JP2539777B2 - 半導体素子の形成方法 - Google Patents
半導体素子の形成方法Info
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Classifications
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/74—Making of localized buried regions, e.g. buried collector layers, internal connections substrate contacts
- H01L21/743—Making of internal connections, substrate contacts
-
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- H01L21/76—Making of isolation regions between components
- H01L21/762—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
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- H01L21/76232—Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using trench refilling with dielectric materials of trenches having a shape other than rectangular or V-shape, e.g. rounded corners, oblique or rounded trench walls
-
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/732—Vertical transistors
- H01L29/7325—Vertical transistors having an emitter-base junction leaving at a main surface and a base-collector junction leaving at a peripheral surface of the body, e.g. mesa planar transistor
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、集積半導体素子の形成方法に係り、更に具
体的に云えば、溝により分離されたバイポーラ・トラン
ジスタの形成方法に係る。
体的に云えば、溝により分離されたバイポーラ・トラン
ジスタの形成方法に係る。
［従来技術］ 集積半導体回路に於ける、例えばトランジスタの如
き、素子を分離するための、ポリイミドの如き、絶縁材
で充填された溝は、他の知られている分離技術よりも著
しく改善された素子密度を与えることが知られている。
き、素子を分離するための、ポリイミドの如き、絶縁材
で充填された溝は、他の知られている分離技術よりも著
しく改善された素子密度を与えることが知られている。
アイビーエム・テクニカル・ディスクロージャ・ブリ
テン（IBM Technical Disclosure Bulletin）、第24
巻、第11A号、1982年４月、第5458頁乃至5459頁は、絶
縁材で充填された溝の側壁と境を接しているエミツタを
有するNPNトランジスタについて開示している。アイビ
ーエム・テクニカル・ディスクロージャ・ブリテン、第
23巻、第11号、1981年４月、第4917頁乃至第4919頁は二
酸化シリコン及び窒化シリコンで溝を充填することを示
しており、その窒化シリコンの部分は反応性イオン・エ
ツチング（RIE）技術によつて除去されている。アイビ
ーエム・テクニカル・ディスクロージャ・ブリテン、第
17巻、第10号、1975年３月、第2893頁乃至第2894頁は、
Ｖ字型の溝をポリイミドで充填することを開示してい
る。
テン（IBM Technical Disclosure Bulletin）、第24
巻、第11A号、1982年４月、第5458頁乃至5459頁は、絶
縁材で充填された溝の側壁と境を接しているエミツタを
