JPH0212940A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0212940A
JPH0212940A JP16382388A JP16382388A JPH0212940A JP H0212940 A JPH0212940 A JP H0212940A JP 16382388 A JP16382388 A JP 16382388A JP 16382388 A JP16382388 A JP 16382388A JP H0212940 A JPH0212940 A JP H0212940A
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JP
Japan
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substrate
film
semiconductor
buried layer
conductivity type
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JP16382388A
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English (en)
Inventor
Shinji Yokoyama
信治 横山
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JFE Steel Corp
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Kawasaki Steel Corp
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は半導体装置の製造方法、特に、バイポーラトラ
ンジスタの製造方法に関するものである。
(従来の技術) 大規模集積回路(LSI)の高集積化が進むにつれて、
LSI に用いられる素子は微細化の一途をたどってい
る。特にバイポーラトランジスタは多数の用途に用いら
れている。かかるトランジスタには高集積化に伴い素子
分離及び領域分離の問題がある。例えば、素子分離及び
ベース・コレクタ領域分離の双方をLOCO3法により
行うか、又は、素子分離ヲ深い溝(トレンチ)で行い、
ベース・コレクタ分離をLOCDS法で行うようにして
いる。
即ち、素子分離及びベース・コレクタ領域分離の双方を
LOCO3法により行う場合には、第2図(a)〜(C
)に示す工程によってバイポーラトランジスタを製造す
る。第2図(a)に示すように、p−型シリコン基板1
にn+型埋込み層2を設け、その上にn−型エピタキシ
ャル層3を成長させる。次いで、第2図(ハ)に示すよ
うに、基板全体を熱処理により酸化して5in2膜4を
設け、その後CVD法によりSi3N、層5を設け、こ
の層にパターニングを施してマスクを形成する。次に、
第2図(C)に示すように、素子分離用のイオン注入を
行って分離領域6を形成し、その後LOCO3法により
選択酸化を行ってフィールド酸化膜7及び分離膜8とし
てのSin。
膜を形成してバイポーラトランジスタを完成するように
している。
又、素子分離を深い溝(トレンチ)で行い、ベース・コ
レクタ分離をLOCO3法で行う場合には第3図に示す
工程によってバイポーラトランジスタを製造する。即ち
、第3図(a)に示すように、p−型シリコン基板1に
n+型埋込み層2を設け、その上にn−型エピタキシャ
ル層3を成長させる。
次いで、第3図(6)に示すように、熱酸化処理により
5in2膜10を設け、これにパターニング処理を施し
てエッチグマスクを形成する。このマスクを用いてエツ
チングを行い、第3図(C)に示・すように、トレンチ
11を形成した後、エツチングマスクのSlO□膜10
を適当な処理により除去する。次に、第3図(d)に示
すように、再び熱酸化処理を施して基板表面全体に81
0□膜12を形成し、トレンチ11内に絶縁膜13、例
えば、ポリシリコンを充填し、その後エッチバック処理
を施し、更に、熱酸化処理を施して更にSin、膜14
を形成し、これにより完全な素子分離を行う。次いで、
第3図(e)に示すように、全面にSi、N、膜16を
CVD法により設け、これをフォトレジスト法によりマ
スクとして用いて選択酸化処理により第3図(f)に示
すようにトレンチ溝間の基板表面にSiO□膜17膜形
7し、その後、マスク材18を用いて、エピタキシャル
層3の一部分15を、SlO□膜12を経てn導電型を
呈する不純物のイオン注入により、その下側の埋込み層
2と同一のn゛導電型とする。その後、エピタキシャル
層3に5in2膜12を経てn導電型を呈する不純物の
イオン注入によりエミッタ領域(図示せず)を形成して
バイポーラトランジスタを完成するようにしている。
(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の素子分離において、素子分離及びベース
・コレクタ領域分離の双方をLOCO3法により行う場
合には、埋込み層−基板間の接合容量(Csub)を左
程低減させることができず、又、素子分離を深い溝(ト
レンチ)で行い、ベース・コレクタ分離をLOCDS法
で行う場合にはLOCO3法が分離領域の微細化に不利
である。
本発明の目的は上述した欠点を除去し、埋込み層−基板
間の接合容量(Csub)を低減し、素子の高速化を図
ると共にLOCO3法を用いることなく分離領域を微細
