Brevet FR2068633A1 — publié le 19710827

La présente invention concerne les structures de transistors latéraux dans lesquels le courant minoritaire s'écoule parallèlement à une surface du semiconducteur, entre une zone d'émetteur et une zone de collecteur, à la surface du semiconducteur. Ce genre de structures de transistors latéraux a déjà été décrit, 5 par exemple dans les Revues Techniques "Solide State Electronics" (1967), pages 225 à 234, et "Proceedings of the IEEE" (Décembre 1964) pages 1491 à 1495. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique N° 3 246 214 traite le problème de la connexion faiblement résistante d'une zone de base à résistance relativement élevée d'un transistor latéral de ce genre, par l'intermédiaire d'une portion de zone adjacente 10 faiblement résistante, qui peut être réalisée comme le substrat avec le même type de conductivité que la zone de base. Selon la demande de brevet Allemand publiée, N* 1 803 032, la structure de transistor latéral peut être aménagée, dans une couche semiconductrice ayant le même type de conductivité que la zone de base, sur un substrat ayant une conductivité du type opposé. 15 Pour des courants collecteurs faibles, les structures de transistors laté raux fonctionnent à la surface du semiconducteur. Les largeurs des bases ont environ 10 microns. Par suite d'une recombinaison accrue à la surface du semiconducteur et de la formation de canaux, il est habituellement impossible pour les courants faibles, d'obtenir un gain B supérieur à un, pour un courant collec- 20 teur d'environ I » 100 micro-ampères, et des courants de fuite inférieurs à c 1 micro-ampère. La présente invention a pour objet d'accroître les valeurs de gain de courant B des structures de transistors latéraux pour des courants collecteurs faibles I . c 25 Selon l'invention, il est proposé une structure de transistor latéral formée dans une surface d'une couche semiconductrice, la structure comportant des régions d'émetteur, de base et de collecteur, les régions d'émetteur et de collecteur s'étendant à la surface de la couche, la structure étant caractérisée en ce que : 30 - la région de base forme une zone partielle à la surface de la couche entre les régions d'émetteur et de collecteur ; - la zone partielle présente une concentration d'impuretés supérieure au reste de la région de base. Selon une caractéristique de l'invention, on subdivise la région d'émetteur 35 ou de collecteur en zones partielles qui peuvent être connectées en parallèle. Compte tenu de l'état actuel du domaine technique et de la technique planaire généralement connue, ceci est effectua en étendant les fils conducteurs sur une couche isolante qui est utilisée comme masque de difiYision. D'autres caractéristiques de l'invention ressortiront de la description 40 détaillée ci-dessous. Bien entendu la description et 1b dessin ne sont donnés BAD ORIGINA! COPY 70 42140 2068633 qu'à titre indicatif et nullement limitatif de l'invention. La figure 1 est une vue en coupe transversale et en perspective, d'une structure de transistor latéral connue. La figure 2 représente, de la même manière que pour la figure 1, une struc-5 ture de transistor latéral, selon l'invention. La figure 3 représente, schématiquement, une structure de transistor destinée à expliquer l'invention. La figure 4 illustre les courbes de gain de courant B « _ç , en fonction de l'intensité du courant collecteur I . """B C 10 Actuellement, les structures des transistors latéraux sont presque exclusi vement utilisées dans des circuits intégrés monolithiques à l'état solide. ■ En conséquence, elles sont fabriquées par des procédés semblables à eeux ccsrns pour la fabrication des circuits monolithiques, à l'état solide qui eomporteisfe des transistors planaires, des diodes, des résistances, ou bien des capacités à 15 jonction EN. Actuellement, la fabrication est réalisée presque exelus!vement es utilisant le procédé de diffusion planaire connu. Les structures inâiviiâualles sont, le plus souvent, isolées les unes des autres, et en courant eontÎHK* es utilisant des zones de jonction PU dans une couche 6 formée épitulaleEient sis* un corps de base ou bien sur un substrat 7 présentant une conductivité 20 qui est opposée à celui ûq la eauehe épltaxLale 6, eOBN cela est cm les figures 1 et. 2. La figure 1 illustre, ©a coups, une structure de transistor lfetifcal La zone de jonction FN, destinée à effectuer la séparation en courant eontij i de la structure de transistor latéral par rapport aux structures restantes fe 25 circuit intégré à l'état solide, comme dans les structures restantes, est ecqplê-tée par une zone isolante 10, en forme d'anneau, ayant le même type de eondjict-iTjil-d que le substrat J. En faisant ainsi, on obtient une île qui est réduite par -jais zone de jonction FN, dans laquelle la zone d'émetteur 2 et la zoae de eolleeiss?-3 de la structure de transistor latéral, sont diffusées en utilisas.» uns couote 30 d'oxyde 13, servant de masque de diffusion. L'établissement des eont&et-s sap la zone de base petat être faîte sur le côté de "la zone de collecteur 3 qtsi a® est jpcis adjacent .