JPH0327567A - 半導体回路装置 - Google Patents

半導体回路装置

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JPH0327567A
JPH0327567A JP1161892A JP16189289A JPH0327567A JP H0327567 A JPH0327567 A JP H0327567A JP 1161892 A JP1161892 A JP 1161892A JP 16189289 A JP16189289 A JP 16189289A JP H0327567 A JPH0327567 A JP H0327567A
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    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H10D48/34Bipolar devices
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/0112Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs

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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Transistors (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、縦型p n p l−ランジスタを含む半
導体回路装置に関する。
〔発明の概要〕
この発明は、縦型p n p トランジスタを含む半導
体回路装置において、縦型pnP l・ランジスクのコ
レクタ領域を取り囲んで形成されたn型半導体の理め込
み層から外部電極を取り出し、この外部電極とコレクタ
電極とを同位相で駆動することにより、コレクタの寄生
容量の影響を除去して、周波数特性を向上させるように
したものである。
〔従来の技術] ハイホーラ集積回路においては、主にnpn トランジ
スタが使用されているが、回路構戒上、Pnp}ランジ
スタが混用される場合がある。周知のように、pnpト
ランジスタには、横型と縦型があるが、横型に比べて、
縦型p n p I・ランジスタのfTが枯段に高いた
め、広,IIF域増幅器などには縦型pnp トランジ
スタが用いられる。
まず、第4図及び第5図を参照しながら、集積回路に搭
載される従来の増帽器について説明する。
笛4図において、端了(1)からの入力信号がnpn 
トランジスタ(11)のベースに供給され、1・ランジ
スタ(11)のコレクタが電i[ v c cに直接に
接続され、工旦ツタとアースとの問に定電流源(l2)
が接続されて、工ξツタホロワが構成される。n p 
1+1・ランジスク(11)のエミンタの出力がp n
 p l−ランジスタ(13)のベースに{J4給され
、1・ランジスタ(13)のコレクタが直接に接地され
、エミッタと電源■CCとの間に負荷としてのpnp}
ランジスタ(14)のコレクタ・エミッタと抵抗器(1
5)とが直列に接続され、1・ランジスタ(14)のベ
ースに適官のハイアス電圧V.が供給されて第2のエミ
ッタホロワが構成される。トランジスタ(13)のエミ
ッタの出力が端子(2)に導出される。
また、第5図においては、’:I1j子(1)からの人
力{M’t号が差動増幅器(20)の一方のp n p
 トランジスタ(2l)のベースに供給され、他方のp
np トランジスタ(22)のベースにはハイアス電圧
Vb2が供給される。1・ランシスタ(2{)のコレク
クは直接に接地され、1・ランジスタ(22)の二1レ
クタとアースとの門に砥抗器(23)が接続される。両
j−ランジスタ(21)及び(22)の共通に接続され
たエミッタと電源V ccとの間に負荷としてのp n
 p トランジスタ(24)のコレクタ・エミッタと抵
抗器(25)とが直列に接続され、1・ランシスタ(2
4)のベースにバイアス電圧■,,が供給される。
P n P l’ランジスク(22)のコレクタの出力
がエミッタホロワ構成のP n P lランジスタ(2
6)のヘスに供給され、1・ランジスタ(2G)のエミ
ッタの出力が3:i;子(2)に導出される。(27)
は定電流源である。
