JPS6058633A - Semiconductor integrated circuit device - Google Patents
Semiconductor integrated circuit deviceInfo
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- JPS6058633A JPS6058633A JP58166620A JP16662083A JPS6058633A JP S6058633 A JPS6058633 A JP S6058633A JP 58166620 A JP58166620 A JP 58166620A JP 16662083 A JP16662083 A JP 16662083A JP S6058633 A JPS6058633 A JP S6058633A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture 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
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/761—PN junctions
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
この発明は、半導体技術さらには半導体集積回路装置に
適用して特に有効な技術に関するもので、たとえば、バ
イポーラ型半導体集積回路における素子の形成に利用し
て有効な技術に関するものであるO
〔背景技術〕
本発明者は、半導体技術、特に、バイポーラ型半導体集
積回路の素子形成技術について以下に述べるような技術
を開発した。[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a technology that is particularly effective when applied to semiconductor technology and also to semiconductor integrated circuit devices. BACKGROUND ART The present inventor has developed the following technology regarding semiconductor technology, particularly technology for forming elements of bipolar semiconductor integrated circuits.
すなわち、通常の小信号用能動素子と高耐圧能動素子と
を共存させて形成するというものである。That is, a normal small signal active element and a high voltage active element are formed together.
しかしかかる技術においては、小信号用能動素子が形成
された領域と高耐圧能動素子が形成された領域とを電気
的に確実に分離することが難しく、これとともに小信号
用能動素子の動作を高速化することも難しいという問題
点が生ずるということが本発明者によってあきらかとさ
れた。However, with this technology, it is difficult to reliably electrically separate the region where the small signal active element is formed and the region where the high voltage active element is formed, and at the same time, the operation of the small signal active element is difficult. The inventors have found that the problem arises that it is also difficult to digitize.
この発明の目的は、小信号用能動素子と高耐圧能動素子
とを電気的に確実に分離した状態で共存させることがで
きる半導体技術を提供するものである。An object of the present invention is to provide a semiconductor technology that allows a small signal active element and a high voltage active element to coexist in a state where they are reliably electrically separated.
また、高耐圧能動素子とともに形成される小信号用能動
素子の動作速度を高めることができるようにした半導体
技術を提供するものである。The present invention also provides a semiconductor technology that can increase the operating speed of a small-signal active element formed together with a high-voltage active element.
さらに、小信号用能動素子としてさらに高速なショット
キーダイオード付トランジスタを形成することができる
半導体技術を提供するものである、さらにまた、高耐圧
能動素子の耐圧をさらに高めることができる半導体技術
を提供することにある。Furthermore, the present invention provides semiconductor technology that enables the formation of even higher-speed Schottky diode-equipped transistors as small-signal active elements, and also provides semiconductor technology that allows the withstand voltage of high-voltage active elements to be further increased. It's about doing.
そのほか、高耐圧能動素子とともに、C3TL(コンプ
リメンタリ・ショットキー・トランジスタ・ロジック)
あるいはIIL(インテグレーテッド・インジェクショ
ン・ロジック)を形成することができる半導体技術を提
供することにある。In addition, along with high-voltage active elements, C3TL (complementary Schottky transistor logic)
Another object of the present invention is to provide a semiconductor technology that can form IIL (Integrated Injection Logic).
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明#I書の記述および添付図面から明らか
になるであろう。The above-mentioned and other objects and novel features of the present invention will become clear from the description of Book #I and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち代表的なものの概扱
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、高耐圧能動素子と小信号用能動素子とが共存
して形成される半導体集積回路装置によって、高耐圧能
動素子の耐圧を高めるとともに、/J%信号用能動素子
の寄生容量を少なくして動作の高速化を図るという目的
を達成するものである。In other words, by using a semiconductor integrated circuit device in which a high voltage active element and a small signal active element coexist, it is possible to increase the voltage resistance of the high voltage active element and reduce the parasitic capacitance of the /J% signal active element. The objective is to speed up the operation.
〔実施例〕
以下、この発明の代表的な実施例を図面を参照しながら
説明する。[Embodiments] Hereinafter, typical embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、図面において同一あるいは相当する部分は同一符
号で示す。In addition, the same or corresponding parts are indicated by the same reference numerals in the drawings.
第1図から第10図までは、この発明に係る半導体集積
回路装置を形成する工程の一実施例を順に示したもので
ある。FIG. 1 to FIG. 10 sequentially illustrate one embodiment of the process of forming a semiconductor integrated circuit device according to the present invention.
まず、第1〜10図に示す工程で形成される半導体集積
回路装置の概要を説明すると、以下のとおりである。First, the outline of the semiconductor integrated circuit device formed by the steps shown in FIGS. 1 to 10 will be explained as follows.
