JPS5833702B2 - 半導体基体の製法 - Google Patents
半導体基体の製法Info
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- JPS5833702B2 JPS5833702B2 JP55026177A JP2617780A JPS5833702B2 JP S5833702 B2 JPS5833702 B2 JP S5833702B2 JP 55026177 A JP55026177 A JP 55026177A JP 2617780 A JP2617780 A JP 2617780A JP S5833702 B2 JPS5833702 B2 JP S5833702B2
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- semiconductor
- semiconductor layer
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は相補形トランジスタからなる複合半導体装置、
特に高耐圧の複合半導体装置を得るに好適な半導体基体
の製法に関する。
特に高耐圧の複合半導体装置を得るに好適な半導体基体
の製法に関する。
従来、この種の半導体基体における素子分離構造として
PN接合分離構造と誘電体分離構造が提案されている。
PN接合分離構造と誘電体分離構造が提案されている。
PN接合分離構造では、たとえばNPNトランジスタを
形成したとき、耐圧は主にベース・コレクタ間の空乏層
のアバランシェで決まる。
形成したとき、耐圧は主にベース・コレクタ間の空乏層
のアバランシェで決まる。
これは空乏層が沖び得る高比抵抗のコレクタ側領域(コ
レクタ・ポケットという)の厚みが制限されるためであ
る。
レクタ・ポケットという)の厚みが制限されるためであ
る。
耐圧を高めるためには、コレクタ・ポケットを大きく、
即ちエピタキシャル成長層を厚くすればよいが、これに
伴って分離用のP+拡散層の形成に高温かつ長時間の熱
処理が必要となる。
即ちエピタキシャル成長層を厚くすればよいが、これに
伴って分離用のP+拡散層の形成に高温かつ長時間の熱
処理が必要となる。
この熱処理によって埋込層が持ち上るため、逆にコレク
タ・ポケットが小さくなる。
タ・ポケットが小さくなる。
この両者の兼合いから、PN接合分離を用いた半導体素
子の耐圧は高々120V程度であることが知られている
。
子の耐圧は高々120V程度であることが知られている
。
従って、これ以上の耐圧を必要とする場合には誘電体分
離構造が採用されている。
離構造が採用されている。
誘電体分離構造は例えば第1図に示したように多結晶シ
リコン基板1上にN型及びP型頭域2が形成され、この
N型及びP型頭域2は各々絶縁膜3によって分離された
構造である。
リコン基板1上にN型及びP型頭域2が形成され、この
N型及びP型頭域2は各々絶縁膜3によって分離された
構造である。
誘電体分離構造ではPN接合分離と異なり、コレクタ・
ポケットの厚みを大きくすることができる。
ポケットの厚みを大きくすることができる。
従って、所望の耐圧を得るためには空乏層の伸びを可能
とするような、コレクタ・ポケットの抵抗率の下限及び
誘電体分離された島の深さを(厚み)の下限を設定すれ
ばよい。
とするような、コレクタ・ポケットの抵抗率の下限及び
誘電体分離された島の深さを(厚み)の下限を設定すれ
ばよい。
しかしながら、従来のこの種の基体の製法によっては上
記の耐圧を設定するための条件、たとえば誘電体分離さ
れた島の深さが充分大きくできること、この島の濃度分
布が小さいこと等が満足できなかったため、設計上の所
望の耐圧が得られなかった。
記の耐圧を設定するための条件、たとえば誘電体分離さ
れた島の深さが充分大きくできること、この島の濃度分
布が小さいこと等が満足できなかったため、設計上の所
望の耐圧が得られなかった。
たとえば、第1図に示した半導体基体の製法の一つは、
良く知られたEPIC技術であり、N型又はP型のいず
れか1つの導電性を有する半導体領域2を形成し、所望
の領域2をイオン打込み等の不純物導入技術によりP型
化又はN型化して半導体基体とする方法がある。
良く知られたEPIC技術であり、N型又はP型のいず
れか1つの導電性を有する半導体領域2を形成し、所望
の領域2をイオン打込み等の不純物導入技術によりP型
化又はN型化して半導体基体とする方法がある。
しかしながら、この製法では導入すべき不純物が深さ方
向に分布を有し、さらに抵抗率が大きな領域2を得よう
とする場合には不純物の制御の精度が低いため、領域2
の厚み及び抵抗率が制限される。
向に分布を有し、さらに抵抗率が大きな領域2を得よう
とする場合には不純物の制御の精度が低いため、領域2
の厚み及び抵抗率が制限される。
従って高い抵抗率を必要とする半導体素子の高耐圧化が
困難であった。
困難であった。
また、上記の欠点を改良するため第2図に示す製法が提
案されている。
案されている。
即ち、第2図Aに示すように半導体基板4の上面の一部
にくぼみ5を形成し、次に第2図Bに示すように、半導
体基板4と逆の導電型をもつシリコン層6を基板4上に
エピタキシャル成長させる。
にくぼみ5を形成し、次に第2図Bに示すように、半導
体基板4と逆の導電型をもつシリコン層6を基板4上に
エピタキシャル成長させる。
このとき、必要ならばシリコン層6上に補償拡散層7を
設けることも可能である。
設けることも可能である。
次に、第2図Cに示すように、不要なシリコン層6を研
磨等により除去することにより、半導体基板4上にシリ
コン領域8が形成される。
磨等により除去することにより、半導体基板4上にシリ
コン領域8が形成される。
次に、第2図りに示すように、導電型の異なる半導体基
