JP2611450B2 - Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor integrated circuit and manufacturing method thereof

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JP2611450B2
JP2611450B2 JP1226073A JP22607389A JP2611450B2 JP 2611450 B2 JP2611450 B2 JP 2611450B2 JP 1226073 A JP1226073 A JP 1226073A JP 22607389 A JP22607389 A JP 22607389A JP 2611450 B2 JP2611450 B2 JP 2611450B2
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体集積回路及びその製造方法に関し、特
にバイポーラトランジスタとCMOSトランジスタとを同一
基板上に形成するBi−CMOSトランジスタの埋込層の構造
及び形成方法に関する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a buried layer of a Bi-CMOS transistor in which a bipolar transistor and a CMOS transistor are formed on the same substrate. And a forming method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のP+型埋込層とN+型埋込層をセルフアラインに形
成した場合のBi−CMOSトランジスタの縦断面図を第5図
に示す。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view of a Bi-CMOS transistor in which a conventional P + type buried layer and an N + type buried layer are formed in a self-aligned manner.

P型シリコン基板1とN型エピタキシャル層5の間に
N+型埋込層3とP+型埋込層4がセルフアラインに形成さ
れており互いに接した構造となっている。P+型埋込層3
の存在するエピタキシャル層の一部の領域に、Pチャネ
ルMOSトランジスタが形成されるNウェル領域7が設け
られ、P+型埋込層4の存在するエピタキシャル層の一部
の領域にバイポーラトランジスタの絶縁分離領域及びN
チャネルMOSトランジスタが形成されるPウェル領域6
が設けられている。またP+型埋込層3の存在するエピタ
キシャル層の他の一部の領域には、NPNバイポーラトラ
ンジスタが形成される。そしてフィールド絶縁層8、ゲ
ート酸化膜9、NチャネルMOSトランジスタのゲート電
極10、PチャネルMOSトランジスタのゲート電極11、N
チャネルソース・ドレイン領域13、Pチャネルソース・
ドレイン領域14が設けられ、それぞれNチャネルMOSト
ランジスタ及びPチャネルMOSトランジスタが形成され
ている。更にN+コレクタ電極引き出し領域12、外部ベー
ス領域15、ベース領域16、エミッタ領域17が形成され、
N型エピタキシャル領域5とともにNPNトランジスタが
形成されている。NPNトランジスタのまわりのP+型埋込
層4及びPウェル領域6はバイポーラトランジスタ間の
絶縁分離の役目をはたしている。
Between the P-type silicon substrate 1 and the N-type epitaxial layer 5
The N + type buried layer 3 and the P + type buried layer 4 are formed in a self-aligned manner and have a structure in contact with each other. P + type buried layer 3
N-well region 7 in which a P-channel MOS transistor is formed is provided in a part of the epitaxial layer where P + type buried layer 4 exists. Isolation region and N
P well region 6 where channel MOS transistor is formed
Is provided. An NPN bipolar transistor is formed in another part of the epitaxial layer where the P + type buried layer 3 exists. The field insulating layer 8, the gate oxide film 9, the gate electrode 10 of the N-channel MOS transistor, the gate electrode 11 of the P-channel MOS transistor, and N
Channel source / drain region 13, P-channel source
A drain region 14 is provided, and an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor are formed respectively. Further, an N + collector electrode lead-out region 12, an external base region 15, a base region 16, and an emitter region 17 are formed.
An NPN transistor is formed together with the N-type epitaxial region 5. The P + -type buried layer 4 and the P-well region 6 around the NPN transistor serve to provide isolation between the bipolar transistors.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述した従来のP+型とN+型の埋込層が接した構造をも
つBi−CMOSトランジスタでは、P+型埋込層とN+型埋込層
を1回のフォトリソグラフィ工程(以下PR工程という)
で形成することができるという利点がある。以下第6図
を用いて説明する。
In Bi-CMOS transistor having a buried layer of a conventional P + -type and N + -type described above is in contact structures, the P + type buried layer and the N + -type buried layer one photolithography process (hereinafter PR Process)
There is an advantage that it can be formed with. This will be described below with reference to FIG.

まず、第6図(A)に示すように、P型シリコン基板
1上に熱酸化膜101を300〜1000Å形成しその上にシリコ
ン窒化膜102を1000〜3000Å成長させる。
First, as shown in FIG. 6 (A), a thermal oxide film 101 is formed on a P-type silicon substrate 1 in a thickness of 300 to 1000 °, and a silicon nitride film 102 is grown thereon in a thickness of 1000 to 3000 °.

