JPH0548936B2 - - Google Patents

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JPH0548936B2
JPH0548936B2 JP62247175A JP24717587A JPH0548936B2 JP H0548936 B2 JPH0548936 B2 JP H0548936B2 JP 62247175 A JP62247175 A JP 62247175A JP 24717587 A JP24717587 A JP 24717587A JP H0548936 B2 JPH0548936 B2 JP H0548936B2
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に係わり、特に素子分離溝
とバイポーラ型トランジスタを有する半導体装置
に関する。
〔従来の技術〕
従来、バイポーラ型トランジスタを有する集積
回路を高集積化、高性能化する為に、素子間の絶
縁領域の縮少と、トランジスタ領域の縮少化が行
われてきた。例えば素子間の絶縁領域を縮少する
為には、従来の選択酸化法に代えて内壁に絶縁膜
を有する溝による溝分離法が用いられる様になつ
てきた。又トランジスタ領域の縮少の為には、エ
ミツタとベースを自己整合的に形成する方法等が
用いられるようになつた。
第4図は、素子間の絶縁分離に溝分離法を用い
た従来の半導体装置の一例の縦断面図であり、内
壁にシリコン酸化膜21を有し、内部多結晶シリ
コン31が埋設された溝2によつて素子間の絶縁
分離を行つている。又溝2の底面にはシリコン酸
化膜21とP型シリコン基板11との界面でのチ
ヤンネル形成を防ぐ為のP+型チヤネルストツパ
ー層14が形成されている。
第5図は、溝分離法の他にベース・エミツタが
自己整合的に形成されたトランジスタを有する従
来例であり、P型ベース領域16とN型エミツタ
層17とはP+型及びN+型の多結晶シリコン19
A,20Aで電極を形成し、そのエミツタ電極2
0Aとベース電極19A間の距離は、ベース電極
用の多結晶シリコン19A上に成長された絶縁膜
30の膜厚で自己整合的に決定されており、トラ
ンジスタ領域自体を縮少する事が出来た。
尚第4図及び第5図において、12はN+型埋
込層,12AはN+型拡散層,13はN型エピタ
キシヤル層,23A〜23CはAl電極である。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上述した従来の半導体装置は、エミツタとベー
ス電極間或いは素子間の距離は縮少されている
が、コレクタ部はコレクタ直列抵抗を下げる為に
サブコレクタとなるN+型埋込層に達するN+型拡
散層12Aをコレクタ電極下に形成しなければな
らない。その結果コレクタ電極の占有面積が広く
なつたり、又N+型拡散層とP型ベース領域16
との距離をある程度とらないとコレクタ・ベース
間耐圧が低下したり、歩留が下るという問題点が
あり、トランジスタ自体の縮少の妨げとなつてい
た。
本発明の目的は、上記問題点を除去し集積度の
向上した半導体装置を提供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明の半導体装置は、一導電型半導体基板上
に形成された高濃度の逆導電型埋込層と、該埋込
層上に形成された逆導電型エピタキシヤル層と、
前記エピタキシヤル層と埋込層を貫き前記半導体
基板内に達する溝と、前記溝の内面に設けられた
第1の絶縁膜と、前記溝内に埋込まれ前記第1の
絶縁膜に設けられた開孔部を通して前記埋込層に
接続しかつ上面に第2の絶縁膜が設けられた逆導
電型多結晶シリコンと、前記溝に囲まれた前記エ
ピタキシヤル層表面に設けられた一導電型ベース
領域と、前記ベース領域の周囲に設けられた高濃
度の一導電型グラフトベース領域と、前記溝の上
部に前記第2の絶縁膜を介して設けられかつ前記
グラフトベースに接続する一導電型多結晶シリコ
ンとを含んで構成される。
〔実施例〕
次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
第1図は、本発明の第1の実施例の縦断面図、
第2図a〜iは第1の実施例の製造方法を説明す
るための工程順に示した半導体チツプの縦断面図
である。
第1図において、P型シリコン基板11上には
N+型埋込層12とN型エピタキシヤル層13と
