DE102006035121B4 - Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom - Google Patents

Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom Download PDF

Info

Publication number
DE102006035121B4
DE102006035121B4 DE102006035121A DE102006035121A DE102006035121B4 DE 102006035121 B4 DE102006035121 B4 DE 102006035121B4 DE 102006035121 A DE102006035121 A DE 102006035121A DE 102006035121 A DE102006035121 A DE 102006035121A DE 102006035121 B4 DE102006035121 B4 DE 102006035121B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
collector
semiconductor
zone
bipolar transistor
conductivity type
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102006035121A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006035121A1 (de
Inventor
Gerhard Dr. Prechtl
Marcel Kreuzberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Infineon Technologies AG
Original Assignee
Infineon Technologies AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Infineon Technologies AG filed Critical Infineon Technologies AG
Priority to DE102006035121A priority Critical patent/DE102006035121B4/de
Priority to US11/829,278 priority patent/US7692268B2/en
Publication of DE102006035121A1 publication Critical patent/DE102006035121A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006035121B4 publication Critical patent/DE102006035121B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70—Bipolar devices
    • H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73—Bipolar junction transistors
    • H01L29/735—Lateral transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642—Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0646—PN junctions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0684—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by the shape, relative sizes or dispositions of the semiconductor regions or junctions between the regions
    • H01L29/0692—Surface layout
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/0821—Collector regions of bipolar transistors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Bipolartransistor mit:
einer an eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers angrenzenden Halbleiterzone (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp;
einer die Halbleiterzone im Halbleiterkörper umgebenden Isolationsstruktur (2) von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp;
wenigstens einer innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten Emitterzone (6) vom zweiten Leitfähigkeitstyp;
einer innerhalb der Halbleiterzone (1) ausgebildeten Kollektorstruktur (7) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die von der wenigstens einen Emitterzone (6) lateral beabstandet ist und diese teilweise umgibt, wobei die Kollektorstruktur (77) Öffnungen (8) aufweist, durch welche diese in Kollektorzonen aufgeteilt ist, wobei die Kollektorzonen derart angeordnet sind, dass ein kürzester lateraler Abstand (9) von der wenigstens einen Emitterzone (6) zur Isolationsstruktur (2) wenigstens durch eine der Kollektorzonen hindurch verläuft; und
einer in der Halbleiterzone (1) ausgebildeten Basisanschlusszone (4) vom ersten Leitfähigkeitstyp; und wobei
die Öffnungen (8) in solchen Bereichen innerhalb der Halbleiterzone (1) ausgebildet sind, die verschieden sind von weiteren Bereichen, die den...

