JPH0425029A - ラテラルトランジスタ - 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〕 この発明は、バイポーラモノリシック集積回路等に適用
されるラテラルトランジスタに関する。

〔従来の技術〕

第７図及び第８図は従来のラテラルＰＮＰ　トランジス
タの平面図及び切断正面図であり、第８図は第７図のＸ
−Ｘ′における断面に相当しており、それらの図面に示
すように、Ｐ型半導体基板１の表面にＮ　型の埋込層２
が形成され、基板１の上面にＮ型エピタキシャル層３が
形成され、このときオートドーピングによって埋込層２
の表面の浮き上がりが生じる。

そして、エピタキシャル層３に所定領域を囲むようにＰ
型の素子分離領域４が形成され、素子分離領域４で囲ま
れたエピタキシャル層３の所定領域の表面左寄りに、第
１拡散層としてのＮ＋型のベース拡散層５が形成される
と共に、この所定領域の表面のほぼ中央部に第２拡散層
としてのＰ＋型のエミッタ拡散層６が形成され、このエ
ミッタ拡散層６を囲むように、所定領域の表面に第３拡
散層としてのＰ＋型のコレクタ拡散層７が形成され、ラ
テラルＰＮＰ構造が形成されている。

このとき、コレクタ拡散層７は平面的に見て四角形に形
成され、このコレクタ拡散層７の左側の−辺がベース拡
散層５とエミッタ拡散層６との間に位置している。

さらに、エピタキシャル層３の上面全面に絶縁酸化膜８
が形成され、この酸化膜８のベース拡散層５上、エミッ
タ拡散層６上及びコレクタ拡散層７の左側の一辺上に、
それぞれコンタクトホール９１０．１１が形成され、絶
縁酸化膜８上にアルミニウムからなるベース、エミッタ
、コレクタ用の各電極配線層１．２，１．３．１４が形
成され、各コンタクトホール９〜］１それぞれを介して
各電極配線層１２〜１．４それぞれかベース、エミッタ
、コレクタの各拡散層５〜７に接触している。

そして、各電極配線層１−２〜１４は、他のデバイスと
の接続等のために第７図に示すように長く形成されるた
め、特にエミッタ用電極配線層１３はコレクタ拡散層７
の右側の一辺の上方を横切り、エミッタ用電極配線層千
３の下方にコレクタ拡散層７が位置した構造となってい
る。

ところで、上述したようなラテラルＰ　Ｎ　Ｐ　ｌ−ラ
ンジスタを、第９図及び第１０図に示すようにバイアス
した場合の電圧−電流特性について説明する。

いま、第９図に示すように、バイアス電源１５によりエ
ミッタを基準としてコレクタにｒｌＥの電圧を印加した
逆バイアスの場合、コレクタに流れるコレクタ電流を■
、印加電圧をＶとすると、このときのＶ−Ｉ特性は第１
１図中の（Ａ）のようになり、電圧Ｖが逆方向耐圧ＢＶ
　　　以上になればＥＣＯ 電流Ｉが徐々に増加し、一方策１０図に示すようにコレ
クタを基準としてエミッタに正の電圧を印加した順バイ
アスの場合、Ｖ−１特性は第１１図中の（Ｂ）のように
なり、電圧Ｖがコレクタブレークダウン電圧ＢＶ　　　
、（＞ＢＶ　　　）以上に上ＣＥＯＥＣＯ 昇すれば電流Ｉが急激に増加する。

このとき、第１１図から明らかなように、逆方向耐圧Ｂ
Ｖ　　　はコレクタブレークダウン電圧ＢＣＯ ■　　に比べて極端に小さく、以下にその原因にＥＯ ついて第１２図及び第１３図を参照して説明する。

たたし、第１２図、第１３図において、１６は正孔、］
７は電子、］８は自由電子であり、Ｗ。

は実効的なエミッタ・コレクタ間隔、即ちベース幅を示
す。

まず、第１０図に示すような逆バイアスを行った場合に
ついて説明すると、順バイアス状態では第１．３図に示
すように、エミッタ拡散層６に、コレクタ拡散層７及び
基板１を基準として電源１５によりエミッタ用電極配線
層１３を介して正の電圧が印加されており、エミッタ拡
散層６に印加する電圧■を上昇させると、エミッタ拡散
層６とコレクタ拡散層７との間のＮ型のエピタキシャル
層３の表面イ」近に自由電子１８が分布し、電圧Ｖがコ
レクタブレークダウン電圧ＢＶ　　　に達するまＥＯ では自由電子］８が分布した状態が保持され、コレクタ
電流■はほとんど流れない。

