JPH02340A - Manufacture of semiconductor integrated circuit device - Google Patents

Manufacture of semiconductor integrated circuit device

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JPH02340A
JPH02340A JP31636188A JP31636188A JPH02340A JP H02340 A JPH02340 A JP H02340A JP 31636188 A JP31636188 A JP 31636188A JP 31636188 A JP31636188 A JP 31636188A JP H02340 A JPH02340 A JP H02340A
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film
conductivity type
type
semiconductor
region
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孝 石川
Katsumi Ogiue
荻上 勝己
Masanori Odaka
小高 雅則
Takehisa Nitta
雄久 新田
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Abstract

PURPOSE:To increase the degree of integration by forming a bipolar element on the upper surface of one of two buried layers of different conductivity type which are formed so as to be adjacent, and making the residual part a thermal oxide isolation region. CONSTITUTION:After a thin SiO2 film 12 and an oxidation-resistant Si3N4 film 13 formed on a P-type Si substrate surface are selectively eliminated, an N<+> type buried layer 14 is formed by introducing impurity, and further a thick SiO2 film 15 is formed by thermal oxidation. After the film 13 is eliminated, a P-type channel stopper 16 is formed by ion-implanting impurity. After the films 12, 15 are eliminated, an N<-> type epitaxial layer 14 and a thin SiO2 film 18 are formed, and further an Si3N4 film 19 is selectively formed. By heat treatment using the film 19 as a mask, a field oxide film 20 is formed to a depth not reaching the N<+> type buried layer 14. By selectively implanting ion, a collector connection region 21, a base region 22 and an emitter region 23 are formed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は半導体集積回路装置(以下rcと略称する。)
に関し、特にバイポーラ型素子を含むICを対象とする
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device (hereinafter abbreviated as rc).
In particular, the present invention is directed to ICs including bipolar elements.

バイポーラ型ICにおいては素子間の電気的絶縁(アイ
ソレーション)を成すことは必須であり、その具体的方
法の一つとして、高集積化が図れる理由から半導体領域
をフィールド酸化膜と呼ばれる酸化膜(S i O2膜
)で囲むアイソプレーナ法が現在多く採用されている。
In bipolar ICs, it is essential to provide electrical isolation between elements, and one specific method for achieving this is to cover the semiconductor region with an oxide film called a field oxide film (because it allows for higher integration). The isoplanar method, in which the material is surrounded by a SiO2 film), is currently widely used.

このアイソプレーナ型ICにおいてはフィールド酸化膜
下の半導体層によって電流が他の半導体領域へ導通しな
いようにチャンネルストッパを設ける必要がある。この
チャンネルストッパの形成にあたっては、例えば特公昭
51−438号公報等に知られている方法によればチャ
ンネルストッパとフィールド酸化膜とを同一のマスクで
形成している。このチャネルストッパ形成時には基板表
面に予め形成されている基板と異なる導電型の埋込層と
の間の位置合わせを行う必要がある。例えば、第5図に
示すようなP型Si基板J上にN+埋込層2を介してN
型エピタキシャル層を形成し、選択酸化により形成した
フィールド酸化膜3でP型ベース4とN十型コレクタ(
コンタクト部)5とを分離したNPNトランジスタを構
成する場合、チャネルストッパ6形成するためにN÷埋
込層2に対するマスク合わせが必要になり、集積度向上
の妨げになるという欠点を有する。さらにはフィールド
酸化膜3下にマスクずれがあるとトランジスタのベース
側とコレクタ側とでアイソレーション耐圧の不均衡を生
じる、隣接する埋込層間の耐圧の値を確保するにはチャ
ネルストッパ領域6を小さくできないため集積度の向上
に困難である等の欠点がある。
In this isoplanar type IC, it is necessary to provide a channel stopper to prevent current from being conducted to other semiconductor regions by the semiconductor layer under the field oxide film. In forming this channel stopper, the channel stopper and the field oxide film are formed using the same mask according to a method known, for example, in Japanese Patent Publication No. 51-438. When forming this channel stopper, it is necessary to align the substrate and the buried layer of a different conductivity type, which have been previously formed on the surface of the substrate. For example, on a P-type Si substrate J as shown in FIG.
A type epitaxial layer is formed, and a field oxide film 3 formed by selective oxidation is used to form a P type base 4 and an N0 type collector (
When forming an NPN transistor separated from the contact portion (5), it is necessary to match the mask to N÷buried layer 2 in order to form the channel stopper 6, which has the disadvantage of impeding an increase in the degree of integration. Furthermore, if there is a mask misalignment under the field oxide film 3, an imbalance in isolation breakdown voltage will occur between the base side and the collector side of the transistor.To ensure the breakdown voltage value between adjacent buried layers, the channel stopper region 6 is required. It has drawbacks such as difficulty in improving the degree of integration because it cannot be made small.

なお、フィールド酸化膜下のチャンネルストッパを形成
する従来の他の技術が特開昭54−162978号公報
に示されている。この例ではP型半導体基板上に多結晶
シリコン膜とシリコン窒化膜(Si、N4)を順次形成
後、選択的にSi、N。
Note that another conventional technique for forming a channel stopper under a field oxide film is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 162978/1983. In this example, after sequentially forming a polycrystalline silicon film and a silicon nitride film (Si, N4) on a P-type semiconductor substrate, Si and N4 are selectively formed.