次に第6図(B)に示すように、PR工程を経てシリコ
ン窒化膜102の一部を異方性エッチングする。このとき
熱酸化膜101はエッチングのストッパーとなる。次に残
ったシリコン窒化膜102をマスクとしてN型の不純物、
例えばヒ素をエネルギー40〜80KeVドーズ量1013〜5×1
04cm-2の条件でイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 6B, a part of the silicon nitride film 102 is anisotropically etched through a PR process. At this time, the thermal oxide film 101 serves as an etching stopper. Next, using the remaining silicon nitride film 102 as a mask,
For example, arsenic energy 40~80KeV dose 10 13 to 5 × 1
Ion implantation is performed under the condition of 0 4 cm -2 .

次に第6図(C)に示すように、熱酸化を行い酸化膜
105を4000〜10000Å形成し、その後シリコン窒化膜102
及び熱酸化膜101をエッチングして取り除く。その後酸
化膜105をマスクとしてP型の不純物、たとえばボロン
をエネルギー30〜80keV、ドーズ量1×1013〜5×1014c
m-2の条件でイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 6 (C), thermal oxidation is performed to form an oxide film.
105 is formed in a thickness of 4000 to 10000Å, and then a silicon nitride film 102 is formed.
Then, the thermal oxide film 101 is removed by etching. Thereafter, using the oxide film 105 as a mask, a P-type impurity, for example, boron is supplied with an energy of 30 to 80 keV and a dose of 1 × 10 13 to 5 × 10 14 c.
Ion implantation is performed under the condition of m- 2 .

次に第6図(D)に示すように酸化膜105をエッチン
グして取り除く。
Next, as shown in FIG. 6D, the oxide film 105 is removed by etching.

次に第6図(E)に示すように、エピタキシャル成長
してエピタキシャル層5を形成することによりN+型埋込
層3と及びP+型埋込層4が形成される。
Next, as shown in FIG. 6E, an N + type buried layer 3 and a P + type buried layer 4 are formed by epitaxial growth to form an epitaxial layer 5.

しかしながら、上述した従来の埋込層を有するBi−CM
OSトランジスタではN+型埋込層3とP+型埋込層4が接し
ているため、その間の耐圧が低くなってしまうという欠
点がある。またバイポーラトランジスタのコレクタ・基
板間の側面容量は、N+型埋込層3とP+型埋込層4の空乏
層が広がりにくいため、大きくなってしまうという欠点
がある。一方、高速化するためのコレクタ抵抗低減のた
め、N+型埋込層の濃度を高くする必要がある。またラッ
チアップに強くするためにN+型埋込層及びP+型埋込層の
濃度を高くする必要がある。そのときP+型埋込層とN+
埋込層が従来の構造の様に直接接している場合、たとえ
ばP+型埋込層の濃度が1×1018cm-3程度、N+型埋込層の
濃度が5×1019cm-3程度になると埋込層間の耐圧は4〜
5Vと極めて小さくなり、微細化がさまたげられるととも
に、バイポーラトランジスタのコレクタ・基板間の側面
容量が大きくなり高速化のさまたげとなる。
However, Bi-CM having the above-described conventional buried layer
In the OS transistor, since the N + -type buried layer 3 and the P + -type buried layer 4 are in contact with each other, there is a disadvantage that the breakdown voltage therebetween is reduced. In addition, the lateral capacitance between the collector and the substrate of the bipolar transistor has a disadvantage that the depletion layer of the N + -type buried layer 3 and the P + -type buried layer 4 does not easily spread, and thus increases. On the other hand, it is necessary to increase the concentration of the N + type buried layer in order to reduce the collector resistance for speeding up. In addition, it is necessary to increase the concentration of the N + -type buried layer and the P + -type buried layer in order to enhance the latch-up. Then P + -type buried layer and the N + -type if buried layer is in contact as in the conventional structure directly, for example, the concentration of the P + -type buried layer about 1 × 10 18 cm -3, N + -type When the concentration of the buried layer becomes about 5 × 10 19 cm −3 , the breakdown voltage between the buried layers becomes 4 to
The voltage becomes extremely small at 5 V, which prevents the miniaturization, and also increases the lateral capacitance between the collector and the substrate of the bipolar transistor, thereby preventing a high speed operation.

また第6図(B)及び(C)に示したように、高濃度
の不純物たとえばヒ素を70keV、1×1016cm2の条件でイ
オン注入した領域を熱酸化した場合、酸化膜105とシリ
コン窒化膜の境界A部にストレスがかかり欠陥を生じや
すく、P+型埋込層とN+型埋込層間のリークが問題とな
る。またエピタキシャル層の成長時にも欠陥が悪影響を
及ぼす。
As shown in FIGS. 6B and 6C, when a region in which a high concentration impurity such as arsenic is ion-implanted under the conditions of 70 keV and 1 × 10 16 cm 2 is thermally oxidized, the oxide film 105 and the silicon Stress is applied to the boundary A of the nitride film and defects are likely to occur, causing a problem of leakage between the P + type buried layer and the N + type buried layer. Defects also adversely affect the growth of the epitaxial layer.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

