DE69322963T2

DE69322963T2 - Eine integrierte Vorrichtung mit einem bipolaren Transistor und einem MOSFET Transistor in Emittorschaltungsanordnung

Info

Publication number: DE69322963T2
Application number: DE69322963T
Authority: DE
Inventors: Sergio I-95026 Acitrezza Palara (Catania)
Original assignee: CORIMME Consorzio per Ricerca Sulla Microelettronica nel Mezzogiorno
Current assignee: CORIMME Consorzio per Ricerca Sulla Microelettronica nel Mezzogiorno
Priority date: 1993-09-17
Filing date: 1993-09-17
Publication date: 1999-06-24
Anticipated expiration: 2013-09-18
Also published as: US5665994A; EP0646965B1; EP0646965A1; JPH07193154A; ATE175523T1; DE69322963D1

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf monolithisch integrierte Halbleiterstrukturen insbesondere auf eine Vorrichtung, die in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
Wie es bekannt ist, ist eine Emitterschaltkonfiguration aus einem vertikalen Bipolartransistor, üblicherweise einem Hochspannungsleistungstransistor, und einem elektronischen Schalter seriell zu dem Emitter des Bipolartransistors zusammengesetzt. Zweckmäßigerweise ist der elektronische Schalter ein Niederspannungs-MOSFET-Leistungstransistor, der mit seinem Drainanschluß mit dem Emitteranschluß des Bipolartransistors verbunden ist. Die Unterbrechung des elektronischen Schalters bewirkt, daß der Bipolartransistor auf eine extrem schnelle Art und Weise abgetrennt wird, wobei eine derartige Konfiguration vorteilhaft bei solchen Anwendungen verwendet wird, bei denen der Bipolartransistor zwischen seinen leitfähigen und nicht leitfähigen Zuständen mit einer schnellen Rate geschaltet werden soll.
Eine integrierte Struktur eines Bauelements, das einen Bipolarleistungstransistor und einen MOSFET-Transistor in der obigen Konfiguration umfaßt, ist in der Europäischen Patentanmeldung EP 88202899.6, eingereicht am 16.12.88 durch SGS- THOMSON MICROELECRONICS und als EP-A-322041 veröffentlicht, beschrieben. Kurz gesagt, ist diese Struktur, die ferner in Fig. 1 der Zeichnungen, die dieser Beschreibung beigefügt sind, gezeigt ist, auf einem Substrat 10 eines Halbleitermaterials gebildet, z. B. einem Chip aus monokristallinem Silizium des N&spplus;-Typs, der eine hohe Störstellenkonzentration des N-Typs aufweist. (Es sei bemerkt, daß in der Zeichnung die Störstellenkonzentrationen des N-Typs und des P-Typs, wie üblich, durch die Hinzufügung eines "-"- oder "+"- Zeichens, zu den Buchstaben N und P identifiziert werden;
die Buchstaben N und P bezeichnen, wenn kein "-"- oder "+"- Zeichen hinzugefügt ist, Zwischenwertkonzentrationen.)
Auf dem Substrat 10 sind zwei epitaktische Schichten 11 und 12 des N&supmin;- bzw. des N-Typs gebildet. Die Schicht 11 und das Substrat 10 enthalten zusammen die Kollektorregion des Bipolartransistors. Eine Metallschicht 28, die an der freien Oberfläche des Substrats angebracht ist, bildet den Kollektoranschluß C.
Eine P&supmin;-Region, die mit 13 bezeichnet ist und zwischen den epitaktischen Schichten 11 und 12 gebildet ist, und auf die dementsprechend allgemein als eine vergrabene Region Bezug genommen wird, bildet die Basisregion des Transistors. Eine P&spplus;-Trennregion und tiefe Basiskontaktregion 15 erstreckt sich von der vorderen Oberfläche des Chips, das heißt von der dem Kollektoranschluß C gegenüberliegenden Oberfläche zu der Kante der Basisregion 13, und umfaßt eine getrennte N- Region, die mit 16 bezeichnet ist. Eine zweite vergrabene Region 14 des N-Typs mit einer hohen Störstellenkonzentration ist auf der P&supmin;-Region 13 vorgesehen, um einen Übergang dazwischen zu bilden, und dieselbe bildet die Emitterregion des Transistors.
