JP2002026029A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2002026029A
JP2002026029A JP2000202268A JP2000202268A JP2002026029A JP 2002026029 A JP2002026029 A JP 2002026029A JP 2000202268 A JP2000202268 A JP 2000202268A JP 2000202268 A JP2000202268 A JP 2000202268A JP 2002026029 A JP2002026029 A JP 2002026029A
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浩和 藤巻
Yutaka Yokouchi
裕 横内
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裕久 北口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device superior in high speed performance and its manufacturing method. SOLUTION: The manufacturing method comprises a step for forming single crystal silicon oxide island regions 13a and a surrounding oxide film 13b on an SOI substrate, a step for forming an oxide film 14 on island regions 13c, a step for laminating a second polycrystalline silicon layer 17 thereon, a step for covering this layer with a first insulation layer 20, etching it, selectively doping to form n-type collector parts 19, 29, a step for forming trenches reaching the island regions 13a, forming side walls 21a, 21b, a step for implanting ions therefrom to diffuse an n-type impurity, thereby forming emitter parts 15b, 27, forming oxide side walls 23a, 23b, implanting a p-type impurity to form base regions 28, filling base electrodes 24 in the trenches, laminating a second insulation layer, opening contact holes 26, and filling a wiring material therein.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、バイポーラ型LSIは、高速性能
において、MOS型LSIよりも有利であったが、近
年、MOS型LSIも、デザインルールが微細化するに
伴い、高速性能が大幅に向上してきており、50GHz
以上の遮断周波数を有するMOS型LSIも出現してい
る。例えばゲート長が0.2μm以下のCMOS−LS
Iは、高速性能において、バイポーラ型LSI以上であ
るとも言われている。
2. Description of the Related Art Conventionally, bipolar type LSIs are more advantageous than MOS type LSIs in terms of high speed performance. In recent years, MOS type LSIs have been greatly improved in high speed performance as design rules become finer. 50 GHz
MOS type LSIs having the above cutoff frequencies have also appeared. For example, a CMOS-LS having a gate length of 0.2 μm or less
It is said that I is more than a bipolar LSI in high-speed performance.

【0003】しかしながら、負荷に対する駆動能力、す
なわち相互コンダクタンス(gm)に関してはバイポー
ラ型LSIのほうが原理的に優れているので、抵抗及び
容量負荷が極めて少ない理想的なリングオシレータのよ
うな場合は別にして、内部的及び外部的要因も含めてか
なりの負荷がかかる一般のシステムLSIのような場合
には、依然として、バイポーラ型LSIのほうが、高速
性能において、MOS型LSIよりも有利である。した
がって、今後も高速デバイスとして有用なバイポーラ型
LSIの高速性能をさらに向上させる必要がある。
However, a bipolar LSI is superior in principle with respect to driving capability for a load, that is, a mutual conductance (gm). Therefore, a bipolar type LSI is not used in an ideal ring oscillator having an extremely small resistance and capacitance load. However, in the case of a general system LSI that is subject to a considerable load including internal and external factors, the bipolar LSI is still more advantageous than the MOS LSI in high-speed performance. Therefore, it is necessary to further improve the high-speed performance of a bipolar LSI useful as a high-speed device in the future.

【0004】ところで、従来、バイポーラ型LSIの高
速化は、主に2つのアプローチにより進められてきた。
第1のアプローチは、トランジスタの基本性能である電
流増幅機能(バイポーラアクション)の高速化又はその
活性領域での信号遅延の短縮化である。前記第1のアプ
ローチは、主として、ベース幅を短縮して高遮断周波数
化すること、すなわち性能指数(fT)を向上させるこ
とにより、推進されており、例えば現在主流の縦型トラ
ンジスタにおいて縦方向構造のシュリンク(短縮)であ
る。
Heretofore, the speeding up of the bipolar type LSI has been mainly advanced by two approaches.
The first approach is to speed up the current amplification function (bipolar action), which is the basic performance of a transistor, or to shorten the signal delay in its active region. The first approach is mainly promoted by shortening the base width to increase the cutoff frequency, that is, by improving the figure of merit (fT). (Shortening).

【0005】第2のアプローチは、トランジスタ内部の
不活性部分の徹底的な削除であって、デザインルールの
微細化及びセルフアライメント技術の適用により推進さ
れているが、現在主流の縦型トランジスタに関しては十
分でない。ここで、前記縦型トランジスタ内部の単結晶
領域に着目すると、トランジスタ動作に直接関与する活
性領域が10%に満たないこと、すなわち不必要な領域
が大部分を占めることがわかる。これは、トランジスタ
の速度を低下させる要因である。
[0005] The second approach is to thoroughly remove the inactive portion inside the transistor, which has been promoted by miniaturization of design rules and application of self-alignment technology. not enough. Here, paying attention to the single crystal region inside the vertical transistor, it is understood that the active region directly involved in the transistor operation is less than 10%, that is, the unnecessary region occupies most. This is a factor that reduces the speed of the transistor.

【0006】このことから、現在最先端の縦型トランジ
スタであっても、大部分が活性領域から成り、寄生的で
速度低下要因となる不活性な領域を徹底的に削減したト
ランジスタの理想的な構造には、ほど遠いといえる。
[0006] Therefore, even if it is the most advanced vertical transistor at present, most of the transistor is composed of the active region, and the ideal region of the transistor in which the inactive region which is a parasitic and causes a speed reduction is thoroughly reduced. It is far from structure.

【0007】しかし、近年、前記理想的な構造に近づく
ためのブレークスルー的な技術である、SOI基板上に
形成された横型のバイポーラトランジスタとその製造方
法の技術に関する研究開発結果が報告されている。
However, in recent years, there have been reported R & D results on a horizontal bipolar transistor formed on an SOI substrate and a method of manufacturing the same, which are breakthrough techniques for approaching the ideal structure. .

【0008】以下に、前記研究開発結果の例を3例示
す。
Hereinafter, three examples of the results of the research and development will be described.

【0009】第1の例は、特開平9−134971号公
報に記載されている、CMOS構造も兼ねたSOI基板
上の横型のバイポーラトランジスタであって、図15に
示すように埋め込み酸化膜上の単結晶領域100が端か
ら、N+ 、N、P、N、N+、という対照的な伝導型構
造を有し、全てのPN接合領域に不活性な部分がない理
想的な構造となっている。
A first example is a lateral bipolar transistor on an SOI substrate also having a CMOS structure, which is described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-149771. As shown in FIG. From the end, the single crystal region 100 has a contrasting conduction type structure of N + , N, P, N, N + , and an ideal structure having no inactive portions in all PN junction regions. I have.

【0010】第2の例は、特開平6−244365号公
報に記載されている、SOI基板101上に横型のバイ
ポーラトランジスタ102を形成したBi−CMOSで
あって、図16に示すように、前記第1の例と同様、P
N接合領域に不活性な部分がない構造となっている。ま
た、前記第1の例では、ベース幅をゲートエッチングを
兼ねたレジストパターンをマスクとして形成しているの
で、ベース幅の短縮がデザインルールに強く依存する前
記第1の例に対して、第2の例では、ベース幅を絶縁膜
のサイドウオール形成に基づくセルフアライメント技術
により決定しているので、ベース幅を、サイドウオール
の膜厚によって制御することができ、現在の露光技術で
達成が困難な0.1μm以下にすることもできる。さら
に、ベースを中心としたエミッタ側とコレクタ側の不純
物プロファイルを独立に制御することもできるので、十
分な電流増幅率を有しながら、速度性能を低下させるベ
ース・コレクタ接合容量を削減することができ、かつ、
大きなCE耐圧特性を得ることができる。
A second example is a Bi-CMOS described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-244365, in which a lateral bipolar transistor 102 is formed on an SOI substrate 101, as shown in FIG. As in the first example, P
The structure has no inactive portion in the N junction region. Further, in the first example, since the base width is formed using a resist pattern also serving as gate etching as a mask, the second example is different from the first example in which the reduction of the base width strongly depends on the design rule. In the above example, the base width is determined by the self-alignment technique based on the sidewall formation of the insulating film. Therefore, the base width can be controlled by the thickness of the sidewall, which is difficult to achieve with the current exposure technology. It can be 0.1 μm or less. Furthermore, since the impurity profiles on the emitter side and collector side centering on the base can be controlled independently, it is possible to reduce the base-collector junction capacitance that reduces the speed performance while having a sufficient current amplification factor. Can and
Large CE withstand voltage characteristics can be obtained.

【0011】第3の例は、特開平5−21446号公報
に記載されている、SOI基板203上の横型のバイポ
ーラトランジスタであって、図17に示すように、CM
OS構造は有しないが、前記第2の例の有するメッリッ
トを有している。さらに、さらに真性ベース204と外
部ベース205とからなるポリシリコンとの接続を真性
ベース204の直上で行っているので、ベース抵抗を前
記第2の例と比較して、極めて低くすることができ、ま
た、エミッタ長を延ばしてもベース抵抗が上がらない。
A third example is a horizontal bipolar transistor on an SOI substrate 203 described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 5-21446. As shown in FIG.
Although it does not have the OS structure, it does have the mellit of the second example. Further, since the connection between the intrinsic base 204 and the polysilicon composed of the external base 205 is made directly above the intrinsic base 204, the base resistance can be extremely reduced as compared with the second example. Further, even if the emitter length is increased, the base resistance does not increase.

【0012】このように、SOI基板上に横型のバイポ
ーラトランジスタを形成することにより、接合容量を削
減して、大部分が活性領域から成るトランジスタを得る
ことができる。
As described above, by forming a lateral bipolar transistor on an SOI substrate, a junction capacitance can be reduced, and a transistor mainly composed of an active region can be obtained.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の半導体装置及びその製造方法においては、「大
部分が活性領域から成るトランジスタ」としてのメリッ
トが、十分に引き出されていない。
However, in the above-described conventional semiconductor device and the method of manufacturing the same, the merit of the "transistor consisting mostly of active region" has not been fully exploited.

【0014】トランジスタの高速性能を示す総合的指標
として、トランジスタの電力利得が1となる周波数であ
るfmaxが一般に使用されている。前記fmaxはト
ランジスタのサブパラメータによって、次のように表さ
れる。
As a general index indicating the high-speed performance of a transistor, fmax, which is a frequency at which the power gain of the transistor is 1, is generally used. The fmax is represented as follows by the sub-parameter of the transistor.

【0015】 fmax ∝ √{fTmax/(8π×Rb×Cbc)} …(1) ここで、fTmaxは最大遮断周波数、Rbはベース抵
抗、Cbcはベース・コレクタ容量である。
Fmax∝ {fTmax / (8π × Rb × Cbc)} (1) where fTmax is a maximum cutoff frequency, Rb is a base resistance, and Cbc is a base-collector capacitance.

【0016】上記式(1)から、トランジスタの高速性
能を向上させるには、fTmaxを増加させ、Rb及び
Cbcを低減させる必要があることが明らかであるが、
上記式(1)中の一部のパラメータが改善されても、他
のパラメータがそれ以上に悪化すると、トランジスタの
高速性能は向上しないことに留意すべきである。
From the above equation (1), it is clear that it is necessary to increase fTmax and reduce Rb and Cbc in order to improve the high-speed performance of the transistor.
It should be noted that even if some parameters in the above equation (1) are improved, if the other parameters are further deteriorated, the high-speed performance of the transistor will not be improved.

