JPH10135345A - 半導体集積回路 - Google Patents
半導体集積回路Info
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- JPH10135345A JPH10135345A JP8290693A JP29069396A JPH10135345A JP H10135345 A JPH10135345 A JP H10135345A JP 8290693 A JP8290693 A JP 8290693A JP 29069396 A JP29069396 A JP 29069396A JP H10135345 A JPH10135345 A JP H10135345A
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Abstract
択的に第2の埋め込み層を配置することにより、高耐圧
型、低耐圧型ともに同程度の高い電流増幅率を得る。 【解決手段】 基板21上に形成した第1と第2のエピ
タキシャル層22、24を分離して複数の島領域27を
形成し、第1と第2の埋め込み層23、25の有無によ
って島領域27表面に各々高耐圧NPN28、低耐圧N
PN32、低耐圧PNP33、高耐圧PNP37を形成
する。高耐圧PNP37では、エミッタ領域34の下部
にだけ選択的に第2の埋め込み層25を配置し、高耐圧
を維持しながら、基板21への無効電流を減らして高電
流増幅率とする。エミッタ部分が低耐圧PNP33と同
じ構造になるので、両者の電流増幅率を同等にすること
ができる。
Description
ジスタの高耐圧化と寄生防止を同時に果たし、且つ高耐
圧部と低耐圧部とでベース幅に対する電流増幅率の依存
率を同じにできる半導体集積回路に関する。
LSI等)はNPN型のトランジスタを主体として構成
されており、これと相補対をなすPNP型のトランジス
タとしては横型と縦型の2種類がある。横型のPNPト
ランジスタは、縦型に比べて構成が簡単であり工程を簡
素化できること、比較的高耐圧のものを得易いことから
いまでも多用されている技術である。
に低濃度のエピタキシャル層を形成し、該エピタキシャ
ル層を分離して素子形成用の島領域を形成し、該島領域
に各能動素子、受動素子を形成することを骨子としてい
る。この時、高耐圧素子と低耐圧素子とを共存する目的
で、エピタキシャル層を2段階に形成することがある
(例えば、特開平1ー22056号)。
例を示す。即ち、P型の半導体基板1の上にN型の第1
のエピタキシャル層2を形成し、基板と第1のエピタキ
シャル層2との間にN+型の第1の埋め込み層3を形成
し、第1のエピタキシャル層2の上にN型の第2のエピ
タキシャル層4を形成し、第1のエピタキシャル2と第
2のエピタキシャル層4との間にN+型の第2の埋め込
み層5を形成し、分離領域6で複数の島領域を形成し、
その表面にP型のベース領域7、N+型のエミッタ領域
8およびN+型のコレクタコンタクト領域9を形成した
ものである。
素子を高耐圧型か低耐圧型かを選択することが可能であ
る。即ち、第1の埋め込み層3を形成したトランジスタ
はベースとの距離が大きいので高耐圧型のNPNトラン
ジスタ10とすることができ、第2の埋め込み層5を形
成したトランジスタはベースとの距離が短いので低耐圧
型のNPNトランジスタ11となるのである。
路で横型PNPトランジスタ12を共存させるには、同
図に示したように島領域表面にP型のエミッタ領域1
3、およびエミッタ領域13を囲む位置にP型のコレク
タ領域14を形成すればよい。15はN+ベースコンタ
クトである。
PNPトランジスタは、エミッタ領域13をエミッタ、
島領域(エピタキシャル層)をベース、基板1をコレク
タとする寄生PNPトランジスタにより基板1への漏れ
電流が大きく、該漏れ電流は横型PNPトランジスタ1
2のベース電流になるので電流増幅率(hFE)が小さ
くなるという欠点を常に持ち合わせている。電流増幅率
は、本来はベース幅(WB)の関数として決定されるべ
きものであるが、横型PNPトランジスタの場合は上記
の漏れ電流の大きさによっても左右される(設計値と異
なる)ことになる。
トランジスタ12の下部に第1の埋め込み層3だけを設
けた場合は、漏れ電流が大きくなって素子の電流増幅率
が小さくなるという欠点があった。しかも、漏れ電流が
大きいことはそれだけ消費電流が大きく、更には発熱量
も大きくなると言う欠点がある。これを回避すべく、例
えば第1と第2の埋め込み層3、5の両方を設けた場合
は、寄生トランジスタによる漏れ電流が少なくなるので
素子の増幅率が大きくなるが、今度はコレクタ領域14
と高濃度埋め込み層との距離が保てなくなるので高耐圧
を維持することが困難になると言う欠点があった。故に
低耐圧用の素子にしか斯かる構造を採用することができ
ない。
は第1と第2の埋め込み層3、5を形成し、高耐圧部に
は第2の埋め込み層5を形成しない様な設計を行うと、
高耐圧部と低耐圧部とで漏れ電流の大きさが異なるの
で、ベース幅(WB)を変化させたときの電流増幅率の
変化(相関関係)が異なってくる。そのため高耐圧部と
低耐圧部とで前記相関関係を各々求めてからパターン設
計をしなければならず、これではパターン設計が煩雑に
なるという欠点があった。
