JPS6214949B2 - - Google Patents

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JPS6214949B2
JPS6214949B2 JP53061229A JP6122978A JPS6214949B2 JP S6214949 B2 JPS6214949 B2 JP S6214949B2 JP 53061229 A JP53061229 A JP 53061229A JP 6122978 A JP6122978 A JP 6122978A JP S6214949 B2 JPS6214949 B2 JP S6214949B2
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JP
Japan
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region
layer
conductivity type
collector
semiconductor layer
Prior art date
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Application number
JP53061229A
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Japanese (ja)
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JPS54152870A (en
Inventor
Sumio Imaoka
Susumu Sato
Kunihiko Hirashima
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Pioneer Corp
Original Assignee
Pioneer Electronic Corp
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Publication date
Application filed by Pioneer Electronic Corp filed Critical Pioneer Electronic Corp
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  • Element Separation (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関し特にDBT
(Depleted Base Transistor)構造の半導体装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to semiconductor devices, particularly DBT.
(Depleted Base Transistor) structure semiconductor device.

縦型のJFETやSITなどの高抵抗層の形成と当
該高抵抗層における空乏層の拡がりを積極的に応
用したトランジスタ素子の開発がなされている。
SITにおいては零ゲートバイアス状態でチヤンネ
ルを空乏層でおおうことによりいわゆるノーマ
ル・オフの素子とするために極めて高い抵抗を有
する高抵抗半導体層(不純物濃度:1013/cm3のオ
ーダ)が必要とされよつてその製造が非常に困難
となつている。
Transistor elements such as vertical JFETs and SITs are being developed by actively applying the formation of a high-resistance layer and the expansion of a depletion layer in the high-resistance layer.
In SIT, a high-resistance semiconductor layer (impurity concentration: on the order of 10 13 /cm 3 ) with extremely high resistance is required in order to create a so-called normally-off device by covering the channel with a depletion layer in a zero gate bias state. As a result, its production has become extremely difficult.

一方DBT素子は、第1図に示す如くその構造
は縦型のJFEと同様であり、コレクタ層1上にエ
ピタキシヤル形成された高抵抗のエピタキシヤル
層2中にベース領域となるメツシユ状のP型領域
3を形成せしめ、この領域3の周囲に生じる空乏
層4を互いに連結するように構成する。しかる後
に絶縁膜5を介してN型の不純物がドープされた
多結晶シリコン層6を形成してエミツタ領域と
し、各領域から図示する如くコレクタ、エミツタ
及びベースの各電極を取り出すものである。そし
て空乏層4をベースとして動作させることにより
電流駆動させるバイポーラ型のトランジスタであ
る。かゝるDBTも空乏層を積極的に利用したノ
ーマル・オフ素子の一種類であるが、空乏層を互
いに連結しなければならない関係上、エピタキシ
ヤル層2の濃度の制御やエミツタ寸法等の点で製
造上の困難さを伴う欠点がある。更にはエミツタ
領域とコレクタ領域との間のベースとして動作す
る空乏層は半導体基板表面に存在するので表面か
らの影響をうけよつてノイズが増大するという欠
点もある。
On the other hand, the DBT element has a structure similar to that of a vertical JFE as shown in FIG. A type region 3 is formed, and depletion layers 4 formed around this region 3 are connected to each other. Thereafter, a polycrystalline silicon layer 6 doped with an N-type impurity is formed via an insulating film 5 to serve as an emitter region, and collector, emitter, and base electrodes are taken out from each region as shown. It is a bipolar type transistor that operates with the depletion layer 4 as a base to drive current. Such DBT is also a type of normally-off device that actively utilizes the depletion layer, but since the depletion layers must be connected to each other, there are some issues such as controlling the concentration of the epitaxial layer 2 and emitter size. However, it has the disadvantage of being difficult to manufacture. Furthermore, since the depletion layer that acts as a base between the emitter region and the collector region is present on the surface of the semiconductor substrate, there is also the disadvantage that noise increases due to the influence from the surface.

本発明の目的はエピタキシヤル層の不純物濃度
を厳密に制御することなくかつ基板表面からの影
響をうけることのない空乏層を利用したトランジ
スタ素子を有する半導体装置を提供することであ
る。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a transistor element using a depletion layer without strictly controlling the impurity concentration of the epitaxial layer and without being influenced by the substrate surface.

以下本発明を図面を用いて説明する。 The present invention will be explained below using the drawings.

