JPH0695522B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JPH0695522B2
JPH0695522B2 JP62190095A JP19009587A JPH0695522B2 JP H0695522 B2 JPH0695522 B2 JP H0695522B2 JP 62190095 A JP62190095 A JP 62190095A JP 19009587 A JP19009587 A JP 19009587A JP H0695522 B2 JPH0695522 B2 JP H0695522B2
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epitaxial layer
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semiconductor device
transistor
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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の製造方法、特にバイポーラ素子を
有する半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a semiconductor device having a bipolar element.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、バイポーラ素子を有する半導体装置においては、
NPNトランジスタとともにPNPトランジスタが多く用いら
れている。PNPトランジスタの中でも、三重拡散型PNPト
ランジスタ(以下T−PNPという)は、電流増幅率
(以下hFEという)が高い,hFEのコレクタ電流に対す
る伸び(以下Icmaxという)が大きい,遮断周波数
(以下fTという)が高い等の優れた特性を有し、NPNト
ランジスタとの相補性が極めて良いため特に注目をあび
ている。
Conventionally, in a semiconductor device having a bipolar element,
PNP transistors are often used together with NPN transistors. Among the PNP transistors, the triple diffusion type PNP transistor (hereinafter referred to as T-PNP) has a high current amplification factor (hereinafter referred to as h FE ), the expansion of h FE with respect to the collector current (hereinafter referred to as Ic max ), the cutoff frequency ( Since it has excellent characteristics such as high f T ) and has very good complementarity with the NPN transistor, it has attracted particular attention.

例えば、第2図はNPNトランジスタとT−PNPトランジス
タを1つの半導体基板に形成した構成を示している。図
示のように、P-型半導体基板1にN型第1埋込層2,N+
第2埋込層3を形成し、更にP+型第3埋込層4を形成し
た後にN型エピタキシャル層5を形成している。
For example, FIG. 2 shows a configuration in which an NPN transistor and a T-PNP transistor are formed on one semiconductor substrate. As shown, an N-type first buried layer 2 and an N + -type second buried layer 3 are formed on a P -type semiconductor substrate 1, and a P + -type third buried layer 4 is further formed on the N -type semiconductor substrate 1. The epitaxial layer 5 is formed.

そして、T−PNPトランジスタ部では、P型コレクタ領
域6を形成し、かつP+型コレクタウォール領域7a,P+
分離領域7bを形成した上で、N型ベース領域8及びP+
エミッタ領域10を形成している。
Then, in the T-PNP transistor portion, the P-type collector region 6 is formed, and the P + -type collector wall region 7a and the P + -type isolation region 7b are formed, and then the N-type base region 8 and the P + -type emitter region are formed. Forming 10.

また、NPNトランジスタ部では、P型ベース領域9を形
成し、更にN+型エミッタ領域11aとN+コレクタコンタク
ト領域11bを形成している。
Further, in the NPN transistor portion, the P-type base region 9 is formed, and further, the N + -type emitter region 11a and the N + collector contact region 11b are formed.

最近では、このT−PNPトランジスタをパワー集積回
路,電源用集積回路等の出力段に適用することが多く、
低飽和のT−PNPトランジスタの開発が進められてい
る。T−PNPトランジスタにおいては低飽和を実現する
ために、埋込層の高濃度化が必須となり、少なくとも表
面の濃度が1018cm-3以上の不純物濃度プロファイルを有
する埋込層を形成することが必要である。
Recently, this T-PNP transistor is often applied to the output stage of power integrated circuits, power integrated circuits, etc.
Development of low saturation T-PNP transistors is underway. In order to achieve low saturation in a T-PNP transistor, it is essential to increase the concentration of the buried layer, and it is necessary to form a buried layer having an impurity concentration profile of at least 10 18 cm -3 on the surface. is necessary.

