JPH02263442A - バイポーラシンカー構造 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は高性能バイポーラ素子に関連しており、特に、
ウェーハ表面からバイポーラ素子構造方法において「シ
ンカー」と呼ばれる埋め込み層への低抵抗接続、及びこ
のシンカーを形成するための製法に関する。

本願において開示されるシンカー及びこれを形成する製
法は本出願人に譲渡され本願において参照される「高速
バイポーラメモリ」と題される１９８８年１月１１日に
出願され米国特許出願第１４２０３２号に開示される。

このシンカー及び関連する製法が効果的に組み込まれる
完全なバイポーラ製法の詳細は本出願人に譲渡され、本
願において参照される「高性能バイポーラ製法の製造方
法」と題される１９８８年４月１１日に出願された米国
特許出願第１８０６２６号に見出される。

従来の技術 半導体技術の今日の傾向は超高速及び低電力消費の大規
模集積化素子に向けられている。この様な高性能バイポ
ーラトランジスタに本質的なパラメータは、浅い垂直方
向接合及び小さい水平形状によって実現される低い寄生
８看が存在するかということである。換言すると、水平
及び垂直方向の両方で、可能な限り小さい素子を集積回
路内に作り出すことが必要である。

この様な高性能バイポーラ素子はシンカーを含んでいる
。これは、基板表面から頂部エピタキシャル層を通過し
て埋め込み層まで延びる高ドープ領域であり、エビ領域
のＮ−コレクタから低抵抗Ｎ゛埋め込み層に至る低抵抗
接続を与える。埋め込み層がこの後、バイポーラ素子の
下に延びる低抵抗横接触を与える。何れのバイポーラ素
子においてもコレクタ抵抗を最小にすることが目的とな
っている。上記出願に於いて、成るセル設計が開示され
ている。これは、エミッタからコレクタの距離を減少す
ることによって横スペースを減少し、これによって抵抗
をさげることによって上記目的を解消しようとしている
。

しかしながら、コレクタが拡散される基板表面から埋め
込み層への垂直方向抵抗を最小にする巳とが依然として
本質である。エピタキシャル層を通して埋め込み層に至
る通路を形成することが必要な場合、全体としての抵抗
値は高い。シンカーがこの目的のために過去において用
いられていたが、それは種々の方法で異なる構造を形成
されており、本発明におけるのと異なるドーピング構造
を有している。

従来方法に於ける基準方法が第１図に示されている。コ
レクタ及びシンカーは酸化物絶縁４によって、バイポー
ラ素子の６で一般的に示されるエミッター及びベースか
ら分離されている領域２内に位置している。この様な構
造に於けるシンカーは酸化物中に穴を形成し、マスク工
程及びこのマスクからＮ゛シンカーフ拡散することによ
り形成される。この結果は横方向拡散を深さ方向拡散と
同様に生じ、コレクタ及び関連するシンカーに対して（
第１図に示されるように）かなりの部分をさくことにな
る。

第１図に示される様に、完全なバイポーラ素子はトレン
チ１０．１２によって端を決められたタブ（おけ）８内
に典型的に形成される。タブはエピタキシャル層１４及
び埋め込み層１６を通して基板領域１８まで延びている
。上記出願においては、分離酸化物領域を使用しないで
、エミッタ及びベースと同じタブ内にコレクタを定める
ための従来方法の改良の仕方を説明している。しかしな
がら、シンカーをこの構造内に有効に組み入れ、最小コ
レクタ抵抗値を有する最適化されたバイポーラ素子を作
り出すことが望ましい。

発明が解決しようとする課題 このような構造を容易に得るためには、他の方法と同様
にバイポーラ素子の水平方向の寸法を減少することにな
る。本発明の目的は、バイポーラ素子が位置する領域を
決める分離トレンチ１０．１２と容易に且つ能率的に整
列することのできる自己整合シンカーを提供することに
ある。

素子内で多くの横空間を使用することなしに、エピタキ
シャル層を通過して埋め込み層まで延びる必要な深さを
有するシンカー領域を提供し、その結果、効率的にコレ
クタを埋め込み層に接触する極めて高密度なシンカーが
、バイポーラ素子に振り分けられる必要のある水平方向
スペースを大きく増加することなしに与えられる。