題に鑑みなされたもので、高耐圧型の横型PNPトラン
ジスタにあっては、エミッタ領域の下部に部分的に第2
の埋め込み層を設けることにより、高耐圧特性を維持し
つつ横型PNPトランジスタの電流増幅率を増大するも
のである。
の構造が高耐圧部と低耐圧部とで同等になるので、両者
とも漏れ電流を大幅に低減することが可能になる。
ら詳細に説明する。図1は本発明による半導体集積回路
装置を示す断面図である。図1において、21はP型の
単結晶シリコン半導体基板、22は基板21の上に気相
成長して形成したN型の第1のエピタキシャル層、23
は基板21と第1のエピタキシャル層22との間に埋め
込んで形成したN+型の第1の埋め込み層、24は第1
のエピタキシャル層22の上に気層成長して形成したN
型の第2のエピタキシャル層、25は第1のエピタキシ
ャル層と第2のエピタキシャル層24との間に埋め込み
形成したN+型の第2の埋め込み層、26は各埋め込み
層23、25を囲み第2のエピタキシャル層24と第1
のエピタキシャル層22を貫通して島領域27を形成す
るP+型の分離領域である。
領域27の表面にP型のベース領域29を形成し、ベー
ス領域29の表面にN+型のエミッタ領域30を形成
し、さらに島領域27表面にN+コレクタコンタクト領
域31を形成した構成を持ち、高濃度の第2の埋め込み
層25を持たないことでベース領域29下部のコレクタ
となるエピタキシャル層の残り膜厚を厚くし、空乏層を
拡大してトランジスタのエミッタ・コレクタ間耐圧(Vc
eo)を大きなものとしている。
じくベース領域29、エミッタ領域30、およびコレク
タコンタクト領域31を持ち、第2の埋め込み層25を
形成することで、飽和電圧を小さくできる代わりにエミ
ッタ・コレクタ間耐圧の小さなトランジスタとなる。な
お、第2の埋め込み層25に重ねて第1の埋め込み層2
3は形成してもしなくとも良い。
は、島領域27の表面にP+型のエミッタ領域34を形
成し、エミッタ領域34を囲むようにP+型のコレクタ
領域35を形成し、さらに島領域27表面にN+型のベ
ースコンタクト領域36を形成した構成を持ち、第2の
埋め込み層25を具備することで、コレクタ領域35と
埋め込み層との距離が接近するのでベースコレクタ間電
圧(Vcbo)の低いトランジスタとなる。この時第1
と第2の埋め込み層23、25を重ねて形成することに
より、基板縦方向の寄生PNPトランジスタの増幅率を
低減し、基板への漏れ電流を最小にできる。また、エミ
ッタ領域34から注入された少数キャリアのうち基板2
1へ漏出する成分が低減するので、ベース無効電流が低
下し、このトランジスタは比較的高い電流増幅率を持つ
ことになる。
は、同じくエミッタ領域34、コレクタ領域35、およ
びベースコンタクト領域36を持ち、第1の埋め込み層
23を形成すると共に、エミッタ領域34の直下にのみ
部分的に第2の埋め込み層25を形成してある。斯かる
構成であると、コレクタ領域35の直下には高濃度の第
2の埋め込み層25が存在せず、ベース・コレクタ間に
十分な空乏層が拡大するので、このトランジスタのエミ
ッタコレクタ間耐圧(Vceo)は高いものとなる。一
方で、エミッタ領域34の直下に第2の埋め込み層25
を持つので、寄生PNPトランジスタの実質的な増幅率
は低耐圧PNPトランジスタ33とほぼ同じになり、基
板への漏れ電流を最小にできる。従ってベース無効電流
が低下するので、このトランジスタ37の電流増幅率は
低耐圧PNPトランジスタ33と同じく比較的高いもの
とすることができる。
層25とが境を接するように形成すると、高濃度接合に
なるのでエミッタ領域34から第2の埋め込み層25へ
のキャリア注入効率が低下し、電流増幅率を一層向上で
きる。このように高耐圧部と低耐圧部とで無効電流の大
きさが同じであると、ベース幅を変化させたときの電流
増幅率の変化も等しくなる。従って高耐圧部、低耐圧部
共に同じ設計手法で所望の電流増幅率を得ることができ
る。
明するものである。先ず図2(A)に示したように、基
板21表面にアンチモンを拡散して第1の埋め込み層2
3を形成する。次に図2(B)に示したように、基板2
1上に第1のエピタキシャル層22を形成する。そして
第1のエピタキシャル層22表面にボロンを拡散して分
離領域26の下部分を形成し、次いでアンチモンを拡散
して第2の埋め込み層25を形成する。第2の埋め込み
層25のパターンで高耐圧型、低耐圧型が各々決まる。
シャル層22の上に第2エピタキシャル層24を形成す
る。次に図4に示すように、第2のエピタキシャル層2
4の上からボロンを拡散して分離領域26の上部分を形
成し、各エピタキシャル層22、24を分離して島領域
27を形成する。次いでボロンを選択拡散して、横型ト
ランジスタ33、37のエミッタ領域34とコレクタ領
域35を形成する。なお、エミッタ、コレクタ領域3
4、35の形成は、分離領域26の上部分の形成と同じ
にしても良い。
をしてベース領域29を形成し、次いでエミッタ拡散を
行ってエミッタ領域30、コレクタコンタクト領域3
1、およびベースコンタクト領域36を形成する。この
ように、本発明は第2の埋め込み層25の拡散パターン
のマスク変更だけで実施できるものである。
ば、高耐圧型の横型PNPトランジスタ37のエミッタ
領域34の下部にのみ選択的に第2の埋め込み層25を
