JPH0444261A - Bicmos semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof - Google Patents

Bicmos semiconductor integrated circuit device and manufacture thereof

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JPH0444261A
JPH0444261A JP14862190A JP14862190A JPH0444261A JP H0444261 A JPH0444261 A JP H0444261A JP 14862190 A JP14862190 A JP 14862190A JP 14862190 A JP14862190 A JP 14862190A JP H0444261 A JPH0444261 A JP H0444261A
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Japan
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substrate
region
semiconductor
well
semiconductor layer
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JP14862190A
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Japanese (ja)
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Yukio Okazaki
幸夫 岡崎
Toshio Kobayashi
敏夫 小林
Nobunori Konaka
小中 信典
Kazuo Imai
和雄 今井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a collector region, to inject a thin epitaxial layer, to highly integrate, and to improve its latchup resistance by forming isolation between bipolar transistors, between an NMOS or the transistor and a PMOS by means of a deep groove reaching a substrate, and isolation between the NMOS and the PMOS by means of a shallow groove. CONSTITUTION:An N<+> type buried layer 52 is formed on a P-type substrate 51 in which boron is added, and an N-type epitaxial layer 67 is deposited. Then, after an element region is formed, a shallow groove 68 and a deep groove 69 for isolation are formed, boron is ion implanted in the bottom of the groove 69 perpendicularly to a substrate, and a P<+> type channel cut region 66 is then formed. Thereafter, oxide film 65, 651 are deposited until the grooves 68, 69 are completely buried, and a P-well region 53 is formed. Subsequently, an NMOSFET 72 is formed on the region 53, a PMOSFET 71 is formed on an N-well region 54, and an NPN bipolar transistor 73 is formed on the region 541.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バイポーラトランジスタおよび相補型MO5
)ランジスタ(以下CMO3と称す)からなるBiCM
OS型集積回路型取積回路CMO8と称す)の構造とそ
の製造方法に関するもので、特に、内部2電源方式EC
L−110型のBiCMOS回路に適用可能であり、コ
レクタ容量の低M化とCMOSデバイスのラフチアツブ
耐性向上および高集積化を同時に実現する半導体デバイ
ス構造とその製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to bipolar transistors and complementary MO5
) transistor (hereinafter referred to as CMO3)
This article relates to the structure and manufacturing method of the OS type integrated circuit type integrated circuit CMO8 (referred to as CMO8), and in particular, the internal dual power supply type EC.
The present invention relates to a semiconductor device structure that can be applied to an L-110 type BiCMOS circuit, and that simultaneously achieves a reduction in collector capacitance (M), improvement in rough-tube resistance, and high integration of a CMOS device, and a method for manufacturing the same.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

微細CMO5素子における低電源電圧化の要請は、Bi
CMOS回路においてはバイポーラ素子の性能に厳しい
制限を与えることになる。この問題に対する一つの策は
、チップ内に電源電圧変換回路を保有しCMO3の動作
電圧を下げる方法であるが、この方法をECL−I10
型のB i CMOS回路で採る場合には、NMO3の
耐圧と基板バイアス効果の問題を避けるためにPウェル
をP基板から分離する必要がある。従来、PウェルをP
基板から分離したBiCMOS集積回路の代表的構造と
して次の2種類が考えられる。それぞれの構造断面図の
例を第3図および第4図に示す。
The demand for lower power supply voltage in micro CMO5 elements is due to Bi
In CMOS circuits, severe limitations are imposed on the performance of bipolar elements. One solution to this problem is to lower the operating voltage of CMO3 by having a power supply voltage conversion circuit in the chip.
In the case of a type B i CMOS circuit, it is necessary to separate the P-well from the P-substrate in order to avoid problems with the breakdown voltage of NMO3 and the substrate bias effect. Conventionally, P-well was
The following two types of typical structures of a BiCMOS integrated circuit separated from a substrate can be considered. Examples of respective structural cross-sectional views are shown in FIGS. 3 and 4.

これらの図において、1はP型半導体基板、2と2aお
よび2bはN゛埋込層、3はP型半導体領域、4はPウ
ェル、5はNウェル、51はN型半導体領域、6はN゛
コレクタ補償領域、7はベース9M域、8はエミッタ領
域、9はNMO8のソース・ドレイン、10はPMO3
のソース・ドレイン、11はフィールド酸化膜、12は
ゲート酸化膜、13はゲート電極、14は絶縁物を示す
In these figures, 1 is a P-type semiconductor substrate, 2, 2a and 2b are N buried layers, 3 is a P-type semiconductor region, 4 is a P-well, 5 is an N-well, 51 is an N-type semiconductor region, and 6 is a N-type semiconductor region. N゛Collector compensation region, 7 is base 9M region, 8 is emitter region, 9 is source/drain of NMO8, 10 is PMO3
11 is a field oxide film, 12 is a gate oxide film, 13 is a gate electrode, and 14 is an insulator.