そして、エミッタ拡散層６に印加する電圧■がコレクタ
ブレークダウン電圧ＢＶ　　　に達すると、ＥＯ 降伏現象が生じ、第１１図中の（Ｂ）の如く、コレクタ
電流Ｉか急激に増大し、このような降伏か生じるコレク
タブレークダウン電圧ＢＶ　　　はべＥＯ −ス幅Ｗ　　、Ｎ型のエピタキシャル層３の不純物す 濃度等によって決定されるが、一般には３５〜６０　　
［Ｖコ程度となる。

一方、第９図に示すような逆バイアスを行った場合、第
１２図に示すように、コレクタ拡散層７に、エミツタ拡
散層６□エミツタ用電極配線層１−３及び基板１を基準
として正の電圧が印加されており、コレクタ拡散層７に
印加する電圧Ｖを上昇させると、この電圧Ｖが逆方向耐
圧ＢＶ　　　に達ＣＯ するまでは、エミッタ拡散層６とコレクタ拡散層７との
間のＮ型のエピタキシャル層３の表面付近に空乏層が形
成されるが、コレクタ拡散層７とエミッタ拡散層６との
間には電流は流れない。

そして、コレクタ拡散層７に印加する電圧が逆方向耐圧
ＢＶ　　　をこえると、空乏層の陽イオンＣＯ 化したドナー原子から電子１−７が追い出され、これに
よって正孔１−６が空乏層に残り、Ｎ型のエピタキシャ
ル層３の表面にＰ型領域が形成され、Ｐ＋型のエミッタ
拡散層６及びコレクタ拡散層７が、形成されたＰ型領域
によって接続され、両波散層６，７間で電流が流れ、一
般にこのときのＰ型領域が反転層或いはチャネルと呼ば
れる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のラテラルＰＮＰ　）ランジスタの場合、逆バイア
ス状態において、空乏層によってエミッタ。

コレクタ拡散層６，７間が接続されるため、逆方向耐圧
ＢＶ　　　が極端に低くなり、特に高電圧でＣＯ 使用する集積回路を構成する場合に、逆方向耐圧ＢＶ　
　　がコレクタブレークダウン電圧ＢＶｃＥ。

ＣＯ 程度まで確保されないと集積回路の動作範囲が著しく制
約されるという問題点があった。

この発明は、上記したような問題点を解消するためにな
されたもので、逆方向耐圧をコレクタブレークダウン電
圧程度まで上昇させて動作範囲を広げ得るようにするこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るラテラルトランジスタは、半導体基板の
表面に形成された一方の導電型の第１拡散層と、前記基
板の表面に形成された他方の導電型の第２拡散層と、前
記第２拡散層を囲むように前記基板の表面に形成された
前記他方の導電型の第３拡散層と、前記第２拡散層に接
触し前記第３拡散層の上方を横切るように前記基板上方
に形成された配線層とを備えたラテラルトランジスタに
おいて、前記第３拡散層の前記配線層の下方に位置した
部分を除去したことを特徴としている。

〔作用〕

この発明においては、第３拡散層の配線層の下方に位置
した部分を除去したため、第２拡散層を基準として第３
拡散層の電位を上昇させることによって配線層の下方に
反転層が形成されても、この反転層によって第２．第３
拡散層が接続されることがなく、従来に比べて逆方向耐
圧が大幅に向上する。

〔実施例〕

第１図はこの発明のラテラルトランジスタの〜実施例の
平面図であり、第２図は第１図のＹＹ′線における切断
正面図を示す。

第１図及び第２図において、第７図及び第８図と相違す
るのは、コレクタ拡散層７を、その右側の一辺の中央部
を切除して平面的にほぼコ字状にし、エミッタ用電極配
線層１３の下方のコレクタ拡散層７を除去したことであ
る。

このような構成において、第９図に示すような逆バイア
スを行うと、エミッタ用電極配線層１−３が、コレクタ
拡散層７よりも低電位となり、コレクタ拡散層７に印加
する電圧が上昇されて逆方向耐圧ＢＶ　　　に達すると
、第３図に示すように、ＣＯ エミッタ用電極配線層１３の下方のエピタキシャル層３
の表面に反転層が形成されるが、従来と異なり、第３図
中の破線の位置のコレクタ拡散層７が存在しないため、
従来のようにコレクタ拡散層７からエミッタ拡散層６及
びエミッタ用電極配線層］３への電流紅路がなく、コレ
クタ電流Ｉが流れることはない。ここで、前述した第１
２図と同様に、第３図中の１６は正孔、１７は電子であ
り、第４図においても同じである。

