NL8103031A - METHOD FOR MANUFACTURING AN INTEGRATED LOGIC INJECTION CELL WITH SELF-CENTERED COLLECTOR AND BASE AND REDUCED BASE RESISTOR AND CELL MANUFACTURED BY THIS METHOD - Google Patents
METHOD FOR MANUFACTURING AN INTEGRATED LOGIC INJECTION CELL WITH SELF-CENTERED COLLECTOR AND BASE AND REDUCED BASE RESISTOR AND CELL MANUFACTURED BY THIS METHOD Download PDFInfo
- Publication number
- NL8103031A NL8103031A NL8103031A NL8103031A NL8103031A NL 8103031 A NL8103031 A NL 8103031A NL 8103031 A NL8103031 A NL 8103031A NL 8103031 A NL8103031 A NL 8103031A NL 8103031 A NL8103031 A NL 8103031A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- region
- polycrystalline
- conductivity type
- semiconductor
- lateral
- Prior art date
Links
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 26
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 10
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 46
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 claims description 8
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims 5
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 claims 3
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 17
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 14
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 7
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 description 4
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical group [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- -1 boron Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 229910021419 crystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005553 drilling Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/0112—Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs
- H10D84/0116—Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs the components including integrated injection logic [I2L]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/027—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34
- H01L21/033—Making masks on semiconductor bodies for further photolithographic processing not provided for in group H01L21/18 or H01L21/34 comprising inorganic layers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
- H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
- H01L21/321—After treatment
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/01—Manufacture or treatment
- H10D84/02—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
- H10D84/03—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
- H10D84/038—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
- H10D84/60—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of BJTs
- H10D84/65—Integrated injection logic
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Description
I VO 2082I VO 2082
Werkwijze voor het vervaardigen van een geïntegreerde logische in-jectiecel met zelfgecentreerde collector en basis en gereduceerde basisweerstand en cel vervaardigd volgens deze werkwijze.A method of manufacturing an integrated logic injection cell with self-centered collector and base and reduced base resistance and cell manufactured by this method.
De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op halfgelei-dertechnologie en geïntegreerde keten-stelsels en meer in het bij- . zonder op een geïntegreerde logische injectiecel en een werkwijze voor het vervaardigen daarvan.The invention generally relates to semiconductor technology and integrated circuit systems and more particularly. without on an integrated logic injection cell and a method of manufacturing it.
j 5 Geïntegreerde injectielogica is een eenvoudige vorm van bi polaire logica, waarbij PNP- en NPN-transistoren een poort vormen, waarbij één transistor de basis- of aandrijfstroom injecteert om de conductantie van de andere transistor te regelen. Bij geïntegreerde logische injectiecellen zijn de transistorstelsels ver-: 10:· smolten, waarbij de injectortransistor lateraal over het oppervlak van een inrichtingscel is gevormd en de conductantie van een of meer complementaire transistoren, die verticaal in de cel zijn georiënteerd, regelt.j 5 Integrated Injection Logic is a simple form of bi-polar logic, where PNP and NPN transistors form a gate, with one transistor injecting the base or drive current to control the conductance of the other transistor. In integrated logic injection cells, the transistor systems are fused: the injector transistor is formed laterally over the surface of a device cell and controls the conductance of one or more complementary transistors oriented vertically in the cell.
Met oxyde geïsoleerde geïntegreerde logische injectiecellen /15, zijn beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 3.962.717 en besproken door Hennig, Hingarh, G’Brien en Verhofstadt in "Iso-planar Integrated Injection Logic" in Journal of Solid State Circuits, vol. SC 12, No.2, april 1977. Inherente voordelen van de met oxyde geïsoleerde geïntegreerde logische injectiecel omvat-20 ten de gereduceerde afmetingen van ketenelementen, de eenvoudige vervaardigingsprocessen en de geringe vereiste energie. Tot nu toe evenwel is een beperking, welke inherent is aan een geïntegreerde logische injectiecel met twee of meer componenten, het compromis tussen basisweerstand en de afmeting van de inrichtingscel. Meer in 25 het bijzonder is de basisweerstand gereduceerd door de afmeting van het extrinsieke basisgebied te vergroten, waardoor ook de afmeting van de inrichtingscel en de bijbehorende capaciteit wordt vergroot.Oxide Isolated Integrated Injection Logic Cells / 15, are described in U.S. Patent 3,962,717 and discussed by Hennig, Hingarh, G'Brien, and Verhofstadt in "Iso-planar Integrated Injection Logic" in Journal of Solid State Circuits, vol. SC 12, No.2, April 1977. Inherent advantages of the oxide-isolated integrated logic injection cell include the reduced dimensions of chain elements, the simple manufacturing processes and the low energy required. Hitherto, however, a limitation inherent in an integrated two or more component logic injection cell has been the compromise between base resistance and device cell size. More specifically, the base resistance has been reduced by increasing the size of the extrinsic base region, thereby also increasing the size of the device cell and its associated capacity.