このようにして形成されたT−PNPトランジスタは非常
に良好な特性を有し、その適用の範囲を増々広げてい
る。
The T-PNP transistor formed in this way has very good characteristics, and its range of application is expanding more and more.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

ところが、電源用集積回路においては、最大定格電圧35
V以上の比較的に高耐圧の素子となるため、NPNトランジ
スタ,T−PNPトランジスタ共にエミッタ・コレクタ間耐
圧(以下BVCEDという)を40V以上に大きくする必要があ
る。また車載用パワー集積回路においては、同様にサー
ジ破壊対策のためエミッタ・ベースショート・コレクタ
間耐圧(以下BVCESという)を70V以上に大きくする必要
がある。これらの要求から、素子を形成するエピタキシ
ャル層(第2図ではエピタキシャル層5)の比抵抗を3
Ω・cm以上にする必要がある。
However, in integrated circuits for power supplies, the maximum rated voltage is 35
Since the device has a relatively high breakdown voltage of V or higher, it is necessary to increase the emitter-collector breakdown voltage (hereinafter referred to as BV CED ) of 40V or higher for both the NPN transistor and T-PNP transistor. In addition, in a power integrated circuit for vehicles, it is also necessary to increase the emitter-base short-collector breakdown voltage (hereinafter referred to as BV CES ) to 70V or higher to prevent surge damage. From these requirements, the specific resistance of the epitaxial layer (epitaxial layer 5 in FIG. 2) forming the element is set to 3
Ω · cm or more is required.

しかしながら、従来においては、低飽和T−PNPトラン
ジスタに用いられるP+型高濃度埋込層4の形成後にエピ
タキシャル層を成長しているため、比較的低濃度成長の
SiH4ソースによるエピタキシャル層を形成した場合で
も、このP+型埋込層から例えばボロンがオートドーピン
グされ易い。このため、第3図に第2図のAA線箇所の不
純物濃度プロファイルを示すように、エピタキシャル層
5における不純物が相殺されてその比抵抗が大きくな
り、また比抵抗のバラツキも大きくなり、歩留の大幅な
低下を引き起こしている。
However, conventionally, since the epitaxial layer is grown after the P + -type high-concentration buried layer 4 used in the low-saturation T-PNP transistor is formed, a relatively low-concentration growth is achieved.
Even when the epitaxial layer is formed by the SiH 4 source, boron is likely to be auto-doped from the P + type buried layer. Therefore, as shown in the impurity concentration profile of the AA line portion in FIG. 2 in FIG. 3, the impurities in the epitaxial layer 5 are offset and the specific resistance increases, and the variation in the specific resistance also increases. Has caused a significant drop in.

また、トランジスタの電気的な特性においては、特にNP
NトランジスタのhFEの低下,コレクタ直列抵抗(以下n
SCという)の増大,さらに同トランジスタの疑似飽和効
果によるIcmaxの低下等を引き起こした。
In addition, regarding the electrical characteristics of the transistor, especially NP
Lowering of h FE of N transistor, collector series resistance (hereinafter n
SC ) and the decrease in Ic max due to the pseudo saturation effect of the transistor.

本発明は、比抵抗の増大を防止したエピタキシャル層を
成長可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的
としている。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device capable of growing an epitaxial layer that prevents an increase in resistivity.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板に一導電
型の埋込層を形成する工程と、半導体基板上に2Ωcmよ
り小さい比抵抗で3〜5μmの厚さの逆導電型の第1エ
ピタキシャル層を形成する工程と、この上に3Ωcm以上
の比抵抗の逆導電型の第2エピタキシャル層を形成する
工程とを含む、第2エピタキシャル層における埋込層の
影響を無くして第2エピタキシャル層の比抵抗の増大を
防止している。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a buried layer of one conductivity type on a semiconductor substrate, and a first epitaxial of reverse conductivity type having a specific resistance of less than 2 Ωcm and a thickness of 3 to 5 μm on the semiconductor substrate. A step of forming a layer and a step of forming a second conductivity type second epitaxial layer having a specific resistance of 3 Ωcm or more on the second epitaxial layer by eliminating the influence of the buried layer in the second epitaxial layer. It prevents the increase of resistivity.

〔実施例〕〔Example〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。 Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図(a)〜第1図(c)は本発明の一実施例を製造
工程順に示す構造断面図であり、ここではT−PNPトラ
ンジスタとNPNトランジスタを1つの半導体基板に一体
的に形成した第2図の構造を形成する例を示している。
1 (a) to 1 (c) are structural sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of manufacturing steps. Here, a T-PNP transistor and an NPN transistor are integrally formed on one semiconductor substrate. 2 shows an example of forming the structure shown in FIG.

