JPH067582B2 - 半導体集積回路 - Google Patents

半導体集積回路

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JPH067582B2
JPH067582B2 JP62286203A JP28620387A JPH067582B2 JP H067582 B2 JPH067582 B2 JP H067582B2 JP 62286203 A JP62286203 A JP 62286203A JP 28620387 A JP28620387 A JP 28620387A JP H067582 B2 JPH067582 B2 JP H067582B2
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敏幸 大古田
誠治 大竹
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Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は相補型バイポーラトランジスタと相補型MOS
トランジスタとを同一基板上に集積したBi−CMOS
の集積回路に関する。
(ロ)従来の技術 半導体集積回路の高性能化、高機能化が進む中で、同一
チップ上にアナログ機能とデジタル機能を共存させる複
合デバイスが注目されつつある。こうした回路機能の要
求を実現させる1つの技術が、バイボーラトランジスタ
とMOSトランジスタとを同一半導体基板上に集積する
Bi−CMOS技術である。この技術は、MOS型集積
回路の低消費電力、高集積化と、バイポーラ型集積回路
の高速性、電流駆動能力などの両者の特徴を活かすこと
のできるものである。
第3図は例えば特開昭59−117150号公報に記載
されているような、代表的な従来のBi−CMOS半導
体装置を示す断面図である。同図において、(1)はP型
半導体基板、(2)は基板(1)全面に積層して形成したN型
エピタキシャル層、(3)は基板(1)表面に形成したN+
埋込層、(4)は基板(1)表面に形成したP+型埋込層、(5)
はP+型分離領域、及び(6)はLOCOS酸化膜、(7)は
NPNトランジスタ(8)のP型ベース領域、(9)は同じく
NPNトランジスタ(8)のN+型エミッタ領域、(10)はN
+型コレクタコンタクト領域、(11)はゲート酸化膜、(1
2)はゲート電極、(13)はPチャンネル型MOSトランジ
スタ(14)のP型ソース・ドレイン領域、(15)はNチャン
ネル型MOSトランジスタ(16)のP型ウェル領域、(17)
はNチャンネル型MOSトランジスタのN型ソース・ド
レイン領域である。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかしながら、バイポーラトランジスタで例えば出力段
回路を構成する様な場合の出力段の大電流、大出力化の
点や、回路構成の簡略化、高速化といった点から、NP
Nトランジスタ(8)と相補対を成すPNPトランジスタ
をも同時に組み込みたい要求がある。前記PNPトラン
ジスタとしては縦型PNPトランジスタや横型PNPト
ランジスタが知られているが、縦型PNPトランジスタ
を組み込むには製造工程がかなり複雑化する欠点を有
し、反対に横型PNPトランジスタは構造上高性能のも
のが得られない欠点があった。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は斯上した欠点に鑑みて成され、縦型NPNトラ
ンジスタ(29)のベース領域(28)と同一工程で横型PNP
トランジスタ(33)の第1のエミッタ領域(32)とコレクタ
領域(34)を形成し、相補型のバイポーラトランジスタと
相補型のMOS型トランジスタを同一基板(21)上に共存
させると共に、Pチャンネル型MOSトランジスタ(39)
のソース・ドレイン領域(40)と同一工程で横型PNPト
ランジスタ(33)の第1のエミッタ領域(32)表面にこれよ
りも高不純物濃度の第2のエミッタ領域(36)を設けたこ
とを特徴とする。
(ホ)作用 本発明によれば、横型PNPトランジスタ(33)のエミッ