【0017】この観点からみると、前記第1の例は、ベ
ース幅が広いのでfTmaxが低く、また、ベース電極
の取り出し方法に起因した構造的特徴によりRbが高
く、かつ、エミッタ長に依存しているという問題を有し
ている。次に、前記第2の例は、ベース幅は狭いが、ベ
ース電極の取り出し方法が第1の例と同様なため、Rb
が高く、総合的には高速性能が向上していない。最後
に、前記第3の例は、第1及び第2の例のような問題点
はないものの、真性ベースを外部に引き出すために経路
が長く大面積のポリシリコン配線を使用しており、該ポ
リシリコン配線がコレクタ部分と、絶縁膜を介して、寄
生容量を形成する。そして、該寄生容量の面積は、トラ
ンジスタの面積の大部分を占めているが、露光工程にお
ける位置合わせの余裕、デザインルール等に関係し、小
さくすることが不可能なので、接合容量自体を削減して
いるにもかかわらず、ベース・コレクタ間の総容量を小
さくすることができない。
From this viewpoint, in the first example, the fTmax is low because the base width is wide, the Rb is high due to the structural characteristics resulting from the method of extracting the base electrode, and the Rb depends on the emitter length. Have the problem that Next, in the second example, although the base width is narrow, the method of extracting the base electrode is the same as in the first example.
And high speed performance has not been improved overall. Lastly, in the third example, although there is no problem as in the first and second examples, a long path and a large-area polysilicon wiring are used in order to draw out the intrinsic base to the outside. The polysilicon wiring forms a parasitic capacitance via the collector portion and the insulating film. Although the area of the parasitic capacitance occupies most of the area of the transistor, the parasitic capacitance cannot be reduced due to a margin for alignment in an exposure process, a design rule, and the like. However, the total capacitance between the base and the collector cannot be reduced.

【0018】本発明は、上記問題点を除去し、単に活性
な単結晶領域の最適化を行うだけでなく、各種電極を引
き出す領域の単結晶領域との相互作用をも含めた3次元
的な幾何学構造体としての最適化を行うことにより、高
速性能の優れた半導体装置及びその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention eliminates the above-mentioned problems, and not only optimizes the active single crystal region, but also provides a three-dimensional structure including the interaction of the region from which various electrodes are extracted with the single crystal region. An object of the present invention is to provide a semiconductor device excellent in high-speed performance and a method for manufacturing the same by performing optimization as a geometric structure.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、 〔1〕半導体装置において、SOI基板と、このSOI
基板上に積層され、エミッタ領域、ベース領域及びコレ
クタ領域が形成された単結晶シリコンの島状領域を含む
第1層と、この第1層上に積層され、前記エミッタ領域
に接触して電極として機能する多結晶シリコンの第1の
島状領域、及び、前記コレクタ領域に接触して電極とし
て機能する多結晶シリコンの第2の島状領域を含む第2
層と、この第2層上に積層された第1の絶縁層と、この
第1の絶縁層上に積層された第2の絶縁層と、内部に配
線材料が充填され、前記第1及び第2の絶縁層を貫通し
て前記第1及び第2の島状領域に到達する第1及び第2
の孔と、内壁に絶縁膜が形成され、前記第1の絶縁層と
前記第2層の第1の島状領域を貫通して前記第1層の島
状領域に到達する溝と、この溝を充填し、一端部が前記
ベース領域に接触し他端部が前記第1の絶縁層上の一部
に積層されているベース電極と、内部に配線材料が充填
され、前記第2の絶縁層を貫通して前記ベース電極に到
達する第3の孔とを有することを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: an SOI substrate;
A first layer including an island region of single crystal silicon formed on the substrate and having an emitter region, a base region, and a collector region formed thereon; and a first layer stacked on the first layer and in contact with the emitter region as an electrode. A second island including a first island region of polycrystalline silicon functioning and a second island region of polycrystalline silicon contacting the collector region and functioning as an electrode;
A first insulating layer laminated on the second layer, a second insulating layer laminated on the first insulating layer, and a wiring material filled therein; 1st and 2nd which penetrate the 2nd insulating layer and reach said 1st and 2nd island region.
A groove having an insulating film formed on an inner wall thereof, penetrating the first insulating layer and the first island region of the second layer, and reaching the island region of the first layer; A base electrode having one end in contact with the base region and the other end laminated on a part of the first insulating layer, and a wiring material filled therein, and the second insulating layer And a third hole that penetrates through and reaches the base electrode.

【0020】〔2〕半導体装置の製造方法において、S
OI基板上に、エミッタ領域、ベース領域及びコレクタ
領域が形成される単結晶シリコンの島状領域を含む第1
層を積層し、前記第1層上に、前記エミッタ領域に接触
して電極として機能する多結晶シリコンの第1の島状領
域、及び、前記コレクタ領域に接触して電極として機能
する多結晶シリコンの第2の島状領域を含む第2層を積
層し、前記第2層上に第1の絶縁層を積層し、前記第1
の絶縁層と前記第2層の第1の島状領域を貫通して前記
第1層の島状領域に到達する溝を形成し、前記溝の内壁
に絶縁膜を形成し、前記第1の島状領域から不純物を拡
散させて、隣接する前記第1層の島状領域中にエミッタ
領域を形成し、前記第1の絶縁層及び前記溝の内壁に絶
縁膜をマスクとして不純物を注入して、前記第1層の島
状領域中に前記エミッタ領域に隣接するベース領域を形
成し、前記内壁を有する溝内にベース電極を充填し、前
記第1の絶縁層上に第2の絶縁層を積層し、前記第1及
び第2の絶縁層を貫通して前記第1及び第2の島状領域
に到達する第1及び第2の孔、並びに、前記第2の絶縁
層を貫通して前記ベース電極に到達する第3の孔を形成
し、前記第1、第2及び第3の孔に配線材料を充填する
ことを特徴とする。
[2] In the method of manufacturing a semiconductor device, S
A first region including an island region of single crystal silicon on which an emitter region, a base region, and a collector region are formed on an OI substrate;
A first island-like region of polycrystalline silicon, which functions as an electrode in contact with the emitter region, and a polycrystalline silicon, which functions as an electrode in contact with the collector region, on the first layer A second layer including a second island-shaped region is stacked, a first insulating layer is stacked on the second layer,
Forming a groove that penetrates through the insulating layer and the first island region of the second layer to reach the island region of the first layer; forms an insulating film on the inner wall of the groove; Impurities are diffused from the island region to form an emitter region in the adjacent island region of the first layer, and the impurity is implanted into the first insulating layer and the inner wall of the groove using an insulating film as a mask. Forming a base region adjacent to the emitter region in the island region of the first layer, filling a base electrode in the groove having the inner wall, and forming a second insulating layer on the first insulating layer; The first and second holes penetrating the first and second insulating layers to reach the first and second island regions, and the second insulating layer penetrating the second insulating layer. A third hole reaching the base electrode is formed, and the first, second, and third holes are filled with a wiring material.

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0022】図1は本発明の第1の実施の形態を示す半
導体装置の製造工程断面図(その1)、図2は本発明の
第1の実施の形態を示す半導体装置の製造工程断面図
(その2)である。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention in a manufacturing process (part 1), and FIG. 2 is a sectional view of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention in a manufacturing process. (Part 2).

【0023】本実施の形態においては、横型のバイポー
ラトランジスタを製造する。
In this embodiment, a lateral bipolar transistor is manufactured.

【0024】先ず、図1(a)に示すように、SIMO
X(Separation byImplanted
oxygen)により形成されたSOI(Silico
non Insurator)基板を用意する。ここ
で、シリコン基板11上のシリコン酸化膜12は厚さ約
1000Å、この酸化膜12上の単結晶シリコン層13
は、リン濃度が1×1015/cm3 程度で、厚さ約10
00Åである。
First, as shown in FIG.
X (Separation by Implanted
SOI (Silico) formed by Oxygen)
A non-insulator substrate is prepared. Here, the silicon oxide film 12 on the silicon substrate 11 has a thickness of about 1000.
Has a phosphorus concentration of about 1 × 10 15 / cm 3 and a thickness of about 10
00 °.

【0025】次に、図1(b)に示すように、前記単結
晶シリコン層13を選択的に酸化し、素子分離して、島
状領域13a及びその周囲の酸化膜13bを形成した
後、前記単結晶シリコンの島状領域13aの上に厚さ1
00Å程度の、シリコン熱酸化膜からなる絶縁膜14を
形成し、さらに、ドーピングされていない多結晶シリコ
ン層15を厚さ1000Å程度形成した後、シリコン窒
化膜16を厚さ1000Å程度形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the single crystal silicon layer 13 is selectively oxidized to separate elements to form an island region 13a and an oxide film 13b around the island region 13a. The thickness 1 is formed on the single crystal silicon island region 13a.
An insulating film 14 made of a silicon thermal oxide film having a thickness of about 00 ° is formed, a polycrystalline silicon layer 15 not doped is formed to a thickness of about 1000 °, and a silicon nitride film 16 is formed to a thickness of about 1000 °.

【0026】次に、前記シリコン窒化膜16をフォトリ
ソグラフィ技術によるエッチングにて部分的に除去し、
さらに露出した多結晶シリコン層15を500Å程度エ
ッチングした後、選択的に酸化して熱酸化膜17a及び
17bを形成して、島状の多結晶シリコン領域15aを
形成する。この後、残存するシリコン窒化膜16をリン
酸により全て除去した後、図1(c)に示すように、新
たにシリコン窒化膜18を全面に厚さ1000Å程度形
成する。
Next, the silicon nitride film 16 is partially removed by etching using a photolithography technique,
Further, after the exposed polysilicon layer 15 is etched by about 500 °, it is selectively oxidized to form thermal oxide films 17a and 17b, thereby forming island-like polysilicon region 15a. Thereafter, the remaining silicon nitride film 16 is entirely removed with phosphoric acid, and then a new silicon nitride film 18 is formed to a thickness of about 1000 ° on the entire surface as shown in FIG.

【0027】次に、図1(d)に示すように、前記シリ
コン窒化膜18及び熱酸化膜17bをフォトリソグラフ
ィ技術による異方性エッチングにて部分的に除去して開
口部を形成し、島状領域13aの一部を幅0.4μm程
度露出させる。
Next, as shown in FIG. 1D, an opening is formed by partially removing the silicon nitride film 18 and the thermal oxide film 17b by anisotropic etching using a photolithography technique. A part of the region 13a is exposed to a width of about 0.4 μm.

【0028】次に、全面に多結晶シリコン層を厚さ50
00Å程度形成した後、エッチングバックして、図1
(e)に示すように、前記開口部にのみ多結晶シリコン
層19を残存させ、その他の部分にはシリコン窒化膜1
8を露出させる。さらに、前記多結晶シリコン層19に
リンを2×1016ions/cm2 程度のドーズ条件で
イオン注入した後、窒素雰囲気にて850℃で30分程
度アニールし、リンを単結晶シリコンからなる前記島状
領域13aの一部に拡散させ、N型領域であるコレクタ
29を形成する。
Next, a polycrystalline silicon layer having a thickness of 50
After forming about 00 °, etching back is performed to obtain FIG.
As shown in (e), the polysilicon layer 19 is left only in the opening, and the silicon nitride film 1 is
8 is exposed. Further, phosphorus is ion-implanted into the polycrystalline silicon layer 19 at a dose condition of about 2 × 10 16 ions / cm 2 , and then annealed at 850 ° C. for about 30 minutes in a nitrogen atmosphere to convert the phosphorus made of single crystal silicon. The collector 29 is formed as an N-type region by diffusing it into a part of the island region 13a.

【0029】次に、5%のHF(フッ化水素)溶液に1
分間程度ディップして、表面の酸化膜層を除去した後、
熱リン酸により表面の全ての窒化膜を除去し、新たにシ
リコン窒化膜20を全面に厚さ1000Å程度形成す
る。そして、前記島状領域13aと島状の多結晶シリコ
ン領域15aとがオーバーラップしている範囲におい
て、前記シリコン窒化膜20及び多結晶シリコン領域1
5aをフォトリソグラフィ技術による異方性エッチング
にて部分的に除去して、図1(f)に示すように、幅
0.3μm程度の溝を形成し、前記多結晶シリコン領域
15aを2つの領域15b,15cに分割する。ここ
で、前記絶縁膜14は、エッチングの選択比を調整する
ことにより残存させる。
Next, 1% was added to a 5% HF (hydrogen fluoride) solution.
After dipping for about a minute to remove the oxide layer on the surface,
All the nitride film on the surface is removed by hot phosphoric acid, and a new silicon nitride film 20 is formed to a thickness of about 1000 ° on the entire surface. The silicon nitride film 20 and the polycrystalline silicon region 1 are provided in a range where the island region 13a and the island polycrystalline silicon region 15a overlap.
5a is partially removed by anisotropic etching by photolithography to form a groove having a width of about 0.3 μm as shown in FIG. 1 (f), and the polycrystalline silicon region 15a is divided into two regions. 15b and 15c. Here, the insulating film 14 is left by adjusting the etching selectivity.

