JPS6132823B2 - - Google Patents

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JPS6132823B2
JPS6132823B2 JP51021709A JP2170976A JPS6132823B2 JP S6132823 B2 JPS6132823 B2 JP S6132823B2 JP 51021709 A JP51021709 A JP 51021709A JP 2170976 A JP2170976 A JP 2170976A JP S6132823 B2 JPS6132823 B2 JP S6132823B2
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JP
Japan
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transistor
semiconductor region
semiconductor
collector
type
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JP51021709A
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Japanese (ja)
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JPS52104877A (en
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Shunpei Yamazaki
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TDK Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバイポーラ半導体装置、特にPNP型ト
ランジスタおよびNPN型トランジスタを一体化
せしめた構造に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a bipolar semiconductor device, particularly to a structure in which a PNP type transistor and an NPN type transistor are integrated.

本発明は、さらに詳しく言うと、逆方向に動作
する少くとも1つの垂直トランジスタにおけるベ
ース領域(以下ベースという)として働く一導電
型の第1の半導体領域とコレクタ領域(以下コレ
クタという)として働くベース上の低不純物濃度
の逆導電型の第2の半導体領域とを有する半導体
装置において、第2の半導体領域と同様の半導体
領域をベースとして、動作させる少くとも1つの
正方向に動作する垂直トランジスタ(以下ノーマ
ルトランジスタすなわちNTRという)を設けた
半導体装置に関するものである。
More specifically, the present invention provides a first semiconductor region of one conductivity type serving as a base region (hereinafter referred to as base) and a base serving as a collector region (hereinafter referred to as collector) in at least one vertical transistor operating in the opposite direction. a second semiconductor region of an opposite conductivity type with a low impurity concentration, and at least one vertical transistor operating in the forward direction ( The present invention relates to a semiconductor device provided with a normal transistor (hereinafter referred to as NTR).

加えて、本発明は前記した第2の半導体領域ま
たはそれと同様の領域の上部または上面に、シヨ
ツトキ型電極を設けたものである。
In addition, the present invention provides a shotgun type electrode on the top or top surface of the second semiconductor region or a similar region.

従来、PNP型トランジスタおよびNPN型トラ
ンジスタを相補に使用するために一体化した構造
の代表例としてIIL(Integrated Injection
Logic)が知られている。このIILは、PNP型の横
方向(ラテラル型)のトランジスタおよび逆方向
に動作する垂直トランジスタ(以下にインバーテ
ツドトランジスタを略してITRという)構造の
NPN型トランジスタを組合せて一体化したもの
とされている。このIILに関しては、例えば特公
昭49−35030号公報にモノリシツク集積回路とし
て示されている。さらに例えば英文文献IEEE
Jounal of Solid−State Circuits、Oct1973 332
−337頁にIILをスタテイツク型バイポーラメモリ
に応用した例が示されている。これらはいずれも
定電流源をPNP型ラテラルトランジスタにより得
ている。このためベース接地の電流増巾率アルフ
アαは小さく、このためこのIILは多くの特徴を
有するにもかかわらず、十分な定電流源として動
作しないという重大な欠点があることがわかつ
た。これは特にベース巾が拡散の深さ(一般に1
〜2μ)により決められるのみならず、ベース長
がフオトマスクのフオトエツチングの巾により決
められるため、3−10μという長さを有すること
に原因があることがわかつた。
Conventionally, IIL (Integrated Injection
Logic) is known. This IIL has a PNP-type lateral transistor and a vertical transistor (hereinafter referred to as an inverted transistor, ITR) structure that operates in the opposite direction.
It is said to be an integrated combination of NPN transistors. This IIL is shown as a monolithic integrated circuit in, for example, Japanese Patent Publication No. 49-35030. Furthermore, for example, the English literature IEEE
Journal of Solid-State Circuits, Oct1973 332
An example of applying IIL to static bipolar memory is shown on page 337. In both of these, the constant current source is obtained using a PNP type lateral transistor. For this reason, the current amplification factor alpha α for a grounded base is small, and it was found that this IIL, despite having many features, has a serious drawback in that it does not function as a sufficient constant current source. This is especially true if the base width is the same as the diffusion depth (generally 1
It was found that the base length is determined not only by the width of the photoetching of the photomask, but also by the length of 3-10μ.

