JPS5818962A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS5818962A
JPS5818962A JP56117424A JP11742481A JPS5818962A JP S5818962 A JPS5818962 A JP S5818962A JP 56117424 A JP56117424 A JP 56117424A JP 11742481 A JP11742481 A JP 11742481A JP S5818962 A JPS5818962 A JP S5818962A
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JP
Japan
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region
layer
diffusion
type
semiconductor
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JP56117424A
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JPH0130309B2 (ja
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Hiroshi Iwasaki
博 岩崎
Koichi Kanzaki
神崎 晃一
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/17Semiconductor regions connected to electrodes not carrying current to be rectified, amplified or switched, e.g. channel regions
    • H10D62/177Base regions of bipolar transistors, e.g. BJTs or IGBTs

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  • Bipolar Transistors (AREA)

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】 この発明は耐圧低下防止構造を有する半導体装置に関す
る。
半導体装置の構造として一般的なものの1つに、第1図
に示されるような PN接合型トランジスタ構造がある
。このような構造のトランジスタにおいては、たとえば
そのコレクタ・ペース間耐圧は、PN接合部1oの曲率
Aおよびこの接合部の不純物濃度に依存している。曲率
ムはN型コレクタ基板12に対するP型ペース層14の
拡散の深さに応じて決定される。すなわち、高耐圧とく
に高いVCIOを得るためには、ベース層14を低い不
純物濃度でもって深く拡散する必要がある。ところで、
ペース拡散層14を深く拡散する場合は、同時にN+型
エミッタ層16も深く拡散する必要がある。このように
ベース層14およびエミッタ層1−の拡散深度を大きく
すると、トランジスタの製造工程における熱拡散時間が
長くなるので好ましくない、また、エミッタ拡散領域の
濃度低下のためにペースからエミッタへのキャリア逆注
入効果が大きくなるので、大きな 電流増幅率(hyi
+)を得ることが難かしくなる。さらに、ペース拡散層
140不純物#1度の低下とペース層厚の増大が周波数
特性劣化の原因となル、高耐圧高速動作型トランジスタ
を実現する際のネックになっている。
この発1511ti上記事情にかんがみなされたもので
、高耐圧を維持しつつ動作速度の向上がはかれ、さらに
電流増幅率の設定自由度を改善できる半導体装置を提供
することを目的とする。
上記目的を達成するために、この発明に係る半導体装置
は、次のような構成を備えている。
すなわち、Nψ)rj1表面層内KP代製第1領域を形
成し、この第1領域と部分的にオーバーラッグするよう
に第1領域t−1iL夛囲むP軸型第2領域を形成する
。第2領域は、第1領域よシも低不純物濃度であって、
かつ第1領域よシも深く形成される。そして、萬2領域
と隣接し九N(至)型第3領域を表面層内に形成する。
