JPH0637264A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0637264A
JPH0637264A JP19041292A JP19041292A JPH0637264A JP H0637264 A JPH0637264 A JP H0637264A JP 19041292 A JP19041292 A JP 19041292A JP 19041292 A JP19041292 A JP 19041292A JP H0637264 A JPH0637264 A JP H0637264A
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trench
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Tadashi Nishigori
忠 西郡
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 バイポーラトランジスタの分離をトレンチで
行っているBiCMOS集積回路において、低電源電圧
部での高集積化を図る。 【構成】 低電圧電源部にBiNMOS回路を使用した
BiNMOS回路において、バイポーラトランジスタ及
びPチャネルMOSトランジスタ及びNチャンネルMO
Sトランジスタを同一の第1のN型埋込層2の中に形成
し、P型基板との電気的分離をとる構造で、バイポーラ
トランジスタ分離を行っているトレンチ13及び容量用
トレンチ14の深さを第1のN型埋込層2よりも深く形
成し、第2のN型埋込層3よりも浅く形成し、容量用ト
レンチ14の上部をコレクタN型層の中に形成してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、BiCMOS集積回路の構造に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のBipトランジスタの分離をトレ
ンチで行っているBiCMOS集積回路は、図7に示す
ように、P型シリコン基板1に第2のN型埋込層3及び
P型埋込層4及び第3のN型埋込層5を形成した後にN
型エピタキシャル層6を形成し、第2のN型埋込層3の
上のN型エピタキシャル層にBipトランジスタを形成
し、P型埋込層4の上のN型エピタキシャル層に形成し
たPウェル層7にNchMOSトランジスタを形成し、
第3のN型埋込層5の上のN型エピタキシャル層に形成
したNウェル層8にPchMOSトランジスタを形成し
ていた。
【0003】しかしながら、LSIの高集積化と高速化
に伴い、CMOS部分のトランジスタゲート寸法がサブ
ミクロンの領域になってきて、電源電圧が5Vのままで
あると、トランジスタのホットキャリア耐性が著しく劣
化し、トランジスタ寿命が短くなるために、CMOS部
分は低い電源電圧が要求されている。
【0004】一方、Bipトランジスタは、高速動作を
考えると、電源電圧を下げると不利になってくる。この
ためにBipトランジスタとMOSトランジスタを混載
している高速BiCMOS集積回路には2つの電源電圧
が要求される。
【0005】2つの電源電圧を有する従来のBiCMO
S集積回路は、図8に示すように、NchMOSトラン
ジスタ領域のPウェル層7を第1のN型埋込層2の中に
形成し、P型基板1から電気的に浮かせている。Pch
MOSトランジスタ領域のNウェル層8はもともとP型
基板から電気的に浮いている。
【0006】従って、図8に示すような構造にすればC
MOS部分はP型基板1から電気的に浮かせることがで
き、CMOS部分のみを低い電源電圧で使うことができ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、従来のBi
pトランジスタの分離をトレンチで行っている2つの電
源電圧を有するBiCMOS集積回路は、低電圧電源を
有するNchMOSトランジスタ領域のPウェル層7を
第1のN型埋込層2の中に形成するために、Pウェル層
7及びP型埋込層4と第1のN型埋込層2とのマージン
をとらなければならないので、Bipトランジスタ領域
とNchMOSトランジスタ領域が近づけられず、Bi
CMOS集積回路の集積度が上げられないという課題が
あった。
【0008】本発明は従来の上記実情に鑑みて成された
ものであり、従って本発明の目的は、従来の技術に内在
する上記課題を解決することを可能とした新規な半導体
装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るBipトランジスタの分離をトレンチ
で行っているBiCMOS集積回路は、電源電圧の低い
部分ではBiNMOS回路を使用し、このBiNMOS
回路においてP型基板内に形成された第1の埋込内にB
ipトランジスタ領域の第2のN型埋込層及びNchM
OSトランジスタ領域のP型埋込層及びPchMOSト
ランジスタ領域の第3のN型埋込層を有し、Bipトラ