すなわち、第3図の従来例Iは、バイポーラトランジス
タにコレクタ抵抗を低減するための埋込み層2aを設け
、かつPウェルとNウェルの下にN型の埋込み層2aを
設けてPウェル4とP基板1を分離し、バイポーラトラ
ンジスタ相互間およびバイポーラトランジスタとPMO
5間またはノ\イボーラトランジスタとNMO3間を、
P型半導体領域3によって分離したものである。
That is, in the conventional example I shown in FIG. 3, a buried layer 2a for reducing the collector resistance is provided in the bipolar transistor, and an N-type buried layer 2a is provided under the P well and the N well to connect the P well 4 and the P well. The substrate 1 is separated, and the bipolar transistors are separated from each other and between the bipolar transistors and the PMO.
5 or between the noibora transistor and NMO3,
They are separated by a P-type semiconductor region 3.

また、第4図の従来例■はウニノ\全面に埋込みJi2
bを形成し、バイポーラトランジスタ相互間およびバイ
ポーラトランジスタとNMO5間またはバイポーラトラ
ンジスタとPMO3間を、埋込み層2bと共に、絶縁物
14を埋込んだP型基板1にまで達する深い溝によって
分離したものである。
In addition, the conventional example ■ in Fig. 4 is Unino\Ji2 embedded in the entire surface.
b, and the bipolar transistors and the bipolar transistors and the NMO5 or the bipolar transistor and the PMO3 are separated by a deep trench that reaches as far as the P-type substrate 1 in which the insulator 14 is buried, along with the buried layer 2b. .

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

ところで、上述した従来のBiCMOS集積回路はそれ
ぞれ以下のような欠点があった。
By the way, the above-mentioned conventional BiCMOS integrated circuits each have the following drawbacks.

(i)第3図の従来例Iの場合 a)バイポーラトランジスタ相互間、およびPMO8と
バイポーラトランジスタ間あるいは、  NMO8とバ
イポーラトランジスタ間の分離としてPN接合を用いて
いるので、分離部の容量が大きくバイポーラトランジス
タのコレクタ容量の低減化が困難となるなど高速化に制
限がある。また、分離部分の面積が大きく高集積化には
適さない。
(i) In the case of conventional example I in Fig. 3a) Since a PN junction is used for isolation between bipolar transistors and between PMO8 and bipolar transistor or between NMO8 and bipolar transistor, the capacitance of the isolation part is large and bipolar There are limitations to increasing speed, such as the difficulty of reducing the collector capacitance of the transistor. Furthermore, the area of the separated portion is large, making it unsuitable for high integration.

b)高性能なバイポーラトランジスタ実現のためには、
エビ層を薄くする必要がある。しかしこの構造の場合、
Pウェルの深さはエビ層の厚さによって決まるので、エ
ビ層を薄くするとPウェルの抵抗が増加し、かつ寄生縦
型バイポーラトランジスタの1を流増幅率が増加する。
b) In order to realize high-performance bipolar transistors,
The shrimp layer needs to be thinner. However, for this structure,
Since the depth of the P-well is determined by the thickness of the shrimp layer, thinning the shrimp layer increases the resistance of the P-well and increases the current amplification factor of the parasitic vertical bipolar transistor.

さらに、微細化によって横方向寄生バイポーラの電流増
幅率も増加するので、その結果CMOS回路のう、チア
、プ耐性が低下する。
Furthermore, the current amplification factor of the lateral parasitic bipolar increases with miniaturization, resulting in a decrease in the CMOS circuit's resistance to cavities, chirps, and bursts.

(ii)第4図の従来例■の場合 バイポーラトランジスタ相互間、バイポーラトランジス
タとNMO5あるいはP M OS rjl、またNM
O3とPMO3間を溝などの絶縁物で分離しているので
、分離容量の低減1分離部面積の縮小が可能であると同
時に、十分なラフチア、プ耐性を確保することができる
(ii) In the case of conventional example (■) in Fig. 4, between bipolar transistors, between bipolar transistors and NMO5 or PM
Since O3 and PMO3 are separated by an insulating material such as a groove, it is possible to reduce the isolation capacitance and reduce the area of the isolation part, and at the same time, it is possible to ensure sufficient resistance to rough rises and bubbles.

