JPH0522389B2 - - Google Patents
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- JPH0522389B2 JPH0522389B2 JP63316361A JP31636188A JPH0522389B2 JP H0522389 B2 JPH0522389 B2 JP H0522389B2 JP 63316361 A JP63316361 A JP 63316361A JP 31636188 A JP31636188 A JP 31636188A JP H0522389 B2 JPH0522389 B2 JP H0522389B2
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Description
【発明の詳細な説明】
[産業上の利用分野]
本発明は半導体集積回路装置(以下ICと略称
する。)に関し、特にバイポーラ型素子を含むIC
を対象とする。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device (hereinafter abbreviated as IC), and particularly to an IC including a bipolar type element.
The target is
バイポーラ型ICにおいては素子間の電気的絶
縁(アイソレーシヨン)を成すことは必須であ
り、その具体的方法の一つとして、高集積化が図
れる理由から半導体領域をフイールド酸化膜と呼
ばれる酸化膜(SiO2膜)で囲むアイソプレーナ
法が現在多く採用されている。 In bipolar ICs, it is essential to create electrical isolation between elements, and one specific method for achieving this is to cover the semiconductor region with an oxide film called a field oxide film to achieve high integration. The isoplanar method, in which the material is surrounded by a (SiO 2 film), is currently widely used.
このアイソプレーナ型ICにおいてはフイール
ド酸化膜下の半導体層によつて電流が他の半導体
領域へ導通しないようにチヤンネルストツパを設
ける必要がある。このチヤンネルストツパの形成
にあたつては、例えば特公昭51−438号公報等に
知られている方法によればチヤンネルストツパと
フイールド酸化膜とを同一のマスクで形成してい
る。このチヤネルストツパ形成時には基板表面に
予め形成されている基板と異なる導電型の埋込層
との間の位置合わせを行う必要がある。例えば、
第5図に示すようなP型Si基板1上にN+埋込層
2を介してN型エピタキシヤル層を形成し、選択
酸化により形成したフイールド酸化膜3でP型ベ
ース4とN+型コレクタ(コンタクト部)5とを
分離したNPNトランジスタを構成する場合、チ
ヤンネルストツパ6形成するためにN+埋込層2
に対するマスク合わせが必要になり、集積度向上
の妨げになるという欠点を有する。さらにはフイ
ールド酸化膜3下にマスクずれがあるとトランジ
スタのベース側とコレクタ側とでアイソレーシヨ
ン耐圧の不均衡を生じる、隣接する埋込層間の耐
圧の値を確保するにはチヤンネルストツパ領域6
を小さくできないめ集積度の向上に困難である等
の欠点がある。 In this isoplanar IC, it is necessary to provide a channel stopper to prevent current from being conducted to other semiconductor regions by the semiconductor layer under the field oxide film. In forming this channel stopper, the channel stopper and the field oxide film are formed using the same mask according to a method known, for example, in Japanese Patent Publication No. 51-438. When forming this channel stopper, it is necessary to align the substrate and the buried layer of a different conductivity type, which have been previously formed on the surface of the substrate. for example,
An N-type epitaxial layer is formed on a P-type Si substrate 1 via an N + buried layer 2 as shown in FIG. When configuring an NPN transistor separated from the collector (contact part) 5, an N + buried layer 2 is used to form a channel stopper 6.
This has the disadvantage that mask alignment is required, which impedes improvement in the degree of integration. Furthermore, if there is a mask misalignment under the field oxide film 3, an imbalance in isolation voltage will occur between the base side and the collector side of the transistor.It is necessary to ensure the voltage resistance value between adjacent buried layers in the channel stopper region. 6
It has drawbacks such as difficulty in improving the degree of integration because it cannot be made smaller.
なお、フイールド酸化膜下のチヤンネルストツ
パを形成する従来の他の技術が特開昭54−162978
号公報に示されている。この例ではP型半導体基
板上に多結晶シリコン膜とシリコン窒化膜
(Si3N4)を順次形成後、選択的にSi3N4膜を除去
し、これをマスクとして埋込層となるN型不純物
を打込み、引き続き同一マスクにより多結晶シリ
コン膜を選択酸化して酸化膜を設け、マスクとな
つた窒化膜除去後、多結晶シリコン膜と酸化膜と
の材質の違いを利用してP型不純物を基板表面に
打込みチヤンネルストツパを形成している。しか
しこの方法によれば、(1)N+型埋込層及び酸化膜
形成時のマスクとして多結晶シリコンを使用して
いるため、N型不純物の横方向への拡散が大き
く、そのため、Si3N4膜によるN型埋込層の位置
の規定が難しく、又隣接する素子のコレクタ間の
耐圧が劣る。(2)多結晶シリコンの熱処理及び酸化
によつて、シリコン基板表面に積層欠陥及び群生
転移が生じたり、多結晶シリコンの結晶サイズが
成長して大きくなるためシリコン基板表面の凹凸
がいちじるしくなる等の欠点がさけられない。 Note that another conventional technique for forming a channel stopper under a field oxide film is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 54-162978.
