JP3207561B2 - Semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same - Google Patents
Semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the sameInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路および
その製造方法に係り、特に高周波用のバイポートランジ
スタの構造およびその形成方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a structure of a high frequency bipolar transistor and a method of forming the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、高周波用PNPトランジスタとし
て、ラテラル(横型)PNPトランジスタが最もよく使
用されている。図6は、従来のラテラルPNPトランジ
スタの断面構造を示している。2. Description of the Related Art Conventionally, a lateral (horizontal) PNP transistor is most often used as a high-frequency PNP transistor. FIG. 6 shows a cross-sectional structure of a conventional lateral PNP transistor.
【0003】ここで、40はP型基板、41はN型埋め
込み層、42はP型エピタキシャル層、43はベース領
域用のN型ウェル、44は素子分離用のフィールド絶縁
膜、45は基板表面の一部に形成された薄い酸化膜、4
6はエミッタ開口を規定するポリシリコン・サイドウォ
ール、47はベース電極コンタクト領域(N型拡散領
域)、48はコレクタ領域(P+ 拡散領域)、49はエ
ミッタ領域(P+ 拡散領域)、50は層間絶縁膜(エミ
ッタ開口側壁部の絶縁膜を含む)、51はベース電極、
52はコレクタ電極、53はエミッタ電極である。Here, 40 is a P-type substrate, 41 is an N-type buried layer, 42 is a P-type epitaxial layer, 43 is an N-type well for a base region, 44 is a field insulating film for element isolation, and 45 is a substrate surface. Thin oxide film formed on a part of
6 is a polysilicon sidewall defining an emitter opening, 47 is a base electrode contact region (N-type diffusion region), and 48 is a collector region (P + Diffusion region), 49 is an emitter region (P + A diffusion region), 50 is an interlayer insulating film (including an insulating film on the side wall of the emitter opening), 51 is a base electrode,
52 is a collector electrode and 53 is an emitter electrode.
【0004】上記ラテラルPNPトランジスタは、エミ
ッタより注入されたホールを効率よく集めるために、コ
レクタがエミッタを囲む構造になっているが、コレクタ
のエミッタ側とは反対側におけるベース接合によるコレ
クタ・ベース間寄生容量をいかに小さくするかが課題で
あった。The above-mentioned lateral PNP transistor has a structure in which the collector surrounds the emitter in order to efficiently collect holes injected from the emitter, but between the collector and the base by the base junction on the side opposite to the emitter side of the collector. The challenge was how to reduce the parasitic capacitance.
【0005】また、エミッタ底面から注入されたホール
はベース電流となり、電流増幅率hfeを下げる原因と
なるので、ベース・エミッタ接合によるベース・エミッ
タ間寄生容量を小さくするためにも、エミッタ底面積を
小さくすることも課題であった。さらに、高周波特性を
良くするために、ベース・基板間の寄生容量を小さくす
ることも課題であった。Also, holes injected from the bottom of the emitter become base currents and cause a reduction in the current amplification factor hfe. Therefore, in order to reduce the base-emitter parasitic capacitance due to the base-emitter junction, the area of the emitter bottom is reduced. It was also an issue to make it smaller. Further, it has been a problem to reduce the parasitic capacitance between the base and the substrate in order to improve the high frequency characteristics.
【0006】以上の課題を解決するために、電極を兼ね
たポリシリコンからの拡散により極力小さいコレクタ、
エミッタを形成するセルフアライン技術を使用して、ラ
テラルPNPトランジスタのコレクタ・ベース間寄生容
量、ベース・エミッタ間の寄生容量を極力小さくし、周
波数特性を改善する手法が用いられている。In order to solve the above problems, a collector as small as possible by diffusion from polysilicon also serving as an electrode,
A method of using a self-alignment technique for forming an emitter to minimize the parasitic capacitance between the collector and base and the parasitic capacitance between the base and emitter of the lateral PNP transistor and improve the frequency characteristics has been used.
【0007】しかし、この手法は、電流が少ない場合の
特性は改善されるが、電流を多く流したい場合には不向
きであった。その理由は、ラテラルPNPトランジスタ
で流せる電流は基本的にはエミッタ拡散の側面の面積で
規制されるからである。However, this method improves the characteristics when the current is small, but is unsuitable when a large current is required. The reason is that the current that can flow in the lateral PNP transistor is basically limited by the area of the side surface of the emitter diffusion.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
ラテラルPNPトランジスタの周波数特性を改善するた
めにセルフアライン技術を使用する手法は、電流容量の
大きいトランジスタには不向きであるという問題があっ
た。As described above, the conventional method using the self-alignment technique to improve the frequency characteristics of the lateral PNP transistor has a problem that it is not suitable for a transistor having a large current capacity. .
【0009】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、コレクタ・ベース間寄生容量が極力小さくて
周波数特性が良好であり、しかも、電流容量の大きいラ
テラル構造のバイポーラトランジスタを有する半導体集
積回路およびその製造方法を提供することを目的とす
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and has a lateral transistor bipolar transistor having a small parasitic capacitance between a collector and a base, excellent frequency characteristics, and a large current capacity. It is an object to provide an integrated circuit and a method for manufacturing the same.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体集積回路
は、第1導電型の半導体基板と、この半導体基板の表面
に形成された第2導電型の第1の半導体領域と、この第
1の半導体領域の表面にほぼ垂直な方向に形成され、上
記第1の半導体領域を複数の領域に分離する素子分離用
の第1の溝と、前記第1の半導体領域内で上記第1の溝
に接して形成された第1導電型の第2の半導体領域と、
前記第1の半導体領域内で上記第2の半導体領域と対向
して形成された第1導電型の第3の半導体領域とを具備
することを特徴とする。According to the present invention, there is provided a semiconductor integrated circuit, comprising: a semiconductor substrate of a first conductivity type; a first semiconductor region of a second conductivity type formed on a surface of the semiconductor substrate; A first groove formed in a direction substantially perpendicular to the surface of the semiconductor region for isolating the first semiconductor region into a plurality of regions; and a first groove in the first semiconductor region. A second semiconductor region of the first conductivity type formed in contact with
The semiconductor device is characterized by comprising a third semiconductor region of the first conductivity type formed opposite to the second semiconductor region in the first semiconductor region.
