JPH08236536A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPH08236536A
JPH08236536A JP4070295A JP4070295A JPH08236536A JP H08236536 A JPH08236536 A JP H08236536A JP 4070295 A JP4070295 A JP 4070295A JP 4070295 A JP4070295 A JP 4070295A JP H08236536 A JPH08236536 A JP H08236536A
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JP
Japan
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semiconductor
layer
conductivity type
region
semiconductor layer
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Application number
JP4070295A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Inou
納 和 美 井
Yasuhiro Katsumata
又 康 弘 勝
Hiroomi Nakajima
島 博 臣 中
Toshihiko Iinuma
沼 俊 彦 飯
Chihiro Yoshino
野 千 博 吉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of JPH08236536A publication Critical patent/JPH08236536A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To obtain a high-performance semiconductor device, which is high in current amplification factor and the like, by a method wherein lead-out layers, which are used as base lead-out parts, are respectively formed on semiconductor regions, which are used as base regions, and the like. CONSTITUTION: A semiconductor device is provided with first conductivity type first semiconductor regions 3, which are surrounded with first and second insulating parts 4, and first conductivity type second semiconductor regions 19 on the regions of parts of the regions 3, and the device is further provided with a second conductivity type third semiconductor region 5a covering the insulating part 4 in the same layer as that of the regions 19 and a second conductivity type fourth semiconductor region 5 covering the insulating part 4 in the same layer as that of the regions 19, further it is provided with first conductivity type first lead-out layers 18 on the regions 19 and a second conductivity type second lead-out layer 9a, which is formed on the region 5a and is insulated from the layers 18 by insulators 7 and 15, and moreover, is provided with a second conductivity type third lead-out layer 9, which is formed on the region 5 and is insulated from the layers 18 by the insulators 7 and 15.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関するもので、特に横型バイポーラトランジス
タの構造およびその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a manufacturing method thereof, and more particularly to a structure of a lateral bipolar transistor and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】近
年、システムLSIの高速化は目覚ましいものがある。
大型計算機に代表されるディジタルシステムばかりでな
く、移動無線等のアナログLSIの高速化の要求も強
い。一般にアナログLSIを構成する半導体素子として
はその良好な線形性、量産性からシリコンバイポーラト
ランジスタが用いられている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been a remarkable increase in the speed of system LSIs.
There is a strong demand for not only digital systems represented by large-scale computers but also analog LSIs such as mobile radios that operate at high speed. Generally, silicon bipolar transistors are used as semiconductor elements constituting analog LSIs because of their excellent linearity and mass productivity.

【0003】ところでアナログLSIを設計する際に
は、性能が良好なnpnトランジスタのみで構成すると
非常に素子数が増大してしまう。これを避けるために通
常、縦型のnpnトランジスタと横型のpnpトランジ
スタを共存させて製作する。これは横型のpnpトラン
ジスタの製造に縦型のnpnトランジスタの製造プロセ
スを転用することができるからである。
By the way, when designing an analog LSI, if only npn transistors with good performance are used, the number of elements will increase significantly. In order to avoid this, a vertical npn transistor and a horizontal pnp transistor are usually made to coexist. This is because the manufacturing process of the vertical npn transistor can be used for manufacturing the horizontal pnp transistor.

