DE2657822A1 - Integrierte schaltung mit komplementaeren bipolaren transistoren - Google Patents

Integrierte schaltung mit komplementaeren bipolaren transistoren

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Description

"Integrierte Schaltung mit komplementären bipolaren Transistoren".
Die Erfindung bezieht sich auf eine integrierte Schaltung, die einen Halbleiterkörper enthält mit wenigstens einem Substratgebiet eines ersten Leitungstyps, das eine Anzahl örtlicher Gebiete von einem dem ersten entgegengesetzten zweiten Leitungstyp trägt, wobei die genannten Gebiete nahezu die gleiche Dicke aufweisen, und wobei diese Schaltung mit Isoliermaterialdomänen
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-SP- PHF. 756 17
10 1O*122%57822
versehen ist, die an die genannten örtlichen Gebiete grenzen, wobei die Schaltung ausserdem wenigstens einen ersten bipolaren Transistor mit drei senkrecht angeordneten aufeinanderfolgenden Zonen enthält, wobei die erste dieser Zonen zu dem genannten Substratgebiet gehört, die zweite dieser Zonen, die die Basis des Transistors bildet," zu einem der genannten örtlichen Gebiete gehört, und die dritte dieser Zonen, die vom ersten Leitungstyp ist, über diesem einen örtlichen Gebiet liegt, das die dritte Zone von dem Substratgebiet trennt, wobei die Schaltung weiter wenigstens eLnen zweiten bipolaren Transistor mit drei aufeinanderfolgenden Zonen, enthält, und zwar erstens eine Kollektor zone'·, zweitens eine Basiszone und drittens eine Emitterzone;, wobei die ersten und die zweiten Transistoren von zueinander komplementären Typen sind, während die Kollektorzone des zweiten Transistors zu einem der örtlichen Gebiete gehört»
Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zur Herstellung einerderartigen integrierten Schaltung«
Dieser Anordnungstyp ist allgemein bekannt und findet in der elektronischen Halbleiterindustrie vielfach Anwendung.
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Ein wichtiges Beispiel integrierter Schaltungen dieser Art wird bei der Familie der Erzeugnisse gefunden, die als "integrierte Injektionslogik" bezeichnet werden und auch unter der Abkürzung
2
"I lrn bekannt sind; die letztere Abkürzung wird nachstehend zur Bezeichnung dieser Erzeugnisse verwendet. Eine detaillierte Beschreibung derselben findet man z.B. in der franzosischen Patentanmeldung Wr. 2.138*905»
Diese Art integrierter Schaltungen enthält im allgemeinen Bipolartransistoren mit vertikaler Struktur, die im allgemeinen mehrere Oberflächenkollektoren aufweisen und deren Basisgebiete mit Komplementärtransistoren gekoppelt sind, die einen Einstellstrom liefern.
Die im allgemeinen für die Herstellung
2
von I L-Anordnungen verwendeten Verfahren sind bisher
nahezu gleich den Verfahren zur Herstellung von Familien bipolarer logischer integrierter Schaltungen
t-
nach bereits bekannten Techniken, wie der Logik mit Transistoren und Widerständen, die unter der Abkürzung T L (oder TTL) bekannt ist; diese: Bezeichnung steht für "Transistor-Transistor-Logic".
Diese Verfahren umfassen insbesondere das Kombinieren von Schritten, wie: das Anwachsen oder Niederschlagen einer isolierenden Schutzschicht
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PHF.73617 TO.12.76
auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers, der im allgemeinen aus Silicium besteht j das Anbringen von Öffnungen in dieser Schicht durch Photoätzen; das örtliche Diffundieren von Verunreinigungenj das Anwachsen epitaktischer Schichten, Xonenimplantation und das Miteinanderverbinden verschiedener Elemente der Schaltung mit Hilfe aufgedampfter Metallschichten, die durch Photoätzen in ein Netzwerk von Verbindungen umgewandelt sind, wobei das genannten Netzwerk auf" eiiem einzigen Pegel oder auf verschiedenen Pegeln angebracht werden kann, wenn der verwickelte Charakter der Schaltung dies erfordert. Einer der wichtigsten Gründe der Anwendung des üblichen Verfahrens zur
Herstellung von Schaltungen vom I L-Typ ist, dass auf diese Weise die Möglichkeit erhalten wird, auf demselben Halbleiterkörper Randteile der elektronischen Schaltung zu integrieren, die aus Elementen der genannten früheren Familien bestehen. Dadurch können die Ein- und/oder Ausgangs signale der Schaltung mit denen ander enr Schaltungen der genannten bereits bekannten Familien kompatibel sein.
Indem aber solche üblichen Verfahren zur
Herstellung von Schaltungen vom I L-Typ verwendet werden, die gerade mit Rücksicht auf die Kompatibilität mit anderen Familien entworfen sind, ergibt sich eine Anzahl
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von Nachteilen: Die Anzahl von Herstellungsschritten ist gross, was durch die Tatsache nachgewiesen werden kann,dass es sich als notwendig erwiesen hat, zehn oder mehr verschiedene Ätzmasken für die Herstellung der Anordnung anzuwenden.
Es versteht sich, dass die Herstellungsausbeute einer integrierten Schaltung erheblich von der Anzahl für deren Herstellung benötigter Bearbeitungsschritte beeinflusst wird. Dies wird umso mehr betont, als es sich um komplexe integrierte Schaltungen (LSI = large scale integration), d.h. um komplexe Schaltungen mit einer Vielzahl von Elementen handelt, wobei di.e Schaltungen je einen verhältnismässig grossen Teil der Oberfläche des Halbleitersubstrats beanspruchen. Die Wahrscheinlitkeit, dass ein Fehler herbeigeführt wird, der die Wirkung der Schaltung praktisch unmöglich machty nimmt nämlich schnell mit der Anzahl von Bearbeitungen und mit der von der Schaltung beanspruchten Oberfläche zu.
Daraus folgt, dass die Entwicklung integrierter Schaltungen mit Bipolartransistoren mit einer immer grÖsseren Komplexität durch technische und wirtschaftliche Beschränkungen im Zusammenhang mit zu niedrigen ·· Herstellungsausbeuten gehemmt "wird.
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ο Obgleich die Einführung der I L-Technik
vor allem eine Verbesserung dieser Sachlage und insbesondere eine weitere Verschiebung der Komplexitätsgrenze der integrierten Schaltungen mit Bipolartransistoren beabsichtigt, bringt nach wie vor die Anwendung der üblichen Strukturen integrierter Schaltungen, die Verfahren mit einer Vielzahl von Schritten notwendig machen, eine praktische und wirtschaftliche Beschränkung der Grossintegration noch komplexerer Funktionen mit sich.
Es ist zwar möglich, die Verbindungen zwischen den Elementen der Schaltung mittels eines Netzwerks auf verschiedenen Pegeln herzustellen, was dank den sich darauf ergebenden Verdrahtungs-Vereinfachungen meist zu einer geringen Herabsetzung der von der Schaltung beanspruchten Oberfläche führt, aber die potentielle Vergrösserung der Herstellungsausbeute, die sich darauf ergeben könnten, wird praktisch durch die Einführung zusätzlicher Schritte in das Verfahren neutralisiert, wobei diese Schritte besonders bedenklich sind,- weil sie zu der Vergrösserung des Reliefs der Obenfläche der Schaltung beitragen;: dieses Relief bringt eine Vergrösserung der Gefahr vor dem Auftreten von Fehlern infolge von Unterbrechungen der Metallbahn, z.B. an der Flanke tier Fege !unterschiede,, mit sich.
