JPH0130309B2 - - Google Patents

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JPH0130309B2
JPH0130309B2 JP56117424A JP11742481A JPH0130309B2 JP H0130309 B2 JPH0130309 B2 JP H0130309B2 JP 56117424 A JP56117424 A JP 56117424A JP 11742481 A JP11742481 A JP 11742481A JP H0130309 B2 JPH0130309 B2 JP H0130309B2
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JP
Japan
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layer
diffusion
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diffusion layer
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JP56117424A
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JPS5818962A (ja
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Hiroshi Iwasaki
Koichi Kanzaki
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/17Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
    • H10D62/177Base regions of bipolar transistors, e.g. BJTs or IGBTs

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  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は耐圧低下防止構造を有する半導体装
置に関する。
(従来の技術) 半導体装置の構造として一般的なものの1つ
に、第1図に示されるようなPN接合型トランジ
スタ構造がある。このような構造のトランジスタ
においては、たとえばそのコレクタ・ベース間耐
圧は、PN接合部10の曲率Aおよびこの接合部
の不純物濃度に依存している。曲率AはN型コレ
クタ基板12に対するP型ベース層14の拡散の
深さに応じて決定される。すなわち、高耐圧とく
に高いVCBOを得るためには、ベース層14を低い
不純物濃度でもつて深く拡散する必要がある。
(発明が解決しようとする課題) ところで、ベース拡散層14を深く拡散する場
合は、同時にN+型エミツタ層16も深く拡散す
る必要がある。このようにベース層14およびエ
ミツタ層16の拡散深度を大きくすると、トラン
ジスタの製造工程における熱拡散時間が長くなる
ので好ましくない。また、エミツタ拡散領域の濃
度低下のためにベースからエミツタへのキヤリア
逆注入効果が大きくなるので、大きな電流増幅率
(hFE)を得ることが難かしくなる。さらに、ベー
ス拡散層14の不純物濃度の低下とベース層厚の
増大が周波数特性劣化の原因となり、高耐圧高速
動作型トランジスタを実現する際のネツクになつ
ている。
この発明は上記事情にかんがみなされたもの
で、高耐圧を維持しつつ動作速度の向上がはか
れ、さらに電流増幅率の設定自由度を改善できる
半導体装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (発明の課題を達成するための手段) 上記目的を達成するために、この発明に係る半
導体装置は、次のような構成を備えている。
すなわち、第1導電型(N)半導体層24と、
この半導体層24内の所定部分に設けられる第2
導電型(P)第1領域34と、この第1領域34
を取り囲むように前記半導体層24内に設けられ
る第2導電型(P)第2領域32と、この第2領
域32に隣接し前記半導体層24内に設けられる
第1導電型(N)第3領域28,38と、この第
1領域34内に設けられる第4領域36とを備え
る。そして、前記半導体層24と前記第1領域3
4との間の接合のうち、前記第1領域34の周囲
の接合肩部33に前記第1領域34よりも低不純
物濃度(P−)の前記第2領域32をオーバーラ
ツプさせ、このオーバーラツプ部分を含んで前記