【0004】従来の横型のpnpトランジスタの第1の
例の構造を図11に示す。このトランジスタはn型の埋
め込み層2が形成されたp型のシリコン基板1上にn型
のエピタキシャル層3を成長させ、このエピタキシャル
層3をパターニングし、エピタキシャル層3が除去され
た領域に例えばCVD(Chemical Vapour Deposition)
法を用いて例えばSiO2 からなる絶縁膜4を埋め込
む。次に酸化膜25と窒化膜26を順次、全面に堆積
し、窒化膜26のみを所定の形状にパターニングする。
続いてフォトレジスト層(図示せず)を形成してこのフ
ォトレジスト層をパターニングし、このパターニングさ
れたフォトレジスト層をマスクにしてp型の不純物をイ
オン注入することによりエミッタ領域27を形成する。
その後、上記フォトレジスト層を除去した後、再度フォ
トレジスト層(図示せず)を形成してこのフォトレジス
ト層をパターニングし、このパターニングされたフォト
レジスト層をマスクにしてp型の不純物をイオン注入す
ることによりコレクタ領域28を形成する。このように
することにより、エピタキシャル層3の一部、例えばエ
ミッタ領域27とコレクタ領域28との間がベース領域
30となる。その後、層間絶縁膜29を形成し、この層
間絶縁膜29に接続孔を開孔、この接続孔に金属を埋め
込むことによってエミッタ電極21、ベース電極22、
コレクタ電極23を形成し、トランジスタを完成する。
FIG. 11 shows the structure of a first example of a conventional lateral pnp transistor. In this transistor, an n-type epitaxial layer 3 is grown on a p-type silicon substrate 1 on which an n-type buried layer 2 is formed, the epitaxial layer 3 is patterned, and, for example, CVD is performed in a region where the epitaxial layer 3 is removed. (Chemical Vapor Deposition)
The insulating film 4 made of, for example, SiO 2 is buried by using the method. Next, the oxide film 25 and the nitride film 26 are sequentially deposited on the entire surface, and only the nitride film 26 is patterned into a predetermined shape.
Then, a photoresist layer (not shown) is formed, the photoresist layer is patterned, and p-type impurities are ion-implanted using the patterned photoresist layer as a mask to form the emitter region 27.
Then, after removing the photoresist layer, a photoresist layer (not shown) is formed again, the photoresist layer is patterned, and p-type impurities are ion-implanted using the patterned photoresist layer as a mask. By doing so, the collector region 28 is formed. By doing so, a part of the epitaxial layer 3, for example, a portion between the emitter region 27 and the collector region 28 becomes the base region 30. After that, an interlayer insulating film 29 is formed, a connection hole is opened in the interlayer insulating film 29, and a metal is embedded in the connection hole to form the emitter electrode 21, the base electrode 22,
The collector electrode 23 is formed to complete the transistor.

【0005】図11に示す従来の横型のpnpトランジ
スタにおいては、ベースの引き出しは、埋め込み層2を
介して行っているのでベース領域30からベース電極2
2までの距離が長くなり、ベース抵抗が増大する。ま
た、上記の構成においてはベース領域30の幅を薄くす
ることができない。したがって、ベース抵抗が増大する
ことおよびベース幅を薄くすることができないことによ
り、高速回路への用途が制限されるという問題があっ
た。更に、エミッタ領域27なかでもエミッタ領域27
の下面から注入された小数キャリアは、コレクタに達す
るまでの距離が長いために途中でキャリアが再結合して
しまい、コレクタ領域28にはほとんど達せず、電流利
得が下がるという問題があった。
In the conventional lateral pnp transistor shown in FIG. 11, since the base is drawn out through the buried layer 2, the base region 30 is extended to the base electrode 2.
The distance to 2 becomes longer and the base resistance increases. Further, in the above structure, the width of the base region 30 cannot be reduced. Therefore, there is a problem that the application to the high-speed circuit is limited because the base resistance increases and the base width cannot be reduced. Further, among the emitter regions 27, the emitter region 27
Since the minority carriers injected from the lower surface of the above have a long distance to reach the collector, the carriers are recombined in the middle of the carrier, hardly reaching the collector region 28, and the current gain is lowered.

【0006】次に従来の横型pnpトランジスタの第2
の例の構造を図12に示す。このpnpトランジスタ
は、p型シリコン基板31上にn型の埋め込み層32が
形成され、この埋め込み層32上にはn型のエピタキシ
ャル層33が形成されている。そしてこのエピタキシャ
ル層はパターニングされて絶縁膜35を介して真性ベー
ス領域33aと、ベース引き出し領域33bに分けられ
ている。真性ベース領域33aのほぼ中央にp型のエミ
ッタ領域44が形成され、このエミッタ領域44を囲む
ようにp型のコレクタ領域40が形成されている。
Next, a second conventional lateral pnp transistor is used.
The structure of the example is shown in FIG. In this pnp transistor, an n-type buried layer 32 is formed on a p-type silicon substrate 31, and an n-type epitaxial layer 33 is formed on this buried layer 32. Then, this epitaxial layer is patterned and divided into an intrinsic base region 33a and a base lead region 33b with an insulating film 35 interposed therebetween. A p-type emitter region 44 is formed substantially in the center of the intrinsic base region 33a, and a p-type collector region 40 is formed so as to surround the emitter region 44.

