JPH08111423A - Semiconductor device and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor device and fabrication thereof

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JPH08111423A
JPH08111423A JP20331795A JP20331795A JPH08111423A JP H08111423 A JPH08111423 A JP H08111423A JP 20331795 A JP20331795 A JP 20331795A JP 20331795 A JP20331795 A JP 20331795A JP H08111423 A JPH08111423 A JP H08111423A
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JP
Japan
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layer
semiconductor layer
region
polycrystalline
type
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Application number
JP20331795A
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Japanese (ja)
Inventor
Akio Nakagawa
明夫 中川
Hideyuki Funaki
英之 舟木
Naoharu Sugiyama
直治 杉山
Yasuto Kawahisa
慶人 川久
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE: To enhance the performance of a semiconductor device employing a polycrystalline semiconductor while reducing the cost by forming a first polycrystalline semiconductor layer of first conductivity type for insulating a major surface of a substrate, forming a second polycrystalline semiconductor layer of second conductivity type thereon, and then forming a third polycrystalline semiconductor layer of first conductivity type further thereon. CONSTITUTION: A silicon oxide 2 is deposited on a substrate 1 and an amorphous silicon layer is formed thereon thus forming an isolation film 4. Amorphous silicon is then polycrystallized and implanted with ions thus forming an n type collector region, i.e., an n type polysilicon layer 3. An opening is made in the silicon oxide 5 and a p type silicon germanium layer is patterned to form a p type base region, i.e., a p type polysilicon germanium layer 6. Subsequently, an opening is made in a silicon oxide 7 and the n type polysilicon layer, formed on the entire surface, is patterned to form an n type emitter region, i.e., an n type polysilicon layer 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多結晶半導体を用
いた半導体装置およびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device using a polycrystalline semiconductor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来集積回路は結晶シリコンを用いて作
られてきた。素子の微細化技術が発展するにつれ大規模
な集積化が可能となり、種々な回路の集積化、ひいて
は、システムを1チップ上に集積化する動きも明確にな
ってきている。このような状況では高耐圧素子やパワー
素子、アナログ回路やデジタル回路など異種回路の一体
化が求められている。従来、このような要求に答えるも
のとして誘電体分離やSOI(Silicon On Insulator)
基板が用いられてきたがコストが高い欠点があった。
BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, integrated circuits have been made using crystalline silicon. As the device miniaturization technology has developed, large-scale integration has become possible, and the integration of various circuits, and eventually the system integration on one chip, has become clear. In such a situation, integration of different types of circuits such as high breakdown voltage elements, power elements, analog circuits and digital circuits is required. Conventionally, dielectric isolation and SOI (Silicon On Insulator) have been used to meet such requirements.
Substrates have been used but have the drawback of high cost.

【0003】例えば、縦型のパワー素子にその素子を制
御する回路を一体形成することは素子の特性を向上さ
せ、ユーザーの使い勝手を良くする上で好ましい。しか
し、高耐圧大電流素子に制御回路を載せると、大電流素
子の発生するノイズの為に制御回路が誤動作する恐れが
ある。これを避けるためには制御回路を酸化膜などでパ
ワー素子から完全に分離することが好ましい。
For example, it is preferable to integrally form a circuit for controlling the vertical power element with the element in order to improve the characteristics of the element and improve the usability for the user. However, if the control circuit is mounted on the high withstand voltage large current element, the control circuit may malfunction due to noise generated by the large current element. In order to avoid this, it is preferable to completely separate the control circuit from the power element with an oxide film or the like.

【0004】パワー素子とその付属回路を電気的に充分
な分離を行う技術としては、一般的にはSOI分離技術
が用いられている。この誘電体分離技術は、2枚の基板
の張り合わせ工程や、埋め込み分離領域の形成工程を含
み、かなり高価になる。しかし、これに代わる低コスト
の技術は今までなかった。
An SOI isolation technique is generally used as a technique for electrically and sufficiently isolating a power element and its associated circuit. This dielectric isolation technique involves a step of bonding two substrates and a step of forming a buried isolation region, and is considerably expensive. However, there has never been a low-cost alternative to this.

【0005】一方、集積回路の基本素子であるトランジ
スタの低コスト化を図るために、従来の高価な単結晶シ
リコンに代えて、絶縁膜上に形成された多結晶シリコン
を使用してMOSトランジスタを製作する試みが為され
ている。特に非晶質シリコンを用いたMOSトランジス
タは、比較的低温度で形成できることから、ガラス基板
などを使用する液晶表示装置において、TFT(Thin F
ilm Transistor)として広く使用されるようになってき
ている。しかしながら、多結晶シリコンのMOSトラン
ジスタには、本質的に特性が不均一になるという問題が
あった。
On the other hand, in order to reduce the cost of a transistor, which is a basic element of an integrated circuit, a MOS transistor is formed by using polycrystalline silicon formed on an insulating film instead of conventional expensive single crystal silicon. Attempts are being made to make it. In particular, since a MOS transistor using amorphous silicon can be formed at a relatively low temperature, in a liquid crystal display device using a glass substrate or the like, a TFT (Thin F
ilm Transistor) is becoming widely used. However, the polycrystalline silicon MOS transistor has a problem that the characteristics are essentially non-uniform.

【0006】また、多結晶シリコンのバイポーラトラン
ジスタを使用する例が、例えば K.Throngnumchaiにより
報告されている("An Intelligent Discrete Power MOS
FETWith Shorted Load Protection Using Thin-film Bi
olar Transistor", Proceedings of 1992 Internationa
l Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs,
Tokyo. pp.144-149)。この論文では、多結晶シリコン
の絶縁膜上に2重拡散自己整合技術により形成された多
結晶シリコンの横型薄膜バイポーラトランジスタが報告
されている。
An example of using a polycrystalline silicon bipolar transistor has been reported by, for example, K. Throngnumchai ("An Intelligent Discrete Power MOS.
FETWith Shorted Load Protection Using Thin-film Bi
olar Transistor ", Proceedings of 1992 Internationa
l Symposium on Power Semiconductor Devices & ICs,
Tokyo.pp.144-149). In this paper, a lateral thin film bipolar transistor of polycrystalline silicon formed by a double diffusion self-alignment technique on an insulating film of polycrystalline silicon is reported.

【0007】上記の論文は横型バイポーラトランジスタ
を保護回路に使用した例であるが、高精度のアナログ回
路に応用するためには、単結晶に匹敵する高性能な多結
晶シリコンバイポーラトランジスタの実現が望まれてい
た。特に縦型多結晶バイポーラトランジスタが実現すれ
ば、多結晶シリコンCMOS回路との組み合わせによ
り、高精度のBiCMOS回路の実現も期待でき、イン
テリジェントパワーデバイスを低コストで製作すること
が可能になる。
The above-mentioned paper is an example of using a lateral bipolar transistor in a protection circuit. However, in order to apply it to a high-precision analog circuit, it is desired to realize a high-performance polycrystalline silicon bipolar transistor comparable to a single crystal. It was rare. In particular, if a vertical polycrystalline bipolar transistor is realized, it can be expected to realize a highly accurate BiCMOS circuit in combination with a polycrystalline silicon CMOS circuit, and an intelligent power device can be manufactured at low cost.

【0008】このような多結晶シリコンによる低コスト
でかつ高性能なMOSあるいはバイポーラトランジスタ
の製造が可能になると、縦型MOSFETなどのパワー
素子の上部に多結晶層を作成し、ここにCMOSあるい
はバイポーラ・トランジスタ等を作り込むことが考えら
れる。この方法によれば誘電体分離あるいはSOI等を
用いて素子を作成する方法よりもコストを大幅に低下さ
せるすることができる。この方法の利点は、付属回路を
構成するトランジスタの活性層は縦型MOSFETのゲ
ート用多結晶シリコンを用いて作成することができるこ
とである。
If it becomes possible to manufacture a low-cost and high-performance MOS or bipolar transistor using such polycrystalline silicon, a polycrystalline layer is formed on a power element such as a vertical MOSFET, and a CMOS or bipolar is formed there. -It is possible to build in a transistor, etc. According to this method, the cost can be significantly reduced as compared with the method of forming an element by using dielectric isolation or SOI. The advantage of this method is that the active layer of the transistor forming the accessory circuit can be formed by using polycrystalline silicon for the gate of the vertical MOSFET.

【0009】しかしながらMOSFETのゲート抵抗を
下げるために、このゲート用多結晶シリコンの厚さを
0.5μm以上にすることが望ましいとされている。一
方、多結晶シリコンによりトランジスタを作成する場
合、多結晶層の厚さが薄い方が素子特性が良くなるた
め、出来るだけ薄くした方がよい。従って縦型MOSF
ETの多結晶シリコン・ゲートと多結晶シリコン・トラ
ンジスタを同時に作成した場合、両者とも特性を良くす
ることは難しく、縦型MOSFETに付属回路を一体化
した集積回路は実現していなかった。
However, in order to reduce the gate resistance of the MOSFET, it is considered desirable that the thickness of the polycrystalline silicon for gate is 0.5 μm or more. On the other hand, when a transistor is made of polycrystalline silicon, the thinner the polycrystalline layer is, the better the device characteristics are. Therefore, it is preferable to make the thickness as thin as possible. Therefore, vertical MOSF
When the polycrystalline silicon gate and the polycrystalline silicon transistor of ET were made at the same time, it was difficult to improve the characteristics of both, and an integrated circuit in which the accessory circuit was integrated with the vertical MOSFET was not realized.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記の通り、従来多結
晶半導体を用いた性能が良くかつ低コストの半導体装置
は実現していなかった。そこで本発明の目的とするとこ
ろは、多結晶半導体層を用いた低コスト化が可能な半導
体装置を提供することにある。より具体的には、(1)
多結晶シリコンによる高性能なバイポーラトランジスタ
を実現し、これとCMOS回路を組み合わせて多結晶シ
リコンによるBiCMOS回路を実現すること、(2)
高耐圧MOSを開発して多結晶シリコンによる高耐圧I
Cを実現すること、(3)これらとパワー素子とを組み
合わせてインテリジェントパワーデバイスを実現するこ
とにある。
As described above, a semiconductor device using a polycrystalline semiconductor with good performance and low cost has not been realized. Therefore, it is an object of the present invention to provide a semiconductor device that uses a polycrystalline semiconductor layer and can be reduced in cost. More specifically, (1)
To realize a high-performance bipolar transistor made of polycrystalline silicon and to combine it with a CMOS circuit to realize a BiCMOS circuit made of polycrystalline silicon. (2)
High breakdown voltage MOS was developed and high breakdown voltage I made of polycrystalline silicon
To realize C, and (3) to realize an intelligent power device by combining these with a power element.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の課題を達成するた
めに、本発明の半導体装置(請求項1)は、主面を有す
るベースプレートと、前記主面上に選択的かつ絶縁的に
形成された第1導電型の第1の多結晶半導体層と、前記
第1の多結晶半導体層上に選択的に形成された第2導電
型の第2の多結晶半導体層と、前記第2の多結晶半導体
層上に選択的に形成された第1導電型の第3の多結晶半
導体層とを備え、トランジスタを構成することを特徴と
している。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention (claim 1) is formed with a base plate having a main surface, and selectively and insulatively formed on the main surface. A first conductive type first polycrystalline semiconductor layer, a second conductive type second polycrystalline semiconductor layer selectively formed on the first polycrystalline semiconductor layer, and the second polycrystalline type semiconductor layer. It is characterized in that a transistor is provided by including a third polycrystalline semiconductor layer of the first conductivity type selectively formed on the crystalline semiconductor layer.

【0012】前記第1、第2、第3の多結晶半導体層
を、それぞれエミッタ領域、ベース領域、コレクタ領域
にするか、あるいは逆にして積層型のバイポーラトラン
ジスタが形成される。
The first, second and third polycrystalline semiconductor layers are respectively used as an emitter region, a base region and a collector region, or vice versa to form a laminated bipolar transistor.

【0013】前記第2の多結晶半導体層のエネルギーバ
ンドギャップは、前記第3の多結晶半導体層のエネルギ
ーバンドギャップよりも小さくすることが望ましい。ま
た、前記第1ないし第3の多結晶半導体層は、堆積され
た多結晶シリコン層であり、前記第2の多結晶半導体層
は、堆積された多結晶シリコンゲルマニウムであること
が望ましい。
The energy band gap of the second polycrystalline semiconductor layer is preferably smaller than the energy band gap of the third polycrystalline semiconductor layer. The first to third polycrystalline semiconductor layers are preferably deposited polycrystalline silicon layers, and the second polycrystalline semiconductor layer is preferably deposited polycrystalline silicon germanium.