同時に、従来のIILは一般に電力・遅延時間程
が小さいといわれながらも、その周波数応答速度
がおそく、実用上の大きな欠点とされていた。本
発明は、このような欠点は、前記した電流源の構
造のみではなく、ITRのコレクタとベースとの寄
生容量や、コレクタ領域の小数キヤリアの消滅に
時間がかかるためであることを見い出した。
At the same time, although conventional IIL is generally said to have low power and delay time, its frequency response speed is slow, which is considered a major drawback in practical use. The present invention has discovered that such a drawback is caused not only by the structure of the current source described above, but also by the parasitic capacitance between the collector and base of the ITR and the fact that it takes time for fractional carriers in the collector region to disappear.

本発明は、かかる欠点を同時に除去せんとした
ものであつて、PNP型トランジスタの電流源に十
分な余裕をもたせることにより、その周波の応答
速度をはやめるとともに、その製造を、容易に制
御性がよく実施せしめることを目的としたもので
あり、以下に本発明の構造を図面に従つてその製
造工程にてらし合せて説明する。
The present invention aims to eliminate these drawbacks at the same time, and by providing a sufficient margin for the current source of the PNP transistor, the frequency response speed can be increased, and the manufacturing process can be easily controlled. The structure of the present invention will be explained below with reference to the drawings and its manufacturing process.

第1図は本発明の目的とする基本動作の構成を
示す回路図である。第1図Aは一般的な相補型ト
ランジスタの一例であるが、定電流源としてのト
ランジスタ2は、例えばPNP型を有し、エミツタ
は端子4、ベースは端子7、コレクタは端子1に
接続されている。また、このコレクタ1は他の相
補型トランジスタすなわちNPN型トランジスタ
3のベースに接続されており、同時に信号の入力
端子5を有している。このNPNトランジスタは
エミツタが端子8を、コレクタが例えば2つ有
し、端子6,6′に接続されている。
FIG. 1 is a circuit diagram showing the configuration of the basic operation aimed at by the present invention. FIG. 1A shows an example of a general complementary transistor, and the transistor 2 as a constant current source has, for example, a PNP type, and the emitter is connected to terminal 4, the base is connected to terminal 7, and the collector is connected to terminal 1. ing. The collector 1 is connected to the base of another complementary transistor, that is, an NPN transistor 3, and also has a signal input terminal 5. This NPN transistor has a terminal 8 at its emitter and, for example, two collectors, which are connected to terminals 6 and 6'.

第1図Bは、PNPトランジスタ2のベースと
NPNトランジスタ3のエミツタとが、共通接続
された接地構造を有している。加えて、トランジ
スタ3のコレクタに対し、シヨツトキ型電極を形
成させることにより等価的にシヨツトキ型ダイオ
ート10,10′を2個設け、このダイオート1
0,10′を経て出力端子6,6′に接続されてい
る。この回路構成は、いわゆる、IIL構造であつ
て、かつシヨツトキコレクタを有する代表的な回
路の1例である。
Figure 1B shows the base of PNP transistor 2 and
The emitters of the NPN transistors 3 have a common ground structure. In addition, two Schottky type diodes 10, 10' are equivalently provided by forming a Schottky type electrode on the collector of the transistor 3, and the diode 1
It is connected to output terminals 6 and 6' via terminals 0 and 10'. This circuit configuration is an example of a typical circuit having a so-called IIL structure and a shot collector.

