JPS6332259B2 - - Google Patents

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JPS6332259B2
JPS6332259B2 JP55179449A JP17944980A JPS6332259B2 JP S6332259 B2 JPS6332259 B2 JP S6332259B2 JP 55179449 A JP55179449 A JP 55179449A JP 17944980 A JP17944980 A JP 17944980A JP S6332259 B2 JPS6332259 B2 JP S6332259B2
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JP
Japan
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crossover
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transistor
concentration
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JP55179449A
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English (en)
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JPS57102054A (en
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Tsutomu Fujita
Toyoki Takemoto
Tadanaka Yoneda
Haruyasu Yamada
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPS6332259B2 publication Critical patent/JPS6332259B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/60Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of BJTs
    • H10D84/611Combinations of BJTs and one or more of diodes, resistors or capacitors
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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    • H10D84/01Manufacture or treatment
    • H10D84/0112Integrating together multiple components covered by H10D8/00, H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integrating multiple BJTs
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    • H10D84/038Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe
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    • H10D84/65Integrated injection logic
    • H10D84/658Integrated injection logic integrated in combination with analog structures

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体集積回路装置(IC)に関し、
その中でも特に高周波バイポーラトランジスタ
と、半導体層を利用した多層配線素子(以下クロ
スオーバーと呼ぶ)の一体化において、高周波ト
ランジスタの特性を維持しながらクロスオーバー
の信頼性を上げ、かつ、ICの歩留り向上及び速
度の向上を目的とするものである。
ICを製造するに際し、トランジスタや抵抗を
Al等で配線を行なう場合、それらの素子の位置
関係からAl配線が通らないことがある。その場
合クロスオーバーとよばれる拡散層で電気的に接
続を行ない、Al配線とクロスした拡散層で別の
配線を形成する構造を用いる。特にトランジスタ
として高周波トランジスタを使用した場合、高速
化のため寄生容量を小さくする必要がある。この
時Al配線の引き回しを少しでも短かくしたり、
素子を小さくする必要から、上記クロスオーバー
構造が使われることが多い。
第1図Aに、従来における高周波バイポーラト
ランジスタとクロスオーバーの一体化構造を示
す。1′,2′,3′はそれぞれエミツタ、ベース、
コレクタの電極、1aはクロスオーバー用のn+
拡散層、1bは高周波トランジスタのn+エミツ
タ層、2aはクロスオーバー用のp+層、2a′は2
aと1aの深さの差で形成されるp層、2bは高
周波トランジスタのベース、2b′はその活性ベー
ス、3aはクロスオーバーが形成されている島領
域のコンタクト用のn+層、3bは高周波トラン
ジスタのコレクタコンタクト用のn+層、4a,
4bはそれぞれクロスオーバー用の島領域とトラ
ンジスタのコレクタであり、低濃度のn形エピ層
で形成されている。6はp形の分離領域、5は
n+埋込層、7はp形基板、8,9はクロスオー
バーの下層の電極、10はクロスしている上層の
金属配線層で、絶縁物12を介して上層配線10
と下層配線1a,2aが電気的に分離されてい
る。
このような構造においては、1aと1bは同じ
濃度同じ深さのn+層で、2aと2bは同じ濃度
同じ深さのp+層で、3aと3bは同じ濃度同じ
