JPS63219163A - 半導体集積回路 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は集積回路（ＩＣ）に組み込まれるＮＰＮ型トラ
ンジスタの改良に関する。

（ロ）従来の技術 第３図はＩＣに組み込まれる従来のＮＰＮ型トランジス
タを示し、Ｐ型半導体基板（１）上に積層して形成した
Ｎ型エピタキシャル層（２）と、基板（１）表面に形成
したＮ＋型の埋込層（３）と、エピタキシャル層（２）
を貫通したＰ”型分離領域（４）によって島状に分離さ
れた島領域（５）と、島領域（５）の表面に形成したＰ
型のベース領域（６）及びこの表面に形成したＮ＋型エ
ミッタ領域（７）と、島領域（５）表面に形成したＮ＋
型コレクタコンタクト領域（８）と、酸化膜（９）を開
孔したコンタクトホールを介して各領域にオーミンクコ
ンタクトする電極（１０）とで構成されている。

斯る構造は最も簡単で且つ一般的なものであるが、コレ
クタの取出し抵抗が大きく、飽和電圧■。

ｌｌ（ｓａｔ）が犬である欠点があった。

そこで従来より第４図に示す如く、島領域〈５）表面か
ら埋込層（３）まで達するＮ＋型のコレクタ低抵抗領域
〈１１）を設けることにより、コレクタ取出し抵抗を減
じてｖｃ！（ｓａｔ）を大幅に小さくしたＮＰＮ型トラ
ンジスタが例えば特開昭５９−７４６４９号公報第１図
に記載されている。尚コレクタ低抵抗領域（１１〉を設
けることにより、第３図のものに比してＶｃ［１（ｓａ
ｔ）を約１７３に減じることができる。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、コレクタ低抵抗領域（１１）はエピタキ
シャル層（２）表面から埋込層（３）に達するまでかな
り深く拡散形成する為、横方向拡散が犬で高集積化でき
ない欠点がおった。しかもコレクタ低抵抗領域（１１）
はかなり深く拡散するために高不純物濃度に設定する必
要があり、それがベース領域（６）又は分離領域（４）
に接触すると耐圧が極端に低下してしまう為、より一層
高集積化を防げる要因になっていた。

く二〉問題点を解決するための手段 本発明は斯」ニした欠点に鑑みてな妨れ、ベース領域（
２６）に接触してこれを囲むように形成したベース領域
（２６）より深いＮ型の高濃度コレクタ領域（２８）を
形成し、且つその不純物濃度を、見かけ上のベース・コ
レクタ間降伏電圧■。１ｌｏＩが実質的なベース・コレ
クタ間降伏電圧ＶｃＩｌｏｚで決まるエミッタ・コレク
タ間降伏電圧ｖＣＩ！ｏを下まわらないような不純物濃
度に設定することにより、耐圧を維持しつつ■。（ｓｅ
ｔ）の小さい高集積化できる半導体集積回路を提供する
ものである。

（ホ）作用 本発明によれは、エピタキシャル層（２２）より高濃度
の高濃度コレクタ領域（２８）がベース領域（２６〉の
周囲をリング状に囲むので、コレクタの取出し抵抗を減
じて■。Ｉ！（ｓａｔ）を小とし且っ空乏層の拡がりを
抑制してベース領域〈２６）周端部から分離領域（２４
）端部までの離間距離を狭めることができる。

また、ベース領域（２６）と高濃度コレクタ領域（２８
）が接することによって島領域（２５）表面における見
かげ一］二のベース・コ１．・フタ間降伏電圧ＶＣＩｌ
ｏ１が低下するものの、トランジスタ特性の重要な要素
の１つであるコレクタ・エミッタ間降伏電圧■。、。

は、それが石、に関する要素であり、それがトランジス
タとして活性なエミッタ領域（２７）直下におけるベー
ス領域（２６）と島領域（２５）とのＰＮ接合で決まる
実質的なベース・コレクタ間降伏電圧■。ＢＯ２で決定
される為、前記見かけ上の■。８０１が低下しても前記
■。、。には関係せず、従来と変らぬＶＣＫＯが得られ
る。

