JPH0431189B2 - - Google Patents
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- JPH0431189B2 JPH0431189B2 JP61002214A JP221486A JPH0431189B2 JP H0431189 B2 JPH0431189 B2 JP H0431189B2 JP 61002214 A JP61002214 A JP 61002214A JP 221486 A JP221486 A JP 221486A JP H0431189 B2 JPH0431189 B2 JP H0431189B2
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- vertical transistor
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- layer
- collector
- transistor
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
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- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は余り耐圧を必要とせず低消費電力で
高速動作をするI2L(Integrated In−jection
Logic)と高耐圧を必要とする通常のバイポーラ
トランジスタとを集積してなる半導体装置の製造
方法に関する。[Detailed Description of the Invention] This invention is an integrated injection system (I 2 L) that does not require much withstand voltage and operates at high speed with low power consumption.
Logic) and a normal bipolar transistor that requires high breakdown voltage.
I2Lは、信号出力端領域となるコレクタ領域を
半導体基板表面に設ける逆構造のバーテイカルト
ランジスタと、コレクタ領域、ベース領域をそれ
ぞれ上記バーテイカルトランジスタのベース領
域、エミツタ領域と共有するこれと相補型のラテ
ラルトランジスタとから構成される。I2Lは素子
間分離を必要としない点で高密度化が可能で、か
つ低消費電力動作をする論理素子として注目され
ている。 I 2 L is a vertical transistor with an inverted structure in which the collector region, which is the signal output end region, is provided on the surface of the semiconductor substrate, and is complementary to this in which the collector region and base region are shared with the base region and emitter region of the above vertical transistor, respectively. It consists of a type of lateral transistor. I 2 L is attracting attention as a logic element that allows high density operation because it does not require isolation between elements, and operates with low power consumption.
また、I2Lは通常のバイポーラトランジスタと
共に同一半導体基板上に容易に集積することがで
きるという利点も有する。 I 2 L also has the advantage that it can be easily integrated on the same semiconductor substrate with ordinary bipolar transistors.
ところで、I2Lと通常のバイポーラトランジス
タとを同一基板上に同一製造工程で集積する場
合、I2L部の逆構造バーテイカルトランジスタの
電流増幅率を大きくしてI2Lの高速性を保とうと
すると、バイポーラトランジスタの耐圧が非常に
小さいものとなり、逆にバイポーラトランジスタ
の耐圧を大きくしようとするとI2Lの高速性が損
われる、という問題がある。この問題を解決する
手段として従来より既にいくつか提案されている
が、未だ十分なものはないのが現状である。 By the way, when I 2 L and a normal bipolar transistor are integrated on the same substrate in the same manufacturing process, the current amplification factor of the reverse structure vertical transistor in the I 2 L part must be increased to maintain the high speed of I 2 L. If this happens, the breakdown voltage of the bipolar transistor becomes extremely low, and conversely, if the breakdown voltage of the bipolar transistor is increased, there is a problem in that the high-speed performance of I 2 L will be impaired. Several methods have been proposed to solve this problem, but at present none are sufficient.
この発明は上記した点に鑑みてなされたもの
で、I2Lと通常のバイポーラトランジスタとをそ
れぞれの特性を損うことなく集積可能な半導体装
置の製造方法を提供するものである。 The present invention has been made in view of the above-mentioned points, and provides a method for manufacturing a semiconductor device in which I 2 L and a normal bipolar transistor can be integrated without impairing their respective characteristics.
