JPH08148553A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH08148553A
JPH08148553A JP28773594A JP28773594A JPH08148553A JP H08148553 A JPH08148553 A JP H08148553A JP 28773594 A JP28773594 A JP 28773594A JP 28773594 A JP28773594 A JP 28773594A JP H08148553 A JPH08148553 A JP H08148553A
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JP
Japan
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type
conductivity
buried layer
layer
concentration
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JP28773594A
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English (en)
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Takeshi Kobayashi
武 小林
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NEC Yamagata Ltd
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NEC Yamagata Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】素子分離用の溝を有する半導体装置において、
高濃度埋込層とチャネルストッパー層の接触を防止し、
高濃度埋込層と半導体基板との間の耐圧低下や容量増加
を防止する。 【構成】P型シリコン基板1にP+ 型埋込層2を形成す
る。次にN+ 型埋込層4を形成し、続いてN型エピタキ
シャル層5を形成する。その後、N型エピタキシャル層
5からP+ 型埋込層2にかけて、素子分離用の溝を形成
する。これにより、N+ 型埋込層4とチャネルストッパ
ー層として作用するP+ 型埋込層2が接触する事を防止
でき、耐圧低下や容量増加を防止する事ができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置及びその製造
方法に関し、特に素子分離用の溝を有する半導体装置及
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3(a)〜(e)は従来のこの種の半
導体装置の代表的な例である溝分離型NPNトランジス
タ及びその製造方法について説明するための工程順断面
図である。
【0003】まず、図3(a)に示すように、P型シリ
コン基板1にヒ素イオン注入と熱処理にて例えば平面形
状が長方形のN+ 型不純物注入層3を形成する。
【0004】次に、図3(b)に示すように、P型シリ
コン基板1上にN型エピタキシャル層5を形成する。こ
のとき不純物注入層3はN+ 型埋込層4となる。
【0005】次に、図3(c)に示すように、N型エピ
タキシャル層5上に酸化シリコン膜6を形成し、更にフ
ォトリソグラフィー技術を用いて、酸化シリコン膜6を
エッチングすることにより、N+ 型埋込層4の周辺部上
方に枠状の開口7を設ける。次に酸化シリコン膜6をマ
スクにN型エピタキシャル層5及びP型シリコン基板を
エッチングし、底面がN+ 型埋込層4より深くにある素
子分離用の溝8を形成する。更に酸化シリコン膜6をマ
スクにボロンイオンを注入し、熱処理を行う事でP+
チャネルストッパー層18を形成する。
【0006】次に、図3(d)に示すように、素子分離
用の溝8の表面(側面及び底面)に酸化シリコン膜9を
形成し、更にその内部にポリシリコン10を埋込む。こ
うして、表面長方形状の素子形成領域が区画される。
【0007】次に、図3(e)に示すように、前述の素
子形成領域のN型エピタキシャル層5上に酸化シリコン
膜11を形成した後、リンイオン注入とその後の熱処理
でN型コレクタ引出領域12を形成し、次に、ボロンイ
オン注入とその後の熱処理でP型ベース領域13を形成
し、更にヒ素イオン注入とその後の熱処理によりN型エ
ミッタ領域14を形成する。次に、N型コレクタ引出領
