JPH05175327A - 半導体装置およびその製法 - Google Patents

半導体装置およびその製法

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JPH05175327A
JPH05175327A JP34322391A JP34322391A JPH05175327A JP H05175327 A JPH05175327 A JP H05175327A JP 34322391 A JP34322391 A JP 34322391A JP 34322391 A JP34322391 A JP 34322391A JP H05175327 A JPH05175327 A JP H05175327A
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JP
Japan
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semiconductor
region
semiconductor device
insulating film
conductivity type
Prior art date
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JP34322391A
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English (en)
Inventor
Tomohito Nakamura
智史 中村
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 集積回路で素子間の分離を完全に行い、寄生
容量を発生させないで、高速動作をし高周波にも対応す
ると共に、コレクタ領域の抵抗を低減し高特性、薄型の
半導体装置を提供する。 【構成】 半導体基板1上に底面および周囲を絶縁物
2、8で囲まれ、島状に形成された半導体領域7の底面
で、絶縁膜2に接する部分の半導体領域の不純物濃度が
高く形成され、該半導体領域にバイポーラトランジスタ
が形成されてなる半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
法に関する。さらに詳しくは、半導体装置の素子間分離
を絶縁層で完全に行う半導体装置およびその製法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体基板に複数個の素子を形成
して半導体集積回路を形成しているが、その素子間を電
気的に分離するのに、バイポータトランジスタではpn
接合を利用したアイソレーションで横方向を、縦方向も
pn接合で分離する方法が主としてとられている。この
構造のバイポーラ型トランジスタ部分の断面構造を図8
に示す。
【0003】図8において、41はp型ケイ素基板、42は
+ 型の埋込層、43はn型のコレクタ領域、44はn+
のオーミックコンタクト領域、45はp型のベース領域、
46はn+ 型のエミッタ領域が形成されている。また半導
体基板表面には絶縁膜としてシリコン酸化膜47が形成さ
れており、かつその一部を開口してコレクタ電極48、ベ
ース電極49、エミッタ電極50が形成されている。この構
成で横方向の素子間分離はp型領域のアイソレーション
51、52で行われ、縦方向すなわち半導体基板との分離は
半導体基板の逆導電型(この例ではp型)によるpn接
合で行われている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の半導体
装置の各素子間分離はpn接合が主体であるため、高電
圧に対しては降伏電流が流れ絶縁耐圧に限界があると共
に、絶縁耐圧内でも寄生容量のため、素子動作の高速化
を妨げるという問題がある。
【0005】本発明者はこのような状況に鑑み、底面お
よび周囲を絶縁物で囲まれた島状の半導体領域を形成
し、絶縁物による完全分離の方法を別途提案した。
【0006】しかしこの方法によると縦型バイポーラト
ランジスタでは、下面が絶縁膜になっているため、従来
のような高濃度領域を形成できず、コレクタ領域の抵抗
を減らすためには、島状の半導体領域を厚く形成しなけ
ればならないという問題がある。
【0007】本発明はこのような状況に鑑み、完全な素
