JPS6344305B2 - - Google Patents

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JPS6344305B2
JPS6344305B2 JP55059144A JP5914480A JPS6344305B2 JP S6344305 B2 JPS6344305 B2 JP S6344305B2 JP 55059144 A JP55059144 A JP 55059144A JP 5914480 A JP5914480 A JP 5914480A JP S6344305 B2 JPS6344305 B2 JP S6344305B2
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JP
Japan
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conductivity type
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Application number
JP55059144A
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English (en)
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JPS56155545A (en
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Yutaka Tomita
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP5914480A priority Critical patent/JPS56155545A/ja
Publication of JPS56155545A publication Critical patent/JPS56155545A/ja
Publication of JPS6344305B2 publication Critical patent/JPS6344305B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/761PN junctions

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置にかかり、特に分離拡散領
域とコレクタ領域が短絡され、エミツタ領域の周
囲を前記コレクタ領域が囲んでいて、ベース電極
が前記コレクタ領域の外側にある集積回路型トラ
ンジスタを具備した半導体装置に関する。
従来、標準的なバイボーラ型集積回路において
はP型半導体基板にn+型埋込み拡散領域を形成
後n型のエピタキシヤル層を形成し、さらに、
P+型分離拡散領域を形成し、各分離領域内にP
型のベース拡散とn+型のエミツタ拡散を行いnPn
型のトランジスタを構成している。かかる工程に
おいて、同時にPnP型トランジスタを形成するに
は、前記nPnトランジスタのベース形成時のP型
拡散でエミツタ領域を形成し、エピタキシヤル層
をベース領域とし、前記P型基板をコレクタとす
るバーテイカル型(Vertical Type)PnPトラン
ジスタか、前記nPn型トランジスタのベース形成
時のP型拡散でエミツタ領域とコレクタ領域を形
成し、エピタキシヤル層をベース領域とし、寄性
のバーテイカル型PnPトランジスタが出来ないよ
うにエミツタ・コレクタ直下領域より広い領域に
n+型埋込層を有するラテラル型(Lateral Type)
PnPトランジスタのいづれかであつた。
ところで、前記バーテイカル型PnPトランジス
タでは、エピタキシヤル層の厚さのばらつきと、
nPn型トランジスタ形成条件上の都合とで十分大
きな電流利得は達成出来ず、前記ラテラル型トラ
ンジスタでも耐圧と拡散領域形成精度の為、エミ
ツタとコレクタ間の実効長は10μm前後にしか出
来ず、十分大きな電流利得が達成出来ない。しか
し、コレクタ領域が分離拡散領域及び半導体基板
と短絡されている場合は、前記ラテラル型PnPト
ランジスタ形成領域直下にあるn+型埋込拡散領
域を形成せずに寄生のPnPトランジスタを積極的
に利用して、ラテラル方向とバーテイカル方向い
づれにもPnPトランジスタが動作するようにする
ことが出来、この場合、前記2種のPnPトランジ
スタが単独で動作する時よりかなり大きな電流利
得、例えばエミツタ接地型電流利得で100程度以
上が得られるようになる。しかし、このような構