【0011】また、本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に第1導電型の埋め込み層
を形成する工程と、上記半導体基板および埋め込み層の
上にエピタキシャル成長させ、第2導電型の第1の半導
体領域を形成する工程と、上記第1の半導体領域の上に
第1の絶縁膜を形成し、この絶縁膜のうちで溝を形成す
べき位置を開孔する工程と、上記工程により形成された
開孔部のうちの少なくとも一部から前記第1の半導体領
域に第1導電型の不純物を導入し、第2の半導体領域を
形成する工程と、前記開孔部から前記半導体基板に達す
る溝を形成し、この溝により前記第1の半導体領域を複
数に分離する工程と、前記第2の半導体領域を含む第2
導電型の半導体領域で第2の半導体領域に対向して第1
導電型の第3の半導体領域を形成する工程とを具備する
ことを特徴とする。Further, according to a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit of the present invention, a step of forming a buried layer of a first conductivity type in a semiconductor substrate of a first conductivity type, and a step of epitaxially growing the buried layer on the semiconductor substrate and the buried layer, Forming a two-conductivity-type first semiconductor region, forming a first insulating film on the first semiconductor region, and opening a position in the insulating film where a groove is to be formed; A step of introducing a first conductivity type impurity into the first semiconductor region from at least a part of the opening formed in the above step to form a second semiconductor region; Forming a groove reaching the semiconductor substrate from the first semiconductor region, separating the first semiconductor region into a plurality of grooves by using the groove, and forming a second semiconductor region including the second semiconductor region.
A first conductive type semiconductor region opposed to the second semiconductor region;
Forming a conductive type third semiconductor region.
【0012】[0012]
【作用】本発明の半導体集積回路は、第1の半導体領域
をベース、第2の半導体領域をコレクタ、第3の半導体
領域をエミッタとするラテラルPNPトランジスタが形
成されている。そして、コレクタは素子分離用の第1の
溝に接して形成されているので、コレクタ・ベース接合
面は互いに向き合った電流に寄与する面だけとなり、不
必要なコレクタ・ベース間寄生容量が抑制される。In the semiconductor integrated circuit of the present invention, a lateral PNP transistor having a first semiconductor region as a base, a second semiconductor region as a collector, and a third semiconductor region as an emitter is formed. Since the collector is formed in contact with the first trench for element isolation, the collector-base junction surface is only a surface contributing to the currents facing each other, and unnecessary parasitic capacitance between the collector and the base is suppressed. You.
【0013】また、本発明の半導体集積回路の製造方法
は、通常達成可能な微細化技術とセルフアライン技術の
範囲内で十分な性能を有するバイポーラトランジスタを
実現することが可能になる。Further, the method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to the present invention makes it possible to realize a bipolar transistor having a sufficient performance within the range of normally achievable miniaturization technology and self-alignment technology.
【0014】[0014]
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
【0015】図1(a)乃至(d)および図2(a)乃
至(c)は、本発明の第1実施例に係るラテラルPNP
トランジスタの製造方法の主要工程における半導体ウェ
ハの断面構造を示している。FIGS. 1A to 1D and FIGS. 2A to 2C show a lateral PNP according to a first embodiment of the present invention.
2 shows a cross-sectional structure of a semiconductor wafer in a main step of a transistor manufacturing method.
【0016】図3は、図1および図2の製法により形成
されたラテラルPNPトランジスタの平面パターンの一
例を示しており、図3中のB−B線に沿う断面構造が図
2の(c)に対応する。以下、図1乃至図3を参照して
ラテラルPNPトランジスタの製造方法の第1実施例を
説明する。FIG. 3 shows an example of a plane pattern of a lateral PNP transistor formed by the manufacturing method of FIGS. 1 and 2. The cross-sectional structure along the line BB in FIG. 3 is shown in FIG. Corresponding to Hereinafter, a first embodiment of a method for manufacturing a lateral PNP transistor will be described with reference to FIGS.
【0017】まず、図1(a)に示すように、P型半導
体基板(例えばシリコン基板)1にN型埋め込み層2を
形成する。次に、上記半導体基板1およびN型埋め込み
層2の上にエピタキシャル成長させ、N型エピタキシャ
ル層(第1の半導体領域)3を形成する。First, as shown in FIG. 1A, an N-type buried layer 2 is formed on a P-type semiconductor substrate (for example, a silicon substrate) 1. Next, an N-type epitaxial layer (first semiconductor region) 3 is formed by epitaxial growth on the semiconductor substrate 1 and the N-type buried layer 2.
【0018】次に、上記エピタキシャル層3の上に第1
の絶縁膜を形成する。この際、エピタキシャル成長層3
の表面を酸化して熱酸化膜4を形成した後、シリコン窒
化膜5およびCVD(気相成長)酸化膜6を順次形成す
る。Next, a first layer is formed on the epitaxial layer 3.
