JP2924038B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2924038B2
JP2924038B2 JP2005509A JP550990A JP2924038B2 JP 2924038 B2 JP2924038 B2 JP 2924038B2 JP 2005509 A JP2005509 A JP 2005509A JP 550990 A JP550990 A JP 550990A JP 2924038 B2 JP2924038 B2 JP 2924038B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はCMOSトランジスタとバイポーラトランジスタ
とを同一半導体基板に形成した半導体装置に関し、特に
高耐圧MOSトランジスタを有する半導体装置に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device in which a CMOS transistor and a bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate, and more particularly to a semiconductor device having a high breakdown voltage MOS transistor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、CMOSトランジスタとバイポーラトランジスタと
を同一半導体基板に形成した半導体装置(BiCMOS)は、
CMOSトランジスタの低消費電力動作とバイポーラトラン
ジスタの高速動作,高駆動能力とを同時に実現できるこ
のから、近年種々の試みがなされている。
Conventionally, a semiconductor device (BiCMOS) in which a CMOS transistor and a bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate,
In recent years, various attempts have been made because low power consumption operation of a CMOS transistor and high speed operation and high drive capability of a bipolar transistor can be realized simultaneously.

このようなBiCMOSに、高耐圧MOSトランジスタや2重
ゲート構造とMOSトランジスタからなる書き替え可能な
リードオンリーメモリ(EPROM)素子等を併せて構成す
ることが必要な場合がある。
In some cases, it is necessary to configure such a BiCMOS together with a high breakdown voltage MOS transistor, a rewritable read only memory (EPROM) element including a double gate structure and a MOS transistor, and the like.

上述の半導体集積回路の一例の断面図を第4図に示
す。この半導体集積回路は、低耐圧のバイポーラトラン
ジスタ18,低耐圧N型MOSトランジスタ19,低耐圧P型MOS
トランジスタ22と、EPROM素子20,高耐圧N型トランジス
タMOS21,高耐圧P型MOSトランジスタ23とから構成され
ている。
FIG. 4 shows a cross-sectional view of an example of the above-described semiconductor integrated circuit. This semiconductor integrated circuit includes a low breakdown voltage bipolar transistor 18, a low breakdown voltage N-type MOS transistor 19, and a low breakdown voltage P-type MOS transistor.
It comprises a transistor 22, an EPROM element 20, a high voltage N-type transistor MOS21, and a high voltage P-type MOS transistor 23.

バイポーラトランジスタ18は、N+型埋込み層3を介し
てP型半導体基板1上に基られたN型エピタキシャル層
5に形成されている。N+型ポリシリコン9a,N+型拡散層1
3aによりコレクタ部が形成され、P型の活性ベース拡散
層12,P+型拡散層13によりベース部が形成され、N+型拡
散層13a,N+型ポリシリコンからなるエミッタ電極11によ
りエミッタ部が形成されている。8はフィールド酸化
膜、16は層間絶縁膜、17はアルミ電極である。
The bipolar transistor 18 is formed in the N-type epitaxial layer 5 based on the P-type semiconductor substrate 1 via the N + -type buried layer 3. N + type polysilicon 9a, N + type diffusion layer 1
A collector portion is formed by 3a, a base portion is formed by a P-type active base diffusion layer 12 and a P + type diffusion layer 13, and an emitter portion is formed by an N + type diffusion layer 13a and an emitter electrode 11 made of N + type polysilicon. Are formed. 8 is a field oxide film, 16 is an interlayer insulating film, and 17 is an aluminum electrode.

低耐圧N型MOSトランジスタ19,EPROM素子20,高耐圧N
型MOSトランジスタ21は、P+型埋込み層4を介してP型
半導体基板1上に設けられたN型エピタキシャル層5内
にP+型埋込み層4と接続して設けられたP型ウエル6に
形成されている。トランジスタ19,素子20のソース・ド
レインおよびトランジスタ21のソースはN+型拡散層13a
により形成され、高耐圧N型MOSトランジスタ21のドレ
インはN+型拡散層13aおよびP型低濃度ドレイン15とか
ら形成されている。トランジスタ19,21のゲート電極はN
+型ポリシリコン9から形成され、EPROM素子20のゲート
電極はN+型ポリシリコン9からなるコントロールゲート
とフローティングゲート10とから形成されている。8は
フィールド酸化膜、16は層間絶縁膜、17はアルミ電極で
ある。
Low breakdown voltage N-type MOS transistor 19, EPROM element 20, high breakdown voltage N
Type MOS transistor 21, the P-type well 6 arranged in connection with the P + -type buried layer 4 in the N-type epitaxial layer 5 provided on the P-type semiconductor substrate 1 through the P + -type buried layer 4 Is formed. The sources and drains of the transistors 19 and 20 and the source of the transistor 21 are N + type diffusion layers 13a.
The drain of the high-breakdown-voltage N-type MOS transistor 21 is formed from the N + -type diffusion layer 13a and the P-type low-concentration drain 15. The gate electrodes of transistors 19 and 21 are N
+ Formed from polysilicon 9, a gate electrode of the EPROM element 20 is formed of the control gate and the floating gate 10 for consisting N + -type polysilicon 9. 8 is a field oxide film, 16 is an interlayer insulating film, and 17 is an aluminum electrode.

