JPH0577298B2 - - Google Patents

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JPH0577298B2
JPH0577298B2 JP61060017A JP6001786A JPH0577298B2 JP H0577298 B2 JPH0577298 B2 JP H0577298B2 JP 61060017 A JP61060017 A JP 61060017A JP 6001786 A JP6001786 A JP 6001786A JP H0577298 B2 JPH0577298 B2 JP H0577298B2
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JP
Japan
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layer
pnp transistor
conductivity type
diffusion layer
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JP61060017A
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JPS62216357A (ja
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Teruo Tabata
Toshuki Ookoda
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8222Bipolar technology
    • H01L21/8228Complementary devices, e.g. complementary transistors
    • H01L21/82285Complementary vertical transistors

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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は縦型PNPトランジスタとIIL
(Integrated Injection Logic)とを組み込ん半
導体集積回路の製造方法の改良に関する。
(ロ) 従来の技術 従来の半導体集積回路の製造方法を第2図イ乃
至第2図ホを用いて説明する。
先ず第2図イに示す如く、半導体基板1として
P型のシリコン基板を用い、基板1上に選択的に
アンチモン(Sb)をデボジツトして複数個の埋
込層2a,2bを形成し、埋込層2a,2bを囲
む基板1表面及び所定の埋込層2a上にはボロン
(B)をデポジツトして上下分離領域3の下拡散層4
及び縦型PNPトランジスタのコレクタ埋込層5
を形成する。
次に第2図ロに示す如く、基板1全面に周知の
気相成長法によりN型のエピタキシヤル層6を所
定厚さに形成する。
次に第2図ハに示す如く、エピタキシヤル層6
表面の所定の埋込層2a上にリンPをイオン注入
し、縦型PNPトランジスタのベース領域7を付
着する。このイオン注入はドーズ量1012〜1013cm
-2、加速電圧80〜100KeVで行う。そして他の埋
込層2b上にはボロン(B)をイオン注入し、IILの
ベース領域8を付着する。このイオン注入はドー
ズ量1013〜1014、加速電圧80〜100KeVで行う。
次に第2図ニに示す如く、エピタキシヤル層6
表面より上下分離領域3の上拡散層9と縦型
PNPトランジスタのコレクタ導出領域10を拡
散し、同時に下拡散層4、縦型PNPトランジス
タのオレクタ埋込層5及びベース領域7、IILの
ベース領域8をドライブインする。この工程で上
拡散層9と下拡散層4が連結して上下部分離領域
3を形成し、エピタキシヤル層6を接合分離して
第1、第2の島領域11,12を形成する。また
コレクタ導出領域10はコレクタ埋込層5まで達
し、ベース領域7を囲む。具体的にはエピタキシ
ヤル層6の厚みが13μmであれば、上拡散層9は
約9μm、下拡散層4とコレクタ埋込層5は約7μ
mの深さに拡散し、縦型PNPトランジスタのベ
ース領域7とIILのベース領域8は共に約4μmの
深さにドライブインする。
次に第2図ホに示す如く、エピタキシヤル層6
