JPH04142771A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH04142771A
JPH04142771A JP2267008A JP26700890A JPH04142771A JP H04142771 A JPH04142771 A JP H04142771A JP 2267008 A JP2267008 A JP 2267008A JP 26700890 A JP26700890 A JP 26700890A JP H04142771 A JPH04142771 A JP H04142771A
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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〕 この発明は、NPN )ランジスタ及びPNPトランジ
スタの混在型の半導体装置及びその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
第2図はNPN トランジスタ及びPNPトランジスタ
が混在した従来の半導体装置の断面図であり、電子情報
通信学会技術報告S DM89−62の87頁の図1に
示されたデバイスの一部である。
同図に示すように、P型基板1の表面のPNP領域及び
NPN領域にN+型埋込層2,3がそれそれ形成され、
N+型埋込層2の表面にP1型埋込層4か形成されると
ともに、同一工程でPNP領域とNPN領域との間に素
子分離用のP+型埋込層5が形成されたのち、N型エピ
タキシャル層6が積層形成される。
そして、PNP領域においては、N型エピタキシャル層
6に、コレクタとしての低濃度のPウェル層7か形成さ
れ、Pウェル層7にN型ベース層8か形成されたのち、
フィールド酸化膜9が形成され、N型ベース層8にP+
エミッタ層10.Pウェル層7にP+コレクタ引き出し
層11がそれぞれ形成されるとともに、N型ベース層8
にN+型外部ベース層12が形成される。
一方、NPN領域においては、N型エピタキシャル層6
に、N+型コレクタ引き出し層13及びP型ベース層1
4が形成され、多結晶シリコン15よりP型ベース層1
4中にN+型エミッタ層16か拡散形成され、P型ベー
ス層14にP1型外部ヘース層17が形成される。
たたし、第2図において、18は金属配線、19はパッ
シベーション膜である。
ところで、PNP トランジスタの耐圧は、N型ベース
層8とPウェル層7のPN接合て形成される空乏層が低
濃度のPウェル層7中をP 型埋込層4側に伸びる距離
で決まるため、N型エピタキンヤル層6の成長中に、P
+型埋込層4のボロン等のP型不純物かオートドーピン
グによりエピタキシャル層6内に浮き上がること、及び
Pウェル層7の形成時の熱処理等によってもP+型埋込
層4が浮き上がることを考慮して、その余裕を見込んで
N型エピタキシャル層6の厚さを決定しなければならす
、例えば12Vの耐圧を得るにはN型エピタキシャル層
6として約4μmの膜厚が必要になる。
一方、N 型埋込層3に用いられるN型不純物である砒
素やアンチモンはP型不純物であるボロンに比べて拡散
係数か小さいため、NPN トランジスタにとっては、
N型エピタキシャル層6の残存エビ厚、即ちN+型埋込
層3の上端からP型ベース層14の下端まてのN型エピ
タキシャル層6の厚さが所望値よりも厚くなる。
〔発明か解決しようとする課題〕
従来の場合、前述したように、PNPトランジスタの耐
圧を確保するためには、P+型埋込層4の厚き上り分の
余裕を見てN型エビタキンヤル層6を厚めに形成する必
要があるが、このように余裕を見てN型エピタキシャル
層6を厚くすると、前述したようにNPNトランジスタ
におけるN型エピタキシャル層6の残存エビ厚が所望値
よりも厚くなりすぎ、NPN l−ランジスタの耐圧の
点ては支障はない反面、コレクタ抵抗が増大して速度性
能の低下を招くという問題点があった。
この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたしので、従来のように第2導電型のエピタキシャル
層を必要以上に厚くしなくても、十分な素子耐圧を確保
でき、しがもコレクタ抵抗の増大等による速度性能の低
下を防止できるようにすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置は、第1導電型の基板の表面
の一部に形成された第2導電型の低濃度埋込層と、前記
低濃度埋込層中に形成され表面か前記基板の表面よりも
下方に位置した第1導電型の高濃度埋込層と、前記基板
の表面全面上に形成された第2導電型のエピタキシャル
層と、前記エピタキシャル層の表面から前記高濃度埋込
層の表面に達するように、前記高濃度埋込層上に形成さ
れた第1導電型の低濃度層とを備えたことを特徴として
いる。
また、その製造方法として、第1導電型の基板の表面の
一部に第2導電型の低濃度埋込層を形成する工程と、前
記低濃度埋込層に約500KeV以上の高エネルギー注
入により第1導電型の不純物を高濃度にイオン注入して
熱処理し、表面が前記基板の表面よりも下方に位置する