高耐圧P型MOSトランジスタ23,および低耐圧P型MOS
トランジスタ22は、N+型埋込み層3を介してP型半導体
基板1上に設けられたN型エピタキシャル層5,およびこ
のN型エピタキシャル層5内に設けられたN型ウエル7
に形成されている。トランジスタ22のソース・ドレイン
およびトランジスタ23のソースはP+型拡散層13から形成
され、トランジスタ23のドレインはP+型拡散層13および
N型低濃度ドレイン14とから形成されている。8はフィ
ールド酸化膜、16は層間絶縁膜、17はアルミ電極であ
る。
High breakdown voltage P-type MOS transistor 23 and low breakdown voltage P-type MOS
The transistor 22 includes an N-type epitaxial layer 5 provided on the P-type semiconductor substrate 1 via the N + type buried layer 3 and an N-type well 7 provided in the N-type epitaxial layer 5.
Is formed. The source of the source-drain and the transistor 23 of the transistor 22 is formed from a P + -type diffusion layer 13, the drain of the transistor 23 is formed from a P + -type diffusion layer 13 and the N-type lightly doped drain 14. 8 is a field oxide film, 16 is an interlayer insulating film, and 17 is an aluminum electrode.

高耐圧MOSトランジスタ21,23は、EPROM素子20のため
の内部昇圧回路を含むプログラム系の回路に用いられ、
10〜25Vの電圧が印加される。この耐圧を確保するた
め、N型エピキシャル層5を厚く(例えば、3〜5μ
m)する必要があるが、高耐圧MOSトランジスタ21,23を
作成した高耐圧部およびCMOSロジック回路や小信号回路
を作成した低耐圧部におけるN型エピタキシャル層5の
厚さは同一であり、本来厚いN型層を必要としない低耐
圧部のN型エピタキシャル層まで高耐圧MOSトランジス
タを共存させるため厚くなってしまう。
The high-voltage MOS transistors 21 and 23 are used for a program-related circuit including an internal booster circuit for the EPROM element 20,
A voltage of 10 to 25 V is applied. In order to secure this withstand voltage, the N-type epitaxial layer 5 is made thick (for example, 3 to 5 μm).
m), but the thickness of the N-type epitaxial layer 5 in the high breakdown voltage portion where the high breakdown voltage MOS transistors 21 and 23 are formed and the low breakdown voltage portion where the CMOS logic circuit and the small signal circuit are formed are the same. Since the high breakdown voltage MOS transistor coexists up to the N-type epitaxial layer of the low breakdown voltage portion which does not require a thick N-type layer, the thickness becomes large.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

低耐圧部のN型エピタキシャル層まで高耐圧MOSトラ
ンジスタを共存させるため厚くなることから、低耐圧ト
ランジスタの特性が大幅に低下する。特に、バイポーラ
トランジスタの高周波特性は著しく低下する。例えば、
遮断周波数fTが大きく低下し、バイポーラトランジス
タで構成したECL回路等の動作速度が遅くなる。
Since the high breakdown voltage MOS transistor coexists up to the N-type epitaxial layer of the low breakdown voltage portion, the thickness of the transistor increases, so that the characteristics of the low breakdown voltage transistor are significantly reduced. In particular, the high frequency characteristics of the bipolar transistor are significantly reduced. For example,
Cutoff frequency f T is greatly reduced, the operating speed of such ECL circuit constituted by bipolar transistors is delayed.

