JPH03256332A - Vertical bipolar transistor element and bi-cmos inverter using the same element - Google Patents

Vertical bipolar transistor element and bi-cmos inverter using the same element

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JPH03256332A
JPH03256332A JP5581590A JP5581590A JPH03256332A JP H03256332 A JPH03256332 A JP H03256332A JP 5581590 A JP5581590 A JP 5581590A JP 5581590 A JP5581590 A JP 5581590A JP H03256332 A JPH03256332 A JP H03256332A
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JP
Japan
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region
base
emitter
type
bipolar transistor
Prior art date
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Application number
JP5581590A
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Japanese (ja)
Inventor
Tokuo Inoue
井上 徳夫
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Publication of JPH03256332A publication Critical patent/JPH03256332A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce a lowest operating voltage by forming a base region of an n-type diffused layer in which n-type impurity is diffused from a base electrode, incorporating p-type impurity in an emitter electrode, and forming the emitter electrode of a p-type diffused layer in which p-type impurity is diffused from the emitter electrode. CONSTITUTION:An n<+> type diffused layer (base region) 5 which is operated as a function of a base is formed on an upper predetermined region of an epitaxial layer 3. A p<+> type diffused layer (emitter region) 6 which is operated as a function of an emitter is formed on an upper predetermined region of the base region 5. A base electrode 7 made of an n<+> type polycrystalline silicon layer and a polycrystalline silicon emitter (emitter electrode) 8 made of p<+> type polycrystalline silicon are formed on the layer 3, and respectively electrically connected to the base region 5 and the emitter region 6. The region 5 is formed by impurity diffusion from the electrode 7 of the silicon layer, and the region 6 is formed by impurity diffusion from the emitter made of the silicon layer in a self-alignment manner.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、高集積化に適した縦型p’npバイポーラト
ランジスタ素子及び該素子を備えたbi−CMOSイン
バータに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a vertical p'np bipolar transistor element suitable for high integration, and a bi-CMOS inverter equipped with the element.

(従来の技術) バイポーラトランジスタとCMOSとを同一チップ上に
複合させたbi−CMOSは、消費電力が低いというC
MOSの利点と、駆動力が高いというバイポーラトラン
ジスタの利点とを兼ね備えることができる。
(Prior art) bi-CMOS, which combines bipolar transistors and CMOS on the same chip, is a CMOS with low power consumption.
It is possible to combine the advantages of MOS and the advantage of bipolar transistors such as high driving power.

第3図に、従来のbl−CMOSインバータの回路図を
示す。
FIG. 3 shows a circuit diagram of a conventional BL-CMOS inverter.

このbi−CMOSインバータの出力段は、コレクタが
電源端子39と接続されたnpnバイポーラトランジス
タ35と、エミッタが接地され、コレクタがnpnバイ
ポーラトランジスタ35のエミッタと接続されたnpn
バイポーラトランジスタ素子36とからなっている。出
力部38は、npnバイポーラトランジスタ35のエミ
ッタ及びnpnバイポーラトランジスタ36のコレクタ
と接続されている。
The output stage of this bi-CMOS inverter includes an npn bipolar transistor 35 whose collector is connected to the power supply terminal 39, and an npn bipolar transistor 35 whose emitter is grounded and whose collector is connected to the emitter of the npn bipolar transistor 35.
It consists of a bipolar transistor element 36. The output section 38 is connected to the emitter of the npn bipolar transistor 35 and the collector of the npn bipolar transistor 36.

入力段は、ソースが電源端子39と接続され、ドレイン
がnpnバイポーラトランジスタ35のベースと接続さ
れたn型MOSトランジスタ31と、ソースが接地され
、ドレインがnpnバイポーラトランジスタ35のベー
スと接続されたn型MOSトランジスタ32と、ドレイ
ンが出力部38と接続され、ソースがnpnバイポーラ
トランジスタ36のベースと接続されたn型MOSl−
ランジスタ33と、ソースが接地され、ゲートがnpn
バイポーラトランジスタ35のベースと接続され、ドレ
インがnpnバイポーラトランジスタ36のゲートと接
続されたn型MOSトランジスタ34とを有している。
The input stage includes an n-type MOS transistor 31 whose source is connected to the power supply terminal 39 and whose drain is connected to the base of the npn bipolar transistor 35; type MOS transistor 32 and an n-type MOS transistor 32 whose drain is connected to the output section 38 and whose source is connected to the base of the npn bipolar transistor 36.
transistor 33, whose source is grounded and whose gate is npn
It has an n-type MOS transistor 34 connected to the base of a bipolar transistor 35 and whose drain is connected to the gate of an npn bipolar transistor 36.