【0007】一般にバイポーラトランジスタの電流増幅
率hfeは、コレクタ電流Ic をベース電流Ib で割った
商として定義される。ここで図12に示すトランジスタ
のエミッタ拡散層44の幅をW、奥行きをL、深さをX
j とすると、コレクタ電流Ic は2・Xj ・(W+L)
に比例し、ベース電流Ib はW・Lに比例する。したが
って電流増福率hfeは、 2・Xj ・(W+L)/(W・L) すなわち、2・Xj ・(1/L+1/W)に比例するこ
とになる。よって電流増幅率を大きくするためには微細
なエミッタ拡散領域44を形成することが有利である。
The current amplification factor h fe of a bipolar transistor is generally defined as the quotient of the collector current I c divided by the base current I b . Here, the width of the emitter diffusion layer 44 of the transistor shown in FIG. 12 is W, the depth is L, and the depth is X.
If j , the collector current I c is 2 · X j · (W + L)
And the base current I b is proportional to W · L. Therefore, the current gain rate h fe is proportional to 2 · X j · (W + L) / (W · L), that is, 2 · X j · (1 / L + 1 / W). Therefore, in order to increase the current amplification factor, it is advantageous to form a fine emitter diffusion region 44.

【0008】しかし、図12に示す従来の横型pnpト
ランジスタにおいては、エミッタ拡散領域43の中に金
属配線とのコンタクトを形成する必要があるため、エミ
ッタ拡散領域44を小さく形成できず、電流増幅率を大
きくできないという問題があった。
However, in the conventional lateral pnp transistor shown in FIG. 12, since it is necessary to form a contact with the metal wiring in the emitter diffusion region 43, the emitter diffusion region 44 cannot be formed small and the current amplification factor is small. There was a problem that I could not increase.

【0009】また、図12に示すトランジスタにおいて
は、コレクタはp+ 拡散層40のみであるため、コレク
タ40とベース33a間の濃度が高くなってアーリ電圧
が低いという問題があった。
Further, in the transistor shown in FIG. 12, since the collector is only the p + diffusion layer 40, there is a problem that the concentration between the collector 40 and the base 33a is high and the Early voltage is low.

【0010】次に従来の横型pnpトランジスタの第3
の例の製造工程を図13を参照して説明する。まず、図
13に示すようにp型のシリコン基板51上にn+ 埋め
込み層52を形成し、この埋め込み層52上にn型の濃
度が比較的低い例えば1×1016cm-3程度のエピタキシ
ャル層54を気相成長法を用いて厚さを1.0μm程度
形成する。次にトレンチ形成技術を用いて、深いトレン
チと浅いトレンチを形成した後、酸化膜選択埋め込み技
術を用いて上記深いトレンチおよび浅いトレンチを酸化
膜で埋め込み、各々素子分離領域55および電極間分離
領域56とする(図13(a)参照)。続いてベース引
き出し層となる領域54aにn型の不純物を打ち込み高
濃度拡散層n+ とする(図13(a)参照)。
Next, the third conventional lateral pnp transistor is used.
The manufacturing process of the example will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 13, an n + buried layer 52 is formed on a p-type silicon substrate 51, and the n-type concentration on the buried layer 52 is relatively low, for example, about 1 × 10 16 cm −3 epitaxial. The layer 54 is formed to a thickness of about 1.0 μm by the vapor phase growth method. Next, a trench forming technique is used to form a deep trench and a shallow trench, and then an oxide film selective filling technique is used to fill the deep trench and the shallow trench with an oxide film to form an element isolation region 55 and an inter-electrode isolation region 56, respectively. (See FIG. 13A). Subsequently, an n-type impurity is implanted into the region 54a to be the base extraction layer to form a high concentration diffusion layer n + (see FIG. 13A).