第1の発明の半導体集積回路は、第1導電型の半導体
基板上に形成され所定の導電型の不純物分布がほぼ均一
な半導体層と、この半導体層内に設けられたバイポーラ
トランジスタ領域及び第1導電チャネル型MOSトランジ
スタ領域の下部の前記半導体基板に形成された濃度の高
い第2導電型の第1の埋込層と、バイポーラトランジス
タの絶縁分離領域及び第2導電チャネル型MOSトランジ
スタ領域の下部の前記半導体基板に形成された濃度の高
い第1導電型の第2の埋込層とを有する半導体集積回路
において、前記第1及び第2の埋込層間の前記半導体基
板に濃度の低い第2導電型の第3の埋込層を設けたこと
を特徴とするものである。
A semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention provides a semiconductor layer formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type and having a substantially uniform impurity distribution of a predetermined conductivity type, a bipolar transistor region provided in the semiconductor layer, and a first transistor. A first buried layer of a second conductivity type having a high concentration formed on the semiconductor substrate below the conductive channel type MOS transistor region; and an insulating isolation region of the bipolar transistor and a lower portion of the second conductive channel type MOS transistor region. In a semiconductor integrated circuit having a high-concentration first conductivity-type second buried layer formed in the semiconductor substrate, a low-concentration second conductive layer is provided in the semiconductor substrate between the first and second buried layers. A third buried layer of a mold is provided.

第2の発明の半導体集積回路の製造方法は、第1導電
型の半導体基板上に耐酸化性の絶縁膜を形成する工程
と、この絶縁膜を選択的に除去したのち第2導電型の不
純物を導入し絶縁膜が除去された前記半導体基板に濃度
の低い第2導電型埋込層を形成する工程と、前記絶縁膜
の側面に多結晶シリコン膜からなるサイドウォールを形
成したのち第2導電型の不純物を導入しサイドウォール
の下部を除く前記第2導電型埋込層に濃度の高い第2導
電型の第1の埋込層を形成する工程と、前記サイドウォ
ールを除去したのち前記絶縁膜をマスクとし前記第2導
電型埋込層及び前記第1の埋込層上に酸化膜を形成する
工程と、マスクとした前記絶縁膜を除去したのち前記酸
化膜をマスクとし第1導電型の不純物を導入して前記半
導体基板に濃度の高い第1導電型の第2の埋込層を形成
する工程と、マスクとした前記酸化膜を除去したのち全
面に所定の導電型の半導体層を形成する工程とを含むこ
とを特徴とするものである。
According to a second aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit, comprising the steps of: forming an oxidation-resistant insulating film on a semiconductor substrate of a first conductivity type; Forming a low-concentration second conductivity type buried layer on the semiconductor substrate from which the insulating film has been removed, and forming a sidewall made of a polycrystalline silicon film on a side surface of the insulating film, and then forming a second conductive buried layer. Forming a first buried layer of the second conductivity type having a high concentration in the buried layer of the second conductivity type excluding the lower portion of the sidewall by introducing a type impurity, and removing the sidewall and removing the insulating layer after removing the sidewall. Forming an oxide film on the buried layer of the second conductivity type and the first buried layer using a film as a mask, removing the insulating film used as a mask, and removing the first conductivity type using the oxide film as a mask; Of high concentration in the semiconductor substrate by introducing impurities of Forming a second buried layer of one conductivity type; and forming a semiconductor layer of a predetermined conductivity type over the entire surface after removing the oxide film used as a mask. .

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明について図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図は本発明の第1の実施例の断面図である。 FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention.