Eine P-Region 25 erstreckt sich innerhalb der getrennten Region 16, die die Körperregion des MOSFET-Transistors bildet und den Transistorkanal enthält. Innerhalb der Körperregion 25 ist eine Region 26 gebildet, die die Sourceregion des MOSFET-Transistors bildet. Ein Streifen 22 eines elektrisch leitfähigen Materials, der über dem Kanal liegt und von der Chipoberfläche isoliert ist, bildet die Gateelektrode, die ferner ein Anschluß des Bauelements ist, der mit G bezeichnet ist.
Elektrisch leitfähige Oberflächenkontaktstreifen 4 und 5 sind auf der Sourceregion 26 bzw. der Trennregion 15 gebildet, um die Sourceanschlüsse S des MOSFET-Transistors bzw. den Basisanschluß B des Bipolartransistors vorzusehen. Die Drainregion des MOSFET-Transistors ist durch den Abschnitt der N-Schicht 12 vorgesehen, der zwischen der vergrabenen Emitterregion 14 und der Körperregion 25 umfaßt ist und nicht mit den äußeren Elektroden verbunden ist.
Die gerade beschriebene Struktur kann auf eine extrem kompakte Art und Weise aufgrund der überlappenden Anordnung der zwei Transistoren implementiert werden. Es wird jedoch herausgefunden, daß dieses vorteilhafte Merkmal nicht vollständig ausgenutzt werden kann, da die Bauelementleistung sich sehr rasch verschlechtert und unakzeptabel wird, sowie der Abstand der Körperregion 25 des MOSFET-Transistors von der Trennregion und tiefen Basiskontakt-Region 15 unter einen bestimmten Grenzwert fällt. Insbesondere wurde beobachtet, daß in derartigen Fällen die Bipolartransistorverstärkung drastisch abnimmt, sowie der Kollektorstrom zunimmt.
Zusätzlich erfordert von einem Anwendungsstandpunkt her das Bauelement, das hierin beschrieben ist, getrennte Treiberschaltungen für die zwei Transistoren, da, wie es leicht zu erkennen ist, der Bipolartransistor stromgetrieben werden muß, während der MOSFET-Transistor spannungsgetrieben werden muß, und dies ebenfalls bei jenen Anwendungen, bei denen die Steuersignale von den zwei Transistoren gleichzeitig sein müssen und das gleiche Vorzeichen aufweisen müssen, wie z. B. bei einer schaltenden Leistungsversorgung. Bei derartigen Fällen reduziert die Notwendigkeit nach getrennten Steuerbauelementen oder Steuerschaltungen ferner die Vorteile, die aus dem inhärenten kompakten Entwurf der Struktur abgeleitet werden.
Aus der EP-A-247660 ist ein vertikal integrierter Emitterschalter mit einem MOS-Bauelement bekannt, das mit einem Bipolartransistor vermischt ist, wobei eine Region mit sowohl der Funktion des Emitters des Bipolartransistors als auch der Funktion der Drain des MOS-Bauelements den Körper des MOS-Bauelements umgibt.
Aus den Pat. Abs. Jap., Band 14, Nr. 102 (E-894) und der JP-A-1305557 ist ein Emitterschalter mit einem MOSFET- und einem Bipolar-Transistor bekannt, bei dem eine elektrische Trennung des MOSFET vorgesehen ist.
In den Pat. Abs. Jap. Band 14, Nr. 584 (E-1018) und der JP- A-2254757 ist ein lateraler MOSFET offenbart, bei dem eine hochdotierte Drainwandregion, die mit einer hochdotierten vergrabenen Region verbunden ist, vorgesehen ist, um parasitäre Stromwege zu reduzieren.
Es ist ein Ziel dieser Erfindung ein Bauelement zu schaffen, wie es in dem Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist, das keine der strukturellen Beschränkungen aufweist, mit denen das herkömmliche Bauelement besetzt ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein kompaktes integriertes Bauelement, wie gezeigt, zu schaffen, das vorteilhaft für Anwendungen verwendet werden kann, die gleichzeitige Befehle mit dem gleichen Vorzeichen zu den zwei Transistoren liefern.
Diese Ziele werden gemäß der Erfindung durch ein Bauelement erreicht, das in Anspruch 1 definiert und gekennzeichnet ist.
Mit der folgenden Beschreibung kann die Erfindung besser verstanden und die Vorteile derselben können besser erkannt werden, wobei die Beschreibung mit Hilfe von Beispielen und nicht zur Beschränkung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen angegeben ist, in denen:
