JPH025532A - ｐｎｐ型の縦型孤立コレクタトランジスタ - 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〕 本発明は、寄生接合成分の影響を抑えるためのデバイス
を組み込んでいる、ｐ　ｎ　ｐ型の縦形孤立コレクタト
ランジスタであって、該トランジスタが、半導体材料の
基板であって、低濃度の第１の型のドーパントを有する
ものと、該基板上に延在する第１の底部ウェル層であっ
て、低濃度の第２の型のドーパントを有するものと、該
第１の底部ウェル層の上に横たわっている中間領域であ
って、第１の型のドーパントの濃度がより高いものと、
該第２の型のドーパントを注入されているエピタキシャ
ル層であって、該基板及び該領域を覆ってトランジスタ
の表面を形成しているものと、該トランジスタのそれぞ
れのエミッタ領域、ベース領域及びコレクタ領域であっ
て、構造的に分離されていると共に、該エピタキシャル
層内に形成されているものと、対向して配置されている
孤立ゾーンであって、その深さが該基板にまで延出して
いると共に、前記領域に、該エピタキシャル層内で横方
向に縁をつける効果があるものと、を具備し、前記コレ
クタ領域が深さ方向に延出して前記中間層に入り込んで
いるトランジスタに関する。

〔従来の技術〕

間知のように、縦形孤立コレククｐｎｐトランジスタは
、非常に多（の回路構成であって比較的高い供給電圧で
の動作用として特に意図されているものにおいて広く使
用されている。

しかしながら、そのようなトランジスタの性能及びそれ
らの特徴的な良好な周波数応答性は、トランジスタ又は
シリコン制御整流器（ＳＣＲ）の物理的な構造に起因す
る、能動的寄生接合成分の存在によって影響を受ける。

上述した縦形孤立コレクタｐｎｐ）ランジスクの構造に
関しては、エピタキシャル層に通ずるベースと、縦形ｐ
ｎｐのコレクタ領域によって形成されるエミッタと、孤
立ゾーン内に形成されるコレクタとを有するｐｎｐ型の
トランジスタからなる寄生成分が、その中に存在すると
いうことが知られている。

その寄生成分がもたらす効果の一つは、望ましくない漏
れ電流を基板に伝達するということである。

寄生トランジスタの存在を除去するための従来の第１の
アプローチは、エピタキシャル層を、縦形１）ｎｌ））
ランジスタのコレクタと同じ電位にバイアスすることに
よってベース−エミッタ接合を短糸各するということで
あった。

この目的のために、エピタキシャル層のドーパントと同
じ型ではあるが、より高い濃度のドーパントを注入され
ている小さいアイランドが、コレクタ領域と孤立ゾーン
の内の１つとの間に形成された。このアイランドは、エ
ピタキシャル層と接触する領域を作り出す効果があり、
もって、エピタキシャル層と、トランジスタの外部コレ
クタ端子ピンとの内部接続が可能になる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、縦形孤立コレクタｐｎｐ）ランジスタに
は、４個の重畳したエミツタ層と、頂部ウェルエピタキ
シャル層と、中間層と、底部ウェル層とからなるｐｎｐ
ｎ型の第２の寄生半導体デバイスが存在する。そのデバ
イスは、寄生型のシリコン制御整流器であり、それがも
たらす効果は、トランジスタの特性を悪化させることで
ある。

従来の技術に基づく、ベース−エミッタ接合を短絡させ
ることによって第１の寄生トランジスタの影響を抑える
試みにおいては、コレクタ電流と縦形ｐｎｐ）ランジス
タのコレクタ領域の内部抵抗との積が、寄生トランジス
タのベースとエミッタとの間の電圧降下に等しいと、上
記のシリコン制御整流器はターンオンする。

更に、抵抗値は、半導体上の地点間であってもかなり変
化するので、寄生整流器をトリガするコレクタ電流の値
が決定され得ないという問題に遭遇する。

本発明の目的は、縦形孤立コレクタｐｎｐ！・ランジス
タであって、その中に巣くって上述したトラブルを生じ
得る寄生成分の影響を最小にするような構造的及び性能
的な特徴を有するものを提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、前記デバイスが、アイランドであって、前
記コレクタ領域と同様に注入されていると共に、該コレ
クタ領域と孤立ゾーンとの間の前記エピタキシャルｊ内
に形成され、且つ深さ方向に延出して前記中間領域に入
り込んでいるものを備えていることを特徴とするトラン
ジスタによって達成される。

