JPS6060760A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS6060760A
JPS6060760A JP58168172A JP16817283A JPS6060760A JP S6060760 A JPS6060760 A JP S6060760A JP 58168172 A JP58168172 A JP 58168172A JP 16817283 A JP16817283 A JP 16817283A JP S6060760 A JPS6060760 A JP S6060760A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
layer
base
transistor
collector
Prior art date
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Pending
Application number
JP58168172A
Other languages
English (en)
Inventor
Yutaka Okada
豊 岡田
Kenji Kaneko
金子 憲二
Koichi Yamazaki
幸一 山崎
Takahiro Okabe
岡部 隆博
Minoru Nagata
永田 穣
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58168172A priority Critical patent/JPS6060760A/ja
Publication of JPS6060760A publication Critical patent/JPS6060760A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H10D48/34Bipolar devices
    • H10D48/345Bipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions

Landscapes

  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路に係υ、特に、耐圧の高いバ
イポーラ・トランジスタの構造に関する。
〔発明の背景〕
半導体素子を高速化するだめには、素子の微細化が必須
である。特に、縦方向の微細化(接合のシャロー化)は
、バイポーラトランジスタのfTの向上の有力な手段で
ある。ところが、縦方向の微細化は、耐圧を低下させる
という欠点を伴なっていた。以下、第1図を用いて、従
来法の欠点を述べる。第1図において、1はpm半導体
基板。
2はn+埋込領域、3はn凰エピタキシャル層、4.5
.6はp型頭域、7,8,9.10はn1型領域、11
は分離領域(p型頭域か絶縁物)を表わす、3,4,5
,7.8でI2L2部を構成しており、2,3,6,9
.10でnpn )ランジスタを構成している。さて、
I2部 を高速化するためには、エピタキシャル層の厚
さを薄くしなければならない。なぜなら、エピタキシャ
ル層の厚さが厚いと、ベース5から注入されるホールが
多量に蓄積され、拡散容量が大きくなるからである。他
方、エピタキシャル層を薄くすると、npnトランジス
タの耐圧が下がってし甘う。即ち、ベース、コレクタ接
合の空乏層が、n+埋込層に達するため、耐圧BVCB
Oが低下する。従って、耐圧BVCBOも低下する。以
上述べた様に、ILLを高速化させることは、バイポー
ラ・トランジスタの耐圧の低下をまねくことになる。
以上の欠点を解決する一手段として提案されているのが
OUT (Gaid [Juderlaid Tran
 −5istor )である。GUTは1981年1n
ter −national 5olid 5tate
 circuit confe−rence で提案さ
れた様に、n+埋込層を省く方法である。第1図で説明
すれば、ベース層6の周辺の下には n +埋込層を設
けず、ベース層6をゲートとし、エピタキシャル層3を
チャネルとする接合電界効果トランジスタを形成する方
法である。この方法によれば、耐圧は向上するが、反面
、コレクタ直列抵抗が大きくなるという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、薄いエピタキシャル層上に形成される
耐圧が高く、コレクタ直列抵抗ノ低いnpn)ランジス
タを提案することにある。
〔発明の概要〕
本発明の半導体装置は、ベース・コレクタ間の耐圧BV
CBOを向上させるために、ベース層直下のn1埋込層
を省き、更に、コレクタ直列抵抗を低減させるために、
ペース層周辺の少なくとも1部分の直下にn+埋込層を
設けたものである。
〔発明の実施例〕
以下1本発明の第1の実施例を第2図(a)、 (b)
により説明する。第2図(a)は、本実施例の平面図で
あり、第2図(b)は、同図(a)のA−A’方向の断
面構造図である。1〜10は、第1図の1〜10と対応
する。なお同図では、素子の分離領域は省略した。本実
施例の特徴は、第1に、ベース層6の直下にn1埋込層
がないこと、第2に、ベース層6の周辺の直下にn9埋
