JPS6266658A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は通常のバイポーラリニアトランジスタとＩ　Ｉ
　Ｌ　（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　
Ｌｏｇｉｃ）とを共存させた半導体集積回路装置に関す
る。

（ロ）従来の技術 ＩＩＬは例えば特公昭５５−３２０２５号公報に記載さ
れているように素子間分離を要としない点で高密度化が
可能で、且つ低消費電力動作をする論理素子として注目
され、さらには通常のバイポーラリニアトランジスタと
共に同一チップ上に集積できるという利点を有する。

第４図は通常のバイポーラリニアトランジスタとＩＩＬ
とを共存させた一例を示し、（１）はＰ型半導体基板、
（２）はＮ−型エピタキシャル層、（３）は基板（１）
とエピタキシャル層（２）との間に埋込まれたＮ“型埋
込層、（４）はエピタキシャル□ １　　　　　　層（２）を貫通したＰ＋型分離領域、（
５ａ）及び（５ｂ）１　　９．□１□、９．よ、あつ４
１１１１Ｒ’ｔｌＪ、［１□第２の島領域である。第１
の島領域（５ａ）表面には１　　　　　　Ｐ型ベース領
域（６）、Ｎ゛型エミッタ領域（７）及び１　　　　　
　Ｎ１フレクタコンタクト領域（８）とが形成き１、、
、．１．．１ｏあｆ［Ｍ（５ａ７１゜、７ケ２５．オ。

、□ ｉ　　　′間Ａ″′ｔニー５’）−７）５’ｔ’；：Ｌ
″７′９″ｌｌ′ｇｈ：、′″°゛６・１°ｒｉ　２　
（７）ｌｈｆｔ４Ｆ４．＜°゛ゝ４０°゛９”″“１＊
−？１Ｊ−７“５＞’）；ｌ’１（７）’−一“＃（６
）　、：。

時に形成したＰ型インジェクタ領域（９）及びＰ型ベー
ス領域（１０）、バイポーラリニアトランジスター　　
　　　　のエミッタ領域（７）と同時に形成したＮ゛型
コレクタ領域（１１）及びＮ０型エミツタコンタクト領
域（１２）とが形成され、インジェクタ領域（９）をエ
ミッタ、第２の島領域（５ｂ）をベース、ベース領域（
１０）をコレクタとするラテラルＰＮＰ型トランジス゛
　　　　　　タと、第２の島領域（５ｂ）をエミッタ、
ベース領域（１０）をベース、コレクタ領域（１１）を
コレクタとす゛　　　　　　る逆方向バーチカルＮＰＮ
型トランジスタとでＩ□ ＩＬを構成している。

ところで、斯る装置においてはリニアトランジスタのベ
ース領域（６）とＩＩＬのベース領域（１０）、リニア
トランジスタのエミッタ領域（７）とＩＩＬのコレクタ
領域（１１）とを同時に形成するので、リニアトランジ
スタのｈＦＥとＩＩＬの逆βとは同時に制御されること
になる。また、ＩＩＬは、コレクタ領域（１１）の拡散
深さを浅くして逆βを高めるとその耐圧逆ＶＣＫＯ７％
損なわれるという相反する特性を有する。従ってこれら
双方の値が満足し得る範囲を求めると、リニアトランジ
スタのｈＦＥが取り得る範囲がおのずと決定される。

第５図はり、をコントロールすべき範囲を求めるための
特性図で−ある。同図から明らかな如く、リニアトラン
ジスタのｈＦＥを高くすればＩＩＬの逆Ｖ。、０は低下
し、逆βは高くなるという特性を有する。ここでＩＩＬ
の逆ｖｃｔｏが満足する範囲を図示ＡＢの範囲、同じく
逆βが満足する範囲を図示ＣＤの範囲とすると、逆Ｖ　
ｃ　＊　ｏを満足し且つ逆βを満足するリニアトランジ
スタのｈｙｇは図示１　　　　　　ＸＹの範囲に限定き
れる。従って製造工程におい゛。