-?- PH**. 756 ΐ 7
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Die Erfindung bezweckt, diesen Nachteile
zu begegnen» Diese Nachteile, die in bezug auf die
2
lagischen Schaltungen vom I L-Typ erwähnt sind, sind für alle integrierten Schaltungen mit Bipolartransistoren kennzeichnend, so dass, obgleich die
2 Erfindung sieh insbesondere auf Schaltungen vom I L-Typ bezieht, sie auch alle Schaltungen mit Bipolartransistoren der in der Einleitung genannten Art umfasst.
Die vorliegende Erfindung hat den Zweck, solche integrierten Schaltungen zu verbessern, derart, dass sie eine Struktur aufweisen, die eine einfache Herstellung^ ermöglicht.
Der Erfindung liegt u.a. die Erkenntnis zugrunde r dass dies durch eine besondere Anwendung einer niedergeschlagenen Halbleiterschicht erreicht werden kann.
Nach der Erfindung ist ein© integrierte
Schaltung, die einen Halbleiterkörper enthält mit einem Substratgebiet von einem ersten Leitungstyp, das eine Anzahl örtlicher Gebiete von einem dem ersten entgegengesetzten zweiten Leitungstyp tragt, wobei die genannten Gebiete nahezu die gleiche Dicke aufweisen, und wobei diese Schaltung mit Isoliermaterialdomänen versehen ist, die an die genannten örtlichen Gebiete grenzen, wobei die Schaltung ausserdem mindestens
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einen ersten bipolaren Transistor mit drei senkrecht angeordneten aufeinanderfolgenden Zonen enthält, wobei die erste dieser Zonen zu dem genannten Substratgebiet gehört, die zweite dieser Zonen, die die Basis des Transistors bildet, zu einem der genannten örtlichen Gebiete gehört, und die dritte
dieser Zonen, die vom ersten Leitungstyp ist, über diesem einen örtlichen Gebiet liegt, das die dritte Zone von dem genannten Substratgebiet trennt, wobei die Schaltung ausserdem wenigstens einen zweiten bipolaren Transistor rait drei aufeinanderfolgenden Zonen enthält, und zwar erstens eine Kollektorzone,zweitens eine Basiszone und drittens eine Emitterzone, wobei die ersten und zweiten Transistoren von zueinander komplementären Typen sind, während die Kollektorzone, des zweiten Transistors zu einem der örtlichen Gebiete gehört, dadurch gekennzeichnet, dass die drei Zonen des zweiten Transistors ebenfalls senkrecht angeordnet sind, wobei eine Hälbleiterschichtkonfiguration vom ersten Lei'tungstyp sich teilweise über die genannten Isoliermaterialdomänen zur Bildung mindestens einer Verbindungsbahn und teilweise auf dem genannten ürtlichen Gebiet erstreckt, zu dem die
Kollektorzone des zweiten Transistors gehört, um mindestens einen Kontakt für die Basiszone des zweiten Transistors zu bilden.
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Diese Struktur bietet den Vorteil, dass die Verstärkung des zweiten Transistor leichter als im Falle eines Transistors mit horizontaler Struktur durch Änderung baulicher Merkmale eingestellt werden kann, und vor allem dass diese Verstärkung, wenn dies erwünscht ist, auf einen hohen Wert eingestellt werden kann. Die Struktur nach der Erfindung ergibt ausserdem den Vorteil, dass sie einen weniger grossen Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers beansprucht und also zu gedrängteren Schaltungen führt. Daraus ergibt sich vor allem, dass die Herstellungsausbeute grosser ist, wodurch der Selbstkostenpreis niedriger sein kann. Ähnliche Vorteile in bezug auf Ausbeute und Selbstkostenpreis ergeben sich ausserdem aus der Tatsache, dass die integrierte Schaltung nach der Erfindung sich insbesondere dazu eignet, durch ein vereinfachtes Verfahren hergestellt zu werden, das eine verhältnismässig geringe Anzahl von Schritten umfasst. Dieses Verfahren bildet selbst auch den Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
Die Gefahr des Auftretens von Herstellungsfehlern wird auf ein Mindestmass herabgesetzt. Die Struktur nach der Erfindung dient also als Ausgangsstruktur für die Herstellung komplexerer monolitischer integrierter Schaltungen, d.h. mit einer
grösseren Anzahl von Elementen,unter wirtschaftlich .günstigen Bedingungen.
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-xr- PHF. ;· 5617
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Die Struktur nach der Erfindung bietet
weiter den Vorteil, dass die Pauschalleistungsaufnahme der integrierten Schaltungen verhältnismässig niedrig ist. Ausserdem ergibt sie den Vorteil, dass sie eine unabhängigere Wahl der Eigenschaften des die Basiszone des zweiten Transistors und die erste zu
dem Oberflächengebiet des Substrats gehörige Zone des ersten Transistors bildenden Halbleitermaterials gestattet. Ein mühsames Kompromiss in bezug auf die Eigenschaften dieses Materials ist also nicht erforderlich und durch passende Wahl der einzelnen Eigenschaften dieser Gebiete Können insbesondere bessere Leistungen der Anordnung erhalten werden.
Schliesslich bietet die Schaltung nach der Erfindung den Vorteil, dass sich ihre Struktur dazu eignet, durch' ein vereinfachtes Verfahren mit einer kleinen Anzahl von Schritten hergestellt zu werden, das selber den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildet. Die mit der gegenseitigen Verbindung auf zwei Pegeln einhergehenden Verdrahtungsvereinfachungen werden nach der Erfindung praktisch durch die Bearbeitungen erhalten, die normalerweise zu einer Schaltung mit einem einziegen Verbindungspegel führen. Da die Anzahl von Herstellungsschritten herabgesetzt ist, wird die Ausbeute vergrössert und der Selbstkostenpreis verringert.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die genannte Konfiguration ausserdem auf dem örtlichen Gebiet, zu dem die Basiszone des ersten Transistors gehört, erstreckt und einen elektrischen Kontakt für die dritte Zone des ersten Transistors bildet. Auf diese Weise wird eine erhebliche Vereinfachung der Bearbeitungen der integrierten Schaltung erhalten.