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom.
  • Bipolartransistoren kommt bei der Realisierung einer Vielzahl von Schaltungen etwa zur Verstärkung von Signalen oder in Referenzspannungsquellen eine herausragende Bedeutung zu. Dieser Transistortyp bildet die Grundlage reiner Bipolar-Halbleitertechnologien, findet sich jedoch auch in Mischtechnologien, die Bipolartransistoren etwa mit CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) oder DMOS (Double Diffused Metal-Oxide-Semiconductor)-Konzepten kombinieren. Hierdurch lassen sich eine Vielzahl von Anwendungen etwa im Automobil-, Konsumenten- oder auch Industrieelektronikbereich realisieren. Die Entwicklung gegenwärtiger als auch zukünftiger Halbleitertechnologien zielt auf eine Verkleinerung der minimalen Strukturgrößen ab, um die Integrationsdichte von Halbleiterbauelementen auf einer Halbleiterscheibe zu erhöhen und dadurch eine Kosteneinsparung zu erzielen. Dadurch werden auch die Abmessungen von Bipolartransistoren verkleinert.
  • US 3,958,267 A widmet sich der Stromskalierung in lateralen pnp-Strukturen. Hierbei werden gemäß einer Ausführungsform getrennte Transistoren ausgebildet, von denen jeder einen eigenen Emitter und Kollektor aufweist, wobei jeder Bereich jedes Kollektors einen selben Abstand vom zugeordneten Emitter einnimmt, wodurch die Basisweiten der verschiedenen Transistoren unterschiedlich sind, so dass bei Kopplung der Emitter verschiedene Ströme in Abhängigkeit von der Basisweite des zugeordneten Transistors fließen.
  • US 5,021,856 A beschreibt eine Universalzelle für bipolare npn- und pnp-Transistoren sowie resistive Elemente. Die Universalzellen weisen eine Halbleiterwanne von einem ersten Leitfähigkeitstyp mit einer Oberfläche auf. Wenigstens zwei Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp, der vom ersten Leitfähigkeitstyp verschieden ist, sind lateral voneinander beabstandet in der Halbleiterwanne ausgebildet. Wenigstens ein Gebiet vom ersten Leitfähigkeitstyp wird dann in einem der wenigstens zwei Gebiete vom zweiten Leitfähigkeitstyp ausgebildet. Elektrische Zwischenverbindungen werden zur Verbindung eines oder mehrerer der wenigstens zwei Gebiete der Wanne des Halbleitermaterials und des wenigstens einen Gebiets vom ersten Leitfähigkeitstyp angeordnet, um eine ausgewählte Struktur wie einen npn-Transistor, einen pnp-Transistor, einen Widerstand oder eine Diode auszubilden. Eine Mehrzahl übereinstimmender Zellen von diesem Typ werden in einem Halbleitergrundkörper ausgebildet und können selektiv verbunden werden, um einen oder eine große Anzahl von Analogschaltungen auszubilden.
  • Im Rahmen dieser Verkleinerung der Bauelementabmessungen rücken insbesondere bei lateralen Bipolartransistoren die Isolationsgebiete näher an die Kollektoren heran. Bei Halbleitertechnologien mit Junction-Isolation, d. h. einer elektrischen Isolation benachbarter Halbleiterbauelemente über gesperrte pn-Übergänge, verringert sich damit auch ein Abstand zwischen einem Emittergebiet des Bipolartransistors und der Isolation. Da der Emitter und die Basis des Bipolartransistors gemeinsam mit dem Halbleitergebiet der angrenzenden Isolation einen so genannten parasitären Bipolartransistor ausbilden, ist bei weiterer Verkleinerung der Abmessungen des Bipolartransistors mit einer erhöhten Verstärkung dieses so genannten parasitären Transistors zu rechnen. Dies liegt daran, dass der die Basisweite definierende Abstand zwischen Emitter und Isolation beim Verkleinern der Bauelementabmessungen abnimmt. Eine hiermit verbundene Erhöhung des Substratstroms, d. h. des Kollektorstroms des parasitären Bipolartransistors, ist jedoch äußerst unerwünscht, da der Substratstrom zum unerwünschten Ansteuern benachbarter Bipolartransistoren führen kann und ebenso die Stromaufnahme der Schaltung erhöht. Ein solches unerwünschtes Ansteuern benachbarter Bipolartransistoren kann bis zur Zerstörung von Bauelementen im Halbleiterchip führen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom anzugeben.
  • Die Aufgabe wird durch einen Bipolartransistor mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 2 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen definiert.
  • Erfindungsgemäß wird ein Bipolartransistor angegeben mit einer an eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers angrenzenden Halbleiterzone von einem ersten Leitfähigkeitstyp; einer die Halbleiterzone im Halbleiterkörper umgebenden Isolationsstruktur von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp; wenigstens einer innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten Emitterzone vom zweiten Leitfähigkeitstyp, einer innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten Kollektorstruktur vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die von der wenigstens einen Emitterzone lateral beabstandet ist und diese teilweise umgibt, wobei die Kollektorstruktur Öffnungen aufweist, durch welche diese in Kollektorzonen aufgeteilt ist, wobei die Kollektorzonen derart angeordnet sind, dass ein kürzester lateraler Abstand von der wenigstens einen Emitterzone zur Isolationsstruktur wenigstens durch eine der Kollektorzonen hindurch verläuft; und einer in der Halbleiterzone ausgebildeten Basisanschlusszone vom ersten Leitfähigkeitstyp. Die Kollektorstruktur kann somit in 2...n Kollektorzonen unterteilt. sein, wobei n eine ganze Zahl größer als 2 darstellt.
