JPS607770A - 半導体装置 - Google Patents

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】 本発明はプレーナ構造のトランジスタに関するものであ
る。

従来のプレーナ溝道のトランジスタはコレクタ領域とし
て機能する一導電型半導体領域に表面から他の導電型の
不純物を導入してベース領域音形成し、このベース領域
内に一導電型の不純物全尋人してエミッタ領域を形成し
ていた。かかるトランジスタの耐圧は逆バイアス電圧の
かかるベース・コレクタ接合の耐圧で決まる。逆バイア
ス電圧のかかったベース・コレクタ接合では空乏層は主
にコレクタ側に広がる。この空乏層の広がりはトランジ
スタが形成されている半導体基体表面の可動イオンによ
り影響を受け、局部的に広が９の小さな部分が生じ、こ
の部分で耐圧が一番小さくなる。この可動イオンは外部
から侵入するものであり、侵入した可すガイオンの量お
よび分布により耐圧は大きくバラツクこととなる。

この可動イオンによる空乏層の広がりの不均一性をなく
すために、ベース・コレクタ接合の周囲のコレクタ層上
に金属配線による等電位環を設けることも行なわれてい
る。かかる構造によると、等電位環直下での空乏層の形
成は抑制式れるので、空乏層の広〃りはベース・コレク
タ接合から一様な距離となるので、耐圧のバラツキの少
いトランジスタが得られる。しかしながら、かかる等電
位環はベース領域の全周に設けられるため、ベース電極
およびエミッタ電極を金属配線によって等電位環の外部
にと９出すためには金Ｐ；配籾の多層配線が必要となる
。この多層配線構造の導入は製造工程を著るしく増加す
る上、製造歩留りを下げてしまう。更に、等電位環と他
の金属配線間に水分が侵入した場合、容易に放電現象を
起して耐圧を劣化した９、金属配線の溶解による特性劣
化や素子破壌ヲ生じることがある。

本発明の目的は金属配線による多層配線ヲ用いることな
く、しかも製造容易で信頼性の高い等電位環をもった半
導体装置を得ることにある。

本発明によれば、−導電型の半導体領域内に他の導電型
の領域を有し、この半導体領域上に他の導電型の領域ｆ
：実質的に凹んでこの半導体領域と同電位に維持きれた
多結晶半尋体Ｊ音？絶縁物層を介して設けた半導体装置
を得る。この多結晶半導体層は表面酸化してその上に金
属配線層全容易に形成１〜得るので、金属配線層の多Ｊ
・Ｊ配縁構造を用いることなく、簡単に他導電型領域を
実質的にとシ囲む多結晶半導体層の内側の電極を金属配
線層で外側に取り出すことができる。捷た多結晶半導体
層は表面酸化で容易に外表面を絶縁膜で被覆できるので
水分が半導体装置表面に付着しても、多結晶半導体層と
他の金属配線間で放電現象をおこすことがない。

次に、図面を参照し７て、本発明をより詳細に説明する
。

第１図は従来のトランジスタを示すもので、Ｎ型シリコ
ン基板１にＰ型ベース領域２とＮ型エミッタ領域３とが
不純物拡散によシ形成されている。

また、Ｎ５ｑシリコン基板１のＰＭＭベース領域２の回
りにはこれを取り囲むようにＮ　整のガードリング領域
１′が設けられている。全表面はシリコン酸化膜６でお
おわれているが、このシリコン散化膜６には所要の電極
を取り出すための開孔が設けられでいる。この開孔全通
してエミッタ電極４およびベース′！Ｌ極５がシリコン
酸化膜６上に金属配線で取り出されている。

かかるトランジスタにお・いては、シリコン酸化膜６も
しくはその機面に−Ｆｆ−在する可動イオンによりで、
ベース・コレクタ接合からコレクタ鎖酸に広がる空乏層
の伸びがバラツキ、場ノツ管によっては異當に狭い空乏
層となって、この部分で降伏現象をおごしてしまり。こ
の免乏層の１中びの２くシソキはそのま“よ耐圧のバラ
ツキとな９、信枳性の晶い特性の保鉦されたトランジス
タを得ることかできない。

このような、空乏層の伸ひのバラツキ葡少く下るものと
して、第２図に示すように、Ｉ”ｌ　ｉガードリンク−
１ｒ４Ａ域１′に接触゛する金属配線による等′電位環
７をシリコン酸化膜６上にＰ型ベース領域２を等距離に
なれて囲むよりに形成−ζるものが提案ちれている。等
電位環７はコレクタ領域であるＮＮ型シリコン基板１と
同電位となっているので、ベース・コレクタ接合から延
びる空乏層はこの等電位環７の下でこれ以上延びなくな
り、空乏層のひろがりは均一になる。またこの等電位環
７の電位によって、シリコン酸化膜６内又は表面の可動
イオンは集められ、等電位環７の内側の可動イオンはき
わめて少くなる。従って、トランジスタの耐圧はあらか
じめ設計される値となり、耐圧に関しては信頼性の高い
トランジスタを得ることができる０ しかしながら、等電位環７は従来金属配線層で形成され
ていたので、この等電位環７内部のエミッタ電極４やベ
ース電極５をこの等電位環７の外部に取り出すためには
、金属配線の多層配線を採用せざるを得ない。金属配線
の多層配線は下層配線上に酸化膜を気相成長後上層配線
が形成でれるが、この時製造工程が著るしく増加する上
、気相成長酸化膜のピンホールによる上層配線と下層配
線の短絡等が生じやすく、金属配線の多層配線は避けた
いものの一つである。

