JPS6170750A - 集積回路の製造方法 - Google Patents
集積回路の製造方法Info
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- JPS6170750A JPS6170750A JP59191800A JP19180084A JPS6170750A JP S6170750 A JPS6170750 A JP S6170750A JP 59191800 A JP59191800 A JP 59191800A JP 19180084 A JP19180084 A JP 19180084A JP S6170750 A JPS6170750 A JP S6170750A
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- JP
- Japan
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- region
- epitaxial layer
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- impurity
- Prior art date
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
- H10F39/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one element covered by group H10F30/00, e.g. radiation detectors comprising photodiode arrays
- H10F39/10—Integrated devices
- H10F39/103—Integrated devices the at least one element covered by H10F30/00 having potential barriers, e.g. integrated devices comprising photodiodes or phototransistors
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- Light Receiving Elements (AREA)
- Solid State Image Pick-Up Elements (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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は受光素子を有する集積回路の製造方法に関する
ものである。
ものである。
第2図に従来のフォトダイオードを有する集積回路の一
例を示す、P型半導体基板1上にN型エピタキシャル層
2が形成されている。そしてこのN型エピタキシャル層
2はP型アイツレジョン領域3により個々の機能素子ご
とく分離されている。
例を示す、P型半導体基板1上にN型エピタキシャル層
2が形成されている。そしてこのN型エピタキシャル層
2はP型アイツレジョン領域3により個々の機能素子ご
とく分離されている。
その分離されたN型エピタキシャル層2aと、基板1と
の間のPN接合を利用したフォトダイオード10が形成
されている。このフォトダイオード10Kaカソード電
極5a、及びアノード電極5bが接続されている。
の間のPN接合を利用したフォトダイオード10が形成
されている。このフォトダイオード10Kaカソード電
極5a、及びアノード電極5bが接続されている。
そしてこのフォトダイオード10に隣接するN型エピタ
キシャル層2b内にバイポーラトランジスタが形成され
ておシ、このエピタキシャル層2bはコレクタとして利
用される。ここで6はペース、エミッタ7及びコレクタ
2bに夫々接続された電極である。なおN型エピタキシ
ャル層2の電極形成部を除く表面は絶縁膜4で被覆され
ている。
キシャル層2b内にバイポーラトランジスタが形成され
ておシ、このエピタキシャル層2bはコレクタとして利
用される。ここで6はペース、エミッタ7及びコレクタ
2bに夫々接続された電極である。なおN型エピタキシ
ャル層2の電極形成部を除く表面は絶縁膜4で被覆され
ている。
このような従来の集積回路におけるフォトダイオード1
0の応答性(動作速度)は十分なものではなく、この応
答性の改善(呻作速度の向上)が望まれている。この応
答性はN型エピタキシャル層2aとP型半導体基板1と
の接合面における接合容量に依存している。このため応
答性を改善するためには、この接合容f1&:小さくす
る必要がある。
0の応答性(動作速度)は十分なものではなく、この応
答性の改善(呻作速度の向上)が望まれている。この応
答性はN型エピタキシャル層2aとP型半導体基板1と
の接合面における接合容量に依存している。このため応
答性を改善するためには、この接合容f1&:小さくす
る必要がある。
この接合容it小さくする方法として、次の2つの方法
が考えられる。
が考えられる。
(1)P型半導体基板1.!−N型エピタキシャル層2
