JPS5812350A - 半導体集積回路装置 - Google Patents
半導体集積回路装置Info
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- JPS5812350A JPS5812350A JP56111384A JP11138481A JPS5812350A JP S5812350 A JPS5812350 A JP S5812350A JP 56111384 A JP56111384 A JP 56111384A JP 11138481 A JP11138481 A JP 11138481A JP S5812350 A JPS5812350 A JP S5812350A
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- 206010011224 Cough Diseases 0.000 claims 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 12
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 4
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- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L27/00—Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
- H01L27/02—Devices 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
- H01L27/04—Devices 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 the substrate being a semiconductor body
- H01L27/06—Devices 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 the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
- H01L27/0611—Devices 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 the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region
- H01L27/0641—Devices 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 the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration integrated circuits having a two-dimensional layout of components without a common active region without components of the field effect type
- H01L27/0647—Bipolar transistors in combination with diodes, or capacitors, or resistors, e.g. vertical bipolar transistor and bipolar lateral transistor and resistor
- H01L27/0652—Vertical bipolar transistor in combination with diodes, or capacitors, or resistors
- H01L27/0658—Vertical bipolar transistor in combination with resistors or capacitors
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は半導体集積回路装置に係りb4’に’に電流切
換形@理回路の抵抗の構造に関する。
換形@理回路の抵抗の構造に関する。
現在、半導体集積回路装置(以下IC)はスイ、チング
の高速性が要求される分野では、電流切換形論理回路(
Current Mode Logics以下CML回
路という)が使用されている。第1図は基本的なCML
N路−であり、mx図を用いて従来の鉱抵抗1iは電流
・Vnico* ij )ランジスタのベース・エミッ
タ順方向ON電位降下、rはトランジスタのコレクタ抵
抗(ベースコレクタ接合近傍のコレクタInからコレク
タ電極までの抵抗)、■ムは入力トランジスタのコレク
タ(ペースコレクタ接合近傍のコレクタ領域)m位、t
−示す。−において、下紀の近似式が成り立つ。
の高速性が要求される分野では、電流切換形論理回路(
Current Mode Logics以下CML回
路という)が使用されている。第1図は基本的なCML
