JPH02220445A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、横型ＰＮＰ　）ランジスタからなるダイオ
ードを備えてなる半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

従来から、この種の半導体装置として、第３図の縦断面
図および第４図の平面図で示すように構成されたものが
知られている。

これらの図における符号１はＰ型とされた基板、２は基
板ｌ上にエピタキシャル成長によって形成されたＮ型の
エピタキシャル層である。そして、このエピタキシャル
層２内には、横型ＰＮＰ　）ランジスタのエミッタとな
るＰ型不純物拡散領域（以下、エミッタ領域という）３
と、これを取り囲んでコレクタとなるＰ型不純物拡散領
域（以下、コレクタ領域という）４と、ベースとなる高
濃度のＮ型不純物拡散領域（以下、ベース領域という）
５とが形成されている。さらに、このエピタキシャル層
２上には、エミッタ領域３と接続されたエミッタ電極導
体６と、コレクタ領域４およびベース領域５と接続され
たコレクタ・ベース電極導体７とがそれぞれ絶縁層８を
介して形成されている。なお、第１図における符号９は
高濃度のＮ型不純物が拡散されてなる埋め込み層であり
、１０は並列形成された素子を電気的に分離するために
形成されたＰ型の分＃層である。

そこで、この半導体装置においては、エミッタ電極導体
６と接続されたエミッタ領域３をアノードとし、また、
コレクタ・ベース１ｔＩｆ！導体７と接続されて短絡し
たコレクタ領域４とベース領域５とをカソードとするダ
イオードが構成されることになる。そして、このダイオ
ードにおいては、Ｎ型のエピタキシャル層２がベース領
域５と電気的に導通するため、エピタキシャル層２とエ
ミッタ領域３との界面１１がダイオードのＰＮ接合とし
て作用することになる。

ところで、エピタキシャル層２における不純物２１度は
他の拡散領域におけるそれよりも低くなるのが一般的で
あるため、この横型ＰＮＰ　）ランジスタからなるダイ
オードの降伏電圧は周知の縦型ＮＰＮトランジスタ（図
示していない）のエミッタ・ベース接合によって構成さ
れるダイオードの降伏電圧よりも高くなる。なお、上記
コレクタ領域４がエミッタ領域３を取り囲んで形成され
ているのは、ダイオードのアノードとなるエミッタ領域
３の電位の方がカソードとなるコネクタ領域４およびベ
ース領域５の電位よりも高くなり、ダイオードが順バイ
アス状態となった場合に、エミッタ領域３から分ｊｌｌ
ｌｉｌＯに向かって寄生電流が流れることを防止するた
めである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記従来構成の半導体装置が備えるダイ
オードにおいては、そのアノードとなるエミッタ領域３
と接合されたエピタキシャル層２における不純物濃度が
低く、しかも、エミッタ領域３を取り囲むコレクタ領域
４が形成されているため、エミッタ領域３の電位よりも
カソードとなるコレクタ領域４およびベース領域５の電
位の方が高い逆バイアス状態になると、ダイオードの降
伏電圧よりも低い電圧であるにも関わらず、エミッタ領
域３とコレクタ領域４の間で漏れ電流が流れてしまうと
いう不都合が生じていた。

そして、このような漏れ電流が流れるのは、エミッタ領
域３とコレクタ領域４とで挟まれ、かつ、エミッタ電極
導体６と絶縁層８を介して接するエピタキシャル層２の
表面にチャンネルが形成されてエピタキシャル層２とエ
ミッタ領域３とが導通するためと考えられ、このチャン
ネルの発生要因については次のように考えられている。

すなわち、ダイオードが逆バイアス状態となれば、エピ
タキシャル層２の電位よりもエミッタ領域３の電位の方
が低くなり、エピタキシャル層２とエミッタ電極導体６
との間に介在する絶縁層８の上下両面に電位差が生じる
結果、この絶縁層８を介して対向するエピタキシャル層
２とエミッタ電極導体６とは、あたかも電界効果ＦＥＴ
（ＭＯＳ）構造であるかのような構成となる。そこで、
このＭＯ３構造の電極に対応するエミッタ電極導体６の
電位がエピタキシャル層２の電位よりも低くなると、不
純物濃度が低いエピタキシャル層２と絶縁層８との界面
では多数キャリアである電子が排除されて空乏層が形成
されることになる。