81 03 0 3 1 I Ή : ' : 1 ! '! ' - 2 - i81 03 0 3 1 I Ή: ': 1! '! - 2 - i
Een oogmerk van de uitvinding is derhalve het verschaffen van een verbeterd geïntegreerd logisch injectiepoortstelsel.An object of the invention is therefore to provide an improved integrated logic injection port system.
Een ander doel van de uitvinding is het verschaffen van een ; geïntegreerd logisch injectiestelsel met gereduceerde afmeting en 5 ' gereduceerde basisweerstand.Another object of the invention is to provide a; integrated logic injection system with reduced size and 5 'reduced base resistance.
Weer een ander oogmerk van de uitvinding is het verschaffen van een werkwijze voor het vervaardigen van een geïntegreerd logisch injectiestelsel met een zelfgecentreerde collector en basis.Yet another object of the invention is to provide a method of manufacturing an integrated logic injection system with a self-centered collector and base.
De uitvinding beoogt voorts te voorzien in een werkwijze 10 : voor het onderling verbinden van de basisgebieden van een geïnte greerde logische injectiecel zonder dat de afmetingen van het extrinsieke basisgebied worden vergroot.Another object of the invention is to provide a method 10 for interconnecting the base regions of an integrated logic injection cell without increasing the dimensions of the extrinsic base region.
Een kenmerk.van de uitvinding is gelegen in de geleidende baan met geringe weerstand op het oppervlak van een geïntegreerde :15 | logische, injectiecel, welke baan de basisgebieden van de verticale transistoren met elkaar verbindt.A feature of the invention resides in the low resistance conductive path on the surface of an integrated: logic injection cell, which path connects the base regions of the vertical transistors.
In het kort wordt volgens de uitvinding een laterale PNP-transistor in een eerste oppervlaktegedeelte van een inrichtings-gebied van een halfgeleiderlichaam gevormd en’ wordt een aantal ver-20 ticale NRN-transistoren in serie op een afstand van de laterale PNP-transistor gescheiden, waarbij een transistorgebied van elk van de verticale NPIM-transistoren tegen het oppervlak van het in-richtingsgebied stuit. Aan het oppervlak van het inrichtingsgebied is een eerste aantal geleidende lijnen aanwezig, waarbij elk van 25 het eerste aantal lijnen elektrisch contact maakt met een van de transistorgebieden. Op het eerste aantal geleidende lijnen is een . isolerend materiaal aanwezig en op het eerste aantal geleidende lijnen en op de transistorgebieden is een tweede geleidende lijn aanwezig, waarbij het isolerende materiaal de tweede geleidende 30 lijn elektrisch ten opzichte van het eerste aantal geleidende lij nen isoleert. De tweede geleidende lijn contacteert elektrisch op-pervlaktegedeelten van het inrichtingsgebied tussen de transistorgebieden, waardoor een onderlinge verbinding met geringe weerstand tussen de intrinsieke basisgebieden van de verticale PNP-transisto-35 ren wordt verschaft.Briefly, according to the invention, a lateral PNP transistor is formed in a first surface portion of a device region of a semiconductor body and a number of vertical NRN transistors are separated in series at a distance from the lateral PNP transistor, wherein a transistor region of each of the vertical NPIM transistors bumps against the surface of the device region. A first number of conductive lines is present on the surface of the device region, each of the first number of lines making electrical contact with one of the transistor regions. On the first number of conductive lines is one. insulating material is present and a second conductive line is present on the first number of conductive lines and on the transistor regions, the insulating material electrically insulating the second conductive line with respect to the first number of conductive lines. The second conductive line electrically contacts surface portions of the device region between the transistor regions, thereby providing a low resistance interconnection between the intrinsic base regions of the vertical PNP transistors.
“ 8103031 t s ; ·" .8103031 t s; · ".