化して高密度の集積化を行い得るようにした半導体装置
の製造方法を提供せんとするにある。
(課題を解決するための手段) 本発明半導体装置の製造方法では、第1導電型の基板l
を具え、この基板に第2導電型の高濃度埋込み層2を設
け、その上に基板全体に亘って第2導電型の低濃度エピ
タキシャル層3を設けて成る半導体ウェファに対し素子
分離及び領域分離を行うに当り、底面が前記埋込み層よ
りも基板側に位置し、内部に絶縁物が充填された溝29
によって素子間の分離を行い、更に、底面が前記埋込み
層の半導体表面側に接触し、内部に絶縁物が充填された
溝22によって半導体領域間の分離を行うようにし、こ
の半導体領域内に所望の半導体素子領域を形成し得る゛
ようにする。
(作 用) かように本発明によれば、底面が前記埋込み層よりも基
板側に位置し、内部に絶縁物が充填された溝29により
素子間の分離を行うことによって埋込み層及び基板間の
接合容量(Csub)を低減させることができる。又、
素子分離及び領域分離にLOCO8法を用いないので、
従来必要とされていた長時間の熱酸化工程を必要とせず
、従って埋込み層の再分布を抑えることができる。更に
、本発明方法によれば、素子領域となるべきところの最
上層が窒化物の膜でほぼ完全に覆われているため、この
窒化物の膜上に、不純物が高濃度に添加された層を設け
ても下層には同等不純物が拡散されず、従って、これを
利用して所望の箇所にのみ不純物を導入することができ
、素子領域となる箇所の表面に対する汚染をも防止する
ことができる。
(実施例) 第1図(a)〜(ホ)は本発明半導体装置の製造方法の
一例を断面図で示す。第1図(a)に示すように、本発
明方法では第1導電型、(例えば、p−)のシリコン基
板1を設け、これに第2導電型、(例えば、n”)の埋
込み層2を設け、基板全体に第2導電型(n−)のエピ
タキシャル層3を堆積する。
次に、第1図(6)に示すように、全体に熱酸化処理を
施してSiO□膜19膜設9、その上にフォトレジスト
膜を設けてパターニング処理を施しマスクを形成する。
次いで、第1図(C)に示すように、溝のエツチングを
行って溝22を形成し、その底面が前記埋込み層の半導
体表面側に接触し得るようにし、かつ、適当な材料除去
処理により5in2膜19及びフォトレジスト膜20を
除去し、その後全面に熱酸化処理を施してSin、膜2
3を設け、更に、CVD法によりSi3N、膜24及び
ポリシリコン層25を設ける。
更に、第1図(d)に示すように、全面にエッチバック
処理を施し、かつ、熱酸化処理を施して溝22内にポリ
シリコン材料25を残存させると共にその上側にSlO
□膜26膜形6する。次いで、第1図(e)に示すよう
に、CVD法によりSlO□膜27全27、その上に7
オトレジスト膜28を設けた後1.パターニング処理に
よりマスクを形成し、このマスクを用いて深い溝29を
形成し、その底部が埋込み層2及び基板1の接合面より
も深くなるようにする。次に、第1図(f)に示すよう
に、Sin、膜27及びフォトレジスト膜28を適当な
材料除去処理により除去した後、全面に熱酸化処理を施
してSlO□膜30膜設0、その後CVD法によりSi
3N、膜31及びポリシリコン層32を設け、更に、エ
ッチバック処理を施して溝29内にポリシリコンを残存
させた後熱酸化処理を再び施してその上側にSiO□膜
33膜設3ることによって本発明による素子分解及び領
域分離を良好に行うようにする。
次いで、第1図(glに示すように、CVD法により5
in2膜34を設け、その上にフォトレジスト膜35を
設け、パターニング処理を施してマスクを形成し、この
マスクを用いてエピタキシャル層の一部分36上のSl
O□膜34を除去し、ここに燐(P)をイオン注入して
このエピタキシャル層部分36の導電型をn+とじ、そ
の後900〜1000℃の温度で熱処理を施してアニー
リングを行う。次いで、残存する5102膜34を材料
除去処理によって除去し、第1図(社)に示すように、
全面にポリシリコン層37を設け、その上1m CV 
D法により5iaN4膜38を設け、このSi、N。
膜38の夫々溝22及び29上に、エツチングにより窓
を開け、LOCDS法によりSin、膜39を形成し、
次に、フォトレジスト膜40によるパターニング処理を
施してベース領域となる区域41を露出した後、硼素(
Ba を高濃度、例えばIXIO16cm−”  のド
ーズでイオン注入し、この区域41の上側のポリシリコ
ンを高不純物濃度とし、その後、第11!1(i)に示
すように、ベース区域41上のSi3N<膜38を材料
除去処理、例えば、RIF!(反応性イオンエツチング
)によって除去してベース窓39を開け、次いで、残存
するレジスト膜を、例えば、If、PO,のようなウェ
ットエツチングにより除去し、露出した5isNa膜2
4をサイドエツチングし、次いで、S!02膜30 (
23)を、例えば、HPで同じくサイドエツチングする
この場合、BがドープされたSlO□膜はBがドープさ
れていないSlO□膜よりもエツチング速度が著しく遅
いため、上述したようなサイドエンチングが可能となる
。次に、第1図(j)に示すように、CvD法によりポ
リシリコン層45を全面に亘り堆積するがこの場合には
上述した5102膜30及びSi3N、膜31のサイド
エツチングされた部分にもポリシリコンが堆積されるよ
うになる。その後、900℃の温度でアニーリング処理
を施して上記サイドエッチグされた部分に堆積されたポ
リシリコンの部分に、Bがドープされたポリシリコン層
