JPH01169964A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH01169964A
JPH01169964A JP32855987A JP32855987A JPH01169964A JP H01169964 A JPH01169964 A JP H01169964A JP 32855987 A JP32855987 A JP 32855987A JP 32855987 A JP32855987 A JP 32855987A JP H01169964 A JPH01169964 A JP H01169964A
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JP
Japan
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semiconductor region
base
insulating film
oxide film
trench
Prior art date
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Pending
Application number
JP32855987A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Kameyama
亀山 周一
Masaoki Kajiyama
梶山 正興
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH01169964A publication Critical patent/JPH01169964A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To obtain a vertical type transistor of high speed and high density integration, by connecting an external base region and an internal base region, just under an aperture end of an oxide film being a first insulating film, via the lower part of a second insulating film formed on the side surface of a trench part. CONSTITUTION:An epitaxial layer 104 having a buried layer 102, is formed on a P-type substrate 100. A P-type semiconductor region 116 turning to an external base, and a thermal oxide film 122 are formed on the epitaxial layer. In an aperture formed in the thermal oxide film 122, a trench 142 is formed. A thermal silicon oxide film 150 left in the bottom side surface of the above trench, and a silicon nitride film 152 being a mask material are provided, and a P-type semiconductor region 126 turning to an internal base is formed under the trench 142. The external base 116 and an internal base 126 are connected via the lower parts of the oxide film 150 and the silicon nitride film 152, and a polysilicon electrode 124 is formed in a semiconductor region 128 turning to an emitter.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、
バイポーラ型等の集積回路の高速化、高集積化に適した
トランジスタ素子の構造およびその製造方法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular,
The present invention relates to the structure of a transistor element suitable for increasing the speed and integration of bipolar type integrated circuits and the like, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 最近のバイポーラ集積回路の分野において、トランジス
タのスイッチング速度の改良に対して、種々の新しい技
術が提案されてきている。これらの技術による主要な改
良法は、縦型のNPN)ランジスタの内部ベースを浅く
してベースの深さ方向の幅を狭く形成し、ベース中の電
子の走行時間を短くする方法と、内部ベースに対して直
列に入る寄生のベース抵抗とベース入力容量との結合に
よる遅延時間を減少させるべく、この寄生のベースを低
抵抗化する方法とに有る。寄生のベースを低抵抗化する
方法として、電極取り出し用の寄生のベース領域を内部
ベースよりも高濃度の不純物による拡散等によって形成
し、これを外部ベースとする、所謂、グラフト・ベース
法が知られている。例えは、1984年インターナショ
ナル エレクトロン デバイス ミーティング ダイジ
ェスト オブ テクニカル ペーパーズ (INTER
−NATIONAL  ELECTRON  DEVI
CE  MEETING  0IGESTOF  TE
CHNICAL  PAPER5PP、753−756
)に、縦型NPN)ランジスタの形成において、熱酸化
膜の下に形成された外部ベースと熱酸化膜の開口から形
成された内部ベースとが、熱酸化膜の端部の近傍におい
て接続された構造が開示されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years in the field of bipolar integrated circuits, various new techniques have been proposed for improving the switching speed of transistors. The main improvement methods using these technologies are to make the internal base of a vertical NPN transistor shallower and narrow the width in the depth direction of the base, thereby shortening the transit time of electrons in the base; In order to reduce the delay time caused by the coupling between the parasitic base resistance and the base input capacitance that are connected in series with the parasitic base, there is a method of lowering the resistance of the parasitic base. As a method of reducing the resistance of the parasitic base, the so-called graft base method is known, in which a parasitic base region for electrode extraction is formed by diffusion with impurities at a higher concentration than the internal base, and this is used as the external base. It is being An example is the 1984 International Electron Devices Meeting Digest of Technical Papers (INTER
-NATIONAL ELECTRON DEVI
CE MEETING 0IGESTOF TE
CHNICAL PAPER5PP, 753-756
), in forming a vertical NPN transistor, the external base formed under the thermal oxide film and the internal base formed from the opening of the thermal oxide film were connected near the edge of the thermal oxide film. structure is disclosed.

