JPS61168258A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS61168258A JPS61168258A JP820785A JP820785A JPS61168258A JP S61168258 A JPS61168258 A JP S61168258A JP 820785 A JP820785 A JP 820785A JP 820785 A JP820785 A JP 820785A JP S61168258 A JPS61168258 A JP S61168258A
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- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 39
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 12
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 claims description 8
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims 1
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 1
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/06—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
- H01L29/08—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
- H01L29/0821—Collector regions of bipolar transistors
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、トランジスタを構成する半導体装置に関し
、特に低いコレクタ・エミッタ飽和電圧を要求されるト
ランジスタの特性改善に関するものである。
、特に低いコレクタ・エミッタ飽和電圧を要求されるト
ランジスタの特性改善に関するものである。
第２図に、従来のトランジスタの断面構造を示す。図中
、１は高濃度ｎ型半導体基板、２は低濃度ｎ型エピタキ
シャル層、４はｐ型ベース領域、５はｎ型エミッタ領域
、６は金属電極、７は絶縁膜である。
、１は高濃度ｎ型半導体基板、２は低濃度ｎ型エピタキ
シャル層、４はｐ型ベース領域、５はｎ型エミッタ領域
、６は金属電極、７は絶縁膜である。
従来のトランジスタでは、まず高濃度ｎ型基板１上に低
濃度ｎ型エピタキシャル層２を成長させ、この半導体基
板にボロンを拡散することによってｐ型ベース領域４を
形成し、次にリン拡散によってｎ型領域５を形成する。
濃度ｎ型エピタキシャル層２を成長させ、この半導体基
板にボロンを拡散することによってｐ型ベース領域４を
形成し、次にリン拡散によってｎ型領域５を形成する。
その後、絶縁膜７に配線用の穴を開け、電極６を形成す
ることによって第２図の構造のトランジスタが形成され
る。
ることによって第２図の構造のトランジスタが形成され
る。
このような従来構造のトランジスタでは、十分なコレク
タ・エミッタ間耐圧を得るために、コレクタ領域は低不
純物濃度層で形成される。しかし、このような構造では
、コレクタ電流が大きくなった場合、低不純物濃度層で
のオーミンクな電圧降下のためにコレクタ・エミッタ飽
和電圧が大きくなるという欠点があった。このため、従
来は耐圧か、コレクタ・エミッタ飽和電圧のいずれかを
妥協することでコレクタ層の不純物濃度が決められてい
た。
タ・エミッタ間耐圧を得るために、コレクタ領域は低不
純物濃度層で形成される。しかし、このような構造では
、コレクタ電流が大きくなった場合、低不純物濃度層で
のオーミンクな電圧降下のためにコレクタ・エミッタ飽
和電圧が大きくなるという欠点があった。このため、従
来は耐圧か、コレクタ・エミッタ飽和電圧のいずれかを
妥協することでコレクタ層の不純物濃度が決められてい
た。
一方、コレクタ層の不純物濃度はｈＦＥの電流に対する
伸びにも影響を与えている。トランジスタのコモンエミ
ッタ電流増幅率ｈＦＥはコレクタ電流密度が大きい領域
で、急速に低下し始めるが、これはエミッタ効率の低下
とともに実効的なベース幅の増加が大きく関係している
。つまり、高電流密度領域では低不純物濃度コレクタ層
内へのベースの拡がりが起こり、これはコレクタ１Ｍの
不純物濃度が低いほど顕著である。このため、従来構造
のトランジスタでは高い耐圧を得ようとする場合、電流
に対するｈＦＥの伸びが悪くなる傾向があった。
伸びにも影響を与えている。トランジスタのコモンエミ
ッタ電流増幅率ｈＦＥはコレクタ電流密度が大きい領域
で、急速に低下し始めるが、これはエミッタ効率の低下
