JPH03104157A - 横型npnトランジスタを備えた半導体装置 - Google Patents

横型npnトランジスタを備えた半導体装置

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JPH03104157A
JPH03104157A JP24150889A JP24150889A JPH03104157A JP H03104157 A JPH03104157 A JP H03104157A JP 24150889 A JP24150889 A JP 24150889A JP 24150889 A JP24150889 A JP 24150889A JP H03104157 A JPH03104157 A JP H03104157A
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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、横型NPN トランジスタを備えた半導体装
置に関し、特に絶縁ゲート電界効果型トランジスタ(M
OSFET)と横型NPN l−ランジスタとを併有す
るBi−MOS型半導体装置に関する。
〔従来の技術] 従来のBi−MOS型半導体装置における横型NPN 
トランジスタの構造は、第3図に示すように、N型層1
の表面側に形戊されたP型エミッタ層2と、このP型エ
ミッタ層2を取り囲み同一拡散で形或されたP型コレク
タ層3と、このP型コレクタ層3を取り囲むN型ベース
コンタクトN4と、シリコン酸化膜5のコンタクトホー
ル6a,7a,8aを介してP型エミッタ層2,P型コ
レクタ層3,N型ベースコンタクト層4に導電接触する
Ai等のエミッタ配線6,コレクタ配線7,ベース配線
8とを有している。そして、エミンタ配線6は、P型エ
ミッタ層2に導電接触する接触部6bと、N型層1のう
ちP型エミッタ層2とP型コレクタ層3とに挟まれた領
域1aまで覆う拡大被覆部6cとから構或され、この拡
大被覆部6CはP型コレクタ層3と重なっている。
拡大被覆部6cの形成の理由は、拡大被覆部6Cが最高
電位(正電位)であるP型エミッタ層2と同電位に維持
されることによって、P型エミッタ層2からN型層1 
(ベース領域)に注入されたキャリアであるホールがP
型エミッタ層2とP型コレクタ層3とに挟まれた領域1
aとシリコン酸化膜5との界面に接近するのを静電斥力
により阻止し、再結合によるベース電流の増加を防止す
るためである。したがって、ベース電流の増加が抑制さ
れるので、結果として電流増幅率hFEの低下が防止さ
れる。
このように、エミッタ配線6の拡大被覆部6cの形或に
より、静電斥力を以てキャリアの再結合を阻止する手段
は、第4図に示すように横型NPNトランジスタにも適
用され得ると類推される。
即ち、第4図示の横型NPNトランジスタの構造は、N
型N1上に拡散形或されたPウエル層10と、このPウ
ェル層10の表面側に形成されたN型エミッタIWII
と、このN型エミッタ層11を取り囲み同一拡散で形或
されたN型コレクタ層12と、このN型コレクタ層12
を取り囲むP型ベースコンタクト層13と、シリコン酸
化膜14のコンタクトホール15a,16a,17aを
介してN型エミッタ層11,N型コレクタ層12,P型
ベースコンタクトN13に導電接触するAl等のエミッ
タ配線15,コレクタ配線16,ベース配線17とを有
しており、エミッタ配線15はN型エミッタ層l1に導
電接触する接触部15bと、Pウェル層10のうちN型
工5ツタ層11とN型コレクタ層12とに挟まれた領域
10aまで覆う拡大被覆部15cとから構威されている
〔発明が解決しようとする課題〕
上記横型NPNトランジスタにおいて、拡大被覆部15
cが最低電位(負電位)であるN型エミッタ層11と同
電位に維持されることによって、N型エミッタ層11か
らPウエル層10に注入されたキャリアである電子が拡
大被覆部15cの負電位による静電斥力で領域10aと
シリコン酸化膜14の界面に接近しにくく、キャリアの
再結合が防止され、それ故ベース電流の増加が抑制され
て電流増幅率h,Eが高くなると期待されたが、しかし
ながら、上記横型トランジスタの試作品につき実際に電
流増幅率hFEを測定してみると、第5図に示すコレク
タ電流対電流増幅率hFEの特性曲線(破線で示す)は
、最大値が100程度で、期待されるほど高い値を示さ
ず、また素子毎で電流増幅率hFEが1桁に亘って大き
くバラつき、安定性がなかった。
その原因としては、拡大被覆部15cはPSG (リン
ガラス)等の比較的厚いシリコン酸化膜l4を介して領
域10a上に形或されているが、そのシリコン酸化膜1
4と領域10aの界面に生じた不規則な正の界面単位.