Fig. 1, die schon beschrieben ist, eine Schnittansicht durch die Struktur eines herkömmlichen integrierten Bauelements ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht durch die Struktur eines integrierten Bauelements gemäß einem Ausführungsbei spiel der Erfindung ist;
Fig. 3 eine äquivalente elektrische Schaltung der Struktur in Fig. 2 zeigt;
Fig. 4 eine äquivalente elektrische Schaltung der Struktur in Fig. 2 zeigt, zu der bestimmte elektronische Komponenten, die in der Struktur nicht sichtbar sind, hinzugefügt sind,
Fig. 5 eine Schnittansicht durch die Struktur eines integrierten Bauelements gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist; und
Fig. 6 eine äquivalente elektrische Schaltung der Struktur in Fig. 5 zeigt, wobei ferner bestimmte elektronische Komponenten hinzugefügt sind, die in der Struktur nicht gezeigt sind.
Die Struktur eines Bauelements gemäß der Erfindung -- die in Fig. 2 gezeigt ist, bei der ähnliche oder entsprechende Teile zu denselben in Fig. 1 durch die gleichen Bezugsziffern oder Symbole gekennzeichnet sind -- ist auf einem Chip eines Halbleitermaterials des N-Typs gebildet, beginnend mit einem Substrat 10 eines monokristallinen Siliziums, das stark mit Störstellen des N-Typs dotiert ist. Auf dem Substrat 10 wird, wie z. B. durch epitaktisches Wachsen, eine erste Schicht 11 mit dem gleichen Typ der N-Leitfähigkeit jedoch mit einer wesentlich geringeren Störstellenkonzentration gebildet, und dementsprechend ist dieselbe durch N- in der Zeichnung bezeichnet. Durch Implantation in die Oberfläche der epitaktischen Schicht 11 sind P-Typregionen gebildet, die vergleichsweise niedrige Störstellenkonzentrationen aufweisen, wonach N-Typregionen, mit hohen Störstellenkonzentrationen im wesentlichen innerhalb der P-Typ-Regionen implantiert werden. Eine zweite Schicht 12 des N-Typs und mit einer höheren Störstellenkonzentration als die erste Schicht 11 wird über der ersten Schicht 11 durch epitaktisches Wachsen gebildet. Während dieses Schrittes, der bei einer hohen Temperatur ausgeführt wird, wird es ermöglicht, daß sich die implantierten Regionen der P- und N-Typen durch Diffusion in die zwei epitaktischen Schichten ausdehnen, um die vergrabenen Regionen vorzusehen, die in der Zeichnung bei 13 bzw. 14 gezeigt sind, und die zusammen einen Übergang bilden, und dazu dienen, um die Basis- bzw. Emitterregion des Bipolartransistors vorzusehen. Bei der zweiten epitaktischen Schicht 12 werden dann unter Verwendung von herkömmlichen Maskierungs- und Diffusions-Techniken P&spplus;-Regionen, die mit 15 bezeichnet sind, gebildet, die sich durch die zweite epitaktische Schicht 12 erstrecken, sich mit den Regionen 13 mischen, und Trennregionen und tiefe Kontaktbasisregionen für den Bipolartransistor vorsehen.
In Draufsicht weisen die Regionen 13 und 14 die Form von konzentrisch angeordneten Rechtecken oder Kreisen auf, und die Regionen 15 weisen jeweils die Form eines quadratischen oder kreisförmigen Rahmens auf, und dementsprechend bilden dadurch nach innen begrenzte Abschnitte der zweiten epitaktischen Schicht 12, die an dem unteren Ende durch die Regionen 13 und 14 abgeschlossen sind, N-Typ-Wannen, die mit 16 bezeichnet sind und voneinander getrennt sind.
In Fig. 2 ist ein Abschnitt einer zellulären Struktur gezeigt, die durch verschiedene getrennte Wannen 16 gebildet ist. In jeder der Wannen ist ein Basisbipolartransistor gebildet, während außerhalb jeder der Trennregionen 15, die die Wannen begrenzen, ein Basis-MOSFET-Transistor gebildet ist. Eine Struktur dieses Typs ist in der Europäischen Patentanmeldung der Anmelderin Nr. EP-A-0 629 001, die unter den Artikel 54(3) EPC fällt, beschrieben. Es ist jedoch offensichtlich, daß das erfinderische Bauelement mit einzelnen Transistoren eines diskreten Aufbaus implementiert werden kann.
