JPH02161767A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH02161767A
JPH02161767A JP1187323A JP18732389A JPH02161767A JP H02161767 A JPH02161767 A JP H02161767A JP 1187323 A JP1187323 A JP 1187323A JP 18732389 A JP18732389 A JP 18732389A JP H02161767 A JPH02161767 A JP H02161767A
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Japan
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region
film
transistor
type
insulating film
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Tsuneo Funatsu
船津 恒雄
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To improve the speed of an I<2>L device by locally forming the emitter and collector of a lateral transistor and the base contact area of a longitudinal transistor adjacent to a buried insulating film. CONSTITUTION:An n<+> type buried layer 12, n<-> type semiconductor layer 13, and oxide film 14 are formed on a semiconductor substrate. Then an Si nitride film 15 which covers an activated area is formed and a buried insulating film 16 which insulates a lateral transistor(Tr) and longitudinal Tr areas from each other is formed by selective oxidation. Thereafter, etching and side etching are respectively performed to the films 16 and 14. By this process, the layer 13 is exposed in a birdbeak part. After exposing the layer 13, the film 15 is removed and an n-type area 19 corresponding to a base 1 area 18 and collector area is formed. Then a patterned polycrystalline Si film 20 is formed. After forming the film 20, the film is conducted by diffusing boron. Then an n<+> type contact area 24 is formed by diffusing an n type impurity and, thereafter, electrodes 25 and 26 are formed. Therefore, all of unnecessary parts are contained in the film 16.

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 横方向トランジスタと縦方向トランジスタとを組み合わ
せた所謂1!Lと呼ばれる半導体装置を製造するのに好
適な方法に関し、 不要な接合に纏わる容量、或いは、不要な領域に於ける
キャリヤの蓄積などを排除してスイッチング特性を向上
した構成の半導体装置を容易に実現できるようにするこ
とを目的とし、 横方向トランジスタ並びに縦方向トランジスタを備える
半導体装置を製造する方法であって、導電型半導体層の
表面に絶縁膜を形成する工程と、次に、横方向トランジ
スタ領域と縦方向トランジスタ領域とを絶縁する埋込絶
縁膜を選択酸化によって形成する工程と、次に、該埋込
絶縁膜の所定の辺部に於けるバーズ・ビーク部分を除去
することで前記半導体層を露出させる窓を開口する工程
と、次に、横方向トランジスタ領域に於ける前記窓と縦
方向トランジスタ領域に於ける前記窓とを接続する反対
導電型不純物を含有する多結晶シリコンからなる導体層
を形成する工程と、次に、該導体層中の不純物を拡散し
て横方向トランジスタ領域に於けるエミッタ領域とコレ
クタ領域、及び、縦方向トランジスタ領域に於けるベー
ス・コンタクト領域を形成する工程とが含まれてなるよ
う構成する。
[Detailed Description of the Invention] [Summary] The so-called 1! which combines a horizontal transistor and a vertical transistor. Regarding a method suitable for manufacturing a semiconductor device called L, it is possible to easily produce a semiconductor device with improved switching characteristics by eliminating unnecessary junction-related capacitance or carrier accumulation in unnecessary regions. A method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, which includes a step of forming an insulating film on a surface of a conductive semiconductor layer, and then forming a lateral transistor. forming a buried insulating film by selective oxidation to insulate the transistor region from the vertical transistor region, and then removing the bird's beak portion at a predetermined side of the buried insulating film. opening a window exposing the layer, and then a conductor made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type connecting said window in the lateral transistor region and said window in the vertical transistor region. forming a layer and then diffusing impurities in the conductor layer to form emitter and collector regions in the lateral transistor regions and base contact regions in the vertical transistor regions; Configure it so that it includes.

〔産業上の利用分野〕[Industrial application field]

本発明は、横方向トランジスタと縦方向トランジスタと
を組み合わせた所謂1”Lと呼ばれる半導体装置を製造
するのに好適な方法に関する。
The present invention relates to a method suitable for manufacturing a so-called 1''L semiconductor device that combines a lateral transistor and a vertical transistor.

1”Lは通常のプレーナ型バイポーラ・トランジスタと
はエミッタとコレクタを逆にした、所謂、逆構造パーテ
ィカル・トランジスタと、このトランジスタのベースを
コレクタとし、これと相補型のラテラル・トランジスタ
との複合構造をもった論理素子である。この論理素子は
ラテラル・トランジスタのエミッタに直流電源電圧を印
加することで、このトランジスタが逆構造パーティカル
・トランジスタのベースに電荷を注入するインジェクタ
として動作し、逆構造パーティカル・トランジスタがイ
ンバータとして動作するものであって、論理振幅が小さ
く高速且つ低消費電極の動作が可能であると同時に高集
積化が可能であり、且つ、従来のバイポーラ型集積回路
と同一チップ上に共存させ得るものとして注目されてい
る。
The 1"L is a composite of a so-called reverse structure particle transistor, in which the emitter and collector are reversed from the normal planar bipolar transistor, and a complementary lateral transistor, with the base of this transistor as the collector. This logic element is a logic element with a structure.By applying a DC power supply voltage to the emitter of a lateral transistor, this transistor acts as an injector that injects charge into the base of a reverse structure particle transistor. Structure Particle transistor operates as an inverter, and it has a small logic amplitude, can operate at high speed and with low electrode consumption, and at the same time can be highly integrated, and is the same as a conventional bipolar integrated circuit. It is attracting attention as something that can coexist on chips.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第13図(a)及びfb)は従来のI2Lデバイスを説
明する為の要部切断側面説明図及び要部平面説明図を表
している。
FIGS. 13(a) and 13(fb) show a cutaway side view and a plan view of a main part for explaining a conventional I2L device.

