DE2559001A1

DE2559001A1 - Integrierte logische injizierungs- halbleitervorrichtung

Info

Publication number: DE2559001A1
Application number: DE19752559001
Authority: DE
Inventors: Shintaro Ito; Masanori Nakai; Junichi Nakamura; Yoshio Nishi; Satoshi Shinozaki; Yukuya Tokumaru
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1974-12-27
Filing date: 1975-12-29
Publication date: 1976-11-18
Also published as: DE2559001C2; JPS5536187B2; FR2296265A1; JPS5182581A; FR2296265B1

Description

PÄTFNTAiNWÄLTE

HENKEL, KERN, FEILER&HÄNZEL

BAYERISCHE HYPOTHEKEN- UND

TELEX: 05 29 802 HNKL D EDU 4RD-SCHMID-STRASSE "> WECHSELBANKMuNCHENNrJlMOUI

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Tokyo Shibaura Electric
Co. Ltd.
Kawasaki-shi_T Japan

L -J

LXSER ZEICHEN: MÜNCHEN, DEN 29, DEZ. 1975

BETRIFFT:

Integrierte logische In^izierungs-Halbleitervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Halbleitervorrichtung in Form einer logischen Schaltung und speziell eine Verbesserung bei einer integrierten logischen Injizierungs-Halbleitervorrichtung.

Es wurde eine integrierte Injizierungs-Logikeinheit (abgekürzt mit HL oder I L) bekannt, und zwar als neue logische Schaltung, die die Vorteile einer einfachen Struktur bei hoher Herstellbarkeit und eines hohen Integrationsgrades besitzt und die darüber hinaus ein kleines Leistungs-Verzögerungsprodukt besitzt, und zwar verglichen mit einer herkömmlichen logischen Halbleiterschaltung wie einer Transistor-Transistor-Logik (abgekürzt mit TTL). Bei der !^-Halbleitervorrichtung sind seitliche und vertikale Transistoren in einem Halbleitersubstrat derart ausgebildet, daß sie gewöhn-

lieh eine Teilzone verwenden und hinsichtlich der Polarität untereinander unterschiedlich sind und wobei durch Injizieren von Minoritätsträgern in eine Basiszone des vertikalen Tran-

v.I./ro 609847/0610 ' ²

ORIGlNALiNSPECTEO

sistors über den seitlichen oder Längstransistor das Basis-Eingangs signal des Vertikaltransistors so gesteuert wird, daß das Kollektor-Ausgangssignal gesteuert wird und dadurch der Vertikaltransistor effektiv in die Betriebsweise eines Schalttransistors gelangt»

2
Bei der herkömmlichen I !.-Halbleitervorrichtung wird eine n-Halbleiterschicht mit niedriger Fremdatomkonzentration auf einem Halbleitersubstrat eines gegebenen Leitfähigkeitstyps mit Hilfe des epitaxialen Wachstumsverfahrens ausgebildet, und es werden erste und zweite p-Leitfähigkeitszonen in de» n~- Halbleiterschicht durch selektive Diffusion von Bor in diese Schicht mit einer Geschwindigkeit von 10 ' bis 10 * Atomen/cnr ausgebildet,, In die erste pvZone wird Phosphor selektiv mit einer Geschwindigkeit von 10 bis 10 Atomen/cnr eindiffundiert, um eine n⁺-Zone zu bilden. Ein seitlicher oder Längspnp-Transistor wird dann gebildet, dessen Emitterzone, Basiszone und Kollektorzone durch die zweite p-Zone, n"-Halbleiterschicht und erste p-Zone gebildet werden, und weiter wird ein Vertikal-npn-Transistor gebildet, dessen Emitterzone, Basiszone und Kollektorzone durch die n⁺-Halbleiterschicht, die erste p-Schicht und die n⁺-Zone hergestellt sind« Die zweite p-Zone wird als Gesamt-Injektor an einen Stromversorgungsanschluß angeschlossen, die erste p-Zone wird als Basiszone des Vertikaltransistors mit einem Eingangssignalanschluß verbunden, und die n⁺-Zone wird als Kollektorzone des Vertikaltransistors mit einem Ausgangssignalanschluß verbunden«

