JPS6218063A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPS6218063A
JPS6218063A JP60157406A JP15740685A JPS6218063A JP S6218063 A JPS6218063 A JP S6218063A JP 60157406 A JP60157406 A JP 60157406A JP 15740685 A JP15740685 A JP 15740685A JP S6218063 A JPS6218063 A JP S6218063A
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JP
Japan
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region
base region
apertures
base
emitter
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JP60157406A
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English (en)
Inventor
Mamoru Fuse
布施 守
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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】 (産業上の利用分野) 本発明にI2L  半導体素子を含むアナログ・デジタ
ル半導体装置に関し、特にI2L  半導体素子の構造
おLびその製法に関する。
(従来の技術) I2L  半導体素子に、半導体基板上の一つの島状領
域内に縦形NPN)ランジスタと横形PNPトランジス
タ金相補構造に形成し友もので、この対回路をそれぞれ
一つの基本論理ゲートとして、通常、アナログ回路素子
と共に一つの基板上に集積化される。ここで、縦形NP
Nトランジスタにインバータとして働き、そのベース入
力IC!るスイッチング動作1cよって論理ゲートとし
ての機能を果し、また、横形PNPトランジスタのエミ
ッタに、通常、インジエクタと呼ばれふ通り、I#形N
PNトランジスタのエミッタに少数キャリアを注入する
定電流源として働く一万、縦形NPNトランジスタのペ
ース入力に対する負荷としての機能も同時に果たしてい
る。この縦形NPNトランジスタに、基板上でに島状の
N形エピタキシャル層領域およびこの直下に埋め込まれ
たN 層をエミッタとし、N形エピタキシャル層領域内
のP影領域およびこのP形領域内の計領域をそれぞれペ
ースおよびコレクタとして形成され、また、横形PNP
トランジスタは、島状のN形エピタキシャル層内ICP
形エミッタ領域を縦形NPNトランジスタのペース領域
に近接して設けることによって形成される。
(発明が解決し工すとする問題点) しかしながら、このI2L  半導体素子を含むアナロ
グ・ディジタル半導体装置の素子構造に、従来、アナロ
グ回路素子のNPI’lランジスタの特性が優先されI
2L 半導体素子は従として定められているので、縦形
NPNトランジスタが最適のインバータ動作をなし得る
ようには必ずしも作られていない。すなわち、従来の一
つの製造方法に従うと、縦形NPNトランジスタのペー
スおよびコレクタの各領域に、アナログ回路素子のNP
Nトランジスタのペースおよびエミッタの各領域とそれ
ぞれ同一工程で形成これる。若しこの縦形NPNトラン
ジスタがマルチ・フ丁ン拳アウト構造をとるものであれ
ば、共通ペースと複数個のコレクタの各領域はこれと全
く同一の手順に工っで作られる。この工うにして作られ
た縦形NPN)ランジスタに、不純物濃度および各領域
の接合の深さをアナログ回路素子のNPN)ランジスタ
に全て合わせられ、高すぎるペース濃度と広すぎるベー
ス幅をもつようになりI2L  半導体素子ニ憚造的に
欠陥をもつようになる。従って、エミッタの注入効率が
低く、エミッタ接地電流増幅率β(以下単にβという)
および利得帯域幅積/T(以下単にfテ という)が共
に小さい。このため、アナログ回路素子に対する駆動能
力も小さいので低温下VCおいてしばしば論理動作の不
良事故をおこすほか、−万でぼエミッタ領域を形成する
N形エピタキシャル層内に少数キャリアを蓄積するので
、インバータの高速物件が難しいなどきわめて問題点が
多い。
また、他の一つの製造方法によると、縦形NPNトラン
ジスタのペース領域に、アナログ回路素子のNPNトラ
ンジスタのベース領域よりも低濃度で且つ深く形成され
る。この構造ICよるとエミッタの注入効率およびエミ
ッタ領域日における少数キャリアの蓄積効果が改善され
るので、βおよびインバータ機能の動作速度が少し向上
する。しかし、ベース幅は依然として広い幅長のまま残