第2図は本発明の1実施例を示す図であり、a
は電極及び絶縁膜を除去した場合の平面図、bは
aのA−A′断面図である。図において、N型の
低抵抗半導体基板10上に高抵抗(低不純物濃
度:1014/cm3のオーダ)のP型層をエピタキシヤ
ル成長により形成させる。しかる後にこのエピタ
キシヤル層中においてリング状のN型領域12を
周知の方法により形成する。このときN型領域1
2の周囲に生ずる空乏層13は主に低濃度のP型
エピタキシヤル層11内に拡がり、この空乏層1
3が基板10の空乏層と連結して、見かけ上空乏
層13が基板10に達するようにエピタキシヤル
層11及びN型領域12の深さを設定する。そし
て、リング状領域12により囲まれたエピタキシ
ヤル層11に電極導出用のP型高濃度不純物領域
14を浅く形成する。従つて不純物領域14はそ
の外周側壁がリング状領域12により取囲まれた
構造となる。
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of the present invention, a
is a plan view with electrodes and insulating films removed, and b is a cross-sectional view taken along line A-A' of a. In the figure, a high resistance (low impurity concentration: on the order of 10 14 /cm 3 ) P type layer is formed on an N type low resistance semiconductor substrate 10 by epitaxial growth. Thereafter, a ring-shaped N-type region 12 is formed in this epitaxial layer by a well-known method. At this time, N type region 1
The depletion layer 13 generated around 2 mainly spreads within the low concentration P-type epitaxial layer 11, and this depletion layer 1
3 is connected to the depletion layer of the substrate 10, and the depths of the epitaxial layer 11 and the N-type region 12 are set so that the depletion layer 13 apparently reaches the substrate 10. Then, a P-type high concentration impurity region 14 for leading out an electrode is formed shallowly in the epitaxial layer 11 surrounded by the ring-shaped region 12. Therefore, the impurity region 14 has a structure in which its outer peripheral side wall is surrounded by the ring-shaped region 12.

かゝる構造において、N型基板10をエミツタ
領域、N型リング状領域12をコレクタ領域、そ
して基板10と領域12との対向間隙における空
乏層をベース領域としてそれぞれ動作させる。従
つて、P型不純物領域14がベース電極導出用の
オーミツクコンタクト形成領域となる。尚、15
は絶縁膜を示している。かくすることにより、エ
ミツタE−ベースB間に順バイアスを、またベー
スB−コレクタC間に逆バイアスを印加すること
により、バイポーラトランジスタとして動作する
点は通常のバイポーラトランジスタと同様である
が、ベース領域がコレクタ領域とエミツタ領域と
の間の空乏層であるという点で相違している。
In such a structure, the N-type substrate 10 is operated as an emitter region, the N-type ring-shaped region 12 is operated as a collector region, and the depletion layer in the opposing gap between the substrate 10 and the region 12 is operated as a base region. Therefore, the P-type impurity region 14 becomes an ohmic contact formation region for leading out the base electrode. In addition, 15
indicates an insulating film. In this way, by applying a forward bias between emitter E and base B and a reverse bias between base B and collector C, it operates as a bipolar transistor in the same way as a normal bipolar transistor, but the base The difference is that the region is a depletion layer between the collector region and the emitter region.

特に当該ベースとして動作する空乏層を含む活
性領域が半導体装置の表面の影響を受けることが
ないのでそれによるノイズの発生がないという利
点がある。かゝる構成ではコレクタ−ベース間耐
圧が大きくとれまた図示の如くコレクタ領域12
とベース電極用の不純物領域14とを離間して設
けることにより、コレクタ−ベース間耐圧は更に
増大する。
In particular, since the active region including the depletion layer that operates as the base is not affected by the surface of the semiconductor device, there is an advantage that no noise is generated due to this. With such a configuration, a large breakdown voltage can be obtained between the collector and the base, and as shown in the figure, the collector region 12
By providing the base electrode impurity region 14 and the base electrode impurity region 14 apart from each other, the collector-base breakdown voltage is further increased.

尚、空乏層13はエミツタ層10まで達してい
れば十分であり、P型領域14の直下にて連結し
ている必要はない。
Note that it is sufficient that the depletion layer 13 reaches the emitter layer 10, and there is no need for it to be connected directly below the P-type region 14.