タの不純物濃度が増加するので、エミッタからベースへ
の小数キャリア(ホール)の注入効率を向上することが
できる。その為、高hFE(電流増幅率)、高Icmaxの高性
能の横型PNPトラジスタ(33)を共存させることができ
る。
(ヘ)実施例 以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。
第1図は本発明による半導体集積回路を示す断面図であ
る。同図において、(21)はP型半導体基板、(22)は基板
(21)全面に周知の気相成長法によって積層して形成した
-型のエピタキシャル層、(23)(24)は基板(21)表面に
形成したN+型及びP+型の埋込層、(25)はN+型埋込層
(23)を夫々取囲む様にしてエピタキシャル層(22)を貫通
した、バイポーラ型素子の各々をPN接合分離する為の
+型分離領域、(26)はエピタキシャル層(22)表面に周
知の選択酸化法によって形成したMOS型素子の各々を
表面分離する為の選択分離領域である選択酸化膜、(27)
は分離領域(25)によって形成したバイポーラ型素子形成
用のアイランド、(28)はアイランド(27)の表面に形成し
た縦型NPNトランジスタ(29)のP型ベース領域、(30)
はベース領域(28)表面に形成した縦型NPNトランジス
タ(29)のN+型エミッタ領域、(31)は縦型NPNトラン
ジスタ(29)のコレクタとなるアイランド(27)の電極取出
し用のコレクタコンタクト領域、(32)は縦型NPNトラ
ンジスタ(29)とは別のアイランド(27)表面に形成した横
型PNPトランジスタ(33)のP型の第1のエミッタ領
域、(34)は第1のエミッタ領域(32)を取囲むようにして
第1のエミッタ領域(32)とは離間したアイランド(27)表
面に形成した横型PNPトランジスタ(33)のP型コレク
タ領域、(35)は横型PNPトランジスタ(33)のベースと
なるアイランド(27)の電極取出し用のP型ベースコンタ
クト領域、(36)は第1のエミッタ領域(32)表面に第1の
エミッタ領域(32)からはみ出さない様に形成した本願の
特徴とするP型の第2のエミッタ領域、(37)はN+型埋
込層(23)上の選択酸化膜(26)で囲まれたエピタキシャル
層(22)表面にゲート酸化膜(38)を挟んで配設したアルミ
ニウム又はポリシリコンから成るP−MOS型トランジ
スタ(39)のゲート電極、(40)はゲート電極(37)の両脇に
イオン注入法によって形成したP−MOS型トランジス
タ(39)のP型ソース・ドレイン領域、(41)はP+型埋込
層(24)上の選択酸化膜(26)で囲まれたエピタキシャル層
(22)表面にP型埋込層(24)と連結する様に形成したN
−MOS型トランジスタ(42)のP型のウエル領域、(43)
はN−MOS型トランジスタ(42)のゲート電極(37)の両
脇のウェル領域(41)表面に形成したN−MOS型トラン
ジスタ(42)のN型のソース・ドレイン領域である。
斯上した本願の半導体集積回路の製造方法を第2図A乃
至第2図Dを用いて説明する。
先ず第2図Aに示す如く、P型半導体基板(21)表面に周
知の選択拡散法によってN+型埋込層(23)とP+型埋込層
(24)及び分離領域(25)の下側拡散層(44)を形成するアン
チモン(Sb)とボロン(B)を選択的にデボジットする。M
OS型トランジスタ(39)(42)におけるN+型埋込層(23)
とP+型埋込層(24)は寄生効果防止の為に設けられてい
る。
次に第2図Bに示す如く、周知の気相成長法によって5
乃至10μ厚のN型エピタキシャル層(22)を積層し、エ
ピタキシャル層(22)表面からボロン(B)を選択拡散して
P型ウェル領域(41)と分離領域(25)の上側拡散層(45)を
形成する。本工程は上側拡散層(45)と下側拡散層(44)と
が、及びP型ウェル領域(41)とP+型埋込層(24)とが夫
々連結するまで熱処理を行う。
続いて第2図Cに示す如く、シリコン窒化膜(Si3N4)を
利用した周知の選択酸化法によって他よりも厚い酸化膜
(SiO2)による選択酸化膜(26)を形成した後、イオン注入
