JPH0361343B2 - - Google Patents

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JPH0361343B2
JPH0361343B2 JP1187323A JP18732389A JPH0361343B2 JP H0361343 B2 JPH0361343 B2 JP H0361343B2 JP 1187323 A JP1187323 A JP 1187323A JP 18732389 A JP18732389 A JP 18732389A JP H0361343 B2 JPH0361343 B2 JP H0361343B2
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Japan
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region
transistor
type
layer
forming
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Tsuneo Funatsu
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Fujitsu Ltd
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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 横方向トランジスタと縦方向トランジスタとを
組み合わせた所謂I2Lと呼ばれる半導体装置を製
造するのに好適な方法に関し、 不要な接合に纒わる容量、或いは、不要な領域
に於けるキヤリヤの蓄積などを排除してスイツチ
ング特性を向上した構成の半導体装置を容易に実
現できるようにすることを目的とし、 横方向トランジスタ並びに縦方向トランジスタ
を備える半導体装置を製造する方法であつて、一
導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成する工程
と、次に、横方向トランジスタ領域と縦方向トラ
ンジスタ領域とを絶縁する埋込絶縁膜を選択酸化
によつて形成する工程と、次に、該埋込絶縁膜の
所定の辺部に於けるバーズ・ビーク部分を除去す
ることで前記半導体層を露出させる窓を開口する
工程と、次に、横方向トランジスタ領域に於ける
前記窓と縦方向トランジスタ領域に於ける前記窓
とを接続する反対導電型不純物を含有する多結晶
シリコンからなる導体層を形成する工程と、次
に、該導体層中の不純物を拡散して横方向トラン
ジスタ領域に於けるエミツタ領域とコレクタ領
域、及び、縦方向トランジスタ領域に於けるベー
ス・コンタクト領域を形成する工程とが含まれて
なるよう構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] This method relates to a method suitable for manufacturing a semiconductor device called I 2 L, which combines a horizontal transistor and a vertical transistor. A method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, the purpose of which is to easily realize a semiconductor device having an improved switching characteristic by eliminating carrier accumulation in such a region. A step of forming an insulating film on the surface of a semiconductor layer of one conductivity type, and a step of forming a buried insulating film that insulates a horizontal transistor region and a vertical transistor region by selective oxidation. Next, a step of opening a window exposing the semiconductor layer by removing a bird's beak portion at a predetermined side of the buried insulating film, and then a step of opening a window exposing the semiconductor layer in the lateral transistor region. forming a conductor layer made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type to connect the window and the window in the vertical transistor region, and then diffusing the impurity in the conductor layer to The structure includes a step of forming an emitter region and a collector region in the transistor region, and a base contact region in the vertical transistor region.

〔産業上の利用分野〕 本発明は、横方向トランジスタと縦方向トラン
ジスタとを組み合わせた所謂I2Lと呼ばれる半導
体装置を製造するのに好適な方法に関する。
[Industrial Application Field] The present invention relates to a method suitable for manufacturing a semiconductor device called I 2 L, which is a combination of a lateral transistor and a vertical transistor.

I2Lは通常のプレーナ型バイポーラ・トランジ
スタとはエミツタとコレクタを逆にした、所謂、
逆構造バーテイカル・トランジスタと、このトラ
ンジスタのベースをコレクタとし、これと相補型
のラテラル・トランジスタとの複合構造をもつた
論理素子である。この論理素子はラテラル・トラ
ンジスタのエミツタに直流電源電圧を印加するこ
とで、このトランジスタが逆構造バーテイカル・
トランジスタのベースに電荷を注入するインジエ
クタとして動作し、逆構造バーテイカル・トラン
ジスタがインバータとして動作するものであつ
て、論理振幅が小さく高速且つ低消費電極の動作
が可能であると同時に高集積化が可能であり、且
つ、従来のバイポーラ型集積回路と同一チツプ上
に共存させ得るものとして注目されている。
I 2 L is a so-called planar bipolar transistor in which the emitter and collector are reversed.
It is a logic element with a composite structure of an inverted vertical transistor and a complementary lateral transistor whose collector is the base of this transistor. This logic element applies a DC power supply voltage to the emitter of the lateral transistor, which causes the transistor to form an inverted vertical structure.
It operates as an injector that injects charge into the base of the transistor, and an inverted vertical transistor operates as an inverter, allowing high-speed operation with small logic amplitude, low electrode consumption, and high integration. It is attracting attention as a device that can coexist with conventional bipolar integrated circuits on the same chip.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第13図a及びbは従来のI2Lデバイスを説明
する為の要部切断側面説明図及び要部平面説明図
を表している。
FIGS. 13a and 13b show a cutaway side view and a plan view of a main part for explaining a conventional I 2 L device.

図示されたI2Lデバイスでは、エピタキシヤル
成長させたn-型半導体層1にp型領域2並びに
3を形成し、p型領域3内にn型領域4を形成し
てあり、そして、破線で囲んだ部分QLがインジ
エクタ用であるpnp横方向トランジスタを、ま
た、破線で囲んだ部分QVがインバータ用である
npn縦方向トランジスタをそれぞれ構成するもの
であり、それ等活性領域である部分QL及びQV
含まれる接合がトランジスタ作用をするのに必要
なものであつて、その他の接合を構成している部
分は動作上は導体の役目を果たしている。
In the illustrated I 2 L device, p-type regions 2 and 3 are formed in an epitaxially grown n - type semiconductor layer 1, and an n-type region 4 is formed in the p-type region 3. The part Q L surrounded by is the pnp lateral transistor for the injector, and the part Q V surrounded by the broken line is for the inverter.
They constitute each npn vertical transistor, and the junctions included in the active regions, Q L and Q V , are necessary for transistor action and constitute other junctions. The parts act as conductors in operation.