i . - 3 - ! ii. - 3 -! i
Bij de vervaardiging van een geïntegreerd logisch injectie-stelsel volgens de uitvinding wordt een eerste polykristallijne halfgeleiderlaag op het oppervlak van het inrichtingsgebied gevormd en wordt op de eerste polykristallijne halfgeleiderlaag een doteer-5 middelmaskeerlaag gevormd. Gedeelten van de doteermiddelmaskeerlaag worden verwijderd en een doteermiddel van het N-type wordt via de vrij liggende eerste polykristallijne laag in het inrichtingsgebied j gediffundeerd. Daarna wordt het vrij liggende oppervlak van de eer ste polykristallijne halfgeleiderlaag geoxydeerd, waarna de doteer-.10 ' middelmaskeerlaag tezamen met het polykristallijne halfgeleiderma- teriaal onder de doteermiddelmaskeerlaag wordt verwijderd.. De vrij-liggende gedeelten van de resterende eerste polykristallijne laag i worden dan geoxydeerd. Op het inrichtingsgebied en de eerste poly- ‘ kristallijne laag wordt een tweede polykristallijne halfgeleider- 15 laag gevormd, waarbij het halfgeleideroxyde de eerste polykristal lijne halfgeleiderlaag elektrisch ten opzichte van het eerste polykristallijne halfgeleidermateriaal isoleert. Vervolgens wordt op de tweede polykristallijne halfgeleiderlaag waar het basisgebied van de laterale PNP-transistor moet worden gevormd, een doteermid-:20 delmaskeerlaag gevormd en vervolgens wordt een doteermiddel van het P-type via de tweede polykristallijne halfgeleiderlaag in het inrichtingsgebied gediffundeerd waar de tweede polykristallijne halfgeleiderlaag het inrichtingsgebied contacteert, waarbij het doteermiddel van het P-type de emitter- en collectorelementen van de la-25 terale PNP-transistor vormt en voorziet in een onderlinge verbin ding met geringe weerstand van de basisgebieden van de verticale NPN-transistoren. De vrij liggende tweede polykristallijne laag wordt geoxydeerd en de doteermiddelmaskeerlaag en het niet-gedoteerde polykristallijne halfgeleidermateriaal worden verwijderd. Het vrij-30 liggende oppervlak van het halfgeleidermateriaal van het N-type wordt daarna geoxydeerd.In the manufacture of an integrated logic injection system according to the invention, a first polycrystalline semiconductor layer is formed on the surface of the device region and a dopant-masking layer is formed on the first polycrystalline semiconductor layer. Portions of the dopant mask layer are removed and an N-type dopant is diffused into the device region j via the exposed first polycrystalline layer. Then, the exposed surface of the first polycrystalline semiconductor layer is oxidized, after which the dopant-10 'medium masking layer is removed together with the polycrystalline semiconductor material below the dopant masking layer. The exposed portions of the remaining first polycrystalline layer i are then oxidized. A second polycrystalline semiconductor layer is formed on the device region and the first polycrystalline layer, the semiconductor oxide electrically insulating the first polycrystalline semiconductor layer from the first polycrystalline semiconductor material. Then, on the second polycrystalline semiconductor layer where the base region of the lateral PNP transistor is to be formed, a dopant mask layer is formed, and then a P type dopant is diffused through the second polycrystalline semiconductor layer into the device region where the second polycrystalline semiconductor layer contacts the device region, the P type dopant forming the emitter and collector elements of the PNP lateral transistor and providing low interconnection of the base regions of the vertical NPN transistors. The exposed second polycrystalline layer is oxidized and the dopant mask layer and the undoped polycrystalline semiconductor material are removed. The exposed surface of the N-type semiconductor material is then oxidized.
Bij een voorkeursuitvoeringsvorm bestaat het polykristallijne halfgeleidermateriaal uit polysilicium en omvat de doteermiddelmas-keerlaag siliciumnitride.In a preferred embodiment, the polycrystalline semiconductor material consists of polysilicon and the dopant masking layer comprises silicon nitride.
35 De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder 8103031 S - 4 - i ! t j ί i ; verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: fig.1 een schema van een geïntegreerde logische injectie- • poort; ; fig.2 een bovenaanzicht van een gebruikelijke geïntegreerde i Si logische injectiecel; fig.3 een bovenaanzicht van een uitvoeringsvorm van een ge- j integreerde logische injectiecel volgens de uitvinding; en fig.4 - 9 zijaanzichten in doorsnede ter illustratie van de stappen bij de vervaardiging van een geïntegreerde logische injec- i 10 tiecel volgens de uitvinding.The invention will be explained in more detail below under 8103031 S-4-i! t j ί i; reference to the drawing. In the drawing: fig.1 shows a diagram of an integrated logic injection • gate; ; FIG. 2 is a top view of a conventional integrated Si logic injection cell; Fig. 3 is a top view of an embodiment of an integrated logical injection cell according to the invention; and Figures 4-9 are sectional side views illustrating the steps in the manufacture of an integrated logic injection cell according to the invention.
In de tekening toont fig.1 een elektrisch schema van een ge- 2 integreerde logische injectiecel (I U met drie componenten. De in-I ; jectortransistor 10, normaliter een PNP-transistor, die lateraal t - in een inrichtingscel aanwezig is, bezit een emitter, welke is ver- i . · I 15 bonden met een injectorklem 12, terwijl de collector van de tran- | sistor met een basisingang 14 is verbonden, het laterale transistor- stelsel 10 is versmolten met een aantal verticale NPN-transistoren 16, 18en 20, waarbij de collector van de PNP-transistor 10 integraal is met de bases van de transistoren 16, 18 en 20, en de basis 20 van de transistor 10 integraal is met de emitters van de transisto ren 16, 18 en 20. De collectorklemmen van de verticale transistoren 16, 18 en 20 zijn resp. met poortuitgangsklemmen 22, 24 en 26 verbonden.In the drawing, Fig. 1 shows an electrical schematic of an integrated logic injection cell (IU with three components. The injector transistor 10, normally a PNP transistor, which is present laterally t - in a device cell, has a emitter, which is connected to an injector terminal 12, while the collector of the transistor is connected to a base input 14, the lateral transistor system 10 is fused with a number of vertical NPN transistors 16, 18 and 20, wherein the collector of the PNP transistor 10 is integral with the bases of the transistors 16, 18 and 20, and the base 20 of the transistor 10 is integral with the emitters of the transistors 16, 18 and 20. The collector terminals of the vertical transistors 16, 18 and 20 are respectively connected to gate output terminals 22, 24 and 26.