It is shown in the publication No. In this example, after sequentially forming a polycrystalline silicon film and a silicon nitride film (Si 3 N 4 ) on a P-type semiconductor substrate, the Si 3 N 4 film is selectively removed, and using this as a mask, the N, which will become the buried layer, is removed. After implanting type impurities, the polycrystalline silicon film is selectively oxidized using the same mask to form an oxide film, and after removing the nitride film that served as the mask, P-type Impurities are implanted into the substrate surface to form channel stoppers. However, according to this method, (1) polycrystalline silicon is used as a mask when forming the N+ type buried layer and the oxide film, so the lateral diffusion of N type impurities is large ; It is difficult to define the position of the N-type buried layer using the 4- layer film, and the withstand voltage between the collectors of adjacent elements is poor. (2) Heat treatment and oxidation of polycrystalline silicon may cause stacking faults and cluster dislocation on the surface of the silicon substrate, and the crystal size of polycrystalline silicon may grow and become larger, resulting in noticeable unevenness on the surface of the silicon substrate. I can't avoid the flaws.
[発明が解決しようとする課題]
本発明の目的とするところはバイポーラ型IC
の集積度及び耐圧の向上を図ることにある。[Problems to be Solved by the Invention] The purpose of the present invention is to solve bipolar ICs.
The purpose is to improve the degree of integration and withstand voltage.
[課題を解決するための手段] 本発明の構成は以下の行程より成る。[Means to solve the problem] The configuration of the present invention consists of the following steps.
(1) 一主面を有する半導体基板を用意する工程、
(2) 前記半導体基板一主面に第1導電型の不純物
を導入し、第1半導体領域を選択的に形成する
工程、
(3) 前記半導体基板一主面に第2導電型の不純物
を導入し、前記第1半導体領域を取り囲むよう
に、前記第1半導体領域の不純物濃度よりも低
い濃度を有する第2半導体領域を形成する工
程、
(4) 前記第1半導体領域および第2半導体領域が
形成された半導体基板の一主面に第1導電型の
半導体層を形成する工程、
(5) 前記第1半導体領域上に位置した前記半導体
層の主面に耐酸化性膜を選択的に形成する工
程、
(6) 前記耐酸化性膜が形成されていないところの
前記半導体の表面を実質的にエツチすることな
く、前記耐酸化性膜をマスクとしてその半導体
層表面を熱酸化し、前記第1半導体領域には達
しない深さの熱酸化膜を選択的に形成する工
程、
(7) 前記耐酸化性膜を取り除き、前記熱酸化膜と
前記第2半導体領域のわき上がり拡散により半
導体層内に形成された第2導電型の半導体領域
とで取り囲まれたところの前記半導体層内にバ
イポーラトランジスタを形成する工程。(1) A step of preparing a semiconductor substrate having one main surface; (2) A step of introducing impurities of a first conductivity type into one main surface of the semiconductor substrate to selectively form a first semiconductor region; (3) introducing an impurity of a second conductivity type into one principal surface of the semiconductor substrate to form a second semiconductor region having an impurity concentration lower than that of the first semiconductor region so as to surround the first semiconductor region; (4) forming a semiconductor layer of a first conductivity type on one main surface of the semiconductor substrate on which the first semiconductor region and the second semiconductor region are formed; (5) the semiconductor layer located on the first semiconductor region; (6) selectively forming an oxidation-resistant film on the main surface of the layer; (6) forming the oxidation-resistant film without substantially etching the surface of the semiconductor where the oxidation-resistant film is not formed; (7) removing the oxidation-resistant film and removing the thermal oxide film by thermally oxidizing the surface of the semiconductor layer using the mask as a mask to selectively form a thermal oxide film having a depth that does not reach the first semiconductor region; and a second conductivity type semiconductor region formed in the semiconductor layer by upward diffusion of the second semiconductor region, forming a bipolar transistor in the semiconductor layer.
以下、本発明を図面に示した実施例によつて詳
細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[実施例]
第3A図〜第3I図は本発明によるバイポーラ
ICの製造プロセスを示す各工程の断面図であつ
て、下記の工程(A)〜(I)に対応する。[Example] Figures 3A to 3I are bipolar according to the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of each step showing the IC manufacturing process, and corresponds to the following steps (A) to (I).
(A) 高抵抗P-型Si基板11を用意し、熱酸化に
よりその表面に900Åの薄いSiO2膜12を形成
する。その上にCVD(化学気相析出)法等によ
り耐酸化性の膜であるSi3N4膜13を1500Å厚
に生成した後、ホトレジストをマスクとするプ
ラズマエツチングを行い、N+埋込層を形成す
べき部分のSiO2膜12、Si3N4膜13を選択的
に除去する。(A) A high-resistance P - type Si substrate 11 is prepared, and a thin SiO 2 film 12 of 900 Å is formed on its surface by thermal oxidation. After forming an oxidation-resistant Si 3 N 4 film 13 with a thickness of 1500 Å on top of it by CVD (chemical vapor deposition), etc., plasma etching is performed using a photoresist as a mask to form an N + buried layer. The portions of the SiO 2 film 12 and Si 3 N 4 film 13 to be formed are selectively removed.