【0014】前記主面上の前記第1の半導体層が形成さ
れた領域とは他の領域に、絶縁的に形成された第4の多
結晶半導体層をさらに形成し、前記第4の多結晶半導体
層に、MOSトランジスタを形成してもよい。
A fourth polycrystalline semiconductor layer formed insulatively is further formed in a region other than the region where the first semiconductor layer is formed on the main surface, and the fourth polycrystalline semiconductor layer is formed. A MOS transistor may be formed in the semiconductor layer.

【0015】前記第4の多結晶半導体層は、前記第1乃
至第3の多結晶半導体層の1つと同時に形成することが
できる。本発明者等の研究によれば、p型多結晶半導体
とn型多結晶半導体とによるpn接合は比較的再現性が
良く、したがって、pn接合を有する半導体素子の場
合、多結晶半導体を用いても、素子特性のばらつきは実
用上問題がない程度に抑えられることが分かった。
The fourth polycrystalline semiconductor layer can be formed simultaneously with one of the first to third polycrystalline semiconductor layers. According to the research conducted by the present inventors, the pn junction formed by the p-type polycrystalline semiconductor and the n-type polycrystalline semiconductor has relatively good reproducibility. Therefore, in the case of a semiconductor device having a pn junction, the polycrystalline semiconductor is used. However, it has been found that variations in device characteristics can be suppressed to the extent that there is no practical problem.

【0016】また、ベース領域の多結晶半導体層のエネ
ルギーバンドギャップが、エミッタ領域の多結晶半導体
層のそれよりも小さくなるように、多結晶半導体層の材
料を選べば、電流増幅率Hfeを高くでき、より実用的な
バイポーラトランジスタを実現できるようになる。
If the material of the polycrystalline semiconductor layer is selected so that the energy band gap of the polycrystalline semiconductor layer of the base region is smaller than that of the polycrystalline semiconductor layer of the emitter region, the current amplification factor Hfe is increased. As a result, a more practical bipolar transistor can be realized.

【0017】本発明の半導体装置の製造方法(請求項1
3)は、表面が絶縁化されたベースプレートを準備する
工程と、前記ベースプレートの前記表面に第1の非晶質
半導体層を堆積する工程と、前記第1の非晶質半導体層
を加熱処理して第1導電型の第1の多結晶半導体層を形
成する工程と、前記第1の半導体層の表面を水素で終端
するステップと、前記第1の多結晶半導体層の前記表面
に第2導電型の第2の多結晶半導体層を堆積する工程
と、前記第2の半導体層の表面を水素で終端する工程
と、前記第2の多結晶半導体層の前記表面に第1導電型
の第3の非晶質半導体層を堆積する工程とを有すること
を特徴とする。前記第1導電型の第1の多結晶半導体層
を形成する工程は、第1導電型の不純物を注入すること
によって達成される。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 1)
3), a step of preparing a base plate whose surface is insulated, a step of depositing a first amorphous semiconductor layer on the surface of the base plate, and a heat treatment of the first amorphous semiconductor layer. Forming a first conductive type first polycrystalline semiconductor layer, terminating the surface of the first semiconductor layer with hydrogen, and forming a second conductive layer on the surface of the first polycrystalline semiconductor layer. A second polycrystalline semiconductor layer of a second conductivity type, a step of terminating the surface of the second semiconductor layer with hydrogen, and a third conductivity type third layer on the surface of the second polycrystalline semiconductor layer. And a step of depositing the amorphous semiconductor layer. The step of forming the first polycrystalline semiconductor layer of the first conductivity type is accomplished by implanting impurities of the first conductivity type.

【0018】また、本発明の半導体装置(請求項7)
は、主面を有するベースプレートと、前記主面に絶縁的
に形成された厚さが150nm以下5nm以上の多結晶
シリコン層と、前記多結晶シリコン層に、端部が互いに
対向するように横方向に配設された第1導電型の第1お
よび第2の領域と、前記第1および第2の領域の間に介
在し、前記第1および第2の領域に接続されて形成され
た第2導電型の第3の領域とを有し、横型のバイポーラ
トランジスタを構成することを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention (claim 7).
Is a base plate having a main surface, a polycrystalline silicon layer having a thickness of 150 nm or less and 5 nm or more, which is formed insulatively on the main surface, and the polycrystalline silicon layer in a lateral direction so that ends thereof face each other. And a second region formed between the first and second regions of the first conductivity type and the first and second regions and connected to the first and second regions. And a third region of conductivity type to form a lateral bipolar transistor.

【0019】本発明の全ての半導体装置は、150nm
以下の多結晶シリコンの結晶性が優れていることに着目
して発明されたもので、望ましくは100nm以下、さ
らに望ましくは50nm以下5nm以上が良い。さらに
前記ベースプレートも、多結晶シリコンで形成してもよ
い。
All semiconductor devices of the present invention have a thickness of 150 nm.
The invention was made by paying attention to the excellent crystallinity of the following polycrystalline silicon, and is preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less and 5 nm or more. Further, the base plate may also be made of polycrystalline silicon.

【0020】本発明の横型バイポーラトランジスタの製
造方法(請求項14)は、表面が絶縁化されたベースプ
レートを準備する工程と、前記ベースプレートの前記表
面に第1導電型の多結晶シリコン層を形成する工程と、
前記第1導電型の多結晶シリコン層の上に、選択的にか
つ絶縁的に導電層を形成する工程と、前記導電層の片側
の前記多結晶シリコン層上に、前記導電層をマスクとし
て第2導電型の不純物を選択的に拡散し、第2導電型の
第1の領域を形成する工程と、前記第1の領域内と前記
導電層の他の片側の前記多結晶シリコン層に、前記導電
層をマスクとして選択的に第1導電型の不純物を拡散し
て、前記第1の領域内に含まれる第1導電型の第2の領
域および前記導電層を挟んで前記第1の領域に対向する
第3の領域をそれぞれ形成する工程とを有している。
A method of manufacturing a lateral bipolar transistor according to the present invention (claim 14) comprises a step of preparing a base plate whose surface is insulated, and forming a first conductivity type polycrystalline silicon layer on the surface of the base plate. Process,
A step of selectively and insulatingly forming a conductive layer on the first conductive type polycrystalline silicon layer; and using the conductive layer as a mask on the polycrystalline silicon layer on one side of the conductive layer. Selectively diffusing impurities of the second conductivity type to form a first region of the second conductivity type; and a step of forming the first region of the second conductivity type on the polycrystalline silicon layer on the other side of the conductive layer. Impurities of the first conductivity type are selectively diffused using the conductive layer as a mask, and the first conductivity type second region included in the first region and the first region are sandwiched between the first region and the first region. And a step of forming the opposing third regions, respectively.

【0021】本発明の半導体装置(請求項8)は、多結
晶シリコンよりなるベースプレートと、前記ベースプレ
ートの主面に選択的かつ絶縁的に形成された厚さが15
0nm以下5nm以上の第1の多結晶シリコン層と、前
記第1の多結晶シリコン層上に、選択的にかつ絶縁的に
形成された第2の多結晶シリコン層からなるゲート電極
と、前記ゲート電極の一方の側面において前記第1の多
結晶シリコン層に形成された1導電型の第1の拡散層
と、前記ゲート電極の前記側面と反対側の側面において
前記第1の多結晶シリコン層に形成され、前記第1の拡
散層よりも抵抗値が高く、第1の拡散層と同一導電型の
第2の拡散層とを有することを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention (claim 8) has a base plate made of polycrystalline silicon and a thickness of 15 formed selectively and insulatively on the main surface of the base plate.
A first polycrystalline silicon layer having a thickness of 0 nm or less and 5 nm or more, a gate electrode formed of a second polycrystalline silicon layer selectively and insulatingly formed on the first polycrystalline silicon layer, and the gate A first conductivity type first diffusion layer formed on the first polycrystalline silicon layer on one side surface of the electrode, and a first polycrystalline silicon layer on a side surface opposite to the side surface of the gate electrode. The second diffusion layer is formed and has a resistance value higher than that of the first diffusion layer and has a second diffusion layer of the same conductivity type as the first diffusion layer.

【0022】本発明も薄い多結晶シリコン層が優れた結
晶性を有していることに着目して発明された高耐圧MO
Sトランジスタで、前記ベースプレート上の前記第1の
多結晶シリコン層が形成された領域とは他の領域に、多
結晶シリコンにより構成された他の半導体素子を設け
て、多結晶シリコンのみからなる高耐圧集積回路を形成
することができる。
The present invention is also a high breakdown voltage MO invented by paying attention to the fact that the thin polycrystalline silicon layer has excellent crystallinity.
In the S-transistor, another semiconductor element made of polycrystalline silicon is provided in a region other than the region where the first polycrystalline silicon layer is formed on the base plate, and a high-quality semiconductor layer made of only polycrystalline silicon is provided. A breakdown voltage integrated circuit can be formed.

【0023】本発明の半導体装置(請求項9)は、単結
晶からなる第1導電型の第1の半導体層と、前記第1の
半導体層の表面に選択的に形成された第2導電型のウェ
ルと、前記第2導電型のウェルの表面に選択的に形成さ
れた第1導電型の第2の半導体層と、前記第1の半導体
層と前記ウェルと前記第2の半導体層とに部分的にかつ
絶縁的に対向するように形成された第1の多結晶半導体
層と、前記第1の多結晶半導体層が形成された前記第1
の半導体層の表面領域とは異なる領域に、前記第1の多
結晶半導体層とは異なる厚さで形成された第2の多結晶
半導体層とを有し、前記第2の多結晶半導体層は複数の
電気的に異なる区域に区分され、前記複数の区域は少な
くとも1つのトランジスタの構成要素であることを特徴
とする。
A semiconductor device according to the present invention (claim 9) comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type made of a single crystal, and a second conductivity type selectively formed on the surface of the first semiconductor layer. Well, a second semiconductor layer of the first conductivity type selectively formed on the surface of the well of the second conductivity type, the first semiconductor layer, the well, and the second semiconductor layer. A first polycrystalline semiconductor layer formed so as to partially and insulatingly face each other, and the first polycrystalline semiconductor layer formed with the first polycrystalline semiconductor layer
A second polycrystalline semiconductor layer formed in a region different from the surface region of the semiconductor layer, the second polycrystalline semiconductor layer having a thickness different from that of the first polycrystalline semiconductor layer, and the second polycrystalline semiconductor layer is It is characterized in that it is divided into a plurality of electrically different areas, and the plurality of areas are components of at least one transistor.

【0024】前記第2の多結晶層の膜厚は150nm以
下5nm以上であることが望ましい。前記複数の区域
は、横型バイポーラトランジスタを構成することもでき
るし、MOSトランジスタを構成することもできる。
The thickness of the second polycrystalline layer is preferably 150 nm or less and 5 nm or more. The plurality of areas may form a lateral bipolar transistor or a MOS transistor.

【0025】このとき、MOSトランジスタのゲート電
極は、前記第1の多結晶層と別に形成することもできる
し、同時に形成することもできる。本発明の半導体装置
の製造方法(請求項15)は、単結晶からなる第1導電
型の第1の半導体層の表面に第2導電型のベース層を選
択的に形成する工程と、前記第2導電型のベース層の表
面に第1導電型の第2の半導体層を選択的に形成する工
程と、前記第1の半導体層と前記ベース層と前記第2の
半導体層とに、少なくとも部分的にかつ絶縁的に対向す
るように、第1の多結晶半導体層を形成する工程と、前
記第1の半導体層の表面で、前記第1の多結晶半導体層
とは異なる領域に異なる厚さで第2の多結晶半導体層を
絶縁的に形成する工程と、前記第2の多結晶半導体層
を、トランジスタを形成するために複数の電気的に異な
る区域に区分する工程とを有する。
At this time, the gate electrode of the MOS transistor can be formed separately from the first polycrystalline layer or can be formed at the same time. A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention (claim 15) includes a step of selectively forming a second conductivity type base layer on the surface of a first conductivity type first semiconductor layer made of single crystal, A step of selectively forming a second semiconductor layer of a first conductivity type on the surface of a base layer of a second conductivity type, and at least a part of the first semiconductor layer, the base layer, and the second semiconductor layer. Forming a first polycrystalline semiconductor layer such that the first polycrystalline semiconductor layer and the first polycrystalline semiconductor layer have different thicknesses in regions different from the first polycrystalline semiconductor layer on the surface of the first semiconductor layer. And a step of insulatingly forming the second polycrystalline semiconductor layer, and a step of dividing the second polycrystalline semiconductor layer into a plurality of electrically different areas to form a transistor.

