JPS5879752A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5879752A
JPS5879752A JP56177201A JP17720181A JPS5879752A JP S5879752 A JPS5879752 A JP S5879752A JP 56177201 A JP56177201 A JP 56177201A JP 17720181 A JP17720181 A JP 17720181A JP S5879752 A JPS5879752 A JP S5879752A
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conductive layer
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Mitsuzo Sakamoto
光造 坂本
Tomoyuki Watabe
知行 渡部
Takahiro Okabe
岡部 隆博
Minoru Nagata
永田 穰
Toru Nakamura
徹 中村
Akira Muramatsu
彰 村松
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/60Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of BJTs
    • H10D84/65Integrated injection logic
    • H10D84/658Integrated injection logic integrated in combination with analog structures

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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

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】 本発明に、半導体集積回路、特にI ” L (Inμ
egrated Injection Logic)回
路と通常のバイポーラトランジスタ回路を同一基板上に
形成するようにした半導体装置に関するものである。
I”Lは通常のバイポーラトランジスタのエミッタとコ
レクタを逆に使用した逆方向縦形NPNト2ンジスタと
このトランジスタのベースをコレクタとし、エミッタを
ベースとする横形PNP)ランジスタとの複合構造をも
った論理素子である。
よって、I”Lの動作マージンを確保するためには、連
方向縦形NPN )う/ジスタの電流利得を高くするこ
とが望ましい。゛また。高速動作をさせるためには、蓄
積キャリアを減らすことが必要である。このため、エミ
ッタ(通常のバイポーラトランジスタではコレクタに相
当)の不純物濃度を高くシ、プロファイルを急峻にする
ことが望ましいが、このことは、同一チップ上の通常の
バイポーラトランジスタの耐圧を低下させる。よって。
従来に、たとえば第1図に示すように、I”L部のN+
埋込層としてリニア部のN0埋込層2Bに用いる不純物
(たとえばアンチモン)よシも拡散係数の大きい不純物
(たとえばリン]を併用する(2C+3A)ことにより
、通常のバイポーラトランジスタの耐圧を低下させずに
I”Lの動作マ・−ジンを確保させていた。しかし、拡
散係数の大きい不純物をI”Lのエミッタとして用いる
ため、不純物プロファイルを急峻化させることは困難で
ある。
また、従来はリニア部の素子の分離5A、5Bとしてに
PN接合分離を用い、I” L素子の分離には高113
1のN0不純物層8C,8Eを用いていたため、微細化
が困難、リニア部の接合容量が太きい、I”L部のクロ
ストークが小さくすることが離しいなどの欠点があった
本発明の目的ハ、リニア/I” L共存テバイスの集積
密度向上およびリニアトランジスタのカットオフ周波数
向上、I”L素子の高速化を目的とする。
以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。第2
図は本発明による実施例の、リニア/IIL共存集積回
路装置の断面構造図である。
第3図(a)〜(d)は、本発明による実施例の製造工
程を示した図である。(Ji)P8i基板IAにN0埋
込層2A、2B、2cを設け、N形(2) S i x
 ヒpキシャル層4Aを形成後、酸化とデボまたはどち
らか一方を用いて、珪素酸化膜100A、 100B。
100C,100Dを形成し、これをマスクとして、8
 iエフ+y/$12A、12B、12Cを形成する。
(b)酸化を行ない、l化膜101A。
101Bを杉成し、I”L部の酸化膜100C。
100Dt’除去し、Siエツチングを行ない、エピタ
キシャル鳩を薄くする。(C)X予分離のP形不純物M
5C,5Dを形成しない部分をレジスト13Aで扱い、
レジスト13Aと酸化膜100A。
100Bをマスクとして、P形不純物をイオン打込する
。(d)その後、レジス)ISAと酸化層100A。
