JP2002190530A - 半導体装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置及び半導体装置の製造方法

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JP2002190530A
JP2002190530A JP2000389254A JP2000389254A JP2002190530A JP 2002190530 A JP2002190530 A JP 2002190530A JP 2000389254 A JP2000389254 A JP 2000389254A JP 2000389254 A JP2000389254 A JP 2000389254A JP 2002190530 A JP2002190530 A JP 2002190530A
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JP
Japan
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layer
epitaxial growth
buried diffusion
diffusion layer
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English (en)
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Shigeki Onodera
繁樹 小野寺
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Mitsumi Electric Co Ltd
Original Assignee
Mitsumi Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦型NPNトランジスタと縦型PNPトラン
ジスタの両方において、エピタキシャル成長層を適切な
厚みに制御する。 【解決手段】 P型基板3上の縦型PNPトランジスタ
1bに対応する領域をエッチングして堀り込み部20を
設け、縦型PNPトランジスタ1bのN+型埋め込み拡
散層12を縦型NPNトランジスタ1aのN+型埋め込
み拡散層4より深い位置に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及び半
導体装置の製造方法に関し、特に縦型NPNトランジス
タと縦型PNPトランジスタが共存する半導体装置及び
その製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】縦型NPNトランジスタと縦型PNPト
ランジスタをアイソレーションで分離し、共存させた半
導体装置が知られている。このような半導体装置の断面
を図3に示す。図3に示す半導体装置31は、P+型ア
イソレーション層32により分離された縦型NPNトラ
ンジスタ31aと縦型PNPトランジスタ31bとを備
えている。
【0003】縦型NPNトランジスタ31aは、P型基
板33上に埋め込み拡散により形成されたN+型埋め込
み拡散層34と、N+型埋め込み拡散層34上にエピタ
キシャル成長により形成されたN型エピタキシャル成長
層35と、N型エピタキシャル成長層35上に形成され
たN+型コレクタ層36及びP型ベース層37と、P型
ベース層37上に形成されたN+型エミッタ層38と、
これらN+型コレクタ層36、P型ベース層37、N+
型エミッタ層38に電気的に接続されたコレクタ電極3
9、ベース電極40、エミッタ電極41等を備える。
【0004】一方、縦型PNPトランジスタ31bは、
P型基板33上に埋め込み拡散により形成されたN+型
埋め込み拡散層42と、N+型埋め込み拡散層42上に
形成されたP+型埋め込み拡散層43と、P+型埋め込
み拡散層43上にエピタキシャル成長により形成された
N型エピタキシャル成長層35と、N型エピタキシャル
成長層35に埋め込み形成されたP+型コレクタ層44
と、N型エピタキシャル成長層35に形成されたN+型
ベース層45及びP型エミッタ層46と、これらP+型
コレクタ層44、N+型ベース層45、P型エミッタ層
46に電気的に接続されたコレクタ電極47、ベース電
極48、エミッタ電極49等を備える。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】図3に示すトランジス