(B) 上記Si3N4膜13をマスクにしてアンチモン
(又はヒ素)を拡散によつて表面不純物濃度が
1019〜2020atoms/cm3になるように基板に選択
的に導入するとともに、基板11の表面を熱酸
化する。これによつて、N+型埋込層14を約
1.5μmの深さに形成するとともに、N+型埋込
層14上の基板表面に4000Åの厚さの厚い
SiO2膜15を形成する。すなわち、N+型埋込
層14とSiO2膜15は同一のマスクによつて
規定される。(B) The surface impurity concentration is reduced by diffusing antimony (or arsenic) using the Si 3 N 4 film 13 as a mask.
They are selectively introduced into the substrate at a concentration of 10 19 to 20 20 atoms/cm 3 , and the surface of the substrate 11 is thermally oxidized. This makes the N + type buried layer 14 approximately
A thick layer of 4000 Å is formed on the substrate surface on the N + type buried layer 14.
A SiO 2 film 15 is formed. That is, the N + type buried layer 14 and the SiO 2 film 15 are defined by the same mask.
(C) Si3N4膜13を除去した後、SiO2膜15と
SiO2膜12の膜厚の差を利用してP型チヤン
ネルストツパ16を形成する。すなわち、基板
全面にボロン(又は沸化ボロン)をイオン打ち
込みする。このとき、SiO2膜15とSiO2膜1
2との間には3100Åの膜厚差があるので、ボロ
イオンはSiO2膜12がある領域では基板に達
せず、一方、SiO2膜12がある領域ではこの
膜を透過して基板内に打込まれる。この後、熱
処理を行い、表面不純物濃度が1017atoms/cm3
となるようにP型チヤンネルストツパ16を形
成する。(C) After removing the Si 3 N 4 film 13, the SiO 2 film 15 and
A P-type channel stopper 16 is formed by utilizing the difference in film thickness of the SiO 2 film 12. That is, boron (or boron fluoride) ions are implanted into the entire surface of the substrate. At this time, SiO 2 film 15 and SiO 2 film 1
Since there is a film thickness difference of 3100 Å between the SiO 2 film 12 and the SiO 2 film 12, the boroions do not reach the substrate in the region where the SiO 2 film 12 is present, but on the other hand, in the region where the SiO 2 film 12 is present, they pass through this film and are implanted into the substrate. be included. After this, heat treatment is performed to reduce the surface impurity concentration to 10 17 atoms/cm 3
The P-type channel stopper 16 is formed so that.
このように、P型チヤンネルストツパ16は
SiO2膜15をマスクとして形成される。先に
述べたように、SiO2膜15とN+型埋込層14
とは同一のマスクによつて規定されたものであ
るから、P型チヤンネルストツパ16はN+型
埋込層14によつてその位置が規定されるに等
しく、したがつて、これら相互の位置は位置合
わせするまでもなく自己整合的に規定される。 In this way, the P-type channel stopper 16
It is formed using the SiO 2 film 15 as a mask. As mentioned earlier, the SiO 2 film 15 and the N + type buried layer 14
are defined by the same mask, the position of the P-type channel stopper 16 is equivalent to being defined by the N + type buried layer 14, and therefore, their mutual positions are defined by the same mask. are defined in a self-consistent manner without alignment.
(D) HF系エツチング液によりSiO2膜12および
SiO2膜15をすべてエツチングによつて除去
する。このとき、基板表面には図に示すような
段差が生じる。これは酸化膜形成のために費や
された基板のシリコン量が異なるためである。(D) SiO 2 film 12 and
All of the SiO 2 film 15 is removed by etching. At this time, a step is generated on the surface of the substrate as shown in the figure. This is because the amount of silicon on the substrate used to form the oxide film differs.
(E) 基板全面にN-型ドープエプタキシヤルシリ
コン層1.5μm〜2.0μmの暑さに形成する。この
とき、上述の段差がそのままエピタキシヤル層
17の表面に現れる。(E) Form an N - type doped eptaxial silicon layer on the entire surface of the substrate to a thickness of 1.5 μm to 2.0 μm. At this time, the above-mentioned step difference appears as it is on the surface of the epitaxial layer 17.
(F) 酸化雰囲気中での熱処理によつてエピタキシ
ヤルシリコン層17の表面にその表面酸化によ
る900Åの薄いSiO2膜18を生成する。さらに
CVD法によるSi3N4膜19を1500Åの厚さに形
成した後、ホトエツチングにより、各半導体領
域を絶縁分離するためのSiO2からなるアイソ
レーシヨン層を形成すべき部分のSi3N4膜をエ
ツチングして除去する。(F) A thin SiO 2 film 18 of 900 Å is formed on the surface of the epitaxial silicon layer 17 by surface oxidation by heat treatment in an oxidizing atmosphere. moreover
After forming the Si 3 N 4 film 19 to a thickness of 1500 Å using the CVD method, the Si 3 N 4 film is removed by photoetching in the areas where an isolation layer made of SiO 2 for insulating and isolating each semiconductor region is to be formed. Remove by etching.
