JPH10284613A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH10284613A
JPH10284613A JP9082689A JP8268997A JPH10284613A JP H10284613 A JPH10284613 A JP H10284613A JP 9082689 A JP9082689 A JP 9082689A JP 8268997 A JP8268997 A JP 8268997A JP H10284613 A JPH10284613 A JP H10284613A
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Yoshifumi Higashida
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 集積度の高いダーリントン構造トランジスタ
を提供する。 【解決手段】 シリコン酸化膜21bは、第1トランジ
スタTr1のベース領域13と第2トランジスタTr2のベー
ス領域15を絶縁するとともに、第1トランジスタTr1
のエミッタ領域17と第2トランジスタTr2のエミッタ
領域19を絶縁する。エミッタ領域17とベース領域1
5はアルミニウム配線23によって接続されている。二
つのトランジスタのベース領域間をシリコン酸化膜21
bの幅lだけで絶縁しつつ、ダーリントン構造を実現で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置に関す
るものであり、小さい占有面積で、かつ電流増幅率が大
きい半導体装置の提供を目的とする。
【0002】
【従来の技術】図12Αに、従来のダーリントン構造ト
ランジスタ100の構造を示す要部断面図を示す。ダー
リントン構造トランジスタ100においては、コレクタ
低比抵抗層112の上に形成されたコレクタ高比抵抗層
111に、第1トランジスタ領域A1および第2トラン
ジスタ領域A2を有している。
【0003】第1トランジスタ領域A1には、第1トラ
ンジスタのベース領域121が形成されている。ベース
領域121の表面にはエミッタ領域131が形成されて
いる。第2トランジスタ領域A2にも同様に、第2トラ
ンジスタのベース領域122が形成され、このベース領
域122の表面にはエミッタ領域132が形成されてい
る。
【0004】コレクタ低比抵抗層112の表面には、コ
レクタ電極105が形成されている。コレクタ電極10
5が形成される面とは反対の面上には、酸化膜104が
形成されている。ベース領域121上にベース電極10
6、エミッタ領域132上にエミッタ電極107が形成
されている。ベース・エミッタ接続電極108は、第1
トランジスタのエミッタ領域131と第2トランジスタ
のベース領域122とを電気的に接続する。
【0005】なお、2つのトランジスタの各ベース領域
121、122は、電気的に絶縁するために、距離γだ
け離してベース領域121、122を形成している。
【0006】ダーリントン構造トランジスタ100の等
価回路図を図12Βに示す。このように、ダーリントン
構造トランジスタ100においては、第1トランジスタ
Tr1のエミッタE1が、増幅用の第2トランジスタTr2
ベースB2に接続されている。ダーリントン構造トラン
ジスタ100の電流増幅率は、個々のトランジスタの増
幅率の積β1*β2で表される。したがって、大きな電流
増幅率を得ることができる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ダーリ
ントン構造トランジスタ100には、以下のような問題
点があった。
【0008】不純物を注入するのにイオン注入法を用い
た場合、イオン化した不純物はその有する運動エネルギ
によって、打込んだ位置から半導体基盤表面に平行な方
向へ広がる。また、不純物注入後、アニールにおこなう
ことにより、不純物が半導体基盤の深さ方向だけでな
く、平行な方向にも拡散する。
【0009】すなわち、半導体基盤上に2つのベース領
域を形成する場合、それぞれのベース領域のアニール後
の横方向の広がりおよび両ベース領域間の電気的独立を
確保するための距離を考慮しなければならなかった。し
たがって、半導体装置全体として小さくできないという
問題があった。特に、他段のダーリントントランジスタ
においては、上記問題が顕著となる。
【0010】本発明は、集積度が高くかつ電流増幅率が
大きい半導体装置の提供を目的とする。
【0011】また、本発明は、複数のベース領域間の電
気的独立を確保しつつ、その間の距離を短くすることに
よって、集積度が高い半導体装置を提供することを目的
とする。
【0012】さらに、本発明は、ベース領域間に絶縁部
を設けることによってベース領域間の電気的独立を確保
しつつ、その間の距離を短くすることによって集積度の
高い半導体装置を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1にかかる半導体