第2領域32の外側に広がる絶縁物40を配設す
る。
(作用) このような構成によれば、第1領域と第3領域
との間の耐圧低下の原因をもたらす接合領域を所
定の曲率および所定の不純物濃度をもつた第2領
域によつてカバーすることができる。このため耐
圧低下を防止することができる。また、第2領域
があるために、耐圧の確保という制約をはなれ
て、第1領域の寸法および不純物濃度を決定する
ことができる。
また、第2領域によつてカバーした第1領域の
肩部分にさらに第2領域の外側に広がる絶縁物を
配設したことから、この絶縁物を用いないときと
較べて第1領域と半導体層との間の接合面積が減
少し、この第1領域と半導体層との間の接合容量
が減る。このような構成では、第1領域34をベ
ースとし、第3領域28,38をコレクタとし、
第4領域36をエミツタとするバイポーラトラン
ジスタのベース・コレクタ間接合容量を減らすこ
とができる。このベース・コレクタ間接合容量は
少ないほど高速動作に有利となる。このため、第
1領域内にN(P)型領域を設けてNPN(PNP)
トランジスタを形成した場合などにおいて、所望
の耐圧(VCBO)を維持しつつ、動作速度を向上さ
せたり電流増幅率を大幅にコントロールしたりす
ることができる。
(実施例) 次に第2図aないしeを参照してこの発明の一
実施例を説明する。第2図aに示すように、低不
純物濃度のP型半導体基板20の表面の所定領域
に、高不純物濃度のN+型埋込み層22が拡散形
成される。次に、第2図bに示すように、埋込み
層22を含む基板20の表面上に、低不純物濃度
のN型エピタキシヤル層24を成長させる。この
エピタキシヤル成長過程において、埋込み層22
はエピタキシヤル層24に対してオートドーピン
グを起こす。この結果、基板20とエピタキシヤ
ル層24との接合面を含んで基板20および層2
4の双方にまたがり、N+埋込み層22が形成さ
れる。
エピタキシヤル層24内には、第2図cに示す
ように、高不純物濃度のP+型分離拡散層26と、
高不純物濃度のN+型デイープ拡散層28とが拡
散形成される。拡散層28はエピタキシヤル層2
4の表面から埋込み層22にかけて深く拡散され
る。また、分離拡散層26は、エピタキシヤル層
24の表面から基板20にかけて、埋込み層22
を囲むように拡散される。この分離拡散層26
は、その内部を外部半導体領域から電気的に分離
する。また、デイープ拡散層28は、トランジス
タ構造のコレクタ抵抗を低減させる作用を有して
いる。
拡散層26および28が形成されたあと、第2
図dに示すように、エピタキシヤル層24の全表
面上に、熱酸化膜などの絶縁膜30が、少なくと
も一層形成される。次に、埋込み層22上の所定
位置に、低不純物濃度のP-型リング拡散層32
が形成される。この形成は、次のようにして行な
うことができる。まず、リング拡散層32が形成
されるエピタキシヤル層24の表面領域に、P型
不純物であるボロンをイオンインプランテーシヨ
ンにより打込む。こうしてP型拡散源が打込まれ
たあと、熱拡散処理によつて、所望の深さのリン
グ拡散層32が形成される。この拡散層32の拡
散の深さは、たとえば1.0ないし2.5μmくらいに
設定される。また、拡散層32のシート抵抗ρs
は、たとえば300Ω/□ないし2kΩ/□くらいに
選ばれる。また、例えば拡散層32の熱拡散処理
は、拡散層26あるいは拡散層28の熱処理時間
と一部あるいは全面的に共有してもよい。
リング拡散層32のリング内部には、拡散層3
2よりは不純物濃度の高いP型ベース拡散層34
が形成される。この形成は、次のようにして行な
うことができる。まず、拡散層32のリング内に
相当するエピタキシヤル層24の表面領域に、イ
オンインプランテーシヨンにより、ボロンを打込
む。こうしてP型ベース拡散源を打込んだあとに
熱拡散処理を行なうと、ベース拡散層34が形成
される。このベース拡散層34の拡散の深さは、
たとえば0.5ないし1.5μmくらいに設定される。
また、拡散層34のシート抵抗ρsは、たとえば
100ないし500Ω/□くらいに選ばれる。
リング拡散層32とベース拡散層34とは、部
分的にオーバーラツプされる。このオーバーラツ
プによつて、ベース拡散層34とエピタキシヤル
層24との接合部のうちの肩部33は、ベース拡
散層34よりも低濃度なリング拡散層32により
カバーされる。このとき、ベース拡散層34より
もリング拡散層32の拡散を深くすることが重要
である。この要求があるために、拡散時間上の問
題から、ベース拡散層34よりもリング拡散層3
2の拡散工程を先行させた方が都合がよい。すな
わち、先に拡散層32用のボロンを打込み、少し
熱拡散させる。次に拡散層34用のボロンを打込
み、再び熱拡散処理を行なう。すると、拡散層3