図示されたI”Lデバイスでは、エピタキシャル成長さ
せたn−型半導体層1にp型頭域2並びに3を形成し、
p型頭域3内にn型領域4を形成してあり、そして、破
線で囲んだ部分QLがインジェクタ用であるpnp横方
向トランジスタを、また、破線で囲んだ部分Qvがイン
バータ用であるnpn縦方向トランジスタをそれぞれ構
成するものであり、それ等活性領域である部分Q、及び
Qvに含まれる接合がトランジスタ作用をするのに必要
なものであって、その他の接合を構成している部分は動
作上は導体の役目を果たしている。
In the illustrated I''L device, p-type head regions 2 and 3 are formed in an epitaxially grown n-type semiconductor layer 1;
An n-type region 4 is formed in a p-type head region 3, and a portion QL surrounded by a broken line is a pnp lateral transistor for an injector, and a portion Qv surrounded by a broken line is an npn transistor for an inverter. The parts that constitute the vertical transistors are necessary for the part Q, which is the active region, and the junction included in Qv to function as a transistor, and the parts constituting the other junctions are In operation, it plays the role of a conductor.

このI” Lデバイスは通常のバイポーラ型集積回路の
製造方法を適用して製作することができ、そして、部分
酸化技術を用いてI”L素子群の絶縁分離を行っている
This I"L device can be manufactured by applying a normal bipolar integrated circuit manufacturing method, and a partial oxidation technique is used to isolate the I"L element group.

1”Lの特徴は、単一の比較的大きなベース領域内に、
旧来のエミッタに相当するコレクタを形成してあり、こ
のコレクタ同志の絶縁分離は不要なので、前記の高集積
化が達成できている。
The 1”L features within a single relatively large base area:
Since a collector is formed that corresponds to a conventional emitter, and there is no need for insulation separation between the collectors, the above-mentioned high degree of integration can be achieved.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

前記したI” Lの機能を考えると、I”Lとして必要
な半導体領域は、pnp横方向トランジスタにあっては
対向するp型領域部分が、また、npn縦方向トランジ
スタにあってはコレクタ領域下のベース領域部分とエミ
ッタ領域部分に限定されていて、他のベース領域部分は
導体としての役割しか果していないばかりか、その接合
の容量や不要領域部分でのキャリヤの蓄積電荷が原因と
なって、スイッチング特性を劣化させている。
Considering the above-mentioned function of I"L, the semiconductor region necessary for I"L is the opposing p-type region in a pnp lateral transistor, and the area under the collector region in an npn vertical transistor. It is limited to the base region and emitter region, and the other base region only plays the role of a conductor, and is caused by the capacitance of the junction and the accumulated charge of carriers in the unnecessary region. The switching characteristics are deteriorated.

本発明は、前記種類の半導体装置に於いて、必要な活性
領域のみを残し、他の不要部分を絶縁層化することに依
って、スイッチング速度などの機能を向上させたものを
容易に実現できるように、また、12Lデバイスの縦方
向トランジスタのへ一°ス領域を分割して、且つ、埋込
絶縁膜上でベース相互の接続を行ったI2Lデバイスを
容易に実現できるように、更にまた、埋込絶縁膜のバー
ズ・ビーク部分を除去して表出した半導体層に不純物を
導入して横方向トランジスタに於けるエミッタ領域とコ
レクタ領域を形成すると共に縦方向トランジスタに於け
るベース・コンタクト領域を形成し、このベース・コン
タクト領域とコレクタ領域を接続する導体層を備えたI
”Lデバイスを容易に実現できるようにしようとする。
According to the present invention, in the above-mentioned type of semiconductor device, by leaving only the necessary active region and forming an insulating layer on other unnecessary parts, it is possible to easily realize a semiconductor device with improved functions such as switching speed. In addition, in order to easily realize an I2L device in which the base regions of the vertical transistors of the 12L device are divided and the bases are connected to each other on the buried insulating film, furthermore, The bird's beak portion of the buried insulating film is removed and impurities are introduced into the exposed semiconductor layer to form the emitter region and collector region of the lateral transistor, as well as the base contact region of the vertical transistor. and a conductor layer connecting the base contact region and the collector region.
``We are trying to make it easy to realize L devices.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明に依ると、横方向トランジスタと縦方向トランジ
スタを含む半導体装置に於ける該縦方向トランジスタが
、 (a)トランジスタ動作に必要な面積をもち、且つ、分
散配置されたベース領域、 fb)  各ベース領域間を囲んで相互に絶縁する埋込
絶縁膜、 (C1該埋込絶縁膜上にあって各ベース領域間を接続す
る導体層、 (dl  該導体層の一部に設けられるベース接続、t
el  前記分散配置されたベース領域の各々の上に形
成されたコレクタ接続、 を有する構成を容易に実現することができる。
According to the present invention, in a semiconductor device including a horizontal transistor and a vertical transistor, the vertical transistor has (a) a base region having an area necessary for transistor operation and distributed in a distributed manner, fb) each a buried insulating film that surrounds the base regions and insulates them from each other; (C1 a conductor layer that is on the buried insulating film and connects each base region; (dl a base connection provided on a part of the conductor layer; t
el collector connections formed on each of the distributed base regions;