板4及びシリコン領域8の一部を溝9で分離し、複数の
N型及びP型シリコン領域9及び11が形成される。
板4及びシリコン領域8の一部を溝9で分離し、複数の
N型及びP型シリコン領域9及び11が形成される。
次の工程は、よく知られたEPIC技術を用いて半導体
基体を製造する。
基体を製造する。
しかしながら、上記の製法は次の二つの難点がある。
即ち、第2図Aの工程において、くぼみ5が均一に加工
されず、シリコン層6のエピタキシャル成長のとき欠陥
を伴うため、素子特性の大幅な劣化が避けられない。
されず、シリコン層6のエピタキシャル成長のとき欠陥
を伴うため、素子特性の大幅な劣化が避けられない。
さらに、補償拡散層Iが溝9により切り取られるため、
シリコン領域10の周囲には補償拡散層7が形成されな
いことにより、素子の良好な特性が充分発揮されない原
因となっていた。
シリコン領域10の周囲には補償拡散層7が形成されな
いことにより、素子の良好な特性が充分発揮されない原
因となっていた。
本出願人は、これらの欠点を解決するために第3図に示
す半導体装置の製造方法を既に出願した←特公昭57−
45063 )。
す半導体装置の製造方法を既に出願した←特公昭57−
45063 )。
すなわち、予め得られている第3図Aに示す如き相対向
する主面51及び52(但し52は図示せず)を有する
例えばSiでなる例えばP型の半導体基板53内にその
主面51側より第3図Bに示す如く局部的な領域60以
外を覆って延長せる例えば5i3N4でなるマスク層6
1を形成する。
する主面51及び52(但し52は図示せず)を有する
例えばSiでなる例えばP型の半導体基板53内にその
主面51側より第3図Bに示す如く局部的な領域60以
外を覆って延長せる例えば5i3N4でなるマスク層6
1を形成する。
次にマスク層61上及び領域60上に第3図Cに示す如
く連続延長せるN型のエピタキシャル成長層62を形成
する。
く連続延長せるN型のエピタキシャル成長層62を形成
する。
この場合層62の領域60上の部63は単結晶で得られ
るもマスク層61上の部64は単結晶で得られないもの
である。
るもマスク層61上の部64は単結晶で得られないもの
である。
次に層62の部63上に第3図りに示す如く例えば5i
02でなるマスク層65を附し、これをマスクとして層
62に対するエツチング処理をなして第3図Eに示す如
く部63の領域60上に於けるマスク層65下の領域の
部を半導体層66として残し他を除去する。
02でなるマスク層65を附し、これをマスクとして層
62に対するエツチング処理をなして第3図Eに示す如
く部63の領域60上に於けるマスク層65下の領域の
部を半導体層66として残し他を除去する。
この場合基板53にその主面51側より溝68が形成さ
れる。
れる。
次にマスク層65を層66上より除去し、次で層66内
のその外表面側及び溝68側に例えばN型不純物の拡散
処理によりN+型の半導体領域69を形成する。
のその外表面側及び溝68側に例えばN型不純物の拡散
処理によりN+型の半導体領域69を形成する。
このN+の不純物導入には伺らホトエツチング工程が必
要でなく、いわゆるセルファライニングであって、トラ
ンジスタの特性向上に欠かせないコレクタ補償層が形成
される。
要でなく、いわゆるセルファライニングであって、トラ
ンジスタの特性向上に欠かせないコレクタ補償層が形成
される。
次に例えば熱酸化処理により第3図Gに示す如く領域6
9の外表面上に絶縁層70を形成する。
9の外表面上に絶縁層70を形成する。
次に第3図Mに示す如くマスク層61を主面57上より
除去し、次で絶縁層70及び主面51のマスク層61の
除去されてなる領域71上に第3図工に示す如く連続延
長せるP型のエピタキシャル成長層72を形成する。
除去し、次で絶縁層70及び主面51のマスク層61の
除去されてなる領域71上に第3図工に示す如く連続延
長せるP型のエピタキシャル成長層72を形成する。
第2図で述べた従来の方法と異なり、将来、半導体素子
が形成されるべき73は均一な加工面11上へのエピタ
キシャル成長であり良好な結晶層が得られるものである
。
が形成されるべき73は均一な加工面11上へのエピタ
キシャル成長であり良好な結晶層が得られるものである
。
この場合層72の領域71上の部73は良好な単結晶で
得られるも絶縁層70上の部74は単結晶では得られな
いものである。
得られるも絶縁層70上の部74は単結晶では得られな
いものである。
次に層72の部73上に第3図Jに示す如く、例えば5
i02でなるマスク層75を形成し、次でマスク層75
をマスクとする層72及び基板53に対するエツチング
処理をなして第3図Mに示す如く基板53の層66下の
領域による半導体層77上に層66が積層されてなる構
成を有する半導体層78と、基板530層66下以外の
領域に於ける絶縁層75下の領域による半導体層79上
に、層72の上述せる絶縁層70上以外の領域に於ける
半導体層80が積層されてなる構成を有する半導体層8
1を形成する。
i02でなるマスク層75を形成し、次でマスク層75
をマスクとする層72及び基板53に対するエツチング
処理をなして第3図Mに示す如く基板53の層66下の
領域による半導体層77上に層66が積層されてなる構
成を有する半導体層78と、基板530層66下以外の
領域に於ける絶縁層75下の領域による半導体層79上
に、層72の上述せる絶縁層70上以外の領域に於ける
半導体層80が積層されてなる構成を有する半導体層8
1を形成する。
この場合絶縁層70はマスク層として作用しているもの
である。
である。
次にマスク層75を層81上より除去し、次で層78の
絶縁層70にて覆われていない領域内及び層81内のそ
れ等の外表面側に第3図りに示す如く例えばP型の不純
物拡散処理によりP+型の半導体層82を形成する。