また、N型エピタキシャル層が厚いため、深いP+型素
子分離拡散層を必要とし、この拡散層の横方向への拡散
も大きくなることから、大きな分離領域を必要とし、ト
ランジスタ,素子等のサイズの微細が困難になる。
Also, since the N-type epitaxial layer is thick, a deep P + -type element isolation diffusion layer is required, and the diffusion in the lateral direction of the diffusion layer is also large. Becomes difficult.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明の半導体装置は、同一半導体基板上に高耐圧の
第1導電型MOSトランジスタと高耐圧の第2導電型MOSト
ランジスタと低耐圧の第1導電型MOSトランジスタと低
耐圧の第2導電型MOSトランジスタと低耐圧バイポーラ
トランジスタとを含んでなる半導体装置において、第1
導電型半導体基板の表面には第1の第2導電型ウエルが
設けられ、上記第1の第2導電型ウエルの表面の一部に
は第2導電型埋込み層が設けられ、上記第1の第2導電
型ウエルから離れた位置の前記第1の半導体基板の表面
の一部には第1導電型埋込み層が設けられ、上記第1の
第2導電型ウエルを含む上記第1導電型半導体基板上に
第2導電型エピタキシャル層が設けられ、上記第2導電
型埋込み層直上の上記第2導電型エピタキシャル層の表
面には第2の第2導電型ウエルが設けられ、上記第1の
第2導電型ウェル直上を除き,少なくとも上記第1導電
型埋込み層直上を含む部分の上記第2導電型エピタキシ
ャル層の表面には、上記第1導電型半導体基板に直接に
接続される第1導電型ウエルが設けられ、上記第2導電
型埋込み層直上を除いた上記第1の第2導電型ウエル直
上の上記第2導電型エピタキシャル層に形成された高耐
圧の第1導電型MOSトランジスタと、上記第2の第2導
電型ウエルに設けられた低耐圧の第1導電型MOSトラン
ジスタと、上記第1導電型埋込み層直上の上記第1導電
型ウエルに設けられた低耐圧の第2導電型MOSトランジ
スタと、第1導電型埋込み層直上を除いた位置での第1
導電型ウエルに設けられた高耐圧の第2導電型MOSトラ
ンジスタとを有している。
The semiconductor device of the present invention comprises a high breakdown voltage first conductivity type MOS transistor, a high breakdown voltage second conductivity type MOS transistor, a low breakdown voltage first conductivity type MOS transistor, and a low breakdown voltage second conductivity type MOS transistor on the same semiconductor substrate. In a semiconductor device including a transistor and a low breakdown voltage bipolar transistor, the first
A first second conductivity type well is provided on a surface of the conductivity type semiconductor substrate, and a second conductivity type buried layer is provided on a part of the surface of the first second conductivity type well. A first conductivity type buried layer is provided on a part of the surface of the first semiconductor substrate at a position away from the second conductivity type well, and the first conductivity type semiconductor including the first second conductivity type well is provided. A second conductivity type epitaxial layer is provided on the substrate; a second second conductivity type well is provided on a surface of the second conductivity type epitaxial layer immediately above the second conductivity type buried layer; Except immediately above the two-conductivity-type well, the surface of the second-conductivity-type epitaxial layer including at least the portion immediately above the first-conductivity-type buried layer has a first-conductivity-type directly connected to the first-conductivity-type semiconductor substrate. A well is provided, and a portion immediately above the second conductivity type buried layer is provided. A high breakdown voltage first conductivity type MOS transistor formed on the second conductivity type epitaxial layer immediately above the first second conductivity type well, and a low breakdown voltage MOS transistor provided on the second second conductivity type well. A first conductivity type MOS transistor, a low breakdown voltage second conductivity type MOS transistor provided in the first conductivity type well immediately above the first conductivity type buried layer, and a position other than immediately above the first conductivity type buried layer. First
A high withstand voltage second conductivity type MOS transistor provided in the conductivity type well.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the present invention.

