JPH02197165A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02197165A
JPH02197165A JP1015030A JP1503089A JPH02197165A JP H02197165 A JPH02197165 A JP H02197165A JP 1015030 A JP1015030 A JP 1015030A JP 1503089 A JP1503089 A JP 1503089A JP H02197165 A JPH02197165 A JP H02197165A
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JP
Japan
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conductivity type
layer
well region
epitaxial layer
well
Prior art date
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Pending
Application number
JP1015030A
Other languages
English (en)
Inventor
Shinji Kaneko
新二 金子
Toshio Niwa
丹羽 寿雄
Kiyoshi Nemoto
清志 根本
Takashi Mihara
孝士 三原
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.)
Olympus Corp
Original Assignee
Olympus Optical Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH02197165A publication Critical patent/JPH02197165A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B12/00Dynamic random access memory [DRAM] devices
    • H10B12/30DRAM devices comprising one-transistor - one-capacitor [1T-1C] memory cells

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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] この発明は、半導体装置、特にバイポーラトランジスタ
とCMOSトランジスタを同一基板上に形成したバイポ
ーラ・CMOS半導体装置に関する。
(従来の技術〕 従来、バイポーラトランジスタと0MO5トランジスタ
を同一基板上に共存させたバイポーラ・CMOS半導体
装置は、第4図に示すように、NPNバイポーラトラン
ジスタ112及びPMOSトランジスタ113をエピタ
キシャル層104上に形成し、NMOSトランジスタ1
14をPウェル領域105に形成して構成していた。な
お第4図において、101はP型基板、102は該基板
101上に形成されたN°型埋込層、106はPMO5
トランジスタ113のP“型ソース・ドレイン領域、1
07はNMOSトランジスタ114のN3型ソース・ド
レイン領域、108はゲート電極、109はP型ベース
領域、110はN゛コレクタ電極領域、111はN゛型
エミッタ領域である。
ところがこのような構成でバイポーラ・CMOS半導体
装置を構成した場合、Pウェル領域を安定且つ再現性よ
く形成するためには、エピタキシャル層104の不純物
濃度を低濃度に設定しなければならず、したがってその
低濃度のエピタキシャル層に形成されるPMO3I−ラ
ンジスタはパンチスルーを起こし易く、微細化に限界が
生ずるという問題点があった。
このような問題点を解決するため、特開昭62−291
165号においては、第5図に示すように、PMO3ト
ランジスタ113とNPNバイポーラトランジスタ11
2を、エピタキシャル層104上に形成した比較的高濃
度のNウェル領域115内に形成し、PMO3トランジ
スタのバンチスルーの発生を防止するようにしたものが
提案されている。
なお第5図において、103はP3埋込層である。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら上記提案の構成によれば、NPNバイポー
ラトランジスタにおけるベース領域との接合部における
コレクタ濃度が高く、ベース・コレクタバイアス時の空
乏層の広がりが抑制され耐圧が低下する。これは特にバ
イポーラトランジスタを高い電圧で動作させる場合に大
きな問題となる。
本発明は、従来提案されたバイポーラ・CMOS半導体
装置における上記問題点を解決するためなされたもので
、高耐圧のバイポーラトランジスタと高性能で微細なC
MOS トランジスタを有するバイポーラ・CMOS半
導体装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段及び作用〕上記問題点を解
決するため、本発明は、第1導電型埋込層と第2導電型
埋込層を選択的に形成した第1導電型半導体基板と、該
基板上に形成された低濃度の第2導電型エピタキシャル
層と、前記第1導電型埋込層上のエピタキシャル層に形
成した第1導電型ウェル領域と、前記第2導電型埋込層
上のエピタキシャル層に、該第2導電型埋込層との間に
エピタキシャル層が存在するように形成した第2導電型
ウェル領域とを備え、第1導電型極性のMOSトランジ