更に、等電位環７はコレクタ電位と同電位なので他の金
属配録との電位差が大きい。このため、シリコン酸化膜
６上に水分が付着すると、この水分を介して等電位環７
と他の金属配線との間で放電がおこり、耐圧の低化や金
属配線の溶解を生じやすい。

次に本発明の一実施例をその製造工程上水す第３−１図
乃至第３−２図を用いて説明する。まず、第３−１図に
示すように、Ｎ型シリコン基板１１にＰｆｉベース領域
１２．Ｎ　型エミッタ領域１３およびＮ　型ガードリン
グ領域１１′を不純物の拡散で形成する。へ＋箆ガード
リング領域１１’はＰ型ベース領域１２を取り囲むよう
に・Ｎ＋、Ｕ、−ミッタ領域１３と同じ拡散工程で形成
される。これら拡散工程の結果、全表面にはシリコン酸
化膜１６が形成される。もちろん、シリコン酸化膜゛１
６は拡散工程でで＠たものを除去した後、新らたに形成
したものでもかまわない。

次に、第３−２図に示すように、シリコン酸化膜１６の
Ｎ″−型ガードリング領域１１’上に位置する部分に開
孔を設け、この開孔全通してＮ＋型ガードリング領域１
１′に接触する多結晶シリコン層１８を設ける。この多
結晶シリコン層１８はＮ＋型ガードリング領域１１′を
越えてへ型シリコン基板１１のＰ型ベース領域１２側に
延長するように形成される。また、この多結晶シリコン
層１８のＰ型ベース領域１２側端部はＰ型ベース領域１
２から等距離に設けられる。シリコン酸化膜１６ＯＮ！
ガードリング領域１１′上の開孔はＰ型ベース領域１２
全取り囲むように形成することが望ましいが、Ｐ型ベー
ス領域１２を実質的に取９囲むように形成しても良い。

多結晶シリコン層１８は２厘ペース領域１２に取り囲む
ように形成されている。尚、この多結晶シリコン層１８
はシリコン基板１１と同じ導電型の不純物が導入されて
いることが望ましいが不純物全導入していない場合でも
十分な効果が期待できる。多結晶シリコン層１８の全表
面は熱酸化処理によって、シリコン酸化ＪＪＡ１９でお
おわれている。

次いで、第３−３図に示すように、シリコン酸化膜１６
のＰ型ベース領域１２の所定部およびＶ凰エミッタ領域
１３の所定部上で開孔が設けられる。この開孔でＰ型ベ
ース領域１２およびＮ＋型エミッタ領域１３に接触する
金属電極１４．１５をアルミニウムの蒸着および選択エ
ツチングで彫る他、等電位環１８に連続する金属配線も
しくは等電位環１８とは別にＮ　型ガードリング領域１
１′に接触する金属配線で形成される。

かかる実施例によれば、多結晶シリコンの等電位環７は
酸化膜９で完全におおわれ、露出する部分はなくなる。

従って、表面に水分が付着しても、この等電位環７と他
の金属電極４又は５との間で放電現象をおこすことはな
い。従来の等電位環で問題となっていたこの放電現象に
よる耐圧劣化や金属配線の溶解という欠陥は完全になく
なる。

第４−１図乃至第４−３図に本発明の他の実施例の製造
工程を示す。本実施例は同一のシリコン基板上に多結晶
シリコンによる抵抗を設け、この抵抗とベース電極とを
等′−電位環Ｍ複する金属配稼層で接続したものである
。

まず、第４−１図に示１−ように、Ｎ型シリコン基板２
１に不純物拡散によりＰ型ベース領域２２゜Ｎ＋型エミ
ッタ領域２３およびＮ　壓ガードリング領域２１’が形
成される。ＩＱ　型ガードリング領域２１′は、第３−
１図の実結例同様、Ｐ型ベース領域２３を実質的に取Ｊ
囲んでいれば良い。