有するNPNトランジスタについて開示している。アイビ
ーエム・テクニカル・ディスクロージャ・ブリテン、第
23巻、第11号、1981年４月、第4917頁乃至第4919頁は二
酸化シリコン及び窒化シリコンで溝を充填することを示
しており、その窒化シリコンの部分は反応性イオン・エ
ツチング（RIE）技術によつて除去されている。アイビ
ーエム・テクニカル・ディスクロージャ・ブリテン、第
17巻、第10号、1975年３月、第2893頁乃至第2894頁は、
Ｖ字型の溝をポリイミドで充填することを開示してい
る。
米国特許第3385729号明細書は、初めに二酸化シリコ
ン層で被覆され、次に窒化シリコン層で被覆された側壁
を有する分離溝について開示しており、米国特許第4242
156号明細書は、酸化物の破壊を防ぐために、側壁上の
二酸化シリコン層上に窒化シリコン層を形成することに
ついて開示している。
ン層で被覆され、次に窒化シリコン層で被覆された側壁
を有する分離溝について開示しており、米国特許第4242
156号明細書は、酸化物の破壊を防ぐために、側壁上の
二酸化シリコン層上に窒化シリコン層を形成することに
ついて開示している。
米国特許第4048649号明細書は、二酸化シリコン層で
破覆され、更にその上に窒化シリコン層が形成されてい
る、Ｖ字型の溝と境を接している、トランジスタのベー
スを示しており、米国特許第4174252号明細書は、側壁
上に於て、酸素をドープされた多結晶シリコンの層及び
該層上に形成された窒化シリコン層により保護されてお
り、エミツタの上面の中央部に接点開孔が形成されてい
る、トランジスタのエミツタについて開示している。
破覆され、更にその上に窒化シリコン層が形成されてい
る、Ｖ字型の溝と境を接している、トランジスタのベー
スを示しており、米国特許第4174252号明細書は、側壁
上に於て、酸素をドープされた多結晶シリコンの層及び
該層上に形成された窒化シリコン層により保護されてお
り、エミツタの上面の中央部に接点開孔が形成されてい
る、トランジスタのエミツタについて開示している。
米国特許第4110779号明細書は、二酸化シリコン領域
と境を接しており、エミツタ接点が該二酸化シリコン領
域と重なつている、トランジスタのエミツタを示してい
る。
と境を接しており、エミツタ接点が該二酸化シリコン領
域と重なつている、トランジスタのエミツタを示してい
る。
従来、動作速度及び集積度を向上させるために、絶縁
分離溝の側壁に延伸している浅いPN接合を有する小面積
のエミッタ構造がバイポーラ分野では提案されていた。
このような小面積のエミッタ構造に於いては、オーミッ
ク接点をエミッタ領域上に形成するとき、浅い小面積の
エミッタ領域及びベース領域間のPN接合の端部周辺にお
いて電気的な短絡が発生することが屡々起っていた。し
かも、エミッタ領域が小さくなるにつれて、エミッタ領
域に整合して接点開孔をマスク材に形成することは容易
ではない。
分離溝の側壁に延伸している浅いPN接合を有する小面積
のエミッタ構造がバイポーラ分野では提案されていた。
このような小面積のエミッタ構造に於いては、オーミッ
ク接点をエミッタ領域上に形成するとき、浅い小面積の
エミッタ領域及びベース領域間のPN接合の端部周辺にお
いて電気的な短絡が発生することが屡々起っていた。し
かも、エミッタ領域が小さくなるにつれて、エミッタ領
域に整合して接点開孔をマスク材に形成することは容易
ではない。
前述の従来技術は、絶縁分離溝の側壁に延伸している
浅いPN接合の小面積エミッタ構造上に、比較的大面積の
オーミック接点金属を電気的短絡を生ぜしめることなし
に付着する点については、何等の教示も示唆もしていな
い。
浅いPN接合の小面積エミッタ構造上に、比較的大面積の
オーミック接点金属を電気的短絡を生ぜしめることなし
に付着する点については、何等の教示も示唆もしていな
い。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の主な目的は、基板の表面近傍に配置されたPN
接合に於いて短絡を生じしめない電気接点を有する極め
て小さい半導体素子を半導体基板中に形成する半導体素
子の形成方法を提供することである。
接合に於いて短絡を生じしめない電気接点を有する極め
て小さい半導体素子を半導体基板中に形成する半導体素
子の形成方法を提供することである。
本発明の他の目的は、絶縁物充填の分離溝に延出して
