JPH023241A - ラテラル トランジスタを有する集積回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、第１導電型のエミッタおよびコレクタ領域を
有し、これら両頭域は第１導電型とは反対の第２導電型
の領域の表面より互いに側方に離隔して延在する如く配
設されているラテラル　トランジスタを有し、エミッタ
およびコレクタ領域の間に位置する第２導電型の側方表
面はトランジスタのベースを形成し、エミッタとコレク
タへの電気的接続を有しており、これら電気的接続のお
のおのは、絶縁層の窓を通じてエミッタ領域およびコレ
クタ領域に電気接触を形成する少なくとも１つの領域を
有しており、該エミッタ領域の深度とドーピング　レベ
ルとはこの領域に垂直に注入される小数電荷キャリアの
拡散長がこの領域の厚さに等しいかまたはそれより大な
る如くし、また前記エミッタ領域の表面とエミッタ領域
への電気接続の表面との比が少なくとも２０に等しいよ
うにした集積回路に関するものである。

従来技術 この種回路は、ヨーロッパ特許出願第２２８−７４８号
”Ｐｒｏｃｅｄｅ　ｄｅ　ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｄ
’　ｕｎ　ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｌａｔｅｒａｌ　ｉｎ
ｔｅｇｒｅ　ｅｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎｔｅｇｒｅ　
ｌｅｃｏｍｐｒｅｎａｎｔ”　　（ラテラル　トランジ
スタを有する集積回路の製造方法）に記載されている。

この種ラテラル　トランジスタは、それ以前に製造され
たラテラル　トランジスタに比して増幅率が約１．４倍
に改良されている。

従って電流増幅率が約ＩＯのラテラル　トランジスタが
既に製造されている。

しかしながらこの種ラテラル　トランジスタの致命的な
欠陥は、約５０ないし１００のオーダである垂直（バー
チカル）トランジスタの増幅率に比較すると依然として
増幅率が遥かに低いことである。

発明の課題 本発明の目的は、電流増幅率が垂直構造トランジスタの
それに近づいた、例えば約４０のオーダのラテラル　ト
ランジスタを有する集積回路を得るにあるみ 本発明の構想は、ラテラル　トランジスタのエミッタの
幾何学的構成を金塩支配してきた対称の原理を破棄した
ことによって得られたものである。

本発明では、エミッタ、ベース接合より短距離にエミッ
タ接点を設ける。これはラテラル　インジェクション効
率を改善すると考えられる。本出願人は、エミッタ　ベ
ース接合のかなりの部分が少なくとも１つの優勢方向で
はエミッタ接点より大なる距離に位置する幾何学的構造
によって、驚くべきことに極めて高い電流増幅率が得ら
れることを証明したのである。

本発明集積回路は、エミッタ領域は、第１のいわゆる長
手方向において延びる少なくとも１つのブランチを有し
、このブランチの前記長手方向の最大寸法とこれを横切
る方向の最大の幅の寸法との比を少なくとも５に等しく
したことを特徴とする。

本発明の有利な実施例では、エミッタを菱形とする。

最大の電流を許容する実施例では、エミッタ領域に、長
手方向で互いに接合する例えば菱形の少なくとも１つの
ストリップを設け、さらに複数のボンドパッドを設ける
。

さらに本発明の好適例では、エミッタ領域に第１、第２
長手方向と称される方向に２つのブランチを設ける。最
大許容電流を増加させるため、エミッタ領域には少なく
とも前記第１および第２長手方向を有する少なくとも２
つのス）　ＩＪツブを設け、これら各ス）　ＩＪツブに
複数のボンドパッドを設ける。エミッタ領域に少なくと
も４つのかかる領域を設ける場合、ス）　ＩＪツブ間の
スペースに少なくとも１つのコレクタ　アイランドを設
けることができる。

以下図面により本発明を説明する。

実施例 第１八図ないし第１Ｃ図に示す如く本発明によるラテラ
ル　トランジスタは細長い形状のエミッタ領域７を有し
ており、図示の例では頭を切った菱形形状のエミッタ領
域７をもち、その中心に薄い酸化物層１１の開口８を設
け、この個所にエミッタ接点接続部を設ける。高度ドー
プ層２でこれらを互いに電気的に接続する。アイランド
３はほぼ正方形とし、埋入層２に迄延びている深い酸化
物領域１４で分離されている。アイランド４もほぼ正方
形とし、その３つの側を埋入層２に迄延びている深い酸
化領域１２によって仕切られ、かつ第４の側面を深い酸
化物領域１４によって区切られている。