しかしながら、この構造の場合、PウェルとP基板を分
離するための、Pウェル下のN型埋込み層の電位を固定
するためには、全てのPウェル領域内に、新たに、その
Pウェル下のN型埋込み層とのコンタクト領域を形成し
なければならない。
However, in this structure, in order to fix the potential of the N-type buried layer under the P-well to separate the P-well and the P-substrate, a new A contact region with the N-type buried layer must be formed.

そのためチップ面積が増大するのみならず、パターン設
計も複雑となってしまう。また、Pウェル下の埋込み層
の電位を固定せずにフローティング状態とした場合には
、埋込み層中に注入される電荷によって埋込み層の電位
が容易に変化し−時的な寄生バイポーラ動作を引き起こ
すために、回路動作上の信転性が低下する。
Therefore, not only the chip area increases, but also the pattern design becomes complicated. Furthermore, if the potential of the buried layer under the P-well is not fixed but left in a floating state, the potential of the buried layer will easily change due to charges injected into the buried layer, causing temporary parasitic bipolar behavior. Therefore, the reliability of circuit operation decreases.

このように、内部2電源方式でECL・I10型B i
 0M05回路に通用するために考案された、従来のP
ウェルをP基板から分離したB i CMO8集積回路
のデバイス構造では、コレクタ容量の低減化や薄いエビ
層の導入という高性能バイポーラトランジスタ実現に必
要な条件と、高集積化。
In this way, the ECL/I10 type Bi
Conventional P designed for use with 0M05 circuits
The device structure of the B i CMO8 integrated circuit, in which the well is separated from the P substrate, meets the requirements for realizing high-performance bipolar transistors, such as reducing the collector capacitance and introducing a thin shrimp layer, as well as achieving high integration.

CMOSデバイスのラッチアンプ耐性確保といった課題
を同時に満足することができなかった。
It was not possible to simultaneously satisfy the challenges of ensuring latch amplifier durability for CMOS devices.

本発明はこのような点に鑑みてなされたもので、コレク
タ容量の低減化と薄いエビ層の導入を実現し、高集積化
とラッチアップ耐性の確保にも適したBiCMO5集積
回路並びにその製造方法を実現することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above points, and provides a BiCMO5 integrated circuit and a method for manufacturing the same, which are suitable for achieving high integration and ensuring latch-up resistance by reducing the collector capacitance and introducing a thin shrimp layer. The purpose is to realize the following.

C課題を解決するための手段〕 上記の目的を達成するため、本発明によるBiCMOS
集積回路は、半導体基板と、この基板と逆導電型で該基
板上に形成された第1の半導体層と、前記基板に達する
までの深さを有し、かつ前記第1の半導体層を複数に分
割する第1の絶縁領域と、前記第1の半導体層に達する
までの深さを有し前記基板には達していない第2の絶縁
領域と、前記第1の半導体層上にあり、前記第1.第2
の絶縁領域によって分離されている複数の第2の半導体
領域とを備え、前記第1の絶縁領域によって分離されて
いる第2の半導体領域にバイポーラトランジスタが形成
され、かつ第2の絶縁領域または第2の絶縁領域と第1
の絶縁領域とによって分離されている第2の半導体領域
に電界効果トランジスタが形成されている。
Means for Solving Problem C] In order to achieve the above object, BiCMOS according to the present invention
The integrated circuit includes a semiconductor substrate, a first semiconductor layer formed on the substrate and having a conductivity type opposite to that of the substrate, and a depth that reaches the substrate, and a plurality of the first semiconductor layers. a second insulating region that is on the first semiconductor layer and has a depth that reaches the first semiconductor layer and does not reach the substrate; 1st. Second
a plurality of second semiconductor regions separated by an insulating region, a bipolar transistor is formed in the second semiconductor region separated by the first insulating region, and a bipolar transistor is formed in the second semiconductor region separated by the first insulating region; 2 insulation areas and the first
A field effect transistor is formed in a second semiconductor region separated by an insulating region.

さらに、本発明によるBiCMOS集積回路の製造方法
は、一導電型半導体基板全面に該基板と逆導電型の第1
の半導体層を形成する工程と、前記第1の半導体層上に
第2の半導体層を形成する工程き、前記第2の半導体層
と前記基板と逆導電型の第1の半導体層を貫き前記半導
体基板に達するまでの深さを有する第1の絶縁領域を形
成する工程と、前記第2の半導体層を貫き前記第1の半
導体層に達するまでの深さを有し前記基板には達してい
ない第2の絶縁領域を形成する工程と、前記第1の絶縁
領域によって分離された第2の半導体層にバイポーラト
ランジスタを形成する工程と、前記第2の絶縁領域また
は第2の絶縁領域と第1の絶縁領域によって分離された
第2の半導体層に電界効果トランジスタを形成する工程
とを具備する。
Further, in the method for manufacturing a BiCMOS integrated circuit according to the present invention, a first conductive layer of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is formed on the entire surface of the semiconductor substrate of one conductivity type.
a step of forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer; forming a first insulating region having a depth that reaches the semiconductor substrate; and a step of forming a first insulating region that penetrates the second semiconductor layer and has a depth that reaches the first semiconductor layer and does not reach the substrate. forming a bipolar transistor in a second semiconductor layer separated by the first insulating region; and forming a bipolar transistor in a second semiconductor layer separated by the first insulating region; forming a field effect transistor in a second semiconductor layer separated by one insulating region.