(G) 酸化(ウエツト)雰囲気中で熱処理を行うこ
とにより、Si3N4膜19の形成されていない部
分のエピタキシヤル層17を選択的に酸化し
て、フイールドSiO2膜20を10000Åの厚さに
形成する。これは、各半導体領域を互いに絶縁
分離するためのものである。このとき、チヤン
ネルストツパ16が引き延ばされてフイールド
SiO2膜20に達しアイソレーシヨンが完成す
る。(G) By performing heat treatment in an oxidizing (wet) atmosphere, the epitaxial layer 17 in the area where the Si 3 N 4 film 19 is not formed is selectively oxidized to form the field SiO 2 film 20 to a thickness of 10,000 Å. to form. This is for insulating and separating each semiconductor region from each other. At this time, the channel stopper 16 is extended and the field
The SiO 2 film 20 is reached and isolation is completed.
(H) Si3N4膜19を除去した後、新たに全面に
CVD法によりSi3N4膜24を1400Åの厚さに形
成する。そして、コレクタ接続領域21が形成
されるべき部分のSi3N4膜を選択的にエツチン
グにより除去し、露出したフイールドSiO2膜
をマスクとしてリンをイオン打込みし、引続き
熱処理を行つてN+型コレクタ接続領域21を
形成する。(H) After removing the Si 3 N 4 film 19, a new
A Si 3 N 4 film 24 is formed to a thickness of 1400 Å using the CVD method. Then, the Si 3 N 4 film in the portion where the collector connection region 21 is to be formed is selectively removed by etching, phosphorus is ion-implanted using the exposed field SiO 2 film as a mask, and then heat treatment is performed to form the N + type. A collector connection region 21 is formed.
(I) Si3N4膜24を全て取り除いた後、コレクタ
接続領域21を覆うようにホトレジストマスク
(図示せず)を形成してベース形成のためにボ
ロンを全面にイオン打込みし、引き続き熱処理
を行い、深さ0.6μm程度にP+型ベース領域22
を形成する。次いで、前記ホトレジストマスク
を除去した後、PSG(リン・シリケート・ガラ
ス)膜25をCVD法により約3500Åの厚さに
形成し、ホトエツチングによりベース表面の
PSG膜の一部を除去し、ヒ素をイオン打込み
し、引き続き熱処理を行うことにより深さ
0.35μmのN+エミツタ領域23を形成する。(I) After removing the entire Si 3 N 4 film 24, a photoresist mask (not shown) is formed to cover the collector connection region 21, boron ions are implanted into the entire surface to form a base, and then heat treatment is performed. The P + type base region 22 is formed to a depth of about 0.6 μm.
form. Next, after removing the photoresist mask, a PSG (phosphorus silicate glass) film 25 is formed to a thickness of about 3500 Å by CVD, and the base surface is etched by photoetching.
By removing a part of the PSG film, implanting arsenic ions, and subsequently performing heat treatment, the depth can be increased.
A 0.35 μm N + emitter region 23 is formed.
(J) 最後に、各領域に対しコンタクトホールを開
窓し、アルミニウムを真空蒸着法によつて蒸着
し、引き続きこれを所望のパターニングして、
各領域にオーミツクコンタクトするアルミニウ
ム電極E,B,Cを形成することで、第1図に
示したように選択酸化膜20で区画された中に
NPN型バイポーラトランジスタが完成される。(J) Finally, contact holes are opened in each region, aluminum is deposited by vacuum evaporation method, and this is then patterned as desired.
By forming aluminum electrodes E, B, and C in ohmic contact with each region, as shown in FIG.
The NPN bipolar transistor is completed.
[発明の効果]
上記したような本発明によれば、次のような効
果を得ることができる。[Effects of the Invention] According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.
(1) 高集積のバイポーラ型素子を含むICが得ら
れる。(1) An IC including highly integrated bipolar elements can be obtained.
その理由は、半導体基板(高抵抗P-型Si基
板11)内であつて、第1導電型の半導体領域
(実施例ではN+型埋込層14)に接して第1導
電型とは反対の第2導電型の半導体領域(実施
例ではP+型埋込層16)が選択的に設けられ
た構成であるためにある。これは前述の方法に
より、第1導電型の半導体領域形成のためのマ
スクと第2導電型の半導体領域形成のためのマ
スクとの別マスクが不要となつたため、マスク
合せを考慮する必要がない。すなわち、マスク
合わせ余裕が不要であるとともに、両埋込層は
互い自己整合的に重なり合つたものであるた
め、この結果として集積度を大きく向上でき
る。以下、この点につき更に詳しく述べる。 The reason for this is that within the semiconductor substrate (high resistance P - type Si substrate 11), there is a region opposite to the first conductivity type in contact with the semiconductor region of the first conductivity type (in the example, the N + type buried layer 14). This is because the second conductivity type semiconductor region (P + type buried layer 16 in the embodiment) is selectively provided. This is because the method described above eliminates the need for separate masks for forming a semiconductor region of the first conductivity type and a mask for forming a semiconductor region of the second conductivity type, so there is no need to consider mask alignment. . That is, there is no need for a margin for mask alignment, and both buried layers overlap each other in a self-aligned manner, so that as a result, the degree of integration can be greatly improved. This point will be described in more detail below.