されているので、その改善度合にそれ程大きなものでは
ない。
(発明の目的) 本発明の目的は、上記の情況に鑑み、大きな駆動能力と
高速インバータ動作並びにすぐれ友高周波特性を兼備し
たI2L 半導体素子を含む半導体装[1を提供するこ
とである。
(発明の構成) 本発明の半導体装[i、  I2L  半導体素子を含
む半導体装1lItにおいて、前記IL  半導体素子
の共通ペース領域および複数個のコレクタ領域が同一基
板上の他のNPNバイポーラ・トランジスタのペース領
域およびエミッタ領域よりもそれぞれ深く形成されてい
ることを含む。
ま友、本発明の製造方法に、 I2L  半導体素子を
含む半導体装置の製造方法において、絶縁保護膜上に前
記I2L  半導体素子の複数個のコレクタ領域および
同一基板上の他のNPNバイホーラ・トランジスタのエ
ミッタ領域を形成すべきそれぞれの不純物注入口を同時
開口する工程と、前記コレクタ領域およびエミッタ領域
に対する不純物注入口に薄膜tたに実質的に零に等しい
薄膜および厚膜の絶縁膜をそれぞれ選択的に形成する工
程と、前記絶縁膜のそれぞれを介し前記不純物注入口に
N形不純物を同時注入する不純物イオン注入工程とを含
む。
(問題点を解決するための手段) すなわち、本発明によれば、I2L  半導体素子にア
ナログ回路のNPN)ランジスタとに全く別個の製造方
法によって最適構造に構成される。
ここで、P形の共通ベース領域IN形エビタ中シャル層
内を下部のN 埋込み共通エミッタ領域近傍に達するま
で深く形成され、またコレクタのN+層領域ベース領域
の接合部近くベース幅を狭めるように深く形成される。
(作用) かかる構造の縦形NPNhランジスタは、ベース幅がベ
ース入力(論理振幅)IC対する耐圧を損わない範囲で
充分狭く形成され、ま九ベース領域直下のエピタキシャ
ル低濃度エミッタ領域幅が実効的に小さくなり少数キャ
リアの再結合化を促進するので、周波数特性およびイン
バータ動作速度を著しく向上せしめる。ま之、ベース領
域深く形放され九コレクタのN十層にベースの高濃度領
域を削りとる工う入り込みベース濃度を実質的に低くめ
る工う作用するので、エミッタ注入効率を大幅に改善し
得る。以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。
(実施例) 第1図および第2図(a)、 (b)は、それぞれ本発
明の一実施例を示す断面図およびその製造方法の部分工
程図である。本実施例でに、一つのP形半導体基板1上
の2つのN形エピタキシャル島状領域2aおよび2b内
にそれぞれ形成された一つのI2L  ″P導体素子l
2L(Ql、Q2)と、アナログ回路素子の一つのNP
NトランジスタQo と’i含tr。
ここでh QlおよびQ意にI2L半導体素子の縦形N
PNトランジスタおよび横形PNPトランジスタを、ま
之、3および4にカラーおよび絶縁分離の各領域をそれ
ぞれ示す。縦形NPNトランジスタ(ht!3つのファ
ン・アウト・コレクタ電極C1゜C,、C,をもつよう
構成され、そのP形共通ペース領域5iN  埋込み共
通エミッタ領域6aの近傍に達するまで深く形成される
と共に、3つのN+コレクタ領域?、8.9もま几P形
共通ベース領域5の接合近くまでそれぞれ深く形成さ詐
る。すなわち、P形共通ベース領域5およびN+コレク
タ領域7.8.9はアナログ回路素子のNPNトランジ
スタQoのベース領域1oお二びエミッタ領域11並ひ
にコレクタオーム接触領域12に対し例えば2倍の深さ
をもクエつにそれぞれ形成される。この際、インジェク
タとして働く横形PNPトランジスタQ2のエミッタ領
域13がP形共通ペース領域5と同じ深さであってもよ
い。ここで。
IUこの領域上に形成されたインジェクタ用電極である
第2図(a)およびφ)の工程に従うと、かかる構造の
半導体装Itに容易に形放し得る。すなわち、P形半導
体基板11ciN+埋込み層6aおよび6bがまず拡散
され、ついで7〜8μ洛成長させたN形エピタキシャル
層内にリン(P):Th工びボロン(B)をそれぞれ選
択的に拡散してカラー領域3およびP 分離領域4で取
り囲まれる島状のN形エピタキシャル層領域23および
2b’に形成する。
この際、N+埋込み層領域2 a ICIJン(P)な
どの拡散速度の大きな不純物を予かじめ拡散しておいて
も良い。これらは全て公知の技術に基づくものである。
ついで島状領域2a上の酸化保護膜14を選択的に窓明
けしてボロン(B)を低濃度でイオン注入し、深さ4μ
慣まで押し込んでP形共通ベース領域5全形取し、つぎ
に島状領域2b上を選択的に窓明けして同じくボロン(
B)t−高濃度にイオン注入し深さ2μ漢まで押し込ん
でP形ベース領域10を形成する。第2図(a)はここ
までの工程を示すものである。この際、横形PNP l
−ランジスタQzのエミッタ領域13t−P形共通ベー
ス領域5と同時形成することもできる。