深さのn+層で形成される。
通常高周波トランジスタにおいて活性ベース2
b′の幅は、高周波特性を上げるために、非常に狭
く形成される。例えば第1図Aにおいては、活性
ベース2b′の幅は約0.2μmの厚みになる。その
時、クロスオーバー部分の2a′の厚みも同様に約
0.2μmの厚みになる。このように2a′及び2b′を
狭く形成する時に問題となるのは、エミツタおよ
びこれと同時に形成されるn+層1aが部分的に
深く入つて島領域4a、コレクタ4bまで到達し
て発生するリーク(以下CEリークと呼ぶ)であ
る。
こうしたクロスオーバー部分のリークを第1図
Bに示す。これはn+層1aが部分的に深く入つ
てp+層2cを突き抜けて、n層4aまで到達し
ている図である。このようなCEリークは半導体
層中に存在する結晶欠陥やO.S.F及び重金属類の
凝結などが原因となつて起こる場合が多い。この
ように第1図のクロスオーバー部分の構造は高周
波トランジスタのエミツタ1b及びベース2bと
同じ深さ同じ濃度で形成されているので、CEリ
ークも同様に起こり、集積回路に不良を起こし信
頼性の劣化する原因となる。
すなわち、第1図のクロスオーバー構造におい
て、電極8と電極9間に流れる電流が、CEリー
クのため3aに接続された電極11に流れ出すこ
とになるわけである。このため、8と9間に流れ
る電流値が変化し、このクロスオーバーを使つた
ICが正常に動作しなくなる。特にクロスオーバ
ー部分は、トランジスタのエミツタに比べて面積
が大きいのでそれだけCEリークが起こる可能性
が大きく、ICの歩留りが低下する原因になつて
いる。
本発明はこのような問題の検討に鑑み、クロス
オーバー部分における電流リークを起りにくく
し、一体に集積化される他の高周波トランジスタ
等の素子の性能を維持することのできる半導体集
積回路を提供するものである。
第2図A,B及び第3図をもとに本発明の実施
例を詳細に述べる。
第2図Aに本発明における高周波バイポーラト
ランジスタとクロスオーバー部分の一体化構造を
示す。21′,22′,23′はそれぞれ高周波バ
イポーラトランジスタのエミツタ、ベース、コレ
クタの電極、21aはクロスオーバー用のn+層、
21bは高周波トランジスタのn+エミツタ層、
22aはクロスオーバー用のp+層、22a′と22
aと21aの深さの差で形成されるp層、22b
は高周波トランジスタのベース、22b′はその活
性ベース部分、23aはクロスオーバーが形成さ
れている島領域のコンタクト用のn+層、33b
は高周波トランジスタのコレクタコンタクト用の
n+層、24a,24bはそれぞれクロスオーバ
ー用の島領域、トランジスタのコレクタであり、
低濃度のn形エピタキシヤル層で形成され、26
はp形の分離領域、25はn+埋込層、27はp
形基板、28,29はクロスオーバーの下層の電
極、210はクロスしている上層の金属配線層
で、絶縁物212を介して上層配線210と下層
配線21a,22aが電気的に分離されている。
さらに213は低濃度の深いp-層でクロスオー
バー部分のみに形成されている。このp-層21
3はp+層22aの2倍以上の深さに形成する。
このようにp-層213を付加した場合、第2図
Bに示すごとく、n+層21aが部分的に深く入
つて浅いp+層22aを突き抜けても深いp-層2
13が存在するので、n層24aまでは到達しな
い。このため上記に述べたCEリークは起こらな
い。そして、p+層22aはクロスオーバーのp
形コンタクト部分となる。
また、第2図のクロスオーバーは、導体配線よ
りなる電極28と電極29間に電流が流れるわけ
であるが、この28と29端子の電位よりも、2
11の端子の電位を低くして使用する。つまり
p-層213とn形層24aは逆バイアスされて
いるわけである。このような場合、p-層213
とn形層24aの接合容量が、このクロスオーバ
ーの寄生容量として作用する。この寄生容量が大
きくなるとICの速度をおとす原因になる。しか
しながら本発明によるクロスオーバーは、p-
213とn形層24aで接合容量が形成されるの
で、従来の第1図Aにおけるp+層2aとn形層
4a接合容量に比べて、その容量を著しく小さく
することができる。
例えば接合付近のp-層の濃度は約1×1016
cm3、n形の濃度は1Ω・cmで5.5×1015/cm3であ
るから、この接合容量はp領域とn領域の直列接
続となり、従来のものに比べて約60%に低減出来
る。
従来はn形にp+領域を形成しておりp形の濃
度は約5×1017/cm3となり、容量はn形の濃度で
きまるので大きな値となる。またp+層の深さを
200Ω/口で2μmと深めに形成した場合、p形の
平均濃度は約2.5×1017/cm3となるが、これも5.5
×1015/cm3に比べて大きな値であるので容量はほ
ぼn形の濃度できまる値となり、上記に述べた
p+層0.8μm、200Ω/口の場合と容量はほぼ同じ
で、p-層の場合に比べてやはり容量が大きくな
る。
このように本発明のごとく低濃度の深いp-
を形成すると容量の低減及びCEリーク低減の効
果が大きい。その結果、ICの速度の向上、歩留
りの向上が可能となる。また、第2図の高周波ト
ランジスタは高周波特性を満足させる必要から
p+層22bによつて幅の狭い0.2μm程度のベース
幅の活性ベース22b′を形成することができ、性
能の低下を生じることはない。
以上述べたごとく、本発明の、高周波トランジ
スタとクロスオーバーの一体化構造は、クロスオ
ーバーに深いp-層が形成されているので、CEリ
ークを防ぐことができ、その結果、ICの信頼性
を上げかつ歩留りを向上させることができる。さ
らに、クロスオーバーの寄生容量が従来の60%に
低減され、ICの速度向上につながる。
次に第3図をもとに本発明の第2の実施例につ
いて説明する。
第3図はクロスオーバーCr、高周波トランジ
スタTr、IIL、高抵抗素子Rを一体化した構造断
面図である。ここでクロスオーバー部分と高周波
トランジスタは第2図Aに示したものと同じであ
る。IILにおいて、22I,213Iはインジエ
クタでそれぞれ22Iは22aのp+層と同時に、
213Iは213のp-層と同時に形成する。2