Is formed. At this time, the epitaxial growth layer 3
After oxidizing the surface to form a thermal oxide film 4, a silicon nitride film 5 and a CVD (vapor phase growth) oxide film 6 are sequentially formed.
【0019】次に、上記CVD酸化膜6上にレジスト膜
を塗布し、露光、現像を行ってパターニングし、レジス
トパターン7を形成する。そして、このレジストパター
ン7をマスクとして前記CVD酸化膜6、シリコン窒化
膜5および酸化膜4をエッチングすることにより、溝を
形成すべき位置を開孔して開孔部を形成する。Next, a resist film is applied on the CVD oxide film 6, exposed, developed, and patterned to form a resist pattern 7. Using the resist pattern 7 as a mask, the CVD oxide film 6, the silicon nitride film 5, and the oxide film 4 are etched to open a position where a groove is to be formed, thereby forming an opening.
【0020】次に、前記レジストパターン7を除去した
後、図1(b)に示すように、BSG膜(ボロン・シリ
ケート・ガラス膜)8を堆積し、1000℃、2時間の
熱拡散処理を行い開孔部底面の基板表面部にP型拡散層
(第2の半導体領域91および第3の半導体領域92)
を形成する。この場合、第2の半導体領域92を含むN
型エピタキシャル層3における第2の半導体領域92相
互間で第2の半導体領域92に対向するように第3の半
導体領域92を形成する。Next, after removing the resist pattern 7, as shown in FIG. 1B, a BSG film (boron silicate glass film) 8 is deposited and subjected to a thermal diffusion process at 1000 ° C. for 2 hours. A P-type diffusion layer (second semiconductor region 91 and third semiconductor region 92) is formed on the substrate surface at the bottom of the opening.
To form In this case, N including the second semiconductor region 92
A third semiconductor region 92 is formed between the second semiconductor regions 92 in the type epitaxial layer 3 so as to face the second semiconductor region 92.
【0021】次に、図1(c)に示すように、RIE
(反応性イオンエッチング)を用いた異方性イオンエッ
チングにより、基板表面に第1の溝10およびこれより
深さが浅い第2の溝11を形成する。この際、第2の溝
11となる部分の上をレジスト膜(図示せず)で覆い、
基板表面を3μm程度エッチングする。この後、上記レ
ジスト膜を剥離し、さらに、基板表面を2μm程度エッ
チングする。Next, as shown in FIG.
By anisotropic ion etching using (reactive ion etching), a first groove 10 and a second groove 11 having a smaller depth are formed on the substrate surface. At this time, a portion to be the second groove 11 is covered with a resist film (not shown),
The substrate surface is etched by about 3 μm. Thereafter, the resist film is peeled off, and the surface of the substrate is etched by about 2 μm.
【0022】これにより、第1の溝10を基板1に達す
るように形成し、この溝10によりN型領域(エピタキ
シャル層3および埋め込み層2)を複数に分離(素子分
離)し、第2の溝11をN型埋め込み層2に達するよう
に形成してPNPトランジスタのベース取り出し用領域
とすることができる。As a result, the first groove 10 is formed so as to reach the substrate 1, and the N-type region (epitaxial layer 3 and buried layer 2) is separated into a plurality (element isolation) by the groove 10, and the second groove 10 is formed. The trench 11 can be formed so as to reach the N-type buried layer 2 and can be used as a base extraction region of the PNP transistor.
【0023】なお、上記ラテラルPNPトランジスタと
同時に縦型NPNトランジスタを形成する場合には、第
2の溝を形成すると同時にNPNトランジスタ用のコレ
クタ取り出し用領域を形成することができる。When a vertical NPN transistor is formed at the same time as the lateral PNP transistor, a collector extraction region for the NPN transistor can be formed simultaneously with the formation of the second groove.
【0024】次に、図1(d)に示すように、前記溝1
0、11の中に熱酸化膜13を形成した後、ボロンイオ
ンの注入により第1の溝10の底面の基板表面部にチャ
ネルストッパー用のP型拡散層14を形成する。この場
合、上記P型拡散層14の濃度よりもN型埋め込み層2
の濃度が十分高いので、第2の溝11の底面にはチャネ
ルストッパー用のP型拡散層14が形成されない。Next, as shown in FIG.
After the thermal oxide film 13 is formed in 0 and 11, a P-type diffusion layer 14 for a channel stopper is formed on the substrate surface at the bottom surface of the first groove 10 by implanting boron ions. In this case, the concentration of the N-type buried layer 2 is higher than the concentration of the P-type diffusion layer 14.
Is sufficiently high, the P-type diffusion layer 14 for the channel stopper is not formed on the bottom surface of the second groove 11.
【0025】続いて、基板上面にポリシリコン膜を前記
溝10、11の幅よりも薄く(150nm程度)堆積
し、溝10、11の側面にポリシリコン膜15を残すよ
うに異方性イオンエッチングを行う。Subsequently, a polysilicon film is deposited on the upper surface of the substrate so as to be thinner (about 150 nm) than the width of the trenches 10 and 11, and anisotropic ion etching is performed so that the polysilicon film 15 is left on the side surfaces of the trenches 10 and 11. I do.
【0026】この後、弗化アンモンなどを用いたウェッ
トエッチングにより、溝底部の熱酸化膜13を除去す
る。これにより、後述する工程で溝内部に堆積するポリ
シリコンが基板1とコンタクトされるようになる。Thereafter, the thermal oxide film 13 at the bottom of the groove is removed by wet etching using ammonium fluoride or the like. As a result, the polysilicon deposited inside the groove in a step described later comes into contact with the substrate 1.