N路−であり、mx図を用いて従来の鉱抵抗1iは電流
・Vnico* ij )ランジスタのベース・エミッ
タ順方向ON電位降下、rはトランジスタのコレクタ抵
抗(ベースコレクタ接合近傍のコレクタInからコレク
タ電極までの抵抗)、■ムは入力トランジスタのコレク
タ(ペースコレクタ接合近傍のコレクタ領域)m位、t
−示す。−において、下紀の近似式が成り立つ。
” =(VIII!−vIION −Vcan) /−
(1)V、411==R,/lt&、°(V、x−’m
goa−V、c、) 、(2)V、=(R,+r )
I=(&、/fl、+r/)t、 ) #” (VBi
e−V祁ON −Vcan) (3)CML回路は
トラyジスタt#l−飽和で動作させることを脣砿とす
るため入力トランジスタのベース(ベース電極とほぼ同
じと考えてよい)・コレクタ間の電位(以下V、−V、
という)nベース・コレクタ臘方向ON電位−下VBC
ONより小さくなる禄に各電圧、各回路電数が決められ
ている。
(1)V、411==R,/lt&、°(V、x−’m
goa−V、c、) 、(2)V、=(R,+r )
I=(&、/fl、+r/)t、 ) #” (VBi
e−V祁ON −Vcan) (3)CML回路は
トラyジスタt#l−飽和で動作させることを脣砿とす
るため入力トランジスタのベース(ベース電極とほぼ同
じと考えてよい)・コレクタ間の電位(以下V、−V、
という)nベース・コレクタ臘方向ON電位−下VBC
ONより小さくなる禄に各電圧、各回路電数が決められ
ている。
Vム−Vi==(鵬/kits + r/iLs )
(vBIC−Vmzow−Vcca)−Vi <■nC
oN(4) (4)式においてh ■BEONはほぼ一定と考えて良
く、VEmIvccB#■i は外部より印加さ扛る定
数である。
(vBIC−Vmzow−Vcca)−Vi <■nC
oN(4) (4)式においてh ■BEONはほぼ一定と考えて良
く、VEmIvccB#■i は外部より印加さ扛る定
数である。
従りて、 v、−v、は(”*/ a、−1−r/’R
z)の項によって変動する。VA−Viが増大して■B
coNの値とほぼ同じになると、トランジスタは飽和し
てスイ、チンゲスピードが遅くなる。
z)の項によって変動する。VA−Viが増大して■B
coNの値とほぼ同じになると、トランジスタは飽和し
てスイ、チンゲスピードが遅くなる。
■1−Vi 言■mcoN(5)
第2図にCML回路で使用しているトランジスタと抵抗
の構造の断面tSt−示す。まず、P型半導体基板l上
にNdの不#l智を拡散してコレクタ抵抗を小さくする
ための埋込み層2を形成し、ついで半導体基板l上にコ
レクタ領域となるN型のエピタキシャル層3を成長する
0次に、素子間の分離をするために211Mの不純物全
拡散して絶縁領域を形成し、ついでコレクタ抵抗を小さ
くするためにN型の不純物を拡散して領域5を形成する
。次にP!!l不純vBを拡散してペース領域6を形成
し。
の構造の断面tSt−示す。まず、P型半導体基板l上
にNdの不#l智を拡散してコレクタ抵抗を小さくする
ための埋込み層2を形成し、ついで半導体基板l上にコ
レクタ領域となるN型のエピタキシャル層3を成長する
0次に、素子間の分離をするために211Mの不純物全
拡散して絶縁領域を形成し、ついでコレクタ抵抗を小さ
くするためにN型の不純物を拡散して領域5を形成する
。次にP!!l不純vBを拡散してペース領域6を形成
し。
ついでPfi不純vEt−拡散してベース抵抗を小さく
するための領域7および抵抗積域7′を形成し。
するための領域7および抵抗積域7′を形成し。
ついでN型不純物を拡散してエミ、り領域8を形成する
。最後に、素子の表面t−覆う絶縁膜9の一部を除去し
てコンタクト孔を設け、配線用の金属を被着させた彼に
配線パターン1oを形成する。
。最後に、素子の表面t−覆う絶縁膜9の一部を除去し
てコンタクト孔を設け、配線用の金属を被着させた彼に
配線パターン1oを形成する。
この構造では、抵抗R1,鵬は拡散f!R域7I によ
って形成さ扛、抵抗値は領域7rのパターン形成精度、
不純物濃度1表面からの深さ等のバラツキにより、設計
中心値より変動するが、1も□、鵬の変動要因は同じで
あるため、抵抗値の比1t□/鵬は一足に構成できるた
め(例えば基本抵抗パターンのくり返しを使用する)(
2)式で与えらnる出力電圧■、は抵抗値の変動の影W
を受けないようにすることができる。しかしながら、コ
レクタ抵抗値rは、エピタキシャル層の比抵抗、ペース
6と埋込み層2との距離、埋込層2の層抵抗、領域5の
比抵抗、エピタキシャル層の厚さなどのバラツキにより
変動する。コレクタ抵抗rの変動要因は。
って形成さ扛、抵抗値は領域7rのパターン形成精度、
不純物濃度1表面からの深さ等のバラツキにより、設計
中心値より変動するが、1も□、鵬の変動要因は同じで
あるため、抵抗値の比1t□/鵬は一足に構成できるた
め(例えば基本抵抗パターンのくり返しを使用する)(
2)式で与えらnる出力電圧■、は抵抗値の変動の影W
を受けないようにすることができる。しかしながら、コ
レクタ抵抗値rは、エピタキシャル層の比抵抗、ペース
6と埋込み層2との距離、埋込層2の層抵抗、領域5の
