JPS5994861A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体集積回路装置及びその製造方法Info
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- JPS5994861A JPS5994861A JP57204671A JP20467182A JPS5994861A JP S5994861 A JPS5994861 A JP S5994861A JP 57204671 A JP57204671 A JP 57204671A JP 20467182 A JP20467182 A JP 20467182A JP S5994861 A JPS5994861 A JP S5994861A
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- 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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
- H01L27/0617—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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 comprising components of the field-effect type
- H01L27/0623—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 at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 comprising components of the field-effect type in combination with bipolar transistors
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- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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】
〔発明の利用分野〕
本発明は、半導体集積回路装置に係り、特にバイポーラ
トランジスタ、Mosトランジスタ等のウェル領域の導
電型が異なる能動素子を同一基板上に形成した半導体集
積回路装置に関する。
トランジスタ、Mosトランジスタ等のウェル領域の導
電型が異なる能動素子を同一基板上に形成した半導体集
積回路装置に関する。
一つの半導体基板上に異なる能動素子、例えばバイポー
ラトランジスタと相補型MO8)ランジスタ(Pチャン
ネルとNチャンネルを同時に含むCMOSトランジスタ
と呼ばれる)を形成する半導体集積回路装置(以後Bi
cMosLs■と呼ぶ)は、すでに1969年頃から試
みられている。B j CIVlo 5LSIの特長は
、バイポーラ集積回路の高速性、大電力駆動性とCIν
10s集積回路の高集積、低消費電力という相互の特長
を兼ね備えたことにある。
ラトランジスタと相補型MO8)ランジスタ(Pチャン
ネルとNチャンネルを同時に含むCMOSトランジスタ
と呼ばれる)を形成する半導体集積回路装置(以後Bi
cMosLs■と呼ぶ)は、すでに1969年頃から試
みられている。B j CIVlo 5LSIの特長は
、バイポーラ集積回路の高速性、大電力駆動性とCIν
10s集積回路の高集積、低消費電力という相互の特長
を兼ね備えたことにある。
回
譲状に、従来のBtcMos LSIの所間44造を
示す。同図には、縦型NPN トランジスタとCMOS
トランジスタとが形成された場合を示す。P−型半4体
基板1の表面にN” (高一度N型)埋込層2が形成
され、さらにN−(低磯度N型)のエピタキシャル層1
oが形成される。NPNトランジスタ70は、N−エピ
タキシャル層1oの訟面がらP型不純物を選択的に拡散
して形成したP型ベース層3と、P型ベース層3の中に
埋設されたN型エミツタ層4とから構成されている。0
MO8)ランジスタロ0は、NPNトランジスタ7oの
場合と同様にN+埋込層2の上に形成され、NMO8部
61部上1型不純物を拡散して形成したPウェル領域5
、Pウェル領域5内のN型ソース、ドレイン各領域6、
Pウェル領域5の表面に設けた薄い酸化膜7(ゲート酸
化膜)を介したゲート電極8とで構成され、PMO8部
62部上2−、Bエピタキシャル層10の表面にP型ソ
ース、ドレイン各領域9、ゲート酸化膜7、ゲート電極
8、とで構成されている。
示す。同図には、縦型NPN トランジスタとCMOS
トランジスタとが形成された場合を示す。P−型半4体
基板1の表面にN” (高一度N型)埋込層2が形成
され、さらにN−(低磯度N型)のエピタキシャル層1
oが形成される。NPNトランジスタ70は、N−エピ
タキシャル層1oの訟面がらP型不純物を選択的に拡散
して形成したP型ベース層3と、P型ベース層3の中に
埋設されたN型エミツタ層4とから構成されている。0
MO8)ランジスタロ0は、NPNトランジスタ7oの
場合と同様にN+埋込層2の上に形成され、NMO8部
61部上1型不純物を拡散して形成したPウェル領域5
、Pウェル領域5内のN型ソース、ドレイン各領域6、
Pウェル領域5の表面に設けた薄い酸化膜7(ゲート酸
化膜)を介したゲート電極8とで構成され、PMO8部
62部上2−、Bエピタキシャル層10の表面にP型ソ
ース、ドレイン各領域9、ゲート酸化膜7、ゲート電極
8、とで構成されている。
第1図に於A7N P” (高濃度P型)拡散層2゜は
、NPN)ランジスタフoのコレクタであるN一層10
とP−型シリコン基板1とを電気的に分離(アイソレイ
ション)する為の層である。一方、第2図に基本的論理
回路であるCMOSインバータ回路を示すが、この回路
に見られる如く、PMO8部62部上2層は最高電位V
DDに固定される。このためN一層はP−型基板1と電