設置したので、エミッタ・コレクタ間耐圧を維持しつ
つ、寄生トランジスタの動作を抑制し、基板への無効電
流を大幅に低減して素子の電流増幅率を大きくできる利
点を有する。
大きさが同程度になるので、ベース幅を変化させたとき
の電流増幅率の変化(相関関係)が等しくなる。従って
高耐圧部、低耐圧部共に同じ設計手法で所望の電流増幅
率を得ることができ、パターン設計が容易になると言う
利点を有する。
断面図である。
するための断面図である。
するための断面図である。
するための断面図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 一導電型の半導体基板の上に形成した、
逆導電型の第1のエピタキシャル層と、 前記半導体基板と前記第1のエピタキシャル層との間に
埋め込み形成した、逆導電型の第1の埋め込み層と、 前記第1のエピタキシャル層の上に形成した、逆導電型
の第2のエピタキシャル層と、 前記第1と第2のエピタキシャル層の間に埋め込み形成
した、逆導電型の第2の埋め込み層と、 前記第1と第2のエピタキシャル層を分離して形成した
島領域と、 前記島領域をベースとし、その表面に形成した一導電型
のエミッタ領域及び一導電型のコレクタ領域からなる横
型のトランジスタとを具備し、 前記第2の埋め込み層を前記エミッタ領域の下部に選択
的に設けたことを特徴とする半導体集積回路。 - 【請求項2】 一導電型の半導体基板の上に形成した、
逆導電型の第1のエピタキシャル層と、 前記半導体基板と前記第1のエピタキシャル層との間に
埋め込み形成した、逆導電型の第1の埋め込み層と、 前記第1のエピタキシャル層の上に形成した、逆導電型
の第2のエピタキシャル層と、 前記第1と第2のエピタキシャル層の間に埋め込み形成
した、逆導電型の第2の埋め込み層と、 前記第1と第2のエピタキシャル層を分離して形成した
複数の島領域と、 第1の島領域に形成した、第1の縦型トランジスタと、 第2の島領域に形成した、第2の縦型トランジスタと、 第3の島領域に形成した、前記島領域をベースとし、そ
の表面に形成した一導電型のエミッタ領域及び一導電型
のコレクタ領域からなる横型のトランジスタとを具備
し、 前記第1の島領域にあっては前記第1と第2の埋め込み
層のうち第1の埋め込み層を形成して前記第1の縦型ト
ランジスタを高耐圧型とし、 前記第2の島領域にあっては前記第1と第2の埋め込み
層の両方を形成して前記第2の縦型トランジスタを低耐
圧型とし、 且つ前記第3の島領域にあっては、前記第2の埋め込み
層を前記エミッタ領域の下部に選択的に設けたことを特
徴とする半導体集積回路。 - 【請求項3】 前記エミッタ領域と前記第2の埋め込み
層とを接触させたことを特徴とする請求項1又は2記載
の半導体集積回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8290693A JPH10135345A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 半導体集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8290693A JPH10135345A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 半導体集積回路 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10135345A true JPH10135345A (ja) | 1998-05-22 |
Family
ID=17759293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8290693A Pending JPH10135345A (ja) | 1996-10-31 | 1996-10-31 | 半導体集積回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH10135345A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6469366B1 (en) | 2000-04-27 | 2002-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Bipolar transistor with collector diffusion layer formed deep in the substrate |
-
1996
- 1996-10-31 JP JP8290693A patent/JPH10135345A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6469366B1 (en) | 2000-04-27 | 2002-10-22 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Bipolar transistor with collector diffusion layer formed deep in the substrate |
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