比抵抗、エピタキシャル層の厚さなどのバラツキにより
変動する。コレクタ抵抗rの変動要因は。
拡散領域に形成さnる抵抗R□・R8の変動要因とは独
立である。(4)式からV、−V、は(R1/鵬十r/
R1)の値によって変動するが前述した様にR□/
Rmはほぼ一定にすることができるため、r/”sの値
による影響が変動の要因となる。すなわち、rが設計中
心より大きい方向に変動し、R8の値が設計中心より小
さい方向に変動した場合r/Kmは大きくなりV、−V
iが大きくなる。最悪の場合は5式が成立する状態にな
り、トランジスタの飽和を引き起こし、スイッチング速
度が遅くなる。
立である。(4)式からV、−V、は(R1/鵬十r/
R1)の値によって変動するが前述した様にR□/
Rmはほぼ一定にすることができるため、r/”sの値
による影響が変動の要因となる。すなわち、rが設計中
心より大きい方向に変動し、R8の値が設計中心より小
さい方向に変動した場合r/Kmは大きくなりV、−V
iが大きくなる。最悪の場合は5式が成立する状態にな
り、トランジスタの飽和を引き起こし、スイッチング速
度が遅くなる。
この様に、従来の構造には、製造工程のバラツキにより
ICのスイッチング速度の低下が起こり易いという欠点
があった。
ICのスイッチング速度の低下が起こり易いという欠点
があった。
本発明の目的は、この上記の欠点を除きスイッチング速
度の歩留り向上が得ら扛る構造を有する半導体集積回路
装置t−提供することである。
度の歩留り向上が得ら扛る構造を有する半導体集積回路
装置t−提供することである。
本発明の特徴は、電流切換形論理回路を含む半導体集積
回路装置において、この電流切換形論理回路のトランジ
スタに接続される抵抗が、このトランジスタのコレクタ
領域と#1ぼ同一構造でおる半導体集積回路装置にある
0例えば、電流切換形論理回路を含む半導体集積回路装
置において、少なくとも2つ以上の抵抗についてその電
流通路がコレクタ抵抗の電流通路、すなわちエピタキシ
ャルコレクタ領域から埋込み層を経由して、コレクタ電
極までの通路と類似になるような構造にすることにより
、上記抵抗値の設計中心値からの変動の割合が、コレク
タ抵抗値の設計中心値からの変動の割合と同じになるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の構造である。
回路装置において、この電流切換形論理回路のトランジ
スタに接続される抵抗が、このトランジスタのコレクタ
領域と#1ぼ同一構造でおる半導体集積回路装置にある
0例えば、電流切換形論理回路を含む半導体集積回路装
置において、少なくとも2つ以上の抵抗についてその電
流通路がコレクタ抵抗の電流通路、すなわちエピタキシ
ャルコレクタ領域から埋込み層を経由して、コレクタ電
極までの通路と類似になるような構造にすることにより
、上記抵抗値の設計中心値からの変動の割合が、コレク
タ抵抗値の設計中心値からの変動の割合と同じになるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の構造である。
以下1本発明の実施例につ−て1図面を用すて説明する
。
。
第3−は1本発明の実施例の半導体集積回路装置のトラ
ンジスタと抵抗の部分のwrrfi図である。
ンジスタと抵抗の部分のwrrfi図である。
まずP型半導体基板101上に、コレクタ抵抗を小さく
するための埋込層102およびエピタキシャル層の抵抗
を小さくするための埋込層102’をNuの不純物を拡
散して形成し、ついで半導体基板101上にコレクタ領
域103および抵抗領域1031となるN型のエピタキ
シャル層を成長する。
するための埋込層102およびエピタキシャル層の抵抗
を小さくするための埋込層102’をNuの不純物を拡
散して形成し、ついで半導体基板101上にコレクタ領
域103および抵抗領域1031となるN型のエピタキ
シャル層を成長する。
次に素子間の分離をするためにP型不純vEを拡散し、
絶縁領域104を形成し、ついでコレクタ抵抗を小さく
するための領域105およびエピタキシャル抵抗を小さ
くするための領域105#を、N聾の不純物を拡散して
形成する。次にP型不純物を拡散してベース領域106
を形成し、ついでP盤不純物を拡散してベース抵抗を小
さくするための領域107およびエピタキシャル抵抗を
大きくするための領域107mを形成し、ついでNfJ
不純物を拡散して、エミッタ領域108およびエピタキ
シャル抵抗を小さくするための領域108′を形成する
。最後に素子の表面?:蝋う絶縁膜109の一部を除去
して、コンタクト孔を設は配線用の金属を被着させた後
に配線パターン110を形成する。この構造において扛
、抵抗1t、、JK、は主としてエピタキシャル領域1
03゛によって形成さrt。
絶縁領域104を形成し、ついでコレクタ抵抗を小さく
するための領域105およびエピタキシャル抵抗を小さ
くするための領域105#を、N聾の不純物を拡散して
形成する。次にP型不純物を拡散してベース領域106
を形成し、ついでP盤不純物を拡散してベース抵抗を小
さくするための領域107およびエピタキシャル抵抗を
大きくするための領域107mを形成し、ついでNfJ