気的分離が要求される。従って、P1拡散層2oは同時
に0MO860のN−エピタキシャル層10を囲み、P
′″基板1とアイソレイションされている。
、NPN)ランジスタフoのコレクタであるN一層10
とP−型シリコン基板1とを電気的に分離(アイソレイ
ション)する為の層である。一方、第2図に基本的論理
回路であるCMOSインバータ回路を示すが、この回路
に見られる如く、PMO8部62部上2層は最高電位V
DDに固定される。このためN一層はP−型基板1と電
気的分離が要求される。従って、P1拡散層2oは同時
に0MO860のN−エピタキシャル層10を囲み、P
′″基板1とアイソレイションされている。
第3図は、上記構造のs iCMO8LSIをゲートア
レイに適用したときの一般的回路構成を示すブロック図
である。
レイに適用したときの一般的回路構成を示すブロック図
である。
0MO8の論理回路がLSIチップの中心部(A部)を
占め、その周辺にバイポーラ回路からなる入出力バッフ
ァ(B部)が構成されている。
占め、その周辺にバイポーラ回路からなる入出力バッフ
ァ(B部)が構成されている。
CMO8論理回路は、この全体を囲むPゝ拡散層20を
設けて基板1とアイソレイションされる構造であり、こ
のためアイソレイション用のPN接合100が著しく広
い面積となっている。
設けて基板1とアイソレイションされる構造であり、こ
のためアイソレイション用のPN接合100が著しく広
い面積となっている。
この様な構造では、0M08回路を分離するためのPN
接合100の面積が広すぎるという問題がある。つまり
、PN接合を形成する場合、面積の広いPN接合はど、
製造工程の段階で生じる歪、歩留りの低下がおきる。
接合100の面積が広すぎるという問題がある。つまり
、PN接合を形成する場合、面積の広いPN接合はど、
製造工程の段階で生じる歪、歩留りの低下がおきる。
上記の欠点を改害する方法として、第4図に示す様な構
造が知られている。これは、アイソレイション用のP型
拡散層3oをPMO8部62部上2型基板10の回りに
それぞれ設けてアイソレイションのPN接合面積を小さ
くした構造であり、CMO8回路全体を1つの広いPN
恢合でアイソレイションすることが避けられるので良好
な製造歩留りが実現できる。
造が知られている。これは、アイソレイション用のP型
拡散層3oをPMO8部62部上2型基板10の回りに
それぞれ設けてアイソレイションのPN接合面積を小さ
くした構造であり、CMO8回路全体を1つの広いPN
恢合でアイソレイションすることが避けられるので良好
な製造歩留りが実現できる。
しかし、第4図の従来例では、PMO8部62部上2ぞ
れの周辺に設けたアイソレイション用のP型拡散層30
とNMO8部61部上1であるPウェル5とをそれぞれ
分離して設けている構造のため、0M08回路の集積度
が著しく低下するという問題点がある。
れの周辺に設けたアイソレイション用のP型拡散層30
とNMO8部61部上1であるPウェル5とをそれぞれ
分離して設けている構造のため、0M08回路の集積度
が著しく低下するという問題点がある。
この様な問題点は、BicMos LSI に限らず
、0MO8LSI、縦型NPN1ランジスタと縦型PN
P)ランジスタ、横型NPNトランジスタと横型PNP
)ランジスタ、PNPNサイリスクと縦WPNP)ラン
ジスタ、等のウェル(島)領域が互いに逆導電型の能動
素子が同一基板上に形成される半導体集積回路装置に於
いても同様に生じる。
、0MO8LSI、縦型NPN1ランジスタと縦型PN
P)ランジスタ、横型NPNトランジスタと横型PNP
)ランジスタ、PNPNサイリスクと縦WPNP)ラン
ジスタ、等のウェル(島)領域が互いに逆導電型の能動
素子が同一基板上に形成される半導体集積回路装置に於
いても同様に生じる。
特に、前述の様なりiCMO8LSIではその欠点が顕
著である。
著である。
本発明の目的は、上記欠点を除去し、集積度が高く、か
つウェル(島)領域の導電型が異なる能動素子が良好な
アイソレイションを行ない得る半導体集積回路装置を提
供することにある。
つウェル(島)領域の導電型が異なる能動素子が良好な
アイソレイションを行ない得る半導体集積回路装置を提
供することにある。
上記目的を達成する本発明の特徴とするところは、第1
導電型の半導体基板上に形成される所定の導電型の不純
物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導体層の底面
の所定箇所に形成される! 2導電型の第1ウエル領域
、上記半導体層の底面の上記第1ウエル領域を囲んで形
成される第1導電型の第2ウエル・追域、上記第1ウエ
ル領域と上記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設
けられ、かつ上記第1ウエル領域より高不純物m1度の
第2導電型の第1埋込′−域、上記第2ウエル領域と上
記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、か
つ上記第2ウエルより高不純物diの第1導電型の第2
埋込領域、上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域
にそれぞれ形成される能動素子を具備することにある。
導電型の半導体基板上に形成される所定の導電型の不純
物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導体層の底面
の所定箇所に形成される! 2導電型の第1ウエル領域
、上記半導体層の底面の上記第1ウエル領域を囲んで形
成される第1導電型の第2ウエル・追域、上記第1ウエ
ル領域と上記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設
けられ、かつ上記第1ウエル領域より高不純物m1度の
第2導電型の第1埋込′−域、上記第2ウエル領域と上
記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、か
つ上記第2ウエルより高不純物diの第1導電型の第2
埋込領域、上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域