【0030】次に、さらに新しいシリコン窒化膜を、前
記シリコン窒化膜20を含む全面に形成した後、その新
しいシリコン窒化膜を、異方性エッチングによりエッチ
バックして、図2(a)に示すように、前記シリコン窒
化膜20及び多結晶シリコン領域15aに形成された溝
の側面を覆うサイドウオール21a,21bとしてのみ
残存させる。その後、フォトリソグラフィ技術により、
前記多結晶シリコン領域15b以外の部分を、レジスト
でマスクする。そして、150keV、3×1016io
ns/cm2 程度のドーズ条件でリンを、前記シリコン
窒化膜20を通して、前記多結晶シリコン領域15bに
イオン注入した後、800℃で30分程度アニールす
る。
Next, after a new silicon nitride film is formed on the entire surface including the silicon nitride film 20, the new silicon nitride film is etched back by anisotropic etching, as shown in FIG. Thus, only the sidewalls 21a and 21b covering the side surfaces of the groove formed in the silicon nitride film 20 and the polycrystalline silicon region 15a are left. After that, by photolithography technology,
A portion other than the polycrystalline silicon region 15b is masked with a resist. And 150 keV, 3 × 10 16 io
Phosphorus is ion-implanted into the polycrystalline silicon region 15b through the silicon nitride film 20 under a dose condition of about ns / cm 2 and then annealed at 800 ° C. for about 30 minutes.

【0031】次に、HF溶液にディップして、前記溝の
底面において露出している絶縁膜14をサイドエッチし
て除去すると、図2(b)に示すように、横方向に20
00Å程度にわたり、空隙22が生じる。そして、高純
度の水素ガス雰囲気中で、SiH2 Cl2 をソースガス
とし、HClを添加した状態で、前記空隙22内に、シ
リコンを厚さ100Å程度選択成長させる。すると、島
状領域13aからは単結晶シリコンがエピタキシャル成
長し、多結晶シリコン領域15b,15cからは多結晶
シリコンが成長して、前記空隙22は全て埋められる。
Next, when the insulating film 14 exposed at the bottom of the groove is removed by side-etching by dipping in an HF solution, as shown in FIG.
A void 22 is formed over about 00 °. Then, in a high-purity hydrogen gas atmosphere, silicon is selectively grown to a thickness of about 100 ° in the gap 22 with SiH 2 Cl 2 as a source gas and HCl added. Then, single-crystal silicon grows epitaxially from the island region 13a, and polycrystalline silicon grows from the polycrystalline silicon regions 15b and 15c, and the voids 22 are completely filled.

【0032】次に、RTA(Rapid Therma
l Annealing)方法により、1000℃で3
0秒程度アニールして、多結晶シリコン領域15bから
前記島状領域13aの一部にN+ を拡散させて、N型領
域であるエミッタ27を島状領域13a内に形成する。
そして、CVD等の方法によりシリコン酸化膜を全面に
厚さ1000Å程度形成した後、該酸化膜をエッチバッ
クして、図2(c)に示すように、前記溝の側面を覆う
サイドウオール21a,21bの上の更なるサイドウオ
ール23a,23bとしてのみ残存させる。ここで、前
記サイドウオール23a及び23bの間の溝の幅は50
0Å程度である。さらに、前記サイドウオール23a及
び23bをマスクとして、前記溝の底面に露出している
前記島状領域13aに、30keV,5×1013ion
s/cm2 程度のドーズ条件でボロン(B)をイオンを
注入して、P型領域であるベース28を形成する。
Next, RTA (Rapid Thermo)
l Annealing) method at 1000 ° C.
Annealing is performed for about 0 seconds to diffuse N + from the polycrystalline silicon region 15b to a part of the island region 13a, thereby forming the emitter 27 as an N type region in the island region 13a.
Then, after a silicon oxide film is formed on the entire surface to a thickness of about 1000 ° by a method such as CVD, the oxide film is etched back, and as shown in FIG. 2C, sidewalls 21a, Only the additional sidewalls 23a and 23b on the upper portion 21b are left. Here, the width of the groove between the sidewalls 23a and 23b is 50.
It is about 0 °. Further, using the sidewalls 23a and 23b as a mask, 30 keV, 5 × 10 13 ion is applied to the island-shaped region 13a exposed at the bottom of the groove.
Boron (B) ions are implanted under a dose condition of about s / cm 2 to form a base 28 which is a P-type region.

【0033】次に、ボロンを1×1020/cm3 以上ド
ープした多結晶シリコン層を全面に形成した後、フォト
リソグラフィ技術によるエッチングにて部分的に除去し
て、図2(d)に示すように、ベース電極24を形成す
る。
Next, after forming a polycrystalline silicon layer doped with boron at 1 × 10 20 / cm 3 or more over the entire surface, the polycrystalline silicon layer is partially removed by etching using a photolithography technique, as shown in FIG. Thus, the base electrode 24 is formed.

【0034】次に、CVD等の方法によりシリコン酸化
膜25を全面に形成した後、RTA方法により、100
0℃で20秒程度アニールして、拡散層の再分布と活性
化を行う。そして、最後に、フォトリソグラフィ技術に
よるエッチングにて前記酸化膜25及びシリコン窒化膜
20にエミッタ27、ベース28及びコレクタ29用の
コンタクトホールを開孔した後、該コンタクトホールに
TiN、W等の金属を埋め込んで、エミッタ27、ベー
ス28及びコレクタ29用の金属配線26を各々形成す
る。
Next, after a silicon oxide film 25 is formed on the entire surface by a method such as CVD, a 100
Anneal at 0 ° C. for about 20 seconds to redistribute and activate the diffusion layer. Finally, contact holes for the emitter 27, the base 28, and the collector 29 are formed in the oxide film 25 and the silicon nitride film 20 by etching using a photolithography technique, and a metal such as TiN or W is formed in the contact holes. To form metal wirings 26 for the emitter 27, the base 28, and the collector 29, respectively.

【0035】このようにして、図2(e)に示すよう
な、横型のバイポーラトランジスタを得る。
Thus, a lateral bipolar transistor as shown in FIG. 2E is obtained.

【0036】前記バイポーラトランジスタにおいて、多
結晶シリコン領域15bは、エミッタ27と同じN型ド
ーパント(不純物)を含み、該エミッタ27と金属配線
26を導通させるエミッタ電極として機能し、多結晶シ
リコン層19は、コレクタ29と同じN型ドーパントを
含み、該コレクタ29と金属配線26を導通させるコレ
クタ電極として機能し、また、ベース電極24は、ベー
ス28と同じP型ドーパントを含み、ベース28と金属
配線26とを導通させる。
In the bipolar transistor, the polycrystalline silicon region 15b contains the same N-type dopant (impurity) as the emitter 27, functions as an emitter electrode for conducting the emitter 27 and the metal wiring 26, and the polycrystalline silicon layer 19 , The collector 29 has the same N-type dopant, and functions as a collector electrode for conducting the collector 29 and the metal wiring 26. The base electrode 24 contains the same P-type dopant as the base 28, and has the base 28 and the metal wiring 26. And are conducted.

【0037】本実施の形態においては、上記のように横
型のバイポーラトランジスタを製造するので、以下のよ
うな効果を有する。
In the present embodiment, since the lateral bipolar transistor is manufactured as described above, the following effects are obtained.

【0038】(1)セルフアライメント技術により、ベ
ース28及びエミッタ・ベース接合を自己整合的に形成
するので、ベース28及びエミッタ27が、高い位置精
度で、かつ、高い再現性で形成でき、安定した電流増幅
率を有するトランジスタを製造することができる。ま
た、エミッタ・ベース接合の位置を自由に制御すること
ができる。
(1) Since the base 28 and the emitter-base junction are formed in a self-alignment manner by the self-alignment technique, the base 28 and the emitter 27 can be formed with high positional accuracy and high reproducibility, and are stable. A transistor having a current amplification factor can be manufactured. Further, the position of the emitter-base junction can be freely controlled.

【0039】(2)工程の終盤まで、多結晶シリコン領
域15bと単結晶シリコンからなる島状領域13aとが
絶縁膜14により分離され、その島状領域13aへのN
+ の拡散が阻止されている。したがって、サーマルバジ
ェットが極めて小さいので、ベース28の幅の熱拡散に
より増加を抑制することができるので、トランジスタの
高速性能が劣化することがない。また、ベース28が形
成される直前まで、前記島状領域13a中のエミッタ2
7と成る部分へのN+ の拡散が抑制されるので、エミッ
タ・ベース接合の不純物の濃度プロファイルが理想的な
ものとなり、十分な電流増幅率を得ることができる。
(2) Until the end of the process, the polysilicon region 15b and the island region 13a made of single crystal silicon are separated by the insulating film 14, and N
+ Diffusion is blocked. Therefore, since the thermal budget is extremely small, the increase can be suppressed by the thermal diffusion of the width of the base 28, so that the high-speed performance of the transistor does not deteriorate. Until immediately before the base 28 is formed, the emitter 2 in the island region 13a is
Since the diffusion of N + into the portion 7 is suppressed, the impurity concentration profile of the emitter-base junction becomes ideal, and a sufficient current amplification factor can be obtained.

【0040】(3)セルフアライメント技術により、サ
イドウオール23a及び23bをマスクとして、ベース
28を自己整合的に形成するので、ベース28の幅を自
由に制御してデザインルール以下にすることができ、遮
断周波数を縦型のバイポーラトランジスタと同レベルに
することができる。また、前記サイドウオール23a及
び23bの間隔はレジストパターンによって決定される
ので、レジストパターンを変えるだけで、容易に、同一
チップ内に前記ベース28の幅が異なるトランジスタを
複数種類形成することができる。したがって、最大遮断
周波数fTmax、ベース抵抗Rb、Vbe(ベース・
エミッタ間電圧)の異なる複数種類のトランジスタを容
易に設計できるので、設計上の自由度が高い。
(3) The base 28 is formed in a self-aligned manner by using the sidewalls 23a and 23b as masks by the self-alignment technique, so that the width of the base 28 can be freely controlled to be less than the design rule. The cutoff frequency can be made the same level as that of the vertical bipolar transistor. Further, since the distance between the sidewalls 23a and 23b is determined by the resist pattern, a plurality of types of transistors having different widths of the base 28 can be easily formed in the same chip only by changing the resist pattern. Therefore, the maximum cutoff frequency fTmax, the base resistance Rb, and Vbe (base
Since a plurality of types of transistors having different emitter-to-emitter voltages can be easily designed, design flexibility is high.

【0041】(4)ベース電極24がベース28の直上
から引き出されるので、一般的寄生部分も含めた入力イ
ンピーダンスとしてのベース抵抗Rbは、一般に物理的
限界といわれる値の2倍程度に低く抑えることができ
る。また、ベース電極24の引き回し部分とコレクタ2
9との間の寄生容量も極めて小さくできる。したがっ
て、トランジスタの高速性能を向上させる重要な要素で
あるベース抵抗Rb及びベース・コレクタ容量Cbcを
極めて低く抑えることができ、エミッタ27、ベース2
8及びコレクタ29の引き出し電極の構造を理想的なも
のにできるので、高速性能の高い横型のバイポーラトラ
ンジスタを提供することができる。
(4) Since the base electrode 24 is drawn out from just above the base 28, the base resistance Rb as an input impedance including a general parasitic portion should be suppressed to about twice the value generally called a physical limit. Can be. In addition, the routing portion of the base electrode 24 and the collector 2
9 can be made extremely small. Therefore, the base resistance Rb and the base-collector capacitance Cbc, which are important factors for improving the high-speed performance of the transistor, can be suppressed to an extremely low level.
Since the structures of the extraction electrodes 8 and the collector 29 can be made ideal, it is possible to provide a horizontal bipolar transistor having high speed performance.