即ち、一導電型半導体基板の一面には複数のメサ部分が
形成される。第一〇メサ部分にはI2Lデバイスに於け
る横方向トランジスタのエミッタ領域とコレクタ領域が
形成され、第二019部分には縦方向トランジスタが形
成される。複数のメサ部分を囲んで相互に絶縁する埋込
絶縁膜が前記基板の一面に設けられる。該横方向トラン
ジスタと縦方向トランジスタとは、トランジスタ動作に
必要な最小限の寸法をもつことが好ましく、この目的の
為、横方向トランジスタのエミッタとコレクタ及び縦方
向トランジスタのベース・コンタクト領域は該埋込絶縁
膜に隣接して局部的に形成される。これ等の領域を形成
する為には、メサ部分の上面に於ける所定の辺部分を表
出させ、この表出させたメサ部分から不純物を導入し、
前記の局部的領域を形成すると良く、最も好ましくは、
前記埋込絶縁膜を局部酸化で形成する際に同時に生成さ
れるバーズ・ビークをエツチングで除去し、表出したメ
サ部分を通して前記の不純物導入を行えば、前記最小限
の寸法の各領域を実現することができる。横方向トラン
ジスタのコレクタ領域と縦方向トランジスタのベース・
コンタクト領域とは、それ等の間にある埋込絶縁膜上に
配置される導体層に依って導電接続される。複数の縦方
向トランジスタは、一連の複数のメサ部分に形成され、
これらの相互は埋込絶縁膜に依って絶縁され、各゛ベー
スを共通電位とする為、隣接する縦方向トランジスタの
ベース・コンタクト層が導体層に依って導電接続される
。I”Lの縦方向トランジスタに対して埋込絶縁膜を適
用することが本発明の特徴であって、これに依ってI2
Lデバイスの高速化が達成される。
That is, a plurality of mesa portions are formed on one surface of a semiconductor substrate of one conductivity type. The emitter region and collector region of the lateral transistor in the I2L device are formed in the 10th mesa portion, and the vertical transistor is formed in the 2019th mesa portion. A buried insulating film that surrounds a plurality of mesa portions and insulates them from each other is provided on one surface of the substrate. Preferably, the lateral and vertical transistors have the minimum dimensions necessary for transistor operation; for this purpose, the emitter and collector of the lateral transistor and the base contact area of the vertical transistor are It is formed locally adjacent to the embedded insulating film. In order to form these regions, a predetermined side portion of the upper surface of the mesa portion is exposed, and impurities are introduced from the exposed mesa portion.
Preferably, the localized region is formed by:
By removing the bird's beak generated at the same time when forming the buried insulating film by local oxidation, and introducing the impurity through the exposed mesa portion, each region with the minimum dimensions can be achieved. can do. The collector region of the horizontal transistor and the base region of the vertical transistor.
The contact region is electrically connected to the contact region by a conductor layer disposed on the buried insulating film between them. a plurality of vertical transistors are formed in a series of a plurality of mesa portions;
These transistors are insulated from each other by a buried insulating film, and in order to set their respective bases at a common potential, the base contact layers of adjacent vertical transistors are electrically connected to each other by a conductor layer. A feature of the present invention is that a buried insulating film is applied to the vertical transistor of I"L.
A high speed L device is achieved.

前記したようなところから、本発明に依る半導体装置の
製造方法に於いては、横方向トランジスタ並びに縦方向
トランジスタを備える半導体装置を製造する方法であっ
て、一導電型半導体層(例えばn−型半導体層13)の
表面に絶縁膜(例えば酸化膜14など)を形成する工程
と、次に、横方向トランジスタ領域と縦方向トランジス
タ領域とを絶縁する埋込絶縁膜(例えば厚い酸化膜16
)を選択酸化によって形成する工程と、次に、該埋込絶
縁膜の所定の辺部に於けるバーズ・ビーク部分を除去す
ることで前記半導体層を露出させる窓を開口する工程と
、次に、横方向トランジスタ領域に於ける前記窓と縦方
向トランジスタ領域に於ける前記窓とを接続する反対導
電型不純物を含有する多結晶シリコンからなる導体層(
例えば多結晶シリコン膜20)を形成する工程と、次に
、該導体層中の不純物を拡散して横方向トランジスタ領
域に於けるエミッタ領域とコレクタ領域、及び、縦方向
トランジスタ領域に於けるベース・コンタクト領域を形
成する工程とが含まれてなるよう構成する。
As described above, the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, and includes a semiconductor layer of one conductivity type (for example, an n-type semiconductor layer). A step of forming an insulating film (for example, oxide film 14, etc.) on the surface of the semiconductor layer 13), and then forming a buried insulating film (for example, thick oxide film 16) to insulate the horizontal transistor region and the vertical transistor region.
) by selective oxidation, then opening a window to expose the semiconductor layer by removing bird's beak portions at predetermined sides of the buried insulating film; , a conductor layer made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type and connecting the window in the horizontal transistor region and the window in the vertical transistor region (
For example, a step of forming a polycrystalline silicon film 20) and then diffusing impurities in the conductor layer to form the emitter region and collector region in the lateral transistor region and the base region in the vertical transistor region. The method includes a step of forming a contact region.

〔作用〕[Effect]

前記手段を採ることに依り、必要な活性領域のみが存在
し、不要な部分は絶縁層化してスイッチング特性を向上
したI”L形式の半導体装置を容易に製造することがで
きる。
By adopting the above-mentioned means, it is possible to easily manufacture an I''L type semiconductor device in which only necessary active regions exist and unnecessary parts are made into insulating layers to improve switching characteristics.

〔実施例〕〔Example〕

第1図(al及び(b)は本発明一実施例に依って製造
された半導体装置の要部平面説明図及びfa)に見られ
る線A−A ’に沿って切断し矢印方向に見た要部切断
側面説明図を表している。
Figures 1 (al and b) are plane explanatory diagrams of essential parts of a semiconductor device manufactured according to an embodiment of the present invention and fa), cut along line A-A' and viewed in the direction of the arrow. It shows a cutaway side view of the main part.

