JPS6153861B2 - - Google Patents

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JPS6153861B2
JPS6153861B2 JP53106186A JP10618678A JPS6153861B2 JP S6153861 B2 JPS6153861 B2 JP S6153861B2 JP 53106186 A JP53106186 A JP 53106186A JP 10618678 A JP10618678 A JP 10618678A JP S6153861 B2 JPS6153861 B2 JP S6153861B2
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region
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drain
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Daburyu Miruroie Suteiibu
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Koninklijke Philips NV
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Koninklijke Philips Electronics NV
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
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    • H01L27/06Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration
    • H01L27/07Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common
    • H01L27/0705Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type
    • H01L27/0711Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors
    • H01L27/0716Devices 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 potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including a plurality of individual components in a non-repetitive configuration the components having an active region in common comprising components of the field effect type in combination with bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors in combination with vertical bipolar transistors and diodes, or capacitors, or resistors

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、バイポーラトランジスタと集積化し
た接合型電界トランジスタを有し、高入力インピ
ーダンスおよび高相互コンダクタンスを呈する複
合半導体装置に関するものである 一般に知られている接合型電界効果トランジス
タ、すなわちJFETは、出力電流が入力電圧によ
つて制御される装置である。従つて、高入力イン
ピーダンス特性によりこれらJFETをアナログ装
置に用いうるようにする。その理由はこれら
JFETはこれらの入力端子に接続された信号源を
殆んど負荷としないためである。しかし、これら
JFETの欠点の1つは、バイポーラトランジスタ
の相互コンダクタンスに比べJFETの相互コンダ
クタンスが低いということである。
実効相互コンダクタンスを高めるために、
JFETとバイポーラトランジスタとを組合せるこ
とは既知であるが、従来ではこのようなバイポー
ラトランジスタと電界効果トランジスタとの組合
せ体は広く用いられなかつた。その理由は、これ
らの2つの装置の製造処理条件が合致しないため
である。イオン注入の適用のようなアナログ回路
形成における最近の発達により、バイポーラトラ
ンジスタとFETとを同一のアナログ回路に形成
しうるようになつた。
本発明は、プレーナ処理技術を用いて、1つの
分離領域内の1つの複合装置内に、バイポーラト
ランジスタを有する接合型電界効果トランジスタ
を設けることにより前述した発達を更に一段階進
めることにある。
本発明によれば、バイポーラトランジスタと接
合型電界効果トランジスタとの複合半導体装置
が、半導体本体の一部である第1導電型の半導体
本体部分を有し、この半導体本体部分内に互いに
離間したソースおよびドレイン領域が形成される
ようにする。また、これらソースおよびドレイン
領域は半導体本体部分の主表面からこの半導体本
