rdiff2 aufweist, der kleiner als der erste differentielle Widerstand Rdiff1 ist.
Wie aus Fig. 2 deutlich erkennbar, ist dieses Verhalten gleich dem Verhalten eines bekannten DIAC. Insbesondere ist lediglich zu beachten, daß der Strom auf einen kritischen oberen Stromwert Ik zu begrenzen ist, oberhalb dessen irre­ versible Veränderungen im Polysilizium, beispielsweise Schmelzkanäle auftreten.
Typische Testbedingungen für die in Fig. 1 gezeigte steuerba­ re Stromquelle 15 sind Pulsmessungen im 100-ns-Bereich, wobei man Erholungzeiten des Polysiliziumstreifens 10 zum Erreichen des höheren Widerstandes ausgehend vom niedrigeren im Milli­ sekundenbereich beobachtet.
Das Schalten des Widerstands in Form des Polysiliziumstrei­ fens 10 läßt sich durch das Überschreiten des Grenzstromwerts It derart erklären, daß dies zu einer Überflutung des Wider­ stands mit Ladungsträgern durch thermische Generation führt. Analytisch kann man dieses Schalten dadurch beschreiben, daß eine bestimmte elektrische Leistung Vt × It in einem bestimmten Widerstandsvolumen b × l × h zugeführt wird, wobei b, h, l die oben erwähnten Dimensionen des Polysiliziumstreifens 10 sind.
Mit der Definition
und der Definition des Schichtwiderstandes Rsq durch
erhält man die Beziehung
Dabei ist der Grenzspannungswert Vt durch die Breite des Po­ lysiliziumwiderstandes, den Widerstandswert R sowie durch den spezifischen Widerstand einstellbar. Üblicherweise ist R durch die Anwendung vorgegeben, und die minimale Breite b des Widerstands ist durch die Elektromigrations-Anforderungen und/oder die maximale Strombelastbarkeit bestimmt.
Durch die Kombination verschiedener Widerstandsdotierungen in Polysilizium oder bei Diffusionswiderständen (z. B. n+/n-/intrinsisch) kann nahezu jeder beliebige Widerstand von einigen wenigen Ohm bis in den MΩ-Bereich mit vertretbarer Fläche erzielt werden, wodurch die Grenzspannung Vt in einem sehr weiten Bereich einstellbar ist.
Fig. 3 zeigt eine Strom-/Spannungscharakteristik mit zwei ausgewählten Widerständen mit gleichem nominellen Wider­ standswert. Die Kurve (1) zeigt das Verhalten bei einem Ver­ hältnis b/l = 5/1, und die Kurve (2) zeigt das Verhalten bei einem Verhältnis b/l = 25/5. Deutlich erkennbar ist, daß mit zunehmender Breite l die Grenzspannung Vt2 größer wird, also Vt2 = 13,8 V größer ist als die Vt1 = 4 V.
Fig. 4 zeigt die Anordnung eines Polysiliziumstreifens zur Erläuterung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemä­ ßen Betriebsverfahrens.
Gemäß dieser zweiten Ausführungsform ist der Polysilizium­ streifen 10 aus mehreren Teilstreifen 10a-10d zusammenge­ setzt, die eine unterschiedliche Dotierung und/oder Länge l1-­ l4 aufweisen, so daß ein vorbestimmter Grenzspannungswert Vt in einem breiten Wertebereich durch entsprechende serielle Verschaltung realisierbar ist. Solch eine Verschaltung kann durch das Fuse-Prinzip oder durch Laserabgleich oder sonstige gängige Techniken erzielt werden.
Fig. 5 zeigt eine Hochfrequenz-Schaltungsanordnung zur Erläu­ terung eines Anwendungsgebiets des erfindungsgemäßen Be­ triebsverfahrens.
In Fig. 5 bezeichnen 100, 200 eine erste bzw. zweite Versor­ gungsspannungsleitung. E1 bis E6 sind ESD-Schutzelemente, beispielsweise Triggerdioden, welche zwischen den beiden Ver­ sorgungsleitungen vorgesehen sind. A1, A2 sind ein erstes bzw. zweites Hochfrequenzpfad zur Einkopplung eines Hochfre­ quenzsignals, welche mit den Schaltungsknoten K1 bzw. K4 ver­ bunden sind, die wiederum Mittelknoten für die ESD- Schutzelemente E1, E2 bzw. E3, E4 bilden.
