JPH08124935A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】高耐圧型トランジスタの上層電極の電界の影響
による耐圧の低下を防止した高耐圧型のトランジスタを
得る。 【構成】ベース領域２５、エミッタ領域２６、コレクタ
コンタクト領域２７を拡散で形成する。層間絶縁膜３１
を介してコレクタコンタクト領域２７の上を上層の配線
３２ａ、３２ｂが横断する。１層目の電極配線により、
上層の配線３２ａ、３２ｂの下部に拡張電極３３を配置
し、拡張電極３３にはコレクタと同電位を与える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ型ＩＣに組
み込まれる、特に高耐圧型のＮＰＮトランジスタの耐圧
改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、バイポーラ型ＩＣに組み込まれ
るＮＰＮ型のトランジスタを示す平面図、図８は図７の
ＡＡ線断面図である。バイポーラ型ＩＣは、はＰ型半導
体基板１の上に形成したＮ型のエピタキシャル層をＰ＋
分離領域２で接合分離して多数の島領域３を形成し、各
島領域３に個々の回路素子を形成したものである。４は
Ｎ＋型の埋め込み層を示す。

【０００３】ＮＰＮトランジスタは、島領域３の表面に
Ｐ型のベース領域５を形成し、該ベース領域の表面にＮ
＋型のエミッタ領域６を形成し、島領域３をコレクタと
して構成される。７はＮ＋型のコレクタコンタクト領域
である。エピタキシャル層の表面はシリコン酸化膜８で
被覆され、該シリコン酸化膜８を開口したコンタクトホ
ール９を通してアルミ電極が各拡散領域にコンタクトす
る。

【０００４】この例では、ＮＰＮトランジスタを高耐圧
型とする為にいくつかの手段を施してある。そのひとつ
が１層目のアルミ電極によりベース・コレクタ接合の表
面をリング状に覆うベース電極１０ａの形状である。こ
のベース電極１０ａはコレクタ側に延在しており、ベー
ス・コレクタ接合に生じる空乏層がエピタキシャル層表
面でベース領域５側に屈曲して電界集中を起こすことを
防止する役目を果たす。

【０００５】ベース電極１０ａをこのようなリング状に
形成したため、一層目の電極の上に層間絶縁膜１１を形
成し、２層目のアルミ電極から成るベース電極１２ａ、
エミッタ電極１２ｂで他の回路素子との電気接続を行っ
ている。コレクタ電極１０ｃは特に支障がない限り１層
目電極で形成する。もう一つがベース領域５の周囲を取
り囲むコレクタコンタクト領域７である。リング状に囲
むことによって、島領域３表面にＰ型反転層が生じた場
合のベース・分離領域２間の耐圧低下を防止する、いわ
ゆるチャンネルストッパとしての役割を持たせてある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ＮＰＮトランジスタ
は、回路的にエミッタ接地で使用される場合が殆どであ
る。そのため、例えばこのトランジスタに２００Ｖの電
圧を印可したとすると、２層目のエミッタ電極１０ｃか
ら島領域２の表面に対して２００Ｖに相当する電界が加
わることになる。

【０００７】図９を参照して、ＮＰＮトランジスタは動
作状態においてベース・コレクタ接合が逆バイアスされ
るから、ベース・コレクタ接合に生じた空乏層１１が前
記エミッタ電極１２ｂの電界によりエミッタ電極１２ｂ
の下部で伸長され（図示符号１２）、高濃度拡散層であ
るコレクタコンタクト領域７の端部で停止する。同様に
コレクタコンタクト領域７と分離領域２との間の島領域
３表面にも空乏層１１が形成される。

【０００８】図１０はコレクタコンタクト領域７端部で
の電界の分布状態を示す図である。同図を参照して、濃
度的にコレクタコンタクト領域７より外側には空乏層１
２が広がらないので、電界の分布はコレクタコンタクト
領域７の端部で集中することになる。そのためコレクタ
コンタクト領域７の端部で電界集中を起こしてしまい、
例えば電極を配置していない状態で耐圧（ＶCBO）２０
０Ｖのものでも、エミッタ電極１０ｃを延在させたこと
によって１００Ｖ近くにまで低下してしまうという欠点
があった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記従来の課題
に鑑みなされたもので、表面上を低い電位が与えられる
電極が延在し、島領域表面に空乏層の広がりを抑制する
ような高濃度不純物拡散層を具備する場合に、該高濃度
層に電気的に接続され、前記低電位電極とは層間絶縁さ
れ、絶縁膜上に空乏層が広がってくる方向に拡張された
拡張電極を具備することにより、耐圧の低下がない半導
体集積回路装置を提供するものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば、拡張電極がＮ＋型の拡散層よ
りベース側に突出し拡張電極にコレクタと同電位が与え
られるので、拡張電極の下部の島領域表面には上層配線
の電界の影響がない。よって上層配線の影響により伸長
された空乏層はＮ＋型の拡散層まで達しない。

