JPH0428148B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は多重トランジスタに関するものであ
り、それはエミツタを共通とし、コレクタ及びベ
ースは分離しており、モノリシツク集積技術を用
いて作られ、望ましくは比較的高電圧及び／ある
いは大電流で用いることを意図したものである。

〔背景技術〕

多くの技術的応用分野においては、非常に数多
くの本質的に同様な負荷を個々に別のトランジス
タ駆動工程によつて駆動しなければならない状況
が生まれてくる。これは例えばマトリツクスライ
ター（matrix writer）の場合であつて、そこで
は14個の圧針（インプレツシヨンニードル
impression needle）が別々の磁石によつて駆動
される。この応用においては、トランジスタは大
きさ100V程度の電圧に耐えるものでなければな
らない。

他の１つの応用例は、例えばエレクトロルミネ
センス型の表示装置の動作であつて、これも高電
圧を要する。

組立てコストと利用空間の最小化要求のため
に、複数個の駆動トランジスタを集積することが
望ましく、更にもし可能であれば、付随の制御回
路及び前置増幅器をも１体に同じカプセル中へ集
積することが望ましい。

Ｎ−Ｐ−Ｎトランジスタを含む回路を製造する
場合、従来のプロセスではＰ型ドープした基板か
ら出発する。この基板中へ高濃度にＮ型ドープし
た領域を拡散させ「ボトム拡散」をつくり、コレ
クタ抵抗を減少させる。次にエピタキシヤルプロ
セスによつて低濃度にＮ型ドープしたコレクタ領
域が形成される。次にこの中へＰ型不純物を拡散
させてベースが形成され、その後ボトム拡散中へ
N⁺型の拡散によつてエミツタ領域と深いコンタ
クト拡散が行われる。N⁺型エミツタ領域はベー
ス領域中へ拡散でつくられる。

基板上の他の回路からトランジスタを絶縁する
ために、トランジスタの周りにＰ基板中へ絶縁の
ためのP⁺拡散が行われる。この回路の最も低い
電位に基板を置いて絶縁することによつて、この
トランジスタは逆バイアスされたＰ−Ｎ接合によ
つて回路の他の部分から絶縁された領域中に置か
れることになる。

高電圧用のトランジスタでは絶縁のための拡散
を行う領域はかなり大きくなる。エピタキシヤル
層の厚さは、トランジスタのコレクターベースに
必要とされるより深い空乏領域のための空間をつ
くりだすために、電圧増大と共に大きくなる。絶
縁領域は更に深く拡散させなければならないた
め、不純物の横方向拡散を考慮してこの領域はよ
り大きい空間を必要とする。実際にはこの空間を
減らすためにエピタキシヤル層を作る前に上から
の絶縁のための拡散を行う領域の下にＰ型ドープ
物質をとりつけることが行われるが、それでも絶
縁のために大きな空間が必要である。

コレクタを共通にしてＮ−Ｐ−Ｎ形の多重トラ
ンジスタを製造することは知られている。この場
合個々のトランジスタは互にコンタクト拡散領域
によつて分離され、それらのすべてがすべてのト
ランジスタ素子に共通なボトム拡散に達するよう
になつている。個々のトランジスタのベースとエ
ミツタはボトム拡散とコンタクト拡散によつて形
成されたウエルの中へ拡散でつくられる。このた
めトランジスタ素子の間には特別な絶縁拡散は必
要でない。

コレクタを共通にした多重トランジスタにおい
ては、個々の負荷はトランジスタ素子上のエミツ
タ回路中に設けられる。多くの場合、負荷をコレ
クタ回路中へ、例えばエミツタ共通との平衡回路
の形で組込むことが望ましい。

そのようなトランジスタは従来の方法では実現
できない。上に述べたことに従うコレクタを共通
にしたトランジスタは理論的には反転状態へ駆動
できるが、エミツタが低濃度にドープされたエピ
タキシヤル領域であるため、エミツタ効率すなわ
ち増幅度は低いものとなるであろう。破壊電圧も
また低く、約5Vとなるであろう。

集積化されたエミツタ共通の多重Ｎ−Ｐ−Ｎト
ランジスタの構成は、トランジスタの各々の間の
絶縁を完全なものとし、１つの基板の上に複数個
のトランジスタを配置したものである。別々にな
つたエミツタは電極層によつて互い接続される。
このような多重トランジスタでは大きな基板表面
を必要とし、従つて高価なものとなるであろう。

スウエーデン国公開特許出願第8105040−３号
によれば、基板へのもれの少ないダイオードを、
通常コレクタとして用いられる通常のボトム拡散
の上に逆の電導型の第２のボトム拡散を配置した
構造を利用することによつて作ることができる。
この第２のボトム拡散に対して、通常のエミツタ
拡散と付随するコンタクト拡散を構成するダイオ
ードカソードをとり囲むように、環状のコンタク
ト拡散が付加される。アノードは第１のボトム拡
散とつながれた別のボトム拡散によつて構成され
る。