ように前記低濃度埋込゛層中に第1導電型の高濃度埋込
層を形成する工程と、前記基板の表面全面上に第2導電
型のエピタキシャル層を成長させる工程と、前記エピタ
キシャル層の表面から前記高濃度埋込層の表面に達する
ように、前記高濃度埋込層上に第1導電型の低濃度層を
形成する工程とを含むことか効果的である。
〔作用〕
この発明においては、低濃度埋込層中に表面か基板より
も下方に位置した高濃度埋込層を備えたため、素子の耐
圧に関与するエピタキシャル層の厚さを従来のように厚
くする必要かなく、必要最小限の厚さのエピタキシャル
層を形成しても、十分な素子耐圧が確保され、しかも従
来のようなコレクタ抵抗の増大か防止される。
また、約500KeV以上の高エネルギー注入により第
1導電型の不純物を高濃度にイオン注入し、熱処理する
ことによって高濃度埋込層を形成するため、基板表面か
ら十分に深い位置に高濃度埋込層か形成され、その後の
工程における熱処理による高濃度埋込層の浮き上がりが
生しても、基板表面より下方に高濃度埋込層の表面を位
置させることが可能になる。
〔実施例〕
第1A図ないし第1I図はこの発明の半導体装置及びそ
の製造方法の一実施例を示し、以下にその製造工程につ
いて説明する。
まず、第1A図に示すように、注入又は拡散によって、
P 型基板21の表面のPNP領域に、濃度1×101
6cIn−3程度のN 型の低濃度埋込層(以下N 埋
込層という)22が深さ2〜5 li mに形成される
と共に、NPN領域に、1×1020c+Tl−3の高
濃度のNff埋込層23が深さ2〜4μmに形成され、
このときN+型埋込層23の形成時の熱処理によって、
N 埋込層22の深さは5〜8μmになり、その後基板
21の上面全面に薄い酸化膜24が形成される。
そして、第1B図に示すように、酸化膜24上にフォト
レジスト膜25が塗布形成され、写真製版技術によりフ
ォトレジスト膜25がパターニングされてN 埋込層2
2の上方に開口26か形成され、この開口26に酸化膜
24か露出されたのち、フォトレジスト膜25をマスク
として、約2゜4 M e Vの高エネルギーてドース
量的3×1014cTn−2のボロン(B)かイオン注
入され、N 埋込層22の表面から約3.5μmの深さ
に射影飛程r、を持っ高濃度領域27が形成される。
つぎに、第1C図に示すように、同しくフォトレジスト
膜25をマスクとして、約200KeVの低エネルギー
てドーズ置駒2×1o12cITl−2のBがイオン注
入され、N−埋込層22の表面がら約0.5μmの深さ
に射影飛程r を持つ低濃度層域28が形成され、その
後フォトレジスト膜25が除去され、950〜1100
’cの熱処理が施され、第1D図に示すように、N−埋
込層22中に、P+型の高濃度埋込層(以下P+埋込層
という)29とP−型の低濃度埋込層(以下P−理埋込
という)30が積層形成される。
サラニ、酸化膜24が除去されたのち、第1E図に示す
ように、基板21の上面全面にN−型のエピタキシャル
層31が形成され、第1F図に示すように、P型チャネ
ルカット領域32及びトレンチ絶縁膜33か形成され、
素子分離が行われたのち、PNPi4域のエピタキシャ
ル層31に約1016■−3程度のP−型の低濃度拡散
層(以下P拡散層という)34が形成され、このP−拡
散層34かP 埋込層30に繋がり、エピタキシャル層
31の表面からP+埋込層29の表面に達する2層構造
のP 型の低濃度層を構成している。
ここで、第1F図において、35はエピタキシャル層3
1の上面全面に形成されPNP領域、NPN領域が除去
された絶縁膜、36は絶縁膜34の除去した部分に熱酸
化により形成された薄い絶縁膜である。
その後、第1G図に示すように、注入と拡散により、P
 拡散層拡散層34及びP−埋込層3゜の各一部にP+
埋込層29に繋がるP+型コレクタ引き出し層37か形
成され、NPN領域のエピタキシャル層31の一部にN
+型埋込層23に繋がるN+型コレクタ引き出し層38
が形成され、PNP領域のP 拡散層34の表層部にN
型ベース層39が形成されると共に、NPN領域のエピ
タキシャル層31の表層部にP型ベース層4oが形成さ
れる。
つぎに、第1H図に示すように、薄い絶縁膜36が除去
されたのち、上面全面に絶縁膜41が形成され、この絶
縁膜41のPNP領域のベース位置、NPN領域のコレ
クタ位置及びエミッタ位置に開口が形成され、これらの
開口にそれぞれ多結晶シリコン膜42が形成されてN型
不純物が拡散され、N型ベース層39中にN+梨型外ベ
ース層43が拡散形成されると共に、P型ベース層40
中にN 型エミツタ層44が形成されたのち、絶縁膜4
1のPNP領域のコレクタ位置、エミッタ位置、NPN
領域のベース位置に開口か形成され、これらの開口より
P型不純物か導入され、N型ベース層39中にP++型
エミッタ層45が形成されると共に、P型ベース層40
中にP+型外部ベース層46が形成される。
そして、第1I図に示すように、パッシベーション膜4
7が上面全面に形成されたのち、電極位置にコンタクト
ホールが形成され、金属配線層48が形成され、PNP
 l−ランジスタとN P N I−ランジスタとか混
在した半導体装置が製造される。