Anschließend werden die zusätzlichen Regionen 17 des N-Typs mit einer hohen Störstellenkonzentration jeweils innerhalb einer Wanne 16 und ferner in der Form eines quadratischen oder eines kreisförmigen Rahmens gebildet. Bei dem gezeigten Beispiel erstrecken sich derartige Regionen bis zu den jeweiligen vergrabenen Regionen 14 derselben, obwohl dies keine strikte Erfordernis ist. Tatsächlich können sich die zusätzlichen Regionen 17 in die Wannen 16 erstrecken, ohne sich mit den vergrabenen Regionen 14 zu vermischen. Bei diesem Fall könnten sich dieselben seitwärts erstrecken, um die tiefen Kontakt- und Trenn-Regionen 15 zu berühren.
Innerhalb des Bereichs, der durch die zusätzliche Region 17 jeder Wanne 16 begrenzt ist, wird eine P&spplus;-Region, die mit 20 bezeichnet ist, gebildet, die den tiefen Körper eines MOSFET-Transistors bildet. Ähnliche P&spplus;-Regionen, die mit 21 bezeichnet sind, sind entlang der äußeren Kanten der Kontakt- und Trennregionen 15 gebildet, dieselben bilden ebenfalls tiefe Körperregionen.
Dann wird eine Schicht aus polykristallinem Silizium gebildet, die von der Chipoberfläche durch eine dünne Schicht eines dielektrischen Materials getrennt ist, und aus der die Gateelektroden des MOSFET-Transistors, die mit 22 und 23 bezeichnet sind, gebildet sind. Derartige Elektroden sind elektrisch miteinander verbunden und führen zu einem gemeinsamen Gateanschluß, der ferner einer der Bauelementeanschlüsse ist, der mit G in den Zeichnungen bezeichnet ist.
P-Typ-Regionen 24 und 25 werden als nächstes mit niedrigeren Störstellenkonzentrationen als in den Regionen 20 und 21 gebildet, um den Körper des MOSFET-Transistors vorzusehen, wobei sich dieselben quer zu ihren jeweiligen Körperregionen 20 und 21 erstrecken. Innerhalb der Körperregionen 24 und 25 werden dann N&spplus;-Regionen 26 und 27 gebildet, die die Sourceregionen der jeweiligen MOSFET-Transistoren derselben bilden.
Danach werden elektrische Verbindungswege unter Verwendung von Abscheidungs-, Maskierungs-, und Ätztechniken quer zu der vorderen Oberfläche des Chips gebildet, die mit einer Schicht aus Siliziumdioxid beschichtet ist, die mit 9 bezeichnet ist. Insbesondere werden Metallstreifen, die mit 4, 5 und 6 bezeichnet sind, gebildet. Die Streifen 4 kontaktieren ausgewählte Oberflächenbereiche des tiefen Körpers 20, des Körpers 24 und der Regionen 26 der Source, und bilden den Sourceanschluß von einem der MOSFET-Transistoren, der zu einem der Bauelementsanschlüsse, der mit 5 bezeichnet ist, geführt ist. Die Streifen 5 kontaktieren ausgewählte Oberflächenbereiche des tiefen Körpers 21, des Körpers 25 und der Source 27 des anderen der MOSFET-Transistoren, und die Streifen 6 kontaktieren oberflächlich die zusätzlichen Regionen 17. Es sei bemerkt, daß die zuletzt erwähnten Kontaktstreifen nicht streng zum Praktizieren der Erfindung in der breitesten Form derselben erforderlich sind, dieselben sind jedoch nützlich, um eine spezielle vorteilhafte Schaltungskonfiguration, die zu erklären ist, vorzusehen. Die Streifen 5 sehen zusätzlich zum oberflächlichen Kontaktieren der Körper- und Source-Regionen miteinander offensichtlich einen Kontakt mit den Basisregionen 13 durch die tiefen Kontakt- und Trenn-Regionen 15 vor. Schließlich wird eine Metallschicht auf der Unterseite des Substrats 10 gebildet, die den gemeinsamen Kollektor- und den Drain-Anschluß C des Bauelements bildet.
Bei dem gezeigten Beispiel umfaßt die integrierte Struktur eine vergrabene Region des N-Typs, die eine hohe Störstellenkonzentration aufweist und mit 30 bezeichnet ist, innerhalb der Drainregion des MOSFET-Transistors und außerhalb der getrennten Region 16, wo der Drainstrom am größten ist. Die Region 30 wird, bevor die epitaktische Schicht 11 gewachsen wird, durch Bilden einer zwischenepitaktischen Schicht und Implantieren von Störstellen des N-Typs in jenen Bereichen derselben, in denen die Drainregionen gebildet werden sollen, vorgesehen. Im Verlauf der folgenden thermischen Prozesse, mit denen die epitaktischen Schichten 11 und 12 gebildet werden, werden die implantierten Störstellen sowohl in die epitaktische Zwischenschicht als auch die erste epitaktische Schicht 11 diffundieren, um die Region 30 zu bilden. Abhängig davon, wie stark die Region 30 ein Material mit hoher Leitfähigkeit für einen Teil der Drainregion mit niedriger Leitfähigkeit einsetzt, wird der Widerstand zwischen der Drain und der Source des MOSFET-Transistors verringert.
