JPH0262046A - 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、接合分離型半導体集積回Ｉ！３（以下接合
分離型ＩＣと呼ぶ）に関するもので、特に寄生効果を押
えることを目的とする。

〔従来の技術〕

Ｎ２図は従来の接合分離型モノシリシックＩＣの構造を
示す断面図である。図において、Ｐ型基板〔１〕にｎ型
埋め込み層〔２〕ヲ形成した後、エピタキシャル成長法
によって、その上にｎ型の島領域〔３〕を成長させる。

次に島領域Ｃ３ｍ）の表面より、ｐ型の不純物をＰ型基
板（１）に達するまで拡散させることにより、分離領域
〔４〕が形成され、互いに電気的に分離されたｎ型の島
領域（３ｍ）　、　（３ｂ）が得られる。トランジスタ
等のデバイスは、このｎ型の島領域（３ｍ）　、　（３
ｂ）中に形成される。第３図では、ｎｐｎ）−ランジス
タが形成されており、これはボロン拡散によってｐ型ベ
ース領域〔５〕が島領域（３ｍ）　、　（３ｂ）内置形
成された後、リン拡散によってｎ型エミッタ領域〔６〕
が形成される。そして、電極取り出し用のコントタクト
穴が開かれた後、アルミニウム配線〔７〕によって配線
が完了する。

第３図に示されるような接合分離型構造においては、島
領域（３ｍ）　、　（３ｂ）は逆バイアスされたｐｎ接
合によって電気的に分離されている。このような構造で
は、動作条件によってＩＣに異常が発生する場合がある
。

例えば、モータードライブ用途においては、モーターの
逆起電力のために、出力トランジスタのコレクタ、すな
わち構造的にはそのトランジスタが配置されている島領
域（３１）の電位がＰ型基板（【）の電位よりも低くな
る。この結果、出力トランジスタの島領域（３ａ）とｐ
型基板とで構成される接合が順バイアスされ、Ｐ型基板
（１）中に少数キャリアである電子が注入されることに
なる。この注入された電子ｌｆｔ　’Ｐ’型基板（【）
中を再結合しつつ拡散するが、通常動作畢こおいては他
の島領域（３ｂ）はすべてｐ型基板＋１）よりも高い電
位に保持されているので、これらの島領域（３ｍ）　、
　（３ｂ）は電子を捕獲するコレクタとして機能するこ
とができる。すなわち、出力トランジスタをエミッタと
し、ｐ型基板（【）をベースとし、他の島領域（３ｂ）
　（Ｐ型基板（１）とで構成される結合が逆バイアスさ
れている島領域＞ｔコレクタとする横方向の寄生ｎｐｎ
トランジスタ（図中Ｔで示す）が動作することになる。

こうした寄生トランジスタが動作する結果、例えば寄生
トランジスタのコレクタとなる島領域（３ｂ）に高い電
圧が加わ−りていると、寄生トランジスタの電流ゲイン
に応じた電流がこのコレクタへと流ｎ込むことになり、
そこで消費される電力によってはこのＩＣが破壊する可
能性が出てくる。あるいは、出力トランジスタの島領域
（３ａ）に隣接して小信号を扱う回路を含んだ島領域が
位置する場合には、寄生トランジスタによって、この島
領域と出力トランジスタの島領域（３ａ）が結合するこ
とになるので、信号が乱されＩＣが誤動作に至るという
問題も出てくる。

このような、ｐ型基板（【）と島領域（３ａ）の電位が
逆転する場合に発生する寄生のｎｐｎ）−ランジスタは
、接合分離型構造を使用する限りは避けられない現象で
ある。このため、従来はこの寄生トランジスタのｗｌ電
流ゲイン押えることを目的として、電位が逆転する島領
域（３１）を他の島領域（３ｂ）から離すことで少数キ
ャリアの他の島領域（３ｂ）への到達率を小さくしたり
、金や白金の拡散あるいは電子線照射によって再結合中
心を導入して注入キャリアの拡散長を短くすることが行
われていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし島領域（３ｍ）　、　（３ｂ）の間隔を広げる場
合、寄生トランジスタ抑制の実用的な効果を得るには、
数１００μｍ程度の間隔を取る必要があり、チップサイ
ズの増大上もたらすという問題があった。また、金や白
金の拡散あるいは電子線照射によって導入される再結合
中心は、ＩＣが作られているウェハ全体にわたつ明はぼ
均一に分布するために、ウェハ表面近くに形成されてい
る回路構成用のデバイス特性金も著しく劣化させるとい
う問題があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになさ
ｎたもので、チップサイズの増大あるいは、デバイス特
性の悪化全停うことなく寄生トランジスタ特性上押える
ことを目的とする。

