JPH0650763B2 - 半導体領域の形成方法 - Google Patents

半導体領域の形成方法

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JPH0650763B2
JPH0650763B2 JP21702589A JP21702589A JPH0650763B2 JP H0650763 B2 JPH0650763 B2 JP H0650763B2 JP 21702589 A JP21702589 A JP 21702589A JP 21702589 A JP21702589 A JP 21702589A JP H0650763 B2 JPH0650763 B2 JP H0650763B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、モノリシックICにおける抵抗領域の形成に
好適な半導体領域の形成方法に関し、更に詳細には、幅
狭な帯状の半導体領域の形成方法に関する。
[従来の技術] 典型的な従来のモノリシックICの抵抗素子は、第13
図に示すように、半導体基体1の中に拡散によって形成
されたp形領域2と、この両端に設けられたオーミック
電極3、4とから成る。なお、半導体基体1はp形領域
5とこの上にエピタシャル成長されたn形領域6とか
ら成り、p形領域2はn形領域6中に設けられてい
る。第13図のp形領域2を形成するときには、第14
図に示すように開口7を有するシリコン酸化膜8を設
け、このシリコン酸化膜8をマスクとして不純物をn
形領域6に選択的に導入する。
[発明が解決しようとする課題] ところで、抵抗素子の抵抗値は一対の電極3、4間のp
形領域2の長さと、p形領域2の幅と、p形領域2のシ
ート抵抗値とに依存している。従って、高い抵抗値を得
るためには、p形領域2の幅を狭くすることが必要にな
る。しかし、開口7をフォトリソグラフィ工程で幅狭且
つ高精度に形成することには困難を伴う。
今、抵抗素子の形成について述べたが、この他の用途の
幅狭半導体領域の形成においても同様な問題がある。
そこで、本発明の目的は、幅の狭い半導体領域を容易に
形成することができる方法を提供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記目的を達成するための本発明は、半導体基体に第1
の導電形の第1の半導体領域を形成し、更にこの第1の
半導体領域の中に前記第1の導電形と反対の第2の導電
形の第2の半導体領域を帯状に形成する方法において、
前記半導体基体の主面における前記第2の半導体領域の
形成予定領域をこれよりも広い幅を有して被覆する部分
を有し、且つ前記予定領域に対して平行に延びていると
共に前記予定領域よりも大きい幅の開口を有している不
純物阻止用の第1のマスクを形成する工程と、前記開口
を通じて第1の導電形の不純物を前記半導体基体に導入
し、この不純物を前記半導体基体の内部に向って拡散さ
せると共に前記被覆する部分の下の前記予定領域にも拡
散させ、前記被覆する部分の下に前記開口から離れるに
従って前記第1の導電形の不純物濃度が徐々に低下して
いる不純物濃度分布が得られるように前記第1の半導体
領域を形成する工程と、前記予定領域の幅よりも広い開
口を有し、且つこの開口が前記予定領域に第2の導電形
の不純物を導入することができるように配置されている
不純物阻止用の第2のマスクを形成する工程と、前記第
2のマスクの開口を通じて前記第1の半導体領域に前記
第2の導電形の不純物を導入し、前記予定領域が第2の
導電形に反転するように前記第2の導電形の不純物を拡
散させて前記第2の半導体領域を得る工程とを備えてい
る半導体領域の形成方法に係わるものである。
[作用] 本発明によれば、第1のマスクの開口の幅及び第2のマ
スクの開口の幅はいずれも目的としている第2の半導体
領域の幅よりも大きいので、これ等を容易に形成するこ
とができる。従って、極端に幅の狭い開口を形成するこ
となしに、極端に幅の狭い第2の半導体領域を形成する
ことができる。
[実施例] 本発明の一実施例に係わるモノリシックICにおける拡