Zoals boven is besproken, is een inherente beperking, die 25 aan de geïntegreerde logische cel met twee of meer componenten wordt opgelegd, de intrinsieke basisweerstand 28, 30 en 32 parallel aan de extrinsieke basisweerstand 128, 130 en 132 van de verticale transistoren. Hoe groter de basisweerstand is, des te trager verloopt de werking van de logische cel. Door evenwel de basisweer-30 stand met de extrinsieke weerstand 128, 130, 132 te reduceren, wordt een parasitaire basis-collectorcapaciteit 127, 129, 131 en 133 in het stelsel geïntroduceerd.As discussed above, an inherent limitation imposed on the two or more component integrated logic cell is the intrinsic base resistor 28, 30 and 32 parallel to the extrinsic base resistor 128, 130 and 132 of the vertical transistors. The greater the base resistance, the slower the operation of the logic cell. However, by reducing the base resistance with the extrinsic resistance 128, 130, 132, a parasitic base collector capacitance 127, 129, 131, and 133 is introduced into the system.
22
Tot nu toe is de basisweerstand van een I L-cel gereduceerd door in de inrichtingscel zogenaamde geleidende zijrailsba-35 nen aan te brengen. Fig.2 toont een bovenaanzicht van een gebruike- 81 0 3 0 3 1 I—1—!--—---------------------------------------------- I ! · 5 - 2 lijke I L-inrichtingscel, welke overeenkomt met het schema van fig.1. Bij een met oxyde geïsoleerd of isoplanair stelsel wordt de in het algemeen bij 30 aangegeven inrichtingscel bepaald door di-elektrisch materiaal 32, dat zich door een epitaxiale laag op een 5 ; halfgeleidersubstraat uitstrekt en het inrichtingsgebied 30 om- 1 geeft. De emitter- en collectorgebieden van de PNP-transistor 10 worden gevormd door P+ diffusies in het oppervlak van het inrichtingsgebied 30 en de collectors 22, 24 en 26 van de verticale NPN-. transistoren worden bepaald door N+ diffusies in het oppervlak 10 : van het inrichtingsgebied, zoals is aangegeven. Teneinde de basis- ; weerstand van de NPN-transistoren te reduceren', worden de zijrails i 23 en 25 verschaft door P+ gebieden, die ter weerszijden van de N+ collectors 22, 24, 26 zijn gediffundeerd, waardoor de intrinsieke . i j basisgebieden van de NPN-transistoren worden verbonden met een ex- • 15 trinsiek basisgebied met geringe geleiding. Door het aanbrengen van de geleidende zijrailsbanen 23 en 25 wordt evenwel het opper-vlaktegebied van de inrichtingscel 30 vergroot, waardoor de inherente capaciteit van de cel wordt vergroot en de schakelsnelheid daarvan wordt gereduceerd.Until now, the basic resistance of an IL cell has been reduced by arranging so-called conductive side rail bars in the device cell. Fig. 2 shows a top view of a user 81 0 3 0 3 1 I — 1 -! --—-------------------------- -------------------- I! · 5 - 2 I L device cells, corresponding to the diagram in fig. 1. In an oxide-isolated or isoplanar system, the device cell generally indicated at 30 is determined by dielectric material 32, which passes through an epitaxial layer on a 5; semiconductor substrate and surrounds the device region 30. The emitter and collector regions of the PNP transistor 10 are formed by P + diffusions in the surface of the device region 30 and the collectors 22, 24 and 26 of the vertical NPN-. transistors are determined by N + diffusions in the surface 10: of the device region, as indicated. In order to do the basic; To reduce the resistance of the NPN transistors, the side rails I 23 and 25 are provided by P + regions diffused on either side of the N + collectors 22, 24, 26, making the intrinsic. The base regions of the NPN transistors are connected to a basic • low conductivity basic region. However, by providing the conductive side rail paths 23 and 25, the surface area of the device cell 30 is increased, thereby increasing the inherent capacity of the cell and reducing its switching speed.
20 Volgens de uitvinding worden de zijrails van de gebruikelij- 2 ke I L-cel geëlimineerd en wordt een elektrisch geleidende baan over het oppervlak van de cel verschaft teneinde de intrinsieke basisgebieden van de verticale transistoren onderling te verbinden zonder dat een parasitaire capaciteit wordt geïntroduceerd.According to the invention, the side rails of the conventional II cell are eliminated and an electrically conductive path is provided across the surface of the cell to interconnect the intrinsic base regions of the vertical transistors without introducing a parasitic capacitance.