。 入力部37は、n型MOSトランジスタ31のゲート、
n型MOSトランジスタ32のゲート及びn型MOSト
ランジスタ33のゲートに接続されている。
. The input section 37 includes the gate of the n-type MOS transistor 31,
It is connected to the gate of the n-type MOS transistor 32 and the gate of the n-type MOS transistor 33.

第4図は、上記従来のbi−CMOSインバータのnp
nバイポーラトランジスタを示す断面図である。
Figure 4 shows the np of the above conventional bi-CMOS inverter.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an n-bipolar transistor.

p型シリコン基板41の表面近傍に於て、npnバイポ
ーラトランジスタが形成されるべき選択された領域に、
コレクタとして機能するn++埋込拡散層42が形成さ
れている。
Near the surface of the p-type silicon substrate 41, in a selected region where an npn bipolar transistor is to be formed,
An n++ buried diffusion layer 42 functioning as a collector is formed.

基板41の上面には、エピタキシャル層が形成されてお
り、エピタキシャル層中には、n型素子領域43とp4
型素子分離領域44とが形成されている。
An epitaxial layer is formed on the upper surface of the substrate 41, and an n-type element region 43 and a p4 are formed in the epitaxial layer.
A type element isolation region 44 is formed.

p++素子分離領域44は、基板41上の素子が形成さ
れる領域以外の領域に対応する平面パターンを有してい
る。
The p++ element isolation region 44 has a planar pattern corresponding to an area on the substrate 41 other than the area where the elements are formed.

エピタキシャル層のn型素子領域の上部所定領域には、
ベースとして機能するp″型拡散層(ベース領域)45
が形成されている。また、p4型拡散層45の上部所定
領域には、エミッタとして機能するn+型型数散層エミ
ッタ領域)46が形成されている。また、n+型型数散
層52n1型埋込拡散層42と接続されるようにして形
成されている。
In a predetermined region above the n-type element region of the epitaxial layer,
p″ type diffusion layer (base region) 45 functioning as a base
is formed. Further, in a predetermined upper region of the p4 type diffusion layer 45, an n+ type scattering layer emitter region 46 which functions as an emitter is formed. Further, the n+ type scattering layer 52 is formed so as to be connected to the n1 type buried diffusion layer 42.

基板41上には、上記のベース領域45とn+型型数散
層52を電気的に分離し、かつ、素子と隣接する他の素
子とを電気的に分離するための酸化膜51が形成されて
いる。
An oxide film 51 is formed on the substrate 41 to electrically isolate the base region 45 and the n+ type scattering layer 52 and to electrically isolate the element from other adjacent elements. ing.

これらの酸化膜51及びエピタキシャル層上には、第1
の層間絶縁膜48が形成されている。第1の層間絶縁膜
48の所定領域上には、n+型多結晶シリコン層からな
る多結晶シリコンエミッタ(エミッタ電極)47が形成
されている。この多結晶シリコンエミッタ47とエピタ
キシャル層との電気的接続は、第1の層間絶縁膜48に
形成されたコンタクトホール50aを介して行われてい
る。
On these oxide films 51 and epitaxial layers, the first
An interlayer insulating film 48 is formed. A polycrystalline silicon emitter (emitter electrode) 47 made of an n+ type polycrystalline silicon layer is formed on a predetermined region of the first interlayer insulating film 48. Electrical connection between the polycrystalline silicon emitter 47 and the epitaxial layer is made through a contact hole 50a formed in the first interlayer insulating film 48.

エミッタ領域46は、多結晶シリコンエミッタ47から
の不純物拡散によって、自己整合的に形成されたもので
ある。
Emitter region 46 is formed by impurity diffusion from polycrystalline silicon emitter 47 in a self-aligned manner.

第1の層間絶縁膜48上には、更に、第2の層間絶縁膜
49が第1の層間絶縁膜48の上面及び多結晶シリコン
エミッタ47を覆うようにして形成されている。
A second interlayer insulating film 49 is further formed on the first interlayer insulating film 48 so as to cover the upper surface of the first interlayer insulating film 48 and the polycrystalline silicon emitter 47 .