Da bei einer wichtigen Anwendung der
Erfindung der Emitter des ersten Transistors durch die erste Zone, d.h. durch den Substratgebiet, gebildet wird, und dieser Transistor mehrere dritte Zonen enthält, die eine· gleiche Anzahl von Kollektoren bilden, die über dem örtlichen Gebiet liegen, das die Basis des ersten Transistors bildet, trifft der genannte Vorteil in diesem Falle für alle Kollektoren zu.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Basiszone des zweiten Transistors in einem ersten einkristallinen Schichtteil der Halbleiterschichtkonfiguration befindlich, der auf dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Kollektorzone des genannten zweiten Transistors gehört, während bei einer günstigen Weiterbildung dieser Ausfüihrungsform die dritte Zone des ersten Transistors einen zweiten ßinkristallinen Schichtteil der Halbleiterschicht-
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konfiguration enthält, wobei der genannte zweite Schichtteil auf dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Basis des ersten Transistors gehört. Diese Struktur eignet sich insbesondere dazu, durch ein vereinfachtes Verfahren hergestellt zu werden. Es ist nämlich günstig, die genannte Halbleiterschicht unter derartigen Bedingungen niederzuschlagen, dass das Anwachsen im wesentlichen einkristallin auf den Oberflächenteilen des Halbleiterkörpers erfolgt, die nicht von dem Isoliermaterialdomänen beansprucht werden, so dass nach der Anbringung der genannten Konfiguration sofort die Basiszone des zweiten Transistors, diedritte(n) Zone(n) des ersten Transistors und Leiterbahnen, die gegebenenfalls mit den genannten Zonen verbunden sind, erhalten werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung i:fet die Basiszone des zweiten Transistors in einem ersten einkristallinen Gebiet vom ersten Leitungstyp gelegen, wobei dieses erste Gebiet unter einem ersten Teil der Schichtkonfiguration liegt und mit diesem Teil in Kontakt ist, wobei dieses erste Gebiet in dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Kollektorzone des genannten zweiten Transistors gehört, während bei einer günstigen Weiterbildung dieser Ausführungsform diet dritte Zone des ersten Transistors ein zweites
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einkristallines Gebiet vom ersten Leitungstyp enthält, das unter einem zweiten Teil der Schichtkonfiguration liegt und mit dieser in Kontakt ist, wobei dieses zweite Gebiet in dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Basiszone des ersten Transistors gehört.
Eine günstige Ausführungsform einer derartigen Struktur einer integrierten Schaltung nach der Erfindung unterscheidet sich dadurch von der vorhergehenden Ausführungsform, dass die niedergeschlagene Halbleiterschicht nicht notwendigerweise einkristalline Teile enthält. Die Basiszone des zweiten Transistors und nach der günstigen Weiterbildung die dritte Zone des ersten Transistors werden dann durch die genannten einkristallinen Gebiete gebildet, die ihrerseits durch Diffusion von Verunreinigungen aus den genannten Teilen der Halbleiterschichtkonfiguration erzeugt werden.
Wenn auf diese Weise verfahren wird, wird der Vorteil ausgenutzt, dass die Verunreinugungskonzentration in der Halbleiterschicht maximal gemacht werden kann, ohne dass dies für den kristallinen Charakter von Teilen derselben nachteilig ist. Dann sind bei einer vorgegebenen Dicke der Schicht Verbindungsbahnen mit einem Mindestwiderstand erhalten.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannten örtlichen Gebiete vom zweiten Leitungstyp
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mindestens teilweise seitlich von einem Band aus Isoliermaterial begrenzt sind, das wenigstens einen Teil der genannten isolierenden Domänen bildet und das in der Tiefe bis zu dem Substratgebiet reicht, wobei die genannte Verbindungsbahn, die zu der Halbleiterschichtkonfiguration gehört, sich im wesentlichen über das isolierende Band erstreckt.
In diesem Falle werden nicht nur bekannte Vorteile, die dieser Isoliertechnik inhärent sind, wie insbesondere die Vergrösserung der Integrationsdichte der Elemente der Schaltung, die Herabsetzung der Streukapazitäten der Elemente und der Verbindungen in bezug auf das Substrat und ausserdem die Verringerung des Reliefs an der Oberfläche der fertiggestellten integrierten Schaltung, sondern wird auch die Tatsache ausgenutzt, dass dieses Isolierverfahren, wenn es bei der Struktur nach der Erfindung verwendet wird, zu einem besonders einfachen Herstellungsverfahren führt, bei dem die Isolierbänder zugleich den Träger und vorzugsweise den einzigen Träger für die Verbindungsbahnen bilden.
Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
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~-V>!- PHF. 7;3ό 17 10.12./6
Fig. 1 eine Draufsicht auf einen Teil einer integrierten Schaltung nach der Erfindung,
Fig. 2 schematisch einen Schnitt durch den gleichen Teil der integrierten Schaltung längs der Linie AA der Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt durch ein anderes
Detail des gleichen Teiles der integrierten Schaltung nach der Erfindung längs der Linie BB der Fig.1,
Fig. 4 einen Schnitt durch einen Teil einer anderen Ausführungsform einer integrierten Schaltung nach der Erfindung, und Figuren 5a bis 5e schematisch die
wesentlichen Schritte eines vorteilhaften Verfahrens zur Herstellung einer integrierten Schaltung nach der Erfindung und Figuren 5b2 bis 5e2 eine Abwandlung dieses Verfahrens,
Fig. 1 zeigt eine integrierte Schaltung
2
vom I L-Typ, von der in Draufsicht ein Teil da-rgestellt ist, in dem die Erfindung angewandt ist. Im vorliegenden Beispiel ist das Halbleitersubstrat aus einkristallinem η-leitendem Silicium hergestellt, das eine hohe Dotierungsverunreinigungskonzentration aufweist. Der Halbleiterkörper enthält in der Nähe einer aktiven oder Hauptfläche eine Anzahl örtlicher Gebiete nahezu gleicher Dicke von einem dem des Substrats
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-\ft- PHF.75617
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entgegengesetzten Leitungstyp, im vorliegenden Beispiel also vom p-Typ. Eines dieser örtlichen Gebiete ist in der Zeichnung mit 11 bezeichnet. Das Gebiet ist elektrischgegen den verbleibenden Teil der Schaltung einerseits durch den pn-ITb er gang, den das Gebiet 11 mit dem Oberflächenteil des η-leitenden Halbleitersubstrats, das unter diesem Gebiet liegt und in der Ebene der Fig. 1 nicht sichtbar ist, bildet und andererseits in seitlicher Richtung durch Isoliermaterialbänder 12 aus z.B. Siliciumdioxid isoliert, die eine derartige Dicke aufweisen, dass sie sich bis zu dem oder bis in den Oberflächenteil 25 des η-leitenden Substrats erstrecken, der das Substratgebiet bildet.
Ein erster bipolarer npn-Transistor, der mit einem a.n der Oberfläche liegenden Kollektor und einem tiefliegenden Emitter wirkt, wie dies oft
in I L-Schaltungen der Fall ist, enthält eine erste, hier den Emitter bildende Zone, die zu dem Oberflächenteil des Substrats gehört, wie bei 25 in Fig.2 dargestellt ist. Die zweite Zone, die die Basis des npn-Transistors bildet, besteht aus einem Teil des örtlichen Gebietes 11 und gehört zu diesem Gebiet.
Dieser Transistor enthält zwei Kollektoren, die durch dp.en-leitenden Gebiete I3 und 14 (Fig.i)
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M-D*. ?5617 10.12.76
.JtS
gebildet werden, die auf dem örtlichen Gebiet 11 angebracht sind.