前述の方法によれば、チヤンネルストツパと
なるP+型埋込層は厚い酸化膜15によつてそ
の位置か規定される。一方、この厚い酸化膜1
5とN+型埋込層14とは共通のマスク(SiO2
膜とSi3N4膜)によつてそれらの位置の規定さ
れる。マスクに多結晶Siを使用しないためN+
型埋込拡散でN+型埋込拡散でN+型不純物の横
への拡がりがない。基板11へのP+型拡散
(チヤンネルストツパ形成)は厚い酸化膜14
と薄い酸化膜12の膜厚の差を利用して制御よ
く行うことができる。したがつて、P+型埋込
層はN+型埋込層によつてその位置が規定され
るに等しく相互の位置は位置合わせをするまで
もなく整合する。このように予め形成されたN
+型埋込層に対してP+型埋込層を形成すると
きの位置合わせは不要で、したがつてマスク合
わせ余裕をとる必要がない。 According to the method described above, the position of the P + type buried layer serving as a channel stopper is defined by the thick oxide film 15. On the other hand, this thick oxide film 1
5 and the N + type buried layer 14 have a common mask (SiO 2
film and Si 3 N 4 film). N + because polycrystalline Si is not used in the mask
There is no horizontal spread of N + type impurities due to N + type buried diffusion. P+ type diffusion (channel stopper formation) into the substrate 11 is performed using a thick oxide film 14.
This can be performed with good control by utilizing the difference in thickness between the thin oxide film 12 and the thin oxide film 12. Therefore, the positions of the P + type buried layer are defined by the N + type buried layer, and the mutual positions match without alignment. In this way, the pre-formed N
There is no need for alignment when forming the P + type buried layer with respect to the + type buried layer, and therefore there is no need to provide a margin for mask alignment.
このようにマスク合わせ余裕が不要になる結
果、第2図と第6図とに対比的に示すパターン
で明らかなように素子を小さく形成でき、IC
の集積度が向上する。第2図は本発明の場合、
第6図は従来技術の場合のそれぞれ1つのトラ
ンジスタのパターンを平面図で示している。ま
ず、第6図において、距離lAはマスク合わせ
余裕(=位置合わせの最大の誤差≒1μm)で
あり、距離lBはP型ベース領域BとP+型埋込
層(P型チヤンネルストリツパ)間の必要耐圧
を得るための距離であり、距離lCは隣接トラン
ジスタのコレクタ間の必要耐圧を得るための距
離である。一方、本発明によれば、第2図に示
すようにベースB、コレクタCは従来と同じ寸
法であるが、両埋込層が互いに自己整合的に重
なり合つたものであるため、マスク合わせ余裕
lAだけ省略することができる。 As a result of eliminating the need for mask alignment margins, the elements can be formed smaller, as is clear from the patterns shown in FIG. 2 and FIG.
The degree of integration will improve. In the case of the present invention, FIG.
FIG. 6 shows the pattern of one transistor in a plan view in the case of the prior art. First, in Fig. 6, the distance lA is the mask alignment margin (=maximum error in alignment ≒ 1 μm), and the distance lB is between the P type base region B and the P + type buried layer (P type channel stripper). The distance LC is the distance between the collectors of adjacent transistors to obtain the necessary withstand voltage. On the other hand, according to the present invention, as shown in FIG. 2, the base B and collector C have the same dimensions as the conventional ones, but since both buried layers overlap each other in a self-aligned manner, there is a mask alignment margin.
Only lA can be omitted.
(2) プロセスが簡略化できる。(2) Processes can be simplified.
上述のように、位置合わせの必要性が無くな
つたことにより、第2導電型の半導体領域(実
施例ではP+型埋込層16)形成のためのマス
ク形成工程を省略でき、プロセスが簡略化でき
る。 As mentioned above, since the need for alignment is eliminated, the mask forming step for forming the second conductivity type semiconductor region (P+ type buried layer 16 in the example) can be omitted, simplifying the process. can.
(3) 高集積化を図りつつ、しかも耐圧を向上させ
ることができる。(3) While achieving high integration, it is possible to improve voltage resistance.
上記(1)の理由により第2導電型の半導体領域
(P+型埋込層16)とバイポーラ型素子形成領
域(P型ベース領域)と間の距離のばらつきが
なくなるので耐圧を向上でき、信頼性を向上で
きる。すなわち、第2導電型の半導体層(エピ
タキシヤル層17)形成後に第2導電型の半導
体領域(P+型のチヤンネルストツパであるP+
型埋込層16)を形成する場合よりも、第2導
電型の半導体領域(P+型埋込層16)すなわ
ちチヤンネルストツパとバイポーラ素子形成領
域(P型ベース領域)との間の距離がとれ、耐
圧を大きくできる。以下、その理由を更に詳し
く述べる。 Due to the reason (1) above, there is no variation in the distance between the second conductivity type semiconductor region (P + type buried layer 16) and the bipolar element formation region (P type base region), which improves the breakdown voltage and improves reliability. You can improve your sexuality. That is, after forming the second conductivity type semiconductor layer (epitaxial layer 17), the second conductivity type semiconductor region (P + type channel stopper P +
The distance between the second conductivity type semiconductor region (P + type buried layer 16), that is, the channel stopper, and the bipolar element forming region (P type base region) is smaller than when forming the type buried layer 16). It can be used to increase pressure resistance. The reasons for this will be explained in more detail below.