いる浅いPN接合を有する小面積拡散領域上に自己整合し
て大面積の接点金属を付着して半導体素子を形成する方
法を提供することである。
いる浅いPN接合を有する小面積拡散領域上に自己整合し
て大面積の接点金属を付着して半導体素子を形成する方
法を提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明の方法によれば、一導電型の半導体層の表面上
に第１絶縁層を形成し、該絶縁層中に拡散用開孔を形成
し、該開孔を介して上記半導体層表面に反対導電型の不
純物を導入してPN接合により分離された拡散領域を半導
体層表面に形成し、上記開孔及び上記PN接合を通る実質
的に垂直な側壁を有する溝を異方性ドライエッチングに
より上記半導体層中に形成し、上記溝の側壁上に、上記
第１絶縁層上に及び上記拡散領域上の上記開孔内部に第
２絶縁層を形成し、該第２絶縁層上に第３絶縁層を形成
し、上記溝に絶縁物を充填し、該充填絶縁物の表面の少
なくとも一部を含む上記拡散用開孔を露出する比較的大
きい接点用開孔を介して上記半導体層表面を異方性ドラ
イエッチング雰囲気に曝して拡散用開孔内部に位置する
上記第２及び第３絶縁層の部分を除去し、上記接点開孔
を介して上記充填絶縁物を含む上記半導体層上にオーミ
ック接点金属を付着して拡散用開孔内に露出した拡散領
域上にオーミック接触する段階を含む半導体素子の形成
方法が提供される。
に第１絶縁層を形成し、該絶縁層中に拡散用開孔を形成
し、該開孔を介して上記半導体層表面に反対導電型の不
純物を導入してPN接合により分離された拡散領域を半導
体層表面に形成し、上記開孔及び上記PN接合を通る実質
的に垂直な側壁を有する溝を異方性ドライエッチングに
より上記半導体層中に形成し、上記溝の側壁上に、上記
第１絶縁層上に及び上記拡散領域上の上記開孔内部に第
２絶縁層を形成し、該第２絶縁層上に第３絶縁層を形成
し、上記溝に絶縁物を充填し、該充填絶縁物の表面の少
なくとも一部を含む上記拡散用開孔を露出する比較的大
きい接点用開孔を介して上記半導体層表面を異方性ドラ
イエッチング雰囲気に曝して拡散用開孔内部に位置する
上記第２及び第３絶縁層の部分を除去し、上記接点開孔
を介して上記充填絶縁物を含む上記半導体層上にオーミ
ック接点金属を付着して拡散用開孔内に露出した拡散領
域上にオーミック接触する段階を含む半導体素子の形成
方法が提供される。
この方法によれば、絶縁分離溝の側壁に延伸している
浅いPN接合の小面積の拡散領域上に自己整合してオーミ
ック接触を形成することができる。
浅いPN接合の小面積の拡散領域上に自己整合してオーミ
ック接触を形成することができる。
［実施例］ 第２図は、本発明の方法の一実施例に従つて溝により
分離されたトランジスタが形成される、初期の段階に於
ける構造体を示す断面図である。その構造体は、好まし
くはシリコンより成るＰ型半導体基板10、及び好ましく
は砒素を用いて任意の周知の方法により形成されたN+型
サブコレクタ拡散領域12を含む。上記基板10上に、周知
のN-型エピタキシヤル層14が成長され、該エピタキシヤ
ル層14の表面とサブコレクタ拡散領域12との間に、好ま
しくは燐を用いて、N+型導通領域16が形成される。Ｐ型
ベース領域18が、硼素の拡散又は注入を用いて、上記N+
型導通領域16から離隔して、上記エピタキシヤル層14の
表面に形成される。上記領域16及び18は、厚さ約3000Å
の二酸化シリコン層20がエピタキシヤル層14の表面上に
成長されそして適当な開孔が該層20中に形成された後に
形成され、それから再酸化が施される。ベース領域18上
に於ける酸化物の成長速度は、N+型導通領域16上に於け
る成長速度よりも遅いので、二酸化シリコン層20は、ベ
ース領域18上に厚さ約2000Åのより薄い部分20′を有し
ている。より薄い部分20′を含む二酸化シリコン層20上
に、略850Åの厚さを有する窒化シリコン層22が付着さ
れる。
分離されたトランジスタが形成される、初期の段階に於
ける構造体を示す断面図である。その構造体は、好まし
くはシリコンより成るＰ型半導体基板10、及び好ましく
は砒素を用いて任意の周知の方法により形成されたN+型
サブコレクタ拡散領域12を含む。上記基板10上に、周知
のN-型エピタキシヤル層14が成長され、該エピタキシヤ
ル層14の表面とサブコレクタ拡散領域12との間に、好ま
しくは燐を用いて、N+型導通領域16が形成される。Ｐ型