P型半導体基板1にN型ウエル2,N+型埋込み層3,P+
埋込み層4が設けられ、P型半導体基板1上に設けられ
たN+型埋込み層3の上部にはバイポーラトランジスタ18
が形成され、N型ウエル2上に設けられたN+型埋込み層
3の上部には低耐圧P型MOSトランジスタ22が形成さ
れ、P型半導体基板1上に設けられたP+型埋込み層4の
上部には低耐圧N型MOSトランジスタ19が形成されてい
る。N型ウエル2,N+型埋込み層3,P+型埋込み層4を含ん
だP型半導体基板1上に膜厚1〜2μmのN型エピタキ
シャル層5が設けられ、P+型埋込み層4を含むN型エピ
タキシャル層5の一部にはP型半導体基板1に接続する
P型ウエル6が設けられ、P型ウエル6には低耐圧N型
MOSトランジスタ19,EPROM素子20,高耐圧N型MOSトラン
ジスタ21が形成され、N+型埋込み層3上のN型エピタキ
シャル層5にはバイポーラトランジスタ18が形成され、
N+型埋込み層3を含むN型ウエル2上のN型エピタキシ
ャル層5には低耐圧P型MOSトランジスタ22,高耐圧P型
MOSトランジスタ23が形成されている。
An N-type well 2, an N + -type buried layer 3, and a P + -type buried layer 4 are provided on a P-type semiconductor substrate 1, and a bipolar transistor is provided above the N + -type buried layer 3 provided on the P-type semiconductor substrate 1. 18
There are formed, N-type in the upper part of the N + -type buried layer 3 formed on the well 2 low breakdown voltage P-type MOS transistor 22 is formed, P-type P + -type buried layer 4 formed on the semiconductor substrate 1 A low withstand voltage N-type MOS transistor 19 is formed on the upper part of FIG. An N-type epitaxial layer 5 having a thickness of 1 to 2 μm is provided on a P-type semiconductor substrate 1 including an N-type well 2, an N + -type buried layer 3 and a P + -type buried layer 4, and the P + -type buried layer 4 is A P-type well 6 connected to the P-type semiconductor substrate 1 is provided in a part of the N-type epitaxial layer 5 including the N-type epitaxial layer 5.
A MOS transistor 19, an EPROM element 20, and a high breakdown voltage N-type MOS transistor 21 are formed, and a bipolar transistor 18 is formed in the N-type epitaxial layer 5 on the N + type buried layer 3.
The N-type epitaxial layer 5 on the N-type well 2 including the N + -type buried layer 3 has a low-breakdown-voltage P-type MOS transistor 22 and a high-breakdown-voltage P-type.
A MOS transistor 23 is formed.

N+型埋込み層3上に形成されたN+型ポリシリコン9a,N
+型拡散層13aによりコレクタ部が形成され、P型の活性
ベース拡散層12,P+型拡散層13によりベース部が形成さ
れ、N+型拡散層13a,N+型ポリシリコンからなるエミッタ
電極11によりエミッタ部が形成され、これらとフィール
ド酸化膜8,層間絶縁膜16,アルミ電極17によりバイポー
ラトランジスタ18が構成されている。
N + is formed on the -type buried layer 3 N + -type polysilicon 9a, N
The collector portion is formed by the + type diffusion layer 13a, the base portion is formed by the P type active base diffusion layer 12, and the P + type diffusion layer 13, and the N + type diffusion layer 13a, the emitter electrode made of N + type polysilicon. An emitter portion is formed by 11, a field oxide film 8, an interlayer insulating film 16, and an aluminum electrode 17 constitute a bipolar transistor 18.

低耐圧N型MOSトランジスタ19,EPROM素子20のソース
・ドレインおよび高耐圧N型MOSトランジスタ21のソー
スはN+型拡散層13aにより形成され、高耐圧N型MOSトラ
ンジスタ21のドレインはN+型拡散層13aおよびP型低濃
度ドレイン15とから形成されている。トランジスタ19,2
1のゲード電極はN+型ポリシリコン9から形成され、EPR
OM素子20のゲード電極はN+型ポリシリコン9からなるコ
ントロールゲートとフローティングゲート10とから形成
されている。8はフィールド酸化膜、16は層間絶縁膜、
17はアルミ電極である。
The source of the low-voltage N-type MOS transistor 19, the source-drain and a high-voltage N-type MOS transistor 21 of the EPROM element 20 is formed of N + -type diffusion layer 13a, a drain of the high voltage N-type MOS transistor 21 is the N + diffusion It is formed from the layer 13a and the P-type low-concentration drain 15. Transistor 19,2
One gate electrode is formed from N + type polysilicon 9 and has an EPR
The gate electrode of the OM element 20 is formed by a control gate made of N + polysilicon 9 and a floating gate 10. 8 is a field oxide film, 16 is an interlayer insulating film,
17 is an aluminum electrode.

N型エピタキシャル層5内に設けられたN型ウエル7
に形成され低耐圧P型MOSトランジスタ22のソース・ド
レインおよび高耐圧P型MOSトランジスタ23のソースはP
+型拡散層13から形成され、トランジスタ23のドレイン
はP+型拡散層13およびN型低濃度ドレイン14とから形成
されている。8はフィールド酸化膜、16は層間絶縁膜、
17はアルミ電極である。
N-type well 7 provided in N-type epitaxial layer 5
The source / drain of the low breakdown voltage P-type MOS transistor 22 and the source of the high breakdown voltage P-type MOS transistor 23 are P
+ Formed from type diffusion layer 13, the drain of the transistor 23 is formed from a P + -type diffusion layer 13 and the N-type lightly doped drain 14. 8 is a field oxide film, 16 is an interlayer insulating film,
17 is an aluminum electrode.

