JP3438359B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP3438359B2 JP30488594A JP30488594A JP3438359B2 JP 3438359 B2 JP3438359 B2 JP 3438359B2 JP 30488594 A JP30488594 A JP 30488594A JP 30488594 A JP30488594 A JP 30488594A JP 3438359 B2 JP3438359 B2 JP 3438359B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、PN接合により素子間
分離を行う半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体装置における素子
分離においては、図4に示すように、左右のトランジス
タ間に、P型基板4の電位を固定するアイソレーション
+ 拡散層1を設けている。しかしながら、例えば右側
のトランジスタ(以下、出力トランジスタという)20
0のN型拡散層2に負入力が印加されると、左側のトラ
ンジスタ(以下、隣接トランジスタという)100のN
型拡散層3とP型基板4および出力トランジスタ200
のN型拡散層2によりNPNの寄生トランジスタが形成
され、寄生電流が流れるため、トランジスタが誤動作し
てしまうという問題がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記問題を解決するも
のとして、図5に示すように、アイソレーションP+
散層7の間にN型拡散層6を設けたものがある。このよ
うな構成とすることにより、出力トランジスタ200の
N型拡散層2に負入力が印加されたとしても、N型拡散
層6、P型基板4およびN型拡散層2にてNPNトラン
ジスタが構成され、N型拡散層6より電流が供給され
る。一方、隣接トランジスタ100のN型拡散層3、P
型基板4および出力トランジスタ200のN型拡散層2
にてもNPNトランジスタが構成されるが、この場合、
N型拡散層2、3間のベース長が長いためそのhFEは小
さく、これによる寄生電流の影響は小さい。
【0004】しかしながら、このような構成にすると、
アイソレーション領域の間に別途N型拡散層6を設けな
ければならず、しかも高耐圧素子を得るためにはP型拡
散層7とN型拡散層6に不純物濃度により決定される所
定の距離をとらねばならず、素子の高密度化に不利であ
る。一方、図6に示すように、誘電体9で素子と素子を
完全に分離するようにしたものがある。このように誘電
体9で素子分離することにより、寄生電流の問題はなく
なる。
【0005】しかしながら、図4、図5に示すPN接合
分離においては、P型基板4上にN型のエピタキシャル
層を成長させて縦方向を分離しているのに対し、図6に
示す誘電体9で素子と素子を完全に分離してしまうもの
は、縦方向を基板8との貼り合わせにより構成してい
る。この貼り合わせは、全面に誘電体を形成した2枚の
ウエハを用意し、誘電体どおしを貼り合わせ、素子領域
となる面のウエハを研磨して素子領域を形成する。この
ため、誘電体で素子と素子を完全に分離してしまうもの
は、工程数が多く、また構造も複雑となる。
【0006】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、図5に示すPN接合分離に対し、相隣接する素子間
の距離を小さくして素子の高密度化を図ることを目的と
する。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明においては、第1導電型の半
導体基板(4)上に、第1、第2の素子(100、20
0)が形成された半導体層(12)を有し、前記第1、
第2の素子(100、200)のそれぞれは前記半導体
基板(4)上に第2導電型の層(5)を有するものであ
って、さらに、前記第1、第2の素子(100、20
0)間に前記半導体基板(4)の電位を固定する第2導
電型の拡散層(11)が形成されて、前記第1、第2の
素子(100、200)間をPN接合により素子分離す
るようにした半導体装置において、前記拡散層(11)
と前記第1、第2の素子(100、200)のそれぞれ
の間に、前記半導体層(12)の表面から前記半導体基
板(4)に至る深さの第1、第2の誘電体(10a、1
0b)が形成されており、前記第1の誘電体(10a)
の深さと前記第2の誘電体(10b)の深さが異なって
いることを特徴としている。
【0008】請求項2に記載の発明においては、第1導
電型の半導体基板(4)上に形成された第2導電型の半
導体層(12)と、前記半導体基板(4)と前記半導体
層(12)との間に形成された第2導電型の埋め込み層
(5)と、前記半導体層(12)の一領域に形成され、
