DE2247911C2 - Monolithisch integrierte Schaltungsanordnung - Google Patents
Monolithisch integrierte SchaltungsanordnungInfo
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Description
h) die erste epitaxiale Schicht (2) in einen unteren, am Substrat (1) angrenzenden Schichtanteil
(2A) mit hoher Störstellenkonzentration (P + ) und in einen oberen, der zweiten epitaxialen
Schicht (7) benachbarten Schichtanteil (2B) mit niedriger Störstellenkonzentration (P) aufge
teilt ist
2. Monolithisch integrierte Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, daß der
eine Leitungstyp N-Leitung und daß der entgegengesetzte Leitungstyp P-Leitung ist
Die Erfindung bezieht sich auf eine monolithisch integrierte Schaltungsanordnung, wie sie im Oberbegriff
des Anspruchs 1 angegeben ist
Eine Schaltungsanordnung der vorstehend erwähnten Art ist bereits bekannt (FR-PS 15 38402). Von
Nachteil bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist daß diese keine komplementären Transistoren aufweist
welche eine hohe Durchbruchsspannung und einen niedrigen Kollektorreihenwiderstand aufweisen. Dies
bedeutet daß der Einsatzbereich der betreffenden bekannten Schaltungsanordnung relativ begrenzt ist
Es sind ferner integrierte Halbleiterschaltungen bekannt (US-PS 34 60 006), bei denen die dem jeweiligen
Substrat benachbart liegende Schicht geringer dotiert ist als die darauf folgende weitere Schicht Damit eignen
sich aber auch diese bekannten integrierten Schaltungen nicht ohne weiteres für die Bereitstellung von komplementären
Transistoren, die eine hohe Durchbruchsspannung und einen niedrigen Kollektorreihenwiderstand
aufweisen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine monolithisch integrierte Schaltungsanordnung nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1 mit einem Paar vertikaler, komplementärer Transistoren zu schaffen, die eine
hohe Durchbruchsspannung und einen niedrigen Kollektorreihenwiderstand aufweisen.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Schaltungsanordnung.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise eine monolithisch integrierte
Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so ausgebildet werden kann, daß komplementäre Transistoren
geschaffen sind, welche eine hohe Durchbruchsspannung und einen niedrigen Kollektorreihenwiderstand
aufweisen. Damit eignet sich die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in vorteilhafter Weise für
eine Vielzahl von Anwendungsfällen, für die die betrachteten bekannten Anordnungen nicht einsetzbar
sind.
Eine zweckmäßige Weiterbildung des Gegenstands der Erfindung ergibt sich aus dem Anspruch Z
Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nachstehend näher erläutert In
F i g. 1 bis 6 ist anhand von vertikalen Schnittansichten veranschaulicht wie eine monolithisch integrierte
Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung hergestellt wird.
F i g. 1 zeigt ein Siliciumsubstrat 1 mit N-Leitfähigkeit
bzw. des N-Leitungstyps und einem Widerstand von 2 Dem. Das Substrat 1 ist normalerweise 300 Mikrometer
dick und hat zumindestens zwei ebene Oberflächen. Eine erste Schicht 2 aus Halbleitermaterial der P-Leitung
bzw. des P-Typs ist auf einer ebenen Oberfläche des Substrats 1 epitaxial gezogen worden. Die epitaxiale
Schicht 2 weist einen ersten Abschnitt 2A mit hoher Störstoffkonzentration und einen Widerstand von annähernd
0,2 Dem auf. Der Abschnitt 2A ist auf der ebenen
Oberfläche des Substrats 1 aufgedampft Ein zweiter Abschnitt 22? der epitaxialen Schicht 2 hat eine niedrige
Störstoffkonzentration mit einem Widerstand von annähernd
5 Ωαη und ist auf den Abschnitt ZA aufgedampft.
Die in F i g. 2 gezeigten ringförmigen isolierenden ersten Bereiche 4 einer Leitfähigkeit des N-Typs sind
durch Diffusion gebildet, um sich durch die epitaxiale
Schicht 2 zu erstrecken und mit der ebenen Oberfläche des Substrats 1 in Berührung zu kommen.
Die ringförmigen isolierenden ersten Bereiche 4 umgeben jeweils die Stellen eines getrennten Transistors,
der während des Verfahrens hergestellt werden soll. Eine Diffusionsmaskenschicht 5 aus einem bestimmten
Material, wie z. B. aus Siliciumdioxid wird daraufhin auf is
der oberen Oberfläche der epitaxialen Schicht 2 gebildet.
