DE2403191A1

DE2403191A1 - Integrierte halbleiterschaltung mit seitlichem transistor

Info

Publication number: DE2403191A1
Application number: DE19742403191
Authority: DE
Inventors: Noboru Horie; Naonobu Sato
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1973-01-24
Filing date: 1974-01-23
Publication date: 1974-08-08
Also published as: JPS4998981A; NL7401000A

Description

Integrierte Halbleiterschaltung mit seitlichem Transistor Die Erfindung betrifft eine integrierte Halbleiterschaltung mit einem seitlichen Transistor. Beim Seitentransistor, bei dem die Bereiche des Kollektors, des Emitters usw. seitlich längs der Hauptebene eines Halbleitersubstrats angeordnet sind, ist der Wert hfe gegenüber vertikalen Transistoren geringer, so daß bei Schaltungen, die ein hohes hfe erfordern, bisher eine invertierte Darlington-Schaltung verwendet wird. Diese hat jedoch den Nachteil, daß infolge der sogenannten Phasendrehung parasitäre Schwingungen auftreten.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verstärkung hfe des Seitentransistors so groß wie möglich zu machen, um ohne Verwendung der invertierenden Darlington-Schaltung eine ausreichende Verstärkung zu erzielen. Ferner soll ein hohes hfe auch bei großem Strom gewährleistet werden, so daß der Seitentransistor auch in anderen Ausgangsschaltungen verwendet werden kann. Weiter soll die Streuung des Werts von hfe verringert werden.
Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, daß, wenn zur Ausbildung einer Isolationsschicht eine Verunreinigung dotiert wird, sie gleichzeitig an einem Teil zur Bildung eines Emitterbereichs dotiert wird, so daß die Tiefe des Emitters erhöht und der Emitterwirkungsgrad erhöht wird, worauf Emitter und Kollektor wie nach dem Stand der Technik gleichzeitig dotiert werden können, so daß die Verunreinigungskonzentration des Emitters und der Emitter-Injektionswirkungsgrad erhöht werden.
Die erfindungsgemäße integrierte Halbleiterschaltung mit einem seitlichen Transistor zeichnet sich dadurch aus, daß der Emitterbereich des Seitentransistors aus einer ersten dotierten Schicht, die gleichzeitg mit dem Kollektorbereich gebildet wird, und einer zweiten dotierten Schicht besteht, die in der ersten dotierten Schicht ausgebildet wird, so daß sie tiefer wird als diese und gleichzeitig mit einer Isolierschicht zur Isolation des Seitentransistors von einem anderen Element entsteht. Da der so aufgebaute Emitterbereich eine hohe Verunreinigungskonzentration hat und seine wesentliche Tiefe groß ist, können der Emitter-Injektionswirkungsgrad und damit die Stromverstärkung des Seitentransistors erhöht werden.
Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung im folgenden näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 den Querschnitt eines erfindungsgemäßen Transistors; Fig. 2a Querschnitte eines erfindungsgemäßen Transistors wähbis 2f rend der einzelnen Stufen seiner Herstellung; und Fig. 3 den Querschnitt eines weiteren Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Transistors.
Der Transistor der Fig. 1 enthält ein p -leitendes Halbleitersubstrat 1, eine verdeckte n+-leitende Schicht 2, eine epitaktisch aufgewachsene Schicht 3, die den Arbeitsbereich des Seitentransistors bildet, eine p+-leitende Isolationsschicht 4 zur Isolation des Seiten-pnp-Transistorelements und eines weiteren Elementbereichs, eine in einer Ebene ringförmige p+-leitende Kollektorschicht 5, eine p+-leitende Emitterschicht 6, die innerhalb des Ringes gleichzeitig mit der Kollektorschicht 5 ausgebildet wird, eine n+-leitende dotierte Schicht als7Ohm'schen Basiskontakt, einen Siliziumoxidfilm 8 zum Schutz der Oberfläche des Halbleiters, Metallanschlüsse 9 und eine p -leitende dotierte Schicht 10, die gleichzeitig mit der Isolationsschicht 4 ausgebildet wird. Die p -leitende dotierte Schicht 10 ist in der p+-leitenden Emitterschicht 6 tiefer als die Schicht 6 ausgebildet. Sie bildet zusammen mit der Emitterschicht 6 einen Emitterbereich.
