JPH07273127A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH07273127A JPH07273127A JP6316394A JP6316394A JPH07273127A JP H07273127 A JPH07273127 A JP H07273127A JP 6316394 A JP6316394 A JP 6316394A JP 6316394 A JP6316394 A JP 6316394A JP H07273127 A JPH07273127 A JP H07273127A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱拡散工程等によるN+ 埋込層2からの縦型
素子の最下層への不純物拡散を減少させ、最下層の厚さ
の減少を抑制して、縦型素子の電気的特性の向上を図
る。 【構成】 縦型素子の電流路を形成する、一導電型の不
純物(例えば、P型シリコン基板に対してN型のアンチ
モン)が高濃度に拡散された埋込層2の上部面に対し
て、逆導電型の不純物(例えば、埋込層2がN型のとき
はボロン)のイオン注入を行う。これによって形成され
るイオン注入層8からの、縦型素子の最下層3への上向
きの逆導電型不純物の熱拡散により、埋込層2からの上
方向への一導電型不純物の熱拡散を相殺し、熱処理工程
における埋込層2の上方への広がりを抑制する。 【効果】 埋込層の熱拡散による縦型素子の下層膜の浸
食を抑制することが可能となるので、例えば、縦型バイ
ポーラトランジスタのコレクタ層の所要の厚さが確保さ
れトランジスタの耐圧を向上することが可能となる。
素子の最下層への不純物拡散を減少させ、最下層の厚さ
の減少を抑制して、縦型素子の電気的特性の向上を図
る。 【構成】 縦型素子の電流路を形成する、一導電型の不
純物(例えば、P型シリコン基板に対してN型のアンチ
モン)が高濃度に拡散された埋込層2の上部面に対し
て、逆導電型の不純物(例えば、埋込層2がN型のとき
はボロン)のイオン注入を行う。これによって形成され
るイオン注入層8からの、縦型素子の最下層3への上向
きの逆導電型不純物の熱拡散により、埋込層2からの上
方向への一導電型不純物の熱拡散を相殺し、熱処理工程
における埋込層2の上方への広がりを抑制する。 【効果】 埋込層の熱拡散による縦型素子の下層膜の浸
食を抑制することが可能となるので、例えば、縦型バイ
ポーラトランジスタのコレクタ層の所要の厚さが確保さ
れトランジスタの耐圧を向上することが可能となる。
Description
【0001】
【産業の利用分野】本発明は、半導体基板に形成される
縦型素子を改良した半導体装置に関し、特に、半導体基
板に集積されるバイポーラトランジスタの耐圧を改良し
た半導体装置に関する。
縦型素子を改良した半導体装置に関し、特に、半導体基
板に集積されるバイポーラトランジスタの耐圧を改良し
た半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の縦型NPNトランジスタを含む半
導体装置の例について図4を参照して説明する。同図に
おいて、半導体装置は、P型不純物が低濃度で拡散され
たP-基板1と、N型不純物が高度濃度で注入された低
抵抗のN+ 埋込層であるコレクタ埋込電極層2と、P-
基板1及びコレクタ埋込電極層2の上に形成された、N
型不純物が低濃度で注入された高抵抗のN- エピタキシ
ャル層3と、コレクタ埋込電極層2及びN型不純物が高
濃度で注入されたN+ コレクタ層6相互間を接続する低
抵抗のN+ 埋込電極取出拡散層4と、コレクタ埋込電極
層2の上部に形成されたP- 型のベース層5と、N型高
濃度不純物層のN+ エミッタ層7と、によって構成され
ている。
導体装置の例について図4を参照して説明する。同図に
おいて、半導体装置は、P型不純物が低濃度で拡散され
たP-基板1と、N型不純物が高度濃度で注入された低
抵抗のN+ 埋込層であるコレクタ埋込電極層2と、P-
基板1及びコレクタ埋込電極層2の上に形成された、N
型不純物が低濃度で注入された高抵抗のN- エピタキシ
ャル層3と、コレクタ埋込電極層2及びN型不純物が高
濃度で注入されたN+ コレクタ層6相互間を接続する低
抵抗のN+ 埋込電極取出拡散層4と、コレクタ埋込電極
層2の上部に形成されたP- 型のベース層5と、N型高
濃度不純物層のN+ エミッタ層7と、によって構成され
ている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】かかる縦型バイポーラ
トランジスタを高耐圧化する場合、エピタキシャル層3
がトランジスタのコレクタ領域となるため、ベース層5
とコレクタ埋込電極層2相互間の、高抵抗層のN- エピ
タキシャル層3の厚さAを増すようにしている。この場
合、N+ 埋込層2が基板表面から遠くなる。これによっ