In der Mitte der Schaltung vorgesehen ist eine mit DS be­ zeichnete Differentialstufe, welche zwei Eingangstransistoren T1, T2 und einen Ausgangstransistor T3 aufweist. Nähere Ein­ zelheiten dieser Differentialstufe sind bekannt und werden hier nicht näher erläutert. Als Vorwiderstände für die Diffe­ rentialstufe DS sind 50 Ω-Widerstände R1 bzw. R2 vorgesehen, die über die Schaltungsknoten K2 bzw. K3 mit den Transistoren T1, T2 verbunden sind. Weiterhin liegen die Knoten K2, K3 auf gleichem Potential wie die Knoten K1 bzw. K4.
Die besondere Schwierigkeit im ESD-Schutz einer solchen Hoch­ frequenz-Schaltungsanordnung liegt in den sehr geringen tole­ rierbaren Kapazitätsbelägen, die für den ESD-Schutz aufgewen­ det werden können. Ein wirksamer ESD-Schutz war in vielen Fällen bisher nicht erreichbar. Durch die erfindungsgemäße Verwendung des Polysiliziumstreifens 10 als schaltbarer Wi­ derstand können diese bisherigen Probleme überwunden werden.
Dazu werden die Widerstände R1, R2 einfach durch einen jewei­ ligen erfindungsgemäßen, entsprechend dimensionierten Polysi­ liziumstreifen ersetzt, wobei gleichzeitig die ESD- Schutzelemente E1 und E3 weggelassen werden können. Nachdem der Parameter der Breite d und der Widerstand R dieser Wider­ stände unabhängig voneinander variiert werden können, ist es gemäß Fig. 4 möglich, bei einem bestimmten Verhältnis b/l ei­ nen Widerstand mit 50 Ω zu dimensionieren, der eine geeigne­ te Grenzspannung Vt2, z. B. einige hundert Volt, aufweist, was für diesen Anwendungsfall geeignet ist.
Durch ein geeignetes Layout kann also der Polysiliziumstrei­ fen 10 als Widerstand R1 bzw. R2 und gleichzeitig als ESD- Schutzelement E1 bzw. E3 eingesetzt werden. Dies führt zu ei­ ner signifikanten Flächeneinsparung und zusätzlich zu erhöh­ ter Performance, da ein zusätzlicher Kapazitätsbelag durch zusätzliche ESD-Schutzelemente E1, E2 vermieden werden kann.
Als konkretes Beispiel für die Dimensionierung eines Polysi­ lizium-Widerstandsstreifens in einer Hochfrequenz-Schaltungs­ anordnung 50 gemäß Fig. 5 sei eine Widerstandsschicht von p+- Polysilizium mit 310 Ω/sq angegeben. Aus Elektromigrations­ gründen muß b < 15 µm gelten. Mit der oben angegebenen Bezie­ hung (1) findet man b = 20 µm, wodurch die Elektromigrations­ bedingung erfüllt ist und eine ESD-Festigkeit von etwa 1 kV erfüllt ist. Sollte man wegen Elektromigration oder ESD- Schutz größere Breiten b benötigen, kann der Schichtwider­ stand durch geänderte Dotierung vergrößert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand bevorzug­ ter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Art und Weise modi­ fizierbar.
Insbesondere ist die vorliegende Erfindung nicht auf Poysili­ zium oder eine bestimmte Dotierungsart des Polysiliziums be­ schränkt. Auch sind die genannten Anwendungsfälle nur bei­ spielhaft und können beliebig auf jegliche Anwendungsgebiete erweitert werden, wo schaltbare Widerstände erforderlich sind.
Auch kann der Streifen beliebige andere Geometrien aufweisen.
Typische weitere Anwendungsgebiete für das erfindungsgemäße Verfahren sind:
  • a) nicht-lineare Pulsformung schneller Strompulse, z. B. in Laserdioden-Treibern;
  • b) Anwendungsgebiete des DIAC, z. B. Triggerung von TRIACs und Thyristoren für Hochstrom-/Hochspannungs- und Smart-Power- Anwendungen;
  • c) zerstörungsfreie Ableitung von Hochstrompulsen, beispiels­ weise elektrostatischer Entladungen (ESD-Schutzelemente), Blitzschutzschaltungen;
  • d) Latch-up-Schutzschaltungen;
  • e) Anwendungen im Hochstrombereich, wobei für hohe Stromstär­ ken die Verlustleistung begrenzt werden soll.