製造方法を大幅に複雑にすることなしにシンカーをバイ
ポーラ素子内に形成することが別の目的である。

課題を解決するための手段 これら及び別の目的は、内部に完全なバイポーラ素子が
位置するタブを定めるために使用される酸化物分離トレ
ンチと自己整合するシンカーを提供する本発明により解
決される。本発明のシンカーを形成するための製造方法
に対する好適な手法における分離トレンチの最初の形成
においては、トレンチは埋め込み層の頂部表面まで切り
込まれるだけである。トレンチの壁がドープされ、トレ
ンチの側壁を通して横方向に拡散すると、分離トレンチ
と自己整合するシンカーがエピタキシャル層の表面から
形成される。このエピタキシャル層内においてはバイポ
ーラ素子の残部が下方の埋め込み層内に依然として形成
されている。トレンチは、埋め込み層を通してこの埋め
込み層の下の基板層内まで下がる所望の深さの前記残部
に対して定められる。したがって、この素子は、好まし
くはトレンチに隣接するコレクタを存するタブ内に形成
されており、これによってシンカーと整合している。こ
の手順に続いて、次の処理の間に、シンカーの付加的な
拡散が殆ど発生しない。これによって、バイポーラ素子
のコレクタと整列する有効なシンカーが、付加的なマス
ク工程なくして達成することができる。

別の方法においては、表面酸化物内に穴が開けられ、ト
レンチが切り込まれる領域が決められる。

トレンチの切り込みはこの穴を通してのシンカー拡散の
後に行われる。シンカーはエピタキシャル層を通して埋
め込み層まで拡散され、またトレンチと直接隣接する酸
化物層の下に幾分か延び、トレンチが定められる領域を
越えて横方向に拡散する。トレンチは次にエピタキシャ
ル層及び埋め込み層を通して下方の基板に至るまで単一
の工程で切り込まれる。このトレンチはシンカーが前に
拡散された領域を直接切り込む。しかしながら、このシ
ンカーの横拡散のために、シンカーとして機能する高ド
ープ領域の部分が残っており、タブ決定トレンチの端部
と自己整合する。

前記参照出願に示されるように、ノくイボーラ素子のコ
レクタ又はデュアルコレクタは、分離トレンチに直接隣
接して接地されるのが好ましＧ１゜従って、コレクタは
浅い接合のみでありうるが、本来的に直ちにシンカーと
自己整合し、コレクタと整列する低抵抗接点をコレクタ
からシンカーを通して埋め込み層に至って素子のコレク
タ抵抗を最小にする。

本発明の別の特徴及び利点は添付図面を伴って以下に記
述される本発明の好適な実施例を参照することにより理
解される。

実施例 シンカー及びこれを形成するための製法の好適な実施例
が第２図及び第４図に関して与えられる。

これ、らの図面において、同様の領域には同じ番号が付
されている。

第２Ａ図を参照する。製造は基板１８から始まる。この
基板の上には、この基板と反対極性を有する均一なマス
クされていない埋め込み層が形成されている。この製法
の好適な形態の素子において、基板はＰ型材料であり、
埋め込み層はＮ−型材料である。

均一なＮ−エピタキシャル層１４が次に埋め込み層上に
形成される。

次に、バイポーラトランジスタが形成される領域８を形
成する分離トレンチを決める第１ステツプ（ステップＡ
）として、酸化物層２０がエピタキシャル層の表面上に
成長される。この技術で知られるように、窒化物層（第
２図には示されず）が酸化物の下に置かれて必要な積層
を形成し、この酸化物の下の窒化物層の選択エツチング
が活性素子領域を決めるようにすることができる。次に
、トレンチ１０．１２が形成される開口２２を決めるた
めにマスク工程が使用される。

第２Ｂ図に示されるステップ已に於いて、この技術に於
いてよく知られている形態の選択的エツチングによって
、層１４を通過して異方性エツチングが達成され、これ
は埋め込み層１６０表面２３のわずか下で止まる。この
異方性工・ソチは、所望に完成した分離トレンチの幅を
有している。

第２Ｃ図に示されるステップＣに於いて、このトレンチ
又はスロット１０の壁は埋め込み層１６まで拡散される
。例えば、Ｎ゛　ドープされたポリシリコン又はドープ
されたガラスで充填することができる。決定的な特徴は
スロットの側壁をドープすることにある。加熱工程は、
埋め込み層１６及びエピタキシャル層１４と同じ導電形
態を有するドーパントを、層１６及び１４に拡散し、ト
レンチに直接隣接するシンカー２６を形成するものを作
り出す。

トレンチ１０は次に第２Ｄ図に示されるように層１６を
通して基板１８内に至る通路の残りが切られる。最後に
、酸化物層２０が除去され、上記参照出願に開示される
バイポーラ素子構造を決める処理が開始される。上述の
工程の全ては、上記参照出願に示される素子を形成する
ために使用されるマスク工程以外の付加的なマスク工程
の助けなしに、達成することができる。