この集積回路は、例えばｐ型溝電型の基板１を有し、そ
の一部の領域上に反対導電型（すなわちこの例ではｎ゛
型）の埋入高度ドープ層２を設ける。基板１は反対導電
型（この例ではｐ型）のエピタキシャル層を設け、図示
の例で４および３で示す局部的アイランド（島）を設け
、これらアイランド４および３はラテラル　トランジス
タ用と、ベース接点用アイランドとし、アイランド３の
アイランド４に隣接していない３つの側面は深い酸化物
領域１２によって境界付けられ、この領域１２は２つの
アイランド３および４の集合体の境界も形成する。

アイランド４はｐ型のエミッタおよびコレクタを形成す
る領域７および６を有する。コレクタ領域６の外側は深
く設けた酸化物層１２および１４で境界される。ベース
領域５は、領域６と７の間にあるアイランド４のｎ型領
域で構成される。

開口８は正方形断面のものを示し、その対角線はエミッ
タ７を構成する菱形の軸に沿って配置しである。第１Ｂ
図およびＩＣ図に示すボンドパッド８′はエミッタ接点
接続を構成する。開口８の側面は大きさし、とするとき
、その対角線２シ、は値し１Ｆ　を有する。

Ｌ２が菱形形状の長い方の対角線の半分の値とし、Ｌ４
”　ＬＳが菱形の他方の対角線の半分の値とする。

またＬ３を菱形の辺の長さとし、ＬＳを菱形の頭を切断
した部分の長さの半分とすると次式が成立つ。

Ｌ４　＋　ＬＳ　＝　Ｌｓ　”　Ｌｔ　　　−（１）お
よび し３”　　＝　　１２’＋　　Ｌｔ”　　　　　　　−
−−（２）エミッタ領域７は深さｈを有し、またそのド
ーピングレベルはその領域に垂直に注入される微小電荷
キャリアの拡散長がこの領域の厚さに等しいかそれより
大なるようにする。

Ｊｌはベース５内への微小電荷キャｉｙアの横方向（ラ
テラル）注入電流密度とし、Ｊ、がエミッタ接触領域（
８）の下側の微小電荷キャリアの垂直注入電流密度とし
、Ｊ、がエミッタ領域７を覆う酸化物層１１の部分の下
側の微小電荷キャリアの垂直注入密度とする。

本出願人は非常によい近似でラテラル　トランジスタの
電流増幅率βが次式で表さ れることを発見した。

Ｌｌ＋　Ｌ４．ＬＳの値が固定されている場合、例えば
、本発明方法で許容される最大値に固定されており、Ｌ
２の値を変化させるとすると、この増幅率βの曲線が得
られ、その曲線は第３図に示す如くとなる。

すなわちこの図に見られるように増幅率βはＬ２の値と
共に増加し、Ｌ２が無限大となる点でβ８の最大泣が生
ずる。

したがって、次式が成立する。

８Ｍ　＝ Ｌ６　＋ これは ｈ　＝　２７０μｍ Ｊ。

Ｌｌ　：３　μｍ Ｌ、＝２　　μｍ し、　＝　２　μｍ に対してであり、 すなわち、この場合、次の如くなる。

Ｊ、　ＩＪＩ このような幾何学的構造とすると、エミッタ接触表面と
エミッタ領域表面の比が増加すると共に増幅率は一定に
増加する。このような結果が得られることは２つの理由
で驚くべきことである。その一方の理由は増幅率が上述
のフランス特許出願８５−１９４７９に開示されている
事項と異なり、最大値を通過して行かない特殊な場合を
示していることであり、一方においては増幅率β８の値
が上述のフランス特許において得られるものよりも数倍
高いものであるあることである。

従来の文書の開示事項によると次式の如くであった。

これはＪ、　／Ｊ、＝３５．並びにり、に対する値が前
の如くであるものであり、またＪ、／Ｊｏ＊　も前と同
じ値である場合で、すなわちこの場合β。ＰＬ＝７．８
となる。

これら２つの場合、すなわちβ８およびβ。、ｔで与え
られる最大増幅率をそれぞれ比較すると、本発明による
最大増幅率β、は、比Ｊｌ／ＪＯによって定まることが
わかる。

これを換言すると、本発明によるラテラル　トランジス
タの増幅率は酸化物下側へのインジェクションによって
生ずるラテラル　インジェクションのみによって実際的
に定まり、この酸化物の下側へのインジェクション自体
はエミッタ接点領域の下側のインジェクションによって
定まる。特に有利な方向におけるエミッタを長い形とす
ることによって、この酸化物下側のインジェクションの
減少を完全に利用することができる。なお、これは従来
は一般的に不所望の現象とされていたものである。