発明が解決しようとする問題点 バイポーラ・トランジスタの高速化のためには、内部ベ
ースを浅く形成することと、外部ベースを低抵抗化する
ことと、エミッタ直下のコレクタを低抵抗化することを
同時に実現しなければならない。内部ベースを浅くする
につれて、内部ベースの層状抵抗の増大が生じやすく、
この効果を小さくするために、通常、エミッタの幅を狭
くする方法がとられる。しかしながら、この場合、外部
ベースの不純物濃度を高くすると、不純物原子が内部ベ
ースに浸入し、内部ベースの不純物プロファイルを変え
てしまい、直流的には電流増幅率の減少、交流的には電
子のベース走行時間の増大などの悪い現象が発生する。
Problems to be Solved by the Invention In order to increase the speed of bipolar transistors, it is necessary to simultaneously form a shallow internal base, reduce the resistance of the external base, and reduce the resistance of the collector directly below the emitter. It must be realized. As the internal base becomes shallower, the layered resistance of the internal base tends to increase;
In order to reduce this effect, a method is usually taken to narrow the width of the emitter. However, in this case, when the impurity concentration of the external base is increased, impurity atoms invade the internal base and change the impurity profile of the internal base, resulting in a decrease in the current amplification factor for DC and a decrease in the electron base for AC. Bad phenomena such as increased running time occur.

この現象を単純に抑えるには、外部ベースの不純物濃度
を下げ、ベースの横方向の拡散を小さくする対策しかな
い。この方法によれば、外部ベースの浸入が抑えられる
が、内部ベースの深さを150ナノ・メータと非常に浅
く形成した場合、種々の構造あるいは製法上の問題が生
じる。例えば、第3図(a)に示されているごとく、P
型のシリコン半導体基板100上にN型の埋め込み層1
02を形成し、N型のエピタキシャル半導体N104を
形成した後、約20ナノ・メータの薄い熱酸化膜10B
上に形成された約100ナノ・メータの厚さのシリコン
窒化膜パターン110をマスクとしてドーズff12X
 10” Cm−2のボロンをイオン注入して、外部ベ
ースとなる深いP型の半導体領域116を形成した。さ
らに、第3図(b)のごとく、耐酸化性のシリコン窒化
膜パターン110をマスクとして熱酸化をおこない、厚
さ約250ナノ・メータの酸化膜122を形成した後、
シリコン窒化膜パターン110、酸化膜108を除去し
エミ・ツタ用の開口を形成し、全面に多結晶シリコン膜
を堆積し、これをパターンニングして多結晶シリコン膜
パターン124を形成し、ざらに、ドーズff12X 
10” c m−2のボロンをこの多結晶シリコン膜パ
ターン124中にイオン注入し、熱処理にて約150ナ
ノ・メータの深さの活性ベースとなる浅いP型の半導体
領域126を形成した後、同様に、ヒ素をこの多結晶シ
リコン膜パターン124中にイオン注入し、熱処理にて
深さが、約50ナノ・メータのエミッタとなるN型の半
導体領域128を形成した。このような製造方法にした
がえば、第3図(b)に示されているように酸化膜パタ
ーン122のピーク状の端部の形状によっては、外部ベ
ース116と内部ベース126との接続性が困難となっ
てしまう。すなわち、酸化膜のピーク状の端部て形成さ
れた開口端が工程中のエツチング等により不安定に変動
するために、内部ベースと外部ベースとの接続性自体が
不安定となり、ざらにもつと接続が惑い場合、このピー
ク下での内部ベースの横方向拡散が小さいことにより、
実効ベース幅が狭くなっているため、コレクタ・エミッ
タ間のパンチ・スルー性のリーク電流が発生するといつ
欠点があった。また、活性ベースとなるP型の半導体領
域126が、外部ベースとなるP型の半導体領域116
よりも浅く形成されるために、内部ベース直下のコレク
タ領域となるN型のエピタキシャル半導体層)04の抵
抗が不必要に大きくなってしまう。したがって、このよ
うな構造、製造等の問題を解決する新規なトランジスタ
構造とその製造方法が必要とされていた。
The only way to simply suppress this phenomenon is to lower the impurity concentration of the external base and reduce the lateral diffusion of the base. According to this method, penetration of the external base can be suppressed, but if the internal base is formed to a very shallow depth of 150 nanometers, various structural or manufacturing problems arise. For example, as shown in FIG. 3(a), P
An N type buried layer 1 is formed on a type silicon semiconductor substrate 100.
After forming N-type epitaxial semiconductor N104, a thin thermal oxide film 10B of about 20 nanometers is formed.
Using the silicon nitride film pattern 110 with a thickness of about 100 nanometers formed above as a mask, a dose of ff12X is applied.
Boron ions of 10" Cm-2 were ion-implanted to form a deep P-type semiconductor region 116 that would serve as an external base. Furthermore, as shown in FIG. 3(b), an oxidation-resistant silicon nitride film pattern 110 was masked. After performing thermal oxidation to form an oxide film 122 with a thickness of about 250 nanometers,
The silicon nitride film pattern 110 and the oxide film 108 are removed to form openings for emitters and ivy, a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface, and this is patterned to form a polycrystalline silicon film pattern 124. , Dose ff12X
After ion-implanting 10" cm of boron into the polycrystalline silicon film pattern 124 and forming a shallow P-type semiconductor region 126 serving as an active base with a depth of about 150 nanometers through heat treatment, Similarly, arsenic was ion-implanted into this polycrystalline silicon film pattern 124, and an N-type semiconductor region 128 serving as an emitter with a depth of about 50 nanometers was formed by heat treatment. Therefore, as shown in FIG. 3(b), depending on the shape of the peaked end of the oxide film pattern 122, it becomes difficult to connect the external base 116 and the internal base 126. In other words, since the open end formed at the peak-shaped end of the oxide film fluctuates unstably due to etching during the process, the connectivity itself between the internal base and the external base becomes unstable, and the rough edges become unstable. If the connection is confusing, the small lateral diffusion of the internal base below this peak
Because the effective base width is narrow, there is a drawback when punch-through leakage current occurs between the collector and emitter. Furthermore, the P-type semiconductor region 126 serving as an active base is different from the P-type semiconductor region 116 serving as an external base.
Since the N-type epitaxial semiconductor layer 04, which is formed to be shallower than the internal base, becomes the collector region directly under the internal base, the resistance becomes unnecessarily large. Therefore, there is a need for a new transistor structure and a method for manufacturing the same that solves these problems in structure, manufacturing, etc.