（へ）実施例 以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。

第１図Ａ及び第１図Ｂは本発明による半導体集積回路を
示し、Ｐ型半導体基板（２１）上に積層して形成したＮ
型エピタキシャル層（２２）と、基板（２１）表面に埋
込んで形成したＮ＋型の埋込層（２３〉と、この埋込層
（２３）を取囲むようにエピタキシャル層（２２）を貫
通したＰ＋型の分離領域（２４）と、分離領域（２４）
によってエピタキシャル層（２２）を島状に分離した島
領域（２５）と、島領域（２５）表面に形成したＰ型の
ベース領域（２６）と、ベース領域（２６）表面に形成
したＮ＋型のエミッタ領域（２７）と、ベース領域（２
６）外周部に接触しながらこれを囲むように形成したＮ
型の高濃度コレクタ領域（２８）と、島領域（２５）表
面にエミッタ拡散工程で形成したコレクタコンタクト領
域（２９）と、エピタキシャル層＜２２）を被覆する酸
化膜（３０）と、この酸化膜（３０）に開孔したコンタ
クトホールを介してベース領域（２６）、エミッタ領域
（２７）及びコレクタコンタクト領域（２９）と夫々オ
ーミック接触する電極（３１）とで構成されている。尚
高濃度コレクタ領域（２８）のみで良好なオーミックコ
ンタクトが得られるならば、コレクタコンタクト領域（
２９）は不要である。

本発明の特徴とする高濃度コレクタ領域（２８）はベー
ス領域（２６）に接触すると共に分離領域＜２４）にも
接するように形成し、その深さはベース領域（２６）よ
り深く、埋込層（２３）上部よりは浅くなるように形成
しである。ベース領域＜２６）より浅いと後に説明する
Ｖｃｌ！（ｓａｔ）特性の点で不利であり、また埋込層
（２３）に達するまで深く形成するには不純物濃度と拡
散時間の点で無理がある。そして高濃度コレクタ領域（
２８）の不純物濃度を、島領域（２５）表面におけるベ
ース領域（２６）と高濃度コレクタ領域（２８）とのＰ
Ｎ接合で決まる見かげ上観測きれるベース・コレクタ間
降伏電圧ＶＣＲＯＩが、トランジスタとして活性なエミ
ッタ領域（２７）直下におけるベース領域（２６〉と島
領域（２５〉とのＰＮ接合で決まるエミッタ・コレクタ
間降伏電圧ＶＣＥＯを下まわらないような不純物濃度に
設定しである。従来の構造でベース領域（６〉とコレク
タコンタクト領域（８）とが接触すると前記見かけ上の
ＶＣＢＯＩが数Ｖにまで低下することが知られているか
ら、この不純物濃度はエビクキシヘ・ル層（２２）より
高くエミッタ領域（２７〉より低い範囲、具体的には１
０′１〜１０１４前後である。尚高濃度コレクタ接合（
２８）と分離領域（２４）とが接することによって分離
耐圧ＶＣ−５ＵＩＩが低下する危惧があるものの、分離
領域（２４）は最も深い拡散領域であってかなり緩やか
な濃度勾配を有し、その為従来の構造で１００Ｖ前後、
本発明のものでも数十Ｖの耐圧を保つので実用上何ら問
題無い。

トランジスタ特性として重要な要素の１つであるＶＣＥ
Ｏは、次式で表わされることが知られている。

Ｖｃｔｏ＝ＢＶｃＢｏｘム５ｉ　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（１）（但し、Ｂは比例定数、ｎは
整数） ここで、ＶＣＩＩＯはｈＦ、、倍のＩＣＢＯ（ベース・
コレクタ間型流）で表わきれるＩｃｔｏ　（エミッタ・
コレクタ間電流）の雪崩的な増倍現象が起る電圧である
から、結局（１）式の■。ＢＯ２はｈ□を決めている領
域のベース・コレクタ接合のダイオード的雪崩降伏電圧
、つまりトランジスタとして活性なエミッタ領域（２７
）直下におけるベース領域（２６）と島領域（２５）と
のＰＮ接合の降伏電圧を意味する。従って、本願の如く
島領域（２５）表面における見かけ上観測されるＶＣＩ
ｌｏｔを減じても、（１）式のＶｃｎｏｘは変化せず、
よって（１）式で表わきれる■。、。には何ら影響しな
いのである。但し、前記した如くエミッタ・コレクジ間
にはｈＦＥ・ＩＣＢＯの担体の流れがあるので雪崩降伏
はベース・コレクタのダイオードより起りやす＜　、Ｖ
ｃｉｏ＜Ｖｃｓ。であることが（１）式からも明らかで
ある。よってＶｃ＋＋ｏ＋がＶＣｔｏとは無関係である
とはいえ、ＶＣＩ。、によって決まるｖｃ！、ｏそのも
のを下まわると今度はＶＣ１ｌＯ＝ＶＣＢＯ１になって
しまう。