ρ
Der Energieverbrauch der I L-Halbleitervorrichtung wird stark durch den Stromverstärkungsfaktor Ot_0n- eines basisgeerdeten seitlichen oder Längs-pnp-Transistors beeinflußt, und $e mehr sich «4p_np ^dem V*¹"* 1 nähert, desto kleiner wird der Energieverbrauch· Der Wert der Fan-out- und Geräuschimmunität oder -grenze (margin) wird stark durch den Stromverstärkungsfaktor i-\.. ., eines basisgeerdeten Vertikal-npn-Translstors beeinflußt.

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ρ
Um daher zu erreichen, daß die I L-Halbleitervorrichtung effektiv arbeitet, müssen die Stromverstärkungsfaktoren ocr und ß_nDn von sowohl den pnp-Transistoren als auch den npn-Transistoren gleichzeitig erhöht werden·

Bei dem Vertikal-npn-Transistor der herkömmlichen I L-Halbleitervorrichtung besteht die Emitterzone aus der n~-Halbleiterschicht mit niedriger Fremdatomkonzentration,und die Basiszone besteht aus einer ersten p-diffundierten Zone mit hoher Vltmdatomkonzentration· Daher wird die Fremdatomkonzentration der Basiszone größer als diejenige der Emitterzone, um dadurch ein Verzögerungsfeld an die Minoritätsträger anzulegen, die in die Basiszone injiziert werden, so daß die Wirksamkeit der Injektion der Minoritätsträger von der Emitterzone in die Basiszone sehr stark vermindert wird, jedoch der Stromve'rstärkungsfaktor ß_npn dieses npn-Transistors nicht erhöht wird* Da die Emitterzone des Vertikal-npn-Transistors und die Basiszone des Seiten-pnp-Transistors die n~-Halbleiterschicht gemeinsam verwenden, führt eine Veränderung der Fremdatomkonzentrationsverteilung zum Zwecke der Verbesserung des Emitter-Injektionswirkungsgrades eines Transistors zu einer Verminderung des Emitter-Injektionswirkungsgrades des anderen Transistors« Aus diesem Grund ist es auch unmöglich, die Stromverstärkungsfaktoren ot__n_ und ß_n«_n von beiden Transistoren gleichzeitig zu erhöhen· Darüber hinaus ist die Basiszone bei dem Seiten-pnp-Transistor durch einen Abschnitt der n~-Halbleiterschicht gebildet, die zwischen der ersten und der zweiten p-Zone gelegen ist, welche dadurch ausgebildet wird, indem man im wesentlichen in Halbkugelform eine p-Typ-Verunreinigung in die n~-Halbleiterschicht eindiffundiert, so daß die Basiszone allmählich fächerförmig ausgeweitet wird, und zwar in Richtung der Breite von der Fläche der n*"-Halbleitersohicht, aus· Als Ergebnis ist der Trägertransportwirkungsgrad an der Basiszone bemerkenswert niedrig«

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2 Demnach besitzt die herkömmliche I. L-Halbleitervorrichtung den Nachteil, daß ihre Eigenschaften bzw« Kennlinien nicht auf ein höheres Maß» als es spezifiziert werden kann, verbessert werden können·

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine I L-Halbleitervorrichtung zu schaffen, welche die Fähigkeit besitzt, die jeweiligen Trägertransport-Wirkungsgrade und Emitterinjektions-Wirkungsgrade des seitlichen und vertikalen Transistors zu erhöhen und die darüber hinaus eine gleichzeitige Erhöhung der Stromverstärkungsfaktoren des seitlichen und des vertikalen Transistors ermöglicht, um dadurch das Leistungsverzögerungsprodukt klein und den Energieverbrauch gering zu halten·

Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung eine integrierte logische Halbleitervorrichtung, die folgendermaßen aufgebaut ist: Auf ein Halbleitersubstrat des einen Leitfähigkeitstyps und mit hoher Fremdatomkonzentration ist eine Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeits» typs und mit niedriger Fremdatomkonzentration aufgeschichtet, weiter ist eine erste Zone des einen Leitfähigkeitstyps in der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps derart ausgebildet, daß diese durch die genannte Schicht bis zum Substrat reicht, weiter ist eine Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in der ersten Zone entsprechend dem ersten Leitfähigkeitstyp ausgebildet, und eine zweite Zone des einen Leitfähigkeitstyps ist in der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps derart ausgebildet, daß sie von der ersten Zone entsprechend dem einen Leitfähigkeitstyp einen Abstand besitzt, wobei ein Seitenoder Längs-pnp-Transistor ausgebildet wird, dessen Emitterzone, Basiszone und Kollektorzone durch die Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die erste Zone mit dem einen Leitfähigkeitstyp und die Halbleiterschicht mit dem entgegen-

ORIGINAL INSPECTED

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gesetzten Leitfähigkeitstyp gebildet sind, weiter wird ein Vertikal-npn-Transistor ausgebildet, dessen Emitterzone, Basiszone und Kollektorzone durch das Halbleitersubstrat entsprechend dem einen Leitfähigkeitstyp, die Halbleiterschicht entsprechend entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp und der zweiten Zone entsprechend dem einen Leitfähigkeitstyp gebildet werden; die Zonen mit entgegengesetztem Leitfähigkeitstyp, welche die Emitterzone des Seiten- oder Längs-pnp-Transistors bildet, die Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, welche die Basiszone des Vertikal-npn-Transistors bildet»und die zweite Zone mit dem einen Leitfähigkeitstyp, welche die Kollektorzore des Vertikal-npn-Transistors bildet, sind an einen Stromversorgungsanschluß, einen Eingangssignal-Anschluß und einen Ausgangssignal-Anschluß angeschlossen·

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert· Es zeigt:

Fig. 1A bis 1H die Herstellungsschritte zur Herstellung

einer I L-Halbleitervorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel nach der Erfindung;

Figo 2 eine Schnittdarstellung der Vorrichtung entsprechend dem Ausführungsbeispiel, welches gemäß den Schritten nach den Fig« 1A bis 1H hergestellt wurde;

Fig«. 3 einen Stromlaufplan einer Äquivalentschaltung der Vorrichtung von Fig, * 2; und

Fig· 4 eine Schnittdarstellung einer abgewandelten Vorrichtung nach der Erfindung«

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Is folgenden soll eine I L-Halbleitervorrichtung mit den Merk-Malen nach der Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnungen erläutert werden. Zunächst wird der Herstellungsprozeß der

2
I L-Halbleitervorrichtung nach der Erfindung unter Verwendung eines n-Halbleitersubstrats unter Hinweis auf die Figuren 1A Ms 1H beschrieben.

Gemäß Fig. 1A wird eine p~- oder Tf-Halbleiterschicht 2 durch ein epitaxiales Wachstumsverfahren auf einem ^-Halbleitersubstrat bis zu einer Dicke von 2 bis 3 Jim aufgeschichtet. Die Fremdatomkonzentration der p""-Halbleiterschicht 2 wird sehr viel geringer beispielsweise 10 bis 10 Atome/cnr gewählt als diejenige des n⁺-Halbleitersubstrats. In diesem Fall wird Bor als p-Typ-Fremdatom verwendete Als nächstes wird gemäß Fig. 1B eine Siliziumdioxid-Schicht als Isolierfilm auf die p"*-Halbleiterschicht 2 aufgebracht,und weiter wird eine erste Öffnung 4 mit Hilfe der üblichen Photoätztechnik gebohrt. Als nächstes wird gemäß Fig₀ 1C die ρ "-Halbleiterschicht 2 mit einer Niedrigtemperaturdampf-Wachstumsschicht 5 in Form eines Siliziumdioxidfilms aufgezogen, der mit Phosphor als n-Typ-Fremdatom dotiert ist₀ Durch Erwärmen der Dampf· Wachstumsschicht 5 in einer nicht-oxidierenden Atmosphäre bei einer Diffusionstemperatur von 1100⁰C und durch Eindiffundieren von Phosphor in den Abschnitt der p~-Halbleiterschicht 2, welche der ersten Öffnung 4 entspricht, wird eine n-Diffus ions zone 6 in einer Weise aui gebildet, die durch die Halbleiterschicht 2 bis zum ^-Halbleitersubstrat reicht. Die Fremdatomkonzentration der n-Zone 6 liegt in der Größenordnung von 10 bis 10 Atomen/cm , also höher als diejenige der p""-Halbleiterschicht 2.