第1図においてP型シリコン基板1とその上に形成さ
れたN型エピタキシャル領域5との間には、N+型埋込層
3とP+型埋込層4がシリコン基板1に形成されており、
更にその境界領域にはN+型埋込層3よりも不純物濃度の
低いN-型埋込層2がシリコン基板1に形成されている。
N+型埋込層3の存在するエピタキシャル層の一部の領域
にはPチャネルMOSトランジスタが形成されるNウェル
領域7が設けられており、またN+型埋込層3の存在する
エピタキシャル層の他の一部の領域にはバイポーラトラ
ンジスタが形成される。P+型埋込層4の存在するエピタ
キシャル層の一部の領域にはバイポーラトランジスタの
絶縁分離領域及びNチャネルMOSトランジスタが形成さ
れるPウェル領域6が設けられている。そして、これら
エピキシャル層上には、フィールド絶縁層8、ゲート酸
化膜9、NチャネルMOSトランジスタのゲート電極10,P
チャネルMOSトランジスタのゲート電極11,Nチャネルソ
ース・ドレイン領域13,Pチャネルソース・ドレイン領域
14が設けられ、NチャネルMOSトランジスタ及びPチャ
ネルMOSトランジスタが形成されている。更にN+コレク
タ電極引き出し領域12,P+型外部ベース領域15,P型ベー
ス領域16,N+エミッタ領域17が形成され、N型エピタキ
シャル領域5とともにNPNトランジスタが形成されてい
る。NPNトランジスタのまわりのP+型埋込層4及びPウ
ェル領域6は、バイポーラトランジスタ間の絶縁分離の
役目をはたしている。
In FIG. 1, an N + -type buried layer 3 and a P + -type buried layer 4 are formed on a silicon substrate 1 between a P-type silicon substrate 1 and an N-type epitaxial region 5 formed thereon. Yes,
Further, an N -type buried layer 2 having a lower impurity concentration than that of the N + -type buried layer 3 is formed in the silicon substrate 1 in the boundary region.
N + type in the partial region of the buried layer 3 existing epitaxial layer is provided with the N-well region 7 where the P-channel MOS transistor is formed, also exists the epitaxial layer of N + -type buried layer 3 A bipolar transistor is formed in another part of the region. In a part of the epitaxial layer where the P + -type buried layer 4 exists, an insulating isolation region of a bipolar transistor and a P well region 6 in which an N-channel MOS transistor is formed are provided. A field insulating layer 8, a gate oxide film 9, a gate electrode 10 of an N-channel MOS transistor,
Gate electrode 11, N-channel source / drain region 13, P-channel source / drain region of channel MOS transistor
14, an N-channel MOS transistor and a P-channel MOS transistor are formed. Further, an N + collector electrode lead-out region 12, a P + -type external base region 15, a P-type base region 16, and an N + emitter region 17 are formed, and an NPN transistor is formed together with the N-type epitaxial region 5. The P + -type buried layer 4 and the P-well region 6 around the NPN transistor serve to provide isolation between the bipolar transistors.

このように構成された第1の実施例においては、N+
埋込層3とP+型埋込層4の間にN-型埋込層2が存在する
ため、N+型埋込層3とP+型埋込層4の間のシリコン基板
1にかかる電界を緩和し、埋込層間の耐圧の上昇をもた
らす。またN-型埋込層2に空乏層が広がりやすくなるた
め、バイポーラトランジスタのコレクタ・基板間の側面
容量を小さくすることができる。
In the first embodiment thus configured, since the N -type buried layer 2 exists between the N + -type buried layer 3 and the P + -type buried layer 4, the N + -type buried layer The electric field applied to the silicon substrate 1 between the buried layer 3 and the P + type buried layer 4 is reduced, and the breakdown voltage between the buried layers is increased. Further, since the depletion layer easily spreads in N type buried layer 2, the lateral capacitance between the collector and the substrate of the bipolar transistor can be reduced.

次に本第1の実施例の特徴である埋込層の形成方法を
第2の実施例として第2図を用いて説明する。
Next, a method of forming a buried layer, which is a feature of the first embodiment, will be described as a second embodiment with reference to FIG.

まず第2図(A)に示すように、P型シリコン基板1
上に熱酸化膜101を300〜1500Å形成し、その上にシリコ
ン窒化膜102を1000〜4000Å成長させる。
First, as shown in FIG. 2 (A), a P-type silicon substrate 1
A thermal oxide film 101 is formed thereon in a thickness of 300 to 1500 .ANG., And a silicon nitride film 102 is grown thereon in a thickness of 1000 to 4000.

次に第2図(B)に示すように、PR工程を経てパター
ニングし、シリコン窒化膜102の一部を異方性エッチン
グする。このとき熱酸化膜101はエッチングのストッパ
ーとなる。次に残ったシリコン窒化膜102及びその下の
熱酸化膜101をマスクとしてN型の不純物、例えばリン
をエネルギー30〜50keV、ドーズ量1×1013〜1×1014c
m-2の条件でイオン注入しN-型埋込層2を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, patterning is performed through a PR process, and a part of the silicon nitride film 102 is anisotropically etched. At this time, the thermal oxide film 101 serves as an etching stopper. Next, using the remaining silicon nitride film 102 and the underlying thermal oxide film 101 as a mask, an N-type impurity such as phosphorus is used at an energy of 30 to 50 keV and a dose of 1 × 10 13 to 1 × 10 14 c.
Ions are implanted under the condition of m −2 to form an N type buried layer 2.

次に第2図(C)に示すように、多結晶シリコン膜10
3を2000〜4000Åの厚さに成長する。
Next, as shown in FIG.
3 grows to a thickness of 2000-4000 mm.