〔実　施　例〕

以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明
する。

図面を参照するに、参照符号１は、本発明に係る縦形孤
立コ１／クタｐｎｐトランジスタを全体的且つ椰略的ｊ
、こ示している。

トランジスタ１は半導体材料の基板２を備えており、こ
の基板は、所定の濃度の第１の型、具体的にはｐ型のド
ーパントを有している。基板２上にはイオン注入によっ
て底部ウェル埋込層３が形成されており、この埋込層３
は１、所定の濃度の第２の型、具体的にはｎ型のドーパ
ントを有している。

ｐ型の不純物を注入することによって、中間領域４が埋
込層３の頂部に形成されており、この中間領域は、基板
と同様ではあるが、ｐ＋として３Ｔｈ別される、より高
い濃度のドーパントを注入されている。更に、ｎウェル
埋込層３は、基板２を部分的に覆っており、そして、そ
の埋込層３の、対向している側端部には、中間領域４と
同じ型のドーパントを有する孤立ゾーン５及び６がそれ
ぞれ形成されている。これらのシー：１５及び６ば、中
間領域４と同時に行われ、且つ同じマスクを使用する注
入によって形成される。

低濃度のｎ型ドーパントを有するエピタキシャル層７は
、中間領域４及び埋込層３と同様に基板２の頂部に成長
させられる。

エピタキシャル層７は、上方に延出してトランジスタ１
の表面８を形成している。また、ｐ生型のドーパントを
有する環状のアイランドがエピタキシャルＦ＃フ内に拡
肢によって形成されており、このアイランドしよ、下方
に延出して中間領域４に入り込んでいる。このアイラン
ドＩＯは、トランジスタｌのコレクタ領域をもたらすた
めのものである。コレクタ領域即らアイランド１０上に
は、トランジスタ１の外部コレクタ端子Ｃとの接続用の
金属コンタクト層１１がある。

中間領域４上のアイランド１０の内部には、エピタキシ
ャル層部９が閉じ込められており、このエピタキシャル
層部の中には、頂部ｎウェル領域２４が選択性濃縮によ
って形成されている。頂部ｎウェル領域２４の内部には
、イオン注入により、ｐ型のドーパントを有するエミッ
タ領域１２と、ｎ生型のドーパントを有するベー・大領
域１３が、それぞれ形成されている。これらの領域１２
及び１３は、共に、トランジスタ１の外部エミッタ端子
Ｅ及び外部ベース端子Ｂとの接続用のそれぞれの電極で
頂部を覆われている。

また、ｐ生型のドーパントを有する周辺部孤立ゾーン１
８及び１９が更に設けられており、それらは、前述の孤
立ゾーン５及び６の頂部上のエピタキシャル層７の中に
形成されていると共に、下方に延出して孤立ゾーン５及
び６にそれぞれ入り込んでおり、この結果、トランジス
タ１ば、同ｒシ半導体基板２上に形成される他の電子デ
バイスから孤立させられることになる。

本発明によると、コレクタ領域１０の横であって、この
コレクタ領域と周辺部孤立ゾーン１９との間に、ｐ生型
のドーパントを有する更に別のアイランド１６が、エピ
タキシャル層７の中に形成されている。そのアイランド
１６は、下方に延出し、下に横たわっている中間領域４
に入り込んでいる。

また、ｎ生型のドーパントを有するコンタクトアイラン
ド１７が形成されており、このコンタクトアイランドは
、エピタキシャル屓７内の上記アイランド１６の横に形
成されている。

アイランド１６及び１７上にはそれぞれの電極２３及び
２４が設けられており、これらの電極は、導電性材料で
作られている結線２１によって電気的に内部接続されて
いる。

アイランド１６は、孤立ゾーン１９とコレクタ領域即ち
アイランドｌＯとの間に包含されているエピタキシャル
層７を中間領域４に短絡させるべく機能する。

次に、第２図に示されている実施例を参照して、トラン
ジスタ１の構造を有する、寄生型のシリコン制御整流器
（ＳＣＲ）２０の構造について説明する。

整流器２０は、トランジスタ１を備えた等価回路として
第２図に図式的に示されており、エミッタ端子Ｅに接続
されているエミッタＥ２とベース端子Ｂに接続されてい
るベースＢ２とを有するｐｎｐ型のトランジスタＴ２が
、トランジスタ１に相当する。