第1及び第2の層間絶縁膜48.49の所定領域には、
コンタクトホール50bが設けられており、これらのコ
ンタクトホール50bを介して、金属からなるコレクタ
電極501、エミッタ電極502及びベース電極503
が、各々、コレクタ領域42、多結晶シリコンエミッタ
47及びベース領域45と電気的に接続されている。
In predetermined areas of the first and second interlayer insulating films 48 and 49,
Contact holes 50b are provided, and a collector electrode 501, an emitter electrode 502, and a base electrode 503 made of metal are connected through these contact holes 50b.
are electrically connected to collector region 42, polycrystalline silicon emitter 47, and base region 45, respectively.

(発明が解決しようとする課題) し、かじながら、上述の従来技術においては、以下に述
べる問題点がある。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned prior art has the following problems.

出力段を構成する2つのバイポーラトランジスタが、ど
ちらもnpnバイポーラトランジスタであるために、入
力段には、4つのMOSトランジスタが必要である。こ
のため、従来例のbi−CMOSインバータは、チップ
上に占める面積が大きく、その面積を縮小することが困
難である。従って、従来の技術には、bi−CMO8の
高集積化に不向きであるという欠点がある。
Since the two bipolar transistors constituting the output stage are both npn bipolar transistors, the input stage requires four MOS transistors. Therefore, the conventional bi-CMOS inverter occupies a large area on a chip, and it is difficult to reduce the area. Therefore, the conventional technology has the drawback of being unsuitable for high integration of bi-CMO8.

更に、従来例では、npnバイポーラトランジスタ36
のベース・エミッタ間電圧(V BE)分だけ、n型M
OSトランジスタ33のソース電位が持ち上げられるた
め、その分、動作電圧を高くしなければ、n型MOSト
ランジスタ33のゲート電圧が低下し、ドレイン電流が
減少してしまうという欠点がある。
Furthermore, in the conventional example, the npn bipolar transistor 36
n-type M by the base-emitter voltage (V BE) of
Since the source potential of the OS transistor 33 is raised, there is a drawback that unless the operating voltage is increased accordingly, the gate voltage of the n-type MOS transistor 33 will be lowered and the drain current will be reduced.

最低動作電圧が高いということは、MOSトランジスタ
のゲート絶縁膜等の信頼性向上にとって大きな障害とな
る。
A high minimum operating voltage is a major obstacle to improving the reliability of a gate insulating film of a MOS transistor.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、チップ上の占有面積が縮
小された縦型pnpバイポーラトランジスタ素子、及び
該素子を備え、最低動作電圧が低く、信頼性の向上した
bl−CMOSインバータを提供することにある。
The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to provide a vertical pnp bipolar transistor element that occupies a reduced area on a chip, and a vertical pnp bipolar transistor element that is equipped with the element and has a minimum operating voltage. An object of the present invention is to provide a BL-CMOS inverter with low cost and improved reliability.

(課題を解決するための手段) 本発明の縦型pnpバイポーラトランジスタ素子は、p
型半導体基板と、該p型半導体基板内に形成されたp型
のコレクタ領域と、該コレクタ領域上に形成されたn型
のベース領域と、該ベース領域内に形成されたp型のエ
ミッタ領域と、該ベース領域上に形成され、該ベース領
域と電気的に接続されたベース電極と、該エミッタ領域
上に形成され、該ベース領域と電気的に接続されたエミ
ッタ電極と、を備えており、該ベース電極ハ、n型不純
物を含んでおり、該ベース領域は、該ベース電極から該
n型不純物が拡散したn型拡散層であり、該エミッタ電
極は、n型不純物を含んでおり、該エミッタ領域は、該
エミッタ電極から該n型不純物が拡散したn型拡散層で
あり、そのことにより、上記目的が達成される。
(Means for Solving the Problems) The vertical pnp bipolar transistor element of the present invention has p
a p-type semiconductor substrate, a p-type collector region formed in the p-type semiconductor substrate, an n-type base region formed on the collector region, and a p-type emitter region formed in the base region. a base electrode formed on the base region and electrically connected to the base region; and an emitter electrode formed on the emitter region and electrically connected to the base region. , the base electrode contains an n-type impurity, the base region is an n-type diffusion layer in which the n-type impurity is diffused from the base electrode, and the emitter electrode contains an n-type impurity, The emitter region is an n-type diffusion layer in which the n-type impurity is diffused from the emitter electrode, thereby achieving the above object.