前述の工程Dから明らかなように、SiO2膜
15,16の除去後(第3D図)はN+型埋込
層14表面とP+型埋込層(P+型チヤンネルス
トツパ)16表面とに断差が生じ、この断差が
エピタキシヤル層17の表面にも現れる。この
断差の存在が第3G図に示すようにN+型埋込
層14の端込層16よりも不純物濃度が高い、
言い替えれば、P+型埋込層16はN+型埋込
層14よりも不純物濃度が低い。そして、前述
の工程Gでチヤンネルストツパ16が引き延ば
されることからも裏付けられるように、N-型
半導体層の不純物濃度はP+型埋込層のそれよ
りもさらに低い。このため、両者間のPN接合
容量の増大を避けることができる。 As is clear from the above-mentioned process D, after the removal of the SiO 2 films 15 and 16 (FIG. 3D), the surface of the N + type buried layer 14 and the surface of the P + type buried layer (P + type channel stopper) 16 are removed. A difference is generated between the two, and this difference also appears on the surface of the epitaxial layer 17. The presence of this difference causes the impurity concentration of the N + type buried layer 14 to be higher than that of the end layer 16, as shown in FIG. 3G.
In other words, the P+ type buried layer 16 has a lower impurity concentration than the N + type buried layer 14. Further, as evidenced by the fact that the channel stopper 16 is stretched in the aforementioned step G, the impurity concentration of the N - type semiconductor layer is even lower than that of the P + type buried layer. Therefore, an increase in the PN junction capacitance between the two can be avoided.
(5) 半導体層の結晶欠陥が生じない。(5) No crystal defects occur in the semiconductor layer.
P+型埋込層形成のための不純物の導入は薄
いSiO2膜を通して行われ、かつその後、SiO2
膜を取り除いてP+型埋込層の上に直接にエピ
タキシヤル成長を行うため、半導体層の結晶欠
陥を生じることがない。又、結晶サイズの生長
による半導体層表面の凹凸も少なくなる。 The introduction of impurities for the formation of a P + type buried layer is carried out through a thin SiO 2 film, and then the SiO 2
Since the film is removed and epitaxial growth is performed directly on the P + type buried layer, crystal defects in the semiconductor layer do not occur. Furthermore, unevenness on the surface of the semiconductor layer due to crystal size growth is also reduced.
(6) 前述の本発明の実施例によれば、以上の他
に、さらに集積度の向上に大きな効果を有す
る。(6) According to the embodiment of the present invention described above, in addition to the above, there is a significant effect in improving the degree of integration.
すなわち、アイソプレーナ法に代えて
LOCOS(Si選択低温酸化)法により形成した
SiO2膜により素子の絶縁分離をおこなつてい
るの部上におけるフイールドSiO2膜20の一
部20a,20bが落ち込み形成されることに
なる。この落ち込み形成されたフイールド
SiO2膜部分20aが、第3I図に示されたベ
ース領域22とのアイソレーシヨンマージンを
拡大してくれる。すなわち、フイールドSiO2
膜部分20a,20bがP+型埋込層16の横
方向の拡がり拡散を抑えてくれる。また、前述
の本発明の製造プロセスからも明らかなよう
に、N+型埋込層14がP+型埋込層16よりも
不純物濃度が高いためにP+型埋込層16の横
方向の拡がり拡散を抑えてくれる。 That is, instead of the isoplanar method
Formed by LOCOS (Si selective low temperature oxidation) method
Parts 20a and 20b of the field SiO 2 film 20 on the portion where the SiO 2 film performs insulation isolation of the elements are formed to be depressed. This depressed field formed
The SiO 2 film portion 20a expands the isolation margin with the base region 22 shown in FIG. 3I. i.e. field SiO2
The film portions 20a and 20b suppress the lateral expansion and diffusion of the P + type buried layer 16. Furthermore, as is clear from the manufacturing process of the present invention described above, since the N + type buried layer 14 has a higher impurity concentration than the P + type buried layer 16, the lateral direction of the P + type buried layer 16 It suppresses the spread and spread.
しかがつて、集積度を向上させつつ、しかも
耐圧を向上させることができる。 As a result, it is possible to improve the degree of integration and the breakdown voltage.
(4) 基板接合容量を減らすことができる。(4) Substrate junction capacitance can be reduced.
すなわち、上記(1)にともない半導体基板とコ
レクタ領域とのPN接合面積を減らすことがで
きるため、PN接合容量(基板接合容量)を減
らすことができる。 That is, according to (1) above, the PN junction area between the semiconductor substrate and the collector region can be reduced, so the PN junction capacitance (substrate junction capacitance) can be reduced.
また、前述のようにN+型埋込層14がP+型
埋で、Si3N4膜マスク下のシリコンのアンダーエ
ツチがなく、したがつてその分マスクに余裕をと
る必要がなく集積度を向上できる。第3F図〜第
3G図に示すようにアイソレーシヨンSiO2膜の
形成時、Si3N4マスクをエピタキシヤル層の凹部
に形成するため、選択酸化によるバードヘツド
(SiO2膜の突起部)の形成が緩和され、この上に
形成される配線の段切れがなくなる。このように
本実施例によれば、先述のマスク合わせ余裕省略
による集積度向上の効果と合わせて、さらに相乗
適な効果を奏しバイポーラ型ICの集積度向上に
極めて有効である。 In addition, as mentioned above, the N+ type buried layer 14 is P + type buried, so there is no underetching of the silicon under the Si 3 N 4 film mask, and therefore there is no need to leave room for the mask, and the integration density can be increased. You can improve. As shown in Figures 3F to 3G, when forming the isolation SiO 2 film, the Si 3 N 4 mask is formed in the recessed part of the epitaxial layer, so the bird heads (projections of the SiO 2 film) are removed by selective oxidation. The formation is relaxed, and there is no disconnection in the wiring formed thereon. As described above, according to this embodiment, in addition to the above-mentioned effect of improving the degree of integration by omitting the mask alignment margin, a synergistic effect is produced, which is extremely effective in improving the degree of integration of bipolar ICs.
[変形例]
次に、本発明の第2の実施例として、素子間の
絶縁分離の方法としてPN接合アイソシヨンを利
用した例について説明する。[Modification] Next, as a second embodiment of the present invention, an example will be described in which PN junction isolation is used as a method of insulation separation between elements.
この場合のプロセスは、先の実施例で述べた半
導体基板11上にエピタキシヤル半導体層17を
形成するまでの工程(第3A図〜第3E図)は同
じプロセスを用いその後半導体層17の表面の一
部にSiO2膜のホトレジスト処理により窓開エツ
チを行い、ボロン等を選択的に拡散又はイオン打
込みを行い半導体層表面からP+型埋込層16に
達するP+型絶縁分離領域26を得る。 In this case, the process up to the formation of the epitaxial semiconductor layer 17 on the semiconductor substrate 11 (FIGS. 3A to 3E) described in the previous embodiment is the same process, and then the surface of the semiconductor layer 17 is formed. A window is etched by photoresist treatment on a portion of the SiO 2 film, and boron or the like is selectively diffused or ion implanted to obtain a P + type insulating isolation region 26 that reaches from the semiconductor layer surface to the P + type buried layer 16. .
第4図はこのようなプロセスにより得られたP
+型絶縁分離領域26により囲まれたN型エピタ
キシヤル層17表面にP+型ベース領域22、N+
かたエピタキシヤル領域23、N+型コレクタ取
出し部21を形成した構造を示す。この実施例に
よれば、先述した実施例によつて得られる効果の
他に次のような効果が得られる。特に、高速性を
要求されICではエピタキシヤル層17は薄く、
例えば1.5〜2.0μmに形成されるので、PN接合に
よる分離方法の組み合わせによつても絶縁分離領
域の面積は殆ど変化なく高集積度のICが得られ
る。また、酸化膜による分離法(アイソプレーナ
法)によつた場合と異なり、表面が平坦になり、
配線層の断線防止などに効都合である。 Figure 4 shows the P obtained by such a process.
A P + type base region 22 and an N + type base region 22 are formed on the surface of the N type epitaxial layer 17 surrounded by the + type insulation isolation region 26 .
On the other hand, a structure in which an epitaxial region 23 and an N + type collector extraction portion 21 are formed is shown. According to this embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained by the previously described embodiments. In particular, in ICs that require high speed, the epitaxial layer 17 is thin.
For example, since it is formed to have a thickness of 1.5 to 2.0 μm, a highly integrated IC can be obtained with almost no change in the area of the insulating isolation region even by combining isolation methods using PN junctions. Also, unlike the separation method using an oxide film (isoplanar method), the surface is flat,
This is effective in preventing disconnection in wiring layers.
第1図は本発明のバイポーラICを示す要部断
面図。第2図は本発明のバイポーラICを示す要
部平面図。第3A図〜第3I図は本発明による
ICの製造プロセスを示すための各工程の断面図。
第4図は本発明によるバイポーラICの他の形態
を示す断面図。第5図は従来技術により製造され
たバイポーラICの例を示す要部断面図。第6図
は従来技術により製造されたバイポーラICの例
を示す要部平面図。
11……P−型シリコン基板、12……薄い酸
化膜、13……シリコン窒化膜、14……N+型
埋込層、15……厚い酸化膜、16……P+型チ
ヤンネルストツパ、17……N-型エピタキシヤ
ル層、20……絶縁分離用のフイールド酸化膜、
21……N+型コレクタ接続領域、22……P型
ベース領域、23……N型エミツタ領域、25…
…PSG膜、26……P+型分離領域。
FIG. 1 is a cross-sectional view of essential parts of a bipolar IC according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of essential parts of the bipolar IC of the present invention. Figures 3A to 3I are according to the present invention.
Cross-sectional views of each step to show the IC manufacturing process.
FIG. 4 is a sectional view showing another form of the bipolar IC according to the present invention. FIG. 5 is a sectional view of essential parts showing an example of a bipolar IC manufactured by the conventional technique. FIG. 6 is a plan view of essential parts showing an example of a bipolar IC manufactured by the conventional technique. 11...P- type silicon substrate, 12...Thin oxide film, 13...Silicon nitride film, 14...N + type buried layer, 15...Thick oxide film, 16...P + type channel stopper, 17...N - type epitaxial layer, 20... Field oxide film for insulation isolation,
21...N + type collector connection region, 22...P type base region, 23...N type emitter region, 25...
...PSG membrane, 26...P + type separation region.