〔作 用〕 本発明においては、基板まで達する深い溝と、埋込み層
中で止まり基板には達していない浅い溝の2種類の深さ
の溝を有し、バイポーラトランジスタ相互間およびバイ
ポーラトランジスタとNMO3あるいはバイポーラトラ
ンジスタとPMOS間は深い方の溝で分離し、NMO3
とPMOS間は浅い方の溝で分離することにある。この
ような構成によれば以下のような作用がある。
[Function] In the present invention, there are grooves of two types of depth: a deep groove that reaches the substrate and a shallow groove that stops in the buried layer and does not reach the substrate, and the grooves are formed between the bipolar transistors and between the bipolar transistors and the NMO3. Alternatively, the bipolar transistor and PMOS are separated by a deep trench, and the NMO3
and PMOS are separated by a shallow trench. Such a configuration has the following effects.

a)PウェルとP基板を分離するための、Pウェル下の
N゛埋込層は、Nウェルと電気的につながる。その結果
、Pウェルに周囲を囲まれたNウェルどうしが全て低抵
抗のN゛埋込層によって電気的につながる。
a) An N buried layer under the P well for separating the P well and the P substrate is electrically connected to the N well. As a result, all N wells surrounded by P wells are electrically connected to each other by the low resistance N buried layer.

b)溝分離の効果によって、PMOSのソースをエミッ
タ、Nウェルをベース、Pウェルをコレクタとする寄生
横型バイポーラトランジスタの電流増幅率が大幅に小さ
くなる。
b) Due to the trench isolation effect, the current amplification factor of the parasitic lateral bipolar transistor, which uses the PMOS source as the emitter, the N-well as the base, and the P-well as the collector, is significantly reduced.

C)N゛埋込層の効果でNウェルの抵抗が小さくなる。C) The resistance of the N well is reduced due to the effect of the N buried layer.

d)バイポーラトランジスタ相互間および、バイポーラ
トランジスタとNMO3間あるいはバイポーラトランジ
スタとPMOS間の分離部分に生じる寄生容量がPN接
合分離の場合に比べて小さい。
d) The parasitic capacitance generated between bipolar transistors, between bipolar transistors and NMO3, or between bipolar transistors and PMOS is smaller than in the case of PN junction isolation.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明の実施例について図面を用いて説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described using the drawings.

なお本実施例は一つの例示であって、本発明の精神を逸
脱しない範囲で種々の変更あるいは改良を行いうろこと
は言うまでもない。
It should be noted that this embodiment is merely an example, and it goes without saying that various changes and improvements may be made without departing from the spirit of the present invention.

第1図に、本発明で実施したBiCMOS構造の一例を
示す0図において、51はP型半導体基板、52はN゛
埋込層、53はPウェル、54はNウェル、54.!、
tN型半導体領域、55はN゛コレクタ補償領域、56
はベース領域、57はエミッタ領域、58はベース補償
領域、59はNMO8のソース・ドレイン、60はPM
O3のソース・ドレイン、61はフィールド酸化膜、6
2はゲート酸化膜、63はゲート電極、64と641は
熱酸化膜、65と651はCVD酸化膜、66はP゛チ
ヤネルカフト領域示す。
FIG. 1 shows an example of a BiCMOS structure implemented in the present invention, in which 51 is a P-type semiconductor substrate, 52 is an N buried layer, 53 is a P well, 54 is an N well, 54. ! ,
tN type semiconductor region, 55 is N collector compensation region, 56
is the base region, 57 is the emitter region, 58 is the base compensation region, 59 is the source/drain of NMO8, 60 is PM
Source and drain of O3, 61 is a field oxide film, 6
2 is a gate oxide film, 63 is a gate electrode, 64 and 641 are thermal oxide films, 65 and 651 are CVD oxide films, and 66 is a P channel cuft region.