膜を除去し、これをマスクとして埋込層となるN型不純
物を打込み、引き続き同一マスクにより多結晶シリコン
膜を選択酸化して酸化膜を設け、マスクとなった窒化膜
除去後、多結晶シリコン膜と酸化膜との材質の違いを利
用してP型不純物を基板表面に打込みチャンネルストッ
パを形成している。しかしこの方法によれば、(1)N
十型埋込層及び酸化膜形成時のマスクとして多結晶シリ
コンを使用しているため、N型不純物の横方向への拡散
が大きく、そのため、Si□N4膜によるN型埋込層の
位置の規定が難しく、又隣接する素子のコレクタ間の耐
圧が劣る。(2)多結晶シリコンの熱処理及び酸化によ
って、シリコン基板表面に積層欠陥及び群生転移が生じ
たり、多結晶シリコンの結晶サイズが成長して大きくな
るためシリコン基板表面の凹凸がいちじるしくなる等の
欠点がさけられない。
The film is removed, and using this as a mask, N-type impurities are implanted to form a buried layer. Subsequently, using the same mask, the polycrystalline silicon film is selectively oxidized to form an oxide film. After removing the nitride film that served as a mask, the polycrystalline silicon film is implanted. P-type impurities are implanted into the substrate surface to form a channel stopper, taking advantage of the difference in material between the film and the oxide film. However, according to this method, (1) N
Since polycrystalline silicon is used as a mask when forming the 10-type buried layer and oxide film, the N-type impurity diffuses greatly in the lateral direction. It is difficult to specify, and the withstand voltage between the collectors of adjacent elements is poor. (2) Heat treatment and oxidation of polycrystalline silicon can cause stacking faults and cluster dislocation on the silicon substrate surface, and the crystal size of polycrystalline silicon grows and increases, resulting in noticeable irregularities on the silicon substrate surface. I can't avoid it.

[発明が解決しようとする課題] 本発明の目的とするところはバイポーラ型ICの集積度
及び耐圧の向上を図ることにある。
[Problems to be Solved by the Invention] An object of the present invention is to improve the degree of integration and breakdown voltage of a bipolar IC.

[課題を解決するための手段] 本発明は以下の工程より成る。[Means to solve the problem] The present invention consists of the following steps.

(1)一主面を有する半導体基板を用意する工程、(2
)前記半導体基板一主面の一部内に所定の不純物を選択
的に導入し、第1導電型の半導体領域を形成する工程、 (3)前記半導体基板一主面の一部に隣合う他部内に所
定の不純物を選択的に導入し、第1導電型とは反対の導
電型を示し、かつ前記第1導電型の半導体領域の不純物
濃度よりも低い濃度の第2導電型の半導体領域を形成す
る工程、 (4)前記第1導電型の半導体領域および第2導電型の
半導体領域が形成された半導体基板の一主面に第1導電
型の半導体層を形成する工程、(5)前記第1導電型の
半導体層上であって、その少なくとも一部が上記第2導
電型の半導体領域上において除かれるように、薄い酸化
膜を介して耐酸化膜を選択的に形成する工程、 (6)前記耐酸化膜が形成されていない第2導電型の半
導体層の表面を実質的にエッチすることなく、前記耐酸
化膜をマスクとしてその半導体装置その表面を熱徴化す
ることにより前記第1導電型の半導体領域に達しない深
さの厚い熱酸化膜を選択的に形成する工程、 (7)前記耐酸化膜を取り除き、取り除かれた部分の半
導体層内に前記熱酸化膜の一部によって規定されたバイ
ポーラ素子領域を形成するために所定の不純物を導入す
る工程。
(1) Step of preparing a semiconductor substrate having one main surface, (2
) selectively introducing a predetermined impurity into a part of the main surface of the semiconductor substrate to form a semiconductor region of a first conductivity type; (3) inside another part adjacent to the part of the main surface of the semiconductor substrate; selectively introducing a predetermined impurity into the semiconductor region to form a second conductivity type semiconductor region exhibiting a conductivity type opposite to the first conductivity type and having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the first conductivity type semiconductor region. (4) forming a first conductivity type semiconductor layer on one main surface of the semiconductor substrate on which the first conductivity type semiconductor region and the second conductivity type semiconductor region are formed; selectively forming an oxidation-resistant film on the first conductivity type semiconductor layer through a thin oxide film so that at least a part of the oxidation-resistant film is removed on the second conductivity type semiconductor region; (6) ) The surface of the semiconductor device of the second conductivity type, on which the oxidation-resistant film is not formed, is heated without substantially etching the surface of the semiconductor device, using the oxidation-resistant film as a mask. (7) removing the oxidation-resistant film and forming a part of the thermal oxide film in the removed portion of the semiconductor layer; A step of introducing predetermined impurities to form a defined bipolar device region.

以下、本発明を図面に示した実施例によって詳細に説明
する。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to embodiments shown in the drawings.

