DE2116106A1 - Inverser Transistor - Google Patents

Inverser Transistor

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DE2116106A1 DE19712116106 DE2116106A DE2116106A1 DE 2116106 A1 DE2116106 A1 DE 2116106A1 DE 19712116106 DE19712116106 DE 19712116106 DE 2116106 A DE2116106 A DE 2116106A DE 2116106 A1 DE2116106 A1 DE 2116106A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen inversen Transistor, dessen Basiszone innerhalb der Emitterzone und dessen Kollektorzone innerhalb der Basiszone angeordnet ist.
Bei Planartransistoren dient normalerweise das Halbleitersubstrat oder eine auf das Substrat aufgebrachte Halbleiter schicht als Kollektor. Die Basis des Transistors ist als diffundierte Zone in das Kollektorgebiet eingebracht und innerhalb der Basiszone ist eine Emitterzone eindiffundiert. Als invers bezeichnet man demgemäss einen Transistor bei dem eine Basiszone innerhalb einer Emitterzone angeordnet ist und ein Kollektor gebiet innerhalb der Basiszone eindiffundiert ist. Bei integrierten Schaltungen sind inverse Transistoren in gewissen Fällen nützlich, da durch ihre Verwendung weniger Isolationen und gegebenenfalls auch . weniger metallisierte Verbindungsleitungen benötigt werden. Ein Beispiel eines inversen Transistors ist in der deutschen Offenlegung β schrift 1 817 481 gezeigt und beschrieben. In dieser Publikation ist auch eine
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ORIGINAL INSPECTED
™ t* ~
Schaltung beschrieben, in der die Emitter zweier Transistoren miteinander verbunden sind und durch eine gemeinsame Emitterzone gebildet werden. Dadurch wird eine Isolationszone und eine metallische Verbindung gespart, die nötig wäre, wenn zwei konventionelle Transistoren benützt worden wären, die eine Isolierung erfordern. In der Praxis sind inverse Transistoren bis jetzt nur ungern verwendet worden, da ihre Stromverstärkung nur gering war.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transistor anzugeben, der auch in inverser Schaltung eine hohe Stromverstärkung aufweist. Die hohe Stromverstärkung ergibt sich aus einer verbesserten Führung des Ladungsträger stromes im Gebiet des Basis-Emitterüberganges, wodurch der horizontale Stromfluss durch die vertikalen Seiten des Basis-Emitterübergangs begrenzt wird, so dass die meisten Ladungsträger vertikal, d. h. auf dem kürzesten Weg durch den Übergang strömen. Weiterhin soll erreicht werden, dass bei integriertem Aufbau die gegenseitige Beeinflussung benachbarter Transistoren geringer wird.
GemäsE der Erfindung wird diese Aufgabe für einen Transistor der eingangs beschriebenen Art gelöst durch eine weitere Zone, die den Leitfäbigkeitstyp der Emitterzone, jedoch eine höhere Dotierung als diese aufweist und die die Basiszone wenigstens teilweise ringartig umschliesst.
Besonders vorteilhafte Ausführungebeiepiele ergeben sich dadurch, dass die weitere Zone mit der Basie einen PN-Übergang bildet, dass
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der Emitter kontakt, innerhalb, der weiteren Zone angeordnet ist, dass eine überdeckte Schicht unterhalb der Basis angeordnet ist oder dass die überdeckte Schicht mit der Basis einen PN-Übergang bildet.
Ein Ausführungsbeispiel ist vor allem dadurch gekennzeichnet, dass die Basis aus P-leitendem, die weitere Zone, der Kollektor und die überdeckte Schicht aus N+ leitendem und der Emitter aus N-leitendem Halbleitermaterial besteht.
Eine einfache Herstellung des erfindungsgemässen Transistors ergibt sich daraus, dass die weitere Zone und der Kollektor durch eine Diffusion gleichzeitig hergestellt sind.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert.
In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Planartransistor; Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1; Fig. 3 die Aufsicht auf drei über eine gemeinsame Emitterzone
integrierte Transistoren;
Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 3; und Fig. 5 die Darstellung des Dotierungeprofils der Transistoren ·
gemäße Fig. 3 und 4.
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Bei dem Transistor der Fig. 1 und 2 ist eine epitaktische N-Schickt 10 auf einem P-Substrat 12 aufgewachsen, in dessen Oberfläche eine N+ -Schicht 14 eindiffundiert worden war. In die epitaktische Schicht ist eine ringartige P-)—Diffusion 15 eingebracht, die durch die Schicht 10 hindurch bis zum Substrat 12 reicht und eine i&olier.te Region 17 aus N-Material begrenzt. Diese isolierte Region bildet den Emitter des Transistors, in den nun eine P-Basisdiffusion 16 oberhalb der überdeckten Schicht 14 eingebracht wird, die mit der Schicht 14 dort in Kontakt steht, wo dieselbe in die epitaktische Schicht IO iieratifdiffundiert hat. In der diffundierten Basiszone 10 wird eine Kollektorzone 18 und eine JDmitterkontaktzone Eö gleichseitig eindiffundiert. Weiterhin wird im selben DiffusioiiSschritt, in dem.die Kollektorzone 18 und der Emitterkontakt 20 angefertigt wird, eine zusätzliche ringartige N+ -Diffusion 22 um die Basiszone 16 herum angebracht. Dieser Diffusi'..nsring 22 bildet einen hoch dotierten. Uebergang mit den senkrechten Seittui a-a: Und b-b1 der Basiszone 16 und begrenzt dadurch den Stro:n, der durch di«ss Seiten; der Basiszone fiiesst. Dadurch wird erreicht, άζ,ν; ein.grö3sere:r Anteil di*j? Gesarat.'-Lromiis "se».-krt bt durch die lTiäCiie s.5-b? in aie üb*;r<ieckt-i ?h· -Ss.\\i*:ht Ii n?säst "'-