問題点を解決するための手段 本発明は、このような問題点を解決すべく、第1導伝型
の半導体層上に形成された第1の絶縁膜による間口と、
前記第1の絶縁膜の下部に形成された第2導伝型の第1
の半導体領域と、前記第1の絶縁膜の開口から形成され
た溝部と、前記溝部内に形成された第2の絶縁膜と、前
記第2の絶縁膜が形成された溝部の側面に残置されたマ
スク材と、前記マスク材をマスクとして溝部の底部に形
成された第2の絶縁膜の開口と、前記溝部内に形成され
た第2導伝型の第2の半導体領域と、前記第2の絶縁膜
の開口から第2導伝型の第2の半導体領域中に形成され
た第1導伝型の第3の半導体領域とを有する構造におい
て、前記第1の半導体領域と前記第2の半導体領域とを
接続することを特徴とする半導体装置、第1導伝型の半
導体層上に第1の絶縁膜による開口を形成する工程と、
前記第1の絶縁膜の下部に第2導伝型の第1の半導体領
域を形成する工程と、前記第1の絶縁膜の開口から溝部
を形成する工程と、前記溝部内に第2の絶縁膜を形成す
る工程と、前記第2の絶縁膜が形成された溝部の側面に
マスク材を残置させる工程と、前記マスク材をマスクと
して溝部の底部に第2の絶縁膜の開口を形成する工程と
、前記溝部内に第2導伝型の第2の半導体領域を形成す
る工程と、前記第2の絶縁膜の開口から第2導伝型の第
2の半導体領域中に第1導伝型の第3の半導体領域を形
成する工程とからなり、前記第1の半導体領域と前記第
2の半導体領域とを接続したことを特徴とする半導体装
置の製造方法とを提供するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve these problems, the present invention provides an opening formed by a first insulating film formed on a semiconductor layer of a first conductivity type;
A first insulating film of a second conductivity type formed under the first insulating film.
a semiconductor region, a trench formed from the opening in the first insulating film, a second insulating film formed in the trench, and a semiconductor region left on the side surface of the trench in which the second insulating film is formed. a second insulating film opening formed at the bottom of the groove using the mask material as a mask; a second semiconductor region of a second conductivity type formed in the groove; a third semiconductor region of a first conductivity type formed in a second semiconductor region of a second conductivity type from an opening in an insulating film, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region A semiconductor device characterized by connecting a semiconductor region, a step of forming an opening with a first insulating film on a semiconductor layer of a first conductivity type;
forming a first semiconductor region of a second conductivity type under the first insulating film; forming a trench from an opening in the first insulating film; and forming a second insulating region in the trench. a step of forming a film, a step of leaving a mask material on the side surface of the trench where the second insulating film is formed, and a step of forming an opening in the second insulating film at the bottom of the trench using the mask material as a mask. forming a second conductivity type second semiconductor region in the trench; and forming a first conductivity type second semiconductor region from the opening of the second insulating film into the second conductivity type second semiconductor region. and a step of forming a third semiconductor region, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are connected.