にそれぞれ形成される能動素子を具備することにある。
本発明の更に特徴とするところは、第1導′亀型の半導
体基板上に形成される所定の導電型の不純物濃度分布が
ほぼ均一な半導体層、上記半導体層の表面の所定箇所に
形成される第2辱電型の第1ウエル領域、上記半導体層
の表面の上記第1ウエル領域とは異なる箇所に形成され
る第1導電型の第2ウエル領域、上記第1ウエル領域と
上記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、
かつ上記第1ウエル領域より高不純物濃度の第2導電型
の第1埋込領域、上記第2ウエル領域と上記半導体基板
との111にそれぞれに隣接し、上記第1埋込領域を囲
んで設けられ、かつ上記第2ウエル哄域よυ高不純物両
度の第1導電型の第2埋込領域、上記第1ウェル頭域及
び上記第2ウエル領域にそれぞれ形成される能動素子を
具備することにある。
体基板上に形成される所定の導電型の不純物濃度分布が
ほぼ均一な半導体層、上記半導体層の表面の所定箇所に
形成される第2辱電型の第1ウエル領域、上記半導体層
の表面の上記第1ウエル領域とは異なる箇所に形成され
る第1導電型の第2ウエル領域、上記第1ウエル領域と
上記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、
かつ上記第1ウエル領域より高不純物濃度の第2導電型
の第1埋込領域、上記第2ウエル領域と上記半導体基板
との111にそれぞれに隣接し、上記第1埋込領域を囲
んで設けられ、かつ上記第2ウエル哄域よυ高不純物両
度の第1導電型の第2埋込領域、上記第1ウェル頭域及
び上記第2ウエル領域にそれぞれ形成される能動素子を
具備することにある。
以下、本発明を実施例によりさらに詳述する。
1ワ1面構造及び各部の記号で、第1図以後に示したも
のと同−物及び相当物は同一番号で示す。
のと同−物及び相当物は同一番号で示す。
第5図に本発明の嬉1の実施例であるBil;2viO
8LSIの断面図を示す。半導体基板1としてP−型シ
リコンを用い、N+及びP+埋込領域2゜40の上にN
ウェル領域50、Pウェル領域5がそれぞれ形成されて
いる。Nウェル領域50の1つには、P型ベース層3と
N+型エミッタ層4によつそ構成された縦型NPN)ラ
ンジスタフ0が形成され、他のNウェル領域50には、
P+型ソース、P+型ドレイン9、グー1化膜7、ゲー
ト電極8によって構成されたPMO8)ランジスタロ2
が形成されている。また、Pウェル領域5内にはN++
ソース、ドレイン6によって構成され6ま たNMO8)ランジスへ空形成されている。
8LSIの断面図を示す。半導体基板1としてP−型シ
リコンを用い、N+及びP+埋込領域2゜40の上にN
ウェル領域50、Pウェル領域5がそれぞれ形成されて
いる。Nウェル領域50の1つには、P型ベース層3と
N+型エミッタ層4によつそ構成された縦型NPN)ラ
ンジスタフ0が形成され、他のNウェル領域50には、
P+型ソース、P+型ドレイン9、グー1化膜7、ゲー
ト電極8によって構成されたPMO8)ランジスタロ2
が形成されている。また、Pウェル領域5内にはN++
ソース、ドレイン6によって構成され6ま たNMO8)ランジスへ空形成されている。
第5図に於いて、N+埋込狽域2を設けることによって
NPN)シンジスタフ0におけるコレクタ抵抗が低減さ
れ、さらに、PMO8部62でP+型ドレイン9の空乏
層が伸びてP−型半導体基板1にパンチスルーすること
、および、P−型半導体基板1側からの空乏層の伸びが
P1型ソース、ドレインにパンチスルーすることがそれ
ぞれ防止される。従って、N+埋埋込職域2Nウェル領
域50とP−型半導体基板1との1田にそれぞれ隣接し
て設けることにより、縦型NPN)ランジスタフ0とP
MO8)ランジスタロ2とが共存できる。
NPN)シンジスタフ0におけるコレクタ抵抗が低減さ
れ、さらに、PMO8部62でP+型ドレイン9の空乏
層が伸びてP−型半導体基板1にパンチスルーすること
、および、P−型半導体基板1側からの空乏層の伸びが
P1型ソース、ドレインにパンチスルーすることがそれ
ぞれ防止される。従って、N+埋埋込職域2Nウェル領
域50とP−型半導体基板1との1田にそれぞれ隣接し
て設けることにより、縦型NPN)ランジスタフ0とP
MO8)ランジスタロ2とが共存できる。
P+埋込領域40をPウェル領域tP−聾半導体懸板1
との間にそれぞれに隣接して設けることによってPウェ
ル領域5とP−型半導体基板1とが電位的に接続され、
さらに製造上でも、Pウェル領域5形成時の引伸ばし拡
散において、P+埋込領域40の吠面への拡散がおこる
ため拡散時間を煙くできる利点がある。
との間にそれぞれに隣接して設けることによってPウェ
ル領域5とP−型半導体基板1とが電位的に接続され、
さらに製造上でも、Pウェル領域5形成時の引伸ばし拡
散において、P+埋込領域40の吠面への拡散がおこる
ため拡散時間を煙くできる利点がある。
以上の構造で、さらに特徴とする点は、Nウェル領域5
0はPウェル領域5に囲まれる様に形成される点である
。
0はPウェル領域5に囲まれる様に形成される点である
。
第6図は、この点を説明するために第5図の構造を平面
的に見た場合の概略図である。但し、説明をわかり易く
するためフィールド酸化膜11、縦型NPNト>ンジス
タ70のPベース層3、Nエミツタ層4、各MO8)ラ
ンジスタのソース、ドレイン、ゲート電極等の各能動素
子を構成する上で当然必要ではあるが、本発明とは直接
関係しない部分は省略した。
的に見た場合の概略図である。但し、説明をわかり易く
するためフィールド酸化膜11、縦型NPNト>ンジス
タ70のPベース層3、Nエミツタ層4、各MO8)ラ
ンジスタのソース、ドレイン、ゲート電極等の各能動素
子を構成する上で当然必要ではあるが、本発明とは直接
関係しない部分は省略した。
第6図から判るように、各Nウェル頭載50は、それぞ
れの領域を囲む様に形成されたPウェル領域5とで作る
PN接合100によって基板とアイソレイションされる
。本実施例のBicMos I、SIでは、チップサ
