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JPS6060753A - semiconductor equipment - Google Patents

semiconductor equipment

Info

Publication number
JPS6060753A
JPS6060753A JP58169657A JP16965783A JPS6060753A JP S6060753 A JPS6060753 A JP S6060753A JP 58169657 A JP58169657 A JP 58169657A JP 16965783 A JP16965783 A JP 16965783A JP S6060753 A JPS6060753 A JP S6060753A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
transistor
base
emitter
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58169657A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Okada
裕幸 岡田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electronics Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electronics Corp
Priority to JP58169657A priority Critical patent/JPS6060753A/en
Publication of JPS6060753A publication Critical patent/JPS6060753A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H10D84/40Integrated 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 H10D12/00 or H10D30/00 with at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of IGFETs with BJTs
    • H10D84/401Combinations of FETs or IGBTs with BJTs
    • H10D84/403Combinations of FETs or IGBTs with BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors
    • H10D84/406Combinations of FETs or IGBTs with vertical BJTs and with one or more of diodes, resistors or capacitors

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To increase withstanding voltage without augmenting the area of a substrate by integrally forming an MOS type transistor for increasing withstanding voltage to a planar type transistor. CONSTITUTION:An MOS type transistor 4 is formed integrally between a base and an emitter for a transistor 3 in order to increase the withstanding voltage of a planar type trasistor 3. That is, the planar type transistor 3 is formed by a base region 13, an emitter region 14 and a collector region 12 while a region 15 having the same conduction type as the base region 13 is formed in the collector region 12 as being separated from the base region. A gate oxide film 17 and a gate electrode 18 are formed between the region 15 and the base region 13, thus forming the MOS type transistor 4. The region 15 and the emitter region 14 are connected mutually.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ブレーナ形トランジスタ、特に、その高耐圧
化を実現するだめの構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a brainer type transistor, and more particularly to a structure for realizing a high breakdown voltage thereof.

従来例の構成とその問題点 プレーナ形トランジスタは、バイポーラ形半導体集積回
路(以下単にICと記す)の中心となる回路要素であり
、高耐圧ICの実現のためには、プレーナ形トランジス
タの高耐圧化が必要である。
Conventional configurations and their problems Planar transistors are the core circuit elements of bipolar semiconductor integrated circuits (hereinafter simply referred to as ICs). It is necessary to

ところで、現在のICの基本となる製造プロセスは、n
pn 形プレーナプロセスであり、p形シリコン基体上
に形成したn形エピタキシャル層を島状に分離し、この
中へ周知のプレーナプロセスを採用してトランジスタ、
抵抗あるいはダイオードなどの回路要素の作り込みがな
されている。
By the way, the manufacturing process that is the basis of current ICs is n
This is a p-n type planar process, in which an n-type epitaxial layer formed on a p-type silicon substrate is separated into islands, and transistors,
Circuit elements such as resistors and diodes are built in.

このICの耐圧を決定するトランジスタの耐圧を高める
にあたり、通常は、n形エピタキシャル層の不純物濃度
を低くするとともに厚みを増大させ、コレクタとなるn
形エピタキシャル層内へ空乏層が十分に広がるようにし
た構造上の配慮が拡われている。この構造とするならば
、トランジスタの絶縁分離領域を形成するだめの不純物
拡散処理に長い時間を要すること、厚いn形エピタキシ
ャル層を貫通しうる拡散長が長い絶縁分離領域を形成し
た場合、拡散窓の端縁部からの横方向の広がりが増し、
この絶縁分離領域によって占拠される面積が増すところ
となり、ICの面積が増大するととなどコストの高騰を
招く不都合が生じる。このような不都合の発生を防ぎ、
ICの高耐圧化をはかるため、第1図で示すようにトラ
ンジスタ1のコレクタエミッタ間にトランジスタ2のコ
レクタエミッタ回路を接続し、トランジスタ1がしゃ断
時にトランジスタ2を導通状態とするようにした回路面
からの対応策が提案されるに至っている。
In order to increase the breakdown voltage of the transistor, which determines the breakdown voltage of this IC, the impurity concentration of the n-type epitaxial layer is usually lowered and the thickness is increased to increase the thickness of the n-type epitaxial layer.
Increasingly, structural considerations have been made to ensure that the depletion layer extends sufficiently into the epitaxial layer. If this structure is adopted, it will take a long time for the impurity diffusion process to form the isolation region of the transistor, and if the isolation region is formed with a long diffusion length that can penetrate a thick n-type epitaxial layer, the diffusion window The lateral spread from the edge increases,
The area occupied by this insulating isolation region increases, resulting in disadvantages such as an increase in the area of the IC and a rise in cost. To prevent such inconvenience from occurring,
In order to increase the breakdown voltage of the IC, the collector-emitter circuit of transistor 2 is connected between the collector and emitter of transistor 1, as shown in Figure 1, so that when transistor 1 is cut off, transistor 2 is turned on. Countermeasures have been proposed.