とともに実効的なベース幅の増加が大きく関係している
。つまり、高電流密度領域では低不純物濃度コレクタ層
内へのベースの拡がりが起こり、これはコレクタ１Ｍの
不純物濃度が低いほど顕著である。このため、従来構造
のトランジスタでは高い耐圧を得ようとする場合、電流
に対するｈＦＥの伸びが悪くなる傾向があった。
この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たもので、その目的は、高い耐圧とともに低いコレクタ
・エミッタ飽和電圧を持ち、かつｈＦＥの電流に対する
大きな伸びを持ったトランジスタを得ることにある。
たもので、その目的は、高い耐圧とともに低いコレクタ
・エミッタ飽和電圧を持ち、かつｈＦＥの電流に対する
大きな伸びを持ったトランジスタを得ることにある。
そのためにこの発明は、従来のトランジスタが一様な低
不純物濃度をもつコレクタ層で形成されていたのに対し
て、エミッタ領域下にあるコレクタ領域の不純物濃度を
高くした構造を用いている。
不純物濃度をもつコレクタ層で形成されていたのに対し
て、エミッタ領域下にあるコレクタ領域の不純物濃度を
高くした構造を用いている。
この発明では、エミッタ領域下のコレクタ領域の不純物
濃度を高くしたことにより、オーミックな電圧降下によ
るコレクタ・エミッタ飽和電圧の増加が抑えられ、かつ
コレクタ領域内へのベースの拡がりが減少することによ
り、ｈＦＥの電流に対する伸びが改善される。
濃度を高くしたことにより、オーミックな電圧降下によ
るコレクタ・エミッタ飽和電圧の増加が抑えられ、かつ
コレクタ領域内へのベースの拡がりが減少することによ
り、ｈＦＥの電流に対する伸びが改善される。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図である。同図
中、第２図と同一もしくは相当部分は同一符号で示しで
ある。
中、第２図と同一もしくは相当部分は同一符号で示しで
ある。
本実施例のトランジスタは、高濃度ｎ型基板１上に低濃
度ｎ型エピタキシャルＮ２を成長させ、この半導体基板
に選択的にリンを拡散することによって、後に形成され
るエミッタ領域下のコレクタ領域となる領域を他のコレ
クタ領域よりも高濃度にした後、このコレクタ領域上に
ボロン拡散によってｐ型ベース領域４を形成し、さらに
このベース領域４中に再びリン拡散によってｎ型エミッ
タ領域５を形成し、しかる後絶縁膜７に配線用の穴を開
け、電極６を形成したものである。
度ｎ型エピタキシャルＮ２を成長させ、この半導体基板
に選択的にリンを拡散することによって、後に形成され
るエミッタ領域下のコレクタ領域となる領域を他のコレ
クタ領域よりも高濃度にした後、このコレクタ領域上に
ボロン拡散によってｐ型ベース領域４を形成し、さらに
このベース領域４中に再びリン拡散によってｎ型エミッ
タ領域５を形成し、しかる後絶縁膜７に配線用の穴を開
け、電極６を形成したものである。
この構造においては、エミッタ領域下のコレクタ領域の
不純物濃度が高いが、プレーナタイプのｐｎ接合では一
般に表面近傍での電界集中のために、接合の耐圧はコレ
クタ領域の平面領域３より表面領＠２の値によって決ま
る。このため、本発明の接合構造のように、平面部３の
不純物濃度が高くなってこの領域での耐圧が低下しても
その値が表面領域２の耐圧よりも高い限りは、接合全体
としての耐圧には変化が現れない。つまり、本発明によ
れば、耐圧は従来と同程度で、エミッタ領域下の不純物
濃度を高くすることができる。
不純物濃度が高いが、プレーナタイプのｐｎ接合では一
般に表面近傍での電界集中のために、接合の耐圧はコレ
クタ領域の平面領域３より表面領＠２の値によって決ま
る。このため、本発明の接合構造のように、平面部３の
不純物濃度が高くなってこの領域での耐圧が低下しても
その値が表面領域２の耐圧よりも高い限りは、接合全体
としての耐圧には変化が現れない。つまり、本発明によ
れば、耐圧は従来と同程度で、エミッタ領域下の不純物
濃度を高くすることができる。
第３図に基板不純物濃度ＣＢと接合耐圧ＢＶＣの関係を
示す。例えば、ベース接合深さｘｊが３μｍで、コレク
タ領域の濃度が１．０Ｘ１０ １／Ｃｍ３の場合、接合
耐圧は８０Ｖであるから、平面領域３のコレクタ不純物
濃度は、平面接合（Ｐｌａｎｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）の
場合に８０Ｖの接合耐圧が得られる不純物濃度があると
ころの、７．０×１０””１７ ｃ ｍ ３まで高くす
ることが可能である。
示す。例えば、ベース接合深さｘｊが３μｍで、コレク
タ領域の濃度が１．０Ｘ１０ １／Ｃｍ３の場合、接合
耐圧は８０Ｖであるから、平面領域３のコレクタ不純物
濃度は、平面接合（Ｐｌａｎｅ ｊｕｎｃｔｉｏｎ）の
場合に８０Ｖの接合耐圧が得られる不純物濃度があると
ころの、７．０×１０””１７ ｃ ｍ ３まで高くす
ることが可能である。
こうして、エミッタ領域下のコレクタ領域の不純物濃度
を高くできると、当然この領域の抵抗も小さなものとな