すなわち第1図の実施例は、比抵抗30〜40Ω・cm
のP基板51上に1〜5×10I910l9の濃度の砒
素を添加した厚さ約2μmのN゛埋込層52が形成され
、この埋込み層52上の1×10′&am−’の濃度の
リンが添加された厚さ1μmのN型エピ層54つまりN
ウェル54.および該N型エピ層中にボロンが濃度lX
l0”〜IX 10 ”c m−’となるようにイオン
注入法によって導入されたP要領域53の間は、厚さ2
0nmの熱酸化膜64および該熱酸化膜64の中にCV
D酸化膜65が埋込まれた深さ1μmの溝68によって
絶縁分離されている。この分離されたN型半導体層54
中にP型ソース・ドレイン領域60、ゲート酸化膜62
.及びゲート電極63からなるPMO3FET71が形
成され、さらにP型半導体層53中に、N型ソース・ド
レイン領域59、ゲート酸化膜62.およびゲート電極
63がうするNMOSFET72が形成されている。
In other words, the embodiment shown in FIG. 1 has a specific resistance of 30 to 40 Ω・cm.
A N buried layer 52 with a thickness of about 2 μm doped with arsenic at a concentration of 1 to 5×10 I910 l9 is formed on a P substrate 51 of N-type epitaxial layer 54 with a thickness of 1 μm doped with N
Well 54. and the concentration of boron in the N-type epilayer is lX
10'' to IX10''cm-', a thickness of 2
0 nm thermal oxide film 64 and CV in the thermal oxide film 64.
They are insulated and isolated by a trench 68 with a depth of 1 μm in which a D oxide film 65 is buried. This separated N-type semiconductor layer 54
P-type source/drain region 60 and gate oxide film 62 inside
.. and a gate electrode 63 are formed, and furthermore, in the P-type semiconductor layer 53, an N-type source/drain region 59, a gate oxide film 62 . And an NMOSFET 72 having a gate electrode 63 is formed.

また、N型領域54またはP要領域53とN型領域54
.は、熱酸化膜64.および該熱酸化膜64Iの中にC
VD酸化膜65.が埋込まれたP型基板51にまで達す
る深さ3.5μmの溝69によって分離されている。こ
の深さ3.5μmの溝底面には、5 X 10”〜I 
X 10”cm−’ ノt1度のボロンが添加されたP
°チャネルヵyトeTJ域66が形成されている。N型
領域541にはN型エピ層中にlX10”〜IOXIO
19cm−’(7)濃度のリンが添加されたコレクタ補
償領域554 X I Ol7cm弓のボロンが添加さ
れたベース領域56.約I X 10”c m−3の濃
度の砒素が添加されたエミッタ領域57.約I X I
 O’°c m−コの濃度のボロンが添加されたベース
補償領域58からなるNPN縦型バイポーラトランジス
タ73が形成されBiCMOS構造となっている。
In addition, the N-type region 54 or the P-required region 53 and the N-type region 54
.. is a thermal oxide film 64. and C in the thermal oxide film 64I.
VD oxide film 65. They are separated by a groove 69 with a depth of 3.5 μm that reaches the P-type substrate 51 in which the P-type substrate 51 is embedded. At the bottom of this 3.5 μm deep groove, 5 x 10” to I
X 10"cm-' P with 1 degree of boron added
A channel Kate eTJ region 66 is formed. In the N-type region 541, there are
Collector compensation region 554 doped with phosphorus at a concentration of 19 cm-'(7) Base region doped with boron of 7 cm bow 56. Emitter region 57 doped with arsenic at a concentration of about I x 10" cm-3. About I x I
An NPN vertical bipolar transistor 73 including a base compensation region 58 doped with boron at a concentration of O'°c m-co is formed to have a BiCMOS structure.

このように、本実施例のBiCMOS構造によると、P
型基板51まで達する熱酸化膜64.。
In this way, according to the BiCMOS structure of this example, P
Thermal oxide film 64 reaches the mold substrate 51. .

CVD酸化膜651を含む深い溝69と、N3埋込み層
52中で止まり基板5工には達していない執酸化M64
.cvI)酸化膜65を含む浅い溝68の2種類の深さ
の溝を有し、バイポーラトランジスタ73相互間および
該バイポーラトランジスタとNMOSFET72とバイ
ポーラトランジスタ73とPMO3FET71間は深い
方の溝69で分離し、NMOSFET72とPMOSF
ET71間は浅い方の溝68で分離することができる。
A deep groove 69 containing the CVD oxide film 651 and a deep oxide M64 that stops in the N3 buried layer 52 and does not reach the substrate 5 layer.
.. cvI) It has grooves of two different depths, a shallow groove 68 containing an oxide film 65, and the bipolar transistors 73 are separated from each other, the bipolar transistors and the NMOSFET 72, and the bipolar transistor 73 and the PMO3FET 71 are separated by the deeper groove 69, NMOSFET72 and PMOSF
The ETs 71 can be separated by shallow grooves 68.