第3図は本発明の他の実施例を示す図であり、
aは平面図、bはaのB−B′断面図である。本例
においてはコレクタ領域12により囲まれるよう
に複数のベース電極導出用のP型高濃度領域14
を形成したものであり、高電力用素子として動作
させる場合に適した構造となつている。この場合
もコレクタ領域12とエミツタ層10との間の空
乏層をベースとして動作させるもので、各ベース
電極用領域14は基板表面にて共通ベース電極B
により短絡された構成である。
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention,
A is a plan view, and b is a sectional view taken along line B-B' of a. In this example, a plurality of P-type high concentration regions 14 for leading out base electrodes are surrounded by the collector region 12.
It has a structure suitable for operating as a high power device. In this case as well, the operation is based on the depletion layer between the collector region 12 and the emitter layer 10, and each base electrode region 14 is connected to the common base electrode B on the substrate surface.
This is a short-circuited configuration.

尚、コレクタ領域12及び不純物領域14は周
知の方法により形成しうる。
Note that the collector region 12 and impurity region 14 can be formed by a well-known method.

第4図は本発明の他の実施例を示す図であり、
aは平面図、bはaのC−C′断面図である。本
例においては第3図に示した複数の各電極導出用
不純物領域14を単1のP型拡散領域14′によ
り共通としたもので、第3図の例と同様高電力素
子となるが、コレクタ領域12とベース電極導出
用領域14′とが一部接しているために、第3図
の構造に比してベース−コレクタ間耐圧は小さく
なることは避けられない。
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention,
A is a plan view, and b is a sectional view taken along line C-C' of a. In this example, each of the plurality of electrode lead-out impurity regions 14 shown in FIG. 3 is shared by a single P-type diffusion region 14', and as in the example of FIG. 3, a high power element is obtained. Since the collector region 12 and the base electrode lead-out region 14' partially contact each other, it is inevitable that the base-collector breakdown voltage will be lower than that in the structure shown in FIG.

第5図は本発明の他の例を示す断面図であり、
エミツタ共通の複数のトランジスタを同一エピタ
キシヤル層11内に形成する集積回路構造の場合
を示す。すなわち、第2図に示したトランジスタ
構造において、リング状コレクタ領域12の形成
と同時に、当該領域12の外周にこれを取囲んで
N型のリング状の分離領域16を設けるものであ
る。このときも分離領域16の直下に延びる空乏
層17がエミツタ層10へ達しており、他方、分
離領域16の側面から延びる空乏層はコレクタ領
域12の空乏層とつながらない構成とする。
FIG. 5 is a sectional view showing another example of the present invention,
A case of an integrated circuit structure in which a plurality of transistors having a common emitter are formed in the same epitaxial layer 11 is shown. That is, in the transistor structure shown in FIG. 2, at the same time as the ring-shaped collector region 12 is formed, an N-type ring-shaped isolation region 16 is provided around the outer periphery of the region 12. At this time as well, the depletion layer 17 extending directly below the isolation region 16 reaches the emitter layer 10, while the depletion layer extending from the side surface of the isolation region 16 is not connected to the depletion layer of the collector region 12.

従つて、分離領域16及び空乏層17により互
いに絶縁分離された島領域がエピタキシヤル層1
1内に形成されることになり、当該島領域内に形
成されたトランジスタは互いにエミツタ共通の分
離された構造となる。第5図の例においても、高
電力用素子とするために第3図及び第4図に示す
構造を適用してもよいことは勿論である。
Therefore, the island regions insulated from each other by the isolation region 16 and the depletion layer 17 form the epitaxial layer 1.
1, and the transistors formed in the island region have separate structures having a common emitter. Of course, the structure shown in FIGS. 3 and 4 may also be applied to the example shown in FIG. 5 in order to make it a high-power device.

また、上記実施例においてはNPN型のトラン
ジスタ構造につき説明したがPNP型のトランジス
タ構造に適用することができることは明白であ
る。
Further, in the above embodiments, an NPN type transistor structure has been described, but it is obvious that the present invention can be applied to a PNP type transistor structure.