【0042】(5)ベース28を中心として、エミッタ
27側とコレクタ29側とが非対称なプロファイルを有
する構造、例えば、エミッタ28をn=1020/cm3
レベル、ベース28をp=1018/cm3 レベル、及び
コレクタ29をn=1016/cm3 レベルにできるの
で、十分な増幅率と耐圧を有するトランジスタを提供で
きる。また、エミッタ27、ベース28及びコレクタ2
9の間隔をレジストパターンを変えるだけで変更できる
ので、同一チップ内に耐圧特性及び速度性能が異なるト
ランジスタを複数種類、容易に形成することができる。
(5) A structure in which the emitter 27 side and the collector 29 side have an asymmetrical profile with respect to the base 28, for example, the emitter 28 is n = 10 20 / cm 3
Since the level, the base 28 can be at the p = 10 18 / cm 3 level, and the collector 29 can be at the n = 10 16 / cm 3 level, a transistor having a sufficient amplification factor and withstand voltage can be provided. Further, the emitter 27, the base 28 and the collector 2
Since the interval 9 can be changed only by changing the resist pattern, a plurality of types of transistors having different breakdown voltage characteristics and different speed performances can be easily formed in the same chip.

【0043】そして、本実施の形態の製造方法により製
造された横型のバイポーラトランジスタは、以下のよう
な構造的特徴を有するので、高速性能に優れ、また、消
費電力も少ない。
The lateral bipolar transistor manufactured by the manufacturing method of the present embodiment has the following structural features, and therefore has excellent high-speed performance and low power consumption.

【0044】(1)トランジスタの接合容量は、ほぼ活
性領域の接合容量で決定されるので、極めて小さい。
(1) Since the junction capacitance of a transistor is determined substantially by the junction capacitance of the active region, it is extremely small.

【0045】(2)ベース電極24がベース28の直上
から引き出されているので、外部ベース抵抗は無視し得
るほど小さい。
(2) Since the base electrode 24 is drawn out from just above the base 28, the external base resistance is negligibly small.

【0046】(3)エミッタ電極とコレクタ電極が外側
に位置するので、EM(Electro−migrat
ion)による配線寿命の低下が少なく、素子サイズを
小さくでき、トランジスタの微細化が可能である。
(3) Since the emitter electrode and the collector electrode are located outside, EM (Electro-migrate)
(ion), the reduction in wiring life is small, the element size can be reduced, and the transistor can be miniaturized.

【0047】(4)ベース電極24の引き回し部分とコ
レクタ29との間の寄生容量が極めて小さい。
(4) The parasitic capacitance between the routing portion of the base electrode 24 and the collector 29 is extremely small.

【0048】次に、本発明の第2の実施の形態について
図を参照しながら詳細に説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0049】なお、本実施の形態は、第1の実施の形態
における工程と同一の工程を有するので、その説明は省
略する。また、第1の実施の形態と同じ構成を有するも
のについても、同一の符号を付与することでその説明を
省略する。
The present embodiment has the same steps as the steps in the first embodiment, and the description thereof will be omitted. Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0050】図3は、図2(e)と同一のものである。FIG. 3 is the same as FIG. 2 (e).

【0051】本実施の形態における製造方法は、図1
(b)に示す工程において、ドーピングされていない多
結晶シリコン層15を厚さ1000Å程度形成した後
に、この多結晶シリコン層15に、スパッタリング方に
より、W(タングステン)シリサイド膜30を厚さ10
0Å程度形成した点でのみ、第1の実施の形態と相違す
る。そして、その他は第1の実施の形態と同一の工程に
より、横型のバイポーラトランジスタを製造する。
The manufacturing method according to this embodiment is similar to that shown in FIG.
In the step shown in FIG. 3B, after forming an undoped polycrystalline silicon layer 15 to a thickness of about 1000 °, a W (tungsten) silicide film 30 having a thickness of 10
The difference from the first embodiment lies only in the point formed at about 0 °. Other than that, the lateral bipolar transistor is manufactured by the same steps as those of the first embodiment.

【0052】上記のように製造された本実施の形態にお
ける横型のバイポーラトランジスタは、図3に示すよう
に、多結晶シリコン領域15b,15cの上にWシリサ
イド膜30を有する。
The lateral bipolar transistor according to the present embodiment manufactured as described above has a W silicide film 30 on polycrystalline silicon regions 15b and 15c, as shown in FIG.

【0053】本実施の形態におけるバイポーラトランジ
スタは、第1の実施の形態が有する効果に加えて、次の
ような効果も有する。
The bipolar transistor of the present embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0054】すなわち、第1の実施の形態におけるバイ
ポーラトランジスタは、エミッタ27と金属配線26間
の多結晶シリコン領域15bの距離が長いので、エミッ
タ抵抗が高かったのに対して、本実施の形態におけるバ
イポーラトランジスタは、前記多結晶シリコン領域15
bの上に電気抵抗が低いWシリサイド膜30を有するの
で、エミッタ抵抗が低く、電流増幅率が高い。
That is, the bipolar transistor according to the first embodiment has a high emitter resistance because the distance of the polysilicon region 15b between the emitter 27 and the metal wiring 26 is long, whereas the bipolar transistor according to the present embodiment has a high emitter resistance. The bipolar transistor is connected to the polysilicon region 15.
Since the W silicide film 30 having a low electric resistance is provided on b, the emitter resistance is low and the current amplification factor is high.

【0055】次に、本発明の第3の実施の形態について
図4を参照しながら詳細に説明する。 なお、本実施の
形態は、第1の実施の形態における図1(a)〜図1
(f)及び図2(c)〜図2(e)に示す工程と同一の
工程を有するので、その説明は省略する。また、第1の
実施の形態と同じ構成を有するものについても、同一の
符号を付与することでその説明を省略する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Note that this embodiment is different from the first embodiment in FIGS.
Since the same steps as those shown in FIG. 2 (f) and FIGS. 2 (c) to 2 (e) are included, description thereof will be omitted. Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0056】図4は本発明の第2の実施の形態を示す半
導体装置を製造工程断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device showing a second embodiment of the present invention in a manufacturing process.

【0057】図4(a)に示す工程は、図2(a)と同
一のものである。すなわち、新しいシリコン窒化膜を、
シリコン窒化膜20を含む全面に形成した後、この新し
いシリコン窒化膜を、異方性エッチングによりエッチバ
ックして、図に示すように、前記シリコン窒化膜20及
び多結晶シリコン領域15aに形成された溝の側面を覆
うサイドウオール21a,21bとしてのみ残存させ
る。その後、フォトリソグラフィ技術により、前記多結
晶シリコン領域15b以外の部分をレジストでマスクす
る。そして、150keV、3×1016ions/cm
2 程度のドーズ条件でリンイオン(P+ )を、前記シリ
コン窒化膜20を通して、前記多結晶シリコン領域15
aに注入した後、800℃で30分程度アニールする。
The step shown in FIG. 4A is the same as that shown in FIG. That is, a new silicon nitride film
After forming the entire surface including the silicon nitride film 20, this new silicon nitride film was etched back by anisotropic etching to form the new silicon nitride film on the silicon nitride film 20 and the polycrystalline silicon region 15a as shown in the figure. Only the sidewalls 21a and 21b that cover the side surfaces of the groove are left. Thereafter, portions other than the polycrystalline silicon region 15b are masked with a resist by photolithography. And 150 keV, 3 × 10 16 ions / cm
Under a dose condition of about 2 , phosphorus ions (P + ) are passed through the silicon nitride film 20 through the polycrystalline silicon region 15.
Then, annealing is performed at 800 ° C. for about 30 minutes.

【0058】次に、HF溶液にディップして、前記溝の
底面において露出している絶縁膜14をサイドエッチし
て除去し、横方向に2000Å程度にわたり、空隙を形
成する。そして、図4(b)に示すように、全面にドー
ピングされていない厚さ100Å程度の多結晶シリコン
膜31を形成すると、前記空隙はドーピングされていな
い前記多結晶シリコン膜31によって、全て埋められ
る。
Next, the insulating film 14 exposed at the bottom of the groove is removed by side-etching by dipping in an HF solution, and a void is formed in the lateral direction by about 2000 °. Then, as shown in FIG. 4B, when an undoped polycrystalline silicon film 31 having a thickness of about 100 ° is formed on the entire surface, the voids are completely filled with the undoped polycrystalline silicon film 31. .

【0059】次に、水酸化カリウム溶液にディップし
て、前記多結晶シリコン膜31をエッチングして除去
し、図4(c)に示すように、前記空隙中の前記多結晶
シリコン膜31のみが残留するようにする。この時、単
結晶シリコンからなる島状領域13aは<111>結晶
面が、露出しているので、水酸化カリウム溶液によって
は、ほとんどエッチングされない。なお、前記島状領域
13aの露出している面が、<100>結晶面である
と、水酸化カリウム溶液によりエッチングされ該面にV
溝が形成される。
Next, the polysilicon film 31 is dipped in a potassium hydroxide solution and removed by etching. As shown in FIG. 4C, only the polysilicon film 31 in the gap is removed. So that it remains. At this time, since the <111> crystal plane is exposed in the island region 13a made of single crystal silicon, the island region 13a is hardly etched by the potassium hydroxide solution. If the exposed surface of the island-shaped region 13a is a <100> crystal surface, the surface is etched by a potassium hydroxide solution, and
A groove is formed.

【0060】そして、以降は、図2(c)〜図2(e)
に示す工程と同一の工程により、横型のバイポーラトラ
ンジスタを製造する。
Thereafter, FIGS. 2 (c) to 2 (e)
A horizontal bipolar transistor is manufactured by the same steps as those shown in FIG.

【0061】本実施の形態は、第1の実施の形態が有す
る効果に加えて、次のような効果も有する。
The present embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0062】すなわち、第2実施の形態においては、絶
縁膜14をサイドエッチにより除去した空隙が、ドーピ
ングされていない多結晶シリコン膜31によって全て埋
められる。このため、第1の実施の形態においては、空
隙を埋めるために、選択的に単結晶シリコン及び多結晶
シリコンを成長させるようにしたので、先ず、自然酸化
膜を除去するプリプロセスのために900℃程度、次
に、十分な成長速度を得るために800℃程度の高温
で、水素雰囲気中での熱処理を行う必要があったのに対
して、第2の実施の形態では、高温で熱処理を行う必要
がなく、前記多結晶シリコン膜31を成長させるために
600℃程度の比較的低い温度で熱処理を行えばよい。
したがって、シリコン中の不純物の熱拡散が抑制できる
ので、遮断周波数fTの高いトランジスタを提供するこ
とができる。
That is, in the second embodiment, all the voids obtained by removing the insulating film 14 by side etching are filled with the undoped polycrystalline silicon film 31. For this reason, in the first embodiment, monocrystalline silicon and polycrystalline silicon are selectively grown to fill the voids. In order to obtain a sufficient growth rate, it was necessary to perform heat treatment at a high temperature of about 800 ° C. in a hydrogen atmosphere, whereas in the second embodiment, heat treatment was performed at a high temperature. It is not necessary to perform the heat treatment, and the heat treatment may be performed at a relatively low temperature of about 600 ° C. in order to grow the polycrystalline silicon film 31.
Therefore, thermal diffusion of impurities in silicon can be suppressed, so that a transistor having a high cutoff frequency fT can be provided.

【0063】次に、本発明の第4の実施の形態について
図5を参照しながら詳細に説明する。 なお、本実施の
形態は、第1の実施の形態における工程と同一の工程を
有するので、その説明は省略する。また、第1の実施の
形態と同じ構成を有するものについても、同一の符号を
付与してその説明は省略する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Note that this embodiment includes the same steps as the steps in the first embodiment, and thus the description thereof is omitted. Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals and description thereof is omitted.