Gemäß Fig» 1D werden mit Hilfe der Photoätztechnik erste und zweite Öffnungen 7 und 8 jeweils ausgebildet, und zwar an solchen Abschnitten einer kombinierten Einheit der Isolierschichten 3, 5, die untereinander einen Abstand besitzen«,

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Gemäß Fig. 1E werden in der n-Zone 6 und in der p"*-Halbleiterschicht 2 erste und zweite p⁺-Zonen 9» 10 jeweils ausgebildet, was durch Eindiffundierung von Bor als p-Typ-Fremdatom in die n-Zone 6 und die p~-Halbleiterschicht 2 über die Öffnungen 7» 8 in einer oxidierenden Atmosphäre bei einer Diffusionstemperatur von 1050⁰C erfolgt* In dem geschilderten Fall wird die Diffusion bis zu einer Tiefe von 1 bis 2 um ausgebildet, und es werden die Flächen der n-Zone 6 und der p*"-Schicht 2 mit einem isolierenden Siliziumdioxidfilm 11 überzogen* Die p⁺-Zone 9 stellt die Emitterzone dar, d.h. den Injektor des Seiten-pnp-Transisiors, und die p⁺-Zone 10 stellt eine Ohmsehe Kontaktzone der Basiszone des Vertikalnpn-Transistors dar_o Die n-Zone 6 und die p⁺-Zonen 9, 10 brauchen nicht notwendigerweise durch ein Diffusionsverfahren ausgebildet zu werden und können durch Ionenplantationsverfahren oder andere Verfahren hergestellt werden·

Gemäß Fig· 1F wird in den Isolierschichten 3, 5 mit Hilfe der Photoätztechnik eine vierte Öffnung 12 ausgebildet, und gemäß Fig« 1G wird Phosphor als n-Fremdatom thermisch von der vierten Öffnung 12 unter einer Hochtemperatur-Oxidationsatmosphäre eindiffundiert, um eine n-Zone 13 auszubilden, welche die Kollektorzone des Vertikal-npn-Transistors darstellt· Nach der Ausbildung der n⁺-Zone 13 durch Diffusion, wird auf der Fläche der Zone 13 ein isolierender Siliziumdioxidfilm 14 aufgeklebt· Die Isolierschichten 11, 11, 14, welche die jeweiligen Flächen der p⁺-Zone 9 bedecken, stellen eine Injektorzone dar, die p⁺-Zone 10 stellt eine Ohmsche Kontaktzone dar, und die n⁺-Zone 13 stellt eine Kollektorzone dar, und all diese Zonen sind mit einer Öffnung versehen, und weiter ist ein Elektrodenverdrahtungsmetall, beispielsweise Aluminium, auf die jeweiligen Flächen der Zonen 9» 10 und 13 bis zu einer Dicke von mehreren Mikrons aufgedampft« Danach werden gemäß Fig_e 1H eine Elektrode 15 für den Injektor, eine Elektrode 16 für die Basiselektrode und eine Elektrode 17 für die Kollektorelektrode mit Hilfe der Photoätztechnik ausgebildet, so daß dadurch die Herstellung

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eines Halbleiterelements vervollständigt wird«, Es sei darauf hingewiesen, daß das ^-Halbleitersubstrat 1 geerdet ist·

Gemäß Fig. 1H wird ein Seiten- oder Längs-pnp-Transistor hergestellt, dessen Emitterzone, Basiszone und Kollektorzone jeweils durch die p⁺-Zone 9, die erste n-Zone 6 und die p~- oder Tf'-Halbleiterschicht 2 gebildet werden, und ein vertikaler npn-Transistor wird hergestellt, dessen Emitterzone, Basiszone und Kollektorzone jeweils durch das ^-Halbleitersubstrat 1, die p~- oder ff-Halbleiterschicht 2 und die zweite n⁺-Zone 13 gebildet werden·

