JP2663751B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2663751B2
JP2663751B2 JP3166553A JP16655391A JP2663751B2 JP 2663751 B2 JP2663751 B2 JP 2663751B2 JP 3166553 A JP3166553 A JP 3166553A JP 16655391 A JP16655391 A JP 16655391A JP 2663751 B2 JP2663751 B2 JP 2663751B2
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靖夫 野口
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Nippon Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はバイポーラ集積回路用の
横方向トランジスタに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a lateral transistor for a bipolar integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術による50V以上の高耐圧横方
向PNPトランジスタ(以下L−PNP Trと記す)
について、図5(a)の平面図および、そのA−B断面
図である図5(b)を参照して説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a high breakdown voltage lateral PNP transistor of 50 V or more (hereinafter referred to as "L-PNP Tr").
5A will be described with reference to the plan view of FIG. 5A and FIG.

【0003】バイポーラトラジスタの耐圧は一般にエミ
ッタ−コレクタ間の耐圧(以下BVCEO と記す)で保証
される。
The breakdown voltage of a bipolar transistor is generally guaranteed by the breakdown voltage between the emitter and collector (hereinafter referred to as BV CEO ).

【0004】BVCEO >50Vを満たすには、L−PN
P Trのベース層となるエピタキシャル層4の比抵抗
を3〜5Ω・cm、厚さ9〜13μmに選ぶ。つぎに通
常縦型NPNトランジスタの高濃度P型外部ベース(図
示せず)と同時に形成される、L−PNP Trのエミ
ッタ10a−コレクタ10bの条件を決める。
In order to satisfy BV CEO > 50 V, the L-PN
The specific resistance of the epitaxial layer 4 serving as the base layer of PTr is selected to be 3 to 5 Ω · cm, and the thickness is 9 to 13 μm. Next, the conditions of the emitter 10a and the collector 10b of the L-PNP Tr, which are formed simultaneously with the high-concentration P-type external base (not shown) of the vertical NPN transistor, are determined.

【0005】半導体集積回路の高速化・高集積化にとも
ない、接合が浅くなっている。例えばボロンをイオン注
入して、接合深さ1〜2μmに形成される。
[0005] With the increase in speed and integration of semiconductor integrated circuits, the junction is becoming shallower. For example, boron is ion-implanted to form a junction depth of 1 to 2 μm.

【0006】パンチスルー防止のため、エミッタ・コレ
クタ間距離、すなわちベース幅は10〜15μm必要と
される。
In order to prevent punch-through, the emitter-collector distance, that is, the base width is required to be 10 to 15 μm.

【0007】逆方向リーク電流を減少させるために、エ
ミッタ接地電流増幅率(以下hFEと記す)を下げて、表
面濃度を約1016cm-3、深さ約3〜5のN型拡散層7
を(エミッタ層10aを含んで)ベースの一部として形
成する。
[0007] To reduce the reverse leakage current by lowering the emitter ground current amplification factor (hereinafter referred to as h FE), a surface concentration of about 10 16 cm -3, a depth of about 3 to 5 N-type diffusion layer 7
Is formed as a part of the base (including the emitter layer 10a).

【0008】コレクタ・ベース接合の表面での電界集中
を防ぐため、コレクタ拡散層10bの内側および外側を
エミッタ電極となるアルミ配線13cで覆っている。
In order to prevent electric field concentration on the surface of the collector-base junction, the inside and outside of the collector diffusion layer 10b are covered with an aluminum wiring 13c serving as an emitter electrode.

【0009】このようにして、図4のコレクタ・エミッ
タ間電流電圧特性のグラフに示すように、BVCEO ≒5
0Vを実現している。
In this way, as shown in the graph of the collector-emitter current-voltage characteristics in FIG. 4, BV CEO ≒ 5
0 V is realized.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来のL−PNPトラ
ンジスタでは、BVCEO ≒50Vで規格ぎりぎりの実力
しかなく、製造上のばらつきを考えると設計余裕をさら
に向上させる必要があった。
In the conventional L-PNP transistor, BV CEO ≒ 50 V, which has only a marginal capability, and it is necessary to further improve the design margin in view of manufacturing variations.

【0011】BVCEO はベース・コレクタ接合耐圧とh
FEとの兼合いで決定されている。図5(a),(b)の
従来例でBVCEOを決めているのは、コレクタ拡散層1
0bの内側(エミッタ側)表面近傍のエミッタ・アルミ
配線13aの直下にあたる部分である。
[0011] BV CEO is the base-collector junction breakdown voltage and h
It is decided in consideration of FE . 5A and 5B, the BV CEO is determined by the collector diffusion layer 1.
This is a portion just below the emitter aluminum wiring 13a near the inner surface (emitter side) of Ob.