[実施例] 第3A図〜第3工図は本発明によるバイポーラICの製
造プロセスを示す各工程の断面図であって、下記の工程
(A)〜(I)に対応する。
[Example] Figures 3A to 3 are cross-sectional views of each step showing the manufacturing process of a bipolar IC according to the present invention, and correspond to the following steps (A) to (I).

(A)  高抵抗P−型Si基板11を用意し、熱酸化
によりその表面に900人の薄いS i O,膜12を
形成する。その上にCVD (化学気相析出)法等によ
り耐酸化性の膜であるsi、N4[13を1500人厚
に生成した後、ホトレジストをマスクとするプラズマエ
ツチングを行い、N十埋込層を形成すべき部分のSiO
,膜12、Si、N4膜13を選択的に除去する。
(A) A high resistance P-type Si substrate 11 is prepared, and a 900 thin SiO film 12 is formed on its surface by thermal oxidation. After forming an oxidation-resistant film of Si, N4[13] to a thickness of 1,500 nm using a CVD (chemical vapor deposition) method, plasma etching was performed using a photoresist as a mask, and a buried layer of N0 was formed. SiO of the part to be formed
, film 12, Si, and N4 film 13 are selectively removed.

CB)  上記Si、N、膜13をマスクにしてアンチ
モン(又はヒ素)を拡散によって表面不純物濃度が10
1g〜202O20ato/a+?になるように基板に
選択的に導入するとともに、基板11の表面を熱酸化す
る。これによって、N中型埋込層14を約1゜5μmの
深さに形成するとともに、N十型埋込層14上の基板表
面に4000人の厚さの厚いSiO2膜15膜形5する
。すなわち、N中型埋込層14とSi○2膜15膜間5
のマスクによって規定される。
CB) The surface impurity concentration is reduced to 10 by diffusing antimony (or arsenic) using the Si, N, and film 13 as a mask.
1g~202O20ato/a+? In addition, the surface of the substrate 11 is thermally oxidized. As a result, an N medium-sized buried layer 14 is formed to a depth of approximately 1.5 μm, and a thick SiO2 film 15 with a thickness of 4000 mm is formed on the surface of the substrate on the N0-shaped buried layer 14. That is, between the N medium-sized buried layer 14 and the Si○2 film 15,
defined by the mask.

(C)  Si、N4膜13を除去した後、Si○2膜
15膜間5i O,膜12の膜厚の差を利用してP型チ
ャンネルストッパ16を形成する。すなわち、基板全面
にボロン(又は導孔ボロン)をイオン打ち込みする。こ
のとき、SiO□膜15とS i O2膜12との間に
は3100人の膜厚差があるので、ボロンイオンは5i
n2膜12がある領域では基板に達せず、一方、S i
 O2膜12がある領域ではこの膜を透過して基板内に
打込まれる。この後、熱処理を行い、表面不純物濃度が
10”atoms/a+?となるようにP型チャンネル
ストッパ16を形成する。
(C) After removing the Si, N4 film 13, a P-type channel stopper 16 is formed using the difference in film thickness between the SiO2 film 15 and the film 12. That is, boron (or conductive boron) is ion-implanted into the entire surface of the substrate. At this time, since there is a difference in film thickness of 3100 between the SiO□ film 15 and the SiO2 film 12, the boron ions
In some areas, the n2 film 12 does not reach the substrate, while the Si
In certain areas, the O2 film 12 is implanted into the substrate through the film. Thereafter, a heat treatment is performed to form a P-type channel stopper 16 such that the surface impurity concentration becomes 10'' atoms/a+?.

このように、P型チャンネルストッパ16はSiO2膜
15膜形5クとして形成される。先に述べたように、S
 i O,膜15とN÷型埋込層14とは同一のマスク
によって規定されたものであるから、P型チャンネルス
トッパ16はN中型埋込層14によってその位置が規定
されるに等しく、したがって、これら相互の位置は位置
合わせするまでもなく自己整合的に規定される6 (D)  HF系エツチング液によりSiO□膜12膜
上25in239115をすべてエツチングによって除
去する。このとき、基板表面には図に示すような段差が
生じる。これは酸化膜形成のために費やされた基板のシ
リコン量が異なるためである。
In this way, the P-type channel stopper 16 is formed as a 5-layer SiO2 film. As mentioned earlier, S
Since the iO, film 15 and the N÷-type buried layer 14 are defined by the same mask, the position of the P-type channel stopper 16 is defined by the N-type buried layer 14, and therefore, , their mutual positions are defined in a self-aligned manner without alignment. 6 (D) All 25 inches of 239115 on the SiO□ film 12 are removed by etching using an HF-based etching solution. At this time, a step is generated on the surface of the substrate as shown in the figure. This is because the amount of silicon on the substrate used to form the oxide film differs.

(E)  基板全面にN−型ドープエピタキシャルシリ
コン層1.5μm〜2.0μmの暑さに形成する。
(E) Form an N-type doped epitaxial silicon layer to a thickness of 1.5 μm to 2.0 μm over the entire surface of the substrate.

