JPH02125657A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02125657A
JPH02125657A JP27960388A JP27960388A JPH02125657A JP H02125657 A JPH02125657 A JP H02125657A JP 27960388 A JP27960388 A JP 27960388A JP 27960388 A JP27960388 A JP 27960388A JP H02125657 A JPH02125657 A JP H02125657A
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JP
Japan
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transistor
region
layer
load resistor
resistor
Prior art date
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Pending
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JP27960388A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Goto
広志 後藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 1概要〕 半導体装置に関し、 f、L荷抵抗と電源ラインとしての配線層との間(寄生
容量を大巾に削減することができ、トランジスタのスイ
ッチングスピードを向上させることができる半導体装置
を提供することを目的とし、トランジスタと1″を萄抵
抗を有し、支持基板上に絶縁層を介して接着された半導
体層を有する1造の半導体装置において、前記絶縁層上
に前記トランジスタを構成する埋め込みコレクタ領域と
前記負荷抵抗が形成され、前記負荷抵抗の不純物濃度が
前記埋め込みコレクタ領域の不純物濃度よりも低くなっ
ているように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置に係り、例えば絶縁層を介して支
持基板に接着させた単結晶の半4体層に素子領域を形成
するいわゆるS Or (Silicon 0nIns
ulator)構造の半導体装置に適用することができ
、詳しく心よ特にトランジスタのスインチンゲスピード
を向上させることができる半導体装置に関するものであ
る。
近年、集積回路の性能向上の要求に応えるため、活性領
域としての能動素子直下の部分を絶縁化して基板と能動
素子の寄生容量を大巾に削減することができるSOI構
造の半導体装置が注目されている。
レーザアニール、電子ビームアニールによる単結晶化技
術では結晶欠陥が発生し易く結晶欠陥密度が高くなるた
め例えばバイポーラ集積回路等の半導体装置を形成する
のが非常に困難であるが、特に単結晶ウェハと同じ結晶
状態が得られるというウェハ接着技(ネiに伴うSol
技術による屯結晶化技術では、SO■構造を用いること
で例えばハ・イボーラ集積回路等の半導体装置を実現す
ることができるに到っている。そして、トランジスタの
占(板−コレクタ間容量は大【11に削減されスイッチ
ングスピードの向上に大きく寄与できるようになった。
しかしなから、このような集積回路を構成する抵抗素子
としての負荷抵抗については余り改丹のないまま放置さ
れていた。
〔従来の技術〕
第4図は従来の半導体装置の構造を示す断面図である。
図示例の半導体装置を構成するトランジスタは例えばN
PN型のバイポーラトランジスタである。
この図にかいて、31は例えば3iからなり例えばp型
の支持基板、32は例えば5in2からなる絶縁層、3
3は例えばn・型の埋め込みコレクタ領域、34は例え
ばn・型の導電層、35は例えばn。
型のコレクタコンタクト領域、36は例えばn−型の導
電層、37は例えばn−型のコレクタ領域、38は例え
ばp型のヘース領域、39は例えばn゛型のエミッタ領
域、40は例えばp型の負荷抵抗、41はトレンチ溝、