て、コレクタの寄生抵抗成分が増大するため、コレクタ
埋込電極取出拡散層4の熱拡散時間を増してより深く不
純物を拡散させる。
トランジスタを高耐圧化する場合、エピタキシャル層3
がトランジスタのコレクタ領域となるため、ベース層5
とコレクタ埋込電極層2相互間の、高抵抗層のN- エピ
タキシャル層3の厚さAを増すようにしている。この場
合、N+ 埋込層2が基板表面から遠くなる。これによっ
て、コレクタの寄生抵抗成分が増大するため、コレクタ
埋込電極取出拡散層4の熱拡散時間を増してより深く不
純物を拡散させる。
【0004】この場合、コレクタ埋込電極取出拡散層4
の拡散だけでなく、N+ 埋込層2の不純物もエピタキシ
ャル層3に拡散する。そうすると、エピタキシャル層3
の厚さAは、増加量の半分程度しか増えない。また、長
い熱処理時間のために工程の処理時間が増加し、N+ 埋
込層2の横方向への広がりも増えて素子面積が増加し、
結果として製造コストが上昇する。
の拡散だけでなく、N+ 埋込層2の不純物もエピタキシ
ャル層3に拡散する。そうすると、エピタキシャル層3
の厚さAは、増加量の半分程度しか増えない。また、長
い熱処理時間のために工程の処理時間が増加し、N+ 埋
込層2の横方向への広がりも増えて素子面積が増加し、
結果として製造コストが上昇する。
【0005】よって、本発明は、埋込層上に縦型素子が
形成される半導体装置において、埋込電極取出拡散層形
成等の際の熱拡散によるN+ 埋込層からの縦型素子の最
下層への不純物拡散を減少させ、縦型素子の最下層の厚
さの減少を抑制し、縦型素子の高耐圧性等の電気的特性
の確保を容易にすることを目的とする。
形成される半導体装置において、埋込電極取出拡散層形
成等の際の熱拡散によるN+ 埋込層からの縦型素子の最
下層への不純物拡散を減少させ、縦型素子の最下層の厚
さの減少を抑制し、縦型素子の高耐圧性等の電気的特性
の確保を容易にすることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の半導体装置は、半導体基板に一導電型の不純物
を高濃度に拡散して形成される埋込層と、上記埋込層の
上方に形成される縦型素子と、上記埋込層及び上記縦型
素子相互間に、上記埋込層とは逆導電型の不純物を拡散
して形成されて、上記埋込層の上記縦型素子領域への拡
散を抑制する拡散抑制層と、を備えることを特徴とす
る。
本発明の半導体装置は、半導体基板に一導電型の不純物
を高濃度に拡散して形成される埋込層と、上記埋込層の
上方に形成される縦型素子と、上記埋込層及び上記縦型
素子相互間に、上記埋込層とは逆導電型の不純物を拡散
して形成されて、上記埋込層の上記縦型素子領域への拡
散を抑制する拡散抑制層と、を備えることを特徴とす
る。
【0007】
【作用】半導体装置の基板上において、例えば、縦型ト
ランジスタ構造を形成する部分の下部に埋込層を形成し
てトランジスタの電流通路が形成される。この埋込層は
一導電型の半導体基板に逆導電型の不純物(例えば、P
型シリコン基板に対してN型のアンチモン)を高濃度に
拡散することによって形成される。この埋込層の上部
に、埋込層とは逆導電型の不純物(例えば、埋込層2が
N型のときはP型のボロン)のイオン注入を行って拡散
抑制層を形成する。後の熱処理工程において、この拡散
抑制層からの上向きの逆導電型不純物の拡散により、埋
込層からの上方向への一導電型不純物の拡散を相殺し、
埋込層が上方の縦型素子領域へ広がることを抑制する。
ランジスタ構造を形成する部分の下部に埋込層を形成し
てトランジスタの電流通路が形成される。この埋込層は
一導電型の半導体基板に逆導電型の不純物(例えば、P
型シリコン基板に対してN型のアンチモン)を高濃度に
拡散することによって形成される。この埋込層の上部
に、埋込層とは逆導電型の不純物(例えば、埋込層2が
N型のときはP型のボロン)のイオン注入を行って拡散
抑制層を形成する。後の熱処理工程において、この拡散
抑制層からの上向きの逆導電型不純物の拡散により、埋
込層からの上方向への一導電型不純物の拡散を相殺し、
埋込層が上方の縦型素子領域へ広がることを抑制する。
【0008】この結果、縦型素子の下層(例えば、縦型
トランジスタのコレクタ層)の所要の膜厚が確保され、
縦型素子の電気的特性、例えば、トランジスタの耐圧を
向上することが可能となる。
トランジスタのコレクタ層)の所要の膜厚が確保され、
縦型素子の電気的特性、例えば、トランジスタの耐圧を
向上することが可能となる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は、本発明にかかる半導体装置に形成
されたNPNトランジスタの断面図を示している。同図
において図4と対応する部分には同一符号を付し、かか
る部分の説明は省略する。
て説明する。図1は、本発明にかかる半導体装置に形成
されたNPNトランジスタの断面図を示している。同図
