JPS6156625B2 - - Google Patents

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JPS6156625B2
JPS6156625B2 JP51141678A JP14167876A JPS6156625B2 JP S6156625 B2 JPS6156625 B2 JP S6156625B2 JP 51141678 A JP51141678 A JP 51141678A JP 14167876 A JP14167876 A JP 14167876A JP S6156625 B2 JPS6156625 B2 JP S6156625B2
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JP
Japan
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collector
conductivity type
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JP51141678A
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English (en)
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JPS5365675A (en
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Masayuki Kurozumi
Haruki Horikiri
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NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5365675A publication Critical patent/JPS5365675A/ja
Publication of JPS6156625B2 publication Critical patent/JPS6156625B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01L27/04Devices 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
    • H01L27/08Devices 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 only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices 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 only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0823Devices 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 only semiconductor components of a single kind including bipolar components only including vertical bipolar transistors only
    • H01L27/0826Combination of vertical complementary transistors

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置、特にエピタキシヤル層を
ベースとする縦形トランジスタを含む集積回路装
置に関する。
従来、同一基板上にNPNトランジスタと共に
縦形PNPトランジスタを形成しようとする場合に
は、例えば第1図に示すような構造をとることが
ある。即ち第1図に示す基板はP形基板11と
N-形エピタキシヤル層12からなり、P形エミ
ツタ領域16−,N-形ベース領域12−
びP形コレクタ領域14−とコレクタ電流を電
極に取り出す領域(以下コレクタ電流引出し領域
という)15−からなる縦形PNPトランジスタ
と、N形エミツタ領域17−及びP形ベース領
域16−と、N-形コレクタ領域12−から
なる縦形NPNトランジスタ及びP形絶縁分離層
14−,15−とN+形の埋込み層13−
,13−を含む。また17−及び17−
はそれぞれの領域と電極とのコンタクト部を示
す。ここで、コレクタ・エミツタ間の逆耐圧を考
慮してみるに、NPNトランジスタのコレクタ・
エミツタ間逆耐圧BVcEpoは、コレクタ・ベース
接合16−2′に形成される空乏層が不純物濃度の
低いN-形エピタキシオル層からなるコレクタ領
域12−側へ伸びて、埋込み層13−に達す
る以前に生ずるアバランシエ降伏状態によつて決
定される電圧、埋込層13−に達するリーチ・
スルー状態によつて決定される降伏電圧またはエ
ミツタ17−に達するベンチ・スルー状態によ
つて決定されるパンチ・スルー電圧のいずれが優
先するかによるのであるが、一般にパンチ・スル
ー電圧が優先することは少ないため、逆耐圧