ベース領域18が、硼素の拡散又は注入を用いて、上記N+
型導通領域16から離隔して、上記エピタキシヤル層14の
表面に形成される。上記領域16及び18は、厚さ約3000Å
の二酸化シリコン層20がエピタキシヤル層14の表面上に
成長されそして適当な開孔が該層20中に形成された後に
形成され、それから再酸化が施される。ベース領域18上
に於ける酸化物の成長速度は、N+型導通領域16上に於け
る成長速度よりも遅いので、二酸化シリコン層20は、ベ
ース領域18上に厚さ約2000Åのより薄い部分20′を有し
ている。より薄い部分20′を含む二酸化シリコン層20上
に、略850Åの厚さを有する窒化シリコン層22が付着さ
れる。
第３図を参照して説明すると、周知のフォトレジスト
・マスク技術及びエッチング技術を用いて、窒化シリコ
ン層22を含む酸化シリコン層20の所定位置に小面積開孔
24及び26が穿設される。この開孔24及び26を拡散マスク
開口として使用して、表面から、浅いエミッタ接合形成
用の砒素不純物をＰ型ベース領域18内及びN+型導通領域
16内へ高濃度に拡散させることにより、小面積で浅い接
合を有するN+型エミッタ領域28及びN+型接点領域30が形
成される。次に、この拡散用開孔24及び26よりも狭小な
溝34及び36を、この開孔内部（転じてエミッタ領域28及
び接点領域30の内部）を貫通して穿設するための耐エッ
チング用の絶縁性マスク性をこの表面に形成する必要が
ある。そのため、厚さ6000Åの二酸化シリコン層32が、
窒化シリコン層22上並びに開孔24及び26中に熱分解によ
り付着される。
・マスク技術及びエッチング技術を用いて、窒化シリコ
ン層22を含む酸化シリコン層20の所定位置に小面積開孔
24及び26が穿設される。この開孔24及び26を拡散マスク
開口として使用して、表面から、浅いエミッタ接合形成
用の砒素不純物をＰ型ベース領域18内及びN+型導通領域
16内へ高濃度に拡散させることにより、小面積で浅い接
合を有するN+型エミッタ領域28及びN+型接点領域30が形
成される。次に、この拡散用開孔24及び26よりも狭小な
溝34及び36を、この開孔内部（転じてエミッタ領域28及
び接点領域30の内部）を貫通して穿設するための耐エッ
チング用の絶縁性マスク性をこの表面に形成する必要が
ある。そのため、厚さ6000Åの二酸化シリコン層32が、
窒化シリコン層22上並びに開孔24及び26中に熱分解によ
り付着される。
第４図に於て、適切にパターン化されたフオトレジス
ト・マスク（図示せず）及び周知のRIE技術を用いて、
エピタキシヤル層14及びN+型サブコレクタ領域12を経て
Ｐ型基板10中に延びる溝34及び36が形成される。厚さ60
00Åの二酸化シリコン層32、厚さ850Åの窒化シリコン
層22、並びに厚さ3000Å及び2000Åの二酸化シリコン層
20及び20′の各々をエツチングするために、四弗化炭素
ガス（CF4）を用いて、第１のRIE工程が行われる。それ
から、フオトレジストが除かれ、そしてエピタキシヤル
層14及びサブコレクタ領域12を経て基板10中に延びる、
深さ略4.5乃至5.0μｍの溝34及び36をエッチングするた
めに、炭素−塩素−弗素（C Cl2F2）及び酸素ガスを用
いて、エピタキシヤル層14の表面に垂直な方向に、第２
のRIE工程が行われる。この第２のエツチング工程中、
二酸化シリコン層32は、他の全ての領域を保護するマス
ク材料として用いられて、厚さが略1500Åに減少する。
ト・マスク（図示せず）及び周知のRIE技術を用いて、
エピタキシヤル層14及びN+型サブコレクタ領域12を経て
Ｐ型基板10中に延びる溝34及び36が形成される。厚さ60
00Åの二酸化シリコン層32、厚さ850Åの窒化シリコン
層22、並びに厚さ3000Å及び2000Åの二酸化シリコン層
20及び20′の各々をエツチングするために、四弗化炭素
ガス（CF4）を用いて、第１のRIE工程が行われる。それ
から、フオトレジストが除かれ、そしてエピタキシヤル
層14及びサブコレクタ領域12を経て基板10中に延びる、
深さ略4.5乃至5.0μｍの溝34及び36をエッチングするた
めに、炭素−塩素−弗素（C Cl2F2）及び酸素ガスを用
いて、エピタキシヤル層14の表面に垂直な方向に、第２
のRIE工程が行われる。この第２のエツチング工程中、
二酸化シリコン層32は、他の全ての領域を保護するマス
