JPH0246761A - 半導体集積回路装置 - 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） 本発明はバイポーラトランジスタの負荷としてＭＯＳト
ランジスタを備えた半導体集積回路装置に関するもので
ある。

（従来の技術） バイポーラトランジスタをもつ半導体集積回路装置では
、素子分離として誘電体分離を用いることによりトラン
ジスタの面積を小さくすることが行なわれている。負荷
として不純物拡散層の抵抗を使用すればその面積が大き
くなって集積度を高めることができないため、抵抗体の
代りにＭＯＳトランジスタを負荷として使用するように
、バイポーラトランジスタのコレクタ領域内に縦型のＮ
チャネルＭｏＳトランジスタを備えた半導体集積回路装
置が提案されている（特開昭６２−１２２１６５号公報
参照）。

（発明が解決しようとする課題） 引例の半導体集積回路装置では、そのバイポーラトラン
ジスタはコレクタ領域の下部にエピタキシャル成長され
た高濃度埋込み層をもつ構造である。そのため、バイポ
ーラトランジスタの動作速度は従来と同じであり、かつ
、コレクタから電流を取り出すためにフィールド領域に
コンタクトを設ける必要がある。

本発明はバイポーラトランジスタの負荷として縦型ＭＯ
Ｓトランジスタを備えた半導体集積回路装置において、
バイポーラトランジスタの動作速度を速くシ、かつ、フ
ィールド領域にコレクタのコンタクトを必要とせず、集
積度をさらに高めることのできる半導体集積回路装置を
提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段） 本発明では、絶縁体上に単結晶シリコン膜が形成され、
この単結晶シリコン膜のトレンチ分離法により分離され
たフィールド領域内にはバイポーラトランジスタと縦型
ＭＯＳトランジスタが一部の領域を共用して形成されて
おり、前記単結晶シリコン膜内で前記バイポーラトラン
ジスタの下部には高融点金属膜又は高融点金属合金膜が
埋め込まれ、前記トレンチ分離の溝には前記縦型ＭＯＳ
トランジスタのゲート電極となる導電体と、前記高融点
金属膜又は高融点金属合金膜と接触する導電体が埋め込
まれている。

（作用） バイポーラトランジスタのコレクタ電流は高融点金属膜
又は高融点金属合金膜からトレンチ溝の導電体を経て取
り出される。コレクタ電流を取り出すためのコンタクト
領域は素子分離用のトレンチ溝上に存在し、フィールド
領域内にはコレクタコンタクトのための領域を必要とし
ない。

高融点金属膜又は高融点金属合金膜の抵抗値は従来の埋
込み層である拡散層の抵抗値よりも低く、そのためバイ
ポーラトランジスタの動作速度が速くなる。

（実施例） 第１図は一実施例を老わす。

２はシリコン基板であり、その表面には熱酸化により形
成されたシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）４が形成されてい
る。シリコン酸化膜４上にはＷ。

Ｍｏ、Ｔｉなどの高融点金属膜（又はそれらのシリサイ
ドなどの高融点金属合金膜）６が形成されてパターン化
されている。シリコン酸化膜４及び高融点金属膜６上に
はＮ型車結晶シリコン基板が形成されている。単結晶シ
リコン膜８にはトレンチ分離法により分離されたフィー
ルド領域が形成されている。

分離用トレンチ溝１０．１２の側壁は膜厚５０５０人程
度０シリコン酸化膜１４で絶縁され、トレンチ溝１０，
１２内には互いに絶縁された多結晶シリコン１６．１７
が埋め込まれている。多結晶シリコン１６．１７は不純
物が導入されて低抵抗化されている。多結晶シリコン１
７が埋め込まれたトレンチ溝１２内にはフィールド領域
下部に埋め込まれた高融点金属膜６の一部が露出し、そ
のトレンチ溝１２内で多結晶シリコン１７と接触してい
る。

