JPH0296365A - バイポーラ集積回路装置 - 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］ 本発明は集積注入論理回路（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＩｎ
ｊｅｃｔｉｏｎ　Ｌｏｇｉｃ、以下Ｉ２Ｌという）と通
常のバイポーラトランジスタとを同一基板上に有するバ
イポーラ集積回路装置に関する。

［従来の技術］ 第３図はＩ２Ｌと通常のバイポーラトランジスタとが同
一半導体基板上に共存した従来の半導体集積回路装置の
断面図である。

Ｐ−型半導体基板１上にＮ−型エピタキシャル層３が形
成されている。このエピタキシャル層３は表面から半導
体基板１まで到達するようにして選択的に形成されたＰ
＋型絶縁分離領域４によって複数の素子形成領域に分離
されている。そして、各素子形成領域の半導体基板１と
エピタキシャル層３との境界にＮ＋型埋込Ｎ２が形成さ
れている。

このように区画されている第１素子形成領域１０には、
通常のＮＰＮバイポーラトランジスタが形成されている
。即ち、エピタキシャル層３の表面にＮ＋型コレクタコ
ンタクト領域８ｄ及びＰ＋型ベース領域７Ｃが形成され
ており、ベース領域７Ｃ内にはＮ＋型エミッタ領域８Ｃ
が形成されている。

一方、Ｉ２Ｌ形成領域である第２素子形成領域２０にお
いては、エピタキシャルＮ３の表面から埋込層２に到達
するＮ＋型カラー領域６が選択的に形成されている。そ
して、このカラー領域６のエピタキシャル層３の表面部
分にはＩ２上のＮ＋型エミッタコンタクト領域８ａが形
成されている。

また、カラー領域６によって囲まれた領域内のエピタキ
シャル層３の表面にはＰ＋型インジェクタ領域７ａ及び
Ｉ２上のＰ＋型ベース領域７ｂが形成されている。そし
て、Ｐ＋型ベース領域７ｂの表面に、この領域に包含さ
れているｒ２ＬのＮ＋型コレクタ領域８ｂが形成されて
いる。

上述の如く構成された従来のバイポーラ集積回路装置に
おいては、第１素子形成領域１０に、Ｎ＋型エミッタ領
域８ｃ、Ｎ＋型コレクタコンタクト領域８ｄ、Ｐ＋型ベ
ース領域７ｃ及びコレクタとしてのＮ−型エピタキシャ
ル層３を有する通常のＮＰＮ　１−ランジスタが形成さ
れている。

一方、第２素子形成領域２０には、エミッタとしてのＰ
＋型インジェクタ領域７ａ、ベースとしてのＮ−型エピ
タキシャル層３、及びコレクタ領域としてのＩ２上のＰ
＋型ベース領域７ｂにより横方向ＰＮＰ）ランジスタ（
以下、インジェクタトランジスタという）が形成されて
いる。また、エミッタ領域としてのＮ−型エピタキシャ
ル層３、Ｉ２上のＰ＋型ベース領域７ｂ、Ｉ２　ＬのＮ
＋型エミッタコンタクト領域８ａ、Ｉ２上のＮ＋型コレ
クタ領域８ｂにより逆動作ＮＰＩ’ｌランジスタ（以下
、インバータトランジスタという）も形成されている。

このインジェクタトランジスタとインバータトランジス
タとによりＩ２上が構成されている。Ｐ＋型領域７ｂは
インジェクタトランジスタのコレクタ領域とインバータ
トランジスタのベース領域とを兼ねている。

Ｉ２上は製造工程が簡単であると共に集積度が高く、且
つ同一基板上に通常のバイポーラ集積回路と共存できる
等多くの利点を有している。特に、バイポーラトランジ
スタと共存したＩ２上は高集積化されたアナログデジタ
ル共存回路等に好適の集積回路装置である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来のＩ２上は以下の欠点を有
する。

Ｉ２上のスイッチング特性を定めるインバータトランジ
スタは逆方向動作させて使用するため、第１素子形成領
域１０に形成された通常のＮＰＮトランジスタとは動作
させ方が逆になる。しがしながら、前述したように、Ｎ
−型エピタキシャル層３がインジェクタトランジスタの
ベース領域であり、インバータトランジスタのコレクタ
領域であると共に、通常のバイポーラトランジスタのコ
レクタ領域でもあるため、インジェクタトランジスタが
オープンのときのＮＰＮインバータトランジスタの電流
増幅率（βｕｐ）は第１素子形成領域１０の通常のＮＰ
Ｎトランジスタの電流増幅率（ｈｐｉ）により決定され
る。即ち、インバータトランジスタの電流増幅率（βＵ
ρ）を高くするためには通常のＮＰＮトランジスタの電
流増幅率（ｈ　ｐａ）を高く設定する必要がある。しか
し、このように設定すると、この通常のＮＰＮ）ランジ
スタの耐圧（ＢＶＣＥＯ）が低下してしまうという難点
がある。

