JPH061814B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH061814B2
JPH061814B2 JP61074888A JP7488886A JPH061814B2 JP H061814 B2 JPH061814 B2 JP H061814B2 JP 61074888 A JP61074888 A JP 61074888A JP 7488886 A JP7488886 A JP 7488886A JP H061814 B2 JPH061814 B2 JP H061814B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/0203Particular design considerations for integrated circuits
    • H01L27/0214Particular design considerations for integrated circuits for internal polarisation, e.g. I2L
    • H01L27/0229Particular design considerations for integrated circuits for internal polarisation, e.g. I2L of bipolar structures
    • H01L27/0233Integrated injection logic structures [I2L]
    • H01L27/0244I2L structures integrated in combination with analog structures

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に関し、特に集積注入論理回路(In
teglated Injcction Logic、以下I2Lと略す)と通常の
バイポーラトランジスタとを同一基板上に有する半導体
装置に関する。
〔従来の技術〕
第3図は従来のI2Lと通常のバイポーラトランジスタ
とを共存した集積回路の構造を示す模式的断面図であ
る。第3図においてA部はI2Lであり、B部は通常の
NPNトランジスタである。ここで1はP型基板、2は
+型第1埋込層、4はN-型エピタキシャル層、5はP
+型絶縁分離領域、7はN+型カラー領域、8aはP+
インジェクタ領域、8bは逆動作NPNトランジスタの
+型ベース領域、8cは通常のNPNトランジスタの
+型ベース領域、9aは逆動作NPNトランジスタの
+型エミッタコンタクト領域、9bは同トランジスタ
のN+型コレクタ領域、9cは通常のNPNトランジス
タのエミッタ領域、9dは同トランジスタのN+型コレ
クタコンタクト領域である。ここでP+型インジェクタ
領域8aN-型エピタキシャル層4、P+型ベース領域8
bは横方向PNPトランジスタを構成し、N-型エピタ
キシャル層4、P+型ベース領域8b、N+型コレクタ領
域9bは縦型逆動作NPNトランジスタ(以下逆動作N
PNトランジスタと略す)を構成し横方向PNPトラン
ジスタのコレクタ領域と逆動作NPNトランジスタのベ
ース領域が共通になっており両素子でI2Lを構成して
いる。又N+型エミッタ領域9c、P+型ベース領域8
d、N-型エピタキシャル層4で通常のNPNトランジ
スタを構成している。尚、10は酸化膜、11はインジ
ェクタ電極パターン、12,13,14は各々I2Lのエミッ
タ、ベース、コレクタ電極パターン、15,16,17は各々通
常のNPNトランジスタのエミッタ、ベース、コレクタ
電極パターンである。
2Lは製造工程が簡単で集積度が高くかつ通常のバイ
ポーラ集積回路と共存できるなど数多くの特徴を有して
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、従来のI2Lには以下の欠点があった。
(1)逆動作NPNトランジスタのインジェクタオープン
時の電流増幅率(以下βupと略す)は通常のNPNトラ
ンジスタの電流増幅率(以下hFEと略す)により決定さ
れβupを高くする為にhFEを高く設定する必要があり、
その結果通常のNPNトランジスタの耐圧(以下BV
CEOと略す)が低下してしまう。
(2)通常のNPNトランジスタのBVCEOを確保する為に
エピタキシャル層濃度(以下Nepiと略す)を小さくし逆
動作NPNトランジスタのベース領域直下の実効エピタ
キシャル層(以下Wepiと略す)を大きくとる必要があり
この結果ホールの蓄積により動作速度が低下してしま
う。
従って、本発明の目的は、上述の従来の問題点を解決
し、通常のバイポーラトランジスタの耐圧を低下させる
ことなく、I2Lの動作速度の向上を実現する半導体装
置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は一導電型半導体基板と、該半導体
基板上に形成された他の導電型のエピタキシャル層と、
該エピタキシャル層を第1,第2の島に分離する前記一
導電型第1領域と、前記第1,第2の島内の前記半導体