絶縁層70にて覆われていない領域内及び層81内のそ
れ等の外表面側に第3図りに示す如く例えばP型の不純
物拡散処理によりP+型の半導体層82を形成する。
この補償層も前述のN+層69と同様にセルファライン
で形成されるものである。
で形成されるものである。
次に例えば熱酸化処理により第3図Mに示す如く層82
の外表面上に絶縁層83を形成する。
の外表面上に絶縁層83を形成する。
次に絶縁層70及び83上に第3図Nに示す如く連続延
長せる多結晶半導体層84を形成する。
長せる多結晶半導体層84を形成する。
次に基板53の主面52側の研磨、エツチング処理によ
って、第3図Oに示す如く半導体層78の層77、半導
体層81の層79、及び絶縁層83を主面57と平行に
横切って延長せる面にて切断されて得られる態様の主補
85を形成する。
って、第3図Oに示す如く半導体層78の層77、半導
体層81の層79、及び絶縁層83を主面57と平行に
横切って延長せる面にて切断されて得られる態様の主補
85を形成する。
次に例えばN型不純物の拡散処理により第3図Pに示す
如く、層78内及び81内にN型の領域58及び59を
各々形成する。
如く、層78内及び81内にN型の領域58及び59を
各々形成する。
次に例えばP型不純物の拡散処理により第3図Pに示す
如く層18の層77内及び層81の領域59内に夫々主
面85より局部的にP型の領域91及び92を夫々形成
すると共に層81の層79内に層82と連接せるP型の
領域93を形成する。
如く層18の層77内及び層81の領域59内に夫々主
面85より局部的にP型の領域91及び92を夫々形成
すると共に層81の層79内に層82と連接せるP型の
領域93を形成する。
次に例えばN型不純物の拡散処理により第3図Qに示す
如く領域91内にN型の領域94を形成すると共に層8
1の層79内に領域59と連接するN型の領域95を形
成する。
如く領域91内にN型の領域94を形成すると共に層8
1の層79内に領域59と連接するN型の領域95を形
成する。
次に領域58,95,91.92,93及び94に主面
85側より第3図Mに示す如く夫々電極96,97,9
8,99,100及び101を附し、斯くて目的とする
複合半導体装置を得る。
85側より第3図Mに示す如く夫々電極96,97,9
8,99,100及び101を附し、斯くて目的とする
複合半導体装置を得る。
尚第3図Rに於て102は絶縁層である。
斯る製法によって得られる第3図Mに示す複合半導体装
置の構成によれば、層78及び81が夫夫それ等の主面
85側の主面103及び104以外の両側に於て絶縁層
70及び83を介してそれ等に共通な多結晶層84にて
支持され、而して層78の層66及び77、領域91、
及び94を夫夫コレクタ、ベース及びエミッタ領域とす
る縦型のNPN型トランジスタQ1と、層810層80
、領域59及び92を夫々コレクタ、ベース及びエミッ
タ領域とする縦型のPNP型トランジスタQ2とを構威
し、而してそれ等トランジスタQ1及びQ2が絶縁層7
0及び83にて互に分離されているものであるが、この
場合上述する所より明らかな如くトランジスタQ1.及
びQ2が形成された半導体層77及び79の結晶性が良
好であり、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ領域に
はそれぞれ充分な補償拡散層を設けることができるため
、トランジスタQ1及びQ2の双方が電流増幅率が犬な
ど優れた電気的特性を容易に実現することが出来6大な
る特徴を有するものである。
置の構成によれば、層78及び81が夫夫それ等の主面
85側の主面103及び104以外の両側に於て絶縁層
70及び83を介してそれ等に共通な多結晶層84にて
支持され、而して層78の層66及び77、領域91、
及び94を夫夫コレクタ、ベース及びエミッタ領域とす
る縦型のNPN型トランジスタQ1と、層810層80
、領域59及び92を夫々コレクタ、ベース及びエミッ
タ領域とする縦型のPNP型トランジスタQ2とを構威
し、而してそれ等トランジスタQ1及びQ2が絶縁層7
0及び83にて互に分離されているものであるが、この
場合上述する所より明らかな如くトランジスタQ1.及
びQ2が形成された半導体層77及び79の結晶性が良
好であり、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ領域に
はそれぞれ充分な補償拡散層を設けることができるため
、トランジスタQ1及びQ2の双方が電流増幅率が犬な
ど優れた電気的特性を容易に実現することが出来6大な
る特徴を有するものである。
また、トランジスタQ1及びQ2が形成された半導体層
77及び79はいずれもエピタキシャル成長で形成され
るため抵抗率を高くすることができ、素子の高耐圧化も
可能となる。
77及び79はいずれもエピタキシャル成長で形成され
るため抵抗率を高くすることができ、素子の高耐圧化も
可能となる。
しかし、上記した製造方法においては、マスク層61に
対する検討が充分になされていなかったため、1ウェハ
当りの良品数が極端に少ないことが発生する欠点があっ
た。
対する検討が充分になされていなかったため、1ウェハ
当りの良品数が極端に少ないことが発生する欠点があっ
た。
この原因を究明したところ下記の点がこの欠点の原因で
あることが明らかとなった。
あることが明らかとなった。
1)マスク層61とP形Si基板53との間に両者の応
力を緩和する層がないため、局部的な開口部領域60の
周囲に欠陥が発生する場合があり、時として、半導体層
66及び半導体層78の結晶性を損ねていた。
力を緩和する層がないため、局部的な開口部領域60の
周囲に欠陥が発生する場合があり、時として、半導体層
66及び半導体層78の結晶性を損ねていた。
2)第3図Eに示す工程において、マスク層61が異方