本発明のbi−CMOSインバータは、コレクタが接地
された前記縦型pnpバイポーラトランジスタ素子と、
コレクタが電源と接続されたnpnバイポーラトランジ
スタ素子と、ソースが電源と接続され、ドレインが該n
pnバイポーラトランジスタ素子のベースと接続された
n型MOSトランジスタと、ソースが接地され、ドレイ
ンが該縦型pnpバイポーラトランジスタ素子のベース
及び該npnバイポーラトランジスタ素子の該ベースと
接続されたn型MOSトランジスタと、該p型MOSト
ランジスタのゲート及び該n型MOSトランジスタのゲ
ートに接続された入力部と、該縦型p n pバイポー
ラトランジスタ素子のエミッタ、及び該npnバイポー
ラトランジスタ素子のエミッタと接続された出力部と、
を同一基板上に備えており、そのことにより上記目的が
達成される。
The bi-CMOS inverter of the present invention includes the vertical pnp bipolar transistor element whose collector is grounded;
An npn bipolar transistor element whose collector is connected to the power supply, whose source is connected to the power supply, and whose drain is connected to the power supply.
an n-type MOS transistor connected to the base of the pn bipolar transistor element; an n-type MOS transistor whose source is grounded and whose drain is connected to the base of the vertical pnp bipolar transistor element and the base of the npn bipolar transistor element; , an input section connected to the gate of the p-type MOS transistor and the gate of the n-type MOS transistor, and an output section connected to the emitter of the vertical p n p bipolar transistor element and the emitter of the npn bipolar transistor element. and,
are provided on the same substrate, thereby achieving the above object.

(実施例) 以下に本発明を実施例について説明する。(Example) The present invention will be described below with reference to Examples.

第1図は、本実施例の縦型pnpバイポーラトランジス
タ素子を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a vertical pnp bipolar transistor element of this example.

p型シリコン基板lの表面近傍に於て、縦型pnpバイ
ポーラ素子が形成されるべく選択された領域に、コレク
タとして機能するp+拡散層(コレクタ領域)2が形成
されている。基板1の上面には、エピタキシャル層3と
素子分離膜4とが形成されている。素子分離膜4は、基
板1上の全面に成長させたエピタキシャル層の所定領域
を熱酸化することによって形成したものであり、基板l
上の各種の素子が形成される領域以外の領域に対応する
平面パターンを有している。
Near the surface of a p-type silicon substrate l, a p+ diffusion layer (collector region) 2 functioning as a collector is formed in a region selected to form a vertical pnp bipolar element. On the upper surface of the substrate 1, an epitaxial layer 3 and an element isolation film 4 are formed. The element isolation film 4 is formed by thermally oxidizing a predetermined region of an epitaxial layer grown on the entire surface of the substrate 1.
It has a plane pattern corresponding to an area other than the area where the various elements above are formed.

エピタキシャル層3の上部所定領域には、ベースとして
機能するn4拡散層(ベース領域)5が形成されている
。また、ベース領域5の上部所定領域には、エミッタと
して機能するp++散層(エミッタ領域)6が形成され
ている。エピタキシャル層3上には、n0多結晶シリコ
ン層からなるベース電極7とp0多結晶シリコンからな
る多結晶シリコンエミッタ(エミッタ電極)8とが形成
され、それぞれ、ベース領域5、エミッタ領域6と電気
的に接触している。
In a predetermined upper region of the epitaxial layer 3, an n4 diffusion layer (base region) 5 that functions as a base is formed. Further, in a predetermined upper region of the base region 5, a p++ diffused layer (emitter region) 6 is formed which functions as an emitter. A base electrode 7 made of an n0 polycrystalline silicon layer and a polycrystalline silicon emitter (emitter electrode) 8 made of p0 polycrystalline silicon are formed on the epitaxial layer 3, and are electrically connected to the base region 5 and emitter region 6, respectively. is in contact with.

また、基板1上には、層間絶縁膜9が基板1の上面を覆
うようにして形成されている。層間絶縁膜9の所定領域
には、コンタクトホール10 a。
Further, an interlayer insulating film 9 is formed on the substrate 1 so as to cover the upper surface of the substrate 1. A contact hole 10a is provided in a predetermined region of the interlayer insulating film 9.

10bが設けられており、コンタクトホール1゜aを介
してベース電極7と金属配線11aとが電気的に接続さ
れており、また、コンタクトホール10bを介して多結
晶シリコンエミッタ8及び金属配線11bがエミッタ領
域6と電気的に接続されている。なお、コレクタ電極と
して機能する電極は、基板の裏面に形成されいる(不図
示)。
10b, the base electrode 7 and the metal wiring 11a are electrically connected through the contact hole 1a, and the polycrystalline silicon emitter 8 and the metal wiring 11b are connected through the contact hole 10b. It is electrically connected to the emitter region 6. Note that an electrode functioning as a collector electrode is formed on the back surface of the substrate (not shown).