第２Ｄ図から極めて明らかであるが、シンカー２６は、
埋め込み層１６内まで下方に延びる高導電領域からなる
。この高導電領域は埋め込み層以下にはなく、分離トレ
ンチ１０と整合するが、最小水平領域を専有し、付加的
なマスク工程を有さない。

第３図に示される別の方法は、トレンチ分離マスクによ
って決められる酸化物２０内の穴を決める第３Ａ図に示
される工程を完成することから始まる。この穴は拡散の
ためのマスク開口として使用され、エピタキシャル層１
４を通して埋め込み層１６内に少なくとも延びる拡散領
域３０を作り出す。拡散は垂直及び横の両方で行われる
ので、トレンチを決めるのに使用される開口を通してド
ーパントが導入され、ドーパントの一部は酸化物の下に
延びて拡散し、トレンチ又はスロット１０が切られる領
域を越えて横方向に延びる。この後、単一の工程で、ト
レンチ１０が層１４及び１Ｇを通過して基板１８内に切
り込まれる。上述された側方拡散のために、本質的に分
離トレンチ１０と整合するシンカー２６は付加的マスク
を使用することなしに生成される。

第４図から、シンカー２６の形成が、付加的なマスク工
程なしに参照出願に従って形成されるバイポーラ素子の
形成と如何に適合するかが直ちに明ろかになる。完成し
たバイポーラ素子のコレクタはシンカーと本来的に直接
的に整合する。

参照出願に於いて詳細に議論されている素子形成方法の
工程を簡単に返り見る。次のマスク工程がバイポーラ素
子を囲み隣接する素子から分離するフィールド酸化物４
６定め、形成されるべき接続のための支持層を与えてい
る。この工程の後、活性ベース領域５０が形成され、Ｎ
゛ポ９２９３２層接続５２．５４．５６を形成する）が
堆積される。薄い層５７が形成され、酸化物６１によっ
て覆われる。ポリシリコンエミッタ及びコレクタ接続５
０．５２．５４．５６が次にベース５０に関して整合さ
れ、マスク処理される。この工程の後、スペーサ６０は
エミッタ及びコレクタに隣接して決められる。この後の
加熱工程はポリ５２．５４．５６からエピタキシャル層
１８内へドーパントを拡散することにより活性コレクタ
及びエミッタ６４を決める。理解できる様に、この拡散
工程は直ちに、コレクタ６３をシンカー２６に接触させ
、コレクタの埋め込み層１Ｇに対して所望の低抵抗接続
を与える。Ｐドープされたポリ６８の上部層が設けられ
、加熱が付加的なベース領域６９及び７０を決め、上部
ポリ材料及び活性本来的ベース５０との間に接続を形成
して素子の形成を完了する。

要約すると、上述の製造方法は、自己整合され、水平方
向が制限されており、高ドープされたシンカーを与え、
このシンカーは、埋め込み層に対するコレクターを接続
抵抗を低いものとする。ここで使用される処理工程によ
ると、シンカーは極めて正確に定められるが、異なる素
子構造の要求を満足するため、或いはシンカーをコレク
タ［１域に制限したい場合は付加的なマスクを設けたり
、外したりすることができる。例えば、第４Ｂ図に示さ
れるように、シンカー領域２６は典型的には分離スロッ
ト１０の壁に沿った環状であり、スロット１Ｇは第４Ａ
図に示されるバイポーラ素子を囲む。しかしながら、領
域２６はコレクタ接点６３の一部のみと接触するように
マスクすることができる。

このシンカーは、付加的なマスク工程を使用することな
しに（マスクレスシンカー製造方法）全てのＮ−エピタ
ブの全周辺を囲んで設着することができる。マスクレス
シンカー製法が選ばれると、レイアウトに於いて固有の
注意が払われて、フィールド酸化物４６に対する充分な
スペース１０３をベース接点６９．７０及びエミッタ６
４に隣接する活性領域と重なるようにされる。