ク材料として用いられて、厚さが略1500Åに減少する。
溝34及び36を適切に清浄化した後、厚さ略250Åの薄
い二酸化シリコン層が、溝34及び36の側壁及び底面に成
長される。硼素イオンをエピタキシヤル層14の表面に垂
直に約7.5KeVのエネルギ及び５×1013/cm2の注入量で注
入することにより、溝34及び36の底面に各々チヤネル阻
止領域38及び40が形成される。P+型チヤネル阻止領域38
及び40が形成された後、厚さ1500Åの二酸化シリコン層
42が溝34及び36の側壁及び低壁上に並びにエピタキシャ
ル層14の表面上に熱分解により付着される。この付着し
た二酸化シリコン層40は、第４図及び第１図では、エピ
タキシャル層14の表面上（詳しく言えば、エミッタ領域
28の表面上の開孔24の内部及びベース領域の表面上の二
酸シリコン層20上）では符号32′で表わされている。厚
さ500Åの窒化シリコン層44が、溝34及び36内の二酸化
シリコン層42上及び二酸化シリコン層32′上に付着され
る。
い二酸化シリコン層が、溝34及び36の側壁及び底面に成
長される。硼素イオンをエピタキシヤル層14の表面に垂
直に約7.5KeVのエネルギ及び５×1013/cm2の注入量で注
入することにより、溝34及び36の底面に各々チヤネル阻
止領域38及び40が形成される。P+型チヤネル阻止領域38
及び40が形成された後、厚さ1500Åの二酸化シリコン層
42が溝34及び36の側壁及び低壁上に並びにエピタキシャ
ル層14の表面上に熱分解により付着される。この付着し
た二酸化シリコン層40は、第４図及び第１図では、エピ
タキシャル層14の表面上（詳しく言えば、エミッタ領域
28の表面上の開孔24の内部及びベース領域の表面上の二
酸シリコン層20上）では符号32′で表わされている。厚
さ500Åの窒化シリコン層44が、溝34及び36内の二酸化
シリコン層42上及び二酸化シリコン層32′上に付着され
る。
周知の回転被覆技術を用いて、溝34及び36が好ましく
はポリイミドである絶縁材46で充填され、熱的に硬化さ
れた後に、余分なポリイミド46が、周知のエツチング・
バツク技術により、少くとも窒化シリコン層44の表面迄
除かれる。
はポリイミドである絶縁材46で充填され、熱的に硬化さ
れた後に、余分なポリイミド46が、周知のエツチング・
バツク技術により、少くとも窒化シリコン層44の表面迄
除かれる。
第１図に於て、エミツタ領域28上及び導通領域16の接
点領域30上に開孔48及び50を限定するために、遮蔽マス
ク及びフオトレジスト層（図示せず）が用いられる。酸
素を用いて3000Åのポリイミド46にRIEを施し、四弗化
炭素を用いて500Åの窒化シリコン層44及び1000Åの二
酸化シリコン層32′にRIEを施すことにより、開孔48及
び50が形成される。好ましくは７対１の比率の緩衝され
た弗化水素酸による湿式エツチングを用いて、残りの厚
さの二酸化シリコン層32′が除かれる。又は、窒化シリ
コン或はシリコンを殆ど除去せずに、二酸化シリコンを
除去することができる、他の極めて選択的なエツチング
技術を用いることもできる。次に、フオトレジスト層
が、好ましくは加熱されたｎ−メチル・ピロリドンを用
いて剥離される。開孔48は、エミツタ領域28の上に形成
され、又溝34内の二酸化シリコン層42及び窒化シリコン
層44の端部並びにポリイミド46の上に形成されることに
留意されたい。開孔48内の窒化シリコン層44を除くため
にRIEが用いられるので、エミツタ領域28の上の窒化シ
リコンは全て除かれるが、溝34内に配置されている窒化
シリコン層44は殆ど又は全く除去されない。従つて、エ
ミツタ領域28の上に残されている二酸化シリコン層32′
を全て除去するために湿式エツチングが用いられた場合
でも、PN接合52を保護するように、窒化シリコン層44が
溝34内に残されていることが理解されよう。第１図から
明らかなように、エミッタ領域28及び溝充填材のポリイ
ミド46に跨がる大開口の接点用開孔大48を介して付着さ
れる比較的大面積のオーミック接点金属54は、小開口の
前期拡散用開孔24を介してエミッタ領域28の露出表面に
オーミック接触する。このように、浅いPN接合52を有す
る小面積のエミッタ領域28上に、該エミッタ領域に自己
整合して且つPN接合を短絡せずに、大面積の接点金属54