表面よりボロン(B)を選択拡散し、第1の島領域1
1には縦型PNPトランジスタのエミツタ領域1
3を、第2の島領域12には、IILのインジエク
タ領域14及びベースコンタクト領域15を夫々
形成し、続いてリン(P)を選択拡散して第1の島領
域11には縦型PNPトランジスタのベースコン
タクト領域16を、第2の島領域12にはIILの
コレクタ領域17を夫々形成する。
この様にして第1の島領域11に形成した縦型
PNPトランジスタは、活性ベースの大部分をイ
オン注入により形成したベース領域7で形成する
ので、その不純物濃度が内部にドリフト電界を生
じさせてキヤリアの走行速度を増大させ、高い利
得帯域幅積fTが得られている。また縦型PNPトラ
ンジスタのhFEはほぼベース領域7で決定される
ので、エピタキシヤル層6の比抵抗や厚さがばら
ついてもhFEはあまりばらつかない。尚斯る構造
の縦型PNPトランジスタは、例えば特開昭59−
211270号公報に記載されている。
そして第2島領域12に形成したIILは、島領
域12をエミツタとする逆方向縦型NPNトラン
ジスタの活性ベースを低濃度でベースコンタクト
領域15より深いベース領域8で形成するので、
ベース幅が広くても高い逆βが得られる。またベ
ース幅が広いので、コレクタ領域17のばらつき
による逆βの変動が少い。尚斯る構造は、例えば
特願昭60−206971号に記載されている。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 しかしながら、IILの高速性を活かすにはエピ
タキシヤル層6を薄くしてIILのベース領域8底
部から埋込層2bまでの距離を縮めた方が有利で
ある。ところが従来の製造方法では上下分離領域
3の上拡散層9を拡散すると同時に、縦型PNP
トランジスタのコレクタ埋込層5とベース領域7
及びIILのベース領域8をドライブインしている。
そのため上拡散層9の拡散工程にはこれらの領域
を十分に深く拡散して所定の特性を得るだけの処
理時間が要求される。しかも上拡散層9と下拡散
層4とでは、上拡散層9の方が供給される不純物
が多い状態、即ちボロン(B)を多量に含む拡散源膜
を付着したままの状態で拡散するため、どうして
も上拡散層9の方が下拡散層4より深く形成され
てしまう。
従つてエピタキシヤル層6を薄くしても上拡散
層9はかなり深く形成しなければならず、横方向
拡散が大で集積度を向上できない欠点があつた。
(ニ) 問題点を解決するための手段 本発明は斯上した欠点に鑑みてなされ、上下分
離領域3の下拡散層4と縦型PNPトランジスタ
のコレクタ埋込層5をエピタキシヤル層6の厚み
の半分以上はい上げて拡散し、同時に縦型PNP
トランジスタのベース領域7とIILのベース領域
8を十分に深くドライブインした後、上下分離領
域3の上拡散層9を形成することにより、集積度
を大幅に向上した、縦型PNPトランジスタとIIL
とを共存させた半導体集積回路の製造方法を提供
するものである。
(ホ) 作用 本発明によれば、あらかじめ下拡散層4をエピ
タキシヤル層6の厚みの半分以上はい上げて拡散
した後に上拡散層9を形成するので、上拡散層9
を浅くでき、その横方向拡散を抑えて表面占有面
積を減少できる。しかも縦型PNPトランジスタ
のコレクタ埋込層5とベース領域7及びIILのベ
ース領域8は下拡散層4と同時にドライブインす
るので、各々の領域を十分に深く形成できる。
従つて特性良好な縦型PNPトランジスタとIIL
を一体化共存でき、且つ集積度を大幅に向上でき
る。
(ヘ) 実施例 以下本発明の半導体集積回路の製造方法を第1
図イ乃至ヘを用いて詳細に説明する。
先ず第1図イに示す如く、半導体基板1として
P型のシリコン基板を用い、基板1上に選択的に
アンチモン(Sb)をデポジツトして複数個の埋
込層2a,2bを形成し、埋込層2a,2bを囲
む基板1表面及び所定の埋込層2a上にはボロン
(B)をデポジツトして上下分離領域3の下拡散層4
及び縦型PNPトランジスタのコレクタ埋込層5
を形成する。
次に第1図ロに示す如く、基板1全面に周知の
気相成長法によりN型のエピタキシヤル層6を約
7μm厚に形成する。
次に第1図ハに示す如く、エピタキシヤル層6
表面の所定の埋込層2a上にリン(P)をイオン注入
し、縦型PNPトランジスタのベース領域7を付
着する。このイオン注入はドーズ量1012〜1013cm
-2、加速電圧80〜100KeVで行う。そして他の埋