次に第2図(D)に示すように、多結晶シリコン膜を
エッチングしてシリコン窒化膜102の側壁にサイドウォ
ール104を形成する。このとき熱酸化膜101はエッチバッ
クのストッパーとなりP型シリコン基板1にダメージを
あたえることはない。次でシリコン窒化膜102及びサイ
ドウォール104をマスクとしてN型の不純物、たとえば
ヒ素をエネルギー40〜80keV、ドーズ量1×1015〜1×1
016cm-2の条件でイオン注入しN+型埋込層3を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2D, the polycrystalline silicon film is etched to form a sidewall 104 on the side wall of the silicon nitride film 102. At this time, the thermal oxide film 101 serves as an etch-back stopper and does not damage the P-type silicon substrate 1. Next, using the silicon nitride film 102 and the sidewalls 104 as a mask, an N-type impurity such as arsenic is used at an energy of 40 to 80 keV and a dose of 1 × 10 15 to 1 × 1.
Ion implantation is performed under the condition of 0 16 cm −2 to form an N + type buried layer 3.

次に第2図(E)に示すように、多結晶シリコンで形
成したサイドウォール104をエッチングで取り除く。
Next, as shown in FIG. 2E, the side wall 104 formed of polycrystalline silicon is removed by etching.

次に第2図(F)に示すように、熱酸化を行い酸化膜
105を4000〜10000Å形成し、その後シリコン窒化膜102
及び熱酸化膜101をエッチングして取り除く。その後酸
化膜105をマスクとしてP型の不純物、たとえばボロン
をエネルギー30〜80keV、ドーズ量1×1013〜5×1014c
m-2の条件でイオン注入しP+型埋込層4を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (F), thermal oxidation is performed to form an oxide film.
105 is formed in a thickness of 4000 to 10000Å, and then a silicon nitride film 102 is formed.
Then, the thermal oxide film 101 is removed by etching. Thereafter, using the oxide film 105 as a mask, a P-type impurity, for example, boron is supplied with an energy of 30 to 80 keV and a dose of 1 × 10 13 to 5 × 10 14 c.
Ion implantation is performed under the condition of m −2 to form a P + type buried layer 4.

次に第2図(G)に示すように、酸化膜105をエッチ
ングして取り除き、次で第2図(H)に示すように、エ
ピタキシャル成長してN型エピタキシャル層5を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 2 (G), the oxide film 105 is removed by etching, and then, as shown in FIG. 2 (H), the N type epitaxial layer 5 is formed by epitaxial growth.

以上の方法によりN+型埋込層3及びP+型埋込層4及び
その間にはさまれた不純物濃度の低いN-型埋込層2をそ
れぞれセルファラインに形成することができる。
By the above method, the N + -type buried layer 3 and the P + -type buried layer 4 and the N -type buried layer 2 having a low impurity concentration sandwiched therebetween can be formed in the self-alignment.

このようにして製造された第2の実施例によれば、P+
型埋込層とN+型埋込層間の耐圧を10〜15Vと従来のもの
より2〜3倍に高くすることができる。
According to the second embodiment thus manufactured, P +
The withstand voltage between the buried layer and the N + -type buried layer can be increased to 10 to 15 V, which is two to three times higher than that of the conventional one.

また第2図(B)〜(F)に示したように、酸化膜10
5を形成するときにシリコン窒化膜との境界部分には従
来例よりも低エネルギーで低濃度のイオン注入がされて
いるため、従来例に比較してストレスによる欠陥が生じ
にくく、P+型埋込層とN+型埋込層間のリークを起りにく
くできる。従ってトランジスタ歩留りを向上させること
ができる。
As shown in FIGS. 2B to 2F, the oxide film 10
Because it is a low concentration of ion implantation at lower energy than the conventional example is the boundary between the silicon nitride film when forming a 5, defects due to stress hardly occurs as compared with the conventional example, P + -type buried Leakage between the embedded layer and the N + type buried layer can be suppressed. Therefore, the transistor yield can be improved.

第3図は本発明の第3の実施例の断面図である。 FIG. 3 is a sectional view of a third embodiment of the present invention.

第3図においてP型シリコン基板1とその上に形成さ
れたN型エピタキシャル領域5との間におけるPチャネ
ルMOSトランジスタ領域及びバイポーラトランジスタ領
域の下には、N+型埋込層3が、そしてNチャネルMOSト
ランジスタ領域及びバイポーラトランジスタの絶縁領域
の下には、P+型埋込層4とN-型埋込層2Aが存在してい
る。N-型埋込層2AはP+型埋込層4とN+型埋込層3の間及
びP+型埋込層4の下部に延在して形成されており、P+
埋込層4をP型シリコン基板1から電気的に分離してい
る。また、P+型埋込層4、N-型埋込層2A、N+型埋込層3
は、それぞれセルファラインで形成された構造となって
いる。
In FIG. 3, below the P-channel MOS transistor region and the bipolar transistor region between the P-type silicon substrate 1 and the N-type epitaxial region 5 formed thereon, an N + type buried layer 3 is formed. A P + -type buried layer 4 and an N -- type buried layer 2A exist below the channel MOS transistor region and the bipolar transistor insulating region. N - type buried layer 2A is formed to extend in the lower portion of the P + -type buried layer 4 and the N + -type between the buried layer 3 and the P + -type buried layer 4, the P + -type buried Layer 4 is electrically separated from P-type silicon substrate 1. Also, a P + type buried layer 4, an N type buried layer 2 A, an N + type buried layer 3
Have a structure formed by self-alignment.