造のPnPトランジスタは、大きな電流利得を得ら
れる様にエミツタ領域をコレクタ領域が囲んでお
り、かつエミツタ領域とラテラル型のPnPトラン
ジスタのコレクタ領域との間隔は電流利得を上げ
る為狭くなつている為、ベース電極の取り出しは
コレクタ領域に囲まれていない外側に取らねばな
らなくなつている。その為、前記PnPトランジス
タのベース・コレクタ間電圧が高くなると、コレ
クタと半導体基板をゲートとし、エピタキシヤル
層をチヤネルとする寄生の接合型電界効果トラン
ジスタがピンチオフ(Pinch Off)する為、前記
PnPトランジスタのベース領域とベース電極が開
放されてこのPnPトランジスタが動作しなくなる
欠点があつた。このことを図により詳細に説明す
る。
第1図a,bは電流利得が向上するようにした
が上記ピンチオフの問題が発生してしまう半導体
装置におけるコレクタ領域と分離領域とが短絡さ
れた集積回路型PnPトランジスタ部の平面図およ
びそのA―A′断面図である。
第1図a,bにおいて、p型半導体基板1の上
面にn型エピタキシヤル層3′が形成され、さら
に、エピタキシヤル層3′中に枠状のP型の分離
領域2が形成され、分離領域2に囲まれてベース
領域3が存在し、ベース領域3の中に選択的に形
成されたP型エミツタ領域5を方形にとり囲むよ
うにP型コレクタ領域4が形成され、コレクタ領
域4の3辺の一部は分離領域2に重なつて分離領
域と短絡された形に形成されている。また、コレ
クタ領域4を間にしてエミツタ領域5と向い合つ
たベース領域3の上面部にベース電極取出し用の
n+型拡散領域3bが形成されて、その上面にベ
ース電極3aがとりつけられている。4a,5a
はそれぞれコレクタ電極およびエミツタ電極を示
す。
第2図a,bは第1図のトランジスタと、これ
を動作させるために接続した回路の回路図をとも
に示した図で、図aはコレクタ・ベース間電圧
VCBが低い場合、図bはVCBが高い場合、第2図
cは同図a,bのトランジスタ部を等価回路で置
き替えた図である。
第2図aにおいて、コレクタ電極4aとベース
電極3aとの間に負荷抵抗RLを通して加えられ
ている電源VCBの電圧が高くない場合、コレク
タ・ベース間のP―N接合近傍に生じる空乏層7
aと7bとの間にはさまれた領域に、寄性電界効
果トランジスタ8(第2図c)のチヤネル9を通
じて、バイアス電源VBEと信号電源VSによるベー
ス電流が流れ、このトランジスタは正常に動作す
る。しかし、VCBが高くなり、第2図bのように
空乏層7aと7bが拡がり合体して空乏層7とな
り、そのためベース電極3aとエミツタ電極5a
との間の通路は断たれ、このトランジスタは動作
しなくなる。
本発明の目的は、コレクタ・ベース間に高い電
圧が加えられても動作不能となることのないよう
にされた、コレクタ領域と分離領域および半導体
基板が短絡された集積回路型トランジスタを具備
した半導体装置を提供することにある。
本発明の特徴は、一導電型の半導体基板と、前
記半導体基板の上面に形成された逆導電型のエピ
タキシヤル層中に枠状に形成されかつ前記半導体
基板に接続する一導電型の分離領域と、前記分離
領域に囲まれた前記逆導電型のエピタキシヤル層
からなるベース領域と、前記ベース領域中に選択
的に形成された一導電型のエミツタ領域と、一部
分の巾方向において前記分離領域と接続しかつ前
記エミツタ領域をとり囲んで前記ベース領域中に
形成された一導電型のコレクタ領域と、前記コレ
クタ領域の全長上にわたつて形成されることによ
り前記エミツタ領域をとり囲むコレクタ電極と、
前記コレクタ領域の外側のベース領域上面に設け
られたベース電極と、前記分離領域により囲まれ
た前記ベース領域と前記半導体基板とのなす全接
合のうち、前記ベース電極から前記エミツタ領域
にいたる方向で前記コレクタ領域を完全に横切る
個所の下の前記接合の部分のみに選択的に形成さ
れ、前記ベース電極から前記エミツタ領域にいた
る方向を長手方向とする細長平面形状をなし、か
つ、前記エミツタ領域下にはいたらない逆導電型
の高濃度埋込拡散領域とを有するラテラル方向お
よびバーテイカル方向のいずれにも動作するトラ
ンジスタを具備した半導体装置にある。このよう
に高濃度埋込拡散領域を設けているから上記ピン
チオフの不都合は回避される。又、この領域は細
長い形状でベース電極からエミツタ領域にいたる
方向でコレクタ領域を横切る個所のみに限定的に
設けているからこの領域を設けてもバーテイカル
方向の動作に支障を生じない。さらに、コレクタ
領域もコレクタ電極もエミツタ領域を囲んでいる
から、ラテラル方向の動作もバーテイカル方向の