第1−10図に示す工程で形成される半導体集積回路装
置100は、バイポーラ型半導体集積回路装置であって
、そζに形成される素子は、主にバイポーラトランジス
タである。また、高耐圧能動素子としてのバイポーラト
ランジスタQ1および小信号用能動素子としてのバイポ
ーラトランジスタQ2.Q3.Q4.Q5.Q6がそれ
ぞれ同一の半導体基板10に形成される。The semiconductor integrated circuit device 100 formed by the steps shown in FIGS. 1-10 is a bipolar type semiconductor integrated circuit device, and the elements formed therein are mainly bipolar transistors. Also, a bipolar transistor Q1 as a high voltage active element and a bipolar transistor Q2 as a small signal active element. Q3. Q4. Q5. Q6 are respectively formed on the same semiconductor substrate 10.
そして、第11図に示すように、小信号用能動素子はC
3TLやIILなどのデジタル論理回路を構成する。ま
た、高耐圧能動素子は例えば螢光表示管の駆動電圧発生
のために使用される。さらに、小信号用能動素子として
のバイポーラトランジスタQ2 、Q3は、その電極、
具体的にはベースとコレクタとを接続するショットキー
バリヤダイオードが設けられ、これによりそのトランジ
スタQ2 、Q3を飽和させずに高速動作させられるよ
うになっている。As shown in FIG. 11, the small signal active element is C
Configures digital logic circuits such as 3TL and IIL. Further, high voltage active elements are used, for example, to generate driving voltage for fluorescent display tubes. Furthermore, the bipolar transistors Q2 and Q3 as active elements for small signals have their electrodes
Specifically, a Schottky barrier diode is provided to connect the base and collector, which allows the transistors Q2 and Q3 to operate at high speed without saturating them.
次に、各工程について説明する。Next, each process will be explained.
先ず、第1図に示すように、不純物濃度の低いP−型シ
リコン半導体基板lOに部分的に深く堀下げた領域、つ
まりウェル12を形成する。このウェル12は、例えば
水酸化カリウムなどのエツチング液を用いた異方性エツ
チングを利用して形成される。これにより、シリコン基
板lOのへき開面に沿ってエツチングが進行し、該基板
100面に対して約60度の傾斜で堀下げられたウェル
12が形成される。このウェル12が形成された領域a
1には、後述する高耐圧バイポーラトランジスタQ1が
形成される。First, as shown in FIG. 1, a partially deeply dug region, that is, a well 12, is formed in a P-type silicon semiconductor substrate IO having a low impurity concentration. The well 12 is formed by anisotropic etching using an etching solution such as potassium hydroxide. As a result, etching progresses along the cleavage plane of the silicon substrate 10, and a well 12 is formed at an angle of about 60 degrees with respect to the surface of the substrate 100. Area a where this well 12 is formed
1, a high voltage bipolar transistor Q1, which will be described later, is formed.
次に、第2図に示すように、上記基板10に酸素イオン
(あるいは窒素イオン)の打込み、いわゆるイオン・イ
ンプラチージョンを行なう。これにより、基板100表
面から一定性さのところに酸素イオン(あるいは窒素イ
オン)20が打込まれる。打込】すれたイオン20は、
後述するエピタキシャル層50の形成工程後に活性化さ
れて、電気絶縁性の化成層すなわち酸化シリコン層(あ
るいは窒化シリコン層)22を生成する。Next, as shown in FIG. 2, oxygen ions (or nitrogen ions) are implanted into the substrate 10, so-called ion implantation. As a result, oxygen ions (or nitrogen ions) 20 are implanted at a constant location from the surface of the substrate 100. Impression] The ion 20 that has faded is
It is activated after the formation process of an epitaxial layer 50, which will be described later, to form an electrically insulating chemical layer, that is, a silicon oxide layer (or silicon nitride layer) 22.
イオン打込みが終わったならば、第3図に示すように、
能動素子の形成領域al、a2.a3゜a4ごとにn型
不純物30および40を付着させる。いわゆる、デポジ
ションを行なう。このときのn型不純物30.40は、
領域によって拡散係数の異なる2種類のものが使われる
。Once the ion implantation is complete, as shown in Figure 3,
Active element formation areas al, a2. N-type impurities 30 and 40 are deposited every a3° and a4. So-called deposition is performed. The n-type impurity at this time is 30.40,
Two types of materials with different diffusion coefficients are used depending on the region.
第1のn型不純物30としては、拡散係数が小さくて拡
散速度の遅いアンチモンが使用される。As the first n-type impurity 30, antimony, which has a small diffusion coefficient and a slow diffusion rate, is used.
このアンチモンからなるn型不純物30は、上記ウェル
12が形成された領域、っまシ後述する高耐圧バイボー
2トランジスタQlが形成される領域alに選択的に付
着させられる。This n-type impurity 30 made of antimony is selectively deposited on the region where the well 12 is formed and the region al where a high breakdown voltage bibor 2 transistor Ql, which will be described later, is formed.
第2のn型不純物40としては、拡散係数が大きくて拡
散速度の速いリンが使用される。このリンからなるn型
不純物40は、後述する小信号用バイポーラトランジス
タQ2.Q3.Q4.Q5゜Q6が形成される領域a2
.a3+a4に選択的に付着させられる。As the second n-type impurity 40, phosphorus, which has a large diffusion coefficient and a fast diffusion rate, is used. This n-type impurity 40 made of phosphorus is used in a small signal bipolar transistor Q2, which will be described later. Q3. Q4. Area a2 where Q5゜Q6 is formed
.. It is selectively attached to a3+a4.