電離,荷電粒子のトラップ等による影響で拡大被覆部1
5cによる静電斥力が有効に作用しないと推定される。
そこで、本発明は上記問題点を解決するものであり、そ
の課題は、拡大被覆部による静電斥力を有効化する構造
を採用することにより、電流増幅率が高く、しかも素子
毎の電流増幅率のバラつきのない横型NPNトランジス
タを備えた半導体装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の講じた手段は、P
型層のうち少なくともエミッタ層とコレクタ層とに挟ま
れた領域の上に、PSG等の厚いシリコン酸化膜を介し
てAf等の拡大被覆部を形或するのではなく、MOSF
ETのゲート絶縁膜及びポリシリコンゲートの形或工程
を援用して上記領域上にゲート絶縁膜の如き薄いシリコ
ン酸化膜を介してエミッタ配線に同電位に接続する多結
晶シリコン層を形或したものであり、PSG等の厚いシ
リコン酸化膜が多結晶シリコン層の上に形成されている
。多結晶シリコン層はエミッタ配線に電気的に接続され
ているが、エミンタ配線がエミンタ層に導電接触してい
る場合と多結晶シリコン層自体がエミッタ層に直接導電
接触している場合とがある。前者の場合においては、エ
ミッタ配線が、層間絶縁膜を挟んで多結晶シリコン層を
覆う拡大被覆部と、この拡大被覆部から突出しコンタク
トホールを介してエミッタ層に導電接触するエミッタ接
触部と、拡大被覆部から突出しコンタクトホールを介し
て多結晶シリコン層に導電接触する接触部とを有する。
また後者の場合においては、多結晶シリコン層が、エミ
ッタ層に導電接触するエミッタ接触部を有し、そのエミ
ッタ配線が眉間絶縁膜を挟んで多結晶シリコン層を覆う
拡大被覆部と、この拡大被覆部から突出しコンタクトホ
ールを介して多結晶シリコン層に導電接触する接触部を
有する。更にまた多結晶シリコン層がエミッタ層に直接
導電接触する場合にあっては、エミッタ配線のうちコレ
クタ配線側の端縁位置が多結晶シリコン層のコレクタ配
線側の端縁位置に対してエミッタ層寄りに設定される。
〔作用〕
かかる手段によれば、エミッタ層とコレクタ層とに挟ま
れた領域上には薄いシリコン酸化膜を介して多結晶シリ
コン層が形或されており、リンガラス(PSG)等の厚
い絶縁膜が上記領域上になく、多結晶シリコン層上に存
在するため、その厚い絶縁膜の正の界面準位,電離.荷
電粒子のトラップ等による影響がキャリアである電子に
及ぼさない。特に、上記領域上には正の界面準位(正電
荷)が生じないから、キャリアである電子が引き寄せら
れて再結合せず、したがって余分なベース電流の増加を
防いでいる。また、多結晶シリコン層下はゲート絶縁膜
を援用した薄いシリコン酸化膜であるから、多結晶シリ
コン層を最低電位(負電位)に維持すると、大きな静電
斥力が作用するので、界面に引き寄せられる電子の数は
非常に少なくなり、したがって電流増幅率hrtは低コ
レクタ電流領域まで大きな値を示すこととなる。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
第l図(A)は本発明の第1実施例に係るBiMOS型
半導体装置における横型NPNトランジスタの構造を示
す平面図で、第2図は同構造の断面図である。なお、第
1図において第4図に示す部分と同一部分には同一参照
符号を付し、その説明は省略する。
この横型NPNI−ランジスタ構造において、Pウェル
層10の表面濃度はIXIO”/cnで、その拡散深さ
は4μmとしてあり、N型エミッタ層11とN型コレク
タ層12と挟まれた領域10aの上には、図示しないM
OSFETのゲート絶縁膜形或工程において同時にその
ゲート絶縁膜と膜厚(例えば25μm)の等しい薄いシ
リコン酸化膜21が形成されている。このシリコン酸化
