JPS60257572A - 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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JPS60257572A
JPS60257572A JP59115883A JP11588384A JPS60257572A JP S60257572 A JPS60257572 A JP S60257572A JP 59115883 A JP59115883 A JP 59115883A JP 11588384 A JP11588384 A JP 11588384A JP S60257572 A JPS60257572 A JP S60257572A
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JP
Japan
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layer
region
insulating film
single crystal
oxide film
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Pending
Application number
JP59115883A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromi Sakurai
桜井 弘美
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS60257572A publication Critical patent/JPS60257572A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/10Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of the semiconductor bodies; Shapes of the semiconductor bodies
    • H10D62/124Shapes, relative sizes or dispositions of the regions of semiconductor bodies or of junctions between the regions
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/40Crystalline structures

Landscapes

  • Element Separation (AREA)
  • Bipolar Transistors (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】 〔発明の技術分野〕 この発明は半襟体装置の製造方法、特に超高速論理L8
工用バイポーラトランジスタの製造方法に関するもので
ある。
〔従来技術〕
従来から、超高速論理LSI用バイポーラトランジスタ
としては素子間を酸化膜で分離した構造のトランジスタ
、例えばベル研究所の0XIIII構造、米フェアチャ
イルド・セミコンダクタ社のアイソプレーナ■構造、シ
ーメンス社のOX工S構造のトランジスタが知られてお
り、これらの構造のトランジスタを用いれば従来多く使
われていたPN分離形トランジスタに比べて素子面積が
約60%程度に低減でき、かつコレクタ・ベース接合面
積が40チ程度に低減できることから、超高速論即、 
L SIに適用して、その集積度、遅延向間−消9 ?
I[i力積を非常に小さくすることができる。
以下、上述した高速LSI用酸化膜分離形トランジスタ
f:第1図(a)〜(t)の製造工程に従って具体的に
説明する。
まず、第1図(a)に示すように比較的低濃度(〜コo
 I ’I cm −3)のP形シリコン基板(1)上
に酸化膜(2)を成長させ、次に第1図(b)に示すよ
うにその酸化膜(2)の一部を写J’(、製版およびエ
ツチングで除去して開孔し、しかる後この開口部からN
″〜形埋込み層(3)となるべきsbまたはA8をイオ
ン注入し、次に第1図(c)に示すように酸化および上
記注入イオンのドライブ拡散を行なう。しかる後、第1
図(d)に示すように酸化膜(2)を除去し、比較的低
濃度(〜10”cm−3)のN形エピタキシャル層(4
)を成長させる。このとき縦方向オートドーピングが起
り N+形埋込み層(3)の−ヒ部に位置するN−形層
は他の領域のそれよりもやや実効厚さが薄くなる。次に
、第1図(e)に示すように下敷酸化膜(5)および耐
酸化性絶縁膜(6)を形成し、トランジスタ等の素子、
配線! となるべき半専体頭」戚、すなわち第1図では
r形層: 埋込み層(3)の」二部以外の部分の下敷酸化膜(5)
および耐酸化性絶縁膜(6)を除去する。しかる後、第
1図(f)に示すように下敷酸化膜(5)および耐酸化
性絶縁膜(6)をマスクとしてN形エピタキシャルR(
4) ’cエツチングし、さらにボロンをイオン注入し
てP形チャネルカッ)@*(7)を形成する。次いで、
第1図(g)に示すように選択酸化を行ない絶縁性酸化
膜(8)を形成し、耐酸化性絶縁膜(6)および下敷酸
化膜(5)を除去する。次に第1図()1)に示すよう
にベース領域以外はレジスト(9)で覆い、ボロンをイ
オン注入し、P+形活性ベース領域aOを形成する。同