これによって、Pウェル53とP型基Fi51を分離す
るためのPウェル53下のN゛埋込bTfi 52は、
Nウェル54とつながる。このため、Pウェル53に周
囲を囲まれたNウェル54どぅしが全て低抵抗のN゛埋
込層52によって電気的につながり、その結果Nウェル
54の抵抗が小さくなる利点を有する。
As a result, the N-embedded bTfi 52 under the P well 53 for separating the P well 53 and the P type group Fi 51 is
Connected to N well 54. Therefore, the N-wells 54 surrounded by the P-wells 53 are all electrically connected by the low-resistance N buried layer 52, resulting in an advantage that the resistance of the N-wells 54 is reduced.

また、上記溝分離の効果によって、PMO3FET71
のソースをエミンタ、Nウェル54をベース、Pウェル
53をコレクタとする寄生横型バイポーラトランジスタ
の電流増幅率が大幅に小さくなり、さらには、バイポー
ラトランジスタ73問および、該バイポーラトランジス
タとNMO5FET72間あるいはバイポーラトランジ
スタ73とPMO3FET71間の分離部分に生しる寄
生容量がPN接合分離の場合に比べて小さくなるなどの
利点を有する。
In addition, due to the effect of the groove separation mentioned above, PMO3FET71
The current amplification factor of the parasitic lateral bipolar transistor with the source as the emitter, the N well 54 as the base, and the P well 53 as the collector becomes significantly smaller. This has the advantage that the parasitic capacitance generated in the isolation portion between the PMO3FET 73 and the PMO3FET 71 is smaller than that in the case of PN junction isolation.

次に、本発明構造の製造方法の一実施例を第2図に示し
、以下工程順に説明する。第2図において第1図と同一
符号は同一または相当部分を示すものであり、67はN
°埋込み層52上にPウェル53.Nウェル54および
N型半導体頭載54゜を形成するためのN型エピ層であ
る。
Next, an embodiment of the method for manufacturing the structure of the present invention is shown in FIG. 2, and will be explained below in order of steps. In Figure 2, the same symbols as in Figure 1 indicate the same or corresponding parts, and 67 is N.
°P well 53 on the buried layer 52. This is an N-type epitaxial layer for forming an N-well 54 and an N-type semiconductor head 54°.

第2図(a);まず比抵抗30〜4oΩ・cmのボロン
が添加されたP型基板51上全面に砒素拡散と熱処理に
より不純物濃度1〜5 X 10”cm−’のN゛埋込
層52を形成する。この埋込み層52の厚さは約2μm
になるように拡散条件と熱処理条件をコントロールする
。ついでエピタキシャル法によりリンをI X 10”
cm−’の濃度添加したN型エピ層67を約1μm堆積
する。
FIG. 2(a): First, a N buried layer with an impurity concentration of 1 to 5 x 10" cm is formed on the entire surface of the P-type substrate 51 doped with boron with a specific resistance of 30 to 4 ohm-cm by arsenic diffusion and heat treatment. 52 is formed. The thickness of this buried layer 52 is approximately 2 μm.
Diffusion conditions and heat treatment conditions are controlled to achieve the desired results. Then, by epitaxial method, phosphorus is added to I x 10"
An N-type epitaxial layer 67 doped with a concentration of cm-' is deposited to a thickness of about 1 μm.

第2図(b) 、次に公知のLOCO3法により素子領
域を形成した後、公知のリソグラフィー法により、分離
のための浅い方の溝68を形成するためのエツチングマ
スクを形成し、次いで、反応性イオンエツチング(RI
 E)法により、上記エツチングマスクを用いて、深さ
約1μmの溝68を形成する。引き続いて分離のための
深い方の溝69を形成するためのエツチングマスクを形
成し、RIE法により上記エツチングマスクを用いて、
深さ約3.5μmの溝69を形成する。次に上記エツチ
ングマスクをマスクとして、深さ3.5μmの溝69の
底面に、基板に垂直方向からボロンをドーズ量5 x 
l 013cm−”でイオン注入した後、900℃、3
0分のアニールを行ってP+チャネルカッ) 9M域6
6を形成する。
FIG. 2(b). Next, after forming an element region by the well-known LOCO3 method, an etching mask for forming a shallow groove 68 for isolation is formed by a well-known lithography method, and then a reaction layer is formed. Reactive ion etching (RI)
A groove 68 having a depth of approximately 1 μm is formed using the etching mask described above by method E). Subsequently, an etching mask for forming a deep groove 69 for isolation is formed, and using the above etching mask by RIE method,
A groove 69 with a depth of about 3.5 μm is formed. Next, using the above etching mask as a mask, a dose of 5 x boron is applied to the bottom of the groove 69 with a depth of 3.5 μm from a direction perpendicular to the substrate.
After ion implantation at 900°C, 3 cm
Perform 0 minute annealing to open P+ channel) 9M area 6
form 6.