フィールド領域内にはＰ型ベース領域１８とＮ型エミッ
タ領域２０が形成されてバイポーラトランジスタが構成
されている。トレンチ溝１２内の多結晶シリコン１７は
コレクタ領域８とつながる。

′単結晶シリコン膜８にはさらにＰ型頭域２２とＮ型領
域２４が形成され、領域２４がドレイン。

領域２２がチャネル領域、単結晶シリコン膜８がソース
、トレンチ溝１０のシリコン酸化膜１４がゲート酸化膜
、多結晶シリコン１６がゲート電極となるＮチャネルＭ
ＯＳトランジスタが構成されている。

２６は眉間絶縁膜、ｃ、　Ｅ：　Ｂ、ＢＧ、Ｄ、ａはそ
れぞれコレクタ、エミッタ、ベース、チャネル領域、ド
レイン、ゲート電極の取出し電極である。パッシベーシ
ョン膜の図示は省略されている。

バイポーラトランジスタのコレクタとＭＯＳトランジス
タのソースは単結晶シリコン膜８の同じ領域を共用して
いる。

本実施例で縦型ＮチャネルＭｏＳトランジスタをバイポ
ーラトランジスタの負荷として使用するには、第２図又
は第３図に示されるように接続すればよい。第２図は縦
型ＮチャネルＭＯＳトランジスタがデプリション型の場
合、第３図は縦型ＮチャネルＭＯＳトランジスタがエン
ハンスメント型の場合である。

次に、第４図により本実施例の製造方法について説明す
る。

（Ａ）シリコン基板２を熱酸化してシリコン酸化膜４を
形成する。

（Ｂ）シリコン酸化膜４上にスパッタリング法によりタ
ングステンなどの高融点金属膜６を堆積し、写真製版と
エツチングによってパターン化を施す。

（Ｃ）シリコン酸化膜４及び高融点金属膜６上に単結晶
シリコン膜を形成するために、約５０００人の厚さの多
結晶シリコン膜３０を減圧ＣＶＤ法で堆積し、その上に
窒化シリコン膜３４を減圧ＣＶＤ法で堆積した後、冷却
媒体としてポリエチレングリコール３６で表面を被う。

その後、光出力が３Ｗ程度のアルゴンイオンレーザのビ
ーム３８をレンズで集光して多結晶シリコン膜３０に照
射し、多結晶シリコン膜３０を溶融させ、その溶融部分
を走査することにより単結晶シリコン膜を形成する。

（Ｄ）ポリエチレングリコール３６及び窒化シリコン膜
３４を除去し、得られた単結晶シリコン膜８にＮ型不純
物を導入することによって単結晶シリコン膜８をＮ型化
する。

（Ｅ）通常のバイポーラプロセスによりベース領域１８
、エミッタ領域２０を形成する。このとき同時に縦型Ｍ
ＯＳトランジスタのチャネル領域２２とドレイン２４を
形成しておく。

（Ｆ）素子分離領域にドライエツチング法によりトレン
チ溝１０．１２を形成する。トレンチ溝１２は高融点金
属膜６が溝内に露出する位置に形成する。トレンチ溝１
ｏは領域２２．２４が壁面に現われる位置に形成する。

酸化することによりトレンチ溝１０．１２の壁面にシリ
コン酸化膜１４を形成する。シリコン酸化膜１４は縦型
ＭＯＳトランジスタのゲート酸化膜として使用できる程
度の厚さ１例えば５００人程０になるようにする。トレ
ンチ溝１２内で高融点金属膜６の表面に酸化膜が形成さ
れたときは。

ＲＩＥなどのドライエツチングにより除去しておく。

（Ｇ）トレンチ溝１０．１２が完全に埋まるよ、うに多
結晶シリコンを堆積し、エッチバックによってトレンチ
溝１０．１２内に多結晶シリコン１６゜１７を残す、多
結晶シリコン１６．１７を低抵抗化するためにリンなど
の不純物を堆積し、熱拡散させておく。

