JPS6030106B2 - 相補型集積回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＰＮＰトランジスタとＮＰＮトランジスタを含
むいわゆる相補型集積回路の構造に関し、特に両トラン
ジスタとも縦方向に動作し、かつ両方のトランジスタに
共通に働く一領域の不純物濃度が一様でない構造に関す
るものである。

集積回路はより集積度を上げ、より安価に作ろうとする
試みが常になされ、年々改良が加えられている。

１２Ｌと言われている回路も最適なアプローチの一つと
されている。

第１図はこの１２Ｌの単位回路で、ＴＲ，はＰＮＰトラ
ンジスタ、ＴＲ２はＮＰＮトランジスタ、１〜３は端子
、Ｇは接地端子である。この第１図回路を第２図に示す
如き構造によって実現している。第２図ではＰ型領域１
３、Ｎ＋基板１１とＮ型薄層１２、およびＰ型領域１４
がそれぞれＰＮＰトランジスタＴＲ，のエミツタ、ベー
スおよびコレクタを形成し、Ｎ＋基板１１とＮ型薄層１
２、Ｐ型領域１４、およびＮ型領域１５がそれぞれＮＰ
ＮトランジスタＴＲ２のエミツタ、ベースおよびコレク
タを形成している。

この第２図からわかる通り、非常に単純な構造であり、
そのために小型にでき、従って安価に作れることは自明
である。

しかしながら、このように非常に単純であるが故に、特
性上からはいくつかの好ましくない点がある。

まず第１に、ＰＮＰトランジスタは横型トランジスタで
あり、注入されたキャリアのうち僅かしかコレクタに到
達しないので、電流増幅器ｈｆｅが非常に小さい。

ＮＰＮトランジスタについても接合面積の関係から電流
増幅率ｈｒｅは小さいし、さらにベース内の電界は注入
されたキャリアを押しどす方向であるため、これも電流
増幅率ｈｆｅを小さくする。さらにまずい点はＰＮ接合
１６はＰＮＰトランジスタのコレクタ接合として働くと
同時に、他方のＮＰＮトランジスタのェミッタ接合とし
ても働いている。第１図の如き回路においてはコレクタ
接合とヱミッ夕接合に要求される特性は異なるのである
が、第２図の構造においては、両方に共通に動作してい
るため、ＮＰＮトランジスタに電流を流そうとして、端
子２に電圧を加えてやっても、ＰＮＰトランジスタのコ
レクタ接合をもＨ頂方向にバイアスし、そのためにＰＮ
Ｐトランジスタに電流が流れず、その結果ＮＰＮトラン
ジスタにも電流が流れないのである。本発明の目的は、
上言己のような特性上の欠点を改善し、大きな電流増幅
率を得ることができ、かつ小型にして安価にできる相補
型集積回路を提供することにある。

本発明は、一導電型領域が一種類のトランジスタのコレ
クタとして、また別の種類のトランジスタのベースとし
て動作するごとき相補型集積回路において、両種のトラ
ンジスタがいずれも縦型トランジスタとして動作し、か
つ前記一導電型領域は連続してはいるが不純物分布およ
び幅が異なる二種類以上の領域から成ることを特徴とす
る相補型集積回路を提供することにある。

次に本発明の実施例について図面を参照して説明する。

第３図は第１図回路を実現した本発明による相補型集積
回路の構造の一実施例を示し、このような構造は公知製
造技術の組合わせと、改良によって製造できる。簡単に
説明すると、Ｎ＋基板１１にＰ型不純物を濃度を変えて
埋め込み、Ｎ型薄層１２をェピタキシャル法で付着させ
、その後の熱処理によって埋込まれた不純物をＮ層内に
拡散させると第３図に示す如き連続してはいるが、濃度
の異なるＰ型領域２１および２２が形成される。Ｐ十型
領域１３は通常の拡散法で作り、絶縁物２６はいずれも
縦方向に動作するＰＮＰおよびＮＰＮトランジスタを分
離するためのもので、このような回路構成では使用電源
はきわめて低く、したがってＮ型薄層１２も充分薄いの
で絶縁物２６は容易にＰ型領域２１に達するごとく形成
することができる。ここでＰ十型領域１３、Ｎ型薄層１
２、およびＰ＋型領域２１がＰＮＰトランジスタのそれ
ぞれェミッタ、ベース、およびコレクタを形成しており
、このＰＮＰトランジスタは縦型トランジスタとして動
作するので、この縦型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率
ｈｆｅはＮ層１２の厚さを制御するか、Ｐ＋型領域１３
の深さを制御することによって、容易に制御することが
でき、電流増幅率ｈｆｅがづ・さくなるという問題は起
らない。一方、Ｎ十基板１１、Ｐ型領域２２およびＮ型
領域２３でＮＰＮトランジスタのそれぞれヱミッタ、ベ
ースおよびコレクタを形成しており、このＮＰＮトラン
ジスタも縦型トランジスタとして動作するので、この縦
型ＮＰＮトランジスタの電流増幅率ｈｆｅはＰ型領域２
２の不純物濃度および厚さを制御することによって可変
にできるし、第３図ではＮ型薄層２３がそのままコレク
タとなっているが、ここにＮ型不純物を拡散することに
よってＰ型領域２２の厚さを制御してもよい。