Claims (1)
程、 (2) 前記半導体基板一主面に第1導電型の不純物
を導入し、第1半導体領域を選択的に形成する
工程、 (3) 前記半導体基板一主面に第2導電型の不純物
を導入し、前記第1半導体領域を取り囲むよう
に、前記第1半導体領域の不純物濃度よりも低
い濃度を有する第2半導体領域を形成する工
程、 (4) 前記第1半導体領域および第2半導体領域が
形成された半導体基板の一主面に第1導電型の
半導体層を形成する工程、 (5) 前記第1半導体領域上に位置した前記半導体
層の主面に耐酸化性膜を選択的に形成する工
程、 (6) 前記耐酸化性膜が形成されていないところの
前記半導体層の表面を実質的にエツチすること
なく、前記耐酸化性膜をマスクとしてその半導
体層表面を熱酸化し、前記第1半導体領域には
達しない深さの熱酸化膜を選択的に形成する工
程、 (7) 前記耐酸化性膜を取り除き、前記熱酸化膜と
前記第2半導体領域のわき上がり拡散により半
導体層内に形成された第2導電型の半導体領域
とで取り囲まれたところの前記半導体層内にバ
イポーラトランジスタを形成する工程、 よりなることを特徴とする半導体集積回路装置の
製造法。 2 前記工程(4)において、前記第1半導体領域表
面に段差部を設けた後、前記半導体層を形成する
ことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半
導体集積回路装置の製造法。 3 前記工程(2)は、前記半導体基板表面上に耐酸
化膜のパターンを形成し、その耐酸化性膜のパタ
ーンが形成されていない部分に対応する前記半導
体基板表面に第1導電型を示す不純物を導入し、
前記耐酸化性膜をマスクとして半導体基板表面に
熱酸化膜を選択的に形成するとともにその選択酸
化膜下に位置して前記第1導電型の第1半導体領
域を形成する工程から成り、 前記工程(3)は、前記選択酸化膜をマスクとして
前記選択酸化膜が形成されていない前記半導体基
板の表面に前記第1導電型とは異なる第2導電型
を示し、かつ前記第1導電型不純物よりも引き延
ばし拡散量が大なる不純物をイオン注入して前記
第1半導体領域を取り囲み、その第1半導体領域
よりも不純物濃度の低い前記第2半導体領域を形
成する工程から成ることを特徴とする特許請求の
範囲第1項記載の半導体集積回路装置の製造法。[Claims] 1. (1) A step of preparing a semiconductor substrate having one principal surface; (2) Introducing impurities of a first conductivity type into one principal surface of the semiconductor substrate to selectively form a first semiconductor region. (3) introducing a second conductivity type impurity into one main surface of the semiconductor substrate, and forming a second conductivity type impurity having a lower impurity concentration than the first semiconductor region so as to surround the first semiconductor region; a step of forming a semiconductor region; (4) a step of forming a semiconductor layer of a first conductivity type on one principal surface of the semiconductor substrate on which the first semiconductor region and the second semiconductor region are formed; (5) a step of forming the first semiconductor layer. selectively forming an oxidation-resistant film on the main surface of the semiconductor layer located on the region; (6) substantially etching the surface of the semiconductor layer where the oxidation-resistant film is not formed; (7) selectively forming a thermally oxidized film having a depth that does not reach the first semiconductor region by thermally oxidizing the surface of the semiconductor layer using the oxidation-resistant film as a mask; removing the film and forming a bipolar transistor in the semiconductor layer surrounded by the thermal oxide film and a second conductivity type semiconductor region formed in the semiconductor layer by upward diffusion of the second semiconductor region; A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device, comprising the steps of: 2. The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein in the step (4), the semiconductor layer is formed after providing a stepped portion on the surface of the first semiconductor region. 3. In step (2), a pattern of an oxidation-resistant film is formed on the surface of the semiconductor substrate, and a first conductivity type is exhibited on the surface of the semiconductor substrate corresponding to a portion where the pattern of the oxidation-resistant film is not formed. Introducing impurities
selectively forming a thermal oxide film on the surface of the semiconductor substrate using the oxidation-resistant film as a mask, and forming a first semiconductor region of the first conductivity type located under the selective oxide film; (3) shows a second conductivity type different from the first conductivity type on the surface of the semiconductor substrate on which the selective oxide film is not formed using the selective oxide film as a mask; A patent claim characterized by comprising the step of ion-implanting an impurity with a large amount of elongated diffusion to surround the first semiconductor region to form the second semiconductor region having a lower impurity concentration than the first semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to item 1.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316361A JPH02340A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63316361A JPH02340A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56125202A Division JPS5827340A (en) | 1981-08-12 | 1981-08-12 | Manufacture of semiconductor integrated circuit device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02340A JPH02340A (en) | 1990-01-05 |
| JPH0522389B2 true JPH0522389B2 (en) | 1993-03-29 |
Family
ID=18076244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63316361A Granted JPH02340A (en) | 1988-12-16 | 1988-12-16 | Manufacturing method of semiconductor integrated circuit device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02340A (en) |
-
1988
- 1988-12-16 JP JP63316361A patent/JPH02340A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02340A (en) | 1990-01-05 |
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