aとの接合面積を小さくする。
aとの接合面積を小さくする。
(2)P型半導体基板1とN型エピタキシャル層2aの
両方か、またはどちらか一方の不純物濃度を低くする。
両方か、またはどちらか一方の不純物濃度を低くする。
しかし、前記(1)の方法の場合、このフォトダイオー
ドの受光面積が小さくなり受光感度を減少することにな
り好ましくない。
ドの受光面積が小さくなり受光感度を減少することにな
り好ましくない。
また、PNN接合アイソレージノンよる集積回路では半
導体基板を通じての漏れ電流は完全には防止できない九
め、前記(2)の方法の鳩舎、P型半導体基板1の不純
物濃度を下げるとこの基板1の抵抗値が大きくなシ漏れ
電流による内部電圧降下が大きくなる。従って漏れ電流
の生じた部分における基板内部電位が不必要に高くなシ
近くの素子へ不所望なバイアスを与えその素子を誤動作
させるなどの悪影響を与える。
導体基板を通じての漏れ電流は完全には防止できない九
め、前記(2)の方法の鳩舎、P型半導体基板1の不純
物濃度を下げるとこの基板1の抵抗値が大きくなシ漏れ
電流による内部電圧降下が大きくなる。従って漏れ電流
の生じた部分における基板内部電位が不必要に高くなシ
近くの素子へ不所望なバイアスを与えその素子を誤動作
させるなどの悪影響を与える。
またエピタキシャル層2a及び2bはその製造過″穆に
おいて共通のN型エピタキシャル層2の形成によって得
られるものであり、エピタキシャル!@2aの不純物濃
度ギ下げるためにはN型エビタ卓シャル層2全体の濃度
を下げなければなちない。
おいて共通のN型エピタキシャル層2の形成によって得
られるものであり、エピタキシャル!@2aの不純物濃
度ギ下げるためにはN型エビタ卓シャル層2全体の濃度
を下げなければなちない。
従ってこのようにすると、集積回路上の他の機能素子1
例えば第2図中のトランジスタのコレクタとなるエピタ
キシャル/Pi2bの抵抗値が大きくなる。そのためエ
ミッタ7−コレクタ2b間の飽和電圧Vav、(SET
)が大きくなり増幅率が低下するといった性能悪化が生
じる。
例えば第2図中のトランジスタのコレクタとなるエピタ
キシャル/Pi2bの抵抗値が大きくなる。そのためエ
ミッタ7−コレクタ2b間の飽和電圧Vav、(SET
)が大きくなり増幅率が低下するといった性能悪化が生
じる。
また個別受光素子では、第3図に示すようなPINフォ
トダイオードがある。
トダイオードがある。
これはVGウェファ13、つまり高17J111−N
基板に低濃度N’Jをエピタキシャル法(気相成長法
)により形成したウェファを用いて、その低濃度N一層
の上に2層14を形成したPIN接合型のフォトダイオ
ードである。しかし、 このようなりGウェファを集積
回路の製造に適用することは一般に不可能であシ、これ
までにこのようなPIN接合型のフォトダイオードを内
蔵した集積回路は実現していない。
基板に低濃度N’Jをエピタキシャル法(気相成長法
)により形成したウェファを用いて、その低濃度N一層
の上に2層14を形成したPIN接合型のフォトダイオ
ードである。しかし、 このようなりGウェファを集積
回路の製造に適用することは一般に不可能であシ、これ
までにこのようなPIN接合型のフォトダイオードを内
蔵した集積回路は実現していない。
本発明は上記従来の問題点を解決し、フォトダイオード
の受光感度を減少すること々く、かつ他の素子部の特性
が悪化することなく、フォトダイオードの応答性(動作
速V)を向上させる集積回路の展進方法を提供すること
を目的とする。
の受光感度を減少すること々く、かつ他の素子部の特性
が悪化することなく、フォトダイオードの応答性(動作
速V)を向上させる集積回路の展進方法を提供すること
を目的とする。
本発明は上記目的を達成するための、第1導電型半導体
基板の受光素子形成予定領域に、低濃度不純物領域を形
成する工程と、前記予定領域を含む半導体基板表面に第
24電型エピタキシヤル層を形成する工程と、前記予定
領域を囲んで前記低1度不純物領域に到達して前記エピ
タキシャル層のうち受光素子用の第1エピタキシャル層
を区画する第1アイソレージ百ン領域及び、前記基板に
到達して他の機能素子用の第2エピタキシャル層を区画
する@2アイソレーシッン領域を形成する工程とを具備
し、前記第1エピタキシャル層と前記低濃度不純物領域
との間のPN接合を用いて形成される受光素子がこの不
純物領域の不純物濃度に依存してその応答速度がコント
ロールされていることを特徴とする集積回路の製造方法
である。
基板の受光素子形成予定領域に、低濃度不純物領域を形
成する工程と、前記予定領域を含む半導体基板表面に第
24電型エピタキシヤル層を形成する工程と、前記予定
領域を囲んで前記低1度不純物領域に到達して前記エピ
タキシャル層のうち受光素子用の第1エピタキシャル層
を区画する第1アイソレージ百ン領域及び、前記基板に
到達して他の機能素子用の第2エピタキシャル層を区画
する@2アイソレーシッン領域を形成する工程とを具備
し、前記第1エピタキシャル層と前記低濃度不純物領域
との間のPN接合を用いて形成される受光素子がこの不
純物領域の不純物濃度に依存してその応答速度がコント
ロールされていることを特徴とする集積回路の製造方法
である。