このI2Lデバイスは通常のバイポーラ型集積回
路の製造方法を適用して製作することができ、そ
して、部分酸化技術を用いてI2L素子群の絶縁分
離を行つている。
This I 2 L device can be manufactured by applying a normal bipolar integrated circuit manufacturing method, and a partial oxidation technique is used to isolate the I 2 L element group.

I2Lの特徴は、単一の比較的大きなベース領域
内に、旧来のエミツタに相当するコレクタを形成
してあり、このコレクタ同志の絶縁分離は不要な
ので、前記の高集積化が達成できている。
The feature of I 2 L is that a collector, which corresponds to a conventional emitter, is formed in a single relatively large base region, and there is no need to isolate the collectors from each other, making it possible to achieve the above-mentioned high degree of integration. There is.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記したI2Lの機能を考えると、I2Lとして必要
な半導体領域は、pnp横方向トランジスタにあつ
ては対向するp型領域部分が、また、npn縦方向
トランジスタにあつてはコレクタ領域下のベース
領域部分とエミツタ領域部分に限定されていて、
他のベース領域部分は導体としての役割しか果し
ていないばかりか、その接合の容量や不要領域部
分でのキヤリヤの蓄積電荷が原因となつて、スイ
ツチング特性を劣化させている。
Considering the function of I 2 L described above, the semiconductor region necessary for I 2 L is the opposing p-type region in the case of a pnp lateral transistor, and the area under the collector region in the case of an npn vertical transistor. It is limited to the base area and emitter area of
The other base region portions not only play a role as a conductor, but also deteriorate the switching characteristics due to the capacitance of the junction and the accumulated charge of the carrier in the unnecessary region portions.

本発明は、前記種類の半導体装置に於いて、必
要な活性領域のみを残し、他の不要部分を絶縁層
化することに依つて、スイツチング速度などの機
能を向上させたものを容易に実現できるように、
また、I2Lデバイスの縦方向トランジスタのベー
ス領域を分割して、且つ、埋込絶縁膜上でベース
相互の接続を行つたI2Lデバイスを容易に実現で
きるように、更にまた、埋込絶縁膜のバーズ・ビ
ーク部分を除去して表出した半導体層に不純物を
導入して横方向トランジスタに於けるエミツタ領
域とコレクタ領域を形成すると共に縦方向トラン
ジスタに於けるベース・コンタクト領域を形成
し、このベース・コンタクト領域とコレクタ領域
を接続する導体層を備えたI2Lデバイスを容易に
実現できるようにしようとする。
According to the present invention, in the above-mentioned type of semiconductor device, by leaving only the necessary active region and forming an insulating layer on other unnecessary parts, it is possible to easily realize a semiconductor device with improved switching speed and other functions. like,
In addition, in order to easily realize an I 2 L device in which the base region of the vertical transistor of the I 2 L device is divided and the bases are connected to each other on the buried insulating film, The bird's beak portion of the insulating film is removed and impurities are introduced into the exposed semiconductor layer to form the emitter region and collector region of the lateral transistor as well as the base contact region of the vertical transistor. , attempts to easily realize an I 2 L device having a conductor layer connecting the base contact region and the collector region.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に依ると、横方向トランジスタと縦方向
トランジスタを含む半導体装置に於ける該縦方向
トランジスタが、 (a) トランジスタ動作に必要な面積をもち、且
つ、分散配置されたベース領域、 (b) 各ベース領域間を囲んで相互に絶縁する埋込
絶縁膜、 (c) 該埋込絶縁膜上にあつて各ベース領域間を接
続する導体層、 (d) 該導体層の一部に設けられるベース接続、 (e) 前記分散配置されたベース領域の各々の上に
形成されたコレクタ接続、 を有する構成を容易に実現することができる。
According to the present invention, in a semiconductor device including a horizontal transistor and a vertical transistor, the vertical transistor includes (a) a base region having an area necessary for transistor operation and distributed in a dispersed manner; a buried insulating film that surrounds each base region and insulates them from each other; (c) a conductive layer that is on the buried insulating film and connects each base region; (d) provided on a part of the conductive layer. a base connection; and (e) a collector connection formed on each of the distributed base regions.