本発明の別の解決が本願の開示を研究する当業者は可能
であろう。従って、本発明の範囲は特許請求の範囲によ
ってのみ制限される。

【図面の簡単な説明】

第１図はバイポーラ素子製造方法に於けるシンカーの従
来の製造方法の説明図、 第２Ａ図から第２Ｄ図はバイポーラ製造方法に於ける分
離トレンチと整合するシンカーの形成に対する第１の方
法を説明する図、 第３Ａ図から第３Ｃ図は分離トレンチと整合するシンカ
ーの形成に対する別の方法を説明する図、第４Ａ図から
第４Ｂ図はバイポーラトランジスタのコレクタ接続と整
合するシンカーを示す完成したバイポーラ素子の平面図
。 ４・・・・酸化物絶縁、　　６・・・・バイポーラ素子
、７・・・・シンカー　　　８・・・・タブ、１０．１
２・・・・トレンチ、 １４・・・・エピタキシャル層、 １６・・・・埋め込み層、　　　１８・・・・基板、２
０・・・・酸化物層、　　　　２２・・・・開口、２６
・・・・シンカー　　　　３０・・・・拡散領域、４６
・・・・フィールド酸化物、 ５０・・・・ベース領域。 ×　１　　＋ Ｏｚ　ｚ　Ω− Ｘ＋＋ Ｏ２ｚ龜 ×　１　＋ Ｏｚｚ　ロ−

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）分離技術により定められた前記基板中のタブ中に
   複数のバイポーラ素子を有する基板中に形成されたシン
   カーであって、 前記基板は、Ｐ型材料のベース層、前記ベース層の表面
   上を延びるＮ型材料の比較的薄い埋め込み層、及び前記
   埋め込み層の表面上を延びるＮ型材料のエピタキシャル
   層から成り、前記素子用タブが、前記エピタキシャル層
   及び前記埋め込み層を通過して前記基板まで延びる前記
   トレンチによって定められ、 前記シンカーは、前記埋め込み層と同じ極性のドーパン
   トを利用する前記トレンチのドープされた側壁を有して
   、前記基板の表面から前記埋め込み層に至る導電性シン
   カーを形成しており、 前記ベース層まで延びる前記トレンチが、前記埋め込み
   層を含む前記タブを互いに分離しており、前記シンカー
   は前記トレンチの側壁に隣接する領域に限定されいるこ
   とを特徴とするシンカー。
2. （２）前記バイポーラ素子の各々は、前記トレンチに直
   接隣接するコレクタ接続領域を有し、前記シンカーは前
   記タブ内に限定されており、前記コレクタ及び前記埋め
   込み層間の接続を形成することを特徴とする請求項（１
   ）記載のシンカー。
3. （３）前記バイポーラ素子の各々は、前記バイポーラト
   ランジスタの側部上のタブを決めるトレンチに隣接する
   デュアルコレクタ接続領域を含み、前記シンカーは、前
   記タブ及びこの中のバイポーラトランジスタを完全に囲
   む前記タブ内に定められて前記コレクタ及び前記埋め込
   み層間に接続を形成していることを特徴とする請求項（
   １）記載のシンカー。
4. （４）共通の基板上のタブ内の複数のバイポーラ素子か
   ら成る集積回路であり、 前記タブは分離トレンチにより定められ分離されており
   、 前記基板は、Ｐ型材料のベース層、前記ベース層の表面
   上を延びるＮ型材料の比較的簿い埋め込み層、及び前記
   埋め込み層の表面上を延びるＮ型材料のエピタキシャル
   層からなり、前記素子用のタブが、前記エピタキシャル
   層及び前記埋め込み層を通して前記基板まで延びる前記
   トレンチによって定められており、 前記シンカーは、前記埋め込み層と同じ極性のドーパン
   トを利用する前記トレンチのドープされた側壁を含んで
   、前記基板の表面から前記埋め込み層へ至る導電性シン
   カーを形成しており、 前記トレンチは、前記埋め込み層を含む前記タブを互い
   に分離する前記ベース層まで延びており、前記シンカー
   は前記トレンチの側壁に隣接する領域に制限されている
   集積回路。
5. （５）前記バイポーラ素子の各々は前記トレンチに直接
   隣接するコレクタ接続領域を有し、前記シンカーは前記
   タブ内に成形されており、前記コレクタ及び前記埋め込
   み層との間に接続を形成することを特徴とする請求項（
   ４）記載のシンカー。
6. （６）前記バイポーラ素子の各々は前記バイポーラトラ
   ンジスタの側部にタブを定めるためにトレンチに隣接す
   るデュアル接続領域を含み、前記シンカーは前記タブ内
   に定められており、このシンカーは前記タブ及びこの中
   の前記バイポーラトランジスタを完全に囲んでおり、前
   記コレクタ及び前記埋め込み層との間の接続を形成する
   ことを特徴とする請求項（４）記載のシンカー。