、　　　　　　ては、リニアトランジスタのり。を測定
しながら□。

その値を図示ＸＹの範囲に収めるようにして製造□ きれる。　。

□ ′［ ５，１（ハ）発明が解決しようとする問題点□１ 、　　　　　　　しかしながら、従来の装置ではりニア
トランジ・１゛□ ・・　　　　　　スタのｈＦＥとＩＩＬの逆βとを同時
に制御していミ □　　　　　　るので、ｈＦＥの変化がそのまま逆βの
変化として、　　　　　表れてしまう。そのため第５図
から限定されるｈ、、１　　　　　・・０°″８°−″
範囲”“非常９゛狭＜′？″″′も０゛・１　　　　　
になり、工程変動等のばらつきに敏感で歩留りが、′１ ・□　　　　　安定しないという欠点があった。

□ ′、１ ．１　　　　　　（ニ）問題点を解決するための手段□ １　　　　　　本発明は斯上した欠点に鑑みてなされ、
ｈＦ−、・ｉ 、１　　　　　コントロール範囲を広くして工程の安定
化が図れり　　　６□イ。□［ｉｌｉ］ｉｌ□□９う、
８゜４５、−・） 、１　　　　　導電型半導体基板と該基板上に形成した
逆導電型：　　　　　のエピタキシャル層と前記基板表
面に埋込まれた：：　　　　　　逆導電型の埋込層と前
記エピタキシャル層を分離用 （して形成した第１及び第２の島領域と前記第１の島領
域に形成したベース、エミッタ、コレクタより成る通常
のバイポーラトランジスタと前記第２の島領域に形成し
たラテラルトランジスタと逆方向バーチカルトランジス
タより成るＩＩＬとを具備した半導体集積回路装置にお
いて、前記ＩＩＬは前記バイポーラトランジスタのエミ
ッタと同時に形成した逆導電型のコレクタ領域と前記バ
イポーラトランジスタのベースと同時に形成した一導電
型のインジェクタ領域及び前記コレクタ領域を取り囲む
ように形成したベースコンタクト領域と該ベースコンタ
クト領域より低濃度で少なくとも前記コレクタ領域直下
に形成した前記ベースコンタクト領域より深く且つ前記
埋込層には達しない一導電型のウェル領域とを備え、前
記ＩＩＬの逆βと前記バイポーラトランジスタのｈＦＩ
Ｉとは独立して制御したことを特徴とする。

（ネ）作用 本発明によれば、ｈＦＥはベース領域（６）とエミッタ
領域（７）とで制御し、逆βはＰ−型ウェル領域（１４
）とコレクタ領域（１１）とで制御するので、逆βはｈ
ｏの制約を受けずに設定することができ、しかもＰ−型
ウェル領域（１４）は低濃度であるのでベース幅が犬で
も所望の逆βが得られる。ここでエミッタ領域（７）と
コレクタ領域（１１）とを同時に形成するのでｈＦ！を
コントロールすべくエミッタ領域（７）の拡散深さを増
減させるとコレクタ領域（１１）の拡散深さも変化する
が、実質的なベースであるＰ−型ウェル領域（１４）が
低濃度であることとベース幅が大であるので逆βはほと
んど変化しない。