25 In fig.3 vindt men een uitvoeringsvorm van een cel volgens de uitvinding. Ook hier heeft de cel een opbouw, als aangegeven in fig.1 en voor overeenkomstige elementen zijn overeenkomstige verwijzingen gebruikt. Een aantal geleidende lijnen 34, 36 en 38 bevindt zich op de N+ gebieden 22, 24 en 26 en staat in elektrisch 30 contact daarmede. Bij voorkeur bestaan geleidende lijnen 34, 36, 38 uit gedoteerd polykristallijn silicium via welk materiaal het doteermiddel wordt gediffundeerd teneinde de N+ gebieden 22, 24 en 26 van de transistoren 16, 18, 20 te vormen, zoals later zal worden beschreven. Op de cel 30 en de geleidende lijnen 34, 36, 35 38 bevindt zich nog een geleidende laag 40, waarbij een diëlektrisch 81 03 03 1 ί : - 6 - materiaal, zoals siliciumoxyde de lijnen isoleert. De geleidende lijn 40 bestaat bij voorkeur uit P-gedoteerd polykristallijn silicium, dat elektrisch contact maakt met het P+ gebied 14 van de laterale PNP-transistor 10 en tevens contact maakt met het oppervlak ' 5 : van de cel en sterk gedoteerde P+ gebieden 42 en 44, die tussen de N* gebieden 22, 24 en 26 zijn gelegen, zoals is aangegeven.Fig. 3 shows an embodiment of a cell according to the invention. Here, too, the cell has a structure as shown in FIG. 1 and corresponding references have been used for corresponding elements. A number of conductive lines 34, 36 and 38 are located on the N + areas 22, 24 and 26 and are in electrical contact therewith. Preferably, conductive lines 34, 36, 38 are doped polycrystalline silicon through which the dopant is diffused to form the N + regions 22, 24 and 26 of the transistors 16, 18, 20, as will be described later. On the cell 30 and the conductive lines 34, 36, 35 38 there is another conductive layer 40, whereby a dielectric material, such as silicon oxide, insulates the lines. The conductive line 40 preferably consists of P-doped polycrystalline silicon, which makes electrical contact with the P + region 14 of the lateral PNP transistor 10 and also contacts the surface of the cell and highly doped P + regions 42 and 44, which are located between the N * regions 22, 24 and 26, as indicated.
De p+ gebieden 42, 44 en 46 worden tezamen met het P+ gebied 14 gevormd door een doteermiddel van het P-type door de polykristal-lijne laag 40 te diffunderen, zoals later zal worden beschreven.The p + regions 42, 44 and 46, together with the P + region 14, are formed by diffusing a P-type dopant through the polycrystalline layer 40, as will be described later.
10 Derhalve vóórziet de sterk gedoteerde geleidende laag 40 in een baan met kleine weerstand, die de intrinsieke P-gebieden van de • ! ! verticale NPN-transistoren 16, 18 en 20 in serie verbindt, waar door de basisweerstand 128, 130, 132 (als aangegeven in fig.1) wordt ' gereduceerd tot een waarde, welke veel kleiner is dan bij de be- 15 kende zijrails en zonder dat een significante parasitaire capaciteit wordt geïntroduceerd. De waarde van de basisweerstand is nu afhankelijk, van de breedte van de laag 40, welke kan worden vergroot zonder dat de basis-collectorcapaciteit op een schadelijke wijze wordt beïnvloed. Voorts wordt door het elimineren van de zijrails het ;20 oppervlaktegebied van de inrichtingscel 30 gereduceerd.Therefore, the highly doped conductive layer 40 in a low resistance path provides for the intrinsic P regions of the •! ! vertically connect NPN transistors 16, 18 and 20 in series, reducing the base resistors 128, 130, 132 (as shown in FIG. 1) to a value much smaller than the known side rails and without introducing significant parasitic capacity. The value of the base resistor now depends on the width of the layer 40, which can be increased without adversely affecting the base-collector capacity. Furthermore, by eliminating the side rails, the surface area of the device cell 30 is reduced.