即ち、一導電型半導体基板の一面には複数のメ
サ部分が形成される。第一のメサ部分にはI2Lデ
バイスに於ける横方向トランジスタのエミツタ領
域とコレクタ領域が形成され、第二のメサ部分に
は縦方向トランジスタが形成される。複数のメサ
部分を囲んで相互に絶縁する埋込絶縁膜が前記基
板の一面に設けられる。該横方向トランジスタと
縦方向トランジスタとは、トランジスタ動作に必
要な最小限の寸法をもつことが好ましく、この目
的の為、横方向トランジスタのエミツタとコレク
タ及び縦方向トランジスタのベース・コンタクト
領域は該埋込絶縁膜に隣接して局部的に形成され
る。これ等の領域を形成する為には、メサ部分の
上面に於ける所定の辺部分を表出させ、この表出
させたメサ部分から不純物を導入し、前記の局部
的領域を形成すると良く、最も好ましくは、前記
埋込絶縁膜を局部酸化で形成する際に同時に生成
されるバーズ・ビークをエツチングで除去し、表
出したメサ部分を通して前記の不純物導入を行え
ば、前記最小限の寸法の各領域を実現することが
できる。横方向トランジスタのコレクタ領域と縦
方向トランジスタのベース・コンタクト領域と
は、それ等の間にある埋込絶縁膜上に配置される
導体層に依つて導電接続される。複数の縦方向ト
ランジスタは、一連の複数のメサ部分に形成さ
れ、これらの相互は埋込絶縁膜に依つて絶縁さ
れ、各ベースを共通電位とする為、隣接する縦方
向トランジスタのベース・コンタクト層が導体層
に依つて導電接続される。I2Lの縦方向トランジ
スタに対して埋込絶縁膜を適用することが本発明
の特徴であつて、これに依つてI2Lデバイスの高
速化が達成される。
That is, a plurality of mesa portions are formed on one surface of a semiconductor substrate of one conductivity type. The emitter region and collector region of the lateral transistor in the I 2 L device are formed in the first mesa portion, and the vertical transistor is formed in the second mesa portion. A buried insulating film that surrounds a plurality of mesa portions and insulates them from each other is provided on one surface of the substrate. Preferably, the lateral and vertical transistors have the minimum dimensions necessary for transistor operation; for this purpose, the emitter and collector of the lateral transistor and the base contact area of the vertical transistor are It is formed locally adjacent to the embedded insulating film. In order to form these regions, it is preferable to expose a predetermined side portion of the upper surface of the mesa portion, and introduce impurities from the exposed mesa portion to form the above-mentioned local region. Most preferably, the bird's beak generated at the same time as the buried insulating film is formed by local oxidation is removed by etching, and the impurity is introduced through the exposed mesa portion, thereby achieving the minimum dimension. Each area can be realized. The collector region of the lateral transistor and the base contact region of the vertical transistor are electrically connected by a conductive layer disposed on a buried insulating film between them. The plurality of vertical transistors are formed in a series of plural mesa parts, and these are insulated from each other by a buried insulating film, and in order to have each base at a common potential, the base contact layer of the adjacent vertical transistors are conductively connected by the conductor layer. A feature of the present invention is that a buried insulating film is applied to the I 2 L vertical transistor, thereby achieving high speed I 2 L devices.

前記したようなところから、本発明に依る半導
体装置の製造方法に於いては、横方向トランジス
タ並びに縦方向トランジスタを備える半導体装置
を製造する方法であつて、一導電型半導体層(例
えばn-型半導体層13)の表面に絶縁層(例え
ば酸化膜14など)を形成する工程と、次に、横
方向トランジスタ領域と縦方向トランジスタ領域
とを絶縁する埋込絶縁膜(例えば厚い酸化膜1
6)を選択酸化によつて形成する工程と、次に、
該埋込絶縁膜の所定の辺部に於けるバーズ・ビー
ク部分を除去することで前記半導体層を露出させ
る窓を開口する工程と、次に、横方向トランジス
タ領域に於ける前記窓と縦方向トランジスタ領域
に於ける前記窓とを接続する反対導電型不純物を
含有する多結晶シリコンからなる導体層(例えば
多結晶シリコン膜20)を形成する工程と、次
に、該導体層中の不純物を拡散して横方向トラン
ジスタ領域に於けるエミツタ領域とコレクタ領
域、及び、縦方向トランジスタ領域に於けるベー
ス・コンタクト領域を形成する工程とが含まれて
なるよう構成する。
As described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, and includes a semiconductor layer of one conductivity type (for example, an n - type). A process of forming an insulating layer (for example, an oxide film 14, etc.) on the surface of the semiconductor layer 13), and then forming a buried insulating film (for example, a thick oxide film 1) that insulates the horizontal transistor region and the vertical transistor region.
6) by selective oxidation;
a step of opening a window exposing the semiconductor layer by removing a bird's beak portion on a predetermined side of the buried insulating film; A step of forming a conductor layer (for example, a polycrystalline silicon film 20) made of polycrystalline silicon containing an impurity of an opposite conductivity type and connecting the window in the transistor region, and then diffusing the impurity in the conductor layer. The method includes a step of forming an emitter region and a collector region in the horizontal transistor region, and a base contact region in the vertical transistor region.

〔作用〕[Effect]

前記手段を採ることに依り、必要な活性領域の
みが存在し、不要な部分は絶縁層化してスイツチ
ング特性を向上したI2L形式の半導体装置を容易
に製造することができる。
By adopting the above-mentioned means, it is possible to easily manufacture an I 2 L type semiconductor device in which only the necessary active region is present, and unnecessary portions are made into insulating layers to improve switching characteristics.

実施例 第1図a及びbは本発明一実施例に依つて製造
された半導体装置の要部平面説明図及びaに見ら
れる線A−A′に沿つて切断し矢印方向に見た要
部切断側面説明図を表している。
Embodiment FIGS. 1a and 1b are plan explanatory diagrams of the main parts of a semiconductor device manufactured according to an embodiment of the present invention, and the main parts cut along the line A-A' shown in a and seen in the direction of the arrow. It represents a cut side explanatory view.

図に於いて、11はシリコン半導体基板、12
はn+型埋没層、13はn-型半導体層、16は酸
化膜、18はp-型活性ベース領域、19はn型
領域、20は多結晶シリコン膜、21はp+型領
域、22はインジエクタのp+型領域、23は酸
化膜、24はn+型コンタクト領域、25及び2
6は電極をそれぞれ示している。尚、pnp型トラ
ンジスタ部分とnpnトランジスタ部分とが図のa
に於いて指示されている。
In the figure, 11 is a silicon semiconductor substrate, 12
13 is an n + type buried layer, 13 is an n type semiconductor layer, 16 is an oxide film, 18 is a p type active base region, 19 is an n type region, 20 is a polycrystalline silicon film, 21 is a p + type region, 22 is the p + type region of the injector, 23 is the oxide film, 24 is the n + type contact region, 25 and 2
6 indicates electrodes. Note that the pnp type transistor part and the npn transistor part are a in the figure.
Instructions are given in .