即ち、この発明は逆構造の第1のバーテイカル
トランジスタを有するI2Lと通常のバイポーラト
ランジスタである第2のバーテイカルトランジス
タとを集積してなる半導体装置において、第1の
バーテイカルトランジスタのベース領域のうち少
くともコレクタ領域直下を低濃度層として深く形
成し、コレクタ領域を取り囲む部分および第2の
バーテイカルトランジスタのベース領域を比較的
濃度として浅く形成し、且つ前記第1のバーテイ
カルトランジスタのコレクタ領域と第2のバーテ
イカルトランジスタのエミツタ領域とを同時に形
成し、製造工程を簡略化すると共に高速動作,高
耐圧化を可能としたことを特徴としている。 That is, the present invention provides a semiconductor device that integrates an I 2 L having a first vertical transistor with an inverse structure and a second vertical transistor that is a normal bipolar transistor. At least a region immediately below the collector region is formed deeply as a low concentration layer, a portion surrounding the collector region and a base region of the second vertical transistor are formed with a relatively shallow concentration, and The collector region and the emitter region of the second vertical transistor are formed at the same time, which simplifies the manufacturing process and enables high-speed operation and high breakdown voltage.
以下図面を参照してこの発明の実施例を説明す
る。第1図a〜eは一実施例の製造工程を示すも
ので、論理素子として逆構造のnpnバーテイカル
トランジスタ(第1のバーテイカルトランジス
タ)とpnpラテラルトランジスタを有するI2Lを、
また第2のバーテイカルトランジスタとして通常
のnpnバイポーラトランジスタを集積した例であ
る。これを製造工程に従つて説明すると、p-−Si
基板1のI2L部およびバイポーラトランジスタ部
にn+層21,22を拡散形成した後、全面にn層を
エピタキシヤル成長させるa。次にこの基板表面
を全面酸化し、所定の拡大窓を開けて、素子分離
用のp+層4、I2L部の接地端となるn+層5、バイ
ポーラトランジスタ部のコレクタ取り出し用の
n+層6を拡散形成し、更にI2L部のコレクタ領域
直下の活性ベース領域にイオン注入を行つてp-
層71,72を形成しておくb。次いで、高温の熱
工程を所定時間加えることで、p+層4はp-−Si
基板1に達するように、n+層5,6はそれぞれ
n+層21,22に達するように、かつp-層71,72
はシート抵抗3000〜5000Ω/□、拡散深さ3〜
3.5μm程度の低濃度層になるようにするc。この
とき、n+層21,22もn層3内に浮き上つてp-層
71,72がn+層21に接するようにする。続いて、
I2L部のインジエクタ用Pnpラテラルトランジス
タのエミツタ領域となるp層8、ラテラルトラン
ジスタのコレクタ領域、即ちインバータ用逆構造
npnバーテイカルトランジスタのコレクタ領域を
取り囲むベース領域部となるp層9およびバイポ
ーラトランジスタのベース領域となるp層10
を、例えばボロンのイオン注入と拡散を用いてシ
ート抵抗80〜180Ω/□、拡散深さ約2μmとなる
ように比較的高濃度同時に形成するd。その後、
I2L部の出力端領域、即ち逆構造バーテイカルト
ランジスタのコレクタ領域となるn+層111,1
12およびバイポーラトランジスタのエミツタ領
域となる。n+層12を同時拡散により深さ1.3〜
2.0μm程度に形成し、最後にAlの蒸着、パターニ
ングにより、I2L部の信号入力端電極IN、信号出
力端電極OUT1,OUT2、接地電極GND、外部電
源印加電極+VEEおよびバイポーラトランジスタ
のエミツタ電極E、ベース電極B、コレクタ電極
Cをそれぞれ形成するe。なお、n+層111,1
12とn+層12を同時に拡散したにもかかわらず、
それぞれのベース領域濃度の違いにより拡散深さ
が異なり、例えば前者が約1.7μmのとき後者が約
1.4μmとなる。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. Figures 1a to 1e show the manufacturing process of one embodiment, in which an I 2 L having an inversely structured npn vertical transistor (first vertical transistor) and pnp lateral transistor is used as a logic element.