その後、ＰＳＧなどの絶縁膜２６を堆積し、コンタクト
ホールを設け、メタル配線により取出し電極Ｃ，Ｅ、Ｂ
、ＢＧ、Ｄ、Ｇを形成し、パッシベーション膜を形成す
る。

単結晶シリコン膜８を形成する工程についてさらに詳し
く構成する。

非晶質又は多結晶のシリコン膜を堆積し、そのシリコン
膜上に冷却媒体を設け、シリコン膜にレーザビームなど
のエネルギービームを照射して溶融させ、その溶融部分
を移動させながら結晶成長させることにより単結晶シリ
コン膜８が得られる。

冷却媒体としては、一般に表面活性剤として知られる例
えばポリエチレングリコール、ポリエチレンエーテル、
ポリエチレンエステル、ポリプロピレンオキシドなどを
用いることができる。

第４図（Ｃ）ではシリコン酸化膜４及び高融点金属膜６
上に多結晶シリコン膜３０を堆積し、多結晶シリコン膜
３０上にシリコン窒化膜３４を堆積し、シリコン窒化膜
３４上に冷却媒体としてポリエチレングリコール３６ｔ
ｉ−塗布している。

他の方法としては、多結晶シリコン膜３０上のシリコン
窒化膜３４上に約１０Ｏｏ人の厚さのシリコン酸化膜を
例えば減圧ＣＶＤ法により堆積し、その上からポリエチ
レングリコール３６を被覆すし、さらにポリエチレング
リコール３６上に光学ガラス板を載せてもよい。

シリコン窒化膜上にシリコン酸化膜を設けるのは、ポリ
エチレングリコール３６はシリコン窒化膜３４上にある
よりもシリコン酸化膜上にある方が濡れ性がよいためで
ある。

ポリエチレングリコール３６上に光学ガラス板を載せる
のは、ポリエチレングリコール３６の厚さを均一にする
ためである。

（発明の効果） 本発明ではトレンチ分離法により分離されたバイポーラ
トランジスタの負荷として縦型ＭＯＳトランジスタを備
えるとともに、バイポーラトランジスタの電流を取りだ
すためにパイポーラトランジスタの下部に高融点金属膜
又は高融点金属合金°膜を埋め込み１分離用トレンチ溝
を経てバイポーラトランジスタの電流を取り出すように
したので、拡散層の埋込み層をもつバイポーラトランジ
スタより高速動作させることができる。

また、バイポーラトランジスタの電流取出しをトレンチ
溝を経て行なうようにしたので、半導体集積回路装置の
集積度を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一実施例を示す断面図、第２図及び第３図はそ
れぞれ同実施例の接続を示す回路図、第４図（Ａ）から
同図（Ｇ）は一実施例の製造方法を示す断面図である。 ４・・・・・・シリコン酸化膜、６・・・・・・高融点
金属膜。 ８・・・・・・単結晶シリコン膜、１０．１２・・・・
・・トレンチ溝、１４・・・・・・シリコン酸化膜、１
６．１７・・・・・・多結晶シリコン、１８・・・・・
・ベース領域、２０・・・・・・エミッタ領域、２２・
・・・・・チャネル領域、２４・・・・・・ドレイン。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁体上に単結晶シリコン膜が形成され、この単
   結晶シリコン膜のトレンチ分離法により分離されたフィ
   ールド領域内にはバイポーラトランジスタと縦型ＭＯＳ
   トランジスタが一部の領域を共用して形成されており、
   前記単結晶シリコン膜内で前記バイポーラトランジスタ
   の下部には高融点金属膜又は高融点金属合金膜が埋め込
   まれ、前記トレンチ分離の溝には前記縦型ＭＯＳトラン
   ジスタのゲート電極となる導電体と、前記高融点金属膜
   又は高融点金属合金膜と接触する導電体が埋め込まれて
   いる半導体集積回路装置。