作用 本発明による手段を、−例として、バイポーラ・トラン
ジスタに適用した場合、次のような作用が生じた。
Effects When the measures according to the invention are applied, by way of example, to bipolar transistors, the following effects occur.

外部ベースとなる第1の半導体領域と内部ベースどなる
第2の半導体領域とを、第1の絶縁膜である酸化膜の開
口の端部の直下で、溝部側面に形成された第2の絶縁膜
の下を介して接続したので、外部ベースの高濃度の不純
物原子が内部ベースへ、直接に、浸入することを防止で
きた。このため、直流的には電流増幅率の減少、交流的
には電子のベース走行時間の増大などの悪い現象が発生
することを防止できた。さらには、溝部の底部にエミッ
タの拡散窓となる第2の絶縁膜の開口を形成する時に、
溝部の側面に残置したマスク材を用いたので、エツチン
グ損傷が少ない等方性の湿式のエツチング法を用いるこ
とができ、エミッタの拡散の間口表面の結晶性をを良好
に保つことができた。
A first semiconductor region serving as an external base and a second semiconductor region serving as an internal base are separated by a second insulating film formed on the side surface of the trench directly under the edge of the opening of the oxide film serving as the first insulating film. Since the connection was made through the bottom of the base, it was possible to prevent highly concentrated impurity atoms from the external base from directly penetrating into the internal base. For this reason, it was possible to prevent the occurrence of negative phenomena such as a decrease in current amplification factor in the case of direct current, and an increase in the base transit time of electrons in case of alternating current. Furthermore, when forming an opening in the second insulating film that will become an emitter diffusion window at the bottom of the trench,
Since the mask material left on the sides of the groove was used, an isotropic wet etching method with less etching damage could be used, and the crystallinity of the emitter diffusion front surface could be maintained well.

さらには、溝部の側面に所望の厚みのマスク材を残置さ
せることが可能なため、外部ベースと内部ベース間の距
離の制御性が改善された。この時、溝の側面にマスク材
があるために、外部ベースの高濃度領域と内部ベースの
低濃度領域とが、直接に、接続することがなくなったの
で、内部ベースの均一性の悪化を防止できた。一方、第
1の絶縁膜である酸化膜の開口内に形成した溝部により
内部ベースを外部ベースと同程度に深くできたため、内
部ベースとその直下のN型埋め込み層との間に残された
N型エピタキシャル層を薄くでき、これにより、コレク
タ抵抗を小さくすることができた。
Furthermore, since it is possible to leave the mask material with a desired thickness on the side surface of the groove, the controllability of the distance between the external base and the internal base is improved. At this time, since there is a mask material on the sides of the groove, the high concentration area of the external base and the low concentration area of the internal base are no longer directly connected, preventing deterioration of the uniformity of the internal base. did it. On the other hand, because the internal base was made to be as deep as the external base due to the groove formed in the opening of the oxide film, which is the first insulating film, N The mold epitaxial layer could be made thinner, which made it possible to reduce the collector resistance.

以上により、直流的には電流増幅率の減少、交流的には
電子のベース走行時間の増大等の悪い現象の発生を防止
することができ、トランジスタのスイッチング時間を改
善することができた。
As a result of the above, it was possible to prevent the occurrence of bad phenomena such as a decrease in current amplification factor in the case of direct current, and an increase in the base transit time of electrons in case of alternating current, and it was possible to improve the switching time of the transistor.