【0027】次に、図2(a)に示すように、前記溝1
0、11の内部を埋めるようにポリシリコン膜を基板上
面に2μm程度堆積させる。その後、表面研磨法によ
り、前記CVD酸化膜6が表面に露呈するまで上記ポリ
シリコン膜をエッチングする。さらに、上記CVD酸化
膜6を弗化アンモンなどによりエッチングした後、再
度、表面研磨法により、上記ポリシリコン膜を前記窒化
膜5の表面まで平坦化する。これにより、溝10、11
の内部に対応して埋め込まれたポリシリコン16、17
が残る。その後、イオン注入などにより、上記ポリシリ
コン16、17にリンなどのN型不純物をドープする。Next, as shown in FIG.
A polysilicon film is deposited to a thickness of about 2 μm on the upper surface of the substrate so as to fill the insides of 0 and 11. Thereafter, the polysilicon film is etched by a surface polishing method until the CVD oxide film 6 is exposed on the surface. Further, after the CVD oxide film 6 is etched with ammonium fluoride or the like, the polysilicon film is flattened again to the surface of the nitride film 5 by a surface polishing method. Thereby, the grooves 10, 11
Polysilicon 16 and 17 buried corresponding to the inside of
Remains. Thereafter, the polysilicons 16 and 17 are doped with an N-type impurity such as phosphorus by ion implantation or the like.
【0028】さらに、図2(b)に示すように、窒化膜
を約100nm程度堆積し、パターニングを行って窒化
膜パターン18を形成し、通常の選択酸化法と同様に約
800nmの酸化を行うことにより、フィールド領域1
9の基板および溝内のポリシリコン16、17の表面を
酸化する。Further, as shown in FIG. 2 (b), a nitride film is deposited to a thickness of about 100 nm, patterned to form a nitride film pattern 18, and oxidized to about 800 nm in the same manner as in a normal selective oxidation method. As a result, the field area 1
The surface of the polysilicon 16 and 17 in the trench and the substrate 9 is oxidized.
【0029】その後、図2(c)に示すように、基板上
面に絶縁膜20を堆積し、コンタクトホールを開孔した
後、スパッタ法によりアルミニウム膜を蒸着し、パター
ニングを行うことにより、コレクタ電極(C)21、ベ
ース電極(B)22、エミッタ電極(E)23を形成す
る。これにより、図3に示すような平面パターンを有す
るラテラルPNPトランジスタが形成される。After that, as shown in FIG. 2C, an insulating film 20 is deposited on the upper surface of the substrate, a contact hole is opened, an aluminum film is deposited by a sputtering method, and patterning is performed to form a collector electrode. (C) 21, a base electrode (B) 22, and an emitter electrode (E) 23 are formed. Thus, a lateral PNP transistor having a planar pattern as shown in FIG. 3 is formed.
【0030】図3において、91はコレクタ領域、92
はエミッタ領域、16は前記第1の溝10内のポリシリ
コン領域、21はコレクタ電極、22はベース電極、2
3はエミッタ電極である。In FIG. 3, reference numeral 91 denotes a collector region;
Is an emitter region, 16 is a polysilicon region in the first groove 10, 21 is a collector electrode, 22 is a base electrode, 2
3 is an emitter electrode.
【0031】図2(c)および図3に示したように形成
されたラテラルPNPトランジスタは、P型の半導体基
板1と、この半導体基板の表面に形成されたN型の第1
の半導体領域(2、3)と、この第1の半導体領域
(2、3)の表面にほぼ垂直な方向に形成され、上記第
1の半導体領域(2、3)を複数の領域に分離する素子
分離用の第1の溝10と、前記第1の半導体領域(2、
3)内で上記第1の溝10に接して形成されたP型の第
2の半導体領域91と、前記第1の半導体領域(2、
3)の表面にほぼ垂直な方向に前記第1の溝10よりも
深さが浅く、かつ、前記第2の半導体領域91よりも深
く形成され、少なくとも内周面に絶縁体13が形成され
た第2の溝11と、前記第1の半導体領域(2、3)内
で上記第2の溝11に接すると共に前記上記第2の半導
体領域91と対向して形成されたP型の第3の半導体領
域92と、前記第2の溝11内に埋め込まれ、底面が前
記第1の半導体領域(2、3)にコンタクトする導電体
17とを具備する。The lateral PNP transistor formed as shown in FIGS. 2C and 3 includes a P-type semiconductor substrate 1 and an N-type first P-type transistor formed on the surface of the semiconductor substrate.
Formed in a direction substantially perpendicular to the surface of the first semiconductor region (2, 3) and the first semiconductor region (2, 3), and separates the first semiconductor region (2, 3) into a plurality of regions. A first trench 10 for element isolation and the first semiconductor region (2,
3), a P-type second semiconductor region 91 formed in contact with the first groove 10 and the first semiconductor region (2,
In the direction substantially perpendicular to the surface of 3), the depth is smaller than the first groove 10 and deeper than the second semiconductor region 91, and the insulator 13 is formed at least on the inner peripheral surface. A second groove 11 and a P-type third formed in contact with the second groove 11 in the first semiconductor region (2, 3) and opposed to the second semiconductor region 91; The semiconductor device includes a semiconductor region 92 and a conductor 17 buried in the second groove 11 and having a bottom surface in contact with the first semiconductor region (2, 3).
