JPS59152658A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPS59152658A
JPS59152658A JP58027453A JP2745383A JPS59152658A JP S59152658 A JPS59152658 A JP S59152658A JP 58027453 A JP58027453 A JP 58027453A JP 2745383 A JP2745383 A JP 2745383A JP S59152658 A JPS59152658 A JP S59152658A
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JP
Japan
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layer
conductivity type
transistor
semiconductor substrate
buried layer
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Application number
JP58027453A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Toshitsuna
年綱 寛史
Fumio Yoshioka
文雄 吉岡
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Toko Inc
Original Assignee
Toko Inc
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8222Bipolar technology
    • H01L21/8228Complementary devices, e.g. complementary transistors
    • H01L21/82285Complementary vertical transistors

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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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】 本発−は半導体集積回路に用いる縦pPNP)?ンジス
タδ改良に関する。
従来の縦型PNP)ランジスタに就いて第1図に基づき
説明する。第1図は縦型ηNF)ランジスタの断面図で
あり、1はP導電型半導体基板、2はN導電型エピタキ
シャル層である。半導体基板1にはN導電型埋込層3と
、その埋込層3に高不純物濃度のP+導電型埋込層5が
埋め込まれ1、P千尋電型の分離層4が埋込層3,5の
外周に形成されている。P千尋電型拡散層7は埋込層5
に到達して縦型PNP)ランジスタのコレクタ領域を形
成し、このコレクタ領域に囲まれたエピタキシャル層8
がベース領域であってN千尋電型拡散層10がベース電
極の接触部であり、エピタキシャル層8内に形成された
P千尋電型拡散層9がエミッタ領域である。
第1図に示した従来の縦型PNP)ランジスタは同一半
導体基体に形成されたNPN )ランジスタ等から電気
的に分離された形状を有する。半導体基板1にはN導電
型埋込層3が拡散され、且つP+導電型埋込層5が拡散
されている。そして、縦型PNPトランジスタのコレク
タ領域はコレクタ抵抗を低くする為に高濃度のP千尋電
型の不純物が注入される。そしてP千尋電型不純物の拡
散速度はN導電型不純物の拡散速度より速い性質を有す
る為に、P千尋電型′埋込層5がN導電型埋込層3を拡
散によって越えることのないように、N導電型埋込層3
を十分深く形成する必要が生ずる。
しかし、たとえ埋込層3を高濃度に不純物を注入したと
しても、拡散によってその不純物濃度は低いものとなる
。また、P導電型半導体基板1とP+導電型埋込&5と
に挾まれたN4電型埋込層6の幅は狭いものとなる傾向
にあり、その表面はエピタキシャル成長時にN−導電型
化又はP導電型化する可能性がある。N導電型埋込層3
の表面がP型化すれば同一半導体基体に形成されたNP
N)ランジスタとの電気的なす離は破壊することになる
。また、埋込層3のN導電型の不純物濃度が低下し、且
つ埋込N6の幅が狭いものとなると、縦型PNP)ラン