Jeder der ringförmigen isolierenden ersten Bereiche 4 bildet einen gesonderten, elektrisch isolierten Abschnitt
(zweiten Bereich) in der epitaxialen Schicht 2. In einem
der elektrisch isolierten Abschnitte der Schic'-1 2B ist
eine vergrabene Zone 6 mit einer hohen Störstoffkonzentration des N-Typs eindiffundiert (Fig.3). Der in
den ersten Bereichen 4 verwendete Störstoff ist vorzugsweise ein Material wie z. B. Phosphor, das eine hohe
Diffusionsfähigkeit hat Der für die vergrabene Zone 6 verwendete Störstoff ist vorzugsweise ein Material,
wie z. B. Arsen, mit einer niedrigen Diffusionsfähigkeit
Die vergrabene Zone 6 wird gewöhnlich gebildet, nachdem die ersten Bereiche 4 in die epitaxiale Schicht 2
eindiffundiert worden sind. Bei anderen Ausführungsformen können jedoch die Bereiche 4 und 6 während
eines einzigen Erhitzungsvorganges durch Diffusion gebildet werden.
Die Maskenschicht 5 wird daraufhin entfernt, worauf eine zweite epitaxiale Schicht 7 eines Materials einer
Leitfähigkeit des N-Typs mit einem Widerstand von 2 ßcm auf der ersten epitaxialen Schicht 2 aufgedampft
wird. Diese ζ weite epitaxiale Schicht 7 ist gewöhnlich 15 Mikrometer dick. Das Siliciumsubstrat 1, die erste
epitaxiale Schicht 2 und die zweite epitaxiale Schicht 7 bilden ein Fertigsubstrat, das in F i g. 4 mit 8 bezeichnet
ist
Ein weiterer Satz ringförmiger Isolierbereiche (dritte Bereiche) 9Λ 95 mit hohen StörstofTconzentrationen
des Typs P+ ist durch Diffusion gebildet, um sich durch die zweite epitaxiale Schicht 7 hindurch zu der ersten
epitaxialen Schicht 2 zu erstrecken. Jeder der isolierenden ringförmigen dritten Bereiche ist innerhalb eines
ringförmigen ersten Bereiches 4 konzentrisch angeordnet Jeder der ringförmigen isolierenden dritten Bereiche
bildet einen gesonderten elektrisch isolierten vierten Bereich innerhalb der zweiten epitaxialen Schicht.
Eine aus einem Material, wie z. B. Siliciumdioxid, hergestellte
Diffusionsmaske 11 wird verwendet, um die Oberfläche des fertigen Substrats 8 zu passivieren, wobei
sie als Isolierschicht wirkt
Ein elektrisch isolierter vierter Bereich 10c der zweiten Schicht 7 ist auf der vergrabenen Zone 6 angeordnet
und von dem dritten Bereich 9Λ umgeben. Ein Bäsisbereich
106 mit einer Leitfähigkeit des P-Typs ist in den vierten Bereich 10c eindiffundiert Ein Emitterbereich
1Oe mit einer Leitfähigkeit des Typs N + ist in den Basisbereich 106 eindiffundiert Ein Bereich 10c'hoher Störstoffkonzentration
des Typs N+ ist im Bereich 10c durch Diffusion gebildet Die Bereiche 1Oe, 106 und 10c'
sind mit Elektroden 16e, 166 und 16c versehen und bilden den Emitter, die Basis bzw. den Kollektor eines
Ein zweiter Transistor 12 wird gebildet, der einen Abschnitt der ersten epitaxialen Schicht 2 aufweist, welcher
von einem der ersten Bereiche 4 als Kollektor 12c umschlossen ist Ein Abschnitt der zweiten epitaxialen
Schicht 7, der von dem ringförmigen dritten Bereich 9B umschlossen und unmittelbar auf dem Bereich 12c angeordnet
ist, dient als Basisbereich 126. Der Emitterbereich 12edes Transistors 12 ist aus einem Material einer
Leitfähigkeit des P-Typs hergestellt, das in den Basisbereich 126 eindiffundiert ist Der Basisbereich J.26 ist
auch mit einem Bereich 126'hoher Störstoffkonzentration des Typs N + versehen. Elektroden 17c, 17e und
176 sind an die Bereiche 9B, 12e bzw. 126'angeschlossen,
um die Kollektor-, Emitter- und Basiselektrode des Transistors 12 zu bilden.
Somit dient die Schicht 7 als Kollektor des Transistors 10, während die Schicht 2B als Kollektor des Transistors
12 dient, Da jede dieser Schichten mit niedriger Störstoffkonzentration
epitaxial gezogen * orden ist ist die Durchbruchsspannung der Transistoren »uf ein Maximum
erhöht Da der NPN-Transistor 10 mit der vergrabenen Zone 6 und der PNP-Transistor 12 mit den; Bereich
IA hoher Störstoffkonzentration unterhalb des Bereichen 12c vorgesehen ist sind auf ähnliche Weise
die Kollektorreihenwiderstände der Transistoren 10 und 12 auf ein Minimum herabgesetzt, wobei die Transistoren
eine hohe Leistung zu verarbeiten vermögen.
