JP2000150534A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JP2000150534A
JP2000150534A JP10328321A JP32832198A JP2000150534A JP 2000150534 A JP2000150534 A JP 2000150534A JP 10328321 A JP10328321 A JP 10328321A JP 32832198 A JP32832198 A JP 32832198A JP 2000150534 A JP2000150534 A JP 2000150534A
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Japan
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conductivity type
type
buried layer
electrode
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JP10328321A
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English (en)
Inventor
Toshiyuki Okoda
敏幸 大古田
Shigeaki Okawa
重明 大川
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 Pチャネル型J−FETを例えばコンデン
サマイク等の増幅素子として活用すると、SN比が悪い
問題があった。そのため、モビリティが高く、SN比の
良いNチャネル型のJ−FETが望まれた。 【解決手段】 島領域26に形成されるウェル領域28
を採用することで、SN比の優れたNチャネル型J−F
ETを形成することが可能となった。またP+型の埋込
層24をN+型の埋込層22の上層に形成することで、
従来空乏層でパンチスルーしやすかったPN接合を、P
+型の埋込領域24とN+型の埋込層22の間に形成で
き、パンチスルーの抑制が可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置に関するもので、特にBIP−ICの中に接合型電解
効果トランジスタ(以下J−FETと呼ぶ)を形成した
半導体集積回路装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、J−FETは、小信号増幅用とし
て低周波雑音が少ない事、高周波特性が良い事等の理由
により、BIP−ICに組み込まれたJ−FETが開発
されている。
【0003】例えば特開昭58−197885号公報が
その一例であり、図7に示す。まずP型の半導体基板1
には、N型のエピタキシャル層2が積層され、この間に
は、N+型の埋込層3が形成されている。この埋込層3
を囲むようにP+型の分離領域4がエピタキシャル層2
表面から半導体基板1に貫通して形成され、島領域5を
形成している。
【0004】また島領域5の表面には、N+型のトップ
ゲート領域6が形成され、このトップゲート領域6の下
層には、P型のチャネル領域7が形成されている。前記
チャネル領域の両端には、P型のソース領域8、P型の
ドレイン領域9が形成され、外側には高濃度のゲートコ
ンタクト領域10が形成されている。
【0005】更に、絶縁膜を介して、ソース電極、ドレ
イン電極およびゲート電極がけいせいされて、Pチャネ
ル型のJ−FETとして構成される。
【0006】ゲート領域にPN接合が形成されているた
めここを逆バイアスし、空乏層の大小によりドレイン電
流の制御を行っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図7に示すよ
うに、Pチャネル型J−FETを例えばコンデンサマイ
クの増幅素子として活用すると、SN比が悪い問題があ
った。そのため、モビリティが高く、SN比の良いNチ
ャネル型のJ−FETが望まれた。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は前述の課題に鑑
みて成され、第1に、島領域に形成され、ボトムゲート
領域となる一導電型のウェル領域内にNチャネル型J−
FETを形成することで解決するものである。
【0009】またウェル領域の形成で、Nチャネル型J
−FETが形成でき、しかもBIP−ICの中に作り込
むことができる。
【0010】更には、ウェル領域と前記ウェル領域の下
層に設けられた前記逆導電型の埋込層との間に一導電型
の埋込層を設けることで、逆バイアスにより発生する空
乏層の形成部分を、ウェル領域と島領域との間から、逆
導電型の埋込層と一導電型の埋込層との間に下降させる
ことができ、空乏層のパンチスルーを発生しにくくして
いる。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。まず図1を参照してその構造を説明する。
【0012】まずP型の半導体基板20があり、この半
導体基板20の上には、N型のエピタキシャル層21が
積層されている。そして前記半導体基板20と前記エピ
タキシャル層21との間には、N+型の埋込層22、2
3が形成されている。更に第1の埋込層22の上にはP
+型の埋込層24が形成されている。
【0013】またこの埋込層22、23を囲み、エピタ
キシャル層21から半導体基板20に到達したたP+型
の分離領域25が形成され、島領域26、27が形成さ
れ、この島領域26、27に、J−FET、NPN型T
Rが形成されている。