42は例えばSiO□からなるシリコン酸化膜、43は
ノンドープのポリシリコン層、44は例えばS i O
2からなるシリコン酸化膜、45は例えばA1からなる
配線層、46は例えばPSGからなる層間絶縁膜、47
は例えばA1からなる電源ラインとして機能する配線層
である。
上記従来の半導体装置は、支持基板31に対して絶縁層
32を介してウェハを接着するというSol構造をとっ
ており結晶状態が良くなるので、トランジスタのコレク
ター基板間容量を削減することができるという利点があ
る。
S発明が解決しようとする課題] しかしながら、このような従来の半導体装置にあっては
、支持基板31に対して絶縁層32を介して活性領域と
してのウェハを接着するというSol構造をとることで
トランジスタのコレクター基板間容量は削減されている
が、第4図に示す如く負(;;j抵抗40は電源ライン
としての配線層47との間に存在する寄生容量に対し何
らこの寄生容量を縮小させる配■Sがなされておらず、
トランジスタのスイッチングスピ−ドを向上させる点で
問題となっていた。負荷抵抗40と電源ラインとしての
配線層47との間に存在する寄生容量は第5図に示され
るI’、CL回路を例にとれば図中に示されている容量
Cに対応する。この容量Cが負荷抵抗R1に対してR1
−・Cに相当する時定数を有することになり、トランジ
スタのスイッチングスピードを制約する因子となってい
るのである。そして、この容量Cの削減に対して何らの
工夫もなされていなかったのである。
そこで本発明は、負荷抵抗と電源ラインとしての配線層
との間の寄生容量を大巾に削減することができ、1−ラ
ンジスクのスイッチングスピードを向上させることがで
きる半導体装置を提供することを目的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による半導体装置は上記目的達成のため、トラン
ジスタと負荷抵抗を有し、支持基板上に絶縁層を介して
接着された半導体層を有する構造の半導体装置において
、前記絶縁層上に前記トランジスタを構成する埋め込み
コレクタ領域と前記負荷抵抗が形成され、前記負荷抵抗
の不純物濃度が前記埋め込みコレクタ領域の不純物濃度
よりも低くなるように構成したものである。
〔作用〕
本発明は、絶縁層上にトランジスタを構成する埋め込み
コレクタ領域と負荷抵抗が形成され、負荷抵抗の不純物
濃度が埋め込みコレクタ領域の不純物濃度よりも低くな
るように構成される。
したがって、第1図に示すように、負荷抵抗5を従来の
ものよりシリコン酸化膜4の厚さ分だけ電源ラインとし
ての配線層23との距離を広げることができるため、負
荷抵抗5と配線[23との間の寄生容星を削減すること
ができるようになり、トランジスタのスイッチングスピ
ードを向上させることができるようになる。
〔実施例] 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図及び第2図は本発明に係る半導体装置の一実施例
を説明する図であり、第1図は一実施例の構造を示す断
面図、第2図(a)〜(h)は一実施例の製造方法を説
明する図である。図示例の半導体装置を構成するトラン
ジスタは例えばNPN型のバイポーラトランジスタであ
る。
これらの図において、lは例えばSiからなり例えばp
゛型の支持基板、2は例えば5i02からなる′#jA
縁層、3は例えば単結晶SSからなり例えばn−型の半
導体層で、比抵抗が例えば0.1Ω・cm〜10Ω・c
m程度であり層厚が例えば1μm程度である。4は例え
ばS i Otからなり膜厚が例えば1〜2μmのシリ
コン酸化膜、5は例えばSiからなり例えばn−型の負
荷抵抗で、抵抗値が例えば200Ω/口である。6は例
えばSiからなり例えばn゛型の埋め込みコレクタ領域
、7は例えば単結晶Siからなり例えばn−型の半導体
層、8は例えばSiO□からなるシリコン酸化膜で、保
護膜として機能するものである。9は溝、IOはトレン
チ溝、11は例えばSiO□からなるシリコン酸化膜、
12はノンドープのポリシリコンからなる半導体層、1
3は例えばSiO□からなるシリコ域、17は例えばn
°型のエミッタ領域・、18は例えばn゛型のコレクタ
コンタクト領域、19は例えばn°型の負荷抵抗5用の