以上のようにして、2種類のn型不純物30および40
がそれぞれ所定の領域に選択的に付着させられたならば
、第4図に示すように、上記半導体基板10の上に低不
純物濃度のn−型シリコンによるエピタキシャル層50
を形成する。As described above, two types of n-type impurities 30 and 40
are selectively deposited in predetermined regions, an epitaxial layer 50 of n-type silicon with a low impurity concentration is formed on the semiconductor substrate 10, as shown in FIG.
form.
この後、第2図の工程にて打込まれた酸素イオン(ある
いは窒素イオン)が活性化されて、電気絶縁層をなす化
成層を生成する。この化成層は、具体的には、酸化シリ
コン(あるいは窒化シリコン)層22である。Thereafter, the oxygen ions (or nitrogen ions) implanted in the step shown in FIG. 2 are activated to form a chemical layer forming an electrically insulating layer. Specifically, this chemical layer is a silicon oxide (or silicon nitride) layer 22.
また、第3図の工程にて選択的に付着させられた2種類
のn型不純物30および40がそれぞれエピタキシャル
層50の底部から表面に向けて拡散する。Further, the two types of n-type impurities 30 and 40 selectively deposited in the step shown in FIG. 3 are each diffused from the bottom of the epitaxial layer 50 toward the surface.
このとき、第5図に示すように、拡散係数の小さな第1
のn型不純物30は、ウェル12の底から大きく湧き上
がらず、その底部に這うよ5な形で拡散し、該領域a1
におけるエピタキシャル層500面方向の導電性を高め
るためのn 型埋込層32となる。At this time, as shown in Figure 5, the first
The n-type impurity 30 does not rise significantly from the bottom of the well 12, but diffuses in a crawling manner to the bottom of the well 12, and is diffused in the region a1.
This serves as an n-type buried layer 32 for increasing the conductivity in the plane direction of the epitaxial layer 500.
また、拡散係数の大きな第2のn型不純物40は、上記
領域a2.a3.a4におけるエピタキシャル層50の
底からその表面に向けて大きく勿き上がるような形で拡
散する。その拡散はエピタキシャル層500表面まで達
する。これによシ、エピタキシャル層50の底部から表
面に向かってn型不純物の濃度勾配ができる。つまシ、
エピタキシャル層50の底部から表面に行くにしたがっ
て濃度が低くなるn型不純物の拡散領域42が形成され
る。この場合、その濃度の分布状態は、エピタキシャル
層50の底部における濃度が、該エピタキシャルR50
の導電性を高めるのに十分なの度となるとともに、該エ
ピタキシャル層50の表面部の濃度が、後述するショッ
トキーバリヤダイオードが形成されるのに適した濃度と
なるように、制御される。この制御は、不純物の付着量
。Further, the second n-type impurity 40 having a large diffusion coefficient is contained in the region a2. a3. It diffuses in a large upward direction from the bottom of the epitaxial layer 50 at a4 toward its surface. The diffusion reaches the surface of the epitaxial layer 500. This creates a concentration gradient of n-type impurities from the bottom of the epitaxial layer 50 toward the surface. Tsumashi,
An n-type impurity diffusion region 42 whose concentration decreases from the bottom to the surface of the epitaxial layer 50 is formed. In this case, the concentration distribution state is such that the concentration at the bottom of the epitaxial layer 50 is
The concentration at the surface of the epitaxial layer 50 is controlled such that the concentration is sufficient to increase the conductivity of the epitaxial layer 50, and the concentration is suitable for forming a Schottky barrier diode, which will be described later. This control is based on the amount of impurities attached.
拡散温度、拡散時間などによって行なうことができる。This can be done by changing the diffusion temperature, diffusion time, etc.
この後、p+型型数散層よる分離層60を形成する。こ
れにより、各素子が形成される領域al。Thereafter, a separation layer 60 made of a p+ type scattered layer is formed. As a result, the area al where each element is formed.
a2.a3.a4を横方向から分離する。a2. a3. Separate a4 from the lateral direction.
続いて、第6図に示すように、高耐圧ノくイボーラトラ
ンジスタQ1が形成される領域a1のエピタキシャル層
50にn+型型数散層形成する。このn++散層70は
、上記n+型埋込屑32に達するように形成される、こ
れにより、そのn 型拡散層70は、後述する高耐圧ノ
;イボーラトランジスタQ1のコレクタ接続用拡散層と
して機能する。Subsequently, as shown in FIG. 6, an n+ type scattered layer is formed in the epitaxial layer 50 in the region a1 where the high breakdown voltage Ibora transistor Q1 is to be formed. This n++ diffusion layer 70 is formed so as to reach the n+ type buried waste 32, so that the n type diffusion layer 70 can be used as a collector connection diffusion layer of a high breakdown voltage transistor Q1, which will be described later. Function.
なお、上記分離層60とn++拡散N7°は熱拡散によ
り同時に形成することができる。Note that the separation layer 60 and the n++ diffusion N7° can be formed simultaneously by thermal diffusion.
