JP2000232111A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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Abstract
表面に段差を設けることにより耐圧を向上し飽和電圧を
低減する。 【解決手段】 P+コレクタ埋め込み層を設け、その上
に第2のエピタキシャル層31を形成する。耐酸化膜3
3によってLOCOS酸化膜34を形成し、これを除去
する。段差の上部からP+エミッタ領域41を形成する
こと及びコレクタ埋め込み層29に対する増速酸化の影
響により、間隔42を拡大する。一方、段差の下部から
P+コレクタ導出領域37を形成することでコレクタ埋
め込み層29との重畳量を増大し、コレクタ直列抵抗を
減じる。
Description
じることが可能な、縦型PNPトランジスタの製造方法
に関する。
トランジスタのみで構成することは困難であるため、N
PNトランジスタとPNPトランジスタを相補対に組み
合わせて構成することが多い。しかし出力段回路におい
ては、従来のラテラルPNPトランジスタは大電流化す
ることが難しいので、回路的に複数個のトランジスタを
組み合わせて擬似的なPNPトランジスタを形成するこ
とが多かった。しかし、複数個を組み合わせることで飽
和電圧が大きくなり、高性能な出力段回路を得ることが
困難であった。そこで、NPNトランジスタと同じ縦型
構造のPNPトランジスタを開発することにより、高性
能な出力段回路を得ることを可能にした。この縦型PN
Pトランジスタの構造を図4に従って説明する。
エピタキシャル層2、3を形成し、これらを接合分離す
るためのP+領域4、5、6を形成して素子形成のため
の島領域を形成する。基板1表面にはN+型の埋め込み
層7を設け、第1のエピタキシャル層2の表面にはP+
コレクタ埋め込み層8とN+領域9を形成する。島領域
となる第2のエピタキシャル層3表面にP型ベース1
0、N+型エミッタ11およびN+コレクタコンタクト
領域12を形成してNPNトランジスタとする。なお、
コレクタコンタクト領域12に重ねて、エピタキシャル
層3表面から埋め込み層7に達するN+拡散領域を設け
ることもある。
8に達するP+型コレクタ導出領域13を設けてPNP
トランジスタのベースとし、該ベースの表面にP+エミ
ッタ領域を形成して縦型PNPトランジスタとする。な
お、ベースにN−型の領域15を形成することもある。
その飽和電圧特性Vce(sat)はコレクタ埋め込み
層8とコレクタ導出領域13との抵抗成分(コレクタ直
列抵抗Rc16)でほぼ決定される事が知られている。
一般的にエピタキシャル層表面から熱拡散によって形成
した拡散領域は、表面部分で不純物濃度が高く、深い部
分で不純物濃度が薄くなる濃度分布を持つ。従って、コ
レクタ直列抵抗Rc16はコレクタ導出領域13とコレ
クタ埋め込み層8とがどの程度重畳しているかによって
も左右されることになる。一方、トランジスタのエミッ
タ・コレクタ間耐圧VCEOは、P+エミッタ領域14
とP+コレクタ埋め込み層8との間隔17で大略決定さ
れることが知られている。従って、両者の特性は第2の
エピタキシャル層3の膜厚によって大きく左右されるこ
とが伺える。
に対する両者の特性図を示した。膜厚が大になるほど、
コレクタ導出領域13とコレクタ埋め込み層8との重畳
量が減少しさらにはP+エミッタ領域14とP+コレク
タ埋め込み層8との間隔17が大きくなることから、両
特性共に値が増加する傾向にある。
ての良否判定を行うには、飽和電圧Vce(sat)は
あらかじめ定められた一定値以下であること、一方の耐
圧VCEOは同じくあらかじめ定められた一定値以上で
あること、という相反する要求となる。従って、第2の
エピタキシャル層3の膜厚はこれらの値が両者とも満足
する範囲(符号18)に制御しなければならない。
長法によるエピタキシャル層は、比較的ばらつきが大き
く、例えば高耐圧用途に10μm成長させた場合にはプ
ラスマイナス1μm程度の誤差が発生する。加えて、エ
ピタキシャル層を形成した後の各種酸化処理による膜厚
減もばらつきの要因となる。これらの要因が重なって、
従来の装置では飽和電圧Vce(sat)特性とエミッ
タ・コレクタ間耐圧VCEO特性とを両方満足し得る範
囲18が例えばプラスマイナス0.5μm以内と狭く、
制御が困難である欠点があった。また、特性が規格から
外れることによって歩留まりが低下するという欠点があ
った。
題に鑑みなされたもので、埋め込みコレクタとなる一導