さらには、酸化膜の開口予定部内に、予め、第2導伝型
の第1の半導体領域が形成されていても、この開口内に
溝部を形成する際に、酸化膜の開口予定部の下の不用な
第1の半導体領域を除去できるため、あとで、溝部の低
面に形成される内部ベースとなる第2導伝型の第2の半
導体領域の不純物プロファイルへの影響をほぼ除くこと
ができた。
Furthermore, even if the first semiconductor region of the second conductivity type is formed in advance in the planned opening of the oxide film, when forming the groove in this opening, Since the unnecessary first semiconductor region can be removed, it is possible to substantially eliminate the influence on the impurity profile of the second conductivity type second semiconductor region that will be formed later on the lower surface of the trench and will become the internal base. did it.

これにより、電流増幅率のバラツキの少ない良好な素子
特性が得られた。
As a result, good device characteristics with little variation in current amplification factor were obtained.

実施例 本発明による構造の方法をバイポーラNPN トランジ
スタのエミッタ・ベース接合に適用した第一の実施例を
、第1図を用いて説明する。
Embodiment A first embodiment in which the structure method according to the present invention is applied to the emitter-base junction of a bipolar NPN transistor will be described with reference to FIG.

第1図のごとく、P型のシリコン半導体基板100上に
形成されたN型の埋め込み層102を有するN型のエピ
タキシャル半導体層104において、熱酸化膜122の
間口が形成されていて、この酸化膜の主要部の下に外部
ベースとなるP型の半導体領域116と、この酸化膜に
よる間口内に形成された溝部142と、溝部の側面に残
置された第2の絶縁膜である熱シリコン酸化膜+50と
、マスク材であるシリコン窒化膜152と、さらには、
この溝部の低部には内部ベースとなるP型の半導体領域
126とが形成されている。
As shown in FIG. 1, in an N-type epitaxial semiconductor layer 104 having an N-type buried layer 102 formed on a P-type silicon semiconductor substrate 100, an opening for a thermal oxide film 122 is formed, and this oxide film A P-type semiconductor region 116 that serves as an external base under the main part of the oxide film, a trench 142 formed within the opening of this oxide film, and a thermal silicon oxide film that is a second insulating film left on the sides of the trench. +50, the silicon nitride film 152 which is the mask material, and further,
A P-type semiconductor region 126 serving as an internal base is formed at the bottom of this groove.

外部ベース110と内部ベース126とが、酸化膜15
0とシリコン窒化膜152の下部を介して接続されてい
て、エミッタとなるN型の半導体領域128にポリシリ
コン電極124が形成されている。
The external base 110 and the internal base 126 are connected to the oxide film 15.
A polysilicon electrode 124 is formed in an N-type semiconductor region 128 that is connected to the silicon nitride film 152 through the lower part of the silicon nitride film 152 and serves as an emitter.