〔本発明の開示〕

本発明に従えば、個々のトランジスタを互に絶
縁するために特別な絶縁拡散を行うことなしに、
エミツタ共通の多重トランジスタを得ることがで
きる。ここでは、上述のスウエーデン国公開特許
出願明細書に示されているダイオード構造の特徴
を利用している。本発明の特徴は特許請求の範囲
から明らかであろう。

〔本発明を実施するのに最適な形態） 第１図と第２図において、参照番号１１は、集
積回路を製造するために用いられるのと本質的に
同一のＰ型基板を示している。この基板１１中へ
高濃度にドープされたN⁺層が拡散されて第１の
ボトム拡散１２が形成される。第２のＰ型ボトム
拡散１３が第１のボトム拡散１２の上につくられ
る。この第２の拡散は、多重トランジスタを、同
じ基板上に存在しうる他の部品から絶縁するため
に設ける場合のある絶縁拡散の下側部分１４と同
じ工程において形成される。基板の上に低濃度に
ドープされたＮ層１５がエピタキシヤル成長され
る。その厚さはトランジスタに望む耐圧に依存し
て決められる。エピタキシヤル層中では、複数個
のP⁺型コンタクト拡散が行われて、上側のボト
ム拡散１３にまで達する、閉じた内部枠領域１７
Ａ，１７Ｂが形成される。これらコンタクト拡散
は、絶縁拡散の上側部分１６と同じ工程において
形成される。内部枠領域１７Ａ，１７Ｂにそつて
枠領域１８の形のコンタクト拡散が設けられ、そ
れは第１のボトム拡散１２に達する縦部分１８Ａ
を有している。枠領域１８，１８Ａは枠領域１７
Ａ，１７Ｂを完全にとり囲んでいる。枠領域１
８，１８Ａと１７Ａと１７Ｂは互にできる限り接
近して、各々のドーピング元素が部分的に隣接す
る拡散上のコンタンクト拡散中へ侵入するように
なつているのが望ましい。

第２図に従うと、拡散領域１８，１８Ａはボト
ム拡散１２の端部をまわつて延びており、更に枠
領域１７Ａと１７Ｂを互に分離させている。従つ
て上側のボトム拡散１３はコンタクト拡散１８Ａ
のN⁺層によつて部分１３Ａと１３Ｂとに分離さ
れる。N⁺層１９Ａと１９Ｂが枠領域１７Ａ，１
７Ｂによつて形成される区画中へ拡散される。

多重トランジスタ中の個別トランジスタTAと
TBは第１のボトム拡散１２を共通のエミツタと
している。このエミツタ領域は通常ここでは従来
の形の対応するトランジスタの場合より大きい。
しかし比較的大電流のエミツタ電流のためには、
電流を分担するのは主としてエミツタ周辺である
のでエミツタ領域を大きくすることを単にトラン
ジスタの大きさを大きくするだけの意味をもつも
のではない。トランジスタ素子のベースは第２ボ
トム拡散の分離した部分１３Ａと１３Ｂで構成さ
れる。コレクタは枠領域１７Ａと１７Ｂでとり囲
まれたエピタキシヤル層１５の部分１５Ａ，１５
Ｂで構成される。それらにはN⁺型コンタクト拡
散領域１９Ａ，１９Ｂが設けられている。エミツ
タ、ベース、コレクタの配線は通常の金属コンタ
クト２１，２２，２３によつて行われる。

この多重トランジスタを作製するための製作工
程は、高電圧用の集積化されたトランジスタに適
用されるものと変わりなく、それらは既に文献に
述べられている。

第１図、第２図に関して説明した形の多重トラ
ンジスタは、図示の方法によつて実現される種類
の論理回路及び前置増幅器と容易に組合せられ
る。従つて例えば、絶縁枠部分１４，１６によつ
て多重トランジスタから分離されたTTL型のバ
イポーラ論理回路を用いることが可能である。

従来の集積回路のように、第１図と第２図に従
う多重トランジスタは基板の上側にとりつけられ
た第１ボトム拡散のコンタクト部１８を有してい
る。そのため当然のようにボトム電圧として与え
られる電圧はコンタクト拡散１８の抵抗によつて
決定される。実施例が第３図に示されており、か
なり低いボトム電圧が得られている。ここで基板
３３はN⁺型であり、エミツタ・コンタクト３４
は高濃度にドープされた基板の裏側へ直接とりつ
けられている。