本発明の一実施例t−第1図を用いて説明する。
:g1工穆、P型半導体基板(第1導を型半導体基板)
lの受光素子形成予定領域にN型不純物(リン)を、こ
の基板の不純物濃度より低e4度にイオ、 ン注入し
P−IN (低濃度不純物領域)9を形成する。
lの受光素子形成予定領域にN型不純物(リン)を、こ
の基板の不純物濃度より低e4度にイオ、 ン注入し
P−IN (低濃度不純物領域)9を形成する。
(第1図a参照)
第2工穆、該基板lの他の機能素子形成予定領域にN型
不純物(リン)を拡散させN+埋込層11をよ#)N型
エピタキシャル層2を形成する。(第1図す参照) 第3工程、N型エピタキシャル層2にSiO□絶縁膜4
t−マスクとして用い、P型不純物の熱選択拡散により
アイソレージ冒ン領域3を形成し、このN型エピタキシ
ャル層2を島状のエピタキシャル層成されている。この
分離されたN型エピタキシャル層2aと該F″層9とで
受光素子のPN接合が形 −成される。ここで受光素子
10を囲むアイソレーシヲン領域3eを第1アイソレー
シヨン領域とし他の機能素子を区画する領域3fを第2
フイソレーシ・・領域とする。(第i図?参照)第4工
程、分離され7jN型工ピタキシヤル層2bに他の機能
素子を形成する5本実施例ではエピタキシャル層2aに
は受光素子(フォトダイオード)10が形成され、エピ
タキシャル層2 b K ハト5ンジスタ15が形成さ
れる。このトランジスタ15はエピタキシャルQ2b’
(5コレクタ用として用い、このIFi 2 bに順次
ペース拡散及びエミッタ歴数を始して2層(ペース領域
)6.N層(エミッタ領域)7を形成することにより得
られる。その後各り子に対する電極が形成される。そし
て5a及び5bは受光素子(フォトダイオード)101
5ダ のカソード電入及びアノード電極であり、Y亘トランジ
スタのエミッタ、ペース、コレクタ電極、4はS i
02絶縁膜全それぞれ示している。(第1図d珍胆) このよう(でして製造された受光素子内蔵集積回路に、
H−いてI寸ズ極5 a、5 b間に逆電圧を印加する
とN QエピタキシャルI?42aとP−[9とのPN
接合面付近で空乏層が発生する。そしてP−P2OがP
型半導体共析に叱し低γζi度のため、この空乏層は従
来より浄く形成される。このため受光素子l。
不純物(リン)を拡散させN+埋込層11をよ#)N型
エピタキシャル層2を形成する。(第1図す参照) 第3工程、N型エピタキシャル層2にSiO□絶縁膜4
t−マスクとして用い、P型不純物の熱選択拡散により
アイソレージ冒ン領域3を形成し、このN型エピタキシ
ャル層2を島状のエピタキシャル層成されている。この
分離されたN型エピタキシャル層2aと該F″層9とで
受光素子のPN接合が形 −成される。ここで受光素子
10を囲むアイソレーシヲン領域3eを第1アイソレー
シヨン領域とし他の機能素子を区画する領域3fを第2
フイソレーシ・・領域とする。(第i図?参照)第4工
程、分離され7jN型工ピタキシヤル層2bに他の機能
素子を形成する5本実施例ではエピタキシャル層2aに
は受光素子(フォトダイオード)10が形成され、エピ
タキシャル層2 b K ハト5ンジスタ15が形成さ
れる。このトランジスタ15はエピタキシャルQ2b’
(5コレクタ用として用い、このIFi 2 bに順次
ペース拡散及びエミッタ歴数を始して2層(ペース領域
)6.N層(エミッタ領域)7を形成することにより得
られる。その後各り子に対する電極が形成される。そし
て5a及び5bは受光素子(フォトダイオード)101
5ダ のカソード電入及びアノード電極であり、Y亘トランジ
スタのエミッタ、ペース、コレクタ電極、4はS i
02絶縁膜全それぞれ示している。(第1図d珍胆) このよう(でして製造された受光素子内蔵集積回路に、
H−いてI寸ズ極5 a、5 b間に逆電圧を印加する
とN QエピタキシャルI?42aとP−[9とのPN
接合面付近で空乏層が発生する。そしてP−P2OがP
型半導体共析に叱し低γζi度のため、この空乏層は従
来より浄く形成される。このため受光素子l。
の接合容量は低減する。そしてこの受光素子10へ光を
入射すると、光の強弱に比例した強さの逆電流が出力さ
れろ、このときの応答法itrは以下の式で表すこ七が
できる。
入射すると、光の強弱に比例した強さの逆電流が出力さ
れろ、このときの応答法itrは以下の式で表すこ七が
できる。
Cj: 受光素子(フォトダイオード)の接合容量R5
: 受光素子の内部直列抵抗 几L: 負荷抵抗 よってこの式からもわかるように接合容量Cjが低減す
ると応答速度trは速くなる。
: 受光素子の内部直列抵抗 几L: 負荷抵抗 よってこの式からもわかるように接合容量Cjが低減す
ると応答速度trは速くなる。
また、このような集積回路の製造工程において、半導体
基板1表面の受光素子形成予定領域に、予め半導体基板
と同一導電型でこの基板よりも低濃度の不純物領域9を
形成する工程を取り入れているために1この不純物領域
9の濃度コントロールにより受光素子10の応答速度を
適宜定めることができる。従って受光素子10のこの不
純物領域9との間でPN接合を形成するための隣接層即
ちエピタキシャルj?・72 aの形成に格別な制約が