この次に、第7図に示すように、上記分PIt、層60
で分離された各領域al 、a2.a3.a4にp散拡
散層80をそれぞれ選択的に形成する。Next, as shown in FIG.
Each region al, a2. a3. A p-diffusion layer 80 is selectively formed on a4.
さらに、第8図に示すように、各領域al、a2゜a3
r a4にn+型型数散層82それぞれ選択的に形成
する。Furthermore, as shown in FIG. 8, each area al, a2°a3
An n+ type scattering layer 82 is selectively formed on each of ra4.
次に、バイポーラトランジスタQ2 、Q3のベースB
2 、B3の領域とコレクタC23の領域とに跨がる部
分に金属シリサイド90t−形成する。Next, the bases B of bipolar transistors Q2 and Q3
2. Metal silicide 90t- is formed in a portion spanning the B3 region and the collector C23 region.
このとき、前述したように、この金属シリサイド90が
形成されるエピタキシャル層500表面部のn型不純物
濃度が、ショットキーダイオードを形成するのに適した
濃度となっている。このため、その2つのトランジスタ
Q2 、Q3はそれぞれ、ベースからコレクタにかけて
ショットキーバリヤダイオードが接続された、いわゆる
ショットキーダイオード付のトランジスタとなる。At this time, as described above, the n-type impurity concentration in the surface portion of the epitaxial layer 500 where the metal silicide 90 is formed is a concentration suitable for forming a Schottky diode. Therefore, each of the two transistors Q2 and Q3 becomes a so-called transistor with a Schottky diode, in which a Schottky barrier diode is connected from the base to the collector.
これによシ、第10図に示すように、領域alには、高
耐圧のnpn型バイポーラトランジスタQ1が、領域a
2にはコレクタC23が共通接続された2つのnpn型
シロットキーバリャダイオード付バイポーラトランジス
タQ2.Q3が、領域a3にはpnp型のラテラルバイ
ポーラトランジスタQ4が、そして領域a4にはIIL
を構成するpnp型とnpn型のバイポーラトランジス
タQ5 、Q6がそれぞれに形成された半導体集積回路
装置100が得られる。Accordingly, as shown in FIG. 10, a high voltage npn bipolar transistor Q1 is placed in the area
2 are two npn type bipolar transistors Q2.2 with a sirot-key barrier diode, whose collectors C23 are commonly connected. Q3 is a pnp lateral bipolar transistor Q4 in region a3, and IIL is in region a4.
A semiconductor integrated circuit device 100 is obtained in which pnp type and npn type bipolar transistors Q5 and Q6 are respectively formed.
第11図は、第10図に示すトランジスタQl〜Q6が
構成する回路を示す。同図に示すように、上記半導体集
積回路装置100には、高耐圧バイポーラトランジスタ
Q1とともに、C3TLやIILなどのデジタル論理回
路が共存して形成さhている。C3TLは、上述したよ
うに、ンヨットキーバリャダイオードによって高速動作
が可能になりている。ま九、IILは集積密度の高い論
理回路を構成する。FIG. 11 shows a circuit constituted by transistors Ql to Q6 shown in FIG. 10. As shown in the figure, in the semiconductor integrated circuit device 100, digital logic circuits such as C3TL and IIL are formed together with a high voltage bipolar transistor Q1. As mentioned above, the C3TL is capable of high-speed operation due to the Nyoyoto key barrier diode. (9) IIL constitutes a logic circuit with high integration density.
なお、@10図および第11図において、CI。In addition, in @Figure 10 and Figure 11, CI.
B1.B1は高耐圧バイポーラトランジスタQ1ノコレ
クタ、ベース、エミッタを示す。tた、B2゜B3.B
2.B3は、シロットキーバリャダイオード付バイポー
ラトランジスタQ2 、Q3のベース、エミッタを示す
。023はその2つのトランジスタQ2.Q3の共通コ
レクタを示す。この共通コレクタC23には、トランジ
スタQ4からなる負荷が接続される。C4,B4.B4
はその負荷トランジスタQ4のコレクタ、ベース、エミ
ッタを示す。トランジスタQ2.Q3.Q4によってC
3TLが構成される。B1. B1 indicates the collector, base, and emitter of the high voltage bipolar transistor Q1. t, B2゜B3. B
2. B3 indicates the base and emitter of bipolar transistors Q2 and Q3 with Shirotsky barrier diodes. 023 are the two transistors Q2. The common collector of Q3 is shown. A load consisting of a transistor Q4 is connected to this common collector C23. C4, B4. B4
indicate the collector, base, and emitter of the load transistor Q4. Transistor Q2. Q3. C by Q4
3TL is configured.
また、トランジスタQ5.Q6はIILを構成する。I
NJはインジェクタ、Aは論理入力(ベース)を示す。Also, transistor Q5. Q6 constitutes IIL. I
NJ indicates an injector, and A indicates a logic input (base).
C61、C62,C63はマルチコレクタ出力であって
、n 拡散層82によって形成されてbる。C61, C62, and C63 are multi-collector outputs, which are formed by the n diffusion layer 82.