第2図乃至第7図は第1図a並びにbに示した
半導体装置を製造する場合について解説する為の
工程要所に於ける要部切断側面説明図であり、以
下、これ等の図を参照しつつ説明する。尚、第1
図に於いて用いた記号と同記号は同部分を示すか
或いは同じ意味を持つものとする。
Figures 2 to 7 are cross-sectional side views of important parts at key points in the process to explain the manufacturing of the semiconductor devices shown in Figures 1a and b. I will explain while referring to it. Furthermore, the first
Symbols used in the drawings indicate the same parts or have the same meaning.

第2図参照 (2)−1 p型或いはn型シリコン半導体基板11(第
1図参照)にn+型埋没層12及び厚さが〜2
〔μm〕程度のエピタキシヤル成長n-型半導体
層13を形成するまでは通常の技術を適用して
実施される。
See Figure 2 (2)-1 A p-type or n-type silicon semiconductor substrate 11 (see Figure 1) with an n + type buried layer 12 and a thickness of ~2
Conventional techniques are used until the epitaxial growth of the n - type semiconductor layer 13 of about [μm] is formed.

(2)−2 熱酸化法を適用することに依り、厚さが例え
ば1000〜1300〔Å〕程度の酸化膜14を形成す
る。
(2)-2 By applying a thermal oxidation method, an oxide film 14 having a thickness of, for example, about 1000 to 1300 [Å] is formed.

(2)−3 化学気相成長(chemical vapor
deposition:CVD)法を適用することに依り、
厚さが例えば2500〔Å〕程度の窒化シリコン膜
15を形成し、これを通常のフオト・リソグラ
フイ技術でパターニングし、pnp型トランジス
タ形成領域及びnpn型トランジスタ形成領域な
ど活性領域を覆うものを残して他を除去する。
(2)-3 Chemical vapor deposition
By applying the deposition (CVD) method,
A silicon nitride film 15 having a thickness of, for example, about 2500 Å is formed, and this is patterned using normal photolithography technology, leaving a layer covering the active region such as the PNP transistor formation region and the NPN transistor formation region. and remove the others.

第3図参照 (3)−1 選択的熱酸化法を適用することに依り、厚さ
が例えば1.5〔μm〕程度の厚い酸化膜16を形
成する。尚、この中に酸化膜14の分が含まれ
ていることは当然である。
Refer to FIG. 3 (3)-1 By applying a selective thermal oxidation method, a thick oxide film 16 having a thickness of, for example, about 1.5 [μm] is formed. It goes without saying that this includes the oxide film 14.

(3)−2 次の工程で酸化膜16及び14のエツチング
を行つて活性領域周辺にn-型半導体層13の
一部を露出させ、更に後の工程で前記露出した
部分にp型不純物を導入してp+型の不純物領
域を形成するのであるが、隣接する素子との間
がp+不純物領域で短絡されるのを防止する為、
酸化膜16及び14がエツチングされる範囲は
制限されなければならない。
(3)-2 In the next step, the oxide films 16 and 14 are etched to expose a part of the n - type semiconductor layer 13 around the active region, and in a later step, p-type impurities are added to the exposed portion. In order to prevent short-circuiting between adjacent elements due to the p + impurity region,
The extent to which oxide films 16 and 14 are etched must be limited.

そこで、本工程では、フオト・レジスト膜か
らなるマスク17を形成する(特に第1図aの
砂地部分を参照のこと)。即ち、隣接する素子
51との間の領域に於ける酸化膜16のエツチ
ングが阻止され、n-型半導体層の表出が防止
される。尚、記号52はバーズ・ビークが形成
される領域を指示している。
Therefore, in this step, a mask 17 made of a photoresist film is formed (see especially the sandy area in FIG. 1a). That is, etching of the oxide film 16 in the region between adjacent elements 51 is prevented, and the n - type semiconductor layer is prevented from being exposed. Note that the symbol 52 indicates the area where the bird's beak is formed.

第4図参照 (4)−1 酸化膜16のエツチング及び酸化膜14のサ
イド・エツチングを行う。
Refer to FIG. 4 (4)-1 Etching the oxide film 16 and side etching the oxide film 14.

この工程を採ることに依り、俗にバーズ・ビ
ークと呼ばれている部分にn-型半導体層部分
13が表出される。このときの酸化膜16の残
り厚さは約7000〔Å〕程度であつた。
By adopting this step, the n - type semiconductor layer portion 13 is exposed in a portion commonly called a bird's beak. The remaining thickness of the oxide film 16 at this time was about 7000 [Å].

第5図参照 (5)−1 窒化シリコン膜15を除去する。See Figure 5 (5)−1 The silicon nitride film 15 is removed.

(5)−2 pnp型トランジスタ形成領域を覆うフオト・
レジスト膜のマスク(図示せず)を形成する。
(5)-2 Photo area covering the pnp transistor formation area
A resist film mask (not shown) is formed.

(5)−3 イオン注入法を適用することに依り、加速エ
ネルギを180〔KeV〕、また、ドーズ量を2×
1012〔cm-2〕として硼素イオンの打ち込みを行
つてベース領域18を形成する。
(5)-3 By applying the ion implantation method, the acceleration energy was increased to 180 [KeV] and the dose was increased to 2×
The base region 18 is formed by implanting boron ions at a concentration of 10 12 [cm -2 ].

(5)−4 同じくイオン注入法を適用することに依り、
加速エネルギを360〔KeV〕、また、ドーズ量を
3×1013〔cm-2〕として硼素イオンの打ち込み
を行つてコレクタ領域に相当するn型領域19
を形成する。
(5)-4 By applying the same ion implantation method,
Boron ions were implanted at an acceleration energy of 360 [KeV] and a dose of 3×10 13 [cm -2 ] to form an n-type region 19 corresponding to the collector region.
form.