る。加えて、コレクタ電流の流れはほとんどエミッタ領
域下の部分に限られるので、この領域の抵抗値の改善は
そのままコレクタ層中によるオーミック性の電圧降下の
減少となり、コレクタ・エミッタ飽和電圧を改善するこ
とができる。
を高くできると、当然この領域の抵抗も小さなものとな
る。加えて、コレクタ電流の流れはほとんどエミッタ領
域下の部分に限られるので、この領域の抵抗値の改善は
そのままコレクタ層中によるオーミック性の電圧降下の
減少となり、コレクタ・エミッタ飽和電圧を改善するこ
とができる。
一方、高電流密度領域でのｈＦＥの低下は、簡単な見積
りによれば大体次の電流密度で始まる。
りによれば大体次の電流密度で始まる。
ＪＣ−ＶＣＥ／ Ｏｃ −Ｗｃ
ここで、ＪＣはコレクタ電流密度、ＶＣＥはコレクタ・
エミッタ間逆バイアス電圧、ｐｃ、Ｗｃはそれぞれ高比
抵抗コレクタエピタキシャル層２の比抵抗と厚みである
。この式から、コレクタエピタキシャル層２のうちの電
流の経路となる領域の比抵抗ρＣが小さいほど、大電流
密度領域までｈＦＥが伸びることがわかる。
エミッタ間逆バイアス電圧、ｐｃ、Ｗｃはそれぞれ高比
抵抗コレクタエピタキシャル層２の比抵抗と厚みである
。この式から、コレクタエピタキシャル層２のうちの電
流の経路となる領域の比抵抗ρＣが小さいほど、大電流
密度領域までｈＦＥが伸びることがわかる。
以上、ｎｐｎタイプの１−ランジスタを用いた例につい
て説明したが、この発明はｐｎｐクィブのトランジスタ
を用いた場合にも同様に適用できることは言うまでもな
い。
て説明したが、この発明はｐｎｐクィブのトランジスタ
を用いた場合にも同様に適用できることは言うまでもな
い。
また上記実施例では高不純物濃度領域を半導体基板表面
からの拡散によって形成したが、これを低不純物濃度コ
レクタ層中に埋込まれた高不純物濃度層によって形成す
ることも可能である。さらに、この高不純物濃度領域は
中性子の選択的な照射によって該領域中にリンを生成さ
せるこ吉によっても形成することができ、この場合、照
射された領域には照射量に応じたリンの分布が形成され
るが、この分布は非常に均一なものとなる。そしてこの
２つの方法では高不純物濃度領域がすてにコレクタ層中
に形成されているので、拡散工程をトランジスタの製造
プロセスに新たに付加する必要はない。
からの拡散によって形成したが、これを低不純物濃度コ
レクタ層中に埋込まれた高不純物濃度層によって形成す
ることも可能である。さらに、この高不純物濃度領域は
中性子の選択的な照射によって該領域中にリンを生成さ
せるこ吉によっても形成することができ、この場合、照
射された領域には照射量に応じたリンの分布が形成され
るが、この分布は非常に均一なものとなる。そしてこの
２つの方法では高不純物濃度領域がすてにコレクタ層中
に形成されているので、拡散工程をトランジスタの製造
プロセスに新たに付加する必要はない。
第４図に以上述べた３つの方法によってつくられたトラ
ンジスタの不純物濃度分布を示しである。
ンジスタの不純物濃度分布を示しである。
図（ａｌは拡散によって形成した場合、図（ｂｌは埋込
みによって形成した場合、図ｆｃ）は中性子照射によっ
て形成した場合であり、図中の１４．１５．１６はそれ
ぞれの場合の高不純物濃度領域の不純物濃度分布を示し
ている。また図中のＩＩ、１２．１３は３つの図に共通
で、１１はエミンタ領域、１２はベース領域、１３ばコ
レクタ領域のそれぞれの不純物濃度分布を示している。
みによって形成した場合、図ｆｃ）は中性子照射によっ
て形成した場合であり、図中の１４．１５．１６はそれ
ぞれの場合の高不純物濃度領域の不純物濃度分布を示し
ている。また図中のＩＩ、１２．１３は３つの図に共通
で、１１はエミンタ領域、１２はベース領域、１３ばコ
レクタ領域のそれぞれの不純物濃度分布を示している。
以上説明したように、この発明によれば、通富一様な低
不純物濃度層で形成されるコレクタ領域を、エミッタ領
域下のみ不純物濃度を高くしたので、従来と同等の耐圧
をもちながら、コレクタ・エミッタ飽和電圧が改善され
、加えてｈＦＥの電流に対する伸びも改善することがで
き、トランジスタの特性改善に非常に有効である。
不純物濃度層で形成されるコレクタ領域を、エミッタ領
域下のみ不純物濃度を高くしたので、従来と同等の耐圧
をもちながら、コレクタ・エミッタ飽和電圧が改善され
、加えてｈＦＥの電流に対する伸びも改善することがで
き、トランジスタの特性改善に非常に有効である。
第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第２図は従
来のトランジスタの構造を示す断面図、第３図は基板不
純物濃度、拡散深さｘｊ、接合耐圧の王者の関係を示す
特性図、第４図は各種の製造方法による場合の高不純物
濃度領域の不純物濃度分布を示す図である。 １・・・高濃度ｎ型基板、２・・・低濃度ｎ型エピタキ
シャルＮ（コレクタ領域）、３・・・ｎ型領域（エミッ
タ領域下のコレクタ領域）、４・・・ｐ型ベース領域、