この方法は、一般的な構造のプレーナ形npn)ランジ
スタのエミッタ開放のコレクタベース間耐圧(BvcB
O) とベース開放のコレクタ端子ッただし、nは接合
で決まる定数 の関係があり、また、ベースエミッタ間の抵抗が小さい
と、ベースエミッタ間に抵抗を接続したときのコレクタ
エミッタ間耐圧BvcERがBvcB。
This method is based on the collector-base breakdown voltage (BvcB
O) and the collector terminal with the base open. However, there is a relationship between n and a constant determined by the junction. Also, if the resistance between the base and emitter is small, the collector-emitter breakdown voltage BvcER when a resistor is connected between the base and emitter will be BvcB. .

に近づく性質を利用している。す々ゎち、図示する回路
で、トランジスタ1がしゃ断状態にあるとキ、トランジ
スタ2を導通させると、トランジスタ1のベースエミッ
タ間の抵抗が減少するため、トランジスタ1のコレクタ
エミッタ間耐圧BvcREがコレクタベース間耐圧Bv
cBOに近づく。したがって、コレクタ端子の耐圧は、
トランジスタ2がない場合にBvcEo であったもの
が、トランジスタ2の付加によりBVcBOへと増大す
る。
It takes advantage of the property that it approaches . In the circuit shown in the figure, when transistor 1 is in a cut-off state, when transistor 2 is turned on, the resistance between the base and emitter of transistor 1 decreases, so that the collector-emitter breakdown voltage BvcRE of transistor 1 becomes collector-emitter. Base-to-base breakdown voltage Bv
Approach cBO. Therefore, the withstand voltage of the collector terminal is
What would be BvcEo without transistor 2 increases to BVcBO with the addition of transistor 2.

ところで、このような回路をIC化するためには、トラ
ンジスタ1と2を独立させてIC内へ作り込まねばなら
ず、トランジスタ2によって占拠される基板面積分だけ
ICの面積が増大すること、さらに、トランジスタ2を
トランジスタ1のしゃ断時に飽和動作させるため、回路
の消費電力が増力nすることなどの問題が派生する。
By the way, in order to incorporate such a circuit into an IC, transistors 1 and 2 must be built independently into the IC, which increases the area of the IC by the substrate area occupied by transistor 2. Since the transistor 2 operates in saturation when the transistor 1 is cut off, problems such as an increase in the power consumption of the circuit arise.

発明の目的 本発明は、プレーナ形トランジスタの高耐圧化をはかる
にあたり、半導体基板面積の増加を必要最小限度に抑え
ることができ、しかも、動作時の電力消費を低く抑える
こXができる構造を具備した半導体装置の提供を目的と
するものである。
Purpose of the Invention The present invention has a structure that can suppress an increase in semiconductor substrate area to the necessary minimum and furthermore can keep power consumption low during operation in order to increase the withstand voltage of a planar transistor. The purpose of the present invention is to provide a semiconductor device with improved performance.