基板と前記エピタキシャル層の境界領域に形成された前
記他の導電型の第1埋込層と、前記第1の島内に形成さ
れた通常のバイポーラトランジスタと、前記第2の島内
の前記エピタキシャル層をベース領域とし前記エピタキ
シャル層表面に互いに横方向に離間して形成された前記
一導電型の第2領域、第3領域を各々エミッタ、コレク
タ領域とする一極性型の横方向トランジスタと、前記エ
ピタキシャル層をエミッタ領域、前記第3領域をベース
領域、前記第3領域内に形成された少くとも1個の前記
他の導電型の第4領域をコレクタ領域とする少くとも1
個の他の極性型の縦方向トランジスタとを具備する半導
体装置において、前記第2の島において少くとも第2領
域に対向する前記第3領域の面の内側にしかも前記第4
領域を内に含むように形成され前記第3領域に比し低濃
度かつ深く形成された前記他の導電型の第5領域と、前
記第1埋込層上に形成され前記第2領域及び前記第3領
域に接するように形成された前記他の導電型の第2埋込
層とを有してなることを特徴として構成される。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。第1図は本発明の一実施例の構造を示す模式的断面
図である。なお、第1図では見易くするために要部のみ
斜線を施こし他部分は斜線を省略した。
まず、P-型基板1の表面より例えばSbの拡散によりN+
型第1埋込層2を形成し、次いでSbより拡散係数の大き
い例えばPをI2L部の第1埋込層2の表面よりイオン
注入しN型第2埋込層3を形成する。尚第2埋込層3は
少くとも逆動作NPNトランジスタのベース領域8b直下
領域に形成する。次に、N-型エピタキシャル層4を成
長させエピタキシャル層4表面より例えばBCl3を拡散し
+型絶縁分離領域5を形成しその後I2L部の表面より
例えば31+をイオン注入しN型ウェル領域6a(以下N
ウェル領域と略す)を形成する。ここでNウェル領域6a
は少くともインジェクタ領域8aに対向する逆動作NPN
トランジスタのベース領域8bの面S1の内側にしかも同
トランジスタのコレクタ領域9bを内に含むように形成さ
れ、ベース領域8bよりも低濃度かつ深く形成する。次
に、I2L部のエピタキシャル層4の表面より例えばPOC
l3を拡散しN+型カラー領域7を形成する。ここでNウ
ェル領域6aと第2埋込層3は連続し、P+型絶縁分離領
域5とP-型基板1は連続する。次にエピタキシャル層
4の表面より例えば11+をイオン注入しP+型インジェ
クタ領域8a、逆動作NPNトランジスタのP+型ベース
領域8b、通常のNPNトランジスタのP+型ベース領域8
cを同時に形成する。ここで少くとも逆動作NPNトラ
ンジスタのベース領域8bと第2埋込層3は接することに
なる。次に、エピタキシャル層4表面より例えばPOCl3
を拡散し逆動作NPNトランジスタのN+型エミッタコ
ンタクト領域9a、同トランジスタN+型コレクタ領域9
b、通常のNPNトランジスタのN+型エミッタ領域9c、
同トランジスタのN+型コレクタコンタクト領域9dを同
時に形成する。その後インジェクタ領域8a、逆動作NP
Nトランジスタのエミッタ、ベース、コレクタ領域、通
常のNPNトランジスタのエミッタ、ベース、コレクタ
領域の所定コンタクト開口領域の酸化膜10をエッチン
グし各々の電極パターン11,12,13,14,15,16,17を形成す
る。かようにして本発明の一実施例の半導体装置が製造
される。
第2図は本発明の他の実施例の構造を示す模式的断面図
である。第2図においてはインジェクタ領域8aの少くと
も逆動作NPNトランジスタのベース領域8bに対向する
面S2の内側にNウェル領域6aと同時に第2N型ウェル
領域6b(以下第2Nウェルと略す)を形成しているのが
特徴である。尚第2Nウェル領域6bはNウェル領域6aと
同時に形成する必要はない。その他の製造工程の説明は
第1図の場合と同様であるから省略する。
〔発明の効果〕
かかる本発明の実施例によればI2Lにおいて第2埋込
層をベース領域に接するように形成している為Wepi=0
となりベース領域直下のエピタキシャル層内でのホール
の蓄積が減少し、遮断周波数(以下fTと略す)が高く
なり動作速度が向上する。又Nウェル領域を形成してい
る為I2Lのベース領域直下のエミッタ濃度NE(従来は
E=Nepiとなる)が高くなりエミッタ注入効率が上昇
しβup,fTが高くなり動作速度が向上する。
尚第2埋込層をベース領域に接するように形成している
為NEも高くなりエミッタ注入効率が上昇しβup,fT
高くなる。さらに第2埋込層がインジェクタ領域に接す
るように形成される場合には、インジェクタ領域からの
縦方向のホールの注入が減少し横方向PNPトランジス
タの電流増幅率(以下αPNPと略す)が高くなり低電流
での動作速度が向上する。
本発明においてはNウェル領域が第1図に示す様にイン
ジェクタ領域に対向する逆動作NPNトランジスタのベ
ース領域の面Sの内側に形成されているから横型PNP
トランジスタのベース領域は依然としてエピタキシャル
層となりNウェル領域形成による横型PNPトランジス
タのαPNPの低下はない。又前述の様にNEが高くなる為
