JPH05243509A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05243509A
JPH05243509A JP4041477A JP4147792A JPH05243509A JP H05243509 A JPH05243509 A JP H05243509A JP 4041477 A JP4041477 A JP 4041477A JP 4147792 A JP4147792 A JP 4147792A JP H05243509 A JPH05243509 A JP H05243509A
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Masaharu Sato
政春 佐藤
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    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/40—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
    • H10D84/401—Combinations of FETs or IGBTs with BJTs

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

Abstract

(57)【要約】 【目的】 素子を格別追加することなく、半導体装置の
電源間の容量を増加することができ、これにより、ノイ
ズによる電源電圧の変動を抑えることができ、信頼性を
著しく向上させることができる半導体装置を提供する 【構成】 P型シリコン基板1の表面に形成されたPウ
ェル領域3及びN型ウェル領域2の上に半導体素子を形
成する半導体装置において、P型ウェル領域3の直下に
延在するようにN型ウェル領域2を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図5は、従来の半導体装置におけるMO
S型FETを示す断面図である。
【0003】従来のMOS型FETは、P型半導体基板
1上にP型ウェル領域3及びN型ウェル領域2が側面を
隣接させて選択的に形成されている。このP型ウェル領
域1の表面には、P+ 型拡散層9、N- 型拡散層7、N
+ 型拡散層10が形成され、またP型ウェル領域1上に
は素子分離絶縁膜4及びゲート酸化膜5が、ゲート酸化
膜5の両側にN+ 型拡散層10が位置し、素子分離絶縁
膜4同士の間にP+ 型拡散層9が位置するように、夫々
選択的に形成され、これによりN型チャネルMOSトラ
ンジスタ20が形成されている。また、このゲート酸化
膜5上にはゲート電極6が形成され、このゲート電極6
の側面には側壁絶縁膜11が形成され、このゲート電極
6、側壁絶縁膜11及び素子分離絶縁膜4上には絶縁膜
12が形成されている。また、N型ウェル領域2の表面
には、N+ 型拡散層10、P+ 型拡散層9、P- 型拡散
層8が形成され、更に、N型ウェル領域2上には素子分
離絶縁膜4及びゲート酸化膜5が、ゲート酸化膜5の両
側にP+ 型拡散層9が位置し、素子分離絶縁膜4同士の
間にN+ 型拡散層10が位置するように、夫々選択的に
形成され、PチャネルMOSトランジスタ21が形成さ
れている。また、このゲート酸化膜5上にはゲート電極
6が形成され、このゲート電極6の側面には側壁絶縁膜
11が形成され、このゲート電極6、側壁絶縁膜11及
び素子分離絶縁膜4上には絶縁膜12が形成されてい
る。
【0004】そして、P型半導体基板1及びP型ウェル
領域3には最低電位が印加され、N型ウェル領域2に
は、最高電位を印加することでP型ウェル領域3とN型
ウェル領域2との間が絶縁されている。これにより、P
型半導体基板1とN型ウェル領域2との間はPN接合の
逆方向印加となり、拡散容量C1が電源間に接続された
ことになる。この拡散容量C1は、回路動作時に発生す
るノイズの発生を低減するために設けるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CMO
S回路は動作時のみに電流が流れるため、このときの電
流の変化がノイズとなり電流線を通り別の回路の誤動作
の要因となる可能性がある。但し、上述したようなCM
OSのみで構成された回路の場合は、動作振幅が電源電
圧にほぼ等しいため、前記ノイズに対し動作振幅が十分
大きく、容量が小さくてもノイズによる影響は小さい。
ところがバイポーラトランジスタにより構成されたEC
L回路をCMOS回路の近傍に配置した場合、ECL回
路の振幅が小さいため、容量が小さい場合はノイズの影
響を受けやすいという問題点がある。
【0006】また、MOSトランジスタにおいてもゲー
ト長が短くなることに伴いソース・ドレイン間の耐圧が
低くなってきており、容量が小さい場合は、ノイズによ
りこの許容範囲を越え素子の破壊に至るという問題点が
ある。
【0007】従って、上述の問題点を解決するために、
半導体装置の容量を増加させる必要があるが、電源間に
新たな別の容量素子を付けるとコスト増加を招くという
問題点がある。
