Rev. Phys. Appl. (Paris) 13, 845-850 (1978)
DOI: 10.1051/rphysap:019780013012084500

An advanced processing technology for high voltage bipolar IC's

M. Roche

Laboratoire d'Etudes Avancées Thomson-CSF Division SESCOSEM, 38120 Saint Egrève, France

Abstract
The development of integrated circuits toward high voltages introduce difficult compromises in regard to the technological process of three types of integrated transistors : npn, vertical pnp and lateral pnp. An investigation of these limitations has been done using a bidimensional model. The main results issued from this work show that, for voltages of 150 V, the parameters of the epitaxial layer have to be optimized for npn transistors and the limitations inherent to pnp transistors will be overcome by means of new solutions. Two possibilities have been studied. In the first case an ion implantation is performed without masking before epitaxial growth. This improves vertical pnp transistor breakdown voltage in excess of 30 V. In the second case the doping of the epitaxial layer is increased near the emitter base junction by an ion implantation before the emitter diffusion while using the same mask. A high voltage technological process has been carried out. 160 V collector emitter breakdown voltage has been achieved for the three types of above mentioned transistors.

Résumé
Le développement de circuits intégrés vers les tensions élevées introduit des compromis technologiques difficilement tenus au niveau de la réalisation des trois types de transistors : npn, pnp latéral et pnp substrat. Une investigation de ces limitations, conduite à l'aide d'un modèle bidimensionnel, a montré que, pour obtenir des tenues en tension de l'ordre de 150 V, les paramètres de l'épitaxie doivent être optimisés pour le transistor npn et les limitations inhérentes aux pnp sont alors repoussées au moyen de nouvelles solutions. Deux possibilités ont été étudiées. Dans le premier cas une implantation d'ions non localisée avant épitaxie assure une augmentation de tenue en tension de 30 V. Dans le deuxième cas le dopage de l'épitaxie est augmenté près de la jonction émetteur-base en effectuant une implantation avant la diffusion émetteur et avec le même masque. Un processus technologique haute tension a été mis au point. Des tenues en tension de 160 V ont été obtenues pour les trois types de transistors.

PACS
2570B - Bipolar integrated circuits.

Key words
integrated circuit technology -- npn -- vertical pnp -- lateral pnp -- bidimensional model -- ion implantation -- doping -- epitaxial layer -- breakdown voltage -- bipolar integrated circuits