本実施例の構造では、高耐圧N型MOSトランジスタ21
下のP型ウエル6とP型半導体基板1との間にはP+型埋
込み層4が存在しない。従って、N型エピタキシャル層
5が薄くなっても、高耐圧N型MOSトランジスタ21のド
レインから延びる空乏層がP+型埋込み層4とぶつかり、
アバランシェ降伏を生じて耐圧が低下するという現象は
発生しない。
In the structure of this embodiment, the high breakdown voltage N-type MOS transistor 21
There is no P + -type buried layer 4 between the lower P-type well 6 and the P-type semiconductor substrate 1. Therefore, even if the N-type epitaxial layer 5 becomes thin, the depletion layer extending from the drain of the high breakdown voltage N-type MOS transistor 21 collides with the P + type buried layer 4,
The phenomenon that avalanche breakdown occurs to lower the breakdown voltage does not occur.

また、高耐圧P型MOSトランジスタ23下のN+型埋込み
層3を無くし、P型半導体基板1内にN型ウエル2を設
けてあるのでN型エピタキシャル層5の厚さを薄くして
も、高耐圧P型MOSトランジスタ23のドレインから延び
る空乏層がN型エピタキシャル層5とP型半導体基板1
との界面以上に延びても耐圧の低下は生じない。
Further, since the N + -type buried layer 3 under the high-breakdown-voltage P-type MOS transistor 23 is eliminated and the N-type well 2 is provided in the P-type semiconductor substrate 1, even if the thickness of the N-type epitaxial layer 5 is reduced, The depletion layer extending from the drain of the high-breakdown-voltage P-type MOS transistor 23 is composed of the N-type epitaxial layer 5 and the P-type semiconductor substrate 1.
Even if it extends beyond the interface with the interface, the breakdown voltage does not decrease.

次に、第2図(a)〜(d)の縦断面図を用いて、本
実施例の主要構成部分の作成工程を説明する。
Next, with reference to the vertical cross-sectional views of FIGS. 2A to 2D, a description will be given of a process of forming main components of the present embodiment.

まず、第2図(a)に示すように、P型半導体基板1
上に200〜700Åの酸化膜24を形成した後、フォトレジス
ト膜25をマスクとしてN型不純物、例えば、りん26をイ
オン注入法で1×1012〜1×1013cm-2の注入量をP型半
導体基板1へ導入後、1100〜1200℃の高温で5〜8時間
押込みを行なう。押込み熱処理で深さ4〜7μmのN型
ウエル2が形成できる。
First, as shown in FIG.
After an oxide film 24 having a thickness of 200 to 700 ° is formed thereon, the photoresist film 25 is used as a mask to implant an N-type impurity, for example, phosphorus 26 by ion implantation at a dose of 1 × 10 12 to 1 × 10 13 cm −2. After the introduction into the P-type semiconductor substrate 1, the pressing is performed at a high temperature of 1100 to 1200 ° C. for 5 to 8 hours. The N-type well 2 having a depth of 4 to 7 μm can be formed by the indentation heat treatment.

次に、第2図(b)に示すように、フォトレジスト膜
25aをマスクとして、例えば、ひ素27をイオン注入法で
1×1015〜1×1016cm-2の注入量を導入して、N+型埋込
み層3を形成する。
Next, as shown in FIG.
The N + type buried layer 3 is formed by implanting arsenic 27 by ion implantation at a dose of 1 × 10 15 to 1 × 10 16 cm −2 using the mask 25a as a mask.

次に、第2図(c)に示すように、フォトレジスト膜
25bをマスクとして、例えば、ボロン28をイオン注入法
で1×1013〜1015cm-2の注入量を導入して、P+型埋込み
層4を形成する。
Next, as shown in FIG.
The P + -type buried layer 4 is formed by implanting, for example, boron 28 by ion implantation at a dose of 1 × 10 13 to 10 15 cm −2 using 25b as a mask.

次に、第2図(d)に示すように、厚さ1〜2μmの
N型エピタキシャル層5を成長する。
Next, as shown in FIG. 2D, an N-type epitaxial layer 5 having a thickness of 1 to 2 μm is grown.

これ以降は、通常のBiCMOSの製造技術により、第1図
に示した構造に製造する。
Thereafter, the structure shown in FIG. 1 is manufactured by a normal BiCMOS manufacturing technique.

第3図は本発明の第2の実施例の縦断面図である。本
実施例は、ROM・RAM方式によるCPU等を構成し、EPROMを
内蔵するBiCMOS集積回路において、本発明をEPROMに適
用した例である。なお、他のトランジスタの構成は第1
の実施例と同じである。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of a second embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the present invention is applied to an EPROM in a BiCMOS integrated circuit including a ROM / RAM type CPU and a built-in EPROM. The configuration of the other transistors is the first.
This is the same as the embodiment.