【0008】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、素子を格別追加することなく、半導体装置
の電源間の容量を増加することができ、これにより、ノ
イズによる電源電圧の変動を抑えることができ、信頼性
を著しく向上させることができる半導体装置を提供する
ことを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係る半導体装置
は、一導電型半導体基板上に形成された一導電型不純物
領域と、前記一導電型半導体基板上に形成された逆導電
型不純物領域とを有し、この逆導電型不純物領域は前記
一導電型不純物領域の直下に延在していることを特徴と
する。
【0010】
【作用】本発明においては、一導電型半導体基板上に形
成される一導電型不純物領域及び逆導電型不純物領域に
おいて、前記一導電型不純物領域の直下に前記逆導電型
不純物領域が延在している。この延在部を形成すること
により、一導電型不純物領域と逆導電型不純物領域との
接触面積を増加させ、容量素子を形成することができ
る。これにより、半導体装置における電源間の容量は、
逆導電型不純物領域と一導電型半導体基板との間の容量
及び一導電型領域と逆導電型領域との間の容量の並列容
量となる。従って、この延在部が無い場合の逆導電型不
純物領域と一導電型半導体基板との間の容量単独よりも
半導体装置における電源間の容量を増加させることがで
きる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の実施例に係る半導体装置につ
いて図面を参照して説明する。
【0012】図1は本発明の第1の実施例に係る半導体
装置を示す断面図、図2は図1に示した実施例の回路図
である。図1において、P型ウェル領域3の直下にN型
ウェル領域2が延在するように形成されている。つま
り、P型シリコン基板1上のP型チャネルMOSトラン
ジスタ21形成領域直下からN型チャネルMOSトラン
ジスタ20の下方にN型ウェル領域2を形成し、N型チ
ャネルMOSトランジスタ20形成領域の直下には前記
N型ウェル領域2よりも浅いP型ウェル領域3が形成さ
れている。そして前記P型チャネルMOSトランジスタ
21のN型ウェル領域2上及びN型チャネルMOSトラ
ンジスタ20のP型ウェル領域3上には、上述した従来
技術と同様にゲート酸化膜5及びゲート電極6を形成
し、P型チャネルMOSトランジスタ21のN型ウェル
領域2の表面にはP- 型拡散層8及びP+ 型拡散層9か
らなるソース・ドレイン領域が形成され、N型チャネル
MOSトランジスタ20のP型ウェル領域3の表面に
は、N- 型拡散層7及びN+ 型拡散層10からなるソー
ス・ドレイン領域が形成されている。そしてN型ウェル
領域2の表面に形成されたN+ 型拡散層10は最高電位
に接続され、P型ウェル領域3の表面に形成されたP+
型拡散層9は最低電位に接続されて使用される。
【0013】これにより図2の等価回路図に示すよう
に、本実施例による半導体装置における電源間の容量は
N型ウェル領域2とP型シリコン基板1との間のC1及
びN型ウェル領域2とP型ウェル領域3との間のC2の
並列容量となる。
【0014】本実施例においては、P型ウェル領域3の
直下にN型ウェル領域2が延在するように形成してい
る。この延在部を形成することにより、P型ウェル領域
3とN型ウェル領域2との接触面積を増加させ、容量素
子を形成することができる。従って、この延在部が無い
場合のP型シリコン基板1とN型ウェル領域2との間の
容量単独よりも半導体装置における電源間の容量を増加
することができる。
【0015】図3は本発明の第2の実施例に係る半導体
装置を示す断面図である。P型シリコン基板1上のN型
チャネルMOSトランジスタ20及びP型チャネルMO
Sトランジスタ21の形成領域を全て下方から覆うよう
にP型シリコン基板1の表面にN型ウェル領域2が形成
されており、このN型ウェル領域2上のN型チャネルM
OSトランジスタ20の形成領域には、N型ウェル領域
2よりも浅いP型ウェル領域3が形成されている。そし
て上述した第1の実施例と同様にP型ウェル領域3上に
はN型チャネルMOSトランジスタ20が形成され、ま
た、N型ウェル領域2が表面に露出している部分にはP
型チャネルMOSトランジスタ21が形成されている。
本実施例の場合、P型ウェル領域3をN型ウェル領域2
で下方より覆っているため、サブストレートコンタクト
23によりP型シリコン基板1と接続している。
【0016】本実施例においては、P型ウェル領域3を
N型ウェル領域2で全て下方より覆うため、上述した第
1の実施例よりもP型ウェル領域3とN型ウェル領域2
との接触面積が大きくなり容量を更に増やすことができ
る。また、第1の実施例の場合、N型ウェル領域2及び
P型シリコン基板1の両方にわたってP型ウェル領域3
を形成しており、この境界部分で不純物濃度が変わって
しまう。このため、この境界近傍にN型チャネルMOS
トランジスタ20を形成することは不可能であり、N型
チャネルMOSトランジスタ20の配置が制限される
が、本実施例ではN型ウェル領域2の中にP型ウェル領