図に於いて、11はシリコン半導体基板、12はn++
埋没層、13はn−型半導体層、16は酸化膜、18は
p″′型活性ヘーベー域、19はn型領域、20は多結
晶シリコン膜、21はp+型領領域22はインジェクタ
のp+型領領域23は酸化膜、24はn++コンタク)
 SR域、25及び26は電極をそれぞれ示している。
In the figure, 11 is a silicon semiconductor substrate, 12 is an n++
13 is an n-type semiconductor layer, 16 is an oxide film, 18 is a p'' type active Hebe region, 19 is an n-type region, 20 is a polycrystalline silicon film, 21 is a p+ type region 22 is a p+ type region of the injector The mold region 23 is an oxide film, 24 is an n++ contact)
SR regions 25 and 26 indicate electrodes, respectively.

尚、pnp型トランジスタ部分とnpnトランジスタ部
分とが図の(a)に於いて指示されている。
Note that the pnp type transistor portion and the npn transistor portion are indicated in (a) of the figure.

第2図乃至第7図は第1図(al並びに(blに示した
半導体装置を製造する場合について解説する為の工程要
所に於ける要部切断側面説明図であり、以下、これ等の
図を参照しつつ説明する。尚、第1図に於いて用いた記
号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つもの
とする。
Figures 2 to 7 are cross-sectional side views of important parts at key points in the process to explain the case of manufacturing the semiconductor devices shown in Figures 1 (al and (bl). This will be explained with reference to the drawings.It should be noted that the same symbols as those used in FIG. 1 indicate the same parts or have the same meanings.

第2図参照 2l−1 p塑成いはn型シリコン半導体基板11 (第1図参照
)にn+型埋没層12及び厚さが〜2〔μm〕程度のエ
ピタキシャル成長n−型半導体層13を形成するまでは
通常の技術を適用して実施される。
See Figure 2 2l-1 Form an n+ type buried layer 12 and an epitaxially grown n- type semiconductor layer 13 with a thickness of about 2 [μm] on the p-plastic or n-type silicon semiconductor substrate 11 (see Figure 1). Until then, it is carried out using conventional techniques.

熱酸化法を適用することに依り、厚さが例えば1000
〜1300 (人〕程度の酸化M14を形成する。
By applying a thermal oxidation method, the thickness can be reduced to, for example, 1000 mm.
~1300 (people) of oxidized M14 is formed.

+2+−3 化学気相成長(chemical  vap。+2+-3 Chemical vapor deposition (chemical vapor deposition).

r  deposition:CVD)法を適用するこ
とに依り、厚さが例えば2500  [人〕程度の窒化
シリコン膜15を形成し、これを通常のフォト・リソグ
ラフィ技術でパターニングし、pnp型トランジスタ形
成領域及びnpn型トランジスタ形成領域など活性領域
を覆うものを残して他を除去する。
A silicon nitride film 15 having a thickness of, for example, about 2,500 μm is formed by applying the CVD method, and this is patterned using normal photolithography to form a pnp transistor formation region and an npn transistor formation region. What covers the active region, such as the type transistor formation region, is left and the rest is removed.

第3図参照 +3)−1 選択的熱酸化法を適用することに依り、厚さが例えば1
.5〔μm〕程度の厚い酸化膜16を形成する。尚、こ
の中に酸化膜工4の分が含まれていることは当然である
Refer to Figure 3 +3)-1 By applying the selective thermal oxidation method, the thickness can be reduced to 1
.. A thick oxide film 16 of about 5 [μm] is formed. It goes without saying that this includes the oxide film 4.

+3)−2 次の工程で酸化膜16及び14のエツチングを行って活
性領域周辺にn−型半導体層13の一部を露出させ、更
に後の工程で前記露出した部分にp型不純物を導入して
p+型の不純物領域を形成するのであるが、隣接する素
子との間がp+型不純物領域で短絡されるのを防止する
為、酸化膜16及び14がエツチングされる範囲は制限
されなければならない。
+3)-2 In the next step, the oxide films 16 and 14 are etched to expose a part of the n-type semiconductor layer 13 around the active region, and in a later step, p-type impurities are introduced into the exposed portion. A p+ type impurity region is formed by etching the oxide films 16 and 14, but the etching range of the oxide films 16 and 14 must be limited in order to prevent short-circuiting between adjacent elements through the p+ type impurity region. It won't happen.

そこで、本工程では、フォト・レジスト膜からなるマス
ク17を形成する(特に第1図(alの砂地部分を参照
のこと)。即ち、隣接する素子51との間の領域に於け
る酸化膜16のエツチングが阻止され、n′″型半型体
導体層出が防止される。尚、記号52はバーズ・ビーク
が形成される領域を指示している。
Therefore, in this step, a mask 17 made of a photoresist film is formed (see especially the sandy area in FIG. 1 (al)). The etching of the n''' type half conductor layer is prevented. Note that symbol 52 indicates the area where the bird's beak will be formed.

第4図参照 酸化膜16のエツチング及び酸化膜14のサイド・エツ
チングを行う。
Referring to FIG. 4, etching of the oxide film 16 and side etching of the oxide film 14 are performed.

この工程を採ることに依り、俗にバーズ・ビークと呼ば
れている部分にn−型半導体層部分13が表出される。
By adopting this step, the n-type semiconductor layer portion 13 is exposed in a portion commonly called a bird's beak.

このときの酸化膜16の残り厚さは約7000  C人
〕程度であった。
The remaining thickness of the oxide film 16 at this time was approximately 7000 C.

第5図参照 窒化シリコン膜15を除去する。See Figure 5 The silicon nitride film 15 is removed.

+5) −2 pnp型トランジスタ形成領域を覆うフォト・レジスト
膜のマスク(図示せず)を形成する。
+5) -2 A photoresist film mask (not shown) covering the pnp transistor formation region is formed.

イオン注入法を適用することに依り、加速エネルギを1
80(KeV)、また、ドーズ量を2 X 1012(
cm−23として硼素イオンの打ち込みを行ってベース
領域18を形成する。
By applying the ion implantation method, the acceleration energy can be reduced to 1
80 (KeV), and the dose was set to 2 x 1012 (
Boron ions are implanted at cm-23 to form the base region 18.