Ein Teil desselben örtlichen Gebietes 11
dient als Kollektorzone eines zweiten Bipolartransistors, dessen Polarität der des ersten entgegengesetzt ist und der somit vom komplementären pnp-Typ ist. Die Basis dieses zweiten Transistors enthält eine η-leitende Zone 15» die sich auf oder über dem örtlichen Gebiet 11 erstreckt. Der Emitter 2.6 dieses pnp-Transistors befindet sich an der Oberfläche der Basiszone und ist auf eine nachstehend näher zu beschreibende Weise angebracht, wobei nach der Erfindung die Struktur dieses zweiten Transistors die eines vertikalen pnp-Transistors ist. Der Kontakt mit dem Emitter diesds Transistors ist in Fig. 1 durch den Teil 16 der Metallbahn 17 dargestellt, die übrigens einen Teil eines Netzwerks von Verbindungen zwischen bestimmten Elementen der Schaltung bildet. Im vorliegenden Beispiel besteht die Metallbahn 17 aus Aluminium mit einer Dicke in der Grössenördnung von 1 /um. Nach der Erfindung sind die Verbindungsbahnen 18,19»2O Teile einer Halbleiterschichtkonfiguration, die hier eine dünne Schicht aus stark dotiertem η-leitenden Silicium ist.
Fig. 1 zeigt ausserdem eine Metallbahn 14, die über den Teil 27 dieser Bahn mit dem örtlichen Gebiet
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in Kontakt ist, sowie eine Metallbahn 21, die mit der Bahn 19 der Schichtkonfiguration in elektrischer Verbindung steht, wobei die Kontaktzone durch den Teil der Bahn 21 dargestellt ist. Die Bahn 21 kreuzt die Halbleiterbahn 20 ohne Berührung mit dieser Bahn in dem Gebiet 23, in dem diese Bahnen übereinander liegen, weil eine Schicht 29 aus Isoliermaterial (Fig.3),ζ.Β. eine Schicht aus Siliciumdioxid, die Metallbahn von der Halbleiterbahn trennt. Die genannte Isolierschicht erstreckt sich über die Oberfläche des ganzen Körpers und unter dem Netzwerk von Metallbahnen, ausgenommen an den Kontaktstellen 16, 22 und 27.
Die Bahn 17> die mit dem Emitter" des pnp-Transistors bei 16 verbunden ist, ragt aus dem Umfang der Basiszone 15 und des örtlichen Gebietes 11 hervor und ist gegen diese Zone und dieses Gebiet isoliert.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt
durch den Teil der integrierten Schaltung nach Fig.1 längs der Linie AA. Das örtliche Gebiet 1T, das im vorliegenden Beispiel eine epitaktische p-leitende Schicht mit einer Dicke von etwa 0,6 ^- ist> wird von dem η-leitenden Substrat getragen, von dem ein Teil 25 dargestellt ist.
Die dicken Oxidbänder 12 begrenzen seitlich das örtliche Gebiet 11 und erstrecken sich in der Tiefe
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y. 7 5617 10.12.76
weiter als die epitaktische Schicht. Ein versenktes Oxid dieser Art kann durch die bekannte Technik örtlicher Oxidation vom Silicium erhalten werden, wobei dann eine Siliciumnitridmaske gegen thermische Oxidation verwendet wird, während über Öffnungen an den gewünschten Stellen die Oxidation erhalten wird. Nach einer besonders einfachen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die sich besonders gut zur Bildung eines Vielzahl elementarer Gebiete eignet, die eine verschiedene Funktion erfüllen und für die dieselbe Anzahl von Bearbeitungen durchgeführt wird, wird die Basiszone 15 des pnp-Transistors in einem einkristallinen Teil der genannten Halbleiterschichtkonfiguration gebildet, die einer Stelle entspricht, an der dieser Teil der Halbleiterschicht in direktem Kontakt mit dem örtliche, 'nbiet 11 steht.
Die Emitterzone 26 des pnp-Transistors
liegt an der Oberfläche in der Zone 15· Diese Emitterzone ist p-leitend, weist eine starke Dotierungsverunreinigungskonzentration auf und kann auf an sich bekannte Weise, z.B. durch Diffusion oder Ionenimplantation, erhalten werden. Fig. 2 zeigt ebenfalls im Schnitt die Metallbahn 17» die im vorliegenden Beispiel aus Aluminium besteht und die mit dem Emitter 26 in der Öffnung 28 in der Isoliermaterialschicht
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in Kontakt steht, während die dargestellte Bahn 24 mit dem örtlichen Gebiet 11 über die Öffnung 27a verbunden ist.
Nach einer· Weiterbildung dieser beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kollektorzonen 13 und 14 des npn-Transistors durch einkristalline Teile der1 Halbleiterschichtkonfiguration gebildet, die Stellen entsprechen, an denen die Halbleiterschicht in direktem Kontakt mit dem örtlichen Gebiet 11 steht. Ausserha.lb der Teile, die die Zonen 13> und die Zone 15 bilden, wird die Halbleiterschichtkonfiguration von dem dicken Oxidbändern 12 getragen, so dass wegens des Anwachsverfahrens, das nachstehend näher auseinandergesetzt werden wird, das Material der genannten Schicht dort im allgemeinen polykristallin ist.
Fig. 3 zeigt auch einen Schnitt durch einen Teil der Schaltung nach Fig. 1, nun aber längs der Linie BB.
Die Halbleiterbahnen 19 und 20 werden auf
der Höhe dieses Schnittes BB von dem dicken Oxidband 12 getragen, das die genannten Bahnen gegen das Substrat 25 ieoliert.
Fig. 3 zeigt ein Beispiel eines Metallkontakts mit einer Halbleiterbahn und einer isolierten
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Kreuzung von Verbindungen nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Isolierschicht trennt die Metallbahn 21 elektrisch von der Halbleiterfeahn 20, wodurch eine isolierte Kreuzung von Verbindungen erhalten wird, während eine Öffnung 30 in dieser Schicht zum Erhalten eines elektrischen Kontakts zwischen der Halbleiterbahn 19 und dem Metall der Bahn 21 angebracht ist Es sei bemerkt, dass bei der durch die
integrierte Schaltung gebildeten Zeile nach den
2 Figuren 1, 2 und 3 unter Verwendung der I L-Technik der Emitter des npn-Transistors unmittelbar mit einer Vielzahl anderer Emitter ähnlicher npn-Transistören verbunden werden kann. Dies kann mit dem n-leitenden Substrat erzielt werden, das die ein Bezugspotential aufweisende Elektrode bildet. Im allgemeinen wird auch die Basis jedes der pnp-Transistoren an dieses Potential angeschlossen. In der Struktur nach der Erfindung wird, weil diese Verbindung nicht unmittelbar durch die Halbleiterzonen hergestellt wird, diese Verbindung mittels einer Leiterbahn erhalten, die mit dem Substrat über eine äussere Verbindung oder z.B. über ein tiefes η-leitendes Kontaktgebiet verbunden ist, das durch die epitaktische p-leitende Schicht hindurchdiffundiert ist, oder diese Verbindung wird auf eine andere geeignete Weise hergestellt.
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Die Struktur nach, der Erfindung weist den Vorteil auf, dass sie eine indirekte Vei-bindung mit der Basis jedes der pnp-Transistoren ermöglicht, so dass diese Basis erwunschtenfalls auf ein Potential gebracht werden kann, das von dem Bezugspotential verschieden ist, z.B. dadurch, dass eine Impedanz zwischengefügt wird.
Es sei bemerkt, dass der beispielsweise beschriebene Teil der Schaltung auf vielerlei Weise im Rahmen der Erfindung abgewandelt werden kann.
So ist die Schaltung nach der Erfindung nicht notwendiger-
2
weise vom I L-Typ, sondern kann im allgemeinen durch jede Schaltung vom Typ mit komplementären bipolaren Transistoren gebildet werden.