法等を利用してボロン(B)による縦型NPNトランジス
タ(29)のベース領域(28)と横型PNPトランジスタ(33)
の第1のエミッタ領域(32)及びコレクタ領域(34)を同時
に形成する。この用なベース拡散工程は上記した手法の
他に、選択酸化膜(26)の熱処理を利用して所望の深さま
でドライブインする手法、選択酸化膜(26)形成の前にあ
らかじめ単独で行う手法、及び選択酸化膜(26)形成工程
の前にP型ウエル領域(41)及び上側拡散層(44)の形成工
程と共通する手法等がある。
そして第2図Dに示す如く、MOSトランジスタ(39)(4
2)部分のゲート酸化膜(38)上にアルミニウム(Al)又はポ
リシリコンによるゲート電極(37)を配設し、ボロン(B)
を選択的にイオン注入することによってP−MOS型ト
ランジスタ(39)のソース・ドレイン領域(40)と横型PN
Pトランジスタ(33)の第2のエミッタ領域(36)を同時に
形成する。本願の特徴とする第2のエミッタ領域(36)は
横型PNPトランジスタ(33)のベース幅を変えない様に
第1のエミッタ領域(32)からはみ出してはならない。ま
た、望ましくは第2のエミッタ領域(36)をできるだけ拡
大して第2のエミッタ領域(36)の側壁を第1のエミッタ
領域(32)の側壁に接近させた方がキャリアの注入効率が
増す。第2のエミッタ領域(36)のこれらの要求を同時に
満足するには出来るだけ浅い拡散領域とする方が制御性
が良い。横型PNPトランジスタ(33)は主たる動作が横
方向なので、浅い拡散領域で十分効果を発揮する。更
に、第2のエミッタ領域(36)の不純物濃度は高い方がキ
ャリアの注入効率が良い。
前記拡散深さが浅い点と不純物濃度が高い点は、P−M
OS型トランジスタ(39)のソース・ドレイン領域(40)に
求められる要求をも同時に満足する。即ち、拡散深さが
浅い点はP−MOSトランジスタ(39)のゲート長を保つ
点で好適であり、不純物濃度が高い点はP−MOSトラ
ンジスタ(39)の電極のオーミックコンタクトという点で
好適である。その為、P−MOSトランジスタ(39)のソ
ース・ドレイン領域(40)と本願の第2のエミッタ領域(3
6)とは極めて制御性良く同時形成することが可能であ
り、P−MOS型トランジスタ(39)の特性を劣化させず
に高性能の横型PNPトランジスタ(33)を組み込むこと
が可能である。
そして、再度リン(P)をイオン注入することによってN
−MOS型トランジスタ(42)のソース・ドレイン領域(4
3)と縦型NPNトランジスタ(29)のエミッタ領域(30)及
びコレクタコンタクト領域(31)、横型PNPトランジス
タ(33)のベースコンタクト領域(35)を同時形成して製造
工程を終了する。
以上説明した本願の半導体集積回路によれば、横型PN
Pトランジスタ(33)の第1のエミッタ領域(32)に重置し
てそれより高不純物濃度の第2のエミッタ領域(36)を設
けたので、エミッタからベースへの小数キャリアの注入
効率が増し、横型PNPトランジスタ(33)のhFE(電流
増幅率)とIcmax(最大コレクタ電流)を向上して高性
能のPNPトランジスタを共存させることができる。
また、縦型NPNトランジスタ(29)のエミッタ領域(30)
とN−MOS型トランジスタ(42)のソース・ドレイン領
域(43)を同一工程で形成したタイプのBi−CMOSI
Cは、エミッタ領域(30)の拡散深さに制約を受けるので
縦型NPNトランジスタ(29)のベース領域(28)の不純物
濃度を比較的低く設定した方が縦型NPNトランジスタ
(29)のhFEのコントロールが容易である。すると、ベー
ス拡数工程で形成した横型PNPトランジスタ(33)の第
1のエミッタ領域(32)の不純物濃度も低くなるので、本
願を適用することによってhFEコントロールの容易なB
i−CMOSICとすることができる。ベース領域(28)
の不純物濃度を下げれば、横型PNPトランジスタ(33)
のコレクタ領域(34)の不純物濃度も下がるのでより一層
高hFEとすることができる。さらに、ベース拡散では無
くベース領域(28)と独立して形成した分離領域(25)の上
側拡散層(44)の拡散工程を利用してエミッタ・コレクタ