同じ(イオン注入法を適用することに依り、加速エネル
ギを360 (KeV) 、また、ドーズ量を3 X 
I Q ” (cffI−”)として硼素イオンノ打ち
込みを行ってコレクタ9■域に相当するn型領域19を
形成する。
Same (by applying the ion implantation method, the acceleration energy is 360 (KeV) and the dose is 3X
Boron ions are implanted as IQ''(cffI-'') to form an n-type region 19 corresponding to the collector region 9.

第6図参照 CVD法を適用することに依り、厚さ例えば4000 
C人〕程度の多結晶シリコン膜20を成長させる。
By applying the CVD method (see Fig. 6), the thickness can be reduced to, for example, 400
Then, a polycrystalline silicon film 20 of about 1.5 cm is grown.

+61−2 フォト・リソグラフィ技術を適用して多結晶シリコン膜
20のバターニングを行う。
+61-2 Patterning of the polycrystalline silicon film 20 is performed by applying photolithography technology.

硼素を拡散して多結晶シリコン膜20を導電性化する。Boron is diffused to make the polycrystalline silicon film 20 conductive.

その際、硼素は前記バーズ・ビーク部分で露出している
n″′型半導体層部分13にも拡散され、p+型領領域
21びインジェクタのp+型領領域22形成される。尚
、熱拡散処理は酸化性雰囲気で行うので、全表面に例え
ば厚さ3000 (人〕程度の酸化膜23が形成される
At this time, boron is also diffused into the n'' type semiconductor layer portion 13 exposed at the bird's beak portion, forming a p+ type region 21 and a p+ type region 22 of the injector. Since this is carried out in an oxidizing atmosphere, an oxide film 23 with a thickness of, for example, about 3,000 mm is formed on the entire surface.

第7図参照 (?)−1 フォト・リソグラフィ技術を適用することに依り、酸化
膜23及び14に不純物拡散用窓開きを行い、次いで、
n型不純物を拡散してn++コンタクト領域24を形成
する。
See Figure 7(?)-1 By applying photolithography technology, windows for impurity diffusion are opened in the oxide films 23 and 14, and then,
An n++ contact region 24 is formed by diffusing n-type impurities.

(7)〜2 フォト・リソグラフィ技術を適用することに依って電極
コンタクト用窓開きを行い、次いで、電極25及び26
を形成する。
(7) ~ 2 Opening windows for electrode contacts by applying photolithography technology, and then forming electrodes 25 and 26
form.

このようにして製造された半導体装置に於いては、第1
3図について説明した不要部分が全て酸化膜16になっ
ている。
In the semiconductor device manufactured in this way, the first
All of the unnecessary portions explained with reference to FIG. 3 are made of oxide film 16.

さて、本発明の場合、前記バーズ・ビーク部分をエツチ
ングしてn−型半導体層の一部を露出させることが重要
であるから、その好ましい方法の一つを説明する。
Now, in the case of the present invention, since it is important to expose a part of the n-type semiconductor layer by etching the bird's beak portion, one of the preferred methods will be explained.

第8図乃至第10図は前記好ましい方法を解説する為の
半導体装置の要部切断側面説明図であって、以下、これ
等の図を参照しつつ説明する。
FIGS. 8 to 10 are cross-sectional side views of essential parts of a semiconductor device for explaining the preferred method, and the following description will be made with reference to these figures.

第8図参照 +81−1 シリコン半導体基板31を熱酸化して厚さ例えば500
〜1000 (人]程度の酸化膜32を形成する。
Refer to Figure 8 +81-1 The silicon semiconductor substrate 31 is thermally oxidized to a thickness of, for example, 500 mm.
An oxide film 32 of about 1,000 (persons) is formed.

CVD法を適用することに依り、厚さ例えば1000〜
4000 (人〕程度の窒化シリコン膜33を形成する
By applying the CVD method, the thickness, for example, 1000 ~
A silicon nitride film 33 of approximately 4,000 (persons) thickness is formed.

CVD法を適用することに依り、厚さ例えば1000〜
4000 (人〕程度の二酸化シリコン膜34を形成す
る。
By applying the CVD method, the thickness, for example, 1000 ~
A silicon dioxide film 34 having a thickness of about 4,000 people is formed.

+81−4 フォト・リソグラフィ技術を適用することに依り、二酸
化シリコン膜34及び窒化シリコン膜33のバターニン
グを行って厚い酸化膜を形成すべき部分を表出させる。
+81-4 By applying photolithography technology, the silicon dioxide film 34 and the silicon nitride film 33 are patterned to expose the portion where a thick oxide film is to be formed.

熱酸化法を適用することに依って選択酸化を行い、厚さ
例えば8000−15000 C人〕程度の厚い酸化膜
35を形成する。
Selective oxidation is performed by applying a thermal oxidation method to form a thick oxide film 35 having a thickness of, for example, about 8,000 to 15,000 C.

第9図参照 前記工程(8)−5に於ける熱酸化処理の際、窒化シリ
コン膜33の露出部(端面部)に生成される厚さ例えば
50〜200 〔人〕程度の酸化膜をエツチングして除
去する。
Refer to FIG. 9. During the thermal oxidation treatment in step (8)-5, an oxide film with a thickness of, for example, about 50 to 200 [people] is etched, which is formed on the exposed part (end face part) of the silicon nitride film 33. and remove it.

例えば熱燐酸などをエッチャントとする浸漬法を適用す
ることに依り、窒化シリコン膜33のサイド・エツチン
グを行う。その実効的な量は、横方向へ約5000〜1
0000 (人〕程度である。
For example, side etching of the silicon nitride film 33 is performed by applying a dipping method using hot phosphoric acid as an etchant. The effective amount is approximately 5000 to 1 in the lateral direction.
It is about 0000 people.