  • Ohne eine Kollektorzone zu kreuzen gelangt ein vom Emitter in die Basis injizierter Emitterstrom nicht entlang eines kürzesten Weges durch die Basis zur Isolationsstruktur. Die Anordnung der Kollektorstruktur kommt somit einer effektiven Vergrößerung der Basisweite des parasitären Bipolartransistors, dessen Kollektor von der Isolationsstruktur ausgebildet wird, gleich.
  • Der erste Leitfähigkeitstyp kann ein n-Typ sein, wobei in diesem Falle der zweite Leitfähigkeitstyp als p-Typ ausgebildet ist. Ebenso ist eine umgekehrte Zuordnung von p- und n-Typ zum ersten und zweiten Leitfähigkeitstyp möglich. Im ersteren Falle wäre der Bipolartransistor als pnp-Transistor ausgebildet und der parasitäre Bipolartransistor weist eine Isolationsstruktur vom p-Typ als Kollektor auf.
  • Die Halbleiterzone kann beispielsweise Teil einer epitaktischen Schicht sein, die auf einer Halbleiterscheibe aufgewachsen ist. Ebenso ist es möglich, die Halbleiterzone als Wannenzone in den Halbleiterkörper zu implantieren oder zu diffundieren. In diesem Falle wäre kein epitaktisches Wachstum zur Ausbildung der Halbleiterzone erforderlich. Ein unterhalb der Halbleiterzone ausgebildetes Halbleitersubstrat, das Teil des Halbleiterkörpers darstellt, ist vorzugsweise vom Leitfähigkeitstyp der Isolationsstruktur. Als Material für Halbleiterzone und Halbleiterkörper eignen sich beispielsweise Si, SiGe, Ge, III-V Verbindungshalbleiter wie GaAs oder auch ternäre oder quaternäre Verbindungshalbleiter.
  • Die Isolationsstruktur kann innerhalb des Halbleiterkörpers etwa durch Diffusion aus einer Feststoffkörperquelle oder Innenimplantation erzeugt werden.
  • Die Isolationsstruktur ist aus dem Halbleiterkörper und einem der elektrischen Isolation zwischen benachbarten Halbleiterbauelementen dienenden Junction-Isolationsgebiet aufgebaut. Somit ist die Halbleiterzone, abgesehen von ihrer Oberfläche zu einem Metallisierungs- und Verdrahtungsbereich, von der Isolationsstruktur umgeben. Lateral grenzt die Halbleiterzone an das Junction-Isolationsgebiet an und vertikal grenzt diese an den Halbleiterkörper, z. B. eine als Substrat dienende Halbleiterscheibe (Halbleiterwafer) an.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Öffnungen in solchen Bereichen innerhalb der Halbleiterzone ausgebildet, die verschieden sind von weiteren Bereichen, die den kürzesten lateralen Abstand von der Emitterzone zur Isolationsstruktur definieren.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine die Kollektorstruktur an der Oberfläche umgebende Außenkante rechteckförmig. Die rechteckförmige Außenkante schließt somit die Öffnungen in der Kollektorstruktur als auch deren Kollektorzonen ein. Eine Innenseite der Kollektorstruktur kann ebenso rechteckförmig gestaltet sein, jedoch kann die Form der Innenseite auch eine andere Geometrie einnehmen.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Öffnungen im Bereich von wenigstens zwei sich gegenüberliegenden Ecken der Kollektorstruktur angeordnet. Ist die Kollektorstruktur beispielsweise rechteckförmig ausgebildet, so liegen die Öffnungen im Bereich der Diagonalen.
  • Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist die Kollektorstruktur wenigstens zwei Öffnungen auf, welche die Kollektorstruktur im Bereich einer Kante derart auftrennen, dass die beiden benachbarten Kollektorzonen im Bereich der aufgetrennten Kante ineinander greifen. Somit wird die Öffnung an einer Seite von einer der beiden benachbarten Kollektorzonen begrenzt und diese grenzt zur anderen Seite an die andere der beiden benachbarten Kollektorzonen an. Die Öffnung definiert somit einen Strompfad, d. h. Basisstrompfad, über den Minoritätsladungsträger vom Emitter der Kollektorstruktur zur als Kollektor des parasitären Transistors dienenden Isolationsstruktur gelangen können.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kollektorstruktur an der Oberfläche als hexagonal verlaufender Ring ausgebildet. Hierbei weist die Kollektorstruktur gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung drei Öffnungen auf, die bezüglich jeder übernächsten Kante ausgebildet sind und die Kollektorstruktur derart in drei Kollektorzonen auftrennen, dass zwei benachbarte Kollektorzonen im Bereich der jeweils aufgetrennten Kante ineinander greifen. Wiederum wird eine Öffnung zu einer Seite hin von einer der beiden zugeordneten Kollektorzonen begrenzt und diese wird zur gegenüberliegenden Seite hin von der anderen der beiden benachbarten Kollektorzonen begrenzt. Die Öffnung verläuft in vorteilhafter Weise wenigstens teilweise parallel oder nahezu parallel zur benachbarten Außenkante des hexagonalen Rings.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kollektorstruktur an der Oberfläche als kreisförmiger Ring ausgebildet. Bevorzugt weist die Kollektorstruktur wenigstens zwei Öffnungen auf, welche diese derart auftrennen, dass die hierdurch benachbarten Kollektorzonen jeweils in azimuthaler Richtung ineinander greifen. Bevorzugt verläuft die jeweilige Öffnung ebenso wenigstens teilweise in azimuthaler bzw. nahezu azimuthaler Richtung, wobei jede Öffnung auf einer Seite von einer der beiden benachbarten Kollektorzonen und zur anderen Seite hin von der anderen der beiden benachbarten Kollektorzonen begrenzt wird.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die Kollektorstruktur an der Oberfläche als Polygon ausgebildet und weist wenigstens zwei Öffnungen auf, die jeweils im Bereich einer Kante liegen, so dass die hierdurch benachbarten Kollektorzonen im Bereich der aufgetrennten Kante jeweils ineinander greifen. Wiederum verläuft die Öffnung in vorteilhafter Weise wenigstens teilweise parallel oder nahezu parallel zur aufgetrennten Kante, wodurch eine besonders ausgeprägte Verlängerung der effektiven Basisweite des parasitären Bipolartransistors erzielt wird.