【0012】コレクタ近傍を拡大した断面構造を図3
(a)に示す。エミッタ10aに正、コレクタ10bに
負の、バイアスを印加してBVCEO を測定する。エミッ
タ配線12aからの正電界が熱酸化膜9およびLPCV
D窒化膜11を介して下地エピタカシャル層4に影響を
及ぼす。コレクタ拡散層10bからエピタキシャル層4
へ伸びる空乏層17が表面付近で縮まって電界集中を起
こす。エミッタに近い内側で電流パスが決まるので、h
FEの増倍によってBVCEO が決定される。
FIG. 3 shows a cross-sectional structure in which the vicinity of the collector is enlarged.
(A). BV CEO is measured by applying a positive bias to the emitter 10a and a negative bias to the collector 10b. The positive electric field from the emitter wiring 12a is applied to the thermal oxide film 9 and the LPCV
This affects the underlying epitaxial layer 4 via the D nitride film 11. From the collector diffusion layer 10b to the epitaxial layer 4
The depletion layer 17 extending toward the surface shrinks near the surface, causing electric field concentration. Since the current path is determined inside near the emitter, h
The FE multiplication determines the BV CEO .

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
半導体基板の一主面上に一導電型エピタシャル層が形成
され、前記エピタキシャル層表面に逆導電型第1領域と
前記第1領域と重なることなく前記第1領域を取り囲む
逆導電型第2領域とが形成され、前記第1領域および前
記第2領域の上にはそれぞれに接続する下層金属配線が
形成され、前記下層金属配線を覆う層間絶縁膜が形成さ
れ、前記層間絶縁膜に形成された開口を通して前記第1
領域の前記下層配線に接続する上層配線が形成され、前
記上層配線によって前記第2領域上を横切る引き出し電
極を構成しているものである。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
An epitaxial layer of one conductivity type is formed on one main surface of the semiconductor substrate, and a first region of the opposite conductivity type and a second region of the opposite conductivity type surrounding the first region without overlapping the first region on the surface of the epitaxial layer. Is formed on the first region and the second region, a lower metal wiring connected to each is formed, an interlayer insulating film covering the lower metal wiring is formed, and an opening formed in the interlayer insulating film is formed. Through the first
An upper layer wiring connected to the lower layer wiring in the region is formed, and the upper layer wiring constitutes a lead electrode crossing over the second region.

【0014】[0014]

【0015】[0015]

【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
の平面図および、そのA−B断面図である図1(b)を
参照して説明する。
FIG. 1 (a) shows a first embodiment of the present invention.
Will be described with reference to FIG. 1B, which is a plan view of FIG.

【0016】比抵抗1〜5Ω・cmのP- 型シリコン基
板1に層抵抗20〜50Ω/□のN+ 型埋込層2および
100〜300Ω/□のP+ 型埋込層3が形成されてい
る。
An N + type buried layer 2 having a layer resistance of 20 to 50 Ω / □ and a P + type buried layer 3 having a layer resistance of 100 to 300 Ω / □ are formed on a P type silicon substrate 1 having a specific resistance of 1 to 5 Ω · cm. ing.

【0017】N+ 型埋込層2はアンチモンまたは砒素を
拡散して形成され、L−PNP Trのベースの一部と
して、エミッタ電流やコレクタ電流がP- 型シリコン基
板1へ洩れるのを抑える効果がある。
The N + type buried layer 2 is formed by diffusing antimony or arsenic, and has an effect of suppressing leakage of an emitter current and a collector current to the P type silicon substrate 1 as a part of the base of the L-PNP Tr. There is.

【0018】P+ 型埋込層3はP+ 型拡散層5とともに
ボロンの拡散やイオン注入で形成され、隣接素子間の絶
縁分離帯となっている。
The P + -type buried layer 3 is formed together with the P + -type diffusion layer 5 by boron diffusion or ion implantation, and serves as an insulating separator between adjacent elements.

【0019】N- 型エピタキシャル層4は比抵抗3〜5
Ω・cm、厚さ9〜13μmで、L−PNP Trのベ
ース層を構成している。
The N type epitaxial layer 4 has a specific resistance of 3 to 5
Ω · cm, 9 to 13 μm in thickness, constitutes a base layer of L-PNP Tr.