2の不純物の拡散と拡散層34の不純物の拡散と
は並行して行なわれるので、ベース拡散層34よ
りもリング拡散層32をより深くすることができ
る。また、ベース拡散層34の拡散深度はトラン
ジスタの電流増幅率hFEを決定する大きな要因の
1つである。したがつて、hFEを所望値に設定す
るためにベース拡散層34の拡散時間をコントロ
ールする場合において、この拡散時間にかかわら
ずベース拡散層34よりもリング拡散層32の拡
散深度をより深くできる。しかしながら、結果と
してリング拡散層32をより深くできるのであれ
ば、リング拡散層32の拡散をベース拡散層34
の拡散より先行させなくてもよい。
拡散層32および34の形成のあと、デイープ
拡散層28上およびベース拡散層34上に、N型
不純物がイオンインプランテーシヨンによつて打
込まれる。この打込まれたN型拡散源を熱拡散さ
せると、第2図eに示すように、高不純物濃度の
N+エミツタ拡散層36およびN+型コレクタ拡散
層38が得られる。N+型の拡散層36及び38
は必ずしもイオンインプランテーシヨンによる形
成ではなく、例えばN型不純物をドープしたポリ
シリコンからの拡散形成あるいは、N型不純物を
含む酸化シリコン膜からの拡散形成等でもよい。
以上のように構成すると、トランジスタのhFE
コントロールが容易になるだけでなく、一定のベ
ース不純物濃度を保障できるのでトランジスタ動
作の高速性を維持しつつ一定の耐圧を保証するこ
とが可能になる。
拡散層36および38の形成のあと、拡散層3
8,34,36および26上の絶縁膜30が開口
される。これらの開口部上に、それぞれ、コレク
タ電極、ベース電極、エミツタ電極および接地電
極が形成され、装置は完成する。
第2図cの後P-型のリング拡散層32を形成
しあるいは、拡散層26あるいは拡散層28と熱
拡散時間を共有してP-型リング拡散層32が形
成された後、通常知られているLOCOSやアイソ
プラナ工程によりベース拡散部及びコレクタ拡散
部を除いて厚い熱酸化膜40を形成する場合の実
施例が第3図である。この厚い熱酸化膜40の形
成は、エピタキシヤル層24表面より深くくいこ
んでいるのが特徴である。又、この熱酸化膜40
はリング状のP-型の拡散層32の一部までとす
る場合、あるいは、第4図のごとくリング状拡散
層32の全体をおおう場合の両方がある。さら
に、この熱酸化膜40のかわりに溝を掘つた部分
への絶縁物の埋め込みによる方法でも同様の構造
が得られる。
次いで、P型ベース拡散層34をイオンインプ
ランテーシヨンと熱拡散処理により所望の深さに
形成する。第3図ではP型ベース拡散層34の深
さを熱酸化膜40(あるいは絶縁層40)より浅
くしてあるが同じ位いかあるいは深く形成した場
合も考えられる。後の工程は第2図eと同じであ
る。このことにより、ベース・コレクタ間の接合
容量が低減でき、トランジスタ動作のより高速化
が可能となる。
[発明の効果] この発明に係る半導体装置によれば、耐圧低下
の要因となるPN接合の肩部33が低濃拡散層3
2によつてカバーされる。拡散層32の曲率およ
び不純物濃度は活性ベース領域34から独立して
決定できるので、活性ベース領域34を所望の濃
度および所望の深さに設定しても、拡散層32と
大エピタキシヤル層24との間の高耐圧を維持す
ることができる。このため、高耐圧を得るために
ベース領域34に課せられた制約を逃れて、この
領域の濃度、寸法を自由に規定できる。さらに、
肩部33のPN接合の大部分をシリコン熱酸化物
等の絶縁物40で潰すことで、ベース・コレクタ
間接合容量を減らすことができる。したがつて、
高耐圧を維持しながら、電流増幅率などの特性の
コントロールが容易になるばかりでなく、動作速
度の向上もしくは周波数特性の改善をはかること
ができる。
なお、P-拡散層32とN+埋込み層22との間
に逆バイアス電圧を印加すると、層32と層22
との間のNエピタキシヤル層24内に空乏層がの
びる。このため、層22と層32との間隔もトラ
ンジスタのコレクタ・ベース間耐圧VCBOを決定す
る要因となる。したがつて、本願発明の特徴を十
分に発揮するためには、層22と層32との間隔
を、層32の曲率、濃度で決定されるVCBOよりも
大きな耐圧が得られる程度に、大きくしておくこ
とが望ましい。
また、この明細書中における「高耐圧」は相対
的な意味で用いられている。たとえば、従来の構
造では所望の周波数特性(T)または電流増幅率
(hFE)を得るために3Vの耐圧しか得られない場
合を考えてみる。このような場合、耐圧5Vは相
対的に高耐圧である。本願発明は、したがつて、
耐圧5Vを維持した上で高hFEまたは高Tを得よう
とする目的にも有益である。