このとき、上述の段差がそのままエピタキシャル層17
の表面に現れる。
At this time, the above-mentioned step remains as it is in the epitaxial layer 17.
appears on the surface of

(F)  m化雰囲気中での熱処理によってエピタキシ
ャルシリコン1517の表面にその表面酸化による90
0人の薄いSiO□膜18膜化8する。さらニCV D
法によるSi、N4膜19を1500人の厚さに形成し
た後、ホトエツチングにより、各半導体領域を絶縁分離
するためのS i O,からなるアイソレーション層を
形成すべき部分のSi、N4膜をエツチングして除去す
る。
(F) The surface of epitaxial silicon 1517 is oxidized to 90% by heat treatment in a hydrogen atmosphere.
A thin SiO□ film 18 of 0 is formed. Sarani CV D
After forming the Si, N4 film 19 to a thickness of 1,500 nm by photo-etching, the Si, N4 film 19 is removed in the area where an isolation layer of SiO for insulating and isolating each semiconductor region is to be formed. Remove by etching.

(G)  酸化(ウェット)雰囲気中で熱処理を行うこ
とにより、Si、N4膜19の形成されていない部分の
エピタキシャルM17を選択的に酸化して。
(G) By performing heat treatment in an oxidizing (wet) atmosphere, the portion of the epitaxial layer M17 where the Si, N4 film 19 is not formed is selectively oxidized.

フィールドSiO2膜20を10000人の厚さに形成
する。これは、各半導体領域を互いに絶縁分離するため
のものである。このとき、チャンネルストッパ16が引
き延ばされてフィールドSiO2膜20に達しアイソレ
ーションが完成する。
A field SiO2 film 20 is formed to a thickness of 10,000 layers. This is for insulating and separating each semiconductor region from each other. At this time, the channel stopper 16 is stretched and reaches the field SiO2 film 20, completing isolation.

(It)  Si、N4[19を除去した後、新たに全
面ニCV D法によりSi、N4膜24を1400人の
厚さに形成する。そして、コレクタ接続領域21が形成
されるべき部分のSi、N4膜を選択的に工ッチングに
より除去し、露出したフィールドSiO2膜をマスクと
してリンをイオン打込みし、引続き熱処理を行ってN十
型コレクタ接続領域21を形成する。
(It) After removing Si and N4 [19], a new Si and N4 film 24 is formed to a thickness of 1400 nm over the entire surface by CVD. Then, the Si and N4 films in the portion where the collector connection region 21 is to be formed are selectively removed by etching, phosphorus is ion-implanted using the exposed field SiO2 film as a mask, and heat treatment is subsequently performed to form an N0 type collector. A connection region 21 is formed.

(1)  S i、N411A24を全て取り除イタ後
、DL/クタ接続領域21を覆うようにホトレジストマ
スク(図示せず)を形成してベース形成のためにボロン
を全面にイオン打込みし、引き続き熱処理を行い、深さ
0.6μm程度にP中型ベース領域22を形成する。次
いで、前記ホトレジストマスクを除去した後、PSG 
(リン・シリケート・ガラス)膜25をCVD法により
約3500人の厚さに形成し、ホトエツチングによりベ
ース表面のPSG膜の一部を除去し、ヒ素をイオン打込
みし、引き続き熱処理を行うことにより深さ0.35μ
mのN十エミッタ領域23を形成する。
(1) After removing all Si and N411A24, a photoresist mask (not shown) is formed to cover the DL/ctor connection area 21, and boron ions are implanted into the entire surface to form a base, followed by heat treatment. A medium-sized P base region 22 is formed to a depth of approximately 0.6 μm. Then, after removing the photoresist mask, the PSG
A (phosphorus silicate glass) film 25 is formed to a thickness of about 3,500 mm by CVD, a part of the PSG film on the base surface is removed by photoetching, arsenic is ion-implanted, and then heat treatment is performed to deepen the film. 0.35μ
m N1 emitter regions 23 are formed.

(J)  最後に、各領域に対しコンタクトホールを開
窓し、アルミニウムを真空蒸看法によって蒸着し、引き
続きこれを所望の形状にパターニングして、各領域にオ
ーミックコンタクトするアルミニウム電極E、B、Cを
形成することで、第1図に示したように選択酸化膜20
で区画された中にNPN型バイポーラトランジスタが完
成される。
(J) Finally, contact holes are opened in each region, aluminum is deposited by vacuum evaporation method, and then this is patterned into a desired shape to form aluminum electrodes E, B, and C that make ohmic contact with each region. By forming the selective oxide film 20 as shown in FIG.
An NPN type bipolar transistor is completed within the area partitioned by.

[発明の効果] 上記したような本発明によれば、次のような効果を得る
ことができる。
[Effects of the Invention] According to the present invention as described above, the following effects can be obtained.

(1)高集積のバイポーラ型素子を含むICが得られる
(1) An IC including highly integrated bipolar elements can be obtained.