性エツチング液に直接、濡される。
性エツチング液に直接、濡される。
この時、異方性エツチング液(KOH、アルコール)に
対するマスク層61の耐エツチング性が充分ではなく、
広い面積にわたって観察するとピンホール的な欠陥が発
生し、このピンホールを通してSi基板の主面51が酸
化されるため、単結晶半導体層73の成長の際、ピンホ
ールの近傍の結晶性を損ねていた。
対するマスク層61の耐エツチング性が充分ではなく、
広い面積にわたって観察するとピンホール的な欠陥が発
生し、このピンホールを通してSi基板の主面51が酸
化されるため、単結晶半導体層73の成長の際、ピンホ
ールの近傍の結晶性を損ねていた。
このため、この製造方法で半導体装置を製造した場合、
チップサイズが1間口程度のSSIクラスのものは比較
的良品を得ることができたが、チップサイズが5間口程
度ないしはそれ以上となるLSIクラスのものは良品を
得ることが困難であった。
チップサイズが1間口程度のSSIクラスのものは比較
的良品を得ることができたが、チップサイズが5間口程
度ないしはそれ以上となるLSIクラスのものは良品を
得ることが困難であった。
本発明は、上記マスク層としてシリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜及びシリコン酸化膜とを順次積層した3層構造
のものを用いて、上述した欠点のない新規な半導体基体
の製法を提案するもので、本発明による半導体基体の製
法の一例を第4図により詳述する。
ン窒化膜及びシリコン酸化膜とを順次積層した3層構造
のものを用いて、上述した欠点のない新規な半導体基体
の製法を提案するもので、本発明による半導体基体の製
法の一例を第4図により詳述する。
予め得られている第4図Aに示す如き相対向する主面5
1及び52(但し52は図示せず)を有する、たとえば
N型の不純物濃度1.5X1015/cr#7:(10
0)面を有するシリコン半導体基板53内にその主面5
1側より第4図Bに示す如く、たとえば大きさ300μ
m角の複数の局部的な領域60以外を覆って延長したマ
スク層61を形成する。
1及び52(但し52は図示せず)を有する、たとえば
N型の不純物濃度1.5X1015/cr#7:(10
0)面を有するシリコン半導体基板53内にその主面5
1側より第4図Bに示す如く、たとえば大きさ300μ
m角の複数の局部的な領域60以外を覆って延長したマ
スク層61を形成する。
マスク層61は窒化シリコン膜を含むもので、厚さ50
0人の酸化シリコン膜1500人の窒化シリコン膜、厚
さ5000Aの酸化シリコン膜を順次積層した3層構造
をなしている。
0人の酸化シリコン膜1500人の窒化シリコン膜、厚
さ5000Aの酸化シリコン膜を順次積層した3層構造
をなしている。
次に、マスク層61上及び領域60上に第4図Cに示す
如く連続延長せるN型の不純物濃度5×1014/ff
lのエピタキシャル成長層62を厚さ50μmに形成す
る。
如く連続延長せるN型の不純物濃度5×1014/ff
lのエピタキシャル成長層62を厚さ50μmに形成す
る。
このエピタキシャル成長層62の厚さはこの中に形成さ
れるトランジスタの所望のベース・エミッタ間の接合耐
圧が得られるような厚さに選ばれるが、エピタキシャル
成長法によれば厚さを大きくすることが可能である。
れるトランジスタの所望のベース・エミッタ間の接合耐
圧が得られるような厚さに選ばれるが、エピタキシャル
成長法によれば厚さを大きくすることが可能である。
この場合層62の領域60上の部63はもちろん単結晶
で得られるが、マスク層61上の部64は単結晶では得
られない。
で得られるが、マスク層61上の部64は単結晶では得
られない。
また、部63と部64の境界領域100は部63と同一
の結晶軸を有するが、結晶性が悪い。
の結晶軸を有するが、結晶性が悪い。
ff63と境界域100との境界面101は部63の(
111)面と一致している。
111)面と一致している。
次に、層62の部63上に第4図りに示す如く酸化シリ
コン膜でなるマスク層65を附し、これをマスクとして
たとえばKOHとアルコールとの混液を用いて層62に
対する異方性エツチング処理をして、第4図Eに示す如
く部63の領域60上に於けるマスク層65下の領域の
部を半導体層66として残し他を除去する。
コン膜でなるマスク層65を附し、これをマスクとして
たとえばKOHとアルコールとの混液を用いて層62に
対する異方性エツチング処理をして、第4図Eに示す如
く部63の領域60上に於けるマスク層65下の領域の
部を半導体層66として残し他を除去する。
この場合、マスク層65が部63の全部を少くともおお
うように形成した場合には、境界領域100が異方性エ
ツチングされ、領域60によって定められる部63のみ
が残る。
うように形成した場合には、境界領域100が異方性エ
ツチングされ、領域60によって定められる部63のみ
が残る。
このとき半導体層66の側面は主面51に対して約54
°をなす。
°をなす。
また、マスク層65が部63の一部のみおおうように形
成した場合には、領域60とマスク層61との境界部分
の基板53上に溝が形成されることになるが、半導体層
66の形状は上述の場合とほぼ同様である。
成した場合には、領域60とマスク層61との境界部分
の基板53上に溝が形成されることになるが、半導体層
66の形状は上述の場合とほぼ同様である。
このように、この工程において、マスク層61とマスク
層65の位置合せは厳密に合せる必要がない。
層65の位置合せは厳密に合せる必要がない。
次に、マスク層65のみが完全に除去できるようにたと
えば希フッ酸又はフン酸を含むエツチング液で層66上
より除去しくこの時、マスク層61の最上層の酸化シリ
コン膜も除去されていも)、次に層66内のその外表函
側及び溝68側にN型不純物の拡散処理により、不純物