また、この耐圧（ＢＶＣＥＯ）を高めるためには、エピ
タキシャル層３の不純物濃度を下げるが、又はインバー
タトランジスタのベース領域７ｂの直下の実効エピタキ
シャル層厚を大きくする必要がある。しかし、その結果
、エピタキシャル層にホールが蓄積されて、Ｉ２上の動
作速度が低下するという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
通常のバイポーラトランジスタの耐圧（ＢＶＣＥＯ）を
低下させることがなく、インバータトランジスタの電流
増幅率（βｕｐ）を高くすることができ、また動作速度
を向上させることができるバイポーラ集積回路装置を提
供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るバイポーラ集積回路装置は、第１導電型半
導体基板上に形成されたエピタキシャル層が絶縁分離領
域により第１素子形成領域と第２素子形成領域とに区画
され、この第１素子形成領域にはバイポーラトランジス
タが形成されており、第２素子形成領域には第１極性型
横方向トランジスタ及び少なくとも１つの第２極性型縦
方向トランジスタが形成されているバイポーラ集積回路
装置において、前記第２素子形成領域内の縦方向トラン
ジスタは前記エピタキシャル層の表面に形成された第１
導電型ベース領域と、このベース領域内に形成された第
２導電型のコレクタ領域と、前記コレクタ領域の下方を
除くベース領域の直下に第２導電型不純物を前記ベース
領域の不純物濃度より低い濃度で導入して形成されたウ
ェル領域とを有することを特徴とする。

［作用コ 本発明においては第２素子領域に形成されている第２極
性型縦方向トランジスタ（インバータトランジスタ）の
コレクタ領域を除くベース領域内の部分からこのベース
領域に比して不純物濃度が低く、且つ深く形成された第
２導電型のウェル領域が設けられている。これにより、
第２素子形成領域におけるインバータトランジスタのベ
ース領域直下のエミッタ領域の不純物濃度を従来に比し
て高くすることができるため、ベース領域からエミッタ
領域へのホールの注入量は減少する。これにより、従来
に比してベース電流が小さくなるため、インバータトラ
ンジスタの電流増幅率（βｕｐ）が大きくなる。また、
エミッタ領域内におけるホールのＮ積置が減少するため
、遮断周波数（ｆ↑）が高くなり、そのため動作速度が
向上する。しかし、第１素子形成領域内のエピタキシャ
ル層の不純物濃度及び深さは変化しないため、この領域
に形成されているバイポーラトランジスタの耐圧（ＢＶ
ＣＥＯ）は劣化しない。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図である。

本実施例が従来の半導体装置と異なる点は第２素子形成
領域２０にＮ＋型ウェル領域５ａを形成したことにあり
、その他の層構成は基本的には従来と同様であるので、
第１図において第３図と同一物には同一符号を付してそ
の説明を省略する。

第２素子形成領域２０のＰ＋型ベース領域７ｂの直下で
あって、コレクタ領域８ｂの下方を除く領域に、このＰ
＋型ベース領域７ｂの不純物濃度より低く、且つ逆導電
型のＮ型ウェル領域５ａが形成されている。

これにより、この第２素子領域２０には、Ｐ＋型インジ
ェクタ領域７ａをエミッタ領域とし、Ｎ−型エピタキシ
ャル層３をベース領域とし、Ｉ２ＬのＰ＋型ベース領域
７ｂをコレクタ領域とするインジェクタトランジスタが
形成されていると共に、Ｎ−型エピタキシャル層３及び
Ｎ型ウェル領域５ａをエミッタ領域とし、Ｉ２ＬのＰ＋
型ベース領域７ｂをベース領域とし、Ｉ２ＬのＮ＋型コ
レクタ領域８ｂをコレクタ領域とするインバータトラン
ジスタが形成されている。このインジェクタトランジス
タとインバータトランジスタとによりＩ２Ｌが構成され
ている。

上述の如く構成された本実施例のバイポーラ集積回路装
置において、Ｉ２Ｌのベース領域７ｂがらＩ２Ｌのエミ
ッタ領域、即ちＮ−型エピタキシャル層３へのホール注
入量は、このエピタキシャル層３に比して不純物濃度が
高いＮ型ウェル領域５ａが介在しているために減少する
。このため、インバータトランジスタのベース電流が減
少して、電流増幅率（βｕｐ）は大きくなる。また、エ
ミッタ領域のホール蓄積量も減少するため遮断周波数（
ｆｔ　）が高くなり、動作速度が向上する。更に、イン
バータトランジスタのコレクタ領域の下方にはＮウェル
領域を形成しないため、インバータトランジスタの電流
増幅率（βｕｐ）はバイポーラトランジスタの電流増幅
率（ｈｐｇ）への依存性が少なくなり、従来に比してバ
イポーラトランジスタの電流増幅率（ｈｐｇ）のコント
ロール範囲が小さくなることはない。

次に、本実施例の製造方法について説明する。

先ず、Ｐ型不純物濃度が１０１４乃至１０１１０ｌ６’
であるＰ−型半導体基板１の表面に、例えばアンチモン
（Ｓｂ）を選択的に拡散させ、層抵抗が１０乃至３０Ω
／口のＮ＋型埋込Ｍ２を形成する。そして、全面にＮ−
型エピタキシャル層３を成長させて形成する。