以上、明細書に詳述され図面に図示された実施
例はこの発明を限定するものではない。この発明
の趣旨および特許請求の範囲内において種々の置
換、変更、追加などが可能である。たとえば、拡
散層32,34の拡散源は、ボロンを含む酸化膜
(BSG)の被着によつて得ることもできる。ある
いは、この発明の趣旨に適合する拡散措置を実現
できるものであれば、炉内でのBN拡散法を用い
ることもできる。このBN拡散法では、炉内でボ
ロン拡散源がガス化され、このガス化された拡散
源がエピタキシヤル層24に供給され熱拡散され
る。もちろん、BSG膜被着法、BN拡散法および
イオンインプランテーシヨン法その他の方法を併
用してもよい。たとえば、P-拡散層32にはボ
ロンのイオンインプランテーシヨン拡散法を用
い、Pベース層34にはBN拡散法またはBSG膜
被着拡散法を用いることができる。ただし、拡散
源(拡散法)の種類によつて、絶縁膜30の形成
方法、膜厚、形成措置および開口方法が異なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のトランジスタ構造の要部を示す
断面図、第2図aないしeはこの発明の一実施例
に係るトランジスタをその製造過程順に示す断面
図、第3図および第4図は本発明の別の実施例を
示す断面図である。 20……P-半導体基板、22……N+埋込み
層、24……N-エピタキシヤル層(表面層)、2
6……P+分離拡散層、28……N+デイープ拡散
層、30……絶縁膜、32……P-リング拡散層、
33……肩部、34……Pベース拡散層、36…
…N+エミツタ拡散層、38……N+コレクタ拡散
層、41……絶縁膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型半導体層と、前記半導体層内の所
    定部分に設けられその周囲に前記半導体層との接
    合肩部を形成する第2導電型第1領域と、前記第
    1領域を取り囲み前記接合肩部とオーバーラツプ
    するように前記半導体層内に設けられる第2導電
    型第2領域と、前記第2領域に隣接して前記半導
    体層内に設けられる第1導電型第3領域と、前記
    第1領域内に設けられる第4領域とを備えるもの
    において、 前記オーバーラツプ部分に食い込んで前記第2
    領域の外側に広がり前記半導体層内における深さ
    が前記第1領域の深さよりも深い絶縁物が配設さ
    れることを特徴とする半導体装置。 2 前記半導体層内における前記第2領域の深さ
    は前記第1領域の深さよりも深く、かつ前記第2
    領域は前記第1領域よりも低不純物濃度であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の半
    導体装置。 3 前記半導体層内に前記第1ないし第4領域を
    取り囲む分離層が形成され、前記半導体層の表面
    側の分離層の一部が絶縁物でおおわれることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項に記載
    の半導体装置。 4 第1導電型半導体層と、前記半導体層内の所
    定部分に設けられその周囲に前記半導体層との接
    合肩部を形成する第2導電型第1領域と、前記第
    1領域を取り囲み前記接合肩部とオーバーラツプ
    するように前記半導体層内に設けられる第2導電
    型第2領域と、前記第2領域に隣接して前記半導
    体層内に設けられる第1導電型第3領域と、前記
    第1領域内に設けられる第4領域とを備えるもの
    において、 前記オーバーラツプ部分に食い込んで前記第2
    領域の外側に広がり前記半導体層内における深さ
    が前記第1領域の深さよりも浅い絶縁物が配設さ
    れることを特徴とする半導体装置。 5 前記半導体層内における前記第2領域の深さ
    は前記第1領域の深さよりも深く、かつ前記第2
    領域は前記第1領域よりも低不純物濃度であるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項に記載の半
    導体装置。 6 前記半導体層内に前記第1ないし第4領域を
    取り囲む分離層が形成され、前記半導体層の表面
    側の分離層の一部が絶縁物でおおわれることを特
    徴とする特許請求の範囲第4項又は第5項に記載
    の半導体装置。
JP56117424A 1981-07-27 1981-07-27 半導体装置 Granted JPS5818962A (ja)

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