JPH05136352A - Iilゲート素子とその製造方法 - Google Patents

Iilゲート素子とその製造方法

Info

Publication number
JPH05136352A
JPH05136352A JP3295579A JP29557991A JPH05136352A JP H05136352 A JPH05136352 A JP H05136352A JP 3295579 A JP3295579 A JP 3295579A JP 29557991 A JP29557991 A JP 29557991A JP H05136352 A JPH05136352 A JP H05136352A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
island
type
single crystal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3295579A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideshi Takasu
秀視 高須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP3295579A priority Critical patent/JPH05136352A/ja
Publication of JPH05136352A publication Critical patent/JPH05136352A/ja
Priority to US08/254,677 priority patent/US5635411A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 寄生ジャンクションがない高速のIILゲー
ト素子を得ること。 【構成】 Si基板上に絶縁分離層を介して島状に形成
したSi基板と同一結晶方位を有するSi単結晶島にP
層、N層、P層、N層を順次積層形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、縦型インジェクション
IILゲート素子とその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種ゲート素子として絶縁分離
型(SOI型)のインテグレーテッド・インジェクション
ロジック素子(I2L)はなかった。また、一般的なII
Lゲート素子として、図7、図8に示すものがあるが、
PNP型ではベース接地ゲインαが大きく取れない
(0.6〜0.8)欠点があり、一方NPN型ではベース
抵抗が大きくてFANOUT1と4とで内部遅延時間t
pdが変化して最終的のスイッチングが遅くなったり、
タイミングが合いにくくなったり、またNPN型ベース
がN+で囲まれておりE−B間容量が大きいためにスピ
ードが低くなる欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高速のI2
Lゲート素子を新規に提案して、個々の素子を夫々独立
分離して形成し、不要な拡散層から完全に絶縁分離し
て、独立な機能素子を実現することにより、寄生容量に
よるスピード低下を防止すると共に、寄生素子によるラ
ッチアップの寄生効果を防止し、さらにNPN型トラン
ジスターとPNP型トランジスターのゲインを一致させ
て相補型が実現できるようにするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明にかかるIILゲ
ート素子は、Si基板上に絶縁分離層を形成し、該絶縁
分離層上に前記Si基板の一部をエピタキシャル成長さ
せて前記Si基板と同一結晶方位を有するSi単結晶島を
島状に突出させて形成し、該Si単結晶島中に下部より
上部へ順次P+層、N層、P層、N+層を積層形成してな
るものである。
【0005】したがって、本発明の半導体素子は高速の
2Lゲート素子をPNP型トランジスターのエミッタ
がベースに均一に対抗した縦型構造として形成したもの
であり、不要な拡散層を完全に絶縁分離するためにSi
の単結晶島が同一結晶方位を有し、しかも基板から絶縁
分離して個々の独立な機能素子を形成したものであり、
各機能素子はその底面が基板からの絶縁分離し、その横
面がそれぞれ独立した相互間が絶縁物で分離されるもの
である。
【0006】また、機能素子として、NPN、PNPの
一方のトランジスターだけが3重拡散とかでその構造が
変わるとかをさけるために、NPNにはN型の単結晶島
を、PNPにはP型の単結晶島を形成する。このP型、