This is also an example in which a normal npn bipolar transistor is integrated as the second vertical transistor. To explain this according to the manufacturing process, p - −Si
After forming the n + layers 2 1 and 2 2 by diffusion in the I 2 L portion and the bipolar transistor portion of the substrate 1, the n layer is epitaxially grown on the entire surface. Next, the entire surface of this substrate is oxidized, a predetermined enlarged window is opened, and a p + layer 4 for element isolation, an n + layer 5 that becomes the grounding end of the I 2 L section, and a layer for extracting the collector of the bipolar transistor section are removed.
An n + layer 6 is formed by diffusion, and ions are implanted into the active base region directly under the collector region of the I 2 L portion .
Form layers 7 1 and 7 2 in advance.b. Next, by applying a high-temperature thermal process for a predetermined time, the p + layer 4 becomes p - -Si
In order to reach the substrate 1, the n + layers 5 and 6 are respectively
n + layers 2 1 , 2 2 and p - layers 7 1 , 7 2
is sheet resistance 3000~5000Ω/□, diffusion depth 3~
Make it a low concentration layer of about 3.5μmc. At this time, the n + layers 2 1 and 2 2 also float up into the n layer 3 so that the p − layers 7 1 and 7 2 are in contact with the n + layer 2 1 . continue,
The p layer 8 which becomes the emitter region of the Pnp lateral transistor for the injector in the I 2 L part, the collector region of the lateral transistor, that is, the reverse structure for the inverter
A p-layer 9 serving as a base region surrounding the collector region of the npn vertical transistor and a p-layer 10 serving as the base region of the bipolar transistor.
For example, by using boron ion implantation and diffusion, a relatively high concentration is simultaneously formed so that the sheet resistance is 80 to 180 Ω/□ and the diffusion depth is about 2 μm. after that,
The n + layer 11 1 , 1 serves as the output end region of the I 2 L section, that is, the collector region of the inverted vertical transistor.
1 2 and becomes the emitter region of the bipolar transistor. Depth 1.3 ~ by simultaneous diffusion of n + layer 12
Formed to a thickness of approximately 2.0 μm, and finally by vapor deposition and patterning of Al, the signal input end electrode IN, signal output end electrode OUT 1 , OUT 2 , ground electrode GND, external power application electrode +V EE and bipolar transistor of the I 2 L section are formed. form an emitter electrode E, a base electrode B, and a collector electrode C, respectively. Note that the n + layer 11 1 , 1
1 2 and n + layer 12 at the same time,
The diffusion depth differs depending on the concentration of each base region. For example, when the former is about 1.7 μm, the latter is about 1.7 μm.
It becomes 1.4μm.
このようにして得られた装置では、I2L部のイ
ンバータ用逆構造npnバーテイカルトランジスタ
は、コレクタ直下の活性ベース領域を低濃度層と
したことにより、ベース幅が1〜2μmあつても
電流増幅率は十分大きく取れ、かつこの活性ベー
ス領域の低濃度層をn+層21に接するように深く
したことおよび活性ベース領域を取りまくように
比較的高濃度の外部ベース領域を設けたことによ
り高速動作が可能となり、また、1個のI2Lゲー
トで多くのフアンアウトをとることが可能とな
る。また、バイポーラトランジスタ部をみると、
このnpnバーテイカルトランジスタのベース領域
はn+層22まで1〜1.5μmのn層3を残している
ため、コレクタ・エミツタ間の高耐圧が確保され
る。更に、I2L部とバイポーラトランジスタ部の
ベース濃度の違いにより、I2L部のコレクタ領域
拡散よりバイポーラトランジスタ部のエミツタ領
域拡散の方が浅くなることは、バイポーラトラン
ジスタ部のベース領域拡散をより浅くできること
を意味しており、バイポーラトランジスタの耐圧
を一層高くする上で有利である。 In the device obtained in this way, the inverted structure npn vertical transistor for the inverter in the I 2 L part has a low concentration layer in the active base region directly under the collector, so that even if the base width is 1 to 2 μm, there is no current. The amplification factor is sufficiently large, and the low concentration layer in the active base region is made deep so as to be in contact with the n + layer 2 1 , and a relatively high concentration external base region is provided surrounding the active base region. High-speed operation is possible, and a large fanout can be achieved with one I 2 L gate. Also, looking at the bipolar transistor section,
Since the base region of this npn vertical transistor leaves the n layer 3 of 1 to 1.5 μm up to the n + layer 2 2 , a high breakdown voltage between the collector and the emitter is ensured. Furthermore, due to the difference in base concentration between the I 2 L section and the bipolar transistor section, the emitter region diffusion of the bipolar transistor section is shallower than the collector region diffusion of the I 2 L section. This means that it can be made shallow, which is advantageous in further increasing the withstand voltage of the bipolar transistor.