次に、このエピタキシャル層３の表面に、例えばＢ　Ｃ
（！　３を拡散させて、層抵抗が１０乃至２０Ω／口で
あり基板１と接続したＰ＋型絶縁分離領域４を形成する
。この分離領域４により区画された複数の素子形成領域
のうち、第２素子形成領域２０のエピタキシャル層３の
表面に、例えば３１ｐをイオン注入し、層抵抗が０．５
乃至２．ＯＫΩ／口のＮ型ウェル領域５ａを形成する。

このＮ型ウェル領域５ａと一部領域が重複して後述する
インバータトランジスタのベース領域７ｂが形成される
が、このＮ型ウェル領域５ａはベース領域７ｂよりも不
純物濃度が低く、且つ深く形成される。

次に、第２素子形成領域２０のエピタキシャルＭ３の表
面に、例えばｐｏｃｇ、を選択的に拡散させ、層抵抗が
１０乃至３０Ω／口であり、Ｎ＋＋埋込層２と接続した
Ｎ＋型オカラ−領域６形成する。なお、このＮ＋型オカ
ラ−領域６形成する工程と、前記Ｎ型ウェル領域を形成
する工程と、工程の順番を入れ替えることができる。

次に、エピタキシャル層３の表面に、例えば１１Ｂを選
択的にイオン注入し、層抵抗が１００乃至３００Ω／口
のＰ＋型インジェクタ領域７ａ、インバータトランジス
タのＰ＋型ベース領域７ｂ及び第１素子形成領域１０の
Ｐ＋型ベース領域７Ｃを同時に形成する。

次いで、エピタキシャル層３の表面に、例えばＰＯＣ！
２３を選択的に拡散し、層抵抗が５乃至１５Ω／口の１
２ＬのＮ＋＋エミッタコンタクト領域８ａ、Ｉ２ＬのＮ
＋＋コレクタ領域８ｂ、バイポーラトランジスタ形成領
域１０のＮ＋＋エミッタ領域８ｃ及びＮ＋＋コレクタコ
ンタクト領域８ｄを同時に形成する。このようにして、
第１図に示す本実施例のバイポーラ集積回路装置が形成
される。

次に、本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は本発明の第２の実施例を示す断面図である。こ
の実施例においてはＰ＋型インジェクタ領域７ａの直下
にもＮ型第２ウエル領域５ｂが形成されている点が第１
の実施例とは異なり、その他は第１の実施例と同様の構
造を有している。このため、その詳細な説明は省略する
。

また、この実施例のバイポーラ集積回路装置の製造方法
は、第１の実施例の製造工程において、Ｎ型ウェル領域
５ａを形成するときに、同時にこのＮ型第２ウエル領域
５ｂを形成する。その他の工程は第１の実施例の製造方
法と同様であるため詳細な説明は省略する。

本実施例においては、第１の実施例と同様、バイポーラ
トランジスタの耐圧（Ｖｃｐ：ｏ）を低下させることな
く、インバータトランジスタの電流増幅率（βｕｐ）を
大きくできると共に、動作速度を向上させることができ
る。更に、Ｐ＋型インジェクタ領域７ａの直下にＮ＋＋
第２ウェル領域５ｂが形成されているため、インジェク
タ領域７ａから縦方向へ注入するホールの量が減少する
。これにより、インジェクタトランジスタの電流増幅率
（αａｍｐ　）が大きくなり、動作速度、特に低電流動
作時における動作速度が向上する。

なお、第１の実施例及び第２の実施例において、各半導
体領域の極性を替えても同様の効果が得られることは勿
論である。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、インバータトラン
ジスタの外部ベース領域の直下にウェル領域を形成して
いるため、第１素子形成領域のバイポーラトランジスタ
の電流増幅率を大きく、且つ、耐圧を高く維持できると
共に、第２素子形成領域のインバータトランジスタの電
流増幅率を大きくすることができる。更に、バイポーラ
トランジスタ集積回路装置の動作速度が向上するという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
本発明の第２の実施例を示す断面図、第３図は従来のバ
イポーラ集積回路装置の一例を示す断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型半導体基板上に形成されたエピタキシ
   ャル層が絶縁分離領域により第１素子形成領域と第２素
   子形成領域とに区画され、この第１素子形成領域にはバ
   イポーラトランジスタが形成されており、第２素子形成
   領域には第１極性型横方向トランジスタ及び少なくとも
   １つの第２極性型縦方向トランジスタが形成されている
   バイポーラ集積回路装置において、前記第２素子形成領
   域内の縦方向トランジスタは前記エピタキシャル層の表
   面に形成された第１導電型ベース領域と、このベース領
   域内に形成された第２導電型のコレクタ領域と、前記コ
   レクタ領域の下方を除くベース領域の直下に第２導電型
   不純物を前記ベース領域の不純物濃度より低い濃度で導
   入して形成されたウェル領域とを有することを特徴とす
   るバイポーラ集積回路装置。