JPH0845955A - バイポーラ集積回路 - Google Patents

バイポーラ集積回路

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JPH0845955A
JPH0845955A JP17527694A JP17527694A JPH0845955A JP H0845955 A JPH0845955 A JP H0845955A JP 17527694 A JP17527694 A JP 17527694A JP 17527694 A JP17527694 A JP 17527694A JP H0845955 A JPH0845955 A JP H0845955A
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JP
Japan
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layer
collector
depth
substrate
integrated circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP17527694A
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English (en)
Inventor
Nobuyuki Ito
藤 信 之 伊
Yasuhiro Katsumata
又 康 弘 勝
Hiroshi Iwai
井 洋 岩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 微細化しても性能の低下を可及的に防止する
ことを可能にする。 【構成】 第1導電型の半導体基板1上に形成された第
1導電型と逆導電型のコレクタ接続4層からの絶縁膜埋
め込み型素子分離の深さが、基板とコレクタ接続層間に
形成される空乏層3の深さより深くなるように形成した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁膜埋め込み型の素
子分離を有するバイポーラ集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
高周波用の高集積化バイポーラ集積回路の開発が盛んに
行われている。パイポーラ集積回路をより高集積化する
ために素子分離のサイズを小さくする必要があり、この
ため最近の高集積微細バイポーラ集積回路の素子分離と
しては絶縁膜埋め込み型が盛んに用いられている。
【0003】一方、バイポーラ集積回路の高周波特定を
良くするには、トランジスタ自体の遮断周波数を上げる
必要があり、このためにはトランジスタの寄生抵抗、寄
生容量を低下させることが重要である。そしてこれらの
寄生抵抗、寄生容量を低下させるには高集積化ととも
に、微細化することが重要なポイントとなる。
【0004】中でも、コレクタ基板間容量は、微細化と
これに伴う絶縁膜埋め込み型の素子分離を用いることに
よって大きく減少させることが可能になった。例えば図
6(a)に接合分離型の素子分離を有するトランジスタ
の平面図を示し、図6(b)に絶縁膜埋め込み型の素子
分離領域を有するトランジスタの平面図を示す。図6に
おいて、61は接合分離型トランジスタの素子分離領域
を示し、62は絶縁膜埋め込み型の素子分離領域を示
し、63,64,65は各々のトランジスタのコレクタ
コンタクト領域、エミッタコンタクト領域、ベースコン
タクト領域を示している。この図6から分かるように各
々のトランジスタの素子領域はほぼ同一であるが、素子
分離領域は絶縁膜埋め込み型のトランジスタの方が接合
分離型トランジスタに比べて小さく、微細化に適してい
る。また、このときのコレクタ基板間容量は接合分離型
トランジスタが31fFであるのに対して絶縁膜埋め込
み型のトランジスタが17fFであり、絶縁膜埋め込み
型の素子分離を用いることにより、コレクタ基板間容量
を約46%減少させることが可能となる。
【0005】ところが、絶縁膜埋め込み型の素子分離を
用いたトランジスタを比例縮小していくと、コレクタ基
板間容量はその面積の縮小率程減少させることができな
いということが顕在化してきた。例えば、図7に示すよ
うに、エミッタの幅が0.4μm、エミッタの長さが5
μmのトランジスタ(図7(a)参照)を、縦、横の大
きさを各々1/4、すなわち面積として1/16に縮少
した場合を考えると、縮少されたトランジスタ(図7
(b)参照)のエミッタの幅および長さは0.1μmお
よび1.25μmとなる。このとき、縮少されないトラ
ンジスタのコレクタ基板間接合容量は17fFであるの
に対して、面積が1/16に縮少されたトランジスタの
それが9.6fFであり、コレクタ基板間接合容量とし
ては約40%しか減少していない。
【0006】これらのトランジスタを並列接続、例えば
図7(a)に示すエミッタ幅が0.4μmのトランジス
タを3個並列接続したもの(以下、回路Aという)と、
図7(b)に示すエミッタ幅が0.1μmトランジスタ
を14個並列接続したもの(以下、回路Bという)の、
コレクタ電流に対する利得Gaと雑音特性Fmin の特性
を図8に示す。図8において、回路Aの利得特性は黒丸
で、雑音特性は白丸で示され、回路Bの利得特性は黒三
角、雑音特性は白三角で示されている。なお、これらの
特性は入力信号の周波数fが2GHzでコレクタ・エミ