スタを前記第2導電型ウェル領域内に、第2導電型極性
のMOSトランジスタを前記第1導電型ウェル領域内に
、バイポーラトランジスタを前記第2導電型ウェル領域
内又は前記エピタキシャル層上にそれぞれ形成して半導
体装置を構成するものである。
このように構成することにより、バイポーラトランジス
タを第2導電型ウェル領域内に形成した場合は、第2導
電型ウェル領域が浅く形成されているため、ベース・コ
レクタ接合のコレクタ側の濃度がエピタキシャル層より
も高い領域が狭く、また低濃度のエピタキシャル層が厚
く形成されているため、ベース・コレクタ接合に逆バイ
アスを印加した際、空乏層は容易に低濃度のエピタキシ
ャル層に十分に広がり高い耐圧が得られる。またバイポ
ーラトランジスタをエピタキシャル層上に形成した場合
は、更に容易に空乏層がエピタキシャル層に十分に広が
るので高耐圧が得られる。
一方、第1導電型極性のMOSトランジスタにおいては
、ドレイン領域と第2導電型ウェル碩域の接合において
、第2導電型ウェル領域側の濃度が比較的高いので逆バ
イアスを印加した際の空乏層の広がりが小さく、短チャ
ンネル効果が抑制されて、高速で微細なMOSトランジ
スタが得られる。
したがって高耐圧のバイポーラトランジスタと高速の短
チャンネルMOS l−ランジスタを一体的に形成した
半導体装置を実現することが可能となる。
〔実施例〕
以下実施例について説明する。第1図は、本発明に係る
バイポーラ・CMOS半導体装置の一実施例を示す概略
断面図である。第1図において、lはP型シリコン基板
、2は該基板1上に選択的に形成された2つのN゛型埋
込層、3は同じ基板1上に選択的に形成されたP゛型埋
込層である。
4は基板1上に成長させたN型エピタキシャル層であり
、厚さは約3.5μmで、不純物濃度は5×10”CI
−”である。なおこのエピタキシャル層の不純物濃度は
、次に述べるウェル領域の濃度より低いI XIO”c
m−”以下であればよい、5はP゛型埋込層3上のエピ
タキシャル層4に形成したPウェル領域で、その表面濃
度は約6 XIOIthcm−’に設定されている。6
は各N゛型埋込層2上のエピタキシャル層4に比較的浅
く形成されたNウェル領域で、その表面濃度は同じく約
6 Xl016cm−3に設定されている。そしてPウ
ェル領域5上には、N0型ソース・ドレイン領域8とゲ
ート酸化膜9とゲート電極10を設けてNMO3トラン
ジスタを形成し、一方のNウェル領域6上には、P゛型
ソース・ドレイン領域7とゲート酸化膜9とゲート電極
lOを設けてPMOSトランジスタを形成し、他方のN
ウェル領域6上には、P型ベース領域IL N”型コレ
クタ電極領域12及びN゛型エミッタ領域13を設けて
NPNバイポーラトランジスタを形成し、バイポーラ・
CMOS半導体装置を構成している。
次にこのように構成されたバイポーラ・CMOS半導体
装置の製造方法の概要を第2図^〜C+に基づいて説明
する。まず第2図へに示すように、不純物濃度が約I 
XIO”cm−3のP型シリコン基板1上にN°型埋込
層2及びP゛型埋込層3を選択的に形成し、続いて不純
物濃度5×1015C11−3のN型エピタキシャル層
4を厚さ3.5μmに成長させる。次に第2図FB+に
示すように、通常のフォトリソグラフィー工程によって
、Pウェル領域となる部分にボロンのイオン注入を行い
、またNウェル領域となる部分にリンのイオン注入を行
って、ボロンイオン注入層15とリンイオン注入1i1
4をそれぞれ形成する。次いで第2図(C1に示すよう
に、Nウェル領域及びPウェル領域の不純物活性化と押
し込みのために窒素雰囲気中で1050°C,8時間の
熱処理を行って、Pウェル領域5とNウェル領域6を形
成する。
次に通常の製造工程で、PMOSトランジスタ及びNM
OSトランジスタのP′″型ソース・ドレイン領域7.
N゛型ソース・ドレイン領域8.ゲート酸化膜9.ゲー
ト電極lO3並びにNPNバイポーラトランジスタのP
型ベース領域11. N”型エミッタ領域1.3.  
N”型コレクタ電極領域12を形成することにより、第
1図で示したバイポーラ・CMOS半導体装置が得られ
る。
このように形成されたバイポーラ・CMOS半導体装置
におけるNPNバイポーラトランジスタ及びPMOS 
トランジスタのドレイン領域の深さ方向の不純物濃度分
布を第3図^、■)に示す。NPNバイポーラトランジ
スタにおいては、第3図へに示すように、Nウェル領域
6が浅く形成されているため、ベース・コレクタ接合の
コレクタ側の濃度が低く、また低濃度のエピタキシャル
層4が厚く形成されているため、ベース・コレクタ接合
に逆バイアスを印加した際、空乏層が十分に広がり高い
耐圧が得られる。
一方、PMO3トランジスタにおいては、第3図田)に
示すように、ドレイン領域7とNウェル領域6の接合に
おいて、Nウェル領域側の濃度が比較的高いので、逆バ
イアスを印加した際の空乏層の広がりが小さく、短チャ
ンネル効果が抑制されて、微細で高速なMOSトランジ
スタが得ることができる。
また特にNPNバイポーラトランジスタにおいては、第
3図へに示すように、コレクタ領域のベースとの接合部
近傍の濃度が、浅いNウェル領域6によりN型エピタキ
シャル層4よりも若干高いので、ベース電流のカーク効
果が抑制される一方、空乏層はエピタキシャル層4の低
濃度領域に十分法がるので、高耐圧特性をもちながら高
電流領域で高い利得帯域幅が得られる。
なお上記実施例では、NPNバイポーラトランジスタを
Nウェルjl域内に形成したものを示したが、このNP
Nバイポーラトランジスタは低濃度のエピタキシャル層
上に形成しても、前記のようなカーク効果の抑制効果は
得られないが、高耐圧のNPNバイポーラトランジスタ
と高速で微細なCMO3トランジスタとを共存させるこ