（へ）実施例 以下本発明による一実施例を図面を参照しながら詳細に
説明する。

第１図は本発明による半導体集積回路を示し、（１）は
Ｐ型半導体基板、（２）はＮ−型エピタキシャル層、（
３）は基板（１）とエピタキシャル層（２）との間に埋
込まれたＮ＋＋埋込層、（４）はエピタキシャル層（２
）を貫通したＰ＋型分離領域、（５ａ）及び（５ｂ）は
分離領域（４）により島状に分離された第１及び第２の
島領域である。第１の島領域（５ａ）表面にはＰ型ベー
ス領域（６〉、Ｎ＋＋エミッタ領域（７）及びＮＩ型コ
レクタコンタクト領域（８）とが形成され、第１の島領
域（５ａ）をコレクタとし工通常ノＮ　Ｐ　Ｎ型バイポ
ーラトランジスタが構成されている。−実弟２の島領域
（５ｂ）表面には、Ｐ型インジェクタ領域（９）、Ｎ３
型コレクタ領域（１１〉、Ｎ＋型型底ミッタコンタクト
領域１２）、コレクタ領域（１１）を取り囲むように形
成したＰ型ベースコンタクト領域（１３）、少なくとも
コレクタ領域（１１）直下に形成したＰ−型ウェル領域
（１４〉とが形成され、インジェクタ領域（９）をエミ
ッタ、第２の島領域〈５ｂ）ヲベース、ベースコンタク
トｍ域（１３）及ヒＰ　−型ウェル領域（１４）をコレ
クタとするラテラルＰＮＰ型トランジスタと、第５の島
領域（５ｂ）をエミッタ、Ｐ−型ウェル領域（１４）を
ベース、コレクタ領域（１１）をコレクタとする逆方向
のＮＰＮ型バーチカルトランジスタとでＩＩＬを構成し
ている。Ｐ−型ウェル領域（１４）はベースコンタクト
領域（１３）よりやや深く形成し、且つバイポーラトラ
ンジスタの耐圧（Ｖｃｘｏ）を維持するためにエピタキ
シャル層（２〉の厚さを比較的厚くしてＰ−型ウェル領
域（１４）が埋込層（３）に到達しない構造としである
。さらにＰ−型ウェル領域（１４）が実質的に逆方向バ
ーチカルトランジスタのベースとして動作するのでベー
ス幅が犬でも所望の逆βが得られるようにその不純物濃
度を十分に小としである。

次に本発明による半導体集積回路装置の製造方法を説明
する。先ず第２図（イ）に示す如く、予め埋込層（３）
となるべき領域にＮ型不純物をドープしたＮ１型ドープ
領域け５）を形成した半導体基板（１〉に気相成長法：
こよりＮ−型エピタキシャル層（２）を形成し、その表
面のＰ−型ウェル領域（１４）となるべき領域にＰ型不
純物、例えばボロン（Ｂ＋）をイオン注入してＰ−型ド
ープ領域（１６）を形成しておく。そしてさらに、エピ
タキシャル層（２）表面の分離領域（４）となるべき領
域にＰ型不純物をドープしてＰ＋型ドープ領域（１７）
を形成する。続いて第２図（ロ）に示す如く、Ｐ−型ド
ープ領域（１６）とＰ１型ドープ領域（１７）を同時に
熱拡散し、Ｐ＋型分離領域（４）とＰ−型ウェル領域（
１４）とを形成する。この時ドープしておいた不純物濃
度が異なるので拡散深許に差が生じ、分離領域（４）が
基板（１）に達するまで深く拡散してもＰ−型ウェル領
域（１４）はそれより浅く拡散される。また同時にＮｏ
　ドープ領域（１４）も上下方向に拡散され、埋込層（
３）が形成される。そして第２図（ハ）に示す如く、選
択拡散にてＰ型のベース領域り６）、インジェクタ領域
（９）及びベースコンタクト領域（１２）を形成した後
、再び選択拡散にてリニアトランジスタのＮ＋＋エミッ
タ領域（７）、Ｎ＋＋コレクタコンタクト領域（８）、
ＩＩＬのＮ＋＋コレクタ領域（１１）、Ｎ＋型型底ミッ
タコンタクト領域１２）を形成し、各領域上に電極（図
示せず）を配設して終了する。

