KR860000254B1 - 선형소자와 공존하는 종방향 전류 주입형 집적주입 논리소자 및 그 제조방법 - Google Patents
선형소자와 공존하는 종방향 전류 주입형 집적주입 논리소자 및 그 제조방법 Download PDFInfo
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Abstract
내용 없음.
Description
제1도는 선형소자와 공존하는 종래의 I2L 인버어터 논리소자의 입체구조도.
제2도는 제1도의 I2L 인버어터 논리소자의 회로도.
제3도 내지 제9도는 본 발명에 따른 단면공정도.
제10도는 본 발명에 따라 제조된 선형소자와 공존하는 종방향 전류 주입형 집적주입논 리 소자의 입체 구조도.
본 발명의 선형소자와 공존하는 종방향전류 주입방식의 집적주입논리(Intrgrated Injection Logic) 소자 및 그 제조방법에 관한 것으로 특히 종방향의 매몰된 P형 불순물을 가지는 인젝터레일(Injector rail)을 구성시킨 집적주입논리(이하 I2L이라 칭함)소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
선형소자와 공존하는 I2L 집적회로 소자는 최근 논리기능이 필요하면서 전류용량이 큰 가전분야, 기타 산업용에 이르기까지 다양하게 응용되는 제품이다.
제1도는 선형소자와 공존하는 종래의 I2L 인버어터 논리소자의 입체구조도의 일부분으로서 1은 P형 불순물을 가지는 인젝터 레일이며 2는 N형 불순물의 에피택설층이고 3은 P형 불순물층이며 4는 고농도의 N형 불순물층이고 5는 고농도 N형 불순물을 거지는 매몰층이고 6은 P형 불순물을 가지는 기판이며 7은 분리영역(Isolation region)을 마련하기 위해 확산된 고농도 P형 불순물층이고 8은 선형소자가 존재하는 영역이다.
제1도의 도면과 같이 종래의 선형소자와 공존하는 I2L 인버어터 논리소자는 P형 불순물을 가지는 기판(6)상에 고농도 N형 불순물을 가지는 매몰층(5)을 선택 확산시킨후 N형 불순물을 가지는 에티팩셜층(2)을 P층 불순물을 가지는 인젝터 레일(1)과 P형 불순물층(3)을 확산시키고 상기 P층 불순물층(3) 위에 고농도 N형 불순물을 가지는 고농도 N형 불순물층(4)을 확산시킨다. 그러므로 P형 불순물을 가지는 인젝터 레일(1)을 에미터, N형 에피택셜층(2)을 베이스, P형불순물층(3)을 콜랙터로 하는 제2도의 PNP 트랜지스터 Q1과 상기 N형 에피택셜층(2)을 에미터, 상기 P형 불순물층(3)을 베이스, 상기 고농도 N형 불순물층(4)을 콜렉터로 하는 제2도의 NPN 트랜지스터 Q2가 구성된다.
한편 제1도의 N형 에피택셜층(2)은 제2도의 PNP 트랜지스터 Q1의 베이스임과 동시에 NPN 트랜지스터 Q2의 에미터가 되며, 제1도의 P형 불순물층(3)은 제2도의 PNP 트랜지스터 Q1의 콜렉터임과 동시에 NPN 트랜지스터 Q2의 에미터가 되므로 제2도의 PNP 트랜지스터 Q1과 NPN 트랜지스터 Q2가 접속된다.
따라서 제2도와 같이 인젝단자 qa, 입력단자 qb, 출력단자 qc, 및 접지단자 qd를 인출하기 위해 제1도의 구성의 상통에 사진식각법과 알루미늄 진공증착 방법을 사용하여 제1도의 인젝터레일(1), P형 불순물층(3), 고농도 N형 불순물층(4), 및 고농도 N형 매몰층(5)으로부터 전극을 인출하면 각각 전극단자인 qa,qb,qc, 및 qd가 형성되므로 제2도의 인버어터 게이트 회로가 제조되어 왔다.