域12とP型ベース領域13、及びN型エミッタ領域1
4の上の酸化シリコン膜11をフォトリソグラフィー技
術にてエッチングし、コンタクト孔を開口し、その後エ
ミッタ電極15、ベース領域16、コレクタ電極17を
形成する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来の溝分離型ト
ランジスタ及びその製造方法の場合、N+ 型埋込層4と
+ 型チャネルストッパー層18が、図示したように、
接触する可能性が高く、その結果N+ 型埋込層4とP型
シリコン基板1との耐圧(コレクタ−サブストレート間
耐圧)が低下し、所望の特性が得られず、N+ 型埋込層
4とP型シリコン基板1との間の接合容量(コレクタ寄
生容量)が増加し、回路遅延時間が増加するという問題
が発生する。
【0009】もちろん、このような問題は、N+ 型埋込
層4と素子分離用の溝8とが接触しないように素子形成
領域を広くとれば回避できるが集積度の向上の妨げとな
る。あるいは、P+ 型チャネルストッパー層18を素子
分離用の溝8の底面のみに設けてもよいが、溝8の幅が
狭いと事実上不可能である。
【0010】本発明の目的は集積度の向上を妨げること
なく耐圧の低下や接合容量の増加を回避できる素子分離
構造を有する半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
第1導電型半導体基板の表面に堆積されたエピタキシャ
ル層と、前記エピタキシャル層の表面から前記第1導電
型半導体基板内にかけて設けられ、素子形成領域を区画
する素子分離用の溝と、前記素子形成領域で前記第1導
電型半導体基板とエピタキシャル層との界面およびその
近傍に設けられた高濃度第2導電型埋込層と、前記素子
分離用の溝の少なくとも底面と接触し前記高濃度第2導
電型埋込層と離間しかつこれと平行に設けられた高濃度
第1導電型埋込層とを有し、前記高濃度第1導電型埋込
層が前記素子分離用の溝との界面に反転層ができるのを
防止しているというものである。
【0012】例えば第1導電型および第2導電型をそれ
ぞれP型およびN型とし、半導体基板およびエピタキシ
ャル層をいずれもシリコンとし、素子分離用の溝を酸化
シリコン膜で覆うことができる。更に、この場合におい
て、エピタキシャル層をN型とし、N+ 型埋込層をNP
Nトランジスタのコレクタ領域の一部とすることもでき
る。
【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
第1導電型半導体基板にイオン注入を利用して高濃度第
1導電型埋込層を形成する工程と、前記高濃度第1導電
型埋込層上の前記第1導電型半導体基板の表面部に選択
的に高濃度第2導電型不純物を導入した後エピタキシャ
ル層を形成して高濃度第2導電型埋込層を形成する工程
と、前記エピタキシャル層の表面から前記高濃度第1導
電型埋込層に達し、その表面が絶縁膜で被覆された素子
分離用の溝を形成することによって前記高濃度第1導電
型埋込層を有する素子形成領域を区画する工程と、前記
素子形成領域に半導体素子を設ける工程とを有するとい
うものである。
【0014】例えば、第1導電型および第2導電型をそ
れぞれP型およびN型とし、半導体基板およびエピタキ
シャル層をいずれもシリコンとし、絶縁膜を酸化シリコ
ン膜とすることができる。更に、この場合において、エ
ピタキシャル層をN型とし、半導体素子を縦型NPNト
ランジスタとし、N+ 型埋込層が前記縦型NPNトラン
ジスタのコレクタ領域の一部とすることができる。
【0015】
【作用】高濃度第1導電型埋込層を形成してから高濃度
第2導電型埋込層および素子分離用の溝を形成するので
これら2種類の埋込層を確実に分離でき、高濃度第1導
電型埋込層の濃度を十分高くしてチャネルストッパーと
して十分に機能させることが可能となる。
【0016】素子分離用の溝はその底が高濃度第1導電
型埋込層に達する深さを有していればよいので、素子形
成領域の占有面積がこの高濃度第1導電型埋込層の存在
によって影響されることはない。また、素子分離用の溝
と高濃度第1導電型埋込層とを離しておく必要もない。
【0017】
【実施例】図1(a)〜(e)は本発明の一実施例の溝
分離型NPNトランジスタおよびその製造方法について
説明するための工程順断面図を示している。まず、図1
(a)に示すように、P型シリコン基板1の全面にボロ
ンをドーズ量5×1014cm-2、加速電圧5MeV程度
の条件でイオン注入し、続けて1000℃、30分程度
でアニールを行いP+ 型埋込層2を形成する。
【0018】次に、図1(b)に示すように、従来例と
