DE3016238A1 - Integrated circuit including HV, UHF and T-squared-L transistors - has combined quasi-substrate and low UHF transistor capacity, and doped material forming insulation zone - Google Patents
Integrated circuit including HV, UHF and T-squared-L transistors - has combined quasi-substrate and low UHF transistor capacity, and doped material forming insulation zoneInfo
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Abstract
Description
Verfahren zur Herstellung einer monolithisch integrierten Method of making a monolithically integrated
Schaltung Die Erfindung beschäftigt sich mit der Herstellung einer monolithisch integrierten Schaltung, die mindestens einen Hochvolt-Planartransistor in einem ersten Schaltungsteil und mindestens einen in einem zweiten Schaltungsteil angeordnetefl Planartransistor aufweist, der einen dünneren hochohmigen Kollektorzonenteil unter der Basiszone aufweist, als der Hochvolt-Planartransistor. Eine derartige monolithisch integrierte Schaltung ist aus der DE-OS 28 00 240 bekannt und löst das Problem, einerseits im Analogschaltungsteil hohe Versorgungsspannungen verarbeiten zu können und außerdem ausreichend große Stromverstärkungswerte von I2L-Planartransistoren in dem zweiten Schaltungsteil realisieren zu können. Dies~ Problem wird bei der bekannten integrierten Schaltung dadurch gelöst, daß der Hochvolt-Planartransistor des ersten Schaltungsteils einen relativ dicken Kollektorzonenteil unter seiner Basiszone und der Planartransistor des zweiten Schaltungsteils einen relativ dünneren hochohmigen Kollektorzonenteil unter der Basiszone erhält, Durch einen dünnen Kollektorzonenteil unter der Basiszone des Planartransistors im zweiten Schaltungsteil werden zwar. größere Stromverstärkungswerte erzielt, nicht aber unbedingt ein gutes Hochfrequenzverhalten, da die Kollektor-Substrat-Kapazität hier die Grenzfrequenz entscheident begrenzt. In diesem Zusammenhang weist die integrierte Schaltung nach der oben genannten DE-OS 28 00 240 grundsätzlich den Nachteil einer relativ hohen Raumladungskapazität im Teil der pn-.Übergangsfläche zwischen der Emitterzone des Planartransistors im i2L-Schaltungsteil und der Isolierzone auf. Circuit The invention is concerned with the manufacture of a monolithic integrated circuit containing at least one high-voltage planar transistor in a first circuit part and at least one in a second circuit part has arrangedefl planar transistor, which has a thinner high-resistance collector zone part has below the base zone than the high-voltage planar transistor. Such a one monolithic integrated circuit is known from DE-OS 28 00 240 and solves the problem, on the one hand, to process high supply voltages in the analog circuit part and also sufficiently large current amplification values of I2L planar transistors to be able to realize in the second circuit part. This ~ problem is encountered with the known integrated circuit achieved in that the high-voltage planar transistor of the first circuit part has a relatively thick collector zone part below it Base zone and the planar transistor of the second circuit part have a relatively thinner one high-resistance collector zone part under the base zone, through a thin collector zone part are under the base zone of the planar transistor in the second circuit part. higher current amplification values achieved, but not necessarily good high frequency behavior, because the collector-substrate capacitance decisively limits the cut-off frequency here. In this context, the integrated circuit according to the above-mentioned DE-OS 28 00 240 basically has the disadvantage of a relatively high space charge capacity in the Part of the pn transition area between the emitter zone of the planar transistor in the i2L circuit part and the isolation zone.
Aufgabe der Erfindung ist daher die Angabe eines Verfahrens, welches gestattet, unter Anwendung von möglichst wenigen Arbeitsprozessen nicht nur einen UHF-Teilt sondern im Bedarfsfalle einen I2L-Schaltungsteil im zweiten Schaitungsteil ohne zusätzliche Arbeitsprozesse mit einem Hochvolt-Planartransistor in einem ersten Schaltungsteil zu kombinieren, Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The object of the invention is therefore to specify a method which allows, using as few work processes as possible, not just one UHF divides but if necessary an I2L circuit part in the second circuit part without additional work processes with a high-voltage planar transistor in a first To combine circuit part, the invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Die oben genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem solchen Verfahren zum Herstellen einer monolithisch integrierten Schaltung durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Verfahrensmaßnahmen gelöst.The above-mentioned object is achieved according to the invention in such a method for the production of a monolithic integrated circuit by the in the characterizing Part of claim 1 specified procedural measures solved.