体部分内に所定の深さまで延在させる。また、ソ
ースおよびドレイン領域間には第2導電型のチヤ
ネル領域を延在させ、しかもこのチヤネル領域
を、主表面から半導体本体部分内に、ソースおよ
びドレイン領域の所定の深さよりも浅い深さに延
在させる。
また、ソースおよびドレイン領域のうちの一方
の領域を以つてバイポーラトランジスタのベース
領域をも構成し、このベース領域内に第1導電型
のエミツタ領域を形成する。また、前記の半導体
本体部分を以つてバイポーラトランジスタのコレ
クタ領域を構成する。
また、チヤネル領域内には第1導電型の領域を
形成し、ソース、ドレインおよびチヤネル領域を
構成部分として有する接合型電界効果トランジス
タの2つのゲート領域のうちの一方を、前記の第
1導電型の領域を以つて構成する。バイポーラト
ランジスタのコレクタとして作用する半導体本体
部分は接合型電界効果トランジスタの他方のゲー
ト領域をも構成する。
図面につき本発明を説明する。
第1図は、本発明半導体装置の一例として、P
チヤネルJFETと集積化したNPNバイポーラトラ
ンジスタを示す。この場合、導電型を逆にするこ
とによりPNPトランジスタおよびNチヤネル
JFETを同様にして集積化しうること明らかであ
る。この第1図の断面斜視図において、断面は円
形構造の中心を通るものである。この複合半導体
装置はP型珪素より成る下側半導体本体部分すな
わち基板10を有し、この基板10上にN型の上
側半導体本体部分すなわちエピタキシアル層12
を成長させることができる。このエピタキシアル
層12は平坦な上側面すなわち主表面14を有す
る。
P型基板10と同一導電型でこのP型基板10
よりも高い導電率とすることができ、横方向を囲
む分離領域16を、主表面14からエピタキシア
ル層12の深さ全体に亘つて延在させ基板10ま
で到達せしめる。従つて、分離領域16はP+
域とすることができる。或いはまた、分離領域を
二酸化珪素のような絶縁材料とすることができ
る。
また、エピタキシアル層12と同一導電型でこ
のエピタキシアル層12よりも高い導電率の埋込
層18により基板10との接合を形成し、この埋
込層18は分離領域16の境界内部の大部分の区
域に亘つて横方向に延在させるも、分離領域16
には接触させない。従つて、この埋込層18には
導電率が高いということを示すN+を付す。この
埋込層18は、エピタキシアル層12の成長の前
に、砒素或はアンチモンのような適当な濃度のN
型不純物を周知の手段によつて基板10内に拡散
させることにより形成しうる。
P型の環状ソース領域20は主表面14からエ
ピタキシアル層12内にこの層12の深さの大部
分に亘つて延在させるも、埋込層18からは離間
させる。この環状ソース領域20は硼素のような
適当な濃度のP型不純物をエピタキシアル層12
内に拡散させることにより形成でき、このソース
領域20とエピタキシアル層12とでPN接合を
形成する。
P型のドレイン領域22は、環状のソース領域
20によつて囲まれたエピタキシアル層12の部
分内の中心に配置する。このドレイン領域22は
主表面14からエピタキシアル層12内に環状の
ソース領域20とほぼ同じ深さまで延在させる。
このドレイン領域22は環状のソース領域20を
形成する際と同じ時に拡散により形成することが
できる。このドレイン領域22はバイポーラトラ
ンジスタのベース領域をも構成し、このバイポー
ラトランジスタのコレクタ領域はエピタキシアル
層12を以つて構成し、このエピタキシアル層1
2によつて領域22とPN接合を形成する。
N型のエミツタ領域24はドレイン領域22内
に形成し、しかも主表面14まで延在させる。こ
のエミツタ領域24とドレイン領域22とでPN
接合を形成する。N型のコレクタ接点領域26
は、環状のソース領域20と分離領域16との間
に位置するエピタキシアル層12の一部分内に位
置させる。従つて、このコレクタ接点領域26は
環状のソース領域20によつて囲まれたエピタキ
シアル層12の区域の外部に位置する。N型領域
24および26の双方は高導電率とし、従つてこ
れらにN+を付した。また、これらN型領域24
および26は同時拡散により形成しうる。
コレクタ直列抵抗の値を減少せしめる作用をす
る埋込層18はコレクタ接点領域26の下側の区
域からドレイン(ベース)領域22の下側の区域
まで横方向に延在させる。
P型の環状チヤネル領域28は環状のソース領
域20とドレイン領域22との間に延在させる。
この環状のチヤネル領域28は、Pを付したソー
ス領域20およびドレイン領域22よりも低い導
電率とするため、このチヤネル領域にP-を付し
た。この環状のチヤネル領域28はソース領域2
0とドレイン領域22との双方に重ねるもエミツ
タ領域24からは離間させる。また、この環状の
チヤネル領域28は、主表面14からエピタキシ
アル層12内にソース領域20およびドレイン領
域22の深さよりも極めて浅い距離だけ延在さ
せ、このチヤネル領域28とエピタキシアル層1
2とでPN接合を形成する。
N型で環状の上部ゲート領域30はこれとPN
接合を形成するチヤネル領域28内に位置させ
る。この上部ゲート領域30はドレイン領域22
に対するよりも環状のソース領域20に一層接近
させて配置する。
環状のチヤネル領域28と上部ゲート領域30
との双方は主表面14に延在する表面領域であ
り、イオン注入によつて形成するのが好適であ
る。イオン注入には、領域28および30をイオ