ところで、逆バイアス時における第１図中のＺＺ′線に
おける切断側面図は、第４図に示すようになり、エミッ
タ用電極配線層１３の下方の反転層からコレクタ拡散層
７まで距離りだけ離れているため、エミッタ用電極配線
層１３の下方の反転層によってエミッタ拡散層６とコレ
クタ拡散層７の前、後の各辺とが接続されることはなく
、前述したようにコレクタ電流が流れることはない。

ただしこのとき、コレクタ電流が流れないように距離り
を設定する必要がある。

このように、エミッタ拡散層６を基準としてコレクタ拡
散層７の電位を上昇させることによってエミッタ配線層
１３の下方に反転層が形成されても、エミッタ用電極配
線層］３の下方にはコレクタ拡散層７が除去されて存在
しないため、従来のように反転層によってエミッタ拡散
層６とコレクタ拡散層７が接続されることを防止でき、
コレクタ、エミッタ間の逆方向耐圧ＢＶ　　　が極端に
低ＣＯ くなることがなく、ＢＶ　　　を飛躍的に大きくずＣＯ ることか可能となり、動作範囲を広くとることができる
。

なお、他の実施例として、第５図に示すように、ベース
用電極配線層１２及びコレクタ用電極配線層１４を接続
し、ダイオードとして使用してもよい。

さらに異なる他の実施例として、第６図に示すように、
素子分離領域４とエミッタ拡散層６との間のリーク電流
を下げるために、コレクタ拡散層６を囲むように、四角
形のＮ　型のベース拡散層］９をエピタキシャル層３に
形成してもよい。

また、第６図に示す構成において、ベース用電極配線層
１２とコレクタ用電極配線層１４とを接続し、ダイオー
ドとして使用してもよい。

さらに、エミッタ用電極配線層１３は、第１図。

第５図或いは第６図に示すように右方に引出すたけに限
らず、前方又は後方に引出すようにしてもよく、前方に
引出した場合は、コレクタ拡散層７の前側の一辺の一部
を切除し、後方に引出した場合は、コレクタ拡散層７の
後側の一辺の一部を切除すればよい。

また、上記各実施例は、Ｐ　Ｎ　Ｐ　ｌ−ランジスタの
場合について説明したが、ラテラル形のＮＰＮ　トラン
ジスタを形成する場合においてもこの発明を同様に適用
することができる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明のラテラルトランジスタによれ
ば、第３拡散層の配線層の下方に位置した部分を除去し
たため、第２拡散層を基準として第３拡散層の電位を」
１昇させることによって配線層の下方に反転層が形成さ
れても、この反転層によって第２．第３拡散層が接続さ
れることを防止でき、従来に比べて逆方向耐圧を大幅に
向上することが可能となり、動作範囲の拡張を図ること
ができ、高耐圧のバイポーラモノリシック集積回路の形
成において特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のラテラルトランジスタの平面図、第
２図は第１図のＹ−Ｙ′線における切断止面図、第３図
は第１図の動作説明用の一部の切断正面図、第４図は第
１図のｚ−ｚ’線における動作説明用の切断側面図、第
５図及び第６図はそれぞれこの発明の他の実施例の平面
図、第７図は従来のラテラルトランジスタの平面図、第
８図は第７図のｘ−ｘ’線における切断正面図、第９図
］　２ 及び第１０図はそれぞれ第７図の動作説明用の模擬回路
の結線図、第１１図は第７図のＶ−Ｉ特性図、第１２図
及び第１３図はそれぞれ第７図の動作説明用の一部の切
断正面図である。 図において、１は半導体基板、５，１９はベース拡散層
、６はエミッタ拡散層、７はコレクタ拡散層、１．３は
エミッタ用電極配線層である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の表面に形成された一方の導電型の第
   １拡散層と、前記基板の表面に形成された他方の導電型
   の第２拡散層と、前記第２拡散層を囲むように前記基板
   の表面に形成された前記他方の導電型の第３拡散層と、
   前記第２拡散層に接触し前記第３拡散層の上方を横切る
   ように前記基板上方に形成された配線層とを備えたラテ
   ラルトランジスタにおいて、 前記第３拡散層の前記配線層の下方に位置した部分を除
   去したことを特徴とするラテラルトランジスタ。