イズ’125m” とし、Nウェル領域を最少100μ
m!、最大5000μm2としているので、アイソレイ
ション用のPN接合面積はせいぜい50008m2程度
にすぎない。一方、上記規模のLSIを第1図、第2図
に示す従来の構造で製作する場合107μm2の大面積
なPN接合となる。この様に、本実施例ではアイソレイ
7ヨン用のPNl&合面積が実に1/103に縮少でき
良好なアイソレイションが実現されている。
れの領域を囲む様に形成されたPウェル領域5とで作る
PN接合100によって基板とアイソレイションされる
。本実施例のBicMos I、SIでは、チップサ
イズ’125m” とし、Nウェル領域を最少100μ
m!、最大5000μm2としているので、アイソレイ
ション用のPN接合面積はせいぜい50008m2程度
にすぎない。一方、上記規模のLSIを第1図、第2図
に示す従来の構造で製作する場合107μm2の大面積
なPN接合となる。この様に、本実施例ではアイソレイ
7ヨン用のPNl&合面積が実に1/103に縮少でき
良好なアイソレイションが実現されている。
第7図に、本実施例のBicMos LSI の製
造工程の一例を示す。
造工程の一例を示す。
(第7図(a))
P−型シリコン基板1の表面にN++込領域2およびP
+埋込領域40を形成した後、不純物濃度分布がほぼ均
一なN型エピタキシャル層10f:3〜4μm程度形成
する。エピタキシャル層10の表面を酸化して50nm
程度の薄い酸化膜12を形成し、さらに窒化膜(S13
N4) 13を被覆する。次に、この窒化膜13のう
ちN+埋埋込職域2ある部分の窒化膜を除去し、P+埋
込領域40の上の窒化膜は残すように選択的にエツチン
グする。選択エツチングの方法は公知のホトレジスト加
工方法による。次に、公知のイオン打込み法で窒化膜1
3の無い部分にリンをドープする。リンは薄い酸化膜1
2を通過してN型エピタキシャルを蒔1oの表面に打込
まれるが、窒化膜13のある部分では窒化膜13のマス
キングによりドープされない。
+埋込領域40を形成した後、不純物濃度分布がほぼ均
一なN型エピタキシャル層10f:3〜4μm程度形成
する。エピタキシャル層10の表面を酸化して50nm
程度の薄い酸化膜12を形成し、さらに窒化膜(S13
N4) 13を被覆する。次に、この窒化膜13のう
ちN+埋埋込職域2ある部分の窒化膜を除去し、P+埋
込領域40の上の窒化膜は残すように選択的にエツチン
グする。選択エツチングの方法は公知のホトレジスト加
工方法による。次に、公知のイオン打込み法で窒化膜1
3の無い部分にリンをドープする。リンは薄い酸化膜1
2を通過してN型エピタキシャルを蒔1oの表面に打込
まれるが、窒化膜13のある部分では窒化膜13のマス
キングによりドープされない。
(第7図(b))
リンのイオン打込み後、酸化性の雰囲気中で熱処理する
とリンをドープしである表面の酸化膜はさらに厚く成長
するが、窒化膜で被覆されている部分の酸化は起らず、
もとの薄い酸化膜厚を維持する。この方法は、LOGO
8(Local−QxidzatiOnof 5ili
Con)法と呼ばれ部分的に酸化膜全形成する方法とし
て公知である。本実施例では、厚くなる部分14の膜厚
は150nmである。
とリンをドープしである表面の酸化膜はさらに厚く成長
するが、窒化膜で被覆されている部分の酸化は起らず、
もとの薄い酸化膜厚を維持する。この方法は、LOGO
8(Local−QxidzatiOnof 5ili
Con)法と呼ばれ部分的に酸化膜全形成する方法とし
て公知である。本実施例では、厚くなる部分14の膜厚
は150nmである。
次に、窒化膜13を除去しボロンをイオン打込みする。
上述のLOCO8法による局部酸化工程でリンが打込ま
れている部分の酸化膜14を厚くしている゛のでこの部
分ではボロ/が酸化膜中を通過できない。一方、リンが
ドープされてない部分12の酸化膜厚は薄いままでおる
から、この薄い酸化1112を通してボロンがNmエピ
タキシャルj@10の表面に打込まれる。
れている部分の酸化膜14を厚くしている゛のでこの部
分ではボロ/が酸化膜中を通過できない。一方、リンが
ドープされてない部分12の酸化膜厚は薄いままでおる
から、この薄い酸化1112を通してボロンがNmエピ
タキシャルj@10の表面に打込まれる。
(第7図(C))
上記方法でドープしたリン、ボロン@−1oooc〜1
200Cの温度でそれぞれN“及びPゝ埋込唄域2.4
0に遅するまで引伸し拡敢してNウェル領域50、Pウ
ェル領域5を形成する。
200Cの温度でそれぞれN“及びPゝ埋込唄域2.4
0に遅するまで引伸し拡敢してNウェル領域50、Pウ
ェル領域5を形成する。
上述したウェル形成方法によれば、リンがドープされた
部分以外のところはすべてボロンがドー、プされ、本発
明の特徴であるNウェル領域50以外をすべてPウェル
・哄域5とする構造が実現できる。この製造方法は、N
ウェル領域50を位置決めして形成すればPウェル領域
5は位置決めする必要がないことから自己整合法、いわ
ゆる、セルファライy (self−align )法
と呼ぶ。
部分以外のところはすべてボロンがドー、プされ、本発
明の特徴であるNウェル領域50以外をすべてPウェル
・哄域5とする構造が実現できる。この製造方法は、N
ウェル領域50を位置決めして形成すればPウェル領域
5は位置決めする必要がないことから自己整合法、いわ
ゆる、セルファライy (self−align )法
と呼ぶ。
(第7図(d))
次に、再び窒化膜13ftマスクとするLOCO8法を
用いて、Nウェル頭載50、Pウェル領域5の表面でそ
の後にバイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ等
の能動素子が形成される部分(以後この部分をアクディ
プ領域60と記す)以外の領域に1μmの厚さでアイソ
レイション用の厚い酸化膜11を形成する。
用いて、Nウェル頭載50、Pウェル領域5の表面でそ
の後にバイポーラトランジスタ、MOSトランジスタ等
の能動素子が形成される部分(以後この部分をアクディ
プ領域60と記す)以外の領域に1μmの厚さでアイソ
レイション用の厚い酸化膜11を形成する。
(47図(e))