装置は、コレクタ領域、前記コレクタ領域に形成される
第1トランジスタ用のベース領域、前記コレクタ領域に
形成される第2トランジスタ用のベース領域、前記第1
トランジスタ用のベース領域に形成される第1トランジ
スタ用のエミッタ領域、前記第2トランジスタ用のベー
ス領域に形成される第2トランジスタ用のエミッタ領
域、前記第1トランジスタ用のベース領域と前記第2ト
ランジスタ用のエミッタ領域を電気的に接続する接続
部、を備えた半導体装置において、前記第1トランジス
タ用のベース領域と前記第2トランジスタ用のベース領
域とを絶縁部を介して絶縁したこと、を特徴とする。
【0014】請求項2にかかる半導体装置においては、
前記第1トランジスタ用のエミッタ領域と前記第2トラ
ンジスタ用のエミッタ領域とを絶縁部を介して絶縁した
ことを特徴とする。
【0015】請求項3にかかる半導体装置においては、
コレクタ領域、前記コレクタ領域に形成されるベース領
域、前記ベース領域に形成されるエミッタ領域、前記ベ
ース領域を第1トランジスタ用のベース領域と第2トラ
ンジスタ用のベース領域とに分割するとともに、前記エ
ミッタ領域を第1トランジスタ用のエミッタ領域と第2
トランジスタ用のエミッタ領域とに分割する絶縁部、前
記第1トランジスタ用のベース領域と前記第2トランジ
スタのエミッタ領域とを電気的に接続する接続部、を備
えたことを特徴とする。
【0016】
【発明の効果】請求項1の半導体装置においては、絶縁
部は、第1トランジスタ用のベース領域と第2トランジ
スタ用のベース領域とを絶縁する。したがって、絶縁部
の幅さえあれば、第1トランジスタと第2トランジスタ
の2つのベース領域間を絶縁することができる。また、
接続部は、第1トランジスタ用のベース領域と第2トラ
ンジスタ用のエミッタ領域とを電気的に接続する。した
がって、大きな電流増幅率を得ることができる。これに
より、集積度が高くかつ電流増幅率が大きい半導体装置
を提供することができる。
【0017】請求項2の半導体装置は、さらに、第1ト
ランジスタ用のエミッタ領域と第2トランジスタ用のエ
ミッタ領域とを絶縁部を介して絶縁している。これによ
り、エミッタ領域の絶縁部方向へのアニール後の広がり
を考慮する必要が無くなる。したがって、より集積度の
高い半導体装置を提供することができる。
【0018】請求項3の半導体装置では、絶縁部が、ベ
ース領域を第1トランジスタ用のベース領域と第2トラ
ンジスタ用のベース領域に分割し、またエミッタ領域を
第1トランジスタ用のエミッタ領域と第2トランジスタ
用のエミッタ領域とに分割する。これにより、第1トラ
ンジスタ用のベース領域と第2トランジスタ用のベース
領域とを絶縁部の幅だけ離れた位置に形成することがで
きる。したがって、2つのベース領域を確実に電気的に
独立なものとしながら、かつ2つのベース領域間の距離
が短い半導体装置を提供することができる。
【0019】また、エミッタ領域の絶縁部方向へのアニ
ール後の広がりを考慮することがなく第1トランジスタ
用のエミッタ領域を第1トランジスタ用のベース領域内
に形成することができる。第2トランジスタ用のエミッ
タ領域についても同様に第2トランジスタ用のベース領
域内に形成することができる。
【0020】したがって、ベース領域の占有面積を小さ
くすることができる。これにより、集積度の高い半導体
装置を提供することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】本発明に係る半導体装置の第一の
実施形態について、図1および図2に基づいて説明す
る。図2はダーリントン構造トランジスタ1の上面図で
ある。図1は、図2のX−X断面を示す。なお、図2で
は、シリコン酸化膜21aを省略して示している。
【0022】図1に示すように、ダーリントン構造トラ
ンジスタ1においては、第1トランジスタTr1と第2ト
ランジスタTr2とが、絶縁部であるシリコン酸化膜21
bによって絶縁されている。
【0023】第1トランジスタTr1は、コレクタ領域1
1、ベース領域13、およびエミッタ領域17を有す
る。同様に、第2トランジスタTr2は、コレクタ領域1
1、ベース領域15、エミッタ領域19で構成されてい
る。なお、本実施形態においては、第1トランジスタTr
1および第2トランジスタTr2のコレクタ領域11は一体
として形成されている。
【0024】第1トランジスタ用のエミッタ領域17と
第2トランジスタ用のベース領域15とは、接続部であ
るアルミニウム配線23によって電気的に接続されてい
る。このアルミニウム配線23は、図2に示すように、
シリコン酸化膜21bの上方を横切るように形成されて
いる。これにより、第1トランジスタTr1と第2トラン
ジスタTr2とは、2段のダーリントン構造をなしてる。
【0025】なお、第1トランジスタTr1および第2ト
ランジスタTr2の表面には、従来と同様にシリコン酸化
膜21aが形成されている。また、第1トランジスタ用