【0026】本発明によれば、トランジスタの各領域を
多結晶半導体層により形成しているので、単結晶半導体
層を用いた場合に比べて、コストの削減を大幅に図れる
ようになる。またパワー素子上に上記トランジスタによ
る制御回路を形成する場合でも、安価な素子分離法でパ
ワー素子から分離出来るので、低コストのインテリジェ
ントパワーデバイスを実現できる。
According to the present invention, since each region of the transistor is formed by the polycrystalline semiconductor layer, the cost can be significantly reduced as compared with the case of using the single crystal semiconductor layer. Further, even when the control circuit including the transistor is formed on the power element, it can be separated from the power element by an inexpensive element isolation method, so that a low-cost intelligent power device can be realized.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら実施例
を説明する。実施例1乃至3においては、多結晶半導体
による縦型バイポーラトランジスタおよびそれを用いた
BiCMOS回路(請求項1ないし6、13)について
説明する。 (実施例1)図1は、本発明の第1の実施例に係るヘテ
ロ接合型のバイポーラトランジスタの断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments will be described below with reference to the drawings. In the first to third embodiments, a vertical bipolar transistor made of a polycrystalline semiconductor and a BiCMOS circuit using the same will be described (claims 1 to 6 and 13). (Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view of a heterojunction bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.

【0028】すなわち図1には、ベースプレート1上に
絶縁層2を介して、第1の多結晶半導体層からなるコレ
クタ領域3と、前記第1の多結晶半導体層上に形成さ
れ、第2の多結晶半導体層からなるベース領域6と、前
記第2の多結晶半導体層上に形成され、第3の多結晶半
導体層からなるエミッタ領域8とを備えたバイポーラト
ランジスタが示されている。ベースプレート1は、単結
晶シリコンでもよいし、多結晶シリコンでもよい。
That is, in FIG. 1, a collector region 3 made of a first polycrystalline semiconductor layer is formed on a base plate 1 with an insulating layer 2 interposed therebetween, and a collector region 3 is formed on the first polycrystalline semiconductor layer. A bipolar transistor including a base region 6 made of a polycrystalline semiconductor layer and an emitter region 8 formed on the second polycrystalline semiconductor layer and made of a third polycrystalline semiconductor layer is shown. The base plate 1 may be single crystal silicon or polycrystalline silicon.

【0029】このトランジスタについて、製造工程に従
いさらに詳細に説明する。まず、シリコン基板1の表面
を酸化して厚さ1μm程度のシリコン酸化層2を形成す
る。次にこのシリコン酸化層2上に厚さ100〜100
0nm程度のアモルファスシリコン層を形成した後、素
子分離絶縁膜4を形成する。
This transistor will be described in more detail according to the manufacturing process. First, the surface of the silicon substrate 1 is oxidized to form a silicon oxide layer 2 having a thickness of about 1 μm. Next, a thickness of 100 to 100 is formed on the silicon oxide layer 2.
After forming an amorphous silicon layer having a thickness of about 0 nm, the element isolation insulating film 4 is formed.

【0030】次に上記アモルファスシリコン層に酸素雰
囲気中での600℃、24時間のアニールを施して、上
記アモルファスシリコン層を結晶(多結晶)化すること
により、n型コレクタ領域となる多結晶シリコン層を形
成する。この後、この多結晶シリコン層にn型不純物を
イオン注入してn型コレクタ領域としてのn型多結晶シ
リコン層3を形成する。なお、素子分離絶縁膜4の作成
は、n型多結晶シリコン層3を形成した後に行なっても
良い。
Next, the amorphous silicon layer is annealed in an oxygen atmosphere at 600 ° C. for 24 hours to crystallize (polycrystal) the amorphous silicon layer to form polycrystalline silicon to be an n-type collector region. Form the layers. After that, n-type impurities are ion-implanted into this polycrystalline silicon layer to form an n-type polycrystalline silicon layer 3 as an n-type collector region. The element isolation insulating film 4 may be formed after the n-type polycrystalline silicon layer 3 is formed.

【0031】次に全面に厚さ500nmのシリコン酸化
層5をCVD法により形成した後、このシリコン酸化層
5に開口部を形成する。この開口部は、後工程で形成さ
れるp型ベース領域としてp型多結晶シリコンゲルマ層
6とn型多結晶シリコン層3とをコンタクトさせるため
に使用される。
Next, a silicon oxide layer 5 having a thickness of 500 nm is formed on the entire surface by the CVD method, and then an opening is formed in this silicon oxide layer 5. This opening is used to contact the p-type polycrystalline silicon germanium layer 6 and the n-type polycrystalline silicon layer 3 as a p-type base region formed in a later step.

【0032】次に全面にボロンをドープした厚さ20〜
30nm程度のp型多結晶シリコンゲルマニウムを真空
雰囲気中でCVD法により形成する。この後、上記p型
多結晶シリコンゲルマ層をパターニングして、p型ベー
ス領域としてp型多結晶シリコンゲルマニウム層6を形
成る。
Next, the entire surface is doped with boron to a thickness of 20 to
P-type polycrystalline silicon germanium having a thickness of about 30 nm is formed by a CVD method in a vacuum atmosphere. Then, the p-type polycrystalline silicon germanium layer is patterned to form a p-type polycrystalline silicon germanium layer 6 as a p-type base region.

【0033】次に全面にシリコン酸化膜7を形成した
後、このシリコン酸化膜7に開口部を形成する。この開
口部は、後工程で形成されるn型エミッタ領域としてn
型多結晶シリコン層8とp型多結晶シリコンゲルマ層6
とをコンタクトさせるために使用される。
Next, after a silicon oxide film 7 is formed on the entire surface, an opening is formed in this silicon oxide film 7. This opening is used as an n-type emitter region formed in a later step.
-Type polycrystalline silicon layer 8 and p-type polycrystalline silicon germanium layer 6
Used to contact with.

【0034】次に全面にリンをドープした厚さ500n
m程度のn型多結晶シリコン層を形成した後、このn型
多結晶シリコン層をパターニングして、n型エミッタ領
域としてのn型多結晶シリコン層8を形成する。
Next, the entire surface is doped with phosphorus to a thickness of 500 n.
After forming the n-type polycrystalline silicon layer of about m, the n-type polycrystalline silicon layer is patterned to form the n-type polycrystalline silicon layer 8 as the n-type emitter region.

【0035】次に全面に層間絶縁膜9を堆積した後、こ
の層間絶縁膜9にベース、エミッタ、コレクタ領域に対
するコンタクトホールを開口する。最後に、全面にAl
膜等の導電膜を堆積した後、この導電膜をパターニング
して、ベース電極10、エミッタ電極11、コレクタ電
極12を形成して、バイポーラトランジスタの基本構造
を完成させる。
Next, after depositing an interlayer insulating film 9 on the entire surface, contact holes are opened in the interlayer insulating film 9 for the base, emitter and collector regions. Finally, Al
After depositing a conductive film such as a film, the conductive film is patterned to form a base electrode 10, an emitter electrode 11 and a collector electrode 12 to complete the basic structure of the bipolar transistor.

【0036】本実施例によれば、バイポーラトランジス
タの各領域を多結晶半導体層により形成しているので、
単結晶半導体層を用いた場合に比べて、コストが大幅に
削減される。
According to this embodiment, since each region of the bipolar transistor is formed of the polycrystalline semiconductor layer,
The cost is significantly reduced as compared with the case where a single crystal semiconductor layer is used.

【0037】また、本発明者等の研究によれば、p型多
結晶半導体とn型多結晶半導体とによるpn接合は比較
的再現性が良く、したがって、本実施例のように、多結
晶半導層を用いたバイポーラトランジスタであっても、
素子特性のばらつきを実用上問題がない程度に抑えられ
る。
Further, according to the research conducted by the present inventors, the pn junction formed by the p-type polycrystalline semiconductor and the n-type polycrystalline semiconductor has relatively good reproducibility. Even a bipolar transistor using a conductive layer,
It is possible to suppress variations in element characteristics to such an extent that there is no practical problem.

【0038】また、本実施例では、ベース材料としてシ
リコンゲルマニウムを用いており、このシリコンゲルマ
ニウムは、エミッタ材料のシリコンよりもエネルギーバ
ンドギャップが小さいので、ベース材料であるシリコン
ゲルマニウムが多結晶であっても、充分に大きい電流増
幅率Hfeが得られる。更に、多結晶シリコンゲルマニウ
ムは単結晶シリコンゲルマニウムよりもゲルマニウムの
含有比率を高くすることができるので、これによっても
電流増幅率Hfeを大きくできる。
Further, in this embodiment, silicon germanium is used as the base material. Since this silicon germanium has an energy bandgap smaller than that of silicon which is the emitter material, the silicon germanium as the base material is polycrystalline. However, a sufficiently large current amplification factor Hfe can be obtained. Further, since the polycrystalline silicon germanium can have a higher germanium content ratio than the single crystal silicon germanium, the current amplification factor Hfe can be increased also by this.

【0039】また、本実施例によれば、多結晶半導体層
で各トランジスタ領域を形成しているので、単結晶体半
導体層の場合に比べて、低い温度でバイポーラトランジ
スタを形成できるようになる。 (実施例2)図2は、本発明の第2の実施例に係るヘテ
ロ接合型のバイポーラトランジスタの構造を示す断面図
である。なお、図1のバイポーラトランジスタと対応す
る部分には図1と同一符号を付してあり、重複する説明
は省略する。
Further, according to the present embodiment, since each transistor region is formed of the polycrystalline semiconductor layer, the bipolar transistor can be formed at a lower temperature than in the case of the single crystal semiconductor layer. (Embodiment 2) FIG. 2 is a sectional view showing the structure of a heterojunction bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention. The parts corresponding to those of the bipolar transistor shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals as those shown in FIG.

【0040】本実施例のバイポーラトランジスタが先の
実施例のそれと主として異なる点は、各トランジスタ領
域の積層順番にある。すなわち、本実施例では、エミッ
タ領域8、ベース領域6、コレクタ領域3の順で各トラ
ンジスタ領域が上方に積層されている。また、本実施例
では、コレクタ領域3をn+ 型多結晶シリコン層3a、
- 型多結晶シリコン層3bの積層膜で形成し、高耐圧
化を図っている。 (実施例3)図3は、本発明の第3の実施例に係るBi
CMOSトランジスタの構造を示す断面図である。
The main difference between the bipolar transistor of this embodiment and that of the previous embodiment is the stacking order of the transistor regions. That is, in this embodiment, the emitter region 8, the base region 6 and the collector region 3 are stacked in this order in the respective transistor regions. Further, in this embodiment, the collector region 3 is formed of the n + -type polycrystalline silicon layer 3a,
It is formed of a laminated film of the n -type polycrystalline silicon layer 3b to achieve a high breakdown voltage. (Embodiment 3) FIG. 3 shows Bi according to a third embodiment of the present invention.
It is sectional drawing which shows the structure of a CMOS transistor.

【0041】ベースプレート21上には絶縁層22を介
して、バイポーラトランジスタのコレクタ領域24とC
MOSトランジスタ領域とに絶縁分離された第1の多結
晶半導体層と、この第1の多結晶半導体層上に形成さ
れ、第2の多結晶半導体層からなる前記バイポーラトラ
ンジスタのベース領域31と、前記第2の多結晶半導体
層上に形成され、第3の多結晶半導体層からなる前記バ
イポーラトランジスタのエミッタ領域33とが形成され
ている。
On the base plate 21, the collector region 24 and the C of the bipolar transistor are formed via the insulating layer 22.
A first polycrystalline semiconductor layer which is insulated from a MOS transistor region, a base region 31 of the bipolar transistor which is formed on the first polycrystalline semiconductor layer and is composed of a second polycrystalline semiconductor layer; An emitter region 33 of the bipolar transistor, which is formed on the second polycrystalline semiconductor layer and is formed of a third polycrystalline semiconductor layer, is formed.

【0042】この半導体装置について、製造工程に従い
より詳細に説明する。まず、シリコン基板21を酸化し
て厚さ1μm程度の厚さのシリコン酸化層22を形成す
る。次にこのシリコン酸化層22上に厚さ100〜10
00nm程度のアモルファスシリコン層を形成した後、
素子分離絶縁膜23aを形成する。
This semiconductor device will be described in more detail according to the manufacturing process. First, the silicon substrate 21 is oxidized to form a silicon oxide layer 22 having a thickness of about 1 μm. Next, a thickness of 100 to 10 is formed on the silicon oxide layer 22.
After forming an amorphous silicon layer of about 00 nm,
The element isolation insulating film 23a is formed.

【0043】次に上記アモルファスシリコン層に酸素雰
囲気中での600℃、24時間のアニールを施して、上
記アモルファスシリコン層を結晶(多結晶)化すること
により、n- 型コレクタ領域24a、n型コレクタ領域
24b、ソース領域27Sn,27Sp、ドレイン領域27
Dn,27Dp、チャネル領域28n ,28p となる第1の
多結晶シリコン層を形成する。
Then, the amorphous silicon layer is annealed in an oxygen atmosphere at 600 ° C. for 24 hours to crystallize (polycrystal) the amorphous silicon layer, thereby forming n type collector regions 24a, n type. Collector region 24b, source regions 27Sn, 27Sp, drain region 27
A first polycrystalline silicon layer to be Dn, 27Dp and channel regions 28n, 28p is formed.

