DE2363577A1

DE2363577A1 - COMBINATION OF A BIPOLAR TRANSISTOR AND A MOS FIELD EFFECT TRANSISTOR

Info

Publication number: DE2363577A1
Application number: DE2363577A
Authority: DE
Inventors: Karl-Ulrich Dr Ing Stein
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-12-20
Filing date: 1973-12-20
Publication date: 1975-06-26
Also published as: BE823686R; FR2255710A2; SE7416017L; CA1033468A; FR2255710B2; JPS5094887A; NL7416703A; CH586959A5; GB1481184A; SE404853B; IT1046735B; AT340481B; ATA917974A

Description

Kombination aus einem bip'olaren Transistor und einem MOS-Feldeffekt-Transistor Combination of a bipolar transistor and a MOS field effect transistor

Zusatz zu P 23 21 426.8 (YPA 73/7058)Addition to P 23 21 426.8 (YPA 73/7058)

Die Erfindung bezieht sich auf einem bipolaren Transistor nach der Hauptpatent-(anmeldung) P 23 21 426.8 (unser Zeichen VPA 73/7058) nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1»The invention relates to a bipolar transistor according to the main patent (registration) P 23 21 426.8 (our reference VPA 73/7058) according to the preamble of claim 1 »

Bei dem bipolaren Transistor nach der Hauptpatentanmeläung P 23 21 426.8 sind vorzugsweise auf einem elektrisch isolierenden Substrat innerhalb einer Halbleiterschicht der Emitterbereich, der Kollektorbereich und der Basisbereich aufgebracht. Dabei grenzt der Basisbereich an der einen Seite über die ganze Breite des Transistors an den Emitterbereich. An der anderen Seite ist der Basisbereich mit einem hochdotierten Gebiet verbunden, das als Basisanschluß dient. Der Kollektorbereich ist beispielsweise auf dem Basisbereich aufgebracht. Vorzugsweise stellt, wie dies in der Figur 3 der älteren Patentanmeldung dargestellt ist, die auf dem Baßisbereich angeordnete Elektrode zusammen mit der Oberfläche des Basisbereiches einen Schottky-Kontakt dar, der als Kollektor dient.The bipolar transistor according to the main patent application P 23 21 426.8 are preferably on an electrically insulating Substrate applied within a semiconductor layer, the emitter region, the collector region and the base region. Included the base region borders the emitter region on one side over the entire width of the transistor. On the other On the side, the base area is connected to a highly doped area that serves as a base connection. The collector area is for example applied to the base area. Preferably, as shown in Figure 3 of the earlier patent application is shown, the arranged on the base area electrode together with the surface of the base area a Schottky contact that serves as a collector.

In der Figur 4 der Hauptpatentanmeldung ist eine Kombination aus einem bipolaren Transistor nach der Hauptpatentanmeldung und einem MOS-FeIdeffekt-Transistor dargestellt. Dabei ist der Basisstrom des bipolaren Transistors durch den MOS-Transistor steuerbar. Der Basisansehlußbereich des bipolaren Transistors stellt gleichzeitig den Drainbereich des MOS-Transistors dar.In Figure 4 of the main patent application is a combination of a bipolar transistor according to the main patent application and a MOS field effect transistor shown. Here is the Base current of the bipolar transistor can be controlled by the MOS transistor. The base connection area of the bipolar transistor simultaneously represents the drain area of the MOS transistor.

Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kombination aus einem bipolaren Transistor nach der Hauptpatentanmeldung und einem MOS-Feldeffekt-Transistor anzugeben, bei dem gegenüber derAn object of the invention is to provide a combination of a bipolar transistor according to the main patent application and specify a MOS field effect transistor, in which compared to the

VPA 9/710/3007 vP/HtrVPA 9/710/3007 vP / Htr

509826/0509509826/0509

-Z--Z-

in der Hauptpatentanmeldung angegebenen Kombination Fläche eingespart werden kann.Area saved in the combination specified in the main patent application can be.

Diese Aufgabe wird durch einen ."bipolaren Transistor in Dünnschichttechnik gelöst, der durch die in dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten erfinderischen Merkmale gekennzeichnet ist.This task is performed by a. "Bipolar transistor in Thin-film technology solved by the in the license plate of claim 1 listed inventive features is characterized.