100B、l0IA、l0IBを除去し、イオン打込し
たP形拡散層5C,5Dを引きのはし、同時に酸化膜1
02A、102B、102C,102D、102Eを形
成し、ベース拡散層を形成する領域と、ベース拡散層を
形成しない領域でも、Si面とコンタクトをとる領域(
たとえば、リニアトランジスタのコレクタ)の上の酸化
膜をホトレジ工程を行ないエツチングする。(e)酸化
をし酸化膜103A。
103B、103C,103Dを形成し、ベース不純物
をイオン打込しない部分をレジス)14A。
14B、14Cで後い、レジスト14A、14B。
14Cと酸化膜102A、102B、102C。
102D、102E(+−マスクとしてベース7A。
7Cおよびインジェクタ7B形成のイオン打込を行なう
。(f)レジスト14A、14B、14Cを除去し、必
要に応じ、パッシベーションとして珪素酸化層(PEG
や8i、N4など)や平坦化効果のある絶縁層(80G
など)をデボまたは塗布し、絶縁M102A、102B
、102C,1021)。
102E、103A、103B、103C,103Dを
厚くし、絶縁層104A、104B、104C。
104Dを形成する。その後、ホトレジ工程とN形不純
物のイオン打込工程を通じ、N形不純物層8A(エミッ
タ3.8B(コレクタコンタクト用)。
8C(コレクタ)を形成する。P形不純物#7A。
7B、70とコンタクトをとるための、ホトレジ工程と
、必敦に応じ、*12A、12B、12Cの平坦化のた
めに、PII(ポリイミド・イソインドローキブゾリン
ジオン)桐脂等の平坦化効果のめる絶縁層11A、II
B、IICをデボし、パタンニングしAt等の配線電極
9A、9B。
9C,9D、9B、9Fを形成し、第2図に示した形状
とする。
第4図には、I”L部のエピタキシャル層4Aを薄くす
るためのエツチング工程を素子分離用溝12A、12B
、12Cのエツチング工程の前に行なう場合の製造法の
一例を示す。(a)P8i基板IAにN9埋込層2A、
2B、2Cを設け、N形S1エピタキシャル層4人を形
成後、I”L部のエピタキシャル層を薄くするために、
珪素酸化物層99Aをマス゛りとして、シリコンエツチ
ングを行なう。(b)酸化または、デボまたは両方を用
い。
厚い珪素酸化物層105Aを形成する。(C)ホトレジ
工程を通じ、まず、珪素酸化物層99B、99C。
105A、105B、105Cをパターンニングし、レ
ジスト除去後、Siエツチング工程を通じ。
エツチング溝12A、12B、12Cを形成する。
(d)熱酸化をし、珪素酸化物層106A、106B。
106Cを形成後、レジストパターン17Aを形成し、
レジス)107Aと、珪素酸化物層99B。
99C,105A、105B、1050,105Dをマ
スクとして、P形不純物をイオン打込する。
その後は、第3図と第2図を用いて説明した前記工程と
同じ。なお、纂4図(a)の81エツチングは。
選択的に、I”L部を酸化し、除去することによっても
同じ形状を得ることができる。
第5図では、エピタキシャル層4人を形成する前にす4
7部の素子分離領域となる部分にP形埋込層108A、
108Bを形成し、その後は、第3図を用いて説明した
方法によ如、第2図の構造を実現できることを示してい
る(第5図(b)、 (C)は183図(a)、 (C
)に対応する)。なお、P形埋込層108A、108B
の不純物濃度とエツチング溝12A、12B、12Cの
深さの選び方により工程(C)の素子分離用ボロy打込
工程は省略できる。
第6図にN形埋込屑2E上のP形埋込層110Cと、エ
ピタキシャル層4G形成後に形成する分離用のP形不純
物層5Eをコレクタとし、N形エビタキシーヤル層4G
をペースとし、P形不純物層7Dをエミッタとする縦形
PNPトランジスタの例を示す。
館7図にエピタキシャル層を薄くした領域に作つだ基板
PNP)ランジスタの例を示しである。
この場合、N形エピタキシャル層4Kを薄くすることに
よシ、電流利得を高くできる。この素子ではエピタキシ
ャル層形成後のP形不純物拡散層5H,51,5J部の
下にP形埋込層を併用する方式でも実現可能である。
第8図は、NPN)ランジスタのコレクタ抵抗を低くす
るために、NPN)ランジスタのコレクタ部のN形エピ
タキシャル層4Nもl”L部と同じたけ薄くした例を示
す。
第9図は&NPN)ランジスタのコレクタ抵抗を低くす
るために、たとえば、第4図(d)の分離拡散用P形不
純物のイオン打込行程後に6N”埋込層2Lに達するよ
うにN0不純物層15Aを形成する工程を増やした場合
を示す。
本発明によれば、以下(a)から(d)に述べるような
効果がある。すなわち、(!OI”L部のエピタキシャ
ル厚さだけ薄くするため、リニアトランジスタの耐圧を
低下をさせずにI”L素子の動作マージの確保と高速化
を行なえる。(b)酸化膜分離法に比べひずみが生じに
〈〈、比較的容易に分離領域を形成できる。(C)完全
なPN接合分離法に比べ1分離領域を小さくでき、容量
も小さくできる。(d)PN接合分離を併用することに
よシ、エツチング溝を浅くし、さらに、溝部′ftPI
工等の段差低減効果のある絶縁層で平坦化することにょ
シ、Atの段線防止ができる。
【図面の簡単な説明】