ジスタの半導体基板1と埋込層6゜5とによって容性P
NP)ランジスタが形成されたり、埋込層5と半導体基
板1間が短絡して絶縁破壊を起し易い欠点がある。また
、・半導体基板1とエピタキシャルJ−2との境界部が
電流の流れ易い状態を生み出している。このように、N
PN)ランジスタと同一工程により、縦型PNP)ラン
ジスタを実現しようとすると、エピタキシャル成長や比
較的長時間拡散処理工程が行われるために、上記のよう
な欠点が現れる。また不純物拡散は垂直方向のみならず
横方向にも拡散するので p+導電型埋込層5がN導電
型埋込層3を拡散によって越えないよう十分拡大すると
集積度は低下することになり、それには限界があった。
本発明は上述の如き間融点に鑑みなされたもので、その
主な目的は集積度を低下させることなくNPN)ランジ
スタと共に同一半導体基体に形成できる縦型PNP)ラ
ンジスタを提供するにある。
他の目的は寄生PNPトランジスタにより容易に薇壊し
ない又は誤動作を起させない縦型PNPトランジスタを
提供するにある。
また、他の目的は電気的な分離を行う埋込層の電荷が反
転しない構造を有する縦型PNP)ランジスタを提供す
るにあ・る。
更にまた、他の目的は同一半導体基体にNPNトランジ
スタと同一製造工程によって縦型PNPトランジスタを
製造できる製造方法を提供するものである。
以下、本発明の縦型PNPI−ランジスタに就いて、第
2図乃至第11図に基づき説明する。第2図乃至第8図
は本発明に係る縦型PNP)ランジスタの一実施例を示
す製造工程であり、第9図乃至第11図は他の実施例の
製造工程を示す図である。
さて、第2図乃至第8図によって一実施例に就いて製造
工程順に説明す・る。
(1)第2図は・P導電型半導体基板1に縦型PNPト
ランジスタが形成される領域に通常の拡散或いはイオン
インプランテーショ/によってN千尋電型埋込層3を拡
散形成する工程である。11は熱酸化膜(S40□)で
あり埋込層6を形成する部分に開口部を設けて、N導電
型不純物を高濃度に拡散する。無論、半導体基板1は、
鏡面仕上げ等の前処理がなされた後に熱酸化され拡散工
程に入いる。尚、埋込層3は不純物を高濃度に注入する
が拡散工程や次の熱処理工程で深く拡散されるので低濃
度となる。
(2)第6図は分離層の一部の埋込層4と縦[pNP)
ランジスタのコレクタ領域の一部の埋込層5を形成する
工程である。P導電型の不純物が高濃度に拡散される。
(3)第4図は前の工程で拡散された埋込層5の周縁の
N導電型埋込層3に高濃度のN導電型の埋込層12を拡
散すると共にNPN )ランジスタのN千尋電型埋込層
13を形成する工程である。
(4)第5図は埋込層が形成された半導体基板1の熱i
化膜を除去した後、N導電型エピタキシャルM2を気相
成長させる工程である。無論、との工程中にも埋込層4
,5,12.13は拡散を行っている。
(5)第6回1.第7図は埋込層4に到達させて分離層
を形成する拡散層14と押込N5に到達させて縦型PN
P )ランクら夕のコレクタ領域を形成する拡散層15
を形成する工程である。拡散層14゜15はP千尋電型
拡散層であり、熱拡散によって第7図に示すように拡散
層1’4.15を埋込N4゜5に夫々到達させる。
(6)第8図は縦型PNP )ランジスタとNPNトラ
ンジスタを形成する最終の拡散工程である。
NPNトランジスタのベース領域16と縦型PNPトラ
ンジスタのエミッタ領域17とを高濃度のP導電型不純
物を拡散する工程によって形成した後、N千尋電型拡散
18.19,20.21を拡散する。拡散層18はNP
N トランジスタのエミッタ領域であり、19は縦型P
NP )ランジスタのベース領域の電極接触部である。
20は電極接触部であり、21はNPN )ランジスタ
のコレクタ領域の電極接触部である。
このようにして、本発明の縦型PNP)ランジスタは一
層のエピタキシャル層からなる半導体基体にNPN )
ランジスタと同一製造工程によって縦型PNP)ランジ
スタが形成できる。さて、縦uPNP)ランジスタの底
部の埋込層3は第一回目の拡散工程によって形成され、
その後の熱処理工程で深く拡散が進行し、当初島濃度に
拡散された不純物は低濃度となる傾向にある。また、P
+導電型埋込層5はN導電型埋込層3を通過し半導体基
板1に到達しないようにこのように深く拡散される。然
し乍ら、P+導電型埋込層5の1lli面のN導電型埋
込層3は集積度の低下を来たすので横方向には広い領域
に拡散させることができない為に、第4図に示すように