De wijze van vervaardigen van het geïntegreerde logische in-jectiestelsel volgens fig.3 onder gebruik van een bepaalde reeks gebruikelijke halfgeleiderbehandelingsstappen is weergegeven in de doorsneden van het celstelsel in fig.4 - 9. Zoals uit fig.4 2 25 blijkt, wordt de I L-cel vervaardigd in een halfgeleiderlichaam, 16 voorzien van een P-gedoteerde substraat 50 (b.v. 10 booratomen per cm3] met in het opprvlak daarvan gevormd een sterk gedoteerd N+ 19 3 gebied 52 (b.v. 10 arseenatomen per cm ], waarbij een epitaxiale 16 3 N-laag 54 (b.v. 10 arseenatomen per cm) is gegroeid op het op- 30 pervlak van de substraat 50, dat zich boven het sterk gedoteerde N+ gebied 52 bevindt. Een laag van siliciumoxyde 56 strekt zich door de epitaxiale laag uit en omgeeft het epitaxiale materiaal op het N+ gebied 52, dat het inrichtingsgebied in het halfgeleiderli-2 chaam voor de I L-cel omvat. Ionen van het P-type zoals boor, wor-35 den in dé epitaxiale laag 54 geïmplanteerd voor het verschaffen van 8103031 • i - 7 - ; het intrinsieke basisgebied van de verticale NPN-transistoren.The method of manufacturing the integrated logic injection system of FIG. 3 using a particular set of conventional semiconductor treatment steps is shown in the cross sections of the cell system in FIGS. 4-9. As shown in FIGS. L cell manufactured in a semiconductor body, 16 provided with a P-doped substrate 50 (eg 10 boron atoms per cm3] with in its surface a highly doped N + 19 3 region 52 (eg 10 arsenic atoms per cm], with an epitaxial 16 3 N layer 54 (eg 10 arsenic atoms per cm) has grown on the surface of the substrate 50, which is above the highly doped N + region 52. A layer of silicon oxide 56 extends through the epitaxial layer and surrounds it the epitaxial material at the N + region 52, which comprises the device region in the semiconductor body for the IL cell P-type ions such as boron, are implanted in the epitaxial layer 54 to provide 81 03031 • i - 7 -; the intrinsic base region of the vertical NPN transistors.
: 12 3: 12 3
Een dosis van de orde van 10 booratomen per cm wordt bij een spanning van 190 keV geïmplanteerd.A dose of the order of 10 drilling atoms per cm is implanted at a voltage of 190 keV.
Zoals uit fig.5 blijkt, wordt een intrinsieke laag van poly- 5 kristallijn silicium 60 op het oppervlak van het halfgeleiderli- chaam gevormd en vervolgens wordt een laag van siliciumnitride 62 op het oppervlak van de polysiliciumlaag 60 gevormd. Onder toepas- [ sing van gebruikelijke fotolakmaskeer- en chemische etsmethoden worden vensters gevormd door gedeelten van het siliciumnitride 62 :10 : te verwijderen teneinde de plaatsen voor de geleidende lijnen 34, j 36, 30 van fig.3 te bepalen, en wordt een doteermiddel van het N- type, zoals arseen, via de polysiliciumlaaggebieden 63, 64 en 65 gediffundeerd om de N+ gebieden 66, 60 en 70 in het oppervlak van de epitaxiale laag 54 te vormen. De eerder geïmplanteerde, boorionen :.15 ; in het P-gebied 58 scheiden de N+ gebieden en het daarondergele- gen N-gebied van de epitaxiale laag 54.As can be seen from Figure 5, an intrinsic layer of polycrystalline silicon 60 is formed on the surface of the semiconductor body, and then a layer of silicon nitride 62 is formed on the surface of the polysilicon layer 60. Using conventional photoresist masking and chemical etching methods, windows are formed by removing portions of the silicon nitride 62:10 to determine the locations for the conductive lines 34, 36, 30 of FIG. 3, and a dopant of the N type, such as arsenic, diffused through the polysilicon layer regions 63, 64 and 65 to form the N + regions 66, 60 and 70 in the surface of the epitaxial layer 54. The previously implanted boron ions: .15; in the P region 58, the N + regions and the underlying N region separate from the epitaxial layer 54.
Na de diffusie van het doteermiddel van het N-type in de gebieden 66, 68 en 70, wordt het vrij liggende oppervlak van de poly-kristallijne laag 60 geoxydeerd voor het vormen van het silicium-20 oxyde 72, 74 en 76. Vervolgens wordt het siliciumnitride 62 verwij derd en wordt het vrij liggende oppervlak van de polysiliciumlaag 60 verwijderd door een preferentieel etsmiddel, dat het siliciurrr oxyde 72, 74, 76 niet aantast. Door het resulterende etsen van het polysilicium worden de siliciumoxydekappen 72, 74, 76 ondersneden, 25 waardoor de breedte van het N+ polysilicium, dat zich op de gedif fundeerde. gebieden 66, 68 en 70 bevindt, wordt gereduceerd. Daarna worden het vrij liggende oppervlak van de epitaxiale laag 54 en de vrijliggende zijwanden van het N+ polysilicium geoxydeerd met het siliciumoxyde, dat het N+ polysilicium 63, 64, 65 boven de N+ gebie-30 den 66, 68 en 70 omsluit. Vervolgens wordt door een selectieve ets- methode, zoals plasma-etsen, het siliciumoxyde van het oppervlak van de epitaxiale laag 54 verwijderd, waarbij het siliciumoxyde 73, 75, 77 om het N+ polysilicium, dat zich boven de N+ gebieden 66, 68 en 70 bevindt, intact wordt gelaten, zoals aangegeven in fig.3.After the diffusion of the N-type dopant in regions 66, 68 and 70, the exposed surface of the polycrystalline layer 60 is oxidized to form the silicon oxide 72, 74 and 76. Then the silicon nitride 62 is removed and the exposed surface of the polysilicon layer 60 is removed by a preferred etchant which does not attack the silica 72, 74, 76. The resulting etching of the polysilicon undercuts the silicon oxide caps 72, 74, 76, causing the width of the N + polysilicon to form on the differential. areas 66, 68 and 70 is reduced. Thereafter, the exposed surface of the epitaxial layer 54 and the exposed side walls of the N + polysilicon are oxidized with the silicon enclosing the N + polysilicon 63, 64, 65 above the N + regions 66, 68 and 70. Then, by a selective etching method, such as plasma etching, the silicon oxide is removed from the surface of the epitaxial layer 54, with the silica 73, 75, 77 surrounding the N + polysilicon, which is above the N + regions 66, 68, and 70 left intact, as shown in Figure 3.