前記埋め込み層(5)を構成要素とする第1のトランジ
スタ(100)と、前記半導体層(12)の前記第1の
トランジスタ(100)に隣接した領域に形成され、前
記埋め込み層(5)を構成要素とする第2のトランジス
タ(200)と、前記第1のトランジスタ(100)の
周囲に形成され、前記半導体層(12)の表面から前記
半導体基板(4)に至る深さの第1の誘電体(10a)
と、前記第2のトランジスタ(200)の周囲に形成さ
れ、前記半導体層(12)の表面から前記半導体基板
(4)に至る深さの第2の誘電体(10b)と、前記第
1、第2の誘電体(10a、10b)の間に形成され、
前記半導体基板(4)の電位を固定する第2導電型の拡
散層(11)とを備え、前記第1の誘電体(10a)の
深さと前記第2の誘電体(10b)の深さが異なってい
ことを特徴としている。
【0009】お、上記各手段のカッコ内の符号は、後
述する実施例記載の具体的手段との対応関係を示すもの
である。
【0010】
【発明の作用効果】請求項1、2に記載の発明によれ
ば、第1導電型の半導体基板上に、第1、第2の素子が
形成された半導体層を有し、第1、第2の素子のそれぞ
れが半導体基板上に第2導電型の層(埋め込み層)を有
する。さらに、第1、第2の素子間に半導体基板の電位
を固定する第2導電型の拡散層が形成される。従って、
第1、第2の素子間は、電位が固定された半導体基板に
よりPN接合分離される。
【0011】また、電位を固定するための拡散層と第
1、第2の素子のそれぞれの間には、半導体層の表面か
ら半導体基板に至る深さの第1、第2の誘電体が形成さ
れている。従って、上記第1、第2の素子は、縦方向に
は、PN接合により分離され、横方向には第1、第2の
誘電体により分離される。
【0012】ここで、第1、第2の素子のいずれか、例
えば第2の素子への所定の電圧(半導体基板がGND電
位固定の場合、負電圧)が印加され、これにより第2導
電型の拡散層と第1導電型の半導体基板と第2の素子に
おける第2導電型の埋め込み層との間でトランジスタが
構成された場合、それらの間で電流が流れる。しかし、
その場合、第1の素子における第2導電型の埋め込み層
と第1導電型の半導体基板と第2の素子における第2導
電型の埋め込み層との間に形成される寄生トランジスタ
に対してはベース長が長くなるため、それによる寄生電
流は小さく、この寄生電流による影響を少なくすること
ができる。
【0013】このような寄生電流に影響を少なくする場
合、図5に示す従来のものに比べ、第1、第2の誘電体
により第1、第2の素子の横方向分離が行われているた
め、第1、第2の素子間の距離を図5に示すものに比べ
て短くすることができ、従って素子の高密度化を図るこ
とができる。さらに、請求項1、2に記載の発明のよう
に、第1の誘電体の深さと第2の誘電体の深さを異なる
ようにすることにより、上記寄生トランジスタのベース
長を大きくすることができ、寄生電流による影響を一層
少なくすることができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図に示す実施例について説明
する。図1に本発明の第1実施例を示す半導体装置の一
領域の断面構成を示す。この図に示すように、出力トラ
ンジスタ200と隣接トランジスタ100の周囲に、誘
電体10a、10bがそれぞれ形成され、誘電体10
a、10b間にはP型基板4の電位を0V(GND電
位)に固定するN型拡散層11が形成されている。
【0015】従って、出力トランジスタ200と隣接ト
ランジスタ100間の横方向は誘電体10a、10bに
より分離され、縦方向は図5に示すものと同様PN接合
により分離される。ここで、出力トランジスタ200の
N型拡散層2に負電位が印加された場合、N型拡散層1
1、P型基板4およびN型拡散層2にてNPNトランジ
スタが構成され、N型拡散層6より電流が供給される。
この場合、N型拡散層11と2の間のベース長は短いた
め、その間のhFEは大きく、N型拡散層11からP型基
板4を介しN型拡散層2に電流が供給される。
【0016】一方、隣接トランジスタ100のN型拡散
層3、P型基板4および出力トランジスタ200のN型
拡散層2にてもNPNトランジスタが構成されるが、こ
の場合、N型拡散層2、3間のベース長が長いためその
FEは小さく、これによる寄生電流は非常に小さく、そ
の影響は少ない。従って、出力トランジスタ200に負
電位が印加された場合の、隣接トランジスタ100に対
する寄生電流の問題を解決することができる。
【0017】また、アイソレーションに誘電体10a、
10bを用いているから、図5に示すもののように、P
型拡散層7を設けてPN接合での不純物濃度により決定
される所定の距離をとる必要がなくなる。従って、図5
に示すものと比べて素子間距離で例えば40μm縮小さ