第10図参照 酸化膜35のエツチングを行って、バーズ・ビーク部分
にシリコン半導体基板31の一部を表出させる。このと
き、二酸化シリコン膜34も前記エツチングで除去され
てしまう。
Referring to FIG. 10, the oxide film 35 is etched to expose a portion of the silicon semiconductor substrate 31 at the bird's beak portion. At this time, the silicon dioxide film 34 is also removed by the etching.

GO)−2 窒化シリコン膜33を二酸化シリコン膜34と共に除去
する。
GO)-2 The silicon nitride film 33 is removed together with the silicon dioxide film 34.

この技法に依ると、厚い酸化膜35及び薄い酸化膜32
を実用上充分な状態に維持しながらバーズ・ビーク部分
に基板3工を表出させることができる。
According to this technique, a thick oxide film 35 and a thin oxide film 32
It is possible to expose the three parts of the board at the bird's beak part while maintaining the board in a practically sufficient state.

前記説明で判るように、本発明に依って得られた1”L
形式の半導体装置に於いては、トランジスタ作用をさせ
るのに必要な接合を得る為の、所謂、活性領域は必要最
小限に保たれ、従来では導電体の機能しか持たなかった
部分は全て酸化膜になっていて、その導電体の機能は該
酸化膜上のシリコン層が受は持っているので、余分な接
合、即ち、容量の存在などに起因するスイッチング速度
の低下を解消できる。
As can be seen from the above description, the 1”L obtained according to the present invention
In this type of semiconductor device, the so-called active region is kept to the necessary minimum in order to obtain the junction necessary for transistor operation, and all parts that conventionally had only the function of a conductor are covered with an oxide film. Since the conductor function is carried out by the silicon layer on the oxide film, it is possible to eliminate the decrease in switching speed caused by the presence of an extra junction, that is, a capacitance.

ところで、I”Lデバイスの伝播遅延時間tpdと駆動
電流或いは電力とは、一般に、第11図(a)に見られ
る関係にあることが提案されている。
Incidentally, it has been proposed that the propagation delay time tpd and drive current or power of an I''L device generally have a relationship as shown in FIG. 11(a).

即ち、駆動電流が比較的小さい領域では、付帯的遅延時
間(イントリンシック・デイレイ・タイム)t=eで表
され、以後、電流の増大に伴って遅延時間は真性遅延時
間(イントリンシック・デイレイ・タイム)tat、抵
抗性遅延時間(レジステイブ・デイレイ・タイム)jd
rで定まる特性をもっている。そして、 f”)  Lamは接合容量及び配線容量に依存し、電
流に反比例する。即ら、 但し、pはゲート当たりの消費電力 ■はインジエクシタ電圧 Δ■は論理振幅 αはベース接地電流利得 α′は逆方向ベース接地電流利得 CEIIはエミッタ・ベース間接合容量CclIはベー
ス・コレクタ間接合容量をそれぞれ示す。
That is, in a region where the drive current is relatively small, the intrinsic delay time is expressed as t=e, and as the current increases, the delay time becomes the intrinsic delay time. time) tat, resistive delay time (resistive delay time) jd
It has a characteristic determined by r. And f'') Lam depends on the junction capacitance and wiring capacitance and is inversely proportional to the current.In other words, p is the power consumption per gate.■ is the injector voltage Δ■. The logic amplitude α is the common base current gain α' CEII and emitter-base junction capacitance CclI represent the reverse base-grounded current gain and CclI represent the base-collector junction capacitance, respectively.

従来のI2LデバイスではCEII/ 2 Ccll#
 1/1〜2/1であり、本発明に依って得られた1”
Lデバイスでは、従来のI” Lデバイスの寸法を第1
1図(b)のように定めると、CEllは、その面積が
、 6 (1,+22)d −W dip+型領域21の幅 となり、10分の1以下にすることが可能である。
For traditional I2L devices, CEII/2 Ccll#
1/1 to 2/1, and 1" obtained according to the present invention
For the L device, the dimensions of the conventional I”L device are
When defined as shown in FIG. 1(b), the area of CEll becomes the width of the 6 (1, +22) d −W dip+ type region 21, which can be reduced to 1/10 or less.

(b)  t、iはコレクタ構造ICの立ち上がりとn
型領域13の蓄積電荷量に依存し、 但し、Q、−はn−領域中の蓄積電荷量NDはn−領域
の不純物濃度 SEはエミッタ面積 Scはコレクタ面積 で表される。
(b) t, i are the rise of the collector structure IC and n
It depends on the amount of accumulated charge in the type region 13, where Q, - is the amount of accumulated charge in the n- region, ND is the impurity concentration in the n- region, SE is the emitter area Sc, and is expressed by the collector area.

本発明に依って得られる半導体装置の構造では、S、の
減少に依って、St/Scを数分の1に減少できる。
In the structure of the semiconductor device obtained according to the present invention, St/Sc can be reduced to a fraction of that by reducing S.

fC)  jdrはベース横方向抵抗に依存し、jdr
及びjdaが交わる点以下でのtpdは実現できない。
fC) jdr depends on the base lateral resistance, jdr
tpd cannot be realized below the point where and jda intersect.

本発明に依って得られる半導体装置では、多結晶シリコ
ン膜にベース領域を形成する際、高濃度の硼素をドーピ
ングし、通常のベースに於けるシート抵抗ρ、と同様の
値を実現できる。
In the semiconductor device obtained according to the present invention, a polycrystalline silicon film is doped with boron at a high concentration when forming the base region, and a sheet resistance ρ similar to that of a normal base can be achieved.

などの利点がある。There are advantages such as

本発明は、種々の改変をすることができ、次に他の実施
例について説明する。
The present invention can be modified in various ways, and other embodiments will now be described.