次に、Nウェル領域50の7(面で薄い酸化膜14(膜
厚〜150nm)部分を除去し、NPNトランジスタの
P型ベース層3を熱拡散法またはイオン打込法により深
さ0.6am1層抵抗300Ω/口に形成し、次に、ア
クティブ領域6oの酸化膜を除去して再び良質のゲート
酸化膜7を5゜nmの厚さに形成した後、MOSトラン
ジスタのゲートに用いるポリシリコン層8をCVD(C
hemical Vapour 1)epositio
nl法により0.3μmの厚さに形成してからこのポリ
シリコンIm8をホトレジスト法により所定の形状にエ
ツチング加工した後の状態を示す。
厚〜150nm)部分を除去し、NPNトランジスタの
P型ベース層3を熱拡散法またはイオン打込法により深
さ0.6am1層抵抗300Ω/口に形成し、次に、ア
クティブ領域6oの酸化膜を除去して再び良質のゲート
酸化膜7を5゜nmの厚さに形成した後、MOSトラン
ジスタのゲートに用いるポリシリコン層8をCVD(C
hemical Vapour 1)epositio
nl法により0.3μmの厚さに形成してからこのポリ
シリコンIm8をホトレジスト法により所定の形状にエ
ツチング加工した後の状態を示す。
(第7図(f))
さちに、P型ベース層3の中に縦型NPNトランジスタ
のN1型エミツタ層4と、Pウェル領域5のアクディプ
領域表面にNMOSのソース、ドレイン6、及び、Nウ
ェル穎域50のアクティブ領域表面にPMO8のソース
、ドレイン9を形成する。
のN1型エミツタ層4と、Pウェル領域5のアクディプ
領域表面にNMOSのソース、ドレイン6、及び、Nウ
ェル穎域50のアクティブ領域表面にPMO8のソース
、ドレイン9を形成する。
本実施例では、N++エミッタ14及びNMO8のソー
ス、ドレイン6はそれぞれひ素をイオン打込みによりド
ープし、熱処理により0.4μmと0.3μmの閑さに
形成した。PMO8のソース、ドレイン9はボロンのイ
オン打込み法と熱処理で0.4μmの深さに形成する。
ス、ドレイン6はそれぞれひ素をイオン打込みによりド
ープし、熱処理により0.4μmと0.3μmの閑さに
形成した。PMO8のソース、ドレイン9はボロンのイ
オン打込み法と熱処理で0.4μmの深さに形成する。
(第7図(g))
この後、ハツシペーション膜としてリンガラス15をC
VD法により、0.5μmの厚さに形成し、次に各能動
素子のコンタクト窓を同時に形成する。
VD法により、0.5μmの厚さに形成し、次に各能動
素子のコンタクト窓を同時に形成する。
それぞれコンタクト領域は、エミッタ41、ベース31
、NMO8のソース・ドレイン81、PMO8のソース
・ドレイン91である。
、NMO8のソース・ドレイン81、PMO8のソース
・ドレイン91である。
第8図は、本発明の第2の実施例の断面概略図である。
第5図の第1の実施例と異なるのは、埋込み領域2,4
0の構造であり、N++込領域2以外のところをすべて
P+埋込領域40とし、N++込領域2はP1埋込領域
を囲む様に設けられる。
0の構造であり、N++込領域2以外のところをすべて
P+埋込領域40とし、N++込領域2はP1埋込領域
を囲む様に設けられる。
即ち、Nウェル領域50とN+埋込頌域2とからなるN
型領域をP−型半導体基板1とアイソレイションする場
合、N++込領域2をp”yffl込領域40の中に点
在させる構造とすれば、アイソレイション用のPN接合
を小さい面積にすることができる。
型領域をP−型半導体基板1とアイソレイションする場
合、N++込領域2をp”yffl込領域40の中に点
在させる構造とすれば、アイソレイション用のPN接合
を小さい面積にすることができる。
第9図に、上記の埋込領域構造を形成する製造工程の一
例を示す。基本的には、第7図(a)、(b)の場合と
同様である。
例を示す。基本的には、第7図(a)、(b)の場合と
同様である。
(第9図(a))
まず、P−型シリコン基板1に選択的にアンチモンをド
ープしてN+埋込領賊2を形成する゛。
ープしてN+埋込領賊2を形成する゛。
(第9図(b))
次に窒化膜13をマスクとしてLOCO8法でN++込
領域20部分に厚い酸化膜14を形成し、次にポロンを
イオン打込みし°C1セルファラインでP+埋込領域4
0を形成する。その後、N型エピタキシャル層10を形
成し、第7図(a)以後の工程を経て半導体集積回路装
置が完成する。
領域20部分に厚い酸化膜14を形成し、次にポロンを
イオン打込みし°C1セルファラインでP+埋込領域4
0を形成する。その後、N型エピタキシャル層10を形
成し、第7図(a)以後の工程を経て半導体集積回路装
置が完成する。
本実施例の製造工程によれば、第7図に示す製造工程に
比べて N + 、 P +埋込領域2,40をセルフ
ァライン法で形成するためP+埋込領域40形成用のマ
スクが不要となる。
比べて N + 、 P +埋込領域2,40をセルフ
ァライン法で形成するためP+埋込領域40形成用のマ
スクが不要となる。
嘉10図は本発明の第3の実施例の断面概略図である。
本実施例に於いては、NJエピタキシャル層10の総て
が、Nウェル領域50、Pウェル領域5、N++込領域
2、P+埋込領域40、等の拡散領域になっている。
が、Nウェル領域50、Pウェル領域5、N++込領域
2、P+埋込領域40、等の拡散領域になっている。
本発明の第1.第2.第3の実施例によれば、P″′型
半導体基板の上にN++込領域を介して形成されたNウ
ェル領域が、従来例の様なアインレイション用P1型拡
散層を設けずにP−型半導体基板とアイソレイションで
きるので、上記Nウェル領域内にPMOSトランジスタ
を形成すれば高果4責CMO8LSIが、同じくNPN
トランジスタを形成すれば、N+埋埋込職域存在でコレ
クタ抵抗が小さく、重速のバイポーラ素子が、それぞれ
同一チップ内に共存し、高集積、高速の複合LSIが実
現できる。
半導体基板の上にN++込領域を介して形成されたNウ
ェル領域が、従来例の様なアインレイション用P1型拡
散層を設けずにP−型半導体基板とアイソレイションで
きるので、上記Nウェル領域内にPMOSトランジスタ
を形成すれば高果4責CMO8LSIが、同じくNPN
トランジスタを形成すれば、N+埋埋込職域存在でコレ