【0044】次に第1の多結晶シリコン層を部分的に酸
化することにより素子分離絶縁膜23a、23b、23
cを形成する。これにより第1の多結晶シリコン層をコ
レクタ領域24とCMOSトランジスタ領域とに分離
し、更に、CMOSトランジスタ領域をpチャネル型M
OSトランジスタ領域とnチャネル型MOSトランジス
タ領域とに分離する。
Next, the element isolation insulating films 23a, 23b and 23 are formed by partially oxidizing the first polycrystalline silicon layer.
form c. As a result, the first polycrystalline silicon layer is separated into the collector region 24 and the CMOS transistor region, and the CMOS transistor region is further divided into the p-channel type M.
The OS transistor region and the n-channel type MOS transistor region are separated.

【0045】次に第1の多結晶シリコン層に低ドーズ量
のリンをイオン注入し、n- 型コレクタ領域としてのn
- 型多結晶シリコン層24aを形成する。また、第1の
多結晶シリコン層にしきい値調整用のイオン注入を行
い、n型チャネル領域28n 、p型チャネル領域28p
を形成する。
Next, low-dose phosphorus is ion-implanted into the first polycrystalline silicon layer to form an n -type collector region.
A -type polycrystalline silicon layer 24a is formed. Ion implantation for adjusting the threshold value is performed on the first polycrystalline silicon layer to form an n-type channel region 28n and a p-type channel region 28p.
To form.

【0046】この後、CMOSトランジスタを作成す
る。まず、第1の多結晶シリコン層の表面を熱酸化する
ことにより厚さ20nm程度のゲート酸化膜25を形成
する。次にゲート酸化膜25上に第2の多結晶シリコン
層を形成した後、この第2の多結晶シリコン層を反応性
イオンエッチング(RIE)により加工し、ゲート電極
26を形成する。このときのRIEによりゲート電極2
6以外の領域のゲート酸化膜25も除去する。
After that, a CMOS transistor is formed. First, the surface of the first polycrystalline silicon layer is thermally oxidized to form a gate oxide film 25 having a thickness of about 20 nm. Next, after forming a second polycrystalline silicon layer on the gate oxide film 25, this second polycrystalline silicon layer is processed by reactive ion etching (RIE) to form a gate electrode 26. The gate electrode 2 is formed by RIE at this time.
The gate oxide film 25 in regions other than 6 is also removed.

【0047】次に第1の多結晶シリコン層にリンを選択
的にイオン注入することにより、n型ソース領域27S
n、n型ドレイン領域27Dnを形成し、また、第1の多
結晶シリコン層にボロンを選択的にイオン注入すること
により、p型ソース領域27Sp、p型ドレイン領域27
Dpを形成する。このとき、上記リンのイオン注入によっ
て、n型コレクタ領域24bも同時に形成する。この
後、800℃程度の温度の熱処理によって、不純物を活
性化する。
Next, phosphorus is selectively ion-implanted into the first polycrystalline silicon layer to form an n-type source region 27S.
The n-type and n-type drain regions 27Dn are formed, and boron is selectively ion-implanted into the first polycrystalline silicon layer to form the p-type source region 27Sp and the p-type drain region 27.
Form Dp. At this time, the n-type collector region 24b is also formed at the same time by the ion implantation of phosphorus. Then, the impurities are activated by a heat treatment at a temperature of about 800 ° C.

【0048】次に全面にシリコン酸化層30をCVD法
により形成した後、このシリコン酸化層30に開口部を
形成する。この開口部は、後工程で形成されるp型ベー
ス領域としてp型多結晶シリコンゲルマニウム層31と
- 型多結晶シリコン層24aとをコンタクトさせるた
めに使用される。
Next, after the silicon oxide layer 30 is formed on the entire surface by the CVD method, an opening is formed in the silicon oxide layer 30. This opening is used to contact the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 and the n -type polycrystalline silicon layer 24a as a p-type base region formed in a later step.

【0049】次に上記開口部の底部のn- 型多結晶シリ
コン層24aなどの表面に形成された自然酸化膜を弗酸
により除去した後、超純水で洗浄することにより、n-
型多結晶シリコン層24aなどの表面を水素で終端す
る。
Next, the natural oxide film formed on the surface of the n -type polycrystalline silicon layer 24a at the bottom of the opening is removed with hydrofluoric acid, and then washed with ultrapure water to obtain n −.
The surface of the type polycrystalline silicon layer 24a and the like is terminated with hydrogen.

【0050】次に全面にボロンをドープした厚さ20〜
30nm程度のp型多結晶シリコンゲルマ層を真空雰囲
気中でCVD法により形成する。このとき、800℃以
下、好ましくは500〜600℃以下の低温で、高濃度
のp型多結晶シリコンゲルマ層を形成することが望まし
い。これはボロンの拡散を抑制し、コレクタ領域にボロ
ンが拡散するのを効果的に防止するためである。
Next, the entire surface is doped with boron to a thickness of 20 to
A p-type polycrystalline silicon germanium layer having a thickness of about 30 nm is formed by a CVD method in a vacuum atmosphere. At this time, it is desirable to form a high-concentration p-type polycrystalline silicon germanium layer at a low temperature of 800 ° C. or lower, preferably 500 to 600 ° C. or lower. This is to suppress the diffusion of boron and effectively prevent the diffusion of boron into the collector region.

【0051】この後、上記p型多結晶シリコンゲルマ層
をパターニングして、p型ベース領域としてp型多結晶
シリコンゲルマ層31を形成する。このとき、n- 型多
結晶シリコン層24aの表面は水素により終端されてい
るので、n- 型多結晶シリコン層24aとp型多結晶シ
リコンゲルマ層31とのpn接合界面は良好なものとな
る。
Thereafter, the p-type polycrystalline silicon germanium layer is patterned to form a p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 as a p-type base region. At this time, since the surface of the n -type polycrystalline silicon layer 24a is terminated by hydrogen, the pn junction interface between the n -type polycrystalline silicon layer 24a and the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 becomes good. .

【0052】次に全面にシリコン酸化膜32を形成した
後、このシリコン酸化膜32に開口部を形成する。この
開口部は、後工程で形成されるn型エミッタ領域として
n型多結晶シリコン層33とp型多結晶シリコンゲルマ
層31とをコンタクトさせるために使用される。
Next, after forming a silicon oxide film 32 on the entire surface, an opening is formed in this silicon oxide film 32. This opening is used to contact the n-type polycrystalline silicon layer 33 and the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 as an n-type emitter region formed in a later step.

【0053】次に上記開口部の底部のp型多結晶シリコ
ンゲルマ層31などの表面に形成された自然酸化膜を弗
酸により除去した後、超純水で洗浄することにより、p
型多結晶シリコンゲルマ層31などの表面を水素で終端
する。
Next, the natural oxide film formed on the surface of the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 at the bottom of the opening is removed with hydrofluoric acid, and then washed with ultrapure water to obtain p.
The surface of the type polycrystalline silicon germanium layer 31 and the like is terminated with hydrogen.

【0054】次に全面にリンをドープした厚さ500n
m程度のn型多結晶シリコン層を形成した後、このn型
多結晶シリコン層をパターニングして、n型エミッタ領
域としてのn型多結晶シリコン層33を形成する。
Next, the entire surface is doped with phosphorus to a thickness of 500 n.
After forming about n m-type polycrystalline silicon layer, this n-type polycrystalline silicon layer is patterned to form an n-type polycrystalline silicon layer 33 as an n-type emitter region.

【0055】このとき、p型多結晶シリコンゲルマ層3
1の表面は水素で終端されているので、p型多結晶シリ
コンゲルマ層31とn型多結晶シリコン層33とのpn
接合界面は良好なものとなる。
At this time, the p-type polycrystalline silicon germanium layer 3
Since the surface of 1 is terminated with hydrogen, the pn of the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 and the n-type polycrystalline silicon layer 33 is
The bonding interface is good.

【0056】次に全面に層間絶縁膜34を堆積した後、
この層間絶縁膜34に各トランジスタ領域に対するコン
タクトホールを開口する。最後に、全面にAl膜等の導
電膜を堆積した後、この導電膜をパターニングすること
により、ベース電極35、エミッタ電極36、コレクタ
電極37、ソース電極38S 、ドレイン電極38D 、ゲ
ート引出し電極(不図示)、ソース電極39S 、ドレイ
ン電極39D 、ゲート引出し電極(不図示)を形成し、
BiCMOSトランジスタの基本構造を完成させる。
Next, after depositing an interlayer insulating film 34 on the entire surface,
Contact holes for each transistor region are opened in the interlayer insulating film 34. Finally, a conductive film such as an Al film is deposited on the entire surface, and then the conductive film is patterned to form a base electrode 35, an emitter electrode 36, a collector electrode 37, a source electrode 38S, a drain electrode 38D, a gate lead electrode (not shown). Forming a source electrode 39S, a drain electrode 39D, a gate lead electrode (not shown),
Complete the basic structure of a BiCMOS transistor.

【0057】このように構成されたBiCMOSトラン
ジスタでは、バイポーラトランジスタおよびCMOSト
ランジスタの各トランジスタ領域が多結晶半導体層によ
り形成されているので、第1の実施例と同様に低コスト
化が可能である。
In the BiCMOS transistor having such a structure, since each transistor region of the bipolar transistor and the CMOS transistor is formed by the polycrystalline semiconductor layer, the cost can be reduced as in the first embodiment.

【0058】更に、本実施例の場合、自然酸化膜を除去
した後、pn接合を形成するトランジスタ領域となる多
結晶半導体層の表面を水素で終端化しているので、良好
なpn接合が得られる。すなわち、n- 型多結晶シリコ
ン層24aとp型多結晶シリコンゲルマ層31とのpn
接合界面、ならびにp型多結晶シリコンゲルマ層31と
n型多結晶シリコン層33とのpn接合界面は良好なも
のとなる。したがって、上記pn接合界面で生じる再結
合電流が少なくなり、電流増幅率Hfeを更に大きくでき
る。
Further, in the case of the present embodiment, after the natural oxide film is removed, the surface of the polycrystalline semiconductor layer which becomes the transistor region for forming the pn junction is terminated with hydrogen, so that a good pn junction can be obtained. . That is, the pn of the n -type polycrystalline silicon layer 24 a and the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31
The junction interface and the pn junction interface between the p-type polycrystalline silicon germanium layer 31 and the n-type polycrystalline silicon layer 33 are good. Therefore, the recombination current generated at the pn junction interface is reduced, and the current amplification factor Hfe can be further increased.

【0059】また、本実施例では、拡散が異常に速い材
料である多結晶シリコンを用いているが、800℃以下
の低温で高濃度のp型多結晶シリコンゲルマ層を形成し
ているため、良好なバイポーラトランジスタの作成が可
能である。
In this embodiment, polycrystalline silicon, which is a material whose diffusion is extremely fast, is used. However, since a high-concentration p-type polycrystalline silicon germanium layer is formed at a low temperature of 800 ° C. or lower, A good bipolar transistor can be manufactured.

【0060】また、本実施例では、高温プロセスが必要
なCMOSトランジスタの工程を済ませた後、低温プロ
セスが必要なバイポーラトランジスタを形成しているの
で、CMOSトランジスタとバイポーラトランジスタと
を同一基板上に信頼性の低下を招くことなく形成でき
る。
Further, in the present embodiment, since the bipolar transistor requiring the low temperature process is formed after the process of the CMOS transistor requiring the high temperature process is completed, the CMOS transistor and the bipolar transistor are reliable on the same substrate. It can be formed without lowering the property.

【0061】また、高性能な縦型バイポーラトランジス
タを備えたBiCMOSトランジスタを利用することに
より、高精度のアナログ回路が実現できるようになる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。
Further, by using a BiCMOS transistor having a high performance vertical bipolar transistor, a highly accurate analog circuit can be realized.
The present invention is not limited to the above embodiment.

【0062】例えば、第1〜第3の実施例では、ベース
プレートとしてシリコン基板を用いたが、その代わり
に、ガラス基板や石英基板を用いても良い。また、第1
〜第3の実施例では、ヘテロ接合型のバイポーラトラン
ジスタの場合について説明したが、ベース領域として不
純物濃度が低い多結晶シリコン層を用いれば、通常のバ
イポーラトランジスタにも本発明は適用できる。
For example, although the silicon substrate is used as the base plate in the first to third embodiments, a glass substrate or a quartz substrate may be used instead. Also, the first
In the third embodiment, the case of the heterojunction bipolar transistor has been described, but the present invention can be applied to a normal bipolar transistor if a polycrystalline silicon layer having a low impurity concentration is used as the base region.

