JPH07123140B2

JPH07123140B2 - 半導体集積回路の製造方法

Info

Publication number: JPH07123140B2
Application number: JP2171522A
Authority: JP
Inventors: 輝夫田端
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-06-28
Filing date: 1990-06-28
Publication date: 1995-12-25
Anticipated expiration: 2010-12-25
Also published as: JPH0461268A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明はIcmaxと耐圧とh_FEとを全て満足し得るトランジ
スタを具備する半導体集積回路に関する。

（ロ）従来の技術半導体集積回路では各拡散領域を共通に用いて工程を簡
略化すること、が基本的な技術思想であるので、各回路
素子は全て共通の拡散領域で構成され、同一チップ上の
素子（NPNトランジスタ）は全て同一の特性を有してい
た。

ところが、民生用、特に音響用IC等では、各種信号処理
用回路と同時に出力段のパワー系トランジスタが組み込
まれることが多く、回路的な要求から前記信号処理用の
小信号トランジスタと前記出力段用の大信号トランジス
タとで電流増幅率h_FEを異ならしめる要求がある。つま
り、小信号トラジスタのh_FEを100〜200とした時に、大
信号トランジスタのh_FEを50程度に下げて最大コレクタ
電流Icmaxを増大するという要求である。

このようにh_FEを変更する手段として、例えば特開昭60
−70756号公報に記載されているようにベース領域を個
々に別形成する手段がある。

即ち第３図に示す如く、エピタキシャル層（１）を分離
領域（２）で分離した各アイランド（３）に、小信号ト
ランジスタ（４）用のベース領域（５）と大信号トラン
ジスタ（６）用のベース領域（７）とを個々に形成する
ものである。この時、大信号トランジスタ（６）のベー
ス領域（７）は２つの手法が考えられる。１つは不純物
濃度を高く設定してh_FEを小さくする手法（第４図第１
案）、２つは拡散深さを深くして（ベース幅を広げる）
h_FEを小さくする手法（第４図第２案）である。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上記先の手法はシリコン結晶に対するボ
ロンの飽和限界があるためにそれ程高くはできず、従っ
てh_FEを下げるにも限界があるという欠点があった。し
かもツェナ降伏による耐圧劣化が危惧される他、ベース
領域（７）をイオン注入で形成する場合はドーズ量が増
す分処理時間が長くなって工程の煩雑化を招く。他方、
後の手法はh_FEを下げるという目的には合致するが、不
純物濃度と拡散深さとは密接な関係があり、ベースの不
純物濃度が低下して伝導度変調をきたすので、Icmaxが
増大しないという欠点があった。このことから、h_FEが
同じであればベースの濃度は高い方がIcmaxを大きくで
きるのである。そして、不純物濃度とベース幅の両者を
制御したとしても、h_FEとIcmaxの両者を満足させること
はやはり困難であった。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は上記従来の欠点に鑑み成され、比較的高い不純
物濃度を有する大信号トランジスタ（25）のベース領域
（26）の底部に、ベース領域（26）よりは低い不純物濃
度を有する低濃度ベース領域（28）を形成することによ
り、小信号トランジスタ（16）よりは小さいh_FEを有す
る大信号トランジスタ（25）を共存させると共に、前記
低濃度ベース領域（28）とIIL（20）のウェル領域（2
3）とを同時形成することにより、IILとの共存をも図る
ものである。

（ホ）作用本発明によれば、低濃度ベース領域（28）を重畳したこ
とによって大信号トランジスタ（25）のベース幅が広が
るので、そのh_FEを小信号トランジスタ（16）のh_FEより
小さく且つ適切な値に制御することができる。しかも、
ベースの一部は比較的高い不純物濃度を有するベース領
域（26）で構成するので、最大コレクタ電流Icmaxを大
にできる。そして、前記大信号トランジスタ（25）の低
濃度ベース領域（28）をIIL（20）の低濃度ウェル領域
（23）と同時形成するので、効率的に共存させることが
できる。