第6図参照 (6)−1 CVD法を適用することに依り、厚さ例えば
4000〔Å〕程度の多結晶シリコン膜20を成長
させる。
See Figure 6 (6)-1 By applying the CVD method, the thickness, e.g.
A polycrystalline silicon film 20 having a thickness of about 4000 [Å] is grown.

(6)−2 フオト・リソグラフイ技術を適用して多結晶
シリコン膜20のパターニングを行う。
(6)-2 Patterning of the polycrystalline silicon film 20 is performed by applying photolithography technology.

(6)−3 硼素を拡散して多結晶シリコン膜20を導電
性化する。その際、硼素は前記バーズ・ビーク
部分で露出しているn-型半導体層部分13に
も拡散され、p+型領域21及びインジエクタ
のp+型領域22が形成される。尚、熱拡散処
理は酸化性雰囲気で行うので、全表面に例えば
厚さ3000〔Å〕程度の酸化膜23が形成される。
(6)-3 Diffuse boron to make the polycrystalline silicon film 20 conductive. At this time, boron is also diffused into the n - type semiconductor layer portion 13 exposed at the bird's beak portion, forming a p + type region 21 and a p + type region 22 of the injector. Incidentally, since the thermal diffusion treatment is performed in an oxidizing atmosphere, an oxide film 23 having a thickness of, for example, about 3000 Å is formed on the entire surface.

第7図参照 (7)−1 フオト・リソグラフイ技術を適用することに
依り、酸化膜23及び14に不純物拡散用窓開
きを行い、次いで、n型不純物を拡散してn+
型コンタクト領域24を形成する。
Refer to Figure 7 (7)-1 By applying photolithography technology, windows for impurity diffusion are opened in the oxide films 23 and 14, and then n-type impurities are diffused to form n +
A mold contact region 24 is formed.

(7)−2 フオト・リソグラフイ技術を適用することに
依つて電極コンタクト用窓開きを行い、次い
で、25及び26を形成する。
(7)-2 Opening windows for electrode contacts is performed by applying photolithography technology, and then forming 25 and 26.

このようにして製造された半導体装置に於いて
は、第13図について説明した不要部分が全て酸
化膜16になつている。
In the semiconductor device manufactured in this way, all the unnecessary parts explained with reference to FIG. 13 are made into oxide films 16.

さて、本発明の場合、前記バーズ・ビーク部分
をエツチングしてn-型半導体層の一部を露出さ
せることが重要であるから、その好ましい方法の
一つを説明する。
Now, in the case of the present invention, it is important to expose a part of the n - type semiconductor layer by etching the bird's beak portion, so one of the preferred methods will be explained.

第8図乃至第10図は前記好ましい方法を解説
する為の半導体装置の要部切断側面説明図であつ
て、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
FIGS. 8 to 10 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device for explaining the preferred method, and the following description will be made with reference to these figures.

第8図参照 (8)−1 シリコン半導体基板31を熱酸化して厚さ例
えば500〜1000〔Å〕程度の酸化膜32を形成す
る。
See FIG. 8 (8)-1 The silicon semiconductor substrate 31 is thermally oxidized to form an oxide film 32 having a thickness of, for example, about 500 to 1000 Å.

(8)−2 CVD法を適用することに依り、厚さ例えば
1000〜4000〔Å〕程度の窒化シリコン膜33を
形成する。
(8)-2 By applying the CVD method, the thickness, e.g.
A silicon nitride film 33 having a thickness of approximately 1000 to 4000 Å is formed.

(8)−3 CVD法を適用することに依り、厚さ例えば
1000〜4000〔Å〕程度の二酸化シリコン膜34
を形成する。
(8)-3 By applying the CVD method, the thickness, e.g.
Silicon dioxide film 34 of about 1000 to 4000 [Å]
form.

(8)−4 フオト・リソグラフイ技術を適用することに
依り、二酸化シリコン膜34及び窒化シリコン
膜33のパターニングを行つて厚い酸化膜を形
成すべき部分を表出させる。
(8)-4 By applying photolithography technology, the silicon dioxide film 34 and the silicon nitride film 33 are patterned to expose the portion where a thick oxide film is to be formed.

(8)−5 熱酸化法を適用することに依つて選択酸化を
行い、厚さ例えば8000〜15000〔Å〕程度の厚い
酸化膜35を形成する。
(8)-5 Selective oxidation is performed by applying a thermal oxidation method to form a thick oxide film 35 having a thickness of, for example, about 8,000 to 15,000 [Å].

第9図参照 (9)−1 前記工程(8)−5に於ける熱酸化処理の際、窒
化シリコン膜33の露出部(端面部)に生成さ
れる厚さ例えば50〜200〔Å〕程度の酸化膜をエ
ツチングして除去する。
Refer to FIG. 9 (9)-1 During the thermal oxidation treatment in step (8)-5, the thickness formed on the exposed portion (end surface portion) of the silicon nitride film 33 is, for example, about 50 to 200 [Å]. Remove the oxide film by etching.

(9)−2 例えば熱燐酸などをエツチヤントする浸漬法
を適用することに依り、窒化シリコン膜33の
サイド・エツチングを行う。その実効的な量
は、横方向へ約5000〜10000〔Å〕程度である。
(9)-2 Side etching of the silicon nitride film 33 is performed by applying, for example, a dipping method using hot phosphoric acid as an etchant. The effective amount is approximately 5,000 to 10,000 [Å] in the lateral direction.