第1図Cは、複数個、例えば2個のPNP型トラ
ンジスタ2,2′に対しエミツタ入力端子4,
4′を設け、これらのエミツタをシヨツトキ型、
またはベース上に気相法により集積したP+型の
半導体層により設けたものである。このため、ト
ランジスタ2,2′のベースに記号を設けた。そ
れぞれのコレクタに対し、この回路においては共
通の入力端子5を設けると共に、NPN型トラン
ジスタ3,3′にそれぞれ独立にコレクタを設
け、そのコレクタに対しシヨツトキ型電極を設け
ることにより等価的にシヨツトキ型ダイオートを
形成せしめたものである。もちろん、このC図の
回路は実用性を考慮し、入力端子5、インジエク
タ入力端子4,4′および出力端子6,6′の数お
よびその回路構成は設計の必要に応じて変形すれ
ばよい。このように、本発明は、NPN型トラン
ジスタのエミツタ、ベースおよびコレクタが
N+PNN+構造のみならず、N+PNMの構造を有せ
しめることにあり、加えて、PNP型トランジスタ
のエミツタ、ベース、コレクタがP+NP構造のみ
ならずMNP構造をも有せしめたことにある。も
ちろんMとはシヨツトキ型電極を意味し、実質的
にここではP+の半導体層に対応した接合を形成
する状態を意味する。
FIG. 1C shows emitter input terminals 4 and 2 for a plurality of, for example, two PNP transistors 2 and 2'.
4', and these emitters are shot-type,
Alternatively, it is provided by a P + type semiconductor layer integrated on the base by a vapor phase method. For this reason, symbols are provided at the bases of transistors 2 and 2'. In this circuit, a common input terminal 5 is provided for each collector, and a collector is provided independently for each of the NPN transistors 3 and 3', and a shot-type electrode is provided for the collector, thereby equivalently forming a shot-type transistor. This is what formed a diode. Of course, the circuit shown in Fig. C may be designed in consideration of practicality, and the number of input terminals 5, injector input terminals 4, 4', and output terminals 6, 6', and the circuit configuration thereof may be modified according to the needs of the design. In this way, the present invention allows the emitter, base and collector of an NPN transistor to
In addition, the emitter, base , and collector of a PNP transistor have not only a P + NP structure but also an MNP structure. be. Of course, M means a Schottky type electrode, which essentially means here a state in which a junction corresponding to the P + semiconductor layer is formed.

以上の第1図の回路構成において、1つの特徴
は少なくとも1つのPNPトランジスタ2のコレク
タは他の少なくとも1つのNPNトランジスタ3
のベースに連結されている。さらにこの相補構成
のトランジスタ例えばIIL構造においては、この
トランジスタ3のベース上にはコレクタ領域また
はエミツタが必ずITRまたはNTRとして設けら
れていることである。本発明の構造はかかる回路
構成において、これまで知られているIIL構造を
より製造しやすく、かつその周波数の応答速度を
はやめることを成就したもので、以下図面に従つ
て、本発明の実施例の製造方法および構造を説明
する。
In the above circuit configuration of FIG. 1, one feature is that the collector of at least one PNP transistor 2 is connected to at least one other NPN transistor 3.
is connected to the base of Furthermore, in a transistor of this complementary configuration, for example, an IIL structure, a collector region or emitter is always provided on the base of the transistor 3 as an ITR or NTR. The structure of the present invention has succeeded in making the previously known IIL structure easier to manufacture and reducing its frequency response speed in such a circuit configuration. An example manufacturing method and structure will be described.

第2図は、本発明の一実施例を示すもので第1
図に示された回路構成のうち特に第1図Aにおい
て端子7,8を共通接続し、かつBに示す如く接
地せしめたいわゆるIIL構造を作製する一例であ
る。しかし、もちろん本発明構造は第1図に示さ
れた他の回路またはその応用回路にもそのまま適
用してもよい。
FIG. 2 shows one embodiment of the present invention.
This is an example of fabricating a so-called IIL structure in which the terminals 7 and 8 in FIG. 1A are commonly connected and grounded as shown in FIG. 1B among the circuit configurations shown in the figures. However, of course, the structure of the present invention may also be applied as is to other circuits shown in FIG. 1 or to circuits to which they are applied.