따라서 정전류원으로 사용되는 제2도의 PNP 트랜지스터 Q1의 전류 주입으로 사용되는 제1도의 P형 불순물을 가지는 인젝터레일(1)이 N형 에피택셜층(2) 상에 길게 배치되있으며 상기 인젝터레일(1) 및 이 인젝터 레일(1)과 수평방향으로 수직하게 일정한 간격을 유지하면서 나란히 배열한 P형 불순물층(3) 및 상기 P형 불순물층(3) 상의 고농도 N형 불순물층(4)이 횡방향 관계에 있는 관계상 상기 정전류원으로 사용되는 PNP 트랜지스터 Q1은 횡방향 동작을 하게 된다.
따라서 상기와 같이 종래의 선형소자와 공존하느 I2L 인버어터 논리소자에 있어서는 인젝터레일(1)이 제1도의 도면과 같이 길게 배치되어 있어 선형소자가 존재하는 영역8과 논리게이트간의 입출력 결선이 되는 알루미늄 도선이 인젝터레(1)에 의해 방해를 받거나 제한을 받게되고, 먼 거리를 우회하므로서 불필요한 면적을 차지하여 고집적화의 장애요소가 되거나 인젝터레인(1)의 알루미늄 도선상에 절연층을 형성시켜 결선하여야 하는 제조공정 횟수의 증가를 초래하는 결점이 있다. 또한 전류주입방식이 횡방향 PNP 트랜지스터 Q의 인젝터레일(1)로 전류가 주입되므로 NPN 트랜지스터 Q2의 콜렉터중 상기 인젝터레일(1)로부터 멀리 떨어져 있는 콜렉터의 출력은 NPN 트랜지스터 Q의 베이스의 저항성분에 의한 전압강하 효과때문에 전류증폭율이 저하되고신호전달 지연시간이 길어져 콜렉터의수에 제한을 받게되는 등 결점이 많았다.
따라서 본 발명의 목적은 P형 불순물을 가지는 인젝터레이을 종방향으로 매몰시키는 제조방법을 제공 하는데 있다.
또다른 본 발명의 목적은 인젝터 레일을 종방향으로 배치함으로서 인버어터 게이트의 입출력간 상호 결선의 자유도를 높이며 또한 단위면적당 소자 집적도를 향상시킨 선형소자와 공존하는 종방향 전류주입형 집접주입 논리소자를 제공하는데 있다.
또다른 본 발명의 목적은 종방향 전류 주입방식을 채용함으로써 출력단의 전류증폭을 및 신호전달 지연시간을 균일하게 하여 전반적으로 소자기능의 고급화를 도모할 수 있는 선형소자와 공존하는 종방향 전류 주입형 집적주입 논리소자를 제공하는데 있다.
따라서 본 발명은 P형의 기판위에 고농도의 N형 매몰층을 형성시키고 콜렉터 영역을 제외시킨 영역에 인젝터 레일로 사용될 P형 불순몰층을 형성시키며 콜렉터 영역은 N형 불순물층을 형성하고 상기 층들위에 N형 에피택셜층을 성장시키며 고농도 P형 불순물을 선택 환산시켜 분리영역을 형성시킨 다음 P형 분순물을 상기 매몰층 위에 확산시키고 상기 P형 불순물층 위에 고농도 N형층을 상기 콜렉터 영역에 확산시킴으로써 상기 매몰된 P형 인젝터 레일과 N형 에피택셜층과 상기 매몰층 위에 확산 형성시킨 P형 불순물층으로 구성되는 PNP 트랜지스터가 수직구조(종방향)을 가짐으로써 논리게이트의 입출력간의 상호 결선의 자유도를 높이고 종래의 수평구조(횡방향)의 전류주입 방식에서 수직화 됨으로 인한 각 출력단의 잔류증폭을 및 신호전달 지연시간이 균일해지며 논리게이트의 출력단 갯수에 제한을 받지않고 고집적화를 기할 수 있게함을 특징으로 한다.