において図4と対応する部分には同一符号を付し、かか
る部分の説明は省略する。
【0010】図1に示される半導体装置においては、縦
型素子であるNPNトランジスタ構造(3,5,7)に
おける、コレクタ領域であるエピタキシャル層3の厚さ
Aを確保するために、ベース層5下のN+ 埋込層2の上
部に、拡散抑制層としてボロンの拡散層8が形成され
る。エピタキシャル層3とN+ 埋込層2との間の、この
ボロンの拡散層8の存在によって、熱処理工程等におけ
る埋込層2からの不純物の上方向への拡散を拡散抑制層
8の逆極性の不純物の拡散によって相殺する。このた
め、例えば、長時間の熱拡散によって埋込電極取出用拡
散層4のN+ 埋込層2への深い拡散を図りつつ、NPN
トランジスタ構造のコレクタ領域への、N+ 埋込層2の
上方向の広がりを減少することが可能となり、エミッタ
層7下のエピタキシャル層3の膜厚Aが従来構成よりも
より厚く形成されている。他の構成は従来と同様であ
る。
型素子であるNPNトランジスタ構造(3,5,7)に
おける、コレクタ領域であるエピタキシャル層3の厚さ
Aを確保するために、ベース層5下のN+ 埋込層2の上
部に、拡散抑制層としてボロンの拡散層8が形成され
る。エピタキシャル層3とN+ 埋込層2との間の、この
ボロンの拡散層8の存在によって、熱処理工程等におけ
る埋込層2からの不純物の上方向への拡散を拡散抑制層
8の逆極性の不純物の拡散によって相殺する。このた
め、例えば、長時間の熱拡散によって埋込電極取出用拡
散層4のN+ 埋込層2への深い拡散を図りつつ、NPN
トランジスタ構造のコレクタ領域への、N+ 埋込層2の
上方向の広がりを減少することが可能となり、エミッタ
層7下のエピタキシャル層3の膜厚Aが従来構成よりも
より厚く形成されている。他の構成は従来と同様であ
る。
【0011】図2は、上記N+ 埋込層2の構造を得るプ
ロセスを、NPNトランジスタの製造プロセスにおけ
る、基板状態からエピタキシャル層形成までについて示
している。同図において、図1と対応する部分には同一
符号を付している。
ロセスを、NPNトランジスタの製造プロセスにおけ
る、基板状態からエピタキシャル層形成までについて示
している。同図において、図1と対応する部分には同一
符号を付している。
【0012】まず、P型シリコン基板1の熱酸化によっ
てシリコン基板1の表面に1μmの厚さのシリコン酸化
膜(Si O2 )11を形成する(図2(A))。このシ
リコン酸化膜11のN+ 埋込層2に相当する領域をフォ
トリソグラフィによって開口し、シリコン基板1の一部
を露出する(図2(B))。基板全体にアンチモン(S
b)を含むシリカガラス12を塗布する(図2
(C))。次に、熱処理を行い。熱拡散によってシリカ
ガラス12中のアンチモンをシリコン基板1中に拡散
し、高濃度のN+ 埋込層2を形成する(図2(D))。
基板全体にフォトレジスト13を塗布し、N+ 埋込層2
の、エミッタ層7の直下に該当する領域を開口する。こ
のフォトレジスト13をマスクとしてボロンイオン14
のイオン注入を行い、N+ 埋込層2上面にP型の拡散抑
制層8を形成する(図(E))。半導体基板に堆積され
た、フォトレジスト13、シリカガラス12、シリコン
酸化膜11を除去する。その後、基板表面にエピタキシ
ャル成長法によってN- 型エピタキシャル層3を形成す
る(図2(F))。
てシリコン基板1の表面に1μmの厚さのシリコン酸化
膜(Si O2 )11を形成する(図2(A))。このシ
リコン酸化膜11のN+ 埋込層2に相当する領域をフォ
トリソグラフィによって開口し、シリコン基板1の一部
を露出する(図2(B))。基板全体にアンチモン(S
b)を含むシリカガラス12を塗布する(図2
(C))。次に、熱処理を行い。熱拡散によってシリカ
ガラス12中のアンチモンをシリコン基板1中に拡散
し、高濃度のN+ 埋込層2を形成する(図2(D))。
基板全体にフォトレジスト13を塗布し、N+ 埋込層2
の、エミッタ層7の直下に該当する領域を開口する。こ
のフォトレジスト13をマスクとしてボロンイオン14
のイオン注入を行い、N+ 埋込層2上面にP型の拡散抑
制層8を形成する(図(E))。半導体基板に堆積され
た、フォトレジスト13、シリカガラス12、シリコン
酸化膜11を除去する。その後、基板表面にエピタキシ
ャル成長法によってN- 型エピタキシャル層3を形成す
る(図2(F))。
【0013】この後は、通常の工程にてNPNトランジ
スタを形成する。すなわち、図1に示すように、エピタ
キシャル層3の表面にシリコン酸化膜を形成し、この酸
化膜をマスクとして、N型の不純物を深く拡散して埋込
み電極取出し用拡散層4を形成する。次に、ベースのマ
スク工程を行い、P型不純物、例えば、ホウ素のプレデ
ポジション、拡散を行って、ベース領域5を形成する。
更に、エミッタ、コレクタのマスク工程を行い、N型不
純物の、例えばアンチモンのプレデポジションと拡散を