【0064】図5(a)は、図2(e)と同一のもの、
図5(b)は図5(a)の要部拡大図である。
FIG. 5 (a) is the same as FIG. 2 (e),
FIG. 5B is an enlarged view of a main part of FIG.

【0065】本実施の形態において、絶縁膜14は、第
1の実施の形態におけるようなシリコンの熱酸化膜でな
く、図5(b)に示すように、三層の積層構造を有す
る。ここで、下層14aはCVDにより形成された厚さ
30Åのシリコン酸化膜、中間層14bは厚さ30Åの
シリコン窒化膜、上層14cはCVDにより形成された
厚さ50Åのシリコン酸化膜である。
In this embodiment, the insulating film 14 is not a thermal oxide film of silicon as in the first embodiment, but has a three-layered structure as shown in FIG. 5B. Here, the lower layer 14a is a 30 ° thick silicon oxide film formed by CVD, the intermediate layer 14b is a 30 ° thick silicon nitride film, and the upper layer 14c is a 50 ° thick silicon oxide film formed by CVD.

【0066】本実施の形態における工程は、溝の底面に
おいて露出している絶縁膜14をサイドエッチして除去
する工程のみ、第1の実施の形態と相違する。
The process of this embodiment is different from that of the first embodiment only in the step of removing the insulating film 14 exposed at the bottom of the groove by side etching.

【0067】すなわち、前記絶縁膜14をサイドエッチ
して除去し、横方向に2000Å程度にわたり空隙を形
成する場合、先ず、HF溶液にディップして前記上層1
4cをサイドエッチし、次いで、熱リン酸により前記中
間層14bをサイドエッチし、最後に、0.3%HF溶
液により1分間程度処理して前記下層14aをサイドエ
ッチする。
That is, when the insulating film 14 is removed by side-etching to form a gap of about 2000 ° in the lateral direction, first, the upper layer 1 is dipped in an HF solution.
4c, the intermediate layer 14b is side-etched with hot phosphoric acid, and finally, the lower layer 14a is side-etched with a 0.3% HF solution for about 1 minute.

【0068】そして、その他は第1の実施の形態と同一
の工程により、横型のバイポーラトランジスタを製造す
る。
The other steps are the same as those in the first embodiment to manufacture a lateral bipolar transistor.

【0069】本実施の形態は、第1の実施の形態が有す
る効果に加えて、次のような効果も有する。
This embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0070】すなわち、第4の実施の形態においては、
絶縁膜14が三層の積層構造を有する。このため、第1
の実施の形態においては、シリコンの熱酸化膜からなる
単層の絶縁層14をサイドエッチする際に、前記絶縁膜
14の端部にHF溶液が染み込んで、端部が抉れてしま
うことがあったのに対して、本実施の形態では、前記絶
縁膜14の端部が抉れることがない。
That is, in the fourth embodiment,
The insulating film 14 has a three-layer structure. Therefore, the first
In the first embodiment, when the single-layer insulating layer 14 made of a silicon thermal oxide film is side-etched, the end of the insulating film 14 may seep into the end and gouge. In contrast, in the present embodiment, the end of the insulating film 14 is not digged.

【0071】次に、本発明の第5の実施の形態について
図6を参照しながら詳細に説明する。 なお、本実施の
形態は、第1の実施の形態における図1(a)〜図1
(d)及び図2(c)〜図2(e)に示す工程と同一の
工程を有するので、その説明は省略する。また、第1の
実施の形態と同じ構成を有するものについても、同一の
符号を付与することでその説明を省略する。
Next, a fifth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Note that this embodiment is different from the first embodiment in FIGS.
(D) and the same steps as those shown in FIGS. 2 (c) to 2 (e), and the description thereof is omitted. Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0072】図6は本発明の第5の実施の形態を示す半
導体装置の製造工程断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a semiconductor device manufacturing process according to a fifth embodiment of the present invention.

【0073】本実施の形態において、製造方法は、第1
の実施の形態において図1(a)〜図1(e)に示す工
程と同一の工程を有しており、図6(a)に示すもの
と、図1(e)に示すものは、ほぼ同一のものである
が、図6(a)に示すものにおいては、シリコン熱酸化
膜である絶縁膜14の厚さが5〜50Å程度であり、こ
の絶縁層14上に厚さ200Å程度のシリコン窒化膜3
2が形成されているのに対して、図1(e)に示すもの
においては、前記絶縁膜14の厚さが100Å程度であ
り、前記シリコン窒化膜32が形成されていない点での
み相違している。
In the present embodiment, the manufacturing method
1A to 1E have the same steps as those shown in FIGS. 1A to 1E, and those shown in FIG. 6A and those shown in FIG. 6 (a), the thickness of the insulating film 14, which is a silicon thermal oxide film, is about 5 to 50 °, and the silicon film having a thickness of about 200 ° is formed on the insulating layer 14. Nitride film 3
1 (e), the thickness of the insulating film 14 is about 100.degree. And the only difference is that the silicon nitride film 32 is not formed. ing.

【0074】次いで、リン酸により表面の窒化膜18を
除去した後、CVDによりシリコン酸化膜33を全面に
厚さ1000Å程度形成する。そして、前記島状領域1
3aと島状の多結晶シリコン領域15aとがオーバーラ
ップしている範囲において、前記シリコン酸化膜33及
び多結晶シリコン領域15aをフォトリソグラフィ技術
による異方性エッチングにて部分的に除去して、図6
(b)に示すように、幅0.3μm程度の溝を形成し、
前記多結晶シリコン領域15aを2つの領域15b,1
5cに分割する。ここで、前記シリコン窒化膜32は、
エッチングの選択比を調整することにより、残存させ
る。
Next, after removing the nitride film 18 on the surface with phosphoric acid, a silicon oxide film 33 is formed on the entire surface by CVD at a thickness of about 1000 °. And the island-shaped region 1
The silicon oxide film 33 and the polycrystalline silicon region 15a are partially removed by anisotropic etching using photolithography technology in a range where 3a and the island-shaped polycrystalline silicon region 15a overlap each other. 6
As shown in (b), a groove having a width of about 0.3 μm is formed,
The polycrystalline silicon region 15a is divided into two regions 15b, 1
5c. Here, the silicon nitride film 32 is
It is left by adjusting the etching selectivity.

【0075】次に、さらにCVDにより、又は、前記シ
リコン酸化膜33を熱酸化して体積を増加させることに
より、シリコン酸化膜を全面に形成した後、このシリコ
ン酸化膜を、異方性エッチングによりエッチバックし
て、図6(c)に示すように、前記シリコン酸化膜33
及び多結晶シリコン領域15aに形成された溝の側面を
覆うサイドウオール34a,34bとしてのみ残存させ
る。その後、フォトリソグラフィ技術により、前記領域
15b,15c及び溝からなる前記多結晶シリコン領域
15a以外の部分を、レジストでマスクする。そして、
70keV、3×1016ions/cm2 程度のドーズ
条件でリンイオン(P+ )を、前記シリコン酸化膜33
を通して、前記多結晶シリコン領域15aに注入した
後、800℃で30分程度アニールする。
Next, a silicon oxide film is formed on the entire surface by CVD or by thermally oxidizing the silicon oxide film 33 to increase the volume, and then the silicon oxide film is anisotropically etched. The silicon oxide film 33 is etched back as shown in FIG.
And, only the side walls 34a and 34b that cover the side surfaces of the groove formed in the polycrystalline silicon region 15a are left. After that, a portion other than the polycrystalline silicon region 15a including the regions 15b and 15c and the groove is masked with a resist by a photolithography technique. And
Phosphorus ions (P + ) are added to the silicon oxide film 33 at a dose of about 70 keV and about 3 × 10 16 ions / cm 2.
And then implanted into the polycrystalline silicon region 15a, followed by annealing at 800 ° C. for about 30 minutes.

【0076】次に、熱リン酸溶液にディップして、前記
シリコン窒化膜32を横方向に2000Å程度にわたり
サイドエッチして除去した後、HF溶液にディップし
て、前記シリコン窒化膜32の下にある絶縁膜14を同
じくサイドエッチして除去すると、横方向に2000Å
程度にわたり、空隙が生じる。そして、高純度の水素ガ
ス雰囲気中で、SiH2 Cl2 をソースガスとし、HC
lを添加した状態で、前記空隙内に、シリコンを厚さ3
00Å程度選択成長させる。すると、島状領域13aか
らは単結晶シリコンがエピタキシャル成長し、多結晶シ
リコン領域15b,15cからは多結晶シリコンが成長
して、図6(d)に示すように、前記空隙は全て埋めら
れる。
Then, the silicon nitride film 32 is dipped in a hot phosphoric acid solution to remove the silicon nitride film 32 by side etching about 2000 ° in the lateral direction. When a certain insulating film 14 is removed by side etching in the same manner, 2,000 mm
To some extent, voids form. Then, in a high-purity hydrogen gas atmosphere, SiH 2 Cl 2 is used as a source gas, and HC
1 with silicon added to the gap to a thickness of 3
Selectively grow about 00 °. Then, single-crystal silicon grows epitaxially from the island-like region 13a, and polycrystalline silicon grows from the polycrystalline silicon regions 15b and 15c. As shown in FIG. 6D, all the voids are filled.

【0077】次に、RTA方法により、1000℃で3
0秒程度アニールして、前記、多結晶シリコン領域15
b,15cから前記島状領域13aの一部にN+ を拡散
させて、N型領域であるエミッタ27を島状領域13a
内に形成する。そして、CVD等の方法によりシリコン
酸化膜を全面に厚さ1000Å程度形成した後、該酸化
膜をエッチバックして、図6(e)に示すように、前記
溝の側面を覆うサイドウオール34a,34bの上の更
なるサイドウオール23a,23bとしてのみ残存させ
る。ここで、前記サイドウオール23a及び23bの間
の溝の幅は500Å程度である。さらに、前記サイドウ
オール23a及び23bをマスクとして、前記溝の底面
に露出している前記島状領域13aに、40keV、5
×1015ions/cm2 程度のドーズ条件でボロンイ
オン(B+ )を注入して、P型領域であるベース28を
形成する。
Next, 3 times at 1000 ° C. by the RTA method.
Anneal for about 0 seconds to make the polycrystalline silicon region 15
b, 15c, N + is diffused into a part of the island-shaped region 13a, so that the emitter 27, which is an N-type region, is
Form within. Then, after a silicon oxide film is formed on the entire surface to a thickness of about 1000 ° by a method such as CVD or the like, the oxide film is etched back, and as shown in FIG. Only the further sidewalls 23a and 23b on the upper side of 34b are left. Here, the width of the groove between the sidewalls 23a and 23b is about 500 °. Further, using the sidewalls 23a and 23b as a mask, 40 keV, 5 keV is applied to the island-shaped region 13a exposed at the bottom of the groove.
Boron ions (B + ) are implanted under a dose condition of about × 10 15 ions / cm 2 to form a base 28 which is a P-type region.

【0078】そして、以降は、図2(d)〜図2(e)
に示す工程と同一の工程により、横型のバイポーラトラ
ンジスタを製造する。
Thereafter, FIGS. 2 (d) to 2 (e)
A horizontal bipolar transistor is manufactured by the same steps as those shown in FIG.

【0079】本実施の形態は、第1の実施の形態が有す
る効果に加えて、次のような効果も有する。
This embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0080】すなわち、第5の実施の形態においては、
極薄い絶縁膜14の上にシリコン窒化膜32を形成す
る。このため、第1の実施の形態においては、単層の絶
縁層14をサイドエッチする際に、前記絶縁膜14の端
部にHF溶液が染み込んで、端部が抉れてしまうことが
あったのに対して、本実施の形態では、簡単な構成であ
りながら、前記絶縁膜14の端部が抉れることがない。
That is, in the fifth embodiment,
A silicon nitride film 32 is formed on the very thin insulating film. For this reason, in the first embodiment, when the single-layer insulating layer 14 is side-etched, the HF solution may permeate into the end of the insulating film 14 and the end may go away. On the other hand, in the present embodiment, the end of the insulating film 14 does not gouge, although the configuration is simple.