先ず、第1図(a)に示すように不純物濃度が1014〜10
16cm-3のP-型基板1の表面よりT−PNPトランジスタ形
成部にP(リン)をイオン注入し、30〜100Ω/□のN
型第1埋込層2を形成する。次に、NPNトランジスタ部
にSb(アンチモン)またはAs(砒素)を拡散し、7〜30
Ω/□のN+型第2埋込層3を形成する。更に、T−PNP
トランジスタ部及び分離領域部にBCl3(塩化ボロン)を
拡散し、7〜20Ω/□のP+型第3埋込層4を形成する。
なお、第1埋込層2と第2埋込層3は順序を入れ換えて
も良い。
First, as shown in FIG. 1 (a), the impurity concentration is 10 14 to 10
P (phosphorus) is ion-implanted into the T-PNP transistor forming portion from the surface of the P type substrate 1 of 16 cm −3 , and N of 30 to 100 Ω / □ is obtained.
The mold first buried layer 2 is formed. Next, diffuse Sb (antimony) or As (arsenic) into the NPN transistor part,
An N + type second buried layer 3 of Ω / □ is formed. Furthermore, T-PNP
BCl 3 (boron chloride) is diffused in the transistor portion and the isolation region portion to form a P + -type third buried layer 4 of 7 to 20 Ω / □.
The order of the first burying layer 2 and the second burying layer 3 may be reversed.

次に、第1図(b)のように、1050℃程度のSiH4の熱分
解反応により、0.5〜2.0ΩcmのN-型第1エピタキシャル
層5Aを3〜5μ成長させる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), the N -type first epitaxial layer 5A having a thickness of 0.5 to 2.0 Ωcm is grown to a thickness of 3 to 5 μm by a thermal decomposition reaction of SiH 4 at about 1050 ° C.

次いで、第1図(c)のようにBVCEO≧40Vが要求される
場合には、3Ωcm以上のN-型第2エピタキシャル層5B
を、同様に1050℃程度のSiH4の熱分解反応を用いて適切
な厚さにまで成長させる。
Then, when BV CEO ≧ 40 V is required as shown in FIG. 1 (c), the N type second epitaxial layer 5B having a resistance of 3 Ωcm or more is formed.
Is similarly grown to an appropriate thickness using a thermal decomposition reaction of SiH 4 at about 1050 ° C.

以後は上述した工程により、第2図と同様のT−PNPト
ランジスタ及びNPNトランジスタを形成するが、ここで
は省略する。
After that, the same T-PNP transistor and NPN transistor as those in FIG. 2 are formed by the above-mentioned steps, but the description thereof is omitted here.

したがってこの方法によれば、第1エピタキシャル層5A
を形成した後に、所望の比抵抗で第2エピタキシャル層
5Bを形成しているため、この第2エピタキシャル層5Bの
成長時には、特に高濃度のP+型第3埋込層4は第1エピ
タキシャル層5Aによってマスクされることになり、この
P+型第3埋込層4からのP型不純物のオートドーピング
が防止できる。これにより、第3図に破線で示すような
濃度プロファイルとなり、N型のエピタキシャル層5Bに
おける比抵抗の増大やバラツキが防止でき、かつ歩留を
向上できる。また、トランジスタの電気的特性において
は、特にNPNトランジスタのhFEの低下,nSCの増大,さ
らに同トランジスタの疑似飽和効果によるIcmaxの低下
等を有効に防止できる。
Therefore, according to this method, the first epitaxial layer 5A
And then the second epitaxial layer with a desired resistivity is formed.
Since 5B is formed, the P + -type third buried layer 4 having a particularly high concentration is masked by the first epitaxial layer 5A during the growth of the second epitaxial layer 5B.
Autodoping of P-type impurities from the P + -type third buried layer 4 can be prevented. As a result, the concentration profile shown by the broken line in FIG. 3 is obtained, an increase or variation in the specific resistance of the N type epitaxial layer 5B can be prevented, and the yield can be improved. Regarding the electrical characteristics of the transistor, it is possible to effectively prevent a decrease in h FE of the NPN transistor, an increase in n SC , and a decrease in Ic max due to the pseudo saturation effect of the transistor.

なお、本発明においては、第1,第2エピタキシャル層5
A,5Bを1170℃程度のSiCl4の還元反応により成長させて
も良いが、第3埋込層4の表面濃度が1018cm-3以上の場
合には、できるだけ低い成長濃度のSiH4の熱分解反応を
利用することが望ましい。また、この場合第1エピタキ
シャル層5AはSiH4の熱分解反応で成長させ、第2エピタ
キシャル層5BはSiCl4の還元反応で成長させても良い。
In the present invention, the first and second epitaxial layers 5
Although A and 5B may be grown by a reduction reaction of SiCl 4 at about 1170 ° C., when the surface concentration of the third buried layer 4 is 10 18 cm −3 or more, the growth concentration of SiH 4 is as low as possible. It is desirable to utilize a thermal decomposition reaction. Further, in this case, the first epitaxial layer 5A may be grown by the thermal decomposition reaction of SiH 4 , and the second epitaxial layer 5B may be grown by the reduction reaction of SiCl 4 .

