JPH05206153A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH05206153A
JPH05206153A JP1132792A JP1132792A JPH05206153A JP H05206153 A JPH05206153 A JP H05206153A JP 1132792 A JP1132792 A JP 1132792A JP 1132792 A JP1132792 A JP 1132792A JP H05206153 A JPH05206153 A JP H05206153A
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Shigeru Kuromiya
茂 黒宮
Tomoyoshi Kushida
知義 櫛田
Chikashige Hoshikawa
周重 星川
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体集積回路装置のサイズを大きくするこ
となく第2導電型層中の2つの第1導電型拡散領域間の
耐圧特性を向上させる。 【構成】P型基板11上にN型のエピタキシャル層12
を設けてなる半導体基板10のエピタキシャル層12を
貫通して基板11面に達するP型の分離拡散領域14に
よって囲まれた所定の素子形成領域R内に、P型のベー
ス領域16およびN型のコレクタ拡散領域18およびエ
ミッタ領域17層を設ける。ベース領域16と分離拡散
領域14の間にてベース領域16を囲むと共にその一部
がコレクタ拡散領域18に重なるようにN型拡散領域で
あるチャネルストッパ領域14を設ける。チャネルスト
ッパ領域15の不純物濃度をエピタキシャル層12の不
純物濃度より高くかつベース領域16の不純物濃度より
低くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、第1導電型の基板上に
第2導電型のエピタキシャル層を設けてなる半導体基板
の同エピタキシャル層を貫通して前記第1導電型の基板
面に達する第1導電型の分離拡散領域によって囲まれた
所定の素子形成領域内に、少なくとも1つの第1導電型
の拡散領域および第2導電型の拡散領域を備えた半導体
装置を設けて構成される半導体集積回路装置に係り、第
2導電型層中の2つの第1導電型拡散領域間の耐圧特性
の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の半導体集積回路装置は、
例えば図6に示すように、 N-エピタキシャル層6にN
+コレクタ領域1 を形成するときに同時に分離拡散領域
2とベース領域3間にN+拡散領域 を設けてチャネルス
トッパ領域4を形成し、基板表面に設けられたフィール
ド酸化膜5上に配設された電極配線(図示しない)によ
り分離拡散領域2とベース領域3間にチャネルが形成さ
れるいわゆる寄生MOS効果を防止している。また、こ
のチャネルストッパ領域4が形成されたことにより、分
離拡散領域2とN-エピタキシャル層6 間に逆バイアス
を加えたときに分離拡散領域2から広がる空乏層Kがベ
ース領域3にまで達するパンチスルー現象を防止する効
果も得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したよ
うにN+チャネルストッパ領域4 を備えた半導体集積回
路装置においては、分離拡散領域2とN-エピタキシャ
ル層6 間に逆バイアスを加えると、図7に示すよう
に、分離拡散領域2とN-エピタキシャル層6 の接合部
分からの空乏層Kの広がり(図7(a))がチャネルス
トッパ領域4で止められ(図7(b))、さらに逆バイ
アスを加えてもチャネルストッパ領域4に阻止されて空
乏層Kは広がらない(図7(c))。従って、分離拡散
領域2と N-エピタキシャル層6との接合部分に電界集
中が生じ、その結果、電界集中部分のアバランシェ耐圧
BVAVが低下することになる。すなわち、分離拡散領域
2と拡散領域3間の耐圧は、チャネルストッパ領域4の
不純物濃度に対して相反する耐圧特性を示すパンチスル
ー耐圧BVPTとアバランシェ耐圧BVAVの内のより低い
方の値によって定められる。この分離拡散領域2と拡散
領域3間の耐圧を高めるために、分離拡散領域2と第2
導電型の拡散領域3間の距離を長くすればよいが、これ
により半導体装置のサイズが大きくなり、その結果、半
導体集積回路装置の微細化および集積度の向上が妨げら
れる。本発明は、上記した問題点を解決しようとするも
ので、半導体集積回路装置のサイズを大きくすることな
く分離拡散領域2と拡散領域3間の耐圧特性の改良され
た半導体集積回路装置を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の構成上の特徴
は、第1導電型の基板に第2導電型のエピタキシャル層
を設けてなる半導体基板の同エピタキシャル層を貫通し
て前記第1導電型の基板面に達する第1導電型の分離拡