この第3の実施例では、N+型埋込層3とP+型埋込層4
との間の耐圧を高くするだけでなく、α線ソフトエラー
に強い構造となっている。たとえばBi−CMOSでSRAMを形
成する場合、α線がP型シリコン基板1に入り、発生す
る電子がメモリーセルを構成するNチャネルMOSトラン
ジスタのN+ドレイン領域13に収集されたソフトエラーを
起す。本第3の実施例の場合は、N-型埋込層2AとP+型埋
込層4との間に空乏層が広がりポテンシャルが生じる。
このためα線によって発生した電子がNチャネルMOSト
ランジスタのN+ドレイン領域13に達するためには、この
ポテンシャルを越えるためのエネルギーが必要となるこ
とと、空乏層内での電子とホール再結合とにより、N+
レイン領域13に収集される電子は大きく減少しソフトエ
ラーを起しにくくなる。N-型埋込層2Aが存在する構造は
従来のN-型埋込層のない構造に比べ、α線によるソフト
エラーに対し1.5〜3倍の強度となる。
In the third embodiment, the N + type buried layer 3 and the P +
In addition to increasing the breakdown voltage between them, the structure is resistant to α-ray soft errors. For example, when forming an SRAM using Bi-CMOS, α rays enter the P-type silicon substrate 1 and generated electrons cause a soft error collected in the N + drain region 13 of the N-channel MOS transistor constituting the memory cell. In the case of the third embodiment, a depletion layer spreads between the N -type buried layer 2A and the P + -type buried layer 4 to generate a potential.
Therefore, in order for electrons generated by α rays to reach the N + drain region 13 of the N-channel MOS transistor, energy for exceeding this potential is required, and the electrons and holes recombine in the depletion layer. As a result, the number of electrons collected in the N + drain region 13 is greatly reduced, and a soft error hardly occurs. The structure in which the N -- type buried layer 2A is present is 1.5 to 3 times as strong as a soft error due to α-rays compared to the conventional structure without the N -- type buried layer.

次に第4の実施例として第4図を用いてこの第3の実
施例の製造方法を説明する。
Next, a manufacturing method of the third embodiment will be described with reference to FIG. 4 as a fourth embodiment.

まず第4図(A)に示すように、P型シリコン基板1
上に熱酸化膜101を300〜1500Å形成し、次でその上にシ
リコン窒化膜102を1000〜4000Å成長する。
First, as shown in FIG. 4 (A), a P-type silicon substrate 1
A thermal oxide film 101 is formed thereon in a thickness of 300 to 1500 、, and a silicon nitride film 102 is grown thereon in a thickness of 1000 to 4000 Å.

次に第4図(B)に示すように、PR工程を経てパター
ニングし、シリコン窒化膜102の一部を異方性エッチン
グする。このとき熱酸化膜101はエッチングのストッパ
ーとなる。次に残ったシリコン窒化膜102及びその下の
熱酸化膜101をマスクとしてN型の不純物、例えばリン
をエネルギー50〜150keV、ドーズ量1×1012〜5×1013
cm-2の条件でイオン注入する。
Next, as shown in FIG. 4B, patterning is performed through a PR process, and a part of the silicon nitride film 102 is anisotropically etched. At this time, the thermal oxide film 101 serves as an etching stopper. Next, using the remaining silicon nitride film 102 and the underlying thermal oxide film 101 as a mask, an N-type impurity such as phosphorus is used at an energy of 50 to 150 keV and a dose of 1 × 10 12 to 5 × 10 13.
Ion implantation is performed under the condition of cm- 2 .

次に第4図(C)に示すように、1000℃〜1100℃の高
温の熱処理を行って注入したN型不純物を深くおしこ
み、N-型埋込層2Aを形成する。次に多結晶シリコン膜10
3を2000〜4000Åの厚さに成長させる。
Next, as shown in FIG. 4 (C), a high-temperature heat treatment at 1000 ° C. to 1100 ° C. is performed to deeply implant the implanted N-type impurities to form an N -type buried layer 2A. Next, the polycrystalline silicon film 10
3 is grown to a thickness of 2000-4000 mm.