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist eine vergrabene Schicht vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer im Vergleich zur Halbleiterzone um wenigstens zwei Größenordnungen höheren Dotierstoffkonzentration vorgesehen, wobei die vergrabene Schicht innerhalb der Halbleiterzone eingebettet ist und/oder zwischen der Halbleiterzone und dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Die vergrabene Schicht dient insbesondere der Erniedrigung der Verstärkung desjenigen vertikalen parasitären Bipolartransistors, dessen Kollektor vom darunter liegenden Halbleiterkörper bzw. Halbleitersubstrat ausgebildet wird. Aufgrund der vergleichsweise hohen Dotierstoffkonzentration innerhalb der vergrabenen Schicht, die als Basis des parasitären Bipolartransistors wirkt, kann eine erhöhte Rekombination innerhalb der Basis erzielt werden und damit die Verstärkung des vertikalen parasitären Bipolartransistors abgesenkt werden.
  • Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform schwankt eine laterale Dicke der um die Emitterzone angeordneten Kollektorstruktur und Kollektoranschlusszonen sind in solchen Bereichen der Kollektorstruktur platziert, die eine vergleichsweise größere Dicke aufweisen. Die Kollektoranschlusszonen können beispielsweise über Kontaktstöpsel mit einem oberhalb des Halbleiterkörpers ausgebildeten Metallisierungs- und Verdrahtungsbereich elektrisch verbunden sein.
  • Die Erfindung und insbesondere bestimmte Merkmale, Aspekte und Vorteile der Erfindung werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen verdeutlicht.
  • 1 bis 6 zeigen schematische Aufsichten auf Ausführungsformen der Erfindung.
  • 1 zeigt eine schematische Aufsicht auf einen lateralen Bipolartransistor gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Eine Halbleiterzone 1 vom n-Typ dient als Basiszone des Bipolartransistors. Die Halbleiterzone 1 ist von einer Isolationsstruktur 2 vom p-Typ umgeben. Die Halbleiterzone 1 und die Isolationsstruktur 2 bilden einen pn-Übergang aus. Die Isolationsstruktur 2 dient somit der elektrischen Isolation benachbarter Halbleiterbauelemente in Form einer so genannten Junction-Isolation über gesperrte pn-Übergänge. Ebenso weist der laterale pnp Transistor eine vergrabene Isolationsstruktur 3 vom n-Typ auf, welche zwischen der Halbleiterzone 1 und einem unterhalb der Halbleiterzone 1 angeordneten Halbleitersubstrat positioniert ist (in der Aufsicht nicht zu erkennen). Die vergrabene Schicht 3 dient der Erniedrigung der Verstärkung desjenigen parasitären vertikalen Bipolartransistors, dessen Kollektor durch das unterhalb der Halbleiterzone 1 angeordnete Halbleitersubstrat vom p-Leitfähigkeitstyp ausgebildet ist. Wird die Halbleiterzone 1 etwa epitaktisch aufgewachsen, so kann die vergrabene Schicht 3 vor der Epitaxie implantiert und über ein nachfolgendes Temperaturbudget des Prozesses ausdiffundiert werden. Ebenso kann es von Vorteil sein, die vergrabene Schicht 3 mittels einer Hochenergieimplantation zu erzeugen.
  • Die als Basis dienende Halbleiterzone 1 wird über eine Basisanschlusszone 4 vom n-Leitfähigkeitstyp mit einer im Vergleich zur Halbleiterzone 1 höheren Dotierstoffkonzentration mit einem Kontaktstöpsel 5 leitfähig verbunden. Der Kontaktstöpsel 5 kann beispielsweise metallisch sein und die Basiszone mit einem nicht dargestellten Metallisierungs- und Verdrahtungsbereich verbinden. Selbstverständlich können mehrere Kontaktstöpsel 5 vorliegen. Zudem weist der Bipolartransistor eine Emitterzone 6 vom n-Leitfähigkeitstyp auf, die ebenso über einen Kontaktstöpsel 51 mit dem Metallisierungs- und Verdrahtungsbereich verbunden ist. Um die Emitterzone 6 herum ist eine innerhalb der Halbleiterzone 1 ausgebildete Kollektorstruktur 7 vorgesehen, deren Außenkante quadratisch ist und die im Bereich zweier sich gegenüberliegender Ecken jeweils eine Öffnung 8 aufweist. Die Kollektorstruktur 7 weist in den nicht mit Öffnungen 8 versehenen Ecken Kontaktstöpsel 52, 53 auf, die den Anschluss an den Metallisierungs- und Verdrahtungsbereich sicherstellen.
  • Ein kürzester Pfad 9 von der Emitterzone 6 zur Isolationsstruktur 2 definiert den kürzesten Abstand zwischen Emitter und Kollektor des parasitären lateralen pnp-Bipolartransistors mit der als Kollektor wirkenden Isolationsstruktur 2. Vom Emitter 6 entlang dieses Pfads injizierte Ladungsträger werden jedoch vom Kollektor 7 abgeführt und tragen nicht zum so genannten Substratstrom, d. h. dem Kollektorstrom des parasitären pnp-Bipolartransistors bei. Ein Strompfad des parasitären pnp-Bipolartransistors zwischen Emitterzone 6 und der Isolationsstruktur 2 ist mit dem Bezugskennzeichen 10 versehen. Dieser Strompfad 10 verläuft zunächst entlang einer Diagonalen der Kollektorstruktur 7 und außerhalb der Kollektorstruktur 7 auf dem kürzesten Weg zur Isolationsstruktur 2. Vergleicht man die Pfade 9 und 10, so stellt man fest, dass die Öffnungen in der Kollektorstruktur 7 derart platziert sind, dass eine Verlängerung des Strompfads vom Emitter 6 zur Isolationsstruktur 2, d. h. vom Emitter zum Kollektor des parasitären Bipolartransistors, erzielt ist. Dies kommt in vorteilhafter Weise einer Vergrößerung der effektiven Basisweite dieses parasitären Bipolartransistors und damit einer Erniedrigung dessen Verstärkung bzw. einer Erniedrigung des Substratstroms gleich.