ところで、上述の縦型p n p トランジスタは、例
えば第6図に示すような素子横込を右ずる。
第6図において、P型のシリコン基板(3I)上に、n
型の埋め込み層(32)が形成され、両者の上にn型の
エピクー1−シャル層(33)が積層される。この狸め
込み層(32)からエビクキシャル層(33)に亘って
形成されたp型の不純物領域(34)と、これに連続し
て基体表面まで形成されたp型の取り出し領域(35)
とで、jiK型P n P l’ランジスク(30)の
コレクタ領域が構成される。
この取り出し領域(35)に囲まれたエピタ;};シャ
ル層(33a)上にn型の不純物拡散領域(36)が形
成されてベース領域とされ、この不純物拡散領域(3G
)内に形成されるp型の不純物拡散領域(37)がエミ
ッタ領域とされる。(38)及び(39)は電極列接用
の拡散領域であって、工ごツタ領域(37)と共に、端
子(外部電極)E,B及びCがそれぞれ導出される。な
お、図示は省略するが、エビタキシャル層(33)の外
側にはp型のシリコン領域(31)から払体表面まで連
続するp型の分離領域が設けられて、各素子間が分離さ
れる(特開昭52−98485号等参照)。
〔発明が解決しようとする課題〕
ところが、第6図に示すような、従来の11K型pnp
トランジスタ(30)では、コレクタ領域を構或するp
型の不鈍物領域(34)及び取り出し領域(35)と、
n型のエビタードシャル層(33)及びn型の理め込め
層(32)との間に寄生ずる容量cJは、コレクタ領域
(34), (35)と埋め込み層(32)の双方の不
糺物濃度が高いために、また、対向する面積が太きいた
めに、横型PnP トランジスタに比べて格段に大きく
なってしまい、周波数特性を劣化させるという問題があ
った。
例えば、第4図の増幅器では、負荷としてのpnpl・
ランジスク(l4)に対して、そのコレクタの′.会生
容量C,が並列に接続されることになるため、同図に示
ずような振幅Vのステソプ電圧が人力端子に供給された
場合、トランジスタ(14)のコレクタ電流を■として
、出力信号の立上りには次の(1)式で示される時間L
,を要するという問題があった。
し、=C,・V/I    ・・・・(1)この場合、
雷流Iを大きくずることが考えられるが、そうすると1
・ランジスタのり・イズを大きくしなければならず、寄
生容星CJも大きくなってしまい、立1ニリll)問1
,rの短縮は困雑であった。
また、第5図の差動増幅器では、p n p Lランジ
スタ(22)のコレクタの寄生容量C,が負荷抵抗器(
23)に並列に接続されることになるため、抵抗器(2
3)の抵抗埴をR23として、差動増幅器(20)の利
得が3dB低下する周波数f3が次の(2)式で示すよ
うに、寄生容量C、に制約されるという問題があった。
ra # 1/ (2 πCj H Rzs) ・−・
(2)この場合は、抵抗値を低減さ・已ることか考えら
れるが、所要の利得を維持するために、抵抗埴に反比例
して差動増幅器(20)の電流を大きくしな6ノればな
らなくなり、第4図の場合と同様に、周波数帯域の拡大
は困難であった。
かかる点に鑑み、この発明の目的は、縦型pnp!−ラ
ンジスタのコレクタの寄生容量の影響を除去して、周波
数特性を向上させることができる」′.導体回路装置を
提供するところにある。
〔課題を解決するための手段] 第1のこの発明は、p型半導体で形成されたエミッタ層
(37)の下部にn型半導体で形成されたベース層(3
6)と、このベース層の下部を取り囲んだp型半導体で
形成されたコレクタ領域(34)から成る11K型pn
p1一ランジスタ(301i)を含む半導体回路装置に
おいて、縦型Pnl) I・ランジスタと他の素子とを
分離するために、コレクタ領域を取り囲んでn型半導体
で形成された埋め込み層(32)に外部取り出し電極Q
を設&Jた半導体回路装置である。
第2のこの発明は、p型半導体で形成したエミッタ層の
下部にn型半導体でベース層を形成し、このベース層の
下部を取り囲んでp型半導体でコレクク領域を形成して
成る縦型pnp }ランジスタ、(14E)のコレクタ
電極と緩衝増幅器(13), (16)の出力端子を接
続すると共に、縦型PnP }ランシスクのコレクタ領
域を取り囲んでn型半導体で形成された埋め込め層から
取り出した外部電極Q + 4と緩衝増幅器の人力端子
を接続した半導体回路装置である。
第3のこの発明は、p型半導体で形成したエミッタ層の