第２Ａ図〜第２Ｃ図において、エミッタ７は複数個のス
トリップ７を有し、これらの各ストリップは開口８を通
じて複数個の接点を形成するエミッタ接点条片を有して
いる。導電条片によってボンドパッドを互いに接続し、
これらのストリップ（条片）自体は同じく互いに接続し
である。他の素子、すなわち基板１、埋設層２、アイラ
ンド３および４は第１Ａ〜ＩＣ図において説明したと同
じ番号を付して示しである。

特にエミッタ領域のストリップ７を連続的にして設け、
ベース領域条片５によってコレクタ領域ストリップ６を
分離する場合、このス）　ＩＪツブ構造は特に大きなも
のとなる（第２Ｂ図、すなわち第２Ａ図の線ＣＣの断面
図参照）。

ベース領域ストリップの端部においてコレクタ領域スト
リップを部分６′によって互いに連結する。

２ＬＡを２つの開口８０間の距離とし、ＨＡを開口８の
縁部と対応のエミッタのス）　ＩＪツブ７の縁部の隔離
距離とし、ＬＢを開口８の半分の長さとし、且つ最後に
ＨＢを開口８の横幅の半分の大きさとする。

この場合電流増幅率βは次式の如く書き表わせる。

この場合、ＨＡ、）１８およびし、の値を、例えば本方
法で許容される最小値に固定し、ＬＡの値を変化させる
と、この変化によって得られる増幅率βの曲線は第３図
に示す如くとなる。この場合増幅率βはＬＡの値と共に
増加し、し２が無限大となる時に最大値Ｂ１４に達する
。ここで注意すべきことは曲線β（Ｌ２）とβ（ＬＡ）
とは互いに重畳してはならないことである。第３図はこ
れらの曲線の変化の傾向のみを示すものである。

同様にして、Ｈ８の値も両方のケースに対し厳格なもの
でない。

これにより次式が与えられる。

■え＝２μおよびＬ　＝　１　μに対してはβ。＝９０
となる。

実際上、第１Ａ−ＩＣ図の場合はエミッタの長さによっ
て生ずるエミッタ抵抗により電流増幅率が制限され、第
２Ａ〜２０図の場合はエミッタ接点領域の分離によって
この電流増幅率が制限される。

実際上、これら両者の場合においてエミッタ抵抗は最大
許容電流を減少させ、電流増幅率はある一定電流レベル
より降下し始める。このため、第１の実施例では菱形の
長さ、また第２の実施例ではエミッタ接点間の分離を許
容可能なエミッタ抵抗に対し高い増幅率を生ずるような
ものに選定すべきである。複数個の平行ストリップを有
するような構造はトランジスタの最大電流を増倍させる
。

したがってこのような構造は単一のストリップを有する
構造よりも一般に良好な結果が得られるので特に興味が
あるものである。また、これに反し、単一のエミッタス
）　ＩＪツブを有している構造は極めて低い電流あるい
は低い電流値で動作する点で有利であり、これはトラン
ジスタの電流増幅率のみが重要な場合に適している。

実際上より大なる増幅率の値を得られる幾つかの例を以
下に説明する。上に説明した増幅率の計算式は極めて簡
単化した論理的モデルを示すものである。

第１実施例： エミッタを頭部を切断した菱形形状とし、Ｊ、／Ｊｏ。

Ｌｌｌ　Ｌ４　、　Ｌ６を上述の例と同じとし、さらに
Ｊ、４／ＪＯ＝３５ とするとき Ｌ２　＝１０　μｍに対しては一一一β＝２６　となり
、ｔ、２＝２０μｍに対しては一一一β＝４３　となる
。

増幅率を改良した高い値とする場合には、次の条件が必
要である。

Ｌ２≧５　（Ｌ４　＋　Ｌｓ） 第２実施例： エミッタが１個または数個のストリップを有しており、
ＨＡおよびＨ６は上述と同じ値であり、ム／ＪＯ＝　３
５ ＬＢ　＝　２５μｍのとき、 し、＝１０　μｍのときは一一一　β−２７，５ＬＡ＝
２０　μｍのときは一一−β−４０　となる。

第４図は本発明の他の変形例を示すものであり、この例
ではエミッタは２つの頭部切断した菱形形状を互いに接
合した構造を有している。

第５Ａ図および５Ｂ図は本発明のさらに他の変形を示す
もので、これらの例ではエミッタは２つのストリップを
有し、これらの各ストリップは頭部を切断した菱形形状
を互いに接合したものであって、図示の場合は１つのス
トリップ当たり３個の菱形形状を接合したものである。