上記のベース領域5は、n+多多結晶シリタフ層らなる
ベース電極7からの不純物拡散によって、また、エミッ
タ領域6は、p“多結晶シリコン層からなる多結晶シリ
コンエミッタからの不純物拡散によって、それぞれ、自
己整合的に形成されたものである。
The base region 5 is formed by impurity diffusion from the base electrode 7 made of an n+ polycrystalline silicon layer, and the emitter region 6 is formed by impurity diffusion from a polycrystalline silicon emitter made of a p" polycrystalline silicon layer. It is formed in a self-consistent manner.

従って、電極と拡散層とを互いに独立した工程で形成す
る場合に必要な互いの位置合わせか、本実施例では不要
である。このため、本実施例のベース領域5の面積には
位置合わせのための寸法余裕が不要となり、その分、ベ
ース領域5の面積を縮小することができた。従来、この
寸法余裕は、0.4μ璽〜0. 6μ−程度であった。
Therefore, mutual alignment, which is necessary when forming the electrode and the diffusion layer in mutually independent steps, is not necessary in this embodiment. Therefore, the area of the base region 5 of this embodiment does not require a dimensional margin for alignment, and the area of the base region 5 can be reduced by that amount. Conventionally, this dimensional margin has ranged from 0.4μ to 0.4μ. It was about 6 μ-.

このことは、エミッタ領域6に対しても成り立つ。 本
実施例の構成では、n0多結晶シリコン層と金属配線1
1bとの電気的接続が行われる位置は、ベース領域上5
に限定されず、上記の電気的接続を素子分離絶縁膜9上
で行うことができた。このため、ベース領域5の面積に
制限されることなく、接続部のコンタクト面積を必要な
大きさに設定するができた。従って、ベース領域5には
、金属配線11aとの接続のための余分の広い領域を設
ける必要がなくなり、ベース領域5の面積を更に縮小す
ることが可能となった。
This also holds true for emitter region 6. In the configuration of this embodiment, the n0 polycrystalline silicon layer and the metal wiring 1
The position where the electrical connection with 1b is made is 5 on the base area.
However, the above electrical connection could be made on the element isolation insulating film 9. Therefore, the contact area of the connecting portion can be set to a required size without being limited by the area of the base region 5. Therefore, it is no longer necessary to provide an extra large area in the base region 5 for connection with the metal wiring 11a, making it possible to further reduce the area of the base region 5.

また、ベース領域5とコレクタ領域2との間の接合の面
積が縮小しているため、ベース・コレクタ間容量が低減
されている。
Furthermore, since the area of the junction between the base region 5 and the collector region 2 is reduced, the base-collector capacitance is reduced.

本実施例では、コレクタ電極として機能する電極が、基
板の裏面に形成されているため、前記エミッタ電極及び
ベース電極に類似したコレクタ電極を、基板の表面側に
設ける必要がない。このため、1個のバイポーラ素子が
基板上に占める割合が縮小する。
In this embodiment, since the electrode functioning as the collector electrode is formed on the back side of the substrate, there is no need to provide a collector electrode similar to the emitter electrode and base electrode on the front side of the substrate. Therefore, the proportion of the substrate occupied by one bipolar element is reduced.

このように、本実施例の縦型pnpバイポーラトランジ
スタは、基板の裏面に形成したコレクタ電極と、2層の
多結晶シリコン層を用いて自己整合的に形成したベース
領域5及びエミッタ領域6とを有しており、これによっ
て、1個のバイポーラ素子が基板表面に於て占有する面
積を、従来の1個の横型pnpバイポーラトランジスタ
素子が占有する面積より格段に縮小することができた。
In this way, the vertical pnp bipolar transistor of this example has a collector electrode formed on the back surface of the substrate, and a base region 5 and an emitter region 6 formed in a self-aligned manner using two polycrystalline silicon layers. As a result, the area occupied by one bipolar element on the substrate surface can be significantly reduced compared to the area occupied by one conventional lateral pnp bipolar transistor element.

典型的には、従来の5×8μm2程度〜6×9μl11
2程度の大きさから、本実施例の3×5μm2程度〜4
×6μm2程度の大きさに、その占有面積を縮小させる
ことができた。
Typically, the conventional 5 x 8 μm2 to 6 x 9 μl11
From the size of about 2 to about 3 x 5 μm2 to 4 in this example
The occupied area could be reduced to a size of approximately 6 μm2.