ン注入形成しうる順序が任意であるという望まし
い特性がある。従つて、チヤネル領域28を、上
部ゲート領域30のイオン注入形成前に或いは後
にイオン注入形成しうる。N型上部ゲート領域3
0に対する不純物濃度は、接合形電界効果トラン
ジスタに所望の電流対電圧特性が得られるような
値にすることができる。
また、金属化表面層を被着し、コレクタ接点領
域26に対するコレクタ接点32と、環状のソー
ス領域20に対する環状のソース接点34と、環
状の上部ゲート30に対する環状の上部ゲート接
点36と、エミツタ領域24に対するエミツタ接
点38とを形成する。これら接点32,34,3
6および38は表面の酸化物絶縁層40に形成し
た孔を経て形成する。
所望に応じ、N型で環状の上部ゲート領域30
の代りに、チヤネル領域28とシヨツトキ・バリ
ア接合を形成する金属領域を用いることができ
る。この場合には、金属領域がシヨツトキ・バリ
ア接合と、このバリア接合に対する金属接点との
双方を形成する作用をする。シヨツトキ・バリア
接合を形成するためには、チヤネル領域28の表
面濃度を1015原子/cm3よりも小さくする必要があ
る。珪素と信頼性のあるシヨツトキ・バリア接合
を形成するものとしてプラチナのような金属が確
かめられている。
半導体本体の一部分12をN型ではなくP型と
したNチヤネル装置においては、コレクタ接点3
2(このコレクタ接点をアルミニウムとした場
合)をコレクタ接点領域26のような高導電率の
領域ではなく上記の部分12に直接被着すること
ができる。このような場合、高導電率のP+領域
が不必要となる。
第1図の複合集積装置に対する等価回路を第2
図に示す。第2図においては、第1図に用いた符
号を用いて対応する素子を示す。第2図において
は、ソース領域20およびソース接点34と、ド
レイン領域22と、チヤネル領域28とをも含む
JFETの入力端子としてゲート接点36を示す。
上部ゲート領域30は、ダイオード、すなわちこ
の上部ゲート領域30がチヤネル領域28と形成
する整流PN接合の負側、すなわちN側として第
2図に示す。ダイオード、すなわち整流PN接合
の正側、すなわちP側はチヤネル28に直接接続
されているように示す。ダイオード、すなわち
PN接合はPチヤネルJFETに対して通常の極性
で示す。ソース接点34は正電圧供給端子+VSS
に接続された端子として示す。
チヤネル領域28の反対側は第2図に示すよう
に第2のダイオード、すなわちPN接合を経て、
エミツタ領域24およびベース領域22をも含む
バイポーラトランジスタのコレクタ領域12に結
合されている。コレクタ接点32は接地された出
力端子として示し、エミツタ接点38は、負荷抵
抗42を経て負電圧供給端子−VEEに接続された
出力端子として示す。半導体本体の一部、すなわ
ちバイポーラトランジスタのコレクタ領域12は
JFETの下部ゲート領域としても作用し、この下
部ゲート領域を、チヤネル領域28の下側面とで
形成されるPN接合の負側、すなわちN側12と
して示す。
バイポーラトランジスタのベースおよびJFET
のドレインは、第2図の回路図においてはこれら
の各別の装置における各別の機能を示すために、
互いに導電的に接続した各別の素子22として示
すも、前述したように同一の領域22内に形成す
るものである。
第2図の回路の作動を反転増幅器として説明す
るために、ゲート入力端子36への入力信号が負
であるものとする。この負信号はチヤネル接合に
対するゲート上の逆バイアスを減少させ、チヤネ
ル領域28内の空乏領域を狭くし、チヤネル領域
28の導電率を増大させ、ソース領域20からド
レイン領域22へのJFET中を流れる電流を増大
させる。ドレイン領域22はバイポーラトランジ
スタのベース領域22と同一領域内に形成されて
いるため、ドレイン電流はバイポーラトランジス
タへのベース駆動電流として強制的に流され、こ
れによりエミツタ回路に流れる電流を増大させ
る。エミツタ回路中を流れるこの増大電流によ
り、負荷抵抗42の両端間に電圧降下を生ぜし
め、端子38における出力電圧は正の方向に向
い、より小さな負の値となる。従つて、負の入力
信号により正に向う出力信号を生ぜしめ、反転が
生じたことになる。
同様に、正の入力信号によりチヤネル接合に対
するゲート上の逆バイアスを増大させ、チヤネル
領域28内の空乏領域を広げ、ソース領域からド
レイン領域へのJFET中を流れる電流を減少させ
るということが分る。従つて、バイポーラトラン
ジスタに対するベース駆動電流が減少し、エミツ
タ電流が減少し、これにより出力端子38におけ
る電圧を負電圧供給端子−VEEの電圧レベルの方
向に減少させる。出力端子38におけるこの電圧
は負電圧であるため、正の入力信号の反転が生じ
ること明らかである。
JFETのソース−ドレイン電流、すなわちチヤ
ネル電流はベース領域中に強制的に導入され、バ
イポーラトランジスタに対する入力電流となるた
め、このチヤネル電流にバイポーラトランジスタ
の相互コンダクタンスが乗じられ、JFETの実効
相互コンダクタンスがバイポーラトランジスタの
gm倍される。入力信号はJFETのゲートに供給
されるため、入力インピーダンスは高い。
本例の場合、ドレイン(ベース)領域22には
外部接続が必要でない。また、エミツタ端子38
はJFETの実際のドレイン端子である。
本発明によればソース領域およびドレイン領域
(ベース領域)はチヤネル領域とは異なる工程で
設けられるという事実の為に、これらソース領域
