JPH05166820A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH05166820A
JPH05166820A JP3330197A JP33019791A JPH05166820A JP H05166820 A JPH05166820 A JP H05166820A JP 3330197 A JP3330197 A JP 3330197A JP 33019791 A JP33019791 A JP 33019791A JP H05166820 A JPH05166820 A JP H05166820A
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JP
Japan
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region
emitter
film
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conductivity type
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Application number
JP3330197A
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English (en)
Inventor
Masaoki Kajiyama
正興 梶山
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 横形のバイポーラトランジスタのベース幅の
縮小と素子面積を低減する。 【構成】 N-形エピ成長層からなるベース領域3を有
するP-形のSi基板1の所定領域に、P+形のエミッタ
領域5とエミッタ領域5に対向したP+形のコレクタ領
域6を備え、エミッタ領域5に接合するベース領域3に
高濃度のN形の活性ベース領域10を設けた。 【効果】 ベース幅を縮小してもコレクタ接合から広が
る空乏層は高濃度の活性ベース領域10で抑制されるの
でパンチスルー耐圧は向上する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置、特に横型
のバイポーラトランジスタの構造とその製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】一般に、バイポーラ型の集積回路(以下
ICと略す)でPNP形トランジスタを構成する場合、
横型のバイポーラトランジスタ(以下L−PNPTrと
略す)が広く使われている。
【0003】以下に従来のICについて説明する。図4
は従来のL−PNPTrの断面構造図である。図4にお
いて、1はP- 形単結晶シリコン基板(以下Si基板と
略す)、2はN+形の埋め込み層、3はN-形エピ成長層
からなるL−PNPTrのベース領域、4はP+形拡散
層からなる分離領域、5,6はそれぞれP+形拡散層か
らなるL−PNPTrのエミッタ領域とコレクタ領域、
7はN+形拡散層からなるL−PNPTrのベースコン
タクト領域、8は表面保護膜、9は金属配線である。
【0004】以上のように構成された従来のICでは、
通常のNPNTrを構成する要素に何も工程を付加する
ことなくL−PNPTrを一体化できる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の従
来の構成では、以下に述べる課題を有していた。まずL
−PNPTrの電流増幅率(以下hFEと略す)やカット
オフ周波数(以下fTと略す)を向上するにはベース幅
を縮小しなくてはならないが、ベース領域の不純物濃度
が低いためにコレクタ接合の空乏層がエミッタ側に容易
に広がり、コレクタ−エミッタ間のパンチスルー耐圧が
低下、すなわちL−PNPTrの耐圧劣化が性能向上の
障害になる。
【0006】またベース濃度が低いために、ベース領域
の表面で反転層(チャンネル)ができ易く、コレクタ−
エミッタ間にリーク電流を生じて耐圧の劣化およびhFE
の増加を招くことになる。この問題を解決するために
は、エミッタ金属配線をコレクタ領域上まで拡張して寄
生MOS効果を抑制し、反転層の形成を防ぐことが効果
的であるが、L−PNPTrの素子面積が大きくなりI
Cの価格が増加する問題がある。
【0007】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、簡易な構成でL−PNPTrの性能向上と素子面積
の低減を可能にする半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体装置は、一方導電形のベース領域を有
する半導体基板と、半導体基板の所定領域に形成された
他方導電型のエミッタ領域と、エミッタ領域に対向して
形成された他方導電型のコレクタ領域とを備え、エミッ
タ領域と接合するベース領域にそのベース領域よりも高
濃度の一方導電型の活性ベース領域が形成されてなる構
成を有している。
【0009】また本発明の半導体装置は、上記の構成に
加えて、エミッタ領域を取り囲むベース領域上に絶縁膜
と導体膜が積層形成され、前記導体膜の一部と接続した
エミッタ金属配線を有している。
【0010】また本発明の製造方法は、半導体基板に絶
縁膜を形成する工程と、半導体基板の所定領域にエミッ
タ拡散窓を有する半導体膜を形成する工程と、エミッタ
拡散窓を通してベース領域にそのベース領域よりも高濃
度の一方導電型の活性ベース領域を選択的に形成する工