コンタクト領域、20は例えばPSGからなるパンシヘ
ーション膜、21は例えばAAからなる金属層、22は
例えばPSGからなる層間絶縁膜、23は例えばAIか
らなる電源ラインとして機能する配線層である。
次に、その製造方法について説明する。
まず、第2図(a)に示すように、支持基板1に対して
絶縁層2を介して半導体層3を接着する。
具体的には、例えばCVD法(熱酸化法)により支持基
板1上に絶縁層2を形成した後、絶縁層2上に圧着しつ
つ熱処理することにより半導体層3を接着する。この半
導体層3を絶縁層2に接着する接着工程は′例えば、「
日経マイクロデバイス1988年3月号pp92〜98
;静電圧着でSOlを作り64KDRAMで評価」の記
事の中の図3に示されている方法により達成されること
が報告されている。次いで、例えば研摩により絶縁層2
と半導体層3の接着面Aと反対側の主面Bを選択的に除
去して活性素子を形成するに適した適当な層厚、例えば
1〜2μmの層厚になるように形成する。
次に、第2図(b)に示すように、例えばCVD法によ
り半導体層3上に膜厚が例えば1〜2μmのシリコン酸
化膜4を形成した後、例えばRIE法により半導体層3
内の負荷抵抗5が形成される令頁域上のみにシリコン酸
化膜4が残るように選択的にエツチングする。ここで、
シリコン酸化膜4を形成する前に、半導体層3内の負荷
抵抗5が形成される領域にイオン注入を行って抵抗値(
例えば200Ω/口)を適宜調整してもよい。
次に、第2図(C)に示すように、例えば不純物がA 
s −、Sb等のイオン注入法によりシリコン酸化膜4
をマスクとして半導体層3に不純物を選択的に導入する
ことによりn′型の埋め込みコレクタ領域6を形成する
。この時、イオン注入条件はエネルギーが例えば70K
V、ドーズ量が例えば5E15cm−”である。
次に、第2図(d)に示すように、選択的な工ピタキシ
ャル成長法により埋め込みコレクタ領域6上に厚さがシ
リコン酸化膜4の厚さとほぼ等しくなるようにn−型で
単結晶Siからなる半導体層7を形成した後、例えば熱
酸化法により半導体層7上に保護膜としてのシリコン酸
化膜8を形成する。
次に、第2図(e)に示すように、例えばCCl4ガス
とBCj2.ガスとの混合ガスによるRIE法により後
に形成されるコレクタコンタクト領域とベース領域との
間を離間して分離させるために、シリコン酸化膜8及び
半導体層7を選択的にエツチングしてシリコン酸化膜4
の厚さ程度の深さの溝9を形成する。この時、埋め込み
コレクタ領域6が露出する。次いで、例えばRIE法に
よりシリコン酸化膜8から埋め込みコレクタ領域6まで
選択的にエツチングして素子分離領域としてのトレンチ
溝10を形成する。この時、絶縁層2が露出する。ここ
で、溝9及びトレンチ溝10の形成順はトレンチ溝10
を形成した後に溝9を形成する場合であってもよい。
次に、第1:図(f)に示すように、例えば熱酸化法に
より溝9及びトレンチ溝lo内を絶縁化するためにSi
部分を選択的に酸化してシリコン酸化膜11を形成する
次に、第2図(g)に示すように、例えば減圧気相成長
法によりトレンチ溝loが完全に埋め込まれるような層
厚でノンドープのポリシリコンを堆積して半導体層12
を形成した後、例えば研磨法及びアルカリ溶液等による
エツチングにより半導体層I2を選択的にエツチングし
て半導体層12の表面がトレンチ7i=710内におい
て溝9底部とほぼ同し水平面上の位置になるようにする
。次いで、例えばCVD法(スパッタ法でもよい)によ
り溝9及びトレンチ溝10を覆うように5in2を堆積
してシリコン酸化JI213を形成した後、表面を平坦
化するためにシリコン酸化膜13をエツチングする。こ
こではトレンチ溝10内に充填性の良好なノンi−プの
半導体層12を充填する好ましい態様の場合であるが、
絶縁物を充填する場合であればよく、具体的には例えば
トレンチ溝lo内に全て5i02を充填する場合であっ
てもよい。
次に、第2図(h)に示すように、例えばRIE法によ
りシリコン酸化膜8.13を選択的にエツチングして半
導体層7の表面を露出させた後、通常行われているトラ
ンジスタ工程によりトランジスタを形成する。具体的に
は、例えばBがドープされたp°型のポリシリコン層1
4を選択的に形成した後、側部を絶縁膜20で被覆する