この様なエミッタ・ベース接合の形成方法の一例として
ポリシリコン電極124を内部ベース126とエミッタ
12Hの拡散源として用いれば、内部ベースの深さ15
0ナノ・メータ、エミッタの深さ50ナノ・メータと高
速性に優れた構造を実現できるし、通常に使用されてい
るイオン注入等の方法も採用されうる。また、外部ベー
スの高濃度の不純物が、直接に内部ベースに浸入し、内
部ベースの不純物プロファイルを変えてしまうことを防
止でき、ベースの接続性を安定化することもできた。さ
らには、第1図の構造では溝部の側面の形状が、テーパ
ー状となっているが、必要に応じて任意の形状にしても
よい。テーパー状の溝部の形成方法として、フッ酸と硝
酸の混合液等を用いれば、溝部の表面のエツチング損傷
を防止できた。さらには、第2の絶縁膜である酸化膜1
50は、マスク材である窒化膜152をマスクとしてエ
ツチング損傷の少ないフッ化アンモン等の湿式のエツチ
ングにて開口されたので、非常に良好なエミッタ・ベー
ス接合を形成できた。第1の絶縁膜である酸化膜122
の開口内に形成した溝部142により内部ベース126
を外部ベース116と同程度に深くできたため、内部ベ
ースとその直下のN型埋め込み層との間に残されたN型
エピタキシャル層をコレクタ耐圧を悪化(小さく)させ
ずに薄くでき、これにより、コレクタ抵抗を小さくする
ことができた。
As an example of a method for forming such an emitter-base junction, if the polysilicon electrode 124 is used as a diffusion source for the internal base 126 and the emitter 12H, the depth of the internal base 15
It is possible to realize a structure excellent in high speed with a depth of 0 nanometers and an emitter depth of 50 nanometers, and commonly used methods such as ion implantation can also be employed. In addition, it was possible to prevent highly concentrated impurities from the external base from directly penetrating into the internal base and change the impurity profile of the internal base, thereby stabilizing the connectivity of the base. Further, in the structure shown in FIG. 1, the side surfaces of the grooves have a tapered shape, but may have any shape as required. If a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid was used to form the tapered groove, etching damage to the surface of the groove could be prevented. Furthermore, the oxide film 1 which is the second insulating film is
50 was opened by wet etching using ammonium fluoride or the like, which causes little etching damage, using the nitride film 152 as a mask material, so that a very good emitter-base junction could be formed. Oxide film 122 which is the first insulating film
A groove 142 formed in the opening of the inner base 126
Since the depth of the N-type epitaxial layer can be made as deep as that of the external base 116, the N-type epitaxial layer left between the internal base and the N-type buried layer immediately below it can be made thinner without deteriorating (reducing) the collector breakdown voltage. It was possible to reduce the collector resistance.

次に、本発明の方法をバイポーラNPN)ランジスタの
主要部の製造方法に適用した第2の実施例を第21m(
a)−(e)を用いて説明する。
Next, a second example in which the method of the present invention is applied to a method for manufacturing the main part of a bipolar NPN transistor will be described.
This will be explained using a) to (e).

第2図(a)のごとく、P型のシリコン半導体基板10
0上にN型の埋め込み層102を形成した後、N型のエ
ピタキシャル半導体層104を形成した。この半導体層
+04上に、約300ナノ・メータの薄いポリ・シリコ
ン160を形成し、イオン注入にてポリ・シリコン16
0にドーズ、tlX 1016c m−2のボロン注入
をおこない、さらに、約300ナノ・メータの厚さのシ
リコン酸化膜122を堆積してから、約900度の熱処
理にて外部ベースとなるP型の半導体領域116を形成
した。ここで、図示されているように、エミッタ形成予
定部上に、ホトマスク工程によってレジスト・パターン
158を形成した。
As shown in FIG. 2(a), a P-type silicon semiconductor substrate 10
After forming an N-type buried layer 102 on 0, an N-type epitaxial semiconductor layer 104 was formed. A thin polysilicon layer 160 of about 300 nanometers is formed on this semiconductor layer +04, and the polysilicon layer 160 is formed by ion implantation.
Boron is implanted at a dose of 0, tlX 1016 cm-2, and a silicon oxide film 122 with a thickness of about 300 nanometers is deposited. After that, a P-type film, which will become an external base, is heat-treated at about 900 degrees. A semiconductor region 116 was formed. Here, as shown in the figure, a resist pattern 158 was formed by a photomask process on the area where the emitter was to be formed.

第2図(b)のごとく、レジスト・パターン158をマ
スクとしてエミッタ形成予定部をエツチングして、約1
.5ミクロン幅の溝部142を形成し、ざらに、この溝
部の表面を熱酸化して約100ナノ・メータの酸化膜1
64を成長させ、この後、約50ナノ・メータのシリコ
ン窒化膜152、約100ナノ・メータのシリコン酸化
膜162を、順次、堆積させた。
As shown in FIG. 2(b), the area where the emitter is to be formed is etched using the resist pattern 158 as a mask.
.. A groove 142 with a width of 5 microns is formed, and the surface of this groove is roughly thermally oxidized to form an oxide film 1 of about 100 nanometers.
After that, a silicon nitride film 152 of about 50 nanometers and a silicon oxide film 162 of about 100 nanometers were sequentially deposited.

第2図(c)のごとく、異方性の反応性エツチングにて
、溝部の側面にマスク材となる酸化膜162、窒化膜1
52を残置させた。
As shown in FIG. 2(c), an oxide film 162 and a nitride film 1, which serve as mask materials, are etched on the sides of the trench by anisotropic reactive etching.
52 remained.