第2図はこの発明の別の実施例を第1図eに対
応させて示したものである。第1図eと相対応す
る部分には同一符号を付して詳細な説明を省く。
この実施例はI2L部の低濃度ベース領域であるp-
層7′をコレクタ直下のみでなく、ベース領域全
体に拡散形成し、その拡散端はn+層21に接する
ようにすると共に、p-層7′の上から再度比較適
高濃度でコレクタ領域をとり囲むp層9をバイポ
ーラトランジスタ部のベース領域となるp層10
と同時にp-層7′より浅く拡散形成したものであ
る。この実施例では、先の実施例と比較して、
I2L部の高濃度ベース領域であるp層9の下にn
層3を残すことがなくなるため、I2L部のエミツ
タ領域でのキヤリア蓄積が減少し、I2Lをより高
速で動作させることができる。 FIG. 2 shows another embodiment of the invention, corresponding to FIG. 1e. Portions corresponding to those in FIG. 1e are designated by the same reference numerals and detailed explanations will be omitted.
In this example, p − is the low concentration base region of the I 2 L part.
The layer 7' is diffused not only directly under the collector but also over the entire base region, with its diffusion end in contact with the n + layer 21 , and the layer 7' is formed again in the collector region from above the p - layer 7' at a relatively high concentration. The p layer 9 surrounding the p layer 10 serves as the base region of the bipolar transistor section.
At the same time, it is formed by diffusion to be shallower than the p - layer 7'. In this example, compared to the previous example,
There is an n
Since layer 3 is not left behind, carrier accumulation in the emitter region of the I 2 L portion is reduced, and I 2 L can be operated at higher speed.
以上詳細に説明したように、この発明によれ
ば、高速動作が可能で十分なフアンアウトをとれ
る論理素子I2Lと高耐圧を要するバイポーラトラ
ンジスタとをそれぞれの特性を損うことなく集積
した各種論理回路構成に有用な半導体装置の製造
方法を提供することができる。 As explained in detail above, according to the present invention, various types of logic elements I 2 L capable of high-speed operation and sufficient fan-out and bipolar transistors requiring high breakdown voltage are integrated without impairing their respective characteristics. A method for manufacturing a semiconductor device useful for logic circuit configuration can be provided.
第1図a〜eはこの発明の一実施例の製造工程
を示す図、第2図は別の実施例を第1図eに対応
させて示す図である。
1…p-−Si基、21,22…n+層、3…n層、4…
p+層(素子分離用)、5…n+層(接地用)、6…
n+層(コレクタ取出し用)、71,72,7′…p-層
(低濃度ベース領域)、8…p層(インジエクタの
エミツタ領域)、9…p層(高濃度ベース領域)、
10…(高濃度ベース領域)、111,112…n+
層(コレクタ領域)、12…n+層(エミツタ領
域)。
1A to 1E are diagrams showing the manufacturing process of one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing another embodiment corresponding to FIG. 1E. 1... p - -Si group, 2 1 , 2 2 ... n + layer, 3... n layer, 4...
p + layer (for element isolation), 5...n + layer (for grounding), 6...
n + layer (for collector extraction), 7 1 , 7 2 , 7'... p - layer (low concentration base region), 8... p layer (injector emitter region), 9... p layer (high concentration base region),
10...(high concentration base region), 11 1 , 11 2 ...n +
layer (collector region), 12...n + layer (emitter region).