濃度1×1020/d、厚さ1μmのN+型の半導体領
域69を形成する。
えば希フッ酸又はフン酸を含むエツチング液で層66上
より除去しくこの時、マスク層61の最上層の酸化シリ
コン膜も除去されていも)、次に層66内のその外表函
側及び溝68側にN型不純物の拡散処理により、不純物
濃度1×1020/d、厚さ1μmのN+型の半導体領
域69を形成する。
この半導体領域69はその後の熱処理によって厚さ15
μm位になるものである。
μm位になるものである。
このN+の不純物導入には伺らホトエツチング工程が必
要でなく、いわゆるセルファライニングであって、トラ
ンジスタの特性向上に欠かせないコレクタ補償層が形成
される。
要でなく、いわゆるセルファライニングであって、トラ
ンジスタの特性向上に欠かせないコレクタ補償層が形成
される。
次に、1050℃の通常の熱酸化処理により第4図Gに
示す如く領域69の外表面上に厚さ08μmの酸化シリ
コン膜でなる絶縁層70を形成する。
示す如く領域69の外表面上に厚さ08μmの酸化シリ
コン膜でなる絶縁層70を形成する。
次に、窒化シリコン膜が表面層として形成されているマ
スク層61と酸化シリコン膜でなる絶縁層70とのエツ
チングレイトの差及び酸化シリコン膜の膜厚差を利用し
、たとえば160℃の熱リン酸溶液で全面をエツチング
することにより、第4図H6こ示すようlこマスク層6
1の窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜のみを完全に主
面51上より選択的に除去する。
スク層61と酸化シリコン膜でなる絶縁層70とのエツ
チングレイトの差及び酸化シリコン膜の膜厚差を利用し
、たとえば160℃の熱リン酸溶液で全面をエツチング
することにより、第4図H6こ示すようlこマスク層6
1の窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜のみを完全に主
面51上より選択的に除去する。
ここで注目すべきことは、マスク層61の窒化シリコン
膜と絶縁層70に対してはその組成が異なるのでエツチ
ングレイトの異なるエツチング溶液を用いることができ
ること及びマスク層61の酸化シリコン膜の膜厚は絶縁
層70の酸化シリコン膜の膜厚より充分に薄いことより
、フォトリングラフィ工程を何ら必要としないことであ
る。
膜と絶縁層70に対してはその組成が異なるのでエツチ
ングレイトの異なるエツチング溶液を用いることができ
ること及びマスク層61の酸化シリコン膜の膜厚は絶縁
層70の酸化シリコン膜の膜厚より充分に薄いことより
、フォトリングラフィ工程を何ら必要としないことであ
る。
半導体層66のような厚い膜にフォトリングラフィ工程
を適用することは歩留りの点で困難であり、本発明にお
けるこの工程は歩留りの点でも有用である。
を適用することは歩留りの点で困難であり、本発明にお
けるこの工程は歩留りの点でも有用である。
次に、絶縁層10及び主面51のマスク層61の除去さ
れてなる領域71上に第4図■に示す如く連続延長した
不純物濃度7×1014/C71t、のP型のエピタキ
シャル成長層72を厚み70μm程度形成する。
れてなる領域71上に第4図■に示す如く連続延長した
不純物濃度7×1014/C71t、のP型のエピタキ
シャル成長層72を厚み70μm程度形成する。
第2図で述べた従来の方法と異なり、半導体素子が形成
されるべき層73は均一な加工面71上へのエピタキシ
ャル成長であり、良好な結晶層が得られるものである。
されるべき層73は均一な加工面71上へのエピタキシ
ャル成長であり、良好な結晶層が得られるものである。
この場合絶縁層γ0上の部14は単結晶では得られない
。
。
次に、層72の部73上に第4図Jに示す如く、厚さ5
000人、大きさ300μm角の酸化シリコン膜でなる
マスク層75を上記半導体層66が設けられていない領
域の一部に形成し、次でマスク層15をマスクとして層
72のマスク層15で覆われていない領域及び基板53
に対する異方性エツチング処理をして第4図Kに示す如
く、基板53の層66下の領域による半導体層77上に
層66が積層されてな6構戟を何丁6千尋1牛層r8と
、基板53の層66下以外の領域に於ける絶縁層75下
の領域による半導体層79上に、層72の上述せる絶縁
層70上以外の領域に於ける半導体層80が積層されて
なる構成を有する半導体層81を形成する。
000人、大きさ300μm角の酸化シリコン膜でなる
マスク層75を上記半導体層66が設けられていない領
域の一部に形成し、次でマスク層15をマスクとして層
72のマスク層15で覆われていない領域及び基板53
に対する異方性エツチング処理をして第4図Kに示す如
く、基板53の層66下の領域による半導体層77上に
層66が積層されてな6構戟を何丁6千尋1牛層r8と
、基板53の層66下以外の領域に於ける絶縁層75下
の領域による半導体層79上に、層72の上述せる絶縁
層70上以外の領域に於ける半導体層80が積層されて
なる構成を有する半導体層81を形成する。
この場合絶縁層70はマスク層として作用しているもの
であり、このエツチング処理により半導体層81の加工
と分離用の溝が同時に形成されるものである。
であり、このエツチング処理により半導体層81の加工
と分離用の溝が同時に形成されるものである。
次に、絶縁層70と75との厚さの差を利用して、フォ
トリングラフィ工程を経ず全面エツチングにより、マス
ク層75を層81上より除去する。
トリングラフィ工程を経ず全面エツチングにより、マス
ク層75を層81上より除去する。
次で層78の絶縁層70にて覆われていない領域内及び
層81内のそれ等の外表面側に第4図りに示す如くP型
の不純物拡散処理によりP+型の不純物濃度I X 1
020/crL厚さ約1μmの半導体層82を形成する
。