-à la zone d'émetteur 2. Afin de réduire la résistance de îmse iatsia® 'relativement élevée, une couche intermédiaire 9, produite sous-épit-Q2îinle= ment et fortement dopée, est aaénagée sur la zone de jonction Ss entre la ocwolic 35 semiconductrice 6 et le substrat 7. L'établissement du contact Ol© la SsGXt© CiG peut être effectué directement sur cette'couche intemédiaire» à trç.Tcrs ïsîs autre sone de "eontactage" ou bien siîï? la zone 1, fortesasnt dopées poïsevu eps cette dernière comprenne une portion de "contactage" s 'êtcms&i an dshom de la portion de la zoae de base située entre la zone d'émetteur 2 ©t la zoae ÛAD ORIGINAL 70 42140 2068633 3 Selon l'invention, la structure de transistor latéral représentée sur la figure 1 est modifiée par une zone fortement dopée 1, disposée entre la zone d'émetteur 2 et la zone de collecteur J, qui peut être subdivisée en zones de collecteur partielles, comme cela est représenté sur la figure 2. Dans l'exemple 5 de réalisation selon l'invention, représenté sur la figure 2, la zone 1 touche la zone d'émetteur 2, ainsi que la zone de collecteur 3. Pour réduire la capacité de charge d'espace et la tension de coupure, on peut toutefois laiss r une certaine distance entre la zone fortement dopée et les zones adjacentes 2 et 3, si cela est nécessaire. 10 La figure 3 illustre, schématiquement, la structure de transistor latéral selon l'invention. Cette structure est constituée effectivement de deux transistors partiels et T^, montés en parallèle, et ayant deux zones communes. On peut démontrer que le courant collecteur total I = + I g est subdivisé approximativement selon la formule dans laquelle 15 Ic2 ^ — * Icl n - I , représente le courant collecteur s'écoulant à travers la jonction de cl collecteur du transistor partiel j - I „ représente le courant collecteur traversant le transistor partiel ; C2 d 20 - n+ représente la concentration de dopage moyenne de la zone 1 ; - n représente la concentration de dopage de la zone de base, qui existe dans la couche 6. Par la zone 1, fortement dopée, de la zone de base selon l'invention, comme cela est représenté sur la figure 2, le transistor partiel à la surface 25 semiconductrice commence à fonctionner pour des courants collecteurs I supérieurs 0 à 100 micro-ampères. Pour des courants inférieurs à Ic = 100 micro-ampères, le transistor partiel T^, seulement, fonctionne dans le corps semiconducteur. Ceci s'explique dans orne certaine mesure par la dépendance du gain de courant B = Iq/Ïj}* Par rapport au courant collecteur 1^, comme cela est représenté sur la 30 figure 4. La courbe 14 de la figure 4, illustre les variations de B en fonction des variations de I , pour la structure de transistor classique de la figure 1. c Les courbes 15 et 16, de la figure 4, illustrent la variation de B en fonction des variations de IQ pour les structures de transistors latéraux selon l'invention. On suppose que le champ de glissement pour les porteurs de charge minoritai-35 res, qui est produit par la zone fortement dopée 1, à l'intérieur du corps semiconducteur, contribue encore à une recombinaison de surface réduite pour accroître les gains de courant, pour les faibles courants collecteurs. Un effet secondaire de la zone fortement dopée 1 ast noté dans la séparation des canaux de surface, c'est-à-dire des couches de sarface dans le matériau semiconducteur 40 du même type de conductivité que les sones d!émetteur st ds collecteur, et dans 70 42140 2068633 4 la réduction de la résistance r, ' quand on établit le contact entre la zone DO fortement dopée 1 et la portion de "contactage" située à l'extérieur de la portion de la zone de base placée directement entre la zone d'émetteur 2 et la zone de collecteur 3» • 5 Les applications pratiques de la présente invention ne sont évidemment nullement limitées aux types de conductivité Indiqués et représentés sur le dessin. La présente invention peut s'appliquer, de la même manière, à des structures de transistors latéraux du type de conductivité NFN. L'avantage principal de l'utilisation de l'invention avec des circuits 10 intégrés monolithiques à l'état solide ré&Lde dans le fait que, même pour des courants très faibles, les structures des transistors fonctionnent encore. En conséquence, dans certains types de circuits intégrés monolithiques à. l'état solide, utilisant un grand nombre de structures de transistors, une énergie relativement faible est requise pour le fonctionnement. • 15 Bien que les principes de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec un exemple particulier de réalisation, on comprendra clairement que ladite description est faîte seulement à titre d'exemple et iie limite pas la portée de l'invention. v 70 42140 2068633 5 REVEHDICATIONS 1*) Structure de transistor latéral formée dans une surface d'une couche semiconductrice, comportant des régions d'émetteur, de base et de collecteur, les régions d1 émetteur et de collecteur s'étendant à la surface de la 5 couche, structure caractérisée en ce que : - la région de base fome une zone partielle à la surface de la couche entre les régions d'émetteur et de collecteur ; - la zone partielle présente une concentration d'impuretés supérieure à celle du reste de la région de base. 10 2*) Structure de transistor latéral, selon la revendication 1, caractérisée en ce que la zone partielle touche au moins l'une des régions d'émetteur et de collecteur. 3*) Structure de transistor latéral, selon la revendication 1, dans laquelle la couche semiconductrice est d'un type de conductivité, ladite structure étant 15 caractérisée en ce qu'elle comporte un substmt type- do soMactivité opposé, fixé à la surface opposée de la couche. 4*) Structure de transistor latéral, selon la rsTCndieaiion 3, caractérisée en ce que : - une jonction FN est formée entre la couche seari conductrice et le substrat ; 20 - une couche intermédiaire, fortement dopée, d'un typ® de conductivité, est formée à chaque jonction et s'étend dans la ecaieoMaetrie® et le substrat. BAD ORIGINAL