散抵抗の形成方法を第1図〜第8図を参照して以下に説
明する。
まず、第1図(A)に示すように、出発母材であるp形
領11とp形領域11の上面にエピタキシャル成長によ
って形成されたn形領域12とを有する半導体基体
(サブストレート)13を用意する。
次に、半導体基体13の上面からp形の不純物、例えば
ボロンを拡散して、第1図(B)に示すようにその下面
がp形領域11に隣接するp形領域14を形成する。
形領域14は周知の素子分離領域として機能する部
分であって、n形領域を包囲している。なお、p
領域14は第1図(B)の段階ではp形領域11から離
間させ、これよりも後の拡散工程で更に下方に拡散さ
せ、下面をp形領域11に接続するようにしてもよい。
次に、半導体基体13の上面全域にシリコン酸化膜を形
成し、このシリコン酸化膜の一部をエッチングで除去し
て第1図(C)及び第2図に示すように開口15を有す
る第1のマスク16を形成する。第1のマスク16は、
抵抗形成予定領域22aを被覆する部分16aを有す
る。第1のマスク16の開口15は第2図に示すように
破線で示す一対の抵抗形成予定領域22aに平行に延び
るように長手に形成され、且つ抵抗形成領域22aの幅
W1よりも大きい幅W2(約10μm)を有する。従っ
て、開口15は普通のフォトリソグラフィ技術で容易に
形成することができる。なお、開口15の長さは約10
0μmである。
次に、不純物を阻止するための第1のマスク16を使用
し、p形(第1の導電形)の不純物としてボロンを半導
体基体13内に開口15を通じて周知の熱拡散法で拡散
させる。ボロン(不純物)は半導体基体13の表面から
裏面に向って拡散すると共に、横方向にも拡散し、第1
図(D)に示すように開口15よりも幅広にp形領域
(第1の半導体領域)18が形成される。即ち、第3図
に拡大図示するように開口15の端の位置Pからマス
ク16で覆われているPまで横方向に不純物が拡散し
てp形領域18が得られる。p形領域18の表面の不純
物濃度は第3図の不純物濃度分布線Aに示すように開口
15に露出していた半導体基体13の表面において最も
高く、ここから遠ざかるに従って低くなる。
次に、第1図(D)に示されているシリコン酸化膜から
成る第1のマスク16に、第1図(E)に示すように開
口19をフォトリソグラフィ技術で形成することによっ
て第2のマスク20を設ける。この第2のマスク20の
開口19の幅W3は第4図から明らかなように第1の開
口15の幅W2よりも大きく、p形領域18の幅W4よ
りも小さい。この幅W3は抵抗形成予定領域の幅W1よ
りも大きいので、容易に作ることができる。なお、開口
19の端縁19a、19bは抵抗形成予定領域の中間に
位置させる。
次に、第1図(F)に示すように開口19から極薄のシ
リコン酸化膜21を通じてp形領域18内にn形の不
純物としてリンをイオン注入法でほぼ均一に導入する。
続いて、この半導体基体13に熱処理を施して一対のn
形領域(第2の半導体領域)22を形成する。イオン
注入法によってn形の不純物(リン)を開口19の全部
に導入しても、p形領域18の不純物濃度が場所によっ
て異なるために、n形領域22は開口19に対応して
形成されず、p形の不純物濃度の低い領域のみに形成さ
れる。導電形が反転して形成されるn形領域22は、
前述した抵抗形成予定領域22aに一致しており、第6
図でp形の不純物濃度分布が低下しているp〜P
間に形成されている。
第7図はp形領域18の表面における第6図の矢印で示
す方向のp形不純物濃度の分布A及びここに導入された
n形不純物の分布Bを示す。n形不純物は第2の開口1
9内においてはほぼ一定の濃度であるが、開口19の端
縁19bから遠ざかるにつれて濃度が低下する。n
領域22はp形領域18よりも浅く形成するので、開口
19の端縁19bから離れると急激に不純物濃度が低下
し、p形不純物濃度よりも低くなる。従って、p〜P
区間中のp〜pにのみn形領域22が生じる。
一対のn形領域22は第5図に示すように、長手のp
形領域18の両側端に平行に帯状に形成される。第5図
ではn形領域22が原理的に示されているが、電極を