第2図(d)のごとく、溝部側面の酸化膜162、窒化
膜152をマスクとしてフッ化アンモンにて、溝の底部
の熱酸化膜164を除去して、開口を形成し、さらに、
厚さ約250ナノ・メータのポリ・シリコン膜124を
堆積させた。このポリ・シリコン124に対して、ドー
ズj12X 10” c m−2のボロン注入をおこな
い、約950度の熱処理にて内部ベースとなる、約15
0ナノ・メータの深さのP型の半導体領域126を形成
した。
As shown in FIG. 2(d), the thermal oxide film 164 at the bottom of the trench is removed using ammonium fluoride using the oxide film 162 and nitride film 152 on the side surfaces of the trench as a mask to form an opening.
A polysilicon film 124 approximately 250 nanometers thick was deposited. This polysilicon 124 is implanted with boron at a dose of j12 x 10" cm-2, and is heat-treated at about 950 degrees to form an internal base of about 15
A P-type semiconductor region 126 with a depth of 0 nanometers was formed.

第2図(e)のごとく、ポリ・シリコン124に、ヒ素
をイオン注入した後、約900度の熱処理にて、深さが
、約50ナノ・メータのエミッタとなるN型の半導体領
域128を形成した。ホト・マスク工程によりポリ・シ
リコン膜パターン124を形成した後、通常の製造方法
に従って、アルミニウム電極166A、 166B等を
形成した。
As shown in FIG. 2(e), after arsenic is ion-implanted into polysilicon 124, an N-type semiconductor region 128 which becomes an emitter with a depth of about 50 nanometers is formed by heat treatment at about 900 degrees. Formed. After forming a polysilicon film pattern 124 by a photo mask process, aluminum electrodes 166A, 166B, etc. were formed according to a normal manufacturing method.

以上の様に、本発明の方法によって、縦型のNPNトラ
ンジスタが形成され、そのベース幅が約100ナノ・メ
ーと高速性に優れた活性素子部(内部ベース)の構造が
得られ、さらには、外部ベースと内部ベースとが、良好
に接続されたので、エミッタ端部でのコレクタ・エミッ
タ間のパンチ・スルー電流の発生を防止することができ
た。ざらには、溝部の形成によって、コレクタ抵抗の減
少がなされたので、スイッチング特性の改善がみられ、
また、外部ベースの内部ベースへの浸入も防止されたの
で、特性バラツキの少ない良好な素子が得られた。
As described above, by the method of the present invention, a vertical NPN transistor is formed, and an active element part (internal base) structure with a base width of approximately 100 nanometers and excellent high speed performance is obtained. Since the external base and the internal base were well connected, generation of punch-through current between the collector and emitter at the emitter end could be prevented. In general, the collector resistance was reduced by forming the groove, so the switching characteristics were improved.
Furthermore, since the external base was prevented from penetrating into the internal base, a good element with little variation in characteristics was obtained.

なお、本発明の方法によれば、バイポーラ素子のエミッ
タをゲート、このゲートの両側の外部ベースをソース、
ドレインと見なすと、内部ベースをチャンネル部とする
接合型の電界効果トランジスタとして機能させることが
できる。このように本発明の方法は、バイポーラのみな
らず種々の半導体装置にも適用することも可能である。
According to the method of the present invention, the emitter of the bipolar element is the gate, the external bases on both sides of the gate are the source,
When considered as a drain, it can function as a junction field effect transistor with the internal base as a channel portion. In this way, the method of the present invention can be applied not only to bipolar devices but also to various semiconductor devices.