Die integrierte Struktur, die im vorhergehenden beschrieben ist, bildet ein Bauelement, das durch die äquivalente elektrische Schaltung, die in Fig. 3 gezeigt ist, dargestellt werden kann. Bei T2 ist ein Bipolartransistor des NPN-Typs gezeigt und bei T1 und T3 sind zwei N-Kanal-MOSFET-Transistoren gezeigt.
T3 und T2 sind miteinander in einer Emitterschaltkonfiguration verbunden, und T1 ist mit T2 in einen Darlington-Konfigurationstyp geschaltet, von dem derselbe die Treiberstufe bildet und die Gateelektrode desselben mit der Gateelektrode des Transistors T3 in der Emitterschaltkonfiguration verbunden ist. Die Gateelektrode von T1, der Kollektor von T2 bzw. die Source von T3, die mit G, C und S bezeichnet sind, bilden die Anschlüsse des integrierten Bauelements.
Wie es offensichtlich ist, werden die Emitter- und Basis-Regionen von T2 durch die Regionen gebildet, die bei 14 bzw. 13 in Fig. 2 gezeigt sind, und die Kollektorregion von T2 ist im wesentlichen durch die Bereiche der epitaktischen Schicht 11 und das Substrat 10 gebildet, die unter der Basisregion 13 liegen. Die Sourceregion von T3 besteht aus der N&spplus;-Region, die mit 26 bezeichnet ist, die oberflächlich mit den Regionen des Körpers 24 und des tiefen Körpers 20 durch den Metallstreifen 4 verbunden ist, der mit dem Anschluß S des Bauelements verbunden ist. Die Drainregion von T3 besteht aus dem Bereich der epitaktischen Schicht 12, der unter der tiefen Körperregion 20 liegt, und an die Emitterregion 14 angrenzt. Die Sourceregion von T1 besteht aus der N&spplus;-Region 27, die oberflächlich mit der tiefen Körperregion 21 und der tiefen Kontakt- und Trenn-Region 15 durch den Metallstreifen 5 verbunden ist. Die Drainregion von T1 besteht aus den Bereichen der epitaktischen Schichten 12 und 11, die unter den Körper- und tiefen Körperregionen 25 und 21 liegen, sowie aus der Region 30 und dem darunterliegenden Substrat 10. Der gemeinsame Kollektoranschluß von T2 und der Drainanschluß von T1 bilden den Anschluß C des Bauelements, und die Gateelektroden 22 und 23 der MOSFET-Transistoren T3 bzw. T1 sind miteinander verbunden und bilden den Anschluß G des Bauelements.
Mit dem Bauelement, das hierin beschrieben ist, sind die Erfindungsziele vollständig erreicht. Insbesondere wurde herausgefunden, daß die Verstärkung des Bipolartransistors T2 sogar bei groben Strömen praktisch konstant gehalten werden kann. Es wird angenommen, daß dies der zusätzlichen N&spplus;- Region 17 zugerechnet werden kann, die die Bildung von parasitären Komponenten zwischen der Körperregion 24 und der Trennregion 15 verhindert, die sonst Strom von der Basis von T2 ziehen würden. Außerdem gewährleistet der MOSFET-Transistor T1 eine gleichzeitige Spannungssteuerung über den einzelnen Anschluß G der zwei Komponenten T2 und T3 der Emitterschaltkonfiguration.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind außerdem T1 und T2 derart aufgebaut und verbunden, wie es in der vorher erwähnten Europäischen Anmeldung gelehrt wird, um ein Bauelement des Darlinton Typs vorzusehen, bei dem der Serienwiderstand der Treiberstufe besonders niedrig ist. Das resultierende Drei-Anschluß-Bauelement ist schließlich extrem kompakt, weist eine im wesentlichen konstante Verstärkung sogar bei großen Strömen auf, und kann vorteilhaft bei jenen Anwendungen verwendet werden, bei denen ein relativ großer Strom schnell geschaltet werden muß.