設けるためにn形領域22の両端部にあらかじめn
形領域をn形領域22よりも幅広に形成することが望
ましい。n形領域22の幅は、予定領域22aの幅W
1と同一であるので、第1及び第2の開口15、19の
幅W2、W3よりも小さい。従って、幅狭のn形領域
22を容易に形成することができる。
次に、半導体基体13の上の第2のマスク20を除去
し、第8図に示すように全面に新しいシリコン酸化膜2
3を形成し、ここにn形領域22から成る抵抗領域に
至る一対の開口24、25を形成し、n形領域22に
接続されるようにオーミック電極26、27を設ける。
これにより、電極26、27間に抵抗が得られる。な
お、新しいシリコン酸化膜23を設ける代りに、第2の
マスク20にシリコン酸化膜を加え、ここに電極用開口
24、25を設けてもよい。
半導体基体13には抵抗の他にトランジスタ等の回路素
子を形成する。n形領域22は、別の回路素子の形成
の最後の工程又は別の回路素子の形成が終了した後に形
成することが望ましい。例えば、回路素子がトランジス
タの場合には、最後の拡散工程であるエミッタ領域の拡
散の後に、n形領域22を形成する。このようにすれ
ば、n形領域22の幅及び不純物濃度分布がこれを形
成した工程の後でほとんど変化しない。また、第1のマ
スク16はトランジスタのベース領域を形成するマスク
と同時に形成し、p形領域18のための拡散はトランジ
スタのベース領域形成のための不純物拡散と同時に行う
ことが望ましい。
本実施例は次の効果を有する。
(1)幅狭のn形領域22をこれよりも幅の広い開口
15、19を使用して容易に形成することができる。
(2)n形領域22を幅狭に形成することによって高
い抵抗値を得ることができる。また、抵抗値を従来と同
一とする場合には、n形領域22の長さを短くするこ
とができる。
(3)電極26、27間の抵抗値が従来と同一でよい場
合には、幅狭になった分だけ平均不純物濃度を高めてn
形領域22のシート抵抗値を大きくすることができ
る。n形領域22の不純物濃度を高めると、温度変化
による抵抗値変化(温度依存性)が小さくなる。
[変形例] 本発明は上述の実施例に限定されるものでなく、例えば
次の変形が可能なものである。
(1)第4図の1つの開口19の代りに、第9図に示す
ように第2のマスク20に2つの開口19を設け、一方
の開口の左端縁19aと他方の開口の右端縁19bとを
p形領域18の側端縁に並置させてもよい。
(2)n形領域22をp形領域18内に1つのみ設け
る時には、第10図に示すように第2のマスク20の開
口19をp形領域18の一方の側端縁のみに近接配置さ
せてもよい。また、第2のマスク20の開口19をL形
又はコ字状に形成し、これに対応した形状のn形領域
22を形成してもよい。
(3)第11図に示すように、半導体基体13中にp形
領域18に隣接して予めp形領域28が設けられてい
る場合には、第2のマスク20の開口端縁19bをp形
領域18の側端縁又はこの近傍に配置することができ
る。この場合には、n形領域22の長手方向における
一方の端縁がp形領域28によって半導体基体13の
形領域12から分離される。なお、開口端縁19b
は、第3図及び第6図におけるPからPの間の任意
位置に配置することができる。
(4)n形領域22の側端面の全部をp形領域18で
包囲せずに、第12図に示すように端部をn形領域2
1に接続させることもできる。
(5)第1のマスク16のシリコン酸化膜を第2のマス
ク20に使用しないで、第1のマスク16を除去し、そ
の後に新しいシリコン酸化膜を作り、これによって第2
のマスク20を作ってもよい。
(6)n形領域22を熱拡散法で形成することができ
る。
(7)電極26、27の一方又は両方を有さない半導体
装置中のn又はp形の半導体領域の形成にも適用可能で
ある。例えば、高い不純物濃度のエミッタ領域の中に帯
状の抵抗領域を形成する場合にも適用可能である。
(8)第15図に示すようにしてn形領域22を形成
することができる。この場合、まず第15図(A)に示
すようにp形領域11とn形領域12とから成る半導
体基体13の表面にシリコン酸化膜から成るマスク30