込層2b上にはボロン(B)をイオン注入し、IILの
ベース領域8を付着する。このイオン注入はドー
ズ量1013〜1014、加速電圧80〜100KeVで行う。
尚本工程では先、にボロBをイオン注入し、続い
てリン(P)をイオン注入してもよいことは言うまで
もない。
次に第1図ニに示す如く、基板1全体に約1200
℃、2時間の熱処理を加えることにより上下分離
領域3の下拡散層4と縦型PNPトランジスタの
コレクタ埋込層5とをエピタキシヤル層6の厚み
の半分以上はい上げて拡散し、同時に縦型PNP
トランジスタのベース領域7とIILのベース領域
8をドライブインする。具体的には、下拡散層4
とコレクタ埋子層5は約5μmはい上げて拡散し、
縦型PNPトランジスタのベース領域7とIILのベ
ース領域8は約3μmの深さに拡散する。従つて
縦型PNPトランジスタのベース領域7はコレク
タ埋込層5に完全に到達する。尚ベース領域7の
不純物濃度を本実施例よりやや低くしてコレクタ
埋込層5に完全に到達しない構造としても何ら問
題無い。そして埋込層2a,2bは約2μmの深
さにはい上げる。
次に第1図ホに示す如く、エピタキシヤル層6
表面より上下分離領域3の上拡散層9と縦型
PNPトランジスタのコレクタ導出領域10を同
時に選択拡散し、上下分離領域3をエピタキシヤ
ル層6の厚みの半分より浅い位置で連結して第
1、第2の島領域11,12を形成する。
本工程は本発明の特徴とする工程で、あらかじ
め下拡散層4をエピタキシヤル層6の厚みの半分
以上はい上げて拡散し、同時に縦型PNPトラン
ジスタのコレクタ埋込層5とベース領域7及び
IILのベース領域8を十分に深くドライブインし
た後、上拡散層9を形成するので、上拡散層9は
これらの領域に制約されずに約3μmと浅くでき、
その拡散時間を約1時間と短くできる。このため
上拡散層9の横方向拡散を約3μmに抑えること
ができ、それらの表面占有面積を大幅に縮小でき
る。具体的には、拡散窓の幅が4μmであれば上
拡散層9とコレクタ導出領域10の幅は約10μm
に形成される。また下拡散層4は上拡散層9より
深く形成した分だけ幅広になり、幅が約14μmに
形成される。
次に第1図ヘに示す如く、エピタキシヤル層6
表面よりボロン(B)を選択拡散し、第1の島領域1
1には縦型PNPトランジスタのエミツタ領域1
3を、第2の島領域12にはIILのインジエクタ
領域14とベースコンタクト領域15を夫々約
2μmの深さに拡散し、続いてエピタキシヤル層
6表面よりリン(P)を選択拡散し、第1の島領域1
1には縦型PNPトランジスタのベースコンタク
ト領域16を、第2の島領域12にはIILのコレ
クタ領域17を夫々約1.5μmの深さに形成する。
この様に形成した半導体集積回路では、上拡散
層9を浅くできるので、その横方向拡散を抑え、
表面占有面積を大幅に縮小できる。この時下拡散
層4は上拡散層9より幅広に形成するものの、そ
の周端部は横方向拡散によつて湾曲し、基板1表
面から上方向に向つて徐々に幅狭になるので、基
板1表面で約14μmの幅があつても下拡散層4最
上部では拡散窓の線幅である約4μmになる。従
つて幅広に形成した下拡散層4はエピタキシヤル
層6表面における集積度の向上を防げず、上下分
離領域3の表面占有面積は上拡散層9のみで決定
できるので集積度を大幅に向上できる。
さらに第1の島領域11に形成した縦型PNP
トランジスタでは、コレクタ埋込層5とベース領
域7を下拡散層4と同時に形成するので十分に深
く形成できる。従つて活性ベースとなる領域の全
部又は略全部をイオン注入により形成したベース
領域7で形成できるので、従来と同等かそれ以上
の高いfTが得られ、且つFEのばらつきも少い。そ
してボロン(B)とアンチモン(Sb)の拡散係数の
差で形成するコレクタ埋込層5も埋込層2aより
大きくはい上り、必要且つ十分なVCE(sat)が得
られる。
さらに第2の島領域12に形成したIILでは、
島領域12をエミツタとする逆方向縦型NPNト
ランジスタの活性ベースがイオン注入により形成
した低濃度のベース領域8で形成され、且つベー
ス領域8が深く拡散されることとエピタキシヤル
層6を薄くしたことによりベース領域8底部から
埋込層2bまでが接近するので、ベース幅が広く
ても高い逆βが得られる。
(ト) 発明の効果 以上説明した如く本発明によれば、あらかじめ
下拡散層4をエピタキシヤル層6の厚みの半分以
上はい上げた後、上拡散層9を形成するので、上