層81内のそれ等の外表面側に第4図りに示す如くP型
の不純物拡散処理によりP+型の不純物濃度I X 1
020/crL厚さ約1μmの半導体層82を形成する
。
この半導体層82の厚さは後の工程によって12μm程
度になるものである。
度になるものである。
この補償層も前述のN+層69と同様にセルファライン
で形成されるものである。
で形成されるものである。
次に、1050℃の熱酸化処理等により第4図Mに示す
如く層82の外表面上に絶縁層83を形成する。
如く層82の外表面上に絶縁層83を形成する。
次に、絶縁層70及び83上に第4図Nに示す如く連続
延長した厚さ200μm8度の多結晶シリコン半導体層
84を形成する。
延長した厚さ200μm8度の多結晶シリコン半導体層
84を形成する。
次に、基板53の主面52側の研磨、工゛ノチング処理
によって、第4図Oに示す如く半導体層78の層77及
び半導体層81の層79を除去し、半導体層78の層6
6、半導体層810層80及び絶縁層83を主面51と
平行に横切って延長した面で切断されて得られる態様の
主面85を形成する。
によって、第4図Oに示す如く半導体層78の層77及
び半導体層81の層79を除去し、半導体層78の層6
6、半導体層810層80及び絶縁層83を主面51と
平行に横切って延長した面で切断されて得られる態様の
主面85を形成する。
かくして、N型エピタキシャル成長層γ8及びP型エピ
タキシャル成長層81はその側面及び底面にそれぞれ補
償拡散層69及び82を有し、かつ層78及び81がそ
の側面及び底面においてそれぞれ絶縁層70及び83を
介して多結晶層84で支持された構造の半導体基体を得
る。
タキシャル成長層81はその側面及び底面にそれぞれ補
償拡散層69及び82を有し、かつ層78及び81がそ
の側面及び底面においてそれぞれ絶縁層70及び83を
介して多結晶層84で支持された構造の半導体基体を得
る。
上述した本発明によれば、半導体層66及び80はエピ
タキシャル成長法で形成されるので、結晶性が極めて高
く、厚みを充分厚くす乙ことができ、かつ高抵抗率とす
ることができるものである。
タキシャル成長法で形成されるので、結晶性が極めて高
く、厚みを充分厚くす乙ことができ、かつ高抵抗率とす
ることができるものである。
さらにマスク層61を3層構造としたため、半導体層6
6.78が良質のものとして得られ、ピンホールを通し
てSi基板の主面51が酸化されることも防げるので、
良質の半導体基体が得られることになる。
6.78が良質のものとして得られ、ピンホールを通し
てSi基板の主面51が酸化されることも防げるので、
良質の半導体基体が得られることになる。
上述した半導体基体を用いて複合半導体装置を製造する
方法をPNP I−ランジスタとNPNトランジスタを
例にとって説明する。
方法をPNP I−ランジスタとNPNトランジスタを
例にとって説明する。
まず、N型不純物の拡散処理により第5図Aに示す如く
、層78内及び81内にN型の領域58及び59を各々
形成する。
、層78内及び81内にN型の領域58及び59を各々
形成する。
次に、P型不純物の拡散処理により第5図Aに示す如く
、層78の層77内及び層81の領域59内に夫々主面
85より局部的にP型の領域91及び92を夫々形成す
ると共に、層81の層79内に層82と連接したP型の
領域93を形成する。
、層78の層77内及び層81の領域59内に夫々主面
85より局部的にP型の領域91及び92を夫々形成す
ると共に、層81の層79内に層82と連接したP型の
領域93を形成する。
尚、上記N型とP型の拡散処理は不純物の種類、濃度及
び拡散処理に要する温度などの条件によってはP型を先
に行い、次にN型を行うことも可能である。
び拡散処理に要する温度などの条件によってはP型を先
に行い、次にN型を行うことも可能である。
次に、N型不純物の拡散処理により第5図Bに示す如く
、領域91内にN型の領域94を形成すると共に、層8
1の層79内に領域59と連接するN型の領域95を形
成する。
、領域91内にN型の領域94を形成すると共に、層8
1の層79内に領域59と連接するN型の領域95を形
成する。
次に、領域58,95,91.92.93及び94に主
面85側より第5図Cに示す如く、夫々電極96.97
.98,99,100及び101を附し、斯くて目的と
する複合半導体装置を得る。
面85側より第5図Cに示す如く、夫々電極96.97
.98,99,100及び101を附し、斯くて目的と
する複合半導体装置を得る。
尚、第5図Cに於て102は絶縁層である。
第5図Cに示す複合半導体装置の構成によれば、層78
の層66及び77、領域91、及び94を夫々コレクタ
、ベース及びエミッタ領域とする縦型のNPN型トラン
ジスタQ1と、層81の層80、領域59、及び92を
夫々コレクタ、ベース及びエミッタ領域とする縦型のP
NP型トランジスタQ2とを構成し、それ等トランジス
タQ1及びQ2が絶縁層70及び83にて互に分離され
ているものである。
の層66及び77、領域91、及び94を夫々コレクタ
、ベース及びエミッタ領域とする縦型のNPN型トラン
ジスタQ1と、層81の層80、領域59、及び92を
夫々コレクタ、ベース及びエミッタ領域とする縦型のP
NP型トランジスタQ2とを構成し、それ等トランジス
タQ1及びQ2が絶縁層70及び83にて互に分離され
ているものである。
この場合上述した所より明らかな如くトランジスタQL
及びQ2が形成された半導体層66及び80の結晶性が
良好であり、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ領域
にはそれぞれ充分な補償拡散層を設けることができるた
め、トランジスタQ1及びQ2の双方が電流増幅率が犬
など優れた電気的特性を容易に実現することが出来る犬