そのトランジスタＴ２は、ｎｐｎ型の別のトランジスタ
Ｔ３にも接続されており、このトランジスタＴ３は、ト
ランジスタＴ２のコレクタＣ２に接続されているベース
Ｂ３と、ベースＢ２に接続されているコレクタＣ３とを
有し、且つ抵抗器ＲＡを介して内部接続されているエミ
ッタＥ３とベースＢ３とを有している。

トランジスタＴ２のエミッターベース接合Ｅ２−Ｂ２は
、トランジスタ１のエミッタ領域１２とエピタキシャル
層７との間のｐｎ接合に相当する一方、ベース−コレク
タ接合Ｂ２−Ｃ２は、エピタキシャル層７と中間領域４
との間のｎｐ接合に相当する。

同様に、トランジスタＴ３のベース−コレクタ接合Ｃ３
−８３は、エピタキシャル層７と中間領域４との間のｎ
ｐ接合に相当する一方、ベース−エミッタ接合Ｂ３−Ｅ
３は、中間領域４とｎウェル埋込層３との間のｐｎ接合
に相当する。

更に、抵抗器ＲＣが、トランジスタＴ３のコレクタ端子
ＣとベースＢ３との間に接続されている。

この抵抗は、トランジスタ１のコレクタ領域即ちアイラ
ンド１０の内部抵抗に相当する。

前述した抵抗器ＲＡは、コレクタ領域即ちアイランド１
０と関連した、ｐ＋を注入されているアイランド１６の
内部抵抗を表している。アイランド１６は、ベースＢ３
が形成される中間領域４に入り込んでいるので、抵抗器
ＲＡの一端は、ベースＢ３に直接的に接続されている。

電極２２．２３及びそれらの間の結線２１を介し、且つ
、エピタキシャル層７を介する、アイランド１７から埋
込層３であってエミッタＥ３が形成されるものに確立さ
れている電気的な連続性により、抵抗器ＲＡの他端はエ
ミッタＥ３に接続されている。

第３図に示されている実施例を参照するに、そこにはｐ
ｎｐ型のトランジスタＴ４が示されており、このトラン
ジスタは、トランジスタ１に存在し、寄生成分を構成し
ている。そのトランジスタＴ４は、コレクタ領域即ちア
イランド１０とエピタキシャルＪｉｉ７との間のｐｎ接
合によって形成されるエミッタＥ４−ベースＢ４接合を
有する一方、ベースＢ４−コレクタＣ４接合が、エピタ
キシャル層７と孤立ゾーン１９との間のｎｐｆｉ合によ
って形成されている。トランジスタのベースＢ４は、エ
ピタキシャル層７に通じている。

以上の説明から次のことが理解されるであろう。

即ち、本発明のｐ＋アイランド１６は、構造的には独立
したアイランドではあるが、コレクタ領域即ちアイラン
ド１０に接続されている。何故ならば、それらは共に、
同じドーパントを注入されている中間領域４に入り込ん
でいるからである。

アイランド１６との接触と、結線２１を介したアイラン
ド１６のエピタキシャル層への接続とを介して、コレク
タ領域即ちアイランド１０は、エピタキシャル層７に接
続されることになる。

エピタキシャルＩ’ｉｆ７の、孤立ゾーン１９とトラン
ジスタ１のコレクタＣとの間に包含されている部分は短
絡されており、これにより、寄生トランジスタＴ４は、
ベースＢ４とエミッタＥ４との間の電位の降下が抑えら
れることによって遮断されることになる 更に、アイランド１６は、所謂ケルビンコンタクトをも
たらし、この結果、トランジスタ１のコレクタ電流の流
れが遮断される。換言すると、コンタクトアイランド１
６は、コレクタ電流の流れを妨害しつつ、所定の電位値
の賦課を可能にする。