を付着することができる。第１図に示されているコレク
タ／導通領域接点金属56は、導通領域16の接点領域30に
接触して形成される。接点金属54及び56は、銅及びシリ
コンをドーピングされたアルミニウムより成ることがで
きる。
点領域30上に開孔48及び50を限定するために、遮蔽マス
ク及びフオトレジスト層（図示せず）が用いられる。酸
素を用いて3000Åのポリイミド46にRIEを施し、四弗化
炭素を用いて500Åの窒化シリコン層44及び1000Åの二
酸化シリコン層32′にRIEを施すことにより、開孔48及
び50が形成される。好ましくは７対１の比率の緩衝され
た弗化水素酸による湿式エツチングを用いて、残りの厚
さの二酸化シリコン層32′が除かれる。又は、窒化シリ
コン或はシリコンを殆ど除去せずに、二酸化シリコンを
除去することができる、他の極めて選択的なエツチング
技術を用いることもできる。次に、フオトレジスト層
が、好ましくは加熱されたｎ−メチル・ピロリドンを用
いて剥離される。開孔48は、エミツタ領域28の上に形成
され、又溝34内の二酸化シリコン層42及び窒化シリコン
層44の端部並びにポリイミド46の上に形成されることに
留意されたい。開孔48内の窒化シリコン層44を除くため
にRIEが用いられるので、エミツタ領域28の上の窒化シ
リコンは全て除かれるが、溝34内に配置されている窒化
シリコン層44は殆ど又は全く除去されない。従つて、エ
ミツタ領域28の上に残されている二酸化シリコン層32′
を全て除去するために湿式エツチングが用いられた場合
でも、PN接合52を保護するように、窒化シリコン層44が
溝34内に残されていることが理解されよう。第１図から
明らかなように、エミッタ領域28及び溝充填材のポリイ
ミド46に跨がる大開口の接点用開孔大48を介して付着さ
れる比較的大面積のオーミック接点金属54は、小開口の
前期拡散用開孔24を介してエミッタ領域28の露出表面に
オーミック接触する。このように、浅いPN接合52を有す
る小面積のエミッタ領域28上に、該エミッタ領域に自己
整合して且つPN接合を短絡せずに、大面積の接点金属54
を付着することができる。第１図に示されているコレク
タ／導通領域接点金属56は、導通領域16の接点領域30に
接触して形成される。接点金属54及び56は、銅及びシリ
コンをドーピングされたアルミニウムより成ることがで
きる。
ベース領域18の接点のための開孔58を限定するため
に、もう１つのマスク及びフオトレジスト層が用いられ
る。開孔58は、四弗化炭素ガスを用いて、厚さ500Åの
窒化シリコン層44、略3000Åの二酸化シリコン層32′、
850Åの窒化シリコン層22、及び約2000Åの二酸化シリ
コン層20′にRIEを施すことによつて形成される。それ
から、フオトレジスト層が加熱されたｎ−メチル・ピロ
リドンを用いて剥離される。開孔58内を適切に清浄化し
た後、この場合も好ましくは銅及びシリコンでドーピン
グされたアルミニウムより成る、ベース接点金属60がベ
ース領域18上に形成される。
に、もう１つのマスク及びフオトレジスト層が用いられ
る。開孔58は、四弗化炭素ガスを用いて、厚さ500Åの
窒化シリコン層44、略3000Åの二酸化シリコン層32′、
850Åの窒化シリコン層22、及び約2000Åの二酸化シリ
コン層20′にRIEを施すことによつて形成される。それ
から、フオトレジスト層が加熱されたｎ−メチル・ピロ
リドンを用いて剥離される。開孔58内を適切に清浄化し
た後、この場合も好ましくは銅及びシリコンでドーピン
グされたアルミニウムより成る、ベース接点金属60がベ
ース領域18上に形成される。
接点金属54、56及び60が形成された後、所望の第２レ
ベルの金属が付着されるように形成された開孔64の如き
適切な開孔を有する、ポリイミド層の如き適当な表面安
定化層を62を構造体上に付着することができる。
ベルの金属が付着されるように形成された開孔64の如き
適切な開孔を有する、ポリイミド層の如き適当な表面安
定化層を62を構造体上に付着することができる。
以上に於ては、本発明の方法をバイポーラ・トランジ
スタに関して述べたが、本発明の方法は、溝により分離
されており、その溝の側壁と境を接する浅いPN接合を有
している、例えば、ダイオード又はFETの如き、他の素
子を形成するためにも用いられることを理解されたい。
更に、本発明の方法の実施に於て、本明細書に開示され