Ein derartiges Verfahren erlaubt die Herstellung einer Seitlich die Basiszone begrenzenden Isolierzone mit wesentlich geringerer Dotierungskonzentration als es bei der bekannten monolithisch integrierten Schaltung der Fall ist.Such a method allows the production of a side Isolation zone delimiting the base zone with a significantly lower doping concentration than is the case with the known monolithic integrated circuit.
Vorzugsweise wird die Isolierzone beim Verfahren nach der Erfindung gleichzeitig mit der Basiszone des Hochvolt-Planartransistors diffundiert, Zu diesem Zwecke witd das Dotierungsmaterial der Basiszone des Hochvolt-Planartransistors gleichzeitig' mit dem weiteren Dotierungsmaterial der Isolierzone auf begrenzte Teile der zweiten Epitaxialschicht aufgebracht und eindiffundiert.The insulating zone is preferably used in the method according to the invention diffused simultaneously with the base zone of the high-voltage planar transistor, to this Purposes witd the doping material of the base zone of the high-voltage planar transistor at the same time 'with the further doping material of the isolation zone to a limited extent Parts of the second epitaxial layer applied and diffused in.
Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren der Zeichnung erläutert welche zwei alternative Ausführungsbeispiele des Verfahrens nach der Erfindung betreffen. Dabei wird das erste Ausführungsbeispiel anhand der Fig. 1, 3 und 5 erläutert, während die Fig. 2, 4 und 5 das zweite Ausführungsbeispiel betreffen. Die Figuren zeigen ausschnittsweise Querschnittsansichten in üblicher Schnittdarstellung senkrecht zur Oberfläche eines plattenförmigen Halbleiterkörpers.The method according to the invention is described below with reference to the figures the drawing explains which two alternative Embodiments relate to the method according to the invention. This is the first embodiment based 1, 3 and 5, while FIGS. 2, 4 and 5 illustrate the second embodiment affect. The figures show partial cross-sectional views in the usual way Sectional representation perpendicular to the surface of a plate-shaped semiconductor body.
Beim ersten Ausführungsbeispiel wird zunächst auf ein ebenes Substrat 1 aus Silicium den Bereich des zweiten Schaltungsteils B überlappend Dotierungsmaterial der Isolierzone aufgebracht. In einem davon getrennten Aufbringungsprozeß kann weiteres Dotierungsmaterial vom dazu entgegengesetzten Leitungstyps innerhalb eines begrenzten Bereichs des ersten Schaltungsteils A zum Herstellen einer vergrabenen Schicht 12 unterhalb der Basiszone 4 des hochvolt-Planartransistors aufgebracht und in einem Vordiffusionsprozeß in die OberfdEäche des Substrats 1 eindiffundiert werden. Danach wird über die gesamte Vordiffusionsbereiche enthaltende Substratoberfläche eine erste Epitaxialschicht 2 vom entgegengesetzten Leitungstyp bezüglich des Substrats 1 aufgebracht, so daß innerhalb des Halbleitermaterials die Diffusionszonen 13 und 14 einander entgegengesetzten Leitungstyps gemäß der Fig. 1 entstehen.Anschließend wird zur Herstellung der vergrabenen Schichten 5 und 6 gemäß der Fig. 5 in die freiliegende Oberfläche der ersten Epitaxialschicht 2 örtlich Dotierungsmaterial unterhalb von noch in der zweiten Epitaxialschicht einzudiffundierenden Basiszonen eindiffundiert, so daß die Vordiffusionszonen 15 und 16 gemäß der Fig. 1 entstehen.In the first exemplary embodiment, a flat substrate is first applied 1 made of silicon the area of the second circuit part B overlapping doping material applied to the isolation zone. In a separate application process, further Doping material of the opposite conductivity type within a limited Area of the first circuit part A for producing a buried layer 12 applied below the base zone 4 of the high-voltage planar transistor and in one Prediffusion process are diffused into the surface of the substrate 1. Thereafter becomes a substrate surface containing prediffusion areas over the entire area first epitaxial layer 2 of opposite conductivity type with respect to the substrate 1 applied so that the diffusion zones 13 and within the semiconductor material 14 of opposite line types according to FIG. 1 arise. Then is to produce the buried layers 5 and 6 according to FIG. 5 in the exposed Surface of the first epitaxial layer 2 locally doping material below base zones to be diffused into the second epitaxial layer, so that the prediffusion zones 15 and 16 according to FIG. 1 arise.