さて、以上のようにして形成さhた半導体年債回路装置
100では、先ず、領域a1の高耐圧バイポーラトラン
ジスタQ1のコレクタ埋込層32が拡散係数の小さなア
ンチモンを用いて形成されている。このため、その埋込
層32より上のエピタキシャル層50における不純物濃
度を比較的低く押えることができるようになっている。Now, in the semiconductor bond circuit device 100 formed as described above, first, the buried collector layer 32 of the high voltage bipolar transistor Q1 in the region a1 is formed using antimony having a small diffusion coefficient. Therefore, the impurity concentration in the epitaxial layer 50 above the buried layer 32 can be kept relatively low.
これにより、p型拡散層80とエピタキシャル層50と
の接合面から生じる空乏層を広が9やすくすることがで
きる。これとともに、この領域a1に形成したウェル1
2が上記空乏層の広が#)を助け、これにより該領域a
lに形成されたバイポーラトランジスタQlは非常に大
きな耐圧をもつことができる。さらに、該領域a1では
、コレクタ領域となるエピタキシャル層50と半導体基
板1oとの間に、前述した酸化シリコン(あるいは窒化
シリコン)層22かうなる電気絶縁層が介在している。Thereby, the depletion layer generated from the junction surface between the p-type diffusion layer 80 and the epitaxial layer 50 can be spread easily. Along with this, the well 1 formed in this area a1
2 helps spread the depletion layer #), thereby causing the region a
The bipolar transistor Ql formed in I can have a very large breakdown voltage. Further, in the region a1, an electrically insulating layer such as the silicon oxide (or silicon nitride) layer 22 described above is interposed between the epitaxial layer 50 serving as the collector region and the semiconductor substrate 1o.
これによシ、上記高耐圧バイポーラトランジスタQ1は
、その耐圧がさらに大幅に高められている。As a result, the withstand voltage of the high voltage bipolar transistor Q1 is further increased significantly.
これとともに、その酸化シリコン(あるいは窒化シリコ
ン)からなる電気絶縁層は、トランジスタQ1のコレク
タCIに寄生する並列容量を小さくするようにも作用す
る。これによシ、該トランジスタQ1はその動作速度も
高められるようになっている。At the same time, the electrical insulating layer made of silicon oxide (or silicon nitride) also acts to reduce the parallel capacitance parasitic to the collector CI of the transistor Q1. Accordingly, the operating speed of the transistor Q1 can also be increased.
次に、小信号用能動素子としてのバイポーラトランジス
タQ2〜Q6が形成される領域a2.a3゜C4につい
て、この場合も、コレクタC2,C3゜C4あるいはベ
ースB4などの電極色域となるエピタキシャル層50が
上記酸化シリコン(あるいは窒化シリコン)層22によ
って縦方向からも分離されている。このため、上記高耐
圧バイポーラトランジスタQ1からの電気的な隔離が確
実に行なわれるとともに、上記エピタキシャル層50と
上記半導体基板10との間に寄生する並列容量を、pn
接合だけによる分離の場合に比べて、大幅に小さくする
ことができる。そしてこれにより、小信号用バイポーラ
トランジスタQ2〜Q6の動作速度を大幅に高めること
ができる。さらに、上記エピタキシャルi50の表面部
におけるn型不純物の濃度が、比較的拡散係数の大きな
n現不純物の下からの湧き上がり拡散によって、金属シ
リサイド90によるショットキーバリヤダイオードを形
成するのに適した濃度となっている。これとともに、エ
ピタキシャル層500表面部よりも下へ行くほど、上記
n型不純物の濃度が高くなるため、該部分での電気抵抗
は低くすることができる。これにより、例えば上記金属
シリサイド90によるショットキーバリヤダイオードと
トランジスタQ2sQ3との間にそれぞれ等測的に介在
する抵抗を小さくすることができ、このことがトランジ
スタQ2゜Q3などに寄生する時定数を小さくして、そ
の動作速度をさらに高めるように作用する。Next, a region a2. Regarding a3°C4, in this case as well, the epitaxial layer 50 serving as the electrode color gamut of collectors C2, C3°C4, base B4, etc. is separated also in the vertical direction by the silicon oxide (or silicon nitride) layer 22. Therefore, electrical isolation from the high voltage bipolar transistor Q1 is ensured, and the parasitic parallel capacitance between the epitaxial layer 50 and the semiconductor substrate 10 is reduced by pn
The size can be significantly reduced compared to the case of separation only by bonding. As a result, the operating speed of the small-signal bipolar transistors Q2 to Q6 can be significantly increased. Furthermore, the n-type impurity concentration in the surface portion of the epitaxial i50 is adjusted to a concentration suitable for forming a Schottky barrier diode using the metal silicide 90 due to upwelling and diffusion of the n-type impurity having a relatively large diffusion coefficient from below. It becomes. At the same time, since the concentration of the n-type impurity increases as it goes below the surface of the epitaxial layer 500, the electrical resistance at this portion can be lowered. As a result, it is possible to reduce the resistance that is equimetrically interposed between the Schottky barrier diode made of the metal silicide 90 and the transistors Q2sQ3, which reduces the parasitic time constants of the transistors Q2, Q3, etc. This acts to further increase its operating speed.