電型のコレクタ埋め込み層を形成し、その上に逆導電型
のエピタキシャル層を形成する工程と、前記コレクタ埋
め込み層上方の前記エピタキシャル層の表面に耐酸化膜
を形成する工程と、前記耐酸化膜で被覆されないエピタ
キシャル層表面を選択酸化してLOCOS絶縁膜を形成
する工程と、前記LOCOS酸化膜を除去して前記エピ
タキシャル層表面に段差を形成し、前記エピタキシャル
層の膜厚が薄い領域と厚い領域を形成する工程と、前記
膜厚の薄い領域の表面から一導電型の不純物を拡散して
前記コレクタ埋め込み層に達するコレクタ導出領域を形
成する工程と、前記膜厚の厚い領域の表面から一導電型
の不純物を拡散してエミッタ領域を形成する工程と、を
具備することを特徴とするものである。
面を参照しながら詳細に説明する。
チモンなどのN型不純物を選択拡散してN+領域22を
形成し、更にボロンなどのP型不純物を選択拡散して素
子分離用のP+領域23を形成する。符号24は選択拡
散に供したシリコン酸化膜である。
って全面に8〜12μm厚みのN型の第1のエピタキシ
ャル層25を形成する。第2のエピタキシャル層25表
面にアンチモンなどのN型不純物を選択拡散してNPN
トランジスタの埋め込み層となるN+領域26と縦型P
NPトランジスタ用のN+領域27を形成し、更にボロ
ンなどのP型不純物を選択拡散して素子分離用のP+領
域28と縦型PNPトランジスタのP+コレクタ埋め込
み層29を形成する。符号30は選択拡散に供したシリ
コン酸化膜である。
5〜10μm厚みのN型の第2のエピタキシャル層31
を形成する。第2のエピタキシャル層31の表面を清浄
化した後に熱酸化して膜厚が1000Å程度のシリコン
酸化膜32を形成し、次いで酸化膜32の上に膜厚が1
000Å程度のシリコン窒化膜を堆積する。これを通常
のホトエッチング技術によってパターニングし、P+コ
レクタ埋め込み層29の上方にP+コレクタ埋め込み層
29の平面視の面積よりは小さな面積を持つ耐酸化膜3
3を形成する。
程度熱処理することにより、第2のエピタキシャル層3
1の表面を熱酸化してLOCOS酸化膜34を形成す
る。LOCOS酸化膜34は1.5μ程度の膜厚に形成
され、酸化前のエピタキシャル層表面から下方に0.6
μm程度、上方に0.9μm程度の割合で形成される。
6やP+コレクタ埋め込み層29が上下方向に拡散され
る。このとき、熱処理が酸化を行うために酸素を供給し
た処理であれば、供給した酸素の影響によってN+埋め
込み層26やP+コレクタ埋め込み層29の拡散が増速
拡散の影響を受ける。増速酸化の影響は第2のエピタキ
シャル層31が露出した領域で発生し、酸素を通過しな
い耐酸化膜33の下部では影響が出ない。その為、耐酸
化膜33の下に位置するP+コレクタ埋め込み層29の
中央付近29aはそれ程拡散されず、周辺部分29bは
大きく拡散されて、断面形状で中央が凹んだ形状に拡散
される。中央部29aと周辺部29bとの拡散量の差は
約0.5μmである。
選択マスクとして全体に燐をイオン注入し、注入した不
純物を熱拡散することによりN−ウェル領域35を形成
する。LOCOS酸化膜34をマスクにすることによっ
て、マスク数の低減を図ることが出来る。
した部分は選択酸化の影響を受けていないので、LOC
OS酸化膜34を形成した部分のエピタキシャル層の膜
厚は減じられて薄い領域51となり、形成しない部分の
エピタキシャル層の膜厚は形成前と同等の厚い領域52
となる。よって、第2のエピタキシャル層31の表面に
段差を設けることが出来る。この段差は、約0.6μ程
度である。
タキシャル層31表面からボロンを選択拡散して、素子
分離用のP+領域36と、縦型PNPトランジスタのP
+コレクタ導出領域37を形成する。P+領域36はP
+領域28に達して素子分離を完成させ、P+コレクタ
導出領域37はコレクタ埋め込み層29に達して縦型P
NPトランジスタのベースとなるべき領域を区画する。
共に膜厚の薄い領域51からの拡散となる。従って、P
+領域36とコレクタ導出領域37の拡散の先端部は、
LOCOS酸化膜34によって形成した段差の分だけ下
方に達することになる。
って、NPNトランジスタのP型ベース領域38、N+
型エミッタ領域39、N+型コレクタコンタクト領域4
0、縦型PNPトランジスタのP+エミッタ領域41を
形成する。P+エミッタ領域41は、耐酸化膜33によ
ってエピタキシャル層の膜厚が減じられていない厚い領
域52領域からの拡散になる。その後、電極配線を配置
する。
設け。段差の上部からP+エミッタ領域41を形成する