第2図(C);次いで溝表面を約20nm酸化した後、
CVD法によって酸化膜65.65.を溝68.69が
完全に埋まるまで堆積する。その後ウェハ表面の(、V
D酸化膜は公知の例えばRIE法で除去する0次いで公
知のリソグラフィー法により、Pウェル形成用のイオン
注入マスクを形成し、イオン注入法により上記イオン注
入マスクを用いて、ボロンを200〜300keVの加
速エネルギー I X 10”〜I X 1014cm
−”のドーズ量でイオン注入した後、1000℃、30
分程度のアニールを行ってPウェル領域53を形成する
FIG. 2(C); Next, after oxidizing the groove surface by about 20 nm,
Oxide film 65.65. is deposited until the grooves 68 and 69 are completely filled. After that, the wafer surface (,V
The D oxide film is removed by a known method such as RIE. Next, an ion implantation mask for forming the P well is formed by a known lithography method, and boron is implanted at 200 to 300 keV using the ion implantation mask. Acceleration energy I x 10" - I x 1014cm
-” After ion implantation at a dose of 1000℃, 30℃
P-well region 53 is formed by performing annealing for about 1 minute.

第2図(d);その後は、従来のBiCMOS製造方法
と同様の方法で、Pウェル領域53にNMO3FET?
2を、Nウェル領域54にPMO3FET71を、N型
半導体領域54.にNPNバイポーラトランジスタ73
を形成することにより、第1図に示すようなりiCMO
3構造を作ることができる。
FIG. 2(d); After that, NMO3FET?
2, a PMO3FET 71 in the N-well region 54, and an N-type semiconductor region 54. NPN bipolar transistor 73
By forming the iCMO as shown in FIG.
3 structures can be created.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、次のような効果を有する
As described above, the present invention has the following effects.

(a)PウェルとP基板を分離するためのPウェル下の
N型埋込み層は、Nウェルと電気的につながっているの
で、前述の従来技術■(第4図)で問題とされる、Pウ
ェル下のN型埋込み層とのコンタクトを、Pウェル内に
新たにとるという必要がないだけでなく、全てのNウェ
ルが低抵抗の埋込み層でつながっているので、各Nウェ
ルごとにウェルコンタクトをとる必要がなくなり、高密
度化ができる。
(a) Since the N-type buried layer under the P-well for separating the P-well and the P-substrate is electrically connected to the N-well, there is a problem with the prior art (Fig. 4) mentioned above. Not only is there no need to make a new contact in the P-well with the N-type buried layer under the P-well, but all N-wells are connected by a low-resistance buried layer, so each N-well has its own well. There is no need to make contact, allowing for higher density.

(b)I分離と高濃度埋込み層の効果で、横型寄生バイ
ポーラトランジスタの電流増幅率が小さくできるので、
CM OS sl域でのランチアンプ耐性を向上させる
ことができる。
(b) The current amplification factor of the lateral parasitic bipolar transistor can be reduced due to the effects of I isolation and the highly doped buried layer.
Launch amplifier resistance in the CM OS SL region can be improved.

(c)分離が絶縁物で行われるため、分離領域が少なく
、高速動作を可能とすると共に、分離面積が少な(高密
度化ができる。
(c) Since isolation is performed using an insulator, the isolation area is small, enabling high-speed operation, and the isolation area is small (high density can be achieved).

このように本発明によれば、従来のPウェルをP基板か
ら分離したB i CMO3集積回路のデバイス構造で
は不可能であった、コレク、り領域の低減化と薄いエビ
層の導入、高集積化、ラフチアツブ耐性向上を同時に実
現することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the collector area, introduce a thin shrimp layer, and achieve high integration, which was not possible with the conventional device structure of a B i CMO3 integrated circuit in which the P well is separated from the P substrate. It is possible to simultaneously achieve improvements in oxidation and rough lump resistance.