タ装置31において、縦型PNPトランジスタ31bの
P+型埋め込み拡散層43は、ボロンをドーパントとし
て使用している。このP+型埋め込み層43は、湧き上
がり速度が速いため、素子領域を確保するためには、こ
の湧き上がりを考慮した、厚いエピタキシャル成長層3
5を必要とする。一方、縦型NPNトランジスタ31a
は、湧き上がり速度の遅い埋め込み拡散層しか必要とし
ないため、薄いエピタキシャル成長層が適している。し
かしながら、エピタキシャル成長処理では、エピタキシ
ャル成長層35の厚みは均一になる。したがって、図3
に示す縦型PNPトランジスタ31bにおけるエピタキ
シャル成長層35の厚みT11を適切な厚みとすると、
NPNトランジスタ31aにおけるエピタキシャル成長
層35の厚みT12が厚くなりすぎるという問題があっ
た。
【0006】このように、縦型NPNトランジスタと縦
型PNPトランジスタを共存させた半導体装置では、素
子の特性の制御が困難であった。
【0007】本発明は、上述のような課題に鑑みてなさ
れたものであり、縦型NPNトランジスタと縦型PNP
トランジスタの両方において、エピタキシャル成長層を
適切な厚みに制御し、これにより素子特性の合わせ込み
における妥協項目を減ずることができる半導体装置及び
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る半導体装置は、P型基板と、上記P
型基板に埋め込み形成されたN+型埋め込み拡散層と、
上記N+型埋め込み拡散層上にエピタキシャル成長によ
り形成されたN型エピタキシャル成長層と、上記N型エ
ピタキシャル成長層上に形成されたN+型コレクタ層及
びP型ベース層と、上記P型ベース層上に形成されたN
+型エミッタ層とを備える縦型NPNトランジスタと、
P+型アイソレーションを介して、上記縦型NPNトラ
ンジスタから分離され、上記P型基板に埋め込み形成さ
れたN+型埋め込み拡散層と、上記N+型埋め込み層に
埋め込み形成されたP+型埋め込み拡散層と、上記P+
型埋め込み拡散層上にエピタキシャル成長により形成さ
れたN型エピタキシャル成長層と、上記N型エピタキシ
ャル成長層上に形成されたP+型コレクタ層、N+型ベ
ース層、及びP型エミッタ層を備える縦型PNPトラン
ジスタとを備え、上記縦型PNPトランジスタのN+型
埋め込み拡散層は、上記P型基板をエッチングすること
により、上記縦型NPNトランジスタのN+型埋め込み
拡散層より深い位置に形成されていることを特徴とす
る。
【0009】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、P型基板の一部をエッチングして、掘り込み部を形
成する工程と、上記P型基板の掘り込み部及びエッチン
グされていない部分にそれぞれN+型埋め込み拡散層を
形成する工程と、上記掘り込み部に形成されたN+型埋
め込み拡散層上にP+型埋め込み拡散層を形成する工程
と、上記P型基板に対するエピタキシャル成長により、
N型エピタキシャル成長層を形成する工程と、上記掘り
込み部によるN型エピタキシャル成長層の段差部を解消
する平坦化工程と、上記エッチングされていない部分に
形成されたN+型埋め込み拡散層上方に縦型NPNトラ
ンジスタを形成する工程と、上記掘り込み部上方に縦型
PNPトランジスタを形成する工程とを有する。
【0010】本発明に係る半導体装置及び半導体装置の
製造方法によれば、縦型NPNトランジスタと縦型PN
Pトランジスタの両素子において、適切な厚みを有する
エピタキシャル成長層が実現される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体装置及
び半導体装置の製造方法について、図面を参照して詳細
に説明する。
【0012】図1は、本発明の実施の形態として示す半
導体装置1の断面図である。半導体装置1は、P+型ア
イソレーション層2により分離された縦型NPNトラン
ジスタ1aと縦型PNPトランジスタ1bとを備えてい
る。
【0013】縦型NPNトランジスタ1aは、P型基板
3上に埋め込み拡散により形成されたN+型埋め込み拡
散層4と、N+型埋め込み拡散層4上にエピタキシャル
成長により形成されたN型エピタキシャル成長層5と、
N型エピタキシャル成長層5上に形成されたN+型コレ
クタ層6及びP型ベース層7と、P型ベース層7上に形
成されたN+型エミッタ層8と、これらN+型コレクタ
層6、P型ベース層7、N+型エミッタ層8に電気的に