【0032】即ち、第1の半導体領域(2、3)をベー
ス、第2の半導体領域91をコレクタ、第3の半導体領
域92をエミッタとするラテラルPNPトランジスタが
形成されている。そして、コレクタ91は素子分離用の
第1の溝10に接して形成されているので、コレクタ・
ベース接合面は互いに向き合った電流に寄与する面だけ
となり、不必要なコレクタ・ベース間寄生容量が抑制さ
れる。That is, a lateral PNP transistor having the first semiconductor region (2, 3) as a base, the second semiconductor region 91 as a collector, and the third semiconductor region 92 as an emitter is formed. Since the collector 91 is formed in contact with the first groove 10 for element isolation, the collector 91
The base junction surface is only a surface that contributes to the currents facing each other, and unnecessary parasitic capacitance between the collector and the base is suppressed.
【0033】同様に、エミッタ92は第2の溝11に接
して形成されているので、ベース・エミッタ接合面は互
いに向き合った電流に寄与する面だけとなり、不必要な
ベース・エミッタ間寄生容量が抑制される。その結果、
従来のラテラルPNPトランジスタと比べて、周波数特
性、電流特性が向上する。Similarly, since the emitter 92 is formed in contact with the second groove 11, the base-emitter junction surface is only a surface contributing to currents facing each other, and unnecessary base-emitter parasitic capacitance is generated. Is suppressed. as a result,
Frequency characteristics and current characteristics are improved as compared with a conventional lateral PNP transistor.
【0034】また、上記したようなバイポーラ・トラン
ジスタの製造方法によれば、通常達成可能な微細化技術
とセルフアライン技術の範囲内で十分な性能を有するバ
イポーラトランジスタを実現することができる。Further, according to the above-described method of manufacturing a bipolar transistor, a bipolar transistor having a sufficient performance within the range of normally achievable miniaturization technology and self-alignment technology can be realized.
【0035】図4(a)乃至(d)および図5(a)乃
至(c)は、本発明の第2実施例に係るラテラルPNP
トランジスタの製造方法の主要工程における半導体ウェ
ハの断面構造を示している。以下、上記製造方法の第2
実施例を説明する。まず、図4(a)に示すように、図
1(a)を参照して前述した工程と同様の工程を実施す
る。FIGS. 4A to 4D and FIGS. 5A to 5C show a lateral PNP according to a second embodiment of the present invention.
2 shows a cross-sectional structure of a semiconductor wafer in a main step of a transistor manufacturing method. Hereinafter, the second method of the above manufacturing method will be described.
An embodiment will be described. First, as shown in FIG. 4A, a step similar to the step described above with reference to FIG. 1A is performed.
【0036】即ち、P型シリコン基板1にN型埋め込み
層2を形成し、その上にN型エピタキシャル層3を形成
する。次に、上記エピタキシャル層3の上に熱酸化膜
4、シリコン窒化膜5およびCVD酸化膜6を順次形成
する。次に、上記CVD酸化膜6上にレジストパターン
7を形成する。そして、このレジストパターン7をマス
クとして前記CVD酸化膜6、シリコン窒化膜5および
酸化膜4を開孔する。That is, an N-type buried layer 2 is formed on a P-type silicon substrate 1, and an N-type epitaxial layer 3 is formed thereon. Next, a thermal oxide film 4, a silicon nitride film 5, and a CVD oxide film 6 are sequentially formed on the epitaxial layer 3. Next, a resist pattern 7 is formed on the CVD oxide film 6. Then, using the resist pattern 7 as a mask, the CVD oxide film 6, the silicon nitride film 5, and the oxide film 4 are opened.
【0037】次に、前記レジストパターン7を除去した
後、図4(b)に示すように、RIEを用いた異方性イ
オンエッチングにより基板表面に第1の溝10およびこ
れより深さが浅い第2の溝11を形成する。この際、第
2の溝11となる部分の上をレジスト膜で覆い、基板表
面を3μm程度エッチングする。この後、上記レジスト
膜を剥離し、さらに、基板表面を2μm程度エッチング
する。これにより、第1の溝10を基板に達するように
形成し、この第1の溝10により前記N型エピタキシャ
ル層3を素子分離し、第2の溝11をN型埋め込み層2
に達するように形成してPNPトランジスタのベース取
り出し用とすることができる。この後、前記溝10、1
1の中に熱酸化膜13を形成する。Next, after removing the resist pattern 7, as shown in FIG. 4B, the first groove 10 and a shallower groove than the first groove 10 are formed on the substrate surface by anisotropic ion etching using RIE. The second groove 11 is formed. At this time, the portion to be the second groove 11 is covered with a resist film, and the substrate surface is etched by about 3 μm. Thereafter, the resist film is peeled off, and the surface of the substrate is etched by about 2 μm. As a result, the first groove 10 is formed so as to reach the substrate, the N-type epitaxial layer 3 is element-separated by the first groove 10, and the second groove 11 is formed in the N-type buried layer 2
And can be used to take out the base of the PNP transistor. Thereafter, the grooves 10, 1
In FIG. 1, a thermal oxide film 13 is formed.
【0038】次に、図4(c)に示すように、ボロンイ
オンB+ の注入により第1の溝10の底面の基板表面部
にチャネルストッパー用のP型拡散層14を形成する。
この際、イオン注入を基板上面に対して7〜45度傾け
て行うことにより、溝10、11の側面にもボロンイオ
ンが注入された第2の半導体領域91aおよび第3の半
導体領域92aを形成する。この場合、上記P型拡散層
14の濃度よりもN型埋め込み層2の濃度が十分高いの
で、第2の溝11の底面にはチャネルストッパー用のP
型拡散層14が形成されない。Next, as shown in FIG. 4C, boron ions B + To form a P-type diffusion layer 14 for a channel stopper on the surface of the substrate at the bottom of the first groove 10.