動作も各部分において均一に行なわれ特性のよい
トランジスタとなる。
つぎに本発明を実施例により説明する。
第3図a,bは本発明の一実施例の平面図およ
び断面図である。第3図a,bにおいて、本発明
の半導体装置が含むところの集積回路型トランジ
スタ部はP型基板1、P+分離領域2、n型エピ
タキシヤル層によるn型ベース領域3、P型コレ
クタ領域4、P型エミツタ領域5、ベース電極と
り出し用のn+拡散領域3b、ベース電極3a、
コレクタ電極4a、エミツタ電極5aとを備えて
いることにおいては第1図の従来のものと同じで
ある。しかし、n+拡散領域3bに対向するコレ
クタ4の直下のn型ベース層3の底部にn導電型
の高濃度の埋込拡散領域10が形成されているこ
とにおいて本発明のものは第1図のものと相違す
るのである。
埋込拡散領域10のドナー濃度はエピタキシヤ
ル層3′のドナー濃度よりはるかに高い為、P型
半導体基板1より空乏層が拡がらなくなり、寄生
接合型電界効果トランジスタのピンチオフ電圧は
本来のPnPトランジスタの実用上のベース・コレ
クタ間バイアス電圧よりはるかに高くなり、ベー
ス電極3aとベース領域3が開放される欠点は解
消される。例えば、従来は25〜30VのVCBで動作
不能となるものが多数あつたが、それが本発明に
より50V以上まで改善された。また、埋込拡散領
域10はベース領域3の直列抵抗を下げる効果も
ある。従つて、電流利得の高いしかも高いコレク
タ電圧でも動作停止などが起らない集積回路型
PnPトランジスタを具備した半導体装置が得られ
ることになる。なお、以上の記述でn型を逆導電
型P型を一導電型に対応させているが、さらに、
PnPトランジスタをnPnトランジスタに入れ換え
て考えてもまつたく同じことが成立する。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bは電流利得が向上するようにした
がピンチオフの問題が発生してしまう半導体装置
の一例の集積回路型トランジスタ部の平面図およ
び断面図、第2図a,bはともに第1図のトラン
ジスタとこれを動作させるために接続した回路と
を含む動作説明のための図、第2図cは同図a,
bのトランジスタ部を等価回路に置き替えた図、
第3図a,bは本発明の一実施例の平面図および
断面図である。 1……P型半導体基板、2……P+型分離領域、
3′……n型エピタキシヤル層、3……n型ベー
ス領域、3a……ベース電極、3b……ベース電
極とり出し用n+拡散領域、4……コレクタ領域、
4a……コレクタ電極、5……エミツタ領域、5
a……エミツタ電極、7,7a,7b……空乏
層、8……寄生接合型電界効果トランジスタ、9
……チヤネル、10……n型高濃度拡散領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型の半導体基板と、前記半導体基板の
    上面に形成された逆導電型のエピタキシヤル層中
    に枠状に形成されかつ前記半導体基板に接続する
    一導電型の分離領域と、前記分離領域に囲まれた
    前記逆導電型のエピタキシヤル層からなるベース
    領域と、前記ベース領域中に選択的に形成された
    一導電型のエミツタ領域と、一部分の巾方向にお
    いて前記分離領域と接続しかつ前記エミツタ領域
    をとり囲んで前記ベース領域中に形成された一導
    電型のコレクタ領域と、前記コレクタ領域の全長
    上にわたつて形成されることにより前記エミツタ
    領域をとり囲むコレクタ電極と、前記コレクタ領
    域の外側のベース領域上面に設けられたベース電
    極と、前記分離領域により囲まれた前記ベース領
    域と前記半導体基板とのなす全接合のうち、前記
    ベース電極から前記エミツタ領域にいたる方向で
    前記コレクタ領域を完全に横切る個所の下の前記
    接合の部分のみに選択的に形形成され、前記ベー
    ス電極から前記エミツタ領域にいたる方向を長手
    方向とする細長平面形状をなし、かつ、前記エミ
    ツタ領域下にはいたらない逆導電型の高濃度埋込
    拡散領域とを有するラテラル方向およびパーテイ
    カル方向のいずれにも動作するトランジスタを具
    備したことを特徴とする半導体装置。
JP5914480A 1980-05-02 1980-05-02 Semiconductor device Granted JPS56155545A (en)

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