Da bei diesem Aufbau der Emitterbereich bei zwei Diffusionsbehandlungen entsteht, wird die Verunreinigungskonzentration hoch und die Haupttiefe des Emitterbereichs groß, so daß der Injektionswirkungsgrad des Emitters und demzufolge der Faktor hfe groß gemacht werden können.
Da die Verunreinigungskonzentration des Emitterbereichs extrem hoch ist, kann sie durch die Löslichkeit im festen Zustand des Siliziums gegenüber der Verunreinigung bestimmt werden. Hierdurch wird die Streuung der Verunreinigungskonzentration gering, so daß auch die Streuungen des Emitter-Injektionswirkungsgrads und von hfe gering werden.
Wenn die p+-leitende dotierte Schicht 10 gleichzeitig mit der Isolierschicht 4 durch Diffusion hergestellt wird, muß die Schicht 10 von einer vom Kollektorbereich entfernten Stellung diffundiert werden, da die dotierte Schicht 10 tief ist. Infolgedessen ist es schwierig, die effektive Basisbreite durch die dotierte Schicht 10 und die Kollektorschicht 5 genau zu bestimmen, die in einem getrennten Herstellungsschritt ausgebildet wird. Ferner wird die Verunreinigungskonzentration des Umfangsteils der dotierten Schicht 10 geringer als die des mittleren Teils derselben, so daß der Emitter-Injektionswirkungsgrad nicht ausreichend stark erhöht werden kann.
Erfindungsgemäß wird daher zur Bestimmung der Basisbreite durch den Abstand zwischen der Kollektorschicht 5 und der Emitterschicht 6, die gleichzeitig gebildet werden, und deren Schichtstärke gering st, die gleichzeitig mit der Isolierschicht 4 herzustellende p -leitende dotierte Schicht 10 in der Emitterschicht 6 ausgebildet.
Im folgenden wird die Herstellung eines solchen seitlichen pnp-Transistors gleichzeitig mit einem vertikalen wn-Transistor in der Reihenfolge der Herstellungsschritte anhand Fig. 2 erläutert.
a) In einem Teil der Oberfläche eines p -leitenden Halbleitersubstrats 1 wird selektiv eine n-leitende Verunreinigung eindiffundiert, so daß eine n+-leitende verdeckte Schicht 2 entsteht.
b) Auf das p -leitende Halbleitersubstrat 1 wird epitaktisch eine n -leitende Schicht 3 aufgebracht.
c) An der Oberfläche der n -leitenden Schicht 3 wird selektiv eine p-leitende Verunreinigung eindiffundiert, so daß gleichzeitig eine Isolationsschicht zur Isolation der Elemente voneinander und eine + p -leitende dotierte Schicht 10 entstehen.
d) Unter Verwendung eines Si02-Films 8 mit unterschiedlichem Muster als Maske wird in ähnlicher Weise eine p-leitende Verunreinigung eindiffundiert. Hierbei entstehen gleichzeitig die Emitterschicht 6 und die Kollektorschicht 5 des pnp-Seitentransistors und die Basisschicht 11 des vertikalen npn-Transistors.
e) Darauf wird eine n-leitende Verunreinigung selektiv eindiffundiert, wobei eine Emitterschicht 12 des npn-Transistors und die n+-leitenden dotierten Schichten 7 zur Bildung der Ohm'schen Kontakte entstehen.
f) Schließlich werden Netallanschlüsse 9 ausgebildet.
Auf diese Weise können der seitliche pnp-Transistor und der vertikale npn-Transistor hergestellt werden.
Bei dem erfindungsgemäßen Transistor kann der Faktor hfe beträchtlich erhöht werden. Da die p+-leitende diffundierte Schicht als Kollektor verwendet wird, ist der Kollektor-Ausgangswiderstand gering, so daß auch bei hohen Strömen ein hohes hfe gewährleistet ist. Der Transistor kann daher auch in einer Ausgangsschaltung verwendet werden. Die invertierende Darlington-Schaltung wird überflüssig, die zur Entstehung von parasitären Schwingungen führt.
Der Kollektor des erfindungsgemäßen Transistors braucht nicht unbedingt ringförmig zu sein. Vielmehr kann sich der Kollektor wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 auch nur auf einer Seite des Emitters befinden.
Patentanspruch

Claims

P A T E N T A N S P R U C H Integrierte Halbleiterschaltung mit einem seitlichen Transistor, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß der Emitterbereich des seitlichen Transistors aus einer ersten dotierten Schicht (6) besteht, die gleichzeitig mit einem Kollektorbereich (5) ausgebildet wird, und daß eine zweite dotierte Schicht (10) in der ersten dotierten Schicht ausgebildet ist, die tiefer als diese ist und gleichzeitig mit einer Isolierschicht (4) hergestellt wird.

L e e r s e i t e