Weitere Erläuterungen zur Erfindung und zu deren Ausgestaltungen gehen aus der Beschreibung und den Figuren bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung und ihrer Weiterbildungen hervor.Further explanations of the invention and of its configurations can be found in the description and the figures of preferred exemplary embodiments the invention and its further developments.

Die Figur 1 zeigt das Ersatzschaltbild einer Kombination aus einem bipolaren und einem MOS-FeIdeffekt-Transistor.FIG. 1 shows the equivalent circuit diagram of a combination of a bipolar and a MOS field effect transistor.

Die Figur 2 zeigt in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße integrierte Schaltung aus einem bipolaren Transistor und einem Feldeffekt-Transistor.FIG. 2 shows a schematic representation of an integrated circuit according to the invention comprising a bipolar transistor and a field effect transistor.

Die Figur 3 zeigt in schematischer Darstellung eine weitere erfindungsgemäße integrierte Schaltung aus einem bipolaren Transistor und einem Feldeffekt-Transistor.FIG. 3 shows a further schematic representation integrated circuit according to the invention comprising a bipolar transistor and a field effect transistor.

Die Figur 1 zeigt das Schaltbild einer Kombination aus einem bipolaren Transistor und einem MOS-Feldeffekt-Transistor. Dabei ist der Drainanschluß des Feldeffekt-Transistors identisch mit der Basis des bipolaren Transistors. Der Emitteranschluß bzw. der Kollektoranschluß des bipolaren Transistors ist mit 6 bzw. 7 bezeichnet. Der Gateanschluß bzw. der Sourceanschluß des Feldeffekt-Transistors ist mit 8 bzw. 9 bezeichnet.FIG. 1 shows the circuit diagram of a combination of a bipolar transistor and a MOS field effect transistor. Included the drain connection of the field effect transistor is identical to the base of the bipolar transistor. The emitter connection and the collector connection of the bipolar transistor are denoted by 6 and 7, respectively. The gate connection and the source connection of the field effect transistor are designated by 8 and 9, respectively.

In der Figur 2 ist das elektrisch isolierende Substrat, das vorzugsweise aus Saphir oder Spinell besteht, mit 1 bezeichnet. Auf diesem Substrat 1 ist die Halbleiterschicht 12, bei der es sich vorzugsweise um eine Siliziumschicht handelt, aufgebracht. In der Halbleiterschicht 12 sind der Emitterbereich 61 des bipolaren Transistors, der Basisbereich 71 des VPA 9/710/3007In FIG. 2, the electrically insulating substrate, which is preferably made of sapphire or spinel, is denoted by 1. On this substrate 1 is the semiconductor layer 12, which is preferably a silicon layer, upset. In the semiconductor layer 12, the emitter region 61 of the bipolar transistor, the base region 71 of the VPA 9/710/3007

S09826/0S09S09826 / 0S09

bipolaren Transistors, der Kanalbereich 81 des MOS-PeIdeffekt-Transistors und das Sourcegebiet 91 des Feldeffekt-Transistors enthalten. Erfindungsgemäß stellt der Basisbereich 71 des bipolaren Transistors gleichzeitig den Drainbereich des an ihn grenzenden Feldeffekt-Transistors dar. Beispielsweise ist der Emitterbereich 61 ρ -dotiert, der Basisbereich, der auch gleichzeitig den Drainbereich des Feldeffekt-Transistors darstellt η-dotiert, der Kanalbereich 81 p-dotiert und der Sourcebereich 91 n. -dotiert.bipolar transistor, the channel region 81 of the MOS-PeIdeffekt transistor and the source region 91 of the field effect transistor contain. According to the invention, the base region 71 of the bipolar transistor simultaneously represents the drain region of the field effect transistor adjoining it. For example, the emitter region 61 is ρ -doped, the base region is also ρ -doped at the same time represents the drain region of the field effect transistor η-doped, the channel region 81 p-doped and the source region 91 n. Doped.