At this time, the second semiconductor region 91a and the third semiconductor region 92a into which boron ions are implanted are also formed on the side surfaces of the grooves 10 and 11 by performing ion implantation at an angle of 7 to 45 degrees with respect to the upper surface of the substrate. I do. In this case, since the concentration of the N-type buried layer 2 is sufficiently higher than the concentration of the P-type diffusion layer 14, the bottom of the second groove 11 has a P-type channel stopper.
The mold diffusion layer 14 is not formed.
【0039】続いて、基板上面にポリシリコン膜を前記
溝10、11の幅よりも薄く(150nm程度)堆積
し、溝10、11の側面にポリシリコン膜15を残すよ
うに異方性イオンエッチングを行う。Subsequently, a polysilicon film is deposited on the upper surface of the substrate so as to be thinner (about 150 nm) than the width of the grooves 10 and 11 and anisotropic ion etching is performed so that the polysilicon film 15 is left on the side surfaces of the grooves 10 and 11. I do.
【0040】この後、図4(d)に示すように、弗化ア
ンモンなどを用いたウェットエッチングにより、溝底部
の熱酸化膜13を除去する。これにより、後述する工程
で溝内部に堆積するポリシリコンが基板とコンタクトさ
れるようになる。この後、図5(a)乃至(c)に示す
ように、図2(a)乃至(c)を参照して前述した工程
と同様の工程を実施する。Thereafter, as shown in FIG. 4D, the thermal oxide film 13 at the bottom of the groove is removed by wet etching using ammonium fluoride or the like. As a result, the polysilicon deposited inside the groove in a step described later comes into contact with the substrate. Thereafter, as shown in FIGS. 5A to 5C, steps similar to the steps described above with reference to FIGS. 2A to 2C are performed.
【0041】即ち、図5(a)に示すように、前記溝1
0、11の内部を埋めるようにポリシリコン膜を基板上
面に2μm程度堆積させる。その後、表面研磨法によ
り、前記CVD酸化膜6が表面に露呈するまで上記ポリ
シリコン膜をエッチングする。さらに、上記CVD酸化
膜6を弗化アンモンなどによりエッチングした後、再
度、表面研磨法により、上記ポリシリコン膜を前記窒化
膜5の表面まで平坦化する。これにより、溝10、11
の内部に対応して埋め込まれたポリシリコン16、17
が残る。その後、イオン注入などにより、上記ポリシリ
コン16、17にリンなどのN型不純物をドープする。That is, as shown in FIG.
A polysilicon film is deposited to a thickness of about 2 μm on the upper surface of the substrate so as to fill the insides of 0 and 11. Thereafter, the polysilicon film is etched by a surface polishing method until the CVD oxide film 6 is exposed on the surface. Further, after the CVD oxide film 6 is etched with ammonium fluoride or the like, the polysilicon film is flattened again to the surface of the nitride film 5 by a surface polishing method. Thereby, the grooves 10, 11
Polysilicon 16 and 17 buried corresponding to the inside of
Remains. Thereafter, the polysilicons 16 and 17 are doped with an N-type impurity such as phosphorus by ion implantation or the like.
【0042】さらに、図5(b)に示すように、窒化膜
を約100nm程度堆積し、パターニングを行って窒化
膜パターン18を形成し、通常の選択酸化法と同様に約
800nmの酸化を行うことにより、フィールド領域1
9の基板および溝内のポリシリコン16、17の表面を
酸化する。Further, as shown in FIG. 5B, a nitride film is deposited to a thickness of about 100 nm, patterned to form a nitride film pattern 18, and oxidized to about 800 nm in the same manner as in a normal selective oxidation method. As a result, the field area 1
The surface of the polysilicon 16 and 17 in the trench and the substrate 9 is oxidized.
【0043】その後、図5(c)に示すように、基板上
面に絶縁膜20を堆積し、コンタクトホールを開孔した
後、スパッタ法によりアルミニウム膜を蒸着し、パター
ニングを行うことにより、コレクタ電極21、ベース電
極22、エミッタ電極23を形成する。これにより、図
3に示したような平面パターンを有するトランジスタが
形成される。上記したような第2実施例のラテラルPN
Pトランジスタによれば、第1実施例のラテラルPNP
トランジスタと同様の効果が得られる。Thereafter, as shown in FIG. 5C, an insulating film 20 is deposited on the upper surface of the substrate, a contact hole is opened, an aluminum film is deposited by a sputtering method, and patterning is performed. 21, a base electrode 22, and an emitter electrode 23 are formed. Thus, a transistor having a planar pattern as shown in FIG. 3 is formed. Lateral PN of the second embodiment as described above
According to the P transistor, the lateral PNP of the first embodiment is used.
An effect similar to that of a transistor can be obtained.
【0044】しかも、第2の半導体領域(コレクタ)9
1aおよび第3の半導体領域(エミッタ)92aがイオ
ン注入を基板上面に対して傾けて行うことにより形成さ
れていることによる効果が得られる。即ち、コレクタ、
エミッタの有効面積が溝10、11の深さ方向に沿って
大きくとれるので、従来のラテラルPNPトランジスタ
よりも電流を多く流すことができる。In addition, the second semiconductor region (collector) 9
The effect obtained by the fact that the 1a and the third semiconductor region (emitter) 92a are formed by performing ion implantation at an angle to the upper surface of the substrate is obtained. That is, the collector,
Since the effective area of the emitter can be increased along the depth direction of the grooves 10 and 11, more current can flow than in a conventional lateral PNP transistor.