【0081】また、サイドウオール34a,34bを形
成するための酸化膜を熱酸化によりシリコン酸化膜33
の体積を増加させて形成する場合、製造工程が簡素化さ
れる。
An oxide film for forming the sidewalls 34a and 34b is thermally oxidized to form a silicon oxide film 33.
When the volume is increased, the manufacturing process is simplified.

【0082】次に、本発明の第6の実施の形態について
図7を参照しながら詳細に説明する。 なお、本実施の
形態において、製造方法は、第1の実施の形態における
工程と同一の工程を有するので、その説明は省略する。
また、第1の実施の形態と同じ構成を有するものについ
ても、同一の符号を付与することでその説明を省略す
る。
Next, a sixth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. Note that, in the present embodiment, the manufacturing method has the same steps as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0083】図7(a)は、第1の実施の形態における
半導体装置横型のエミッタ、ベース及びコレクタの配置
を模式的に示す平面図、図7(b)は、第6の実施の形
態における半導体装置のエミッタ、ベース及びコレクタ
の配置を模式的に示す平面図である。
FIG. 7A is a plan view schematically showing the arrangement of the lateral emitter, base and collector of the semiconductor device according to the first embodiment. FIG. 7B is a plan view showing the sixth embodiment. FIG. 3 is a plan view schematically showing an arrangement of an emitter, a base, and a collector of the semiconductor device.

【0084】前記第1の実施の形態における半導体装置
である横型のバイポーラトランジスタを図において上方
から見たときの、エミッタ27、ベース28及びコレク
タ29の配置が、図7(a)に模式的に示されている。
ここで、エミッタ27、ベース28及びコレクタ29
は、各々矩形であり、互いに間隔をあけて平行に配置さ
れている。
FIG. 7A schematically shows the arrangement of the emitter 27, the base 28 and the collector 29 when the lateral bipolar transistor as the semiconductor device according to the first embodiment is viewed from above in the drawing. It is shown.
Here, the emitter 27, the base 28, and the collector 29
Are each rectangular and are arranged in parallel at an interval from each other.

【0085】これに対して、本実施の形態における横型
のバイポーラトランジスタは、図7(b)に示すよう
に、エミッタ27、ベース28及びコレクタ29は、各
々、リング状、すなわち円環状の形状をしており、略同
心円となるように、互いに間隔をあけて配置されてい
る。なお、前記エミッタ27、ベース28及びコレクタ
29の形状は円環状でなくとも、閉じたループを形成す
る形状であれば、例えば、楕円形、多角形等であっても
よい。
On the other hand, in the lateral bipolar transistor according to the present embodiment, as shown in FIG. 7B, the emitter 27, the base 28 and the collector 29 each have a ring shape, that is, an annular shape. And are spaced apart from each other so as to be substantially concentric. The shape of the emitter 27, the base 28 and the collector 29 is not limited to an annular shape, but may be, for example, an elliptical shape or a polygonal shape as long as it forms a closed loop.

【0086】本実施の形態は、第1の実施の形態が有す
る効果に加えて、次のような効果も有する。
The present embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0087】すなわち、第1の実施の形態においては、
絶縁層14をサイドエッチする際に、前記絶縁膜14の
ベースの端28a及び28bに対応する部分にHF溶液
が染み込んで、抉れてしまうことがあったのに対して、
本実施の形態における横型のバイポーラトランジスタで
は、前記ベース28の形状が閉じたループ状であって、
端を有しない形状であるから、前記絶縁膜14にHF溶
液が染み込んで、抉れてしまうことがない。
That is, in the first embodiment,
When the insulating layer 14 is side-etched, the HF solution may seep into the portion corresponding to the ends 28a and 28b of the base of the insulating film 14 and go through.
In the lateral bipolar transistor according to the present embodiment, the shape of the base 28 is a closed loop,
Since the shape has no edge, the insulating film 14 does not penetrate into the insulating film 14 and go through.

【0088】次に、本発明の第7の実施の形態について
図8〜図13を参照しながら詳細に説明する。
Next, a seventh embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0089】なお、本実施の形態は、第1の実施の形態
における工程と同一の工程を有するので、同一の工程の
説明は省略する。また、第1の実施の形態と同じ構成を
有するものについても、同一の符号を付与することでそ
の説明を省略する。
Since the present embodiment has the same steps as those in the first embodiment, the description of the same steps will be omitted. Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0090】図8(a−1−1)〜図9(a−5−1)
及び図10は、本実施の形態においてNPN型トランジ
スタを製造する工程を示す図、図8(a−1−2)〜図
9(a−5−2)及び図11は、本実施の形態において
PNP型トランジスタを製造する工程を示す図、図12
はnMOSトランジスタの構成を示す図、図13はpM
OSトランジスタの構成を示す図である。なお、図8
(a−1−1)〜図9(a−5−1)及び図10及び図
8(a−1−2)〜図9(a−5−2)及び図11は、
第1の実施の形態における図1〜図3に、各々、対応す
る工程を示す。
FIGS. 8 (a-1-1) to 9 (a-5-1)
10 is a diagram showing a process for manufacturing an NPN transistor in this embodiment, and FIGS. 8A to 9A to 9A and FIGS. FIG. 12 shows a step of manufacturing a PNP transistor, and FIG.
FIG. 13 shows a configuration of an nMOS transistor, and FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of an OS transistor. FIG.
(A-1-1) to FIG. 9 (a-5-1) and FIG. 10 and FIG. 8 (a-1-2) to FIG. 9 (a-5-2) and FIG.
1 to 3 in the first embodiment show corresponding steps, respectively.

【0091】本実施の形態においては、コンプリメンタ
リー型トランジスタを製造するため、1つの基板上にN
PN型トランジスタとPNP型トランジスタとを同時に
製造する。図8(a−1−1)〜図9(a−5−1)及
び図10はNPN型トランジスタが製造される領域、す
なわちNPN領域を、図8(a−1−2)〜図9(a−
5−2)及び図11はPNP型トランジスタが製造され
る領域、すなわちPNP領域を示している。
In the present embodiment, in order to manufacture a complementary transistor, N
A PN transistor and a PNP transistor are manufactured simultaneously. FIGS. 8 (a-1-1) to 9 (a-5-1) and FIG. 10 show a region where an NPN transistor is manufactured, that is, an NPN region. a-
5-2) and FIG. 11 show a region where a PNP transistor is manufactured, that is, a PNP region.

【0092】本実施の形態において、図8(a−1−
1)及び図8(a−1−2)に示す工程は、図1(a)
に示す工程と同一なので、説明を省略する。
In the present embodiment, FIG.
1) and the steps shown in FIG.
And the description is omitted.

【0093】次に、図8(a−2−1)及び図8(a−
2−2)に示すように、単結晶シリコン層13を選択的
に酸化し、素子分離して、島状領域13n,13p及び
その周囲の酸化膜13bを形成した後、フォトリソグラ
フィ技術により、PNP領域以外の部分を、レジストで
マスクする。そして、30keV、5×1011ions
/cm2 程度のドーズ条件でボロンを、前記PNP領域
にイオン注入した後、1000℃で30分程度アニール
して、島状領域13p中の全域にボロンを拡散させ、P
- 領域とする。その後、図1(b)に示す工程と同様
に、熱酸化膜からなる絶縁膜14、多結晶シリコン層1
5、及び、シリコン窒化膜16を形成する。
Next, FIGS. 8 (a-2-1) and 8 (a-
As shown in 2-2), the single-crystal silicon layer 13 is selectively oxidized, the elements are separated, and the island-shaped regions 13n and 13p and the oxide film 13b around the islands are formed. A portion other than the region is masked with a resist. And 30 keV, 5 × 10 11 ions
After ion implantation of boron into the PNP region under a dose condition of about / cm 2, annealing is performed at 1000 ° C. for about 30 minutes to diffuse boron all over the island-like region 13p.
- to the region. Thereafter, similarly to the step shown in FIG. 1B, the insulating film 14 made of a thermal oxide film and the polycrystalline silicon layer 1 are formed.
5 and a silicon nitride film 16 are formed.

【0094】次に、図8(a−3−1)〜図8(a−4
−1)及び図8(a−3−2)〜図8(a−4−2)に
示す工程は、図1(c)〜図1(d)に示す工程と同一
なので、説明を省略する。
Next, FIGS. 8 (a-3-1) to 8 (a-4)
-1) and the steps shown in FIG. 8 (a-3-2) to FIG. 8 (a-4-2) are the same as the steps shown in FIG. 1 (c) to FIG. .

【0095】次に、図8(a−5−1)及び図8(a−
5−2)では、図1(e)に示す工程と同様にして、開
口部にのみ多結晶シリコン層19n,19pを形成し、
その他の部分にはシリコン窒化膜18を残存させる。そ
して、フォトリソグラフィ技術により、NPN領域以外
の部分を、レジストでマスクし、リンを2×1016io
ns/cm2 程度のドーズ条件で、多結晶シリコン層1
9nにイオン注入する。また、同様にして、ボロンを3
×1016ions/cm2 程度のドーズ条件で、多結晶
シリコン層19pにイオン注入する。その後、850℃
で30分程度アニールし、多結晶シリコン層19n、1
9pに注入されたリン及びボロンを単結晶シリコンから
なる島状領域13aの一部に拡散させ、図8(a−5−
1)及び図8(a−5−2)に示すように、N型領域で
あるコレクタ29n、及び、P型領域であるコレクタ2
9pを形成する。
Next, FIG. 8 (a-5-1) and FIG.
In 5-2), the polycrystalline silicon layers 19n and 19p are formed only in the openings in the same manner as in the step shown in FIG.
The silicon nitride film 18 is left in other portions. Then, a portion other than the NPN region is masked with a resist by a photolithography technique, and phosphorus is added to 2 × 10 16 io.
Under a dose condition of about ns / cm 2 , the polycrystalline silicon layer 1
9n is ion-implanted. In the same manner, boron is changed to 3
Ions are implanted into the polycrystalline silicon layer 19p under a dose condition of about × 10 16 ions / cm 2 . Then 850 ° C
For about 30 minutes to form a polycrystalline silicon layer 19n, 1
Phosphorus and boron implanted into 9p are diffused into a part of the island region 13a made of single crystal silicon, and FIG.
1) and as shown in FIG. 8 (a-5-2), a collector 29n that is an N-type region and a collector 2 that is a P-type region
9p is formed.

【0096】次に、図9(a−1−1)及び図9(a−
1−2)に示す工程は、図1(f)に示す工程と同一な
ので、説明を省略する。
Next, FIG. 9 (a-1-1) and FIG.
The process shown in 1-2) is the same as the process shown in FIG.

【0097】次に、図9(a−2−1)及び図9(a−
2−2)に示す工程は、図2(a)に示す工程と同様に
して、シリコン窒化膜20及び多結晶シリコン領域15
aに形成された溝の側面を覆うサイドウオール21a,
21bを形成する。そして、フォトリソグラフィ技術に
より、NPN領域の多結晶シリコン領域15b以外の部
分を、レジストでマスクした後、60keV、3×10
16ions/cm2 程度のドーズ条件でボロンを、NP
N領域の多結晶シリコン領域15bにシリコン窒化膜2
0を通して、イオン注入する。また、同様にして、15
0keV、2×1016ions/cm2 程度のドーズ条
件でリンを、PNP領域の多結晶シリコン領域15bに
イオン注入する。その後、800℃で30分程度アニー
ルする。
Next, FIGS. 9 (a-2-1) and 9 (a-
The step shown in 2-2) is the same as the step shown in FIG. 2A, and the silicon nitride film 20 and the polycrystalline silicon region 15 are formed.
side wall 21a that covers the side surface of the groove formed in a.
21b is formed. Then, after a portion of the NPN region other than the polycrystalline silicon region 15b is masked with a resist by a photolithography technique, 60 keV, 3 × 10
Boron, NP at a dose condition of about 16 ions / cm 2
The silicon nitride film 2 is formed on the polycrystalline silicon region 15b in the N region.
0 is implanted. Similarly, 15
Phosphorus is ion-implanted into the polycrystalline silicon region 15b in the PNP region under a dose condition of about 0 keV and about 2 × 10 16 ions / cm 2 . Thereafter, annealing is performed at 800 ° C. for about 30 minutes.