Gemäß Fig. 1C kann die phosphordotierte Siliziumdioxidschicht bzw, -film 5 beispielsweise durch Fluor nach der Ausbildung der n-Zone 6 entfernt werden· Durch das Entfernen des Films 5 wird nicht nur der Schritt der Ausbildung der zweiten Öffnung 7 durch eine Photoätztechnik vermieden, sondern es wird auch die Möglichkeit geschaffen, nach der Ausbildung der p-Zone 9 durch Bor-Diffusion, die erste Öffnung 4 gemeinsam zu verwenden, so daß dann, wenn eine doppelte Diffusion for die Ausbildung der n-Zone 6 und der p-Zone 9 durchgeführt wird, eine genaue Selbstausrichtung erreicht werden kann«,

Fig« 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer I !.-Halbleitervorrichtung, die gemäß dem Herstellungeprozeß nach Fig· 1 hergestellt wurde« Bei diesem Ausführungsbeiepiel sind gleiche Teile und Abschnitte der Fig. 1A bis 1H mit den gleichen Bezugsziffern versehen«

Die Injektorelektrod· 15, die in der Emitterzone 9 des Längepnp-Translstore ausgebildet ist, muß ait einem Bit einer konstanten Stromquelle verbundenen Stromversorgungsanschluß E verbunden werden, der Basisanschluß 16 des Vertikaltransistors muß mit einem Eingangssignal-Anschluß I und der Kollektor 17 muß mit einem Ausgangeeignal-Anschluß O verbunden werden»

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Fig. 3 zeigt eine äquivalente Schaltung der Vorrichtung entsprechend dem erfindungs gemäßen Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.

Als nächstes soll die Betriebsweise der zuvor erwähnten Aus-

2
führungsform der I L-Halbleitervorrichtung nach der Erfindung unter Hinweis auf die Fig_o 2 und 3 erläutert werden«

Das ^-Halbleitersubstrat 1, d.h. die Emitterzone des Vertikal-npn-Transistors betrage angenommenermaßen Null-Potential (Erdpotential), und es sei weiter angenommen, daß ein .logisches "1"-Signal (0,8 V) dem Basisanschluß 16 des Vertikalnpn-Transistors vom Eingangssignal-Anschluß 1 zugeführt wird«, Das logische "1"-Signal besitzt einen geeigneten positiven Wert größer als der Schwellenspannungswert des emittergeerdeten Vertikal-npn-Transistors oder entspricht dem Zustand, bei dem ein Eingangskreis zur Basiselektrode des Vertikaltransistors geöffnet wird_e Der Injektor, d_eh. die Emitterelektrode 15 des Längs-pnp-Transistors wird vom Stromversorgungsanschluß E mit Strom 'versorgt, und es werden positive Löcher von der p⁺-Zone 9» welche die Emitterzone des Längs-Transistors darstellt, in die n-Zone 6, welche die Basiszone des Längs-Transistors darstellt, injiziert« Die in die Basiszone 6 injizierten positiven Löcher gelangen durch die Basiszone 6 zur p"*-Halbleiterschicht 2, welche die Kollektorzone darstellt, damit die positiven Löcher dieser Zone Überhand nehmen können« Da die Kollektorzone 2 auch gemeinsam als Basiszone des Vertikal-npn-Transistors verwendet wird, werden die Elektronen von der Emitterzone 1 des Vertikal-npn-Transistors in die Basiszone 2 mit übermäßig vielen positiven Löchern injiziert« Aus diesem Grund ist der Basis-Emitter-Übergang des Vertikalnpn-Transistors vorwärts vorgespannt, so daß der Vertikal-npn-Transistor in den Betriebszustand gelangt, und daher besitzt die Kollektorzone 13 ein Potential von im wesentlichen ^M0^M, so daß eine logische "0"-Ausgangsgröße am Ausgangsanschluß 0 über die Kollektorelektrode 17 erscheint»