Anschließend erfolgt das Aufbringen der zweiten Epitaxialschicht 3 gemäß der Fig. 3 vom Leitungstyp der ersten Epitaxialschicht 2, wie durch das Fehlen der Schraffur angedeutet ist. Bei dieser Gelegenheit wird bemerkt, daß in den Fig. der Zeichnung der eine Leitungstyp -im vorliegenden Falle p -Leitungstyp - durch eine Schraffur angedeutet ist, während eine solche beim Material des anderen Leitungstyps, im vorliegenden Falle n -Leitungstyp, fehlt.The second epitaxial layer 3 is then applied 3 of the conductivity type of the first epitaxial layer 2, as by the absence the hatching indicated is. On this occasion it is noted that in the figures of the drawing the one type of conduction - in the present case p -line type - is indicated by hatching, while such is the case with the material of the other Line type, in the present case n -line type, is missing.
Beim Alternativverfahren gemäß den Fig. 2 und 4 wird zwar vor dem Aufbringen der ersten Epitaxialschicht 2 im ersten Schaltungsteil a das Dotierungmaterial der Diffusionszone 14 aufgebracht, das Dotierungmaterial der Isolierzone wird aber erst nach dem Aufbringen der ersten Epitaxialschicht 2 auf das Substrat 1 im Bereich des zweiten Schaltungsteils B überlappend in die Oberfläche der ersten Epitaxialschicht 2 eingebracht und Vordiffundiert, wobei die Oberflächenkonzentrat ion des Dotierungsmaterials der Isolierzone soweit abgesenkt wird, daß beim weiteren Aufbringen von Dotierungsmaterial der vergrabenen Schichten 5 und 6 (vgl. Fig. 5) nicht übermäßige Kristall störungen aufgrund der hohen Dotierungskonzentrationen an der Oberfläche auftreten.In the alternative method according to FIGS. 2 and 4, although before Application of the first epitaxial layer 2 in the first circuit part a, the doping material applied to the diffusion zone 14, but the doping material of the insulating zone is only after the first epitaxial layer 2 has been applied to the substrate 1 in the area of the second circuit part B overlapping into the surface of the first epitaxial layer 2 introduced and prediffused, the surface concentration of the doping material the isolation zone is lowered to such an extent that the further application of doping material the buried layers 5 and 6 (see FIG. 5) do not cause excessive crystal defects occur due to the high doping concentrations on the surface.
Danach wird, wie beim ersten Ausführungsbeispiel der Fig. 1 Dotierungsmaterial der vergrabenen Schichten 5 und 6 örtlich aufgebracht und vordif fundiert, so daß die Vordiffusionszonen 15 und 16 entstehen.Then, as in the first exemplary embodiment in FIG. 1, doping material of the buried layers 5 and 6 applied locally and predif funded so that the prediffusion zones 15 and 16 arise.
Anschließend wird die zweite Epitaxialschicht 3 erzeugt, so daß eine Anordnung gemäß der Fig. 4 entsteht. Ein Vergleich der Fig, 3 und 4 läßt erkennen, daß das anhand der Fig. 1 und 3 erläuterte erste Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung d« Vorteil einer geringeren Dotierungskonzentration an der Grenzfläche zwischen der ersten Epitaxialschicht 2 und der zweiten Epitaxialschicht 3 und den weiteren Vorteil aufweist, daß in der Epitaxialschicht 3 eine geringere Dotierungskonzentration erzielbar ist. Im allgemeinen ist daher das anhand der Fig. 1 und 3 erläuterte Ausführungsbeispiel des Verfahrens nach der Erfindung vorzuziehen. Bei einer Anordnung gemäß der Fig. 4 bzw. : wird nun ein Planardiffusionsprozeß durchgeführt, um sowohl die Basiszone 4 des Hochvolt-Planartransistors im ersten Schaltungsteil A als auch die Isolierzonen 19 und 20 herzustellen, welche die einzelnen Schaltungsteile oder auch deren Elemente gegeneinander gleichstrommäßig trennen.Then the second epitaxial layer 3 is produced, so that a Arrangement according to FIG. 4 arises. A comparison of FIGS. 3 and 4 shows that the first embodiment of the method explained with reference to FIGS. 1 and 3 According to the invention there is the advantage of a lower doping concentration at the interface between the first epitaxial layer 2 and the second epitaxial layer 3 and the has a further advantage that in the epitaxial layer 3 a lower doping concentration is achievable. in the general is therefore based on FIGS. 1 and 3 preferred embodiment of the method according to the invention. In the case of an arrangement according to FIG. 4 or: a planar diffusion process is now used performed to both the base zone 4 of the high-voltage planar transistor in the first Circuit part A and the insulating zones 19 and 20 to produce, which the individual Separate circuit parts or their elements from one another in terms of direct current.
