JPS6197959A - 半導体集積回路装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、半導体集積回路装置、くわしくは、集積注入
論理回路（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ
ｌｏｇｉｃ；以下Ｉ２Ｌと略す。）の改良に関するもの
である。

従来例の構成とその問題点 従来の工２Ｌゲートの構造は第１図の平面図（マスク図
面）および第２図の断面図に示されるものが代表的であ
る。図中、１はＰ型シリコン半導体基板に形成されたＮ
＋型低抵抗埋込層、２はＮ−型エピタキシャル層、３は
絶縁膜、４は横方向トランジスタのエミッタ、いわゆる
、インジェクタ領域、５は縦方向ＮＰＮトランジスタの
Ｐ−型ベース領域、６は低抵抗のＰ＋型グラフトベース
領域、７１．ア２，７３ばＮ＋型の各コレクタ（いわゆ
るマルチコレクタ）領域、８はアルミニウム電極で、そ
のうち、工ｎｊはインジェクタ端子、Ｂハベース端子、
Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３はコレクタ端子である。

Ｉ２Ｌは横方向ＰＮＰ　トランジスタと縦方向ＮＰＮト
ランジスタとの複合素子であり、横方向ＰＮＰトランジ
スタは領域４をエミッタ、領域２をベース、領域６をコ
レクタとして形成され、縦方向ＮＰＮトランジスタは領
域２をエミッタ、領域５ヲヘース、各領域７１，７２．
７３をコレクタとして形成される。したがって通常のＮ
ＰＮＪランジスタとはエミッタとコレクタとが逆になり
、べ−ス領域の電界がキャリアの輸送に対して逆方向に
働くために、電流増幅率が低いという特性を有している
。

また、ＩＬケートはその構造上、インジェクタ領域から
遠ざかるにつれて縦方向ＮＰＮ　トランジスタのベース
電位が下がるために、インジェクタから遠いコレクタは
どコレクタ吸い込み電流が減少する０そこでベース電位
の低下を抑えるためにＰ＋型低抵抗層６をグラフトベー
スとして拡散している。

ここで注目すべきところは、第１図においてグラフトベ
ース領域６と縦方向ＮＰＮトランジスタのコレクタ領域
７１，７２．７３がマスク上一部オンラインとなってお
り、拡散の横広がりを考慮すると第２図に示すように、
Ｎ＋＋コレクタ領域の周辺直下の領域に高濃度のＰ＋型
拡散層が存在するということである。

１２Ｌゲートの縦方向ＮＰＮ）ランジスタはＮ−型エピ
タキシャル層２をエミッタ、Ｐ−型領域６を活性ベース
、各Ｎ＋型領領域１，７２．７３を、それぞれ、マルチ
コレクタとして用いているので、Ｎ−型エピタキシャル
層２から電子が注入され、その一部はベース領域６で再
結合してベース電流となるが、残９は各コレクタ領域７
１，７２，７３に到達してコレクタ電流となる。電子が
Ｐ−型ベース領域６中で再結合する割合は、Ｐ−型ベー
ス領域５の不純物濃度が高いほど大きくなるから、グラ
フトベース領域６に注入された電子は活性ベース領域６
に注入された電子よりも再結合する割合が大きくなり、
第２図のように各Ｎ＋＋コレクタ領域７１，７２．７３
の周辺直下にＰ＋型のグラフトベース領域６が存在する
と、この領域での電子の再結合する割合が増え、コレク
タ電流が減少する。

一般に、Ｉ２Ｌゲートで高速動作を必要とする場合には
、各コレクタを用いた工２Ｌインバータの伝播遅延時間
の相互関係が問題となる。

即ち、第１図に示す１２Ｌゲートの各コレクタで形成す
るＩＬインバータの伝播遅延時間はインジェクタ領域４
に最も近いコレクタ領域７１のそれが最も速く、インジ
ェクタ領域４から遠ざかるに従って遅くなると一般には
考えられていたが、第３図に示すように、ある条件下、
すなわち、注入電流Ｉ１４の低電流域では伝播遅延時間
（ｔｐｄ）の相互間係が逆転することがある。

即ち、第３図の９はインジェクタ領域４に最も近い側の
コレクタ領域７１で形成したＩＬインバータの伝播遅延
時間特性曲線、第３図の１０．１１はインジェクタ領域
４から順次遠い側のコレクタ領域７２．７３で形成した
ＩＩ、インバータの伝播遅延時間特性曲線である。通常
動作の電流域では、特性曲線１１のように同９よ）も伝
播遅延時間が遅くなるが、特性曲線１０のように低電流
領域で伝播遅延時間の相互関係が逆転し、特性曲線９よ
りも短かくなることがある。

