JPS5878452A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5878452A
JPS5878452A JP17690081A JP17690081A JPS5878452A JP S5878452 A JPS5878452 A JP S5878452A JP 17690081 A JP17690081 A JP 17690081A JP 17690081 A JP17690081 A JP 17690081A JP S5878452 A JPS5878452 A JP S5878452A
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JP17690081A
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Kazumasa Noyori
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Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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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
    • H01L27/0248Particular design considerations for integrated circuits for electrical or thermal protection, e.g. electrostatic discharge [ESD] protection

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 ζo@@d、、NPN )ツンジスタの=レクタに対す
る保一対策011IAされた銀半Il#−装置に関する
− 従来よh%モノリシフタパイ4−ツ集積回踏装置に訃け
るNPN )ランジスタOコレクタ出力端、特にオープ
ンコレクタ出力端には、プラスおよびマイtスt−ジに
対する保腰対策を施すことが要求され、マイtスナージ
に対しては、第1−に示すように、マイナスサージに対
して順方向としたダイオ−1’JJを介して、出力NP
N )ランジスタ1eの出力端となる=レタタ11を接
地電源に接続する。すなわち、出力端141g@絖され
た負荷よ)発生し喪!イナスナージ電圧を鑞濱接地電位
すなわち!イナスメイオー221の順方向電圧となる電
位にクランプする%O″eあるΦ ζt)qイナスナージに対す石保饅対策は、篭ノリS/
、りdイ4−ツの集積回路において%特別olk有面積
を取る必要がなく構成することがで自る・すなわち、シ
リーンのテップ上に形威畜れえ出力N?M )ツンジス
タにおいて、そのコレタタコンタIト部となる一ンディ
ンダΔツドO″FOx形領域に高員度ON形不純物の拡
散(例えば工電νり拡散)を行なえばよい、このように
すると、アイソレイク肩ンP+領域が111地電位に設
定1れている丸めにアノードを接地され、★ソードをコ
レクルK豪続され良状態のダイオードが形成されるので
ある。
一方、!ラスナージに対する保護は、例えば第2図に示
すように、出方NPN )ッンジスタ1#のコレクタ1
3は低抵抗1ξを直列に介して負荷の接続されるべき出
力端z4に11続する。
ここで線、負荷側で生じたプラスサージ電流を低抵抗1
eで制限し、トッン?スタl#のコレクタを保護すみよ
うになりている。
こot−ジ保護のため0抵抗filOI&$ll路にお
ける構1例を第3図(a)および第3s伽)に示す・第
8w1(a)はペース拡散抵抗を利用し良も□で、P形
シリxiン基1[JC)11面K N y/IIz t
 / 命Vヤル層1を成長させ、さらにその表面よpP
形不純物を拡散して形成したアイソレイシ■ンP+領域
1amlbを設けであるφこのアイソレイシ嘗ンP領域
Ja#JbKよりて囲まれ九に形エビタ中シャル層0島
JaO中に1P形不純物を拡散し、ペース拡散領域4を
設け、そ0ベース拡散領域4内に適轟な間隔をもって形
成されえ電極@Is、lbをΔターニングして設ける・
ζOようにして、電極@la、5b間のペース拡散領域
4を抵抗体とするものである・館S図(−は、工ζツタ
拡散抵抗を利用したもので、上記2M様に形成され九島
J a KP形不、  鈍物を拡散(ペース拡散)シ、
この拡散によって形成されたp影領域4の上からN形不
鈍物の拡散(工ζ、タ拡散)を行ない、このようにして
形成されえ工1.メ拡散領域6の両端部に電極1m、1
bをdターニングして設け、この電@ J a a l