lind dadurch die Stromverstärkung.des Transistors grosser wird. Schliesslich wird der Transistor mit Kontakten 24, 26 und 28 für Kollektor, Basis und Emitter versehen.
Fig. 3 und 4 zeigt eine Anzahl integrierterTransistoren die eine gemeinsame Emitterzone aufweisen. Im Unterschied zum Transistor der Fig. 1 und 2 ist bei diesen Transistoren der Uebergangsring 22 und die Ernitterkontaktdiffusion 20 vereinigt und daher mit den Zahlfiii 20-22 bezeichnet. Im übrigen werden dieselben Bezeichnungszahlen wie in Fig. 1 und 2 benützt.soweit es sich um dieselben Teile handelt. Die Basis und Emitterdiffusionen der verschiedenen Transistoren sind mit a, b und c bezeichnet um klar zu stellen, dass es sich um drei verschiedene Transistoren handelt. Die Abmessungen der Transistoren in der Zeichnungsebene der Fig. 3 können leicht anhand der Mass stabs marke 30 ermessen werden^ die die Ijänge 10 um angibt. Die senkrechten Abmessungen der verschiedenen Diffusion; η und Schichten sind nachstehend angegeben.
Tiefe der horizontal, η N+ -Schicht unterhalb der Oberfläche 1 rvn
Tiefe des horizontalen JCmittcr-Uebergangs von der Oberfläche 0,75 um
B.'isisbreite ' 0,25
»■ ■ ■ '
Dickt- der epitaktinchfn Schicht 3,5
Dick:· dor überuecku-u N + -Schk.ht . 5 ,
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Fig. 5 zeigt in graphischer Darstellung ein Profil der Dotierungskonzentration der Transistoren der Fig» 3 und 4 unter Berücksichtigung der nachfolgend angegebenen Anfangs- und Uebergangskonzehtration für Basis und Emitter.
21
Anfangsemitter dotierung 1,2x10 A/cm
*· - ' 19
Anfangsbasisdotierung 2 χ 10 A/cm
Dotierung am Kollektor übergang 3,5 χ 10 A/cm
Ια ο
Dotierung am Emitterübergang 1 χ iO A/cm
Aus den nachfolgend angegebenen Werten ist ersichtlich, dass die Grosse von Beta B bei einem Emitterstrom von 200 iiA der in Fig. 3 und 4 dargestellten Transistoren um das zwei- bis dreifache verbessert wurde.
B'bei V__ = 200 mv B_ bei V _ = 1 V 1 Cfc# 1 CL·
ohne
K+-Ring 2,8 5,5
mit
K+-Ring ?,5 .11
1-P88£G/?62Cr
In den hrsrhriebenen Aueführungsbeispiclcn umschliesst der N+ Rxi;i; Ζ'λ, Tv-ju. 20-22, völlig die Basiszone 16. Das ist für manche At-*,vf ndungen vorteilhaft, für andere Anwendungen könnte es aber v.ünschbar sein, dag* der Ring die Basis des Transistors nur teilweise v.iv.:-;chliesst. Auseerdem ist zu bcmerlcen, dass die Basiszone die überdeckte N+ -Schicht in den beschriebenen Au*- iü';r..r:_s-ei spielen berührt, es ist jedoch klar, class die Erfindung Λ
;<;,·]; auf Iransistoren anwendbar ist» bei denen die N+ -Schicht, froren "Vi; l^ing analog der des bekannten Sibkollektors ist, nicht : '< r 5I- berührt wird.
BAD

Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE
1.J Inverser Transistor, dessen Basiszone innerhalb der Emitterzone und dessen Kollektorzone innerhalb der Basiszone angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine weitere Zone (22), die den Leitfähigkeitstyp der Emitterzone (17), jedoch eine höhere Dotierung als diese aufweist und die die Basiszone (16) wenigstens teilweise ringartig umschliesst.
2. Transistor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Zone (22) mit der Basis (16) einen PN-Übergang bildet.
3. Transistor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Emitterkontakt (28) innerhalb der weiteren Zone (20-22) angeordnet ist.
4. Transistor nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine überdeckte Schicht (14) unterhalb der Basis (16) angeordnet ist.
5. Transistor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die überdeckte Schicht mit der Basis einen PN-Übergang bildet.
6. Transietor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Basis aus P-leitendem, die weitere Zone, der Kollektor und die
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überdeckte Schicht aus N+ leitendem und der Emitter aus N-leitendem Halbleitermaterial besteht.
7. Transistor nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere Zone (22; 20-22) und der Kollektor (18) durch eine Diffusion gleichzeitig hergestellt sind.
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DE2116106A 1970-04-20 1971-04-02 Integrierter inverser Transistor Expired DE2116106C2 (de)

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