５・・・ｎ型エミンタ領域、６・・・金属電極、７・・
・絶縁膜。 一艮ズ尼誓・賭 −旨オ♀９．ギ、鴫−旨紮異
彎豹町 つ 手続補正書（自発） 昭和１０年 ７月７に一日 ２、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名 称 （６（Ｍ）三菱電機株式会社５、？ｉＩｉ正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 Ｇ 補正の内容 明細書第６頁第１１〜１２行の「】／ＣｍＣｍ３ｒａｔ
ｏ ／ ｃ ｍ ３ ｊに訂正する。 （２）同第６頁第１６行のｒｌ／ｃｍ３Ｊをｒａｔｏｍ
ｓ ／ ｃ ｍ３ 」に訂正する。 以 上
来のトランジスタの構造を示す断面図、第３図は基板不
純物濃度、拡散深さｘｊ、接合耐圧の王者の関係を示す
特性図、第４図は各種の製造方法による場合の高不純物
濃度領域の不純物濃度分布を示す図である。 １・・・高濃度ｎ型基板、２・・・低濃度ｎ型エピタキ
シャルＮ（コレクタ領域）、３・・・ｎ型領域（エミッ
タ領域下のコレクタ領域）、４・・・ｐ型ベース領域、
５・・・ｎ型エミンタ領域、６・・・金属電極、７・・
・絶縁膜。 一艮ズ尼誓・賭 −旨オ♀９．ギ、鴫−旨紮異
彎豹町 つ 手続補正書（自発） 昭和１０年 ７月７に一日 ２、発明の名称 半導体装置 ３、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号
名 称 （６（Ｍ）三菱電機株式会社５、？ｉＩｉ正
の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 Ｇ 補正の内容 明細書第６頁第１１〜１２行の「】／ＣｍＣｍ３ｒａｔ
ｏ ／ ｃ ｍ ３ ｊに訂正する。 （２）同第６頁第１６行のｒｌ／ｃｍ３Ｊをｒａｔｏｍ
ｓ ／ ｃ ｍ３ 」に訂正する。 以 上
Claims (3)
- （１）第１導電形のコレクタ領域と、該コレクタ領域内
に形成された第２導電形のベース領域と、該ベース領域
内に形成された第１導電形のエミッタ領域とを備えたト
ランジスタを構成する半導体装置において、上記エミッ
タ領域下にあるコレクタ領域の不純物濃度が、上記エミ
ッタ領域下以外のコレクタ領域の不純物濃度より高くな
っていることを特徴とする半導体装置。 - （２）上記エミッタ領域下にあるコレクタ領域内の高不
純物濃度領域を、半導体基板表面からの不純物拡散によ
って形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置。 - （３）上記エミッタ領域下にあるコレクタ領域内の高不
純物濃度領域を、コレクタ領域内に埋込まれた第１導電
形層によって形成したことを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の半導体装置。（４）上記エミッタ領域下に
あるコレクタ領域内の高不純物濃度領域を、この領域に
選択的に中性子を照射してリンを生成させることによっ
て形成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の半導体装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP820785A JPS61168258A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP820785A JPS61168258A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168258A true JPS61168258A (ja) | 1986-07-29 |
Family
ID=11686797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP820785A Pending JPS61168258A (ja) | 1985-01-18 | 1985-01-18 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61168258A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63177554A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Nec Corp | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-01-18 JP JP820785A patent/JPS61168258A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63177554A (ja) * | 1987-01-19 | 1988-07-21 | Nec Corp | 半導体装置 |
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