その理由は、半導体基板(高抵抗P−型Si基板11)
内であって、第1導電型の半導体領域(実施例ではN十
型埋込層14)に接して第1導電型とは反対の第2導電
型の半導体領域(実施例ではP生型埋込層16)が選択
的に設けられた構成であるためにある。これは前述の方
法により、第1導電型の半導体領域形成のためのマスク
と第2導電型の半導体領域形成のためのマスクとの別マ
スクが不要となったため、マスク合せを考慮する必要が
ない。すなわち、マスク合おせ余裕が不要であるととも
に、両埋込層は互い自己整合的に重なり合ったものであ
るため、この結果として集積度を大きく向上できる。以
下、この点につき更に詳しく述べる。
The reason is that the semiconductor substrate (high resistance P-type Si substrate 11)
A semiconductor region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type (P green type buried layer 14 in the example) is in contact with the semiconductor region of the first conductivity type (the N type buried layer 14 in the example). This is because the embedded layer 16) is selectively provided. This is because the method described above eliminates the need for separate masks for forming a semiconductor region of the first conductivity type and a mask for forming a semiconductor region of the second conductivity type, so there is no need to consider mask alignment. . That is, there is no need for a mask alignment margin, and both buried layers overlap each other in a self-aligned manner, so that as a result, the degree of integration can be greatly improved. This point will be described in more detail below.

前述の方法によれば、チャンネルストッパとなるP生型
埋込層は厚い酸化膜15によってその位置が規定される
。一方、この厚い酸化膜15とN+型埋込層14とは共
通のマスク(SiO2膜とSi3N4膜)によってそれ
らの位置が規定される。
According to the method described above, the position of the P-type buried layer serving as a channel stopper is defined by the thick oxide film 15. On the other hand, the positions of the thick oxide film 15 and the N+ type buried layer 14 are defined by a common mask (SiO2 film and Si3N4 film).

マスクに多結晶Siを使用しないためN十型埋込拡散で
N十型埋込拡散でN十型不純物の横への拡がりがない。
Since polycrystalline Si is not used for the mask, there is no lateral spread of N0 type impurities due to N0 type buried diffusion.

基板11へのP÷型拡散(チャンネルストッパ形成)は
厚い酸化膜14と薄い酸化膜12の膜厚の差を利用して
制御よく行うことができる。
P÷ type diffusion (channel stopper formation) into the substrate 11 can be performed with good control by utilizing the difference in film thickness between the thick oxide film 14 and the thin oxide film 12.

したがって、P生型埋込層はN十型埋込層によってその
位置が規定されるに等しく相互の位置は位置合わせをす
るまでもなく整合する。このように予め形成されたN÷
型埋込層に対してP生型埋込層を形成するときの位置合
わせは不要で、したがってマスク合わせ余裕をとる必要
がない。
Therefore, the positions of the P-type buried layer are defined by the N0-type buried layer, and their positions match without alignment. The pre-formed N÷
There is no need for alignment when forming the P raw mold buried layer with respect to the mold buried layer, and therefore there is no need to provide mask alignment margin.

このようにマスク合わせ余裕が不要になる結果。As a result, mask alignment margin is no longer necessary.

第2図と第6図とに対比的に示すパターンで明らかなよ
うに素子を小さく形成でき、ICの集積度が向上する。
As is clear from the patterns shown in contrast in FIGS. 2 and 6, the elements can be made smaller and the degree of integration of the IC can be improved.

第2図は本発明の場合、第6図は従来技術の場合のそれ
ぞれ1つのトランジスタのパターンを平面図で示してい
る。まず、第6図において、8gl1QAはマスク合わ
せ余裕(=位置合わせの最大の誤差″:1μm)であり
、距離QBはP型のベース領域(B)とP中型埋込暦(
P型チャンネルストッパ)間の必要耐圧を得るための距
離であり、距aQcは隣接トランジスタのコレクタ間の
必要耐圧を得るための距離である。一方、本発明によれ
ば、第2図に示すようにベース(B)。
FIG. 2 shows the pattern of one transistor in the case of the present invention, and FIG. 6 shows the pattern of one transistor in the case of the prior art in a plan view. First, in Fig. 6, 8gl1QA is the mask alignment margin (=maximum alignment error'': 1 μm), and the distance QB is between the P-type base area (B) and the P-medium embedding calendar (
The distance aQc is the distance between the collectors of adjacent transistors to obtain the necessary withstand voltage. On the other hand, according to the present invention, as shown in FIG. 2, the base (B).

コレクタ(C)は従来と同じ寸法であるが、両埋込層が
互いに自己整合的に重なり合ったものであるため、マス
ク合わせ余裕QAだけ省略することができる。
Although the collector (C) has the same dimensions as the conventional one, since both buried layers overlap each other in a self-aligned manner, only the mask alignment margin QA can be omitted.

(2)プロセスが簡略化できる。(2) The process can be simplified.

上述のように、位置合わせの必要性が無くなったことに
より、第2導電型の半導体領域(実施例ではP生型埋込
層16)形成のためのマスク形成工程を省略でき、プロ
セスが簡略化できる。
As mentioned above, since the need for alignment is eliminated, the mask forming step for forming the second conductivity type semiconductor region (P type buried layer 16 in the example) can be omitted, simplifying the process. can.

(3)高集積化を図りつつ、しかも耐圧を向上させるこ
とができる。
(3) It is possible to achieve high integration and to improve breakdown voltage.

