JP2830053B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2830053B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は、低抵抗埋込領域を有する半導体装置の製
造方法に関する。
Description of the Invention [Object of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device having a low resistance buried region.

(従来の技術) 従来の低抵抗埋込領域を有する半導体装置としては、
例えば第4図に示すようなものがある(永田穣編「超高
速バイポーラデバイス」培風館、p8、昭60.11.15)。同
図中、1はp形基板であり、p形基板1にはn+埋込層2
が拡散により形成され、その上にn形エピタキシャル層
3が形成されている。n形エピタキシャル層3には、p
形基板1に達するようにp+アイソレーション領域4が形
成され、そのn形エピタキシャル層3により、p形基板
1から接合分離されたn形の島領域が形成されている。
n形の島領域には、当該n形の島領域をコレクタ領域と
して、p形ベース領域5、n+エミッタ領域6及びn+コレ
クタコンタクト領域7が形成され、これらの各領域によ
りバイポーラトランジスタが形成されている。
(Prior Art) As a conventional semiconductor device having a low resistance buried region,
For example, there is one as shown in FIG. 4 (edited by Minoru Nagata, “Ultra High-Speed Bipolar Device” Baifukan, p8, 60.11.15). In the figure, 1 is a p-type substrate, the p-type substrate 1 n + buried layer 2
Is formed by diffusion, and an n-type epitaxial layer 3 is formed thereon. The n-type epitaxial layer 3 has p
Ap + isolation region 4 is formed so as to reach the p-type substrate 1, and the n-type epitaxial layer 3 forms an n-type island region junction-separated from the p-type substrate 1.
In the n-type island region, a p-type base region 5, an n + emitter region 6 and an n + collector contact region 7 are formed using the n-type island region as a collector region, and these regions form a bipolar transistor. Have been.

そして、n+埋込層2により、このバイポーラトランジ
スタのコレクタ抵抗が低減されている。
The n + buried layer 2 reduces the collector resistance of the bipolar transistor.

(発明が解決しようとする課題) 従来は、コレクタ領域の下部にn+埋込層2を形成する
ため、そのプロセスにエピタキシャル成長法を必須とし
ていた。このため、工程数が増えて基板コストが上り、
チップコストの上昇を招いていた。
(Problems to be Solved by the Invention) Conventionally, in order to form the n + buried layer 2 under the collector region, an epitaxial growth method has been essential for the process. For this reason, the number of processes increases, the substrate cost increases,
This has led to an increase in chip cost.

そこで、この発明は、エピタキシャル成長法を用いず
に、半導体基板中に低抵抗領域を形成することができて
チップコストを低減することのできる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
Accordingly, it is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device which can form a low-resistance region in a semiconductor substrate without using an epitaxial growth method and can reduce a chip cost.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) この発明は上記課題を解決するために、半導体基板の
主面にエッチングにより適宜間隔をおいて平行した複数
の溝を掘る第1の工程と、エッチングにより前記溝内を
空洞状に拡大する第2の工程と、前記空洞状部分の内面
部に前記半導体基板よりも高不純物濃度の拡散層を形成
する第3の工程と、前記空洞状部分に多結晶又は非晶質
の半導体を埋込む第4の工程とを有することを要旨とす
る。
[Constitution of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention provides a first step of digging a plurality of parallel grooves at appropriate intervals by etching in a main surface of a semiconductor substrate. A second step of expanding the inside of the groove into a hollow shape by etching, a third step of forming a diffusion layer having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate on an inner surface of the hollow portion, And a fourth step of embedding a polycrystalline or amorphous semiconductor into the semiconductor device.

(作用) 半導体基板の主面にエッチングにより適宜間隔をおい
て平行した複数の溝が掘られ、さらにエッチングにより
各溝内が空洞状に拡大される。次いで、この空洞状部分
の内面部に低抵抗領域となる高不純物濃度の拡散層が形
成され、さらに空洞状部分には多結晶又は非晶質の半導
体が埋込まれる。而して、エピタキシャル成長法を用い
ずに半導体基板中に低抵抗領域の形成が可能となる。
(Operation) A plurality of parallel grooves are dug at appropriate intervals by etching in the main surface of the semiconductor substrate, and the inside of each groove is expanded into a hollow shape by etching. Next, a high impurity concentration diffusion layer serving as a low resistance region is formed on the inner surface of the hollow portion, and a polycrystalline or amorphous semiconductor is buried in the hollow portion. Thus, a low-resistance region can be formed in a semiconductor substrate without using an epitaxial growth method.