この結果、そして特に高電圧が印加される場合、トラン
ジスタＴ３のベースとエミッタとの間のケルビンコンタ
クト即らアイランド１６に本質的に備わっている抵抗器
ＲＡの御蔭で、トランジスタＴ２及びＴ３で形成されて
いるＴ１７Ｎ器２０がトリガされるのが防止されるとい
う付加的な効果が得られる。更に、このことは、コマ／
フタ領域即ちアイランド１０のみが、そ、：を流れるコ
レクタ電流の！／ヘルに適合したサイズに作られること
を必要とするだけである一方、ケルビンコンタクトのサ
イズは、それがかなり高い固有抵抗を有している限りに
おいては、最小限に押さえられ得るので、トランジスタ
１のサイズが実質的乙、二不変のままである（Ｉ−いう
、−とを、第１の利点と１７で、もたらす。

別の利点は、本発明のトランジスタは、ｐ＋アイランド
が製造号イクルにおｊ、３るマスキング及び拡散の最終
段階の間に形成されるので、その製造に対して余分な一
１ストが掛からないということである。

〔発明の効果〕

以上のよ・うに、本発明に係る縦形孤立コレクタｐｎｐ
）ランジスタは、その性能が非常に向上させられており
、７しかも、それを製造することが非常ｔこ容易である
ので、この型のトランジスタの多様性及び高性能に対す
る要求を十分に満たすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係るトラン・ブスタの物理的な構造
を概略的に示す垂直断面図、。 第２図は、第１図のト・ランジスタ及びそのトランジス
タに存在する能動的寄生成分の等価回路を概略的に示す
図、及び 第３図は、第１図の！・ランジスクに存在する更に別の
寄生成分を示す図である。 １・・・トランジスタ ２・・・基板 ３・・・埋込層 ４・・・中間領域 ７・・・エビクキシャル層 ））・・・表面 １０・・・ア・イランド（コレクタ領域）１２・　・　
・エミッタ領域 １３　　・　　・　　・　−・　−ス　領支戊１６・・
・アイランド １８・・・周辺部孤立ゾーン １つ・・・周辺部孤立ゾーン 代理人　弁理士　三　好　秀　和

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、寄生接合成分の影響を抑えるためのデバイスを組み
   込んでいる、ｐｎｐ型の縦形孤立コレクタトランジスタ
   （１）であって、該トランジスタが、半導体材料の基板
   （２）であって、低濃度の第１の型のドーパントを有す
   るものと、 該基板（２）上に延在する第１の底部ウェル層（３）で
   あって、低濃度の第２の型のドーパントを有するものと
   、 該第１の底部ウェル層（３）の上に横たわっている中間
   領域（４）であって、第１の型のドーパントの濃度がよ
   り高いものと、 該第２の型のドーパントを注入されているエピタキシャ
   ル層（７）であって、該基板（２）及び該領域（４）を
   覆ってトランジスタ（１）の表面（８）を形成している
   ものと、 該トランジスタ（１）のそれぞれのエミッタ領域、ベー
   ス領域及びコレクタ領域（１２、１３、１０）であって
   、構造的に分離されていると共に、該エピタキシャル層
   （７）内に形成されているものと、対向して配置されて
   いる孤立ゾーン（１８、１９）であって、その深さが該
   基板（２）にまで延出していると共に、前記領域（１２
   、１３、１０）に、該エピタキシャル層（７）内で横方
   向に縁をつける効果があるものと、 を具備し、前記コレクタ領域（１０）が深さ方向に延出
   して前記中間層（４）に入り込んでいるものにおいて、 前記デバイスが、アイランド（１６）であって、前記コ
   レクタ領域（１０）と同様に注入されていると共に、該
   コレクタ領域（１０）と孤立ゾーン（１９）との間の前
   記エピタキシャル層（７）内に形成され、且つ深さ方向
   に延出して前記中間領域（４）に入り込んでいるものを
   備えていることを特徴とするトランジスタ。 ２、前記アイランド（１６）が、前記エピタキシャル層
   （７）に電気的に接続されている請求項１に記載のトラ
   ンジスタ。 ３、前記アイランド（１６）に金属コンタクト（２２）
   が設けられており、且つ、前記エピタキシャル層（７）
   には前記第２の型のドーパントの濃度がより高い第２の
   コンタクトアイランド（１７）が形成されており、該第
   ２のアイランド（１７）にはコンタクト（２３）が設け
   られており、それらのコンタクト（２２、２３）は導体
   （２１）によって電気的に内部接続されている請求項１
   又は２に記載のトランジスタ。