たもの以外の材料及び導電型を用いることもできる。
スタに関して述べたが、本発明の方法は、溝により分離
されており、その溝の側壁と境を接する浅いPN接合を有
している、例えば、ダイオード又はFETの如き、他の素
子を形成するためにも用いられることを理解されたい。
更に、本発明の方法の実施に於て、本明細書に開示され
たもの以外の材料及び導電型を用いることもできる。
上述の如く、本発明の方法は、PN接合を形成している
エミツタ領域の如き半導体領域の１つと自己整合されて
いる接点金属に近接して配置されたPN接合を有する、極
めて小さい、信頼性を有する分離された素子を実現す
る。
エミツタ領域の如き半導体領域の１つと自己整合されて
いる接点金属に近接して配置されたPN接合を有する、極
めて小さい、信頼性を有する分離された素子を実現す
る。
又、本発明の方法は、接点開孔を除く半導体構造体の
全ての表面を安定化する、連続的な窒化シリコン層44を
設けて、イオンによる汚染からの保護を改善し、又溝の
側壁の絶縁を用いている本発明の実施態様によれば、二
酸シリコン層42を溝の側壁に熱分解法により付着する前
に、その側壁上に僅か250Åの厚さの高密度の二酸化シ
リコン層を熱成長させており、この高密度の二酸化シリ
コン成長層は、溝に接するベース領域から熱分解二酸化
シリコン層42へ硼素が移動して空乏化するのを防止す
る。この方法は、側壁に於て、コレクタ領域への電気的
漏洩を生じることなく、境を接するNPNトランジスタの
エミツタ領域の形成を可能にする。
全ての表面を安定化する、連続的な窒化シリコン層44を
設けて、イオンによる汚染からの保護を改善し、又溝の
側壁の絶縁を用いている本発明の実施態様によれば、二
酸シリコン層42を溝の側壁に熱分解法により付着する前
に、その側壁上に僅か250Åの厚さの高密度の二酸化シ
リコン層を熱成長させており、この高密度の二酸化シリ
コン成長層は、溝に接するベース領域から熱分解二酸化
シリコン層42へ硼素が移動して空乏化するのを防止す
る。この方法は、側壁に於て、コレクタ領域への電気的
漏洩を生じることなく、境を接するNPNトランジスタの
エミツタ領域の形成を可能にする。
［発明の効果］ 本発明の方法によれば、基板の表面の近傍に配置され
たPN接合に於て短絡を生ぜしめない電気接点を有する、
極めて小さい半導体素子を半導体基板中に形成するため
の改良された方法が得られる。
たPN接合に於て短絡を生ぜしめない電気接点を有する、
極めて小さい半導体素子を半導体基板中に形成するため
の改良された方法が得られる。
第１図乃至第４図は本発明の方法の一実施例に従つて溝
により分離されたバイポーラ・トランジスタが形成され
ている種々の段階に於ける構造体を示す断面図である。 10……半導体基板、12……サブコレクタ拡散領域、14…
…エピタキシヤル層、16……導通領域、18……ベース領
域、20、32、42……二酸化シリコン層、20′……二酸化
シリコン層20のより薄い部分、22、44……窒化シリコン
層、24、26、48、50、58、64……開孔、28……エミツタ
領域、30……導通領域16の接点領域、32′……組合され
た二酸化シリコン層（32＋42）、34、36……溝、38、40
……チヤネル阻止領域、46……絶縁材（ポリイミド）、
52……PN接合、54……エミツタ接点金属、56……コレク
タ／導通領域接点金属、60……ベース接点金属、62……
表面安定化層。
により分離されたバイポーラ・トランジスタが形成され
ている種々の段階に於ける構造体を示す断面図である。 10……半導体基板、12……サブコレクタ拡散領域、14…
…エピタキシヤル層、16……導通領域、18……ベース領
域、20、32、42……二酸化シリコン層、20′……二酸化
シリコン層20のより薄い部分、22、44……窒化シリコン
層、24、26、48、50、58、64……開孔、28……エミツタ
領域、30……導通領域16の接点領域、32′……組合され
た二酸化シリコン層（32＋42）、34、36……溝、38、40
……チヤネル阻止領域、46……絶縁材（ポリイミド）、
52……PN接合、54……エミツタ接点金属、56……コレク
タ／導通領域接点金属、60……ベース接点金属、62……