様に第1図(i)に示すように、P+形非活性ベース@
域(11)をP+形活性ベース領域四より高濃度で形成
する。
しかる後、第1図(j)に示すようにしンスト(9)を
除去し、CVD法により半導体表面を酸化膜で顧い、そ
の状態でこれら?形活性ベース領域Q!および1辻形非
活性ベース領域αJ)のドライブ拡散を行う。次いで、
第1図(k)に示すように、ベース、エミッタ。
コレクタのコンタクトを取る部分の酸化膜を除去し、ベ
ースコンタクトとなる@域のみレジスト(9)で覆い、
他の酸化膜除去領域よりA8をイオン注入してN+iエ
ミッタ領域0乃およびN+fコレクタ領域領域間時に形
成する。次に、上記レジストを除去して、イオン注入後
のAsのアニールを行い、しかる後第1図(看に示すよ
うにベース、エミッタ。
コレクタの開孔部にそれぞれベース電極0→、エミッタ
電源0υ、コレクタ電極θQを形成して)(イボーラト
ランジスタを形成する。
」−記のような従来の絶縁膜分離構造の)くイポーラト
ランジスタは、1形埋込み層(3)とP形チャネルカッ
ト領域(7)ならびに絶縁膜分離(8)によってトラン
ジスタ同寸たは他の素子間が分離される力1ら、P−N
分11i[fにくらべると、ベースコレクタ接合容量(
CTo)およびコレクター基板接合容量(CT8)75
:それぞれ〜]/2.〜5/6程鹿に低減すること力;
できる○ しかしながら、超高速ノくイボーラ構造の改善に関する
限り周波数特性をさらに改善することカニ重数である。
そのためにはベース抵抗(rbb’)の(ffi減、エ
ミッターベース接合容量(C,、)およびCTCI C
T8の低減ならびに狭いベース幅および低いコレクタ抵
抗となる構造が再現性よく実状できなければならない。
トランジスタの微細化によるメ1ノットは上述(D C
,、、CT、 、 CT11の低減ならびにrhb’の
イ氏減によるトランジスタ性能の改善効果を期待するも
のであり、例えば3×3μm2の微細エミツク構造のト
ランジスタにおいては、cT8= o、05pF 、 
C,、C= o、04−TJF r CT8= 0.1
6pFと各部容量が小さくなり、呈;交断固波& (f
r) f−2GH2程度とすることができ、このトラン
ジスタLSIに用いれば、その伝播遅延速度を0.50
n sec/Gateとすることができる○しかしなが
ら、従来のトランジスタ構造では、N+形埋込み層(3
)がトランジスタのアクテイフ゛イ頁」y曳つまりエミ
ッタ直下部分のみならず、ベースやコレクタ引出用コン
タクト部まで広がらなければ、素子間分離が実現できず
、従ってコレクター基板接合容量(CT8)が前述の例
でもわかるように1妾合容量の64%を占め、充分小さ
くすることはできなかった。したがって、ノ<イ、Iイ
ーラ1.sIの高速HISを図る上においては、従来構
造でけ/こと對、微#lI+ (ヒが進んだとしても、
コレクター稈、板接合容N′r(CT、)を充分小さく
できないため、高速化を図る上で限界があった。
しかも現状の写真製版技術では精度上3μmが最も微細
で安定なレベルであり、この設計基準で従来構造のもの
を作れば、ベース、エミッタの形状が3μmルールで決
まり、CTE + 07゜も何らかの新らだな構造でな
いかぎり前述のレベルしか達成できなかった。
〔発明の概要〕
この発明は以上のような点に鑑みてなされたもので、半
導体基板上に形成した絶縁膜に開口を形成17、この開
口部に半導体を絶縁膜の厚さ以上の厚さにエピタキシャ
ル成長させ、このときに絶縁膜上に広がって形成される
多結晶層を半導体素子の非活性領域に利用し、上記開口
内の単結晶層は活性領域に有効利用するようにすること
によって、接合容量の小きい半導体装置を得る方法を提
供す′、F るものである。
1: 〔発明の実施例J 第2図(a)〜(f)はこの発明の一実施例方法の主要
段階における状態を示す断面図で、まず、第2図(a)
に示すようにP形シリコン基板(1)にボロンなどのイ
オン注入をしてチャネルカッli域(7)k形成しその
上に酸化膜(8)を1.5μmの厚さに形成する。
その後に所望領域を異方性エツチングによって開口し、
Sb 、Asなどをイオン注入し、約1200″Cの高
温の非酸化性雰囲気中で処理してIJ+形埋込み層(3
)を形成する。Ir形埋込み層(3)は開口エツジに等
方的に広がるので、従来方法におけるようなマスク合わ
せ操作による「ずれ」の発生のおそれはない。次に、第
2図(b)に示すように、シリコンの選択エピタキシャ
ル成長を行う。エピタキシャル成長層(4)は従来と同
様N形である。このときシリコンの上にはエピタキシャ
ル層が成長し絶縁膜の上には伺も成長し、ないのである
が、エピタキシャル成長層(4)を酸化膜(8)の厚さ
よりも犀く槓むと、酸化膜(8)の上にも単結晶成址層
(4a)から横方向に向って多結晶層(4b)が成長す
る。この横方向に成長する長さは酸化膜(8)上に安定
点をめて移動するシリコンが単結晶シリコンとdXI会
ったとさ、ぞこで留り、シリコン成長するものであり、
エピタキシャル成長層(4)のJlを厚くするほど広が
りが増加する。次に、第2図(c)に示すように、全上
面を酸化性雰囲気中で高温にすることによって酸化膜で
覆う。この酸化膜はCVD 、スパッタリングなどでデ
ポジションしてもよく、また、酸化膜に代えて窒化シリ
コン膜のような他の絶縁膜であってもよい。次に、第2
図(d)に示すように、研磨機によって多結晶P(4b
)部分が3000八程度の厚さに残るように研磨してJ
x 1fiiを平坦化する。研磨は0.5μ、n 8.