同様にヒ素イオン注入と熱処理により例えば平面形状か
長方形のN+ 型不純物注入層3を形成し、図1(c)に
示すように、N型エピタキシャル層5を形成する。不純
物注入層3はN+ 型埋込層4となる。
【0019】次に、CVD法により、図1(d)に示す
ように、酸化シリコン膜6を厚さ500nm程度で堆積
する。続けて、フォトリソグラフィー技術を利用して、
+型埋込層4の周辺周辺部上方に枠状の開口7を設け
る。次に、この開口7のある酸化シリコン膜6をマスク
にN型エピタキシャル層5及びP型シリコン基板1をエ
ッチングし、P+ 型埋込層2に達する素子分離用の溝8
を形成する。
【0020】次に熱処理により図1(e)に示すよう
に、素子分離用の溝8の内壁に表面(側面および底面)
に酸化シリコン膜9を厚さ170nm程度に形成し、更
にその内部にポリシリコン10を形成する。
【0021】次に、熱処理により図1(f)に示すよう
に、N型エピタキシャル層5の上に酸化シリコン膜11
を厚さ70nm程度形成し、それを介してリンをドーズ
量5×1015cm-2、加速電圧70keV程度でイオン
注入し、続けて1000℃、45分程度のアニールによ
り、N+ 型コレクタ引出領域12を形成する。次にボロ
ンをドーズ量7.5×1013cm-2、加速電圧30ke
V程度でイオン注入し、続けて900℃、3分程度のア
ニールにより、P型ベース領域13を形成する。次にヒ
素をドーズ量1×1016cm、加速電圧50keV程度
でイオン注入し、続いて900℃、20分程度のアニー
ルによりN型エミッタ領域14を形成する。次にN型エ
ミッタ領域14とP型ベース領域13とN型コレクタ引
出領域12の上のシリコン酸化膜11をフォトリソグラ
フィー法によりエッチングし、コンタクト孔を開口す
る。その後、エミッタ電極14、ベース電極16、コレ
クタ電極17を形成する。
【0022】P+ 型埋込層2を全面に設ける例について
説明したが、これは素子形成領域とその近傍に設ければ
足りる。しかし、そためにはフォトレジスト膜などでイ
オン注入のマスクを設けなければならないので工程数が
増加し、好ましくない。
【0023】P+ 型埋込層2とN+ 型埋込層4とが接触
しないようにある程度離間させるよう条件設定すること
は容易であるので、耐圧の低下を回避できる。また、N
+ 型埋込層4からP型シリコン基板1へ拡がる空乏層
(バイアス0のとき)の幅以上に離間させておけば、接
合容量の増加も回避できる。また、素子形成領域の寸法
は、P+ 型埋込層2の有無に殆んど無関係に設定できる
ので、集積度を損なうことはない。
【0024】半導体素子として縦型NPNトランジスタ
を素子形成領域に設ける例について説明したが、これに
限らず種々のものを設けることが可能である。例えば、
横型PNPトランジスタやnMOSトランジスタを形成
しうることは詳細説明を待つまでもなく明らかであろ
う。また、素子形成領域のN型エピタキシャル層5にP
ウェルを設ければpMOSトランジスタを形成し得る。
【0025】図2は本発明の一実施例の変形を説明する
ための縦型PNPトランジスタの断面図である。
【0026】4PはP+ 型埋込層でN+ 型埋込層4上に
設けられている。12PはP+ 型コレクタ引出領域、1
4PはP型エミッタ領域、15Pはエミッタ電極、16
Pはベース電極、17Pはコレクタ電極である。P+
埋込層4Pは、N+ 型不純物注入層3を形成するための
ヒ素イオン注入に拡散係数の小さなSbなどを打込んで
おくことによって形成できる。その他は一実施例に準ず
るので改めて説明しない。
【0027】従来技術によるとP+ 型チャネルストッパ
ー層がP+ 型埋込層4Pと接触してトランジスタ特性が
著しく悪くなる恐れがあったが、この一実施例の変形で
はそのような可能性は殆んどない。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように本発明はチャネルス
トッパーとして作用する高濃度第1導電型埋込層を形成
した後に素子分離用の溝を形成する事により、高濃度第
2導電型埋込層と高濃度第1導電型埋込層が接触する事
がなくなり、その結果高濃度第2導電型埋込層と第1導
電型半導体基板との耐圧低下や容量増加を防止する事が
できる。
【0029】また高濃度第1導電型埋込層の有無とは関
わりなく素子形成領域の占有面積を定めることができ、
又、高濃度第2導電型埋込層と素子分離用の溝とを離し
て形成する必要がないので集積度の向上が妨げられるこ
とはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例について説明するための