行って、コレクタ層6及びエミッタ層7を形成する。こ
の後、形成されたNPNトランジスタと配線との接続の
ための図示しないコンタクト、保護膜等を形成して完成
する。
スタを形成する。すなわち、図1に示すように、エピタ
キシャル層3の表面にシリコン酸化膜を形成し、この酸
化膜をマスクとして、N型の不純物を深く拡散して埋込
み電極取出し用拡散層4を形成する。次に、ベースのマ
スク工程を行い、P型不純物、例えば、ホウ素のプレデ
ポジション、拡散を行って、ベース領域5を形成する。
更に、エミッタ、コレクタのマスク工程を行い、N型不
純物の、例えばアンチモンのプレデポジションと拡散を
行って、コレクタ層6及びエミッタ層7を形成する。こ
の後、形成されたNPNトランジスタと配線との接続の
ための図示しないコンタクト、保護膜等を形成して完成
する。
【0014】図3は、本発明のトランジスタ構造によ
る、トランジスタのエミッタ領域下部の不純物濃度プロ
ファイルのシュミレーション結果を示している。また、
図4は、従来のボロンイオン注入がない場合のものを示
している。両図において、横軸はエミッタ表面からの深
さ(μm)、縦軸は不純物濃度(対数目盛)を表してい
る。この結果では、N+ 埋込層2の上方向への広がり
が、0.4μm程度減少している。これ等の不純物濃度
プロファイルで耐圧(BVCEO )を計算すると、従来の
イオン注入がない場合が63.8ボルトであるの対し、
本発明の構成では66.8ボルトであり、3ボルトの耐
圧の向上があることが確認された。
る、トランジスタのエミッタ領域下部の不純物濃度プロ
ファイルのシュミレーション結果を示している。また、
図4は、従来のボロンイオン注入がない場合のものを示
している。両図において、横軸はエミッタ表面からの深
さ(μm)、縦軸は不純物濃度(対数目盛)を表してい
る。この結果では、N+ 埋込層2の上方向への広がり
が、0.4μm程度減少している。これ等の不純物濃度
プロファイルで耐圧(BVCEO )を計算すると、従来の
イオン注入がない場合が63.8ボルトであるの対し、
本発明の構成では66.8ボルトであり、3ボルトの耐
圧の向上があることが確認された。
【0015】こうして、拡散抑制層を設けることによ
り、予め熱処理によるエピタキシャル層の厚さの減少分
を考慮して膜圧Aを厚く形成せずとも良いことになる。
り、予め熱処理によるエピタキシャル層の厚さの減少分
を考慮して膜圧Aを厚く形成せずとも良いことになる。
【0016】なお、実施例では縦型素子としてNPNバ
イポーラトランジスタの例を示したが、PNPバイポー
ラトランジスタであっても良く、トランジスタ以外の、
半導体基板上に縦方向(深さ方向)に形成される回路素
子であっても良い。
イポーラトランジスタの例を示したが、PNPバイポー
ラトランジスタであっても良く、トランジスタ以外の、
半導体基板上に縦方向(深さ方向)に形成される回路素
子であっても良い。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
は、埋込層の上方拡散による、縦型素子の最下層(例え
ば、エピタキシャル層)の厚さの減少を拡散抑制層を設
けて抑制するようにしたので、例えば縦型バイポーラト
ランジスタの、コレクタ・ベース接合の耐圧向上を図る
ことが可能となる。また、縦型トランジスタのエピタキ
シャル層の厚さを増すと、埋込電極取出拡散層を形成す
るための熱処理時間が長時間になり、それにより、埋込
層及び埋込電極取出拡散層の横方向への広がりも増える
不具合が生ずる。拡散抑制層を用いると、従来のよう
に、予め膜圧の減少分を見込んでエピタキシャル層の厚
さを厚めに形成せずとも済むので、トランジスタ素子の
面積増加(横方向への広がり)が回避されて好ましい。
は、埋込層の上方拡散による、縦型素子の最下層(例え
ば、エピタキシャル層)の厚さの減少を拡散抑制層を設
けて抑制するようにしたので、例えば縦型バイポーラト
ランジスタの、コレクタ・ベース接合の耐圧向上を図る
ことが可能となる。また、縦型トランジスタのエピタキ
シャル層の厚さを増すと、埋込電極取出拡散層を形成す
るための熱処理時間が長時間になり、それにより、埋込
層及び埋込電極取出拡散層の横方向への広がりも増える
不具合が生ずる。拡散抑制層を用いると、従来のよう
に、予め膜圧の減少分を見込んでエピタキシャル層の厚
さを厚めに形成せずとも済むので、トランジスタ素子の
面積増加(横方向への広がり)が回避されて好ましい。
【図1】本発明の実施例を示すNPNトランジスタの断
面図である。
面図である。
【図2】実施例の埋込層2の形成工程を説明する工程図
である。
である。
【図3】本発明の縦型バイポーラトランジスタの不純物
濃度プロファイルを示すグラフである。
濃度プロファイルを示すグラフである。
【図4】従来の縦型NPNトランジスタの断面図であ
る。
る。
【図5】従来の縦型バイポーラトランジスタの不純物濃