また、本実施例のpnpバイポーラトランジスタは、縦
型pnp構造を有しているので、p型基板とp◆型型数
散層らなるコレクタ領域とを電気的に分離するための、
横型pnp構造のバイホーラトランジスタで必要であっ
たn型拡散層を必要としない。このため、本実施例の縦
型pnpバイポーラトランジスタでは、電気的に浮遊状
態となる該n型拡散層の存在によって生じやすいラッチ
アップの問題が解決されている。
Furthermore, since the pnp bipolar transistor of this example has a vertical pnp structure, the pnp bipolar transistor of this example has a
There is no need for an n-type diffusion layer, which is necessary in a bihole transistor with a lateral pnp structure. Therefore, in the vertical pnp bipolar transistor of this embodiment, the latch-up problem that tends to occur due to the existence of the n-type diffusion layer that is in an electrically floating state is solved.

第2図に、本実施例のbl−CMOSインバータの回路
図を示す。
FIG. 2 shows a circuit diagram of the bl-CMOS inverter of this embodiment.

本実施例のbi−cMosインバータは、コレクタが接
地された上述の縦型pnpバイポーラトランジスタ素子
24と、コレクタが電源端子27と接続されたnpnバ
イポーラトランジスタ素子23と、ソースが電源端子2
7と接続され、ドレインがnpnバイポーラトランジス
タ素子23のベースと接続されたn型MOSトランジス
タ21と、ソースが接地され、ドレインが縦型pnpバ
イポーラトランジスタ素子24のベース、及びnpnバ
イポーラトランジスタ素子23のベースと接続されたn
型MOSトランジスタ22と、n型MOSトランジスタ
21のゲート及びn型MOSトランジスタ22のゲート
に接続された入力部25と、縦型pnpバイポーラトラ
ンジスタ素子24のエミッタ、及びnpnバイポーラト
ランジスタ素子23のエミッタと接続された出力部26
と、を備えている。
The bi-cMOS inverter of this embodiment includes the above-mentioned vertical pnp bipolar transistor element 24 whose collector is grounded, an npn bipolar transistor element 23 whose collector is connected to the power supply terminal 27, and whose source is the power supply terminal 27.
7 and whose drain is connected to the base of the npn bipolar transistor element 23; the source is grounded and the drain is connected to the base of the vertical pnp bipolar transistor element 24; and the base of the npn bipolar transistor element 23. n connected with
type MOS transistor 22, an input section 25 connected to the gate of the n-type MOS transistor 21 and the gate of the n-type MOS transistor 22, the emitter of the vertical pnp bipolar transistor element 24, and the emitter of the npn bipolar transistor element 23. output section 26
It is equipped with.

第2図かられかるように、本実施例のbl−CMOSイ
ンバータの入力段は、n型MOSトランジスタ21とn
型MOSトランジスタ22とが相補的に接続されたCM
OS回路であり、その出力段は、横型npnバイポーラ
トランジスタ23と縦型pnpバイポーラトランジスタ
24とが相補的に接続されている。
As can be seen from FIG. 2, the input stage of the BL-CMOS inverter of this embodiment consists of an n-type MOS transistor 21 and an
type MOS transistor 22 is connected in a complementary manner.
This is an OS circuit, and its output stage has a horizontal npn bipolar transistor 23 and a vertical pnp bipolar transistor 24 connected in a complementary manner.

このように、出力段を、横型npnバイポーラトランジ
スタ24と縦型pnpバイポーラトランジスタ23とを
相補的に接続した構成とすることにより、入力段は、n
型MOSトランジスタ21とn型MOSトランジスタ2
2とを相補的に接続した構成とすることができた。この
ため、本実施例のbf−CMOSインバータを構成する
トランジスタの個数は4個に低減されている。
In this way, by configuring the output stage in such a way that the horizontal npn bipolar transistor 24 and the vertical pnp bipolar transistor 23 are connected in a complementary manner, the input stage is
type MOS transistor 21 and n type MOS transistor 2
2 could be connected in a complementary manner. Therefore, the number of transistors forming the bf-CMOS inverter of this embodiment is reduced to four.

さらに、本実施例の縦型pnpバイポーラトランジスタ
24は、エミッタ・ベース自己整合構造を有するため、
チップ上に於けるbf−CMOSインバータの占有面積
が縮小し、しかも、ラッチアップが起こりにくい。
Furthermore, since the vertical pnp bipolar transistor 24 of this embodiment has an emitter-base self-aligned structure,
The area occupied by the bf-CMOS inverter on the chip is reduced, and latch-up is less likely to occur.