Auf dem Emitterbereich 61 befindet sich der. Emitteranschluß 6, auf dem Basisbereich der Kollektoranschluß 7, über der Kanalzone 81 die Gateelektrode 8 und über dem Sourcebereich 91 der Sourceanschluß 9. Vorzugsweise bestehen die· Anschlüsse 6, 7, 8 und 9 aus Aluminium. Die G-ateelektrode 8 ist durch die Isolierschicht 3, die vorzugsweise aus SiQp besteht von dem Kanalbereich 81 getrennt.The emitter area 61 is located on the. Emitter terminal 6, on the collector terminal 7 above the base region, the gate electrode 8 above the channel zone 81 and the source terminal above the source region 91 9. The connections 6, 7, 8 and 9 are preferably made of aluminum. The G-ate electrode 8 is through the insulating layer 3, which is preferably made of SiQp, separated from the channel region 81.

Wie bereits im Zusammenhang mit der Figur 3 der. älteren Patentanmeldung beschrieben, stellt die Elektrode 7,die auf dem Bereich 71 aufgebracht ist, zusammen mit der Oberfläche dieses Bereiches einen Schottky-Kontakt dar. Die Elektrode 7 dient dann als Kollektor des bipolaren Transistors.As already in connection with Figure 3 of. described earlier patent application, the electrode 7, which on the area 71 is applied, together with the surface of this area represents a Schottky contact. The electrode 7 then serves as the collector of the bipolar transistor.

In der Figur 3 ist eine weitere erfindungsgemäße Kombination aus einem bipolaren Transistor und einem MOS-FeIdeffekt-Transistor dargestellt. Einzelheiten der Figur 3 die bereits im Zusammenhang mit den anderen Figuren beschrieben wurden, tragen die entsprechenden Bezugsζeichen. Anstelle des in der Figur 2 dargestellten n-Kanal-FeIdeffekt-Transistors mit p-Substrat besteht der Feldeffekt-Transistor der Figur 3 aus einem n-Deep-Depletion-FeIdeffekt-Transistor. Demgemäß stellt das Gebiet 701 gleichzeitig den Basisbereich des bipolaren Transistors, den Drainbereich des Feldeffekt-Transistors und den Kanalbereich des Feldeffekt-Transistors dar.FIG. 3 shows a further combination according to the invention of a bipolar transistor and a MOS field effect transistor shown. Details of FIG. 3 that have already been described in connection with the other figures bear the corresponding reference numbers. Instead of the one shown in FIG There is an n-channel field effect transistor with a p-substrate the field effect transistor of FIG. 3 consists of an n deep depletion field effect transistor. Accordingly, the region 701 at the same time represents the base region of the bipolar transistor, the drain region of the field effect transistor and the channel region of the field effect transistor represent.

Vorzugsweise ist das Gebiet 601, das den Emit.t eiberei eh des bipolaren ^transistors darstellt, und xias mit dem EmitteranschlußPreferably, the area 601 that the issuer eh des bipolar ^ transistor, and xias with the emitter terminal

60 versehen ist, ρ -dotiert, der Bereich 701 n-dotiert und der Bereich 901 n⁺-dotiert. Auf dem Bereich 701 ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise die Anschlußelektrode 70, die den Kollektoranschluß des bipolaren Traisistors darstellt aufgebracht. Außerdem ist in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise die elektrische Isolierschicht 31» die vorzugsweise aus SiOp besteht, über dem Bereich 701 angeordnet. Diese Schicht 31 trennt den Gateanschluß 80 von der Oberfläche des Bereiches 701. Die auf dem Gebiet 901 befindliche Elektrode 90 stellt den Sourceanschluß des Feldeffekt-Transistors dar.60 is provided, ρ -doped, the region 701 n-doped and the region 901 n ⁺ -doped. The connection electrode 70, which represents the collector connection of the bipolar traistor, is applied to the area 701 in the manner shown in the drawing. In addition, in the manner shown in the drawing, the electrical insulating layer 31 », which preferably consists of SiOp, is arranged over the region 701. This layer 31 separates the gate connection 80 from the surface of the area 701. The electrode 90 located on the area 901 represents the source connection of the field effect transistor.