第10図参照 (10)−1 酸化膜35のエツチングを行つて、バーズ・
ビーク部分にシリコン半導体基板31の一部を
表出させる。このとき、二酸化シリコン膜34
も前記エツチングで除去されてしまう。
Refer to Figure 10 (10)-1 Etching the oxide film 35 and
A portion of the silicon semiconductor substrate 31 is exposed at the beak portion. At this time, the silicon dioxide film 34
are also removed by the etching.

(10)−2 窒化シリコン膜33を二酸化シリコン膜34
と共に除去する。
(10)-2 The silicon nitride film 33 is replaced by the silicon dioxide film 34
Remove with.

この技法に依ると、厚い酸化膜35及び薄い酸
化膜32を実用上充分な状態に維持しながらバー
ズ・ビーク部分に基板31を表出させることがで
きる。
According to this technique, the substrate 31 can be exposed in the bird's beak portion while maintaining the thick oxide film 35 and the thin oxide film 32 in a practically sufficient state.

前記説明で判るように、本発明に依つて得られ
たI2L形式の半導体装置に於いては、トランジス
タ作用をさせるのに必要な接合を得る為の、所
謂、活性領域は必要最小限に保たれ、従来では導
電体の機能しか持たなかつた部分は全て酸化膜に
なつていて、その導電体の機能は該酸化膜上のシ
リコン層が受け持つているので、余分な接合、即
ち、容量の存在などに起因するスイツチング速度
の低下を解消できる。
As can be seen from the above description, in the I 2 L type semiconductor device obtained according to the present invention, the so-called active region is kept to the necessary minimum in order to obtain the junction necessary for transistor operation. All the parts that conventionally had only the function of a conductor are now oxide films, and the conductor function is taken care of by the silicon layer on the oxide film. It is possible to eliminate the reduction in switching speed caused by the presence of a switch.

ところで、I2Lデバイスの伝播遅延時間tpdと駆
動電流或いは電力とは、一般に、第11図aに見
られる関係にあることが提案されている。
By the way, it has been proposed that the propagation delay time t pd and drive current or power of an I 2 L device generally have the relationship shown in FIG. 11a.

即ち、駆動電流が比較的小さい領域では、付帯
的遅延時間(イクストリンジツク・デイレイ・タ
イム)tdeで表され、以後、電流の増大に伴つて
遅延時間は真性遅延時間(イントリンジツク・デ
イレイ・タイム)tdi、抵抗性遅延時間(レジステ
イブ・デイレイ・タイム)tdrで定まる特性をも
つている。そして (a) tdeは接合容量及び配線容量に依存し、電流
に反比例する。即ち、 p・tde≒1/42−αα′/αVΔV(CEB+2CCB) 但し、 pはゲート当たりの消費電力 Vはインジエクシタ電圧 ΔVは論理振幅 αはベース接地電流利得 α′は逆方向ベース接地電流利得 CEBはエミツタ・ベース間接合容量 CCBはベース・コレクタ間接合容量 をそれぞれ示す。
In other words, in a region where the drive current is relatively small, the extrinsic delay time is expressed as tde , and as the current increases, the delay time becomes the intrinsic delay time.・It has characteristics determined by time) tdi and resistive delay time (resistive delay time) tdr . And (a) t de depends on the junction capacitance and wiring capacitance and is inversely proportional to the current. That is, p・t de ≒1/42−αα′/αVΔV (C EB +2C CB ) However, p is the power consumption per gate V is the injector voltage ΔV is the logic amplitude α is the common base current gain α′ is the reverse base Ground current gain C EB indicates emitter-base junction capacitance C CB indicates base-collector junction capacitance.

従来のI2LデバイスではCEB/2CCB≒1/1〜
2/1であり、本発明に依つて得られたI2Lデ
バイスでは、従来のI2Lデバイスの寸法を第1
1図bのように定めると、CEBは、その面積が、 6(l1+l2)d/L・W d:p+型領域21の幅 となり、10分1以下にすることが可能である。
In conventional I 2 L devices, C EB /2C CB ≒ 1/1~
2/1, and in the I 2 L device obtained according to the present invention, the dimensions of the conventional I 2 L device are
When defined as shown in Figure 1b, the area of C EB is 6(l 1 + l 2 ) d/L・W d:p The width of the + type region 21, which can be reduced to less than 1/10. be.

(b) tdiはコレクタ電流ICの立ち上がりとn-型領
域13の蓄積電荷量に依存し、 tdi∝QN-/IC∝1/ND・SE/SC 但し、 QN-はn-領域中の蓄積電荷量 NDはn-領域の不純物濃度 SEはエミツタ面積 SCはコレクタ面積 で表される。
(b) t di depends on the rise of the collector current IC and the amount of charge accumulated in the n - type region 13, and t di ∝Q N- /I C ∝1/N D・S E /S C However, Q N- is the amount of accumulated charge in the n - region N D is the impurity concentration S E in the n - region, and the emitter area S C is expressed as the collector area.

本発明に依つて得られる半導体装置の構造で
は、SEの減少に依つて、SE/SCを数分の1に減
少できる。
In the structure of the semiconductor device obtained according to the present invention, S E /S C can be reduced to several times by reducing S E .

(c) tdrはベース横方向抵抗に依存し、tdr及びtde
が交わる点以下でのtpdは実現できない。本発
明に依つて得られる半導体装置では、多結晶シ
リコン膜にベース領域を形成する際、高濃度の
硼素をドーピングし、通常のベースに於けるシ
ート抵抗ρsと同様の値を実現できる。
(c) t dr depends on the base lateral resistance, t dr and t de
t pd cannot be realized below the point where . In the semiconductor device obtained according to the present invention, a polycrystalline silicon film is doped with boron at a high concentration when forming the base region, and a sheet resistance ρ s similar to that of a normal base can be achieved.