(a)〜(f)に分図して示す工程順断面図である。
【図2】一実施例の変形について説明するための断面図
である。
【図3】従来例について説明するための(a)〜(e)
に分図して示す工程順断面図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 P+ 型埋込層 3 N+ 型不純物注入層 4 N+ 型埋込層 4P P+ 型埋込層 6 酸化シリコン膜 7 開口 8 素子分離用の溝 9 酸化シリコン膜 10 ポリシリコン 11 酸化シリコン膜 12 N+ 型コレクタ引出領域 12P P+ 型コレクタ引出領域 13 P型ベース領域 14 N型エミッタ領域 14P P型エミッタ領域 15,15P エミッタ電極 16,16P ベース電極 17,17P コレクタ電極

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型半導体基板の表面に堆積され
    たエピタキシャル層と、前記エピタキシャル層の表面か
    ら前記第1導電型半導体基板内にかけて設けられ、素子
    形成領域を区画する素子分離用の溝と、前記素子形成領
    域で前記第1導電型半導体基板とエピタキシャル層との
    界面およびその近傍に設けられた高濃度第2導電型埋込
    層と、前記素子分離用の溝の少なくとも底面と接触し前
    記高濃度第2導電型埋込層と離間しかつこれと平行に設
    けられた高濃度第1導電型埋込層とを有し、前記高濃度
    第1導電型埋込層が前記素子分離用の溝との界面に反転
    層ができるのを防止していることを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 第1導電型および第2導電型がそれぞれ
    P型およびN型であり、半導体基板およびエピタキシャ
    ル層がいずれもシリコンでなり、素子分離用の溝が酸化
    シリコン膜で覆われている請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 N+ 型埋込層がNPNトランジスタのコ
    レクタ領域の一部である請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 第1導電型半導体基板にイオン注入を利
    用して高濃度第1導電型埋込層を形成する工程と、前記
    高濃度第1導電型埋込層上の前記第1導電型半導体基板
    の表面部に選択的に高濃度第2導電型不純物を導入した
    後エピタキシャル層を形成して高濃度第2導電型埋込層
    を形成する工程と、前記エピタキシャル層の表面から前
    記高濃度第1導電型埋込層に達し、その表面が絶縁膜で
    被覆された素子分離用の溝を形成することによって前記
    高濃度第1導電型埋込層を有する素子形成領域を区画す
    る工程と、前記素子形成領域に半導体素子を設ける工程
    とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 第1導電型および第2導電型がそれぞれ
    P型およびN型であり、半導体基板およびエピタキシャ
    ル層がいずれもシリコンでなり、絶縁膜が酸化シリコン
    膜である請求項4記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 エピタキシャル層がN型であり、半導体
    素子がNPNトランジスタであり、N+ 型埋込層が前記
    NPNトランジスタのコレクタ領域の一部である請求項
    5記載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6927452B2 (en) 2002-03-05 2005-08-09 Samsung Electronics, Co., Ltd. Semiconductor device having dual isolation structure and method of fabricating the same

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JPS6395665A (ja) * 1986-10-13 1988-04-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置およびその製造方法

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Effective date: 19970819