195035. lajstromszámú szabadalom • Széles áramtartományban alkalmazható PNP típusú laterális és szubsztrát tranzisztor, valamint eljárás ezek előállítására
195035 4. ábra a technika állása szerinti hagyományos laterális és szubsztrát tranzisztor, valamint a találmány szerinti laterális és szubsztrát tranzisztor áramerősítési tényezőjének áramfüggését, az 5. ábra a találmány szerinti laterális tranzisztor szerkezetét és a 6. ábra a találmány szerinti szubsztrát tranzisztor szerkezetét mutatja be. A találmány szerinti laterális és szubsztrát tranzisztornak a technika állása szerinti laterális és szubsztrát tranzisztorokhoz képest újszerű szerkezetét az 5. ill. 6. ábra szemlélteti. Amint az 5. ábrán látható, a találmány szerinti laterális PNP tranzisztor P típusú egykristályos szilícium 1 alaplemezre növesztett N típusú 3 epitaxiális rétegben van kialakítva; a tranzisztornak a 3 epitaxiális rétegben P típusú, 2—6 pm mélységű, 60—250ohm/ /□ rétegellenállású 4/a emitterzónája, valamint a 4/a emitterzónához képest oldalsó elrendezésben P típusú, 2—6 pm mélységű, 60—250 ohm/D rétegellenállású 4/b kollektorzónája és N típusú 5/a báziskontaktus-zónája, továbbá az 1 alaplemezbe és a 3 epitaxiális rétegbe benyúló, a 4/a emitterzóna, a 4/b kollektorzóna és az 5/a báziskontaktus-zóna alatt elhelyezkedő N típusú 2 eltemetett zónája van. A 4/a emitterzóna közepén, a 4/a emitterzóna felületének legalább 60%-át kitevő részén, célszerűen 0,5 pm vastagságú, legfeljebb a 4/a emitterzóna mélységének felületközeli harmadára kiterjedő, P típusú, 20—120 ohm/D rétegellenállású 6/a dúsító zóna van szuperponálva a 4/a emitterzónára. A találmány szerinti laterális tranzisztor egy előnyös megvalósításában a tranzisztor 4/a emitterzónájának mélysége 3 pm, rétegellenállása 150 ohm/D; ugyanennyi a 4/b kollektorzóna mélysége és rétegellenállása is. A 6/a dúsító zóna az emitterzóna közepén helyezkedik el és az emitterzóna felületének 80%-ára terjed ki; mélysége 0,5 pm, rétegellenállása 40 ohm/D. A 3 epitaxiális réteg 10 pm, a 2 eltemetett zóna 6 pm vastagságú. Az emitterzóna felületének közepén kialakított kontaktusablak területe az emitterzóna teljes felületének 30% - át teszi ki. Az így kialakított laterális tranzisztor B áramerősítési tényezője és hasznos áramtartománya jelentékeny mértékben meghaladja az ugyanolyan méretű, azonos körülmények között készített, de a találmány szerinti 6/a dúsító zóna nélkül megvalósított laterális tranzisztor megfelelő paramétereit. A találmány szerinti szubsztrát tranzisztor, amint a 6. ábrán látható, P típusú egykristályos szilícium 1 alaplemezre növesztett N típusú 3 epitaxiális rétegben van kialakítva; a tranzisztornak a 3 epitaxiális rétegben P típusú, 2—6 pm mélységű, 60—250 ohm/D rétegellenállású 4/c emitterzónája és N típusú 5/b báziskontaktus-zónája van. A 4/c emitterzóna közepén, a 4/c zóna felületének legalább 60%-át kitevő részén célszerűen 0,5 pm 5 vastagságú, legfeljebb a 4/c emitterzóna mélységének felületközeli harmadára kiterjedő, P típusú, 20—120 ohm/D rétegellenállású 6/b dúsító zóna van szuperponálva a 4/c emitterzónára. A találmány szerinti szubsztrát tranzisztor egy előnyös megvalósításában a tranzisztor 4/c emitterzónájának mélysége 3 pm, rétegellenállása 150 ohm/D. A 6/b dúsító zóna az emitterzóna közepén helyezkedik el és az emitterzóna felületének 80%-ára terjed ki; mélysége 0,5 pm, rétegellenállása 49 ohm/D. A 3 epitaxiális réteg 10 pm vastagságú. Az emitterzóna felületének közepén kialakított kontaktusablak területe az emitterzóna teljes felületének 30%-át teszi ki. Az így kialakított szubsztrát tranzisztor B áramerősítési tényezője és hasznos áramtartománya jelentékeny mértékben meghaladja az ugyanolyan méretű, azonos körülmények között készített, de a találmány szerinti 6/b dúsító zóna nélkül megvalósított szubsztrát tranzisztor megfelelő paramétereit. A 4. ábrán a technika állása szerinti hagyományos, valamint a találmány szerinti laterális és szubsztrát tranzisztor B vs. Ic görbéit szemléltetjük. Az ábrán a H jelzés a hagyományos, a T jelzés a találmány szerinti tranzisztorokra utal. A továbbiakban a találmány szerinti laterális és szubsztrát tranzisztor előállításának egy előnyös foganatosítási módját mutatjuk be. Kiindulási anyagként 5—10 ohm cm fajlagos ellenállású, P típusú szilícium 1 alaplemezt használunk, melyen a szokásos módon, pl. arzéndiffúzióval alakítjuk ki a leendő laterális tranzisztorokhoz tartozó felületrészeken a 2 eltemetett zónákat. Ezután az 1 alaplemez felületére N típusú, 0,2—4 ohm cm, célszerűen 0,8—2 ohm cm fajlagos ellenállású, 5—12 pm vastagságú 3 epitaxiális réteget növesztünk. A 3 epitaxiális rétegben az ismert módon, pl. bór diffúziójával hozzuk létre a laterális tranzisztorok 4/a emitterzónáit és 4/b kollektorzónáit, valamint a szubsztrát tranzisztorok 4/c emitterzónáit. A zónák mélysége 2—6 pm, rétegellenállásuk 60— 250 ohm/D. Ezután a szokásos módon, pl. foszfordiffúzióval alakítjuk ki a laterális tranzisztorok 5/a, ill. a szubsztrát tranzisztorok 5/b báziskontaktus-zónáit, melyek mélységét és rétegellenállását a PNP tranzisztorokkal egyidejűleg készített NPN tranzisztorokra vonatkozó előírásnak megfelelően állítjuk be. Végül a laterális és szubsztrát tranzisztorok 6/a ill. 6/b dúsító zónáit készítjük el a szokásos módon, pl. bórdiffúzióval. A 6/a és 6/b dúsító zónák mélysége célszerűen 0,5 pm, rétegellenállásuk 20—120 ohm/D. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1.) Bipoláris integrált áramkörben alkalmazható laterális PNP tranzisztor, amely P vezetési típusú egykristályos szilícium alap6 5 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