などの利点がある。There are advantages such as

本発明は、種々の改変をすることができ、次に
他の実施例について説明する。
The present invention can be modified in various ways, and other embodiments will now be described.

一般に、I2Lデバイスとして、シヨツトキ・コ
レクタ構造のものが知られていて、このような構
造は、本発明に於いても、前記(7)−1の工程を経
ることなく、即ち、n+型コンタクト領域型24
を形成することなく、次の(7)−2以下の工程に入
ることで実現することができる。
In general, a shot collector structure is known as an I 2 L device, and such a structure can also be used in the present invention without going through the step (7)-1, that is, n + type contact area type 24
This can be achieved by entering the following steps (7)-2 and below without forming.

また、前記実施例では、多結晶シリコン膜20
に依つて配線を形成したが、この多結晶シリコン
膜20は、例えば、硼素をドーピングした耐熱性
金属、即ち、タングステン、モリブデン、白金、
或いは、それ等のシリサイドに代替することがで
き、そして、その場合には、硼素をドーピングし
た耐熱性金属を形成し、これをパターニングして
から、好ましくは、酸化膜23を形成し、そこで
拡散工程を行つてp+型領域21及び22を形成
すると良い。
Further, in the embodiment, the polycrystalline silicon film 20
However, this polycrystalline silicon film 20 is made of, for example, a heat-resistant metal doped with boron, such as tungsten, molybdenum, platinum,
Alternatively, such silicides can be substituted, and in that case, a refractory metal doped with boron is formed and patterned, and then an oxide film 23 is preferably formed and the diffusion is performed therein. It is preferable to form the p + type regions 21 and 22 by performing a process.

更にまた、前記(6)−1乃至(6)−3の工程は次の
ように変更することができる。
Furthermore, the steps (6)-1 to (6)-3 can be modified as follows.

(6)−1 イオン注入法などを適用することに依り、露
出しているn-型半導体層部分13に対して硼
素をドーピングしてp+型領域21及び22を
形成する。
(6)-1 By applying an ion implantation method or the like, the exposed n - type semiconductor layer portion 13 is doped with boron to form p + type regions 21 and 22.

(6)−2 全面にAl、Mo、MoSiなどの金属層を被着
してからパターニングする。
(6)-2 A metal layer such as Al, Mo, MoSi, etc. is deposited on the entire surface and then patterned.

(6)−3 通常の気相成長法などを適用することに依
り、絶縁膜23を形成する。
(6)-3 The insulating film 23 is formed by applying a normal vapor phase growth method or the like.

前記工程(6)−2に於いて、Moなど耐熱性金属
材料を用いた場合には、前記実施例に於ける工程
(7)−1以後の工程を実施すれば、多結晶シリコン
の代わりに金属導体を用いた外部ベース接続が得
られる。また、Alなど耐熱性がない金属材料を
用いた場合には、以後、拡散工程を必要としない
シリコン・コレクタを形成する場合に適用すれば
良い。
In the above step (6)-2, when a heat-resistant metal material such as Mo is used, the step in the above embodiment
By performing the steps after (7)-1, an external base connection using a metal conductor instead of polycrystalline silicon can be obtained. Furthermore, when a metal material that does not have heat resistance such as Al is used, it may be applied when forming a silicon collector that does not require a subsequent diffusion process.

第1図に見られる半導体装置では、n-型半導
体層13を露出させる場合、npnトランジスタ部
分では、矩形窒化シリコン膜の四辺全てに亙つて
行つたが、デバイスを小型化する為には、対向す
る二辺のみ、場合に依つては一辺のみにエツチン
グを施してn-型半導体層13を露出させるよう
にしても良い。
In the semiconductor device shown in FIG. 1, when exposing the n - type semiconductor layer 13, it was done on all four sides of the rectangular silicon nitride film in the npn transistor part, but in order to miniaturize the device, it was The n - type semiconductor layer 13 may be exposed by etching only two sides, or in some cases, only one side.

第12図aは対向する二辺のみ半導体層13の
露出を行つたI2Lデバイスに於けるnpnトランジ
スタ部分の要部平面説明図、また、第12図bは
aに見られる線B−B′に沿う要部切断側面説明
図をそれぞれ表し、第1図乃至第7図に於いて用
いた記号と同記号の同部分を示すか或いは同じ意
味を持つものとする。
FIG. 12a is an explanatory plan view of the main part of the npn transistor part in an I 2 L device in which the semiconductor layer 13 is exposed only on two opposing sides, and FIG. 12b is a line B-B seen in a. Each figure is a cross-sectional explanatory view of the main part taken along the line 1, and the symbols used in FIGS. 1 to 7 indicate the same parts or have the same meanings.