れた素子分離領域とすることができ、素子の高密度化を
図ることができる。
【0018】次に、図1に示す構成のものの製造方法に
ついて図2を用いて説明する。まず、図2(a)に示す
P型基板4を用意し、その全面に図2(b)に示すよう
にN+ 埋め込み層5を形成する。さらに、図2(c)に
示すように、N+ 埋め込み層5上にN型のエピタキシャ
ル層12を形成する。次に、図2(d)に示すように、
素子と素子の間を分離する部分に誘電体10a、10b
を形成する。この場合、エッチングにより素子分離溝
(トレンチ溝)を形成し、その中を酸化してSiO2
13を形成し、さらに溝内に多結晶Si12をCVD法
により堆積して構成する。
【0019】次に、図2(e)に示すように、N+ 拡散
層15(N型拡散層2、3となる領域)を形成し、図2
(f)に示すように、P+ 拡散層16を形成し、最後に
+拡散層17を形成する。なお、15、16、17に
てバイポーラトランジスタのコレクタ、ベース、エミッ
タを構成している。次に、本発明の第2実施例について
説明する。
【0020】この第2実施例は、図3に示すように、隣
接トランジスタ100に近い方の誘電体10aを、出力
トランジスタ200に近い方の誘電体10bより、基板
内部に深く形成するようにしたものである。このような
構成にすることにより、隣接トランジスタ100のN型
拡散層3、P型基板4および出力トランジスタ200の
N型拡散層2にて構成されるNPNトランジスタの実効
ベース長を図1に示すものより長くすることができ、h
FEをさらに小さくして、寄生電流の影響を一層少なくす
ることができる。
【0021】なお、上記した実施例において、PとNの
導電型を逆にした半導体装置においても本発明を適用す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例を示す半導体装置の断面図
である。
【図2】図1に示す半導体装置の製造方法を示す工程図
である。
【図3】本発明の第2実施例を示す半導体装置の断面図
である。
【図4】従来のPN接合分離を用いた半導体装置の断面
図である。
【図5】図5に示すものを改良した従来の半導体装置の
断面図である。
【図6】誘電体で素子分離を行うようにした従来の半導
体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
2…出力トランジスタのN型拡散層、3…隣接トランジ
スタのN型拡散層、4…P型基板、5…N+ 埋め込み
層、10a、10b…誘電体、11…N型拡散層、10
0…隣接トランジスタ、200…出力トランジスタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/70 - 21/74 H01L 21/76 - 21/765 H01L 21/77

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に、第1、第
    2の素子が形成された半導体層を有し、前記第1、第2
    の素子のそれぞれは前記半導体基板上に第2導電型の層
    を有するものであって、さらに、前記第1、第2の素子
    間に前記半導体基板の電位を固定する第2導電型の拡散
    層が形成されて、前記第1、第2の素子間をPN接合に
    より素子分離するようにした半導体装置において、 前記拡散層と前記第1、第2の素子のそれぞれの間に、
    前記半導体層の表面から前記半導体基板に至る深さの第
    1、第2の誘電体が形成されており、 前記第1の誘電体の深さと前記第2の誘電体の深さが異
    なって いることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 第1導電型の半導体基板上に形成された
    第2導電型の半導体層と、 前記半導体基板と前記半導体層との間に形成された第2
    導電型の埋め込み層と、 前記半導体層の一領域に形成され、前記埋め込み層を構
    成要素とする第1のトランジスタと、 前記半導体層の前記第1のトランジスタに隣接した領域
    に形成され、前記埋め込み層を構成要素とする第2のト
    ランジスタと、 前記第1のトランジスタの周囲に形成され、前記半導体
    層の表面から前記半導体基板に至る深さの第1の誘電体
    と、 前記第2のトランジスタの周囲に形成され、前記半導体
    層の表面から前記半導体基板に至る深さの第2の誘電体
    と、 前記第1、第2の誘電体の間に形成され、前記半導体基
    板の電位を固定する第2導電型の拡散層とを備え 前記第1の誘電体の深さと前記第2の誘電体の深さが異
    なっている ことを特徴とする半導体装置。
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