Um weiter die Schaltgeschwindigkeit des Bauelements zu verbessern, können verschiedene Anordnungen vorgesehen werden, die bekannt sind. In Fig. 4, in der ähnliche Komponenten zu denselben in Fig. 3 durch die gleichen Bezugssymbole be zeichnet sind, wurden zu der im vorhergehenden beschriebenen Struktur einige Komponenten hinzugefügt, die unter Verwendung von bekannten Techniken auf dem gleichen Siliziumchip integriert werden können. Insbesondere sind dies eine Zener-Diode, die zwischen den Sourceanschluß von T3 und den Basiskontakt von T2 geschaltet ist, der sowohl in Fig. 4 als auch in Fig. 2 mit A bezeichnet ist; und zwei Widerstände R1 und R2, die zwischen die Basis von T2 und die Source von T3 bzw. den Emitter von T2 geschaltet sind. Die Verwendung der Metallschicht 6 ist nun vollständig offensichtlich. Tatsächlich funktioniert dieselbe, um den Emitter von T2, d. h. die N&spplus;-Region 14, mit den Widerständen R1 und R2 durch die zusätzliche Region 17 zu verbinden. Es sei bemerkt, daß zwei Dioden, die mit D1 und D2 bezeichnet sind, ferner in Fig. 4 gezeigt sind, die zwischen den Source- und den Drain-Anschluß des MOSFET-Transistors T1 bzw. T3 geschaltet sind, und inhärent aus der MOSFET-Transistorstruktur dieser Art resultieren. Das Schaltungssymbol für die zwei Dioden ist ferner in Fig. 2 für eine zweckmäßige Position der Regionen gezeigt, die die Anoden bzw. Kathoden derselben bilden.
Ein Bauelement, das für noch schnellere Schaltanwendungen geeignet ist, ist durch den Strukturquerschnitt von Fig. 5, und die äquivalente elektrische Schaltung desselben in Fig. 6 dargestellt. Das Bauelement weist ein erstes und ein zweites Transistorpaar, wobei das erste bipolar ist und das zweite ein MOSFET-Paar ist, die miteinander in der Emitterschaltkonfiguration verbunden sind und sehr ähnlich zu denselben sind, die in den Fig. 2 und 4 gezeigt sind, und einen MOSFET-Treibtransistor auf, der sehr ähnlich zu dem MOSFET- Treibtransistor von Fig. 2 und 4 ist. In Fig. 6 sind die Komponenten des ersten und des zweiten Paars durch die gleichen Bezugsziffern und Symbole wie in Fig. 4 jeweils mit einem angefügten Suffix "1" und "2" bezeichnet, und die zu den in Fig. 4 äquivalenten Komponenten sind durch die gleichen Bezugsziffern und Symbole, die mit Strich versehen sind, bezeichnet. In Fig. 5 sind lediglich die Bezugssymbole für die Transistoren gezeigt, die lediglich mit dem Kollek tor- bzw. Drain-Regionen erscheinen, plus wenigen weiteren Bezugnahmen, die in Fig. 6 verwendet werden.
Die zwei Emitterschaltkonfigurationen sind miteinander in eine Kaskade geschaltet. Insbesondere bestehen die Kollektoranschlüsse der zwei Bipolartransistoren T21 und T22 aus der gleichen Metallschicht, die sich quer zu der Oberfläche des Substrats erstreckt, und bilden einen Anschluß C' des Bauelements; der Sourceanschluß S1 des MOSFET-Transistors in dem ersten Paar, der mit T31 bezeichnet ist, ist mit dem Basisanschluß des Bipolartransistors T22 in dem zweiten Paar verbunden. Der Sourceanschluß S2 des MOSFET-Transistors in dem zweiten Paar, der mit T32 bezeichnet ist, bildet ebenfalls einen Anschluß des Bauelements, der mit S' bezeichnet ist. Der MOSFET-Treibtransistor T1' ist mit seinem Drainanschluß mit dem gemeinsamen Kollektoranschluß der Bipolartransistoren in beiden Paaren verbunden, wobei der Sourceanschluß A' desselben mit dem Basisanschluß des Bipolartransistors T21 in dem ersten Paar verbunden ist, und wobei die Gateelektrode desselben mit den Gateelektroden der MOSFET- Transistoren T31 und T32 in beiden Paaren sowie mit einem dritten Anschluß des Bauelements, der mit G' bezeichnet ist, verbunden ist. Die verschiedenen Komponenten in dem Diagramm von Fig. 6 können ohne weiteres in Fig. 5 aus der vorhergehenden Beschreibung der Fig. 2 und unter Zuhilfenahme der eingetragenen Bezugssymbole identifiziert werden.