子間分離を行い、寄生容量の発生を防止し、半導体性能
を劣化させない高速の半導体装置をうることを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
は、基板上に底面および周囲を絶縁物で囲まれた島状に
形成された第1導電型の半導体領域と、該半導体領域の
表面に拡散形成された第2導電型領域と、第2導電型領
域の表面にさらに拡散形成された第1導電型領域とでバ
イポーラトランジスタが構成され、前記島状の半導体領
域の底面側が第1導電型の高濃度領域に形成されてなる
ことを特徴とする。
【0009】さらに本発明による製法は、半導体基板上
に絶縁膜を形成し、該絶縁膜の表面に不純物イオンを打
ち込み該絶縁膜に開口部を設ける工程と、前記半導体基
板をシードとして前記絶縁膜上に半導体結晶層をエピタ
キシャル成長する工程と、前記開口部に形成された半導
体結晶層を除去して絶縁物を埋め込み、底面および周囲
を絶縁物で囲まれた島状で、底面側が高濃度領域の第1
導電型の半導体領域を形成する工程と、前記半導体領域
表面に第2導電型拡散領域を形成し、さらに第2導電型
拡散領域に第1導電型拡散領域を形成する工程とからな
ることを特徴とするものである。
【0010】
【作用】本発明によれば、底面および周囲を絶縁物で囲
まれた島状の半導体領域を形成し、しかもその半導体領
域の底面側を高濃度領域に形成しているため、素子間分
離は完全に行えて、寄生容量は生じず、高速で動作し、
高周波にも対応できると共に、縦型バイポーラトランジ
スタを構成しても、高濃度領域により抵抗を小さくで
き、半導体領域の厚さが薄くても高性能で動作する。
【0011】また本発明による方法によれば、製造工程
の途中で、絶縁物にイオン打ち込みをするだけで半導体
結晶層をエピタキシャル成長しているあいだまたは一度
の熱処理で簡単に高濃度領域を形成できる。
【0012】
【実施例】つぎに、図面を参照しながら本発明について
詳細に説明する。図1は本発明の一実施例であるバイポ
ーラトランジスタの断面説明図、図2〜7は本発明の一
実施例である半導体装置の各製造工程を示す断面説明図
である。
【0013】図1において、1は半導体基板、2はシリ
コン酸化膜などの絶縁膜、7は素子形成用の半導体領域
でシリコン酸化膜などの絶縁膜8で周囲を囲まれ、底面
の絶縁膜2と併せて、完全な島状に形成されている。
【0014】半導体領域7はこの例ではn型に形成さ
れ、トランジスタのコレクタ領域を形成すると共に、底
面の絶縁膜2側には高濃度のn+ 型領域9が形成されて
いる。10は半導体領域7にたとえば、ボロン(B)を拡
散して形成したp型の拡散領域でトランジスタのベース
領域を形成する。11はp型拡散領域10にさらにたとえ
ば、リン(P)を拡散して形成したn型の拡散領域でト
ランジスタのエミッタ領域を形成する。その結果半導体
領域に形成された3つの領域でnpnの縦型トランジス
タが構成されている。
【0015】この半導体領域4の表面にはチッ化ケイ素
膜などの保護膜12が形成され、その保護膜12にコンタク
ト孔が形成されてトランジスタのコレクタ領域7、ベー
ス領域10、エミッタ領域11のそれぞれの電極13、14、15
が形成され、絶縁物で完全に分離された縦型のバイポー
ラトランジスタが構成されている。
【0016】この半導体領域7の底面側には高濃度領域
が形成されていて、コレクタ領域の電流を流れ易くして
おり、いわば従来の埋込層に相当し、トランジスタ特性
を向上すると共に半導体領域7の厚さを薄く形成でき
る。
【0017】しかも四方が絶縁物で分離されているた
め、寄生容量などは発生せず、完全に電気的に分離され
ており、高速動作が可能で、高周波にも対応でき、高周
波素子として大いに利用できる。
【0018】つぎに本発明の半導体装置の製法を図面を
参照しながら説明する。
【0019】まず図2に示すように半導体基板1上に形
成した絶縁膜2の表面に不純物イオン16を打ち込み第1
の開口部3を形成する。
【0020】具体例としては、n型のシリコン半導体基
板1の表面に絶縁膜2であるシリコン酸化膜をたとえば
CVD法により0.5 μm形成し、リンイオンをドーズ量
2×1015でイオン打ち込みする。つづいてホトレジスト
をマスクとして部分的にエッチング除去して第1の開口
部3を形成する。
【0021】つぎに図3に示すように、第1の開口部3