が形成されている。そして、このN型エピタキシ
ヤル層13とN+型埋込層12とを貫き、P型シ
リコン基板11内に達する溝1A,1Bとが形成
されている。この溝1A,1B内には、溝の内面
に設けられたシリコン酸化膜21と、この溝内に
埋込まれシリコン酸化膜21に設けられた開孔部
を通してN+型埋込層12に接続し、上面にシリ
コン酸化膜25Aが設けられたN+型多結晶シリ
コン18とが設けられている。
そして、溝1A,1Bに囲まれたN型エピタキ
シヤル層13表面にはP型ベース領域16とこの
P型ベース領域16の周囲に接してP+型グラフ
トベース領域15とが設けられている。更に、溝
1A,1Bの上部にはシリコン酸化膜25Aを介
し、P+型グラフトベース領域15に接するP+
多結晶シリコン19が設けられている。尚17は
N型エミツタ領域である。
以下製造方法と共に更に詳しく説明する。
まず第2図aに示すように、P型シリコン基板
11上にN+型埋込層12を形成したのちN型エ
ピタキシヤル層13を形成する。次にエピタキシ
ヤル層表面に熱酸化によりシリコン酸化膜25を
形成後シリコン窒化膜26及び気相成長法による
シリコン酸化膜27を順次形成する、その後、フ
オトレジスト28Aをマスクに、シリコン酸化膜
25,シリコン窒化膜26,シリコン酸化膜2
7,N型エピタキシヤル層13,N+型埋込層1
2及びP型シリコン基板11をエツチングし、素
子領域3を囲む様に溝1A,1Bを形成する。更
に、溝の底面にチヤンネル・ストツパー層14を
形成する。尚、幅の広い溝1BはコレクタのAl
電極を取り出す部分である。
次に第2図bに示すように、フオトレジスト2
8Aを除去後、溝の内壁に熱酸化によりシリコン
酸化膜21を形成する。その後、多結晶シリコン
をその上面が、埋込層12の上面より下になる様
に溝内に埋設しN型の不純物拡散を行う。
次に第2図cに示すように、フオトレジスト2
8Bをマスクとし、溝の素子領域側の内壁のシリ
コン酸化膜21をエツチングし、埋込層より浅い
溝4を形成する。
次に第2図dに示すように、この浅い溝4を多
結晶シリコンで埋設し、N型多結晶シリコン18
の表面を酸化してシリコン酸化膜25Aを形成し
たのち、フイールドの気相成長のシリコン酸化膜
27とシリコン窒化膜26を除去する。この状態
で溝内のN型多結晶シリコン18は、N+型埋込
層12と電気的に接続されている。
次に第2図eに示すように、再び溝1A,1B
上部のシリコン酸化膜25A上にP型不純物を含
む多結晶シリコン19を埋設する。この時幅の狭
い溝1Aは完全に埋設されるが、幅の広い溝1B
は、内壁部にのみ残る様に多結晶シリコンの堆積
とエツチングを行なう。
次に第2図fに示すように、フオトレジスト2
8Cをマスクに素子領域表面のシリコン酸化膜2
5及び溝の素子領域側の内壁のシリコン酸化膜を
エツチングし内壁に沿つて、エピタキシヤル層よ
り浅い溝5を形成する。
次に第2図gに示すように、ノンドーブの多結
晶シリコンを成長し、溝内に埋設されているP+
型多結晶シリコン19からP型不純物をノンドー
ブ多結晶シリコン側に拡散し、KOH,N2H4等の
溶液により、ノンドーブ多結晶シリコンのみを選
択的に除去する事によつて、浅い溝5は埋めら
れ、P+型多結晶シリコン19と接するN型エピ
タキシヤル層13内に、P+型グラフトベース領
域15が形成される。次で溝1B上のP+型多結
晶シリコン19とシリコン酸化膜25Aとをエツ
チングし開孔6を形成する。
次に第2図hに示すように、P+型多結晶シリ
コン19とN型エピタキシヤル層13表面を酸化
する。この際、P型不純物を含む多結晶シリコン
19の方が酸化レートが大きいためその表面には
厚い酸化膜が形成されるので、適当な酸化膜エツ
チングを行う事により、多結晶シリコン19上の
みに酸化膜が残る様にし、素子領域のN型エピタ
キシヤル層13及びN+型多結晶シリコン18上
の開孔部の酸化膜は除去する。
次に第2図iに示すように、N型エピタキシヤ
ル層13上にP型ベース領域16をイオン注入法
で形成後、N+型多結晶シリコン20を形成し、
このN+型多結晶シリコン20からP型ベース領
域16にN型不純物を拡散しN型エミツタ領域1
7を形成する。
その後気相成長法で表面にシリコン酸化膜29
を形成後、P+型多結晶シリコン19及びN+型多
結晶シリコン20上にそれぞれ開孔を設け、Al
電極23A,23B,23Cを形成する事によ
り、第1図に示した本発明の第1の実施例の半導