を構成したタイプの横型PNPトランジスタでも本願の
効果は大きい。
(ト)発明の効果 以上説明した如く、本発明によれば高性能の横型PNP
トランジスタ(33)による相補型のバイポーラトランジス
タと相補型のMOSトランジスタを共存させた半導体集
積体回路を提供できる利点を有する。また、縦型NPN
トランジスタ(29)のベース領域(28)の不純物濃度を横型
PNPトランジスタ(33)の制約を受けずに低く設定する
ことが可能なので、縦型NPNトランジスタ(29)のhFE
のコントロールが容易なBi−CMOSICを提供でき
る利点を有する。さらに、P−MOS型トランジスタ(3
9)のソース・ドレイン領域(40)と本願の第2のエミッタ
領域(36)とが共通した要求を持つので、極めて制御性良
く且つ何ら付加工程を要せずに製造できる利点をも有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図A乃至第2図Dは本発明を説明する為
の断面図、第3図は従来例を説明する為の断面図であ
る。 (21)は半導体基板、(28)は縦型NPNトランジスタ(29)
のベース領域、(32)は横型PNPトランジスタ(33)の第
1のエミッタ領域、(36)は横型PNPトランジスタ(33)
の第2のエミッタ領域、(39)はPチャンネル型トランジ
スタ、(42)はNはチャンネル型MOSトラジスタであ
る。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一導電型半導体基板と、この基板全面に形
    成した逆導電型のエピタキシャル層と、前記基板表面に
    設けた一導電型及び逆導電型の埋込層と、バイポーラ型
    素子を各々分離する為に前記逆導電型の埋込層を夫々取
    囲んで前記エピタキシャル層を貫通した一導電型の分離
    領域と、MOS型素子を各々分離する為に前記エピタキ
    シャル層表面に設けた選択分離領域と、前記分離領域に
    よって島状に形成した複数個のアイランドと、該アイラ
    ンドをコレクタとし前記アイランドの表面に形成した一
    導電型のベース領域及びこのベース領域の表面に形成し
    た逆導電型のエミッタ領域で形成する縦型バイポーラト
    ランジスタと、別のアイランドをベースとしこのアイラ
    ンド表面に形成した一導電型の第1のエミッタ領域及び
    この第1のエミッタ領域とは離間した前記別のアイラン
    ド表面に形成した一導電型のコレクタ領域とで形成する
    前記縦型バイポーラトランジスタと相補対を成す横型バ
    イポーラトランジスタと、前記選択分離領域で囲まれた
    前記エピタキシャル層の表面に形成した一導電型のソー
    ス・ドレイン領域及び前記エピタキシャル層表面にゲー
    ト絶縁膜を挟んで配設したゲート電極で形成する一導電
    チャンネル型MOSトランジスタと、前記選択分離領域
    で囲まれた前記エピタキシャル層の表面に形成した一導
    電型のウェル領域及びこのウェル領域表面に形成した逆
    導電型のソース・ドレイン領域と前記エピタキシャル層
    表面にゲート酸化膜を挟んで配設したゲート電極とで形
    成する逆導電チャンネル型MOSトランジスタとを具備
    すると共に、 前記縦型バイポーラトランジスタのベース領域と前記横
    型バイポーラトランジスタのエミッタ・コレクタ領域が
    同一工程で形成されて同じ不純物濃度と拡散深さを有
    し、 前記横型バイポーラトランジスタの第1のエミッタ領域
    表面に前記一導電チャンネル型MOSトランジスタのソ
    ース・ドレイン領域と同一工程で形成された前記第1の
    エミッタ領域より高不純物濃度の第2のエミッタ領域を
    形成したことを特徴とする半導体集積回路。
JP62286203A 1987-11-12 1987-11-12 半導体集積回路 Expired - Lifetime JPH067582B2 (ja)

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