  • In 2 ist eine schematische Aufsicht auf einen Bipolartransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. In dieser als auch den weiteren Ausführungsformen werden Elemente, die mit denjenigen der in 1 gezeigten Ausführungsform übereinstimmen, mit denselben Bezugskennzeichen gekennzeichnet und auf eine erneute Beschreibung derselbigen wird verzichtet. Die in 2 gezeigte Ausführungsform weist im Gegensatz zur Ausführungsform von 1 nicht zwei, sondern vier Öffnungen 8 innerhalb der Kollektorstruktur 7 auf, welche allesamt in den Eckbereichen der nach außen hin quadratisch geformten Kollektorstruktur 7 ausgebildet sind.
  • In 3a ist eine schematische Aufsicht auf einen Bipolartransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Gegensatz zu den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen ist die Kollektorstruktur 7 hier sowohl nach außen hin als auch nach innen hin kreisförmig ausgebildet.
  • Diese weist in Übereinstimmung zur Ausführungsform von 1 zwei Öffnungen 8 auf, die jedoch in Bezug auf die Emitterzone 6 näherungsweise azimuthal, d. h. entlang einer Kreislinie verlaufen. Die Öffnungen 8 verlaufen somit näherungsweise parallel zur Außen- bzw. Innenkante der Kollektorstruktur und unterteilen diese in zwei ineinander greifende Kollektorzonen. Im Vergleich zu den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen wird hiermit eine noch ausgeprägtere Verlängerung der effektiven Basisweite (siehe Strompfad 10) des parasitären Bipolartransistors erzielt. Infolgedessen sinkt in dieser Ausführungsform der Substratstrom, d. h. Kollektorstrom des parasitären Bipolartransistors, weiter ab.
  • Die in 3b gezeigte Aufsicht auf einen Bipolartransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung unterscheidet sich von der in 3a gezeigten Ausführungsform dadurch, dass die Kontaktstöpsel 52 und 53 anders platziert sind. Hierbei ist die Kollektorstruktur 7 im Bereich der Diagonalen der Halbleiterzone 1 zur Platzierung der Kontaktstöpsel 52, 53 verdickt ausgebildet. Somit wird dieser bei der gegebenen Bauelementgeometrie ansonsten ungenutzte Bereich gezielt zur Kontaktierung verwendet. Hieraus resultiert der Vorteil, dass die Kollektorstruktur 7 in weiteren die Bauelementabmessungen mitbestimmenden Bereichen dünner gestaltet werden kann, insbesondere dünner als eine für die Kontaktierung mit einem Kontaktstöpsel erforderliche Mindestdicke. Durch Kontaktplatzierung gemäß dieser Ausführungsform lassen sich die Bauelementabmessungen reduzieren.
  • In 4 ist eine schematische Aufsicht auf einen Bipolartransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Die in 4 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der in 1 gezeigten Ausführungsform hinsichtlich der folgenden Aspekte. Obwohl die Kollektorstruktur 7 nach außen hin weiter quadratisch ausgebildet ist, weist diese die quadratische Form auch zur Innenseite hin auf. Zudem weist die Ausführungsform von 4 vier Öffnungen 8 innerhalb der Kollektorstruktur 7 auf, welche die Kollektorstruktur 7 bezüglich jeder Kante öffnen. Die Öffnungen 8 sind derart geformt, dass die beiden durch die Öffnungen 8 benachbarten Kollektorzonen jeder Kante ineinander greifen. Hierbei verlaufen die Öffnungen 8 ausgehend von einem Kantenende der Innenseite zu einem gegenüberliegenden Kantenende der Außenseite. Wie bereits in Zusammenhang mit den 3a und 3b erörtert, weist auch die in 4 gezeigte Ausführungsform eine im Vergleich zu den Ausführungsformen von 1 und 2 längere effektive Basisweite in Bezug auf den parasitären Bipolartransistor auf.
  • In 5 ist eine schematische Aufsicht auf einen Bipolartransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Hierbei ist die Kollektorstruktur 7 an der Oberfläche als hexagonal verlaufender Ring ausgebildet. Des Weiteren sind drei Öffnungen 8 vorgesehen, die in Bezug auf jede übernächste Kante ausgebildet sind und die Kollektorstruktur 7 derart in drei Kollektorzonen auftrennen, dass zwei benachbarte Kollektorzonen im Bereich der aufgetrennten Kanten ineinander greifen. Der Verlauf der Öffnungen 8 entlang einer Kante ist wie bei der in 4 gezeigten Ausführungsform gestaltet. Erneut kann eine im Vergleich zu den in 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen längere effektive Basisweite in Bezug auf den parasitären Bipolartransistor erzielt werden, was einer Reduzierung von Substratstrom bzw. Verstärkung gleichkommt.
  • Allgemein kann die Kollektorstruktur 7 als Polygon mit aufgetrennten Kanten ausgebildet werden. Die Kantenabschlüsse der infolge der Öffnungen 8 separierten Kollektorzonen können selbstverständlich im Rahmen von der jeweiligen Halbleitertechnologie zugrunde liegenden Designregeln angepasst werden. So können beispielsweise die in den 4 und 5 gezeigten Kantenenden, die in der vereinfachten Darstellung spitzwinklig zulaufen, im Layout über rechte bzw. stumpfe Winkel ausgebildet werden.
  • In 6 ist eine schematische Aufsicht auf einen Bipolartransistor gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung gezeigt. Im Unterschied zur in 4 gezeigten Ausführungsform weist dieser Bipolartransistor lediglich zwei Öffnungen 8 innerhalb der Kollektorstruktur 7 auf. Das Layout der Kollektorstruktur 7 ist derart gestaltet, dass die Kollektorstruktur 7 lediglich rechte Winkel aufweist und die Öffnungen 8 parallel zu Kanten der Kollektorstruktur 7 verlaufen. Erneut wird infolge der besonderen Ausgestaltungen der Öffnungen 8 der Kollektorstruktur 7 eine Vergrößerung der effektiven Basisweite, d. h. des Strompfads 10, in Bezug auf den parasitären Bipolartransistor erzielt, so dass die Verstärkung dieses parasitären Bipolartransistors und damit der Substratstrom erniedrigt werden können.