Der Kollektor des pnp-Transistors und die Basis des npn-Transistors brauchen nicht in demselben örtlichen Gebiet zu liegen, wie oben beschrieben ist. Wenn sie in verschiedenen örtlichen Gebieten liegen, ergibt sich der Vorteil, dass die Potentiale dieser beiden Zonen in gegenseitiger Unabhängigkeit gewählt werden können.
Im beschriebenen Beispiel weist der
Halbleiterkörper oder die -scheibe, der oder die das Substrat bildet, den n-Leitungstyp auf und ist homogen, was vom Gesichtspunkt der Vereinfachung der Herstellung günstig ist. Auch könnten jedoch nur die Oberflächenteile des Substrats den η-Typ aufweisen, wobei der
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verbleibende Teil des Substrats den p-Typ aufweisen kann und/oder aus Isoliermaterial bestehen kann. In einem dieser Fälle können die genannten Oberflächenteile des Substrats selber mit Hilfe einer homogene Schicht, einer Doppelschicht oder einer Mehrschichtenstruktur gebildet werden, wodurch besondere Anforderungen in bezug auf die Wirkung der Schaltung erfüllt werden können.
Ein örtliches Gebiet, wie das Gebiet 11 in Fig.2, kann auch durch jede bekannte Technik statt der genannten epitaktischen Ablagerung und z.B. durch Ionenimplantation oder Diffusion erhalten werden. Die Isolierung in seitlicher Richtung dieses örtlichen Gebietes ist nach dieser Beschreibung mit Hilfe eines dicken Oxids erhalten, was die Vorteile bietet, dass die Herstellung einfach ist und ausserdem der Platzraum verringert und die Leistungen (performance) verbessert werden, welche Vorteile für diese Isolierungsform an sich bekannt sind. Die Isolierung könnte aber auch mit Hilfe eines pn-XJbergangs erzielt werden, In diesem Falle werden die η-leitenden Bänder, die das örtliche p-leitende Gebiet umgeben, mit einer Isoliermaterialschicht wenigstens an den Stellen überzogen sein müssen, an denen sich die Halbleiterechicht-j konfiguration erstreckt,so dass diese gegen diese η-leitenden Bänder isoliert ist.
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1 O . 1 2 . '/6
Bei einer derartigen Isolierung durch
einen Übergang bieten die η-leitenden Bänder, die
in direkter elektrischer Verbindung mit den Oberflächenteilen des Substrats stehen, an zahlreichen Punkten
an der Oberfläche der Schaltung eine grosse Zugänglichkeit für das Bezugspotential,
Es leuchtet ein, dass im Rahmen der Erfindung der in den Figuren 1 und 2 dargestellte npn~Transistor
statt zweier Kollektoren an der Oberfläche auch nur
einen einzigen Kollektor oder mehr als zwei Kollektoren enthalten könnte.
Die Isolierschicht, die in den Figuren 2
und 3 mit 29 bezeichnet ist und die im vorliegenden
Beispiel eine Siliciumoxidechicht ist, kann auch aus
einem anderen Isoliermaterial, wie Siliciumnitrid
oder Aluminiumoxid, bestehen oder kann aus verschiedenen aufeinanderfolgenden Schichten aus Isoliermaterial
verschiedenen Charakters zusammengesetzt sein.
In bezug auf das Verbindungsnetzwerk der
Elemente der Schaltung, das zu der Schichtkonfiguration komplementär ist, versieht es sich, dass das im Beispiel erwähnte Aluminium nicht das einzige für diesen Zweck
geeignete Material ist und dass jedes andere für diesen Zweck in der Halbleiterindustrie übliche Metall oder
jede Kombination solcher Metalle Anwendung finden kann.
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Das beschriebene Ausführungsbeispiel weist einen einzigen Pegel von Metallverbindungen auf, was in Vereinigung mit der Schichtkonfiguration nach der Erfindung Integrationsmöglichkeiten für komplexe Funktionen bietet, die mit denen vergleichbar sind, die durch Anwendung gegenseitiger Verbindungen auf zwei Pegeln geboten'wird, wobei Bei Anwendung der Erfindung keine zusätzlichen Bearbeitungen im Vergleich zu einem üblichen Verfahren mit einem einzigen Pegel gegenseitiger Verbindungen erforderlich sind. Im Rahmen
. -τ
der Erfindung kann die integrierte Schaltung jedoch auch .mit mehr als zwei Metallpegeln versehen werden, so dass die Elemente einer noch verwickeiteren Schaltung leichter miteinander verbunden werden können.
In bezug auf Fig.3 ist ein Beispiel einer isolierten Kreuzung zwischen zwei Verbindungspegeln beschrieben, wobei der erste Pegel durch eine Verbindungsbahn gebildet wird. Im Rahmen der Erfindung kann die genannte Bahn an deren beiden Enden mit einer Metallbahn des komplementären Netzwerks verbunden sein, so dass hauptsächlich eine isolierte Kreuzung mit einer anderen Metallbahn des Netzwerks gebildet wird. Diese Verbindungsbahn bildet auch einen Teil der Schichtkonfiguration nach der Erfindung.
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Weiter können die Leitungstypen der unterschiedlichen Gebiete der Struktur nach der Erfindung verwechselt werden, so dass die Polarität der beschriebenen Transistoren umgekehr wird.
Fig. 4 zeigt schematisch im Schnitt einen Teil einer anderen Ausführungsform einer integrierten Schaltung nach der Erfindung; auf der aktiven oder Hauptfläche der stark dotierten η-leitenden Siliciumscheibe 25a ist eine epitaktische Schicht 31 abgelagert, die ein örtliches p-leitendes Gebiet bildet, das seitlich durch die dicke Oxidbänder 32 isoliert ist, die durch örtliche Oxidation der epitaktischen Schicht gebildet werden.
Ein npn-Transistor wird durch einen zu dem Oberflächenteil des Substrats 25a gehörigen Emitter, eine aus einem Teil des örtlichen Gebietes 31 bestehende Basis und zwei Kollektorgebiete gebildet. Der eine Kollektor wird durch ein n-Jeitendes Gebiet 33 gebildet, das die Fortsetzung im örtlichen Gebiet 31 eines Teiles einer Halbleiterschichtkonfigux"ation bildet, die ebenfalls vom η-Typ ist, wobei der genannte Teil 43 mit dem genannten Gebiet 33 in Kontakt ist.
Auf gleiche Weise wird der andere Kollektor des npn-Transistors durch das Gebiet 34 gebildet, das unter dem Teil 44 liegt und mit diesem in Kontakt ist,
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wobei der genannte Teil 44 ebenfalls zu der genannten Schichtkonfiguration gehört.