ッタ間のDC電圧VCEが2Vの条件で測定されたもので
ある。この図8から分かるように回路AとBの雑音特性
をほぼ同一となるようにしたとき、例えばコレクタ電流
c が1.1×10-3Aの時の利得は回路B、すなわ
ち、比例縮少した回路の方が7dBも小さく、性能の低
下が生じている。この差を解析すると、コレクタ基板間
容量が面積の縮少率ほど減少していないことが大きな原
因であることが判明した。
【0007】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、微細化を行なっても性能の低下を可及的に防
止することのできるバイポーラ集積回路を提供すること
を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によるバイポーラ
集積回路によれば、第1導電型の半導体基板上に形成さ
れた第1導電型と逆導電型のコレクタ接続層からの絶縁
膜埋め込み型素子分離の深さが、基板とコレクタ接続層
間に形成される空乏層の深さより深くなるように形成し
たことを特徴とする。
【0009】
【作用】このように構成された本発明のバイポーラ集積
回路によれば、素子分離の深さが空乏層の深さよりも深
く形成される。これにより、コレクタ接続層と、素子分
離の底に形成される素子分離用高濃度チャネル分離拡散
層との間の接合容量がほとんど無視できる位小さくな
り、微細化した場合にコレクタ基板間容量も面積の縮小
率と同程度に減少し、性能の低下を防止することができ
る。
【0010】
【実施例】本発明によるパイポーラ集積回路の一実施例
を図1乃至図5を参照して説明する。まず発明に先立
ち、トランジスタ面積の縮小率とコレクタ基板間容量の
縮小率が異なる原因を究明するために、トランジスタの
コレクタ基板間容量の成分を分析した。
【0011】以下、これについて説明する。図5に従来
の絶縁膜埋め込み型のパイボーラ集積回路の断面図を示
す。図5において、P型シリコン基板1上に低抵抗のコ
レクタ接続層となるN+ 埋め込み層4が形成され、この
+ 埋め込み層4上にはコレクタ層5a,5bが形成さ
れ、コレクタ層5bの表面にベース層9が形成され、こ
のベース層9の表面にエミッタ層10が形成されてい
る。そしてこれらの素子の領域は例えばSiO2 が埋め
込まれたディープトレンチ8aおよびシャロウトレンチ
8bからなる素子分離領域によって他のトランジスタの
素子領域とは電気的に分離されている。コレクタ層5a
はコレクタ電極14に接続され、エミッタ層はエミッタ
電極15に接続され、ベース層9は例えばポリシリコン
又はポリシリコンと高蝕点金属シリサイドからなる低抵
抗のベース引出し層11を介してベース電極16に接続
されている。これらの電極はSiO2 層12およびSi
3 4 層13からなる絶縁膜によってお互いに電気的に
絶縁されている。
【0012】なお、基板1とN+ 埋め込み層4の間には
空乏層3が形成されている。そして、隣接するトランジ
スタの各々の空乏層がつながるのを防止するために、デ
ィープトレンチ48aの底には素子分離用高濃度チャネ
ル分離拡散層7が設けられている。図5に示すように、
コレクタ基板間容量は3つの成分から成っていることが
分析結果から分った。1つはN+ 埋め込み層4の基板1
との接合容量C1 であり、今一つは絶縁膜埋め込み型素
子分離自体の容量C2 であり、最後の一つはN+ 埋め込
み層4と高濃度チャネル分離拡散層7との間の接合容量
3 である。なお、容量C2 は他の2つの容量に比べて
非常に小さくほとんど無視できる値であることが分っ
た。
【0013】そこで、我々は、図1に示すように本実施
例のバイポーラ集積回路装置においては、図5に示す従
来のバイポーラ集積回路と比べて絶縁膜埋め込み型の素
子分離の深さを空乏層3よりも深く設定した。今、基板
1の不純物濃度をNsub (原子/cm3 )、シリコン基板
1の誘電率をε、バイポーラ集積回路の電源電圧をVcc
(V)、電子の電荷の絶対値をq(クーロン)とする
と、空乏層3の深さW(cm)は次の(1)式で表わされ
る。
【0014】
【数1】 したがって、図1に示すように絶縁膜埋め込み型の素子
分離領域8a,8bの、N+ 埋め込み層4からの深さH
を、空乏層3の深さWよりも深く、すなわち、H>W
と設定した。
【0015】例えば、基板1の濃度Nsub =5×1014
で、Vcc=5Vとすれば、N+ 埋め込み層4と基板1と
の間の空乏層3の深さWは3.6μmとなり、絶縁膜埋
め込み型の素子分離の深さHを4.0μmとすることが
できる。
【0016】このように絶縁膜埋め込み型の素子分離8
aの、N+ 埋め込み層からの深さHを空乏層3の深さW
よりも深く設定することにより、N+ 埋め込み層4の素
子分離用高濃度チャネル分離拡散層7との間の接合容量
3 (図5参照)は、ほとんど無視できる位小さな値と
なる。これによりコレクタ基板間容量は、N+ 埋め込み
層4と基板1との接合容量C1 と、絶縁膜埋め込み型素
子分離自体の容量C2との和となる。
【0017】そこで、エミッタの幅が0.4μmで長さ
が5μmの、図5に示す従来構造のトランジスタを3個
並列接続した回路(以下、回路Dという)の雑音特性と
同程度の雑音特性となるように、エミッタの幅0.1μ
mで、長さが1.25μmの、本実施例の構造を有する
トランジスタを14個並列接続し(以下、回路Eとい
う)、コレクタ電流Ic の変化に対する利得の変化を測
定した結果を図2に示す。図2において、回路Dの利得