第2図Aにおいて、一導電型の半導体基板10
例えばPまたはP-型に対し、半導体の高不純物
濃度のN+型のうめこみ層11を選択的に設計上
必要な大きさに熱拡散法で形成する。さらに、隣
接する領域またはTTL(Tranststor Transistor
Logic)に必要な同一半導体基板の領域との間の
フイールド絶縁物13の下側となる領域にイオン
注入法または熱拡散法によりP+型の不純物を注
入してチアネルカツト32を形成した。この後こ
れら基板上にP型の導電型を有し、その不純物濃
度が1014〜1018cm-3の単結晶の第1の半導体領域
12を0.2〜3μの厚さにエピタキシアル成長さ
せると共に、この第1の半導体領域12上にN型
の導電型を有しその不純物濃度が1013〜1017cm-3
の単結晶の第2の半導体領域26を0.2〜3μの
厚さに形成させる。このNまたはN-型の第2の
半導体領域は、第1の半導体領域12の上部に対
しイオン注入その他の方法により不純物を注入ま
たは拡散して形成してもよい。しかし、本発明の
主なる目的をより効果的に成就するにはその不純
物濃度は第1の半導体領域12が1016〜1018cm-3
であり、第2の半導体領域26は1014〜1016cm-3
であつた。この後この第2の半導体領域26の上
部に酸化膜または窒化膜の複合膜からなる酸化性
気体または酸化物に対し、マスク作用を有する被
膜を選択的に形成し、選択酸化(局部酸化)を行
う。この結果、半導体領域12、26の一部が絶
縁物に変換し、一部を埋置させたフイールド絶縁
物13が形成される。このフイールド絶縁物を形
成する工程は例えば本発明者の出願である、特願
昭45−88430号(特公昭55−20381号公報)また
は、特願昭45−113252号(特公昭51−36989号公
報)に詳記されている。
In FIG. 2A, a semiconductor substrate 10 of one conductivity type
For example, in contrast to P or P - type, an N + type buried layer 11 with a high impurity concentration of semiconductor is selectively formed to a size required for the design by a thermal diffusion method. In addition, adjacent regions or TTL (Tranststor Transistor
A channel cut 32 was formed by implanting a P + type impurity into a region under the field insulator 13 between the region of the same semiconductor substrate required for Logic) by ion implantation or thermal diffusion. Thereafter, a single crystal first semiconductor region 12 having a P-type conductivity type and an impurity concentration of 10 14 to 10 18 cm -3 is epitaxially grown on these substrates to a thickness of 0.2 to 3 μm. , the first semiconductor region 12 has an N-type conductivity type and its impurity concentration is 10 13 to 10 17 cm -3
A single crystal second semiconductor region 26 is formed to have a thickness of 0.2 to 3 μm. This N or N - type second semiconductor region may be formed by implanting or diffusing impurities into the upper part of the first semiconductor region 12 by ion implantation or other methods. However, in order to more effectively achieve the main object of the present invention, the impurity concentration in the first semiconductor region 12 should be 10 16 to 10 18 cm -3
and the second semiconductor region 26 is 10 14 to 10 16 cm -3
It was hot. Thereafter, a film made of a composite film of an oxide film or a nitride film and having a masking effect against oxidizing gas or oxide is selectively formed on the second semiconductor region 26 to perform selective oxidation (local oxidation). conduct. As a result, a portion of the semiconductor regions 12 and 26 is converted into an insulator, and a partially buried field insulator 13 is formed. The step of forming this field insulator is, for example, Japanese Patent Application No. 45-88430 (Japanese Patent Publication No. 55-20381) or Japanese Patent Application No. 45-113252 (Japanese Patent Publication No. 51-36989) filed by the present inventor. Details are given in the official gazette).

さらに、うめこみ層11に接触した引き出し層
14を選択拡散により形成した。もちろん、この
引き出し層14とこの埋置した絶縁物13によつ
てかこまれた半導体領域12,26との境界に対
しても選択的に埋置した絶縁物を設けてもよい。
フイールド絶縁物13の上層と第2の半導体領域
26の上層とが概略同一平面となる処理は必要に
応じてほどこせばよい。以上の工程によつて第1
図Aの構造を得た。
Furthermore, the extraction layer 14 in contact with the recessed layer 11 was formed by selective diffusion. Of course, the buried insulator may also be selectively provided at the boundary between the lead layer 14 and the semiconductor regions 12 and 26 surrounded by the buried insulator 13.
A process for making the upper layer of the field insulator 13 and the upper layer of the second semiconductor region 26 substantially on the same plane may be performed as necessary. Through the above steps, the first
The structure shown in Figure A was obtained.