Claims

1. Ein Bauelement, das mindestens ein Transistorpaar aufweist, nämlich einen Bipolartransistor und einen MOS- FET-Transistor, die in eine Emitterschaltkonfiguration geschaltet sind und auf einem Chip eines Halbleitermaterials integriert sind, wobei das Bauelement folgende Merkmale aufweist:

ein Substrat (10) des N-Typs, das eine hohe Störstellenkonzentration aufweist;

mindestens eine Schicht (11, 12) des N-Typs, die über dem Substrat (10) liegt und eine niedrigere Störstellenkonzentration als das Substrat aufweist, wobei eine derartige Schicht (11, 12) und ein derartiges Substrat (10) die Kollektorregion des Bipolartransistors (T2) in dem Paar aufweisen;

eine Metallschicht (28), die sich auf der der Schicht (11, 12) gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats (10) erstreckt und den Kollektoranschluß (C) des Bipolartransistors (T2) bildet;

eine Region (13) des P-Typs, die eine niedrige Störstellenkonzentration aufweist, wobei dieselbe in der N-Typ-Schicht (11, 12) vergraben ist und die Basisregion des Bipolartransistors (T2) in dem Paar aufweist;

eine Trennregion (15) des P-Typs, die eine hohe Störstellenkonzentration aufweist und sich von der vorderen Oberfläche des Chips, d. h. von der dem Kollektoranschluß gegenüberliegenden Oberfläche des Chips, bis zu der Kante der Basisregion (13) erstreckt, wo durch eine getrennte Region (16) des N-Typs, die die Drainregion des MOSFET-Transistors (T3) in dem Paar aufweist, nach innen begrenzt ist;

eine elektrisch leitfähige Einrichtung (5), die die Oberfläche der Trennregion (15) kontaktiert und den Basisanschluß (B, A) des Bipolartransistors in dem Paar aufweist;

eine vergrabene Region (14) des N-Typs, die eine hohe Störstellenkonzentration aufweist, die einen Übergang mit der Basisregion (13) bildet und die Emitterregion des Bipolartransistors (T2) in dem Paar aufweist;

eine Region (20, 24) des P-Typs, die sich von der vorderen Oberfläche des Chips in die getrennte Region (16) erstreckt und den Kanal des MOSFET-Transistors (T3) in dem Paar aufweist;

eine Region (26) des N-Typs, die eine hohe Störstellenkonzentration aufweist, die sich von der vorderen Oberfläche des Chips in der Region (20, 24) des P- Typs, die den Kanal des MOSFET-Transistors (T3) und die Sourceregion des MOSFET-Transistors (T3) in dem Paar aufweist;

eine elektrisch leitfähige Einrichtung (4), die die Oberfläche der Sourceregion (26) kontaktiert und den Sourceanschluß (S) des MOSFET-Transistors aufweist;

einen Streifen (22) eines elektrisch leitfähigen Materials, der über dem Kanal liegt und von der vorderen Oberfläche des Chips durch eine Schicht eines isolierenden Materials isoliert ist, und der die Gateelektrode (G) des MOSFET-Transistors aufweist;

wobei der Kollektoranschluß (C) des Bipolartransistors (T2), der Sourceanschluß (S) und die Gateelektrode (G) des MOSFET-Transistors (T3) in dem Paar die Anschlüsse des Bauelements bilden;