(実施例) 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図及び第2図は一実施例を示す図である。この実
施例は、バイポーラトランジスタの製造方法に適用され
ている。
FIG. 1 and FIG. 2 are views showing one embodiment. This embodiment is applied to a method for manufacturing a bipolar transistor.

まず、第1図を用いてこの実施例の製造方法で実現さ
れる半導体装置の構成から説明する。第1図(a)は平
面図、第1図(b)は同図(a)のA−A線断面図であ
る。
First, the configuration of a semiconductor device realized by the manufacturing method of this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1A is a plan view, and FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

同図中、101は半導体基板としてのn形Si基板であ
り、n形Si基板101には、SiO2膜からなる絶縁膜104で誘
電体分離されたn形の島領域102が形成され、この島領
域102における絶縁膜104との介面部に、Si基板101より
も高不純物濃度のn+低抵抗領域103が形成されている。n
+低抵抗領域103はSi基板101の表面まで達している。n
形の島領域102には、当該n形の島領域102をコレクタ領
域としてp形ベース領域105、n+エミッタ領域106及びn+
コレクタコンタクト領域107が形成され、これらの各領
域によりバイポーラトランジスタが形成されている。10
8は多結晶Si又は非晶質Siによる埋込領域、109は表面絶
縁膜である。
In FIG. 1, reference numeral 101 denotes an n-type Si substrate as a semiconductor substrate. On the n-type Si substrate 101, an n-type island region 102 which is dielectrically separated by an insulating film 104 made of a SiO 2 film is formed. An n + low resistance region 103 having a higher impurity concentration than that of the Si substrate 101 is formed in the intervening portion between the island region 102 and the insulating film 104. n
+ Low-resistance region 103 reaches the surface of Si substrate 101. n
The n-type island region 102 has a p-type base region 105, an n + emitter region 106, and an n +
A collector contact region 107 is formed, and these regions form a bipolar transistor. Ten
8 is a buried region of polycrystalline Si or amorphous Si, and 109 is a surface insulating film.

そして、n+低抵抗領域103により、バイポーラトラン
ジスタのコレクタ抵抗が低減されている。
The n + low resistance region 103 reduces the collector resistance of the bipolar transistor.

次に、第2図を用いて、上述の半導体装置の製造方法
を説明する。なお、以下の説明において、(a)〜
(d)の各項目記号は、第2図の(a)〜(d)のそれ
ぞれに対応する。
Next, a method for manufacturing the above-described semiconductor device will be described with reference to FIG. In the following description, (a) to
Each item symbol in (d) corresponds to each of (a) to (d) in FIG.

(a) 例えば{100}面のn形Si基板101を使用し、そ
の主面における島予定領域をSiO2−Si3N4−SiO2の多層
絶縁膜でマスクし、反応性イオンエッチングにより、平
行した複数の溝201を掘る。
(A) For example, a {100} plane n-type Si substrate 101 is used, and an island region on the main surface is masked with a multilayer insulating film of SiO 2 —Si 3 N 4 —SiO 2 , and reactive ion etching is performed. Dig a plurality of parallel grooves 201.

(b) 溝201の内面をヒドラジン又はエチレンジアミ
ン等のアルカリ系異方性エッチング液を用いてエッチン
グする。{110}面及び{100}面の露出した溝201の内
面をアルカリ系異方性エッチング液でエッチングする
と、{110}面及び{100}面は{111}面に比べて著し
くエッチレートが速いため、{111}面が露出したとこ
ろでエッチングが止り、溝201内には断面が菱形の空洞2
02が形成される。
(B) The inner surface of the groove 201 is etched using an alkaline anisotropic etchant such as hydrazine or ethylenediamine. When the inner surfaces of the exposed grooves 201 of the {110} and {100} surfaces are etched with an alkaline anisotropic etchant, the {110} and {100} surfaces have a significantly higher etch rate than the {111} surfaces. Therefore, etching stops when the {111} plane is exposed, and a hollow 2 having a diamond-shaped cross section
02 is formed.