(1)エピタキシャル層と半導体基板との間に電気絶縁
層を介在させることにより、高耐圧能動素子とともに形
成される小信号用能動素子の動作速度を高めることがで
きるという効果が得られる。(1) By interposing an electrically insulating layer between the epitaxial layer and the semiconductor substrate, an effect can be obtained that the operating speed of a small signal active element formed together with a high breakdown voltage active element can be increased.
(2)半導体基板に部分的に深く堀下げた領域を形成し
、この領域に高耐圧能動素子を形成し、他σ)領域に小
信号用能動素子を形成することにより、小信号用能動素
子と高耐圧能動素子とを電気的に確実に分離した状態で
共存させることができるという効果が得られる。(2) By forming a partially deeply dug region in the semiconductor substrate, forming a high breakdown voltage active element in this region, and forming a small signal active element in the other σ) region, a small signal active element can be formed. This has the effect that the active element and the high voltage active element can coexist in a state where they are reliably electrically separated.
(3)エピタキシャル層にその底部から湧き上がって拡
散された拡散領域を形成することにより、小信号用能動
素子としてさらに高速なショットキー付バイポーラトラ
ンジスタを形成することができるという効果が得られる
。(3) By forming a diffusion region rising up from the bottom of the epitaxial layer and being diffused, it is possible to form an even faster Schottky bipolar transistor as a small signal active element.
(4)エピタキシャル層と半導体基板との間に電気絶縁
層を介在させることにより、高耐圧能動素子の耐圧をさ
らに高めることができるという効果力(得られる。(4) By interposing an electrically insulating layer between the epitaxial layer and the semiconductor substrate, it is possible to further increase the breakdown voltage of the high breakdown voltage active element.
上記(1)〜(4)により、さらに高耐圧能動素子とと
もに、C3TLあるいはIILを形成することができる
という相乗効果が得られる。The above (1) to (4) provide a synergistic effect in that a C3TL or IIL can be formed together with a high breakdown voltage active element.
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
具体的に説明したが、この発明は上記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更
可能であることはいうまでもない。例えば上記能動素子
は電界効果トランジスタであってもよい。′また、本実
施例ではB2゜B3.B4の領域にリンのみをデポジッ
トしているが、前記各領域にリンとアンチモンの両方を
デポジットしてもよい。この場合、アンチモンは拡散速
度が遅いため、基板とエピタキシャル層との間にn 埋
込層を形成することになり、トランジスタQ2 、C3
のコレクターシリーズ抵抗をさらに小さくすることがで
き、その動作速度をさらに高められる。さらに、トラン
ジスタQ 2 t Q aのコレクタ直下に、高耐圧用
トランジスタのコレクタ接続用n 拡散70の形成と同
時に上記埋込層に達するn 拡散層を形成すれば、効果
はさらに著しくなる。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on examples, it goes without saying that this invention is not limited to the above-mentioned examples, and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, the active element may be a field effect transistor. 'Also, in this embodiment, B2°B3. Although only phosphorus is deposited in the region B4, both phosphorus and antimony may be deposited in each region. In this case, since antimony has a slow diffusion rate, an n buried layer is formed between the substrate and the epitaxial layer, and the transistors Q2 and C3
The collector series resistance can be further reduced and its operating speed can be further increased. Furthermore, if an n diffusion layer reaching the buried layer is formed immediately below the collector of the transistor Q 2 t Q a at the same time as the n diffusion 70 for connecting the collector of the high voltage transistor is formed, the effect will be even more remarkable.
以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるデジタル論理回路の
素子形成技術に適用した場合について説明したが、それ
に限定されるものではなく、例えば、アナログ回路にお
ける素子形成技術などにも適用できる。少なくとも高耐
圧能動素子と小信号用能動素子とが共存して形成される
構成のものには適用できる。The above explanation has mainly been about the application of the invention made by the present inventor to the technology for forming elements of digital logic circuits, which is the background field of application, but the invention is not limited thereto. It can also be applied to device formation technology, etc. The present invention is applicable to at least structures in which high-voltage active elements and small-signal active elements are formed together.