込層2が設けられていることである。本実施例の第1の
効果は耐圧の向上である。ベース・コレクタ間に逆バイ
アスを印加すると、空乏層が下方向に広がるが n+埋
込層がないため、耐圧BVCBOが著しく向上する。コ
レクタ・エミッタ間の耐圧BVCKOはB V cno
によシ決まることがよく知られており、BVCBOの向
上は、BVcgoの向上を意味する。第3図(a)は、
第1図に示した従来構造のnpn’)ランジスタの静特
性を、同図(b)は本実施例のトランジスタの静特性を
示したものである。従来構造のBVCKOが10V程度
であったのに対し、本実施例ではBVczoが70V程
度にまで向上した。なお、この性能はエピタキシャル層
の厚さ1.7μmで得られた。本実施例の第2の効果は
ベース層直下のn+埋込層を省いてもコレクタ抵抗の増
大を最小限におさえられることである。本実施例ではコ
レクタ端子から流れ込む電流は、低抵抗領域1oを通っ
て下方向に流れ、更に、低抵抗領域2を通って、横方向
に流れる。領域2を設けない場合は、10の直下から高
抵抗層3を横方向に流れなければならない。領域2を設
けることにょシ、領域2を設けない場合に比べて、コレ
クタ抵抗は約30%低減できた。
本発明の第2の実施例を第4図(a)、 (b)により
説明する。第4図(a)は1本実施例の平面図、第4図
(b)は、第4図(a)のA−A’部部面面図ある。本
実施例の特徴屯第1に、ベース層6の直下にn+埋込層
がないこと、第2に、ベース層6の周辺の直下にn1埋
込層2が設けられていること、第3にn+埋込層2の上
部のエピタキシャル層3を利用して、ショットキ・ダイ
オードを形成し、トランジスタのベース・コレクタ間ヲ
ショットキ・ダイオードでクランプすることである。第
4図で、13ばAt等の金属電極か、金属シリサイドの
電極である。本実施例の効果は、第1の実施例と同様に
、耐圧B V CBO、B V czoが高いこと、コ
レクタ抵抗が借いことである。更に、本実施例では次の
様な利点がある。即)、第1の実施例ではトランジスタ
が飽和領域で動作するとき、ベース層6からエピタキシ
ャル層3ヘホールが注入される。
このホールの1部分は基板1へ達し基板電流となる。基
板は通常10〜500σ程度の高い比抵抗であるため、
基板電流は、本素子の直下の基板電位を上昇させる。ま
た、エピタキシャル層3へ注入されたホールの1部分は
3内で蓄積される。トランジスタが飽和から脱する時、
この蓄積されたホールは、ベース電極から流れ出す。n
1埋込層がない時は、ホールが抵抗の高いエビタキシャ
ル層を横方向に流れるため、ホールの放電が遅くなって
し1う。しかし、第2の実施例ではトランジスタが飽和
してもコレクタ・ベース間がショットキ・ダイオードで
クランプされるため、ベース層6からエピタキシャル層
3へのホール注入は殆どない。従って2基板型位の上昇
の問題も、ホールの放電時間の問題も解決される。ショ
ットキ・ダイオードを流れる電流は、ショットキ・ダイ
オード直下のエピタキシャル層を通り、更にその下に設
けられたn+埋込層2を通って流れる電子電流である。
n3埋込層2を設けたために、ショットキ・ダイオード
に直列に入る寄生抵抗が低減され、ショットキ・ダイオ
ードを効果的に動作させることができる。
本発明の第3の実施例を第5図(a)、 (b)により
説明する。第5図(a)は、本実施例の平面図、第5図
(b)は、第5図(a)のA−A’部分断面図である。
本実施例の特徴は、第1の実施例の特徴と同じである。
本実施例では、コレクタ抵抗を低減するだめに、所謂ウ
ォールド・エミッタ構造の素子を用いる。ウォールド・
エミッタとは、第5図の様に、エミッタ領域9の側壁が
絶縁物12に接する構造を言う。この構造では、真性ベ
ース領域の周辺の直下にn+埋込層2を設けることがで
きる。従って、抵抗の高いエピタキシャル層3の長さを
非常に短かくできるので、コレクタ抵抗を低減する効果
が大きい。エピタキシャル層部分の抵抗Rは、近仰的に
、 ここで、W、h、tは第5図に示した部分の寸法であり
、ρはエピタキシャル層の比抵抗である。
ρ=1Ωcm、W=1μm、h==3μm、t=6μm
とすると、R;400Ωとガる。ρ=0.5Ωmとすれ
ばR;2ooΩとなり、更に低抵抗化が可能である。第
5図では、エミッタの2つの辺がウォールド・エミッタ
になっているが、特開昭56−1556 の発明の様に
ベース電極をベースの側壁から取シ出す構造では、エミ
ッタの4つの辺すべてがウォールド・エミッタにできる
。従って、その様な素子では、真性ベース領域の周辺を
取り囲む様にn+埋込層2を設けることが可能となり、
コレクタ抵抗は更に低減できる。
本発明の第4の実施例を第6図により説明する。
同図の番号は、第1図の番号と対応する。本実施例は、
同一基板上に、I2L、通常のnpn)ランジスタ、及
び本発明の素子を同時に設けるものである。本実施例で
は、エピタキシャル層3の厚さを薄くして、I2Lの動
作速度を速くでき、更に、耐圧の高くない通常のnpn
)ランジスタと、耐圧が冒<、コレクタ抵抗の比較的小
袋いnpnトランジスタが共存できる。なお、本発明は
、従来のバイポーラ−プロセスで製造可能であシ、何ら
工程を追加する必要がない。従って、工業的にも利点は