BVcEpoを高くするためにはコレクタ領域12−
の不純物濃度を低くしなければならない。一
方、PNPトランジスタのコレクタ・エミツタ間の
逆耐圧BVcEppを考慮してみるに、コレクタ・ベ
ース接合に形成される空乏層はP形コレクタ領域
14−よりもN-形エピタキシヤル層からなる
不純物濃度の低いベース領域12−側より広が
るため、パンチ・スルー状態によつて決定される
パンチ・スルー電圧が優先する。しかるに、前述
したようにNPNトランジスタの逆耐圧BVcEpo
高くする目的でエピタキシヤル層の不純物濃度を
低くすることは即ちPNPトランジスタにおけるベ
ース領域12−の不純物濃度を低くすることで
あるから、パンチ・スルー電圧によるその逆耐圧
BVcEppは低くなる。従つて、NPN及びPNP及び
トランジスタ両者の逆耐圧BVcEpo及びBV cEop
の両者に満足させるには、エピタキシヤル層の不
純物濃度を低く、且つPNPトランジスタのベース
幅WBpを広げることが必要とされる。このこと
は、エピタキシヤル層を厚くしなければならない
ことを意味するのであるが、そうした場合には
NPNトランジスタのコレクタ領域12−が必
要以上に厚くなるばかりでなく、ベース幅WBp
広がり、小数キヤリアのベース走行時間が大きく
なつて利得帯域幅積fTを低下させることとな
る。また、ベース領域12−即ちエピタキシヤ
ル層の不純物濃度を下げれば、ベース抵抗が大な
ること、或いは大電流動作においては、伝導率変
調が起り易くなることは避けられない。
本発明の目的は、上記の欠点を除去してPNP及
びNPNトランジスタの両者における良好なコレ
クタ・エミツタ間逆耐圧及び利得帯域幅積を同時
に満たす半導体装置を提供することにある。
本発明は、エピタキシヤル層からなるベース領
域中のエミツタ領域周囲に、エピタキシヤル層に
比較してより高い不純物濃度を有する領域を設け
たものである。
次に本発明を図面を参照して説明する。
第2図は本発明の一実施例を示す図で、それぞ
れの連続番号は第1図に示したと同じものをさ
す。
また、本来はエピタキシヤル層をベース領域と
するPNPトランジスタのエミツタ領域16−
周囲にのみ高不純物濃度領域を設ければ良いので
あるが、本実施例においては、ベース抵抗を低く
するためにベース領域のコンタクト部17−
も包含するように高不純物濃度領域18を設けて
いる。従つてPNPトランジスタのコレクタ・ベー
ス接合に形成される空乏層はベース領域中の高不
純物濃度領域18でその広がりが抑制されるた
め、NPNトランジスタのコレクタ・エミツタ間
逆耐圧BVcEpoを上げるためにエピタキシヤル層
の不純物濃度を可能な限りに低くしたものとして
も、PNPトランジスタのコレクタ・エミツタ間逆
耐圧BVpEppはアバランシエ降伏状態によつて決
定される電圧となる。この電圧は高不純物濃度領
域18を形成しない場合に起こるパンチスルー電
圧よりも遥かに高いものであるから、ベース幅W
Bpは所望の逆耐圧を持たせるに至るまで出来る限
り狭くすることが可能となる。例えば、比抵抗ρ
=18Ωcmのエピタキシヤル層を用いてPNPトラン
ジスタのエミツタ領域16−及びNPNトラン
ジスタのベース領域16−の拡散深さを3μm
とし、それぞれのコレクタ・エミツタ間の逆耐圧
を共に80V以上を確保するためには従来PNPトラ
ンジスタのベース幅WBpを少なくとも20μmは必
要とし、それが為にエピタキシヤル層厚さは37μ
m以上要していたものが、PNPトランジスタのベ
ース領域12−中に幅8〜9μm、最終表面濃
度が1015cm-3程度の高不純物濃度領域を設けるこ
とにより、ベース幅は、9.4μm以上に、従つて
エピタキシヤル層厚さを24μm以上にするだけで
逆耐圧80V以上を確保することが可能となる。そ
の為、従来に比して少数キヤリアのベース走行時
間は短縮され、利得帯域幅積fTを高くすること
ができる。更に、ベース領域12−中の不純物
濃度が増加しているため伝導率変調も起り難く、
又領域18中に不純物濃度差を設けてドリフト形
トランジスタとすることにより、利得帯域幅積を
より高くすることも可能である。
第3図は本発明の他の実施例を示す図で、P形
基板21、N-形エピタキシヤル層22、P形エ
ミツタ領域26、ベースコンタクト部27及びエ
ピタキシヤル層からなるベース領域22−中の
高不純物濃度領域28とコレクタ電流引出し領域
25からなる基板21をコレクタするサブストレ
ート縦形PNPトランジスタである。又、図示はし
ていないが、他に絶縁分離層及びエピタキシヤル
層をコレクタ領域とするNPNトランジスタが含
まれているものであることはいうまでもない。
本実施例においても前記したと同様の効果が得
られることは勿論である。
次に前記一実施例に示した構造のトランジスタ
において、エピタキシヤル層より濃度の高いベー
ス領域18を形成する一方法について述べる。
第2図において、N+形埋込層13−,13
及びP+形領域14−,14−等をP形
基板11の表面上に形成した後、N-形エピタキ
シヤル層を形成し、表面からPNPトランジスタの
コレクタ電流引出し領域15−、素子分離のた
めの領域15−を形成するため写真食刻技術お
よび選択拡散技術によりP形不純物をデポジツト
し、次工程に必要な酸化膜を表面に形成した後再