gekennzeichnet durch

eine zusätzliche Region (17) des N-Typs, die eine hohe Störstellenkonzentration aufweist und sich von der vorderen Oberfläche des Chips in die getrennte Region (16) des N-Typs erstreckt und die Region (20, 24) des P-Typs umgibt, die den Kanal aufweist;

einen MOSFET-Treibtransistor (T1), der auf dem Chip des Halbleitermaterials integriert ist, wobei der Drainanschluß desselben mit dem Kollektoranschluß (C) des Bipolartransistors verbunden ist, wobei der Sourceanschluß (S) desselben mit dem Basisanschluß (A) des Bipolartransistors (T2) verbunden ist, und wobei die Gateelektrode desselben mit der Gateelektrode des MOSFET-Transistors (T3) in der Emitterschaltkonfiguration verbunden ist;

eine nach außen gerichtete Region (21, 25) des P-Typs, die den Kanal des MOSFET-Treibtransistors (T1) aufweist, und die sich von der vorderen Oberfläche des Chips in die N-Typ-Schicht (12) in der Nähe der nach außen gerichteten Kante der Trennregion (15) erstreckt;

eine Region (27) des N-Typs, die eine hohe Störstellenkonzentration aufweist und sich von der vorderen Oberfläche des Chips in die nach außen gerichtete Region (21, 25) des P-Typs erstreckt, und die die Sourceregion des MOSFET-Treibtransistors (T1) aufweist;

einen Streifen (23) eines elektrisch leitfähigen Materials, der über dem Kanal des MOSFET-Treibtransistors (T1) liegt und von der vorderen Oberfläche des Chips durch eine Schicht eines isolierenden Materials isoliert ist und die Gateelektrode des MOSFET-Treibtransistors (T1) aufweist;

eine Region, die Teil der N-Typ-Schicht (11, 12) ist, die über dem Substrat (10) liegt, wobei dieselbe durch die nach außen gerichtete Region (21, 25) des P-Typs und das Substrat (10) begrenzt ist, und mit dem letzteren die Drainregion des MOSFET-Treibtransistors (T1) bildet; und

eine elektrisch leitfähige Einrichtung für eine Verbindung zwischen den Gateelektroden (22, 23) der zwei MOSFET-Transistoren (T1, T3) und zwischen der Sourceregion (27) des Treib-MOSFET-Transistors (T1) auf der vorderen Oberfläche des Chips und dem Basisanschluß (B, A) des Bipolartransistors (T2);

wobei der Drainanschluß des Treib-MOSFET-Transistors (T1) durch die gleiche Metallschicht (28) gebildet ist, die den Kollektoranschluß (C) des Bipolartransistors (T2) bildet.

2. Ein Bauelement gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe innerhalb der Region, die ein Teil der N-Typ-Schicht (11, 12) ist, die die Drainregion des MOSFET-Treibtransistors (T1) bildet, eine vergrabene Region (30) des N-Typs mit einer hohen Störstellenkonzentration aufweist.

3. Ein Bauelement gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzliche Region (17) des N- Typs sich bis zu der vergrabenen Region (14) des N- Typs erstreckt.

4. Ein Bauelement gemäß Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß dasselbe ein erstes (T21, T31) und ein zweites (T22, T32) Transistorenpaar in der Emit terschaltkonfiguration aufweist, und wobei die Kollektoranschlüsse der Bipolartransistoren in beiden Paaren aus der gleichen Metallschicht (28) gebildet sind, die sich auf der gegenüberliegenden Oberfläche des Substrats (10) erstreckt, wobei der Sourceanschluß (S1) des MOSFET-Transistors (T31) in dem ersten Paar mit dem Basisanschluß des Bipolartransistors (T22) in dem zweiten Paar verbunden ist, wobei der Drainanschluß des MOSFET-Treibtransistors (T1') mit den Kollektoranschlüssen (C') des Bipolartransistors in beiden Paaren verbunden ist, der Sourceanschluß desselben mit dem Basisanschluß (A') des Bipolartransistors (T21) in dem ersten Paar verbunden ist, und die Gateelektrode desselben mit den Gateelektroden (G') des MOSFET-Transistors in beiden Paaren verbunden ist, und wobei der gemeinsame Kollektoranschluß (C') der Bipolartransistoren in beiden Paaren, der Sourceanschluß (S2) des MOSFET-Transistors (T32) in dem zweiten Paar und die gemeinsamen Gateelektroden (G1) der MOSFET-Transistoren die Anschlüsse des Bauelements bilden.