散領域によって囲まれた所定の素子形成領域内に、少な
くとも1つの第1導電型の拡散領域および第2導電型の
拡散領域を備えた半導体装置を設け、前記第1導電型の
拡散領域と前記分離拡散領域の間にて同第1導電型の拡
散領域を囲むと共にその一部が前記第2導電型の拡散領
域に重なるように設けられた第2導電型のチャネルスト
ッパ領域を備えた半導体集積回路装置において、前記チ
ャネルストッパ領域の不純物濃度を前記エピタキシャル
層の不純物濃度より高くかつ前記第2導電型の拡散領域
の不純物濃度より低くしたことにある。
【0005】
【発明の作用・効果】以上のように構成した本発明にお
いて、チャネルストッパ領域の濃度をN1 〜N3(ただ
し、 N+コレクタ拡散領域濃度=N1>N2>N3= N-
エピタキシャル層濃度)の範囲で変化させ、かつP+
離拡散領域とP+ベース拡散領域の間隔Lを変化させた
ときのパンチスルー耐圧BVPTとアバランシェ耐圧BV
AVの関係は図2のグラフに示すようになる。すなわち、
パンチスルー耐圧BVPTはチャネルストッパ領域の濃度
の増加により高くなりまたアバランシェ耐圧BVAVはチ
ャネルストッパ領域の濃度の増加により低くなる。パン
チスルー耐圧BVPTに関しては、分離拡散領域とN-
ピタキシャル層間 に逆バイアスを加えた場合に、チャ
ネルストッパ領域濃度の増加により分離拡散領域の接合
部分からの空乏層Kの広がりがチャネルストッパ領域に
よって抑制されることにより耐圧値が増大する。一方、
アバランシェ耐圧BVAVに関しては、チャネルストッパ
領域の不純物濃度の減少により、図3に示すように、空
乏層Kの広がりがチャネルストッパ領域により完全に阻
止されることなくチャネルストッパ領域を越えかつ第1
導電型の拡散領域まで達しない程度に広がるため、N+
チャネルストッパ領域 を設けた場合に比べて分離拡散
領域に対する電界集中が緩和され、したがって分離拡散
領域におけるアバランシェ耐圧BVAVの値が増大する。
【0006】このように、チャネルストッパ領域の濃度
の増減に対し相反する特性を示すパンチスルー耐圧BV
PTとアバランシェ耐圧BVAVとの調和を図ることにより
最適の耐圧を得ることが出来る。すなわち、図2に示す
ように、間隔L=8μmにおける耐圧は、濃度N2=3
×1016cm-3 のとき100Vとなり、従来のチャネ
ルストッパ濃度N1 における耐圧の値66Vに比べて大
幅に増大している。そして、間隔L=8μmは、従来の
チャネルストッパ濃度N1 において耐圧100Vを得る
ために必要な間隔L=19μmに比べて大幅に縮小され
る。
【0007】以上の説明から明らかなように、チャネル
ストッパ領域の濃度をエピタキシャル層の不純物濃度よ
り高くかつ前記第2導電型の拡散領域の不純物濃度より
低い範囲の適正値に定めることにより半導体装置の高耐
圧化と寸法の縮小が実現されるので、高耐圧用集積回路
装置の小型化と高集積度化を可能にする。
【0008】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。図1は、本発明を適用したバイポーラ形集積回路の
一構成部分をなすNPN形バイポーラトランジスタの側
面および平面の断面を模式的に示したものである。この
集積回路は、例えば2〜6ΩcmのP形シリコン半導体
基板11上に例えば約12μm厚さで1.5×1015
-3の濃度のN-型エピタキシャル層12 を設けたシリ
コン半導体基板(以下、シリコン基板という)10を用
いて作成され、以下にその製造工程の概略を示す。
【0009】まず、熱酸化膜13をマスクとしてシリコ
ン基板10の表面から内部にホウ素等の3価の不純物を
導入し、この不純物をエピタキシャル層を貫通してP形
シリコン基板に達するように選択的に拡散させて例えば
1〜3×1019cm-3の濃度のP+分離拡散領域14 を
形成し、この分離拡散領域14によってシリコン基板1
0を複数の素子形成領域Rに分割する。
【0010】つぎに、素子形成領域R内にホウ素等の3
価の不純物を選択的に拡散させて例えば3×1018cm
-3の濃度で深さ3μmのP+ベース領域16 を形成す
る。つぎに、ベース領域16内にリン等の5価の不純物
を拡散させて例えば1×1020cm-3の濃度の N+拡散
領域であるエミッタ領域17を形成し、同時に、リン等
の5価の不純物を拡散させて同一の濃度のN+拡散領域
であるコレクタ拡散領域18を形成する。
【0011】さらに、素子形成領域R内にてエピタキシ
ャル層12内に分離拡散領域14の囲いに沿って枠状に
リン等の5価の不純物を選択的に拡散させ、コレクタ拡
散領域18の一部に重ねて幅2μmのN形拡散領域であ
るチャネルストッパ領域15の囲いを形成する。このチ
ャネルストッパ領域15の不純物濃度Nに関しては後述
する。分離拡散領域14とベース領域16の間隔は約8
μmであり、チャネルストッパ領域15はベース領域1
6と分離拡散領域14の中間に位置することになる。以
上のよう形成された半導体基板10のエミッタ領域1
7,ベース領域16およびコレクタ拡散領域18上の酸
