JPH0583192B2 - - Google Patents

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JPH0583192B2
JPH0583192B2 JP62292407A JP29240787A JPH0583192B2 JP H0583192 B2 JPH0583192 B2 JP H0583192B2 JP 62292407 A JP62292407 A JP 62292407A JP 29240787 A JP29240787 A JP 29240787A JP H0583192 B2 JPH0583192 B2 JP H0583192B2
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JP
Japan
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region
lower electrode
conductivity type
forming
island
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JP62292407A
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JPH01133345A (ja
Inventor
Teruo Tabata
Tadayoshi Takada
Nobuyuki Sekikawa
Yoshiaki Sano
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はMIS型容量素子を組み込んだ半導体集
積回路の、NPNトランジスタのhFE制御を容易な
らしめた製造方法に関する。
(ロ) 従来の技術 バイポーラ型ICは、コレクタとなる半導体層
表面にベース、エミツタを2重拡散して形成した
縦型のNPNトランジスタを主体として構成され
ている。その為、前記NPNトランジスタを製造
するベース及びエミツタ拡散工程は必要不可欠の
工程であり、コレクタ直列抵抗を低減する為の高
濃度埋込層形成工程やエピタキシヤル層成長工
程、各素子を接合分離する為の分離領域形成工程
や電気的接続の為の電極形成工程等と並んでバイ
ポーラ型ICを製造するのに欠かせない工程(基
本工程)である。
一方、回路的な要求から他の素子、例えば
PNPトランジスタ、抵抗、容量、ツエナーダイ
オード等を同一基板上に組み込みたい要求があ
る。この場合、工程の簡素化という点から可能な
限り前記基本工程を流用した方が好ましいことは
言うまでもない。しかしながら、前記ベース及び
エミツタ拡散工程はNPNトランジスタの特性を
最重要視して諸条件が設定される為、前記基本工
程だけでは集積化が困難な場合が多い。そこで、
基本的なNPNトランジスタの形成を目的とせず、
他の素子を組み込む為もしくは他素子の特性を向
上することを目的として新規な工程を追加するこ
とがある。例えば前記エミツタ拡散によるカソー
ド領域とでツエナーダイオードのツエナー電圧を
制御するアノード領域を形成する為のP+拡散工
程、ベース領域とは比抵抗が異なる抵抗領域を形
成する為のR拡散工程やインプラ抵抗形成工程、
MOS型よりも大きな容量が得られる窒化膜容量
を形成する為の窒化膜形成工程、NPNトランジ
スタのコレクタ直列抵抗を更に低減する為のコレ
クタ低抵抗領域形成工程等がそれであり、全てバ
イポーラICの用途や目的及びコスト的な面から
検討して追加するか否かが決定される工程(オプ
シヨン工程)である。
上記オプシヨン工程を利用してMIS型容量を第
4図に示す。同図において、1はP型半導体基
板、2はN型エピタキシヤル層、3はN+型埋込
層、4はP+型分離領域、5はアイランド、6は
エミツタ拡散によるN+型の下部電極領域、7は
高誘電率絶縁体としてのシリコン窒化膜
(Si3N4)、8はアルミニウム材料から成る上部電
極、9は酸化膜、10は電極である。尚、窒化膜
を利用したMIS型容量としては、例えば特開昭60
−244056号公報に記載されている。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来のMIS型容量は下部電極と
してNPNトランジスタのエミツタ領域を利用し
ている為、エミツタ領域形成用のN型不純物をデ