表面安定化層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フランシス・ジヨン・ソイチヤツク アメリカ合衆国バーモント州エセツク ス・ジヤンクシヨン、コルバート・スト リート17番地 (56)参考文献 特開 昭57−121248（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−55877（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−155738（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−32431（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】一導電型の半導体層の表面上の第１絶縁層
を形成し、 上記第１絶縁層中に開孔を形成し、 上記半導体層の表面の下にPN接合を設けるために、上記
拡散用開孔を経て上記半導体層の表面に上記一導電型と
は反対導電型の拡散領域を形成し、 上記拡散用開孔及び上記PN接合を通る実質的に垂直な側
壁を有する溝を異方性のドライエッチングにより上記半
導体層中に形成し、 上記溝の側壁上に、上記第１絶縁層上に、そして上記拡
散領域上の上記開孔内に第２絶縁層を形成し、 上記第２絶縁層の上に第３絶縁層を形成し、 上記溝に絶縁物を充填し、 上記充填絶縁物の表面の少なくとも一部を含む上記拡散
用開孔を露出する比較的大きい接点用開孔を介して上記
半導体層の表面を異方性ドライエッチング雰囲気に曝ら
し、拡散用開孔内部に位置する上記第２及び第３絶縁層
の部分を除去し、 上記接点用開孔を介して上記充填絶縁物を含む上記半導
体層上にオーミック接点金属を付着し、上記拡散用開孔
内部に露出した上記拡散領域の表面にオーミック接触を
形成する、 段階から成り、浅いPN接合を有する小面積の拡散領域上
に自己整合してオーミック接触を形成することを特徴と
する半導体素子の形成方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/539,193 US4519128A (en) | 1983-10-05 | 1983-10-05 | Method of making a trench isolated device |
| US539193 | 1983-10-05 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6080276A JPS6080276A (ja) | 1985-05-08 |
| JP2539777B2 true JP2539777B2 (ja) | 1996-10-02 |
Family
ID=24150194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59122160A Expired - Lifetime JP2539777B2 (ja) | 1983-10-05 | 1984-06-15 | 半導体素子の形成方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4519128A (ja) |
| EP (1) | EP0139165B1 (ja) |
| JP (1) | JP2539777B2 (ja) |
| DE (1) | DE3482681D1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| FR2571544B1 (fr) * | 1984-10-05 | 1987-07-31 | Haond Michel | Procede de fabrication d'ilots de silicium monocristallin isoles electriquement les uns des autres |
| US4571819A (en) * | 1984-11-01 | 1986-02-25 | Ncr Corporation | Method for forming trench isolation structures |
| US4656497A (en) * | 1984-11-01 | 1987-04-07 | Ncr Corporation | Trench isolation structures |
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