そして、エミッタ電極導体６の電位が更に下がると、エ
ピタキシャル層２と絶縁層８との界面には少数キャリア
である正孔が現れて反転といわれる状態が発生し、エピ
タキシャル層２と絶縁層８との界面に正孔の連なりであ
るチャンネルが形成される結果、縦型ＮＰＮ　）ランジ
スタのコレクタ・エミッタ接合によって構成されたダイ
オードの降伏電圧よりも低い電圧で漏れ電流が流れ出し
てしまう、なお、このとき、エピタキシャル層２の不純
物濃度が低（、多数キャリアである電子の密度が低いこ
とから反転状態を起こしやすく、縦型ＮＰＮ）ランジス
タのコレクタ・ベース接合によって構成されたダイオー
ドの降伏電圧よりも低い電圧で反転してしまうことが多
い。

本発明は、このような不都合を解消するために創案され
たものであって、逆バイアス状態となっても漏れ電流が
流れにくく、ダイオードの降伏電圧の向上を図ることが
できる半導体装置を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、Ｎ型エピタキシャル層に形成された横型Ｐ
ＮＰ　）ランジスタのエミッタとなるＰ型不純物拡散領
域をアノードとし、これを取り囲んでコレクタとなるＰ
型不純物拡散領域と、ベースとなる高濃度のＮ型不純物
拡散領域とを短絡してカソードとしたダイオードを備え
てなる半導体装置において、前記エミッタとなるＰ型不
純物拡散領域と接続されたエミッタ電極導体の下方に位
置し、かつ、前記エミッタおよびコレクタとなるＰ型不
純物拡散領域の間に位置する前記Ｎ型エピタキシャル層
の所定部位に、高濃度のＮ型不純物拡散領域を形成した
ことを特徴とするものである。

〔作用〕

上記構成によれば、エミッタ電極導体の下方に位ｌし、
かつ、エミッタおよびコレクタとなるＰ型不純物拡散領
域の間に位置するＮ型エピタキシャル層の所定部位に高
濃度のＮ型不純物拡散領域を形成しているので、ダイオ
ードが逆バイアス状態となっても、不純物濃度の高いＮ
型不純物拡散領域では反転状態が起こりにくくなる。し
たがって、前記Ｐ型不純物拡散領域で挟まれたエピタキ
シャル層の表面にはチャンネルが形成されに（くなり、
漏れ電流の発生が防止されることになる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は横型ＰＮＰ　トランジスタからなるダイオード
を備えてなる半導体装置の縦断面図、第２図はその平面
図である。なお、この半導体装置の全体的な概略構成に
ついては、前述した従来例における半導体装置と基本的
に異ならないので、第１図および第２図において第３図
および第４図と互いに同一もしくは相当する部分につい
ては同一符号を付している。

本実施例の半導体装置を構成するＰ型基板ｌ上にはＮ型
のエピタキシャル層２が形成されており、素子分離用の
Ｐ型骨離層ｌＯで仕切られたエピタキシャル層２内には
、横型ＰＮＰトランジスタを構成するＰ型不純物が拡散
されたエミッタ領域３と、これを取り囲むＰ型のコレク
タ領域４と、高濃度のＮ型不純物が拡散されたベース領
域５とがそれぞれ形成されている。そして、このエピタ
キシャル層２を覆う絶縁層８上には、エミッタ領域３と
接続されたエミッタ電極導体６と、コレクタ領域４およ
びベース領域５と接続されたコレクタ・ベース電極導体
７とが形成されている。さらに、このエミッタ１を橿導
体６の下方に位置し、かつ、エミッタ領域３とコレクタ
領域４との間に位置するエピタキシャル層２の所定部位
には、高濃度のＮ型不純物拡散領域１５が絶縁層８と接
するようにして形成されている。なお、このＮ型不純物
拡散領域１５は、トランジスタのベース領域５を形成す
る拡散工程において同時に形成できるので、わざわざＮ
型不純物拡散領域１５を形成するためのマスクなどを別
に用意する必要はない。