ンジスタ領域の第2のN型埋込層の上にはN型エピタキ
シャル層を有し、NchMOSトランジスタ領域のP型
埋込層の上にはPウェル層を有し、Pchトランジスタ
領域の第3のN型埋込層の上にはNウェル層を有してお
り、Bipトランジスタの分離を行っているトレンチの
深さを第1のN型埋込層よりも浅くして、第2のN型埋
込層よりも深くしている。
【0010】
【実施例】次に、本発明をその好ましい各実施例につい
て図面を参照して具体的に説明する。
【0011】[第1の実施例]図1は本発明による第1
の実施例を示す半導体チップの断面図である。
【0012】図1に示すように、低電源電圧部のBiN
MOS回路の部分ではP型シリコン基板1内に第1のN
型埋込層2を有し、第1のN型埋込層2内にBipトラ
ンジスタ領域の第2のN型埋込層3及びNchMOSト
ランジスタ領域のP型埋込層4及びPchMOSトラン
ジスタ領域の第3のN型埋込層5を有している。Bip
トランジスタ領域の第2のN型埋込層の上にはN型エピ
タキシャル層6を有し、NchMOSトランジスタ領域
のP型埋込層4の上にはN型エピタキシャル層2の中に
形成したPウェル層7を有し、PchMOSトランジス
タ領域の第3のN型埋込層5の上にはN型エピタキシャ
ル層2の中に形成したNウェル層8を有している。
【0013】Bipトランジスタの分離はトレンチ9に
よって行われており、トレンチ9の深さは第1のN型埋
込層2よりも浅く、第2のN型埋込層3よりも深く形成
されている。本発明の構造では通常のBipトランジス
タ領域ではトレンチ9′によってBipトランジスタの
コレクタ電位は分離されるが、第1のN型埋込層内にあ
る低電源電圧部のBiNMOS回路部分のBipトラン
ジスタはトレンチ9によってBipトランジスタのコレ
クタ電位は分離されず、コレクタ電位が共通になってし
まう。
【0014】図5に示すBiCMOSインバータ回路に
おいては、コレクタ共通では不具合が生じるが、図6に
示すBiNMOSインバータ回路においてはコレクタ共
通にしても何ら不具合は生じない。
【0015】またBiNMOS回路全体を第1のN型埋
込層2の中に入れているために、BiNMOS回路全体
がP型基板から電気的に浮いており、低電源電圧にする
ことが可能である。BipトランジスタとNchMOS
トランジスタとPchMOSトランジスタを同一の第1
のN型埋込層内に入れているために従来例と比較してP
ウェル層7及びP型埋込層4と第1のN型埋込層3との
マージンを考慮することがないので、Bipトランジス
タとNchMOSトランジスタの距離を縮めることがで
き、高集積化を図ることができる。従来例に比較して面
積を約20%程度減らすことができる。
【0016】図2(a)、(b)は前記した第1の実施
例と、第1の実施例においてバイポーラトランジスタの
分離をPN分離にした場合とを比較したものである。
【0017】図2(a)は第1のN型埋込層1の中のバ
イポーラトランジスタの分離をP−N分離にしたもので
あり、図2(b)はバイポーラトランジスタをトレンチ
で分離したものである。
【0018】図2(a)に示すように、P−N分離では
P型シリコン基板1と第1のN型埋込層2と分離用P型
埋込層15及び分離用Pウェル層16でPNPの寄生バ
イポーラができてしまうが、図2(b)に示すようにト
レンチ分離では寄生バイポーラができないために、安定
した動作が得られる。
【0019】[第2の実施例]図3は本発明による第2
の実施例を説明するための半導体チップの断面図であ
る。
【0020】図3を参照するに、第2の実施例では、第
1の実施例においてトレンチをトレンチ9の代わりに絶
縁膜10を介してN型にドープした多結晶シリコン11
で埋設した構造にして、絶縁分離用トレンチ13と容量
用トレンチ14を有している。容量用トレンチ14の上
部をコレクタ引き出しN型層12′の中に形成する。コ
レクタ引き出しN型層12′はバイポーラトランジスタ
のコレクタ引き出しN型層と同時に形成している。
【0021】容量用トレンチ14は絶縁膜10′をはさ
んでN型にドープされた多結晶シリコン11′の電極と
コレクタ引き出しN型層12′の電極があり、キャパシ
タを形成している。コレクタ引き出しN型層12は第2
のN型埋込層3′及び第1のN型埋込層2と接続されて
おり、絶縁膜10′のまわりをN型層が囲んでいる。キ
ャパシタの周囲を濃いN型層で囲んでいるので空乏層の
伸びを抑えることができ、大きな容量を得ることができ
る。
【0022】またトレンチの底までN型層で囲んでいる
ので、N型層がトレンチの途中で終わっている場合と比
較してキャパシタの表面積を大きくすることができ、大
きな容量を得ることができる。
【0023】図4は第2の実施例において容量用トレン
チ14を有している第1のN型埋込層2′をBip領域
の第1のN型埋込層2と分離したものである。
【0024】図4において、この構造では容量トレンチ
14のコレクタ引き出しN型層12′の電位をP型シリ