クタ抵抗が小さく、重速のバイポーラ素子が、それぞれ
同一チップ内に共存し、高集積、高速の複合LSIが実
現できる。
また、CMO8部分では、ウェル抵抗がN+及び、P+
埋込領域の存在によって小さくなるため、CMOS特有
の寄生サイリスタによるラッチアップ現象を防ぐ効果が
ある。さらに、N++込領域の存在するNウェルである
ため、ウェル層を4<シても、2MO8のドレイン空乏
層がp−Wシリコン基板にバンチスルーすることはない
ので、さらに、NPN)ランジスタの高速化が図れる。
埋込領域の存在によって小さくなるため、CMOS特有
の寄生サイリスタによるラッチアップ現象を防ぐ効果が
ある。さらに、N++込領域の存在するNウェルである
ため、ウェル層を4<シても、2MO8のドレイン空乏
層がp−Wシリコン基板にバンチスルーすることはない
ので、さらに、NPN)ランジスタの高速化が図れる。
本発明の実施例に於いては、PMOSトランジスタとN
MO8)ランジスタとNPN)ランジスタとが同一基板
上に形成されるものを例にして説明した力へこれに限定
されずに、縦型NPN )ランジスタと縦型PNP )
ランジスタ、横型NPN)ランジスタとイ従型PNP)
ランジスタ、ホ灸型[〜PNトランジスタと横型NPN
)ランジスタ、PNPNサイリスタと縦型PNP )ラ
ンジスタ、等の一般的につ゛エル(島)領域が互いに逆
4電型の能動素子が同一基板上に形成される半導体集積
回路装置に本発明は適用できる。
MO8)ランジスタとNPN)ランジスタとが同一基板
上に形成されるものを例にして説明した力へこれに限定
されずに、縦型NPN )ランジスタと縦型PNP )
ランジスタ、横型NPN)ランジスタとイ従型PNP)
ランジスタ、ホ灸型[〜PNトランジスタと横型NPN
)ランジスタ、PNPNサイリスタと縦型PNP )ラ
ンジスタ、等の一般的につ゛エル(島)領域が互いに逆
4電型の能動素子が同一基板上に形成される半導体集積
回路装置に本発明は適用できる。
本発明は、これ等の実施例に限定されることなく本発明
の思想の範囲内で種々の変形が可能である。
の思想の範囲内で種々の変形が可能である。
以上述べた様に本発明によれば、集積度が高く、かつウ
ェル頭載の導電型が異なる能動素子が良好なアイソレイ
ションを行ない得る半4体集積回路装置を侍ることかで
きる。
ェル頭載の導電型が異なる能動素子が良好なアイソレイ
ションを行ない得る半4体集積回路装置を侍ることかで
きる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例であるB、iCMO8LSIの一例金示
す断面図、第2図は従来例である810MO8LSIの
平面概略図、第3図は従来例であるCMOSインバータ
回路を示す図、第4図は従来例である810MO8LS
Iの他の例を示す断面図、第5図は本発明の第1の実施
例であるB i cMo 5LSIの断面図、第6図は
本発明の第1の実施例である810MO8LSIの概略
平面図、第7図は本発明の第1の実施例の製造工程の一
例を示す図、第8図は本発明の第2の実施例である81
0MO8LSIの断面図、第9図は本発明の第2の実施
例の製造工程の一例を示す図、第10図は本発明の第3
の実施例であるBtcMos LSIの断面図である
。 1・・・P−型半導体基板、2・・・N1埋込領域、4
0・・・P1埋込領域、50・・・Nウェル領域、5・
・・Pウェル領域、10・・・N−型エピタキシャル層
。 手続補正書く自発) 特許庁長官若杉和夫殿 事件の表示 昭和57年特許願第 204671 号発明 の 名称
半導体集積回路装置補正をする者 収1との関II 特許出願人 11 所 東京都千代田区丸の内−丁目5番1号名
称(5101株式会社 日 立 製 作 所代表者
三 1)勝 茂 代 理 人 居 所 東京都千代田区丸の内−丁目5番1号及び
発明の詳細な説明の欄。 1、本願明細書の特許請求の範囲の欄を次の様に補正す
る。 「1.第1導電型の半導体基板上に形成される所定の導
電型の不純物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導
体層の表面の所定箇所に形成される第2導電型の第1ウ
エル領域、上記半導体層の表面の上記第1ウエルんで形
成される第1導電型の第2ウエル領域、上記第1ウエル
領域と上記半導体基板との間にそれぞれに隣接しで設け
られ、かつ上記第1ウエル領域よp高不純物濃度の第2
導電型の第1埋込領域、上記第2ウエル領域と上記半導
体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、かつ上記
第2ウエルより高不純物濃度の第1導電型の第2埋込領
域、上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域にそれ
ぞれ形成される半導体素子を具備することを特徴とする
半導体年債回路装置。 2、第1導電型の半導体基板上に形成される所定の導電
型の不純物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導体
層の表面の所定箇所に形成される第2導電型の第1ウエ
ル領域、上記半導体層の表面の上記第1ウエル領域とは
異なる箇所に形成される第1導電型の第2ウエル領域、
上記第1ウエル領域と上記半導体基板との間にそれぞれ
に隣接して設けられ、かつ上記第1ウエル領域より高不
純物a度の第2導電型の第1埋込領域、上記第2ウエル
領域と上記半導体基板との間にそれぞれに接し、上記第
1埋込領設けられ、かつ上記第2ウエル領域より高不純
物濃度の第1導電型の第2埋込領域、。 上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域にそれぞれ
形成される半導体素子を具備することを特徴とする半導
体集積回路装置。 3、特許請求の範囲第1項または第2項に於いて、上記
第1ウエル領域に形成される半導体素子は、縦型バイポ
ーラトランジスタ又は第1導電型MO8)ランジスタで
あり、上記第2ウエル領域に形成される半導体素子は、
第2導電型MO8I−ランジスタであることを特徴とす
る半導体集積回路装置。」2、本願明細書第3頁第4行