典型的には、従来例のbi−CMOSインバータの面積
は、20×7μ−程度〜22×8μm2程度であったが
、本実施例のbl−CMOSインバータの面積は、15
×5μ−程度〜18×6μm2程度であった。
Typically, the area of a conventional bi-CMOS inverter is about 20 x 7 μm to about 22 x 8 μm2, but the area of the bl-CMOS inverter of this embodiment is about 15 μm.
The size was approximately 5 μm to 18×6 μm2.

また、本実施例のbl−CMOSインバータを動作させ
るためには、npnバイポーラトランジスタのVSE分
だけ、n型MOSトランジスタ22のゲート電圧を増加
させる必要がない。従って、その分、従来例のbi−C
MOSインバータよりも、最低動作電圧を低減すること
ができた。典型的には、従来の最低動作電圧は、3.0
■であったが、本実施例の最低動作電圧は、2.3■で
あった。
Furthermore, in order to operate the bl-CMOS inverter of this embodiment, it is not necessary to increase the gate voltage of the n-type MOS transistor 22 by the VSE of the npn bipolar transistor. Therefore, the conventional bi-C
The minimum operating voltage could be lower than that of a MOS inverter. Typically, the lowest conventional operating voltage is 3.0
However, the minimum operating voltage of this example was 2.3■.

この最低動作電圧の低下によって、MOSトランジスタ
の薄いゲート酸化膜等の劣化が防止され、bi−CMO
Sインバータの信頼性が向上した。
This lowering of the minimum operating voltage prevents deterioration of the thin gate oxide film of the MOS transistor, and
The reliability of the S inverter has improved.

この効果は、特に、ゲート長が1μ藁程度以下であるよ
うな微細なMOSトランジスタを有するbi−CMOS
インバータに於いて、顕著であった。
This effect is particularly evident in bi-CMOS devices that have minute MOS transistors with a gate length of about 1 μm or less.
This was noticeable in inverters.

(発明の効果) このように本発明によれば、1)npバイポーラトラン
ジスタがエミッタ・ベース自己整合構造を有する縦型バ
イポーラトランジスタが提供される。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, 1) a vertical bipolar transistor in which the np bipolar transistor has an emitter-base self-aligned structure is provided.

この縦型バイポーラトランジスタでは、基板上に於ける
その占有面積が縮小し、しかも、ラッチアップが起こり
にくくなっている。
This vertical bipolar transistor occupies a smaller area on the substrate, and moreover, latch-up is less likely to occur.

また、本発明のbi−CMOSインバータに於ては、出
力段をnpnバイポーラトランジスタと上記の縦型pn
pバイポーラトランジスタとを相補的に接続した構成と
することにより、入力段はn型MOSトランジスタとn
型トランジスタとを相補的に接続した簡単な構成とする
ことができる。
Furthermore, in the bi-CMOS inverter of the present invention, the output stage is composed of npn bipolar transistors and the above-mentioned vertical pn
By using a configuration in which p bipolar transistors are connected complementary to each other, the input stage has an n-type MOS transistor and n
It is possible to have a simple configuration in which the type transistors are connected in a complementary manner.

このため、本実施例のbi−CMOSインバータを構成
するために必要なトランジスタの個数は4個に低減され
ている。
Therefore, the number of transistors required to configure the bi-CMOS inverter of this embodiment is reduced to four.

また、本発明の構成によれば、bi−CMOSインバー
タの最低動作電圧を低減することができ、bl−CMO
Sインバータの信頼性が向上する。
Further, according to the configuration of the present invention, the minimum operating voltage of the bi-CMOS inverter can be reduced, and the minimum operating voltage of the bi-CMOS inverter can be reduced.
The reliability of the S inverter is improved.

この効果は、特に、ゲート長が1μ冒程度以下であるよ
うな微細なMOSトランジスタを有するbl−CMOS
インバータに於いて、顕著である。
This effect is particularly evident in BL-CMOS, which has a fine MOS transistor with a gate length of about 1 μm or less.
This is noticeable in inverters.

4、    の   な! 1 第1図は本発明の実施例の縦型pnpバイポーラトラン
ジスタを示す断面図、第2図は第1図のバイポーラトラ
ンジスタを備えたbl−CMOSインバータを示す回路
構成図、第3図は従来のbf−CMOSインバータを示
す回路構成図、第4図は第3図のインバータに使用され
ているnpnバイポーラトランジスタを示す断面図であ
る。
4. Don't worry! 1. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a vertical pnp bipolar transistor according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit configuration diagram showing a BL-CMOS inverter equipped with the bipolar transistor of FIG. 1, and FIG. A circuit configuration diagram showing a bf-CMOS inverter, and FIG. 4 is a sectional view showing an npn bipolar transistor used in the inverter of FIG. 3.