ところで、前述したように、高エネルギー注入によって
BイオンをN 埋込層22に打ち込むことによって、第
1B図に示すように、N 埋込層22の表面、即ち基板
21の表面から十分に深い位置に高濃度領域27を形成
することができるため、第1E図及び第1F図に示すよ
うに、P−拡散層34の形成時にP  、P  埋込層
29,30の浮き上がりが生しても、P1埋込層29の
表面。
即ちp”、p−埋込層29,30の光重が基板21の表
面よりも上方にまで浮き上がることを防止できる。
従って、N 型エピタキシャル層31は、NPNトラン
ジスタの耐圧を満足する必要最小限の厚さにしても、第
1I図に示すように、P−拡散層34とN型ベース層3
9とのPN接合かbP  埋込層29の表面までの距離
りとして、PNP l−ランジスタの所望の耐圧を確保
するに足る値を得ることができ、しかも従来のようなN
PNトランジスタのコレクタ抵抗の増大を招くこともな
く、速度性能の低下を防止できる。
なお、上記実施例ては、N−埋込層22中にP+埋込層
29及びP−埋込層30を形成し、その後エピタキシャ
ル層31中にP 拡散層34を形成し、P 型の低濃度
層を2層構造にした場合について説明したが、P+埋込
層29のみをN埋込層22中の深い位置に形成しておき
、その後エピタキシャル層31の表面からのP型不純物
の拡散によって、P+埋込層29の表面に達するP 型
の低濃度層を形成するようにしてもよいのは勿論である
また、上記実施例では、第1導電型をP型、第2導電型
をN型として説明したが、逆の場合であっても、この発
明を同様に実施することができる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の半導体装置によれば、低濃度
埋込層中に表面が基板よりも下方に位置した高濃度埋込
層を備えたため、エピタキシャル層の暑さを従来のよう
に厚くする必要かなく、必要最小限の厚さのエピタキシ
ャル層を形成しても、十分な素子耐圧を確保することが
でき、しかも従来のようなコレクタ抵抗の増大を防止し
て速度性能の低下を防止することができ、PNP、NP
Nトランジスタの混在型の半導体装置として極めて有効
である。
また、この発明の半導体装置の製造方法によれば、約5
00KeV以上の高エネルギー注入により第1導電型の
不純物を高濃度にイオン注入し、熱処理することによっ
て高濃度埋込層を形成することにより、基板表面から十
分に深い位置に高濃度埋込層を形成することができるた
め、その後の工程における熱処理による高濃度埋込層の
浮き上がりが生じても、基板表面より下方に高濃度埋込
層の表面を位置させることが可能になり、従来のように
エピタキシャル層を厚くする必要がない。
【図面の簡単な説明】
第1A図ないし第1I図はこの発明の半導体装置及びそ
の製造方法の一実施例の製造工程を示す断面図、第2図
は従来の半導体装置の断面図である。 図において、21は基板、22はN 埋込層、29はP
 埋込層、30はP 埋込層、31は工ピタキシャル層
、 34はP 型拡散層である。 なお、 各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の基板の表面の一部に形成された第2
    導電型の低濃度埋込層と、 前記低濃度埋込層中に形成され表面が前記基板の表面よ
    りも下方に位置した第1導電型の高濃度埋込層と、 前記基板の表面全面上に形成された第2導電型のエピタ
    キシャル層と、 前記エピタキシャル層の表面から前記高濃度埋込層の表
    面に達するように、前記高濃度埋込層上に形成された第
    1導電型の低濃度層と を備えたことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)第1導電型の基板の表面の一部に第2導電型の低
    濃度埋込層を形成する工程と、 前記低濃度埋込層に約500KeV以上の高エネルギー
    注入により第1導電型の不純物を高濃度にイオン注入し
    て熱処理し、表面が前記基板の表面よりも下方に位置す
    るように前記低濃度埋込層中に第1導電型の高濃度埋込
    層を形成する工程と、前記基板の表面全面上に第2導電
    型のエピタキシャル層を成長させる工程と、 前記エピタキシャル層の表面から前記高濃度埋込層の表
    面に達するように、前記高濃度埋込層上に第1導電型の
    低濃度層を形成する工程と を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0574799A (ja) * 1991-09-13 1993-03-26 Nec Ic Microcomput Syst Ltd 半導体装置
KR100483397B1 (ko) * 1995-12-12 2006-06-21 소니 가부시끼 가이샤 바이폴라트랜지스터와그제조방법
JP2010161384A (ja) * 1992-09-21 2010-07-22 Siliconix Inc BiCDMOS構造及びその製造方法

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