Claims (13)

  1. Bipolartransistor mit: einer an eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers angrenzenden Halbleiterzone (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; einer die Halbleiterzone im Halbleiterkörper umgebenden Isolationsstruktur (2) von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp; wenigstens einer innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten Emitterzone (6) vom zweiten Leitfähigkeitstyp; einer innerhalb der Halbleiterzone (1) ausgebildeten Kollektorstruktur (7) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die von der wenigstens einen Emitterzone (6) lateral beabstandet ist und diese teilweise umgibt, wobei die Kollektorstruktur (77) Öffnungen (8) aufweist, durch welche diese in Kollektorzonen aufgeteilt ist, wobei die Kollektorzonen derart angeordnet sind, dass ein kürzester lateraler Abstand (9) von der wenigstens einen Emitterzone (6) zur Isolationsstruktur (2) wenigstens durch eine der Kollektorzonen hindurch verläuft; und einer in der Halbleiterzone (1) ausgebildeten Basisanschlusszone (4) vom ersten Leitfähigkeitstyp; und wobei die Öffnungen (8) in solchen Bereichen innerhalb der Halbleiterzone (1) ausgebildet sind, die verschieden sind von weiteren Bereichen, die den kürzesten lateralen Abstand (9) von der Emitterzone (6) zur Isolationsstruktur (2) definieren.
  2. Bipolartransistor mit: einer an eine Oberfläche eines Halbleiterkörpers angrenzenden Halbleiterzone (1) von einem ersten Leitfähigkeitstyp; einer die Halbleiterzone im Halbleiterkörper umgebenden Isolationsstruktur (2) von einem zum ersten Leitfähigkeitstyp entgegengesetzten zweiten Leitfähigkeitstyp; wenigstens einer innerhalb der Halbleiterzone ausgebildeten Emitterzone (6) vom zweiten Leitfähigkeitstyp; einer innerhalb der Halbleiterzone (1) ausgebildeten Kollektorstruktur (7) vom zweiten Leitfähigkeitstyp, die von der wenigstens einen Emitterzone (6) lateral beabstandet ist und diese teilweise umgibt, wobei die Kollektorstruktur (77) Öffnungen (8) aufweist, durch welche diese in zur wenigstens einen Emitterzone (6) punktsymmetrisch angeordnete Kollektorzonen aufgeteilt ist, wobei die Kollektorzonen derart angeordnet sind, dass ein kürzester lateraler Abstand (9) von der wenigstens einen Emitterzone (6) zur Isolationsstruktur (2) wenigstens durch eine der Kollektorzonen hindurch verläuft; und einer in der Halbleiterzone (1) ausgebildeten Basisanschlusszone (4) vom ersten Leitfähigkeitstyp.
  3. Bipolartransistor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolationsstruktur (2) aus dem Halbleiterkörper und einem der elektrischen Isolation zwischen benachbarten Halbleiterbauelementen dienenden Junction-Isolationsgebiet aufgebaut ist.
  4. Bipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine die Kollektorstruktur (7) an der Oberfläche umgebende Aussenkante rechteckförmig ist.
  5. Bipolartransistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (8) im Bereich von wenigstens zwei sich gegenüberliegenden Ecken der Kollektorstruktur (7) angeordnet sind.
  6. Bipolartransistor nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorstruktur (7) wenigstens zwei Öffnungen (8) aufweist, welche die Kollektorstruktur (7) im Bereich einer Kante jeweils derart auftrennen, dass die beiden benachbarten Kollektorzonen im Bereich der aufgetrennten Kante ineinander greifen.
  7. Bipolartransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorstruktur (7) an der Oberfläche als hexagonal verlaufender Ring ausgebildet ist.
  8. Bipolartransistor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorstruktur (7) drei Öffnungen (8) aufweist, die bezüglich jeder übernächsten Kante ausgebildet sind und die Kollektorstruktur (7) derart in drei Kollektorzonen auftrennen, dass zwei benachbarte Kollektorzonen im Bereich der jeweils aufgetrennten Kante ineinander greifen.
  9. Bipolartransistor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorstruktur (7) an der Oberfläche als kreisförmiger Ring ausgebildet ist.
  10. Bipolartransistor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorstruktur (7) wenigstens zwei Öffnungen (8) aufweist, die die Kollektorstruktur (7) derart auftrennen, dass die hierdurch benachbarten Kollektorzonen in azimuthaler Richtung ineinander greifen.
  11. Bipolartransistor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kollektorstruktur (7) an der Oberfläche als Polygon ausgebildet ist und wenigstens zwei Öffnungen (8) aufweist, die jeweils im Bereich einer Kante liegen, so dass die hierdurch benachbarten Kollektorzonen im Bereich der aufgetrennten Kante ineinander greifen.
  12. Bipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine vergrabene Schicht (3) vom ersten Leitfähigkeitstyp mit einer im Vergleich zur Halbleiterzone (1) um wenigstens zwei Größenordnungen höheren Dotierstoffkonzentration, wobei die vergrabende Schicht (3) innerhalb der Halbleiterzone (1) eingebettet ist und/oder zwischen der Halbleiterzone und dem Halbleiterkörper angeordnet ist.
  13. Bipolartransistor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine laterale Dicke der um die wenigstens eine Emitterzone (6) angeordneten Kollektorstruktur (7) schwankt und Kontaktanschlusszonen in solchen Bereichen der Kollektorstruktur (7) platziert sind, die eine vergleichsweise größere Dicke aufweisen.
DE102006035121A 2006-07-28 2006-07-28 Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom Expired - Fee Related DE102006035121B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006035121A DE102006035121B4 (de) 2006-07-28 2006-07-28 Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom
US11/829,278 US7692268B2 (en) 2006-07-28 2007-07-27 Integrated circuit with bipolar transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006035121A DE102006035121B4 (de) 2006-07-28 2006-07-28 Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006035121A1 DE102006035121A1 (de) 2008-01-31
DE102006035121B4 true DE102006035121B4 (de) 2011-05-19