膜2lの上にはN型エミッタ層11とN型コレクタ層l
2とに重なる厚さ500μm程度の多結晶シリコン層2
2が図示しないMOSFETのポリシリコンゲート形戊
工程において同時に形成されている。現実の製造手順で
は、多結晶シリコン層22をマスクとして、例えばドー
ズ量4X10”/Clll程度のイオン注入によってセ
ルファラインによりN型工ξツタ層11及びN型コレク
タ層12が形或される。またP型ベースコンタクト層1
3も例えばドーズ量2X10”/c+fl程度のイオン
注入によって形成される。イオン注入後は熱処理により
不純物の活性化と所望の拡散深さとを往る。この多結晶
シリコン層22は中央のN型エミッタ層11を取り囲む
方形リング状に形成されており、眉間絶縁膜たるリンガ
ラス(PSG)膜23で覆われている。Affi (A
ffiS i)のエミッタ配線25は、リンガラス膜2
3を挟んで多結晶シリコン層22を覆う拡大被覆部25
aと、拡大被覆部25aの中央から下方に突出しコンタ
クトホール25bを介してN型エミッタ層l1に導電接
触するエミッタ接触部25cと、この工ごツタ接触部2
5cの周りで拡大被覆部25aから下方に突出してコン
タクトホール25bを介して多結晶シリコン層22に導
電接触する複数の接触部25dとから構威されている。
領域10a上にはリンガラス膜が形成されず、リンガラ
ス膜23は多結晶シリコンJii22の上に眉間絶縁膜
として形成されている。このため、リンガラス膜23の
界面に生じる正の界面準位,電離,荷電粒子のトラップ
等による影響が領域10aには及ぼさない。特に、領域
10a上の界面には不規則な正電荷が生じないので、領
域10aに注入された電子が再結合に殆どあずからず、
負電位に維持される多結晶シリコン層による静電斥力に
よって、領域10aの表面に接近する電子が排斥される
。その静電斥力は従来に比して薄いシリコン酸化膜21
の存在により相当大きいので、再結合の度合いが少なく
なる。よって、ベース電流が大きくならず、電流増幅率
hFEは第5図に実線で示す如く高い値を取る。第5図
から明らかなように、10μA程度の低コレクタ電流域
までhFt>100という高い値を示した。しかも素子
毎のバラつきがなく安定的であることが判明した。
第2図(A)は本発明の第2実施例に係るBi−MOS
型半導体装置における横型NPNトランジスタの構造を
示す平面図で、第2図(B)は同構造の断面図である。
なお、第2図において第1図に示す部分と同一部分には
同一参照符号を付し、その説明を省略する。
この実施例においても、領域10a上にはゲート絶縁膜
の厚さと等しいシリコン酸化膜21が形成され、その上
には多結晶シリコン層32が形或されている。多結晶シ
リコン層32はその中央にN型エミッタ層11に導電接
触するエミンタ接触部32aを有している。この多結晶
シリコン層32はN型エミッタ層1lを形成した後に形
成しても良いが、多結晶シリコン層32を形成した後、
それに不純物をドープしてからそれをエミッタ導電接触
部32aを介して拡散し、セルファラインでN型エミッ
タ層11を形戒することができる。このエミッタ導電接
触部32aを有する多結晶シリコン層32の上にはリン
ガラス膜23を層間絶縁膜として挟んでAIl(A42
3!)のエミッタ配線35が被覆されている。このエミ
ッタ配線35はその中央に多結晶シリコン層32に導電
接触する接触部35aとそれから張り出た拡散被覆部3
5bとから構威されている。この拡散被覆部35bの端
縁とコレクタ配線16との距離d,は多結晶シリコン層
の端縁とコレクタ配線l6との距離d2より長く、拡散
被覆部35bの端縁が多結晶シリコン層の端縁よりエミ
ッタJill寄りにある。これは、多結晶シリコン層3