不純物を拡散して、エミッタ領域108およびエピタキ
シャル抵抗を小さくするための領域108′を形成する
。最後に素子の表面?:蝋う絶縁膜109の一部を除去
して、コンタクト孔を設は配線用の金属を被着させた後
に配線パターン110を形成する。この構造において扛
、抵抗1t、、JK、は主としてエピタキシャル領域1
03゛によって形成さrt。
抵抗値を決定する要素は、コレクタ抵抗値を決定する要
素と#1ぼ同じになる。すなわち、エピタキシャル層の
比抵抗、エピタキシャル抵抗を小さくする領域108’
(この領域の深さはトランジスタのエミッタのそれと
全く同じでありベースのそnと#1ぼ同じ深さである)
と埋込層102’との距離。
素と#1ぼ同じになる。すなわち、エピタキシャル層の
比抵抗、エピタキシャル抵抗を小さくする領域108’
(この領域の深さはトランジスタのエミッタのそれと
全く同じでありベースのそnと#1ぼ同じ深さである)
と埋込層102’との距離。
埋込み層102’の層抵抗、領域105の比抵抗。
エピタキシャル層の厚さなどにより決定さnる。
抵抗値の設計中心値からの変動は、コレクタ抵抗の抵抗
値の変動とほぼ同じ割合になる。ここで。
値の変動とほぼ同じ割合になる。ここで。
抵抗を決定する領域の平向上のディメンジョンを適当に
設計することにより。
設計することにより。
kLl = mr (
6)1(、!=nr
(7)とする。(6) 、 (7)式においてm v
nは任意の定数である。(6) 、 (7)式により(
2)t(3)式は。
6)1(、!=nr
(7)とする。(6) 、 (7)式においてm v
nは任意の定数である。(6) 、 (7)式により(
2)t(3)式は。
Vo=m/n’(■lH’BBON−Vccm)
(8)VA =(m+わ/n・(VBE ’gmo
N−Vcan) (9)となる。(8)式より
出力電圧v0 は抵抗の値によらず一定でるることを示
している(従来の構造でも同じ)@(9)式より人カド
2ンジスタのベース・コレクタ間の電位VA−V、は。
(8)VA =(m+わ/n・(VBE ’gmo
N−Vcan) (9)となる。(8)式より
出力電圧v0 は抵抗の値によらず一定でるることを示
している(従来の構造でも同じ)@(9)式より人カド
2ンジスタのベース・コレクタ間の電位VA−V、は。
VA−Vi=(m+1)/n°(VBg ’BEON−
VCCB)−Vi (10) で与えらnる。(lO)式HV、−Viがコレクタ抵抗
rおよび抵抗値R3に無関係(従来の構造では関係があ
った)であり、はぼ一定であることを示している。これ
はICの製造上の多少のバラツキがあってもトランジス
タが飽和状態になる事が無いことを意味している。この
様に、UML回路の抵抗値の設計中心値からの変動の割
合が、トランジスタのコレクタ抵抗値の設計中心値から
の変動の割合と同じになる構造にすることにより、トラ
ンジスタの飽和が防止でき、VA和によるスイッチング
スピードの低下を防ぐことができる。
VCCB)−Vi (10) で与えらnる。(lO)式HV、−Viがコレクタ抵抗
rおよび抵抗値R3に無関係(従来の構造では関係があ
った)であり、はぼ一定であることを示している。これ
はICの製造上の多少のバラツキがあってもトランジス
タが飽和状態になる事が無いことを意味している。この
様に、UML回路の抵抗値の設計中心値からの変動の割
合が、トランジスタのコレクタ抵抗値の設計中心値から
の変動の割合と同じになる構造にすることにより、トラ
ンジスタの飽和が防止でき、VA和によるスイッチング
スピードの低下を防ぐことができる。
したがって1本発明の構造によれば、ICのスイッチン
グスピードの低下が減少し1歩留り向上を得ることがで
きる。
グスピードの低下が減少し1歩留り向上を得ることがで
きる。
第1図はCML回路の基本ゲートの回路図、第2図は従
来のlCの構造の部分Wr面図、第3園は本発明実施例
によるICの構造の部分断面図である。 同5図において、1*101・−・・・・P型半導体基
板、2w102−”・・−・コレクタ抵抗を小さくする
ためのN型埋込み層、102’・旧・・エピタキシャル
抵抗を小さくするためのN型埋込み層、3,103・・
・・・・コレクタ領域となるNqエピタキシャル層。 103 ’−・・・・・抵抗領域となるN型エピタキシ
ャル層。 4yl’04・・・・・・素子の絶縁を行うP型絶縁領
域、5t105”・・・・コレクタ抵抗を小さくするた
めのN屋領域、ios’−−−−−−エピタキシャル抵
抗を小さくするためのN型領域b 6 v l 06・
・・・・・ペース領域となるP属領域%7,107−・
・・・・ペース抵抗を小さくするためのP型領域、7#
・・・・・・抵抗領域となるP型領域、107’・・・
・・・エピタキシャル抵抗を大きくするためのP属領域
b8e108””・・・エミッタ領域となるNu領領域
108’・・・・・・エピタキシャル抵抗を小さくする
ためのNu領領域9,109・・・・−・表内絶縁膜、
10,110・・・・−・配線パターン。 へ・・・・−、N戯半導体 N十++−・高練度N屋半
尋体。 P・・−・−・P型半導体、P+・・・・・・高濃度P