なる特徴を有するものである。
及びQ2が形成された半導体層66及び80の結晶性が
良好であり、トランジスタQ1及びQ2のコレクタ領域
にはそれぞれ充分な補償拡散層を設けることができるた
め、トランジスタQ1及びQ2の双方が電流増幅率が犬
など優れた電気的特性を容易に実現することが出来る犬
なる特徴を有するものである。
また、トランジスタQ1及びQ2が形成された半導体層
66及び80はいずれもエピタキシャル成長で形成され
るため抵抗率を高くすることができ、素子の高耐圧化も
可能となることは明白である。
66及び80はいずれもエピタキシャル成長で形成され
るため抵抗率を高くすることができ、素子の高耐圧化も
可能となることは明白である。
これを実験例で示す。
第6図AはトランジスタQ1の電圧・電流特性で、製作
条件は次の通りである。
条件は次の通りである。
半導体層78の深さは50μm、平面的な大きさは30
0μmX300μm;エミッタの深さは7μm1不純物
濃度は1 x 20 /crtl:ベースの深さは11
μm、不純物濃度は2X1019/に77jコレクタポ
ケット78の不純物濃度は5X10”/CIL また、
第6図BはトランジスタQ2の電圧・電流特性で製作条
件は次のとおりである。
0μmX300μm;エミッタの深さは7μm1不純物
濃度は1 x 20 /crtl:ベースの深さは11
μm、不純物濃度は2X1019/に77jコレクタポ
ケット78の不純物濃度は5X10”/CIL また、
第6図BはトランジスタQ2の電圧・電流特性で製作条
件は次のとおりである。
用いた半導体基板53はP型不純物濃度1.5 X 1
015/d、半導体層81の深さは70μm、平面的な
大きさは300X300μm;エミッタ92の深さは8
μm1不純物濃度は2 X 1019/(蒲;ベース5
9の深さは11μm、不純物濃度は8×1018/d;
コレクタポケットの不純物濃度は7X10”/cIL 第6図の特性図より明らかなように、本発明の製法によ
る半導体基体を用いたPNP トランジスタ及びNPN
トランジスタの耐圧は350〜380Vが得られ、極
めて高耐圧である。
015/d、半導体層81の深さは70μm、平面的な
大きさは300X300μm;エミッタ92の深さは8
μm1不純物濃度は2 X 1019/(蒲;ベース5
9の深さは11μm、不純物濃度は8×1018/d;
コレクタポケットの不純物濃度は7X10”/cIL 第6図の特性図より明らかなように、本発明の製法によ
る半導体基体を用いたPNP トランジスタ及びNPN
トランジスタの耐圧は350〜380Vが得られ、極
めて高耐圧である。
以上述べたように、本発明の半導体基体の製造方法によ
れば、島を構成する半導体層はその結晶性が極めて高く
、その深さを充分に大きくでき、かつその抵抗率が高く
得られるので、半導体素子の高耐圧化に極めて有用であ
る。
れば、島を構成する半導体層はその結晶性が極めて高く
、その深さを充分に大きくでき、かつその抵抗率が高く
得られるので、半導体素子の高耐圧化に極めて有用であ
る。
さらに本発明はマスク層61を3層構造としているため
、良質の半導体基体が得られ、これによって5朋口程度
以上のチップサイズのLSIも高い良品率で得られる利
点を有する。
、良質の半導体基体が得られ、これによって5朋口程度
以上のチップサイズのLSIも高い良品率で得られる利
点を有する。
尚、上述に於ては本発明による複合半導体装置の製法の
一例を示したに留まり、上述した「P劉及び「P+型」
を「N型」及び「N+型」、「N型」及び「N+型」を
「P型」及び「P+型」と読替えた構成とすることも出
来る。
一例を示したに留まり、上述した「P劉及び「P+型」
を「N型」及び「N+型」、「N型」及び「N+型」を
「P型」及び「P+型」と読替えた構成とすることも出
来る。
又第4図Fの工程に於て半導体層66及び67内にその
表面側よりN+型の半導体層69を形成し、又第4図り
の工程に於て半導体層81内にその表面側よりP+型の
半導体層82を形成することに代え、半導体層b6及び
61の外表面上Eこ多結晶のN7型の半導体層を形成し
、又半導体層81の外表面上に多結晶のP+型の半導体
層を形成する工程をとり、従って上述せる半導体層69
及び82をこの場合、それ等N+型及びP+型の半導体
層に読替えた構成とすることも出来、その他車発明の精
神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るであろ
う。
表面側よりN+型の半導体層69を形成し、又第4図り
の工程に於て半導体層81内にその表面側よりP+型の
半導体層82を形成することに代え、半導体層b6及び
61の外表面上Eこ多結晶のN7型の半導体層を形成し
、又半導体層81の外表面上に多結晶のP+型の半導体
層を形成する工程をとり、従って上述せる半導体層69
及び82をこの場合、それ等N+型及びP+型の半導体
層に読替えた構成とすることも出来、その他車発明の精
神を脱することなしに種々の変型変更をなし得るであろ
う。
第1図は誘電体分離構造の半導体基体の断面図、第2図
は従来の半導体基体の製法を示す路線的断面図、第3図
は本出願人が提案した半導体基体の製法を示す路線断面
図、第4図は本発明による半導体基体の製法の一例を以
って示す順次の工程に於ける路線的断面図、第5図は本
発明による半導体基体を用いた複合半導体装置の製法を
示す路線的断面図、第6図は本発明による半導体基体を
用いたトランジスタの特性を示す図である。 51.52・・・・・・半導体基板の主面、53・・・
・・・半導体基板、61・・・・・・マスク層、62
、72・・・・・・エピタキシャル成長層、69,82
・・・・・・高不純物濃度の半導体層、65 、70
、γ5,83・・・・・・絶縁層、66、γ7,7B、
79,80,81・・・・・・半導体層、58,59.