【0063】また、図4に示すように、単結晶シリコン
基板41上に開口部を有する絶縁層42を形成し、開口
部の底部に露出した単結晶シリコン基板41を種にして
単結晶シリコン層43を固相成長させ、この単結晶シリ
コン層43を用いて上記実施例の素子を形成しても良
い。例えば、単結晶シリコン層43を図1のコレクタ領
域3として用いても良い。すなわち、各トランジスタ領
域の全てを多結晶半導体層とする必要はない。
Further, as shown in FIG. 4, an insulating layer 42 having an opening is formed on a single crystal silicon substrate 41, and the single crystal silicon substrate 41 exposed at the bottom of the opening is used as a seed to form a single crystal silicon layer. 43 may be solid-phase grown, and the single crystal silicon layer 43 may be used to form the device of the above embodiment. For example, the single crystal silicon layer 43 may be used as the collector region 3 in FIG. That is, it is not necessary for all the transistor regions to be polycrystalline semiconductor layers.

【0064】また、p型多結晶半導体とn型多結晶半導
体とによるpn接合は再現性が良いため、コレクタ、ベ
ースおよびコレクタ領域の各領域を多結晶半導体層によ
り形成しても、素子特性のばらつきが小さいバイポーラ
トランジスタを実現できるようになる。
Further, since the pn junction formed by the p-type polycrystalline semiconductor and the n-type polycrystalline semiconductor has good reproducibility, even if each of the collector, base and collector regions is formed of a polycrystalline semiconductor layer, the device characteristics It becomes possible to realize a bipolar transistor with a small variation.

【0065】ところで、多結晶シリコン膜についての詳
細な検討により、多結晶シリコン膜の膜厚が100nm
以下に薄くなると、結晶性が非常に優れたものが得られ
ることが判明した。本発明者等は、この薄い多結晶膜を
使用して単結晶膜に匹敵する性能を有する横型バイポー
ラトランジスタが得られることを見いだした。次にこの
横型バイポーラトランジスタを実施例4(請求項7、1
4に対応)として説明する。 (実施例4)図5は本発明の第4の実施例に係わるバイ
ポーラトランジスタの模式的な平面図であり、図6は図
5の矢視A−A線に沿った断面図である。ポリシリコン
基板51の上にシリコン酸化膜52を介して形成された
エミッタ領域55、ベース領域56、コレクタ領域53
からなる横型バイポーラトランジスタが示されている。
このトランジスタはMOSトランジスタの製造プロセス
とコンパティブルなプロセスで製造できる。
By the way, as a result of a detailed study on the polycrystalline silicon film, the film thickness of the polycrystalline silicon film is 100 nm.
It was found that when the thickness was reduced to the following, a crystal having very excellent crystallinity was obtained. The present inventors have found that a thin bipolar film can be used to obtain a lateral bipolar transistor having performance comparable to that of a single crystal film. Next, the lateral bipolar transistor will be described in Example 4 (claims 7 and 1).
4)). (Embodiment 4) FIG. 5 is a schematic plan view of a bipolar transistor according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view taken along the line A--A of FIG. An emitter region 55, a base region 56, a collector region 53 formed on a polysilicon substrate 51 with a silicon oxide film 52 interposed therebetween.
A lateral bipolar transistor consisting of
This transistor can be manufactured by a process compatible with the manufacturing process of a MOS transistor.

【0066】このトランジスタのより詳細な構成を、製
造工程に従って順次説明する。まず、ポリシリコンの基
板51を用意し、この上に酸化膜52を形成する。酸化
膜52の厚みは、トランジスタの耐圧が例えば250V
以下の低い時は1μm以下とする。好ましくは300n
mから500nmがよい。耐圧が500V以上の場合は
2μm以上とする。
A more detailed structure of this transistor will be sequentially described according to the manufacturing process. First, a polysilicon substrate 51 is prepared, and an oxide film 52 is formed thereon. The thickness of the oxide film 52 is such that the breakdown voltage of the transistor is, for example, 250V.
When the following is low, it is 1 μm or less. Preferably 300n
m to 500 nm is preferable. When the withstand voltage is 500 V or more, it is 2 μm or more.

【0067】次にこの酸化膜上にアモルファスシリコン
53を100nm程度デポジットする。この膜厚は最終
的にMOSFETのゲート酸化膜57下のシリコン層が
150nm以下、好ましくは100nm以下、さらに望
ましくは50nm程度となるように設定する。ただし、
5nmより薄くなると膜抵抗が高くなるので、膜厚は5
nm以上が好ましい。また、シリコンの膜質を改善する
ため、600から800℃での10から20時間のアニ
ールに続けて、1100℃以上の高温でのアニールを実
施する。この後者のアニール温度は1300℃以上の時
に最も顕著な効果が得られる。
Next, amorphous silicon 53 is deposited on this oxide film to a thickness of about 100 nm. This film thickness is finally set so that the silicon layer below the gate oxide film 57 of the MOSFET is 150 nm or less, preferably 100 nm or less, and more preferably about 50 nm. However,
When the thickness is less than 5 nm, the film resistance increases, so the film thickness is 5
nm or more is preferable. Further, in order to improve the quality of the silicon film, annealing at 600 to 800 ° C. for 10 to 20 hours is followed by annealing at a high temperature of 1100 ° C. or higher. When the latter annealing temperature is 1300 ° C. or higher, the most remarkable effect is obtained.

【0068】バイポーラトランジスタはこの膜質を改善
した薄いシリコン層53上に形成され、nチャネルMO
S形成のプロセスにpベース拡散を追加した形で形成さ
れる。まずゲート電極59の片側のポリシリコン領域に
選択的にpベース領域56を拡散し、次にMOSのソー
スとドレイン層にあたる拡散を行い、エミッタ領域55
とコレクタ取り出し領域54を形成する。その後ベース
取り出し領域58を形成して横型バイポーラトランジス
タを完成させる。
The bipolar transistor is formed on the thin silicon layer 53 of which the film quality is improved, and the n-channel MO transistor is formed.
It is formed by adding p base diffusion to the process of forming S. First, the p base region 56 is selectively diffused into the polysilicon region on one side of the gate electrode 59, and then the diffusion corresponding to the source and drain layers of the MOS is performed, so that the emitter region 55 is formed.
And a collector extraction region 54 is formed. Then, the base take-out region 58 is formed to complete the lateral bipolar transistor.

【0069】本実施例では、多結晶シリコン層53を1
00nm以下にして、かつ1100℃以上の温度でのア
ニールを行うことにより、多結晶シリコンのグレーンが
大きくなり結晶性が改善されるため、単結晶シリコンと
同様に二重拡散法によって良好なバイポーラトランジス
タを作成することができる。
In this embodiment, the polycrystalline silicon layer 53 is set to 1
By annealing at a temperature of 00 nm or less and at a temperature of 1100 ° C. or more, the grain of polycrystalline silicon is increased and the crystallinity is improved. Can be created.

【0070】上記横型バイポーラトランジスタに使用さ
れた薄い多結晶シリコン層を、MOSに応用すると高耐
圧MOSトランジスタが可能になる。次にこの高耐圧M
OS(請求項8に対応)について説明する。 (実施例5)図7は本発明の第5の実施例に係わる薄い
多結晶シリコン膜を応用した高耐圧MOSFETの構造
を示す。ポリシリコン基板51の上部に酸化膜52を介
して薄い多結晶シリコン層53が形成されている。高耐
圧トランジスタ形成領域は選択酸化(LOCOS)によ
って形成された素子分離絶縁膜60で周辺素子から分離
されている。チャネル形成領域61上にゲート酸化膜5
7を介してゲート電極59が形成されている。チャネル
領域61は低濃度のn型としてもよい。ゲート電極59
の両側にソース・ドレイン領域62、63+64が形成
されている。
When the thin polycrystalline silicon layer used in the lateral bipolar transistor is applied to MOS, a high breakdown voltage MOS transistor becomes possible. Next, this high withstand voltage M
The OS (corresponding to claim 8) will be described. (Embodiment 5) FIG. 7 shows the structure of a high breakdown voltage MOSFET to which a thin polycrystalline silicon film according to a fifth embodiment of the present invention is applied. A thin polycrystalline silicon layer 53 is formed on the polysilicon substrate 51 via an oxide film 52. The high breakdown voltage transistor formation region is isolated from peripheral elements by an element isolation insulating film 60 formed by selective oxidation (LOCOS). The gate oxide film 5 is formed on the channel formation region 61.
A gate electrode 59 is formed via the gate electrode 7. The channel region 61 may be a low concentration n-type. Gate electrode 59
Source / drain regions 62, 63 + 64 are formed on both sides of the.

【0071】高耐圧を実現するための高抵抗薄膜層63
は1×1011から2×1013/cm2 のリンがイオン注
入されている。多結晶シリコンではイオン注入されたイ
オンがすべてが活性化するわけではなく活性化率は10
%位なので、最適ドーズ量は結晶シリコンより一桁近く
多い。
High resistance thin film layer 63 for realizing high breakdown voltage
Is ion-implanted with phosphorus of 1 × 10 11 to 2 × 10 13 / cm 2 . In polycrystalline silicon, not all the implanted ions are activated and the activation rate is 10
%, The optimum dose is almost an order of magnitude higher than that of crystalline silicon.

【0072】上記の横型バイポーラトランジスタや高耐
圧MOSFETと実施例1乃至3にのべた多結晶シリコ
ンデバイスとを組み合わせることにより、多結晶シリコ
ンのみによる安価な高耐圧ICが実現できる。
By combining the lateral bipolar transistor or high breakdown voltage MOSFET and the polycrystalline silicon device described in the first to third embodiments, an inexpensive high breakdown voltage IC made of only polycrystalline silicon can be realized.

【0073】次に、縦型MOSFETパワー素子上に上
記の多結晶半導体による制御回路などの付属回路を形成
したインテリジェントパワーデバイスの例を、実施例6
乃至10(請求項9ないし12、15に対応)として説
明する。 (実施例6)図8は本発明の第6の実施例に係わる制御
回路を有するパワーデバイスの断面図である。図の右方
には縦型MOSFETによるパワー素子71が、中央部
には実施例3において説明したBiCMOS回路による
制御回路72が形成されている。この実施例では、制御
回路72は縦型MOSFETが形成されたn型基板上に
絶縁層76(22)を介して形成される。制御回路72
は実施例3(図3)のBiCMOS回路で構成されてお
り、図3と同一部分には同一番号を付して詳細な説明は
省略する。ただし、図8においては、便宜上バイポーラ
トランジスタとnMOSトランジスタ部分のみが図示さ
れている。
Next, an example of an intelligent power device in which an accessory circuit such as a control circuit made of the above-mentioned polycrystalline semiconductor is formed on a vertical MOSFET power element will be described as Example 6.
To 10 (corresponding to claims 9 to 12 and 15). (Embodiment 6) FIG. 8 is a sectional view of a power device having a control circuit according to a sixth embodiment of the present invention. A power element 71 formed of a vertical MOSFET is formed on the right side of the drawing, and a control circuit 72 formed of the BiCMOS circuit described in the third embodiment is formed in the central portion. In this embodiment, the control circuit 72 is formed via an insulating layer 76 (22) on the n-type substrate on which the vertical MOSFET is formed. Control circuit 72
Is composed of the BiCMOS circuit of the third embodiment (FIG. 3), the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. However, in FIG. 8, for convenience, only the bipolar transistor and nMOS transistor portions are shown.

【0074】このデバイスの詳細な構成を、製造法に従
いながら説明する。まず、図8のように制御回路72を
形成する基板表面にp型の拡散層77aを形成する。こ
の拡散層77aは、パワー素子の内部に形成され耐圧を
確保するためのp型ガードリング78と同一の拡散層で
よく、ガードリング78の中に、またはそれに接して形
成する。
The detailed structure of this device will be described according to the manufacturing method. First, as shown in FIG. 8, a p-type diffusion layer 77a is formed on the surface of the substrate on which the control circuit 72 is formed. The diffusion layer 77a may be the same diffusion layer as the p-type guard ring 78 formed inside the power element to secure the breakdown voltage, and is formed in the guard ring 78 or in contact therewith.

【0075】次にパワー素子71のゲート酸化膜79を
形成したあと、LOCOS法で制御回路72を作る部分
に厚い酸化膜76(22)を形成する。さらに全面にア
モルファスシリコンを約0.6μm堆積し、酸素雰囲気
中で600℃24時間アニールすることにより、上記ア
モルファスシリコン層を多結晶化する。
Next, after forming the gate oxide film 79 of the power element 71, a thick oxide film 76 (22) is formed in the portion where the control circuit 72 is formed by the LOCOS method. Further, about 0.6 μm of amorphous silicon is deposited on the entire surface, and the amorphous silicon layer is polycrystallized by annealing in an oxygen atmosphere at 600 ° C. for 24 hours.