またＰ型領域２１とＰ型領域２２は連続しているが不純
物濃度が異なるので、低い電圧を加えたとき、まず動作
するのは、すなわち注入が起るのはＰ型領域２２に対し
てであり、したがって、第２図の如く、ェミッタ接合面
積がコレクタ接合面積よりも大きいという問題もないの
で、電流増幅率ｈｆｅが４・さくなることもない。

またＰＮ接合２４と２５の特性が異なるので、第２図の
如く同一特性の場合に起るような欠点もない。以上のよ
うな長所は第３図に示す如き構造にすることによって得
られるもので、すなわち両トランジス外こ共通に働く領
域を第３図の如き構成と不純物濃度にし、いずれのトラ
ンジスタも縦型として動作させるようにしたため得られ
るものである。

なお、第３図を見れば、二つの異なる種類の縦型トラン
ジスタが形成されているが、一種類の不純物拡散のみに
よって形成されていることが分る。

以上説明した本発明による相補型集積回路を用いれば、
二つの異なる種類のトランジスタが縦型トランジスタと
して動作し、電流増幅率を大きくすることができるとと
もに、前述した従来の諸欠点を除去することができるな
どの効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はＰＬの一単位回路を示す図、第２図は第１図回
路を実現した従来の相補型集積回路の構造の一例を示す
断面図、第３図は第１図回路を実現した本発明による相
補型集積回路の構造の一実施例を示す断面図である。 １１……Ｎ十基板、１２，２３……Ｎ型薄層、１３……
ｒ型領域、２１，２２……Ｐ型領域、２６・・・・・・
絶縁物。 第１図 第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 相補的な関係にある第１および第２のトランジスタ
   が形成され、これら第１および第２のトランジスタが縦
   型トランジスタとして動作する相補型集積回路において
   、前記第１のトランジスタのエミツタ領域となる第１領
   域と、前記第１のトランジスタのベース領域となる第１
   の部分およびこの第１の部分と連続し前記第２のトラン
   ジスタのコレクタ領域となる第２の部分を含み前記第１
   領域上に形成された第２領域と、前記第１の部分上に形
   成され前記第１のトランジスタのコレクタ領域となる第
   ３領域と、前記第２の部分上に前記第１領域と電気的に
   接触しかつ前記第３とは電気的に分離して形成され前記
   第２のトランジスタのベース領域となる第４領域と、こ
   の第４領域上に形成され前記第２のトランジスタのエミ
   ツタ領域となる第５領域とを有することを特徴とする相
   補型集積回路。 ２ 相補的な関係にある第１および第２のトランジスタ
   が形成された相補型集積回路において、前記第１のトラ
   ンジスタのエミツタ領域となる第１領域と、前記第１の
   トランジスタのベース領域となる第１の部分およびこの
   第１の部分と連続し前記第２のトランジスタのコレクタ
   領域となる第２の部分を含み前記第１領域上に形成され
   た第２領域と、前記第１の部分上に形成され前記第１の
   トランジスタのコレクタ領域となる第３領域と、前記第
   ２の部分上に前記第１領域と電気的に接触し、かつ前記
   第３領域とは電気的に分離して形成され前記第２のトラ
   ンジスタのベース領域となる第４領域と、この第４領域
   上に形成され前記第２のトランジスタのエミツタ領域と
   なる第５領域とを有し、前記第１および第２の部分の不
   純物濃度分布は互いに異なつており、さらに前記第１の
   部分は前記第１のトランジスタのエミツタ領域からのキ
   ヤリアを加速するようなドリフト電界を生じさせる不純
   物分布部分を有することを特徴とする相補型集積回路。