およびドレイン領域(ベース領域)の深さおよび
ドーピング濃度を、バイポーラトランジスタおよ
びJFETの双方が最適な特性を有するように設定
しうる。
更に、JFETのゲートをソースおよびドレイン
領域からある距離の位置に設けることにより、装
置の動作に悪影響を及ぼしうる不所望な帰還を防
止しうる。更に図面から明らかなように、本発明
による半導体装置は通常のIC技術により製造で
き、追加の何の手段を講じることなく通常のバイ
ポーラ集積回路にも適合しうる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、バイポーラトランジスタと接合型電
界効果トランジスタとを集積化した複合構造の本
発明半導体装置の一例を示す断面斜視図、第2図
は第1図の等価回路図である。 10……基板、12……エピタキシアル層(コ
レクタ領域)、14……主表面、16……分離領
域、18……埋込層、20……ソース領域、22
……ドレイン領域(ベース領域)、24……エミ
ツタ領域、26……コレクタ接点領域、28……
チヤネル領域、30……上部ゲート領域、32…
…コレクタ接点、34……ソース接点、36……
上部ゲート接点、38……エミツタ接点、40…
…絶縁層、42……負荷抵抗。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 接合型電界効果トランジスタ−バイポーラト
    ランジスタの複合構造を有する半導体装置におい
    て、 (a) 半導体本体の一部であり、主表面を有する第
    1導電型の半導体本体部分と、 (b) この半導体本体部分内に形成され、前記の主
    表面からこの半導体本体部分内に所定の深さで
    延在し、互いに離間された第2導電型のソース
    およびドレイン領域と、 (c) 前記のソースおよびドレイン領域間の全距離
    に亘つて延在し且つ前記の所定の深さよりも浅
    い深さで前記の主表面から前記の半導体本体部
    分内に延在する前記の第2導電型のチヤネル領
    域と、 (d) 前記のソースおよびドレイン領域のうち、接
    合型電界効果トランジスタ−バイポーラトラン
    ジスタの複合構造のベース領域を構成する一方
    の領域内に設けられた前記の第1導電型のエミ
    ツタ領域と、 (e) 前記のソース、ドレインおよびチヤネル領域
    から離間されており、前記の半導体本体部分の
    主表面の一部分とコレクタ接点を形成する手段
    と、 (f) 前記のソースおよびドレイン領域から分離さ
    れており、前記のチヤネル領域の表面部分とで
    半導体接合を形成し、接合型電界効果トランジ
    スタ−バイポーラトランジスタの複合構造のゲ
    ート領域を構成する手段と を具えたことを特徴とする半導体装置。 2 特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置に
    おいて、ゲート領域を構成する前記の手段の前記
    の半導体接合が、前記のソースおよびドレイン領
    域のうちベース領域を構成する前記の一方の領域
    に対するよりもこれらソースおよびドレイン領域
    のうちの他方の領域に接近して位置していること
    を特徴とする半導体装置。 3 特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置に
    おいて、前記の半導体本体部分のうち、前記のソ
    ースおよびドレイン領域から離間した最下側部分
    内に、この半導体本体部分よりも高導電率の第1
    導電型の埋込領域が設けられ、該埋込領域は、前
    記のコレクタ接点と前記のベース領域との間の距
    離を少くともほぼ覆う横方向範囲に亘つて延在し
    ていることを特徴とする半導体装置。
JP10618678A 1977-08-30 1978-08-30 Semiconductor Granted JPS5452994A (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US05/828,999 US4143392A (en) 1977-08-30 1977-08-30 Composite jfet-bipolar structure

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5452994A JPS5452994A (en) 1979-04-25
JPS6153861B2 true JPS6153861B2 (ja) 1986-11-19

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ID=25253257

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Country Status (4)

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US (1) US4143392A (ja)
EP (1) EP0000975B1 (ja)
JP (1) JPS5452994A (ja)
DE (1) DE2861510D1 (ja)

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