（ヘ）実施例以下に本発明の一実施例を図面を参照しながら詳細に説
明する。

第１図は本発明による半導体集積回路を示す断面図であ
る。同図において、（11）はＰ型シリコン単結晶基板、
（12）は基板（11）表面にエピ成長して形成したN^-型エ
ピタキシャル層、（13）はN⁺型埋め込み層、（14）は埋
め込み層（13）を囲みエピタキシャル層（12）を貫通す
るP⁺型分離領域、（15）は分離領域（14）によって個々
に分離されたアイランドである。

アイランド（15）の１つには小信号トランジスタ（16）
を形成すべくＰ型のベース領域（17）とN⁺型のエミッタ
領域（18）を形成し、アイランド（15）をコレクタとし
て縦型NPNトランジスタを形成する。（19）はN⁺型コレ
クタコンタクト領域である。

他のアイランド（15）にはIIL（20）を形成すべくＰ型
のインジェクタ領域（21）と外部ベース領域（22）、P^-
型のウェル領域（23）、N⁺型のコレクタ領域（24）を形
成し、ウェル領域（23）を逆方向縦型インバータトラン
ジスタのベースとしてIILを形成する。ウェル領域（2
3）をベースとすることにより、前記インバータトラン
ジスタのエミッタからベースへのキャリア注入の主体と
なるN⁺型埋め込み層（13）にベースが近接するので、高
い逆βが得られるというものである。

そして、更に他のアイランド（15）には大信号トランジ
スタ（25）を形成すべくＰ型ベース領域（26）とN⁺型エ
ミッタ領域（27）を形成する他、ベース領域（26）に重
ねてP^-型の低濃度ベース領域（28）を形成した。（29）
はN⁺コレクタコンタクト領域、（30）はシリコン酸化
膜、（31）は各電極である。ベース領域（17）（26）と
エミッタ領域（18）（27）は夫々共通の工程で形成し
た。また、IIL（20）のウェル領域（23）と大信号トラ
ンジスタ（25）の低濃度ベース領域（28）は同時形成し
た。

IILのウェル領域（23）は、前述したようにベース・エ
ミッタ接合を埋め込み層（13）に近接することが目的で
あるから、拡散深さは深く、且つ逆βを高くする為に低
不純物濃度としてある。具体的には、ベース領域（17）
（26）が表面濃度10¹⁸atoms・cm^-2、拡散深さ1.0〜1.5
μに形成されるのに対し、ウェル領域（23）は表面濃度
10¹⁶〜10¹⁷atoms・cm^-2、拡散深さ2.0〜3.0μに形成す
る。

ウェル領域（23）と大信号トランジスタ（25）の低濃度
ベース領域（28）とは同時形成するので、低濃度ベース
領域（28）は当然に上記した不純物濃度と深さを有す
る。このように不純物濃度を低くした場合、不純物の表
面デプリートによるリーク電流の増大が危惧されるの
で、低濃度ベース領域（28）はベース領域（26）をはみ
出さないように形成した。つまり、低濃度ベース領域
（28）の全面をベース領域（26）で覆うように重畳した
のである。

大信号トランジスタ（25）は、エミッタ領域（27）の下
部にベース領域（26）と低濃度ベース領域（28）とを有
するので、その不純物濃度プロファイルは第５図に示す
ような分布を有する。即ち、比較的高不純物濃度のベー
ス領域（26）が形成する比較的急峻な傾きと、比較的低
不純物濃度の低濃度ベース領域（28）が形成する緩やか
な傾きとの２段階の傾きを有する。結果、大信号トラン
ジスタ（25）のベース幅W_Bは同図に示す如く低濃度ベー
ス領域（28）の拡散深さで決まるので、ベース領域（2
6）だけの小信号トランジスタ（17）よりはベース幅を
大にでき、電流増幅率h_FEを小にできる。低不純物濃度
の領域であるから、h_FEが下がり過ぎるということも無
い。と同時に、大信号トランジスタ（25）のベースには
ベース拡散による比較的高不純物濃度のベース領域（2
6）が重なるので、ベースの伝導度変調による影響が少
なく、従ってh_FEを下げたことにより得られるIcmaxの増
大を最大限有効に引き出すことができる。