第1の実施例で示した高耐圧P型MOSトランジスタの
形成に重要な構成要件となるN型ウエル2が、EPROM素
子の下部のP型半導体基板1に設けられている。EPROM
素子の下部のN型ウエル2の周辺には、P+型埋込み層4
が設けられている。P型半導体基板1上に設けられたN
型エピタキシャル層5において、EPROM素子直下およびP
+型埋込み層4直上の部分がP型ウエル6に変換されて
いる。P+型埋込み層4および直上のP型ウエル6とEPRO
M素子直下のP型ウエル6との間には、N型エピタキシ
ャル層5が存在する。すなわち、EPROM素子直下のP型
ウエル6の周囲は全てN型の半導体層となっている。
An N-type well 2, which is an important component for forming a high-breakdown-voltage P-type MOS transistor shown in the first embodiment, is provided on a P-type semiconductor substrate 1 below an EPROM element. EPROM
Around the N-type well 2 under the element, a P + type buried layer 4 is formed.
Is provided. N provided on P-type semiconductor substrate 1
In the epitaxial layer 5, the area immediately below the EPROM element and the P
The portion immediately above the + -type buried layer 4 is converted to a P-type well 6. P + type buried layer 4 and P type well 6 directly above and EPRO
An N-type epitaxial layer 5 exists between the P-type well 6 immediately below the M element. That is, the entire periphery of the P-type well 6 immediately below the EPROM element is an N-type semiconductor layer.

EPROM素子20のゲート電極はN+型ポリシリコン9から
なるコントロールゲートとフローティングゲート10とか
ら形成され、ソース・ドレインはN+拡散層13aにより形
成される。N+型ポリシリコン9aはN+拡散層13aを介して
N型エピタキシャル層5に接続され、N+型ポリシリコン
9a上のアルミ電極17には電源電圧Vccが印加されてい
る。8はフィールド酸化膜、16は層間絶縁膜である。
The gate electrode of the EPROM element 20 is formed of a control gate made of N + type polysilicon 9 and a floating gate 10, and the source and drain are formed of an N + diffusion layer 13a. N + -type polysilicon 9a is connected to the N-type epitaxial layer 5 through the N + diffusion layer 13a, N + -type polysilicon
The power supply voltage Vcc is applied to the aluminum electrode 17 on 9a. 8 is a field oxide film, and 16 is an interlayer insulating film.

EPROM素子はプログラム時に10V以上の高電圧をコント
ロールゲートに印加し、この時、EPROM素子の基板(本
実施例ではP型ウエル6)にmAオーダーの基板電流が流
れる。もし、EPROM素子直下のP型ウエル6がN型の半
導体層で覆われてないならば、この基板電流はラッチア
ップ,同一基板内の内蔵RAMのデータ破壊等生じるノイ
ズ源となる。本実施例では、EPROM素子直下のP型ウエ
ル6がN型の半導体層(N型ウエル2,N型エピタキシャ
ル層5)で覆われ、このN型の半導体層はN+拡散層13a
を介してVccに印加されたN+型ポリシリコン9aに接続し
ているため、EPROM素子直下のP型ウエル6内に発生し
た基板電流はEPROM素子直下のP型ウエル6を覆うN型
の半導体層に吸収される。すなわち、N型の半導体層
(N型ウエル2,N型エピタキシャル層5),Vccに印加さ
れたN+型ポリシリコン9a,これらの中間のN+拡散層13a
は、EPROM素子の基板電流に対する一種のリークパスを
形成している。このため、EPROM素子の基板電流が他の
トランジスタ,素子に流れ込むことが無く、他のトラン
ジスタ,素子へのノイズの影響を防ぐことが出来る。
The EPROM element applies a high voltage of 10 V or more to the control gate during programming, and at this time, a substrate current on the order of mA flows through the substrate of the EPROM element (P-type well 6 in this embodiment). If the P-type well 6 immediately below the EPROM element is not covered with the N-type semiconductor layer, this substrate current becomes a noise source that causes latch-up, data destruction of the built-in RAM in the same substrate, and the like. In this embodiment, the P-type well 6 immediately below the EPROM element is covered with an N-type semiconductor layer (N-type well 2, N-type epitaxial layer 5), and this N-type semiconductor layer is an N + diffusion layer 13a.
Since you are connected to N + -type polysilicon 9a applied to Vcc through a semiconductor substrate current generated in the P-type well 6 immediately below EPROM element of N-type which covers the P-type well 6 immediately below EPROM element Absorbed by the layer. That is, an N-type semiconductor layer (N-type well 2, N-type epitaxial layer 5), an N + type polysilicon 9a applied to Vcc, and an N + diffusion layer 13a intermediate these.
Form a kind of leak path for the substrate current of the EPROM element. Therefore, the substrate current of the EPROM element does not flow into other transistors and elements, and the influence of noise on other transistors and elements can be prevented.