さらに、第4のフオトリングラフイーにより第
2の半導体領域26の一部にP+の半導体領域2
4,24′を設け、この半導体領域24,24′の
底面は半導体領域12に密接させている。かくし
て、第2の半導体領域26は、少くともふたつ
(この場合は3つ)の半導体領域17,26,2
6′に電気的に分離して形成される構造となつ
た。図面Bにおいて、第2の半導体領域26,2
6′はITRとして動作するトランジスタのコレク
タとして働く領域を構成している。もちろん、こ
のトランジスタのエミツタ領域(以下エミツタと
いう)はうめこみ層11が作用する。加えて、こ
の第2の半導体領域26のその他のひとつの領
域、すなわち実質的に同一不純物濃度を有し、か
つ同一導電型の領域17がNTRのベースとして
動作させうる。もちろん、このNTRのコレクタ
は、第1の半導体領域12が作用する。
Furthermore, a P + semiconductor region 2 is formed in a part of the second semiconductor region 26 by the fourth photorinography.
4 and 24' are provided, and the bottom surfaces of these semiconductor regions 24 and 24' are brought into close contact with the semiconductor region 12. Thus, the second semiconductor region 26 includes at least two (in this case three) semiconductor regions 17, 26, 2
The structure is such that it is electrically isolated from 6'. In drawing B, the second semiconductor region 26,2
6' constitutes a region that functions as a collector of a transistor that operates as an ITR. Of course, the recessed layer 11 acts on the emitter region (hereinafter referred to as emitter) of this transistor. In addition, another region of the second semiconductor region 26, that is, the region 17 having substantially the same impurity concentration and the same conductivity type, can be operated as the base of the NTR. Of course, the first semiconductor region 12 acts as the collector of this NTR.

さらに、第1図Cにおいて、半導体領域17の
上内部に逆の導電型であるP+型を有する、第3
の半導体領域を1017〜1020cm-3の不純物濃度で形
成してエミツタ19とした。加えて第2の半導体
領域26,26′の上内部に同一導電型であるN+
型の第4の領域を設け、これをITRのコレクタ1
6,16′とした。最後にこれらの領域19,2
4,16,24′,16′および引き出し層14に
対し、アルミニユーム等のオーム接触をする電
極・リード20,20′,22,21を形成して
第2図Cを得た。
Furthermore, in FIG .
The emitter 19 was formed by forming a semiconductor region with an impurity concentration of 10 17 to 10 20 cm -3 . In addition, an N +
Create a fourth area of the mold and call it collector 1 of the ITR
It was set to 6,16'. Finally these areas 19,2
Electrodes/leads 20, 20', 22, 21 made of aluminum or the like were formed to make ohmic contact with 4, 16, 24', 16' and the lead-out layer 14, thereby obtaining the structure shown in FIG. 2C.

以上の製造工程より明らかな如く、本発明は
NPN型のITRを、エミツタ11、ベース12、コ
レクタ26,26′,16,16′で設け、さら
に、PNP型のNTRをエミツタ19、ベース17
およびコレクタ12で設けたことにより、第1図
に示された回路をきわめて小さな面積に種々の半
導体領域を互いに併用させて成就したものであ
る。特にこれまで不可能とされていたPNP型トラ
ンジスタをラテラル型ではなく、NTRの構造と
し加えて、このベースを低不純物濃度で形成する
ことにより、このトランジスタの周波数応答速度
をきわめて高くした容量に余裕のある、かつ製造
が容易な構造としたことはきわめて大きな特徴で
ある。さらに本発明はNPN型トランジスタのベ
ース12上には低不純物濃度の第2の半導体領域
26,26′を設けることにより、寄生容量の軽
減、ひいては高周波動作を可能としたものであ
る。なお、第2図Cにおいて明らかな如く、入力
端子23,23′は高不純物濃度の半導体領域2
4,24′に密接しており、接触抵抗の軽減を求
めている。同時に半導体領域17と引き出し層1
4との境界面30を互いに密接せしめることによ
り、第1図Aにおける端子7,8を互いに接続さ
せたが、この構造はこの境界にフイールド絶縁物
を埋置させて分離してもよく、それは設計上好ま
しい方式にすればよい。この点が、従来知られた
るIIL構造例えば特公昭49−35030において、ラテ
ラル型トランジスタ方式はかかる自由度は全くな
いことを考慮すると、きわめて大きな特長の1つ
である。
As is clear from the above manufacturing process, the present invention
NPN type ITR is provided at emitter 11, base 12, collector 26, 26', 16, 16', and PNP type NTR is installed at emitter 19 and base 17.
By providing the collector 12 and the collector 12, the circuit shown in FIG. 1 can be realized in an extremely small area by using various semiconductor regions in combination. In particular, by adding an NTR structure to the PNP transistor instead of a lateral type, which had previously been considered impossible, and forming the base with a low impurity concentration, the frequency response speed of this transistor is extremely high. A very important feature is that it has a structure that is easy to manufacture. Further, in the present invention, by providing second semiconductor regions 26 and 26' with low impurity concentration on the base 12 of the NPN transistor, parasitic capacitance can be reduced and high frequency operation can be achieved. As is clear from FIG. 2C, the input terminals 23 and 23'
4 and 24', and a reduction in contact resistance is required. At the same time, the semiconductor region 17 and the extraction layer 1
Although the terminals 7 and 8 in FIG. 1A are connected to each other by bringing the interface 30 with 4 into close contact with each other, this structure may be separated by embedding a field insulator at this boundary; Any method suitable for design may be used. This point is one of the most significant advantages, considering that in conventional IIL structures, such as Japanese Patent Publication No. 49-35030, the lateral transistor system has no such degree of freedom.

