JPS6252458B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はpn接合により珪素基板から分離され
回路素子を設けた島を有する珪素半導体本体を具
える集積半導体装置に関するものである。

本発明の目的は回路素子の実装密度を慣例の装
置の場合よりも著しく高くし得る集積半導体装置
の構体を提供せんとするにある。

本発明では埋設酸化珪素層図形を用いる。かか
る埋設酸化珪素層は特願昭42―63883号に記載さ
れているように珪素の局部酸化によつて得ること
ができる。

本発明集積半導体装置はエピタキシヤル珪素層
を設けた珪素基板本体と、pn接合によつて該基
板から分離されると共に前記エピタキシヤル珪素
層の一部分を有する多数の島と、前記エピタキシ
ヤル珪素層の酸化部分を有し前記島間の前記エピ
タキシヤル珪素層内に埋設された酸化珪素層図形
とを具え、前記島を分離する接合は前記埋設酸化
層図形で終端させ、ほかに抵抗を有する少くとも
１個の島を設け、該抵抗は、該島の表面に隣接し
て接触する領域を有し、該接触領域はその周縁の
少くとも一部分に沿つて前記埋設酸化珪素層図形
によつて横方向に囲まれるようにしたことを特徴
とする。

酸化珪素層図形はその厚さ全体にわたつてエピ
タキシヤル珪素層内に埋設するのが好適であり、
この目的のために本発明の実施に当つては、耐酸
化マスクをエツチングマスクとして使用して珪素
層の厚さの一部を酸化処理前にエツチングにより
局部的に除去するか、または酸化処理の中断中に
既に形成された酸化珪素層の厚さの少なくとも一
部を除去する。

島の横方向分離とトランジスタのベースおよび
コレクタ接点領域との間の離間隔がないため、お
よび装置の製造中これら距離の公差を考慮する必
要があるためスペースを著しく節約することがで
きる。かかるスペースの節約は島間に拡散分離領
域を有する慣例の装置に対し約40％とすることが
できる。珪素を局部酸化して高品質の酸化珪素層
を得ることができるという事実から装置の能動
pn接合を酸化珪素層図形で終端させることがで
きる。

次に本発明を図面につき説明する。

まず、本発明の原理による半導体装置の製造手
段を第３図および第４図につき説明する。この半
導体装置は珪素の半導体本体１をもつて構成し、
これに半導体回路素子、すなわちエミツタ領域
２、ベース領域３およびコレクタ領域４よりなる
トランジスタを設ける。このトランジスタ２，
３，４を設けるに当つては、ほぼ平坦な酸化珪素
層を珪素本体１に隣接させて酸化珪素の図形化層
５の形態で設け、しかる後図形によつて蔽われて
いない表面部分に例えば拡散領域および接点を設
ける等の半導体技術で従来使用されている処理を
施してトランジスタを形成する。図形５を珪素本
体１の表面に酸化処理によつて形成し、この酸化
処理の間に珪素本体の表面６をマスク層７により
局部的に耐酸化マスクして珪化珪素の図形５をほ
ぼ厚さ全体にわたつて珪素本体１内に埋設する
（第１図および第２図参照）。

出発材料としては、支持体８上に設けた珪素層
よりなる珪素本体１を使用する。酸化珪素の図形
５を形成する間に酸化処理を図形５が珪素層１の
厚さ全体に延在するまで継続し、かくして珪素層
１を図形５により相互に分離された複数個の部分
すなわち島９〜１７に分割する。

上記珪素層１は一導電型のエピタキシヤル層と
して反対導電型の半導体物質の支持体８上に設け
る。

支持体８は、例えば約0.2Ω−cmの固有抵抗お
よび約250μｍの厚さを有するｐ型珪素結晶で構
成する。支持体８のその他の大きさは適当に選定
して形成すべきエピタキシヤル層１の互に絶縁さ
れた所望数の部分が充分に得られるようにする。

図面を簡単とするために、第３図および第４図
においては、エピタキシヤル層１のうちの１個の
絶縁部分すなわち島９のみを完全に構成する半導
体装置の一部分を図示する。また第３図に示す絶
縁層２０は第４図ではわかり易くするために省略
した。これがため第４図ではこの絶縁層２０にあ
けた孔を破線で示した。

ｎ型エピタキシヤル珪素層１をｐ型支持体８上
に設ける。この珪素層１は、例えば厚さ約２μ、
固有抵抗約２Ω−cmのものとする。第１図に示す
ように、半導体業界で普通に使用されている方法
で半導体材料を支持体８上に堆積させることによ
りエピタキシヤル層１を得ることができる。支持
体８としてその固有抵抗がエピタキシヤル層１の
固有抵抗に比較して低いものを選択し、形成すべ
き図形化層５の直下の支持体中に導電チヤンネル
が形成されるのを防止し得るようにするのが好適
である。この導電チヤンネルは、これが形成され
ると、図形化層５により互に分離されたエピタキ
シヤル層１の各部分を相互に連結するようにな
る。