35 Zoals uit fig,7 blijkt, wordt een tweede intrinsieke poly- 81 0 3 0 3 1 ! Γ*~" .As can be seen from Fig. 7, a second intrinsic poly- 81 0 3 0 3 1! Γ * ~ ".
! - s -! - s -
Kristallijne siliciumlaag 80- op het oppervlak van hét halfgeleider-! lichaam gevormd, waarbij op het oppervlak van de polysiliciumlaag 80 een siliciumnitridelaag wordt gevormd. Vervolgens wordt het si-liciumnitride verwijderd behoudens wat betreft het gebied 82, S: dat zich boven de inrichtingscel bevindt waar het basisgebied van de laterale PNP-transistor moet worden gevormd. Zoals aangegeven in fig.8 wordt daarna een doteermiddel van het P-type, zoals boor, via het vrij liggende oppervlak van de polysiliciumlaag 80 tijdens de oxydatie gediffundeerd teneinde een P+ emitter 84 en een P+ col-;io ' lector 86 van de laterale PNP-transistor en de oxydelaag 83 te vor- .men. Hét doteermiddel van het P-type diffundeert ook via de polysiliciumlaag 80 in het oppervlak van de epitaxiale laag tussen de . : N+ gebieden 66,. 68 en 70 voor het vormen van de P+ gebieden 88, 90 en 92. Derhalve verbindt de P-gedoteerde polykristallijne laag 80 15 de collector 86 van de PNP-transistor met de intrinsieke basisge bieden van de verticale NPN-transistoren via de contacten 88, 90, 92 tussen de oppervlakte-georiënteerde collectors 66, 68 en 70, van de verticale NPN-transistoren.Crystalline silicon layer 80- on the surface of the semiconductor! body, a silicon nitride layer being formed on the surface of the polysilicon layer 80. Then, the silicon nitride is removed except for the region 82, S: which is above the device cell where the base region of the lateral PNP transistor is to be formed. As shown in Figure 8, a P-type dopant, such as boron, is then diffused through the exposed surface of the polysilicon layer 80 during oxidation to provide a P + emitter 84 and a P + colector 86 of the lateral PNP transistor and the oxide layer 83. The P-type dopant also diffuses through the polysilicon layer 80 into the surface of the epitaxial layer between the. : N + areas 66 ,. 68 and 70 to form the P + regions 88, 90 and 92. Therefore, the P-doped polycrystalline layer 80 connects the collector 86 of the PNP transistor to the intrinsic base regions of the vertical NPN transistors via the contacts 88, 90, 92 between the surface-oriented collectors 66, 68 and 70 of the vertical NPN transistors.
Het voltooide transistorstelsel is weergegeven in fig.9, 20 : waarbij het siliciumnitridegebied 82 en het daaronder gelegen poly- silicium zijn verwijderd en een passiverende siliciumoxydelaag 94 langs thermische weg is gegroeid, welke laag aansluit op de oxyde- 2 laag 83 op het oppervlak van de I L-inrichting. Via de siliciumoxydelaag 94 wordt een injectorcontact 96 tot stand gebracht met het 25 P-gedoteerde polysilicium 80, dat zich boven het P+ gebied 84 be vindt. De contacten met de N+ collectors van de verticale NPN-transistoren worden tot stand gebracht met de geleidende lijnen 63, 64 en 65, zoals aangegeven in fig.3.The completed transistor system is shown in FIGS. 9, 20: where the silicon nitride region 82 and the polysilicon underlying it have been removed and a passivating silicon oxide layer 94 has grown thermally, which layer adjoins the oxide layer 83 on the surface of the IL device. An injector contact 96 is established via the silicon oxide layer 94 with the P-doped polysilicon 80, which is located above the P + region 84. Contacts with the N + collectors of the vertical NPN transistors are established with the conductive lines 63, 64 and 65, as shown in Figure 3.