【0014】第1の島領域26には、P+型のウェル領
域28が形成され、このウェル領域28の中には、N型
の拡散領域が、そしてこのN型の拡散領域の中にP型の
拡散領域が形成される。このP型の拡散領域がトップゲ
ート領域29となり、このトップゲート領域29の下層
に対応するN型の拡散領域がN型のチャネル領域30と
なり、このチャネル領域30の下層のウェル領域28が
ボトムゲート領域となる。
【0015】またソース領域31とドレイン領域32
は、N+型で成り、トップゲート領域29表面からボト
ムゲート領域28に到達するように形成されている。こ
のトップゲート領域29とボトムゲート領域28は、P
+型のゲートコンタクト領域33を介してバイアスされ
ており、このゲートコンタクト領域33は、トップゲー
ト領域29、チャネル領域30およびウェル領域28の
周辺を重畳してウェル領域28に到達する深さまで拡散
されている。また第1の島領域26は、N+型の拡散領
域34により、ゲート電極に印加される電圧以上の電圧
が印加されている。これは、ボトムゲート領域28、第
1の島領域26および分離領域25から成る寄生トラン
ジスタの防止をするものである。
【0016】一方、第2の島領域27には、NPN型の
TRが形成され、この島領域27がコレクタ領域とな
り、この中にはP型のベース領域35が形成され、この
ベース領域35の中にN型のエミッタ領域36が形成さ
れている。
【0017】またIC全面には、絶縁膜が被着され、そ
れぞれソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、VCC
印加用の電極、エミッタ電極、ベース電極およびコレク
タ電極が形成されている。
【0018】本発明の第1の特徴は、ウェル領域28に
ある。P型のウェル領域28の形成により、この領域に
チャネル領域30の形成が可能となり、BIP−ICの
中にNチャネル型J−FETが作り込める。従って、従
来ディスクリートして製品化されていたSN比の高いN
チャネル型J−FETを、1チップ化でき、これを使用
したセット等の組立易さが向上し、コストメリットも増
す。
【0019】また第2の特徴は、P+型の埋込層24に
ある。仮にこのP+型の埋込層24が省略されると、島
領域26は、例えばVCCに印加され、ゲート領域は、
VCCよりも低い電圧で設定されるため、P型のウェル
領域とN+型の島領域26とのPN接合部分で空乏層が
形成される。
【0020】最初は、埋込層22へ向かった下方の方が
広がりやすい。しかしN+型の埋込層22の濃度が10
の18乗〜10の19乗程度と濃いため、この埋込層2
2に到達すると空乏層は、その広がりが止まり、今度
は、その分ウェル領域28に向かって広がっていくた
め、チャネル領域30にパンチスルーしやすい問題があ
った。
【0021】本発明は、ウェル領域28とN型の埋込層
22との間にP+型の埋込層26を形成しているので、
空乏層の形成部は、P+型の埋込層24とN+型の埋込
層の間となる。従って、空乏層の形成位置が下降するた
め、パンチスルーしにくくなり、チャネル領域30とボ
トムゲート(ウェル領域)28の耐電圧特性を向上させ
ることができる。
【0022】続いて簡単に製造方法を説明する。まずP
型の半導体基板20を用意し、表面に形成されたSi酸
化膜の開口部(形成予定の埋込層22、23に対応する
開口部)を介してN+型の不純物であるアンチモンを拡
散する。そしてSi酸化膜を付け直して、イオン注入用
のマスクを介して埋込層25およびP+型の埋込層26
に対応する部分にボロンをイオン注入する。(以上図2
参照) 続いて、このマスクを取り除いた後、N型のエピタキシ
ャル層21を積層し、このエピタキシャル層21の表面
にSi酸化膜を形成した後、エピタキシャル層表面に生
成されているSi酸化膜をつけ直し、ウェル領域28に
対応する部分が開口されたイオン注入用マスクを介して
P型の不純物であるボロンまたはBF2を注入する。そ
して前記マスクを除去した後、下側の分離領域25をエ
ピタキシャル層21の上方に拡散させる。(以上図3参
照) 続いて、この拡散によりエピタキシャル層21に成長し
たSi酸化膜の上にイオン注入用マスクを形成し、形成
予定の上側の分離領域25に対応する部分を開口し、こ
の開口部を介してP型の不純物、ここではボロンをイオ
ン注入する。そして前記マスクを除去した後、上側と下
側の分離領域25がリンクするまで熱拡散する。(以上
図4参照) 続いて、エピタキシャル層21に成長したSiO2膜を
除去した後、再度500Å程度のSiO2膜をしけ直
す。そしてイオン注入用マスクを付け、形成予定のベー
ス領域35、ゲートコンタクト領域33に対応する部分
を開口し、ここにベースの不純物であるボロンをイオン
注入する。そしてマスクの除去の後、ベースを拡散し、
再度イオン注入用マスクを付け直し、形成予定のエミッ
タ領域、ソース領域31およびドレイン領域32に対応
する部分を開口し、ここにN型の不純物であるヒ素また
はリンをイオン注入する。その後前記イオン注入用マス
クを取り除き、熱拡散を行う。(以上図5参照) 更に、イオン注入用マスクを付け直し、形成予定のチャ
ネル領域30に対応する部分を開口し、ここにN型の不
純物であるヒ素またはリンをイオン注入し、続いて同一
マスクを使い、トップゲート領域の不純物であるP型の
不純物であるボロンまたはBF2をイオン注入する。
(以上図6参照) 最後に、エピタキシャル層表面のSiO2膜を付け直す
か、また成長させてSiO2膜のベイキング、エミッタ
の熱拡散も兼ねて熱処理を加える。その後、コンタクト
孔を開口し、ドレイン電極、ソース電極、ゲート電極、
VCC印加用電極、エミッタ電極、ベース電極およびコ