(c) 例えばPOCl3等により空洞202の内面に高濃度に
n形不純物をデポジションし、酸化性雰囲気でドライブ
インすることにより、n+低抵抗領域103及び誘電体分離
用のSiO2膜からなる絶縁膜104を形成する。このように
して島領域102を形成する。
(C) An n-type impurity is deposited at a high concentration on the inner surface of the cavity 202 by POCl 3 or the like, and is driven in an oxidizing atmosphere to remove the n + low-resistance region 103 and the SiO 2 film for dielectric isolation. An insulating film 104 is formed. Thus, the island region 102 is formed.

(d) 空洞202に多結晶Si又は非晶質Siを埋込み(酸
化膜や例えばPIQ等の有機物でもよい)、表面を平坦化
して、埋込領域108を形成し、さらに表面を酸化してSiO
2からなる表面絶縁膜109を形成する。
(D) Polycrystalline Si or amorphous Si is buried in the cavity 202 (an oxide film or an organic material such as PIQ may be used), the surface is flattened, a buried region 108 is formed, and the surface is further oxidized to form SiO 2.
2 is formed.

この後、島領域102内に通常のバイポーラトランジス
タの形成プロセスに従い、p形ベース領域105、n+エミ
ッタ領域106及びn+コレクタコンタクト領域を形成し、
さらに配線並びに表面保護プロセス等を行う。
Thereafter, a p-type base region 105, an n + emitter region 106, and an n + collector contact region are formed in the island region 102 according to a normal bipolar transistor forming process,
Further, a wiring and a surface protection process are performed.

上述したように、この実施例の半導体装置の製造方法
によれば、エピタキシャル成長法を用いずに、誘電体分
離された島領域102の底部にコレクタ抵抗低減用のn+
抵抗領域103が形成される。
As described above, according to the method of manufacturing the semiconductor device of this embodiment, the n + low resistance region 103 for reducing the collector resistance is formed at the bottom of the island region 102 separated from the dielectric without using the epitaxial growth method. You.

なお、上述の実施例では、島領域102を絶縁膜104によ
り誘電体分離したが、絶縁膜104の形成を省略して埋込
領域108にp形のドープド多結晶Si等を使用し、この埋
込領域108を低電位とすることによりpn接合分離とする
こともできる。
In the above-described embodiment, the island region 102 is dielectrically separated by the insulating film 104. However, the formation of the insulating film 104 is omitted, and the buried region 108 is made of p-type doped polycrystalline Si or the like. By setting the embedded region 108 to a low potential, pn junction isolation can be achieved.

またここでは、第2図(a)に示すように{100}面
に溝を掘る例で説明したが、{100}面の代わりに{11
0}面基板を用いてもよいことは云うまでもない。
Also, here, an example in which a groove is dug in the {100} plane as shown in FIG.
It goes without saying that a 0 ° plane substrate may be used.

次いで、第3図には、この発明の他の実施例を示す。
この実施例は、MOSFETの製造方法に適用されている。
Next, FIG. 3 shows another embodiment of the present invention.
This embodiment is applied to a method for manufacturing a MOSFET.

この実施例は、島領域102の下部にp+低抵抗領域110を
形成し、埋込領域111はp+形のドープド多結晶Si又は非
晶質Siが用いられている。そして島領域102内にp+ソー
ス領域112、p+ドレイン領域113及びゲート電極114等に
よりMOSFETが形成されている。
In this embodiment, ap + low resistance region 110 is formed below the island region 102, and a buried region 111 is made of p + -type doped polycrystalline Si or amorphous Si. A MOSFET is formed in the island region 102 by the p + source region 112, the p + drain region 113, the gate electrode 114, and the like.