エピタキシヤル層１には耐酸化マスクとして作
用するマスク層７を設ける。本例においてはこの
マスク層７を窒化珪素によつて形成するが、これ
を例えば酸化珪素および窒化珪素の二重層によつ
て形成することもできる。窒化珪素層７は、慣例
のように、例えば珪素本体１，８をSiH₄および
NH₃のガス混合物中で約1000℃の温度に加熱する
ことにより設けることができ、その厚さを約20μ
ｍとする。この厚さは形成すべき図形化層５の厚
さより著しく薄い。

写真平版法によつて窒化珪素層７の一部を第１
図に示すように除去して図形５を形成し得るよう
にする。

厚さのほぼ全体にわたつて珪素層１中に埋設さ
れる図形５を得るためには、図形５を形成する酸
化処理を開始する前に、耐酸化マスク層７をエツ
チングマスクとして使用して珪素層１を、その厚
さの約半分までエツチングすることにより局部的
に除去する。かくして条溝２１を形成する。上記
のエツチングは任意の慣例の方法で実施すること
ができる。

本例では水蒸気を約１気圧の圧力、約1000℃の
温度で導入することにより珪素層１を酸化して図
形５を得る。この場合酸化処理は、形成された図
形５が少なくとも基体８に到達するまで継続する
（第２図参照）。

エピタキシヤル層１は、その中にほぼその厚さ
全体にわたつて埋設された図形５により相互に絶
縁かつ相互に分離された部分９〜17に簡単かつ有
効な方法で分割するので、かくして得る構体部分
をプレーナ法により処理することができかつその
図形５は良質の酸化珪素で構成されるようにな
る。

酸化処理は中断することができ、かつこの中断
中に耐酸化マスク層７をエツチングマスクとして
使用して既に形成された酸化珪素層の少なくとも
その厚さの一部をエツチングにより除去すること
ができる。この場合には酸化処理に先立つエツチ
ング処理は必要でない。

あるいはまた、エツチング処理を全く使用しな
いようにすることも可能である。しかし、この場
合には、エピタキシヤル層１の表面上に突出した
図形５が得られるが、これはかならずしも欠点で
はない。ある場合には、エピタキシヤル層１上に
突出する図形５の部分を後でエツチング処理によ
り除去することもでき、この際耐酸化マスク層７
をエツチングマスクとして使用する。このように
して、図形５をエピタキシヤル層の表面より僅か
に上に突出させるか、または該表面より僅かに下
に引下げるかすることが可能である。

エピタキシヤル層の被絶縁部分すなわち島９〜
１７を、ｎ型層１およびｐ型支持体８間のｐ―ｎ
接合により支持体８から絶縁する。

良質の酸化物よりなる図形５を得ると共に図形
５の厚さのほぼ全体をエピタキシヤル層１内に埋
設するので、回路素子を被絶縁物部分に極めて有
効に設けることができ、被絶縁部分の表面に隣接
しかつ少なくともその周縁の一部に沿つて図形に
隣接する回路素子の領域を被絶縁部分に設ける。
かようにすることにより極めて重要なスペースの
節約をはかることができる。

例えば、第３図および第４図において、トラン
ジスタ２，３，４のベース領域３はその周縁の大
部分に沿つて図形５に隣接する。

ベース領域３は慣例の方法で不純物拡散により
設けることができる。この場合窒化珪素層７を拡
散マスクとして使用することができる。しかし、
この場合には、第３図に示すようにまず窒化物層
７を除去し、その代りに拡散マスクとして普通使
用される酸化珪素層２０を用いる。例えばホウ素
の拡散により得られるｐ型ベース領域３は約0.6
μｍの厚さを有し、被絶縁部分９の表面２３に隣
接させる。

次いで厚さ約0.3μｍのｎ型エミツタ領域２を
例えば燐の拡散によりベース領域３中に設ける。
このエミツタ領域２は被絶縁部分９の表面２３に
隣接する。

トランジスタ２，３，４のコレクタ領域を被絶
縁部分９の部分４により構成する。この部分４は
ベース領域３に隣接させる。

ベース領域３とコレクタ領域４との間のｐ―ｎ
接合の縦方向部分２４は小さく、従つてベース領
域３とコレクタ領域４との間の容量も小さくな
る。

コレクタ領域４に接点領域２５を設ける。接点
領域２５は被絶縁部分９の表面２３に隣接させ
る。この接点領域２５はコレクタ領域４と同一の
導電型を有し、しかもそれより高い不純物添加濃
度を有する。接点領域２５は図形５にその周縁の
大部分に沿つて隣接し、この結果さらに重要なス
ペースの節約を得ることができる。接点領域２５
を燐の拡散によりエミツタ領域２と同時に設ける
ことができる。

酸化珪素層２０に孔２６，２７および２８を設
けて領域２，３および２５に接点を形成し得るよ
うにする。これら接点（簡明のために図示せず）
を任意の慣例の方法で設け、これを金属層の形態
で絶縁層１０および図形５へ延在させることがで
きる。

所要に応じてコレクタ領域４と同一の導電型で
かつこれより高い不純物添加濃度を有する埋設層
を普通の方法で設けることができる。このような
埋設層３０を第３図に破線で示す。