と同時にポリシリコン層14からBを半導体層7に拡散
させてp。
型のベース領域15を形成する。次いで、例えばイオン
注入法によりコレクタコンタクト領域18及び負荷抵抗
5用のコレクタ領域19を形成する。次いで、エミッタ
の拡散源としてn°型のポリシリコン層14aを形成し
エミッタ17をドライブインして形成する。そして、ポ
リシリコン層14.14a上に金属N21を形成し、全
面を覆うように層間絶縁膜22を形成した後、層間絶縁
膜22上に電源ラインとしての配線層23を形成するこ
とにより第1図に示すような構造の半導体装置が完成す
る。
すなわち、上記実施例では、第1図に示すように、絶縁
層2上にトランジスタを構成する埋め込みコレクタ?i
ri域6と埋め込みコレクタ領域6と層厚がほぼ等しい
負荷抵抗5が水平面上で同じ位置に形成され、負荷抵抗
5の不純物濃度が埋め込みコレクタ領域6の不純物濃度
よりも低くなるように構成したので、負荷抵抗5と電源
ラインとしての配線層23との間の寄生容量を大巾に削
減することができ、トランジスタのスイッチングスピー
ドを向上させることができる。負荷抵抗5と配線層23
との間の寄生容量を大巾に削減することができるのは、
従来のものよりシリコン酸化膜4の厚さ分だけ配線層2
3との距離を広げることができるからである。
なお、上記実施例では、第1図に示すように、絶縁層2
上に負荷抵抗5及び埋め込みコレクタ領域6を形成し、
負荷抵抗5と埋め込みコレクタ領域6とのw通を直接接
して形成することで行っている場合について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、第3図に示
すように、負荷抵抗5と埋め込みコレクタ領域6をトレ
ンチ溝24によって分離して、負荷抵抗5と埋め込みコ
レクタ領域6の導通をコレクタコンタクト領域18、コ
ンタクト領域19上のポリシリコン層14及び金属層2
1を介して(1つでもよい。
〔発明の効果〕
本発明によれば、負r1抵抗と電源ラインとしての配線
層との間の寄生容量を大巾に削減することができ、トラ
ンジスタのスイッチングスピードを向上させることがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】 第1図及び第2図は本発明に係る半導体装置の一実施例
を説明する図であり、 第1図は一実施例の構造を示す断面図、第2図は一実施
例の製造方法を説明する図、第3図は他の実施例の構造
を示す断面図、第4図は従来例の構造を示す断面図、 第5図は従来例の課題を説明する図である。 1・・・・・・支持基板、 2・・・・・・絶縁層、 3・・・・・・半導体層、 5・・・・・・負荷抵抗、 6・・・・・・埋め込みコ レクタ領域。 一実施例の構造を示す断面図 第 図 第 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 トランジスタと負荷抵抗を有し、支持基板上に絶縁層を
    介して接着された半導体層を有する構造の半導体装置に
    おいて、 前記絶縁層上に前記トランジスタを構成する理め込みコ
    レクタ領域と前記負荷抵抗が形成され、前記負荷抵抗の
    不純物濃度が前記理め込みコレクタ領域の不純物濃度よ
    りも低くなっていることを特徴とする半導体装置。
JP27960388A 1988-11-04 1988-11-04 半導体装置 Pending JPH02125657A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151727A (ja) * 1992-06-17 1994-05-31 Internatl Business Mach Corp <Ibm> BiCMOS集積回路用のSOI構造

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06151727A (ja) * 1992-06-17 1994-05-31 Internatl Business Mach Corp <Ibm> BiCMOS集積回路用のSOI構造

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