9? 、92,94,95・・・・・・半導体領域。
は従来の半導体基体の製法を示す路線的断面図、第3図
は本出願人が提案した半導体基体の製法を示す路線断面
図、第4図は本発明による半導体基体の製法の一例を以
って示す順次の工程に於ける路線的断面図、第5図は本
発明による半導体基体を用いた複合半導体装置の製法を
示す路線的断面図、第6図は本発明による半導体基体を
用いたトランジスタの特性を示す図である。 51.52・・・・・・半導体基板の主面、53・・・
・・・半導体基板、61・・・・・・マスク層、62
、72・・・・・・エピタキシャル成長層、69,82
・・・・・・高不純物濃度の半導体層、65 、70
、γ5,83・・・・・・絶縁層、66、γ7,7B、
79,80,81・・・・・・半導体層、58,59.
9? 、92,94,95・・・・・・半導体領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 第1及び第2の主面を有するシリコン半導体基板の
第1の主面上に第1の局部的な領域以外を覆って延長し
た酸化シリコン膜、窒化シリコン膜及び酸化シリコン膜
が順次積層されてなるマスク層を形成する工程と、 該マスク層上及び上記第1の主面上の上記第1の局部的
な領域上に連続延長した第」の導電型を有する第1のエ
ピタキシャル層を形成する工程と、該第1のエピタキシ
ャル成長層上で上記第1の局部的な領域上に、酸化シリ
コン膜でなる第1の絶縁層を形成する工程と、 該第1の絶縁層をマスクとして、該第1のエピタキシャ
ル層の上部第1の局部的な領域上の部を第1の半導体層
として残し他の部を除去する工程と、 上記第1の絶縁層を除去した後、該第1の半導体層の外
表面上に当該束1の半導体層に比し高不純物濃度の第4
の導電型を有する第2の半導体層を形成する工程と、 該第2の半導体層の外表面に第2の絶縁層を形成する工
程と、 該第2の絶縁層に比べて上記マスク層の窒化シリコン膜
のエツチングレートが高い特性を有するエツチング溶液
又はエツチングガスを用いて、上記第1の主面の全面に
わたってエツチングし、上記第2の絶縁層膜を残した状
態で、上記マスク層を除去した後、第2の絶縁層上及び
上記第1の主面の上記マスク層の除去されてなる領域上
に連続延長した第2の導電型を有する第2のエピタキシ
ャル成長層を形成する工程と、 該第2のエピタキシャル成長層上に酸化シリコン膜でな
る第3の絶縁層を上記第1の半導体層が設けられていな
い領域の一部に形成する工程と、該第3の絶縁層をマス
クとして、該第2のエピタキシャル成長層の上記第2の
半導体層上以外の第2の局部的な領域上の部を第3の半
導体層として残し他の部を除去する工程と、 上記第3の絶縁層を除去した後、該第3の半導体層の外
表面上に尚該第3の半導体層に比し高不純物濃度の第2
の導電型を有する第4の半導体層を形成する工程と、 該第4の半導体層の外表面上に第4の絶縁層を形成する
工程と、 上記第2及び第4の絶縁層上lこ連続延長した多結晶半
導体層を形成する工程と、 上記第1の半導体層、上記第3の半導体層、及び上記第
4の絶縁層を上記第1の主面と平行に横切って延長した
而に沿って切断して得られる態様の第3の主面を形成す
る工程とを含む事を特徴とする半導体基体の製法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55026177A JPS5833702B2 (ja) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | 半導体基体の製法 |
| GB8027309A GB2060252B (en) | 1979-09-17 | 1980-08-21 | Mutually isolated complementary semiconductor elements |
| US06/181,357 US4393573A (en) | 1979-09-17 | 1980-08-26 | Method of manufacturing semiconductor device provided with complementary semiconductor elements |
| NLAANVRAGE8004861,A NL188774C (nl) | 1979-09-17 | 1980-08-28 | Werkwijze voor het vervaardigen van een samengestelde halfgeleiderinrichting. |
| FR8019757A FR2465316A1 (fr) | 1979-09-17 | 1980-09-12 | Dispositifs semi-conducteurs pourvus d'elements semi-conducteurs complementaires et procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur compose |
| CA000360222A CA1154174A (en) | 1979-09-17 | 1980-09-15 | Semiconductor devices provided with complementary semiconductor elements and method of manufacturing the same |
| DE19803034894 DE3034894A1 (de) | 1979-09-17 | 1980-09-16 | Halbleiteranordnung mit komplementaeren halbleiter-bauelementen und verfahren zu dessen herstellung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP55026177A JPS5833702B2 (ja) | 1980-03-04 | 1980-03-04 | 半導体基体の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS56124241A JPS56124241A (en) | 1981-09-29 |
| JPS5833702B2 true JPS5833702B2 (ja) | 1983-07-21 |
Family
ID=12186240
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP55026177A Expired JPS5833702B2 (ja) | 1979-09-17 | 1980-03-04 | 半導体基体の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5833702B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58197739A (ja) * | 1982-04-23 | 1983-11-17 | Jido Keisoku Gijutsu Kenkiyuukumiai | 半導体集積回路用基板の製造方法 |
-
1980
- 1980-03-04 JP JP55026177A patent/JPS5833702B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS56124241A (en) | 1981-09-29 |
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