【0045】その結果、従来のラテラルPNPトランジ
スタと比べて、周波数特性、電流特性が向上する。従っ
て、電流をある程度流すラテラルPNPトランジスタを
実現するために、従来は多数のトランジスタを形成して
並列に接続していたが、上記実施例のラテラルPNPト
ランジスタでは、少数のトランジスタで済み、ラテラル
PNPトランジスタを搭載した集積回路チップの集積度
が向上する。As a result, frequency characteristics and current characteristics are improved as compared with the conventional lateral PNP transistor. Therefore, in order to realize a lateral PNP transistor that allows a certain amount of current to flow, a large number of transistors have conventionally been formed and connected in parallel. However, the lateral PNP transistor of the above embodiment requires only a small number of transistors. The degree of integration of an integrated circuit chip on which is mounted is improved.
【0046】なお、上記各実施例において、エミッタ9
2の構造やベース取り出し構造を従来と同様の構成と
し、コレクタ部だけを上記実施例で述べたように構成す
ることも可能である。即ち、上記実施例では、エミッタ
92を第2の溝11に接して形成しているが、エミッタ
を従来と同様の構造で形成してもよい。In each of the above embodiments, the emitter 9
The structure 2 and the base take-out structure may be the same as those of the related art, and only the collector may be configured as described in the above embodiment. That is, in the above embodiment, the emitter 92 is formed in contact with the second groove 11, but the emitter may be formed with the same structure as that of the related art.
【0047】また、第2の溝11内のポリシリコン17
を使用してベース電極22を取り出しているが、第2の
溝11内を全て絶縁体で埋め込み、あるいは、第2の溝
11を形成しないで、ベース電極取り出しを従来と同様
の構造で形成して工程数を削減するようにしてもよい。Further, the polysilicon 17 in the second groove 11
Is used to take out the base electrode 22, but the entire inside of the second groove 11 is filled with an insulator, or the base electrode is taken out with the same structure as the conventional one without forming the second groove 11. Alternatively, the number of steps may be reduced.
【0048】また、素子分離用の第1の溝10は、酸化
膜13および不純物がドープされたポリシリコン16が
埋め込まれているが、これに限らず、要するに素子分離
に必要な絶縁構造を有すればよい。The first trench 10 for element isolation is filled with an oxide film 13 and polysilicon 16 doped with impurities. However, the present invention is not limited to this, and the first trench 10 has an insulating structure necessary for element isolation. do it.
【0049】[0049]
【発明の効果】上述したように本発明によれば、コレク
タ・ベース間寄生容量が極力小さて周波数特性が良好で
あり、しかも、電流容量の大きいラテラル構造のバイポ
ーラトランジスタを有する半導体集積回路およびその製
造方法を実現することができる。As described above, according to the present invention, a semiconductor integrated circuit having a bipolar transistor having a lateral structure with a collector-base parasitic capacitance as small as possible, good frequency characteristics, and a large current capacity, and the same. A manufacturing method can be realized.
【図1】本発明の第1実施例のラテラルPNPトランジ
スタの製造方法の主要工程の一部における半導体ウェハ
の断面構造を示す図。FIG. 1 is a view showing a cross-sectional structure of a semiconductor wafer in a part of main steps of a method for manufacturing a lateral PNP transistor according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1の工程に続く工程における半導体ウェハの
断面構造を示す図。FIG. 2 is a view showing a cross-sectional structure of the semiconductor wafer in a step following the step of FIG. 1;
【図3】図1および図2の製法により形成されたラテラ
ルPNPトランジスタの平面パターンの一例を示す図。FIG. 3 is a view showing an example of a plane pattern of a lateral PNP transistor formed by the manufacturing method of FIGS. 1 and 2;
【図4】本発明の第2実施例のラテラルPNPトランジ
スタの製造方法の主要工程の一部における半導体ウェハ
の断面構造を示す図。FIG. 4 is a view showing a cross-sectional structure of a semiconductor wafer in a part of main steps of a method for manufacturing a lateral PNP transistor according to a second embodiment of the present invention.
【図5】図4の工程に続く工程における半導体ウェハの
断面構造を示す図。FIG. 5 is a view showing a cross-sectional structure of the semiconductor wafer in a step following the step of FIG. 4;
【図6】従来のラテラルPNPトランジスタの一部を示
す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a part of a conventional lateral PNP transistor.
1…半導体基板、2…N型埋め込み層、3…N型エピタ
キシャル層(第1の半導体領域)、4…熱酸化膜、5…
シリコン窒化膜、6…CVD酸化膜、7…BSG膜、9
1、91a…P型拡散層(第2の半導体領域)、92、
92a…P型拡散層(第3の半導体領域)、10…第1
の溝、11…第2の溝、13…熱酸化膜、14…チャネ
ルストッパー用のP型拡散層、15…ポリシリコン膜、
16、17…ポリシリコン、19…フィールド領域、2
0…絶縁膜、21…コレクタ電極、22…ベース電極、
23…エミッタ電極。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... N type buried layer, 3 ... N type epitaxial layer (first semiconductor region), 4 ... Thermal oxide film, 5 ...