【0098】次に、図9(a−3−1)及び図9(a−
3−2)に示す工程は、図2(b)に示す工程と同一な
ので、説明を省略する。
Next, FIG. 9 (a-3-1) and FIG.
The step shown in 3-2) is the same as the step shown in FIG.

【0099】次に、図9(a−4−1)及び図9(a−
4−2)に示す工程は、図2(c)に示す工程と同様に
して、多結晶シリコン領域15bから島状領域13n及
び13pの一部にN+ 及びP+ を拡散させて、N型領域
であるエミッタ27n及びp型領域であるエミッタ27
pを形成する。さらに、同じく図2(c)に示す工程と
同様にして、図9(a−4−1)及び図9(a−4−
2)に示すように、サイドウオール21a,21bの上
にサイドウオール23a,23bを形成する。その後、
フォトリソグラフィ技術により、NPN領域以外の部分
を、レジストでマスクした後、前記サイドウオール23
a及び23bをマスクとして、溝の底面に露出している
島状領域13nに、30keV、5×1013ions/
cm2 程度のドーズ条件でボロンをイオン注入して、P
型領域であるベース28pを形成する。また、同様にし
て、PNP領域以外の部分を、レジストでマスクした
後、島状領域13pに、120keV、3×1013io
ns/cm2 程度のドーズ条件でリンをイオン注入し
て、N型領域であるベース28nを形成する。
Next, FIGS. 9 (a-4-1) and 9 (a-
In the step shown in 4-2), as in the step shown in FIG. 2C, N + and P + are diffused from the polycrystalline silicon region 15b to a part of the island regions 13n and 13p to form an N-type. Emitter 27n as a region and emitter 27 as a p-type region
Form p. 9 (a-4-1) and 9 (a-4-4) in the same manner as in the step shown in FIG.
As shown in 2), the sidewalls 23a and 23b are formed on the sidewalls 21a and 21b. afterwards,
After a portion other than the NPN region is masked with a resist by a photolithography technique, the sidewall 23 is removed.
Using a and 23b as masks, 30 keV, 5 × 10 13 ions /
boron ions are implanted in cm 2, a dose conditions, P
A base 28p as a mold region is formed. Similarly, after a portion other than the PNP region is masked with a resist, 120 keV, 3 × 10 13 io is applied to the island region 13p.
Phosphorus is ion-implanted under a dose condition of about ns / cm 2 to form a base 28n which is an N-type region.

【0100】次に、ドープされていない多結晶シリコン
層を全面に形成した後、フォトリソグラフィ技術によ
り、NPN領域以外の部分をレジストでマスクして、そ
の多結晶シリコン層に、20keV、5×1016ion
s/cm2 程度のドーズ条件でボロンをイオン注入す
る。同様に、PNP領域以外の部分をレジストでマスク
して、多結晶シリコン層に、50keV、3×1016
ons/cm2 程度のドーズ条件でリンをイオン注入す
る。その後、フォトリソグラフィ技術によるエッチング
にて前記多結晶シリコン層を部分的に除去して、図9
(a−5−1)及び図9(a−5−2)に示すように、
ベース電極24p及び24nを形成し、さらに、800
℃で30分程度アニールして、前記ベース電極24p及
び24n内の不純物を拡散する。
Next, after an undoped polycrystalline silicon layer is formed on the entire surface, a portion other than the NPN region is masked with a resist by a photolithography technique. 16 ion
Boron is ion-implanted under a dose condition of about s / cm 2 . Similarly, portions other than the PNP region are masked with a resist, and 50 keV, 3 × 10 16 i
Phosphorus ions are implanted under a dose condition of about ons / cm 2 . Thereafter, the polycrystalline silicon layer is partially removed by etching using photolithography technology, and FIG.
(A-5-1) and FIG. 9 (a-5-2),
Base electrodes 24p and 24n are formed, and 800
Anneal at 30 ° C. for about 30 minutes to diffuse the impurities in the base electrodes 24p and 24n.

【0101】続く工程は、図10に示すように、図3に
示す工程と同一なので、説明を省略する。なお、図11
はPNP型トランジスタを示している。
The subsequent steps are the same as those shown in FIG. 3, as shown in FIG. Note that FIG.
Indicates a PNP transistor.

【0102】このようにして、NPN型トランジスタ及
びPNP型トランジスタを得ることができる。
Thus, an NPN transistor and a PNP transistor can be obtained.

【0103】本実施の形態は、第1の実施の形態が有す
る効果に加えて、次のような効果も有する。
This embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0104】すなわち、本実施の形態においては、1つ
の基板上にNPN型トランジスタ及びPNP型トランジ
スタを同時に製造して、横型のコンプリメンタリー型バ
イポーラトランジスタを得ることができる。
That is, in the present embodiment, a lateral complementary bipolar transistor can be obtained by simultaneously manufacturing an NPN transistor and a PNP transistor on one substrate.

【0105】このため、縦型のコンプリメンタリー型ト
ランジスタを製造する場合、不純物拡散時のサーマルバ
ジェットが大きくなり、NPN型トランジスタ及びPN
P型トランジスタの製造工程を両方共に最適化すること
はできなかったのに対して、本実施の形態では、エミッ
タでの不純物拡散工程を制御することができるので、N
PN型トランジスタ及びPNP型トランジスタの製造工
程を両方共に最適化することができる。
Therefore, when manufacturing a vertical complementary transistor, the thermal budget at the time of impurity diffusion becomes large, and the NPN transistor and the PN
Although both of the manufacturing processes of the P-type transistor could not be optimized, in the present embodiment, the impurity diffusion process at the emitter can be controlled.
Both the PN transistor and the manufacturing process of the PNP transistor can be optimized.

【0106】さらに、本実施の形態においては、nMO
Sトランジスタ及びpMOSトランジスタを同時に製造
することもできる。
Further, in the present embodiment, nMO
The S transistor and the pMOS transistor can be manufactured simultaneously.

【0107】ここで、nMOSトランジスタは、図12
に示すように、N型領域であるソース37n、ゲート3
8、及び、N型領域であるドレイン39nを有し、ま
た、pMOSトランジスタは、図13に示すように、P
型領域であるソース37p、ゲート38、及び、P型領
域であるドレイン39pを有する。
Here, the nMOS transistor corresponds to FIG.
As shown in the figure, the source 37n and the gate 3
8, and a drain 39n as an N-type region.
It has a source 37p that is a type region, a gate 38, and a drain 39p that is a P-type region.

【0108】このように、1つの基板上にNPN型トラ
ンジスタ、PNP型トランジスタ、nMOSトランジス
タ、及び、pMOSトランジスタを同時に製造すると、
横型のバイポーラトランジスタとCMOS(コンプリメ
ンタリー型MOS)からなるBi−CMOSを得ること
ができる。なお、前記NPN型トランジスタ、PNP型
トランジスタ、nMOSトランジスタ、及び、pMOS
トランジスタのうちの一部だけを製造するようにしても
よい。
As described above, when an NPN transistor, a PNP transistor, an nMOS transistor, and a pMOS transistor are simultaneously manufactured on one substrate,
A Bi-CMOS including a lateral bipolar transistor and a CMOS (complementary MOS) can be obtained. The NPN transistor, PNP transistor, nMOS transistor, and pMOS transistor
Only some of the transistors may be manufactured.

【0109】この場合、微細な構造のMOSトランジス
タと高速性能の優れたバイポーラトランジスタを同一基
板上に、少ない工程で容易に製造できる。
In this case, a MOS transistor having a fine structure and a bipolar transistor having excellent high-speed performance can be easily manufactured on the same substrate by a small number of steps.

【0110】したがって、例えばシステムLSIで必要
とされるように、多彩な機能や性能を1つのチップで容
易に実現することができる。
Therefore, various functions and performances can be easily realized by one chip as required by, for example, a system LSI.

【0111】次に、本発明の第8の実施の形態について
図を参照しながら詳細に説明する。
Next, an eighth embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0112】なお、本実施の形態は、第1の実施の形態
における図1(a)〜(g)及び図2(c)〜図2
(e)と図3に示す工程と同一の工程を有するので、そ
の説明は省略する。また、第1の実施の形態と同じ構成
を有するものについても、同一の符号を付与することで
その説明を省略する。
Note that this embodiment is different from the first embodiment in FIGS. 1A to 1G and FIGS.
Since (e) has the same steps as those shown in FIG. 3, the description thereof is omitted. Also, components having the same configuration as in the first embodiment are given the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0113】図14(a)〜図4(c)は、本実施の形
態において半導体装置を製造する工程を示す図である。
FIGS. 14 (a) to 4 (c) are views showing steps of manufacturing a semiconductor device in the present embodiment.

【0114】図14(a)に示すものは、図2(b)に
示すものと同一のものである。
The one shown in FIG. 14A is the same as the one shown in FIG. 2B.

【0115】先ず、溝の底面において露出している単結
晶シリコンからなる島状領域13aの面を熱酸化して、
厚さ100Å程度の熱酸化膜41を形成する。次に、R
TA方法により、1000℃で30秒程度アニールし
て、多結晶シリコン領域15b,15cから前記島状領
域13aの一部にN+ を拡散させる。そして、CVDに
よりシリコン酸化膜42を全面に厚さ1000Å程度形
成した後、全面にドーピングされていない厚さ600Å
程度の多結晶シリコン膜43を形成する。さらに、この
多結晶シリコン膜43の表面を熱酸化して、図14
(b)に示すように、厚さ200Å程度の熱酸化膜44
を形成する。
First, the surface of the island region 13a made of single crystal silicon exposed at the bottom of the groove is thermally oxidized,
A thermal oxide film 41 having a thickness of about 100 ° is formed. Next, R
Annealing is performed at 1000 ° C. for about 30 seconds by the TA method to diffuse N + from the polycrystalline silicon regions 15b and 15c to a part of the island region 13a. Then, a silicon oxide film 42 is formed on the entire surface by CVD at a thickness of about 1000 .ANG.
A degree of polycrystalline silicon film 43 is formed. Further, the surface of the polycrystalline silicon film 43 is thermally oxidized to
As shown in (b), a thermal oxide film 44 having a thickness of about 200 ° is formed.
To form

【0116】次に、前記熱酸化膜44を、異方性エッチ
ングによりエッチバックして、図14(c)に示すよう
に、溝の側面を覆うサイドウオール44a,44bとし
てのみ残存させる。
Next, the thermal oxide film 44 is etched back by anisotropic etching to leave only the sidewalls 44a and 44b covering the side surfaces of the groove, as shown in FIG.

【0117】次に、前記多結晶シリコン膜43を、異方
性エッチングによりエッチバックして、図14(d)に
示すように、前記酸化膜42とサイドウオール44a,
44bの間隙にのみ残存させて、中間のサイドウオール
43a,43bを形成する。
Next, the polycrystalline silicon film 43 is etched back by anisotropic etching to form the oxide film 42 and the sidewalls 44a and 44a as shown in FIG.
The intermediate sidewalls 43a and 43b are formed while being left only in the gap 44b.

【0118】次に、前記酸化膜42を異方性エッチング
によりエッチバックして除去すると、溝の側面を覆う部
分のみ残存して、サイドウオール42a,42bを形成
する。また、前記サイドウオール43a,43bをマス
クとして、溝の底面において露出している前記熱酸化膜
41の面もエッチングされ、除去されるので、図14
(e)に示すように、前記島状領域13aが幅0.5μ
m程度の幅で露出する。
Next, when the oxide film 42 is etched back and removed by anisotropic etching, only the portion covering the side surface of the groove remains, and sidewalls 42a and 42b are formed. Further, using the sidewalls 43a and 43b as a mask, the surface of the thermal oxide film 41 exposed at the bottom of the groove is also etched and removed.
As shown in (e), the island region 13a has a width of 0.5 μm.
It is exposed with a width of about m.