第1図はこの発明に係る半導体集積回路装置の形成工程
の初期の段階を示す断面図、
第2図は酸素イオンあるいは窒素イオンの打込み工程を
示す断面図、
第3図は不純物の付着工程を示す断面図、第4図はエピ
タキシャル層形成の状態を示す断面図、
第5図は分離層拡散の状態を示す断面図、第6図はコレ
クタ接続用の拡散層を形成した状態を示す断面図、
第7図はバイポーラトランジスタ形成のためのp型拡散
層を形成した状態を示す断面図、第8図はバイポーラト
ランジスタ形成のためのn+型型数散層形成した状態を
示す断面図、第9図はショットキーバリヤダイオード形
成のための金属シリサイドを形成した状態を示す断面図
、
第10図は最終工程段階の状態を示す断面図、第11図
は第10図に示される素子の状態を示す回路図である。
10・・・p−型シリコン半導体基板、12・・・部分
的に深く堀下げた領域(ウェル)、20・・・酸素イオ
ン(−1,たけ窒素イオン)、22・・・電気絶縁R(
化成層(酸化シリコンまたは窒化シリコン) ) 、3
0・・・nff1不純物(アンチモン)、40・・・n
型不純物(リン)、32・・・n型不純物拡散層(埋込
層)、42・・・n型不純物拡散領域、50・・・n−
型エピタキシャル層、60・・・p++分離層、70・
・・n+型コレクタ接続用拡散層、80・・・p型拡散
層、82・・・n+型型数散層90・・・金属シリサイ
ド、100・・・半導体集積回路装置、al・・・高耐
圧能動素子(バイポーラトランジスタ)の形成領域、B
2・・・小信号用能動素子(バイポーラトランジスタ)
の形成領域(ショットキー・トランジスタの形成領域)
、B3・・・小信号用能動素子(横型バイポーラトラン
ジスタ)の形成領域、B4・・・小信号用能動素子(I
IL用バイポーラトランジスタ)の形成領域、C1・・
・高耐圧バイポーラトランジスタのコレク久B1・・・
高耐圧バイポーラトランジスタのペース、El・・・高
耐圧バイポーラトランジスタのエミッタ、C23・・・
デュアル・ショットキートランジスタの共通コレクタ、
B2.B3・・・ショットキーバリヤトランジスタのペ
ース、B2 、B3・・・ショットキーバリヤトランジ
スタのエミッタ、C3TL・・・コンプリメンタリ・シ
ョットキー・トランジスタ・ロジック、IIL・・・イ
ンテグレーテッド・インジェクション・ロジック、IN
J・・・IILのインジェクタ、A・・・IILの論理
入力(ペース)。FIG. 1 is a cross-sectional view showing the initial stage of the process for forming a semiconductor integrated circuit device according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view showing the oxygen ion or nitrogen ion implantation process, and FIG. 3 is the impurity deposition process. 4 is a sectional view showing the state of epitaxial layer formation, FIG. 5 is a sectional view showing the state of separation layer diffusion, and FIG. 6 is a sectional view showing the state of forming a diffusion layer for collector connection. , FIG. 7 is a cross-sectional view showing a state in which a p-type diffusion layer is formed for forming a bipolar transistor, FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state in which an n + type diffused layer is formed for forming a bipolar transistor, and FIG. The figure is a cross-sectional view showing the state in which metal silicide has been formed to form a Schottky barrier diode, Figure 10 is a cross-sectional view showing the state at the final process stage, and Figure 11 shows the state of the element shown in Figure 10. It is a circuit diagram. 10...p-type silicon semiconductor substrate, 12...partially deeply dug region (well), 20...oxygen ion (-1, nitrogen ion), 22...electrical insulation R (
Chemical layer (silicon oxide or silicon nitride), 3
0...nff1 impurity (antimony), 40...n
type impurity (phosphorus), 32... n-type impurity diffusion layer (buried layer), 42... n-type impurity diffusion region, 50... n-
type epitaxial layer, 60...p++ separation layer, 70.
...n+ type collector connection diffusion layer, 80...p type diffusion layer, 82...n+ type scattering layer 90...metal silicide, 100...semiconductor integrated circuit device, al...high Formation region of voltage-resistant active element (bipolar transistor), B
2...Small signal active element (bipolar transistor)
Formation area (Schottky transistor formation area)
, B3...Formation region of small signal active element (horizontal bipolar transistor), B4...Small signal active element (I
Bipolar transistor for IL) formation region, C1...
・High voltage bipolar transistor collector B1...
Pace of high voltage bipolar transistor, El... Emitter of high voltage bipolar transistor, C23...
Common collector of dual Schottky transistors,
B2. B3...Pace of Schottky barrier transistor, B2, B3...Emitter of Schottky barrier transistor, C3TL...Complementary Schottky transistor logic, IIL...Integrated injection logic, IN
J...IIL injector, A...IIL logic input (pace).