【0076】縦型パワーMOSFET71のpベースを
形成する部分は、PEPで上記多結晶シリコンを除去
し、残った多結晶シリコンをマスクとしてボロンをイオ
ン注入する。続いて加熱によりボロンを拡散してpベー
ス(ウェル)77bを形成する。
In the portion forming the p base of the vertical power MOSFET 71, the polycrystalline silicon is removed by PEP, and boron is ion-implanted using the remaining polycrystalline silicon as a mask. Subsequently, boron is diffused by heating to form a p base (well) 77b.

【0077】シリコン基板75の裏面にはnバッファ層
74を介してn+ (またはp+ )層73を形成して縦型
MOSFET(p+ の場合はIGBT)のドレインとす
る。その後制御回路72のBiCMOS回路を実施例3
(図3)と同様のプロセスで形成し、縦型MOSFET
とその制御回路を一体化したインテリジェントパワーデ
バイスを完成させる。 (実施例7)図9は本発明の第7の実施例に係わる制御
回路を有するパワーデバイスの断面図である。本実施例
は基本的には実施例6と同じであるが、制御回路のバイ
ポーラトランジスタの形成法が異なる。すなわち図の右
方には縦型MOSFETによるパワー素子71が、中央
部には実施例4において説明した横型バイポーラトラン
ジスタを使用した制御回路72’が形成されている。こ
の実施例でも、制御回路72’は縦型MOSFETが形
成されたn型基板上に絶縁層76を介して形成される。
An n + (or p + ) layer 73 is formed on the back surface of the silicon substrate 75 via an n buffer layer 74 to serve as a drain of a vertical MOSFET (IGBT in the case of p + ). After that, the BiCMOS circuit of the control circuit 72 is used in the third embodiment.
Vertical MOSFET formed by the same process as (Fig. 3)
Complete an intelligent power device that integrates the control circuit and its control circuit. (Embodiment 7) FIG. 9 is a sectional view of a power device having a control circuit according to a seventh embodiment of the present invention. This embodiment is basically the same as the sixth embodiment, but the method of forming the bipolar transistor of the control circuit is different. That is, a power element 71 composed of a vertical MOSFET is formed on the right side of the drawing, and a control circuit 72 'using the lateral bipolar transistor described in the fourth embodiment is formed in the central portion. Also in this embodiment, the control circuit 72 'is formed via the insulating layer 76 on the n-type substrate on which the vertical MOSFET is formed.

【0078】制御回路72は実施例4(図5)の横型バ
イポーラトランジスタで構成されているが、トランジス
タの各構成領域は、図4に示した方法で単結晶化されて
いるところが実施例4と異なる。そこで、図5と同一部
分にはダッシュを付けた同一番号を付して理解を容易に
している。図9においては、便宜上バイポーラトランジ
スタとnMOSトランジスタ部分のみが図示されている
が、pMOSトランジスタも形成されていてCMOS回
路が使用されているものとする。
The control circuit 72 is composed of the lateral bipolar transistor of the fourth embodiment (FIG. 5), and each constituent region of the transistor is single crystallized by the method shown in FIG. different. Therefore, the same parts as those in FIG. 5 are denoted by the same numbers with a dash to facilitate understanding. In FIG. 9, only the bipolar transistor and nMOS transistor portions are shown for convenience, but it is assumed that a pMOS transistor is also formed and a CMOS circuit is used.

【0079】このデバイスの詳細な構成を、製造法に従
いながら説明する。まず、図9のように制御回路72’
を形成する基板表面にp型の拡散層77aを形成する。
この拡散層77aは、パワー素子の内部に形成され耐圧
を確保するためのp型ガードリング78と同一の拡散層
でよく、ガードリング78の中に、またはそれに接して
形成される。
The detailed structure of this device will be described according to the manufacturing method. First, as shown in FIG. 9, the control circuit 72 '
A p-type diffusion layer 77a is formed on the surface of the substrate for forming.
The diffusion layer 77a may be the same diffusion layer as the p-type guard ring 78 formed inside the power element to secure the breakdown voltage, and is formed in the guard ring 78 or in contact therewith.

【0080】次にパワー素子71のゲート酸化膜79を
形成した後、LOCOS法で制御回路72’を作る部分
に厚い酸化膜76(52)を形成する。また、制御回路
72’で横型バイポーラトランジスタを形成する部分の
近くには、基板を露出させる開口部80を形成する。
Next, after forming the gate oxide film 79 of the power element 71, a thick oxide film 76 (52) is formed in the portion where the control circuit 72 'is formed by the LOCOS method. Further, an opening 80 for exposing the substrate is formed in the vicinity of the portion where the lateral bipolar transistor is formed in the control circuit 72 '.

【0081】次に全面にアモルファスシリコンを約0.
1μm堆積し、ZMR法によりヒータを用いて基板に接
した部分に近いアモルファスシリコンを結晶化する。ま
た、この時アモルファスシリコンの他の部分は多結晶シ
リコンとなる。この開口部80を通じての基板との導通
路は、アモルファスシリコンの単結晶化が終了後切断さ
れ、単結晶化されたアモルファスシリコンは基板と切り
離される。
Next, amorphous silicon is deposited on the entire surface by about 0.
After depositing 1 μm, amorphous silicon near the portion in contact with the substrate is crystallized by a ZMR method using a heater. At this time, the other part of the amorphous silicon becomes polycrystalline silicon. The conduction path with the substrate through the opening 80 is cut after the single crystallization of the amorphous silicon is completed, and the single crystallized amorphous silicon is separated from the substrate.

【0082】パワー素子71の部分の多結晶シリコンを
取り除き、全面にゲート酸化を行い、0.6μmの多結
晶を全面に堆積し、CMOSトランジスタのゲート電
極、パワー素子71のゲート電極とする。
The polycrystalline silicon in the portion of the power element 71 is removed, gate oxidation is performed on the entire surface, and a polycrystal of 0.6 μm is deposited on the entire surface to form the gate electrode of the CMOS transistor and the gate electrode of the power element 71.

【0083】縦型パワーMOSFET71のpベースを
形成する部分は、PEPで多結晶シリコンを除去し、残
った多結晶シリコンをマスクとしてボロンをイオン注入
し、続いて拡散してpベース(ウェル)77bを形成す
る。このボロンのイオン注入、拡散工程は結晶化された
アモルファスシリコンの部分に形成するバイポーラトラ
ンジスタのベース56’のベース拡散としても利用され
る。
In the portion forming the p base of the vertical power MOSFET 71, the polycrystalline silicon is removed by PEP, boron is ion-implanted using the remaining polycrystalline silicon as a mask, and then the p base (well) 77b is diffused. To form. This boron ion implantation and diffusion process is also used as the base diffusion of the base 56 'of the bipolar transistor formed in the crystallized amorphous silicon portion.

【0084】バイポーラトランジスタは実施例4(図
5、6)と同様のプロセスで形成される。図9におい
て、参照番号55’はエミッタ領域、53’はコレクタ
領域、54’はコレクタ引き出し領域をそれぞれ表す。
参照番号90、91はそれぞれコレクタ、エミッタの電
極である。ベース電極はこの断面図では見えない。
The bipolar transistor is formed by the same process as that of the fourth embodiment (FIGS. 5 and 6). In FIG. 9, reference numeral 55 'is an emitter region, 53' is a collector region, and 54 'is a collector extraction region.
Reference numerals 90 and 91 are collector and emitter electrodes, respectively. The base electrode is not visible in this cross section.

【0085】素子分離絶縁膜81で分離された多結晶シ
リコン領域にはnMOSトランジスタを形成する。参照
番号82、84は後にソース・ドレインとなる領域で、
83はチャネル形成領域である。多結晶シリコンのCM
OSトランジスタではチャネル部分83の多結晶シリコ
ンは通常、高抵抗n型であるが、しきい値を制御するた
め、それぞれ低濃度のpウエルないしnウエルのイオン
注入と拡散を行ってもよい。
An nMOS transistor is formed in the polycrystalline silicon region isolated by the element isolation insulating film 81. Reference numerals 82 and 84 are regions to be source / drain later,
83 is a channel formation region. CM of polycrystalline silicon
In the OS transistor, the polycrystalline silicon of the channel portion 83 is usually a high resistance n-type, but in order to control the threshold value, low concentration p well or n well ion implantation and diffusion may be performed, respectively.

【0086】多結晶シリコンのチャネル形成領域83上
にゲート酸化膜85を50nmの膜厚で熱酸化により形
成し、CMOSトランジスタのゲート電極86用の多結
晶シリコンをパワー素子71のゲート電極と同時に形成
し、リンを注入して高濃度のn型多結晶シリコンとす
る。CMOSのゲート電極86となる部分以外の多結晶
シリコンを取り除き、n型ソース・ドレイン領域及びp
型ソース・ドレイン領域(不図示)をAsとBをそれぞ
れ注入することにより形成する。参照番号87、88は
ソース・ドレイン領域の電極である。
A gate oxide film 85 having a film thickness of 50 nm is formed on the channel forming region 83 of polycrystalline silicon by thermal oxidation, and polycrystalline silicon for the gate electrode 86 of the CMOS transistor is formed simultaneously with the gate electrode of the power element 71. Then, phosphorus is implanted to obtain high-concentration n-type polycrystalline silicon. The polycrystalline silicon other than the portion which becomes the gate electrode 86 of the CMOS is removed, and the n-type source / drain region and p
A type source / drain region (not shown) is formed by implanting As and B, respectively. Reference numerals 87 and 88 are electrodes in the source / drain regions.

【0087】以上により縦型MOSFETとその制御回
路が一体化したインテリジェントパワーデバイスが完成
する。 (実施例8)図10は本発明の第8の実施例に係わる制
御回路付きパワー素子の構造を模式的に表した断面図で
ある。本実施例も縦型MOSFET90が形成された半
導体基板上に、多結晶シリコンによる制御回路91a、
91bを組み込んだものである。このパワー素子のより
詳細な構成を製造工程に従い説明する。
As described above, the intelligent power device in which the vertical MOSFET and its control circuit are integrated is completed. (Embodiment 8) FIG. 10 is a sectional view schematically showing the structure of a power element with a control circuit according to an eighth embodiment of the present invention. Also in this embodiment, a control circuit 91a made of polycrystalline silicon is provided on the semiconductor substrate on which the vertical MOSFET 90 is formed.
91b is incorporated. A more detailed configuration of this power element will be described according to the manufacturing process.

【0088】まず単結晶シリコンからなるn型基板92
の表面を1μm程度酸化する。次に縦型MOSFET部
のゲート電極を形成するために、前記基板の表面に50
nm程度のゲート酸化を行い、ゲート酸化膜93を形成
する。この上に多結晶シリコン層を1μm程度堆積し、
この多結晶シリコン層をパターニングすることにより、
ゲート電極94を形成する。この後、このゲート電極9
4をマスクとして表面からp型不純物をイオン注入し、
ベース領域(ウェル)95を形成する。続いてn型不純
物をイオン注入してエミッタ領域96を形成する。参照
番号98はpベースのコンタクト領域である。
First, an n-type substrate 92 made of single crystal silicon
Surface is oxidized to about 1 μm. Next, in order to form a gate electrode of the vertical MOSFET part, 50 is formed on the surface of the substrate.
Gate oxidation is performed to a thickness of about nm to form a gate oxide film 93. A polycrystalline silicon layer is deposited on this by about 1 μm,
By patterning this polycrystalline silicon layer,
The gate electrode 94 is formed. After this, this gate electrode 9
P-type impurities are ion-implanted from the surface using 4 as a mask,
A base region (well) 95 is formed. Then, an n-type impurity is ion-implanted to form an emitter region 96. Reference numeral 98 is a p-base contact region.

【0089】一方、基板92の裏面からはn型不純物を
拡散して、n型バッファ層99、n+ 型ドレイン層10
0を形成し、縦型MOSFET部を完成する。参照番号
101は、ドレイン電極である。このときn+ 型ドレイ
ンに代えてp+ 型ドレイン層を拡散させた場合には縦型
IGBTが形成される。
On the other hand, n-type impurities are diffused from the back surface of the substrate 92, and the n-type buffer layer 99 and the n + -type drain layer 10 are formed.
0 is formed to complete the vertical MOSFET section. Reference numeral 101 is a drain electrode. At this time, when the p + type drain layer is diffused instead of the n + type drain, a vertical IGBT is formed.