本発明の最も特徴とする点は、Ｐ−型ウェル領域（１４
）を設けることによりリニアトランジスタのｈｖｔとＩ
ＩＬの逆βとを独立して制御した点にある。すなわち、
リニアトランジスタのｈＦＥはベース領域（６）とエミ
ッタ領域（７〉とで制御され、ＩＩＬの逆βはＰ−型ウ
ェル領域（１４）とコレクタ領域（１１）により制御さ
れることになる。リニアトランジスタのエミッタ領域（
７）とｔＩＬのコレクタ領域（１１）とは同時に拡散形
成するが、この時Ｐ−型ウエル領域（１４）はリニアト
ランジスタのベース領域（６）より充分深いのでＩＩＬ
の逆βの変化はきわめて少ない。従ってＩＩＬの逆βは
リニアトランジスタのｈｌの制約を受けずに設定するこ
とができる。しかもＰ−型ウェル領域（１４）は低濃度
であるのでベース幅が大でも高い逆βが得られる。

第３図は本発明による装置におけるリニアトランジスタ
のｈｒｍコントロール範囲を求めるための特性図である
。同図から明らかな如く、本発明ではリニアトランジス
タのｈＦＥとＩＩＬの逆βとを独立して制御しているの
で、ｈＦＥの変化に対してほぼ一定の逆βが得られ、且
つＩＩＬの逆ＶＣＩＩ。

もｈＦＥの変化に対してほぼ一定の値を保っている。従
って従来と同様に逆ＶＣ１゜が満足する範囲を図示ＡＢ
、逆βが満足する範囲を図示ＣＤとすると、逆ｖ　ｃｔ
ｏを満足し且つ逆βを満足する範囲は図示ＸＹの範囲と
従来より極めて広くなる。

具体的には、従来のり、２コシトロール範囲が１５０〜
４００であったのに対し、本発明によれば６０〜８００
前後まで使用可能である。

（ト）発明の詳細 な説明した如く、本発明によればＩＩＬの特性（逆β、
逆ＶＣｔ。）を満足するリニアトランジスタのｈＦＥの
範囲が非常に広くなるので、工程変動等によるばらつき
に強く、製造が容易になり、工程が安定するという利点
を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明を説明するための断面図、第
３図は本発明を説明するための特性図、第４図及び第５
図はそれ−ぞれ従来の装置を説明するための断面図、特
性図である。 主な図番の説明 （１）はＰ型半導体基板、（３）はＮ１型埋込層、（５
ａ）及び（５ｂ）は第１及び第２の島領域、（１１）は
Ｎ１型コレクタ領域、（１３）はＰ型ベースコンタクト
領域、（１４）はＰ−型ウェル領域である。 ス　　　　　　　　　　　　　　琺 第３７ Ｏ 第５図 日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型半導体基板と該基板上に形成した逆導電
   型のエピタキシャル層と前記基板表面に埋込まれた逆導
   電型の埋込層と前記エピタキシャル層を分離して形成し
   た第１及び第２の島領域と前記第１の島領域に形成した
   ベース、エミッタ、コレクタより成る通常のバイポーラ
   トランジスタと前記第２の島領域に形成したラテラルト
   ランジスタと逆方向バーチカルトランジスタより成るＩ
   ＩＬとを具備した半導体集積回路装置において、前記Ｉ
   ＩＬは前記バイポーラトランジスタのエミッタと同時に
   形成した逆導電型のコレクタ領域と前記バイポーラトラ
   ンジスタのベースと同時に形成した一導電型のインジェ
   クタ領域及び前記コレクタ領域を取り囲むように形成し
   たベースコンタクト領域と該ベースコンタクト領域より
   低濃度で少なくとも前記コレクタ領域直下に形成した前
   記ベースコンタクト領域より深く且つ前記埋込層には達
   しない一導電型のウェル領域とを備え、前記バイポーラ
   トランジスタのｈ＿Ｆ＿Ｅと前記ＩＩＬの逆βとを独立
   して制御したことを特徴とする半導体集積回路装置。