発明の構成 本発明にかかる半導体装置は、プレーナ形トランジスタ
の中にMO8形トランジスタを一体的に作り込むととも
に、両者を相互接続したものであり、プレーす形トラン
ジスタのコレクタ領域内にベース領域と離間させて同ベ
ース領域と同一導電形の領域が形成され、さらに、同領
域とベース領域間のコレクタ領域部分の表面上にゲート
酸化膜およびゲート電極が形成されるとともに、前記ベ
ース領域と離間させて形成された領域と5工ミツタ領域
間が相互接続れ、コレクタ、ベース、エミッタおよびゲ
ートの4端子を具備する構造のものである。この構造に
よれば、MO8形トランジスタの作り込みのためにプレ
ーナ形トランジスタのコレクタ面積をわずかに増加させ
るだけでよく、基板面積の増加を必要最少限の値に抑え
ることができる。寸だ、MOS )ランジスタをプレー
ナ形トランジスタのしゃ断時に導通させるならば、第1
図で示した回路と同等の回路動作が実行される。
Structure of the Invention A semiconductor device according to the present invention is such that an MO8 type transistor is integrally formed in a planar type transistor, and the two are interconnected. A region having the same conductivity type as the base region is formed, and a gate oxide film and a gate electrode are formed on the surface of the collector region between the region and the base region, and are spaced apart from the base region. The formed region and the five-layer semiconductor region are interconnected, and the structure has four terminals: a collector, a base, an emitter, and a gate. According to this structure, it is only necessary to slightly increase the collector area of the planar transistor in order to fabricate the MO8 transistor, and the increase in the substrate area can be suppressed to the minimum necessary value. MOS) If the transistor is made conductive when the planar transistor is cut off, the first
A circuit operation equivalent to that shown in the figure is performed.

実施例の説明 以下に図面を参照して本発明の半導体装置について詳し
く説明する。
DESCRIPTION OF EMBODIMENTS The semiconductor device of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第2図は、本発明の半導体装置の等価回路図であり、出
力段を構成するプレーナ形トランジスタ3のベースエミ
ッタ間にMO3O3形ンジスタ4のドレインソース回路
が接続され、コレクタ端子5、ベース端子6、エミッタ
端子7およびゲート端子8の4端子を備えた構成となっ
ている。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the semiconductor device of the present invention, in which a drain source circuit of an MO3O3 type transistor 4 is connected between the base and emitter of a planar type transistor 3 constituting an output stage, and a collector terminal 5 and a base terminal 6. , an emitter terminal 7 and a gate terminal 8.

第3図は、第2図で示す等何回路を実現する半導体装置
を作り込んだICの断面構造を示す図であり、p形シリ
コン基板9、n+形埋込領域10゜p+形絶縁分離領域
11、n形エピタキシャル島領域12、p形ベース領域
13およびn+形エミッタ領域14で構成されるnpn
 トランジスタ構造はバイポーラICの代表的なトラン
ジスタ構造である。
FIG. 3 is a diagram showing a cross-sectional structure of an IC incorporating a semiconductor device that realizes the circuit shown in FIG. 11, npn composed of an n-type epitaxial island region 12, a p-type base region 13, and an n+ type emitter region 14
The transistor structure is a typical transistor structure of a bipolar IC.