ポした後に窒化膜を形成し、その後でN型不純物
のドライブインを行なわなければならない。する
と、窒化膜のデポに使用する800℃前後の熱処理
がエミツタ領域を拡散させる為、NPNトランジ
スタのhFE(電流増幅率)のばらつきが大きく、そ
のコントロールが難しい欠点があつた。
また、窒化膜の形成に必要なオプシヨン工程を
追加したか否かエミツタ領域の熱処理条件を変更
する必要がある為、機種別の工程管理が必要であ
り、管理の共通化ができない欠点があつた。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は斯上した欠点に鑑みてなされ、MIS型
容量の下部電極として分離領域24を利用すると
共に、エピタキシヤル層23表面からボロン(B)を
選択拡散することによつて分離領域24と第1の
下部電極領域26を形成する工程と、再度ボロン
(B)を選択的に導入することによつてベース領域2
7と第1の下部電極領域26に重畳する第2の下
部電極領域28を形成する工程と、第1及び第2
の下部電極領域26,28表面に窒化膜
(Si3N4)を堆積し、MIS型容量の誘電体薄膜3
0を形成した後にNPNトランジスタのエミツタ
拡散を行うことを特徴とする。
(ホ) 作用 本発明によれば、MIS型容量の下部電極として
分離領域24を利用したので、エミツタ拡散工程
より先に窒化膜のデポを行うことができ、エミツ
タ領域31形成以後のNPNトランジスタのhFE
ばらつかせるような熱処理を排除できる。また、
ベース拡散工程を利用して第2と下部電極領域2
8を形成するので、下部電極の表面濃度を向上す
ることができる。
(ヘ) 実施例 以下、本発明の一実施例を図面に参照しながら
詳細に説明する。
第1図は本発明の半導体集積回路の断面構造を
示し、21はP型のシリコン半導体基板、22は
基板21表面に複数個設けたN+型の埋込層、2
3は基板21全面の上に積層して形成したN型の
エピタキシヤル層、24はエピタキシヤル層23
を貫通するP+型の分離領域、25は分離領域2
4によつてエピタキシヤル層23を島状に形成し
たアイランド、26は1つのアイランド25表面
に分離領域24の拡散工程を利用して同時に形成
したエピタキシヤル層23表面から埋込層22ま
で達するP+型のMIS型容量の第1の下部電極領
域、27は他のアイランド25表面に形成した
NPNトランジスタのP型のベース領域、28は
1つのアイランド25表面に第1の下部電極領域
26に重畳してベース領域27と同時形成した第
2の下部電極領域、29はエピタキシヤル層23
表面を覆うシリコン酸化膜(SiO2)、30は第1
及び第2の下部電極領域26,28の表面に堆積
したMIS型容量の誘電体薄膜、31はベース領域
27表面に形成したNPNトランジスタのN+型エ
ミツタ領域、32はアイランド25表面に形成し
たNPNトランジスタのコレクタ取出しの為のN+
型コレクタコンタクト領域、33は各領域にコン
タクトホールを介してオーミツクコンタクトする
アルミニウム材料から成る電極、34は誘電体薄
膜30の上に第1及び第2の下部電極領域26,
28と対向するように設けた上部電極である。第
1の下部電極領域26の底部は全て埋込層22と
接する様に形成し、埋込層22によつて第1の下
部電極領域26を基板21の接地電位から電気的
に絶縁する。その為、MIS型容量は電気的に独立
するので、回路構成上の制約が無い。
斯上した本願の構造によれば、MIS型容量の下
部電極として分離領域24と同時形成した第1の
下部電極領域26を使用したので、誘電体薄膜3
0の形成工程をエミツタ拡散工程の前に配置する
ことができる。また、第1の下部電極領域26に
重畳して第2の下部電極領域28を設けたので、
下部電極の表面の不純物濃度を向上し、下部電極
の抵抗分を下げることができる。
以下、本願の製造方法を第2図A乃至第2図F
を用いて説明する。
先ず第2図Aに示す如く、P型のシリコン半導
体基板21の表面にアンチモン(Sb)又はヒ素
(As)等のN型不純物を選択的にドープしてN+
型埋込層22を形成し、基板21全面に厚さ5〜
10μのN型のエピタキシヤル層23を積層する。
次に第2図Bに示す如く、基板21表面からボ
ロン(B)を選択的に拡散することによつて、埋込層
22を夫々取囲むようにエピタキシヤル層23を
貫通するP+型の分離領域24を形成する。分離