以上述べた如く、本発明によれば活性領域が装
置表面の影響を受けることがないので表面ノイズ
のない装置が得られ、また簡単な構造であるから
素子面積が小となり集積度の向上が期待できる。
更には高電力素子をも容易に形成することが可能
である。また、コレクタ層をある程度深く形成し
てコレクタとエミツタとの間が空乏層で連結され
る構成であるから、当該コレクタ層の深さの制御
をなせばエピタキシヤル層の濃度もSITの如く極
めて低濃度とすることなく、かつその濃度の制御
も厳密さを要しない利点がある。
As described above, according to the present invention, since the active region is not affected by the device surface, a device without surface noise can be obtained, and the device has a simple structure, which reduces the device area and is expected to improve the degree of integration. can.
Furthermore, it is possible to easily form high-power devices. In addition, since the collector layer is formed to a certain depth and the collector and emitter are connected by a depletion layer, if the depth of the collector layer is controlled, the concentration of the epitaxial layer can be reduced to an extremely low level like SIT. There is an advantage that the concentration does not need to be set, and the concentration does not need to be precisely controlled.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来のDBT素子の断面図、第2図は
本発明の1実施例を示す図でaは平面図、bはa
のA−A′断面図、第3図は本発明の他の実施例
を示す図でaは平面図、bはaのB−B′断面図、
第4図は本発明の別の実施例を示す図でaは平面
図、bはaのC−C′断面図、第5図は本発明の
他の例を示す断面図である。 主要部分の符号の説明、10……エミツタ層、
11……エピタキシヤル層、12……コレクタ領
域、13,17……空乏層、14……ベース電極
用高濃度不純物領域、16……分離領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a conventional DBT element, and FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of the present invention, where a is a plan view and b is a
3 is a diagram showing another embodiment of the present invention, a is a plan view, b is a BB' sectional view of a,
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the present invention, in which a is a plan view, b is a sectional view taken along line C-C' of a, and FIG. 5 is a sectional view showing another embodiment of the present invention. Explanation of symbols of main parts, 10...Emitsuta layer,
11...Epitaxial layer, 12...Collector region, 13, 17...Depletion layer, 14...High concentration impurity region for base electrode, 16...Isolation region.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1導電型のエミツタ層と、前記エミツタ層
上に形成され第2導電型の低濃度不純物を有する
半導体層と、前記半導体内に形成された前記第2
導電型の高濃度不純物領域と、前記半導体層内に
おいて前記不純物領域より深く形成され該領域の
側壁を離間して取囲む前記第1導電型のコレクタ
領域とを含み、前記コレクタ領域の周囲に生ずる
空乏層が前記エミツタ層に達するように前記半導
体層及び前記コレクタ領域の深さが設定され、前
記不純物領域からベース電極が導出されているこ
とを特徴とする半導体装置。 2 前記不純物領域は前記ベース電極により共通
接続された複数個の領域より成ることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体層装置。 3 第1導電型のエミツタ層と、前記エミツタ層
上に形成され第2導電型の低濃度不純物を有する
半導体層と、前記半導体内に形成された前記第2
導電型の高濃度不純物領域と、前記半導体層内に
おいて前記不純物領域より深く形成され該領域の
側壁を離間して取囲む前記第1導電型のコレクタ
領域と、前記半導体層内において前記コレクタ領
域の周囲に前記不純物領域より深く形成された前
記第1導電型の分離領域とを含み、前記コレクタ
領域及び前記分離領域の周囲に生ずる空乏層が前
記エミツタ層に達するように前記半導体層及び前
記コレクタ領域並びに前記分離領域の深さが設定
され、前記不純物領域からベース電極が導出され
ていることを特徴とする半導体装置。
[Scope of Claims] 1. An emitter layer of a first conductivity type, a semiconductor layer formed on the emitter layer and having a low concentration impurity of a second conductivity type, and the second semiconductor layer formed in the semiconductor.
a highly concentrated impurity region of a conductivity type; and a collector region of the first conductivity type formed deeper than the impurity region in the semiconductor layer and surrounding sidewalls of the region at a distance, the collector region being formed around the collector region; A semiconductor device, wherein the depths of the semiconductor layer and the collector region are set such that a depletion layer reaches the emitter layer, and a base electrode is led out from the impurity region. 2. The semiconductor layer device according to claim 1, wherein the impurity region comprises a plurality of regions commonly connected by the base electrode. 3 an emitter layer of a first conductivity type, a semiconductor layer formed on the emitter layer and having a low concentration impurity of a second conductivity type, and the second semiconductor layer formed in the semiconductor.
a highly concentrated impurity region of a conductivity type; a collector region of the first conductivity type formed deeper than the impurity region in the semiconductor layer and surrounding sidewalls of the region at a distance; and a collector region of the collector region in the semiconductor layer; an isolation region of the first conductivity type formed deeper than the impurity region around the semiconductor layer and the collector region such that a depletion layer generated around the collector region and the isolation region reaches the emitter layer; Furthermore, a semiconductor device characterized in that the depth of the isolation region is set, and a base electrode is led out from the impurity region.
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