N型単結晶は、それぞれの導伝タイプでドープしながら
結晶成長させるか、あるいはノン・ドープの結晶を成長
させた後イオン注入等によりP型あるいはN型にする等
いづれの方法でも良い。この場合の種結晶はノン・ドー
プで形成し、イオン注入により、N型又はP型に高濃度
でドーピングする。
【0007】
【作用】上記の如き構成よりなる本発明の半導体装置は
Siの単結晶島を絶縁物で囲ってしまうので、寄生ジャ
ンクションを無くすことが出来る。また、NPNにはN
型、PNPにはP型の単結晶島を形成しており、これら
の各単結晶島の下部(種結晶部)にはそれぞれN+,P+
拡散層(コレクター領域が)有り、短結晶島上部にはエ
ミッター、周辺部から中央部にはベースが形成され、ベ
ース、エミッターの不純物はNPN、PNP独立にプロ
ファイルを調節することが出来るようになる。
【0008】さらに、本発明のゲート素子は、一次種結
晶にP+をドーピングしてPNP型インジェクターのエ
ミッターとすることにより縦型のPNP型トランジスタ
ーを実現し、表面での再結合等ゲインを低下させるもの
の影響が少ないこと及び厚さ方向(BASE幅を)でコン
トロールするため、制御性がよく薄く出来るため高ゲイ
ンが得られる。さらに、NPN型トランジスターのベー
スに均一にPNPトランジスターからインジェクト出来
るためファンアウトの位置による依存度が少なくなるも
のである。
【0009】したがって、本発明で得られるIILゲー
ト素子はデバイスが絶縁物に囲まれたSiの単結晶島に
形成されて寄生ジャンクションがないので、寄生効果が
生じず、また寄生容量も低減出来て高速素子高周波素子
の形成が可能となる。また垂直型のPNP型トランジス
ターを形成してゲインをNPN型トランジスターと合わ
せることが出来るようにしたためコンプレメンタリー型
とすることが出来る。さらに、幅よりも長さに自由度が
あるシードウインドウの大きさを変えて素子形成に必要
な大きさの単結晶島を形成出来る一方、ベースの周辺部
を高濃度にしたエクストリンシックベースを形成しrbb'
を低減することが出来て高周波性とローノイズ性が良く
なり、さらにコレクターは種結晶部からコンタクトする
ため低いシリーズ抵抗を得ることが出来るものである。
【0010】また、PNPトランジスターの高ゲインが
得られ、NPNベースへの電子注入がPNPから均一に
行なわれてF/Oの位置依存度が小さくなり、NPNベ
ースの周囲が絶縁膜で囲っているため、従来のP/N接
合に比較してCEBが小さくなって高スピード処理が出
来、さらにI2Lゲート面積を減少させることができる
ものである。
【0011】
【実施例】以下、本発明にかかるIILゲート素子を図
面に示す実施例について詳細に説明する。図1,図2,図
3に示すIILゲート素子は、図3に示す回路よりな
り、構造として、図1、図2のSi基板1と、該Si基板
上に形成した絶縁分離層2と、該絶縁分離層2上に島状
に突出させて形成した前記Si基板と同一結晶方位を有
するSi単結晶島3と、該Si単結晶島3中に下部より上
部へ順次積層形成したP+層、N層、P層、N+層を備え
てなるものである。図中、4はポリSi,5はメタル端
子、7はパシベーションである。
【0012】図4乃至図6について、IILゲート素子
の製造工程を説明する。まず、図4(1)で、Si基板1
の表面にSi熱酸化で厚さ1ミクロンのSiO2層11を
形成し、シードウインドウP.R/P.EでSiO2層11にマ
ド12を形成する。次に、前記マド12を通して、Si
基板1をエピタキシャル成長させて、図4(2)に示す如
く、マド12からSiO2層上に島状に突出した前記Si
基板と同一結晶方位を有するSi種結晶13を形成して
のち、該Si種結晶13にイオン注入でB+P型の不純物
14を導入する。
【0013】その後、図4(3)に示す如く、エッチング
で前記SiO2層11を剥離して、前記Si種結晶13の
みがSi基板1より頭状に突出して残るようにする。こ
のようにして露出したSi基板1とSi種結晶13を、今
一度Si熱酸化させて図4(4)に示す如くSi種結晶13
の中芯部を種粒14として残した状態で、該種粒14の
全周囲とSi基板1の全表面にSiO2の絶縁分離層2を
形成する。
【0014】つぎに、前記絶縁分離層2の上面にスピン
オングラス(SOG)15を塗布し、アニール後、平坦化
エッチバックで頭状に突出した種粒14を囲む絶縁分離
層2の上部とその上に塗布したSOG15を除去して表
面を平坦化し、図4(5)に示す如く、種粒14とその側
方周囲の絶縁分離層2とその更に外周のSOG15が一
平面として露出した状態にする。
【0015】この後、前記種粒14をその表面にSi熱