下部にn型半導体でベース層を形成し、ごのベース層の
下部を取り囲んでp型半導体でコレクタ領域を形成して
威る縦型P n P l−ランジスタ(22B)のコレ
クタ電極に負荷抵抗器(23)を接続すると共に、縦型
pnp Fランジスタのコレクタ?域を取り囲んでn型
半導体で形成された埋め込み層から取り出した外部電極
Q2■に緩衝増幅器(26), (28)を介してコレ
クク電極の出力を供給した半導体回路装置である。
〔作用] この発明によれば、縦型pnpトランジスタのコレクタ
の寄生容量の影響が除去されて、半導体回路装置の周波
数特性が向上する。
〔実施例〕
以下、第1図を参照しながら、この発明による半導体回
路装置の一実施例について説明する。
この発明の一実施例の構威を第1図に示す。この第1図
において、前出第6図に対応ずる部分には同一の符号を
付して重複説明を省略する。
第1図において、(30E)は縦型pn P I・ラン
ジスクを全体として示し、n型の埋め込み層(32)か
コレクタ領域(34)に対して横方向に拡張された拡張
領域(32e)を有する。この拡張領域(32e)士に
プラグイン層と通称される低抵抗のn型の取り出し領域
(41)が基体表面まで形成され、n型の拡散領域(4
2)を介して、外部取り出し電極(端子)Qが導出され
る。
(31s)は前述した分離領域であって、素子間のn型
のエビタキシャル層(33)を分割するように形成され
る。その余の構成は前出第6図と同様である。
第1図の実施例では、コレクタ領域(34〉の寄生容量
c = +がコレクタ端子Cと第4の端子Qの間に接続
されると共に、端子Qと基板(3l)の間に、この基板
(3l)と埋め込み層(32)との接合容it c .
+ 2が接続されることになる。
そこで、コレクタ端子Cと第4の端子Qを同一位相、等
振幅の信号電圧で駆動すれば、寄生容量C1に信号電流
が流れないので、C,が開放されたと等価になって、そ
の影響が除去される。
この場合、端子Qの駆動源のインピーダンスを低くずる
ことにより、接合容it c ; 2の存在を無視する
ことができる。
次に、第2図を参照しながら、この発明による半導体回
路装置の他の実施例について説明する。
この発明の他の実施例の構成を第2図に示す。
この第2図において、前出第4図に対応ずる部分には同
一の符号を付して重複説明を省略する。
第2図において、npn トランジスタ(11)の工ご
ツタと定電流源(12)のとの間にダイオード(16)
が順方向に介挿され、このダイオード(16)のアノー
ドとp n p トランジスタ(141i)の第4の醋
;子Q + 4とが接続されろと共に、ダイオード(1
6)のカソードとP n P l−ランジスク(13)
のベースとが接続される。その余の構或は前出第4図と
同様である。
第2図の実施例では、エミッタホロヮ構成のnpn}ラ
ンジスタ(11)により、端子Q + 4が低インピー
ダンスで駆動されるため、接合容量C、2の存在は、そ
の容量値にもよるが、例えばl G Hzのような高周
波領域に至るまでも無視することができる。
また、定電流源(12)に比べて、ダイオード(16)
の内部抵抗がきわめて小さいため、ダイオード11 (16)のアノード及びカソードの信号が等振幅となり
、従って、ダイオード(16)のカソードの信号が供給
される、コレクタ接地のpnp トランジスタ(l3)
の工ξツタの信号がダイオード(16)のアノードの信
号と同位相等振幅となる。即ち、ダイオード(16)と
トランジスタ(13)とは利得が(1)の非反転緩衝増
幅器として機能し、p n p トランジスタ(14E
)のコレクタ端子Cと第4の端子Q.とが同位相等振幅
で駆動される。
これにより、寄生容量C41の影響が除去されて、ステ
ップ電圧が入力された場合、出力電圧の立上り時間を格
段に短縮することができる。
次に、第3図を参照しながら、この発明による半導体回
路装置の更に他の実施例について説明する。
この発明の更に他の実施例の構威を第3図に示す。この
第3図において、前出第5図に対応する部分には同一の
符号を付して重複説明を省略する。
第3図において、pnp}ランジスク(26)のエミッ
タと定電流源(27)との問にダイオード(28)がl
2 ?方向に介挿され、このダイオード(28)のアノード
とpnp}ランジスタ(221E)の第4の端子Q 2
4とが接続される。その余の構成は前出第5図と同様で
ある。
第3図の実施例では、ダイオード(28)を介して゛、