また、本発明は上記実施例に限られることなく、導電型
の極性を換えても同様の効果が得られることはいうまで
もない。
Further, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and the same effect can be obtained even if the conductivity type polarity is changed.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように本発明は、半導体基板に一導電型の
埋込層を形成した後に、半導体基板上に2Ωcmより小さ
い比抵抗で3〜5μmの厚さの逆導電型の第1エピタキ
シャル層を形成し、かつこの上に3Ωcm以上の比抵抗の
第2エピタキシャル層を形成しているので、エピタキシ
ャル層における高比抵抗化がなくなり、歩留を向上する
とともに、このエピタキシャル層に形成するNPNトラン
ジスタのhFEの低下,nSCの増大,さらにIcmaxの低下を
防止して電気特性の向上を達成する効果がある。
As described above, according to the present invention, after the buried layer of one conductivity type is formed on the semiconductor substrate, the first epitaxial layer of the opposite conductivity type having the specific resistance of less than 2 Ωcm and the thickness of 3 to 5 μm is formed on the semiconductor substrate. Since the second epitaxial layer having a specific resistance of 3 Ωcm or more is formed on the epitaxial layer, there is no increase in the specific resistance of the epitaxial layer, the yield is improved, and the NPN transistor formed in this epitaxial layer is improved. It has the effect of preventing the decrease of h FE , the increase of n SC , and the decrease of Ic max , and improving the electrical characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図(a)〜第1図(c)は本発明の一実施例を工程
順に示す断面図、第2図は従来の方法で形成された一体
型T−PNPトランジスタとNPNトランジスタの断面図、第
3図は第2図のA−A断面の不純物濃度プロファイルで
ある。 1…P-型基板、2…N型第1埋込層、3…N+型第2埋込
層、4…P+型第3埋込層、5…N型エピタキシャル層、
5A…N型第1エピタキシャル層、5B…N型第2エピタキ
シャル層、6…P型コレクタ領域、7a…P+型コレクタウ
ォール領域、7b…P+型分離領域、8…N型ベース領域、
9…P型ベース領域、10…P+型エミッタ領域、11a…N+
型エミッタ領域、11b…N+コレクタコンタクト領域。
1 (a) to 1 (c) are sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 2 is a sectional view of an integrated T-PNP transistor and an NPN transistor formed by a conventional method. 3 is an impurity concentration profile of the AA cross section in FIG. 1 ... P - type substrate, 2 ... N type first buried layer, 3 ... N + type second buried layer, 4 ... P + type third buried layer, 5 ... N type epitaxial layer,
5A ... N type first epitaxial layer, 5B ... N type second epitaxial layer, 6 ... P type collector region, 7a ... P + type collector wall region, 7b ... P + type isolation region, 8 ... N type base region,
9 ... P-type base region, 10 ... P + -type emitter region, 11a ... N +
Type emitter region, 11b ... N + collector contact region.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location H01L 29/73

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】高耐圧の三重拡散型パイポーラトランジス
タを有する半導体装置の製造方法において、半導体基板
に一導電型の埋込層を形成する工程と、前記半導体基板
上に2Ωcmより小さい比抵抗で3〜5μmの厚さの逆導
電型の第1エピタキシャル層を形成する工程と、この上
に3Ωcm以上の比抵抗の逆導電型の第2エピタキシャル
層を形成する工程とを含み、これら第1エピタキシャル
層及び第2エピタキシャル層に前記バイポーラトランジ
スタを形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A method of manufacturing a semiconductor device having a high breakdown voltage triple diffusion bipolar transistor, comprising a step of forming a buried layer of one conductivity type on a semiconductor substrate, and a specific resistance of less than 2 Ωcm on the semiconductor substrate. The method includes the steps of forming a reverse conductivity type first epitaxial layer having a thickness of 3 to 5 μm, and forming a reverse conductivity type second epitaxial layer having a specific resistance of 3 Ωcm or more on the first epitaxial layer. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the bipolar transistor is formed in a layer and a second epitaxial layer.
JP62190095A 1987-07-31 1987-07-31 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Lifetime JPH0695522B2 (en)

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