Bezugszeichenliste
1
Wafersubstrat
5
Isolationsschicht
10
;
10
a-d Polysiliziumstreifen
11
,
12
Kontakte
13
,
14
Leitungen
15
Steuerbare Stromquelle
l, l1-l4, b, h Länge, Breite, Höhe
It
; Vt
, Vt1
, Vt2
Grenzstromwert; Grenzspannungwert
Ik
Kritischer Stromwert
100
,
200
Versorgungspotential-Leitungen
VDDP, VSSB Versorgungspotentiale
E1-E6 ESD-Schutzelemente
A1, A2 Hochfrequenzpads
R1, R2 50 Ohm Vorwiderstände
DS Differentialstufe
K1-K4 Schaltungsknoten

Claims (11)

1. Betriebsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit:
einem Substrat (1; 5);
einem leitfähigen Streifen (10; 10a-d), welcher auf dem Sub­ strat (1; 5) aufgebracht ist;
einem ersten und einem zweiten elektrischen Kontakt (11, 12; 11a-d, 12a-d), welche mit dem leitfähigen Polysiliziumstrei­ fen (10; 10a-d) derart verbunden sind, daß dieser einen da­ zwischenliegenden elektrischen Widerstand bildet;
wobei
das Halbleiterbauelement reversibel in einem Strom-/Span­ nungsbereich betrieben wird, worin es bis zu einem Grenz­ stromwert (It) entsprechend einem oberen Grenzspannungswert (Vt) einen ersten differentiellen Widerstand (Rdiff1) aufweist und bei darüberliegen Stromwerten einen zweiten differentiel­ len Widerstand (Rdiff2) aufweist, der kleiner als der erste differentielle Widerstand (Rdiff1) ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (10; 10a-d) einen Schichtwiderstand auf­ weist, der im Bereich zwischen 100 und 1000 Ohm per Square liegt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (10; 10a-d) eine quaderförmige Gestalt mit einer Länge l, einer Breite b und einer Höhe h aufweist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Streifen (10; 10a-d) aus mehreren Teilstreifen (10a-d) verschiedener Dotierungen und/oder Längen (l1-l4) zusam­ mengesetzt ist, wobei die Teilstreifen (10a-d) derart seriell kombiniert werden, daß ein vorbestimmter Grenzspannungswert (Vt) eingestellt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilstreifen (10a-d) alternierend p- und n-dotiert sind.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die alternierende Dotierung zusätzliche Diodenflußschwel­ len im Strompfad schafft.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die alternierende Dotierung zusätzliche Diodendurch­ bruchsschwellen im Strompfad schafft.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei der Grenzspannungswert Vt gemäß der Beziehung
Vt = Rb(k/Rsq)1/2
eingestellt wird, wobei R der Ohmsche Widerstandswert, b die Breite, k eine Konstante und Rsq der Schichtwiderstand des Streifens (10; 10a-d) sind.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Halbleiterbauelement als ESD-Schutzelement verwendet wird.
10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei das Halbleiterbauelement in einer Hochfrequenz-Schaltungsanordung (50) in einer Doppelfunktion als ESD-Schutzelement und als Vorwiderstand ver­ wendet wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Streifen (10; 10a-d) aus dem Halbleitermaterial dotiertes Polysilizium gebildet ist.
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CA002393668A CA2393668A1 (en) 2001-07-20 2002-07-16 Semiconductor component
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US10/200,067 US6905892B2 (en) 2001-07-20 2002-07-19 Operating method for a semiconductor component
FR0209195A FR2827706B1 (fr) 2001-07-20 2002-07-19 Procede pour faire fonctionner un composant a semiconducteur
KR10-2002-0042601A KR100525012B1 (ko) 2001-07-20 2002-07-19 반도체 소자, 그 동작 방법 및 그 사용 방법
GB0216883A GB2382462B (en) 2001-07-20 2002-07-19 A circuit including a semiconductor component and an operating method for the semiconductor component
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202013001327U1 (de) 2013-02-13 2014-05-14 Harald Rudolph Diebstahlschutzvorrichtung für einen medienaufnehmenden Behälter

Families Citing this family (50)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6919592B2 (en) * 2001-07-25 2005-07-19 Nantero, Inc. Electromechanical memory array using nanotube ribbons and method for making same
US6706402B2 (en) 2001-07-25 2004-03-16 Nantero, Inc. Nanotube films and articles