【0119】そして、以降は、図2(c)〜図2(e)
及び図3に示す工程と同一の工程により、横型のバイポ
ーラトランジスタを製造する。
Thereafter, FIGS. 2 (c) to 2 (e)
A lateral bipolar transistor is manufactured by the same steps as those shown in FIG.

【0120】本実施の形態は、第1の実施の形態が有す
る効果に加えて、次のような効果も有する。
The present embodiment has the following effects in addition to the effects of the first embodiment.

【0121】すなわち、本実施の形態においては、溝の
側面を覆うサイドウオール21a,21bの上に、更
に、サイドウオール42a,42b、サイドウオール4
3a,43b、及び、サイドウオール44a,44bを
重ねるので、最内側のサイドウオール44a,44bは
垂直に近い状態となる。したがって、サイドウオールを
マスクとするイオン注入によりベース28を形成する時
に、イオンが注入される領域とマスクされる領域のコン
トラストが明瞭になるので、ベースプロファイルを急峻
に立ち上げることができる。これにより、幅が狭く不純
物濃度の高いベースを形成するこができ、トランジスタ
の超高速領域での性能を向上させることができる。
That is, in the present embodiment, the sidewalls 42a, 42b and the sidewalls 4a are further placed on the sidewalls 21a, 21b covering the side surfaces of the groove.
Since 3a, 43b and sidewalls 44a, 44b are overlapped, the innermost sidewalls 44a, 44b are nearly vertical. Therefore, when the base 28 is formed by ion implantation using the sidewall as a mask, the contrast between the region into which the ions are implanted and the region to be masked becomes clear, so that the base profile can be sharply raised. Thus, a base having a small width and a high impurity concentration can be formed, and the performance of the transistor in an ultra-high-speed region can be improved.

【0122】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能
であり、これらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
The present invention is not limited to the above embodiments, but various modifications are possible based on the spirit of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.

【0123】[0123]

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、各種電極を引き出す領域の単結晶領域との相互
作用をも含めた3次元的な幾何学構造体としての最適化
を行うことにより、高速性能の優れた半導体装置とその
製造方法を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, optimization of a region from which various electrodes are extracted to a three-dimensional geometric structure including interaction with a single crystal region is achieved. By doing so, a semiconductor device with excellent high-speed performance and a manufacturing method thereof can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程断面図(その1)である。
FIG. 1 is a sectional view (part 1) of a semiconductor device showing a first embodiment of the present invention in the manufacturing process.

【図2】本発明の第1の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程断面図(その2)である。
FIG. 2 is a sectional view (part 2) of a semiconductor device according to the first embodiment of the present invention, which illustrates a manufacturing step.

【図3】本発明の第1の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程で得られる断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view obtained in a manufacturing process of the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第4の実施の形態を示す半導体装置の
断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第5の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第6の実施の形態を示す半導体装置の
上面図である。
FIG. 7 is a top view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程断面図(その1)である。
FIG. 8 is a cross-sectional view (part 1) of a semiconductor device showing a seventh embodiment of the present invention in the manufacturing process.

【図9】本発明の第7の実施の形態を示す半導体装置の
製造工程断面図(その2)である。
FIG. 9 is a sectional view (part 2) of a semiconductor device illustrating a seventh embodiment of the present invention in the manufacturing process.

【図10】本発明の第7の実施の形態を示す半導体装置
(NPNトランジスタ)の断面図である。
FIG. 10 is a sectional view of a semiconductor device (NPN transistor) according to a seventh embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第7の実施の形態を示す半導体装置
(PNPトランジスタ)の断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a semiconductor device (PNP transistor) according to a seventh embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第7の実施の形態を示す半導体装置
(nMOSトランジスタ)の断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a semiconductor device (nMOS transistor) according to a seventh embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第7の実施の形態を示す半導体装置
(pMOSトランジスタ)の断面図である。
FIG. 13 is a sectional view of a semiconductor device (pMOS transistor) according to a seventh embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第8の実施の形態を示す半導体装置
の製造工程断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a semiconductor device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図15】従来の第1の半導体装置の断面図である。FIG. 15 is a sectional view of a first conventional semiconductor device.

【図16】従来の第2の半導体装置の断面図である。FIG. 16 is a sectional view of a second conventional semiconductor device.

【図17】従来の第3の半導体装置の構成図である。FIG. 17 is a configuration diagram of a third conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 シリコン基板 12,25,33,42 シリコン酸化膜 13 単結晶シリコン層(第1層) 13a,13n,13p 島状領域 13b 酸化膜 14 絶縁膜 14a 下層 14b 中間層 14c 上層 15 多結晶シリコン層 15a,15b,15c 島状の多結晶シリコン領域 16,18,20,32 シリコン窒化膜 17a,17b,41,44 熱酸化膜(第2層) 19,19n,19p 多結晶シリコン層 21a,21b,23a,23b,34a,34b,4
3a,43b,44a,44b サイドウオール 22 空隙 24,24p,24n ベース電極 26 金属配線 27 エミッタ 28 ベース 28a,28b ベースの端 29,29n,29p コレクタ 30 W(タングステン)シリサイド膜 31,43 多結晶シリコン膜 37n,37p ソース 38 ゲート 39n,39p ドレイン
Reference Signs List 11 silicon substrate 12, 25, 33, 42 silicon oxide film 13 single crystal silicon layer (first layer) 13a, 13n, 13p island region 13b oxide film 14 insulating film 14a lower layer 14b intermediate layer 14c upper layer 15 polycrystalline silicon layer 15a , 15b, 15c Island-shaped polycrystalline silicon regions 16, 18, 20, 32 Silicon nitride films 17a, 17b, 41, 44 Thermal oxide film (second layer) 19, 19n, 19p Polycrystalline silicon layers 21a, 21b, 23a , 23b, 34a, 34b, 4
3a, 43b, 44a, 44b Side wall 22 Air gap 24, 24p, 24n Base electrode 26 Metal wiring 27 Emitter 28 Base 28a, 28b Base end 29, 29n, 29p Collector 30 W (tungsten) silicide film 31, 43 Polycrystalline silicon Film 37n, 37p Source 38 Gate 39n, 39p Drain

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8228 27/082 (72)発明者 北口 裕久 東京都港区虎ノ門1丁目7番12号 沖電気 工業株式会社内 Fターム(参考) 5F003 AP05 AZ03 BA11 BA96 BB07 BC07 BC08 BE07 BE08 BF02 BH07 BH99 BN01 BP06 BP21 BP34 BP93 BS04 BS05 5F048 AC04 AC05 BA16 BB05 BC06 BF03 BF11 CA03 CA04 CA14 CA15 5F082 BA06 BA32 BC01 BC04 BC09 DA03 DA07 DA10 EA22 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/8228 27/082 (72) Inventor Hirohisa Kitaguchi 1-7-12 Toranomon, Minato-ku, Tokyo Oki Electric F term in Industrial Co., Ltd. (reference) EA22

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】(a)SOI基板と、(b)該SOI基板
上に積層され、エミッタ領域、ベース領域及びコレクタ
領域が形成された単結晶シリコンの島状領域を含む第1
層と、(c)該第1層上に積層され、前記エミッタ領域
に接触して電極として機能する多結晶シリコンの第1の
島状領域、及び、前記コレクタ領域に接触して電極とし
て機能する多結晶シリコンの第2の島状領域を含む第2
層と、(d)該第2層上に積層された第1の絶縁層と、
(e)該第1の絶縁層上に積層された第2の絶縁層と、
(f)内部に配線材料が充填され、前記第1及び第2の
絶縁層を貫通して前記第1及び第2の島状領域に到達す
る第1及び第2の孔と、(g)内壁に絶縁膜が形成さ
れ、前記第1の絶縁層と前記第2層の第1の島状領域を
貫通して前記第1層の島状領域に到達する溝と、(h)
該溝を充填し、一端部が前記ベース領域に接触し他端部
が前記第1の絶縁層上の一部に積層されているベース電
極と、(i)内部に配線材料が充填され、前記第2の絶
縁層を貫通して前記ベース電極に到達する第3の孔とを
有することを特徴とする半導体装置。
1. A first semiconductor device comprising: (a) an SOI substrate; and (b) a single crystal silicon island region formed on the SOI substrate and having an emitter region, a base region, and a collector region formed thereon.
And (c) a first island region of polycrystalline silicon, which is stacked on the first layer and functions as an electrode in contact with the emitter region, and functions as an electrode in contact with the collector region. A second region including a second island region of polycrystalline silicon;
A layer, (d) a first insulating layer laminated on the second layer,
(E) a second insulating layer laminated on the first insulating layer;
(F) first and second holes which are filled with a wiring material and penetrate the first and second insulating layers to reach the first and second island regions, and (g) an inner wall. An insulating film is formed on the first insulating layer, and a groove penetrating the first insulating region of the second layer and reaching the island region of the first layer; (h)
Filling the groove, a base electrode having one end in contact with the base region and the other end laminated on a part of the first insulating layer, and (i) an interior filled with a wiring material; A third hole penetrating a second insulating layer and reaching the base electrode.
【請求項2】(a)SOI基板上に、エミッタ領域、ベ
ース領域及びコレクタ領域が形成される単結晶シリコン
の島状領域を含む第1層を積層し、(b)前記第1層上
に、前記エミッタ領域に接触して電極として機能する多
結晶シリコンの第1の島状領域、及び、前記コレクタ領
域に接触して電極として機能する多結晶シリコンの第2
の島状領域を含む第2層を積層し、(c)前記第2層上
に第1の絶縁層を積層し、(d)前記第1の絶縁層と前
記第2層の第1の島状領域を貫通して前記第1層の島状
領域に到達する溝を形成し、(e)前記溝の内壁に絶縁
膜を形成し、(f)前記第1の島状領域から不純物を拡
散させて、隣接する前記第1層の島状領域中にエミッタ
領域を形成し、(g)前記第1の絶縁層及び前記溝の内
壁に絶縁膜をマスクとして不純物を注入して、前記第1
層の島状領域中に前記エミッタ領域に隣接するベース領
域を形成し、(h)前記内壁を有する溝内にベース電極
を充填し、(i)前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層を
積層し、(j)前記第1及び第2の絶縁層を貫通して前
記第1及び第2の島状領域に到達する第1及び第2の
孔、並びに、前記第2の絶縁層を貫通して前記ベース電
極に到達する第3の孔を形成し、(k)前記第1、第2
及び第3の孔に配線材料を充填することを特徴とする半
導体装置の製造方法。
2. A first layer including an island region of single crystal silicon on which an emitter region, a base region, and a collector region are formed is laminated on an SOI substrate, and A first island region of polycrystalline silicon that functions as an electrode in contact with the emitter region, and a second island region of polycrystalline silicon that functions as an electrode in contact with the collector region
(C) laminating a first insulating layer on the second layer, and (d) a first island of the first insulating layer and the second layer. Forming a groove that penetrates the island region to reach the island region of the first layer; (e) forming an insulating film on the inner wall of the groove; and (f) diffusing impurities from the first island region. Forming an emitter region in an adjacent island region of the first layer, and (g) implanting an impurity into the first insulating layer and the inner wall of the groove using an insulating film as a mask, thereby forming the first region.
Forming a base region in the island region of the layer adjacent to the emitter region, (h) filling a base electrode in the groove having the inner wall, and (i) forming a second insulating layer on the first insulating layer. (J) first and second holes penetrating the first and second insulating layers to reach the first and second island regions, and the second insulating layer Forming a third hole that penetrates through the first electrode and reaches the base electrode; and (k) forming the first and second holes.
And filling the third hole with a wiring material.
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