195036. lajstromszámú szabadalom • Bipoláris integrált áramkörben alkalmazható RNP tranzisztor és eljárás ennek előállítására
centrációeloszlásából számított koncentrációgradiensek hányadosa nagyobb, mint 10. Az ismertetett tranzisztorszerkezet analóg az integrált áramköri NPN tranzisztorok szokásos szerkezetével, eltekintve attól, hogy az NPN tranzisztoroknál kollektorellenállás — csökkentés céljából alkalmazott eltemetett zónának a találmány szerinti tranzisztorban nincsen megfelelője. Megjegyzendő, hogy a kollektorzóna diffúziós kialakítása miatt a találmány szerinti PNP tranzisztor kollektorellenállása nem lényegesen nagyobb, mint az integrált áramköri NPN tranzisztorokká, így e PNP tranzisztorban P típusú eltemetett zónára nincsen szükség. Az NPN és PNP tranzisztorok felépítésének lényegi hasonlósága miatt a találmány szerinti tranzisztor elektromos paraméterei azonos nagyságrendbe esnek az integrált áramköri NPN tranzisztorok megfelelő jellemzőivel. A 9. ábra a 3. ábrához hasonlóan a találmány szerinti tranzisztor felépítését szemlélteti. Annyiban tér csak el a 3. ábrától, hogy bemutatja a találmány szerinti eljárással készített szigetelő zóna szerkezetét is. A továbbiakban a találmány szerinti PNP tranzisztor előállításának egy előnyös foganatosítási módját mutatjuk be a főbb műveletek leírásával és az ezek eredményeképpen létrejött struktúrák szemléltetésével. Kiindulási anyagként 5—10 ohm cm fajlagos ellenállású, P típusú szilícium 1 alaplemezt használunk, melyen a szokásos módon, pl. arzéndiffúzióval alakítjuk ki az N típusú 2 eltemetett zónát. Ezután az 1 alaplemeznek a 2 eltemetett zóna létrehozásához felhasznált felületére N típusú, 0,2—4 ohm cm, célszerűen 0,8—2 ohm cm fajlagos ellenállású, 5—12 pm vastagságú 3 epitaxiális réteget növesztünk. Az így nyert szerkezetet mutatja a 4. ábra. A 3 epitaxiális rétegben az ismert módon, pl. bór deffúziójával létrehozzuk a P típusú 8 szigetelő zónákat a 3 epitaxiális réteg egymástól elszigetelt tartományainak kialakítása céljából. A kapott szerkezet az 5. ábrán látható. Megjegyezzük, hogy a 8 szigetelő zónák külön művelettel történő előállítása a találmány szerinti eljárás alkalmazása esetén nem szükséges, ezért a továbbiakban feltételezzük, hogy a 8 szigetelő zónát nem külön diffúzióval, hanem a találmány szerinti PNP tranzisztor kialakításához kapcsolódva hozzuk létre. Ezek .szerint a 4. ábrán bemutatott szerkezettel folytatjuk a technológia leírását. A következő művelet a találmány szerinti tranzisztor P típusú 6/a kollektorzónájának és a 8 szigetelő zónának előállítása, amit például az 1387/82 alapszámú magyar szabadalomban ismertetett alumíniumdiffúziós eljárással foganatosíthatunk 500—1500 ohm/D rétegellenáll'ás-érték és az epitaxiális réteg vastagságától függő, általában 6—15 pm diffúziós 5 4 mélység beállításával. A kapott szerkezetet a 6. ábra szemlélteti. Ezt követően a tranzisztor N típusú 7/a báziszónáját állítjuk elő a 6/a kollektorzónában, például foszfor diffúziójával, amit például a 121/80 alapszámú magyar szabadalom leírásában ismertetett módon végezhetünk el, 100—150 ohm/ □ rétegellenállás beállításával (7. ábra). A szükséges diffúziós mélység 0,5— —2 pm-rel nagyobb, mint az ugyanezen integrált áramkörben szereplő NPN tranzisztorok tervezett bázismélysége. Ezután az integrált áramkörbeli NPN tranzisztorok bázisdiffúziójával egyidejűleg készítjük el a találmány szerinti PNP tranzisztor P típusú 4/d emitterzónáját és 4/e kollektorkontaktus-zónáját, valamint — a 8 szigetelő zóna adaléksűrűségének növelése céljából— a 4/f felső tartományt. A műveletet a szokott módon, pl. bór diffúziójával végezhetjük el (8. ábra). Végül a PNP tranzisztor N típusú 5/c báziskontaktus-zónáját készítjük el, az NPN tranzisztorok emitterének kialakításával egyidejűleg, pl. foszfor diffúziójával, a szokásos módon (9. ábra^. Amint a leírásból kitűnik, a találmány szerinti PNP tranzisztor előállítása csupán egy diffúziós lépéssel igényel több műveletet a szokásos technológiánál. Az ebből, valamint a szigetdiffúziós művelet helyett alkalmazott alumíniumdiffúziónak a szokásosnál valamivel nagyobb körültekintést igénylő voltából adódó többletköltség bőségesen megtérül a találmány szerint készített integrált áramkör kedvező tulajdonságai révén. A találmány szerinti PNP tranzisztort nemcsak analóg, hanem digitális áramkörökben is kiváló eredménnyel használhatjuk, sőt, a PNP tranzisztor készítéséhez szükséges külön diffúziós műveletek előnyösen alkalmazhatók speciális NPN tranzisztorok kialakítására is. Erre a 10. ábrán mutatunk be egy példát. Az ábra olyan I2L cellát szemléltet, melyben a találmány szerinti PNP tranzisztor tölti be az injektor funkcióját. E tranzisztor kollektorzónája azonos a cella NPN tranzisztorának 6/b báziszónájával. A cella NPN tranzisztorának emittere a 2 eltemetett zóna, amihez a PNP tranzisztor 5/c báziskontaktus-zónája nyújt hozzávezetést. A cella NPN tranzisztorához 7/b kollektorzónák, 5/d kollektorkontaktus-zónák és 4/g báziskontaktus-zónák is tartoznak. SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1.) Bipoláris integrált áramkörben alkalmazható PNP tranzisztor, amely P vezetési típusú egykristályos szilícium alaplemezre (1) növesztett N vezetési típusú epitaxiális rétegben (3) van kialakítva, és amelynek az epitaxiális rétegben (3) P vezetési típusú kollektorzónája (6/a), a kollektorzónában (6/a) N vezetési típusú báziszónája (7/a) és P vezetési típusú kollektorkontaktus-zónája (4/e), a bá6 195036 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