なお、EPROM素子の下部のN型ウエル2の周辺のP+
埋込み層4およびP+型埋込み層4直上のP型ウエル6は
上述のリークパスに対する接合分離,EPROM素子と他のト
ランジスタとの素子分離の役割を担っている。
The P + -type buried layer 4 around the N-type well 2 below the EPROM element and the P-type well 6 immediately above the P + -type buried layer 4 are used for junction separation for the above-described leak path, and for the element between the EPROM element and another transistor. Has the role of separation.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、同一半導体基板上に高
耐圧MOSトランジスタとBiCMOSとを有する半導体装置に
おいて、第1導電型半導体基板に第2導電型ウエルを設
け、第2導電型ウエルを含む第1導電型半導体基板上に
第2導電型エピタキシャル層を設けて高耐圧動作が可能
な第1導電型MOSトランジスタを形成し、第2導電型エ
ピタキシャル層内に第1導電型半導体基板に接続して第
1導電型ウエルを設けて高耐圧作が可能な第2導電型MO
Sトランジスタを形成することにより、高耐圧動作が可
能な第1導電型MOSトランジスタの下部の高濃度第2導
電型埋込み層および高耐圧動作が可能な第2導電型MOS
トランジスタの下部の高濃度第1導電型押込み層の設置
が不要となるとともに第2導電型エピタキシャル層の膜
厚を薄くすることが可能となる。
As described above, the present invention relates to a semiconductor device having a high breakdown voltage MOS transistor and a BiCMOS on the same semiconductor substrate, wherein a second conductivity type well is provided on a first conductivity type semiconductor substrate and a second conductivity type well is provided. A second conductivity type epitaxial layer is provided on a one conductivity type semiconductor substrate to form a first conductivity type MOS transistor capable of high voltage operation, and is connected to the first conductivity type semiconductor substrate in the second conductivity type epitaxial layer. 2nd conductivity type MO that can be operated with high withstand voltage by providing 1st conductivity type well
By forming the S transistor, a high-concentration second conductivity type buried layer under the first conductivity type MOS transistor capable of high withstand voltage operation and a second conductivity type MOS capable of high withstand voltage operation
It is not necessary to provide a high-concentration first-conductivity-type indentation layer under the transistor, and the thickness of the second-conductivity-type epitaxial layer can be reduced.

その結果、高耐圧MOSトランジスタの耐圧を低下させ
ることなく、バイポーラトランジスタの高周波特性を良
好に保持することが可能となる。
As a result, the high-frequency characteristics of the bipolar transistor can be maintained well without lowering the withstand voltage of the high-voltage MOS transistor.

また、N型エピタキシャル層が薄いため、深い素子分
離拡散層を必要とせず、この拡散層の横方向への拡散は
小さくなることから、大きな分離領域は不要となり、ト
ランジスタ,素子等のサイズの微細化が容易になる。
Further, since the N-type epitaxial layer is thin, a deep element isolation diffusion layer is not required, and diffusion in the lateral direction of the diffusion layer is small. Therefore, a large isolation region is not required, and the size of transistors, elements, and the like can be reduced. It becomes easier.