レクタ電極を形成する。(以上図1参照)
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、第1に、島領域に形成
され、ボトムゲート領域となる一導電型のウェル領域内
にNチャネル型J−FETを形成すること、SN比の優
れたJ−FETが形成でき、しかもウェル領域の形成
で、BIP−ICの中に作り込むことができる。
【0024】更には、ウェル領域とウェル領域の下層に
設けられた逆導電型の埋込層との間に一導電型の埋込層
を設けることで、逆バイアスにより発生する空乏層の形
成部分を逆導電型の埋込層と一導電型の埋込層との間に
下降させることができ、空乏層のパンチスルーが発生し
にくく、チャネルとボトムゲート間の耐電圧特性を向上
させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態である半導体集積回路装置
の断面図である。
【図2】図1の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。
【図3】図1の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。
【図4】図1の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。
【図5】図1の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。
【図6】図1の半導体集積回路装置の製造方法を説明す
る図である。
【図7】従来の半導体集積回路装置を説明する断面図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 29/73 Fターム(参考) 5F003 AP07 BA25 BB08 BC08 BE08 BF03 BG03 BJ16 BP04 BP21 BP31 BP41 5F082 AA11 AA18 BA02 BA12 BA16 BC08 EA03 EA09 EA10 EA21 EA32 GA03 5F102 FA00 FA01 GA12 GB01 GC01 GC02 GD04 GJ03 GK08 GL03 GL07 GM02 GR08 GV07 HC01 HC07 HC21

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板と、前記半導体基
    板上に積層された逆導電型のエピタキシャル層と、前記
    半導体基板と前記エピタキシャル層との間に形成された
    逆導電型の埋込層と、前記埋込層を囲んで逆導電型の島
    領域を形成する一導電型の分離領域と、前記島領域に形
    成され、ボトムゲート領域となる一導電型のウェル領域
    と、前記ウェル領域に形成された逆導電型のチャネル領
    域と、前記チャネル領域内に形成された一導電型のトッ
    プゲート領域と、前記トップゲート領域から前記チャネ
    ル領域に到達する高濃度の逆導電型のソース領域および
    ドレイン領域と、前記トップゲート領域、前記チャネル
    領域および前記ウェル領域の周辺と重畳した高濃度の一
    導電型のゲートコンタクト領域と、前記エピタキシャル
    層表面に形成された絶縁膜と、前記ソース領域およびド
    レイン領域に対応する前記絶縁膜の開口部を介して形成
    されたソース電極およびドレイン電極と、前記ゲートコ
    ンタクト領域に対応する前記絶縁膜の開口部を介して形
    成されたゲート電極とを有する半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板と、前記半導体基
    板上に積層された逆導電型のエピタキシャル層と、前記
    半導体基板と前記エピタキシャル層との間に形成された
    逆導電型の第1埋込層および第2埋込層と、前記第1埋
    込層および第2埋込層を囲んで逆導電型の第1島領域お
    よび第2島領域を形成する一導電型の分離領域と、前記
    第1島領域に形成され、ボトムゲート領域となる一導電
    型のウェル領域と、前記ウェル領域に形成された逆導電
    型のチャネル領域と、前記チャネル領域内に形成された
    一導電型のトップゲート領域と、前記トップゲート領域
    から前記チャネル領域に到達する高濃度の逆導電型のソ
    ース領域およびドレイン領域と、前記トップゲート領
    域、前記チャネル領域および前記ウェル領域の周辺と重
    畳した高濃度の一導電型のゲートコンタクト領域と、前
    記第2島領域に形成された一導電型のベース領域と、前
    記ベース領域に形成された逆導電型のエミッタ領域と、
    前記エピタキシャル層表面に形成された絶縁膜と、前記
    ソース領域およびドレイン領域に対応する前記絶縁膜の
    開口部を介して形成されたソース電極およびドレイン電
    極と、前記ゲートコンタクト領域に対応する前記絶縁膜
    の開口部を介して形成されたゲート電極と、前記第2島
    領域、前記ベース領域および前記エミッタ領域を露出す
    る開口部を介して形成されるコレクタ電極、ベース電極
    およびエミッタ電極とを有する半導体集積回路装置。
  3. 【請求項3】 前記ウェル領域と前記ウェル領域の下層
    に設けられた前記逆導電型の埋込層との間に一導電型の
    埋込層を設けた請求項1または請求項2記載の半導体集
    積回路装置。
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