、N千尋電型埋込層12をNPN)ランジスタの埋込層
1,3と共に拡散させる。このように、P+導電型埋込
層5の側面に高不純物濃度のN千尋電型埋込層12を形
成することによって、横方向に大きく広がりを設けるこ
となく、即ち、集積度を低下させることなく半導体基板
1と縦型PIP)ランジスタとの耐圧を高めることがで
きる。また、縦型P’NP)ランジスタのコレクタ領域
のP+導電型埋込層5とN導電型埋込層3及びP導電型
半導体基板1とによって寄生PNP)ランジスタが生じ
るのを防ぐと共にN+導電型埋込層12を形成すること
によって縦型PNP)ランジスタQコレクタ層と半導体
基板1間が容易に短絡して素子が破壊するのを防止する
ことが可能である。また、N導電型埋込層6は十分深く
形成されるのでP+導電型埋込層5が半導体基板1に到
達することはない。またその側面のN導電型埋込層3は
N千尋電型埋込層12の拡散によってP+導電型埋込層
5によりでP導電型化成いはN−導電型化することがな
い。本発明の半導体装置とその製造方法によれば、この
ように極めて効果的にNPN)ランジスタと同一半導体
基体に縦型PIP)ランジスタを形成することが回連で
ある。
更にまた、製造工程に於ても、NPN)シンジスタを形
成する工程と同じ工程により、同時に同一半導体基板に
縦型PNP)ランジスタを形成することができる利点を
有する。
また、第9図乃至第11図は本発明に係る縦型PNP 
)ランジスタの他の実施例の製造工程を示す断面図であ
る。前者の実施例と異なる点はN+導電型埋込層12が
エピタキシャル層2に、形成された半導体基体主表面よ
り拡散されたN+導電型拡散層22と接触している点に
ある。他の部分は前者の実施例と同一である。
このように、N+導電壓埋込層12をN+導電屋拡散層
22と接触させ縦型PNP)ランジスタの側面周縁にN
+導電型層を形成することによって、寄生PNPトラン
ジスタとして動作するのを防止すると共にP+導電型埋
込層と半導体基板が短絡するのを防止している。この場
合は、縦型PNP)ランジスタの側面がN+導電型層に
よって囲まれ、その底面もまたN1!電温埋込層によっ
て囲まれているので前記の実施例の半導体装置より−m
効果的なものとなる。
上述の如く本発明の半導体装置は一層のエピタキシャル
層が形成され主半導体基体にIP)i)ラ 。
ンジスタと同一製造工程によって、縦型PIP)ランジ
スタを形成するものである。また、縦型PNP)ランジ
スタはNPN)ランジスタとは電気的に分離された構造
を有している。また、シングルエピタキシャル構造の半
導体基体に形成される縦型PNP)ランジスタにありが
ちな前記の如き問題点が改善され、かつapN)ランジ
スタと同一製造工程によって形成できる極めて効果的な
半導体装置である。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の縦型PNP)ランジスタの断面図。 第2図乃至第8図は本発明に係る半導体装置の一実施例
の製造工程を示す断面図。 第9図乃至第11図は本発明に係る半導体装置の他の実
施例の製造工程を示す断面図。 1:半導体基板、 2:エピタキシャル層。 3、4.5.15:埋込層、  14:P+導電型拡散
層か”らなる分離層、  15:コレクタの一部を形成
するP+導電型拡散層、  16:NPN)ランジスタ
のベース領域、  17:縦型P’NP)ランジスタの
エミッタ拡散領域、、18:NPN)ランジスタのエミ
ッタ拡散領域 特許出願人 東光株式会社 第5図 第〃

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)P導電型半導体基板に一層のNi電型のエピタキ
    シャル層が形成された半導体基体にNPNトランジスタ
    と共に縦型PIP)ランジスタが形成された半導体装置
    に於いて、該縦型PNP)ランジスタを該P導電型半導
    体基板から電気的に分離するN導電製層Aが形成されて
    お抄、該N導電型層Aの該P導電型半導体基体と該N導
    電型エピタキシャル層との境界に位置する領域に少なく
    とも高不純物濃度のN導電型半導体層が形成されている
    ことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)前記半導体装置の導電型がすべて反対導電型で形
    成された特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。  
         。