域3を形成するため、不純物濃度は、P型ウェル領域3
内で全て一定となり、N型チャネルMOSトランジスタ
20の配置が制限されない。また、本実施例ではP型ウ
ェル領域3がN型ウェル領域2により、P型シリコン基
板1と絶縁されるため、P型ウェル領域3とP型シリコ
ン基板1に別々の電位を与えることも可能となる。
【0017】図4は、本発明の第3の実施例に係る半導
体装置を示す断面図である。図4に示すように、P型シ
リコン基板1の表面においては、高濃度の埋込P+ 型層
33の上にP型ウェル領域3を形成し、このP型ウェル
領域3上に第1の実施例と同様にN型チャネルMOSト
ランジスタ20が形成されている。また高濃度の埋込N
+ 型層32の上にN型ウェル領域2を形成し、このN型
ウェル領域2上に第1の実施例と同様にP型チャネルM
OSトランジスタ21が形成されている。また、埋込N
+ 型層32上にN型エピタキシャル領域34を形成し、
このN型エピタキシャル領域34上に、P- 型ベース領
域43及びN+ 型エミッタ領域44を有するバイポーラ
トランジスタ22が形成されている。そして、埋込P+
型層33の直下には、埋込N+ 型層32より不純物濃度
の低い埋込N型層31が形成され、P型チャネルMOS
トランジスタ21直下の埋込N+ 型層32に接続されて
いる。また、この埋込N型層31はバイポーラトランジ
スタ22の埋込N+ 型層32にも接続は可能であるが、
バイポーラトランジスタ22の埋込N+ 型層32はコレ
クタ引き出し領域として使用されるため、容量が増加す
ることで性能を劣化させてしまう場合は接続できず、コ
レクタの容量が増加しても電源特性により、接続できる
場合が制限される。
【0018】本実施例においては、高濃度の埋込P+ 型
層33の直下に埋込N型層31を延在するように形成し
ている。この延在部の埋込N型層31を形成しているの
で、埋込P+ 型層33と埋込N型層31との接触面積が
増加し、容量素子を形成することができる。これによ
り、半導体装置における電源間の容量は埋込N型層31
と埋込P+ 型層33との間の容量が加わる並列容量とな
り、容量を増加させることができる。更に、高濃度のた
め第1の実施例よりも更に大きい容量を得ることができ
る。
【0019】なお、第3の実施例においては、バイポー
ラトランジスタ22とCMOSとを混載している場合に
ついて述べたが、CMOSのみを高濃度の埋込層上に形
成した場合も同様の効果が得られる。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、一導電型
半導体基板上に一導電型不純物領域及び逆導電型不純物
領域を形成している半導体装置において、前記逆導電型
不純物領域に接続して、前記一導電型不純物領域の直下
に延在している逆導電型不純物領域を形成することで、
素子を格別追加することなく半導体装置の電源間の容量
を増加することができる。
【0021】例えば、1pFの容量を他の容量素子で形
成する場合、約1000μm2 の面積を必要とするが、
本実施例によれば、一導電型不純物領域の直下を容量と
して使用するため、非常に広い面積が得られ、他の容量
素子を形成することなく、同程度の容量増加をすること
ができる。
【0022】また、第3の実施例に示すように高濃度の
埋込層の直下に逆導電型不純物領域を形成すれば、容易
に容量を増加させることができる。
【0023】従って、本発明によれば、半導体装置の電
源間の容量を増加することができ、回路作動時に発生す
るノイズによる電源電圧の変動を抑えることが容易にで
き、半導体装置の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置を示す
断面図である。
【図2】本発明の第1の実施例に係る半導体装置を示す
回路図である。
【図3】本発明の第2の実施例に係る半導体装置を示す
断面図である。
【図4】本発明の第3の実施例に係る半導体装置を示す
断面図である。
【図5】従来の半導体装置を示す断面図である。
【符号の説明】
1;P型シリコン基板 2;N型ウェル領域 3;P型ウェル領域 4;素子分離絶縁膜 5;ゲート酸化膜 6;ゲート電極 7;N- 型拡散層 8;P- 型拡散層 9;P+ 型拡散層 10;N+ 型拡散層 11;側壁絶縁膜 12;絶縁膜 20;N型チャネルMOSトランジスタ 21;P型チャネルMOSトランジスタ 22;バイポーラトランジスタ 23;サブストレートコンタクト 31;埋込N型層 32;埋込N+ 型層 33;埋込P+ 型層 34;N型エピタキシャル領域 43;P- 型ベース領域 44;N+ 型エミッタ領域 45;N+ 型多結晶シリコン膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板上に形成された一導
    電型不純物領域と、前記一導電型半導体基板上に形成さ
    れた逆導電型不純物領域とを有し、この逆導電型不純物
    領域は前記一導電型不純物領域の直下に延在しているこ
    とを特徴とする半導体装置。
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