この実施例では、p+低抵抗領域110及びp+埋込領域111
により、他のMOSFET等との少数キャリヤによるインタラ
クションが除去されて耐圧等の特性向上が実現される。
そして、この実施例においても、上述のような機能を有
するp+低抵抗領域110をエピタキシャル成長法を用いず
に形成することができる。
In this embodiment, the p + low resistance region 110 and the p + buried region 111
As a result, interaction with minority carriers due to other MOSFETs and the like is eliminated, and characteristics such as withstand voltage are improved.
Also in this embodiment, the p + low-resistance region 110 having the above-described function can be formed without using the epitaxial growth method.

なお、上述の各実施例では、空洞202の形成に際し異
方性エッチングを用いたが、これに代えて等方性エッチ
ングを使用し、断面が円形状の空洞を形成するようにし
てもよい。
In each of the above-described embodiments, anisotropic etching is used to form the cavity 202. Instead of this, isotropic etching may be used to form a cavity having a circular cross section.

[発明の効果] 以上説明したように、この発明によれば、半導体基板
の主面にエッチングにより適宜間隔をおいて平行した複
数の溝を掘り、さらにエッチングにより各溝内を空洞状
に拡大し、次いでこの空洞状部分の内面部に半導体基板
よりも高不純物濃度の拡散層を形成し、空洞状部分には
多結晶又は非晶質の半導体を埋込むようにしたため、エ
ピタキシャル成長法を用いずに半導体基板中に例えばコ
レクタ抵抗低減用等の低抵抗領域を形成することができ
て基板コストが下り、従ってチップコストを低減するこ
とができるという利点がある。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, a plurality of parallel grooves are dug at appropriate intervals by etching in the main surface of a semiconductor substrate, and the inside of each groove is expanded into a hollow shape by etching. Then, a diffusion layer having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate is formed on the inner surface of the hollow portion, and a polycrystalline or amorphous semiconductor is buried in the hollow portion. For example, a low-resistance region such as for reducing collector resistance can be formed in a semiconductor substrate, so that there is an advantage that a substrate cost can be reduced and a chip cost can be reduced.

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

第1図はこの発明に係る半導体装置の製造方法の一実施
例によって製造された半導体装置を示す図、第2図はこ
の発明の一実施例に係る半導体装置の製造方法を示す工
程図、第3図はこの発明の他の実施例によって製造され
た半導体装置を示す縦断面図、第4図は従来の半導体装
置を示す縦断面図である。 101:n形Si基板(半導体基板)、 102:島領域、 103、110:低抵抗領域(半導体基板よりも高不純物濃度
の拡散層)、 108、111:多結晶又は非晶質の半導体の埋込領域。
FIG. 1 is a view showing a semiconductor device manufactured by one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 2 is a process chart showing a method of manufacturing a semiconductor device according to one embodiment of the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a semiconductor device manufactured according to another embodiment of the present invention, and FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a conventional semiconductor device. 101: n-type Si substrate (semiconductor substrate), 102: island region, 103, 110: low resistance region (diffusion layer with a higher impurity concentration than the semiconductor substrate), 108, 111: embedded polycrystalline or amorphous semiconductor Area.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/08 331 H01L 29/78 301R 29/73 621 29/78 29/786 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 27/08 331 H01L 29/78 301R 29/73 621 29/78 29/786

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板の主面にエッチングにより適宜
間隔をおいて平行した複数の溝を掘る第1の工程と、エ
ッチングにより前記溝内を空洞状に拡大する第2の工程
と、前記空洞状部分の内面部に前記半導体基板よりも高
不純物濃度の拡散層を形成する第3の工程と、前記空洞
状部分に多結晶又は非晶質の半導体を埋込む第4の工程
とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
A first step of digging a plurality of parallel grooves at appropriate intervals in a main surface of a semiconductor substrate by etching; a second step of enlarging the inside of the grooves into a hollow shape by etching; A third step of forming a diffusion layer having a higher impurity concentration than the semiconductor substrate on the inner surface of the hollow part, and a fourth step of embedding a polycrystalline or amorphous semiconductor in the hollow part. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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