【0090】次に薄膜トランジスタ91a、91bの形
成工程に進む。まず厚さ500nm程度の酸化膜104
をCVD法にて基板全面に堆積する。この酸化膜104
上に、薄膜トランジスタを形成するために厚さ150n
m以下、好ましくは100nm以下、さらに好ましくは
50nm程度の非結晶シリコン層を堆積する。この非結
晶シリコン層を加熱することで多結晶化し、多結晶シリ
コン層を形成する。このとき600℃ないし800℃の
温度で10ないし20時間アニールを行い、さらに11
00℃以上の温度でアニールすると結晶粒径を大きくす
ることができ、トランジスタの特性が向上する。この多
結晶シリコン層にp型およびn型の不純物を1012cm
-2程度の低ドーズ量でイオン注入し、トランジスタの各
領域を形成するp型およびn型活性層111ないし11
7を作成する。
Next, the step of forming the thin film transistors 91a and 91b is performed. First, the oxide film 104 having a thickness of about 500 nm
Is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method. This oxide film 104
150 n thick to form a thin film transistor
An amorphous silicon layer having a thickness of m or less, preferably 100 nm or less, more preferably about 50 nm is deposited. The amorphous silicon layer is heated to be polycrystallized to form a polycrystalline silicon layer. At this time, annealing is performed at a temperature of 600 ° C. to 800 ° C. for 10 to 20 hours.
By annealing at a temperature of 00 ° C. or higher, the crystal grain size can be increased, and the transistor characteristics are improved. This polycrystalline silicon layer is doped with p-type and n-type impurities by 10 12 cm.
P-type and n-type active layers 111 to 11 which form respective regions of a transistor by ion implantation with a low dose amount of about −2
Create 7.

【0091】さらにMOSトランジスタ91bを形成す
るために第2のゲート酸化を行い、第2のゲート酸化膜
105を形成する。この酸化膜105上にゲート電極1
06となる多結晶シリコン層を堆積する。この多結晶シ
リコン層をパターニングしてゲート電極106を形成し
た後、このゲート電極106をマスクとしてn型および
p型不純物を1015cm-2程度の高ドーズ量でイオン注
入する。これによりnチャンネル型(91b)およびp
チャンネル型(不図示)MOSトランジスタのソース・
ドレイン領域を形成する。
Further, second gate oxidation is performed to form a MOS transistor 91b, and a second gate oxide film 105 is formed. The gate electrode 1 is formed on the oxide film 105.
A polycrystalline silicon layer to be 06 is deposited. After patterning this polycrystalline silicon layer to form the gate electrode 106, n-type and p-type impurities are ion-implanted at a high dose of about 10 15 cm -2 using the gate electrode 106 as a mask. As a result, n-channel type (91b) and p
Source of channel type (not shown) MOS transistor
Forming a drain region;

【0092】一方、他の領域(91a)にもn型および
p型不純物をイオン注入して横型NPNおよびPNP
(不図示)トランジスタのエミッタおよびコレクタ領域
を作成する。再び基板全面に酸化膜118を堆積した後
コンタクト・ホールを開口し、電極121ないし126
を形成する。これらのMOSトランジスタおよびバイポ
ーラ・トランジスタを組み合わせることによりロジック
およびアナログ回路が形成できる。 (実施例9)図11は第9の実施例に係わる制御回路を
含むパワー半導体素子の模式的な断面図を示す。本実施
例は第8の実施例と基本的に同じなので、同一箇所には
同一番号を付して詳細な説明は省略する。
On the other hand, the lateral NPN and PNP are formed by ion-implanting n-type and p-type impurities into the other region (91a).
(Not shown) Create transistor emitter and collector regions. After depositing the oxide film 118 on the entire surface of the substrate again, the contact holes are opened and the electrodes 121 to 126 are formed.
To form. Logic and analog circuits can be formed by combining these MOS transistors and bipolar transistors. (Embodiment 9) FIG. 11 is a schematic sectional view of a power semiconductor device including a control circuit according to a ninth embodiment. Since this embodiment is basically the same as the eighth embodiment, the same parts are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

【0093】本実施例が第8の実施例と異なる点は、縦
型パワー素子90のゲート電極94として堆積した多結
晶シリコンをMOSTFT91b’のバック・ゲート1
25として用いることにある。これによりMOSTFT
91b’のゲートとなる多結晶シリコン層を別に堆積す
る必要がなくなるためプロセスが簡略化できる。 (実施例10)図12は第10の実施例に係わる制御回
路を有するパワー半導体素子の模式的な断面図を示す。
本実施例も第8の実施例と基本的に同じであり、制御回
路部分の構成が異なる。第8の実施例と同一部分には同
一符号を付して、詳細な説明は省略する。
The present embodiment differs from the eighth embodiment in that the polycrystalline silicon deposited as the gate electrode 94 of the vertical power device 90 is made of the back gate 1 of the MOSTFT 91b '.
It is used as 25. This allows MOSTFT
The process can be simplified because it is not necessary to separately deposit a polycrystalline silicon layer to be the gate of 91b '. (Embodiment 10) FIG. 12 is a schematic sectional view of a power semiconductor device having a control circuit according to the tenth embodiment.
This embodiment is basically the same as the eighth embodiment, but the configuration of the control circuit portion is different. The same parts as those in the eighth embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0094】本実施例の制御回路は、第1の実施例と同
様な縦型のバイポーラトランジスタ91cと、第4の実
施例と同様な高耐圧MOSFET92dを含んでいる。
すなわち縦型バイポーラトランジスタ91cは、多結晶
シリコンよりなるコレクタ131、ベース132、エミ
ッタ133が多層に積層されて構成されている。MOS
TFTは、多結晶シリコンよりなるソース領域134、
チャネル形成領域135、高耐圧付与領域136、ドレ
イン領域137が平面的に形成されて構成されている。
The control circuit of this embodiment includes a vertical bipolar transistor 91c similar to that of the first embodiment and a high breakdown voltage MOSFET 92d similar to that of the fourth embodiment.
That is, the vertical bipolar transistor 91c is configured by stacking a collector 131, a base 132, and an emitter 133 made of polycrystalline silicon in multiple layers. MOS
The TFT is a source region 134 made of polycrystalline silicon,
The channel forming region 135, the high breakdown voltage imparting region 136, and the drain region 137 are formed in a plane.

【0095】本実施例が第8の実施例と異なる点は、多
層の多結晶シリコンからなる縦型バイポーラ・トランジ
スタ91cのエミッタ層131の堆積と同時に、MOS
TFT91dの活性層134ないし137を作成し、コ
レクタ層133の堆積と同時にMOSTFT91dのゲ
ート電極94となる多結晶シリコン層を堆積することで
ある。91cは、縦型バイポーラ・トランジスタである
ためベース層の厚さを薄くすることでバイポーラ・トラ
ンジスタの特性を改善でき、またMOSTFT91dの
ゲート電極94となる多結晶シリコン層の堆積を別に行
う必要がないためプロセスが簡略化できる。
This embodiment is different from the eighth embodiment in that at the same time as the deposition of the emitter layer 131 of the vertical bipolar transistor 91c made of multilayer polycrystalline silicon, the MOS is formed.
The active layers 134 to 137 of the TFT 91d are formed, and at the same time as the deposition of the collector layer 133, a polycrystalline silicon layer to be the gate electrode 94 of the MOSTFT 91d is deposited. Since 91c is a vertical bipolar transistor, the characteristics of the bipolar transistor can be improved by reducing the thickness of the base layer, and it is not necessary to separately deposit a polycrystalline silicon layer to be the gate electrode 94 of the MOSTFT 91d. Therefore, the process can be simplified.

【0096】以上縦型パワー半導体素子に多結晶シリコ
ンによる制御回路を組み込む例を5例説明したが、本発
明は上記実施例に限られるものではなく、これらの例を
組み合わせて使用することが可能である。
Although five examples of incorporating the control circuit made of polycrystalline silicon into the vertical power semiconductor element have been described above, the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and these examples can be used in combination. Is.

【0097】[0097]

【発明の効果】本発明では高価な分離技術を使用せず、
安価な多結晶シリコンにより制御回路を形成しているの
で、安価なスマートパワーデバイスを提供することが可
能になる。加えて多結晶シリコンによる制御回路が高性
能化されているので、このパワーデバイスは高精度のア
ナログ制御が可能である。
The present invention does not use expensive separation technology,
Since the control circuit is formed of inexpensive polycrystalline silicon, it becomes possible to provide an inexpensive smart power device. In addition, since the control circuit made of polycrystalline silicon has been improved in performance, this power device is capable of highly accurate analog control.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図。
FIG. 2 is a sectional view of a bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例に係るBiCMOSトラ
ンジスタの断面図。
FIG. 3 is a sectional view of a BiCMOS transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の多結晶半導体層を一部単結晶化する変
形例を説明するため半導体装置の断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view of a semiconductor device for explaining a modification example in which the polycrystalline semiconductor layer of the present invention is partially monocrystallized.

【図5】本発明の第4の実施例に係わる横型バイポーラ
トランジスタの模式的な平面図。
FIG. 5 is a schematic plan view of a lateral bipolar transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】図5のA−A線に沿った断面図。6 is a sectional view taken along the line AA of FIG.

【図7】本発明の第5の実施例に係わる高耐圧MOSト
ランジスタの断面図。
FIG. 7 is a sectional view of a high voltage MOS transistor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第6の実施例に係わる制御回路を有す
るパワーデバイスの断面図。
FIG. 8 is a sectional view of a power device having a control circuit according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第7の実施例に係わる制御回路を有す
るパワーデバイスの断面図。
FIG. 9 is a sectional view of a power device having a control circuit according to a seventh embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第8の実施例に係わる制御回路を有
するパワーデバイスの断面図ある。
FIG. 10 is a sectional view of a power device having a control circuit according to an eighth embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第9の実施例に係わる制御回路を有
するパワーデバイスの断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of a power device having a control circuit according to a ninth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第10の実施例に係わる制御回路を
有するパワーデバイスの断面図である。
FIG. 12 is a sectional view of a power device having a control circuit according to a tenth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…シリコン酸化層 3…n型多結晶シリコン層(n型コレクタ領域) 4…素子分離絶縁膜 5…シリコン酸化層 6…p型多結晶シリコンゲルマ層(p型ベース領域) 7…シリコン酸化膜 8…n型多結晶シリコン層(n型エミッタ領域) 9…層間絶縁膜 10…ベース電極 11…エミッタ電極 12…コレクタ電極 21…シリコン基板 22…シリコン酸化層 23…素子分離絶縁膜 24…コレクタ領域 24a…n- 型コレクタ領域 24b…n型コレクタ領域 25…ゲート酸化膜 26…ゲート電極 27Sn…n型ソース領域 27Dn…n型ドレイン領域 27Sp…p型ソース領域 27Dp…p型ドレイン領域 28n …n型チャネル領域 28p …p型チャネル領域 30…シリコン酸化層 31…p型多結晶シリコンゲルマ層 32…シリコン酸化膜 33…n型多結晶シリコン層 34…層間絶縁膜 35…ベース電極 36…エミッタ電極 37…コレクタ電極 38S …ソース電極 38D …ドレイン電極 39S …ソース電極 39D …ドレイン電極 41…単結晶シリコン基板 42…絶縁層 43…単結晶シリコン層DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... Silicon oxide layer 3 ... N-type polycrystalline silicon layer (n-type collector region) 4 ... Element isolation insulating film 5 ... Silicon oxide layer 6 ... P-type polycrystalline silicon germanium layer (p-type base region) 7 Silicon oxide film 8 N-type polycrystalline silicon layer (n-type emitter region) 9 Interlayer insulating film 10 Base electrode 11 Emitter electrode 12 Collector electrode 21 Silicon substrate 22 Silicon oxide layer 23 Element isolation insulating film 24 ... Collector region 24a ... N - type collector region 24b ... N type collector region 25 ... Gate oxide film 26 ... Gate electrode 27Sn ... N type source region 27Dn ... N type drain region 27Sp ... P type source region 27Dp ... P type drain region 28n ... n-type channel region 28p ... p-type channel region 30 ... silicon oxide layer 31 ... p-type polycrystalline silicon germanium layer 32 ... sili Oxide film 33 ... n-type polycrystalline silicon layer 34 ... interlayer insulating film 35 ... base electrode 36 ... emitter electrode 37 ... collector electrode 38S ... source electrode 38D ... drain electrode 39S ... source electrode 39D ... drain electrode 41 ... single crystal silicon substrate 42 ... Insulating layer 43 ... Single crystal silicon layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/06 29/165 H01L 29/165 (72)発明者 川久 慶人 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝研究開発センター内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication location H01L 27/06 29/165 H01L 29/165 (72) Inventor Keito Kawahisa Yukio Kawasaki, Kanagawa Prefecture Komukai-Toshiba-cho 1-ku, Toshiba Research & Development Center