 h O[0工電ツタ拡散領域6を抵抗とするものであ
る。
rt−oように抵抗を出力トランジスタのコレクタに直
列に播入する保護対策は、抵抗を形成する丸めの専用の
ス(−スを集積回路中に取る必I!がある。
lI41ilIlハ、ダイオードを利用したグラスサー
ジに対する保−ai*o−例で、出カドランシスpxo
o崗力端14となるコレクタ13とプラスミーライy七
t)8Km護用のダイオード11をfラスt−ジに対し
て層方向となるように接続する。ζOメイオード1rは
、lツス電源電圧およびダイオードlFの順方向電生を
すれヤれVg:sV?七すゐと1、出力端J40端子電
圧が「Voc+VyJを超えないようにサージ電圧をク
ランプするものである。こOメイオーPJ re)集積
回路における構造は第811に示すよう?IC1kる。
すなわち、島j1にPy#不純物を拡散し、ダイオード
lrOアノードとなるP影領域7を形成し、とOP形領
領域1ル適轟な間隔をもりて、ダイオード11のカンー
ドとなるN影領域8を形成する。そして)上記P影領域
1とN影領域aのそれぞれに電極9m、#bを/譬ター
ニングし、それぞれメイオーPC)アノーr@電極、カ
ンード側電極とすゐものである。
このように、第4図に示す回路として%−ゾラスナージ
保護用メイオーyx yo専用の面積を集積回路中に取
る必要がある。まえ、上記2例01−ジに対する保護対
策は、単にチ。
!上で一定の面積を占有して保護用の抵抗1−中ダイオ
ーPIFを形成する必要があゐばかpでなく、#l2a
llで示した上記第1の対策は、例えId出力Fツンジ
スメ1oの負竺が。タンク回路O場合、サージ保護用の
抵抗16によってqが低下してし壜−1単なる抵抗負荷
が接続される場合でも、保護用抵抗・1#によってトラ
ンジスIJJtJl’イ/が影響を受ける欠点がある。
さらに、毫ノリジッタ集積回路上に形成される抵抗は、
抵抗値にパラツキが多く、このパラツキを許容できfk
−場合がある。
さ&に%第4図で示した上記第2の対策では、シランジ
スタフ60as、力@14に接続畜れる負荷がLjL荷
などO場合、電源電圧v@*以上の電圧て―作で亀な−
などO欠点かありた・ この発@紘上記のような点に@み&されえもの、で、;
レクタを出力とするNPNトランジスタOプラス?−1
7に対する保−を、チ、f上に保護対策専用のamを占
有することなくamする亭導体装置を提供しようとする
ものである。
以下l1面を参照して、この発明の一実施例を製造過程
に基づ自説用する。tず第6図−)に示すように、P彫
工鈍物をドータしたシリコン基板11を構成し、このシ
リーン基板110表面にシリコン酸化膜を形成して写真
蝕刻法を用いて/ダターニングし、ノfター二ンダされ
九部分にN彫工鈍物を熱拡散させ、上記シリコン酸化膜
を除去して第6図(b)に示すようなN十鳳込層1#を
形成する。
そして、第6wA(・)に示すようにそ4DIIIIK
N形工♂タ中シャル層10を成長させる。こON形エビ
タ中シャル層20には、ノ1ターニング手段を用いてP
彫工鈍物を熱拡散し、第gsI(4)に示すようなアイ
ソレイシ■ンP領域21畠。
11bを形成する。こOアイソレイシ■yP”領域J 
J a p J J bは、一般のトランジスタにおけ
石場合と異なp1図中破線で囲まれた部分22畠、zx
bK示すように、P形シリコン基板11に′達する付近
でN+鳳込層1gと接する部分が形成されている。
このようにして、アイソレイシ■ンP 領域11mm2
xb形威後、ペース拡散および二書、り拡散を行ない第
・llI←)に示すよりなNPN )ツンシスタ構造を
形成する。ζこで、22゜x s 、 x 4紘IMに
ペース、ニオツタ、;レクタとなゐ、なsPlglでは
酸化シリコン膜、電極などは省略しである。
上記Oようにして形成され九NPN )ランジスタを模
式的に示し丸もOが第7図である。前述しえように、ア
イソレイシ請ンP+拡散領域がシリ謬ンJ!1[JJK
達する付近で、N+鳳込層1#とアイソレイシ謬ンデ1
領域JJa、JJbとが績触している。tえ、一般にア
インレイシ■ンP領域jJa、JJk状接地されておp
1従りて、閣中破−で囲む部分11&、21bのPH接
舎紘、アノードを接地され、カソードがトランジスタの
;レタタに接続され九ツェナー〆イオーrとtkる。す
なわち、この第7図に示し大構造O集積回路の勢偵a賂
は縞8図に示すようにな為、こOyaa ?−メイオー
yxxのツェナー電圧社、PN11金境界面近傍の不純
物員度で決定されるOで、N+纏込層1#とアイソレイ
シ■ンP+拡散領域11h、Ilbの不純物湊度を適幽
に選ぶことによ!1、r BY Jからr So V 
J程度の範囲内で比較的精度良くツェナー電圧を選択す
ることができる。