+、7度の粒径で行っても十分平坦な面が得られる。そ
の後に層(4a)、(4b)の上面からボロンを注入し
て、これをドライブしてP+形ベース饋領域nを形成し
、全上面を酸化膜で覆って第21’J(e)の構造を得
る。次に、第2図(f)に示すように、ベースおよびエ
ミッタのコンタクトを取る部分の酸化膜を除去し、後者
の除去部分からのみAsなどをイオン注入して14+形
エミツタ領壊04を形成する。以下図示しなかったがそ
れぞれ従来と同様電極を形成する。この構造では非活性
ベース領域θ1)を絶縁膜の上へ追い出すことによって
P−N接合面積は極めて小さくできる。トランジスタの
活性ベース面積、埋込みコレクタ面積も小さくできるの
でC1゜ICT8が従来構造の2/3〜1/2にすると
とがてき、ベース抵抗も開口全周から電(仮を取出せる
ので低くなり、高性能トランジスタが実現できる。
なお、上記説明では結晶欠陥については触れなかったが
、選択エピタキシャル成長を行うと酸化膜のエツジから
1〜1.5μm程度のシリコン内に欠陥が発生する。そ
こで、第2図(b)の工程の後に高温アニーリングなど
によって欠陥を除去した上で研磨する方法を採用するこ
とが望捷しい。この処理を行うことによって、接合リー
クを防ぐことができる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明の方法でニ1:、半導体
基板上に形成した絶縁膜に開口を形成し、この開口部に
半導体を当該絶縁膜の厚さ以上の厚さにエピタキシャル
成長させ、このとき絶縁股上に広がって形成される多結
晶層を半導体素子の非活外領域に利用し、開口内および
その上の単結晶層は活性領域に有効利用する」:うにし
たので、接合界″!6−の小さい、高性能の半導体装置
が得られ、活性領域と非活性領域とを区画するだめのマ
スク合わせ操作も不用であるので、マスクずれなどの心
配もない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(力は従来構造の半導体装置の製造方法
における主要段階での状態を示す断面図、第2図(1)
〜(f)はこの発明の一実施例方法の主要段階における
状態を示す断面図である。 図において、(1)は半導体基板、(4)はエピタキシ
ャル成長層、(4a)は単結晶層、(4b)ld多結晶
層、(8)は絶縁膜、σQは活性ベース領域、(11)
は非活性ペース@域である。 なお、図中同一符号は同一゛または相当部分を示す。 代理人 大 岩、増 雄 第1図 第1.し1 第1図 第2図 3 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板の一生面上に絶縁膜を形成する第1の
    工程、上記絶縁膜の所望部分に開口を形成しその底面に
    上記半導体基板を露出させる第2の工程、上記絶縁膜の
    上から半導体を上記絶縁膜の厚さ以上の厚さにエピタキ
    シャル成長させて上記開口内および半の上には単結晶層
    を、その近傍の絶縁膜の上には多結晶層を得る第3の工
    程、及び所要の処理を施す第4の工程を備え、上記単結
    晶層を活性領域として有効に利用し、−上記多結晶層を
    非活性領域とすることを特徴とする半導体装置の製造方
    法。 (21g4の工程として単結晶層の欠陥を除去する加熱
    処理と、エピタキシャル成長層上面を平坦にし多結晶層
    を薄く残す研磨処理と、上面からの所要の不純物導入処
    理とを施し上記単結晶層内に活性ベース領域を上記多結
    晶層に非活性ベース領域を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の製造方法。
JP59115883A 1984-06-04 1984-06-04 半導体装置の製造方法 Pending JPS60257572A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5726469A (en) * 1994-07-20 1998-03-10 University Of Elec. Sci. & Tech. Of China Surface voltage sustaining structure for semiconductor devices

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5726469A (en) * 1994-07-20 1998-03-10 University Of Elec. Sci. & Tech. Of China Surface voltage sustaining structure for semiconductor devices

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