ところで、本発明の半導体装置では、n形エビタキシャ
ル島領域12の中へp形ベース領域13を作り込む過程
で、同時にp影領域16を作り込むとともに、シリコン
基板上を覆うSi○2膜16のp形ベース領域13とp
影領域15の間に位置する部分を除き、この部分にゲー
ト酸化膜17およびゲ−1・電極18を形成し、さらに
、各領域に電極19〜22を形成したのち、エミッタ電
極21とp影領域15に設けた電極22との間を配線層
23で相互接続した構造となっている。なお、図中24
はnl 形のオーミックコンタクト用領域、25は絶縁
膜である。この構造とするならば、n形エピタキシャル
島領域12の中にp形ベース領域13をドレイン領域、
p影領域15をソース領域とするIVIO8形トランジ
スタがプレーす形トランジスタとともに作り込まれる。
Incidentally, in the semiconductor device of the present invention, in the process of forming the p-type base region 13 into the n-type epitaxial island region 12, the p-type shadow region 16 is simultaneously formed and the Si*2 film 16 covering the silicon substrate is formed. p type base region 13 and p
A gate oxide film 17 and a gate 1 electrode 18 are formed in this part, except for the part located between the shadow areas 15. Furthermore, after forming electrodes 19 to 22 in each area, the emitter electrode 21 and the p shadow are formed. It has a structure in which the electrodes 22 provided in the region 15 are interconnected by a wiring layer 23. In addition, 24 in the figure
2 is an nl type ohmic contact region, and 25 is an insulating film. If this structure is adopted, the p-type base region 13 is placed in the n-type epitaxial island region 12 as a drain region,
An IVIO8 type transistor with the p shadow region 15 as a source region is fabricated together with a play type transistor.

以上のような構造をもち、第2図の等何回路であられさ
れる本発明の半導体装置をスイッチング動作させる場合
、トランジスタ3が導通のときにはコレクタ端子6は低
電位になり、このため、MO3形ト形トランジスタ基板
電位は低電位となっている。したがって、ゲート端子8
の電位を高電位とするならばMO8形トランジスタ4は
しゃ断状態に保たれ、回路動作には何等関寿しない。
When the semiconductor device of the present invention, which has the above-described structure and is made up of any number of circuits such as those shown in FIG. The substrate potential of the T-type transistor is at a low potential. Therefore, gate terminal 8
If the potential is set to a high potential, the MO8 type transistor 4 is kept in a cut-off state and has no effect on the circuit operation.

一方、トランジスタ3がしゃ断状態になるとコレクタ端
子5は高電位と々す、MO8形トランジスタ4の基板電
位は高電位になる。したがって、ゲート端子8の電位を
低電位とすることによりMO8形トランジスタ4が導通
し、トランジスタ3のベースエミッタ間は小さな抵抗に
より結合された状態になる。このため、トランジスタ3
のコレクタ端子の耐圧はBvcBOの値と同等になる。
On the other hand, when the transistor 3 is cut off, the collector terminal 5 reaches a high potential, and the substrate potential of the MO8 type transistor 4 becomes a high potential. Therefore, by setting the potential of the gate terminal 8 to a low potential, the MO8 transistor 4 becomes conductive, and the base and emitter of the transistor 3 are coupled through a small resistance. Therefore, transistor 3
The breakdown voltage of the collector terminal of is equal to the value of BvcBO.

また、MO8形トランジスタ4の駆動が電圧駆動となる
ため、電力消費が減少する。
Furthermore, since the MO8 type transistor 4 is driven by voltage, power consumption is reduced.

なお、本発明の半導体装置では、コレクタ領域の中にベ
ース領域とは異なる領域を余分に作り込む必要があり、
このだめの面積を予め確保しておかねばならないが、こ
のことによる基板面積の増加は、1個のトランジスタを
独立に作る場合の面積増加にくらべればはるかに小さい
値である。
Note that in the semiconductor device of the present invention, it is necessary to create an extra region in the collector region that is different from the base region.
Although the area of this reservoir must be secured in advance, the increase in substrate area due to this is much smaller than the increase in area when one transistor is manufactured independently.

以上、本発明をICの構造を例して説明したが、本発明
の半導体装置の構造は単体のプレーす形トランジスタに
も適用可能である。
Although the present invention has been described above by taking the structure of an IC as an example, the structure of the semiconductor device of the present invention can also be applied to a single transistor.