から第5行の[ウェル領域の・・・に関する。」を「枠
数の半導体素子を同一基板上の導電型の異なるウェル領
域に形成した半導体集積回路装置に関する。」に補正す
る。 3、本願明細書第3貞第7行の「異なる能動素子」を「
異なる半導体素子」に補正する。 5、本願明細書第7頁第1行から第2行の「等ウェル(
島)・・・形成さ」を「等の複数の半導体素子が同一基
板上の導電型の異なるウェル(島)領域に形成さ」に補
正する。 6、本願明細書第7頁第7行から第9行の「本発明の目
的は・・・行ない得る半」を「本発明の目的は上記欠点
を除去し、複数の半導体素子が同一基板上の異なるウェ
ル(島)領域に形成される場合に、集積度が高く、かつ
高性能の電気的特性、特に良好なアイソレイ7ョンが実
現できる半」に補正する。 7、本願明細書第7頁第17行の「記1ウェル領域を囲
んで」を「第1ウエル領域と接し、かつ上記第1ウエル
領域を囲んで」に補正する。 8、本願明細書第8頁第5行、第9頁第1行、第14頁
第15行、第19頁第13行、第20行第1行の「能動
素子」を「牛導体頻子」に補正する。 9、本願明細書第8頁第18行の「埋込領域を囲んで」
を「埋込領域と接し、かつ上記第1埋込領域を囲んで」
に補正する。 10、本1煩明細書第10頁第14行から第11頁第8
行を次の様に補正する。 「が電位的に接続され、NMOSトランジスタ610基
板電位が固足されて良好な電気的特性が達成できる。さ
らに製造上でも、Pウェル領域5形成時の引伸ばし拡散
において、P+埋込領域400表面への拡散がおこるた
め拡散時間を短くできる利点がある。 50に縦型NPN トランジスタ70、PMOSトラン
ジスタ62等の半導体素子が、そして、導電型の異なる
Pウェル領域5にNMOSトランジスタ61の半導体素
子がそれぞれ同一基板上に実現できる。 以上の構造で、さらに特徴とする点は、Nウェル領域5
0がこれに接するPウェル領域5によって囲まれN“埋
込領域2がP″″埋込領域40によって囲まれる様に形
成される点である。 上記の構造では、Pウェル領域5がNウエルイ 領域50のアイソレタゾヨン層としての動きも兼ねるた
め、第4図の従来例に見られる集積度の欠点が改善でき
る。 さらに、上記構造で良好なアイソレイゾヨンが得られる
点を説明するため、第5図の構造を平面的に見た場合の
概略図を第6図に示す。但し、説明をわかり易くするた
めPウェル領域5とNウェル領域50とのPN接合につ
いてのみ考える。また、フィールド酸化膜11、縦型N
PN)ランジスタフ0のPベース層3、Nエミツタ層4
、各MOSトランジスタのソース、ドレイン、ゲート電
極等の各牛導体素子を構成する上で当然必要ではあるが
、上記の説明の上では直接関係しない部分は省略した。 」11、本願間;rfB 4’第18頁第2行から第5
行を次のル領域50を形成するためのマスク、すなわち
、第7図(a)の工程と第9図(a)の工程で使用する
ホトマスクを共用し、しかも、埋込領域とウェル領域は
それぞれセルファラインによる製造方法る点が構造上の
特長である。製造方法の上ではマスクの低減が利点とな
る。」 12、本願明細書第19頁第12行の「縦型PNPトラ
ンジスタ、等の一般」を[縦型PNP )ランジスク、
抵抗、キャパシタンス等の一般」に補正する。 以上
す断面図、第2図は従来例である810MO8LSIの
平面概略図、第3図は従来例であるCMOSインバータ
回路を示す図、第4図は従来例である810MO8LS
Iの他の例を示す断面図、第5図は本発明の第1の実施
例であるB i cMo 5LSIの断面図、第6図は
本発明の第1の実施例である810MO8LSIの概略
平面図、第7図は本発明の第1の実施例の製造工程の一
例を示す図、第8図は本発明の第2の実施例である81
0MO8LSIの断面図、第9図は本発明の第2の実施
例の製造工程の一例を示す図、第10図は本発明の第3
の実施例であるBtcMos LSIの断面図である
。 1・・・P−型半導体基板、2・・・N1埋込領域、4
0・・・P1埋込領域、50・・・Nウェル領域、5・
・・Pウェル領域、10・・・N−型エピタキシャル層
。 手続補正書く自発) 特許庁長官若杉和夫殿 事件の表示 昭和57年特許願第 204671 号発明 の 名称
半導体集積回路装置補正をする者 収1との関II 特許出願人 11 所 東京都千代田区丸の内−丁目5番1号名
称(5101株式会社 日 立 製 作 所代表者
三 1)勝 茂 代 理 人 居 所 東京都千代田区丸の内−丁目5番1号及び
発明の詳細な説明の欄。 1、本願明細書の特許請求の範囲の欄を次の様に補正す
る。 「1.第1導電型の半導体基板上に形成される所定の導
電型の不純物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導
体層の表面の所定箇所に形成される第2導電型の第1ウ
エル領域、上記半導体層の表面の上記第1ウエルんで形
成される第1導電型の第2ウエル領域、上記第1ウエル
領域と上記半導体基板との間にそれぞれに隣接しで設け
られ、かつ上記第1ウエル領域よp高不純物濃度の第2
導電型の第1埋込領域、上記第2ウエル領域と上記半導
体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、かつ上記
第2ウエルより高不純物濃度の第1導電型の第2埋込領
域、上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域にそれ
ぞれ形成される半導体素子を具備することを特徴とする
半導体年債回路装置。 2、第1導電型の半導体基板上に形成される所定の導電
型の不純物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導体
層の表面の所定箇所に形成される第2導電型の第1ウエ
ル領域、上記半導体層の表面の上記第1ウエル領域とは
異なる箇所に形成される第1導電型の第2ウエル領域、
上記第1ウエル領域と上記半導体基板との間にそれぞれ
に隣接して設けられ、かつ上記第1ウエル領域より高不
純物a度の第2導電型の第1埋込領域、上記第2ウエル
領域と上記半導体基板との間にそれぞれに接し、上記第