Fig.4 zeigt ebenfalls einen pnp-Transistor. Die Kollektorzone dieses Transistors bildet einen Teil des Gebietes 31· Die Basiszone dieses Transistors liegt in dem η-leitenden Gebiet 35» das mit dem Teil 45 der Halbleiterschiclitkonf iguration in Kontakt ist. An der Oberfläche des Gebietes 35 liegt eine p-leitende Zone 36, die den Emitter des pnp-Transistors bildet. Eine Metallbahn 37 ist mit der Emitterzone 36 über die in dem Teil der Halbleiterschichtkonfiguration angebrachte öffnung und über die schmäler ausgeführte öffnung 39 in der Isolierschicht 49 verbunden. Die genannte Isolierschicht bedeckt weiter die Oberfläche der Anordnung und isoliert die Verbindungsbahn 37> gleich wie alle anderen Bahnen eines metallenen Verbindungsnetzwerks an allen gewünschten Stellen, elektrisch gegenderverbleibenden Teil der Schaltung. Eine Metallbahn 46 ist mit dem örtlichen Gebiet 3I über die öffnung 47 in der Isolierschicht 49 verbunden. Nach dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Verbindungsbahnen, wie sie in Fig. 1 mit 18, 19 und 20 bezeichnet sind, aus der Siliciumschicht gebildet, die von den dicken Oxidbändern getragen wird. Die genannte Siliciumschicht ist polykristallin infolge des verwendeten Trägers und der Weise, in der die Schicht angewachsen wird.
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Ausgehend von dem auf einem örtlichen Gebiet ruhenden Teil der Siliciumschichtkonfiguration wird vorzugsweise das η-leitende Gebiet dadurch gebildet, dass die Verunreinigungen derart in die Schicht des genannten Teiles eindiffundiert werden, dass der Leitungstyp des Teiles des örtlichen Gebietes, der unter diesem Teil der Siliciumschicht liegt, umgekehrt wird. Auf* diese ¥eise ist es nicht notwendig, dass die Siliciumschicht der Konfiguration an irgendwelcher Stelle einkristallin ist. Der besondere Vorteil wird ausgenutzt, dass die Verunreinigungskonzentration in der Siliciumschicht sehr hoch sein kann, wodurch es möglich wix^d, den Widerstand der Bahnen der Konfiguration auf einen Mindestwert herabzusetzen.
Figuren 5a und 5^Jl beziehen sich auf eine besonders günstige Ausführungsform einer integrierten· Schaltung nach der Erfindung. Eine η-leitende Siliciumscheibe mit einem spezifischen Widerstand von 8 bis 14.10 Jl .cm wird zunächst mit einer epitaktischen p-leitenden Siliciumschicht überzogen, deren Merkmale im vorliegenden Beispiel folgende sind: spezifischer Widerstand 0,5 his 3-Λ «cm und Dicke 0,5 bis 0,8/um. Die genannte epitaktische Schicht wird danach in örtliche Gebiete durch isolierende Bänder unterteilt, die z.B. mit Hilfe der bereits erwähnten bekannten
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Technik örtlicher Oxidation des Siliciums hergestellt sind.
Fig. 5a zeigt in einem schematischen Schnitt diesen vorbereitenden Schritt des Verfahrens, in dem der Oberflächenteil des Substrats - das η-leitend ist mit 50 und die epitaktische Schicht mit 51 bezeichnet ist Die seitliche Begrenzung ist mittels dicker Oxidbänder erhalten.
Die Gesamtoberfläche der örtlichen Gebiete ist freigelegt und dieser Bearbeitungsschritt erfordert keine Maske. Mit einer zusätzlichen Maske könnten auch nur bestimmte Teile der örtlichen Gebiete freigelegt werden.
Auf der gesamten aktiven oder Hauptfläche wird eine dünne η-leitende Siliciumschicht niedergeschlagen, deren Merkmale folgende sind: spezifischer Widerstand etwa 2 bis 3♦TO Jl.cm, Dicke etwa 0,5 bis 0,8 ,um und eine einkristalline Struktur der Teile, die von den freigelegten Teilen der örtlichen Gebiete getragen werden. Dazu wird die Schicht bei einer genügend hohen Temperatur, z.B. 10500C oder höher bei Anwendung von Silan (SiH^) als S£liciumquelle oder etwa 11000C oder höher bei Anwendung von Trichlorsilan (SiHCl„) niedergeschlagen. Diese niedergeschlagene Siliciumschicht weist, wie gefunden wurde, eine
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polykristalline oder amorphe Struktur an der Stelle auf, an der sie auf einem Material mit unorganisierter Struktur, wie dem dicken Oxid der Isolierung oder auch auf einer Isoliermaterialschicht niedergeschlagen ist, die teilweise auf der Oberfläche des örtlichen Gebietes hätte behalten werden können.
Diese Schicht wird einer Photoätzbehandlung unter Verwendung eines der in der Halbleitertechnik bekannten Verfahren zur Entfernung der nichtnützlichen Teile der Schicht unterworfen, wobei die Konfiguration nach der Erfindung übrigbleibt. Die genannte Konfiguration enthält einerseits polykristalline Verbindungsbahnen, die von dicken Oxidbänder getragen werden, wie die bei 55 in Fig.5b1 dargestellte Bahn, und andererseits einkristalline Teile, die von örtlichen Gebieten getragen werden, wie die Teile 53 und Sh, die von dem örtlichen Gebiet 51 getragen werden.
Im vorliegenden Beispiel grenzen die Bahn· 55 und der" Teil 5^ aneinander. Diese beiden Teile der Konfiguration könen aber auch auf Abstand voneinander liegen.
Eine Isoliermaterialschicht wird dann auf der Oberfläche des Halbleiterkörpers oder der -scheibe z.B. durch Ablagerung von Siliciumoxid aus der Dampfphase mit einer Dicke inder Grössenordnung von 0,5
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0,7 /um angebracht. Ausserdem könnte eine Siliciumnitridschicht statt der vorgenannten Oxidschicht oder auch eine Oxid-Nitriddoppelschicht abgelagert werden, wodurch eine günstige Anwendung der selektiven Lösungseigenschaften des Oxids in bezug auf das Nitrid möglich wird, um in zwei Schritten die Öffnungen zu bilden, von denen dann die zweite selbstregistrierend in bezug auf die erste ist. Die genannte Schicht könnte auch durch eine einfache thermische Oxidation der Siliciumschichtkonfiguration hergestellt werden. Diese Stufe des Verfahrens ist in Fig. 5c1 dargestellt, in der die Isolierschicht mit 56 bezeichnet ist.
in Fig. 5d1 ist die Schaltung in einer späteren Stufe des Verfahrens dargestellt, in der die ρ -Zone 57, die den Emitter des pnp-Transistors bildet, mit Hilfe eines der in der Halbleitertechnik bekannten Verfahren, z.B. durch Implantation von Borionen bis zu einer Tiefe von etwa 0,2 /um in der dazu in der Isolierschicht 56 angebrachten öffnung 58 erzeugt. Die Scheibe wird anschliessend bei 0OO0C derart ausgeglüht, dass das implantierte Bor wirksam wird, und sie wird ausserdem mit einer Isolierschicht überzogen, in der die öffnungen angebracht werden, die für die Kontakte mit dem metallenen Verbindungsnetzwerk erforderlich sind. Das Netzwerk wird z.B. mittels einer Aluminiumschicht mit einer Dicke von 1 /um hergestellt.
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Fig. 5e1 zeigt die so erhaltene Anordnung, Der pnp-Transistor wird durch die Emitterzone 57» die mit einem Metallkontakt 59 versehen ist, durch die Basiszone 5^·> die zu der niedergeschlagenen Siliciumschichtkonfiguration gehört und sich der zu derselben Schichtkonfiguration gehörigen Bahn 55 anschliesst, und durch die Kollektorzone gebildet, die zu dem örtlichen Gebiet 51 gehört.