이하 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
제3도 내지 제9도는 본 고안에 따른 선형소자와 공존하는 종방향 전류주입형 I2L 인버어터 논리소자 제조의 단면 공정도이다.
제3도에서 10은 P형 불순물을 가지는 실리콘 기판이다.
P형 실리콘 웨이퍼(10)상에 SiO2층의 절연층을 형성시킨후 사진식각법으로 고농도 N형 매몰층(11)을 확산시킬 창을 열기 위해 고농도 N형 매몰층(11)에 해당하는 상부의 SiO2를 에칭시킨 후 확산로를 통해 고농도의 N형 불순물을 확산시켜 고농도 N형 매몰층(11)을 형성시킨다. 그 다음 매몰되는 P형 인젝터레일(12)을 확산신켜기 위해 제2도의 PNP 트랜지스터 Q1의 콜렉터 또는 PNP 트랜지스터 Q2의 베이스 영역이 되는 부분의 하부 영역을 사진식각 법으로 창을 열어 P형 불순물을 확산시키면 제4도와 같이 P형 인젝터레일(12)이 형성된다. 그후 제9도의 콜렉터(17)가 될 부분의 바로 밑부분인 영역(13)에 해당하는 부분의 SiO2층을 애칭시틴후 고농도 N형 불순물을 이온주입(Ion Inplantation) 방식으로 주입시키면 제5도와 같이 고농도 N형 불순물층(13)이 형성된다. 그다음 상기 확산과정에서 생기 SiO2층을 형성시킨 다음 제6도의 도면과 같이 N형의 에피택셜층(14)을 성장시키고 에피택셜층(14)위에 SiO2층을 형성시킨다음제7도와 같이 각 소자간의 분리를 위해 고농도의 P형 분리확산을 시킨 영역(15)에 해당하는 부분의 SiO2를 에칭시킨 다음 고농도 P형 분순물의 분리확산 (Isolation Diffusion)을 시킨다. 이때 P형층(12)와 이온주입 방식에 의해 형성된 N형 불순물층(13)은 상기 에피택셜층 위로도 확산이 되므로 분리확산은 에피택셜층 두께의
정도 확산시키면 P형 불순물층(12)와 통하게 되고 제7도와 같이 고농도 P형 분리확산층(15)을 확산시킬 수 있다.
제7도와 같이 고농도 P형 분리확산층(15)을 형성시킨 후 제8도와 같이 제7도의 분리확산에서 성장된 SiO2층중 고농도 N형 매몰층(11)의 상부에 해당하는 영역을 사진식각 방법으로 에칭시킨 후 P형 불순물을 확산시켜 P형 불순물층(16)을 형성시킨다. 그 다음에 제9도와 같이 출력단으로 작용할 고농도 N형 불순물을 가지는 콜렉터층(17)을 확산시키기 위해 상기 P형 불순물층(16)을 확산시킬때 형성된 SiO2층중 이온주입 방식에 의해 형성된 N형층(13)의 상부에 해다아는 콜렉터 영역을 사진식각 법으로 에칭시킨 후 고농도 N형 불순물을 확산시켜 콜렉터(17)을 형성시킨다.
제10도는 상기 제3도 내지 제9도의 단면의 제조공정에 의해 완성된 선형소자와 공존하는 매몰된 인젝터 레일을 가지는 I2L 인버어터 논리소자의 사시도로서 도면중 18은 선형소자가 존재하게 되는 영역이다. 상기 도면에서 알수 있는 바와같이 고농도 N형 불순물층(17)을 제2도의 NPN 트랜지스터 Q2의콜렉터, P형 불순물층(16)을 베이스, N형 불순물을 가지는 에피택셜층 14 및 이온주입 방식에 의해 형성된 N형 불순물층 13을 에미터로 하는 종방향 구조의 NPN 트랜지스터 Q2가 구성되었으며 매몰된 P형 불순물층 12를 에미터, N형 불순물을 가지는 에피택셜층 14를 베이스, 상기 NPN 트랜지스터의 베이스인 P형 불순물층 16을 콜렉터로 하는 종방향 구조의 PNP 트랜지스터 Q1가 구성되었다.