US9422651B2 (en) 2003-01-13 2016-08-23 Nantero Inc. Methods for arranging nanoscopic elements within networks, fabrics, and films
US8937575B2 (en) * 2009-07-31 2015-01-20 Nantero Inc. Microstrip antenna elements and arrays comprising a shaped nanotube fabric layer and integrated two terminal nanotube select devices
WO2005019793A2 (en) * 2003-05-14 2005-03-03 Nantero, Inc. Sensor platform using a horizontally oriented nanotube element
US7583526B2 (en) * 2003-08-13 2009-09-01 Nantero, Inc. Random access memory including nanotube switching elements
US7330709B2 (en) * 2004-06-18 2008-02-12 Nantero, Inc. Receiver circuit using nanotube-based switches and logic
US7161403B2 (en) * 2004-06-18 2007-01-09 Nantero, Inc. Storage elements using nanotube switching elements
WO2006121461A2 (en) 2004-09-16 2006-11-16 Nantero, Inc. Light emitters using nanotubes and methods of making same
CA2581058C (en) * 2004-09-21 2012-06-26 Nantero, Inc. Resistive elements using carbon nanotubes
CA2590684A1 (en) * 2004-12-16 2006-06-22 Nantero, Inc. Aqueous carbon nanotube applicator liquids and methods for producing applicator liquids thereof
US9390790B2 (en) 2005-04-05 2016-07-12 Nantero Inc. Carbon based nonvolatile cross point memory incorporating carbon based diode select devices and MOSFET select devices for memory and logic applications
US8000127B2 (en) * 2009-08-12 2011-08-16 Nantero, Inc. Method for resetting a resistive change memory element
US9287356B2 (en) 2005-05-09 2016-03-15 Nantero Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US8013363B2 (en) * 2005-05-09 2011-09-06 Nantero, Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US8217490B2 (en) * 2005-05-09 2012-07-10 Nantero Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US7835170B2 (en) 2005-05-09 2010-11-16 Nantero, Inc. Memory elements and cross point switches and arrays of same using nonvolatile nanotube blocks
US9196615B2 (en) * 2005-05-09 2015-11-24 Nantero Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US9911743B2 (en) * 2005-05-09 2018-03-06 Nantero, Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US8513768B2 (en) * 2005-05-09 2013-08-20 Nantero Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US8183665B2 (en) 2005-11-15 2012-05-22 Nantero Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US7782650B2 (en) * 2005-05-09 2010-08-24 Nantero, Inc. Nonvolatile nanotube diodes and nonvolatile nanotube blocks and systems using same and methods of making same
US8008745B2 (en) * 2005-05-09 2011-08-30 Nantero, Inc. Latch circuits and operation circuits having scalable nonvolatile nanotube switches as electronic fuse replacement elements
TWI324773B (en) 2005-05-09 2010-05-11 Nantero Inc Non-volatile shadow latch using a nanotube switch
US7479654B2 (en) 2005-05-09 2009-01-20 Nantero, Inc. Memory arrays using nanotube articles with reprogrammable resistance
US7781862B2 (en) * 2005-05-09 2010-08-24 Nantero, Inc. Two-terminal nanotube devices and systems and methods of making same
US7575693B2 (en) 2005-05-23 2009-08-18 Nantero, Inc. Method of aligning nanotubes and wires with an etched feature
WO2008054364A2 (en) 2005-09-06 2008-05-08 Nantero, Inc. Carbon nanotubes for the selective transfer of heat from electronics
CA2621397A1 (en) * 2005-09-06 2007-03-15 Nantero, Inc. Method and system of using nanotube fabrics as joule heating elements for memories and other applications
US8330251B2 (en) * 2006-06-26 2012-12-11 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Semiconductor device structure for reducing mismatch effects
WO2008112764A1 (en) 2007-03-12 2008-09-18 Nantero, Inc. Electromagnetic and thermal sensors using carbon nanotubes and methods of making same
WO2009002748A1 (en) * 2007-06-22 2008-12-31 Nantero, Inc. Two-terminal nanotube devices including a nanotube bridge and methods of making same
EP2062515B1 (de) * 2007-11-20 2012-08-29 So, Kwok Kuen Schüssel- und Korbanordnung sowie Salatschleuder mit einer solchen Korbanordnung
US8659940B2 (en) * 2008-03-25 2014-02-25 Nantero Inc. Carbon nanotube-based neural networks and methods of making and using same
US9263126B1 (en) 2010-09-01 2016-02-16 Nantero Inc. Method for dynamically accessing and programming resistive change element arrays