領域24で囲まれたエピタキシヤル層23が夫々
の回路素子を形成する為のアイランド25とな
る。と同時に、分離領域24拡散工程のボロン(B)
をアイランド25表面の埋込層22に対応する領
域にも拡散し、エピタキシヤル層23表面から埋
込層22に到達する第1の下部電極領域26を形
成する。分離領域24は飽和拡散で形成し、エピ
タキシヤル層23を貫通させるのでその表面の不
純物濃度は1018atoms・cm-2前後となる。
次に第2図Cに示す如く、第1の下部電極領域
26を形成したアイランド25とは別のアイラン
ド25の表面にボロン(B)を選択的にイオン注入又
は拡散することによつてNPNトランジスタのベ
ースとなるベース領域27を形成する。と同時
に、1つのアイランド25表面にも第1の下部電
極領域26に重畳してボロン(B)を拡散し、MIS型
容量の第2の下部電極領域28を形成する。
次に第2図Dに示す如く、エピタキシヤル層2
3表面の酸化膜29を選択的にエツチング除去し
て第1及び第2の下部電極領域26,28表面の
一部を露出させ、エピタキシヤル層23全面に常
圧CVD法等の技術を用いて膜厚数百〜千数百Å
のシリコン窒化膜(Si3N4)を堆積させる。シリ
コン窒化膜はシリコン酸化膜よりも高い誘電率を
示すので、大容量を形成することが可能である。
そして、前記シリコン窒化膜表面に周知のレジス
トパターンを形成し、ドライエツチ等の技術を利
用して前記露出した第1及び第2の下部電極領域
26,28の表面を覆う誘電体薄膜30を形成す
る。その後、誘電体薄膜30を覆う様にCVD法
による酸化膜29を堆積させる。
次に第1図Eに示す如く、NPNトランジスタ
のベース領域27表面とアイランド25表面の酸
化膜29を開孔し、この酸化膜29をマスクとし
てリン(P)を選択拡散することによりN+型のエミ
ツタ領域31とコレクタコンタクト領域32を形
成する。
次に第2図Fに示す如く、酸化膜29上にネガ
又はポジ型のフオトレジストによるレジストパタ
ーンを形成し、誘電体薄膜30上の酸化膜29を
除去し、さらにウエツト又はドライエツチングに
よつて酸化膜29の所望の部分に電気的接続の為
のコンタクトホールを開孔する。そして、基板2
1全面に周知の蒸着又はスパツタ技術によりアル
ミニウム層を形成し、このアルミニウム層を再度
パターニングすることによつて所望形状の電極2
9と誘電体薄膜30上の上部電極34を形成す
る。
斯上した本願の製造方法によれば、MIS型容量
の下部電極を形成するのに分離領域24の拡散工
程とNPNトランジスタのベース領域27の拡散
工程を利用したので、何ら付加工程を要すること
無くMIS型容量誘電体薄膜29の製造工程をエミ
ツタ拡散工程の前に設置することができる。する
と、エミツタ領域31形成用のリン(P)のデポジツ
トからリン(P)のドライブインの間にMIS型容量形
成の為の熱処理を配置する必要が無く、デポジツ
トによつてリン(P)が初期拡散された状態から即
NPNトランジスタのhFE(電流増幅率)コントロ
ールの為の熱処理(ドライブイン)工程を行なう
ことができる。その為、NPNトランジスタのhFE
のばらつきが少なく、MIS型容量を組み込んだこ
とによるhFEコントロールの難しさを解消できる。
また、MIS型容量を組み込んだ機種とそうでない
機種とでエミツタ領域30の熱処理条件を一本化
することができるので、機種別の工程管理が極め
て容易になる。
本発明は第1図の実施例に限らず、上下分離の
技術を利用した半導体集積回路にも応用が可能で
ある。さらに、上下分離技術を用いたものにおい
て、上下共に利用するのでは無く第3図の第2の
実施例の様に上下分離領域35の上側拡散層36
のみを利用して第1の下部電極領域26を形成す
ることも考えられる。この場合は、第1の下部電
極領域26が埋込層22までは達しないので基板
21との電気的絶縁が行える。
(ト) 発明の効果 以上説明した如く、本発明によればMIS型容量
をオプシヨンデバイスとして追加したことによる
NPNトランジスタのhFEのばらつきが僅んど無い
ので、NPNトランジスタのhFEのコントロールが
極めて容易な半導体集積回路及びその製造方法を
提供できる利点を有する。しかも、分離領域24
とベース領域27の拡散工程を利用してMIS型容
量の下部電極を形成したので、何ら付加工程を追
加することが無い、下部電極の抵抗成分を減じる