化膜を選択的に除去し、アルミニウム等の導体配線19
を形成して各領域間を電気的に接続することにより、バ
イポーラ型集積回路が形成される。
【0012】ここで、チャネルストッパ領域15の濃度
Nを変化させたときの耐圧値BVCBO の変化を図4に示
す。これによると、チャネルストッパ濃度Nが1.0〜
4.5×1016cm-3の範囲において最も良好な耐圧が
得られることがわかる。ただし、チャネルストッパ濃度
Nが0.75〜15×1016cm-3範囲において本発明
特有の効果を得ることが出来る。また、図2に示すよう
に、チャネルストッパ濃度Nが適正値に定められること
により、分離拡散領域14とベース領域16間の距離を
従来の19μmに比べ約1/2程度に短縮させることが
出来るので集積回路装置の寸法を大幅に削減することが
できる。なお、チャネルストッパ濃度Nが3×1016
-3の際、両者間に形成される寄生MOSのしきい値電
圧は(111)基板において約100V,(100)基
板において約60Vと信頼性上十分な値となっている。
また、MOS型トランジスタとバイポーラトランジスタ
を同一基板に形成するBiCMOS型集積回路におい
て、本発明のチャネルストッパはPMOSの素子分離領
域に用いるチャネルストッパとその濃度が同程度である
ことから同一工程により形成できる。
【0013】なお、上記実施例においては、縦型NPN
バイポーラトランジスタに対するチャネルストッパ領域
の形成の場合に関して説明しているが、図5(a)に示
すように、横型PNPバイポーラトランジスタに対して
本発明を適用することにより、上記したように、集積回
路の高耐圧化とサイズの縮小および集積度を向上させる
ことが出来る。また、PN接合ダイオード等に対し本発
明を適用することもできる。さらに、図5(b)に示す
ように、バイポーラ型集積回路において用いられる拡散
抵抗に対しても、トランジスタ等と同様の条件によりチ
ャネルストッパ領域を設けることもできる。また、上記
実施例において、半導体基板及び各拡散領域の導電型を
反転させて実施してもよく、さらに、シリコン基板の代
わりに化合物半導体基板を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るバイポーラ型シリコン
集積回路の断面およびそのIーI線方向の断面を示す模
式図である。
【図2】チャネルストッパ領域の濃度およびP+分離拡
散領域とP+ベース拡散領域の間隔Lを変化させたとき
のパンチスルー耐圧とアバランシェ耐圧との関係を示す
グラフである。
【図3】同バイポーラ型シリコン集積回路の要部である
チャネルストッパ領域等を示す拡大断面図である。
【図4】チャネルストッパ領域の濃度と耐圧BVCBO
の関係を示すグラフである。
【図5】本発明の変形例である横型バイポーラトランジ
スタおよび拡散抵抗の断面を示す模式図である。
【図6】従来例に係るバイポーラ型シリコン集積回路の
断面を示す模式図である。
【図7】従来技術に係るバイポーラ型シリコン集積回路
の要部であるチャネルストッパ領域等を示す拡大断面図
である。
【符号の説明】
10…半導体基板、12…エピタキシャル層、14…分
離拡散領域、15…チャネルストッパ領域、16…ベー
ス領域、17…エミッタ領域、18…コレクタ拡散領
域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の基板上に第2導電型のエピ
    タキシャル層を設けてなる半導体基板の同エピタキシャ
    ル層を貫通して前記第1導電型の基板面に達する第1導
    電型の分離拡散領域によって囲まれた所定の素子形成領
    域内に、少なくとも1つの第1導電型の拡散領域および
    第2導電型の拡散領域を備えた半導体装置を設け、前記
    第1導電型の拡散領域と前記分離拡散領域の間にて同第
    1導電型の拡散領域を囲むと共にその一部が前記第2導
    電型の拡散領域に重なるように第2導電型の不純物を拡
    散させて形成されたチャネルストッパ領域を設けた半導
    体集積回路装置において、 前記チャネルストッパ領域の不純物濃度を前記エピタキ
    シャル層の不純物濃度より高くかつ前記第2導電型の拡
    散領域の不純物濃度より低くしたことを特徴とする半導
    体集積回路装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6917080B2 (en) * 2002-03-27 2005-07-12 Rohm Co., Ltd. Bipolar transistor and semiconductor device using same
JP2007165370A (ja) * 2005-12-09 2007-06-28 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置及びその製造方法

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