Der wesentliche Yorteil einer Anordnung nach der Figur 3 besteht neben dem Vorteil des geringeren Flächenbedarfs darin, daß kein p-dotierter Bereich benötigt wird. Dadurch wird die Prozeßführung wesentlich vereinfacht.The essential part of an arrangement according to FIG. 3 consists in addition to the advantage of the smaller space requirement in that no p-doped region is required. This considerably simplifies the process management.

Wie in der Hauptpatentanmeldung insbesondere im Zusammenhang mit der Figur 2 beschrieben ist, kann anstelle des Schottky-Kontaktes als Kollektor auch unterhalb der Anschlüsse 7 bzw. 70 ein Kollektorgebiet eindiffundiert sein. Dieses Gebiet ist dann vom entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp wie der Bereich 71 bzw. 701.As is described in the main patent application, in particular in connection with FIG. 2, instead of the Schottky contact as a collector also below connections 7 and 70 be diffused into a collector area. This area is then of the opposite conductivity type as area 71 or 701

Vorzugsweise wird ein solches Kollektorgebiet durch Ionenimplantation erzeugt.Such a collector region is preferably made by ion implantation generated.

Die Ausführungen nach den Figuren 2 und 3 lassen sich auch invers, d.h. mit vertauschten Kollektor- und Emitteranschlüssen betreiben. Bei geeigneten Metallen für den Schottky-Kontakt zwischen dem Anschluß 7 bzw. 70 und dem Basisbereich 71 bzw. und geeigneten Dotierungen dieses Basisbereiches lassen sich auch die Dotierungen in den Figuren 2 und 3 vertauschen.The designs according to FIGS. 2 and 3 can also be used operate inversely, i.e. with exchanged collector and emitter connections. With suitable metals for the Schottky contact between the connection 7 or 70 and the base region 71 or and suitable doping of this base region also swap the dopings in FIGS. 2 and 3.

9 Patentansprüche
.3 Figuren9 claims
.3 figures

VPA 9/710/3007VPA 9/710/3007

S096 2$/0509S096 $ 2/0509

Claims

1.) Bipolar! Transistor in thin-film technology with one emitter Base and a collector area in a layer of semiconductor material on an electrically insulating substrate, where the base width of the transistor is determined by the distance between the collector and the emitter area, wherein the collector region is located on the base region, and the base region spatially adjacent to the emitter region is arranged, characterized in that the base region (71, 701) of the bipolar transistor at the same time also the drain region of a MOS Pelde-effect transistor (Pig. 2) or the drain region and the channel region of a MOS deep depletion pelde effect transistor (Pig. 3 ") is.

2. Bipolar transistor according to claim 1, characterized in that 'g e k e η η draws that on the substrate (1) next to the base area (71) a channel area (81) and next to the channel area Source region (91) are provided, over the channel region, by an electrically insulating layer (3) from the channel region separately, a gate electrode (8) is provided, and a source terminal (9) is provided on the source region (91).

3. Bipolar transistor according to claim 2, characterized in that the emitter region (61) ρ -doped, the base region (71) η-doped, the channel region (81) p-doped and the source region (91) n ⁺ - is endowed.

4. Bipolar transistor according to claim 1, characterized in that g e k e η η shows that on the substrate (1) besides the base area (701) a source region (901) is arranged, wherein in the vicinity of the source region on the base region, by a electrically insulating layer (31) separated therefrom, a gate electrode (80) is provided and wherein on the source region a special connection (90) is provided.

VPA 9/710/3007

509826/0509

5. Bipolar transistor according to claim 4 »characterized geke η η is characterized in that the emitter region (601) ρ -doped, the base region (701) η-doped and the drain region (901) n ⁺ - is doped.

6. Bipolar transistor according to one of claims 1 to 5, characterized in that the collector region through Ion implantation is generated.

7. Bipolar transistor according to one of claims 1 to 5, characterized in that on the surface of the Base region an electrode (7j "70) is provided, which with forms a Schottky contact with the base region.

8. Bipolar transistor according to one of claims 1 to 7 »thereby characterized in that the substrate (1) consists of spinel or sapphire.

9. Bipolar transistor according to one of claims 1 to 8, characterized in that, the semiconductor layer (12) from Silicon is made of.

VPA 9/710/3007

509826/0509