度写真食刻技術により不純物濃度の高いベース領
域18を形成するための窓をエピタキシヤル層表
面上の酸化膜にあける。この窓を通して不純物を
デポジツトするに際しては、PNPトランジスタの
エミツタとしてNPNトランジスタのベース拡散
(xj=3μm)を用い、最終的な表面濃度として
DB=1015cm-3(xj=8〜9μm)程度の濃度を
実現する場合のコントロール性を考えるとデポジ
ツトの方法としてはイオン注入が最適であり、イ
オン注入量は後の熱処理時間等を考慮してドーズ
量Φ=1〜10×1012cm-2とし、この後1200℃、16
時間の押し込みを行なうことにより、素子分離と
領域18の形成を同時に行なう。以後の行程は周
知の如く、NPNトランジスタのベース領域16
とPNPトランジスタのエミツタ領域16−
、NPNトランジスタのエミツタ領域17−
とコレクタコンタクト部N+領域17−および
PNPトランジスタのベースコンタクト部N+領域
17−をそれぞれ同一拡散で形成して半導体集
積回路の拡散層の形成を完了する。
上記の方法は、半導体集積回路製造上のコスト
をできるだけ下げるため、拡散工程数をできる限
り節減した方法であるが、PNPトランジスタのエ
ミツタをNPNトランジスタのベース拡散とは独
立に拡散又はイオン注入により形成する場合に
は、エミツタの不純物濃度を独立に決定でき、濃
くすることが可能なため、それに応じてベース領
域18の不純物濃度をより高くしてもエミツタ注
入効率ひいてはhFEを一定の水準以上に保つこと
が可能となり、ベース領域の不純物濃度をより濃
くすることにより大電流ドライブ時のベース領域
の伝導率変調を強く押えることができる。また不
純物濃度の高いベース領域18の形成におけるデ
ポジツトの方法も領域18の不純物濃度が高くて
も良いためイオン注入である必要はなく、拡散に
よる方法が使用できる。
なお以上は、P形サブストレートとN-形エピ
タキシヤル層からなる基板に形成されたPNP及び
NPNトランジスタに本発明を実施した場合につ
いて説明したが、P形サブストレートに替えてN
形サブストレートを使用する場合には、諸々の領
域の導電形を逆にすれば良く、要はエピタキシヤ
ル層そのものをベース領域とするトランジスタ
と、エピタキシヤル層そのものをコレクタ領域と
するトランジスタとを含む集積回路装置であれば
エピタキシヤル層の導電形を問わず本発明は適用
出来るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来構造を示す図、第2図は本発明の
一実施例を示す図、第3図は本発明の他の実施例
を示す図である。 11,21……P形半導体基板、12,22…
…N-形エピタキシヤル層、12−,22−
……ベース領域、12−,14−……コレク
タ領域、13−,13−,14−……埋込
層、14−,15−……絶縁分離層、15−
,25……コレクタ電流引出し領域、16−
,17−,26……エミツタ領域、17−
,17−,27……コンタクト部、18,2
8……高不純物濃度領域、WBp,Wcp……ベース
幅。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板と、該半導体基板上に
    形成された他の導電型の半導体層と、該半導体層
    を少くとも第1および第2の島状領域に分離する
    前記一導電型の分離領域と、前記第1の島状領域
    をコレクタ領域として該第1の島状領域内にベー
    スおよびエミツタ領域が形成された第1のトラン
    ジスタと、前記第2の島状領域をベース領域とし
    て該第2の島状領域内にエミツタ領域が形成され
    た前記第1のトランジスタとは相補な導電型式を
    有する第2のトランジスタとを有し、前記第2の
    島状領域には前記エミツタ領域に接して該エミツ
    タ領域を包含するように該第2の島状領域よりも
    不純物濃度の高い前記他の導電型の高濃度領域を
    有することを特徴とする半導体装置。 2 前記第2のトランジスタは、前記半導体基板
    と前記第2の島状領域との境界に設けられた前記
    他の導電型の第1の埋込み層と、該第1の埋込み
    層と前記第2の島状領域との間に前記半導体基板
    とは離間して設けられた前記一導電型の第2の埋
    込み層と、前記第2の島状領域内で該第2の島状
    領域の表面から前記第2の埋込み層に到達するよ
    うに設けられて前記他の導電型の高濃度領域をと
    り囲む環状領域とを有し、前記第2の埋込み層と
    前記環状領域とが前記第2のトランジスタのコレ
    クタ領域となつていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導体装置。
JP14167876A 1976-11-24 1976-11-24 Semiconductor device Granted JPS5365675A (en)

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JPS5365675A JPS5365675A (en) 1978-06-12
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