#!1図は従来技術による9 ニア/I” L共存素子
の断面図、第2図は本発明の実施例をボす構造断面口、
第3図(a)〜(f)は同実施例の製造工程の第1のガ
を説明する断面図、第4図(a)〜(d)はその第2の
例を説明する断面図、185図はその第3.第4のガを
説明するための断面図、第6図〜第9図は館3図から第
5図に示した製造法にょシ実現できる他のデバイス構造
の断面図である。 IA・・・P形基板、2A〜2M・・・N4″埋込層、
 3A・・・2A〜2Cの不純物(たとえばアンチモン
)よシ拡散係数の大きいN+埋込層(たとえばリン)。 4A〜4S・・・N形エピタキシャル層、5A、5B・
・・P形不純物層、5C,5D、5E・・・イオン打込
法によυ形成されるP杉不純物層、5F〜5J・・・基
板IAへの埋込とイオン打込みにより形成されるP形不
純物層、5に〜5N・・・P形不純物層、6A・・・P
形不純物層、7八〜7G・・・P形不純物層。 8A〜8H・・・N形不純物層、9A〜9R・・・電極
(At、 POt、Y 8 iなど)、IOA〜LOW
・・・珪素酸化物、11A〜IIK・・・PII等の平
坦化効果のある絶一層、12A−12K・・・8iエツ
チング溝、13A、14A・・・レジスト(P形不純物
イオン打込マスク)、15A・・・N形不純物層、99
A〜99C・・・珪素酸化物、l0IA−101B・・
・珪素酸化物(8iエツチングマスク)、102A〜1
02E・・・珪素酸化物(ベースイオン打込マスク)、
103A〜103D・・・珪素酸化物、104A〜10
4D・・・珪素酸化物(102A〜102Eと103A
〜103Dの珪素酸化物をP2Oやs s 、N 、や
80G等のデボを通じ厚くシタパッシベーション層)、
105A〜105C・・・珪素酸化物。 106A〜106C・・・珪素酸化物、107A・・・
レジスト(ボロンイオン打込マスク)、108A。 108B・・・P9埋込層。 Vll   図 爾 Z n ¥、3図 (α (C) ¥J  5  図 vJ  6  図 第 7  目 let           IA    4^充  
ざ  図 罵  q  図 第1頁の続き 0発 明 者 中村徹− 国分寺市東恋ケ窪1丁目280番 地株式会社日立製作所中央研究 所内 0発 明 者 村松彰 高崎市西横手町111番地株式会 社日立製作所高崎工場内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電杉の半導体基板上に、第2導電形の第1導
    電体層を形成し、この領域を溝と溝の下に設けた第1導
    電形の第2導電層とを用いて分離し、分離された島の少
    なくとも1つの島にリニア素子を形成し、上記第1導電
    体層を薄くシ。 鱒たけで区分した少なくとも1つの島にはI”L素子を
    形成することを特徴とする半導体装置。 2、前記第2導電体層を、前記第1導電体層を形成後に
    イオン打込法によシ前記溝部から前記半導体基板に達す
    るように形成したことを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の半導体装置。 3、@記第2導亀体層を、前記半導体基板に設け、前記
    第1導電体層形成以後の熱工程により、上記溝に達する
    ようにひきのばして形成することを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の半導導装諷。 4、前記第2導電体層を、前記半導体装置に設け、繞記
    第1導電体層形成以後の熱工程によL上方向にひきのば
    し、これと、上記溝部から、イオン打込法tたは拡散法
    により、導入した第1導電形の不純物拡散層を接続する
    ように形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置。 5、前記溝部を平坦化するために、PII等の熱硬化性
    IIM展または80G等の平坦化効果のある絶縁層を用
    いることを特徴とする特許請求の範囲第1項、第2項、
    第3項、又は第4項記載の半導体装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60158657A (ja) * 1984-01-29 1985-08-20 Rohm Co Ltd 半導体装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS516488A (ja) * 1974-07-05 1976-01-20 Hitachi Ltd
JPS5456357A (en) * 1977-10-14 1979-05-07 Hitachi Ltd Production of semiconductor device
JPS5655060A (en) * 1979-10-11 1981-05-15 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit device

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