接続されたコレクタ電極9、ベース電極10、エミッタ
電極11等を備える。
【0014】一方、縦型PNPトランジスタ1bは、P
型基板3上に埋め込み拡散により形成されたN+型埋め
込み拡散層12と、N+型埋め込み拡散層12上に形成
されたP+型埋め込み拡散層13と、P+型埋め込み拡
散層13上にエピタキシャル成長により形成されたN型
エピタキシャル成長層5と、N型エピタキシャル成長層
5に埋め込み形成されたP+型コレクタ層14と、N型
エピタキシャル成長層5に形成されたN+型ベース層1
5及びP型エミッタ層16と、これらP+型コレクタ層
14、N+型ベース層15、P型エミッタ層16に電気
的に接続されたコレクタ電極17、ベース電極18、エ
ミッタ電極19等を備える。
【0015】ここで、縦型PNPトランジスタ1bのN
+型埋め込み拡散層12は、P型基板3をエッチングす
ることにより形成された堀り込み部20に形成されてお
り、したがって、縦型NPNトランジスタ1aのN+型
埋め込み拡散層4より深い位置に形成されている。
【0016】このように、縦型PNPトランジスタ1b
に堀り込み部20を設けて、縦型PNPトランジスタ1
b側のN+埋め込み拡散層12を縦型NPNトランジス
タ1a側のN+埋め込み拡散層4より深い位置に形成す
ることにより、この半導体装置1では、縦型PNPトラ
ンジスタ1b側のエピタキシャル成長層5の厚みT1及
び縦型NPNトランジスタ1a側のエピタキシャル成長
層5の厚みT2の両方が最適な値とされている。
【0017】この半導体装置1の製造工程について、図
2を用いて詳細に説明する。
【0018】まず、図2(a)に示すように、P型シリ
コンウェハであるP型基板3上にフォトレジストによる
マスク21を設け、エッチングによりP型基板3の一部
を堀り込んで、堀り込み部20を形成する。
【0019】次に、図2(b)に示すように、P型基板
3表面に酸化膜22を形成し、フォトエッチング処理の
後、堀り込み部20及び堀り込み部20以外の所定の領
域にN+型不純物を拡散させて、N+型埋め込み拡散層
4、12を形成する。
【0020】次に、図2(c)に示すように再度、酸化
膜22上に酸化膜を形成し、フォトエッチング処理の
後、所定の領域にP+型不純物を埋め込み、さらに図2
(d)に示すように、酸化膜22を除去した後に、エピ
タキシャル成長処理を行い、エピタキシャル成長層5を
形成する。その際、上述したP+型不純物が拡散し、P
+埋め込み拡散層13を形成する。
【0021】次に、図2(e)に示すように、化学的研
磨又は機械的研磨、あるいはこれらを組み合わせた処理
を行ってエピタキシャル成長層5の表面を研磨し、これ
によりエピタキシャル成長層5の表面を平坦化する。
【0022】次に、図2(f)に示すように、平坦化さ
れたエピタキシャル成長層5上に再び酸化膜23を形成
し、フォトエッチング処理の後、所定の領域にP+型不
純物を拡散させる。この後、従来と同様のプロセスによ
り、図1に示すような縦型NPNトランジスタ1aと縦
型PNPトランジスタ1bを備える半導体装置1が完成
する。
【0023】以上のような工程を経て製造された半導体
装置1においては、上述の通り、縦型PNPトランジス
タ1b側のN+埋め込み拡散層12が縦型NPNトラン
ジスタ1a側のN+埋め込み拡散層4より堀り込み部2
0の深さに応じた深い位置に形成される。したがって、
この堀り込み部20の深さを適切に制御することによ
り、縦型PNPトランジスタ側のエピタキシャル成長層
5の厚みを自在に制御することが可能となる。
【0024】すなわち、この半導体装置1によれば、堀
り込み部20を所定の深さで形成した後、適切なエピタ
キシャル成長処理及び研磨処理を行うことにより、縦型
NPNトランジスタ1a及び縦型PNPトランジスタ1
bのいずれにおいても、所望の適切な厚みを有するエピ
タキシャル成長層5を実現することができる。このよう
に、素子毎に最適な厚みのエピタキシャル成長層5を実
現することにより、従来のような素子特性の合わせ込み
における妥協項目を減ずることができる。
【0025】なお、本発明は、上述の具体例に限定され
るものではない。上述の実施の形態においては、縦型N
PNトランジスタ及び縦型PNPトランジスタをそれぞ
れ1つ備える半導体装置について説明したが、基板上に
さらに多くのトランジスタ素子又はその他の素子を設け
てもよい。かかる半導体装置も本発明の範囲内にある。