Einrnpn-Transistor enthält eine Basiszone 51 j die gemeinsam mit dem Kollektor des pnp-Transistors ausgeführt ist. Der Kollektor dieses npn-Transistors liegt an der Oberfläche. Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dieser Kollektor durch einen Teil 53 der Schichtkonfiguration gebildet. Der npn-Transistor enthält weiter ein Basisgebiet, das zu dem örtlichen Gebiet 51 gehört, und ein Emittergebiet, das zu dem Oberflächenteil 50 des Siliciumsubstrats gehört.
Die Figuren 5^2 und 5e2 illustrieren
verschiedene Stufen einer Abwandlung des bevorzugten Verfahrens zur Herstellung der Schaltung nach der Erfindung. Auf einer η-leitenden Siliciumscheibe werden die örtlichen p-leitenden Gebiete auf die bereits an Hand der Fig. 5a beschriebene Weise erzeugt. Die Dicke der epitaktischen Schicht ist etwa grosser, z.B. in der Grössenordnung von 0,7 bis 1 /tun.
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Dann wird eine dünne η-leitende Siliciumschicht niedergeschlagen, deren Merkmale etwa folgende sind: spezifischer Widerstand 3 bis 5*10 JL .cdi,
Dicke 0,3 bis 0,5 /um. Diese Schicht wird bei einer Temperatur von 65Ο bis 700°C niedergeschlagen,
wobei Silan als Siliciumquelle verwendet wird.
Bei dieser verhaltnismassxg niedrigen Niederschlagtemperatur und unter Berücksichtigung der sehr hohen Konzentration in die Schicht eingeführter Verunreinigungen weist diese Schicht als ganzes eine polykristalline amorphe Struktur auf, was bei dieser Abwandlung des Verfahrens nicht störend ist.
Die Schicht wird anschliessend gemäss der gewünschten Konfigurationsform geätzt, die in Fig. 5b2 beispielswiese durch eine Verbindungsbahn 60 dargestellt ist, die sich in dem Teil 61 fortsetzt, der sich über dem örtlichen Gebiet 51 erstreckt, wobei ausserdem
ein weiterer Teil 62 auch auf dem genannten örtlichen Gebiet liegt.
Dann wird die Scheibe einer thermischen
Behandlung bei z.B. 1OQO0C unterworfen, so dass die Verunreinigungen in das örtliche Gebiet eindiffundieren und darin η-leitende Gebiete bilden, die in Fig.5c2 mit 71 und 72 bezeichnet sind. Die Tiefe dieser
Diffusion beträgt etwa 0,4 /um. Während der Diffusion
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wird die Schicht an der Oberfläche oxidiert. Je nach der Dicke des erhaltenen Oxids kann eine ergänzende Schicht durch Ablagerung aus der Dampfphase angebracht werden, derart, dass die erhaltene Schicht 66 für die nachfolgenden Maskierungen genügend ist.
In der so gebildeten Schicht 66 wird eine öffnung angebracht, die in Fig. 5d2 mit bezeichnet ist und die sich in einer ähnlichen öffnung Th in der Siliciumschicht fortsetzt. Dann wird die ρ -Zone 75 z.B. durch Implantation von Borionen erzeugt.
In Fig. 5e2 ist die auf diese Weise erhaltene Schaltung dargestellt. Die Isolierschicht 76 enthält öffnungen für die Kontaktanschlüsse mit dem Netzwerk von Metallbahnen. Eine dieser Offnungen ist mit bezeichnet und eine dieser Metallbahnen ist als der Emitterkontakt 78 dargestellt. Der pnp-Transistor enthält weiter eine Basiszone 71 und eine zu dem" örtlichen Gebiet 51 gehörige Kollektorzone.
Der Teil 6i der Schichtkonfiguration nach der Erfindung steht mit dem Gebiet vom gleichen Leitungstyp in Verbindung, das die Basis 71 des pnp-Transistors bildet, während dieselbe Schichtkonfiguration ebenfalls eine Verbindungsbahn 60 bildet.
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Der npn-Transistor nach einer bevorzugten Abwandlung der Ausführungsform enthält einen Kollektor, der durch das Gebiet 72 gebildet wird, während der Kontakt für diesen Kollektor durch den Teil 62 gebildet wird. Die Basiszone des genannten Transistors gehört zu dem örtlichen Gebiet 51 und die Emitterzone gehört zu dem Oberflächenteil 50 des Sxliciumsubstrats. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen 'Ausführungsbeispiele beschränkt. Für den Fachmann sind im Rahmen der Erfindung viele Abwandlungen möglich, Z.B. können statt Silicium auch andere Halbleitermaterialien, wie Germanium oder A B -Verbindungen, verwendet werden.
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Leerseite

Claims (1)

  1. • PFF. 75M7 10.12.76
    PATENTANSPRÜCHE;
    ί 1'. ) Integrierte Schaltung, die einen Halbleiterkörper enthält mit einem Substratgebiet von einem ersten Leitungstyp das eine Anzahl örtlicher Gebiete von einem dem ersten entgegengesetzten zweiten Leitungstyp trägt, wobei die genannten Gebiete nahezu die gleiche Dicke aufweisen, und wobei diese Schaltung mit Isoliermaterialdomänen versehen ist, die an die genannten örtlichen Gebiete grenzen, wobei die Schaltung ausserdem mindestens einen ersten bipolaren Transistor mit drei senkrecht angeordneten aufeinanderfolgenden Zonen enthält, wobei die erste dieser Zonen zu dem genannten Substratgebiet gehört, die zweite dieser Zonen, die die Basis des Transistors bildet, zu einem der genannten örtlichen Gebiete gehört, und die dritte dieser Zonen, die vom ersten Leitungstyp ist, über diesem einen örtlichen Gebiet liegt, das die dritte Zone von dem genannten Substratgebiet trennt, wobei die Schaltung ausserdem mindestens einen zweiten bipolaren Transistor mit drei aufeinanderfolgenden Zonen enthält, und zwar erstens eine Kollektorzone, zweitens eine Basiszone und drittens eine Emitterzone, wobei die ersten und die zweiten Transistoren von zueinander komplementären Typen sind, während die Kollektorzone des zweiten Transistors zu einem der örtlichen Gebiete
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    gehört, dadurch gekennzeichnet, dass die dx-ei Zonen des zweiten Transistors ebenfalls senkrecht angeordnet sind, wobei eine Halbleiterschichtkonfiguration vom ersten Leitungstyp sich teilweise über die genannten Isölierraaterialdomänen zur Bildung mindestens einer Verbindungsbahn und teilweise auf dem genannten örtlichen Gebiet erstreckt, zu dem die Kollektorzone des zweiten Transistors gehört, um wenigstens einen Kontakt für die Basiszone des zweiten Transistors zu bilden. 2. Integrierte Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte Halbleiterschichtkonfiguration sich auch über das örtliche Gebiet zu dem die Basiszone des ersten Transistors gehört, erstreckt und einen elektrischen Kontakt für die dritte Zone des ersten Transistors bildet. 3· Integrierte Schaltung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein erster Transistor als Emitter die erste Zone besitzt und mehrere dritte Zonen enthält, die Kollektoren bilden, die über dem örtlichen Gebiet liegen, die die Basis des^enannten ersten Transistprs bildet.
    h. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein komplementäres Netzwerk von
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    Leiterbahnen, das wenigst ens an "bestimmten Stellen duxch eine Isolierschicht von der Halbleiterschichtkonfiguration getrennt und mit der genannten Schichtkonfiguration über öffnungen in der Isolierschicht verbunden ist.