このような構成によれば、tsl領域と第3領域との間
の耐圧低下の原因をもたらす接合領域を所定の曲率およ
び所定の不純物濃l1Ltもつ光館2領域によってカバ
ーすることができる。このため耐圧低下を防止すること
ができる。また、第2領域があるために、耐圧の確保と
いう制約をはなれて、第1領域の寸法および不純物濃度
を決定することができる。このため、第1領域内AN(
ト)型領域を設けてNPN(PNP))ランジスタを形
成した場合などにおいて、所望の耐圧(vJ、)を維持
しつつ、動作速度を向上させたシミ流増幅率を大幅にコ
ントロールしたシすることができる。
前記N (P)表面層は、N(P)型第4領域が堀め込
まれたP(へ)型基板上に成長されるエピタキシャル層
であってもよい、第4領域の周囲に、基板に接続される
P(へ)型第5領域を形成すると、第4領域および第5
領域に囲まれる表面層領域は、その周囲から電気的に分
離された島になる。この高内圧前記第1ないし第3領域
を含むトランジスタ構造を収めるようにすれば、半導体
集積回路に適した構造が得られる。
さらに前記P(へ)型第2領域の少なくとも一部及びP
軸型第5領域に陥没した形状にて絶縁物を設けた半導体
装置及び半導体集積回路装置とすることで、ペース・コ
レクタ間容量を低下させ、よ)以上の動作速度の向上が
得られる装置が実現出来る。
次に第2図(1)ないしく・)を参照してこの発明の一
実施例を証明する。第2図(a) lfc示すように、
低不純物濃度のP型半導体基板20の表面の所定領域に
、高不純物濃度ON+型埋込み層22が拡散形成される
0次に1第2図(b)K示すように、埋込み層22を含
む基板200表面上に、低不純物濃度のN型エピタキシ
ャル層24t−成長させる。このエピタキシャル成!過
程において、埋込み層11はエピタキシャル層24に対
してオーFドー♂゛ングを起ヒす、この結果:基板7O
とエピタキシャル層14との接合面を含んで基板10お
よび層24の双方Kまたがり、N+埋込み層22が形成
される。
エピタキシャル層z4内には、第2図(、)に示すよう
に、高不純物濃度のp+g分離拡散層2d十 と、高不純物機素e)N  illディープ拡散層18
とが拡散形成される。拡散層11はエピタキシャル層1
4018面から履込み層111/Cかけて深く拡散され
る。tた、分離拡散層1cは、エピタキシャル層240
表面から基板20Kかけて、厘込み層22t−囲むよう
に拡散される。?:、の分離拡散層ICは、その内部を
外部半導体領域から電気的に分離する。tた、ディープ
拡散層11は、Fランジスタ構造のコレクタ抵抗を低減
させる作用を有している。
拡散層Xttおよび1#が形成されたあと、第2図(2
)に示すように、エピタキシャル層24の全表面上に1
熱酸化膜などの絶縁膜10が、少なくとも一層形成され
る0次に、場込み層22上の所定位置に、低不純物議度
のp−mvソング散層11が形成される。この形成は、
次のよ5Kして行な5ことができる。まず、シング拡散
層12が形成されるエピタキシャル層24の表面領域に
spa不純物である一■ンを4・オンイyf)ラニンテ
ーシーンによ)打込む、ζうしてPSI拡散源が打込ま
れたあと、熱拡散島11によって、所望の深さのりンダ
拡散層XXが形成される。
この拡散層J1の拡散の深さは、たとえば10ないしL
!Sμmくらいに設定される。tた、拡散層12のシー
ト抵抗ρ、は、たとえば300ル句ないし2 kQ/口
くらいに選ばれる。tた、例えば拡散層22の熱拡散処
理は、拡散層2#あるいは拡散層28の熱処理時間と一
部あるいは全面的に共有してもよい。
リング拡散層12のリング内部には、拡散層J2よシは
不純物濃度の高いP型ベース拡散層J4が形成される。
この形成は、次のよ5にして行なうことができる。まず
、拡散層11t)リング内に相当するエピタキシャル層
5at)表面領域に1イオンインデランテーシ嘗ンによ
シ、−ロンを打込む。こうしてPWペース拡散源を打込
んだあとに熱拡散処at行13と、ペース拡散層S4が
形成される。このペース拡散層S4の拡散の深さは、九
とえば0.5ないし1.5μmくらいに設定される。t
た、拡散層140シート抵抗りは、たとえば100ない
し500Q/口〈らいに選ばれる。
リング拡散層J2とペース拡散層14とは、部分的にオ
ーバーラツプされる。とのオーバーラツプによりて、ペ