  3. (3)P導電型半導体基板に一層のN゛導電型エピタキ
    シャル層を気相成長させた半導体基体にNPNトランジ
    スタと共に縦型PIP)ランジスタが形成された半導体
    装置の製造方法に於いて、イ)P導電型半導体基板に縦
    型PNP)ランジスタが形成される位置にN導電型埋込
    層を埋め込む工程と、 口)P十導電型埋込層によって、分離層の一部をP導電
    型半導体基板に形成すると共に該N導電型埋込層に骸縦
    型P M 、F )ランジスタのコレクタ領域の一部を
    埋め込む工程と、 ハ)該コレクタ領域の一部のP十導電型埋込層の周縁に
    N十導電型埋込層と共に該NPN)ランジスタの形成さ
    れる部分にN十導電型埋込層を埋め込む工程と、 二)前記工程終了後、該半導体基板の表面の酸化膜を除
    去してN導電型エピタキシャル層を気相成長させて半導
    体基体を形成する工程と、ホ)該半導体基体の主表面よ
    り前記分離層の一部に到達するP+導電型拡散層と該縦
    型PNP)ランジスタのコレクタ領域の一部を形成する
    P+導電型拡散層を拡散する工程と、 へ)該縦型PNP )ランジスタのエミッタ領域と該N
    PN)ランジスタのベース領域をP千尋電型拡散層によ
    って形成する工程と、 ト)該NPN)ランジスタのエミッタ領域と該縦型P)
    JP)ランジスタのベース電極接触部のN+導電型拡散
    層を形成する工程と、を含むことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。
  4. (4)該半導体装置の導電型が反対導電型で形成された
    特許請求の範囲第3項記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)P導電型半導体基板に一層のN導電型エピタキシ
    ャル層を気相成長させた半導体基体にNPNトランジス
    タと共に縦型PNP)ランジスタが形成された半導体装
    置の製造方法に於て、イ)P導電型半導体基板に縦型P
    NP)ランジス゛りが形成される位置にN導電型埋込層
    を埋め込む工程と、 口)t、4F導電型半導体基板にP千尋電型拡散によっ
    て分離層の一部を埋め込むと共に該N導電型埋込層に該
    縦型PNP)ランジスタのコレクタ領域の一部を埋め込
    む工程と、 ハ)#コレクタ領域の一部のP+導電型埋込層の周縁に
    N千尋電型埋込層と共に該NPN)ランジスタの形成さ
    れる位置にN千尋電型埋込層を埋め込む工程と、 二)前記工程終了後、該半導体基板の表面の酸化膜を除
    去してN導電型エピタキシャル層を気相成長させて半導
    体基体を形成する工程と、ホ)該半導体基体の主表面よ
    り前記分離層の一部に到るP千尋電型拡散層と該縦型P
    NP)ランジスタの〜コレクタ領域の一部を形成するP
    千尋電型拡散層を形成すると共に該縦型PNP)ランジ
    スタのコレクタ領域の一部を形成する該P+導電型埋込
    層の周縁のN千尋電型埋込層に主表面より到達するN千
    尋電型拡散層を形成する工程と、 へ)該縦型PNP)ランジスタのエミッタ領域と該NP
    N)ランジスタのベース領域のP千尋電型拡散層を形成
    する工程と、 ト)該NPN)う/ジスタのエミッタ領域を形成するN
    千尋電型拡散層を形成する工程とを含む半導体装置の製
    造方法。
  6. (6)該半導体装置の導電型が反対導電型で形成された
    特許請求の範囲第5現記前の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0347550A2 (en) * 1988-06-21 1989-12-27 Texas Instruments Incorporated Process for fabricating isolated vertical and super beta bipolar transistors

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS51123579A (en) * 1975-04-22 1976-10-28 Toshiba Corp Semiconductor integrating circuit

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