これは、インジェクタに近い側のコレクタの吸い込み電
流よりもインジェクタに遠い側のコレクタの吸い込み電
流の方が小さいために、インジェクタに遠い側のコレク
タで構成したインバータの論理振幅が小さくなり、見か
け上伝播遅延時間が短かくなっていると解釈できる。

このような現象が起こると、高速動作を必要とする回路
やタイミングが問題となるような回路では誤動作の原因
となる。

発明の目的 本発明は上記Ｉ２Ｌゲートの各コレクタで形成したＩ２
Ｌインバータの伝播遅延時間をインジェクタ領域に最も
近い側のコレクタで形成したインバータの伝播遅延時間
が常に最も短かく、インジェクタ領域から順次遠ざかる
にしたがって、伝播遅延時間が長くなるように伝播遅延
時間の相互関係を安定化したＩＬ装置を提供することを
目的とする。

発明の構成 この目的を達成するために、本発明の半導体集積回路装
置は、縦方向ＮＰＮ）ランジスタのＮ＋＋コレクタ領域
とＰ＋型グラフトベース領域の重なる領域をインジェク
タから遠ざかるにつれて小さくしたものであり、これに
より、工２Ｌインバータの伝播遅延時間は安定化される
〇 実施例の説明 第４図は本発明の実施例の平面図で、マスクパターンを
示しており、第５図は第４図中のＹ−Ｙ’面における断
面図で、拡散層の横広がりを考慮している。第４図、第
５図中、１はＰ型シリコン半導体基板に形成された？型
低抵抗埋込層、２はｎ−型エピタキシャル層、３は絶縁
膜、４はインジェクタ領域、５は縦型ＮＰＮトランジス
タのＰ型ベース領域、６は低抵抗のＰ＋型グラフトベー
ス領域、７１，７２．７３はＮ＋型コレクタ領域、８は
アルミニウム電極であシ、さらに、同電極中の工。ｊは
インジェクタ端子、Ｂはベース端子、Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３
はコレクタ端子である。なお、第４図中の領域６を示す
破線は、グラフトベース領域形成用マスクの内側端を表
わしている。

第４図及び第６図において注目すべきところはインジェ
クタから遠い側のコレクタはど、Ｎ＋型フレクタ領域７
１．γ２，７３とＰ＋型グラフトベース領域６の重なっ
ている領域が減少しているということである。

これは次のような作用がある。即ち、縦方向ＮＰＮ　）
ランジスタのエミッタ領域２から注入された電子が各グ
ラフトベース領域に到達し、そこで再結合する割合が減
少するために、その重なり域が小さい程、コレクタ電流
が増加し、しかもインジェクタよシ遠い側のコレクタは
ど再結合電流が減少するからコレクタ電流の増加する割
合が大きく、Ｉ２Ｌゲートの逆方向電流増幅率及びその
りニアリティーが向上し、縦方向ＮＰＮ）ランジスタの
ベース電位がインジェクタより遠ざかるに従って低下す
ることの影響を緩和することができる。

したがって、インジェクタより遠い側のコレクタの吸い
込み電流が増し、Ｉ２Ｌインバータの論理振幅が大きく
なシ、インジェクタに近い側のコレクタで形成した１２
Ｌゲートの伝播遅延時間がインジェクタにより遠い側の
コレクタで形成した工２Ｌゲートの伝播遅延時間よりも
短かいという相互関係を保つことができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば複数個のコレクタを
有するＩＬケートの各コレクタで形成するインバータの
伝播遅延時間の相互関係を安定化し、集積回路の誤動作
を無くすことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＩＬケートの平面マスク図、第２図は同
第１図中のＸ　−Ｘ／面での断面図、第３図はＩＬケー
トの伝播遅延時間特性図、第４図は本発明の実施例のＩ
２Ｌゲートの平面マスク図、第６′図は同第４図中のＹ
−Ｙ’面での断面図である。 １・・・・・・ｎ＋型埋込層、２・・・・・・ｎ−型エ
ピタキシャル層、３・・・・・・絶縁膜、４・・・・・
・インジェクタ領域、６・・・・・・縦型ＮＰＮ　トラ
ンジスタのＰ−型ベース領域、６・・・・・・Ｐ＋型グ
ラフトベース領域、了１゜７２、了３・・・・・・コレ
クタ領域、８・・・・・・アルミニウム電極、Ｉｎ、・
・・・・・インジェクタ端子、Ｂ・・・・・・ベース端
子、Ｃ１，Ｃ２、Ｃ３・・・・・・コレクタ端子。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ？

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　横方向トランジスタ及び複数個の縦方向トランジスタ
   が組み合わされた半導体集積回路装置において、前記縦
   方向トランジスタのベース領域にグラフトベースを形成
   し、前記横方向トランジスタから遠ざかるにつれ、前記
   縦方向トランジスタのコレクタ層と前記グラフトベース
   形成用高濃度層との重なる領域を順次小さくしたことを
   特徴とする半導体集積回路装置。