次に第4図(D)に示すように、多結晶シリコン膜を
エッチングしてシリコン窒化膜102の側壁にサイドウォ
ール104を形成する。このとき熱酸化膜101はエッチング
のストッパーとなり、シリコン基板1にダメージを与え
ることはない。次でシリコン窒化膜102及びサイドウォ
ール104をマスクとしてP型の不純物、たとえばボロン
をエネルギー30〜80keV、ドーズ量1×1013〜5×1014c
m-2の条件でイオン注入しP+型埋込層4を形成する。
Next, as shown in FIG. 4D, the polycrystalline silicon film is etched to form side walls 104 on the side walls of the silicon nitride film 102. At this time, the thermal oxide film 101 serves as an etching stopper, and does not damage the silicon substrate 1. Next, using the silicon nitride film 102 and the side wall 104 as a mask, a P-type impurity, for example, boron is supplied with an energy of 30 to 80 keV and a dose of 1 × 10 13 to 5 × 10 14 c.
Ion implantation is performed under the condition of m −2 to form a P + type buried layer 4.

次に第4図(E)に示すように、多結晶シリコンで形
成したサイドウォール104をエッチングして取り除く。
Next, as shown in FIG. 4E, the sidewalls 104 formed of polycrystalline silicon are removed by etching.

次に第4図(F)に示すように、熱酸化を行い酸化膜
105を4000〜10000Åの厚さに形成し、その後シリコン窒
化膜102及び熱酸化膜101をエッチングして取り除く。そ
の後酸化膜105をマスクとしてN型の不純物、たとえば
ヒ素をエネルギー40〜80keV、ドーズ量1×1015〜1×1
016cm-2の条件でイオン注入しN+型埋込層3を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 4 (F), thermal oxidation is performed to form an oxide film.
105 is formed to a thickness of 4000 to 10000. Then, the silicon nitride film 102 and the thermal oxide film 101 are removed by etching. After that, using the oxide film 105 as a mask, an N-type impurity, for example, arsenic is supplied with an energy of 40 to 80 keV and a dose of 1 × 10 15 to 1 × 1.
Ion implantation is performed under the condition of 0 16 cm −2 to form an N + type buried layer 3.

次に第4図(G)に示すように、酸化膜105をエッチ
ングして取り除き、次で第4図(H)に示すように、エ
ピタキシャル成長してN型エピタキシャル層5を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 4 (G), the oxide film 105 is removed by etching, and then, as shown in FIG. 4 (H), the N-type epitaxial layer 5 is formed by epitaxial growth.

以上の方法により、N+型埋込層3、P+型埋込層4及び
N-型埋込層2を1つのマスクでセルアラインに形成する
ことができる。
By the above method, the N + type buried layer 3, the P + type buried layer 4,
N - type buried layer 2 can be formed in a cell-aligned manner with one mask.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、バイポーラトランジス
タ領域及び第1導電チャネル型MOSトランジスタ領域の
下部の半導体基板に形成された濃度の高い第2導電型の
第1の埋込層と、バイポーラトランジスタの絶縁分離領
域及び第2導電チャネル型MOSトランジスタ領域の下部
の半導体基板に形成された濃度の高い第1導電型の第2
の埋込層との間の半導体基板に濃度の低い第2導電型の
第3の埋込層を設けることにより、第1の埋込層と第2
の埋込層間にかかる電界を緩和し、耐圧を高くすること
ができるという効果がある。また、第3の埋込層に空乏
層が広がり易くなるため、コレクタ・基板間の側面容量
を小さくできるという効果もある。更に熱酸化時のスト
レスによる欠陥の発生が少くなり、第1の埋込層と第2
の埋込層間のリークが起りにくくなるため、半導体集積
回路の歩留りを向上させることができる。
As described above, the present invention provides a highly buried second conductivity type first buried layer formed on a semiconductor substrate below a bipolar transistor region and a first conductivity channel type MOS transistor region, and a bipolar transistor insulating layer. A high concentration second conductive type second transistor formed on the semiconductor substrate below the isolation region and the second conductive channel type MOS transistor region.
By providing a low-concentration third buried layer of the second conductivity type in the semiconductor substrate between the first buried layer and the second buried layer,
This has the effect of reducing the electric field applied between the buried layers and increasing the breakdown voltage. Further, since the depletion layer easily spreads in the third buried layer, there is also an effect that the lateral capacitance between the collector and the substrate can be reduced. Furthermore, the occurrence of defects due to stress during thermal oxidation is reduced, and the first buried layer and the second
Since the leakage between the buried layers hardly occurs, the yield of the semiconductor integrated circuit can be improved.