酸化で形成したSiO2層15のマド16を介して、エ
ピタキシャル成長させて、図4(6)及び図4(6)のA−
A′断面図が図4(7)に示す如く、前記絶縁分離層2
の上面に島状に突出したSi単結晶島3を形成する。こ
のSi単結晶島3は、Si基板1からの種粒14を種にし
てエピタキシャル成長させたSiの単結晶で、Si基板1
と同一結晶方位を有する。Si種粒14は、その上に形
成したSi単結晶島3にB+イオンを注入してN-型に形
成する。
【0016】さらに、図5(8)に示す如くSi単結晶島
3の表面に熱酸化でSiO2層17を形成し、N型Si単
結晶島3にマスキングでB+イオンをSiO2層17を通
してN型Si単結晶島3の所定位置に注入してSiのN
-層の上にP-層を形成する。
【0017】つづいて、図5(9)に示すごとく、N型
Si単結晶島3Nの上面一部をレジスト27で被覆して
のちN型Si単結晶島3のP-層の両側部分にBF+イオ
ンを注入してP-層の両側部分をP+層に形成する。この
のち、これら図5(10)で示す全体を900℃のN2
雰囲気で30分間アニールする。
【0018】さらに、図5(11)に示す如く、これらの
全表面にCVDSiO2層21を形成し、該CVDSiO2
層21に一部を除去して、図6(12)に示す如く、コ
ンタクトの穴22をあける一方、SiO2層21の表面に
ポリSi23を形成し、図6(13)に示す如く、該ポ
リSiの一部を除去して分離する。
【0019】つぎに、図6(14)に示す如く、N型S
i単結晶島3Nの上面一部のポリSiの穴を除いて全て
をレジスト24で被覆し、N型Si単結晶島3NのP-
層にAsイオンを投入して、該P-層の上部にN+層を形
成する。こののち、これら全体をアニールして拡散させ
る。
【0020】こののち、上記穴22にメタル5を挿入
し、該穴22にメタルの配線を形成してベース、エミッ
タ、コレクタの配線を形成し、最後に全体を図1に示す
如くパシベーション7を設ける。このようにして図1、
図2に示す如きPNP型トランジスタが製造できる。し
たがって、半導体装置として、単一のSi基板と、該S
i基板上に形成した絶縁分離層と、該絶縁分離層上に夫
々島状に突出させて形成した前期Si基板と同一結晶方
位を有するSi単結晶島と、該Si単結晶島の一つの島
に形成したPNP型トランジスターとよりなるものが得
られる。
【0021】上記の如き製造工程で得たIILゲート素
子は、絶縁分離により素子面積の縮小化を計ることがで
き、例えばNPN型で従来品と比較して62%減少させ
るものであり、またPNP型で従来品と比較して77%
減少させることができるものである。
【0022】
【発明の効果】上記の説明から明らかな如く、本発明に
係るIILゲート素子は、簡単な製造工程でデバイスが
絶縁物に囲まれたSiの単結晶島に形成されるため、寄
生ジャンクションがないので、寄生効果が生じず、また
寄生容量も低減出来、さらにバーティカル型PNPトラ
ンジスターを形成してゲインをNPNトランジスターと
合わせることが出来るようにしたためコンプレメンタリ
型とすることが出来、さらにシードウインドウの大きさ
(幅よりも長さに自由度有り)を変えて、素子形成に必要
な大きさの単結晶島で形成出来、またベースの周辺部を
高濃度にしたエキストリンシックベースを形成し、r
bb'を低減することが出来て高周波性、ローノイズ性が
良くなり、さらにコレクターは種結晶部からCONTA
CTするため、低いシリーズ抵抗を得ることが出来る利
点を有する。さらにまた、PNPトランジスターの高ゲ
インが得られ、NPNベースへの電子注入がPNPから
均一に行なわれてF/Oの位置依存度が小さくなり、N
PNベースの周囲が絶縁膜で囲っているため、従来のP
/N接合に比較してCGBが小さくなって高スピード処
理ができ、さらにI2Lゲート面積を減少させることが
できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明にかかるIILゲート素子の断面図で
ある。
【図2】 図1のIILゲート素子の平面図である。
【図3】 図1のIILゲート素子の回路図である。
【図4】 図1のIILゲート素子の製造順序(1)、
(2)、(3)、(4)、(5)、(6)、(7)を示
す工程図である。
【図5】 図1のIILゲート素子の製造順序(8)、
(9)、(10)、(11)を示す工程図である。
【図6】 図1のIILゲート素子の製造順序(1
2)、(13)、(14)を示す工程図である。
【図7】 従来のゲート素子の三重拡散縦断面図であ
る。
【図8】 図7のゲート素子の横断面図である。
【符号の説明】
1 Si基板 2 絶縁分離層 3 Si単結晶島