【0026】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体装置
は、少なくとも縦型NPNトランジスタと縦型PNPト
ランジスタとを備え、縦型PNPトランジスタのN+型
埋め込み拡散層は、基板をエッチングすることにより、
縦型NPNトランジスタのN+型埋め込み拡散層より深
い位置に形成されているので、このエッチングの深さを
制御することにより、縦型NPNトランジスタ及び縦型
PNPトランジスタにおけるエピタキシャル成長層をそ
れぞれ適切な厚みで形成することができる。
【0027】また、本発明に係る半導体装置の製造方法
は、基板の一部をエッチングして、掘り込み部を形成
し、基板上の掘り込み部及びエッチングされていない部
分にそれぞれN+型埋め込み拡散層を形成し、エピタキ
シャル成長により、N型エピタキシャル成長層を形成
し、研磨処理による平坦化を行い、エッチングされてい
ない部分に形成されたN+型埋め込み拡散層上方に縦型
NPNトランジスタを形成し、掘り込み部上方に縦型P
NPトランジスタを形成するので、この堀り込み部の深
さを制御することにより、縦型NPNトランジスタ及び
縦型PNPトランジスタにおけるエピタキシャル成長層
をそれぞれ適切な厚みで形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用した半導体装置の断面図である。
【図2】本発明を適用した半導体装置の製造工程を説明
する図である。
【図3】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
1 半導体装置 2 P+型アイソレーション層 3 P型基板 4 N+型埋め込み拡散層 5 エピタキシャル成長層 6 N+型コレクタ層 7 P型ベース層 8 N+型エミッタ層 9 コレクタ電極 10 ベース電極 11 エミッタ電極 12 N+型埋め込み拡散層 13 P+型埋め込み拡散層 14 P+型コレクタ層 15 N+型ベース層 16 P型エミッタ層 17 コレクタ電極 18 ベース電極 19 エミッタ電極 20 堀り込み部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 P型基板と、上記P型基板に埋め込み形
    成されたN+型埋め込み拡散層と、上記N+型埋め込み
    拡散層上にエピタキシャル成長により形成されたN型エ
    ピタキシャル成長層と、上記N型エピタキシャル成長層
    上に形成されたN+型コレクタ層及びP型ベース層と、
    上記P型ベース層上に形成されたN+型エミッタ層とを
    備える縦型NPNトランジスタと、 P+型アイソレーションを介して、上記縦型NPNトラ
    ンジスタから分離され、上記P型基板に埋め込み形成さ
    れたN+型埋め込み拡散層と、上記N+型埋め込み拡散
    層に埋め込み形成されたP+型埋め込み拡散層と、上記
    P+型埋め込み拡散層上にエピタキシャル成長により形
    成されたN型エピタキシャル成長層と、上記N型エピタ
    キシャル成長層上に形成されたP+型コレクタ層、N+
    型ベース層、及びP型エミッタ層を備える縦型PNPト
    ランジスタとを備え、 上記縦型PNPトランジスタのN+型埋め込み層は、上
    記P型基板をエッチングすることにより、上記縦型NP
    NトランジスタのN+型埋め込み層より深い位置に形成
    されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 P型基板の一部をエッチングして、掘り
    込み部を形成する工程と、 上記P型基板の掘り込み部及びエッチングされていない
    部分にそれぞれN+型埋め込み拡散層を形成する工程
    と、 上記掘り込み部に形成されたN+型埋め込み拡散層上に
    P+型埋め込み拡散層を形成する工程と、 上記P型基板に対するエピタキシャル成長により、N型
    エピタキシャル成長層を形成する工程と、 上記掘り込み部によるN型エピタキシャル成長層の段差
    部を解消する平坦化工程と、 上記エッチングされていない部分に形成されたN+型埋
    め込み拡散層上方に縦型NPNトランジスタを形成する
    工程と、 上記掘り込み部上方に縦型PNPトランジスタを形成す
    る工程とを有する半導体装置の製造方法。
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