上記(1)の理由により第2導電型の半導体領域(P十
型埋込層16)とバイポーラ型素子形成領域(P型ベー
ス領域)と間の距離のばらつきがなくなるので耐圧を向
上でき、信頼性を向上できる。
Due to the reason (1) above, there is no variation in the distance between the second conductivity type semiconductor region (P-type buried layer 16) and the bipolar-type element formation region (P-type base region), which improves breakdown voltage and reliability. You can improve your sexuality.

すなわち、第2導電型の半導体層(エピタキシャル層1
7)形成後に第2導電型の半導体領域(P+型のチャン
ネルストッパであるP÷型埋込M16)を形成する場合
よりも、第2導電型の半導体領域(P十型埋込層16)
すなわちチャンネルストッパとバイポーラ素子形成領域
(P型ベース領域)との間の距離がとれ、耐圧を大きく
できる。以下、その理由を更に詳しく述べる。
That is, the second conductivity type semiconductor layer (epitaxial layer 1
7) The semiconductor region of the second conductivity type (the P+ type buried layer 16) is better than the case where the second conductivity type semiconductor region (the P÷ type buried layer M16, which is a P+ type channel stopper) is formed after formation.
That is, the distance between the channel stopper and the bipolar element forming region (P-type base region) can be increased, and the breakdown voltage can be increased. The reasons for this will be explained in more detail below.

前述の工程(D)から明らかなように、S i O,膜
15.16の除去後(第3D図)はN十型埋込層14表
面とP÷型埋込層(P十型チャンネルストッパ)16表
面とに断差が生じ、この断差がエピタキシャル層17の
表面にも現れる。この断差の存在が第3G図に示すよう
にN十型埋込層14の端部上におけるフィールドSi○
2膜2oの一部(20a、20b)が落ち込み形成され
ることになる。この落ち込み形成されたフィールドSi
○2膜部分20aが、第3工図に示されたベース領域2
2とのアイソレーションマージンを拡大してくれる。す
なわち、フィールドS i O,膜部分20a、20b
がP十型埋込層16の横方向の拡がり拡散を抑えてくれ
る。また、前述の本発明の製造プロセスからも明らかな
ように、N中型埋込暦14がP÷型埋込暦16よりも不
純物濃度が高いためにP÷型埋込暦16の横方向の拡が
り拡散を抑えてくれる。
As is clear from the above step (D), after the removal of the SiO film 15.16 (FIG. 3D), the surface of the N0-type buried layer 14 and the P÷ type buried layer (P00-type channel stopper) are removed. ) 16 surface, and this difference also appears on the surface of the epitaxial layer 17. The existence of this difference causes the field Si○ on the edge of the N0-type buried layer 14 to be
Parts (20a, 20b) of the two films 2o are formed to be depressed. The field Si formed by this depression
○The two membrane portions 20a are attached to the base area 2 shown in the third construction drawing.
It expands the isolation margin with 2. That is, field S i O, film portions 20a, 20b
This suppresses the lateral expansion and diffusion of the P-type buried layer 16. Furthermore, as is clear from the manufacturing process of the present invention described above, since the N medium-sized embedded image 14 has a higher impurity concentration than the P÷-type embedded image 16, the P÷-type embedded image 16 expands in the lateral direction. It suppresses the spread.

したがって、集積度を向上させつつ、しがも耐圧を向上
させることができる。
Therefore, it is possible to improve the breakdown voltage while increasing the degree of integration.

(4)基板接合容量を減らすことができる。(4) Substrate junction capacitance can be reduced.

すなわち、上記(1)にともない半導体基板とコレクタ
領域とのPN接合面積を減らすことができるため、PN
接合容量(基板接合容ff1)を減らすことができる。
That is, in accordance with (1) above, the PN junction area between the semiconductor substrate and the collector region can be reduced.
Junction capacitance (substrate junction capacitance ff1) can be reduced.

また、前述のようにN十型埋込層14がP十型埋込[1
6よりも不純物濃度が高い、言い替えれば、P十型埋込
層16はN÷型埋込層14よりも不純物濃度が低い。そ
して、前述の工程(G)でチャンネルストッパ16が引
き延ばされることからも裏付けられるように、N−型半
導体層の不純物濃度はP十型埋込層のそれよりもさらに
低い、このため、両者間のPN接合容量の増大を避ける
ことができる。
Further, as described above, the N0-type buried layer 14 is replaced by the P00-type buried layer [1
In other words, the P 10 type buried layer 16 has a lower impurity concentration than the N÷ type buried layer 14 . As evidenced by the fact that the channel stopper 16 is stretched in the above-mentioned step (G), the impurity concentration of the N- type semiconductor layer is lower than that of the P-type buried layer. An increase in the PN junction capacitance between the two can be avoided.

(5)半導体層の結晶欠陥が生じない。(5) No crystal defects occur in the semiconductor layer.

P十型埋込層形成のための不純物の導入は薄いS i 
O,膜を通して行われ、かつその後、S i O。
Introducing impurities to form a P-type buried layer is a thin Si
O, through the membrane and then S i O.