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

第1図は本発明で実施したBiCMOS構造の一例を示
す構造断面図、第2図は本発明構造の製造方法の一実施
例を示す工程断面図、第3図および第4図は従来のPウ
ェルをP基板から分離したBiCMO5構造の中で代表
的な2種類の構造例をそれぞれ示す断面図である。 51・・・P型半導体基板、52・・・N゛埋込層、5
3・・・Pウェル、54・・・Nウェル、54.  ・
・・N型半導体領域、56・・・ベース領域、57・・
・エミッタ領域、59・・・NMO3のソース・ドレイ
ン、60・・・PMO8のソース・ドレイン、61・・
・フィールド酸化膜、62・・・ゲート酸化膜、63・
・・ゲート酸化膜、64,64.・・・熱酸化膜、65
゜651・・・CVDM化膜、67・・・N型エピ層、
68・・・、浅い溝、69・・・深い溝、71・・・P
MO3FET、72・・・NMO5FET、73・・・
バイポーラトランジスタ。 *2 区 (d) 手続補正書1発)
FIG. 1 is a structural cross-sectional view showing an example of a BiCMOS structure implemented according to the present invention, FIG. 2 is a process cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the structure of the present invention, and FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view showing two typical examples of BiCMO5 structures in which a well is separated from a P substrate. 51...P-type semiconductor substrate, 52...N buried layer, 5
3...P well, 54...N well, 54.・
...N-type semiconductor region, 56...Base region, 57...
- Emitter region, 59... Source/drain of NMO3, 60... Source/drain of PMO8, 61...
・Field oxide film, 62...Gate oxide film, 63・
...Gate oxide film, 64, 64. ...thermal oxide film, 65
゜651...CVDM film, 67...N type epi layer,
68..., shallow groove, 69... deep groove, 71...P
MO3FET, 72...NMO5FET, 73...
bipolar transistor. *2 Ward (d) 1 procedural amendment)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板と、前記基板と逆導電型で、該基板上
に形成された第1の半導体層と、前記基板に達するまで
の深さを有し、かつ前記第1の半導体層を複数に分割す
る第1の絶縁領域と、前記第1の半導体層に達するまで
の深さを有し前記基板には達していない第2の絶縁領域
と、前記第1の半導体層上にあり、前記第1、第2の絶
縁領域によって分離されている複数の第2の半導体領域
とを備え、前記第1の絶縁領域によって分離されている
第2の半導体領域の少なくとも一つにはバイポーラトン
ジスタが形成され、かつ第2の絶縁領域または第2の絶
縁領域と第1の絶縁領域とによって分離されている第2
の半導体領域の少なくとも一つには電界効果トランジス
タが形成されていることを特徴とするBiCMOS型半
導体集積回路装置。
(1) a semiconductor substrate; a first semiconductor layer formed on the substrate and having a conductivity type opposite to that of the substrate; and a plurality of first semiconductor layers having a depth reaching the substrate; a second insulating region that is on the first semiconductor layer and has a depth that reaches the first semiconductor layer and does not reach the substrate; a plurality of second semiconductor regions separated by first and second insulating regions, and a bipolar transistor is provided in at least one of the second semiconductor regions separated by the first insulating regions. a second insulating region formed and separated by the second insulating region or the second insulating region and the first insulating region;
A BiCMOS type semiconductor integrated circuit device, characterized in that a field effect transistor is formed in at least one of the semiconductor regions.
(2)一導電型半導体基板全面に該基板と逆導電型の第
1の半導体層を形成する工程と、前記第1の半導体層上
に第2の半導体層を形成する工程と、前記第2の半導体
層と第1の半導体層を貫き、前記半導体基板に達するま
での深さを有する第1の絶縁領域を形成する工程と、前
記第2の半導体層を貫き前記第1の半導体層に達するま
での深さを有し前記基板には達していない第2の絶縁領
域を形成する工程と、前記第1の絶縁領域によって分離
された第2の半導体層にバイポーラトランジスタを形成
する工程と、前記第2の絶縁領域または第2の絶縁領域
と第1の絶縁領域によって分離された第2の半導体層に
電界効果トランジスタを形成する工程とを具備すること
を特徴とするBiCMOS型半導体集積回路装置の製造
方法。
(2) a step of forming a first semiconductor layer of a conductivity type opposite to that of the substrate over the entire surface of a semiconductor substrate of one conductivity type; a step of forming a second semiconductor layer on the first semiconductor layer; forming a first insulating region having a depth that extends through the semiconductor layer and the first semiconductor layer and reaches the semiconductor substrate; and a step that penetrates the second semiconductor layer and reaches the first semiconductor layer. forming a second insulating region having a depth of up to and not reaching the substrate; forming a bipolar transistor in a second semiconductor layer separated by the first insulating region; A BiCMOS type semiconductor integrated circuit device comprising a step of forming a field effect transistor in a second insulating region or a second semiconductor layer separated by the second insulating region and the first insulating region. Production method.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6271070B2 (en) 1997-12-25 2001-08-07 Matsushita Electronics Corporation Method of manufacturing semiconductor device

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