1埋込領設けられ、かつ上記第2ウエル領域より高不純
物濃度の第1導電型の第2埋込領域、。 上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域にそれぞれ
形成される半導体素子を具備することを特徴とする半導
体集積回路装置。 3、特許請求の範囲第1項または第2項に於いて、上記
第1ウエル領域に形成される半導体素子は、縦型バイポ
ーラトランジスタ又は第1導電型MO8)ランジスタで
あり、上記第2ウエル領域に形成される半導体素子は、
第2導電型MO8I−ランジスタであることを特徴とす
る半導体集積回路装置。」2、本願明細書第3頁第4行
から第5行の[ウェル領域の・・・に関する。」を「枠
数の半導体素子を同一基板上の導電型の異なるウェル領
域に形成した半導体集積回路装置に関する。」に補正す
る。 3、本願明細書第3貞第7行の「異なる能動素子」を「
異なる半導体素子」に補正する。 5、本願明細書第7頁第1行から第2行の「等ウェル(
島)・・・形成さ」を「等の複数の半導体素子が同一基
板上の導電型の異なるウェル(島)領域に形成さ」に補
正する。 6、本願明細書第7頁第7行から第9行の「本発明の目
的は・・・行ない得る半」を「本発明の目的は上記欠点
を除去し、複数の半導体素子が同一基板上の異なるウェ
ル(島)領域に形成される場合に、集積度が高く、かつ
高性能の電気的特性、特に良好なアイソレイ7ョンが実
現できる半」に補正する。 7、本願明細書第7頁第17行の「記1ウェル領域を囲
んで」を「第1ウエル領域と接し、かつ上記第1ウエル
領域を囲んで」に補正する。 8、本願明細書第8頁第5行、第9頁第1行、第14頁
第15行、第19頁第13行、第20行第1行の「能動
素子」を「牛導体頻子」に補正する。 9、本願明細書第8頁第18行の「埋込領域を囲んで」
を「埋込領域と接し、かつ上記第1埋込領域を囲んで」
に補正する。 10、本1煩明細書第10頁第14行から第11頁第8
行を次の様に補正する。 「が電位的に接続され、NMOSトランジスタ610基
板電位が固足されて良好な電気的特性が達成できる。さ
らに製造上でも、Pウェル領域5形成時の引伸ばし拡散
において、P+埋込領域400表面への拡散がおこるた
め拡散時間を短くできる利点がある。 50に縦型NPN トランジスタ70、PMOSトラン
ジスタ62等の半導体素子が、そして、導電型の異なる
Pウェル領域5にNMOSトランジスタ61の半導体素
子がそれぞれ同一基板上に実現できる。 以上の構造で、さらに特徴とする点は、Nウェル領域5
0がこれに接するPウェル領域5によって囲まれN“埋
込領域2がP″″埋込領域40によって囲まれる様に形
成される点である。 上記の構造では、Pウェル領域5がNウエルイ 領域50のアイソレタゾヨン層としての動きも兼ねるた
め、第4図の従来例に見られる集積度の欠点が改善でき
る。 さらに、上記構造で良好なアイソレイゾヨンが得られる
点を説明するため、第5図の構造を平面的に見た場合の
概略図を第6図に示す。但し、説明をわかり易くするた
めPウェル領域5とNウェル領域50とのPN接合につ
いてのみ考える。また、フィールド酸化膜11、縦型N
PN)ランジスタフ0のPベース層3、Nエミツタ層4
、各MOSトランジスタのソース、ドレイン、ゲート電
極等の各牛導体素子を構成する上で当然必要ではあるが
、上記の説明の上では直接関係しない部分は省略した。 」11、本願間;rfB 4’第18頁第2行から第5
行を次のル領域50を形成するためのマスク、すなわち
、第7図(a)の工程と第9図(a)の工程で使用する
ホトマスクを共用し、しかも、埋込領域とウェル領域は
それぞれセルファラインによる製造方法る点が構造上の
特長である。製造方法の上ではマスクの低減が利点とな
る。」 12、本願明細書第19頁第12行の「縦型PNPトラ
ンジスタ、等の一般」を[縦型PNP )ランジスク、
抵抗、キャパシタンス等の一般」に補正する。 以上
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の半導体基板上に形成される所定の導電
型の不純物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導体
層の表面の所定箇所に形成される第2導電型の第1ウエ
ル領域、上記半導体層の表面の上記第1ウエル領域を囲
んで形成される第1導電型の第2ウエル領域、上記第1
ウエル領域と上記半導体基板との間にそれぞれに隣接し
て設けられ、かつ上記第1ウェル領域よ扱高不純物濃度
の第2導電型の第1埋込領域、上記第2ウエル領域と上
記半導体基板との間にそれぞれに隣接して設けられ、か
つ上記第2ウエルより高不純物濃度の第1導電型の第2
埋込領域、上記第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域
にそれぞれ形成される能動素子を具備することを特徴と
する半導体集積回路装置。 2 第1導電型の半導体基板上に形成される所定の導電
型の不純物濃度分布がほぼ均一な半導体層、上記半導体
層の表面の所定箇所に形成される第24電型の第1ウエ
ル領域、上記半導体層の表面の上記第1ウエル領域とは
異なる箇所に形成される第1導電型の第2ウエル領域、
上記第1ウエル領域と上記半導体基板との間にそれぞれ
に隣接して設けられ、かつ上記第1ウエル領域より高不
純物濃度の第2導電型の第1埋込領域、上記第2ウエル
領域と上記半導体基板との間にそれぞれに隣接し、上記
第1埋込頚域を囲んで設けられ、かつ上記第2ウエル領
域よシ高不純物濃度の第1導電型の第2埋込領域、上記
第1ウエル領域及び上記第2ウエル領域にそれぞれ形成
される能動素子を具備することを%徴とする半導体集積
回路装置。 3、特許請求の範囲z1項または第2項に於いて、上記
第1ウエル領域に形成される能動素子は、縦型バイポー
ラトランジスタ又は第1導電型MOSトランジスタであ
り、上記第2ウエル領域に形成される能動素子は、第2
導電型MO8ト7ンジスタであることを特徴とする半導
体集積回路装置。
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