程と、半導体膜を拡散マスクにしてエミッタ領域および
コレクタ領域を選択的に形成するとともに半導体膜に不
純物を拡散して導体膜となす工程と、半導体基板上に表
面保護膜を形成する工程と、表面保護膜にエミッタ拡散
窓より大きなコンタクト窓を開口する工程と、エミッタ
領域に接続するとともに導体膜の一部に接続する金属配
線を形成する工程とを有している。
【0011】
【作用】この構成によって、ベース幅を縮小してもコレ
クタ接合から広がる空乏層は高濃度の活性ベース領域で
抑制されるので、コレクターエミッタ間のパンチスルー
耐圧は向上する。
【0012】また、エミッタ領域を取り囲むベース領域
上に絶縁膜と導体膜が積層形成され、この導体膜の一部
と接続したエミッタ金属配線を有する構成では、ベース
領域上の導体膜はエミッタ金属配線と同電位であるから
寄生MOS効果は抑制され、コレクターエミッタ間のリ
ーク電流は防止されるので、耐圧の劣化およびhFEの増
加は生じない。
【0013】また本発明における半導体装置の製造方法
では、基準となる半導体膜を拡散マスクにして活性ベー
ス領域、エミッタ領域およびコレクタ領域が自己整合的
に形成され、半導体膜自身も導体膜となった後エミッタ
金属配線に接続されるので、簡易な構成にてベース幅の
縮小と素子面積の低減を実現できる。
【0014】
【実施例】以下本発明の一実施例について、図面を参照
しながら説明する。図1は本発明の第1の実施例におけ
るL−PNPTrを有するバイポーラ型ICの断面図で
ある。図1において、図4に示す従来例と同一箇所には
同一符号を付して説明を省略する。なお10はN形拡散
層からなるL−PNPTrの活性ベース領域である。
【0015】図1に示すように、L−PNPTrのエミ
ッタ領域5とベース領域3の間にはベース領域3よりも
不純物濃度が高いN形拡散層からなる活性ベース領域1
0を設けている。この構造により、L−PNPTrのh
FEやfTの向上を図るためにベース幅を縮小してもコレ
クタ接合から広がる空乏層は活性ベース領域10で抑制
されるために、エミッタ領域5に達することはない。そ
のためにコレクタ−エミッタ間のパンチスルー耐圧は向
上する。すなわち、ベース幅を縮小してもパンチスルー
耐圧は劣化しない。
【0016】次に本発明の第2の実施例における半導体
装置について、図2を参照しながら説明する。図2は本
発明の第2の実施例におけるL−PNPTrを有するバ
イポーラ型ICの断面図である。図2において、図4に
示す従来例と同一箇所には同一符号を付して説明を省略
する。なお11はシリコン酸化膜、12は多結晶シリコ
ン膜、13は表面保護膜である。
【0017】図2に示すように第2の実施例では、L−
PNPTrのベース領域3の上にシリコン酸化膜11を
介して多結晶シリコン膜12を形成している。この構造
により、L−PNPTrの素子面積の縮小を図るために
エミッタ領域5の金属配線9を短縮してもベース領域3
の上の多結晶シリコン膜12は金属配線9と同電位であ
るため寄生MOS効果は抑制され、ベース領域3の表面
に反転層は形成されない。そのためにコレクタ−エミッ
タ間のリーク電流は防止される。すなわち、素子面積を
縮小してもリーク電流に起因する耐圧の劣化およびhFE
の増加は生じない。
【0018】次に本発明の半導体装置の製造方法につい
て、図3を参照しながら説明する。図3(a)〜(d)
は本発明の一実施例におけるL−PNPTrを有するバ
イポーラ型ICの製造方法を示す工程断面図である。図
3において、図2と同一箇所には同一符号を付して説明
を省略した。なお14はエミッタ拡散窓、15はレジス
ト膜、16はレジスト膜である。
【0019】まず図3(a)に示すように、P-形のS
i基板1に周知の技術を用いてN+形の埋め込み層2と
ベース領域3となるN-形エピ成長層を順次形成した
後、このSi基板1の分離領域4となるP+形拡散層を
形成する。次に熱酸化によりSi基板1の表面に絶縁膜
であるシリコン酸化膜(以下SiO2膜と略す)11を
薄く形成した後、減圧CVD法にてSiO2膜11の上
に多結晶シリコン膜(以下Poly−Si膜と略す)1
2を積層形成する。そして、ホトエッチ技術を用いてこ
のSi基板1の所定領域にエミッタ拡散窓14を有する
Poly−Si膜12を形成する。その後、ホトエッチ
技術を用いてエミッタ拡散窓14とPoly−Si膜1
2の一部を露出したレジスト膜15を形成する。そし
て、このレジスト膜15を注入マスクにしエミッタ拡散
窓14を通してりん(P)を選択的にイオン注入する。
次に図3(b)に示すように、Si基板1に熱処理を施
し、ベース領域3のりんを拡散して活性ベース領域10
となる高濃度のN形拡散層を形成する。次にホトエッチ
技術を用いてPoly−Si膜12を含んだ所定領域
(コレクタ領域になる)を開口したレジスト膜16を形
成する。次にレジスト膜16を注入マスクにしてボロン
(B)をイオン注入する。このイオン注入により、ボロ
ンがPoly−Si膜12に注入されると同時にPol
y−Si膜12を注入マスクにしてベース領域3である
-形エピ層にも選択的に注入される。次に図3(c)
に示すように、CVD法によりSi基板1の上に表面保
護膜13になるSiO2膜を堆積する。次にSi基板1
に熱処理を施し、ベース領域3のボロンを拡散してエミ
ッタ領域5になるP+形拡散層およびコレクタ領域6に
なるP+形拡散層を形成する。またこの時Poly−S
i膜12は注入されたボロンが熱処理で活性化されて導
体膜12となる。次に図3(d)に示すように、周知の