かくの如き本発明の構造とすることにより、
PNP型トランジスタのベースは、ラテラル型PNP
トランジスタに比較してベース17の厚さを1/10
0〜1/3の0.01〜1μの厚さにうすくすることが可
能となつた。加えて、ベース17およびエミツタ
19の面積はこれまでに比較してフオトリングラ
フイーにより一義的に決定できるという設計上の
自由度を有している。そのため、定電流域として
使用するNTRの電流容量、周波数応答速度を向
上せしめることが可能となり、ベース接地の増巾
率α(アルフア)は、これまでの0.4に比較して
0.9〜0.99にまで高めることが可能となつた。
By having the structure of the present invention as described above,
The base of a PNP transistor is a lateral PNP
The thickness of the base 17 is 1/10 compared to the transistor.
It has become possible to reduce the thickness to 0.01 to 1μ, which is 0 to 1/3. In addition, the area of the base 17 and the emitter 19 can be uniquely determined by photorinography, which provides a greater degree of freedom in design than in the past. Therefore, it is possible to improve the current capacity and frequency response speed of NTR used as a constant current region, and the base grounding amplification factor α (alpha) is lower than the previous 0.4.
It became possible to increase it to 0.9-0.99.

さらに図面より明らかな如く、このPNP型の
NTRのコレクタ12はその底面がうめこみ層1
1に大面積で接しているため、入力端子24,2
4′よりの入力信号により接地に容易に電流を流
し去ることが可能となつた。さらに加えて、この
実施例においては、半導体領域26,26′,1
7を同一半導体層を互いに24,24′により分
離して作成するためこの構造を形成するのに必要
なフオトリングラフイーのパターンの種類は6〜
7枚でよく、従来8〜9枚必要であつたことを考
慮するときわめて簡単な構造を有していることが
わかる。
Furthermore, as is clear from the drawing, this PNP type
The NTR collector 12 has a buried layer 1 on its bottom surface.
Since the input terminals 24 and 2 are in contact with 1 in a large area,
The input signal from 4' makes it possible to easily drain the current to ground. Additionally, in this embodiment, semiconductor regions 26, 26', 1
Since 7 is made by separating the same semiconductor layer from each other by 24 and 24', the types of photolithography patterns required to form this structure are 6 to 7.
It can be seen that it has an extremely simple structure, considering that only seven pieces are required, whereas conventionally eight to nine pieces were required.

第2図Cにおいて、NPN型のITRのベース12
上のコレクタ26,16または26′,16′は低
不純物濃度の半導体領域26,26′を有してお
り、特にITRとして使用するときコレクタとベー
スとの間の寄生容量の除去に役立つており、ひい
ては高周波の応答が可能となつた。
In Figure 2C, the base 12 of the NPN type ITR
The upper collector 26, 16 or 26', 16' has a lightly doped semiconductor region 26, 26' which helps eliminate parasitic capacitance between the collector and the base, especially when used as an ITR. This made it possible to respond to high frequencies.

この第2図Cの構造を用いてリングオシレータ
を作り、ゲートあたりの伝般遅延時間を調べたと
ころ、0.3〜3nSを得た。また、電力遅延時間程は
0.1〜0.01PJを得ることができ、いずれにおいて
もこれまでのIILに比較して10〜1000倍の性能
を、その構造が簡単になつたにもかかわらず得る
ことができるようになつた。この構造の集積度
は、試作では500インバータ/mm2であつたが、周
辺技術の進歩により1000〜3000インバータ/mmが
可能となるであろう。
When a ring oscillator was made using the structure shown in Fig. 2C and the propagation delay time per gate was investigated, it was found to be 0.3 to 3 nS. Also, the power delay time is
We were able to obtain 0.1 to 0.01 PJ, and in all cases, we were able to obtain performance that is 10 to 1000 times higher than that of conventional IILs, even though the structure has become simpler. The integration degree of this structure was 500 inverters/mm 2 in the prototype, but with advances in peripheral technology, it will become possible to increase the integration density to 1000 to 3000 inverters/mm 2 .