および絶縁膜2上に半導体基板1の結晶をシードとし
て、半導体結晶層4をエピタキシャル成長する。
【0022】具体例としては、第1の開口部3により露
出したシリコン半導体基板1をシードとしてSi2 6
ガスとC2 2 ガスおよびドーピング剤としてPH3
よびHClガスをキャリアガスの水素と共に導入して10
00〜1350℃で約30分間気相反応させ、n型の炭化ケイ素
(SiC)をエピタキシャル成長して半導体結晶層4を
形成する。この炭化ケイ素はシリコンと同種の性質を有
するため、露出した半導体基板のシリコン結晶をシード
としてエピタキシャル成長する。したがって最初のうち
はシリコン酸化膜2の腐食除去された開口部3のみに縦
方向に選択的にエピタキシャル成長し、第1の開口部3
内のエピタキシャル成長が完了し、シリコン酸化膜2と
同じ高さの位置までエピタキシャル成長が行なわれる。
続いて絶縁膜2上を横方向にエピタキシャル成長してシ
リコン酸化膜2および第1の開口部3上の全面にわたり
半導体結晶層4が形成される。この半導体結晶層4の成
長の際の温度で絶縁膜表面にイオン打ち込みをした不純
物が半導体結晶層4に拡散して半導体結晶層4の底面に
+ 型の高濃度領域9が形成される。もしエピタキシャ
ル成長の条件により充分拡散して高濃度領域が形成され
ないときは1200℃、20分位の熱処理をする。
【0023】つぎに図4〜7に示すように前記第1の開
口部に形成された部分の半導体結晶層4を除去して絶縁
物を埋め込み、底面および周囲を絶縁物で囲まれた島状
で、底面側が高濃度領域の第1導電型の半導体領域を形
成する。
【0024】具体例としては、炭化ケイ素の半導体結晶
層4の表面にホトレジスト膜5を塗布し第1の開口部3
よりアライメントのマージン分大きめのマスクを用いて
レジストパターンを形成する(図4参照)。
【0025】ついで、図5に示すようにパターン形成し
たホトレジストをマスクとしてイオンミリングにより、
ホトレジスト膜5の目抜かれた部分の、炭化ケイ素の半
導体結晶層4を除去し、第2の開口部6を形成する。そ
のとき半導体結晶層4は島状に分離して複数の素子形成
用半導体領域7を形成する。
【0026】つぎに第2の開口部6により露出した半導
体基板1を完全に埋め込むように絶縁膜8を第2の開口
部6および半導体領域7の上に形成する(図6参照)。
すなわち、テトラエトキシシラン(Si(OC2 5
4 )80sccmを導入し、基板温度700 ℃でLP−CVDを
用いてシリコン酸化膜を形成する。
【0027】つぎに、図7に示すように、選択比の高い
フッ酸1液で絶縁膜8の表面全体をウェットエッチング
を行って島状に分離した半導体領域7の表面を露出させ
る。
【0028】つぎに図1に示すように素子形成用半導体
領域7に半導体回路、たとえばバイポーラトランジスタ
を通常のプロセスで形成する。
【0029】なお、前述の実施例では半導体領域を炭化
ケイ素のエピタキシャル成長で行ったが、シリコンでも
同様に形成できるし、また導電型を逆に形成することも
できる。
【0030】前述の方法により製造した集積回路の上
に、さらに前述と同様に半導体結晶層を成長させ、同様
に集積回路を形成して3次元構造の半導体装置を形成す
ることができる。
【0031】具体的には、第1段の集積回路装置のパシ
ベーション膜の表面をエッチバックなどにより平坦にし
て、第1段の集積回路装置の回路構成に携わっていない
半導体部分が露出するように開口部を形成し、あとは前
述と同様にエピタキシャル成長することにより第2段部
分の半導体結晶層が横方向に成長する。
【0032】また第1段の集積回路と第2段の集積回路
との電気的接続は、第2段の素子形成場所と関係ない部
分を目抜き、第1段の電極部分までコンタクト孔を形成
し、アルミニウムなど電極材料をスパッタリングなどで
埋め込み第2段の集積回路との電気的接続を行う。
【0033】さらに同様の工程を繰り返すことにより3
段以上の積層構造の半導体装置をえられる。また、全段
の各素子が全て周囲を絶縁物で分離された半導体領域の
底面が高濃度領域に形成されている必要はなく、一部の
素子部分に適用されていればよい。
【0034】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば縦方
向および横方向両方向ともに絶縁物によって素子の分離
を完全に行うため、絶縁耐圧の向上やラッチアップなど