とはできる。加えて、実際のNPNバイポーラトランジ
スタでは、エミッタ・ベース間の耐圧が高くても素子分
子ll H域となるP型拡散層とコレクタの接合耐圧が
低ければトランジスタとしての高い耐圧は得られないの
であるが、上記のようにNPNバイポーラトランジスタ
を低濃度のエピタキシャル層に形成した場合は、NPN
バイポーラトランジスタの素子骨MEl域となるP型拡
散N(第1図では図示を省略している)とコレクタ領域
の接合部分でのコレクタ濃度が低くなるので、この部分
の接合耐圧が向上する。
(発明の効果〕 以上実施例に基づいて説明したように本発明によれば、
バイポーラトランジスタのベース・コレクタ接合の逆バ
イアス時における空乏層を十分法げることができ、また
MOSトランジスタのドレイン空乏層の広がりを抑制で
きるので、高耐圧のバイポーラトランジスタと高速で微
細なMOS トランジスタを一体的に形成した半導体装
置を容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明に係る半導体装置の一実施例を示す概
略断面図、第2図へ〜(0は、第1図に示した半導体装
置の製造工程の一部を示す概略図、第3図^、■)は、
第1図に示した半導体装置における、NPNバイポーラ
トランジスタの深さ方向の不純物濃度分布、及びPMO
3トランジスタのドレイン領域に判ける深さ方向の不純
物濃度分布を示す図、第4図は、従来のバイポーラ・C
MO3半導体装置の一例を示す概略断面図、第5図は、
同じ〈従来のバイポーラ・CMO3半導体装置の他の例
を示す概略断面図である。 図において、lはP型シリコン基板、2はN”型埋込層
、3はP′″型埋込層、4はN型エビタキシャ7L/1
1.5はPウェル領域、6はNウェル領域、7はP゛型
ソース・ドレイン領域、8はN゛型ソース・ドレイン領
域、11はP型ベース領域、12はN゛型コレクク電極
領域、13はN″型エミッタ領域を示す。 特許出願人 オリンパス光学工業株式会社第2図 (A) (B) (C) 第3図 (B) 深さ方岡

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型埋込層と第2導電型埋込層を選択的に形
    成した第1導電型半導体基板と、該基板上に形成された
    低濃度の第2導電型エピタキシャル層と、前記第1導電
    型埋込層上のエピタキシャル層に形成した第1導電型ウ
    ェル領域と、前記第2導電型埋込層上のエピタキシャル
    層に、該第2導電型埋込層との間にエピタキシャル層が
    存在するように形成した第2導電型ウェル領域とを備え
    、前記第1導電型ウェル領域内に第2導電型極性のMO
    Sトランジスタを、前記第2導電型ウェル領域内にバイ
    ポーラトランジスタ及び第1導電型極性のMOSトラン
    ジスタをそれぞれ形成したことを特徴とする半導体装置
    。 2、第1導電型埋込層と第2導電型埋込層を選択的に形
    成した第1導電型半導体基板と、該基板上に形成された
    低濃度の第2導電型エピタキシャル層と、前記第1導電
    型埋込層上のエピタキシャル層に形成した第1導電型ウ
    ェル領域と、前記第2導電型埋込層上のエピタキシャル
    層に、該第2導電型埋込層との間にエピタキシャル層が
    存在するように形成した第2導電型ウェル領域とを備え
    、前記第1導電型ウェル領域内に第2導電型極性のMO
    Sトランジスタを、前記第2導電型ウェル領域内に第1
    導電型極性のMOSトランジスタを、前記エピタキシャ
    ル層上にバイポーラトランジスタをそれぞれ形成したこ
    とを特徴とする半導体装置。 3、前記第2導電型エピタキシャル層は1×10^1^
    6cm^−^3以下の低濃度に形成されていることを特
    徴とする請求項1又は2記載の半導体装置。 4、前記第1導電型ウェル領域は前記第1導電型埋込層
    と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1〜
    3のいずれかに記載の半導体装置。 5、前記バイポーラトランジスタのベース接合部近傍の
    コレクタ領域の濃度が、前記エピタキシャル層の濃度よ
    り高く形成されていることを特徴とする請求項1記載の
    半導体装置。 6、前記バイポーラトランジスタのベース接合部近傍の
    コレクタ領域の濃度が、前記第1導電型極性のMOSト
    ランジスタのドレイン接合部近傍の前記第2導電型ウェ
    ルの濃度よりも低く形成されていることを特徴とする請
    求項1又は2記載の半導体装置。
JP1015030A 1989-01-26 1989-01-26 半導体装置 Pending JPH02197165A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05226586A (ja) * 1991-10-31 1993-09-03 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 相補型ドーピング領域パターンを有する半導体装置及びその製法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05226586A (ja) * 1991-10-31 1993-09-03 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 相補型ドーピング領域パターンを有する半導体装置及びその製法

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