US7847588B2 (en) * 2008-08-14 2010-12-07 Nantero, Inc. Nonvolatile nanotube programmable logic devices and a nonvolatile nanotube field programmable gate array using same
US7915637B2 (en) 2008-11-19 2011-03-29 Nantero, Inc. Switching materials comprising mixed nanoscopic particles and carbon nanotubes and method of making and using the same
US8574673B2 (en) 2009-07-31 2013-11-05 Nantero Inc. Anisotropic nanotube fabric layers and films and methods of forming same
US8128993B2 (en) * 2009-07-31 2012-03-06 Nantero Inc. Anisotropic nanotube fabric layers and films and methods of forming same
US8551806B2 (en) * 2009-10-23 2013-10-08 Nantero Inc. Methods for passivating a carbonic nanolayer
US8895950B2 (en) 2009-10-23 2014-11-25 Nantero Inc. Methods for passivating a carbonic nanolayer
EP2534181B1 (de) 2010-02-12 2018-04-11 Nantero, Inc. Verfahren zur steuerung der dichte, porosität und/oder lochgrösse in nanoröhrchen-stoffschichten und -filmen
US20110203632A1 (en) * 2010-02-22 2011-08-25 Rahul Sen Photovoltaic devices using semiconducting nanotube layers
US10661304B2 (en) 2010-03-30 2020-05-26 Nantero, Inc. Microfluidic control surfaces using ordered nanotube fabrics
US9650732B2 (en) 2013-05-01 2017-05-16 Nantero Inc. Low defect nanotube application solutions and fabrics and methods for making same
US10654718B2 (en) 2013-09-20 2020-05-19 Nantero, Inc. Scalable nanotube fabrics and methods for making same
US9299430B1 (en) 2015-01-22 2016-03-29 Nantero Inc. Methods for reading and programming 1-R resistive change element arrays
US9947400B2 (en) 2016-04-22 2018-04-17 Nantero, Inc. Methods for enhanced state retention within a resistive change cell
US9934848B2 (en) 2016-06-07 2018-04-03 Nantero, Inc. Methods for determining the resistive states of resistive change elements
US9941001B2 (en) 2016-06-07 2018-04-10 Nantero, Inc. Circuits for determining the resistive states of resistive change elements

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3667228D1 (de) * 1985-03-29 1990-01-04 Raychem Ltd Schutzeinrichtung fuer elektrische schaltungen.
DE3937329B4 (de) * 1989-11-09 2004-10-14 Atmel Germany Gmbh Halbleiter-Bauelement und seine Verwendung
US5189387A (en) 1991-07-11 1993-02-23 Electromer Corporation Surface mount device with foldback switching overvoltage protection feature
JPH05267659A (ja) * 1992-03-19 1993-10-15 Nec Corp 半導体装置
KR970011140B1 (ko) * 1993-12-08 1997-07-07 한국전자통신연구원 공명 투과광전 소자의 구조
US5535156A (en) * 1994-05-05 1996-07-09 California Institute Of Technology Transistorless, multistable current-mode memory cells and memory arrays and methods of reading and writing to the same
DE4434894C2 (de) * 1994-09-29 1998-07-02 Siemens Ag Leistungshalbleiterbauelement mit monolithisch integrierter Sensoranordnung sowie seine Herstellung und Verwendung
JP3444045B2 (ja) * 1995-09-20 2003-09-08 株式会社日立製作所 半導体回路およびその駆動方法並びに半導体素子
US5708291A (en) * 1995-09-29 1998-01-13 Intel Corporation Silicide agglomeration fuse device
JPH1092946A (ja) * 1996-09-12 1998-04-10 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体集積回路
JPH10270640A (ja) * 1997-03-26 1998-10-09 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路装置
JP3082714B2 (ja) * 1997-07-18 2000-08-28 日本電気株式会社 半導体装置
TW511103B (en) 1998-01-16 2002-11-21 Littelfuse Inc Polymer composite materials for electrostatic discharge protection

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
NICHTS ERMITTELT *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202013001327U1 (de) 2013-02-13 2014-05-14 Harald Rudolph Diebstahlschutzvorrichtung für einen medienaufnehmenden Behälter
DE102014001524A1 (de) 2013-02-13 2014-08-14 Harald Rudolph Diebstahlschutzvorrichtung für einen medienaufnehmenden Behälter

Also Published As

Publication number Publication date
CA2393668A1 (en) 2003-01-20
US6905892B2 (en) 2005-06-14
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JP2003133428A (ja) 2003-05-09
GB2382462A (en) 2003-05-28
GB2382462B (en) 2004-01-28
KR100525012B1 (ko) 2005-10-31
US20030017676A1 (en) 2003-01-23

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