Claims (1)
に、J−信号用能動素子と高耐圧能動素子とが共存して
形成される半導体集積回路装置であって、上記エピタキ
シャル層と上記半導体基板との間に電気絶縁層を介在さ
せたことを特徴とする半導体集積回路装置。 2、上記半導体基板に部分的に深く堀下げた領域を形成
し、この領域に上記高耐圧能動素子を形成し、他の領域
に小信号用能動素子を形成してなることを特徴とする特
許請求の範囲第1項記載の半導体集積回路装置。 3、上記エピタキシャル層の少なくとも素子が形成され
る領域と上記半導体基板との間に電気絶縁層を介在させ
るとともに、この電気絶縁層が化成層からなることを特
徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の半導
体集積回路装置。 4゜上記半導体基板と上記エピタキシャル層がそれぞれ
結晶シリコンからなり、上記エピタキシャル層の少なく
とも素子が形成される領域と上記半導体基板との間に酸
化シリコンまたは窒化シリコンの層を介在させたことを
特徴とする特許請求の範囲第1項から第3項までのいず
れかに記載の半導体集積回路装置。 5、上記小信号用能動素子が形成される領域内において
、上記エピタキシャル層に導電性を増すための不純物を
拡散させるとともに、この不純物拡散濃度が上記エピタ
キシャル層の底部から表面に行くにしたがって低下して
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項から@4項
までのいずれかに記載の半導体集積回路装置。 6、上記小信号用能動素子としてバイポーラトランジス
タが形成される領域内において、上記ノ(イボーラトラ
ンジスタの電極に跨がる部分となるエピタキシャル層の
表面部に、ショットキーバリヤダイオードが形成されて
いることを特徴とする特許請求の範囲第1項から第5項
までのいずれかに記載の半導体集積回路装置。 7、上記小信号用能動素子としてバイポーラトランジス
タが形成される領域内において、上記バイポーラトラン
ジスタのX極に跨がる部分のエピタキシャル層の表面部
に金属シリサイドが形成されている一方、上記エピタを
シャル層に導電性を増すだめの不純物が拡散され、この
不純物の拡散濃度が上記エピタキシャル層の底部から表
面に行くにしたがって低下し、さらに上記表面部におけ
る濃度が、上記金属シリサイドがショットキーバリヤダ
イオードを形成できる濃度となっていることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項から第6項までのいずれかに記
載の半導体集積回路装置。 8、上記小信号用能動素子が形成される領域と上記高耐
圧能動素子が形成される領域とにそれぞれ、エピタキシ
ャル層の導電性を増すための不純物を該エピタキシャル
層の低部から表面に向けて拡散させるとともに、上記小
信号用能動素子が形成さiする領域での拡散不純物の拡
散係数を、上記高耐圧能動素子が形成される領域での拡
散不純物の拡散係数よシも、大きくしたことを特徴とす
る特許請求の範囲第1項から第7項までのいずれかに記
載の半導体集積回路装置。[Scope of Claims] 1. A semiconductor integrated circuit device in which a J-signal active element and a high breakdown voltage active element are formed coexisting in an epitaxial layer formed on the semiconductor integrated circuit device, wherein the epitaxial layer A semiconductor integrated circuit device characterized in that an electrically insulating layer is interposed between the semiconductor substrate and the semiconductor substrate. 2. A patent characterized in that a partially deeply dug region is formed in the semiconductor substrate, the high voltage active element is formed in this region, and a small signal active element is formed in another region. A semiconductor integrated circuit device according to claim 1. 3. Claim 1, characterized in that an electrical insulating layer is interposed between at least a region of the epitaxial layer where an element is formed and the semiconductor substrate, and the electrical insulating layer is made of a chemical conversion layer. Or the semiconductor integrated circuit device according to item 2. 4. The semiconductor substrate and the epitaxial layer are each made of crystalline silicon, and a layer of silicon oxide or silicon nitride is interposed between at least a region of the epitaxial layer where an element is formed and the semiconductor substrate. A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 3. 5. In the region where the small signal active element is formed, an impurity for increasing conductivity is diffused into the epitaxial layer, and the impurity diffusion concentration decreases from the bottom to the surface of the epitaxial layer. A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 4, characterized in that: 6. In the region where the bipolar transistor is formed as the small signal active element, a Schottky barrier diode is formed on the surface of the epitaxial layer that spans the electrode of the Ibora transistor. 7. A semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 5. 7. In a region where a bipolar transistor is formed as the small signal active element, the bipolar transistor Metal silicide is formed on the surface of the epitaxial layer that spans the X pole of the epitaxial layer, while an impurity to increase the conductivity is diffused into the epitaxial layer, and the diffusion concentration of this impurity becomes higher than that of the epitaxial layer. The concentration decreases from the bottom to the surface of the metal silicide, and the concentration at the surface is such that the metal silicide can form a Schottky barrier diode. 8. The semiconductor integrated circuit device according to any one of the preceding paragraphs. 8. A layer for increasing the conductivity of the epitaxial layer is formed in the region where the small signal active element is formed and the region where the high voltage active element is formed, respectively. The impurity is diffused from the lower part of the epitaxial layer toward the surface, and the diffusion coefficient of the diffused impurity in the region where the small signal active element is formed is changed from that in the region where the high breakdown voltage active element is formed. The semiconductor integrated circuit device according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the diffusion coefficient of diffusion impurities is also increased.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP58166620A JPS6058633A (en) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | Semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP58166620A JPS6058633A (en) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | Semiconductor integrated circuit device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6058633A true JPS6058633A (en) | 1985-04-04 |
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ID=15834671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP58166620A Pending JPS6058633A (en) | 1983-09-12 | 1983-09-12 | Semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6058633A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1993003498A1 (en) * | 1991-08-08 | 1993-02-18 | Siemens Aktiengesellschaft | Integrated circuit with at least one insulated component |
US5432376A (en) * | 1986-10-01 | 1995-07-11 | Consorzio Per La Ricera Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Semiconductor devices containing power and control transistors |
EP0721211A2 (en) * | 1988-02-08 | 1996-07-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
US5597742A (en) * | 1991-04-17 | 1997-01-28 | Consorzio Per La Ricerca Sulla Microelettronica Nel Mezzogiorno | Semiconductor device and method |
-
1983
- 1983-09-12 JP JP58166620A patent/JPS6058633A/en active Pending
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