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Si基板と、該Si基板上に形成した絶縁
    分離層と、該絶縁分離層上に島状に突出させて形成した
    前記Si基板と同一結晶方位を有するSi単結晶島と、該
    Si単結晶島中に下部より上部へ順次積層形成したP
    +層、N層、P層、N-層を備えてなるIILゲート素
    子。
  2. 【請求項2】 Si基板上に絶縁分離層を形成し、該絶
    縁分離層上に前記Si基板の一部をエピタキシャル成長
    させて前記Si基板と同一結晶方位を有するSi単結晶島
    を島状に突出させて形成し、該Si単結晶島中に下部よ
    り上部へ順次P+層、N層、P層、N-層を積層形成して
    なるIILゲート素子の製造方法。
JP3295579A 1991-11-12 1991-11-12 Iilゲート素子とその製造方法 Pending JPH05136352A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3295579A JPH05136352A (ja) 1991-11-12 1991-11-12 Iilゲート素子とその製造方法
US08/254,677 US5635411A (en) 1991-11-12 1994-06-06 Method of making semiconductor apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3295579A JPH05136352A (ja) 1991-11-12 1991-11-12 Iilゲート素子とその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH05136352A true JPH05136352A (ja) 1993-06-01

Family

ID=17822460

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3295579A Pending JPH05136352A (ja) 1991-11-12 1991-11-12 Iilゲート素子とその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH05136352A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4484388A (en) Method for manufacturing semiconductor Bi-CMOS device
US4637125A (en) Method for making a semiconductor integrated device including bipolar transistor and CMOS transistor
US4892837A (en) Method for manufacturing semiconductor integrated circuit device
JPH04266047A (ja) 埋め込み層形成に相当するsoi型半導体装置の製造方法及び半導体装置
JPS6347963A (ja) 集積回路とその製造方法
JPH0677421A (ja) トランジスタの製法
JPH04226066A (ja) Bicmos装置及びその製造方法
US5179036A (en) Process for fabricating Bi-CMOS integrated circuit
JPH06151723A (ja) モノリシック半導体素子のバイポーラトランジスタ構造、及び前記モノリシック半導体素子の製造方法
JPH04226064A (ja) 半導体装置用の相互接続体及びその製造方法
US4735912A (en) Process of fabricating a semiconductor IC device
US4751561A (en) Dielectrically isolated PMOS, NMOS, PNP and NPN transistors on a silicon wafer
US3953255A (en) Fabrication of matched complementary transistors in integrated circuits
JPH0241170B2 (ja)
JPH0799259A (ja) 縦型バイポーラトランジスタを有するBi−CMOS SOI構造及びその製造方法
US4184172A (en) Dielectric isolation using shallow oxide and polycrystalline silicon
US4231819A (en) Dielectric isolation method using shallow oxide and polycrystalline silicon utilizing a preliminary etching step
US4283235A (en) Dielectric isolation using shallow oxide and polycrystalline silicon utilizing selective oxidation
US4144098A (en) P+ Buried layer for I2 L isolation by ion implantation
US4058825A (en) Complementary transistor structure having two epitaxial layers and method of manufacturing same
JP3135148B2 (ja) 半導体装置とその製造方法
JPH05136352A (ja) Iilゲート素子とその製造方法
KR100267898B1 (ko) 머어지드단일폴리실리콘바이폴라npn트랜지스터구조물및제조방법
JPH06275630A (ja) 半導体装置およびその製造方法
JP3212598B2 (ja) バイポーラトランジスタとcmosトランジスタを含む回路の製造方法