第４図に平面図で示す被絶縁部分９および領域
２，３および２５の大きさは本発明による手段に
臨界的なものではなく、通常の手段でトランジス
タの所望特性を考慮して選定することができる。

しかしエピタキシヤル珪素層１は2.5〜３μｍ
より厚くしないのが好適である。実際上、図形５
は珪素層１とほぼ同じ厚さとする必要があるが
2.5〜３μｍ以上の厚さの良質な図形５を妥当な
酸化時間で設けるのは困難である。

本発明によればエピタキシヤル層の絶縁部分に
はトランジスタの外に、他の回路素子、例えばダ
イオード、抵抗およびコンデンサを設けることが
できる。例えば第５図においてエピタキシヤル層
１の被絶縁部分４０に２個の接続接点４２および
４３を設け、該部分４０を抵抗として使用するこ
とができる。

拡散領域よりなる抵抗を必要とする場合がしば
しばある。このような最小のスペースを占める抵
抗を第６図に断面図で示す。エピタキシヤル珪素
層１の被絶縁部分５０において、抵抗領域５１は
その周縁全体にわたつて図形５に隣接する表面領
域の形態で設けることができる。この結果、被絶
縁領域５０に設けた抵抗領域５１は最小のスペー
スを占めるようになる。この抵抗領域５１に２個
の接続接点５２および５３を設ける。抵抗領域５
１は普通の方法で不純物の拡散により得ることが
でき、これは被絶縁部分と反対導電型を有するか
または被絶縁部分５０と同一導電型でこれより高
い不純物添加濃度のものとする。

あるいはまた、例えばエピタキシヤル層１の被
絶縁部分にそれぞれ拡散表面領域よりなる２個の
抵抗を設け、これら表面領域は相互に一定距離離
間して並置し、その周縁の一部に沿つて図形５に
隣接させることができる。

従つて上述した手段は、エピタキシヤル層１の
厚さ全体に延在する酸化珪素の図形５を簡単かつ
有効に得ることができるだけでなく、さらに良質
の酸化珪素の図形５を得、この図形５が珪素層１
と共にほぼ平坦な表面を有するので図形５に隣接
する回路素子の領域を慣例のプレーナ法によつて
設けることができる。この結果著しいスペース節
約が得られ、回路素子の大きな実装密度および低
い絶縁および配線容量を可能とする。

本発明は上述した例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内で種々の変更を加え得ること
明らかである。例えば上述した半導体装置の部分
すべての導電型を同時にｐ導電型からｎ導電型に
およびこの逆に変換することができる。

多数の回路素子を設ける場合、これら回路素子
は慣例の方法で、絶縁層２０および図形５上に設
けた導電性細条によつて相互接続することができ
る。絶縁層２０を酸化珪素以外の絶縁物質、例え
ば窒化珪素で構成することができる。回路素子の
領域を拡散の代りに例えばイオン注入により設け
ることができる。さらに第３図および第４図に示
すエミツタ区域２をその周縁の一部に沿つて図形
５に隣接させることもできる。また、図形５に隣
接する接点領域に対応する絶縁層２０の孔、例え
ば区域３および２５に対応する孔２７および２８
を図形５に隣接させることができ、このことによ
りさらにスペースの節約を達成することができ
る。加うるに、反対導電型の基板上に設けた一導
電型のエピタキシヤル珪素層に反対導電型の区域
を設け、しかる後酸化珪素の図形を設けることが
できる。エピタキシヤル層を例えば一導電型の第
１の部分層を支持体上に設け次いで反対導電型の
第２の部分層を第１部分層の上に設けてなる二重
層で構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は第３図および第４図に示
す本発明の原理による集積半導体装置の製造工程
を示す断面図、第３図は第４図の―線上の断
面図、第４図は本発明集積半導体装置の平面図、
第５図および第６図はそれぞれ第３図と同様の本
発明による集積半導体装置の１実施例を示す断面
図である。 １……エピタキシヤル珪素層（半導体本体）、
２……エミツタ、３……ベース、４……コレク
タ、５……図形、６……半導体本体表面、７……
マスク層、８……支持体、９〜１７，４０，５０
……島（絶縁部分）、２０……酸化珪素層、２１
……条溝、２３……表面（島）、２５……接点領
域、２６，２７，２８……孔、４２，４３，５
２，５３……接続接点、５１……抵抗領域。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ エピタキシヤル珪素層を設けた珪素基板本体
   と、pn接合によつて該基板から分離されると共
   に前記エピタキシヤル珪素層の一部分を有する多
   数の島と、前記エピタキシヤル珪素層の酸化部分
   を有し前記島間の前記エピタキシヤル珪素層内に
   埋設された酸化珪素層図形とを具え、前記島を分
   離する接合は前記埋設酸化層図形で終端させ、ほ
   かに抵抗を有する少くとも１個の島を設け、該抵
   抗は、該島の表面に隣接して接触する領域を有
   し、該接触領域はその周縁の少くとも一部分に沿
   つて前記埋設酸化珪素層図形によつて横方向に囲
   まれるようにしたことを特徴とする集積半導体装
   置。