2上の厚いリンガラス膜の存在により、エミッタ配線3
5とコレクタ配線16の間隔を確保しつつ、エミッタ層
IIとコレクタ層12とのコンタクト部相互の距離を縮
めることが可能となる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明に係る横型NPNトランジ
スタを備えた半導体装置は、エミッタ層とコレクタ層と
に挟まれた領域上に、その領域内のキャリアたる電子に
対して静電斥力を付与すべき導電体としてMOSFET
のゲート絶縁膜を援用した薄いシリコン酸化膜を介して
多結晶シリコン層を形或した点に特徴を有するものであ
るから、次の効果を奏する。
■ 上記領域(ベース層)の上には、リンガラス等の厚
いシリコン酸化膜が形成されていないから、領域界面に
生じる不規則な界面準位、電離、荷電粒子のトラップ等
によるキャリアたる電子に及ぼす影響を排除できるので
、この点からも再結合を抑制して電流増幅率が高く、し
かも素子毎のバラつきの少ない横型NPN トランジス
タを実現できる。
■ また、領域上には薄いシリコン酸化膜が形成されて
いるから、静電斥力が大きいので、再結合が極力防止さ
れ、低コレクタ電流域までも高電流増幅率が得られる。
〔符号の説明〕
1・・・N型層 10・・・Pウェル層 11・・・N型エミッタ層 12・・・N型コレクタ層 13・・・P型ベースコンタクト層 16・・・コレクタ配線 17・・・ベース配線 21・・・薄いシリコン酸化膜 22. 32・・・多結晶シリコン層 23・・・リンガラス膜 25. 35・・・エミッタ配線 25a・・・拡大被覆部 25c・・・エミッタ接触部 25d・・・接触部 32a・・・エミッタ接触部。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)P型層の表面側に相離間したN型のエミッタ層及
    びコレクタ層を有する横型NPNトランジスタを備えた
    半導体装置において、 該P型層のうち少なくとも該エミッタ層と該コレクタ層
    とに挟まれた領域の上に、薄いシリコン酸化膜を介して
    形成された多結晶シリコン層と、この多結晶シリコン層
    を覆う層間絶縁膜と、を有しており、該多結晶シリコン
    層がエミッタ配線に同電位に接続されていることを特徴
    とする横型NPNトランジスタを備えた半導体装置。
  2. (2)請求項第1項において、前記エミッタ配線は、前
    記層間絶縁膜を挟んで前記多結晶シリコン層を覆う拡大
    被覆部と、該拡大被覆部から突出しコンタクトホールを
    介して前記エミッタ層に導電接触するエミッタ接触部と
    、該拡大被覆部から突出しコンタクトホールを介して前
    記多結晶シリコン層に導電接触する接触部とを有するこ
    とを特徴とする横型NPNトランジスタを備えた半導体
    装置。
  3. (3)請求項第1項において、前記多結晶シリコン層は
    、前記エミッタ層に導電接触するエミッタ接触部を有し
    、前記エミッタ配線は、前記層間絶縁膜を挟んで前記多
    結晶シリコン層を覆う拡大被覆部と、該拡大被覆部から
    突出しコンタクトホールを介して前記多結晶シリコン層
    に導電接触する接触部とを有することを特徴とする横型
    NPNトランジスタを備えた半導体装置。
  4. (4)請求項第3項において、前記エミッタ配線のうち
    少なくともコレクタ配線側の端縁位置が前記多結晶シリ
    コン層の該コレクタ配線側の端縁位置に対して該エミッ
    タ層寄りにあることを特徴とする横型NPNトランジス
    タを備えた半導体装置。
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