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

第1図は本発明の第1の実施例の縦断面図、第2図
(a)〜(d)は第1の実施例の製造方法を示工程順縦
断面図、第3図は本発明の第2の実施例の縦断面図、第
4図は従来技術の縦断面図である。 1…P型半導体基板、2,7…N型ウエル、3…N+型埋込
み層、4…P+型埋込み層、5…N型エピタキシャル層、
6…P型ウエル、8…フィールド酸化膜、9,9a…N+型ポ
リシリコン、10…フローティングゲート、11…エミッタ
電極、12…活性ベース拡散層、13…P+型拡散層、13a…N
+型拡散層、14…N型低濃度ドレイン、15…P型低濃度
ドレイン、16…層間絶縁膜、17…アルミ電極、18…バイ
ポーラトランジスタ、19…低耐圧N型MOSトランジス
タ、20…EPROM素子、21…高耐圧N型MOSトランジスタ、
22…低耐圧P型MOSトランジスタ、23…高耐圧P型MOSト
ランジスタ、24…酸化膜、25,25a,25b…フォトレジスト
膜、26…りん、27…ひ素、28…ボロン。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a first embodiment of the present invention, FIGS. 2 (a) to 2 (d) are longitudinal sectional views showing a manufacturing method of the first embodiment in the order of steps, and FIG. And FIG. 4 is a longitudinal sectional view of the prior art. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P type semiconductor substrate, 2,7 ... N type well, 3 ... N + type buried layer, 4 ... P + type buried layer, 5 ... N type epitaxial layer,
6 ... P-type well, 8 ... Field oxide film, 9,9a ... N + type polysilicon, 10 ... Floating gate, 11 ... Emitter electrode, 12 ... Active base diffusion layer, 13 ... P + type diffusion layer, 13a ... N
+ -Type diffusion layer, 14: N-type low-concentration drain, 15: P-type low-concentration drain, 16: interlayer insulating film, 17: aluminum electrode, 18: bipolar transistor, 19: low-breakdown-voltage N-type MOS transistor, 20: EPROM element , 21 ... High voltage N-type MOS transistor,
22: low breakdown voltage P-type MOS transistor, 23: high breakdown voltage P-type MOS transistor, 24: oxide film, 25, 25a, 25b: photoresist film, 26: phosphorus, 27: arsenic, 28: boron.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】同一半導体基板上に高耐圧の第1導電型MO
Sトランジスタと高耐圧の第2導電型MOSトランジスタと
低耐圧の第1導電型MOSトランジスタと低耐圧の第2導
電型MOSトランジスタと低耐圧バイポーラトランジスタ
とを含んでなる半導体装置において、 第1導電型半導体基板の表面には第1の第2導電型ウエ
ルが設けられ、 前記第1の第2導電型ウエルの表面の一部には第2導電
型埋込み層が設けられ、 前記第1の第2導電型ウエルから離れた位置の前記第1
の半導体基板の表面の一部には第1導電型埋込み層が設
けられ、 前記第1の第2導電型ウエルを含む前記第1導電型半導
体基板上に第2導電型エピタキシャル層が設けられ、 前記第2導電型埋込み層直上の前記第2導電型エピタキ
シャル層の表面には第2の第2導電型ウエルが設けら
れ、 前記第1の第2導電型ウェル直上を除き,少なくとも前
記第1導電型埋込み層直上を含む部分の前記第2導電型
エピタキシャル層の表面には、前記第1導電型半導体基
板に直接に接続される第1導電型ウエルが設けられ、 前記第2導電型埋込み層直上を除いた前記第1の第2導
電型ウエル直上の前記第2導電型エピタキシャル層に形
成された高耐圧の第1導電型MOSトランジスタと、前記
第2の第2導電型ウエルに設けられた低耐圧の第1導電
型MOSトランジスタと、前記第1導電型埋込み層直上の
前記第1導電型ウエルに設けられた低耐圧の第2導電型
MOSトランジスタと、該第1導電型埋込み層直上を除い
た位置での該第1導電型ウエルに設けられた高耐圧の第
2導電型MOSトランジスタとを有することを特徴とする
半導体装置。
1. A high withstand voltage first conductivity type MO on the same semiconductor substrate.
In a semiconductor device including an S transistor, a high breakdown voltage second conductivity type MOS transistor, a low breakdown voltage first conductivity type MOS transistor, a low breakdown voltage second conductivity type MOS transistor, and a low breakdown voltage bipolar transistor, A first conductivity type well is provided on a surface of the semiconductor substrate; a second conductivity type buried layer is provided on a part of a surface of the first second conductivity type well; The first type at a position away from the conductive well;
A first conductivity type buried layer is provided on a part of the surface of the semiconductor substrate, and a second conductivity type epitaxial layer is provided on the first conductivity type semiconductor substrate including the first second conductivity type well; A second second conductivity type well is provided on the surface of the second conductivity type epitaxial layer immediately above the second conductivity type buried layer, and at least the first conductivity type except immediately above the first second conductivity type well. A first conductivity type well directly connected to the first conductivity type semiconductor substrate is provided on a surface of the second conductivity type epitaxial layer including a portion immediately above the mold buried layer, and just above the second conductivity type buried layer And a high-breakdown-voltage first-conductivity-type MOS transistor formed in the second-conductivity-type epitaxial layer immediately above the first second-conductivity-type well, and a low-voltage transistor provided in the second second-conductivity-type well. Withstand voltage first conductivity type MOS transistor A low-breakdown-voltage second conductivity type provided in a well of the first conductivity type well immediately above the buried layer of the first conductivity type;
A semiconductor device comprising: a MOS transistor; and a high-breakdown-voltage second conductivity-type MOS transistor provided in the first conductivity-type well at a position other than immediately above the first conductivity-type buried layer.
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