Die universelle Anwendbarkeit des Verfahrens nach der Erfindung ergibt sich anhand der Fig. 5, welche die Anwendbarkeit bei einer monolithisch integrierten Schaltung erläutert, die neben einem ersten Schaltungsteil A mit mindestens einem Hochvolt-Planartransistor einen zweiten Schaltungsteil B aufweist, der I2L-Planartransistoren in einem Teil B1 und UHF-Planartransistoren in einem Teil B2 enthält.The universal applicability of the method according to the invention results 5, which shows the applicability of a monolithically integrated Circuit explained, in addition to a first circuit part A with at least one High-voltage planar transistor has a second circuit part B, the I2L planar transistors in part B1 and UHF planar transistors in part B2.
Nach der Fig. 5 ist die Dicke der ersten Epitaxialschicht 2 größer als die der zweiten Epitaxialschicht 3 und derart bemessen, daß die Kollektorzone 21 des UHF-Planartransistors vorwiegend aus dem unveränderten Material der zweiten Epitaxialschicht 3 besteht. Gleiches gilt für die Emitterzone des I2L-Planartransistors, welche die vergrabene Schicht 5 und den höherohmigeren Zonenteil 22 unter der Basiszone 7 umfaßt.According to FIG. 5, the thickness of the first epitaxial layer 2 is greater than that of the second epitaxial layer 3 and dimensioned such that the collector zone 21 of the UHF planar transistor mainly from the unchanged material of the second Epitaxial layer 3 consists. The same applies to the emitter zone of the I2L planar transistor, which the buried layer 5 and the higher-resistance zone part 22 under the base zone 7 includes.
Da die Isolierzonen19 und 20 gleichzeitig mit Basiszone 4 diffundiert werden1 ergibt sich für diese Isolierzonen eine für die Basiszone 4 charakteristische relativ niedrige Dotierungskonzentration, so daß relativ kleine pn-Kapazitäten zwischen der Kollektorzone 21 und dem Substratpotential erhalten werden, Nach der erwähnten Diffusion der Basiszone 4 gleichzeitig mit den Isolierzonen 19 und 20 werden gleichzeitig bei der Planardiffusion der Emitterzone 9 des Hochvolt-Planartransistors die Kontaktierungszone 11 zur vergrabenen Schicht 6 der Kollektorzone des UHF-Planartransistors und die tKontaktierungszone 10 zur vergrabenen Schicht 5 der Emitterzone des l#L-Planartransistors hergestellt, Anschließend erfolgten einem ersten Planardiffusionsprozeß die Herstellung der Basiszone 8 des UHF-Planartransistors und der Basiszone 7 des I2L-Planartransistors und in einem weiteren Planardiffusionsprozeß die Herstellung der Emitterzone 8 des UHF-Planartransistors und der Kollektorzone bzw, der Kollektorzonen 17 des I2L-Planartransistors.Since the isolation zones 19 and 20 diffuses at the same time as the base zone 4 become1, there is one characteristic of the base zone 4 for these isolation zones relatively low doping concentration, so that relatively small pn capacitances between the collector zone 21 and the substrate potential are obtained, To the aforementioned diffusion of the base zone 4 simultaneously with the insulating zones 19 and 20 are simultaneously with the planar diffusion of the emitter zone 9 of the high-voltage planar transistor the contact zone 11 to the buried layer 6 of the collector zone of the UHF planar transistor and the contact zone 10 to the buried layer 5 of the emitter zone of the I # L planar transistor Manufactured, followed by a first planar diffusion process, the production the base zone 8 of the UHF planar transistor and the base zone 7 of the I2L planar transistor and in a further planar diffusion process, the production of the emitter zone 8 of the UHF planar transistor and the collector zone or the collector zones 17 of the I2L planar transistor.
Die vorstehend geschilderten Planardiffusionsprozesse zur Herstellung der Anordnung gemäß der Fig. 5 aus einer Anordnung der Fig. 4 können sinngemäß auch angewendet werden, um eine mit der Fig. 5 vergleichbaren Anordnung bei Verwendung einer Anordnung gemäß der Fig, 3 zu erhalten. Es erübrigt sich daher besonders zu schildern, auf welche Weise der Anordnung gemäß der Fig. 5 bei Verwendung einer Anordnung gemäß der Fig. 3 erhalten wird.The above-described planar diffusion processes for production the arrangement according to FIG. 5 from an arrangement in FIG. 4 can also be applied to an arrangement comparable to that of FIG. 5 when using an arrangement according to FIG. 3 to be obtained. It is therefore particularly unnecessary to describe how the arrangement of FIG. 5 when using a Arrangement according to FIG. 3 is obtained.