【0020】ベースコンタクト層として層抵抗10〜3
0Ω/□のN+ 型拡散層6が例えば燐の拡散で形成され
ている。
The layer resistance is 10 to 3 as a base contact layer.
The N + -type diffusion layer 6 of 0Ω / □ is formed by, for example, phosphorus diffusion.

【0021】N型拡散層7は例えば燐を加速エネルギー
100〜150keV、注入量(ドース)1〜2×10
13cm-2イオン注入して形成され、ベース層の一部を構
成している。
The N-type diffusion layer 7 is made of, for example, phosphorous with an acceleration energy of 100 to 150 keV and a dose (dose) of 1 to 2 × 10
It is formed by ion implantation at 13 cm -2 and constitutes a part of the base layer.

【0022】P+ 型拡散層10a,10bはそれぞれエ
ミッタおよびコレクタとなり、例えばボロンを加速エネ
ルギー30〜50keV、注入量(ドース)1〜2×1
15cm-2イオン注入することにより同時に形成してい
る。
The P + -type diffusion layers 10a and 10b serve as an emitter and a collector, respectively. For example, boron is supplied with an acceleration energy of 30 to 50 keV and a dose (dose) of 1 to 2 × 1.
It is simultaneously formed by ion implantation at 0 15 cm -2 .

【0023】エミッタ拡散層10aはN型拡散層7に完
全に含まれている。
The emitter diffusion layer 10a is completely contained in the N-type diffusion layer 7.

【0024】絶縁膜として厚さ1〜2μmの厚いフィー
ルド酸化膜8が絶縁分離帯3,5上に形成されている。
一方、L−PNP Tr上には厚さ500〜1000A
の薄い熱酸化膜9が形成されている。全面に厚さ100
0〜2000AのLPCVD窒化膜11が覆っている。
As an insulating film, a thick field oxide film 8 having a thickness of 1 to 2 μm is formed on insulating separation zones 3 and 5.
On the other hand, on the L-PNP Tr, a thickness of 500 to 1000 A
A thin thermal oxide film 9 is formed. 100 thickness all over
The LPCVD nitride film 11 of 0 to 2000 A covers.

【0025】L−PNP Trのエミッタ、ベース、コ
レクタそれぞれの電極は、開口12a,12b,12c
を介して下層アルミ配線13a,13b,13cで構成
されている。
The electrodes of the emitter, base and collector of the L-PNP Tr have openings 12a, 12b and 12c, respectively.
Through the lower aluminum wirings 13a, 13b, 13c.

【0026】エミッタ配線13aはエミッタ拡散層10
aの外側まで覆っているが、コレクタ拡散層10b上ま
では伸びていない。一方、コレクタ配線13cはコレク
タ拡散層10bの内側・外側ともに覆っている。
The emitter wiring 13a is connected to the emitter diffusion layer 10
a, but does not extend over the collector diffusion layer 10b. On the other hand, the collector wiring 13c covers both inside and outside of the collector diffusion layer 10b.

【0027】プラズマCVDで形成された厚さ1μmの
窒化膜14は層間絶縁膜となっている。エミッタ配線1
3a上の窒化膜14にはスルーホール15が開口され、
ここから上層アルミ配線16に接続されてエミッタ引き
出し電極を構成している。
The nitride film 14 having a thickness of 1 μm formed by plasma CVD is an interlayer insulating film. Emitter wiring 1
A through hole 15 is opened in the nitride film 14 on 3a,
From here, it is connected to the upper aluminum wiring 16 to form an emitter extraction electrode.

【0028】本実施例のコレクタ近傍拡大断面図を図3
(b)に示す。エミッタ配線16からの正電界は層間窒
化膜14で弱められる。さらに負電界のコレクタ配線1
3cが下層アルミ配線としてコレクタ拡散層10b上を
広く覆っている。空乏層17は表面付近まで伸びること
ができて電界集中が緩和される。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the collector of this embodiment.
(B). The positive electric field from the emitter wiring 16 is weakened by the interlayer nitride film 14. Furthermore, collector wiring 1 of negative electric field
Reference numeral 3c widely covers the collector diffusion layer 10b as a lower aluminum wiring. The depletion layer 17 can extend to near the surface, so that the electric field concentration is reduced.

【0029】したがって図4に示すように、BVCEO
65Vが実現でき、BVCEO >50Vを余裕をもって満
足できるようになる。
[0029] Therefore, as shown in FIG. 4, BV CEO
65 V can be realized, and BV CEO > 50 V can be satisfied with a margin.