第２図はこのような■。ア。、Ｖｃ＋＋ｏ＋、ＶＣＢ（
ｌの関係を説明するための特性図で、横軸にｈＦｏを、
縦軸に降伏電圧をとっである。＜１）式より■。、０は
ｈＦＲの値が大きい程低くなり、ＶＣＩｌｏｔ及びＶＣ
ｔｏ２はｈＦＥに関して一定になる。今、従来の構造の
■。１０１が同図に示した値であるならば、ＶＣＢＯＱ
はベース領域（２６）の濃度勾配の関係でそれよりやや
高い値を示す。そして本発明による構造のＶ。Ｂｏｌは
、高濃度コレクタ領域（２８）とベース領域（２６）と
が接することによって減少するものの、ＶＣＢＯＩは上
述した理由によって全く変りなく、ＶＣｔｏ２がＶｃア
０を下まわらない限り、ＶＣＦＯは変化無い。

また、本発明はトランジスタのｈＦＥを考慮して高濃度
コレクタ領域（２８）の不純物濃度を設定すればよい。

つまり、トランジスタを製造するに際しそのｈＦＥを例
えば１００に設計したならば、トランジスタの■。、０
は第２図Ａ点の値を保持すれば必要十分であることから
、高濃度コレクタ領域（２８〉の不純物濃度をやや高目
に設定して■。ＢＯＩが図示点線（本発明の他のＶ。８
ｏ１）の如く、ｈＦＲが１００以下の範囲ではＶＣＢＯ
Ｉが■。、。を下まわるような不純物濃度に設定しても
実用上全く問題無いものが得られるのである。

従って本発明によれば、従来と同じ耐圧（Ｖｃｔｏ）を
維持しつつ、高濃度コレクタ領域（２８）が空乏層の拡
がりを抑制するので、ベース領域（２６）端部から分離
領域（２４）までの離間距離を縮小してパターンサイズ
を減少し、高集積化できる。また、エピタキシ〜ル層（
２２）よりは高濃度でベース領域（２６）より深い高濃
度コレクタ領域（２８）がベース領域〈２６）をリング
状に囲むので、コレクタの取出し抵抗を減じ、第３図の
ものに比して約１７２の■。、（ｓａｔ）が得られる。

また、島領域（２５）表面におけるＰ型反転層の防止に
も寄与する。

（ト）発明の詳細 な説明した如く、本発明によれば、高濃度コレクタ領域
（２８）の不純物濃度を選定することによって従来のも
のと変らぬ数十Ｖの耐圧を維持しつつ、パターンサイズ
を縮小して高集積化できる半導体集積回路を提供できる
利点を有する。また、パターンサイズを縮小しっつ■。

。（ｓａｔ）特性が第３図のものに比して約１７２の半
導体集積回路を提供できる利点を有する。さらに、ベー
ス領域（２６）を除く島領域（２５）表面に高濃度コレ
クタ領域（２８）を形成したので、島領域（２５）表面
におけるＰ型反転層を防止できる利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ及び第１図Ｂは夫々本発明を説明するための断
面図及び平面図、第２図は本発明を説明するための特性
図、第３図及び第４図は従来例を説明するための断面図
である。 （２１）はＰ型半導体基板、　（２４〉はＰ＋型分離領
域、　（２５）は島領域、　（２６）はＰ型ベース領域
、（２７〉はＮ＋型エミッタ領域、　（２８）はＮ型の
高濃度コレクタ領域である。 出願人　三洋電機株式会社外１名 代理人　弁理士　西野卓嗣　外１名 ｌｌ− 第１図Ａ 第１図Ｂ 第２図 ｏｌｏｏｈＦＥ 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）コレクタとなる島領域表面に形成した一導電型の
   ベース領域と、該ベース領域の表面に形成した逆導電型
   のエミッタ領域と、前記ベース領域に接触しこれを囲む
   ように形成した前記ベース領域より深い逆導電型の高濃
   度コレクタ領域とを具備し、前記高濃度コレクタ領域の
   不純物濃度を、前記島領域表面における前記ベース領域
   と前記高濃度コレクタ領域とのＰＮ接合の降伏電圧が前
   記エミッタ領域直下における前記ベース領域と前記島領
   域とのＰＮ接合によるベース・コレクタ間降伏電圧で決
   定するエミッタ・コレクタ間降伏電圧より大となるよう
   な不純物濃度に設定したことを特徴とする半導体集積回
   路。