従って、ツェナー電圧を適轟な値に設定すれif、NP
N)92ジスタのコレクタ端子14にノラスサージが入
力しても、ペース・=レクタ間の水平方向の空乏層がコ
レクメコンタクト部。
l影領域に達するよ〉以前にこのツ、ナーメイオード2
10グレーク〆クンが生じ、t−ジ電流を接地側に吸収
する。しかも、マイナスサージに対しても、ツエナーメ
イオーyxJO願方向電流として吸収する。
すなわち、NPN )フンジスメJ0のサージ電圧から
の保護作用をするツェナーダイオード2jは、)IIP
N )ランジス!100N”il込層1#と、71ルイ
VNン?1領域11a、11bt−利用して構成される
。従って保護用メイオード専用のスペースをチッl上に
取らずに、サージに対する保■を施してth)ランゾス
タと同じ占有Ii積で保■用ツ、を一メイオード付のト
ランジスタを構成で1為。
第9図は他OII論例を示すもので、シリーy基@ J
 # K夏+纏込層1#を形成すると同時に、ζON十
厘込層11t)縁部KP形不純物を拡散させ、高IIJ
II?デ十厘込領域j J a # j J bを形成
しておき、この後、前実施例と同様の工程によりてMP
N )ツンジスタを形成したものである。
すなわち、アイソレイシ■ン11域形成工程のflkl
&1lllK−411KJl込ン”t’65 * P”
ll込領域jJa、jab()P彫工鈍物を拡散させ、
N彫工♂タキシャに層1−の表面から拡散形成されるア
イソレイV■ンP+領域JJa、jJbとP+渥送込領
域18mjabとを一体化畜せ、ツ。
ナーIイオード17116m地されたアノード部を形成
する・そして、N十鳳込層1#をコレクタに接続された
ツ、t−メイオード110カソードとするもOである。
ヒのようなツェナーダイオードを用い九NPN) Y 
y s)スタo41isi対策は、上記Oようなチ。
!上での占有面積上の利点ばかルでなく、つぎのような
利点がある。tず、出力のコレクタに第2図で示したよ
うな抵抗16が直列に存在しないために、タンク回路な
どを接続して%Qを下げるととがない、そして、保II
O限界電圧として、「5v」からrt50VJ程度Oy
mt−電圧を任意に設定でき、目的に合わせた保護対策
を施ζすことができる拳同様に、L負荷などを接続して
、集積回路のlツス電源電圧VC@以上の;レクタ電圧
でトランジスタを動作させることも可能であシ、また、
マイナスサージに対しても有効とすみことがで亀る。
以上のように1この発明によれば、例えばパイー−ツ集
積回路チッグにおけるRNトランジスタON+堀送込層
、そOアイソ、レイシーンP+領域とt−接触させるこ
とによル、プラス賃−ジ吸収用ツ、ナーダイオーJをそ
の専用O面積をチッ!上で龜るヒとま(NPN )フン
ジス10jレクタ回路に形成することができ、効果的1
1cf鏝効果を有する半導体装置が得られるものである
【図面の簡単な説明】
第1図および一2図は従来のサージ保@a路を説明する
回路図、第311(a) 、伽)はそれぞれ上記保護回
路を有する半導体装置の構造を示す図、第4図は従来0
7’ツスサ一ジ保譲回路を1!明する回路図、第5図は
この保110!路を有する半導体装置の構造を示す図、
第@11(4〜(・)はζO発明の一実施例(係る半導
体装置の製造過程を説明する図、籐7図はその構造を示
す図、第8図はその等価回路を示す回路図、第9図はこ
O発明の他の実施例を説明する構造図である。 10−・NPN )ランジスタ、18・・・P形シリコ
ン基板、1g・−N+瀝込層、J D−N+ニー/中シ
ヤル層、2 J a a J J b・・・アイソレイ
シーンP+領域、2dsll*、11b”−ツ、?−ダ
イオード、Iam、l1b−・・P+麿送込領域第1図
     、第2図 1 第3W!J (al)         (b) 第41t      ’!!5図 第6図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. P形シVプy基板と、その基板上に成長形成されたN形
    シリ榊ンエビタ中シャに層と、そON形シリコン工町タ
    中シャル層に形成され良P形ペース領域およびN彫工t
    yタ領域と、上記Ny#工♂タキシャル層を囲むアイソ
    レイシ冒ンP+領域と、上記アイソレイV冒ンP+領域
    に接するように形成されその境界面・付近が!ツスサー
    5ell収用ツェナーメイオーrとなるN十置込層とを
    具備したことを特徴とする半導体装置。
JP17690081A 1981-11-04 1981-11-04 半導体装置の製造方法 Granted JPS5878452A (ja)

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