【0030】本発明の第2の実施例について、図2
(a)の平面図および、そのA−B断面図である図2
(b)を参照して説明する。
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 which is a plan view of FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0031】本実施例では、コレクタ拡散層10bの一
部が除去されている。この除去された部分を通してエミ
ッタ配線13aが引き出されている。したがって第1の
実施例のようなスルーホール15および上層アルミ配線
16が不要である。
In this embodiment, a part of the collector diffusion layer 10b is removed. The emitter wiring 13a is drawn out through the removed portion. Therefore, the through hole 15 and the upper aluminum wiring 16 as in the first embodiment are unnecessary.

【0032】第2の実施例ではエミッタ配線13a下の
コレクタ拡散層10bを除去したので、図4に示すよう
にさらに耐圧が向上してBVCEO ≒65Vが得られた。
In the second embodiment, since the collector diffusion layer 10b under the emitter wiring 13a was removed, as shown in FIG. 4, the breakdown voltage was further improved and BV CEO ≒ 65 V was obtained.

【0033】[0033]

【発明の効果】エミッタの引き出し電極をコレクタ拡散
層から隔離することによって、下地基板へ及ぼす電界の
影響を低減することができる。その結果、コレクタ耐圧
BVCEO を65〜70Vまで向上させることができた。
The effect of the electric field on the underlying substrate can be reduced by isolating the extraction electrode of the emitter from the collector diffusion layer. As a result, the collector breakdown voltage BV CEO could be improved to 65 to 70V.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明の第1の実施例を示す平面図で
ある。 (b)は(a)のA−B断面図である。
FIG. 1A is a plan view showing a first embodiment of the present invention. (B) is AB sectional drawing of (a).

【図2】(a)は本発明の第2の実施例を示す平面図で
ある。 (b)は(a)のA−B断面図である。
FIG. 2A is a plan view showing a second embodiment of the present invention. (B) is AB sectional drawing of (a).

【図3】(a)は従来技術によるラテラルPNPトラン
ジスタのコレクタ近傍拡大断面図である。 (b)本発明の第1の実施例のコレクタ近傍拡大断面図
である。
FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view near a collector of a conventional lateral PNP transistor. FIG. 2B is an enlarged sectional view near the collector according to the first embodiment of the present invention.

【図4】エミッタ−コレクタ間逆バイアス電流−電圧特
性を示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing a reverse bias current-voltage characteristic between an emitter and a collector.

【図5】(a)は従来技術によるラテラルPNPトラン
ジスタの平面図である。 (b)は(a)のA−B断面図である。
FIG. 5A is a plan view of a conventional lateral PNP transistor. (B) is AB sectional drawing of (a).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P- 型シリコン基板 2 N+ 型埋込層 3 P+ 型埋込層 4 N- 型エピタキシャル層 5 P+ 型拡散層 6 N+ 型拡散層 7 N型拡散層 8 フィールド酸化膜 9 酸化膜 10a,10b P+ 型拡散層 11 窒化膜 12a,12b,12c コンタクト 13a,13b,13c アルミ配線 14 窒化膜 15 スルーホール 16 アルミ配線 17 空乏層1 P - -type silicon substrate 2 N + -type buried layer 3 P + -type buried layer 4 N - -type epitaxial layer 5 P + -type diffusion layer 6 N + -type diffusion layer 7 N-type diffusion layer 8 field oxide film 9 oxide film 10a, 10b P + type diffusion layer 11 nitride film 12a, 12b, 12c contact 13a, 13b, 13c aluminum wiring 14 nitride film 15 through hole 16 aluminum wiring 17 depletion layer

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板の一主面上に一導電型エピタ
キシャル層が形成され、前記エピタキシャル層表面に逆
導電型第1領域と前記第1領域と重なることなく前記第
1領域を取り囲む逆導電型第2領域とが形成され、前記
第1領域および前記第2領域の上にはそれぞれに接続す
る下層金属配線が形成され、前記下層金属配線を覆う層
間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜に形成された開口
を通して前記第1領域の前記下層配線に接続する上層配
線が形成され、前記上層配線によって前記第2領域上を
横切る引き出し電極を構成している半導体装置。
An epitaxial layer of one conductivity type is formed on one main surface of a semiconductor substrate, and a first region of a reverse conductivity type and a reverse conductivity surrounding the first region without overlapping the first region on the surface of the epitaxial layer. A mold second region, a lower metal interconnection connected to each of the first and second regions is formed, an interlayer insulating film covering the lower metal interconnection is formed, and the interlayer insulating film is formed. A semiconductor device in which an upper layer wiring connected to the lower layer wiring in the first region is formed through an opening formed in the first region, and a lead electrode crossing over the second region by the upper layer wiring.
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