第3図は、第2図Cの構造を変型したものであ
る。すなわち、第3図Aに示された構造はNPN
型のトランジスタのベース12上のコレクタ26
には、複数ここでは2個のシヨツトキダイオード
33,33′を設けており、これはいわゆるコレ
クタ26の電極に、シヨツトキ型電極を設けたも
のである。この等価回路は、第1図Bの10,1
0′が対応する。同時にこのシヨツトキ型電極3
3はフイールド絶縁物13の上面にもわたつて設
けられており、電極穴の形成に際する製造歩留り
の向上に努めている。この第3図Aにおいて、半
導体領域12の上部の異種導電型の半導体領域1
7,26は12に比べて比較的高不純物濃度とな
つており、17,26は選択的にイオン注入法に
より形成したもので、その製造工程を簡易化して
いる。
FIG. 3 is a modification of the structure of FIG. 2C. That is, the structure shown in Figure 3A is NPN
The collector 26 on the base 12 of a transistor of type
A plurality of Schottky diodes 33, 33' in this case, two in this case, are provided, which is the so-called collector 26 electrode provided with a Schottky type electrode. This equivalent circuit is 10,1 in Figure 1B.
0' corresponds. At the same time, this shotgun type electrode 3
3 is also provided over the upper surface of the field insulator 13 in an effort to improve manufacturing yield when forming electrode holes. In FIG. 3A, a semiconductor region 1 of a different conductivity type above a semiconductor region 12
Points 7 and 26 have a relatively high impurity concentration compared to point 12, and points 17 and 26 are selectively formed by ion implantation to simplify the manufacturing process.

第3図Bは、NPN型トランジスタに対しては
シヨツトキ型コレクタ33,33′が設けられて
いるが、同時にPNP型のNTRに対しエミツタは
第2図C示された如き半導体領域17の上部に
P+層を拡散または注入して作製するのではな
く、気相法によりP+型の不純物の混入した多結
晶シリコン19を設けたもので、この構造によ
り、さらに微細加工が可能となつた。第1図Cの
PNP型トランジスタのエミツタにかかる構造がそ
の一つとして対応している。
In FIG. 3B, shotgun type collectors 33 and 33' are provided for the NPN type transistor, but at the same time, for the PNP type NTR, the emitter is located above the semiconductor region 17 as shown in FIG. 2C.
Rather than fabricating the P + layer by diffusion or implantation, polycrystalline silicon 19 mixed with P + type impurities was provided using a vapor phase method, and this structure enabled even finer processing. Figure 1C
One example of this is the structure that spans the emitter of a PNP transistor.

第3図Cは、第1図Cに対応した構造を成就し
たものである。すなわち、NPN型トランジスタ
の11つのコレクタ26はシヨツトキ型電極33が
設けられており等価的には、第1図Cのトランジ
スタ3およびシヨツトキ型ダイオート10が対応
する。しかし、第3図Cでのコレクタ26′はシ
ヨツトキ型電極33′が設けられているが、この
電極33′は隣接するP+型の半導体層24′の上
面にわたつて設けられており、この24′がベー
スの一部を構成していることにより、いわゆるシ
ヨツトキ型コレクタを有するシヨツトキトランジ
スタを構成している。もちろん、このシヨツトキ
型トランジスタ構造は第3図B、Aにおいて作製
してもよい。同時にCにおいて、PNP型トランジ
スタのベース17,17′上にはP+に対応する金
属エミツタ19,19′が設けられており、定電
流源としての作用を助長させている。いずれとし
てもエミツタ・ベース・コレクタがMNP構造を
有している。
FIG. 3C shows a structure corresponding to FIG. 1C. That is, the eleven collectors 26 of the NPN transistors are provided with a Schottky type electrode 33, and equivalently correspond to the transistor 3 and the Schottky type diode 10 in FIG. 1C. However, although the collector 26' in FIG. 3C is provided with a shotgun type electrode 33', this electrode 33' is provided over the upper surface of the adjacent P + type semiconductor layer 24'. Since 24' constitutes a part of the base, it constitutes a shotgun transistor having a so-called shotgun type collector. Of course, this shotgun type transistor structure may also be fabricated as shown in FIGS. 3B and 3A. At the same time, metal emitters 19, 19' corresponding to P + are provided on the bases 17, 17' of the PNP type transistors in C, promoting the function as a constant current source. In either case, the emitter base collector has an MNP structure.