従来より逆動作NPNトランジスタのベース領域をエミ
ッタ、エピタキシャル層をベース、インジェクタ領域を
コレクタとする逆動作横方向PNPトランジスタの電流
増幅率αiPNPが上昇し逆動作NPNトランジスタの同一
のβupに対してはインジェクタエミッタショートの時の
電流増幅率βeffが低くなる。この場合もNウェル領域
形成によるαiPNPの低下はない。一般に動作速度は1ゲ
ート当りの最小伝搬遅延時間tpdminで表わし となる。従って同一のβupの時βupαfTであるから言
い換えると同一のfTの時に従来に比べβeffが低い分tp
dminは小さくなり動作速度が向上することになる。
又第2図の場合にはインジェクタ領域直下のNEがさら
に高くなる為インジェクタ領域からの縦方向のホールの
注入がさらに減少し横方向PNPトランジスタのαPNP
が増々高くなり低電流での動作速度が向上し低消費電力
化に有利となる。
尚従来通り逆動作NPNトランジスタのβupは通常のN
PNトランジスタのhFEと独立にしかも高く制御でき通
常のNPNトランジスタのBVCEOは確保できることは
いうまでもない。
本発明は上記実施例に限られることなく例えば極性を換
えても同様に実施効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すI2Lと通常のNPN
トランジスタの共存した集積回路の模式的断面図、第2
図は本発明の他の実施例を示す同集積回路の模式的断面
図、第3図は従来のI2Lと通常のNPNトランジスタ
の共存した集積回路の模式的断面図である。 1……P-型基板、2……N+型第1埋込層、3……N型
第2埋込層、4……N-型エピタキシャル層、5……P+
型絶縁分離領域(第1領域)、6a……N型ウェル領域
(第5領域)、6b……第2N型ウェル領域(第6領
域)、7……N+カラー領域、8a……P+型インジェク
タ領域(第2領域)、8b……I2LのP+型ベース領域
(第3領域)、8c……通常のNPNトランジスタのP
+型ベース領域、9a……I2LのN+型エミッタコンタ
クト領域、9b……I2LのN+型コレクタ領域(第4領
域)、9c……通常のNPNトランジスタのN+型エミ
ッタ領域、9b……同トランジスタのN+型コレクタコ
ンタクト領域、10……酸化膜、11……インジェクタ
電極パターン、12,13,14……I2Lのエミッタ、ベー
ス、コレクタ電極パターン、15,16,17……通常のNPN
トランジスタのエミッタ、ベース、コレクタ電極パター
ン。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一導電型半導体基板と、該半導体基板上に
    形成された他の導電型のエピタキシャル層と、該エピタ
    キシャル層を第1,第2の島に分離する第1領域と、前
    記第1,第2の島内の前記半導体基板と前記エピタキシ
    ャル層の境界領域に形成された他の導電型の第1埋込層
    と、前記第1の島内に形成された通常のバイポーラトラ
    ンジスタと、前記第2の島内の前記エピタキシャル層を
    ベース領域とし前記エピタキシャル層表面に互いに横方
    向に離間して形成された一導電型の第2領域、第3領域
    を各々エミッタ、コレクタ領域とする一極性型の横方向
    トランジスタと、前記エピタキシャル層をエミッタ領
    域、前記第3領域をベース領域、前記第3領域内に形成
    された少くとも1個の他の導電型の第4領域をコレクタ
    領域とする少くとも1個の他の極性型の縦方向トランジ
    スタとを具備する半導体装置において、前記第2島内に
    おいて少なくとも前記第2領域に対向する前記第3領域
    の面の内側にしかも前記第4領域を内に含むように形成
    され前記第3領域に比し低濃度かつ深く形成された他の
    導電型の第5領域と、前記第1埋込層上に形成され前記
    第2領域及び前記第3領域に接するように形成された他
    の導電型の第2埋込層とを有することを特徴とする半導
    体装置。
  2. 【請求項2】第2領域の少なくとも第3領域に対向する
    面の内側に前記第2領域に比して低濃度かつ深く形成さ
    れた他の導電型の第6領域を有することを特徴とする特
    許請求の範囲第(1)項記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】第2埋込層を形成する不純物の拡散係数は
    第1埋込層を形成する不純物の拡散係数よりも大きいこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項又は第(2)項記載
    の半導体装置。
  4. 【請求項4】第2埋込層を形成する不純物はPであり前
    記第1埋込層を形成する不純物はSb又はAsであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第(1)項又は第(3)項記載
    の半導体装置。
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