한편 고농도 P형 분리확산층 15와 N형 에피택셜층 14, P형 불순물층 16과 고농도 N형 콜렉터층 17의 SiO2를 에칭시켜 창을 만들고 알루미늄 종착을 시키고 도선으로 인출할 부분만 남기고 알미늄을 에칭시켜 전극을 형성시키게 된다.
따라서 고농도 P형 분리확산층 15에서 인출한 도선을 PNP 트랜지스터 Q1의 에미터 전극으로 사용하게 되며 N형 에피택셜층 14를 접지전극으로 사용하고 P형 불순물층 16에서 인출한 도선을 입력단으로 사용하며 고농도 N형 불순물층 17에서 인출한 도선을 출력단으로 사용하게 되면 제2도의 논리회로와 같은 인버어터 게이트가 된다. 따라서 PNP 트랜지스터는 제2도의 인버어터 게이트회로에서 정전류원으로 사용하게 된다.
상기와 같이 종래의 횡방향 인젝터 레일을 수직방향으로 매몰시켜 종방향으로 제작함으로써 종래의 횡방향 인젝터 레일이 가지는 입출력간의 상호 결선의 자유도가 제한 및 방해되며 인젝터 레일과 먼 부분의 출력단 콜렉터와의 동작이 불안정하고 또한 베이스저항 증가에 의한 각 출력단의 전류증폭을 및 신호전달 지연시간이 불균일 하게 되며 긴 인젝터 레일이 수평방향(횡방향)으로 형성됨으로 인한 고집적화를 이룰수 없는 결점으로 해소할 수 있으므로 본 발명은 논리게이트의 입출력간 상호 결선의 자유도를 향상시키고 소자의 집적도가 고밀도화 되며 출력단 갯수에 대한 제한을 받지않고 각 출력단의 전류증폭을 및 신호전달 지연시간이 균일한 고급화된 선형소자와 공존하는 I2L 소자를 제조할 수 있다는 이점이 있다.
Claims (2)
- 선형소자와 공존하는 집적주입논리 소자의 제조방법에 있어서 P형 기판(10)상에 고농도 N형 매몰층(11)을 확산하고 상기 고농도 N형 매몰층(11) 상에 P형 인젝터레일(12)을 확산시키는 제1공정과 상기 인젝터레일(12) 사이에 N형 불순몰층(13)을 이온주입 방식으로 형성시키며 상기 P형 인젝터레일(12)과 N형 불순물층(13)상에 N형 에피택셜층(14)를 성장시키는 제2공정과 고능도 P형 분리확산층(15)을 형성하고 에피택셜층(14)상에 P형 불순물층 (16)을 확산하며 상기 P형 불순물층(16)중 상기 N형 불순물층(13)의 상부에 고농도 N형 불순물층을 확산시키는 제3공정을 가짐을 특징으로 하는 선형소자와 공존하는 종방향 전류주입형 집적주입 논리소자의 제조방법.
- 선형소자와 공존하는 집적주입 논리소자에 있어서 P형기판(10)상에 고농도 N형 매몰층(11)상에 전류주입기로 사용되는 매몰된 P형 인젝터레일(12)과 P형 인젝터레일(12) 사이에 N형 불순물층(13)을 형성시키며 상기 P형 인젝터레일(12)과 N형 불순물층(13)상에 N형 에피택셜층(14)을 성장시키고 상기 에피택셜층(14)상에 P형 불순물층(16)을 확산하며 상기 P형 불순물층(16)중 상기 N형 불순물층(13)의 상부에 고농도 N형 불순물층을 확산시켜 매몰된 P형 인젝터레일(12)과 N형 에피택셜층(14) 및 P형 불순물층(16)으로 구성되는 종방향 전류주입형 PNP 트랜지스터가 구성됨을 특징으로 하는 선형소자와 공존하는 종방향 전류주입형 집적주입 논리소자.
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