前記工程(4)−5に於いて、酸化膜16及び14
の選択エツチングを行い、第12図aに見られる
ように、記号52で指示した部分にのみn-型半
導体層13を露出させ、ここにp+型拡散を施す
ことでp+型領域21を形成し、そして、前記工
程(7)−1に於けるような窓開きを行う場合、厚い
酸化膜16にマスクの上下端が重なるようにすれ
ば位置合わせ余裕を得ることができる。
In the step (4)-5, the oxide films 16 and 14 are
As shown in FIG. 12a, the n - type semiconductor layer 13 is exposed only in the area indicated by the symbol 52, and the p + type region 21 is formed by performing p + type diffusion there. When forming the mask and opening the window as in step (7)-1 above, alignment margin can be obtained by making the upper and lower ends of the mask overlap the thick oxide film 16.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に依る半導体装置の製造方法に於いて
は、横方向トランジスタ並びに縦方向トランジス
タを備える半導体装置を製造する方法であつて、
一導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成する工程
と、次に、横方向トランジスタ領域と縦方向トラ
ンジスタ領域とを絶縁する埋込絶縁膜を選択酸化
によつて形成する工程と、次に、該埋込絶縁膜の
所定の辺部に於けるバーズ・ビーク部分を除去す
ることで前記半導体層を露出させる窓を開口する
工程と、次に、横方向トランジスタ領域に於ける
前記窓と縦方向トランジスタ領域に於ける前記窓
とを接続する反対導電型不純物を含有する多結晶
シリコンからなる導体層を形成する工程と、次
に、該導体層中の不純物を拡散して横方向トラン
ジスタ領域に於けるエミツタ領域とコレクタ領
域、及び、縦方向トランジスタ領域に於けるベー
ス・コンタクト領域を形成する工程とが含まれて
いる。
A method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, the method comprising:
a step of forming an insulating film on the surface of the semiconductor layer of one conductivity type, a step of forming a buried insulating film that insulates the horizontal transistor region and the vertical transistor region by selective oxidation; a step of opening a window exposing the semiconductor layer by removing a bird's beak portion on a predetermined side of the buried insulating film; forming a conductor layer made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type to be connected to the window in the transistor region, and then diffusing the impurity in the conductor layer to form a conductor layer in the lateral transistor region. forming emitter and collector regions in the vertical transistor regions and base contact regions in the vertical transistor regions.

前記構成を採ることに依り、必要な活性領域の
みが存在し、不要な部分は絶縁層化してスイツチ
ング特性を向上したI2L形式の半導体装置を容易
に製造することができる。
By employing the above structure, it is possible to easily manufacture an I 2 L type semiconductor device in which only necessary active regions exist and unnecessary parts are made into insulating layers to improve switching characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図a並びにbは本発明一実施例に依つて製
造された半導体装置の要部平面説明図並びにaに
見られる線A−A′に沿う要部切断側面説明図、
第2図乃至第7図は本発明一実施例を説明する為
の工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面説
明図、第8図乃至第10図は酸化膜エツチングの
好ましい例を説明する為の工程要所に於ける半導
体装置の要部切断側面説明図、第11図aは本発
明一実施例に依つて製造された半導体装置のスイ
ツチング時間と駆動電流(電力)との関係を示す
線図、第11図bは従来のI2Lデバイスの寸法を
示す要部平面説明図、第12図a及びbは本発明
の他の実施例に依るI2Lデバイスに於ける縦方向
トランジスタ部分の要部平面説明図及び要部切断
側面説明図、第13図a及びbは従来のI2Lデバ
イスの基本構造を説明する為の要部切断側面説明
図及び要部平面説明図をそれぞれ表している。 図に於いて、11はシリコン半導体基板、12
はn+型埋没層、13はn-型半導体層、16は酸
化膜、18はp-型活性ベース領域、19はn型
領域、20は多結晶シリコン膜、21はp+型領
域、22はインジエクタのp+型領域、23は酸
化膜、24はn+型コンタクト領域、25及び2
6は電極をそれぞれ示している。
FIGS. 1a and 1b are an explanatory plan view of the main part of a semiconductor device manufactured according to an embodiment of the present invention, and a cutaway side view of the main part taken along the line A-A' shown in FIG.
2 to 7 are cut-away side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process to explain one embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 10 illustrate preferred examples of oxide film etching. FIG. 11a is an explanatory cross-sectional side view of the main part of the semiconductor device at key points in the process for manufacturing the semiconductor device. FIG. 11b is an explanatory plan view of essential parts showing the dimensions of a conventional I 2 L device, and FIGS. 12 a and b are longitudinal directions of an I 2 L device according to another embodiment of the present invention. Figures 13a and 13b are explanatory plan views and cross-sectional side views of the main parts of the transistor section, respectively. each represents. In the figure, 11 is a silicon semiconductor substrate, 12
13 is an n + type buried layer, 13 is an n type semiconductor layer, 16 is an oxide film, 18 is a p type active base region, 19 is an n type region, 20 is a polycrystalline silicon film, 21 is a p + type region, 22 is the p + type region of the injector, 23 is the oxide film, 24 is the n + type contact region, 25 and 2
6 indicates electrodes.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 横方向トランジスタ並びに縦方向トランジス
タを備える半導体装置を製造する方法であつて、 一導電型半導体層の表面に絶縁膜を形成する工
程と、 次に、横方向トランジスタ領域と縦方向トラン
ジスタ領域とを絶縁する埋込絶縁膜を選択酸化に
よつて形成する工程と、 次に、該埋込絶縁膜の所定の辺部に於けるバー
ズ・ビーク部分を除去することで前記半導体層を
露出させる窓を開口する工程と、 次に、横方向トランジスタ領域に於ける前記窓
と縦方向トランジスタ領域に於ける前記窓とを接
続する反対導電型不純物を含有する多結晶シリコ
ンからなる導体層を形成する工程と、 次に、該導体層中の不純物を拡散して横方向ト
ランジスタ領域に於けるエミツタ領域とコレクタ
領域、及び、縦方向トランジスタ領域に於けるベ
ース・コンタクト領域を形成する工程と が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製
造方法。
[Claims] 1. A method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, comprising: forming an insulating film on the surface of a semiconductor layer of one conductivity type; and then forming a lateral transistor region. forming a buried insulating film by selective oxidation that insulates the vertical transistor region; and then removing bird's beak portions at predetermined sides of the buried insulating film. opening a window exposing the layer; and then a conductor made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type connecting the window in the lateral transistor region and the window in the vertical transistor region. forming a layer, and then diffusing impurities in the conductor layer to form an emitter region and a collector region in the lateral transistor region and a base contact region in the vertical transistor region. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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