1・・・p型基板、2・・・p+拡散層(コレクタ領域
)、3・・・エピタキシャル層、4・・・素子分離膜、
5・・・n1拡散層(ベース領域)、6・・・p+拡散
層(エミッタ領域)、7・・・ベース電極、8・・・多
結晶シリコンエミッタ、9・・・層間絶縁膜、10a、
10b・・・コンタクトホール、lla、llb・・・
金属配線、21・・・p型MOSl−ランジスタ、22
・・・n型MOSトランジスタ、23・・・横型npn
バイポーラトランジスタ、24・・・縦型pnpバイポ
ーラトランジスタ、25・・・入力部、26・・・出力
部、27・・・電源端子。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...p-type substrate, 2...p+ diffusion layer (collector region), 3...epitaxial layer, 4...element isolation film,
5... N1 diffusion layer (base region), 6... P+ diffusion layer (emitter region), 7... Base electrode, 8... Polycrystalline silicon emitter, 9... Interlayer insulating film, 10a,
10b...contact hole, lla, llb...
Metal wiring, 21... p-type MOS l-transistor, 22
...n-type MOS transistor, 23...horizontal npn
Bipolar transistor, 24... Vertical pnp bipolar transistor, 25... Input section, 26... Output section, 27... Power supply terminal.

以上that's all

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、p型半導体基板と、 該p型半導体基板内に形成されたp型のコレクタ領域と
、 該コレクタ領域上に形成されたn型のベース領域と、 該ベース領域内に形成されたp型のエミッタ領域と、 該ベース領域上に形成され、該ベース領域と電気的に接
続されたベース電極と、 該エミッタ領域上に形成され、該ベース領域と電気的に
接続されたエミッタ電極と、 を備えており、 該ベース電極は、n型不純物を含んでおり、該ベース領
域は、該ベース電極から該n型不純物が拡散したn型拡
散層であり、 該エミッタ電極は、p型不純物を含んでおり、該エミッ
タ領域は、該エミッタ電極から該p型不純物が拡散した
p型拡散層である、 縦型pnpバイポーラトランジスタ素子。 2、コレクタが接地された請求項1に記載の縦型pnp
バイポーラトランジスタ素子と、 コレクタが電源と接続されたnpnバイポーラトランジ
スタ素子と、 ソースが電源と接続され、ドレインが該npnバイポー
ラトランジスタ素子のベースと接続されたp型MOSト
ランジスタと、 ソースが接地され、ドレインが該縦型pnpバイポーラ
トランジスタ素子のベース及び該npnバイポーラトラ
ンジスタ素子の該ベースと接続されたn型MOSトラン
ジスタと、 該p型MOSトランジスタのゲート及び該n型MOSト
ランジスタのゲートに接続された入力部と、 該縦型pnpバイポーラトランジスタ素子のエミッタ、
及び該npnバイポーラトランジスタ素子のエミッタと
接続された出力部と、 を同一基板上に備えたbi−CMOSインバータ。
[Claims] 1. A p-type semiconductor substrate, a p-type collector region formed within the p-type semiconductor substrate, an n-type base region formed on the collector region, and within the base region. a p-type emitter region formed on the base region, a base electrode formed on the base region and electrically connected to the base region, and a base electrode formed on the emitter region and electrically connected to the base region. an emitter electrode, the base electrode contains an n-type impurity, the base region is an n-type diffusion layer in which the n-type impurity is diffused from the base electrode, and the emitter electrode includes: , a p-type impurity, and the emitter region is a p-type diffusion layer in which the p-type impurity is diffused from the emitter electrode. 2. The vertical PNP according to claim 1, wherein the collector is grounded.
a bipolar transistor element; a npn bipolar transistor element whose collector is connected to a power supply; a p-type MOS transistor whose source is connected to the power supply and whose drain is connected to the base of the npn bipolar transistor element; is an n-type MOS transistor connected to the base of the vertical pnp bipolar transistor element and the base of the npn bipolar transistor element, and an input section connected to the gate of the p-type MOS transistor and the gate of the n-type MOS transistor. and an emitter of the vertical pnp bipolar transistor element,
and an output section connected to the emitter of the npn bipolar transistor element, on the same substrate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55157257A (en) * 1979-05-25 1980-12-06 Nec Corp Manufacture of mos integrated circuit
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