第２図Ａ乃至第２図Ｄは本願集積回路の製造方法を示し
た。

先ず第２図Ａに示す如く埋め込み層（13）と下側の分離
領域（14）を形成した基板（11）上にエピタキシャル層
（12）を形成し、ボロン（Ｂ）を低濃度ベース領域（2
8）とウェル領域（23）に対応する部分に選択的に必要
なドーズ量だけイオン注入し、第２図Ｂに示す通り基板（11）全体に熱処理を加えるこ
とによりエピタキシャル層（12）表面にドープしたボロ
ン（Ｂ）を所望深さまでドライブインをし、第２図Ｃに示す通り上側の分離領域（14）を形成した
後、再びボロン（Ｂ）を選択的にイオン注入してドライ
ブインすることにより小信号トランジスタ（16）のベー
ス領域（17）と大信号トランジスタ（25）のベース領域
（27）、IIL（20）の外部ベース領域（22）とインジェ
クタ領域（21）とを全て同時形成し、そして第２図Ｄに示す通りエミッタ拡散で小信号トラン
ジスタ（16）と大信号トランジスタ（25）のエミッタ領
域（18）（27）、およびIIL（20）のコレクタ領域（2
4）を形成する。

本願構成は、多少の熱処理を加えても拡散深さが変動し
にくい、拡散済みの低濃度ベース領域（28）にベース拡
散を処して小信号トランジスタ（16）と大信号トランジ
スタ（25）を形成するので、ベース拡散は小信号トラン
ジスタ（16）用に制御して拡散を行うことができる。従
って、小信号トランジスタ（16）、大信号トランジスタ
（25）共に特性の制御が極めて容易である。

（ト）発明の効果以上に説明した通り、本発明によれば、大信号トランジ
スタ（25）に低濃度ベース領域（28）を重ねることによ
って、h_FEが高い小信号トランジスタ（16）とh_FEが小さ
い大信号トランジスタ（25）とを容易に共存できる利点
を有する。また、大信号トランジスタ（25）のベースは
比較的高い不純物濃度を有するベース領域（26）との重
畳であるから、伝導度変調によるIcmaxの低下が少な
く、従ってIcmaxを最大限に増大できる利点を有する。
さらに、大信号トランジスタ（25）のh_FEを下げること
によってASOを増大せしめ、出力段トランジスタとして
適切な特性に製造できる利点をも有する。そして更に、
低濃度ベース領域（28）を利用することによって、大信
号、小信号共に特性の制御が容易であるという利点をも
有する。

そしてさらに、大信号トランジスタ（25）の低濃度ベー
ス領域（28）はIIL（20）のウェル領域（23）と共用す
るので、特に製造工程を増大すること無く３種類の素子
を共存できるという利点をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明するための断面図、第２図Ａ〜Ｄ
はその製造方法を説明するための断面図、第３図は従来
例を説明するための断面図、第４図は従来の不純物濃度
分布を示す図、第５図は本願の不純物濃度分布を示す図
である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一導電型の半導体基板上に逆導電型のエピ
タキシャル層を形成する工程、前記エピタキシャル層の
表面に一導電型の不純物をイオン注入し、所望深さに拡
散して大信号トランジスタ用の低濃度ベース領域とIIL
のウェル領域を形成する工程、前記エピタキシャル層の表面に一導電型の不純物を選択
的に拡散し、小信号トランジスタ用のベース領域、前記
大信号トラジスタ用の前記低濃度ベース領域より浅くこ
れと重畳し前記低濃度ベース領域よりは高い不純物濃度
を有するベース領域、およびIILのインジェクタ領域と
外部ベース領域を形成する工程、逆導電型の不純物を選択的に導入し、前記小信号トラン
ジスタのベース領域表面にミエミッタ領域を、前記大信
号トランジスタの低濃度ベース領域とベース領域とが重
畳する部分にエミッタ領域を、前記IILのウェル領域表
面にコレクタ領域を形成する工程、とを具備することを特徴とする半導体集積回路の製造方
法。