2d,213dは縦型トランジスタのベースであ
り、それぞれ22dは22aのp+層と同時に、
213dは213のp-層と同時に形成される。
23dはIIL縦型トランジスタのコレクタであり、
21bのn+層と同時に形成される。22eは高
抵抗素子のコンタクト用のp+層であり、22b
のp+層と同時に形成される。213eは高抵抗
素子の高シート抵抗領域であり、213のp-
と同時に形成される。他は第2図Aと同じであ
る。
第3図において、IILは縦型トランジスタの活
性ベースが低濃度の深いp-層213dで形成さ
れているので、電流増幅率が高く例えばp+層2
2dで活性ベースを形成したものに比べてその電
流増幅率を約2〜3倍にすることができる。さら
にこのp-層213dは約2μmと深く形成される
ので、その活性ベース213a′の約1μm以上に広
く形成でき、n+層21dの深さが0.1〜0.2μm程
度ばらついても電流増幅率が変動することがなく
その制御性をよくすることが可能になる。また
IIL縦型トランジスタのエミツタとベースの接合
容量は、p-層213dを用いていることにより
従来に比べ約60%に低減できる。このためIILの
速度が上がる。
以上述べたごとく第3図に示した一体化IILは
電流増幅率が高くとれ、その速度向上を満足させ
ることができ、またその制御性もよい。
また第3図における高抵抗素子は、この高抵抗
領域のシート抵抗が約2.5KΩ/口と通常のバイ
ポーラICに比べて約10倍以上と大きいので、高
抵抗を形成した場合その面積が約1/10と小さくな
りICの高密度化に有利となる。またp+層22e
は高濃度領域であるから、電極のオーミツクコン
タクトをとることができる。また23d′,22I′,
21′,22e′はそれぞれの素子の電極である。
以上述べたごとく、浅い高濃度p+層と低濃度
の深いp-層を組合わせることにより高周波トラ
ンジスタとクロスオーバーが容易に一体化でき、
高周波トランジスタの特性を維持しながらクロス
オーバーの信頼性を上げ、かつICの歩留り向上
及び速度の向上を満足することができる。さら
に、IIL、高抵抗素子もその特性を向上させなが
ら同時に一体化することができる。
このように本発明の一体化構造は、信頼性及び
歩留りを向上させながら、個々の素子の特性を十
分上げることが可能であり、最適な一体化ICを
提供するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図Aは従来のクロスオーバー構造と高周波
トランジスタの一体化を示す構造断面図、第1図
Bは浅い拡散でのCEリークを示す断面図、第2
図Aは本発明の一実施例にかかるクロスオーバー
構造と高周波トランジスタの一体化を示す構造断
面図、第2図BはCEリークを防ぐ本発明の構造
断面図、第3図は本発明において高周波トランジ
スタ、クロスオーバー、IIL、高抵抗素子の一体
化構造を示す構造断面図である。 21a……クロスオーバー用n+層、21b…
…エミツタ層、22a……クロスオーバー用p+
層、21b……ベース層、24a,24b……n
層、28,29……電極、210……金属配線、
212……絶縁膜、213……クロスオーバー用
p-層、Tr……高周波トランジスタ。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体層内に形成された高濃度な第1の導電
    形の第1領域と、前記第1領域を含みかつ第1領
    域よりも前記半導体層内に深く形成された第2の
    導電形の第2領域と、前記第1領域を含みかつ前
    記第2領域よりも低濃度で前記半導体層内に深く
    形成された第2導電形の第3領域よりなるクロス
    オーバー構造を備え、第1領域上に絶縁膜を介し
    て第1の導体配線が設置され、この第1の導体配
    線と分離されかつ前記第1、第2領域に接続され
    た第2の導体配線とを形成してなる半導体集積回
    路装置。 2 半導体層に、トランジスタ又はIILを一体化
    してなる特許請求の範囲第1項に記載の半導体集
    積回路装置。
JP55179449A 1980-12-17 1980-12-17 Semiconductor integrated circuit device Granted JPS57102054A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP55179449A JPS57102054A (en) 1980-12-17 1980-12-17 Semiconductor integrated circuit device
DE8181110459T DE3174824D1 (en) 1980-12-17 1981-12-15 Semiconductor integrated circuit
EP81110459A EP0054303B1 (en) 1980-12-17 1981-12-15 Semiconductor integrated circuit
US07/965,967 US5661066A (en) 1980-12-17 1991-04-02 Semiconductor integrated circuit

Applications Claiming Priority (1)

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JP55179449A JPS57102054A (en) 1980-12-17 1980-12-17 Semiconductor integrated circuit device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57102054A JPS57102054A (en) 1982-06-24
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ID=16066045

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