全表面には拡散工程の結果でさるシリコン酸化もしくは
波数工程様表面酸化膜を除去して新らたに形成されたシ
リコン酸化膜等のシリコン酸化膜２６でお２われている
。

次いで、第４−２１１に示すように、シリコン酸化膜２
６に開孔を設けてＮ　歴ガードリング領域２１′金露出
し、全面に多結晶シリコン層を層成する。この多結晶シ
リコン層は所定の比抵抗を有するように、Ｎ　型ガード
リング領域２１’　と同一導電型の不純物が導入されて
いる。しかる汲、多結晶シリコン層を選択的にエツチン
グ除去して、＋ Ｎ　型ガードリング領域２１’からシリコン酸化膜２６
上に延在する等電位環２８とシリコン酸化膜２６上に形
成される多結晶抵抗素子２８′とが形成される。等電位
環２８はＰｆｉベース領域を取り囲むように形成され、
更に、この等電位環２８のシリコン酸化膜２６上に延在
する部分はＮｕガードリング領域２１′よジもＰ　型ベ
ース領域２２側のシリコン基板２１上に延長されており
、しかもその端部はＰ型ベース領域２２からその全周に
わたって等距離となるように形成される。多結晶抵抗素
子２８′は所定の抵抗値となるように長方形等の所定の
形状に整形される。これら等電位環２８および多結晶抵
抗素子２８′はそれらの全表面は熱酸化処理によシリコ
ン酸化膜２９でおおわれる。

次いで、第４−３図に示すように、多結晶抵抗素子２８
′表面のシリコン酸化膜２９を少くとも２カ所取り除い
て開孔を設け、多結晶抵抗素子２８′をこの開孔の部分
で露出せしめる（第４−３図ではシリコン酸化膜２９の
開孔は１つだけ示し、他の開孔は省略しである）。また
シリコン酸化膜２６もＰ型ベース領域２２およびＮ　型
エミッタ領域２３上に開孔を設け、これら領域２２゜２
３のおのおの少くとも１部を露出せしめる。その後、ア
ルミニウムを全面に蒸着し、選択エツチング技術により
、エミッタ電極２４およびベース電極配線２５ｔ′形成
する。ベース電極配線２５はＰ型ベース領域２２と多結
晶抵抗素子２８′とを電気的に接続するように形成され
、等電位環２８とシリコン酸化膜２９を介して交叉する
ようになされている。コレクタ電極２７はシリコン基板
２１の裏面にアルミニウムの蒸着によ多形成されるが、
表面側に設けることもできる。この時には等電位環２８
もしくはＮｆｉガードリング２１′に接触しシリコン酸
化膜２６上に延在する金属層で形成すれば良い。

かかる実施例によれば、前述の実施例同様、シリコン酸
化膜２６上に付着する水分によって等電位環２８と他の
配緋層もしくは電極との間に放電を起すようなことはな
く、更に、金属配線は１回の蒸着と１回の選択エツチン
グで行われる１層配線技術により形成できる。この時等
電位環２８表面はピンホールの少い熱酸化膜２９でおお
われているので等電位環２８とその上を交叉する金属配
線２６との短絡はほとんど生じない。このように等電位
環２８が存在していてもそれと交叉する配線を容易にか
つ歩留り高く形成することができる。

以上、本発明の実施例について説明したが、本発明は単
体のトランジスタのみならず半導体集積回路にも適用で
きることは明らかである。また、本発明の他の実施例で
は、多結晶抵抗素子２８′はベース抵抗として用いたが
、エミッタバラスト抵抗や集積回路中の抵抗素子とする
事も容易にできるものである。

【図面の簡単な説明】

第４囚および第２図はそれぞれ従来のトランジスタを示
す部分断面図である。 第３−１図乃至第３−３図は本発明の一実施例によるト
ランジスタをその製造工程順に示した部分断面図である
。 第４−１図乃至第４−３図は本発明の他の実施例による
トランジスタをその製造工程順に示した部分断面図であ
る。 １．１１，２１・・・・・・Ｎ型シリコン基板、２，１
２゜２２・・・・・・Ｐ型ベース領Ｍ、３　、１３　、
２３・・・・・・Ｎ＋型エミッタ領域、ｌ’　、　１１
’　、、　２１’・・川・Ｎ＋型ガードリング領域、４
，１４．２４・・・・・・エミッタｔｉ、５．１５・・
曲ベース電Ｌ２５・・・・・・ベース電極配線、６，１
６，２６，１９．２９・・・・・・シリコン酸化膜、７
・・・・・・金属等電位環、１８．２８・・・・・・多
結晶シリコン等電位環、１７，２７・・・・・・コレク
タ電極。 代理人弁理士　内　原　晋・４−・： 、１　。 ゛／ 殆　１　図 括　２　図 第３−１図 党３−Ｚ図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 す・）−導電型の第１の半導体領域と、該第１の半導体
   領域内に形成された他の導電型の第２の半導体領域と、
   前記第１の半導体領域上に前記第２の半導体領域を実質
   的に取り囲むように絶縁物層を介して形成された多結晶
   シリコン層と、該多結晶シリコン層に所定の電位を与え
   る手段とを有することを特徴とする半導体装置。 ２）前記所定の電位は前記第１の半導体領域の電位でア
   リ、前記多結晶シリコン層は前記第１の半導体層に接続
   されていることｔ−Ｉｆ！ｆ徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置。 ３）前記多結晶シリコン層表面は酸化膜でおおわれてい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項記
   載の半導体装置。