    5· Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiszone des zweiten Transistors in einem ersten einkristallinen Schichtteil der genannten Halbleiterschichtkonfiguration liegt, der auf dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Kollektorzone des genannten zweiten Transistors gehört, und dass die Emitterzone dieses zweiten Transistors örtlich in dem ersten Schichtteil angebracht ist. 6. Integrierte Schaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone des ersten Transistors einen zweiten einkristallinen Schichtteil der Halbleiterschichtkonfiguration enthält, wobei der genannte zweite Schichtteil auf dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Basis des ersten Transistors gehört.
    7· Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis ^i, dadurch gekennzeichnet, dass die Basiszone des zweiten Transistors ein erstes einkristallines Gebiet vom ersten Leitungstyp aufweist,
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    wobei dieses erste Gebiet unter einem ersten Teil der Halbleiterschichtkonfiguration liegt und mit diesem in Kontakt ist, wobei dieses erste Gebiet in dem örtlichen Gebiet gelegen ist, zu dem die Kollektorzone des genannten zweiten Transistors gehört r und wobei der genannte erste Teil der genannten Konfiguration eine öffnung aufweist, über die ein elektrischer Kontakt mit dem Emitter des genannten zweiten Transistors hergestellt werden kann, der in dem genannten ersten einkristallinen Gebiet liegt.
    8. Integrierte Schaltung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass die dritte Zone des ersten Transistors ein zweites einkristallines Gebiet vom ersten Leitungstyp enthält, das unter einem zweiten Teil der Halbleiterschichtkonfiguration liegt und mit diesem in Kontakt ist, wobei dieses zweite einkristalline Gebiet in dem örtlichen Gebiet liegt, zu dem die Basiszone des genannten ersten Transistors gehört.
    9. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten örtlichen Gebiete vom zweiten Leitungstyp wenigstens teilweise seitlich von einem Isoliermaterialband begrenzt sind, das wenigstens einen Teil der genannten isolierenden Domänen bildet mid in der Tiefe bis zu dem Substratgebiet reicht,
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    wobei die genannte Verbindungsbahn, die zu der Halbleiterschichtkonfiguration gehört, sich im wesentlichen über das Isolierband erstreckt.
    10. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9 j dadurch gekennzeichnet, dass die Basiszone des ersten Transistors und die Kollektorzone des zweiten Transistors zu demselben örtlichen Gebiet gehören, so dass eine direkte Verbindung zwischen den genannten Zonen besteht.
    11. Integrierte Schaltung nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verbindungsbahnen der genannten Halbieiterschichtkonfiguration völlig von mindestens einer der Isoliermaterialdomänen getragen wird, und dass diese Bahn in der Nähe ihrer Enden mit dem komplementären Netzwerk von Leiterbahnen verbunden ist.
    12. Integrierte Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Halbleiterkörper und die genannte Halbleiterschichtkonfiguration im wesentlichen aus Silicium bestehen.
    13· Verfahren zur Herstellung einer integrierten Schaltung nach einem oder mehreren der Ansprüche .bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Hauptfläche eines HalbleiterSubstrats, von dem wenigstens
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    ein Oberflächenteil den ersten Leitungstyp aufweist, mehrere örtliche Gebiete vom zweiten Leitungstyp gebildet werden, wobei Isoliermaterialdomänen angebracht werden, die an die genannten örtlichen Gebiete grenzen, wonach auf wenigstens einem Teil der genannten Gebiete und einem Teil der genannten Domänen eine Halbleiterschicht angebracht wird, wobei die Halbleiterschicht mit den ersten Leitungstyp herbeiführenden Verunreinigungen dotiert wird, und wobei die Halbleiterschicht zur Bildung der gewünschten Halbleiterschichtkonfiguration in Muster gebracht wird. lh. Verfahren nach Anspruch 13 zur Herstellung der integrierten Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem die Halbleiterschicht in Muster gebracht worden ist, mindestens eine Isolierschicht angebracht wird, die an geeigneten Stellen mit öffnungen versehen wird, wonach wenigstens ein komplentäres Netzwerk von Leiterbahnen angebracht wird, das über die genannten öffnungen mit der Halbleiterkonfiguration verbunden ist.
    15· Verfahren nach, einem der Ansprüche 13 oder 14, ^Wr Herstellung einer integrierten Schaltung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch, gekennzeichnet, dass das Niederschlagen der genannten Halbleiterschicht unter derartigen Bedingungen erfolgt,
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    dass die Schicht im wesentlichen einkristallin auf dem nicht von den isolierenden Domänen eingenommenen Teil der Oberfläche anwächst, wobei in einer späteren Stufe die Emitterzone des genannten zweiten Transistors in Form einer Insel vom zweiten Leitungstyp angebracht wird, die. örtlich in demselben Teil der Halbleiterschichtkonfiguration gebildet wird, der die Basiszone des zweiten Transistors bildet.
    i6« Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder lh zur Herstellung einer integrierten Schaltung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,dass nach dem Anbringen der Halbleiterschichtkonfiguration der Halbleiterkörper einer thermischen Behandlung unterworfen wird, wobei die genannten Verunreinigungen diffundieren, und in dem örtlichen Gebiet unter der Halbleiterschichtkonfiguration ein einkristallines Gebiet vom ersten Leitungstyp gebildet wird, wobei die Emitterzone.des zweiten Transistors als eine Insel vom zweiten Leitungstyp angebracht wird, die örtlich in dem einkristallinen Gebiet vom ersten Leitungstyp gebildet wird, das die Basiszone des zweiten Transistors bildet.
    t?· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass, nachdem das einkristalline Gebiet vom ersten Leitungstyp gebildet worden ist,
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    PHF. 75617 10.12.76 O
    eine Öffnung in dem über diesem Gebiet liegenden Teil der Halbleiterschichtkonfiguration angebracht wird, die wenigstens zur Herstellung eines Kontakts für die Emitterzone benutzt werden kann. 18. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 17» zur Herstellung einer integrierten Schaltung nach Anspruch °^» dadurch gekennzeichnet, dass in seitlicher Richtung wenigstens teilweise die örtlichen Gebiete mittels Isoliermaterialbänder, die sich in der Tiefe bis zu dem Oberflächenteil des Substrats erstrecken, begrenzt werdenr wobei die genannten Bänder durch örtliche Oxidation des Halbleitermaterials über öffnungen erhalten werden, die in einer axidationsbeständigen Maske vorgesehen sind, wobei die genannten. Verbindungsbahnen im wesentlichen auf dem genannten Bänder angebracht werden. T^ · Verfahren nach einem oder mehreren der* Ansprüche !51- 16 und 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Inselvom zweiten Leitungstyp, die die Emitterzone des zweiten Transistors bildet, durch Ionenimplantation gebildet wird.
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DE19762657822 1975-12-29 1976-12-21 Integrierte schaltung mit komplementaeren bipolaren transistoren Granted DE2657822A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR7539963A FR2337432A1 (fr) 1975-12-29 1975-12-29 Perfectionnement a la structure des circuits integres a transistors bipolaires complementaires et procede d'obtention

Publications (2)

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DE2657822A1 true DE2657822A1 (de) 1977-07-07
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