〔課題全解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置は、上記のような問題を引き
起こすことなく、接合分離型構造における寄生のｎｐｎ
トランジスタ動作を抑制するために、再結合中心をデバ
イスが形成されているｎ型の島領域の外側に局在して形
成するようにした。

〔作用〕

ｐ型基板中に形成さｎた再結合中心は、ｎ型の島領域か
なｐ型基板中に注入された少数キャリアである電子全速
やかに再結合によって消滅させて、寄生トランジスタ動
作全抑制する。一方、再結合中心はＰ型基板中に局在し
ておりデバイスが形成されるシリコンウェハの表面近傍
には存在しないので、これらのデバイス特性を劣化させ
ることはない。

〔実施例〕

第１図は、ｆ＠３図の従来例と同様にして形成されたこ
の発明の一実施例による接合分離型ＩＣの構造を示す断
面図、ｆ４２図はこの発明の他の実施例による酸化膜分
離構造ＩＣの構造を示す断面図である。図において（１
）〜（７）は第３図の従来例に示したものと同等である
。（８）は分離酸化膜である。

次に動作について説明する。

第１図及び第２図中に示されているＸ印が、ｐ型基板（
【］中に局所的に導入された再結合中心である。

実際にｐ型基板（【）中に局所的な再結合中心を導入す
るには１例えばデバイスのクエハブロセスの完了後に、
シリコンウェハにプロトン金イオン注入することによっ
てＰ型基板＋１）中にダメージを与える方法がある。プ
ロトンは、電子に比較して質量が大きいので、結晶を構
成しているシリコン原子と強く相互作用することが可能
である。このため、高エネルギーのプロトンはデ４イス
の寸法程度の飛程をもち、例えば３　Ｍ　ａ　Ｖのエネ
ルギーのプロトンはシリコン中を約１００μｍ゛透過す
る。そして、プロトン注入によるダメージは、はとんど
飛程の端に局在している。すなわち、注入のエネルギー
を変えることによって、ダメージすなわち再結合中心が
局在する深さを自由に選ぶことができる。さらに、注入
量を変えることによって、再結合中心の密度も容易に変
更することも可能である。

また、第２図に示すのはｐ型基板〔１〕とｎ型の島領域
（３ａ）　、　（３ｂ）との間は逆バイアスされたｐｎ
接合によって分離されているが、隣り合った島領域（３
ｍ）　、　（３ｂ）間は分離酸化膜〔８〕によって分離
される構造である。この場合には、分離酸化膜（８）で
分離さｎた部分は寄生動作を行わないが、ｐ型基板（【
）と島領域（３ｍ）　、　（３ｂ）間とで構成されるｐ
ｍ接合がＰ型基板（【）中へと少数キャリアを注入する
ので、やはり寄生トランジスタ動作が起こる。この場合
も、ウェハプロセス終了後にシリコンウェハにプロトン
を注入して、Ｐ型基板（υ中に局在した再結合中心を形
成することで寄生動作を抑制することができる。

いずれの場合も、形成された再結合中心はＰ型基板（υ
中に局在しており、回路を構成するデバイスが存在する
ウェハ表面近くには再結合中心は無いので、これらのデ
バイス特性の劣化はない。

〔発明の効果〕

以上述べたように、ｐ型基板中にのみ局在させて再結合
中心を形成したことによって、回路を構成するデバイス
の特性を劣化させることなく、寄生トランジスタの動作
を抑制することが可能になる。この結果、ＩＣの破壊耐
虚及び信頼性の向上に大きな効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による接合分離型ＩＣの
構造を示す断面図、第２図はこの発明の他の実施例によ
る酸化膜分離構造ＩＣの構造七本す断面図、＠３図は、
従来の接合分離型ＩＣの構造を示す断面図である。 図中、（１）はＰ型基板、〔２〕はｎ型埋め込み層、（
３ａ）　、　（３ｂ）は島領域、〔４〕は分離領域、〔
５〕はｐ型ベース領域、〔６〕はｎ型エミッタ領域、〔
７〕はアルミニウム配線、〔８〕は分離酸化膜である。 なお図中、同一符号は同一または相当部分ｔ−示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型の半導体基板と、この半導体基板上に形成さ
   れた第２導電型層とから成り、上記第２導電型層が上記
   半導体基板と、第１導電型の不純物領域あるいは誘電体
   からなる分離領域とによつて、２つ以上の第２導電型の
   島領域に分離された構造を持つモノリック集積回路にお
   いて、上記第２導電型の島領域を囲んでいる第１導電型
   領域の少なくとも一部に、上記第２導電型の島領域内よ
   りも高密度に少数キャリアの再結合中心を形成したこと
   を特徴とする半導体装置。