工旦ツタホロワ構或のpnpトランジスタ(26)によ
り、端子Q2■が低インピーダンスで駆動されるため、
第2図の実施例と同様に、接合容量C j 2の存在を
無視することができる。
また、定電流源(27)に比べて、ダイオード(28)
の内部抵抗がきわめて小さいため、ダイオード(28)
のアノード及びカソードの信号が等振幅となり、従って
、ダイオード(28)のカソードに工くツタが接続され
る、コレクタ接地のpnp トランジスタ(26)のベ
ースの信号がダイオード(28)のアノード信号と同位
相等振幅となる。即ち、j’nP }ランジスタ(22
B)のコレクタ端子Cと第4の端子Q2■とが同位相等
振幅で駆動される。
これにより、第2図の実施例と同様に、寄生容量C1の
影響が除去されて、差動増幅器の周波数帯域を格段に拡
大することができる。
以上、この発明の縦型p n p トランジスタを増幅
器に適用した実施例について説明したが、上述の実施例
に限らず、アクティブフィルタ,サンプルホールド回路
,マルチハイブレークなどのように、高速動作が要望さ
れる各種の回路に適用することができる。
(発明の効果〕 以上詳述のように、この発明によれば、縦型Pnp}ラ
ンジスタのコレクタ領域を取り囲んで形成されたn型半
導体の理め込み層から外部電極を取り出し、この外部電
極とコレクク電極とを同位相で駆動するようにしたので
、縦型pnp }ランジスタのコレクタのN ik ’
8 fflの影響が除去され、周波数特性が向上した半
導体回路装置が得られる。
れぞれこの発明の他の実施例の構威を示す結線図、第4
図及び第5図はそれぞれ従来の半導体回路装置の構或例
を示す結線図、第6図は他の従来例の構成を示す断面図
である。
(14E) , (22E) , (30E)は縦型P
 n P l’ランジスタ、(32)は埋め込み層、(
34)はコレクク領域、C1は寄生容量、Q,Q..,
Q22は外部取り出し電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、p型半導体で形成されたエミッタ層の下部にn型半
    導体で形成されたベース層と、このベース層の下部を取
    り囲んだp型半導体で形成されたコレクタ領域から成る
    縦型pnpトランジスタを含む半導体回路装置において
    、 上記縦型pnpトランジスタと他の素子とを分離するた
    めに、上記コレクタ領域を取り囲んでn型半導体で形成
    された埋め込み層に外部取り出し電極を設けたことを特
    徴とする半導体回路装置。 2、p型半導体で形成したエミッタ層の下部にn型半導
    体でベース層を形成し、このベース層の下部を取り囲ん
    でp型半導体でコレクタ領域を形成して成る縦型pnp
    トランジスタのコレクタ電極と緩衝増幅器の出力端子を
    接続すると共に、 上記縦型pnpトランジスタの上記コレクタ領域を取り
    囲んでn型半導体で形成された埋め込み層から取り出し
    た外部電極と上記緩衝増幅器の入力端子を接続したこと
    を特徴する半導体回路装置。 3、p型半導体で形成したエミッタ層の下部にn型半導
    体でベース層を形成し、このベース層の下部を取り囲ん
    でp型半導体でコレクタ領域を形成して成る縦型pnp
    トランジスタのコレクタ電極に負荷抵抗器を接続すると
    共に、 上記縦型pnpトランジスタの上記コレクタ領域を取り
    囲んでn型半導体で形成された理め込み層から取り出し
    た外部電極に緩衝増幅器を介して上記コレクタ電極の出
    力を供給したことを特徴する半導体回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0536823A (ja) * 1991-08-01 1993-02-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路

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JPH0536823A (ja) * 1991-08-01 1993-02-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体集積回路

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