Family

ID=38859422

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102006035121A Expired - Fee Related DE102006035121B4 (de) 2006-07-28 2006-07-28 Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7692268B2 (de)
DE (1) DE102006035121B4 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008010323A1 (de) * 2008-02-21 2009-09-10 Texas Instruments Deutschland Gmbh Verfahren zur Herstellung einer elektronischen Vorrichtung, die einen bipolaren PNP-Transistor umfasst
US8603885B2 (en) 2011-01-04 2013-12-10 International Business Machines Corporation Flat response device structures for bipolar junction transistors
JP2021002581A (ja) * 2019-06-21 2021-01-07 株式会社村田製作所 半導体装置

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3633052A (en) * 1970-05-13 1972-01-04 Nat Semiconductor Corp Low-noise integrated circuit zener voltage reference device including a multiple collector lateral transistor
US3958267A (en) * 1973-05-07 1976-05-18 National Semiconductor Corporation Current scaling in lateral pnp structures
FR2466104A1 (fr) * 1979-09-21 1981-03-27 Thomson Csf Transistor lateral multicollecteurs pour circuit integre monolithique et son application comme source de faible courant
DE3638923A1 (de) * 1986-11-14 1988-05-26 Telefunken Electronic Gmbh Integrierte schaltungsanordnung
US5021856A (en) * 1989-03-15 1991-06-04 Plessey Overseas Limited Universal cell for bipolar NPN and PNP transistors and resistive elements
US5347156A (en) * 1991-07-26 1994-09-13 Rohm Co., Ltd. Lateral bipolar transistor with a particular collector structure
US5514949A (en) * 1992-05-21 1996-05-07 Robert Bosch Gmbh Current mirror with at least one PNP-transistor
US6060761A (en) * 1995-08-18 2000-05-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lateral type transistor
US6372595B1 (en) * 1999-12-03 2002-04-16 Legerity, Inc. Lateral bipolar junction transistor with reduced parasitic current loss