【００１１】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳細に説明する。図１はＮＰＮトランジスタを示す平
面図、図２は図１のＢＢ線断面図である。これらの図に
おいて、Ｐ型のシリコン半導体基板２１の上に気相成長
法によりＮ型のエピタキシャル層を形成し、該エピタキ
シャル層の表面から基板２１まで達するＰ＋型の分離領
域２２を拡散することで複数の島領域２３を形成する。
島領域２３底部の基板２１表面にはＮ＋型の埋め込み層
２４を形成する。

【００１２】島領域２３表面にＰ型不純物を選択拡散す
ることによりＰ型のベース領域２５を形成し、続いてＮ
型不純物を選択拡散することによりベース領域２５の表
面にＮ＋型のエミッタ領域２６を、島領域２３の表面に
はＮ＋型のコレクタコンタクト領域２７を形成する。島
領域２３をコレクタとする。島領域の表面はシリコン酸
化膜２８で被覆され、酸化膜２８を開口したコンタクト
ホール２９を介して各拡散領域に１層目アルミ配線によ
る電極がオーミックコンタクトする。１層目アルミ電極
によるベース電極３０ａはベース領域２５の表面にオー
ミックコンタクトすると共に、ベース・コレクタ接合の
上を覆うようにリング状に形成している。３０ｂは１層
目のエミッタ電極、３０ｃは１層目のコレクタ電極であ
る。

【００１３】１層目アルミ電極の上は層間絶縁膜３１で
被覆され、層間絶縁膜３１を開口したスルーホールを介
して２層目のアルミ電極がコンタクトする。２層目のア
ルミ電極によるエミッタ電極３２ｂはエミッタ電極３０
ｂとコンタクトして層間絶縁膜３１の上を延在する。同
様に２層目のアルミ電極によるベース電極３２ａはベー
ス電極３０ａとコンタクトして層間絶縁膜３１の上を延
在する。

【００１４】コレクタコンタクト領域２７はベース領域
２５の周囲をリング状に囲む。その一部にコレクタ電極
３０ｃがコンタクトする。そして、２層目のエミッタ電
極３２ｂが横断する部分に、１層目電極配線によって拡
張電極３３を形成する。拡張電極３３はシリコン酸化膜
２８のコンタクトホール２９を介してコレクタコンタク
ト領域２７にコンタクトし、シリコン酸化膜２７の上を
ベース領域２５に向かって拡張されている。拡張された
端部は、少なくともＮ＋コレクタコンタクト領域２７の
端よりベース領域２５に接近している。反対側の端も同
様に、分離領域２２に向かって少なくともコレクタコン
タクト領域２７の端より拡張されている。

【００１５】上記ＮＰＮトランジスタには、その動作時
において、エミッタに接地電位（ＧＮＤ）又はその近傍
の電位が、コレクタに電源電位（ＶＣＣ）又はその近傍
の電位が印加される。かかる構成によれば、ベースとエ
ミッタ電極３２ａ、３２ｂの下に拡張電極３３を配置
し、拡張電極３３にはコレクタと同電位を与えるので、
拡張電極３３の下部の島領域２３表面にはコレクタと同
電位の電界が与えられることになり、２層目のベースと
エミッタ電極３２ａ、３２ｂの電界は緩和されることに
なる。

【００１６】図３はエミッタ電極３２ｂの下部を拡大し
た断面図である。トランジスタの動作状態においてベー
スエミッタ接合に形成された空乏層は２層目のエミッタ
電極３２ｂの影響により島領域２３の表面に伸長される
（符号１２）が、前述したとおり拡張電極３３の下部に
はコレクタと同電位の電界が与えられ、エミッタ電極３
２ｂの電界の影響が無くなるので、前記空乏層１２の伸
長は拡張電極３３の端部で止まる。但し、従来のように
高濃度拡散層の存在により伸長が停止するのとは異な
り、電界の強さが変わることにより空乏層１２の伸びが
止まるので、電界集中の度合いは極めて小さい。従っ
て、伸長された空乏層１２による耐圧（ＶＣＢＯ）の低
下がない。