ないため、トランジスタ15の動作特性要求に応じてそ
のコレクタとなるエピタキシャル層2bに要求された条
件従って形成されたエピタキシャル層2が各層2a及び
2bK共通に利用できる。また前記不純物領域9により
受光素子の応答速度が定められ得るから、受光素子面積
を大きくしてその応答速度を速くでき、受光感度を向上
できる。更に、応答速度を速ぐするために半導体基板1
やエピタキシャルM2の不#g物濃度を低くする必要が
なhので、刈れ〜電流による基板内での不所望な高電位
分布が・防止でき受光素子以外の他の機能素子の誤動作
が防止できる。ま恵受光素子以外の機能素子1例えばト
ランジスタのコレクタ抵抗を不所望に大きくすることが
なく例えば、 VCx(sat)を小さく保ソる。そし
てとのよう罠受光素子及びその他の機能素子の電気的特
性を維持した状與で集積回路・の溶易な製造が行なわれ
るなどの種々の効果がある。
基板1表面の受光素子形成予定領域に、予め半導体基板
と同一導電型でこの基板よりも低濃度の不純物領域9を
形成する工程を取り入れているために1この不純物領域
9の濃度コントロールにより受光素子10の応答速度を
適宜定めることができる。従って受光素子10のこの不
純物領域9との間でPN接合を形成するための隣接層即
ちエピタキシャルj?・72 aの形成に格別な制約が
ないため、トランジスタ15の動作特性要求に応じてそ
のコレクタとなるエピタキシャル層2bに要求された条
件従って形成されたエピタキシャル層2が各層2a及び
2bK共通に利用できる。また前記不純物領域9により
受光素子の応答速度が定められ得るから、受光素子面積
を大きくしてその応答速度を速くでき、受光感度を向上
できる。更に、応答速度を速ぐするために半導体基板1
やエピタキシャルM2の不#g物濃度を低くする必要が
なhので、刈れ〜電流による基板内での不所望な高電位
分布が・防止でき受光素子以外の他の機能素子の誤動作
が防止できる。ま恵受光素子以外の機能素子1例えばト
ランジスタのコレクタ抵抗を不所望に大きくすることが
なく例えば、 VCx(sat)を小さく保ソる。そし
てとのよう罠受光素子及びその他の機能素子の電気的特
性を維持した状與で集積回路・の溶易な製造が行なわれ
るなどの種々の効果がある。
上記実施例ではP−J低濃度不純物領域9をイオン注入
によって形成する場合のみ述べ九が、熱拡散法で形成し
ても同様の効果が得られる。まな、このr層9は、写真
蝕刻法により基板1に穴を形成しその中にエピタキシャ
ル法によりP一層9を成長させて形成してもよい。
によって形成する場合のみ述べ九が、熱拡散法で形成し
ても同様の効果が得られる。まな、このr層9は、写真
蝕刻法により基板1に穴を形成しその中にエピタキシャ
ル法によりP一層9を成長させて形成してもよい。
ま念、この低濃度不純物領域9はr層に代えてN型エピ
タキシャル−より低濃度のN−型層であってもよく%N
’7Fは該2厘基板1にN型不紳物をとのP型基板の不
純物1度より高濃度に、イオン注入するか、又は上記の
ような熱拡散するかして形成する。なお、この場合の高
濃度とは、このN−1fQの不純物濃度がN型エビタキ
7ヤル層の不純物濃度を越えないまでの程度を言う。
タキシャル−より低濃度のN−型層であってもよく%N
’7Fは該2厘基板1にN型不紳物をとのP型基板の不
純物1度より高濃度に、イオン注入するか、又は上記の
ような熱拡散するかして形成する。なお、この場合の高
濃度とは、このN−1fQの不純物濃度がN型エビタキ
7ヤル層の不純物濃度を越えないまでの程度を言う。
また、受光素子10以外の鳴能素子として、バイポーラ
トランジスタ15全図示して、述べたが、その他複数の
世態素子が他の領域に形成されてあシ、それらの礪能階
子の電気的特性も維持できることは言うまでもない。
トランジスタ15全図示して、述べたが、その他複数の
世態素子が他の領域に形成されてあシ、それらの礪能階
子の電気的特性も維持できることは言うまでもない。
本発明によると、半導体基板上の受光素子形成予定領域
のみ、I!P夜率姿fI亭、ザl趨府〃承りす低一度の
領域を形成する工8を取り入れているため受光素子以外
の素子の特性を維持した状、・裏で受光素子の応答速度
を向上させることができると共にその満造が容易である
という効果がある。
のみ、I!P夜率姿fI亭、ザl趨府〃承りす低一度の
領域を形成する工8を取り入れているため受光素子以外
の素子の特性を維持した状、・裏で受光素子の応答速度
を向上させることができると共にその満造が容易である
という効果がある。
第1図は本発明方法の一実施例を示す工程図であり、べ
き稍回路の受光素子付近の断面図、第2図は従来の不積
回路の受光素子付近の断面図、第3図は個別受光素子(
PIN 7オトダイオード)の断面図である。 1・・・P型半導体基板(第14電型半導体基板)2・
・・N型エピタキシャル層(第2導電型エピタキシャル
層)3・・・アイソレーション領域(3e、2に1アイ
ンレーション領域代理人 弁理士 則近ン1佑(ほか1
名)第1図
き稍回路の受光素子付近の断面図、第2図は従来の不積
回路の受光素子付近の断面図、第3図は個別受光素子(
PIN 7オトダイオード)の断面図である。 1・・・P型半導体基板(第14電型半導体基板)2・