発明の効果 本発明の構造とその製造方法とにより、高速化と高集積
化に優れた活性素子部の構造を有し、かつ、この活性素
子部を実現する制御性の良い製造方法を提供することが
できた。
Effects of the Invention The structure of the present invention and its manufacturing method provide an active element structure that is excellent in high speed and high integration, and a manufacturing method with good controllability for realizing this active element part. I was able to do that.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明によるバイポーラNPN)ランジスタの
構造を示す断面図、第2図は本発明の方法によるバイポ
ーラNPN)ランジスタの製造方法を示す一連の工程断
面図、第3図は従来の方法によるバイポーラNPN)ラ
ンジスタの構造及びその製造上の問題点を説明する断面
図である。 100・・・P型半導体基板、102・・・N型埋め込
み層、104・・・N型半導体層、106.116、U
S、+26・・・P半導体領域、128・・・N型半導
体領域、108.122.162・ψ・シリコン酸化膜
、110.152・・・シリコン窒化膜、124.16
0・・・多結晶シリコン膜、158・・・レジスト、1
66A、  166B・・・アルミニウム電極、142
◆・φ溝部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 はか1名宝 1 図 m2図 /Z6P− 第 2 図 tzan”
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a bipolar NPN) transistor according to the present invention, FIG. 2 is a series of cross-sectional views showing a method for manufacturing a bipolar NPN) transistor according to the method of the present invention, and FIG. 3 is a conventional method. 1 is a cross-sectional view illustrating the structure of a bipolar NPN transistor and problems in manufacturing it; FIG. 100...P type semiconductor substrate, 102...N type buried layer, 104...N type semiconductor layer, 106.116, U
S, +26...P semiconductor region, 128...N type semiconductor region, 108.122.162·ψ·silicon oxide film, 110.152...silicon nitride film, 124.16
0... Polycrystalline silicon film, 158... Resist, 1
66A, 166B... Aluminum electrode, 142
◆・φ groove. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導伝型の半導体層上に形成された第1の絶縁
膜による開口と、前記第1の絶縁膜の下部に形成された
第2導伝型の第1の半導体領域と、前記第1の絶縁膜の
開口から形成された溝部と、前記溝部内に形成された第
2の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜が形成された溝部の側
面に残置されたマスク材と、前記マスク材をマスクとし
て溝部の底部に形成された第2の絶縁膜の開口と、前記
溝部内に形成された第2導伝型の第2の半導体領域と、
前記第2の絶縁膜の開口から第2導伝型の第2の半導体
領域中に形成された第1導伝型の第3の半導体領域とを
有する構造において、前記第1の半導体領域と前記第2
の半導体領域とを接続することを特徴とする半導体装置
(1) an opening formed by a first insulating film formed on a semiconductor layer of a first conductivity type; and a first semiconductor region of a second conductivity type formed under the first insulating film; a groove formed from an opening in the first insulating film, a second insulating film formed in the groove, and a mask material left on a side surface of the groove in which the second insulating film was formed; an opening in a second insulating film formed at the bottom of the trench using the mask material as a mask; a second semiconductor region of a second conductivity type formed in the trench;
A structure including a third semiconductor region of the first conductivity type formed in the second semiconductor region of the second conductivity type from the opening of the second insulating film, wherein the first semiconductor region and the Second
A semiconductor device characterized in that it connects a semiconductor region.
(2)第1導伝型の半導体層上に第1の絶縁膜による開
口を形成する工程と、前記第1の絶縁膜の下部に第2導
伝型の第1の半導体領域を形成する工程と、前記第1の
絶縁膜の開口から溝部を形成する工程と、前記溝部内に
第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第2の絶縁膜が形
成された溝部の側面にマスク材を残置させる工程と、前
記マスク材をマスクとして溝部の底部に第2の絶縁膜の
間口を形成する工程と、前記溝部内に第2導伝型の第2
の半導体領域を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の開
口から第2導伝型の第2の半導体領域中に第1導伝型の
第3の半導体領域を形成する工程とからなり、前記第1
の半導体領域と前記第2の半導体領域とを接続したこと
を特徴とする半導体装置の製造方法。
(2) A step of forming an opening with a first insulating film on a semiconductor layer of a first conductivity type, and a step of forming a first semiconductor region of a second conductivity type under the first insulating film. forming a groove from an opening in the first insulating film; forming a second insulating film in the groove; and applying a mask material to the side surface of the groove in which the second insulating film is formed. a step of forming a second insulating film at the bottom of the groove using the mask material as a mask; and a step of forming a second insulating film of a second conductivity type in the groove.
and forming a third semiconductor region of the first conductivity type in the second semiconductor region of the second conductivity type from the opening of the second insulating film, Said first
A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the semiconductor region of the second semiconductor region is connected to the second semiconductor region.
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