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Es sei nun angenommen, daß ein logisches ⁿOⁿ-Signal (Null-Potential) zur Basiselektrode 16 des Vertikal-npn-Transistors vom Eingangssignal-Anschluß Z gelangt· Dann fließt der der Injektorelektrode 15 des Längs-pnp-Transistors von dem Stromversorgungsanschluß Ξ zugeführte Strom nach außen vom Eingangssignal-Anschluß I, und zwar durch die Emitterzone 9 und die Basiszone 6 des Längstransistors und die Basiszone und die Ohmsehe Kontaktzone des Vertikaltransistors· Da die Kollektorzone 2 des Längs-pnp-Transistors , d„h· die Basiszone 2 des Vertikal-npn-Transistors daran gehindert wird, übermäßig viele positive Löcher zt/sammeln, wird der Vertikal-npn-Transistor nicht-leitend, so daß ein logisches "1 "-Signal am Ausgangsanschluß O über die Kollektorelektrode 17 erscheint,

ρ
Da bei der I !^-Halbleitervorrichtung nach der Erfindung die Eingangs- und Ausgangssignale wechselseitig in Gegenphase oder in Gegenpolarität stehen, wird durch diese Vorrichtung eine logische Schaltung mit Invertereigenschaften gebildet·

2 Durch Kombination einer Vielzahl von I L-Halbleitervorrichtungen nach der Erfindung läßt sich eine grundlegende logische Schaltung wie beispielsweise NAND, NOR usw_o und zusätzlich eine hohe Dichte IC mit komplizierten Funktionen konstruieren«

Fig« 4zeigt eine, abgewandelte Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher zwei Kollektorzonen 13» 13 und zwei Kollektorelektroden 17» 17 des Vertikal-npn-Transistors ausgebildet sind, um die Möglichkeit zu schaffen, dass Ausgangssignale an zwei Ausgangsanschlüssen 0^, O₂ jeweils erscheinen·

Die vorangegangen beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen den Fall, bei welchem die Halbleitervorrichtung auf einem n-Halbleitersubstrat 1 ausgebildet wurde· Wenn die Potential-Polarität als auch der Leitfl^äigkeitstyp jeder Schicht und Zone der Halbleitervorrichtung der geschilderten Ausführungsbeispiele invertiert wird oder entgegengesetzt gewählt wird, um eine Halbleitervorrichtung mit einem p-Typ-Substrat zu ver-

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wenden, so arbeitet die auf diese Weise erhaltene Halbleitervorrichtung natürlich genau wie im Fall der geschilderten Ausführungsbeispiele ·

Gemäß der Erfindung wird die p~- oder ir-Halbleiterschicht 2 mit niedriger Fremdatomkonzentration als Basiszone des Vertikal-npn-Transistors verwendet, und weiter wird das n⁺-Halbleitersubstrat 1 mit hoher Fremdatomkonzentration als Emitterzone des Vertikal-npn-Transistors verwendet· Aus diesem Grund werden sowohl der Emitterinjektionswirkungsgrad als auch der Übertragungswirkungsgrad in der Basiszone zum Erzielen eines hohen Stromverstärkungsfaktors erhöht und gleichzeitig wird auch die Betriebsgeschwindigkeit ohne eine Erhöhung der Übergangskapazität erhöht, d«h. es wird der Energieverbrauch klein gehalten. Da weiter die Emitterzone des Vertikal-npn-Transistors nicht gemeinsam mit der Basiszone 6 des Längs-pnp-Transistors ausgeführt ist, lassen sich die jeweiligen Fremdatomkonzentrationsverteilungen von sowohl dem Vertikal-npn-Transistor als auch dem Längs-pnp-Transistor unabhängig von einander optimal gestalten· Als Ergebnis lassen sich die Stromverstärkungsfaktoren ß_npn und οί«__η beider Transistoren gleichzeitig verbessern. Da weiterhin in dem Längs-pnp-Transistor die Injektionszone 9 und die Basiszone 5 durch das doppelte Diffusionsverfahren in der erwähnten Reihenfolge ausgebildet werden, sind die Grenzen beider Zonen 9 und 5 in der gleichen Richtung gekrümmt, so daß die Basiszone eine geringe Breite besitzt und auch eine in wesentlichen einheitliche Veite oder Breite an sowohl der Fläche als auch irgendeinem Tiefenabschnitt der Halbleitervorrichtung besitzt, so daß der Übertragungswirkungsgrad der Minoritätsträger, die von der Injektionszone injiziert werden, bemerkenswert verbessert wird, ebenso der Stromverstärkungsfaktor des Längs-pnp-Transistors erhöht wird und auch eine sehr gute Fan-out- und gut· Geröuschiaaunität erreicht werden·