Die zur elektrischen Trennung des ersten Schaltungsteils gegen den zweiten. Schaltungsteil erforderliche Isolierzone wird also durch Diffusion von Dotierungsmaterial der Isolierzone hergestellt, wobei ein erstes Mal Dotierungsmaterial entweder an der Grenzfläche zwischen den beiden Epitaxialschichten 2 und 3 oder an der Grenzfläche zwischen dem Substrat 1 oder der Epitaxialschicht 2 aufgebracht und ein zweites Mal auf die freie Oberfläche der zweiten Epitaxialschicht 3 aufgebracht wird. Der zweite Aufbringungs- prozeß wird mit dem Aufbringungsprozeß des Dotierungsmaterials der Basiszone 4 des Hochvolt-Planartransistors kombiniert, so daß kein besonderer Prozeß erforderlich ist. Die vorstehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele läßt den Grundgedanken des Verfahrens nach der Erfindung erkennen, der darin besteht, daß der zur Herstellung der Isolationszone des Hochvolt-Planartransistors erforderliche erste Vordiffusionsprozeß ausgenutzt wird, um ein auf dem Substrat 1 liegendes großes zusammenhängendes Gebiet vom Leitungstyp des Substrats 1 herzustellen, welches gewissermaßen als "Quasi-Substrat" dazu dient, die in I2L- und UHF-Technik hergestellten Planartransistoren aufzunehmen. Dabei läßt sich eine für UHF-Anwendungen ausreichend geringe Kollektor-Substrat-Kapazität erzielen, da die laterale pn-Kapazität auf eine dünne Teil schicht der zweiten Epitaxialschicht 3 beschränkt ist. LeerseiteThe electrical isolation of the first circuit part against the second. Circuit part required isolation zone is thus by diffusion of Doping material of the isolation zone produced, a first time doping material either at the interface between the two epitaxial layers 2 and 3 or applied to the interface between the substrate 1 or the epitaxial layer 2 and applied a second time to the free surface of the second epitaxial layer 3 will. The second application process becomes with the application process of the doping material of the base zone 4 of the high-voltage planar transistor combined, so that no special process is required. The above description of the Embodiments reveals the basic idea of the method according to the invention, which consists in the fact that the production of the isolation zone of the high-voltage planar transistor required first prediffusion process is used to create an on the substrate 1 to produce lying large contiguous area of the conductivity type of the substrate 1, which in a sense serves as a "quasi-substrate" for the I2L and UHF technology Record manufactured planar transistors. One can be used for UHF applications Achieve a sufficiently low collector-substrate capacitance, since the lateral pn capacitance is limited to a thin sub-layer of the second epitaxial layer 3. Blank page
Claims (4)
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DE19803016238 DE3016238A1 (en) | 1980-04-26 | 1980-04-26 | Integrated circuit including HV, UHF and T-squared-L transistors - has combined quasi-substrate and low UHF transistor capacity, and doped material forming insulation zone |
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DE19803016238 DE3016238A1 (en) | 1980-04-26 | 1980-04-26 | Integrated circuit including HV, UHF and T-squared-L transistors - has combined quasi-substrate and low UHF transistor capacity, and doped material forming insulation zone |
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DE3016238A1 true DE3016238A1 (en) | 1981-10-29 |
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ID=6101094
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DE19803016238 Withdrawn DE3016238A1 (en) | 1980-04-26 | 1980-04-26 | Integrated circuit including HV, UHF and T-squared-L transistors - has combined quasi-substrate and low UHF transistor capacity, and doped material forming insulation zone |
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DE (1) | DE3016238A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0788151A1 (en) * | 1996-01-31 | 1997-08-06 | Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno - CoRiMMe | Method of fabricating junction-isolated semiconductor devices |
-
1980
- 1980-04-26 DE DE19803016238 patent/DE3016238A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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EP0788151A1 (en) * | 1996-01-31 | 1997-08-06 | Consorzio per la Ricerca sulla Microelettronica nel Mezzogiorno - CoRiMMe | Method of fabricating junction-isolated semiconductor devices |
US6030888A (en) * | 1996-01-31 | 2000-02-29 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Method of fabricating high-voltage junction-isolated semiconductor devices |
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