【００１７】図４は本発明の第２の実施例を示す平面図
である。図１の構成において、コレクタ電極３０ｃをコ
レクタコンタクト領域２７に沿うようにリング状に形成
している。よってコレクタ電極３０ｃと拡張電極とが一
体化する。コレクタコンタクト領域２７の全長に渡って
コンタクトさせるか一部でコンタクトさせるかは任意で
ある。ＩＣでは多数の素子を接続する電極配線が縦横に
延在するので、トランジスタの上部を横断する電極配線
はベース、エミッタ電極３２ａ、３２ｂに限られるもの
ではない。本実施例では、空乏層１２の伸長を停止する
コレクタコンタクト領域の全てに拡張電極３３を形成し
たので、トランジスタ上のどこに配線を配置しても良
い。

【００１８】図５は本発明の第３の実施例を示す平面図
である。コレクタコンタクト領域２７にチャンネルスト
ッパとしての機能を持たせない場合である。また、ベー
ス電極３２ａとエミッタ電極３２ｂ以外の低電位の電極
３４がトランジスタ上を横断する場合を示している。コ
レクタコンタクト領域２７の全体を覆うようにして拡張
電極３３をコレクタ電極３０ｃと一体化させて形成して
いる。トランジスタの上部を横断する電極３４の配置に
よって拡張電極３３を形成するので、図１の構成よりは
パターンサイズを小さくできる。

【００１９】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明によれば上
部配線電界の影響によって伸長された空乏層１２を拡張
電極３３の電界によりコレクタコンタクト領域２７まで
達しないように形成したので、トランジスタの耐圧（Ｖ
ＣＢＯ）の低下を防止できるという効果を有する。ま
た、トランジスタの上部の任意の位置に上層の配線を配
置できるので、レイアウトの自由度が増すという効果を
も有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を説明するための平面図である。

【図２】図１のＢＢ線断面図である。

【図３】図２の拡大断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例を説明するための平面図
である。

【図５】本発明の第３の実施例を説明するための平面図
である。

【図６】図５のＣＣ線断面図である。

【図７】従来例を説明するための断面図である。

【図８】図７のＡＡ線断面図である。

【図９】従来例を説明するための拡大断面図である。

【図１０】従来例を説明するための拡大断面図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一導電型の半導体基板と、該基板の上に
   形成した逆導電型のエピタキシャル層と、該エピタキシ
   ャル層を分離して多数の島領域を形成する一導電型の分
   離領域と、前記島領域の表面に形成した前記島領域との
   間で空乏層を形成する一導電型の拡散領域と、前記島領
   域の表面に前記一導電型拡散領域とは離して形成した逆
   導電型の高濃度拡散領域と、前記高濃度拡散領域の上を
   横断し前記島領域に与えられる電位より低い電位が与え
   られる電極配線とを具備する半導体集積回路装置におい
   て、 前記電極配線の下部に、前記高濃度拡散領域の表面にオ
   ーミックコンタクトし、絶縁膜上を延在して前記一導電
   型拡散領域に向かって拡張され且つ前記電極配線とは層
   間絶縁された拡張電極を具備することを特徴とする半導
   体集積回路装置。
2. 【請求項２】 一導電型の半導体基板と、該基板の上に
   形成した逆導電型のエピタキシャル層と、該エピタキシ
   ャル層を分離して多数の島領域を形成する一導電型の分
   離領域と、前記島領域をコレクタとし前記島領域の表面
   に形成した一導電型のベース領域と、該ベース領域の表
   面に形成した逆導電型のエミッタ領域と、前記島領域の
   表面に前記ベース領域とは離して形成した逆導電型のコ
   ンタクト領域と、前記コンタクト領域の上を横断し前記
   コレクタに与えられる電位より低い電位が与えられる電
   極配線とを具備する半導体集積回路装置において、 前記電極配線の下部に、前記コンタクト領域の表面にオ
   ーミックコンタクトし、絶縁膜上を延在して前記ベース
   領域に向かって拡張され且つ前記電極配線とは層間絶縁
   された拡張電極を具備することを特徴とする半導体集積
   回路装置。
3. 【請求項３】前記拡張電極がコレクタ電極を兼ねること
   を特徴とする請求項２記載の半導体集積回路装置。
4. 【請求項４】前記コレクタコンタクト領域が前記ベース
   領域の全周を囲み前記拡張電極が前記コレクタコンタク
   ト領域に沿って前記ベース領域を囲むことを特徴とする
   請求項３記載の半導体集積回路装置。
5. 【請求項５】前記拡張電極が単独で独立していることを
   特徴とする請求項２記載の半導体集積回路装置。