のベース領域13、ベース電極25が形成され、第2ト
ランジスタ用のエミッタ領域19にエミッタ電極27が
形成されている。
【0026】次に図3〜図6を用いて、ダーリントン構
造トランジスタ1の製造方法を説明する。
【0027】図3Αに示すように、N+半導体基盤51
上に、N-エピタキシャル層52をエピタキシャル成長
させる。なお、これらのN+半導体基盤51およびN-
ピタキシャル層52は第1トランジスタTr1と第2トラ
ンジスタTr2のコレクタ領域として働く。
【0028】図3Bに示すように、N-エピタキシャル
層52の表面に酸化膜53を形成し、その上にベース領
域形成用のレジスト54を形成する。レジスト54をマ
スクとして、P型不純物をN-エピタキシャル層52に
選択的にイオン注入する。熱処理を施して、注入したP
型不純物を拡散させることにより、図3Cに示すよう
に、P型ベース領域56が形成される。
【0029】酸化膜53をエッチングにより除去し、図
4Aに示すように、表面に新たに酸化膜57を形成し、
さらに、エミッタ領域形成用のレジスト58を形成す
る。そして、レジスト58をマスクとして、N型不純物
をP型ベース領域56に選択的にイオン注入する。熱処
理を施してN型不純物を拡散させることにより、図4B
に示すように、N型エミッタ領域60が形成される。
【0030】酸化膜57をエッチングにより除去し、図
4Cに示すように、絶縁部形成の為のレジスト61を形
成する。
【0031】図5Aに示すように、レジスト61をマス
クとして、異方性エッチングによりシリコンを選択的に
エッチングする。これにより、ベース領域56のほぼ中
央に凹部66が形成される。このエッチングは、ベース
領域56とエミッタ領域60を電気的に完全に分離する
ようにコレクタ領域52に達する深さまで行われる。
【0032】図7に、矢印70方向からの矢視図を示
す。このように、ベース領域56は、第1トランジスタ
用のベース領域13および第2トランジスタ用のベース
領域15に分割される。また、エミッタ領域60も同様
に、第1トランジスタ用のエミッタ領域17、第2トラ
ンジスタ用のエミッタ領域19に分割される。なお、図
7において、レジスト61の表記は省略している。
【0033】つぎに、レジスト61を除去し、CVD法
等を用いてシリコン酸化膜67を形成する。これによ
り、図5Bに示すように、凹部66にはシリコン酸化膜
が形成される。
【0034】ベース電極およびエミッタ電極形成用のレ
ジストを形成し(図示せず)、酸化膜67のエッチング
を行う。これにより、図5Cに示すように、電極形成用
の開口部が形成される。その後、レジスト68を除去す
る。
【0035】図6Αに示すように、表面に電極形成用の
アルミニウム膜81が形成される。このあと、アルミニ
ウム膜81上に電極形成用のレジスト82を形成し、ア
ルミニウム膜81のエッチングを行う。これにより、図
6Βに示すように、アルミニウム配線23、ベース電極
25およびエミッタ電極27が形成される。
【0036】このように、本実施形態においては、1つ
のベース領域56を異方性エッチングにより2つに分割
することによって、第1トランジスタTr1用のベース領
域13と第2トランジスタTr2用のベース領域15を形
成している。したがって、従来、2つのトランジスタを
形成する際に必要としていた横方向への広がりを考慮す
る必要が無くなる。これにより、集積度の高いダーリン
トン構造トランジスタを提供することができる。
【0037】また、本実施形態においては、1つのエミ
ッタ領域60を形成した後、異方性エッチングによりこ
れを2つのエミッタ領域17、19に分割している。し
たがって、エミッタ領域17、19の絶縁部21b方向
(図5C矢印81方向)への広がりを考慮する必要が無
くなる。よって、ベース領域の占有面積をより小さくす
ることができ、延いては半導体装置の占有面積をも小さ
くすることができる。
【0038】図8Αに他の実施形態であるダーリントン
構造トランジスタ2の要部断面図を示す。図8Βは、図
8Α中の矢印71方向からの矢視図である。このよう
に、ダーリントン構造トランジスタ2は、第1トランジ
スタ用のエミッタ領域17および第2トランジスタ用の
エミッタ領域19をシリコン酸化膜21bに接すること
なくそれぞれのベース領域内に形成されている。
【0039】なお、図8Βにおいては、シリコン酸化膜
21aの表記を省略している。また、各部の配線を単な
る実線で示しているが、これは各部の電気的つながりを
明らかに示すために簡単に表記したものである。本来
は、一般的に用いられているようにアルミニウム配線を
行う。但し、図のようにワイヤー配線を行うことも可能
である。
【0040】前記各実施形態においては、本発明を2段
のダーリントン構造トランジスタに適用した場合につい
て説明したが、3段以上のダーリントン構造バイポーラ
トランジスタにも適用することができる。図9Aに、3
段のダーリントン構造バイポーラトランジスタに本発明
を適用した場合の要部断面図を示す。図9Βは、図9Α