発明の効果 本発明の半導体装置は、基板面積の増加を極めて微小な
増加に抑えてプレーナ形トランジスタの高耐圧化を実現
しうるものであるだめ、製造コストの高騰を抑えること
ができる。また、高耐圧化をはかるだめに付加する素子
の駆動が電圧駆動となるため、この素子における電力消
費が大幅に低減される効果も奏される。
Effects of the Invention The semiconductor device of the present invention can suppress the increase in substrate area to a very small increase and realize a high withstand voltage of a planar transistor, so that it is possible to suppress a rise in manufacturing costs. Further, since the element which is added to increase the withstand voltage is driven by voltage, the power consumption of this element is significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は、プレーナ形トランジスタの高耐圧化を図るた
めに提案されている従来の回路図、第2図は、本発明の
半導体装置の等価回路図、第3図は、本発明の半導体装
置の構造を例示する断面図である。 1〜3・・・・・・バイポーラ形トランジスタ、4・・
・・・・MO3形トランジスタ、6・・・・・コレクタ
端子、6・・・・−・ベース端子、7・・・エミッタ端
子、8・・・・・・ゲート端子、9・・・・・p形シリ
コン基板、1o・・・・・n+形埋込領域、11・・・
・・・p+形絶縁分離領域、12・・・・・n形エピタ
キシャル島領域、13・・・p形ベース領域、14・・
・・・n+形エミッタ領域、15・・・・・・p影領域
、16・・・・・・S 102膜、17・・・・・・ゲ
ート酸化膜、18・・・・・・ゲート電極、19〜22
・・・・・・電極、23・・・・・・配線層、24・・
・・・n+形オーミックコンタクト用領域、25・・・
・・絶縁膜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 f 第2図 第3図
FIG. 1 is a conventional circuit diagram proposed for increasing the withstand voltage of a planar transistor, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor device of the present invention, and FIG. 3 is a diagram of a semiconductor device of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of FIG. 1 to 3... Bipolar transistor, 4...
...MO3 type transistor, 6...Collector terminal, 6...-Base terminal, 7...Emitter terminal, 8...Gate terminal, 9... P-type silicon substrate, 1o...n+ type buried region, 11...
... p + type insulation isolation region, 12 ... n type epitaxial island region, 13 ... p type base region, 14 ...
...n+ type emitter region, 15...p shadow region, 16...S 102 film, 17... gate oxide film, 18... gate electrode , 19-22
...Electrode, 23...Wiring layer, 24...
...N+ type ohmic contact area, 25...
...Insulating film. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and 1 other person No. 1
Figure f Figure 2 Figure 3

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1) プレーナ形トランジスタのコレクタ領域内にベ
ース領域と離間させて同ベース領域と同一導電形の領域
が形成され、さらに、同領域とベース領域間のコレクタ
領域部分の表面上にゲート酸化膜およびゲート電極が形
成されるとともに、前記ベース領域と離間させて形成さ
れた領域とエミッタ領域間が相互接続され、コレクタ、
ベース、エミッタおよびゲートの4端子を具備すること
を特徴とする半導体装置。
(1) A region of the same conductivity type as the base region is formed in the collector region of the planar transistor, separated from the base region, and a gate oxide film and a region of the collector region between the base region and the base region are formed. A gate electrode is formed, and a region formed apart from the base region and an emitter region are interconnected, and a collector,
A semiconductor device comprising four terminals: a base, an emitter, and a gate.
(2) コレクタ領域が、バイポーラ形半導体集積回路
のエピタキンヤル島領域であることを特徴とする特許請
求の範囲第1項に記載の半導体装置。
(2) The semiconductor device according to claim 1, wherein the collector region is an epitaxial island region of a bipolar semiconductor integrated circuit.
JP58169657A 1983-09-14 1983-09-14 semiconductor equipment Pending JPS6060753A (en)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5449946A (en) * 1993-03-10 1995-09-12 Nippondenso Co., Ltd. Semiconductor device provided with isolation region
US5644157A (en) * 1992-12-25 1997-07-01 Nippondenso Co., Ltd. High withstand voltage type semiconductor device having an isolation region
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