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

第1図は本発明の第1の実施例の断面図、第2図の第2
の実施例の製造方法を説明するための半導体チップの断
面図、第3図は第3の実施例の断面図、第4図は第4の
実施例の製造方法を説明するための半導体チップ断面
図、第5図は従来例の断面図、第6図は従来例の製造方
法を説明するための半導体チップの断面図である。 1……P型シリコン基板、2,2A……N+型埋込層、3……
N+型埋込層、4……P+型埋込層、5……N型エピタキシ
ャル層、6……Pウェル領域、7……Nウェル領域、8
……フィールド絶縁層、9……ゲート酸化膜、10……ゲ
ート電極、11……ゲート電極、12……N+コレクタ電極引
き出し領域、13……NチャネルMOSソース・ドレイン領
域、14……PチャネルMOSソース・ドレイン領域、15…
…P+型外部ベース領域、16……P型ベース領域、17……
N+型エミッタ領域。
FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of the present invention, and FIG.
Sectional view of the semiconductor chip for explaining the manufacturing method of the third embodiment, FIG. 3 is a sectional view of the third embodiment, and FIG. 4 is a cross section of the semiconductor chip for explaining the manufacturing method of the fourth embodiment. FIG. 5 is a cross-sectional view of a conventional example, and FIG. 6 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a manufacturing method of the conventional example. 1 ... P-type silicon substrate, 2,2A ... N + type buried layer, 3 ...
N + type buried layer, 4 ... P + type buried layer, 5 ... N type epitaxial layer, 6 ... P well region, 7 ... N well region, 8
... Field insulating layer, 9 gate oxide film, 10 gate electrode, 11 gate electrode, 12 N + collector electrode lead-out region, 13 N-channel MOS source / drain region, 14 P Channel MOS source / drain regions, 15 ...
… P + type external base region, 16 …… P type base region, 17 ……
N + type emitter region.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体基板上に形成され所定
の導電型の不純物分布がほぼ均一な半導体層と、この半
導体層内に設けられたバイポーラトランジスタ領域及び
第1導電チャネル型MOSトランジスタ領域の下部の前記
半導体基板に形成された濃度の高い第2導電型の第1の
埋込層と、バイポーラトランジスタの絶縁分離領域及び
第2導電チャネル型MOSトランジスタ領域の下部の前記
半導体基板に形成された濃度の高い第1導電型の第2の
埋込層とを有する半導体集積回路において、前記第1及
び第2の埋込層間の前記半導体基板に濃度の低い第2導
電型の第3の埋込層を設けたことを特徴とする半導体集
積回路。
1. A semiconductor layer formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type and having a substantially uniform impurity distribution of a predetermined conductivity type, a bipolar transistor region provided in the semiconductor layer, and a first conductive channel type MOS transistor. A first buried layer of the second conductivity type having a high concentration formed on the semiconductor substrate below the region, and a first buried layer formed on the semiconductor substrate below the isolation region of the bipolar transistor and the second conductive channel type MOS transistor region; And a second buried layer of a first conductivity type having a high concentration and a third concentration of a second conductivity type having a low concentration in the semiconductor substrate between the first and second buried layers. A semiconductor integrated circuit having a buried layer.
【請求項2】前記第3の埋込層は前記第2の埋込層の下
部に延在して設けられている請求項(1)記載の半導体
集積回路。
2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said third buried layer extends below said second buried layer.
【請求項3】第1導電型の半導体基板上に耐酸化性の絶
縁膜を形成する工程と、この絶縁膜を選択的に除去した
のち第2導電型の不純物を導入し絶縁膜が除去された前
記半導体基板に濃度の低い第2導電型埋込層を形成する
工程と、前記絶縁膜の側面に多結晶シリコン膜からなる
サイドウォールを形成したのち第2導電型の不純物を導
入しサイドウォールの下部を除く前記第2導電型埋込層
に濃度の高い第2導電型の第1の埋込層を形成する工程
と、前記サイドウォールを除去したのち前記絶縁膜をマ
スクとし前記第2導電型埋込層及び前記第1の埋込層上
に酸化膜を形成する工程と、マスクとした前記絶縁膜を
除去したのち前記酸化膜をマスクとし第1導電型の不純
物を導入して前記半導体基板に濃度の高い第1導電型の
第2の埋込層を形成する工程と、マスクとした前記酸化
膜を除去したのち全面に所定の導電型の半導体層を形成
する工程とを含むことを特徴とする半導体集積回路の製
造方法。
3. A step of forming an oxidation-resistant insulating film on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and selectively removing the insulating film and introducing an impurity of a second conductivity type to remove the insulating film. Forming a low concentration second conductivity type buried layer in the semiconductor substrate, forming a sidewall made of a polycrystalline silicon film on a side surface of the insulating film, and then introducing a second conductivity type impurity into the sidewall. Forming a first buried layer of the second conductivity type having a high concentration in the buried layer of the second conductivity type excluding a lower portion of the first conductive type, and removing the sidewalls and then using the insulating film as a mask to form the second conductive type buried layer. Forming an oxide film on the mold buried layer and the first buried layer, removing the insulating film used as a mask, and introducing a first conductivity type impurity using the oxide film as a mask to form the semiconductor; A second buried layer of the first conductivity type having a high concentration is formed in the substrate. Process and method of manufacturing a semiconductor integrated circuit which comprises a step of forming a semiconductor layer of a predetermined conductivity type on the entire surface after removing the oxide film as a mask to.
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