そこで、この半導体装置においては、エミッタ電極導体
６と接続されたエミッタ領域３を７ノードとし、また、
コレクタ・ベース電極導体７と接続されて短絡したコレ
クタ領域４とベース領域５とをカソードとするダイオー
ドが構成されることになる。そして、このダイオードに
おいては、Ｎ型のエピタキシャル層２がベース領域５と
電気的に導通することにより、エピタキシャル層２とエ
ミッタ領域３との界面１１がダイオードのＰＮ接合とし
て作用することになる。

そして、この半導体装置の備えるダイオードにおいては
、エミッタ領域３とコレクタ領域４との間に高濃度のＮ
型不純物拡散領域１５が形成されており、多数キャリア
である電子の密度が高くなっているので、ダイオードの
カソードとなるコレクタ領域４およびベース領域５の電
位の方がそのアノードとなるエミッタ領域３の電位より
も高い逆バイアス状態になっても、このＮ型不純物拡散
領域１５では反転状態が起こりにくくなる。そのため、
エミッタ領域３とコレクタ領域４とで挟まれたエピタキ
シャル層２の表面にはチャンネルが形成されにくくなり
、縦型ＮＰＮ　）ランジスタのコレクタ・ベース接合に
よって構成されるダイオードの降伏電圧よりも低い電圧
で漏れ電流が流れることはなくなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、エミッタ電極
導体の下方に位置し、かつ、横型ＰＮＰトランジスタの
エミッタおよびコレクタとなるＰ型不純物拡散領域の間
に位置するＮ型エピタキシャル層の所定部位に高濃度の
Ｎ型不純物拡散領域を形成しているので、ダイオードが
逆バイアス状態となっても、エミッタおよびコレクタと
なるＰ型不純物拡散領域の間における漏れ電流の発生要
因であるチャンネルが形成されにくくなり、降伏電圧の
高いダイオードを構成できるという効果が得られる。

また、このチャンネル形成を阻止するためのＮ型不純物
拡散領域を横型ＰＮＰ　）ランジスタのベースとなるＮ
型不純物拡散ｓＪｌ域と同時に形成することができるの
で、従来からの製造工程などを変更する必要もなく、容
易に実施化できるという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明に係り、第１図は半導体装
置の縦断面図、第２図はその平面図である。また、第３
図および第４図は従来例に係り、第３図は半導体装置の
縦断面図、第４図はその平面図である。 図における符号２はエピタキシャル層、３はエミッタ領
域（エミッタとなるＰ型不純物拡散領域）、４はコレク
タ領域（コレクタとなるＰ型不純物拡散領域）、５はベ
ース領域（ベースとなるＮ型不純物拡散領域）、６はエ
ミッタ電極導体、１５は高濃度のＮ型不純物拡散領域で
ある。 なお、図中の同一符号は、互いに同一もしくは相当する
部分を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｎ型エピタキシャル層に形成された横型ＰＮＰト
   ランジスタのエミッタとなるＰ型不純物拡散領域をアノ
   ードとし、これを取り囲んでコレクタとなるＰ型不純物
   拡散領域と、ベースとなる高濃度のＮ型不純物拡散領域
   とを短絡してカソードとしたダイオードを備えてなる半
   導体装置において、前記エミッタとなるＰ型不純物拡散
   領域と接続されたエミッタ電極導体の下方に位置し、か
   つ、前記エミッタおよびコレクタとなるＰ型不純物拡散
   領域の間に位置する前記Ｎ型エピタキシャル層の所定部
   位に、高濃度のＮ型不純物拡散領域を形成したことを特
   徴とする半導体装置。