特性は黒丸で、雑音特性は白丸で示され、回路Eの利得
特性は黒三角で、雑音特性は白三角で示されている。な
お、これらの特性は入力信号の周波数fが2GHzでコ
レクタ・エミッタ間のDC電圧VCEが2V条件で測定さ
れたものである。この図2から分るように、トランジス
タの面積を比例縮小しても利得の減少が見られないばか
りでなく、却って利得を大きくすることが可能である。
【0018】更に本実施例で制作したトランジスタ(エ
ミッタ幅0.1μm、エミッタ長さ1.25μm)のベ
ース幅を縮小して遮断周波数を上昇させたトランジスタ
を10個並列に接続した回路(以下、回路Fという)と
上記回路Dとの雑音特性を利得特性を測定した結果を図
3に示す。図3において、回路Dの利得特性は黒丸で、
雑音特性を白丸で示され、回路Fの利得特性は黒三角
で、雑音特性は白三角で示されている。この図3から分
るように、ほぼ同一の利得特性となっているが従来構造
に比べて、低電流領域において雑音特性の向上を図るこ
とが可能になるとともに、同じ雑音特性の場合で、利得
も1dB程度の減少に留めることが可能となる。
【0019】また、本実施例で製作したトランジスタ
(エミッタ幅0.1μm、エミッタ長さ1.25μm)
のベース引出し層11にNiシリサイドを用いてベース
抵抗を低下させたトランジスタを、上記回路Dの利得特
性とほぼ同一となるように9個並列に接続した回路(以
下、回路Gという)の利得特性と雑音特性を測定した結
果を図4に示す。図4において、回路Dの利得特性は黒
丸で、雑音特性は白丸で示され、回路Gの利得特性は黒
三角で、雑音特性は白三角で示されている。この図4か
ら分るように図3の場合に比べて、より低電流で同一の
雑音特性を得ることができるとともに、利得を1.5b
B程度の減少に押えることが可能になった。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように、微細化を行なって
も、性能の低下を可及的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるバイポーラ集積回路の一実施例の
構成を示す断面図。
【図2】本発明によるバイポーラ集積回路と従来構造の
バイポーラ集積回路の雑音特性と利得特性を示すグラ
フ。
【図3】遮断周波数を向上させた本発明によるバイポー
ラ集積回路と、従来構造のパイポーラ集積回路の雑音特
性と利得特性を示すグラフ。
【図4】ベース抵抗を低下させた本発明によるバイポー
ラ集積回路と、従来構造のバイポーラ集積回路の雑音特
性と利得特性を示すグラフ。
【図5】従来のバイポーラ集積回路の構成を示す断面
図。
【図6】接合分離型素子分離を有するトランジスタと、
絶縁膜埋め込み型素子分離を有するトランジスタのサイ
ズを説明する模式図。
【図7】絶縁膜埋め込み型素子分離を有する従来構造の
トランジスタと、縮小したトランジスタの平面図。
【図8】従来構造の縮小トランジスタからなるバイポー
ラ集積回路と、縮小前のトランジスタからなるバイポー
ラ集積回路の雑音特性と利得特性を示すグラフ。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 3 空乏層 4 N+ 埋め込み層 5、6 コレクタ層 7 素子分離用高濃度チャネル分離拡散層 8a ディープトレンチ 8b シャロウトレンチ 9 ベース層 10 エミッタ層 11 ベース引出し層 12 SiO2 層 13 Si3 4 層 14 コレクタ電極 15 エミッタ電極 16 ベース電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1導電型の半導体基板上に形成された前
    記第1導電型と逆導電型のコレクタ接続層からの絶縁膜
    埋め込み型素子分離の深さが、前記基板と前記コレクタ
    接続層間に形成される空乏層の深さより深くなるように
    形成したことを特徴とするバイポーラ集積回路。
JP17527694A 1994-07-27 1994-07-27 バイポーラ集積回路 Pending JPH0845955A (ja)

Priority Applications (1)

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JP17527694A JPH0845955A (ja) 1994-07-27 1994-07-27 バイポーラ集積回路

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JP17527694A JPH0845955A (ja) 1994-07-27 1994-07-27 バイポーラ集積回路

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JPH0845955A true JPH0845955A (ja) 1996-02-16

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ID=15993311

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JP17527694A Pending JPH0845955A (ja) 1994-07-27 1994-07-27 バイポーラ集積回路

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