これら２つの変形例は直線状ストリップと同じ幅に対し
増幅率は僅か改良される。

第６図はエミッタが２つのブランチ１５および１６を有
し、これらはいわゆる２つの長手方向に配置されたもの
であり、その交差点にエミッタ接点２４を設けたもので
ある。図示の２つのブランチ１５および１６は同じ中心
を有する２つの菱形形状を互いに直角に配置したものと
同じである。エミッタの周辺はベース領域５によって包
囲され、またこれはコレクタ領域６によって包囲され、
ここにエミッタ接点接続領域１９を設ける。上述の例と
同様に深さの深い酸化物層１４がアイランド３を分離し
、これをベース接点接続として作用させる。

２個（またはそれ以上）のブランチを有する構造は全体
の体積を制限することができ、さらにエミッタ抵抗を減
少させることができ、かつ大電流の電流増幅率の高い値
を維持することができる。

いくつかの方向に向いたこれらのような配置は電流を増
加させる２つまたは２つ以上の方向に配列したチエツク
パターンとするに適しており、したがって電力を増加さ
せ得るとう利点を有している。

第７図に示す実施例は、第６図に示した２つのブランチ
を有している。エレメント構造を各ブランチの端部で互
いに集合させてストリップを２つの長さ方向に延ばして
配置したものである。これらのストリップが少なくとも
４個存在する場合には、これらストリップ間のスペース
内の少なくとも１個のコレクタアイランドを配置するこ
とができる。第７図には６個のストリップと４個のアイ
ランドを示しである。各アイランドはコレクタ接点１９
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ〜ＩＣ図は本発明の１実施例を示す平面図および
第１Ａ図のＡＡ線およびＢＢ線に沿って見た断面図、 第２Ａ図および第２Ｂ図は本発明による、より有利な実
施例を示す平面図および線ＣＣに沿って見た断面図であ
り、 第２Ｃ図は第２Ａ図の部分的拡大図、 第３図は本発明装置の増幅率の変化を示す曲線図、 第４図は本発明の他の実施例を示す平面図、第５Ａ図お
よび５Ｂ図は本発明の好適実施例を示す平面図およびＤ
Ｄ線上断面図、 第６図および第７図は本発明の２つの好適実施例を示す
平面図である。 ２・・・高ドープ層（埋入層） ３・・・アイランド（島） ５・・・ベース領域 ６・・・コレクタ領域 ７・・・エミッタ領域 ８・・・開口 １２、１４・・・酸化領域

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型のエミッタおよびコレクタ領域を有し、
   これら両領域は第１導電型とは反対の第２導電型の領域
   の表面より互いに側方に離隔して延在する如く配設され
   ているラテラルトランジスタを有し、エミッタおよびコ
   レクタ領域の間に位置する第２導電型の側方表面はトラ
   ンジスタのベースを形成し、エミッタとコレクタへの電
   気的接続を有しており、これら電気的接続のおのおのは
   、絶縁層の窓を通じてエミッタ領域およびコレクタ領域
   に電気接触を形成する少なくとも１つの領域を有してお
   り、該エミッタ領域の深度とドーピングレベルとはこの
   領域に垂直に注入される小数電荷キャリアの拡散長がこ
   の領域の厚さに等しいかまたはそれより大なる如くし、
   また前記エミッタ領域の表面とエミッタ領域への電気接
   続の表面との比が少なくとも２０に等しいようにした集
   積回路において、 エミッタ領域（７）は、第１のいわゆる長手方向におい
   て延びる少なくとも１つのブランチを有し、このブラン
   チの前記長手方向の最大寸法とこれを横切る方向の最大
   の幅の寸法との比を少なくとも５に等しくしたことを特
   徴とするラテラルトランジスタを有する集積回路。 ２、エミッタ領域（７）を菱形形状とした請求項１記載
   の集積回路。 ３、エミッタ領域（７）に少なくとも１つのストリップ
   状部を設け、エミッタ領域用の電気接続部は複数個のボ
   ンドパッドを有する如くした請求項１または２記載の集
   積回路。 ４、少なくとも１つのストリップを菱形形状とし、これ
   らを長さ方向で組合せる請求項２または３記載の集積回
   路。 ５、ストリップの各菱形形状部にボンドパッドを設ける
   請求項４記載の集積回路。 ６、エミッタ領域（７）が少なくとも２つのブランチ（
   １５、１６）を有し、これらを第１および第２の長手方
   向に延在せしめる請求項１記載の集積回路。 ７、エミッタ領域（７）が少なくとも２つのストリップ
   を有し、これらを第１および第２の長手方向に延在せし
   め、これら各ストリップは複数個のエミッタボンドパッ
   ドを有する如くした請求項６記載の集積回路。 ８、エミッタ領域（７）が４個のストリップを有し、ス
   トリップ間のスペースに少なくとも１つのコレクタアイ
   ランドを設けた請求項７記載の集積回路。