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5387553A (en) * 1992-03-24 1995-02-07 International Business Machines Corporation Method for forming a lateral bipolar transistor with dual collector, circular symmetry and composite structure
EP0608999B1 (de) * 1993-01-29 1997-03-26 National Semiconductor Corporation Bipolartransistoren und deren Herstellungsverfahren
JP4438133B2 (ja) * 1999-08-19 2010-03-24 シャープ株式会社 ヘテロ接合型バイポーラトランジスタおよびその製造方法
JP3681942B2 (ja) * 1999-12-28 2005-08-10 松下電器産業株式会社 バイポーラトランジスタの製造方法
US6768183B2 (en) * 2001-04-20 2004-07-27 Denso Corporation Semiconductor device having bipolar transistors
US6858887B1 (en) * 2003-07-30 2005-02-22 Innovative Technology Licensing Llc BJT device configuration and fabrication method with reduced emitter width

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3633052A (en) * 1970-05-13 1972-01-04 Nat Semiconductor Corp Low-noise integrated circuit zener voltage reference device including a multiple collector lateral transistor
US3958267A (en) * 1973-05-07 1976-05-18 National Semiconductor Corporation Current scaling in lateral pnp structures
FR2466104A1 (fr) * 1979-09-21 1981-03-27 Thomson Csf Transistor lateral multicollecteurs pour circuit integre monolithique et son application comme source de faible courant
DE3638923A1 (de) * 1986-11-14 1988-05-26 Telefunken Electronic Gmbh Integrierte schaltungsanordnung
US5021856A (en) * 1989-03-15 1991-06-04 Plessey Overseas Limited Universal cell for bipolar NPN and PNP transistors and resistive elements
US5347156A (en) * 1991-07-26 1994-09-13 Rohm Co., Ltd. Lateral bipolar transistor with a particular collector structure
US5514949A (en) * 1992-05-21 1996-05-07 Robert Bosch Gmbh Current mirror with at least one PNP-transistor
US6060761A (en) * 1995-08-18 2000-05-09 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Lateral type transistor
US6372595B1 (en) * 1999-12-03 2002-04-16 Legerity, Inc. Lateral bipolar junction transistor with reduced parasitic current loss

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006035121A1 (de) 2008-01-31
US20080023794A1 (en) 2008-01-31
US7692268B2 (en) 2010-04-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102009049774B4 (de) BiCMOS-Schaltungsanordnung
DE102016125879B3 (de) Halbleitervorrichtung mit einer IGBT-Region und einer nicht schaltbaren Diodenregion
DE102014110366B4 (de) Mos-leistungstransistor mit integriertem gatewiderstand
DE102013113939B4 (de) Halbleiterbauelemente mit stufenförmigem Randabschluss und Verfahren zum Fertigen eines Halbleiterbauelements
DE102015104504B4 (de) Grabentransistorbauelement
DE69326340T2 (de) Geräuscharmer pnp-Transistor
DE102014104061B4 (de) Bipolartransistor mit isolierter gateelektrode mit emitterkurzschlussbereichen
DE102018127473A1 (de) Halbleitervorrichtungsstruktur mit Hochspannungsvorrichtung
DE112012005174B4 (de) Bipolartransistorstruktur für reduzierte Stromverdichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE69418638T2 (de) Halbleiterbauelement vom MIS-Typ
DE202015105413U1 (de) Integrierte, floatende Diodenstruktur
DE102014109643B4 (de) Bipolartransistor und verfahren zum herstellen eines bipolartransistors
DE10127391A1 (de) Halbleiter-Vorrichtung
DE69930715T2 (de) Elektronische Halbleiterleistung mit integrierter Diode
DE102016121451B4 (de) Stromfluss-steuervorrichtung mit fet-bipolartransistor-kombination
DE102018200916A1 (de) Halbleiterschaltelement und Verfahren zum Herstellen desselben
DE102006035121B4 (de) Bipolartransistor mit reduziertem Substratstrom
DE19521751A1 (de) MOS-gesteuerter Thyristor
DE102011083038B4 (de) Transistor und Verfahren zum Herstellen eines Transistors und zum Herstellen eines Halbleiterbauelements
DE102015112584B4 (de) Halbleitervorrichtung und herstellungsverfahren
DE102018200136B4 (de) Halbleitervorrichtung
EP2815430B1 (de) Halbleiteranordnung für einen stromsensor in einem leistungshalbleiter
DE4006886C2 (de)
DE3005367C2 (de)
DE3709124A1 (de) Npn-aequivalente struktur mit erhoehter durchschlagspannung

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
R082 Change of representative
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110820

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee