JPH01192131A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH01192131A JPH01192131A JP1778188A JP1778188A JPH01192131A JP H01192131 A JPH01192131 A JP H01192131A JP 1778188 A JP1778188 A JP 1778188A JP 1778188 A JP1778188 A JP 1778188A JP H01192131 A JPH01192131 A JP H01192131A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は埋込層を有する半導体装置の製造方法に関す
るものである。
るものである。
第4図(a)〜(k)はこの種の半導体装置の製造方法
の従来例(日経[マイクロデバイスJ 1986年11
月号に掲a)を示す断面図であり、以下の工程によって
行われる。
の従来例(日経[マイクロデバイスJ 1986年11
月号に掲a)を示す断面図であり、以下の工程によって
行われる。
この従来の製造方法は、互いに隣接し合うバイポーラ素
子と0MO8とを有する集積半導体装置を製造する場合
についてのものであって、まずレジストをマスクとして
p型半導体基板1の表面からp型の不純物を選択的にイ
オン注入することにより、バイポーラ素子の埋込コレク
タとなる注入層2aおよび0MO8のうちのPMO8素
子の低抵抗ウェル層となる注入層3aが形成され、同様
にp型の不純物を選択的にイオン注入することにより、
バイポーラ素子の埋込コレクタ(n型領域)とこれに隣
接するPMO8素子の低抵抗ウェル層(n型領域)とを
PN接合分離する分離層となる注入14aおよび0MO
8のうちのNMO8素子の低抵抗ウェル層となる注入層
5aが形成される(第4図(a))。
子と0MO8とを有する集積半導体装置を製造する場合
についてのものであって、まずレジストをマスクとして
p型半導体基板1の表面からp型の不純物を選択的にイ
オン注入することにより、バイポーラ素子の埋込コレク
タとなる注入層2aおよび0MO8のうちのPMO8素
子の低抵抗ウェル層となる注入層3aが形成され、同様
にp型の不純物を選択的にイオン注入することにより、
バイポーラ素子の埋込コレクタ(n型領域)とこれに隣
接するPMO8素子の低抵抗ウェル層(n型領域)とを
PN接合分離する分離層となる注入14aおよび0MO
8のうちのNMO8素子の低抵抗ウェル層となる注入層
5aが形成される(第4図(a))。
つぎに上記半導体基板1の表面に、1014〜1017
/co+3のn型不純物を含む半導体層6をエピタキシ
ャル成長させることにより、上記した各注入層2a、3
a、4a、5aはそれぞれp型半導体基板1と半導体層
6の境界部に介在するバイポーラ素子の埋込コレクタ2
9分離層4.CMO8の低抵抗ウェル層3,5などの埋
込層とされる(第4図(b))。
/co+3のn型不純物を含む半導体層6をエピタキシ
ャル成長させることにより、上記した各注入層2a、3
a、4a、5aはそれぞれp型半導体基板1と半導体層
6の境界部に介在するバイポーラ素子の埋込コレクタ2
9分離層4.CMO8の低抵抗ウェル層3,5などの埋
込層とされる(第4図(b))。
続いてレジストをマスクとして、上記半導体層6の表面
のうち、埋込コレクタ2.低抵抗ウェル層3に対応する
領域からn型不純物をイオン注入し熱処理して半導体層
6内にn型不純物を拡散させることにより、埋込コレク
タ2の上にバイポーラ素子の中濃度n型領域8aが、低
抵抗ウェル層3の上にPMO8素子の中濃度n型領域8
bがそれぞれ形成され、同様にn型不純物を半導体層6
の表面のうち分離層4.低抵抗ウェル層5に対応する領
域からイオン注入し熱処理して半導体M6内にn型不純
物を拡散させることにより、前記した分離層4の上にこ
の分離層4に達しバイポーラ素子の中濃度n型領域8a
とPMO8素子の中濃度n型領域8bとをPN接合分離
する分離領域9が、また、低抵抗ウェル層5の上にNM
O8素子の中濃度n型領域10がそれぞれ形成される(
第4図(C))。
のうち、埋込コレクタ2.低抵抗ウェル層3に対応する
領域からn型不純物をイオン注入し熱処理して半導体層
6内にn型不純物を拡散させることにより、埋込コレク
タ2の上にバイポーラ素子の中濃度n型領域8aが、低
抵抗ウェル層3の上にPMO8素子の中濃度n型領域8
bがそれぞれ形成され、同様にn型不純物を半導体層6
の表面のうち分離層4.低抵抗ウェル層5に対応する領
域からイオン注入し熱処理して半導体M6内にn型不純
物を拡散させることにより、前記した分離層4の上にこ
の分離層4に達しバイポーラ素子の中濃度n型領域8a
とPMO8素子の中濃度n型領域8bとをPN接合分離
する分離領域9が、また、低抵抗ウェル層5の上にNM
O8素子の中濃度n型領域10がそれぞれ形成される(
第4図(C))。
ついで上記した分離領域9および中濃度n型領域10の
一部にn型不純物を選択的に注入して反転防止用注入層
11がそれぞれ形成され(第4図(d))、さらにこれ
ら注入層11およびバイポーラ素子の中濃度n型領域8
aの一部の上に酸化工程によって厚い絶縁膜12が選択
的に形成される(第4図(e))。
一部にn型不純物を選択的に注入して反転防止用注入層
11がそれぞれ形成され(第4図(d))、さらにこれ
ら注入層11およびバイポーラ素子の中濃度n型領域8
aの一部の上に酸化工程によって厚い絶縁膜12が選択
的に形成される(第4図(e))。
つぎにバイポーラ素子の中濃度n型領域8aに形成され
た絶縁膜12をマスクとして、中濃度n型頭1ii!8
aの表面からn型不純物を選択的にイオン注入し熱拡散
処理を行うことにより、埋込コレクタ2に届くn型不純
物層からなるコレクタ13が形成される(第4図(f)
)。
た絶縁膜12をマスクとして、中濃度n型頭1ii!8
aの表面からn型不純物を選択的にイオン注入し熱拡散
処理を行うことにより、埋込コレクタ2に届くn型不純
物層からなるコレクタ13が形成される(第4図(f)
)。
続いてPMO8素子のしきい値電圧を高く、NMO8素
子のしきい値電圧を低く設定する目的で、中濃度n型領
域8bおよび中濃度n型領域10にn型不純物をイオン
注入して注入層(図示せず)が形成されたあと、中濃度
のn型領域8bおよび中濃度n型領域10の表面にPM
O8素子およびNMO8素子のゲートとなる絶縁膜14
.n型半導体層15がそれぞれ堆積形成され、さらに中
濃度p型頭110に対しては高濃度のn型不純物を選択
的にイオン注入し熱拡散処理することにより、高濃度n
型領域であるソース・ドレイン領域16が形成され、こ
れにより0MO8側ではNMO3素子が形成される(第
4図(g))。
子のしきい値電圧を低く設定する目的で、中濃度n型領
域8bおよび中濃度n型領域10にn型不純物をイオン
注入して注入層(図示せず)が形成されたあと、中濃度
のn型領域8bおよび中濃度n型領域10の表面にPM
O8素子およびNMO8素子のゲートとなる絶縁膜14
.n型半導体層15がそれぞれ堆積形成され、さらに中
濃度p型頭110に対しては高濃度のn型不純物を選択
的にイオン注入し熱拡散処理することにより、高濃度n
型領域であるソース・ドレイン領域16が形成され、こ
れにより0MO8側ではNMO3素子が形成される(第
4図(g))。
つぎにバイポーラ素子の中濃度n型領域8aに対して中
濃度のn型不純物を選択的にイオン注入することにより
ベース領域17が形成され(第4図(h))、このベー
ス領域17の一部と0MO8側の中濃度n型領域8bに
対して高IIaのn型不純物を選択的にイオン注入し熱
処理することにより、高濃度ベース領域17aと高濃度
p型頭域であるソース・ドレイン領域18が形成され、
これにより0MO8側ではPMO8素子が形成される(
第4図(i))。
濃度のn型不純物を選択的にイオン注入することにより
ベース領域17が形成され(第4図(h))、このベー
ス領域17の一部と0MO8側の中濃度n型領域8bに
対して高IIaのn型不純物を選択的にイオン注入し熱
処理することにより、高濃度ベース領域17aと高濃度
p型頭域であるソース・ドレイン領域18が形成され、
これにより0MO8側ではPMO8素子が形成される(
第4図(i))。
続いて半導体基板全面に薄い酸化1119が形成され、
このあとバイポーラ素子のベース領域17に対応する上
記酸化膜19の一部を除去してベース領域17に届く高
濃度n型半導体層からなるエミッタ領域20がパターン
形成される(第4図(j))。
このあとバイポーラ素子のベース領域17に対応する上
記酸化膜19の一部を除去してベース領域17に届く高
濃度n型半導体層からなるエミッタ領域20がパターン
形成される(第4図(j))。
最後に半導体基板全面に層間絶縁11121が形成され
、この層間絶縁膜21に選択的に形成される開孔より各
素子にコンタクトする配線22が形成される(第4図(
k))。
、この層間絶縁膜21に選択的に形成される開孔より各
素子にコンタクトする配線22が形成される(第4図(
k))。
(発明が解決しようとする課題)
従来の半導体装置の製造方法は上記の工程により行われ
るため、バイポーラの埋込コレクタ2゜0MO8の低抵
抗ウェル層3.5などの高濃度埋込層が、第4図(b)
に示す高温(950〜1100℃)下でのエピタキシャ
ル成長や第4図(C)に示す高温・長時間の熱拡散処理
のさいに横方向に拡がってしまい、このとき設計寸法が
小さいと例えば埋込コレクタ2(n型領域)と分離層4
(p型頭域)とが接してこれらの間の接合容量が増大し
PN接合耐圧が劣化することになり、このため高集積化
を図れないという問題点があった。
るため、バイポーラの埋込コレクタ2゜0MO8の低抵
抗ウェル層3.5などの高濃度埋込層が、第4図(b)
に示す高温(950〜1100℃)下でのエピタキシャ
ル成長や第4図(C)に示す高温・長時間の熱拡散処理
のさいに横方向に拡がってしまい、このとき設計寸法が
小さいと例えば埋込コレクタ2(n型領域)と分離層4
(p型頭域)とが接してこれらの間の接合容量が増大し
PN接合耐圧が劣化することになり、このため高集積化
を図れないという問題点があった。
また上記したエピタキシャル成長や熱拡散処理のさい、
埋込コレクタ2.低抵抗ウェル113.5は深さ方向に
も拡散するので、その拡散によって0MO8のしきい値
電圧などの電気特性に影響が及ばないようにエピタキシ
ャル層の膜厚を十分厚く形成しなければならないなど製
造上の制約を受けるだけでなく、低抵抗ウェル3,5の
不純物分布の拡がりによって、α線に伴い生成する少数
キャリアに対するこれら低抵抗ウェル層3.5のポテン
シャルバリア効果も減殺されてしまうなどの問題点もあ
った。
埋込コレクタ2.低抵抗ウェル113.5は深さ方向に
も拡散するので、その拡散によって0MO8のしきい値
電圧などの電気特性に影響が及ばないようにエピタキシ
ャル層の膜厚を十分厚く形成しなければならないなど製
造上の制約を受けるだけでなく、低抵抗ウェル3,5の
不純物分布の拡がりによって、α線に伴い生成する少数
キャリアに対するこれら低抵抗ウェル層3.5のポテン
シャルバリア効果も減殺されてしまうなどの問題点もあ
った。
この発明は、このような問題点を解消するためになされ
たもので、高集積化が可能でα線に起因する誤動作やM
O8素子におけるラッチアップの防止にも有効な半導体
装置の製造方法を得ることを目的とする。
たもので、高集積化が可能でα線に起因する誤動作やM
O8素子におけるラッチアップの防止にも有効な半導体
装置の製造方法を得ることを目的とする。
この発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の
表面から、埋込層を形成すべき位置まで到達可能な島エ
ネルギーで不純物をイオン注入することにより埋込層を
形成するものである。
表面から、埋込層を形成すべき位置まで到達可能な島エ
ネルギーで不純物をイオン注入することにより埋込層を
形成するものである。
この発明においては、高エネルギーのイオン注入により
埋込層が形成されるので、その侵に高温かつ長時間の熱
処理を受けることがなく、埋込層の横方向への拡散が抑
えられ、また深さ方向への拡散も抑えられるので、α線
による誤動作やラッチアップの防止に有効な埋込層の形
成が可能となる。
埋込層が形成されるので、その侵に高温かつ長時間の熱
処理を受けることがなく、埋込層の横方向への拡散が抑
えられ、また深さ方向への拡散も抑えられるので、α線
による誤動作やラッチアップの防止に有効な埋込層の形
成が可能となる。
第1図(a)〜(d)はこの発明による半導体装置の製
造方法の一実施例の一部工程を示す断面図であり、以下
の工程によって行われる。
造方法の一実施例の一部工程を示す断面図であり、以下
の工程によって行われる。
この実施例の製造方法は、先述した従来例と同様に互い
に隣接し合うバイポーラ素子と0MO8とを有する集積
半導体装置を製造する場合についてのものであって、ま
ずp型半導体基板1の表面からn型の不純物およびp型
の不純物を選択的にイオン注入し拡散させることにより
、バイポーラ素子と、0MO8のうちのPMO8素子の
形成が予定される部分とに中濃度n型領域8が、また0
MO8のうちNMO8素子の形成が予定される部分に中
濃度n型領域10がそれぞれ形成される(第1図(a)
)。
に隣接し合うバイポーラ素子と0MO8とを有する集積
半導体装置を製造する場合についてのものであって、ま
ずp型半導体基板1の表面からn型の不純物およびp型
の不純物を選択的にイオン注入し拡散させることにより
、バイポーラ素子と、0MO8のうちのPMO8素子の
形成が予定される部分とに中濃度n型領域8が、また0
MO8のうちNMO8素子の形成が予定される部分に中
濃度n型領域10がそれぞれ形成される(第1図(a)
)。
つぎに上記した中濃度のn型領域8および中濃度n型領
域10の一部に対し選択的に、p型の不純物を低エネル
ギーの加速電圧でイオン注入することにより、反転防止
用注入層11がそれぞれ形成され、続いてこれら注入層
11およびバイポーラ素子側の中濃度n型領域8の一部
の上に酸化工程によって厚い絶縁ll112が選択的に
形成される(第1図(b))。
域10の一部に対し選択的に、p型の不純物を低エネル
ギーの加速電圧でイオン注入することにより、反転防止
用注入層11がそれぞれ形成され、続いてこれら注入層
11およびバイポーラ素子側の中濃度n型領域8の一部
の上に酸化工程によって厚い絶縁ll112が選択的に
形成される(第1図(b))。
ついでレジスト23をマスクとして、1Mev以上の高
エネルギーの加速電圧で高濃度のn型不純物を選択的に
イオン注入することにより、バイポーラ素子およびPM
O8素子の形成が予定される中濃度n型頭1i18の下
(半導体基板1の表面から1μm以上深い領域)に、バ
イポーラ素子の埋込コレクタ2およびPMO8素子の低
抵抗ウェル層3が埋込層としてそれぞれ形成される(第
1図(C))。
エネルギーの加速電圧で高濃度のn型不純物を選択的に
イオン注入することにより、バイポーラ素子およびPM
O8素子の形成が予定される中濃度n型頭1i18の下
(半導体基板1の表面から1μm以上深い領域)に、バ
イポーラ素子の埋込コレクタ2およびPMO8素子の低
抵抗ウェル層3が埋込層としてそれぞれ形成される(第
1図(C))。
続いて同様にレジスト24をマスクとして、1MeV以
上の加速電圧で高濃度のn型不純物を選択的にイオン注
入することにより、バイポーラ素子とPMO8素子の境
界部に相当する中濃度n型領域8の下の部分に上記した
埋込コレクタ2(n型頭[)と低抵抗ウェル層3(n型
領域)をPN接合分離する分m層4が、その上に形成さ
れた反転防止用注入層11に届くように形成されるとと
もに、NMO8素子の形成が予定される中濃度p型頭t
aioの下の部分には低抵抗ウェル層5が埋込層として
形成される(第1図(d))。そして、上記分離層4の
形成により、中濃度n型領域8はバイポーラ素子側の領
域8aとPMO8素子側の領域8bとに分離される。
上の加速電圧で高濃度のn型不純物を選択的にイオン注
入することにより、バイポーラ素子とPMO8素子の境
界部に相当する中濃度n型領域8の下の部分に上記した
埋込コレクタ2(n型頭[)と低抵抗ウェル層3(n型
領域)をPN接合分離する分m層4が、その上に形成さ
れた反転防止用注入層11に届くように形成されるとと
もに、NMO8素子の形成が予定される中濃度p型頭t
aioの下の部分には低抵抗ウェル層5が埋込層として
形成される(第1図(d))。そして、上記分離層4の
形成により、中濃度n型領域8はバイポーラ素子側の領
域8aとPMO8素子側の領域8bとに分離される。
以後は従来の製造方法を示す第3図における(f)〜(
k)と同様の工程に従うことにより、バイポーラ素子と
0MO8とを有する集積半導体装置が得られる。
k)と同様の工程に従うことにより、バイポーラ素子と
0MO8とを有する集積半導体装置が得られる。
このような製造方法によれば、エピタキシャル層の形成
時のような高温かつ長時間の熱処理が省略できるため、
埋込層の拡散が有効に防止される。
時のような高温かつ長時間の熱処理が省略できるため、
埋込層の拡散が有効に防止される。
また、埋込層形成後にある程度の熱処理を受けても、埋
込層の拡散はほとんどない(下記実験例参照)。さらに
、高エネルギーのイオン打込みを用いた場合には、半導
体基板1を形成する単結晶シリコン内での欠陥の生成も
比較的少ない。
込層の拡散はほとんどない(下記実験例参照)。さらに
、高エネルギーのイオン打込みを用いた場合には、半導
体基板1を形成する単結晶シリコン内での欠陥の生成も
比較的少ない。
第2図は加速電圧1.2MeVでドース量1X1013
/C1112のボロンをシリコン基板にイオン注入した
ときの深さ方向についての不純物濃度分布を示し、第3
図は同じ条件でボロンをシリコン基板にイオン注入した
あと、1000℃、100分の熱処理を行ったときの深
さ方向についての不純物濃度分布を示す。
/C1112のボロンをシリコン基板にイオン注入した
ときの深さ方向についての不純物濃度分布を示し、第3
図は同じ条件でボロンをシリコン基板にイオン注入した
あと、1000℃、100分の熱処理を行ったときの深
さ方向についての不純物濃度分布を示す。
第2図に示す不純物濃度分布から明らかなように、第1
図(c)、(d)で示す工程での高エネルギー下のイオ
ン注入による埋込コレクタ2、低抵抗ウェル層3,5、
分離層4の形成において、これらの埋°込層は十分深い
領域に高濃度で急な濃度勾配をなして形成されているこ
とがわかる。したがって、これら埋込層の形成のさいに
、不純物がp型半導体基板1の表層部に影響を及ぼすこ
とはない。
図(c)、(d)で示す工程での高エネルギー下のイオ
ン注入による埋込コレクタ2、低抵抗ウェル層3,5、
分離層4の形成において、これらの埋°込層は十分深い
領域に高濃度で急な濃度勾配をなして形成されているこ
とがわかる。したがって、これら埋込層の形成のさいに
、不純物がp型半導体基板1の表層部に影響を及ぼすこ
とはない。
また第3図に示す不純物濃度分布は、高エネルギー下の
イオン注入により形成される埋込層が、その活性化のた
めに熱処理を加えた程度ではあまり影響を受けないこと
を示している。
イオン注入により形成される埋込層が、その活性化のた
めに熱処理を加えた程度ではあまり影響を受けないこと
を示している。
(発明の効果)
この発明は以上説明したとおり、高エネルギーのイオン
注入によって埋込層を急な濃度勾配で形成できるので、
高温かつ長時間の熱処理を省略可能であり、埋込層の横
方向および深さ方向への拡散が抑えられ、半導体装置の
高集積化が可能になるとともに、MO8素子のα線によ
り生じる少数キャリヤによる誤動作やラッチアップを確
実に防止できる効果がある。
注入によって埋込層を急な濃度勾配で形成できるので、
高温かつ長時間の熱処理を省略可能であり、埋込層の横
方向および深さ方向への拡散が抑えられ、半導体装置の
高集積化が可能になるとともに、MO8素子のα線によ
り生じる少数キャリヤによる誤動作やラッチアップを確
実に防止できる効果がある。
第1図(a)〜(d)はこの発明による半導体装置の製
造方法の一実施例の一部工程を示す断面図、第2図およ
び第3図は高エネルギー下でのイオン注入による不純物
濃度分布を示すグラフ、第4図(a)〜(k)は従来の
半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図において、1はp型半導体基板、2は埋込コレクタ(
埋込層)、3.5は低抵抗ウェル層(埋込層)、4は分
離層(埋込層)である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
造方法の一実施例の一部工程を示す断面図、第2図およ
び第3図は高エネルギー下でのイオン注入による不純物