Claims (1)
基板表面に設ける逆構造の第1のバーテイカルト
ランジスタと、コレクタおよびベース領域をそれ
ぞれ前記第1のバーテイカルトランジスタのベー
スおよびエミツタ領域と共有する第1のバーテイ
カルトランジスタと相補型のトランジスタとから
なる論理素子を、エミツタ領域を半導体基板表面
に設ける第2のバーテイカルトランジスタと共に
同一半導体基板に集積してなる半導体装置を製造
するに際し、第1導電型基体上に夫々前記第1の
バーテイカルトランジスタのエミツタ、第2のバ
ーテイカルトランジスタのコレクタとなる第2導
電型の埋込み層を介して第2導電型の低濃度層を
設けて半導体基板を形成する工程と、前記第1の
バーテイカルトランジスタの少なくともコレクタ
領域位置に第1導電型の低濃度層を深く形成して
前記埋込み層に達する活性ベース領域を形成する
工程と、第1導電型の高濃度層を浅く選択形成し
て前記第1のバーテイカルトランジスタのコレク
タ領域を囲む外部ベース領域および前記第2のバ
ーテイカルトランジスタのベース領域を形成する
工程と、前記第1のバーテイカルトランジスタの
第2導電型のコレクタ領域と前記第2のバーテイ
カルトランジスタの第2導電型のエミツタ領域を
同時に形成する工程とを備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。1. A first vertical transistor having an inverse structure in which a collector region serving as a signal output end region is provided on the surface of a semiconductor substrate, and a first vertical transistor having a collector and a base region respectively shared with the base and emitter regions of the first vertical transistor When manufacturing a semiconductor device in which a logic element consisting of a vertical transistor and a complementary transistor is integrated on the same semiconductor substrate together with a second vertical transistor whose emitter region is provided on the surface of the semiconductor substrate, forming a semiconductor substrate by providing a low concentration layer of a second conductivity type thereon via a buried layer of a second conductivity type which becomes the emitter of the first vertical transistor and the collector of the second vertical transistor, respectively; forming a low concentration layer of a first conductivity type deeply in at least a collector region position of the first vertical transistor to form an active base region reaching the buried layer; and a high concentration layer of a first conductivity type. forming an external base region surrounding the collector region of the first vertical transistor and a base region of the second vertical transistor; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of simultaneously forming a collector region of the second vertical transistor and an emitter region of the second conductivity type of the second vertical transistor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002214A JPS61263150A (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002214A JPS61263150A (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | Manufacture of semiconductor device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3669777A Division JPS53121587A (en) | 1977-03-31 | 1977-03-31 | Semiconductor device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61263150A JPS61263150A (en) | 1986-11-21 |
| JPH0431189B2 true JPH0431189B2 (en) | 1992-05-25 |
Family
ID=11523100
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002214A Granted JPS61263150A (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61263150A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06105762B2 (en) * | 1989-04-20 | 1994-12-21 | 三洋電機株式会社 | Method for manufacturing semiconductor device |
Family Cites Families (3)
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|---|---|---|---|---|
| US4199775A (en) * | 1974-09-03 | 1980-04-22 | Bell Telephone Laboratories, Incorporated | Integrated circuit and method for fabrication thereof |
| JPS52104083A (en) * | 1976-02-27 | 1977-09-01 | Toshiba Corp | Semiconductor unit |
| US4137109A (en) * | 1976-04-12 | 1979-01-30 | Texas Instruments Incorporated | Selective diffusion and etching method for isolation of integrated logic circuit |
-
1986
- 1986-01-10 JP JP61002214A patent/JPS61263150A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61263150A (en) | 1986-11-21 |
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