体装置を完成させる。
このように構成された第1の実施例において
は、溝1A,1Bはトランジスタの絶縁領域とな
る。又溝1B内のN+型多結晶シリコン18は、
コレクタの引し出し電極の役目を果し、溝1Bの
上部の開孔6を通し、コレクタ電極であるAl電
極23Cに接続するN+型多結晶シリコン20に
接続されている。従つて従来問題となつていたコ
レクタ電極の占有面積が大幅に減小される。又コ
レクタ引き出し用のN+型拡散層が必要ないので
コレクタとベース間のマージンを確保しなければ
ならないという問題もなくなり、実質上ベース領
域の占有面積でトランジスタを形成する事が出来
る。
第3図は、本発明の第2の実施例を示す縦断面
図である。
この第2の実施例においては、溝1A,1B中
に埋込まれたN+型多結晶シリコン18のコレク
タ領域との接触領域を、N+型埋込層12だけで
なく、N型エピタキシヤル層13にまで及ばせて
いるため、第1の実施例よりコレクタ直列抵抗を
小さくできる。又、N型エミツタ領域17をフオ
トレジストをマスクに溝1A,1Bから離して形
成してある。従つて、エミツタベース間耐圧が高
くなると共に、マスクの目合せ等が容易となるた
め製造歩留りが向上する等の利点がある。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、素子間の絶縁分
離用の溝内に埋設された多結晶シリコンをコレク
タの引き出し電極の一部として用いる事により、
コレクタ電極の広い占有面積と、コレクタ領域と
ベース領域間の広いマージンを大幅に減小させる
事が出来るので高速で集積度の向上した半導体装
置が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例を示す縦断面
図、第2図a〜iは第1の実施例の製造方法を説
明するための工程順に示した半導体チツプの縦断
面図、第3図は本発明の第2の実施例を示す縦断
面図、第4図及び第5図は従来の半導体装置の一
例の縦断面図である。 1A,1B……溝、2……溝、3……素子領
域、4,5……浅い溝、6……開孔、11……P
型シリコン基板、12……N+型埋込層、12A
……N+型拡散層、13……N型エピタキシヤル
層、14……P+型チヤンネルストツパー層、1
5……P+型グラフトベース領域、16……P+
ベース領域、17……N型エミツタ領域、18…
…N+型多結晶シリコン、19,19A……P+
多結晶シリコン、20,20A……N+型多結晶
シリコン、21,22……シリコン酸化膜、23
A〜23C……Al電極、25,25A……シリ
コン酸化膜、26……シリコン窒化膜、27……
シリコン酸化膜、28A〜28C……フオトレジ
スト、29……シリコン酸化膜、30……絶縁
膜、31……多結晶シリコン。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型半導体基板上に形成された高濃度の
    逆導電型埋込層と、該埋込層上に形成された逆導
    電型エピタキシヤル層と、前記エピタキシヤル層
    と埋込層を貫き前記半導体基板内に達する溝と、
    前記溝の内面に設けられた第1の絶縁膜と、前記
    溝内に埋込まれ前記第1の絶縁膜に設けられた開
    孔部を通して前記埋込層に接続しかつ上面に第2
    の絶縁膜が設けられた逆導電型多結晶シリコン
    と、前記溝に囲まれた前記エピタキシヤル層表面
    に設けられた一導電型ベース領域と、前記ベース
    領域の周囲に設けられた高濃度の一導電型グラフ
    トベース領域と、前記溝の上部に前記第2の絶縁
    膜を介して設けられかつ前記グラフトベースに接
    続する一導電型多結晶シリコンとを含むことを特
    徴とする半導体装置。
JP62247175A 1987-09-29 1987-09-29 Semiconductor device Granted JPS6489365A (en)

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US07/250,670 US4963957A (en) 1987-09-29 1988-09-29 Semiconductor device having bipolar transistor with trench
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