を形成し、このマスク30の開口31を通してボロン
(p形不純物)を拡散してp形領域32を得る。この
時、横方向拡散によって抵抗形成予定領域22aもp形
領域32とする。
次に、第15図(B)に示すようにp形領域32の表面
に隣接した位置に開口33を有するシリコン酸化膜から
成るマスク34を形成し、開口33を通してボロン(p
形不純物)を導入し、拡散することによってP形領域3
5を形成する。このp形領域35はp形領域32に隣接
するように形成する。
次に、第15図(C)に示すように、抵抗形成予定領域
22aを含み且つこれよりも幅の広い開口36を有する
マスク37を形成し、開口36を通してリン(n形不純
物)を導入し、拡散することによってp形不純物濃度の
低い抵抗形成予定領域22aの導電形反転によってn
形領域22を得る。なお、開口31、33、36の幅は
いずれもn形領域22の幅よりも大きい。また、n
形領域22は第5図と同様に帯状に形成されている。
[発明の効果] 以上のように、本発明によれば、極めて幅の狭い半導体
領域を容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(A)〜(F)は本発明の実施例に係わる集積回
路中の抵抗素子を工程順に第2図のI−I線に対応する
部分で示す断面図、 第2図は第1図(C)の状態の平面図、 第3図は第1図(D)の中央部の拡大断面とこの表面の
左右方向における不純物濃度分布とを示す図、 第4図は第1図(E)の表面を示す平面図、 第5図は第1図(F)の半導体基体の表面を示す平面
図、 第6図は第1図(F)の一部を拡大して示す断面図、 第7図は第6図の矢印で示す方向の表面不純物濃度を示
す図、 第8図は第5図のVIII−VIII線に対応させて完成させた
抵抗素子を示す断面図、 第9図及び第10図は第2のマスクの変形例を示す平面
図、 第11図は第2のマスクの変形例を示す断面図、 第12図はn形半導体領域(第2の半導体領域)の配
置の変形例を示す平面図、 第13図は従来の抵抗素子を示す断面図、 第14図は第13図の抵抗領域を形成するためのマスク
を示す平面図、 第15図(A)(B)(C)は変形例の半導体領域形成
方法を示す断面図である。 13…半導体基体、15…開口、16…第1のマスク、
16a…被覆する部分、18…p形領域、20…第2の
マスク、22…n形領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基体に第1の導電形の第1の半導体
    領域を形成し、更にこの第1の半導体領域の中に前記第
    1の導電形と反対の第2の導電形の第2の半導体領域を
    帯状に形成する方法において、 前記半導体基体の主面における前記第2の半導体領域の
    形成予定領域をこれよりも広い幅を有して被覆する部分
    を有し、且つ前記予定領域に対して平行に延びていると
    共に前記予定領域よりも大きい幅の開口を有している不
    純物阻止用の第1のマスクを形成する工程と、 前記開口を通じて第1の導電形の不純物を前記半導体基
    体に導入し、この不純物を前記半導体基体の内部に向っ
    て拡散させると共に前記被覆する部分の下の前記予定領
    域にも拡散させ、前記被覆する部分の下に前記開口から
    離れるに従って前記第1の導電形の不純物濃度が徐々に
    低下している不純物濃度分布が得られるように前記第1
    の半導体領域を形成する工程と、 前記予定領域の幅よりも広い開口を有し、且つこの開口
    が前記予定領域に第2の導電形の不純物を導入すること
    ができるように配置されている不純物阻止用の第2のマ
    スクを形成する工程と、 前記第2のマスクの開口を通じて前記第一の半導体領域
    に前記第2の導電形の不純物を導入し、前記予定領域が
    第2の導電形に反転するように前記第2の導電形の不純
    物を拡散させて前記第2の半導体領域を得る工程と を備えていることを特徴とする半導体領域の形成方法。
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