第１図に示したのと同じように、基板３３の上
にはＰ型ボトム拡散１３が、エピタキシヤル層１
５、P⁺型コンタクト枠部分１７Ａ，１７Ｂ、N⁺
型コレクタコンタクト拡散領域１９Ａ，１９Ｂと
共に形成されている。深く拡散させた外側枠部分
３８，３８Ａは第１図の枠部分１８，１８Ａに対
応しているが、ここにおいては、エミツタ・コン
タクト３４が基板の裏側に形成されているため、
コンタクト作用は有していない。従つてこの拡散
は、個々のトランジスタ素子TA２，TB２を互
に絶縁することと飽和トランジスタからの正孔の
もれを防ぐことをもつぱら役目としている。第１
図に示された実施例とくらべて、第２図に従う多
重トランジスタにおいては飽和電圧の２〜３倍低
下がみられている。

更に、ボトム拡散１２（及び絶縁枠部分も）が
余分になることから、複数個の製作工程が省略で
きるという利点も有している。

基板が共通で、回路の中で最も低い固定電位、
例えばアース電位を容易に与えることができる場
合には、この多重トランジスタをMOS技術を用
いて、制御回路及び駆動回路と組合せることが可
能である。従つて従来の方法により、エピタキシ
ヤル層中に、直接に（Ｐ−MOS））あるいは拡散
Ｐウエル（well）中へ（Ｎ−MOS）、MOS回路
が作りこまれる。

従来の多重トランジスタとくらべた場合の面積
の点での優位性はかなり大きい。例えば、第１図
に従つてＰ型絶縁された同じ島の上に４〜５個の
トランジスタを配置すれば、Ｐ絶縁のために必要
な空間は無視できて、すべてのトランジスタの相
互の完全な絶縁を行なつた多重トランジスタの場
合とくらべて必要な面積はおよそ３分の１にな
る。第３図に従つた実施例ではそれ以上の面積の
節約が行われている。

従つて当然ながら、逆の電導型（第１図、第２
図ではＮ、第３図ではP⁺）の基板から出発して
導の電導型の不純物ドーピングを行うことによつ
て同様に多重Ｐ−Ｎ−Ｐトランジスタを作製する
ことも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に従つて構成されたモノリシ
ツク集積化された多重トランジスタの断面図であ
る。第２図は、第１図の多重トランジスタの平面
図である。第３図は、第１図、第２図に従う回路
の簡素化した修正例である。 （参照番号）、１１……基板、１２……ボトム
拡散、１３……第２のボトム拡散、１４……絶縁
拡散、１５……低濃度ドープ領域、１６……絶縁
拡散、１７，１７Ａ，１７Ｂ……内部枠領域、１
８，１８Ａ……枠領域、１９Ａ，１９Ｂ……コン
タクト拡散領域、２１，２２，２３……金属コン
タクト、３３……基板、３４……エミツタ・コン
タクト、３８，３８……外部枠領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エミツタを共通とし、コレクタを分離した多
   重トランジスタであつて、上に第１の伝導型Ｎの
   エピタキシヤル層１５をとりつけられた基板１
   １，１３を含み、エピタキシヤル層１５の下にボ
   トム拡散１３として作られた第２の伝導型Ｐのベ
   ース、このベース層の下に形成された第１の伝導
   型Ｎの高濃度にドープされたエミツタ層１２，３
   ３、エピタキシヤル層１５の空いている表面上に
   とりつけられた複数個のコレクタコンタクト拡散
   １９Ａ，１９Ｂ、各コレクタコンタクト拡散のま
   わりにベース層に達するようにとりつけられた第
   ２の伝導型Ｐの内部環状高濃度ドープコンタクト
   拡散１７Ａ，１７Ｂ、各内部コンタクト拡散１７
   Ａ，１７Ｂのまわりにエミツタ層１２，３３に達
   するようにとりつけられた、第１の伝導型Ｎの外
   部現状高濃度ドープコンタクト拡散１８，１８
   Ａ、によつて特徴づけられる、多重トランジス
   タ。 ２ 特許請求の範囲第１項の多重トランジスタで
   あつて、エミツタ層が、ベース層１３の下にとり
   つけられ、第２の伝導型Ｐの基板中に配置された
   第１の伝導型N⁺の第２の高濃度ドープされたボ
   トム拡散１２であることを特徴とする多重トラン
   ジスタ。 ３ 特許請求の範囲第２項の多重トランジスタで
   あつて、すべての配線２１，２２，２３がエピキ
   シヤル層１５の空いている表面の側で行なわれて
   いることを特徴とする多重トランジスタ。 ４ 特許請求の範囲第１項の多重トランジスタで
   あつて、エミツタ層が第１の伝導型Ｎの高濃度に
   ドープされた物質である基板３３を含み、エミツ
   タコンタクト３４がエピタキシヤル層１５から離
   れた側の基板表面に接続されていることを特徴と
   する多重トランジスタ。