なお、本発明の実施例において、ITRとして動
作するトランジスタをNPN型トランジスタと
し、またNTRとして動作するトランジスタを
PNP型トランジスタとした。しかし、もちろんこ
の逆に前者をPNP型とし、後者をNPN型として
もよい。それらは本発明の相補構造を有する限り
同一技術思想である。
In the embodiments of the present invention, the transistor that operates as an ITR is an NPN transistor, and the transistor that operates as an NTR is an NPN transistor.
It was a PNP type transistor. However, of course, the former may be of the PNP type and the latter may be of the NPN type. They are the same technical concept as long as they have complementary structures of the present invention.

以上のことからより明らかな如く、本発明は従
来より知られたIILの特性を単に改良してより実
用化構造としたのみならず、より上位概念である
PNP型トランジスタおよびNPN型トランジスタ
を相補に組合せるための実用的な構造を示したも
ので、それらは単にそれぞれのトランジスタを1
つづつ1対1に組合せるもののみではなく、実用
上の回路構成に従つて互いに複数のトランジスタ
を同一基板に同一領域または異つた領域にモノリ
シツクを集積化して設けたものでよく、本発明は
マイクロエレクトロニクスの発展にきわめて重要
なものであると判断される。
As is clear from the above, the present invention not only improves the characteristics of the conventionally known IIL to create a more practical structure, but also a more advanced concept.
Practical structures for complementary combinations of PNP and NPN transistors are shown; they simply
In addition to the one-to-one combination of transistors, it is also possible to monolithically integrate a plurality of transistors on the same substrate in the same area or in different areas according to the practical circuit configuration. It is judged to be extremely important for the development of microelectronics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明構造を示すための基本的な回路
構成の一例である。第2図は本発明構造を実施す
るための製造工程を示したもので、第3図は他の
本発明の実施例である。
FIG. 1 is an example of a basic circuit configuration for showing the structure of the present invention. FIG. 2 shows a manufacturing process for carrying out the structure of the present invention, and FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 半導体基板に一導電型の高不純物濃度のうめ
こみ層を形成し、該うめこみ層上に該うめこみ層
と逆導電型の第一の半導体領域を設けるとともに
該第1の半導体領域上に前記うめこみ層と同一導
電型を有する低不純物濃度の第2の半導体領域を
少くともふたつ形成することにより、前記うめこ
み層をエミツタ、前記第1の半導体領域をベー
ス、前記第2の半導体領域のひとつをコレクタと
して作用する逆方向トランジスタを構成するとと
もに、前記第2の半導体領域のその他のひとつに
この第2の半導体領域と逆導電型の第3の半導体
領域または金属層を設けて、前記第2の半導体領
域のその他のひとつをベース、前記第3の半導体
領域または金属層をエミツタとする正方向トラン
ジスタを構成したことを特徴とする半導体装置。 2 コレクタとして作用する前記第2の半導体領
域には、シヨツトキ型電極が設けられたことを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装
置。
[Scope of Claims] 1. A buried layer of one conductivity type with high impurity concentration is formed on a semiconductor substrate, a first semiconductor region of a conductivity type opposite to that of the buried layer is provided on the buried layer, and a first semiconductor region of a conductivity type opposite to that of the buried layer is provided on the buried layer. By forming at least two low impurity concentration second semiconductor regions having the same conductivity type as the recessed layer on the first semiconductor region, the recessed layer is used as an emitter and the first semiconductor region is used as a base. One of the second semiconductor regions constitutes a reverse transistor that acts as a collector, and the other one of the second semiconductor regions has a third semiconductor region or metal of a conductivity type opposite to that of the second semiconductor region. 1. A semiconductor device comprising: a forward-direction transistor including a layer formed on the other one of the second semiconductor regions as a base and the third semiconductor region or the metal layer as an emitter. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the second semiconductor region functioning as a collector is provided with a shotgun type electrode.
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