ース拡散層J4と工Vタキシャル層24との接合部のう
ちの肩部11は、ペース拡散層j4よ〕も低濃度なリン
グ拡散層xxltcよシカバーされる。このとき、ペー
ス拡散層14よシもリング拡散層12の拡散を深くする
ことが重要である。この要求があるために、拡散時間上
の問題から、ペース拡散層J4よシもリング拡散層12
の拡散工程を先行させた方が都合がよい、すなわち、先
に拡散層12!用のfロンを打込み、少し熱拡散させる
。次に拡散層14用のfロンを打込み、再び熱拡散処理
を行なう。すると、拡散層J2の不純物の拡散と拡散層
14の不純物O拡散とは並行して行なわれるので、ペー
ス拡散層14よルもリング拡散層12【よ〕深くするこ
とができる。tた、ペース拡散層14の拡散探度はトラ
ンジスタの電流増幅率”PIを決定する大きな要因の1
つである・したがうて、h□を所望値に設定するために
ペース拡散層s4の拡散時間をコントロールする場合に
おいて、この拡散時間Kかかわらずペース拡散層34よ
シもリング拡散層11の拡散深度をよシ深くできる。し
かしながら、結果としてリング拡散層112fよシ深く
できるのであれば、リング拡散層32の拡散tベース拡
散層S4の拡散よシ先行させなくてもよい。
拡散層j2およびs4の形成のあと、ディーf拡散層2
#上およびペース拡散層34上に、N型不純物がイオン
イングランテーシ冒ンによって打込まれる。この打込ま
れたN型拡歓源【熱拡散させると、PI2図(・)に示
すように、高不純物濃度ON+型工2ツタ拡散層1#お
よびr型コレクI拡散層J#が得られる。N十皺の拡散
層1g及び18は必ずしもイオンインプラテーシ會ンに
よる形成ではなく、例えばN@不純物をドープした一す
シリコンからの拡散形成あるいは、NW1″;fSS動
物含む駿化シシーン虞からの拡散形成等でもよい6以上
のように構成すると、トランジスタのh□のコントロー
ルが容易になるだけでなく、一定のペース不純物議度を
保障できるのてトランジスタ動作の高速性を維持しつつ
一定の耐圧を保証することが可能になる。
拡散層1−訃よび11の形成のあと、拡散層zs、x4
.sgシよび26上の絶縁膜30が開口される。これら
の開口部上に、それぞれ、コレクタ電極、ペース電極、
エミッタ電極および接地電極が形成され、装置は完成す
る。
第2図(、)の後P−型のリング拡散層32を形成しあ
るいは、拡散層l#あるいは 拡散層28と熱拡散時間
を共有してP−型リング拡散層J2が形成された後、通
常知られているTACO8やアイ/fラナ工程によ)ペ
ース拡散部及びコレクタ拡散部を除いて厚い熱酸化膜4
0を形成す、る場合の実施例が第3図である。この厚い
熱酸化膜4−〇形成は、工Cタキシャル層24表面よシ
深くくいこんでいるのが特徴である。又、この熱酸化W
X4oはリング状のP−型の拡散層S2の一部までとす
る場合、あるいは、j14図のごとくリング状拡散層S
2の全体をおおう場合の両方がある。さらに、この熱酸
化膜4oのかわシに#11に掘り皮部分への絶縁物の埋
め込みによる方法でも同様の構造が得られる。
次いで、P型ベース拡散層14t−イオンイングランチ
ーシーンと熱拡散処理によシ所望O深さに形成する。第
3図ではP型ベース拡散層J4の深さを熱酸化膜40(
あるいは絶縁層40)よル浅くしであるが同じ位いかあ
るいは深く形成した場合も考えられる。後の工程は第2
図(・)と同じである。このことによシ、ペース・コレ
クタ関の接合容量が低減でき、トランジスタ動作のよシ
高蓮化が可能となる。
この発明に係る半導体装置によれば、耐圧傘下の要因と
なるPNg合の肩部31が低湊拡散層31によってカバ
ーされる。拡散層120曲率および不純物濃度は活性ペ
ース領域J4かも独立して決定できるので、活性ペース
領域J4を所望O澁11sI−よび所望の深さく設定し
ても、拡散層J1とエビメキシャル層24との閏の高耐
圧を維持することができる。このため、高耐圧を得るた
めにペース領域14に課せられ九制約を逃れて、この領
域の濃度、寸法を自由に規定できる。したがって、高耐
圧t−維持しながら、電流増幅率などの特性の;ントロ
ールが容易になるばかシでなく、動作速度の向上もしく
は周波数特性の教養tはかることができる。
なお、P−拡散層J2とN+場込み層22との関に逆バ
イアス電圧を印加すると、層12と層22との閏のN工