膜を取り除いてP÷型埋込層の上に直接にエピタキシャ
ル成長を行うため、半導体層の結晶欠陥を生じることが
ない、又、結晶サイズの生長による半導体層表面の凹凸
も少なくなる。
Since the film is removed and epitaxial growth is performed directly on the P÷ type buried layer, crystal defects in the semiconductor layer do not occur, and irregularities on the surface of the semiconductor layer due to growth of crystal size are reduced.

(6)前述の本発明の実施例によれば1以上の他に、さ
らに集積度の向上に大きな効果を有する。
(6) According to the above-described embodiments of the present invention, in addition to the above-mentioned embodiments, there is a significant effect in improving the degree of integration.

すなわち、アイソブレーナ法に代えてLOGO3(Si
選択低温酸化)法により形成したSiO□膜により素子
の絶縁分離をおこなっているので、Si、N4膜マスク
下のシリコンのアンダーエッチがなく、したがってその
分マスクに余裕をとる必要がなく集積度を向上できる。
That is, instead of the isobrener method, LOGO3 (Si
Since the elements are isolated using a SiO□ film formed by selective low-temperature oxidation, there is no under-etching of the silicon under the Si or N4 mask, and therefore there is no need to leave room for the mask, which increases the degree of integration. You can improve.

第3F図〜第3G図に示すようにアイソレーションS 
i O,膜の形成時、Si、N4マスクをエピタキシャ
ル層の凹部に形成するため、選択酸化によるバードヘッ
ド(S i O,膜の突起部)の形成が緩和され、この
上に形成される配線の段切れがなくなる。このように本
実施例によれば、先述のマスク合わせ余裕省略による集
積度向上の効果と合わせて、さらに相乗適な効果を奏し
バイポーラ型ICの集積度向上に極めて有効である。
Isolation S as shown in Figures 3F to 3G
When forming the iO, film, the Si, N4 mask is formed in the recessed part of the epitaxial layer, so the formation of bird's heads (protrusions on the SiO, film) due to selective oxidation is alleviated, and the wiring formed on it is There will be no break in the steps. As described above, according to this embodiment, in addition to the above-mentioned effect of improving the degree of integration by omitting the mask alignment margin, a synergistic effect is produced, which is extremely effective in improving the degree of integration of bipolar ICs.

[変形例] 次に、本発明の第2の実施例として、素子間のIf!a
分離の方法としてPN接合アイソレーションを利用した
例について説明する。
[Modification] Next, as a second embodiment of the present invention, If! between elements! a
An example using PN junction isolation as the isolation method will be described.

この場合のプロセスは、先の実施例で述べた半導体基板
11上にエピタキシャル半導体層17を形成するまでの
工程(第3A図〜第3E図)は同じプロセスを用いその
後半導体層17の表面の−部にSiO2膜のホトレジス
ト処理による窓開エッチを行い、ボロン等を選択的に拡
散又はイオン打込みを行い半導体層表面からP中型埋込
Jii16に達するP+型絶縁分離領域26を得る。
In this case, the process up to forming the epitaxial semiconductor layer 17 on the semiconductor substrate 11 described in the previous embodiment (FIGS. 3A to 3E) is the same process, and then the surface of the semiconductor layer 17 is - Window etching is performed on the SiO2 film by photoresist treatment, and boron or the like is selectively diffused or ion-implanted to obtain a P+ type insulating isolation region 26 extending from the semiconductor layer surface to the P medium-sized buried Jii16.

第4図はこのようなプロセスにより得られたP+型絶縁
分離領域26により囲まれたN型エピタキシャル層17
表面にP十型ベース領域22.N+かたエピタキシャル
領域23.N十型コレクタ取出し部21を形成した構造
を示す。この実施例によれば、先述した実施例によって
得られる効果の他に次のような効果が得られる。特に、
高速性を要求されICではエピタキシャル層17は薄く
、例えば1.5〜2.0μmに形成されるので、PN接
合による分離方法の組み合わせによっても絶縁分離領域
の面積は殆ど変化なく高集積度のICが得られる。また
、酸化膜による分離法(アイソプレーナ法)によった場
合と異なり、表面が平坦になり、配線層の断線防止など
に効都合である。
FIG. 4 shows an N-type epitaxial layer 17 surrounded by a P+-type isolation region 26 obtained by such a process.
P-shaped base region 22 on the surface. N+ side epitaxial region 23. A structure in which an N-type collector extraction portion 21 is formed is shown. According to this embodiment, the following effects can be obtained in addition to the effects obtained by the previously described embodiments. especially,
In ICs that require high speed performance, the epitaxial layer 17 is formed to be thin, for example, 1.5 to 2.0 μm, so the area of the insulating isolation region hardly changes even with the combination of isolation methods using PN junctions, making it possible to create highly integrated ICs. is obtained. Moreover, unlike the isolation method using an oxide film (isoplanar method), the surface becomes flat, which is effective in preventing disconnection of wiring layers.