一般に、I”Lデバイスとして、ショットキ・コレクタ
構造のものが知られていて、このような構造は、本発明
に於いても、前記f71−1の工程を経ることなく、即
ち、n++コンタクト領域24を形成することなく、次
の+7)−2以下の工程に入ることで実現することがで
きる。
In general, a Schottky collector structure is known as an I"L device, and such a structure can also be used in the present invention without going through the step f71-1, that is, in the n++ contact region 24. This can be achieved by entering the following steps of +7)-2 and below without forming.

また、前記実施例では、多結晶シリコン膜20に依って
配線を形成したが、この多結晶シリコン膜20は、例え
ば、硼素をドーピングした耐熱性金属、即ち、タングス
テン、モリブデン、白金、或いは、それ等のシリサイド
に代替することができ、そして、その場合には、硼素を
ドーピングした耐熱性金属を形成し、これをバターニン
グしてから、好ましくは、酸化膜23を形成し、そこで
拡散工程を行ってp+型領領域21び22を形成すると
良い。
Further, in the above embodiment, the wiring was formed using the polycrystalline silicon film 20, but the polycrystalline silicon film 20 may be made of, for example, a heat-resistant metal doped with boron, such as tungsten, molybdenum, platinum, or other metals. In that case, a heat-resistant metal doped with boron is formed, this is buttered, and then an oxide film 23 is preferably formed and a diffusion process is performed there. It is preferable to perform this step to form p+ type regions 21 and 22.

更にまた、前記(61−1乃至(61−3の工程は次の
ように変更することができる。
Furthermore, the steps (61-1 to (61-3) above can be modified as follows.

イオン注入法などを適用することに依り、露出している
n−型半導体層部分13に対して硼素をドーピングして
p+型領領域21び22を形成する。
By applying an ion implantation method or the like, the exposed n-type semiconductor layer portion 13 is doped with boron to form p+-type regions 21 and 22.

全面にAl、Mo、MoSiなどの金属層を被着してか
らパターニングする。
A metal layer such as Al, Mo, MoSi, etc. is deposited on the entire surface and then patterned.

+61−3 通常の気相成長法などを適用することに依り、絶縁膜2
3を形成する。
+61-3 Insulating film 2 is formed by applying ordinary vapor phase growth method etc.
form 3.

前記工程(61−2に於いて、MOなど耐熱性金属材料
を用いた場合には、前記実施例に於ける工程(7i1以
後の工程を実施すれば、多結晶シリコンの代わりに金属
導体を用いた外部ベース接続が得られる。また、A1な
ど耐熱性がない金属材料を用いた場合には、以後、拡散
工程を必要としないシリコン・コレクタを形成する場合
に適用すれば良い。
If a heat-resistant metal material such as MO is used in the above step (61-2), if the steps in the above embodiment (7i1 and subsequent steps are carried out), a metal conductor can be used instead of polycrystalline silicon. Furthermore, if a metal material without heat resistance such as A1 is used, it can be applied to the case of forming a silicon collector that does not require a subsequent diffusion process.

第1図に見られる半導体装置では、n−型半導体層13
を露出させる場合、npn)ランジスタ部分では、if
f形窒化シリコン膜の四辺全てに互って行ったが、デバ
イスを小型化する為には、対向する二辺のみ、場合に依
っては一辺のみにエツチングを施してn−型半導体層1
3を露出させるようにしても良い。
In the semiconductor device shown in FIG.
npn) In the transistor part, if
All four sides of the f-type silicon nitride film were etched, but in order to miniaturize the device, etching was performed only on two opposing sides, or in some cases, only on one side to form the n-type semiconductor layer 1.
3 may be exposed.

第12図(alは対向する二辺のみ半導体層13の露出
を行ったI2Lデバイスに於けるnpn トランジスタ
部分の要部平面説明図、また、第12図(b)は+8+
に見られる線B−B ’に沿う要部切断側面説明図をそ
れぞれ表し、第1図乃至第7図に於いて用いた記号と同
記号は同部分を示すか或いは同じ意味を持つものとする
FIG. 12 (al is an explanatory plan view of the main part of the npn transistor part in the I2L device in which the semiconductor layer 13 is exposed only on two opposing sides, and FIG. 12 (b) is +8+
Each figure represents a cutaway side view of the main part taken along the line B-B' as seen in Figures 1 to 7, and the same symbols as those used in Figures 1 to 7 indicate the same parts or have the same meaning. .

前記工程(4)−5に於いて、酸化膜16及び14の選
択エツチングを行い、第12図(a)に見られるように
、記号52で指示した部分にのみn−型半導体層13を
露出させ、ここにp++拡散を施すことでp+型領領域
21形成し、そして、前記工程(?)−1に於けるよう
な窓開きを行う場合、厚い酸化膜16にマスクの上下端
が重なるようにすれば位置合わせ余裕を得ることができ
る。
In the step (4)-5, the oxide films 16 and 14 are selectively etched to expose the n-type semiconductor layer 13 only in the portion indicated by the symbol 52, as shown in FIG. 12(a). Then, when performing p++ diffusion here to form a p+ type region 21, and opening a window as in step (?)-1, the upper and lower ends of the mask overlap the thick oxide film 16. By doing so, you can obtain alignment margin.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、横方向
トランジスタ並びに縦方向トランジスタを備える半導体
装置を製造する方法であって、一導電型半導体層の表面
に絶縁膜を形成する工程と、次に、横方向トランジスタ
領域と縦方向トランジスタ領域とを絶縁する埋込絶縁膜
を選択酸化によって形成する工程と、次に、該埋込絶縁
膜の所定の辺部に於けるバーズ・ビーク部分を除去する
ことで前記半導体層を露出させる窓を開口する工程と、
次に、横方向トランジスタ領域に於ける前記窓と縦方向
トランジスタ領域に於ける前記窓とを接続する反対導電
型不純物を含有する多結晶シリコンからなる導体層を形
成する工程と、次に、該導体層中の不純物を拡散して横
方向トランジスタ領域に於けるエミッタ領域とコレクタ
領域、及び、縦方向トランジスタ領域に於けるベース・
コンタク) 5M域を形成する工程とが含まれている。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming an insulating film on a surface of a semiconductor layer of one conductivity type; A step of forming a buried insulating film that insulates the horizontal transistor region and the vertical transistor region by selective oxidation, and then removing bird's beak portions at predetermined sides of the buried insulating film. opening a window to expose the semiconductor layer;
Next, a step of forming a conductor layer made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type and connecting the window in the horizontal transistor region and the window in the vertical transistor region; The impurities in the conductor layer are diffused to form the emitter and collector regions in the lateral transistor region and the base and collector regions in the vertical transistor region.
(contact) forming a 5M area.