Een met oxyde geïsoleerde geïntegreerde logische injectie-30 cel volgens de uitvinding heeft minder dan de helft van de afmeting van de gebruikelijke cel en bezit een poortvertraging, welke minder dan de helft van die van de gebruikelijke cel is. Derhalve vormt een geïntegreerde logische injectiecel volgens de uitvinding een belangrijke verbetering wat afmeting en snelheid betreft ten op-35 zichte van de gebruikelijke geïntegreerde logische injectiecel.An oxide-isolated integrated logic injection cell of the invention has less than half the size of the conventional cell and has a gate delay less than half that of the conventional cell. Therefore, an integrated logic injection cell according to the invention represents a significant improvement in size and speed over the conventional integrated logic injection cell.
............ 81 03 0 3 1............ 81 03 0 3 1
Claims (22)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US10642880A | 1980-08-04 | 1980-08-04 | |
US10642880 | 1980-08-04 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8103031A true NL8103031A (en) | 1982-03-01 |
Family
ID=22311366
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8103031A NL8103031A (en) | 1980-08-04 | 1981-06-23 | METHOD FOR MANUFACTURING AN INTEGRATED LOGIC INJECTION CELL WITH SELF-CENTERED COLLECTOR AND BASE AND REDUCED BASE RESISTOR AND CELL MANUFACTURED BY THIS METHOD |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5753973A (en) |
DE (1) | DE3129487A1 (en) |
GB (1) | GB2081508B (en) |
NL (1) | NL8103031A (en) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3476295D1 (en) * | 1983-09-19 | 1989-02-23 | Fairchild Semiconductor | Method of manufacturing transistor structures having junctions bound by insulating layers, and resulting structures |
JPH08213475A (en) * | 1995-02-07 | 1996-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
EP0948046A1 (en) * | 1998-03-26 | 1999-10-06 | Texas Instruments Incorporated | Merged bipolar and CMOS circuit and method |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4338622A (en) * | 1979-06-29 | 1982-07-06 | International Business Machines Corporation | Self-aligned semiconductor circuits and process therefor |
US4322882A (en) * | 1980-02-04 | 1982-04-06 | Fairchild Camera & Instrument Corp. | Method for making an integrated injection logic structure including a self-aligned base contact |
-
1981
- 1981-06-23 NL NL8103031A patent/NL8103031A/en not_active Application Discontinuation
- 1981-07-16 GB GB8121920A patent/GB2081508B/en not_active Expired
- 1981-07-27 DE DE19813129487 patent/DE3129487A1/en active Granted
- 1981-08-04 JP JP56121512A patent/JPS5753973A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3129487A1 (en) | 1982-06-24 |
DE3129487C2 (en) | 1987-06-04 |
GB2081508B (en) | 1985-04-17 |
GB2081508A (en) | 1982-02-17 |
JPS5753973A (en) | 1982-03-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4716314A (en) | Integrated circuit | |
US3904450A (en) | Method of fabricating injection logic integrated circuits using oxide isolation | |
US4418468A (en) | Process for fabricating a logic structure utilizing polycrystalline silicon Schottky diodes | |
US5807780A (en) | High frequency analog transistors method of fabrication and circuit implementation | |
US4076556A (en) | Method for fabrication of improved bipolar injection logic circuit | |
US4512075A (en) | Method of making an integrated injection logic cell having self-aligned collector and base reduced resistance utilizing selective diffusion from polycrystalline regions | |
US4412239A (en) | Polysilicon interconnects with pin poly diodes | |
US4259681A (en) | Integrated circuit | |
US3978515A (en) | Integrated injection logic using oxide isolation | |
US4161742A (en) | Semiconductor devices with matched resistor portions | |
US4584594A (en) | Logic structure utilizing polycrystalline silicon Schottky diodes | |
US5065216A (en) | Semiconductor integrated circuit having interconnection with improved design flexibility, and method of production | |
US3891480A (en) | Bipolar semiconductor device construction | |
US4130827A (en) | Integrated circuit switching network using low substrate leakage current thyristor construction | |
NL8103031A (en) | METHOD FOR MANUFACTURING AN INTEGRATED LOGIC INJECTION CELL WITH SELF-CENTERED COLLECTOR AND BASE AND REDUCED BASE RESISTOR AND CELL MANUFACTURED BY THIS METHOD | |
US3653988A (en) | Method of forming monolithic semiconductor integrated circuit devices | |
US5350939A (en) | Semiconductor device and method of manufacturing thereof | |
US4053336A (en) | Method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a conductive plane and a diffused network of conductive tracks | |
US4992981A (en) | Double-ended memory cell array using interleaved bit lines and method of fabrication therefore | |
GB1585929A (en) | Structure for logic circuits | |
JPS61113270A (en) | Based coupled transistor logic | |
US5240867A (en) | Semiconductor integrated circuit having interconnection with improved design flexibility, and method of production | |
JP2504529B2 (en) | Bipolar thin film semiconductor device | |
JPH0310681Y2 (en) | ||
US4577123A (en) | Integrated logic circuit having collector node with pull-up and clamp |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
BV | The patent application has lapsed |