ことで、P+エミッタ領域41とコレクタ埋め込み層2
9との間隔42を拡大できる。加えて、耐酸化膜33で
被覆した箇所のコレクタ埋め込み層29は増速酸化され
ないので凹んでおり、凹みによって前記間隔42を更に
拡大することが出来る。よって、縦型PNPトランジス
タのエミッタ・コレクタ間耐圧VCEOを増大できる。
下から拡散するので、コレクタ導出領域37とP+埋め
込み層29との重畳量を拡大できる。これによって、よ
り高不純物濃度の高い部分が重畳するので、コレクタ直
列抵抗Rcを減じ、縦型PNPトランジスタの飽和電圧
Vce(sat)を下げることが出来る。
ジスタはエミッタ・コレクタ間耐圧VCEOを増大し飽
和電圧Vce(sat)を下げることができるので、所
望の特性を得ることが出来るエピタキシャル層の膜厚の
範囲が符号50の様に拡大する。従って、製造歩留まり
を向上することが出来る。
ば、縦型PNPトランジスタのエミッタ・コレクタ間耐
圧VCEOを増大し飽和電圧Vce(sat)を下げる
ことができる利点を有する。これによって、エピタキシ
ャル層の膜厚の許容範囲が広がり、製造歩留まりを向上
できる利点を有する。
1枚追加するものの、N−ウェル領域35形成用の露光
マスクを廃止できるので、全体的にはマスク数の増大が
なく実施できるものである。
示す図である。
Claims (3)
- 【請求項1】 埋め込みコレクタとなる一導電型のコレ
クタ埋め込み層を形成し、その上に逆導電型のエピタキ
シャル層を形成する工程と、 前記コレクタ埋め込み層上方の前記エピタキシャル層の
表面に耐酸化膜を形成する工程と、 前記耐酸化膜で被覆されないエピタキシャル層表面を選
択酸化してLOCOS絶縁膜を形成する工程と、 前記LOCOS酸化膜を除去して前記エピタキシャル層
表面に段差を形成し、前記エピタキシャル層の膜厚が薄
い領域と厚い領域とを形成する工程と、 前記膜厚の薄い領域の表面から一導電型の不純物を拡散
して前記コレクタ埋め込み層に達するコレクタ導出領域
を形成する工程と、 前記膜厚の厚い領域の表面から一導電型の不純物を拡散
してエミッタ領域を形成する工程と、を具備することを
特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記LOCOS酸化膜を形成した後、前
記LOCOS酸化膜を選択マスクとして、逆導電型の不
純物を拡散して低濃度ウェル領域を形成する工程と、を
具備することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項3】 前記LOCOS酸化膜の形成工程を酸素
雰囲気中の処理として、前記コレクタ埋め込み層の上方
拡散深さに段差を付けることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置の製造方法。
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---|---|---|---|---|
JP2004356435A (ja) * | 2003-05-29 | 2004-12-16 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置およびその製造方法 |
KR100787287B1 (ko) | 2005-11-30 | 2007-12-20 | 산요덴키가부시키가이샤 | 반도체 장치 및 그 제조 방법 |
CN108417615A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-08-17 | 重庆中科渝芯电子有限公司 | 一种高压衬底pnp双极结型晶体管及其制造方法 |
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1999
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US7619299B2 (en) | 2005-11-30 | 2009-11-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device and method of manufacturing the same |
CN108417615A (zh) * | 2018-02-13 | 2018-08-17 | 重庆中科渝芯电子有限公司 | 一种高压衬底pnp双极结型晶体管及其制造方法 |
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