・・N型エピタキシャル層(第2導電型エピタキシャル
層)3・・・アイソレーション領域(3e、2に1アイ
ンレーション領域代理人 弁理士 則近ン1佑(ほか1
名)第1図
Claims (5)
- (1)第1導電型半導体基板の受光素子形成予定領域に
低濃度不純物領域を形成する工程と、前記予定領域を含
む半導体基板表面に第2導電型エピタキシャル層を形成
する工程と、前記予定領域を囲んで前記低濃度不純物領
域に到達して前記エピタキシャル層のうち受光素子用の
第1エピタキシャル層を区画する第1アイソレーシヨン
領域及び、前記基板に到達して他の機能素子用の第2エ
ピタキシャル層を区画する第2アイソレーシヨン領域を
形成する工程とを具備し、前記第1エピタキシャル層と
前記低濃度不純物領域との間のPN接合を用いて形成さ
れる受光素子がこの低濃度不純物領域の不純物濃度に依
存してその応答速度がコントロールされていることを特
徴とする集積回路の製造方法。 - (2)前記低濃度不純物領域は、第1導電型であり、前
記基板よりも低濃度であることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の集積回路の製造方法。 - (3)前記低濃度不純物領域は、第2導電型であり前記
エピタキシャル層よりも低濃度であることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の集積回路の製造方法。 - (4)前記低濃度不純物領域は、第2導電型不純物を前
記基板の不純物濃度より低濃度にイオン注入することに
より形成することを特徴とする特許請求の範囲第2項記
載の集積回路の製造方法。 - (5)前記低濃度不純物領域は、前記エピタキシャル層
よりも低濃度な第1導電型となる程度に第2導電型不純
物を前記基板の不純物濃度より高濃度にイオン注入する
ことにより形成することを特徴とする特許請求の範囲第
3項記載の集積回路の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191800A JPH0644617B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 集積回路の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59191800A JPH0644617B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 集積回路の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6170750A true JPS6170750A (ja) | 1986-04-11 |
| JPH0644617B2 JPH0644617B2 (ja) | 1994-06-08 |
Family
ID=16280743
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59191800A Expired - Lifetime JPH0644617B2 (ja) | 1984-09-14 | 1984-09-14 | 集積回路の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0644617B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280655A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | フオトセンサを内蔵する半導体集積回路 |
| JPS6372151A (ja) * | 1986-09-13 | 1988-04-01 | Semiconductor Res Found | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JPH03262167A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
-
1984
- 1984-09-14 JP JP59191800A patent/JPH0644617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61280655A (ja) * | 1985-05-14 | 1986-12-11 | Sanyo Electric Co Ltd | フオトセンサを内蔵する半導体集積回路 |
| JPS6372151A (ja) * | 1986-09-13 | 1988-04-01 | Semiconductor Res Found | 固体撮像装置及びその製造方法 |
| JPH03262167A (ja) * | 1990-03-12 | 1991-11-21 | Sharp Corp | 回路内蔵受光素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0644617B2 (ja) | 1994-06-08 |
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