の問題を解消でき、高品質で信頼性の高い半導体装置を
えられる。
【0035】さらに、寄生容量を完全に制御できるた
め、とくにバイポーラ半導体装置では一層高速の素子を
えられ、高周波素子として利用できるという効果があ
る。
【0036】しかも、本発明によれば、絶縁物で囲まれ
た島状の半導体領域の底面に高濃度領域を形成している
ため、トランジスタのコレクタ領域の抵抗を低下でき、
一層高速化が可能になると共に半導体領域の厚さを薄く
でき薄型化を達成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例であるバイポーラトランジス
タの断面説明図である。
【図2】本発明の半導体装置の製法の一実施例の工程説
明図である。
【図3】本発明の半導体装置の製法の一実施例の工程説
明図である。
【図4】本発明の半導体装置の製法の一実施例の工程説
明図である。
【図5】本発明の半導体装置の製法の一実施例の工程説
明図である。
【図6】本発明の半導体装置の製法の一実施例の工程説
明図である。
【図7】本発明の半導体装置の製法の一実施例の工程説
明図である。
【図8】従来のバイポーラトランジスタ素子の一例の断
面構造をあらわす図である。
【符号の説明】
1 半導体基板 2 絶縁膜 3 第1の開口部 4 半導体結晶層 7 半導体領域(コレクタ領域) 8 絶縁膜 9 高濃度領域 10 ベース領域 11 エミッタ領域 16 不純物イオン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に底面および周囲を絶縁物で囲ま
    れた島状に形成された第1導電型の半導体領域と、該半
    導体領域の表面に拡散形成された第2導電型領域と、第
    2導電型領域の表面にさらに拡散形成された第1導電型
    領域とでバイポーラトランジスタが構成され、前記島状
    の半導体領域の底面側が第1導電型の高濃度領域に形成
    されてなる半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体回路が形成された半導体装置の表
    面に形成されたパシベーション膜上に半導体結晶層がさ
    らに形成され、半導体回路が複数段に形成された3次元
    構造の半導体装置であって、前記複数の少なくともいず
    れか1つのトランジスタ構造に請求項1記載の構造を有
    する3次元構造の半導体装置。
  3. 【請求項3】 半導体基板上に絶縁膜を形成し、該絶縁
    膜の表面に不純物イオンを打ち込み該絶縁膜に開口部を
    設ける工程、 前記半導体基板をシードとして前記絶縁膜上に半導体結
    晶層をエピタキシャル成長する工程、 前記開口部に形成された半導体結晶層を除去して絶縁物
    を埋め込み、底面および周囲を絶縁物で囲まれた島状
    で、底面側が高濃度領域の第1導電型の半導体領域を形
    成する工程および前記半導体領域表面に第2導電型拡散
    領域を形成し、さらに第2導電型拡散領域に第1導電型
    拡散領域を形成する工程からなることを特徴とする半導
    体装置の製法。
JP34322391A 1991-12-25 1991-12-25 半導体装置およびその製法 Pending JPH05175327A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6235601B1 (en) 1995-12-28 2001-05-22 Philips Electronics North America Corporation Method of manufacturing a self-aligned vertical bipolar transistor

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6235601B1 (en) 1995-12-28 2001-05-22 Philips Electronics North America Corporation Method of manufacturing a self-aligned vertical bipolar transistor

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