Die Bereiche 106 und 12e können durch einen einzigen Diffusionsprozeß gebildet werden. Die Bereiche
1Oe, 10c' und 126' können auch durch einen einzigen Diffusionsvorgang gebildet werden. Sämtliche Elektroden
sind durch Aufdampfen und Photoätzverfahren gebildet
Bezugnehmend nun insbesondere auf die F i g. 5 und 6 sei angemerkt, daß diese Figuren zeigen, daß das Halbleitermaterial
bzw. das Substrat 1 entweder mechanisch oder chemisch bis auf die Tiefe eingeebnet ist die durch
Linie a in F i g. 5 angedeutet ist, so daß die Dicke des Substrats 1 annähernd 100 bis 150 Mikrometer beträgt
Eine Elektrode 19 ist auf der eingeebneten Oberfläche des Substrats 1 angeordnet Die vollständige monolithische
integrierte Schaltung ist mit 20 bezeichnet Das höchste Festpotential mit welcher die monolithische integrierte
Schaltung 20 verbunden ist, ist an die Elektrode 19 angelegt, um somit jedes der Schaltungselemente
zu isolieren, indem die PN-Übergänge in Sperrichtung vorgespannt werden.
Während bei der oben beschriebenen Ausführungsform von bestimmten Leitungstypen für die einzelnen
Bereiche ausgegangen wurde, können diese Leitungstypen auch umgekehrt werden, um eine monolithische integrierte
Schaltungsanordnung 20 mit genau entgegengesetzten Leitfähigkeitscharakteristiken zu bilden.
Die isolierenden Bereiche 4f 9A und 9B wurden oben
als »ringförmig« beschrieben. Es versteht sich, daß unter »ringförmig« gemeint wird, daß jeder der Bereiche eine
geschlossene Schlehe bzw. einen geschlossenen Kreis bildet, so daß es nicht unbedingt notwendig ist, daß jede
Schleife eine bestimmte geometrische Form hat, wie z. B. eine kreisringförmige Gestalt
Claims (1)
- Patentansprüche: 1. Monolithisch integrierte Schaltungsanordnunga) mit einem Substrat (1) des einen Leitungstyps, das zwei ebene Oberflächen hat,b) mit einer ersten epitaxialen Schicht (2) mit entgegengesetztem Leitungstyp, die auf der einen Oberfläche des Substrates (1) abgeschieden ist, toc) mit einer Anzahl diffundierter, ringförmiger isolierender erster Bereiche (4) des einen Leitungstyps, die sich durch die erste epitaxiale Schicht (2) hindurch bis zum Substrat (1) erstrecken, so daß die erste epitaxiale Schicht (2) in eine Anzahl elektrisch voneinander isolierter zweiter Bereiche des entgegengesetzten Leitungstyps aufgeteilt istd) mit einsr zweiten epitaxialen Schicht (7) des einen Leuangstyps, die auf der ersten epitaxialen Schicht (2) ausgebildet ist,e) mit einer Anzahl diffundierter, ringförmiger isolierender dritter Bereiche (ßA, 9B) des entgegengesetzten Leitungstyps, die sich durch die zweite epitaxiale Schicht (7) hindurch zu je einem zweiten isolierten Bereich erstrecken, so daß die zweite epitaxiale Schicht (7) in eine Anzahl elektrisch isolierter vierter Bereich des einen Leitungstyps geteilt ist,f) mit einer diffundierten ersten Emitterzone (\2e) des entgegengesetzten Leitungstyps, die in einem ersten Bereick (\2b) e-ir isolierten vierten Bereiche ausgebildet ist, wöbe: die erste Emitterzone (\2e), der erste tiere! Ά (\2b)der isolierten vierten Bereiche und ein erster Bereich (\2c) der isolierten zweiten Bereiche zusammen mit einem ersten Bereich (9B) der isolierenden dritten Bereiche für einen ersten Transistor (12) den Emitter bzw. die Basis bzw. den Kollektor bilden,g) mit einer diffundierten Basiszone (iOb) des entgegengesetzten Leitungstyps, die in einem zweiten Bereich (iOc) der isolierten vierten Bereiche ausgebildet ist, mit einer diffundierten zweiten Emitterzone (1OeJ des einen Leitungstyps, die in der Basiszone (iOb) ausgebildet ist, und mit einer vergrabenen Zone (6) des einen Leitungstyps (N) mit hoher Störstellenkonzentration (N+), die in einem zweiten Bereich der isolierten zweiten Bereiche an der Oberfläche benachbart der zweiten Schicht (7) eindiffundiert ist, wobei die Basiszone (iOb), der zweite Bereich (lOe^der isolierten vierten Bereiche, zusammen mit der vergrabenen Zone (6) und die zweite Emitterzone (1OeJ für einen zweiten Transistor (10) die Basis bzw. den Kollektor bzw. den Emitter bilden und wobei dieser zweite Transistor (10) zum ersten Transistor (12) komplementär ist,60 gekennzeichnetdadurch daß
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Legal Events
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