度プロファイルを示すグラフである。
度プロファイルを示すグラフである。
1 P型半導体基板 2 N+ 埋込層 3 N- エピタキシャル層 4 N+ 埋込電極取出拡散層 5 ベース層 6 N+ コレクタ層 7 N+ エミッタ層 8 ボロン拡散領域(拡散抑制層)
Claims (2)
- 【請求項1】半導体基板に一導電型の不純物を高濃度に
拡散して形成される埋込層と、 前記埋込層の上方に形成される縦型素子と、 前記埋込層及び前記縦型素子相互間に、前記埋込層とは
逆導電型の不純物を拡散して形成されて、前記埋込層の
前記縦型素子領域への拡散を抑制する拡散抑制層と、 を備えることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】前記縦型素子は、NPN又はPNPバイポ
ーラトランジスタであることを特徴とする請求項1記載
の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6316394A JPH07273127A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6316394A JPH07273127A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07273127A true JPH07273127A (ja) | 1995-10-20 |
Family
ID=13221307
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6316394A Pending JPH07273127A (ja) | 1994-03-31 | 1994-03-31 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH07273127A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10044838A1 (de) * | 2000-09-11 | 2002-04-04 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement |
DE10306597B4 (de) * | 2003-02-17 | 2005-11-17 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur mit erhöhter Durchbruchspannung durch tieferliegenden Subkollektorabschnitt |
JP2007110152A (ja) * | 2006-12-15 | 2007-04-26 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 薄膜半導体エピタキシャル基板及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-03-31 JP JP6316394A patent/JPH07273127A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10044838A1 (de) * | 2000-09-11 | 2002-04-04 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement |
DE10044838C2 (de) * | 2000-09-11 | 2002-08-08 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines solchen |
US6806555B2 (en) | 2000-09-11 | 2004-10-19 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor component and method for fabricating it |
DE10306597B4 (de) * | 2003-02-17 | 2005-11-17 | Infineon Technologies Ag | Verfahren zum Herstellen einer Halbleiterstruktur mit erhöhter Durchbruchspannung durch tieferliegenden Subkollektorabschnitt |
JP2007110152A (ja) * | 2006-12-15 | 2007-04-26 | Sumitomo Chemical Co Ltd | 薄膜半導体エピタキシャル基板及びその製造方法 |
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