ついで、P形共通ベース領域5およびベース領域10上
の酸化膜14をそれぞれ選択的に窓明けし友後、この開
口部VCそれぞれ薄い(例えば0,1〜0.2μ惧)酸
化膜ヲつける。ここで、−万のベース領域10上の開口
s’tレジストなどで保護しバヅファード弗酸中でエツ
チングしてP形共通ペース領域5上の酸化膜のみを除去
する。このとき。
この領域上の酸化膜厚′ft0.02〜0.03μ毒程
度に形成させておいても良い。以上の準備を終えた後酸
化膜の開口部に 累(As)が高濃度にイオン注入され
押し込まれる。第2図Φ)にここまでの工程?示すもの
で、これiCよフP形共通ベース5内にに深さ約3.5
μ鴨のN コレクタ領域7,8.9が、また、ベース領
域10内ICは深さ約1.5μ倶のへPNトランジスタ
Qoのエミッタ領域11がそれぞれ形成される。この際
、コレクタオーム接触部12を同時形成することもでき
る。
(発明の効果) 本発明半導体装置の縦形NPNトランジスタQ1のベー
ス幅に約0.5μ倶に設定されているので、エミッタ・
コレクタ間の耐圧をベース[極B t (D論理入力(
約0.7V)vc対して損うことなく、βおよびfTを
それぞれ著しく改善し得る。まt1エミッタ直上のベー
ス領域の濃度も深いN コレクタ領域の形成vc工り実
質的に低められているのでエミッタ注入効率が大幅に改
善されており、きわめて大きな駆動能力を備え得る。ま
た更にエミッタ領域の濃度を実質的に高く設定し得るの
で、ベース幅の適正化と相俟ってインバータの動作速度
を顕著に迅速化し得るなど、I2L 半導体素子を含む
半導体装置の特性同上に大なる効果を有するものである
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図(a)、 (b)l’t、それぞれ
本発明の一実施例を示す断面図およびその製造方法の部
分工程図である。 1・・・・・・P形半導体基板、’la、  2b・・
・・・・島状のエピタキシャル層領域、3・・・・・・
N カラー領域、4・・・・・・P 分離領域、5・・
・・・・P形共通ベース領域、6a、6b・・・・・・
N 埋込み層、7,8.9・・・・・・縦形NPNトラ
ンジスタのN+コレクタ9A域、lo。 11.12・・・・・・アナログ回路NPNトランジス
タのベース、エミッタ、コレクタオームM 触g 領域
、13・・・・・・横形PNPトランジスタのエミッタ
領域(インジェクタ)、14・・・・・・絶縁保護膜 
As+・・・・・・ 素イオン、I2L(Q□、Q2)
町・・工2L半導体素子%Q1 ・・・・・・縦形NP
NトランジスタhQz・・・・・・横形PNP)ランジ
スタh Qo ・・・・・・アナロク回路のNPNトラ
ンジスタ、CI+ 02+ C3a cO”””=r 
し/り電極% B、l BG・・・・・・ベース電極、
E。 ・・・・・・エミッタ電極、I・・・・・・インジェク
タ電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)I^2L半導体素子を含む半導体装置において、
    前記I^2L半導体素子の共通ベース領域および複数個
    のコレクタ領域が同一基板上の他のNPNバイポーラ・
    トランジスタのベース領域およびエミッタ領域よりもそ
    れぞれ深く形成されていることを特徴とする半導体装置
  2. (2)前記I^2L半導体素子の共通ベース領域が埋込
    み共通エミッタ領域の近傍に達するまで、また、複数個
    のコレクタ領域がベース・エミッタ接合近くベース・エ
    ミッタ接合近くベース幅を狭めるようにそれぞれ深く形
    成されていることを特徴とする特許請求の範囲第(1)
    項記載の半導体装置。
  3. (3)前記I^2L半導体素子の共通ベース領域の不純
    物濃度が同一基板上の他のNPNバイポーラ・トランジ
    スタのベース領域よりも低濃度に形成されていることを
    特徴とする特許請求の範囲第(1)項記載の半導体装置
JP60157406A 1985-07-16 1985-07-16 半導体装置 Pending JPS6218063A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5648676A (en) * 1990-09-10 1997-07-15 Fujitsu Limited Semiconductor device with protective element

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JPS55160459A (en) * 1979-05-31 1980-12-13 Toshiba Corp Semiconductor integrated circuit

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