濃度分布を示すグラフ、第4図(a)〜(k)は従来の
半導体装置の製造方法を示す断面図である。 図において、1はp型半導体基板、2は埋込コレクタ(
埋込層)、3.5は低抵抗ウェル層(埋込層)、4は分
離層(埋込層)である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- (1)埋込層を有する半導体装置の製造方法において、
半導体基板の表面から前記埋込層を形成すべき位置にま
で到達可能な高エネルギーで不純物をイオン注入するこ
とにより前記埋込層を形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1778188A JPH01192131A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1778188A JPH01192131A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01192131A true JPH01192131A (ja) | 1989-08-02 |
Family
ID=11953261
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1778188A Pending JPH01192131A (ja) | 1988-01-27 | 1988-01-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01192131A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0871215A1 (en) * | 1997-04-08 | 1998-10-14 | Matsushita Electronics Corporation | Method of fabricating a semiconductor integrated circuit device |
| US5889315A (en) * | 1994-08-18 | 1999-03-30 | National Semiconductor Corporation | Semiconductor structure having two levels of buried regions |
| CN115863176A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-03-28 | 武汉大学 | 一种利用低能离子注入掺杂构建二维横向p-n同质结的方法 |
-
1988
- 1988-01-27 JP JP1778188A patent/JPH01192131A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5889315A (en) * | 1994-08-18 | 1999-03-30 | National Semiconductor Corporation | Semiconductor structure having two levels of buried regions |
| EP0871215A1 (en) * | 1997-04-08 | 1998-10-14 | Matsushita Electronics Corporation | Method of fabricating a semiconductor integrated circuit device |
| US6093591A (en) * | 1997-04-08 | 2000-07-25 | Matsushita Electronics Corporation | Method of fabricating a semiconductor integrated circuit device |
| CN115863176A (zh) * | 2022-12-23 | 2023-03-28 | 武汉大学 | 一种利用低能离子注入掺杂构建二维横向p-n同质结的方法 |
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