コン基板1からもBip領域のコレクタ電位からも独立
にできるという特徴を有している。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
Bipトランジスタをトレンチで分離しているBiCM
OS集積回路において、低電源電圧部のBiNMOS回
路全体を第1のN型埋込層内に入れ、しかも第1のN型
埋込層内のBipトランジスタ間を分離しているトレン
チの深さを第1のN型埋込層より浅く、第2のN型埋込
層より深くしているので、通常のBipトランジスタを
分離しているトレンチと同時に形成することができ、必
要以上に深いトレンチを形成することがないために、製
造上も作りやすいという効果が得られる。
【0026】本発明によれば、また、従来例と比較して
BipトランジスタとNchMOSトランジスタの距離
を縮めることができるために、高集積化が図れる(従来
例と比較して面積の約20%程度の縮小)という利点が
得られる。
【0027】本発明によれば、また、この構造でBip
部の分離をP−N分離で形成したものと比較すると寄生
バイポーラトランジスタができないために、安定した動
作が得られる。
【0028】特に、第2の実施例においては、Bip部
の絶縁分離用トレンチを形成するのと同一工程で容量用
トレンチを形成することができ、キャパシタを形成して
いる絶縁膜を濃いN型層で囲んでいるので空乏層の伸び
を抑えることができ、大きな容量を得ることができる。
またトレンチの底までN型層で囲んでいるのでN型層が
トレンチの途中で終わっている場合と比較してキャパシ
タの表面積を大きくすることができ、大きな容量を得る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による第1の実施例を示す断面図であ
る。
【図2】(a)、(b)はBip分離をP−N分離した
場合とトレンチ分離した場合との比較を示す概略図であ
る。
【図3】本発明による第2の実施例を示す断面図であ
る。
【図4】本発明による第2の実施例の変形例を示す断面
図である。
【図5】BiCMOSインバータの回路図である。
【図6】BiNMOSインバータの回路図である。
【図7】1つの電源電圧を有する場合における従来例の
断面図である。
【図8】2つの電源電圧を有する場合における従来例の
断面図である。
【符号の説明】 1…P型シリコン基板 2…第1のN型埋込層 3、3′、3″…第2のN型埋込層 4…P型埋込層 5…第3のN型埋込層 6…N型エピタキシャル層 7…Pウェル層 8…Nウェル層 9、9′…トレンチ 10、10′…絶縁膜 11、11′…N型多結晶シリコン 12、12′…コレクタ引き出しN型層 13…絶縁分離用トレンチ 14…容量用トレンチ 15…分離用P型埋込層 16…分離用Pウェル層 21…PchMOSトランジスタ 22…第1のNchMOSトランジスタ 23…第2のNchMOSトランジスタ 24…第3のNchMOSトランジスタ 25…第1のNPNBipトランジスタ 26…第2のNPNBipトランジスタ 27…第3のNPNBipトランジスタ 28…第4のNchMOSトランジスタ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 BiCMOS集積回路においてP型基板
    内に形成された第1のN型埋込層内にBipトランジス
    タ領域の第2のN型埋込層を有し、前記Bipトランジ
    スタ領域の第2のN型埋込層の上にはN型エピタキシャ
    ル層を有し、Bipトランジスタの間の電気的分離が第
    1のトレンチによって行われており、前記第1のトレン
    チの深さが前記第1のN型埋込層よりも浅く、前記第2
    のN型埋込層よりも深くなっていることを特徴とする半
    導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1のN型埋込層内の前記第2のN
    型埋込層内に絶縁膜を介してN型にドープした多結晶シ
    リコンを埋設した第2のトレンチを有し、前記第2のト
    レンチの上部をN型コレクタ層の中に形成し、前記第2
    のトレンチの深さが前記第1のN型埋込層よりも浅く、
    前記第2のN型埋込層よりも深くなっていることを更に
    特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記第1のN型埋込層内にNchMOS
    トランジスタ領域のP型埋込層及びPchMOSトラン
    ジスタ領域のN型埋込層を有し、前記NchMOSトラ
    ンジスタ領域のP型埋込層の上にPウェル層を有し、前
    記PchMOSトランジスタ領域のN型埋込層の上にN
    ウェル層を有し、低電源電圧を有するBiNMOS回路
    を構成することを更に特徴とする請求項2に記載の半導
    体装置。
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