非常に大きい。
本発明の第5の実施例を第7図により説明する。
本実施例は、本発明を特願昭56−177201に出願
された装置に適用したものである。特願昭56−177
201 の装置は、エツチング溝による素子分船により
高集積化を行ない、更に、I2L部のエピタキシャル層
を通常のnpn )ランジスタ部のエピタキシャル層よ
シ薄くすることにより、npnトランジスタの耐圧を低
下させることなく■2Lを高速化したものであり、高集
積・高速のI2Lディジタル回路と比較的耐圧の高いア
ナログ回路を共存させるLSIに好適である。本実施例
は、その様なLSIの入出力トランジスタの耐圧を50
V以上にでき、LSIの適用範囲を格段に拡大すること
を可能にする。第7図の番号は、第1図の番号と対応す
る。即ち、左から高速I2L比較的耐圧の高いnp、n
)ランジスタ、高耐圧のnpn)jンジスタを示す。本
実施例では、npnトランジスタのコレクタ電極を素子
分離溝の下から取出すことができるので、第4の実施例
の効果に加えて、更にコレクタの直列抵抗を小さくでき
るという大きな利点を有する。
〔発明の効果〕
本発明の効果は次の様な事項である。第1に、薄いエピ
タキシャル層上に高耐圧のトランジスタが形成できるこ
とである。エピタキシャル層の厚さ1.7 μmでBV
czoが70V以上にできた。第2にコレクタ抵抗が比
較的小さくできることである。
第3に、従来のバイポーラ・プロセスを何ら変更するこ
となく、高速のI2Lと共存できることである。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来構造の断面図、第2図(a)は第1の実
施例の平面図、第2図(b)は、第2図(a)のA−A
′線断面図、第3図(a)は従来構造の素子の静特性図
、第3図(b)は本発明素子の静特性図、第4図(a)
は、vJ2の実施例の平面図、第4図(b) ハ、第4
図(a)のA、 −A ’線断面図、第5図(a)は第
3の実施例の平面図、第5図(b)は、第5図(b)の
A−A’線断面図、第6図は第4の実施例の断面図、第
7図は、第5の実施例の断面図である。 1・・・p型半導体基板、2・・・n+埋込層、3・・
・n型エピタキシャル層、4,5.6・・・p型領域、
7゜8.9.10・・・n型領域、11・・・分離領域
、12″fJ 1 図 第 Z 図 (tl) (1)) ■ 3 図 <tL) 1c( (ぜ) v″cr:(〆)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、第1導電型の半導体基板上に、第1導電型とは逆の
    第2導電型の第1領域を有し、第1領域内に第1導電型
    の第2領域を有し、第2領域内に第2導電型の第3領域
    を有し、第1.第2゜第3領域をそれぞれコレクタ、ベ
    ース、エミッタ領域とするバイポーラ・トランジスタに
    おいて、第2領域の直下には、高濃度の第2導電型領域
    を除く第2領域の周辺の少なくとも1部の直下に高濃度
    の第2導電型領域を設けたことを特徴とする半導体装置
JP58168172A 1983-09-14 1983-09-14 半導体装置 Pending JPS6060760A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58168172A JPS6060760A (ja) 1983-09-14 1983-09-14 半導体装置

Applications Claiming Priority (1)

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JP58168172A JPS6060760A (ja) 1983-09-14 1983-09-14 半導体装置

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Publication Number Publication Date
JPS6060760A true JPS6060760A (ja) 1985-04-08

Family

ID=15863132

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58168172A Pending JPS6060760A (ja) 1983-09-14 1983-09-14 半導体装置

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JP (1) JPS6060760A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021313A (ja) * 2007-07-11 2009-01-29 Hitachi Ltd 半導体装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009021313A (ja) * 2007-07-11 2009-01-29 Hitachi Ltd 半導体装置

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