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主面を有するベースプレートと、 前記主面上に選択的かつ絶縁的に形成された第1導電型
の第1の多結晶半導体層と、 前記第1の多結晶半導体層上に選択的に形成された第2
導電型の第2の多結晶半導体層と、 前記第2の多結晶半導体層上に選択的に形成された第1
導電型の第3の多結晶半導体層と、を備え、トランジス
タを構成していることを特徴とする半導体装置。
1. A base plate having a main surface, a first-conductivity-type first polycrystalline semiconductor layer selectively and insulatively formed on the main surface, and a first polycrystalline semiconductor layer on the first polycrystalline semiconductor layer. Second selectively formed
A conductive type second polycrystalline semiconductor layer, and a first selectively formed on the second polycrystalline semiconductor layer
A conductive type third polycrystalline semiconductor layer, and forms a transistor.
【請求項2】 前記第1の多結晶半導体層がコレクタ領
域であり、前記第2の多結晶半導体層がベース領域であ
り、前記第3の多結晶半導体層がエミッタ領域であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
2. The first polycrystalline semiconductor layer is a collector region, the second polycrystalline semiconductor layer is a base region, and the third polycrystalline semiconductor layer is an emitter region. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記第1の多結晶半導体層がエミッタ領
域であり、前記第2の多結晶半導体層がベース領域であ
り、前記第3の多結晶半導体層がコレクタ領域であるこ
とを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
3. The first polycrystalline semiconductor layer is an emitter region, the second polycrystalline semiconductor layer is a base region, and the third polycrystalline semiconductor layer is a collector region. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記ベース領域の多結晶半導体層のエネ
ルギーバンドギャップは、前記エミッタ領域のそれより
も小さいことを特徴とする請求項2または請求項3に記
載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein an energy band gap of the polycrystalline semiconductor layer in the base region is smaller than that in the emitter region.
【請求項5】 前記第1および第3の多結晶半導体層が
堆積されたシリコンからなり、前記第2の半導体層が堆
積されたシリコンゲルマニウムからなることを特徴とす
る請求項1に記載の半導体装置。
5. The semiconductor according to claim 1, wherein the first and third polycrystalline semiconductor layers are made of deposited silicon, and the second semiconductor layer is made of deposited silicon germanium. apparatus.
【請求項6】 前記第1の半導体領域が形成された前記
主面上の領域とは別の前記主面上の領域に、絶縁的に形
成された第4の多結晶半導体層と、 前記第4の多結晶半導体層内に選択的に形成されたソー
ス領域と、 前記第4の多結晶半導体層内に、前記ソース領域と同一
面で互いの端部を対向させて形成されたドレイン領域
と、 前記ソース領域と前記ドレイン領域とにより挟まれたチ
ャネル形成領域と、 前記チャネル形成領域の表面に絶縁的に形成された第5
の多結晶半導体層からなるゲート電極と、 をさらに具備することを特徴とする請求項1に記載の半
導体装置。
6. A fourth polycrystalline semiconductor layer formed insulatively in a region on the main surface different from a region on the main surface on which the first semiconductor region is formed, A source region selectively formed in the fourth polycrystalline semiconductor layer, and a drain region formed in the fourth polycrystalline semiconductor layer on the same surface as the source region with their ends facing each other. A channel forming region sandwiched between the source region and the drain region, and a fifth insulating region formed on the surface of the channel forming region.
2. The semiconductor device according to claim 1, further comprising: a gate electrode formed of the polycrystalline semiconductor layer according to claim 1.
【請求項7】 主面を有するベースプレートと、 前記主面に絶縁的に形成された厚さが150nm以下5
nm以上の多結晶シリコン層と、 前記多結晶シリコン層に、端部が互いに対向するように
横方向に配設された第1導電型の第1および第2の領域
と、 前記第1および第2の領域の間に介在し、前記第1およ
び第2の領域に接続されて形成された第2導電型の第3
の領域と、 を具備し、トランジスタを構成することを特徴とする半
導体装置。
7. A base plate having a main surface, and a thickness of 150 nm or less formed on the main surface insulatively.
a polycrystalline silicon layer having a thickness of nm or more, first and second regions of the first conductivity type which are laterally arranged in the polycrystalline silicon layer so that ends thereof face each other, and the first and the second regions. A second conductivity type third formed between the two regions and connected to the first and second regions.
A semiconductor device comprising: a region, and forming a transistor.
【請求項8】 多結晶シリコンよりなるベースプレート
と、 前記ベースプレートの主面に選択的かつ絶縁的に形成さ
れた厚さが150nm以下の第1の多結晶シリコン層
と、 前記第1の多結晶シリコン層上に、選択的にかつ絶縁的
に形成された第2の多結晶シリコン層からなるゲート電
極と、 前記ゲート電極の一方の側面において前記第1の多結晶
シリコン層に形成された所定の導電型の第1の拡散層
と、 前記ゲート電極の前記側面と反対側の側面において前記
第1の多結晶シリコン層に形成され、前記第1の拡散層
よりも抵抗値が高く、第1の拡散層と同一導電型の第2
の拡散層と、 を具備するすることを特徴とする半導体装置。
8. A base plate made of polycrystalline silicon, a first polycrystalline silicon layer having a thickness of 150 nm or less formed selectively and insulatively on a main surface of the base plate, and the first polycrystalline silicon. A gate electrode formed of a second polycrystalline silicon layer selectively and insulatingly formed on the layer, and a predetermined conductivity formed on the first polycrystalline silicon layer on one side surface of the gate electrode. Type first diffusion layer, and a first diffusion layer formed on the first polycrystalline silicon layer on a side surface of the gate electrode opposite to the side surface, and having a resistance value higher than that of the first diffusion layer. Second layer of the same conductivity type as the layer
2. A semiconductor device, comprising:
【請求項9】 単結晶からなる第1導電型の第1の半導
体層と、 前記第1の半導体層の表面に選択的に形成された第2導
電型のウェルと、 前記第2導電型のウェルの表面に選択的に形成された第
1導電型の第2の半導体層と、 前記第1の半導体層と前記ウェルと前記第2の半導体層
とに部分的にかつ絶縁的に対向するように形成された第
1の多結晶半導体層と、 前記第1の多結晶半導体層が形成された前記第1の半導
体層の表面領域とは異なる領域に、前記第1の多結晶半
導体層とは異なる厚さで形成された第2の多結晶半導体
層とを有し、 前記第2の多結晶半導体層は複数の電気的に異なる区域
に区分され、前記複数の区域は少なくとも1つのトラン
ジスタの構成要素であることを特徴とする半導体装置。
9. A first-conductivity-type first semiconductor layer made of a single crystal, a second-conductivity-type well selectively formed on a surface of the first semiconductor layer, and a second-conductivity-type well. A second semiconductor layer of the first conductivity type selectively formed on the surface of the well, and so as to partially and insulatingly oppose the first semiconductor layer, the well, and the second semiconductor layer. The first polycrystalline semiconductor layer formed in the first polycrystalline semiconductor layer and the first polycrystalline semiconductor layer in a region different from the surface region of the first semiconductor layer in which the first polycrystalline semiconductor layer is formed. A second polycrystalline semiconductor layer formed to have a different thickness, the second polycrystalline semiconductor layer is divided into a plurality of electrically different sections, and the plurality of sections are configured of at least one transistor. A semiconductor device characterized by being an element.
【請求項10】 前記第2の多結晶半導体層の膜厚が1
50nm以下5nm以上であることを特徴とする請求項
9に記載の半導体装置。
10. The film thickness of the second polycrystalline semiconductor layer is 1
The semiconductor device according to claim 9, wherein the thickness is 50 nm or less and 5 nm or more.
【請求項11】 前記複数の区域は、エミッタ領域と、
これに隣接するベース領域と、これに隣接するコレクタ
領域にそれぞれ対応する区域を含み、少なくとも1つの
バイポーラトランジスタを構成することを特徴とする請
求項9に記載の半導体装置。
11. The plurality of areas comprises an emitter region and
10. The semiconductor device according to claim 9, comprising at least one bipolar transistor including a region corresponding to a base region adjacent to the base region and a region corresponding to the collector region adjacent to the base region.
【請求項12】 前記複数の区域には、少なくとも1つ
のMOSトランジスタが形成され、前記複数の区域はソ
ース領域と、ドレイン領域と、これら領域の間に介在す
るチャネル形成領域にそれぞれ対応する区域を含み、前
記チャネル形成領域上には絶縁的に付属されたゲート電
極が形成されることを特徴とする請求項9に記載の半導
体装置。
12. At least one MOS transistor is formed in each of the plurality of areas, and each of the plurality of areas includes a source region, a drain region, and a region corresponding to a channel forming region interposed between these regions. 10. The semiconductor device according to claim 9, further comprising a gate electrode, which is insulated and attached to the channel formation region.
【請求項13】 表面が絶縁化されたベースプレートを
準備する工程と、 前記ベースプレートの前記表面に第1の非晶質半導体層
を堆積する工程と、 前記第1の非晶質半導体層を加熱処理して第1導電型の
第1の多結晶半導体層を形成する工程と、 前記第1の半導体層の表面を水素で終端する工程と、 前記第1の多結晶半導体層の前記表面に第2導電型の第
2の多結晶半導体層を堆積する工程と、 前記第2の半導体層の表面を水素で終端する工程と、 前記第2の多結晶半導体層の前記表面に第1導電型の第
3の非晶質半導体層を堆積する工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
13. A step of preparing a base plate whose surface is insulated, a step of depositing a first amorphous semiconductor layer on the surface of the base plate, and a heat treatment of the first amorphous semiconductor layer. Forming a first conductive type first polycrystalline semiconductor layer, terminating the surface of the first semiconductor layer with hydrogen, and forming a second conductive layer on the surface of the first polycrystalline semiconductor layer. Depositing a conductive second polycrystalline semiconductor layer, terminating the surface of the second semiconductor layer with hydrogen, and depositing a first conductive first layer on the surface of the second polycrystalline semiconductor layer. 3. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: depositing the amorphous semiconductor layer of 3.
【請求項14】 表面が絶縁化されたベースプレートを
準備する工程と、 前記ベースプレートの前記表面に第1導電型の多結晶シ
リコン層を、膜厚150nm以下5nm以上に堆積する
工程と、 前記第1導電型の多結晶シリコン層の上に、選択的にか
つ絶縁的に導電層を形成する工程と、 前記導電層の片側の前記多結晶シリコン層上に、前記導
電層をマスクとして第2導電型の不純物を選択的に拡散
し、第2導電型の第1の領域を形成する工程と、 前記第1の領域内と前記導電層の他の片側の前記多結晶
シリコン層に、前記導電層をマスクとして選択的に第1
導電型の不純物を拡散して、前記第1の領域内に含まれ
る第1導電型の第2の領域および前記導電層を挟んで前
記第1の領域に対向する第3の領域をそれぞれ形成する
工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
14. A step of preparing a base plate whose surface is insulated, a step of depositing a first conductivity type polycrystalline silicon layer on the surface of the base plate to a film thickness of 150 nm or less and 5 nm or more, A step of selectively and insulatingly forming a conductive layer on a conductive type polycrystalline silicon layer; and a second conductive type on the polycrystalline silicon layer on one side of the conductive layer using the conductive layer as a mask Selectively diffusing the impurities of to form the first region of the second conductivity type, and forming the conductive layer in the first region and on the polycrystalline silicon layer on the other side of the conductive layer. Selective first as mask
A conductivity type impurity is diffused to form a first conductivity type second region included in the first region and a third region facing the first region with the conductive layer interposed therebetween. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項15】 単結晶からなる第1導電型の第1の半
導体層の表面に第2導電型のベース層を選択的に形成す
る工程と、 前記第2導電型のベース層の表面に第1導電型の第2の
半導体層を選択的に形成する工程と、 前記第1の半導体層と前記ベース層と前記第2の半導体
層とに、少なくとも部分的にかつ絶縁的に対向するよう
に、第1の多結晶半導体層を形成する工程と、 前記第1の半導体層の表面で、前記第1の多結晶半導体
層とは異なる領域に異なる厚さで第2の多結晶半導体層
を絶縁的に形成する工程と、 前記第2の多結晶半導体層を、トランジスタを形成する
ために複数の電気的に異なる区域に区分する工程と、 を具備するすることを特徴とする半導体装置の製造方
法。
15. A step of selectively forming a second-conductivity-type base layer on the surface of the first-conductivity-type first semiconductor layer made of single crystal, and a step of forming a second-conductivity-type base layer on the surface of the second-conductivity-type base layer. Selectively forming a second semiconductor layer of one conductivity type, and at least partially and insulatively facing the first semiconductor layer, the base layer, and the second semiconductor layer. Forming a first polycrystalline semiconductor layer, and insulating the second polycrystalline semiconductor layer with a different thickness in a region different from the first polycrystalline semiconductor layer on the surface of the first semiconductor layer. And a step of dividing the second polycrystalline semiconductor layer into a plurality of electrically different areas to form a transistor, and a method of manufacturing a semiconductor device. .
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006344666A (en) * 2005-06-07 2006-12-21 Sharp Corp Semiconductor device, its manufacturing method, and display device

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