ホトエッチ技術を用いて表面保護膜13にコンタクト窓
を開口する。この時、エミッタ領域5の上にはエミッタ
拡散窓14よりも大きなコンタクト窓を設けて、導体膜
12の一部を露出するようにる。次にアルミ合金配線
(Al−Si)からなる金属配線9を形成してL−PN
PTrを一体化したICが構成される。
【0020】本実施例の製造方法によれば、基準となる
エミッタ拡散窓14を有するPoly−Si膜12を形
成した後、これを拡散マスクにして2回の選択拡散を施
すことによりベース領域3に活性ベース領域10および
エミッタ領域5を順次自己整合的に形成できる。したが
って、通常の製造技術を用いてエミッタ領域5に接合す
る活性ベース領域10の幅を狭くしかも精度良く形成で
きるので、L−PNPTrのベース幅を縮小できる。そ
して、エミッタ領域5を形成する際に、拡散マスクに用
いたPoly−Si膜12自身が導体膜となり、しかも
ベース領域3の上にSiO2膜11を介して自己整合的
に形成できる。したがって、工程を付加することなくベ
ース領域3の上だけに導体膜12を無駄なくしかもその
幅を小さく形成できるので、L−PNPTrの素子面積
を縮小できる。
【0021】なお、以上の実施例はバイポーラ型ICを
用いて説明したが、デジタル混載型のバイポーラ・CM
OS型ICに一体化するL−PNPTrに適用しても同
様の効果が得られるのは言うまでもない。
【0022】また、以上の実施例はPNP形の横形トラ
ンジスタについて説明したが、NPN形の横形トランジ
スタに適用しても同様の効果が得られるのは言うまでも
ない。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、エミッタに接合
する高濃度の活性ベース領域とベース領域の絶縁膜上に
導体膜を設けることにより、横形トランジスタのベース
幅の縮小と素子面積の低減を達成でき、しかも簡易な構
成で製造できるので、横形トランジスタの性能向上と価
格の低減が可能な優れた半導体装置を実現できるもので
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例における半導体装置の断
面図
【図2】本発明の第2の実施例における半導体装置の断
面図
【図3】(a)〜(d)は本発明の一実施例における半
導体装置の製造方法を示す工程断面図
【図4】従来の半導体装置の断面図
【符号の説明】
1 Si基板(半導体基板) 3 ベース領域 5 エミッタ領域 6 コレクタ領域 10 活性ベース領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一方導電形のベース領域を有する半導体
    基板と、前記半導体基板の一主面の所定領域に形成され
    た他方導電形のエミッタ領域と、前記エミッタ領域に対
    向して形成された他方導電形のコレクタ領域とを備え、
    前記エミッタ領域と接合するベース領域にそのベース領
    域よりも高濃度の一方導電形の活性ベース領域が形成さ
    れてなる半導体装置。
  2. 【請求項2】 一方導電形のベース領域を有する半導体
    基板と、前記半導体基板の一主面の所定領域に形成され
    た他方導電形のエミッタ領域と、前記エミッタ領域に対
    向して形成された他方導電形のコレクタ領域とを備え、
    前記エミッタ領域を取り囲むベース領域上に絶縁膜と導
    体膜が積層形成され、前記導体膜の一部がエミッタ金属
    配線に接続されてなる半導体装置。
  3. 【請求項3】 一方導電形のベース領域を有する半導体
    基板に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜が形成され
    た半導体基板の所定領域にエミッタ拡散窓を有する半導
    体膜を形成する工程と、前記エミッタ拡散窓を通して前
    記ベース領域にそのベース領域よりも高濃度の一方導電
    形の活性ベース領域を選択的に形成する工程と、前記半
    導体膜を拡散マスクにしてエミッタ領域およびコレクタ
    領域を選択的に形成するととともに前記半導体膜に不純
    物を拡散して導体膜となす工程と、前記半導体基板上に
    表面保護膜を形成する工程と、前記表面保護膜に前記エ
    ミッタ拡散窓より大きなコンタクト窓を開口する工程
    と、前記エミッタ領域に接続するとともに前記導体膜の
    一部に接続する金属配線を形成する工程とを有する半導
    体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 半導体膜が多結晶シリコン膜である請求
    項3記載の半導体装置の製造方法。
JP3330197A 1991-12-13 1991-12-13 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH05166820A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020083107A (ko) * 2001-04-25 2002-11-01 산켄덴키 가부시키가이샤 경사 베이스 영역을 갖는 횡형 트랜지스터, 반도체집적회로 및 그 제조방법
JP2005191388A (ja) * 2003-12-26 2005-07-14 Mitsumi Electric Co Ltd ラテラルpnpトランジスタ

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