型半導体。 VEtc−”・・・・定電圧主電源、■、・−・・・・
定電圧リファレンス電源s ■CCB ・・・・・一定
電圧電源、Vi ・・団・大刀電圧、■。t■。・・
・・・・出力電圧%R□、凡、・・・−・抵抗I−・・
・−電m、v□ON・・・・−・トランジスタのベース
エミッタ編方向ON電位降下、r・・・・・・トランジ
スタのコレクタ抵抗、■ム・・・・・・入力トランジス
タのコレクタ電位、である。
来のlCの構造の部分Wr面図、第3園は本発明実施例
によるICの構造の部分断面図である。 同5図において、1*101・−・・・・P型半導体基
板、2w102−”・・−・コレクタ抵抗を小さくする
ためのN型埋込み層、102’・旧・・エピタキシャル
抵抗を小さくするためのN型埋込み層、3,103・・
・・・・コレクタ領域となるNqエピタキシャル層。 103 ’−・・・・・抵抗領域となるN型エピタキシ
ャル層。 4yl’04・・・・・・素子の絶縁を行うP型絶縁領
域、5t105”・・・・コレクタ抵抗を小さくするた
めのN屋領域、ios’−−−−−−エピタキシャル抵
抗を小さくするためのN型領域b 6 v l 06・
・・・・・ペース領域となるP属領域%7,107−・
・・・・ペース抵抗を小さくするためのP型領域、7#
・・・・・・抵抗領域となるP型領域、107’・・・
・・・エピタキシャル抵抗を大きくするためのP属領域
b8e108””・・・エミッタ領域となるNu領領域
108’・・・・・・エピタキシャル抵抗を小さくする
ためのNu領領域9,109・・・・−・表内絶縁膜、
10,110・・・・−・配線パターン。 へ・・・・−、N戯半導体 N十++−・高練度N屋半
尋体。 P・・−・−・P型半導体、P+・・・・・・高濃度P
型半導体。 VEtc−”・・・・定電圧主電源、■、・−・・・・
定電圧リファレンス電源s ■CCB ・・・・・一定
電圧電源、Vi ・・団・大刀電圧、■。t■。・・
・・・・出力電圧%R□、凡、・・・−・抵抗I−・・
・−電m、v□ON・・・・−・トランジスタのベース
エミッタ編方向ON電位降下、r・・・・・・トランジ
スタのコレクタ抵抗、■ム・・・・・・入力トランジス
タのコレクタ電位、である。
Claims (1)
- 電流切侠形−理回路を含む半導体集積回路装置において
、該電流切換形論理回路のトランジスタに接続される抵
抗が、咳トランジスタのコレクタ領域とはぼ同一構造で
あることを特徴とする半導体集積回路装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56111384A JPS5812350A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 半導体集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP56111384A JPS5812350A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 半導体集積回路装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5812350A true JPS5812350A (ja) | 1983-01-24 |
Family
ID=14559808
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP56111384A Pending JPS5812350A (ja) | 1981-07-16 | 1981-07-16 | 半導体集積回路装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5812350A (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS51113475A (en) * | 1975-03-11 | 1976-10-06 | Siemens Ag | Integrated semiconductor circuit and method of producing same |
JPS54137288A (en) * | 1978-04-14 | 1979-10-24 | Sanyo Electric Co Ltd | Self-compensating vertical pnp transistor |
JPS55115361A (en) * | 1979-02-28 | 1980-09-05 | Nec Corp | Semiconductor device |
JPS55132052A (en) * | 1979-03-31 | 1980-10-14 | Chiyou Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai | Semiconductor device |
-
1981
- 1981-07-16 JP JP56111384A patent/JPS5812350A/ja active Pending
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