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

第1図は本発明のバイポーラICを示す要部断面図。 第2図は本発明のバイポーラICを示す要部平面図。 第3A図〜第3工図は本発明によるICの製造プロセス
を示すための各工程の断面図。 第4図は本発明によるバイポーラICの他の形態を示す
断面図。 第5図は従来技術により製造されたバイポーラICの例
を示す要部断面図。 第6図は従来技術により製造されたバイポーラICの例
を示す要部平面図。 11・・・P−型シリコン基板、12・・・薄い酸化膜
、13・・・シリコン窒化膜、14・・・N十型埋込層
、15・・・厚い酸化膜、16・・・P÷型チャンネル
ストッパ、17・・・N−型エピタキシャル層、2o・
・・絶縁分離用のフィールド酸化膜、21・・・N十型
コレクタ接続領域、22・・・P型ベース領域、23・
・・N型エミッタ領域、25・・・PSG膜、26・・
・P十型分離領域。 第  1  図 第3八図 第38図 第2図 /θ 第3C図 第 図 第 と 図 第 図 第 図 第 Cr 第 第 工 第 第 /J 図 図 図 図 図 /C
FIG. 1 is a sectional view of essential parts of a bipolar IC according to the present invention. FIG. 2 is a plan view of essential parts of the bipolar IC of the present invention. FIGS. 3A to 3D are cross-sectional views of each step to show the manufacturing process of an IC according to the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing another form of the bipolar IC according to the present invention. FIG. 5 is a sectional view of essential parts showing an example of a bipolar IC manufactured by a conventional technique. FIG. 6 is a plan view of essential parts showing an example of a bipolar IC manufactured by the conventional technique. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... P- type silicon substrate, 12... Thin oxide film, 13... Silicon nitride film, 14... N0 type buried layer, 15... Thick oxide film, 16... P ÷ type channel stopper, 17...N- type epitaxial layer, 2o.
...Field oxide film for insulation isolation, 21...N+ type collector connection region, 22...P type base region, 23.
...N-type emitter region, 25...PSG film, 26...
- P-type separation area. Fig. 1 Fig. 38 Fig. 38 Fig. 2/θ Fig. 3C

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、(1)一主面を有する半導体基板を用意する工程、 (2)前記半導体基板一主面の一部内に所定の不純物を
選択的に導入し、第1導電型の半導体領域を形成する工
程、 (3)前記半導体基板一主面の一部に隣合う他部内に所
定の不純物を選択的に導入し、第1導電型とは反対の導
電型を示し、かつ前記第1導電型の半導体領域の不純物
濃度よりも低い濃度の第2導電型の半導体領域を形成す
る工程、 (4)前記第1導電型の半導体領域および第2導電型の
半導体領域が形成された半導体基板の一主面に第1導電
型の半導体層を形成する工程、 (5)前記第1導電型の半導体層上であって、その少な
くとも一部が上記第2導電型の半導体領域上において除
かれるように、薄い酸化膜を介して耐酸化膜を選択的に
形成する工程、 (6)前記耐酸化膜が形成されていない第2導電型の半
導体層の表面を実質的にエッチすることなく、前記耐酸
化膜をマスクとしてその半導体層にその表面を熱酸化す
ることにより前記第1導電型の半導体領域に達しない深
さの厚い熱酸化膜を選択的に形成する工程、 (7)前記耐酸化膜を取り除き、取り除かれた部分の半
導体層内に前記熱酸化膜の一部によって規定されたバイ
ポーラ素子領域を形成するために所定の不純物を導入す
る工程、 よりなることを特徴とする半導体集積回路装置の製造法
。 2、前記工程(4)において、前記第1導電型の半導体
領域および第2導電型の半導体領域が形成された半導体
基板の一主面に段差部を設けた後、第1導電型の半導体
層を形成することを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の半導体集積回路装置の製造法。
[Claims] 1. (1) A step of preparing a semiconductor substrate having one main surface; (2) selectively introducing a predetermined impurity into a part of the one main surface of the semiconductor substrate to form a first conductivity type. (3) selectively introducing a predetermined impurity into a part of the main surface of the semiconductor substrate adjacent to the other part to exhibit a conductivity type opposite to the first conductivity type, and forming a second conductivity type semiconductor region having an impurity concentration lower than the impurity concentration of the first conductivity type semiconductor region; (4) the first conductivity type semiconductor region and the second conductivity type semiconductor region are formed; (5) forming a semiconductor layer of a first conductivity type on one principal surface of the semiconductor substrate, at least a portion of which is on the semiconductor region of the second conductivity type; (6) substantially etching the surface of the second conductivity type semiconductor layer on which the oxidation-resistant film is not formed; (7) selectively forming a thick thermal oxide film having a depth that does not reach the semiconductor region of the first conductivity type by thermally oxidizing the surface of the semiconductor layer using the oxidation-resistant film as a mask; ) removing the oxidation-resistant film and introducing a predetermined impurity into the removed portion of the semiconductor layer in order to form a bipolar element region defined by a portion of the thermal oxide film; A method for manufacturing semiconductor integrated circuit devices. 2. In the step (4), after providing a stepped portion on one main surface of the semiconductor substrate in which the semiconductor region of the first conductivity type and the semiconductor region of the second conductivity type are formed, the semiconductor layer of the first conductivity type is formed. 2. A method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the method comprises forming a semiconductor integrated circuit device.
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