Cタキシャル層24内に空乏層がのびる。このため、層
22と層12との間隔tトランジスタの一しクタ・ペー
ス間耐圧vo、を決定する要因となる。したがりて、本
願発明の特徴を十分に発揮する九めKは、層22と層I
JとO間隔を、層SX0曲率、濃度で決定されるV。。
よシも大きな耐圧が得うれるS*に、大きくしておくこ
とが望ましい。
また、この明細書中における「高耐圧」は相対的な意味
で用いられている。たとえば、従来の構造では所望の周
波数特性(f、)または電流増幅率(h、、 ) を得
るために3Vの耐圧しか得られない場合を考えてみる。
仁のような場合、耐圧5vは相対的に高耐圧である。本
願発明は、したがって、耐圧5vを維持した上で高hF
lまたは高/、 ′t−得ようとする目的にも有益であ
る。
以上、明細書に詳述され図面に図示された実施例はこの
発明を限定するものではない。この発明の趣旨および特
許請求の範囲内において種々の置換、変更、追加などが
可能である。たとえば、拡散層1121114の拡散源
は、がロンを含む酸化膜(18G)の被着によって得る
こともできる。あるいは、この発wAO趣旨に適合する
拡散措置を実現できるのであれば、炉内で0B)f拡散
法を用いることもできる。このBN拡散法では、炉内で
lロン拡散源がガス化され、このガス化された拡散源が
エビ!キシャル層24に供給され熱拡散される。もちろ
ん、B8011被着法、BN拡散法およびイオンイング
ランテーシ胃ン法その他の方法管併用してもよい。たと
えif、P−mfi層12にはがロンのイオンイングラ
ンテーン璽ン拡散法を用い、Pペース層S4にはBN拡
散法またはBSG膜被着拡散法を用いることができる。
ただし、拡散源(拡散法)の複類によって、絶縁ago
の形成方法、膜厚、形成措置および開口方法が異なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のトランジスタ構造の要部を示す断面図、
第2図(、)ないしく・)はこの発明の一実施例に係る
トランジスタをその製造過程順に示す断面図、83図お
よび第4図は本発明の別の実施例を示す断面図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型半導体層と、前記半導体層内の所定部
    分に設けられる第2導電型第1牛導体領域と、前記gt
    半導体領域を取シ囲むように前記半導体層内に設けられ
    る第2導電型第2手導体領域と、前記第2半導体領域に
    瞬接して前記半導体層内に設けられる第1導電温第3半
    導体領域と前記第2導電型第1牛導体領域内あるいは 
    前記第2導電型第1半導体領域及び前記第2導電型第2
    半導体領域の周領域にまたがって設けた第1導電温第4
    半導体領域とを備えるものにおいて、前記第1半導体領
    域および前記第2半導体領域は互いにオーバーラッグし
    、前記第2牛導体領域は前記第1半導体領域よシも低い
    不純物濃度を有し、前記第2半導体領域は前記第1半導
    体領域よシも深く前記半導体層内に形成されることを特
    徴とする半導体装置。
  2. (2)  前記半導体層か、第2導電型基板と、前記基
    板上に設けられる第1導電型表面層と、前記第1半導体
    領域に相対するものであって前記基板と前記表面層との
    接合面を含む部分に設けられる第1導電型第5半導体領
    域と、前記第1ないし第5半導体領域の周囲の前記表面
    層内に設けられるものであって前記基板に接続されるt
    s6半導体領域とを有することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項に記載の半導体装置。
  3. (3)前記第1ないし第4及び第6半導体領域表面が、
    平坦ではなく絶縁物が第2半導体領域の少なくとも一部
    分に当九る領域及び 第6半導体領域の全面に当たる領
    域に陥没して設けられた特許請求の範囲第2項に記載の
    半導体装置。
  4. (4)  前記絶縁物の深さが前記li1半導体領域・
    よシも深く設けられたこと金特徴とする特許請求の範囲
    第3項に記載された半導体装置。
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