Silicon nitride film, 6: CVD oxide film, 7: BSG film, 9
1, 91a... P-type diffusion layer (second semiconductor region), 92,
92a: P-type diffusion layer (third semiconductor region), 10: first
Groove 11; second groove 13; thermal oxide film 14; P-type diffusion layer for channel stopper 15; polysilicon film
16, 17 ... polysilicon, 19 ... field area, 2
0: insulating film, 21: collector electrode, 22: base electrode,
23 ... Emitter electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/73 - 29/737 H01L 21/331 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/73-29/737 H01L 21/331
Claims (4)
半導体領域と、 この第1の半導体領域の表面にほぼ垂直な方向に形成さ
れ、上記第1の半導体領域を複数の領域に分離する素子
分離用の第1の溝と、前記第1の半導体領域の表面にほぼ垂直な方向に形成さ
れ、少なくとも内周面に絶縁体が形成された第2の溝
と、 この第2の溝内に埋め込まれ、底面が前記第1の半導体
領域にコンタクトしている導電体と、 前記第1の半導体領域内で上記第1の溝に接して形成さ
れた第1導電型の第2の半導体領域と、 前記第1の半導体領域内で上記第2の半導体領域と対向
して、上記第2の溝に接して形成された第1導電型の第
3の半導体領域と、 を具備し、前記第2の溝の深さは前記第1の溝より浅
く、かつ前記第2の半導体領域よりも深いことを特徴と
する半導体集積回路。1. A semiconductor substrate of a first conductivity type, a first semiconductor region of a second conductivity type formed on a surface of the semiconductor substrate, and a direction substantially perpendicular to a surface of the first semiconductor region. A first trench for element isolation for isolating the first semiconductor region into a plurality of regions, and a first trench formed in a direction substantially perpendicular to the surface of the first semiconductor region.
A second groove having an insulator formed on at least an inner peripheral surface thereof
When embedded in the second groove, the bottom surface first semiconductor
A conductor in contact with a region, a second semiconductor region of a first conductivity type formed in contact with the first groove in the first semiconductor region, and a second semiconductor region in the first semiconductor region. opposite the second semiconductor region, the third semiconductor region of the first conductivity type formed in contact with the second groove, provided with a depth of the second groove is the first Shallower than the groove
A semiconductor integrated circuit, which is deeper than the second semiconductor region .
をコレクタ、前記第3の半導体領域をエミッタとするP
NPトランジスタが形成されていることを特徴とする半
導体集積回路。2. The semiconductor integrated circuit according to claim 1, wherein said first semiconductor region is a base, said second semiconductor region is a collector, and said third semiconductor region is an emitter.
A semiconductor integrated circuit, wherein an NP transistor is formed.
め込み層を形成する工程と、 上記半導体基板および埋め込み層の上にエピタキシャル
成長させ、第2導電型の第1の半導体領域を形成する工
程と、 上記第1の半導体領域の上に第1の絶縁膜を形成し、こ
の絶縁膜のうちで溝を形成すべき位置を開孔する工程
と、 上記工程により形成された開孔部のうちの少なくとも一
部から前記第1の半導体領域に第1導電型の不純物を導
入し、第2の半導体領域を形成する工程と、 前記開孔部から前記半導体基板に達する溝を形成し、こ
の溝により前記第1の半導体領域を複数に分離する工程
と、 前記第2の半導体領域を含む第2導電型の半導体領域で
第2の半導体領域に対向して第1導電型の第3の半導体
領域を形成する工程とを具備する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 a buried layer of a second conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and epitaxially growing the buried layer on the semiconductor substrate and the buried layer to form a first semiconductor region of a second conductivity type. Forming a first insulating film on the first semiconductor region, forming a hole in the insulating film at a position where a groove is to be formed, and forming a hole in the insulating film. Introducing a first conductivity type impurity into the first semiconductor region from at least a part of the first semiconductor region to form a second semiconductor region; and forming a groove reaching the semiconductor substrate from the opening. A step of separating the first semiconductor region into a plurality of regions by the groove; and a third region of the first conductivity type facing the second semiconductor region in the second conductivity type semiconductor region including the second semiconductor region. Forming a semiconductor region The method of manufacturing a semiconductor integrated circuit according to claim.
め込み層を形成する工程と、 上記半導体基板および埋め込み層に上にエピタキシャル
成長させ、第2導電型の第1の半導体領域を形成する工
程と、 上記第1の半導体領域の上に第1の絶縁膜を形成し、こ
の絶縁膜のうちで溝を形成すべき位置を開孔する工程
と、 上記工程により形成された開孔部から前記半導体基板に
達する第1の溝および前記埋め込み層に達する第2の溝
を形成する工程と、 上記第1の溝の内周面および第2の溝の内周面に絶縁膜
を形成する工程と、 前記第1の半導体領域の前記第1の溝に接する部分に第
1導電型の不純物を導入して第2の半導体領域を形成す
ると共に前記第2の溝に接する部分に第1導電型の不純
物を導入して第3の半導体領域を形成する工程と、 前記第1の溝内に絶縁体を埋め込んで前記第1の半導体
領域を複数に分離する工程と、 前記第2の溝内に導電体を埋め込む工程とを具備するこ
とを特徴とする半導体集積回路の製造方法。4. A step of forming a buried layer of a second conductivity type on a semiconductor substrate of a first conductivity type, and epitaxially growing the buried layer on the semiconductor substrate and the buried layer to form a first semiconductor region of a second conductivity type. Forming a first insulating film on the first semiconductor region, forming a hole in the insulating film at a position where a groove is to be formed, and forming a hole in the insulating film. Forming a first groove reaching the semiconductor substrate from above and a second groove reaching the buried layer; and forming an insulating film on an inner peripheral surface of the first groove and an inner peripheral surface of the second groove. Forming a second semiconductor region by introducing an impurity of a first conductivity type into a portion of the first semiconductor region that is in contact with the first trench, and forming a first conductive region in a portion that is in contact with the second trench. For forming a third semiconductor region by introducing a type impurity A step of burying an insulator in the first groove to divide the first semiconductor region into a plurality of parts; and a step of burying a conductor in the second groove. Circuit manufacturing method.
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JP29575792A JP3207561B2 (en) | 1992-11-05 | 1992-11-05 | Semiconductor integrated circuit and method of manufacturing the same |
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