拡散層9を浅くでき、その横方向拡散を抑えて集
積度を大幅に向上できるという利点を有する。
さらに本発明によれば、下拡散層4と同時に縦
型PNPトランジスタのコレクタ埋込層5とベー
ス領域7及びIILのベース領域8をドライブイン
するので、各々十分な拡散深さが得られ、それに
よつて必要且つ十分なVCE(sat)、fT、hFEのばら
つきを有する縦型PNPトランジスタと逆βを向
上して更に高速化したIILとを一体化共存できる
という利点を有する。
また本発明によれば、上拡散層9の拡散時間が
短いので熱拡散によるエピタキシヤル層6表面の
結晶欠陥が少く、さらに下拡散層4を上拡散層9
より幅広に形成するので多少のマスクずれがあつ
ても完全な接合分離が得られるという利点を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図イ乃至第1図ヘは本発明による製造方法
を説明するための断面図、第2図イ乃至第2図ホ
は従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。 1は半導体基板、2a,2bは埋込層、4は上
下分離領域3の下拡散層、5は縦型PNPトラン
ジスタのコレクタ埋込層、6はエピタキシヤル
層、7は縦型PNPトランジスタのベース領域、
8はIILのベース領域、9は上下分離領域3の上
拡散層である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型半導体基板表面に複数個の埋込層を
    形成する逆導電型の不純物を付着し、該埋込層を
    囲む前記基板表面には上下分離領域の下拡散層
    を、所定の前記埋込層上には縦型PNPトランジ
    スタのコレクタ埋込層を夫々形成する一導電型の
    不純物を付着する工程、 前記基板全面に逆導電型のエピタキシヤル層を
    形成し、該エピタキシヤル成長工程の間中、前記
    基板表面に付着した各不純物を上方向に再拡散さ
    せる工程、 前記エピタキシヤル層表面の前記コレクタ埋込
    層に対応する領域に比較的低不純物濃度の前記縦
    型PNPトランジスタのベース領域を形成する逆
    導電型の不純物をイオン注入し、他の前記エピタ
    キシヤル層表面の一部にはIILの比較的低不純物
    濃度のベース領域を形成する一導電型の不純物を
    イオン注入する工程、 前記基板全体を加熱処理して前記下拡散層と前
    記コレクタ埋込層を形成する不純物を前記エピタ
    キシヤル層の厚みの半分より上となるような位置
    に達するまで、同時に前記縦型PNPトランジス
    タのベース領域を形成する不純物と前記IILのベ
    ース領域を形成する不純物を前記下拡散層の頂部
    より下となるような位置まで引き伸ばし拡散を行
    う工程、 前記エピタキシヤル層表面より前記上下分離領
    域の上拡散層と前記縦型PNPトランジスタのコ
    レクタ導出領域を形成し、前記エピタキシヤル層
    の厚みの半分より上となるような位置で前記上下
    分離領域を連結して第1と第2の島領域を形成す
    る工程、 前記エピタキシヤル層表面より一導電型の不純
    物を選択拡散し、前記第1の島領域には前記縦型
    PNPトランジスタのエミツタ領域を、前記第2
    の島領域にはIILのインジエクタ領域及びベース
    コンタクト領域を夫々形成し、続いて逆導電型の
    不純物を選択拡散して前記第1の島領域には前記
    縦型PNPトランジスタのベースコンタクト領域
    を、前記第2の島領域には前記IILのコレクタ領
    域を夫々形成する工程とを具備することを特徴と
    する半導体集積回路の製造方法。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5250686A (en) * 1975-10-22 1977-04-22 Hitachi Ltd Production of semiconductor device
JPS5384578A (en) * 1976-12-29 1978-07-26 Fujitsu Ltd Semiconductor integrated circuit

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