からBが外方拡散されるようになる。次いで、第1図(
資)に示すように、全面にエツチング液によるウェット
エツチング(選択エツチング)を施してBがドープされ
ていないポリシリコンのみを除去する。この際、Bがド
ープされたポリシリコンはBがドープされていないポリ
シリコンよりもエツチング速度が著しく遅いため、ベー
ス区域上に位置するポリシリコンはほぼ垂直状にエツチ
ングされ、前記サイドエツチングされた部分に堆積され
たポリシリコンの部分のBがドープされたポリシリコン
層は殆どエツチングされない。このエツチング液として
はエチレンジアミン+IPA 、或いはKOH+H,0
+IPA等があり、これらエツチング液は(111)結
晶方向を殆どエツチングしない。
次いで、第1図(i)に示すうに、熱酸化処理を行って
、厚さが約500Aの薄いSlO□膜46膜設6、フォ
トレジスト膜47のマスクを用いてコレクタ区域の基板
表面を露出し、B又はBF2をイオン注入し、レジスト
膜47を除去し、熱処理によるアニーリングを行ってベ
ース領域48を形成する。その後、RIBにより510
2膜を除去すると共にHFによる軽いサイドエツチング
を行う。次に、第1図(ホ)に示すように、全面にCV
D法によりポリシリコン層50を設け、その全面に砒素
(As)をイオン注入し、これにRIBによりパターニ
ングを行い、残存したポリシリコン膜(As  ドープ
)は導電層として用いる。次いで、熱処理を施してアニ
ーリングを行い、ベース領域内にエミッタ領域51を形
成してバイポーラトランジスタを完成する。
かように構成することによりエミッタ・ベースの分離を
LOCO3法を用いないで形成した5in2膜で行うた
め、エミッタ・ベース間の接合容量を小さくすることが
でき、これによって高速化を図ることができる。又、ポ
リシリコンからのAs拡散を行うため、極めて浅い接合
を得ることができ、これによっても高速化を図ることが
できる。更に、ベースの窓あけ、エミッタの窓あけをセ
ルファラインで行うため、位置合わせ余裕を小さくする
ことができる。
(発明の効果) 上述したように、本発明によれば、埋込み層−基板間の
接合容量(Csub)を低減することができ、従って、
素子の高速化を図ることができる。実際上、接合の側面
積の占める割合は素子が微細化するほど大きくなる。又
、L O’COS法を用いないので、従来必要とされた
長時間の熱工程が不用となり、埋込み層の再分布を抑え
ることができ、その結果素子の特性の劣化を防止するこ
とができる。更に、素子領域となる箇所の最上層をSi
、N、膜で被服しているため、その上側に高濃度の不純
物添加層を設けてもその下側の層への不純物拡散を防止
することができ、従って、これを利用して所望の箇所に
のみ不純物の導入を行うことができると共に表面からの
汚染をも防止することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(ホ)は本発明半導体装置の製造方法の
種々の工程を示す断面図、 第2図(a)〜(C)は従来の半導体装置の製造方法の
一例の製造工程を示す断面図、 第3図(a)〜(f)は従来の半導体装置の製造方法の
他の例の種々の製造工程を示す断面図である。 1・・・半導体基板    2・・・埋込み層3・・・
エピタキシャル層(コレクタ)22、29・・・溝(ト
レンチ) 23、 26. 30. 3−3. 39. 42・・
・SiO□膜24、31・・・Si3N、膜 25、32.37.50・・・ポリシリコン膜48・・
・ベース領域    51・・・エミッタ領域第1図 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、第1導電型の基板を具え、この基板に第2導電型の
    高濃度埋込み層を設け、その上に基板全体に亘って第2
    導電型の低濃度エピタキシャル層を設けて成る半導体ウ
    エファに対し素子分離を行うに当り、底面が前記埋込み
    層よりも基板側に位置し、内部に絶縁物が充填された溝
    によって素子間の分離を行い、この素子分離された半導
    体領域内に所望の半導体素子領域を形成するようにした
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2、第1導電型の基板を具え、この基板に第2導電型の
    高濃度埋込み層を設け、その上に基板全体に亘って第2
    導電型の低濃度エピタキシャル層を設けて成る半導体ウ
    エファに対し領域間の分離を行うに当り、底面が前記埋
    込み層の半導体表面側に接触し、内部に絶縁物が充填さ
    れた溝によって半導体領域間の分離を行うようにし、こ
    の半導体領域内に所望の半導体素子領域を形成するよう
    にしたことを特徴とする半導体装置の製造方法。 3、前記内部に絶縁物が充填された溝は、所望の箇所に
    溝のエッチングを行い、次に、熱酸化処理を施し、窒化
    膜の堆積を行い、次いで、多結晶シリコンの堆積を行い
    、全面にエッチバック処理を施して表面の平坦化を行い
    、最後に、熱酸化処理を施す処理工程をこの順序で行う
    ことにより形成し、しかも、この処理工程における窒化
    膜を分離工程終了時にも基板表面全体に亘り残存させる
    ようにしたことを特徴とする請求項1又は2に記載の半
    導体装置の製造方法。
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