前記構成を採ることに依り、必要な活性領域のみが存在
し、不要な部分は絶縁層化してスイッチング特性を向上
したI”L形式の半導体装置を容易に製造することがで
きる。
By employing the above structure, it is possible to easily manufacture an I''L type semiconductor device in which only necessary active regions exist and unnecessary parts are made into insulating layers to improve switching characteristics.

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

第1図(a)並びに(b)は本発明一実施例に依って製
造された半導体装置の要部平面説明図並びに(a)に見
られる線A−A ’に沿う要部切断側面説明図、第2図
乃至第7図は本発明一実施例を説明する為の工程要所に
於ける半導体装置の要部切断側面説明図、第8図乃至第
1O図は酸化膜エツチングの好ましい例を説明する為の
工程要所に於ける半導体装置の要部切断側面説明図、第
11図(a)は本発明一実施例に依って製造された半導
体装置のスイッチング時間と駆動電流(電力)との関係
を示す線図、第11図(blは従来のI”Lデバイスの
寸法を示す要部平面説明図、第12図fa)及び(b)
は本発明の他の実施例に依るI2Lデバイスに於ける縦
方向トランジスタ部分の要部平面説明図及び要部切断側
面説明図、第13図(al及び(blは従来の■2Lデ
バイスの基本構造を説明する為の要部切断側面説明図及
び要部平面説明図をそれぞれ表している。 図に於いて、IIはシリコン半導体基板、12はn+型
型埋石層13はn−型半導体層、16は酸化膜、18は
p−型活性ベース領域、19はn型領域、20は多結晶
シリコン膜、21はp+型領領域22はインジェクタの
p+型領領域23は酸化膜、24はn+型コンタクト’
6M域、25及び26は電極をそれぞれ示している。 特許出願人   富士通株式会社 代理人弁理士  相 谷 昭 司
FIGS. 1(a) and 1(b) are an explanatory plan view of the main part of a semiconductor device manufactured according to an embodiment of the present invention, and a cutaway side view of the main part taken along the line A-A' shown in FIG. 1(a). , FIGS. 2 to 7 are cut-away side views of essential parts of a semiconductor device at key points in the process to explain one embodiment of the present invention, and FIGS. 8 to 10 show preferred examples of oxide film etching. FIG. 11(a) is a cut-away side view of the main part of the semiconductor device at key points in the process for explanation, and shows the switching time and drive current (power) of the semiconductor device manufactured according to one embodiment of the present invention. 11 (bl is a plan view of the main part showing the dimensions of the conventional I"L device, FIG. 12 fa) and (b)
13 is an explanatory plan view and a cutaway side view of the main part of a vertical transistor portion in an I2L device according to another embodiment of the present invention, and FIG. A cut-away side view and a plan view of the main parts are shown respectively for explaining the above. 16 is an oxide film, 18 is a p- type active base region, 19 is an n-type region, 20 is a polycrystalline silicon film, 21 is a p + type region 22 is a p + type region of the injector 23 is an oxide film, 24 is an n + type contact'
6M area, 25 and 26 indicate electrodes, respectively. Patent applicant: Fujitsu Ltd. Representative Patent Attorney Shoji Aitani

Claims (1)

【特許請求の範囲】 横方向トランジスタ並びに縦方向トランジスタを備える
半導体装置を製造する方法であって、一導電型半導体層
の表面に絶縁膜を形成する工程と、 次に、横方向トランジスタ領域と縦方向トランジスタ領
域とを絶縁する埋込絶縁膜を選択酸化によって形成する
工程と、 次に、該埋込絶縁膜の所定の辺部に於けるバーズ・ビー
ク部分を除去することで前記半導体層を露出させる窓を
開口する工程と、 次に、横方向トランジスタ領域に於ける前記窓と縦方向
トランジスタ領域に於ける前記窓とを接続する反対導電
型不純物を含有する多結晶シリコンからなる導体層を形
成する工程と、 次に、該導体層中の不純物を拡散して横方向トランジス
タ領域に於けるエミッタ領域とコレクタ領域、及び、縦
方向トランジスタ領域に於けるベース・コンタクト領域
を形成する工程と が含まれてなることを特徴とする半導体装置の製造方法
[Claims] A method for manufacturing a semiconductor device including a lateral transistor and a vertical transistor, comprising: forming an insulating film on the surface of a semiconductor layer of one conductivity type; forming a buried insulating film by selective oxidation to insulate the buried insulating film from the transistor region; and then exposing the semiconductor layer by removing bird's beak portions at predetermined sides of the buried insulating film. Next, a conductor layer made of polycrystalline silicon containing impurities of opposite conductivity type is formed to connect the window in the horizontal transistor region and the window in the vertical transistor region. and then diffusing impurities in the conductor layer to form an emitter region and a collector region in the lateral transistor region and a base contact region in the vertical transistor region. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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