中の矢印72方向からの矢視図である。図9Βにおける
配線については図8Βと同様である。
【0041】なお、前述の2つの実施形態を組合わせる
ようにしてもよい。
【0042】また、前述の各実施形態において絶縁部を
シリコン酸化膜によって形成したが、絶縁部をシリコン
窒化膜によって形成してもよい。
【0043】第1の実施形態においては、アルミニウム
配線23用の開口部とベース電極25およびエミッタ電
極27用の開口部とを図2に示すように配置したが、開
口部31、32、33、34を同一断面上に形成しても
よい(図10Α、Β参照)。この場合、図10Βに示す
ように、多層配線が形成される。
【0044】その製造方法は、第1の実施形態と同様に
して、各電極用および配線用の開口部を形成する。次
に、ベース電極25およびエミッタ電極27を形成す
る。次に、層間絶縁膜29を形成し、最後にアルミニウ
ム配線23を形成する。なお、アルミニウム配線23を
先に形成し、その後に各電極を形成するようにしてもよ
い。
【0045】また、図11に示すように、アルミニウム
配線23がシリコン酸化膜21bの上方を横切らないよ
うに形成してもよい。なお、前述までの各実施形態と同
様に、アルミニウム配線23は、シリコン酸化膜21b
の軸線Z−Zを横切るように形成される。
【0046】図10および図11の実施形態は、2段の
ダーリントン構造トランジスタに適用した場合について
説明したが、3段以上のダーリントン構造バイポーラト
ランジスタにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかるダーリントン構造トランジスタ
1の要部断面図であり、図2のX−X断面を示す。
【図2】本発明にかかるダーリントン構造トランジスタ
1の上面図である。
【図3】図1にかかるダーリントン構造トランジスタ1
の製造方法を示す図である。
【図4】図1にかかるダーリントン構造トランジスタ1
の製造方法を示す図である。
【図5】図1にかかるダーリントン構造トランジスタ1
の製造方法を示す図である。
【図6】図1にかかるダーリントン構造トランジスタ1
の製造方法を示す図である。
【図7】図5Αの矢印70からの矢視図である。
【図8】本発明にかかる他の実施形態であるダーリント
ン構造トランジスタ2を示す面図である。
【図9】本発明にかかる三段構造のダーリントン構造ト
ランジスタ3を示す図である。
【図10】本発明にかかる他の実施形態であるダーリン
トン構造トランジスタ4を示す面図である。
【図11】本発明にかかる他の実施形態であるダーリン
トン構造トランジスタ5を示す面図である。
【図12】従来のダーリントン構造トランジスタを示す
図である。
【符号の説明】
11・・・・・コレクタ領域 13・・・・・ベース領域(第1トランジスタ用) 15・・・・・ベース領域(第2トランジスタ用) 17・・・・・エミッタ領域(第1トランジスタ用) 19・・・・・エミッタ領域(第2トランジスタ用) 21b・・・・シリコン酸化膜 23・・・・・アルミニウム配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】コレクタ領域、 前記コレクタ領域に形成される第1トランジスタ用のベ
    ース領域、 前記コレクタ領域に形成される第2トランジスタ用のベ
    ース領域、 前記第1トランジスタ用のベース領域に形成される第1
    トランジスタ用のエミッタ領域、 前記第2トランジスタ用のベース領域に形成される第2
    トランジスタ用のエミッタ領域、 前記第1トランジスタ用のベース領域と前記第2トラン
    ジスタ用のエミッタ領域を電気的に接続する接続部、 を備えた半導体装置において、 前記第1トランジスタ用のベース領域と前記第2トラン
    ジスタ用のベース領域とを絶縁部を介して絶縁したこ
    と、 を特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】請求項1にかかる半導体装置において、さ
    らに、 前記第1トランジスタ用のエミッタ領域と前記第2トラ
    ンジスタ用のエミッタ領域とを絶縁部を介して絶縁した
    こと、 を特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】コレクタ領域、 前記コレクタ領域に形成されるベース領域、 前記ベース領域に形成されるエミッタ領域、 前記ベース領域を第1トランジスタ用のベース領域と第
    2トランジスタ用のベース領域とに分割するとともに、
    前記エミッタ領域を第1トランジスタ用のエミッタ領域
    と第2トランジスタ用のエミッタ領域とに分割する絶縁
    部、 前記第1トランジスタのベース領域と前記第2トランジ
    スタのエミッタ領域とを電気的に接続する接続部、 を備えたことを特徴とする半導体装置。
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