ことのできる半導体集積回路を提供できる利点を
有する。また、MIS型容量を組み込んだ機種とそ
うでない機種とでエミツタ領域31の処理条件を
一本化できるので、機種別の工程管理を簡略化で
き、さらには異なる機種のウエハーを同一拡散炉
内で処理するといつた多機種少量生産が可能にな
る利点をも有する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明する為の断面図、第2図
A乃至第2図Fは本発明の製造方法を説明する為
の断面図、第3図は本発明の第2の実施例を説明
する為の断面図、第4図は従来例を説明する為の
断面図である。 21はP型半導体基板、26はMIS型容量の第
1の下部電極領域、27はNPNトランジスタの
P型ベース領域、28はMIS型容量の第2の下部
電極領域、30は誘電体薄膜、31はNPNトラ
ンジスタのN+型エミツタ領域、34はMIS型容
量の上部電極である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型半導体基板の上に形成した逆導電型
    のエピタキシヤル層と、前記基板表面に形成した
    逆導電型の埋込層と、前記エピタキシヤル層を複
    数のアイランドに電気的に分離するための一導電
    型の分離領域と、1つのアイランドの表面に前記
    分離領域の形成と同時的に形成した一導電型の
    MIS型容量の第1の下部電極領域と、他のアイラ
    ンド表面に形成した縦型バイポーラトランジスタ
    の一導電型のベース領域と、前記1つのアイラン
    ドの第1の下部電極領域に重畳するように前記ベ
    ース領域の形成と同時的に形成した第2の下部電
    極領域と、前記ベース領域の表面に形成した縦型
    バイポーラトランジスタの逆導電型のエミツタ領
    域と、前記第1及び第2の下部電極領域表面の一
    部の領域を覆う様に設けたシリコン窒化膜からな
    る誘電体薄膜と、該誘電体薄膜を挟んで前記第1
    及び第2の下部電極領域と対抗するように前記誘
    電体膜上に形成したMIS型容量の上部電極とを具
    備することを特徴とする半導体集積回路。 2 一導電型の半導体基板表面に逆導電型の埋込
    層を形成する工程、 前記基板の上に逆導電型のエピタキシヤル層を
    形成する工程、 前記エピタキシヤル層表面から一導電型の分離
    領域を形成して複数個のアイランドを形成すると
    共に、前記分離領域の形成工程によつて1つのア
    イランド表面にMIS型容量の第1の下部電極領域
    を形成する工程、 前記エピタキシヤル層表面に一導電型の不純物
    を選択的に導入することによつて前記他のアイラ
    ンド表面に縦型バイポーラトランジスタのベース
    領域を、前記1つのアイランド表面には前記第1
    の下部電極領域に重畳してMIS型容量の第2の下
    部電極領域を同時に形成する工程、 前記下部電極領域表面の一部の領域を露出し、
    シリコン窒化膜を堆積して前記MIS型容量素子の
    誘電体薄膜を形成する工程、 前記ベース領域の表面に逆導電型の不純物を選
    択的に熱拡散することによつて前記縦型バイポー
    ラトランジスタのエミツタ領域を形成する工程、 全面に電極材料を被覆し、これをパターニング
    することにより前記誘電体薄膜の上を被覆する上
    部電極と各拡散領域にコンタクトする電極とを形
    成する工程とを具備することを特徴とする半導体
    集積回路の製造方法。
JP29240787A 1987-11-17 1987-11-19 半導体集積回路及びその製造方法 Granted JPH01133345A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS54109388A (en) * 1978-02-15 1979-08-27 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor integrated circuit
JPS621259A (ja) * 1985-06-26 1987-01-07 Sharp Corp 半導体抵抗素子の形成方法

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