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Claims

- 12 Patentansprüche

1.) Integrierte logische Injizierungs-Halbleitervorrichtung mit einem Längs- oder Seiten-Transistor und einem Vertikal-Transistor, dessen Zonen teilweise gemeinsam mit dem Längsoder Seitentransistor verwendet werden und dessen Polarität gegenüber derjenigen des Längs- oder Seiten-Transistors unterschiedlich ist, dadurch gekennzeichnet , daß die integrierte logische Injizierungs-Halbleitervorrichtung folgende Merkmale aufweimt; ein Halbleitersubstrat des einen Leitfähigkeitstyps ist mit einer Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps beschichtet, eine erste Zone des einen Leitfähigkeitstyps ist in der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps derart ausgebildet, daß sie durch die Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps hindurch bis zum Substrat reicht, in der ersten Zone des einen Leitfähigkeitstyps ist eine Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps ausgeb-ildet, und weiter ist wenigstens eine zweite Zone des einen Leitfähigkeitstyps in der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps derart ausgebildet, daß sie einen Abstand von der ersten Zone des einen Leitfähigkeitstyps besitzt, daß der Längs- oder Seiten-Transistor der einen Polarität durch die Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, die erste Zone des einen Leitfähigkeitstyps und die Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps gebildet ist; und daß der Vertikal-Transistor der entgegengesetzten Polarität durch das Halbleitersubstrat des einen Leitfähigkeitstyps, die Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und die zweite Zone des einen Leitfähigkeitstyps gebildet ist«

2. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Stromversorgungsanschluß mit der Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, ein Eingangssignal-An-

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Schluß mit der Halbleiterschicht entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps und ein Ausgangssignal-Anschluß mit der zweiten Zone des einen Leitfähigkeitstyps verbunden ist₀

3. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps in der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps vorgesehen ist und daß die zweite Zone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps mit dem Eingangssignal-Anschluß verbunden ist·

4. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fremdatomkonzentration des Halbleitersubstrats des einen Leitfähigkeitstyps größer ist als diejenige der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps.

5. Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Halbleiterschicht des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps zwei Zonen des einen Leitfähigkeitstyps derart ausgebildet sind, daß diese voneinander Abstand aufweisen·

6« Integrierte logische Injizierungs-Halbleitervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß sie in folgender Weise aufgebaut ist: auf einem n-Halbleitersubstrat ist eine p-Halbleiterschicht aufgezogen, in der p-Halbleiterschicht ist eine η-Zone derart ausgebildet, daß diese durch die Halbleiterschicht hindurch bis zum n-Halbleitersubstrat reicht, in der ersten η-Zone ist eine p-Zone ausgebildet, und weiter ist wenigstens eine zweite η-Zone in der p-Halbleiterschicht derart ausgebildet, daß diese von der n-Zone einen Abstand aufweist, wobei die p-Zone, die erste n-Zone und die p-Halbleiterschicht einen Seiten- oder Längs-pnp-Transistor, die n-Halbleiterschicht, die p-Halbleiterschicht und die zweite n-Zone einen Vertikal-npn-Translstor bilden.

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Halbleitervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Halbleiterschicht des einen Leitfähigkeitstyps und die Halbleiterzone des entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps durch Diffusion durch die gleiche Öffnung hergestellt sind.

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