【0011】次に基板全面に絶縁膜例えば熱酸化膜57
を厚さ200オングストローム程度形成し、エミッタ・
コレクタ領域54上に残置する(図13(b)参照)。
続いて、写真蝕刻法を用いて例えばフォトレジストによ
ってマスク(図示せず)を形成し、熱酸化膜57を通し
て真性ベース領域(エミッタ・コレクタ領域)54にp
型の不純物、例えばボロンをイオン注入することによっ
て1×1020cm-3程度の濃度のエミッタ領域59および
コレクタ領域60を形成する(図13(c)参照)。
Next, an insulating film such as a thermal oxide film 57 is formed on the entire surface of the substrate.
With a thickness of about 200 Å
It is left on the collector region 54 (see FIG. 13B).
Subsequently, a mask (not shown) is formed using, for example, a photoresist using a photo-etching method, and the intrinsic base region (emitter / collector region) 54 is p-doped through the thermal oxide film 57.
By ion-implanting a type impurity, for example, boron, an emitter region 59 and a collector region 60 having a concentration of about 1 × 10 20 cm −3 are formed (see FIG. 13C).

【0012】上記マスクを除去した後、全面に例えばシ
リコン酸化膜からなる絶縁膜62をCVD法を用いて厚
さ3000オングストローム程度形成する。その後、所
定の熱処理を施すことにより、エミッタ領域59および
コレクタ領域60に注入された不純物を活性化する。次
いで、写真蝕刻法を用いて絶縁膜62に、エミッタ領域
59、ベース引き出し領域54a、およびコレクタ領域
60との接続孔を開孔し、続いて基板全面に例えばAl
からなる金属層を堆積して上記接続孔を埋め込み、パタ
ーニングすることによってエミッタ電極63、コレクタ
電極64、およびベース電極65を形成する(図13
(d)参照)。
After removing the mask, an insulating film 62 made of, for example, a silicon oxide film is formed on the entire surface by the CVD method to a thickness of about 3000 angstroms. Thereafter, a predetermined heat treatment is performed to activate the impurities implanted in the emitter region 59 and the collector region 60. Next, a connection hole for the emitter region 59, the base extraction region 54a, and the collector region 60 is opened in the insulating film 62 by using a photolithography method, and subsequently, for example, Al is formed on the entire surface of the substrate.
An emitter electrode 63, a collector electrode 64, and a base electrode 65 are formed by depositing a metal layer made of (1) to fill the connection hole and patterning the same (FIG. 13).
(See (d)).

【0013】図13に示す製造工程によって製造される
従来の横型pnpトランジスタにおいては、ベース領域
54が広域であるためエミッタからベースに注入された
小数キャリアは、ベース領域54中で再結合してコレク
タ領域60にほとんど到達せず(図14(a)参照)、
電流増幅率hfeが縦型npnトランジスタに比べて半分
以下になるという問題があった。これは図14(b)に
示すようにエミッタとベースの電極間距離を接近させる
ような方法では改善されないばかりでなく、仮に改善さ
れ得るとしても電極間の距離を接近させることはリソグ
ラフィ的に限界があった。
In the conventional lateral pnp transistor manufactured by the manufacturing process shown in FIG. 13, since the base region 54 has a wide area, the minority carriers injected from the emitter to the base are recombined in the base region 54 to collect. Hardly reaches the region 60 (see FIG. 14A),
There is a problem that the current amplification factor h fe is less than half that of the vertical npn transistor. This is not only improved by a method of reducing the distance between the electrodes of the emitter and the base as shown in FIG. 14B, but even if it can be improved, it is lithographically limited to reduce the distance between the electrodes. was there.

【0014】次に従来の横型pnpトランジスタおよび
縦型npnトランジスタの第4の例の製造方法を図15
および図16を参照して説明する。まずp型のシリコン
基板121上にアンチモン拡散等の手法を用いてn+
拡散層(n型の高濃度拡散層)122を形成し、この拡
散層122上にエピタキシャル成長法を用いてn- 型の
シリコン層(n型の低濃度層)123を形成する(図1
5(a)参照)。続いて基板に素子分離用の深い溝と浅
い溝を形成し、深い溝の底部にイオン注入法によりp型
の不純物例えばホウ素を打ち込み、トランジスタ−トラ
ンジスタ間のリーク防止用のp+ 型拡散層124を形成
した後、上記深い溝および浅い溝にシリコン酸化膜12
6、127を埋め込む(図15(a)参照)。
Next, a manufacturing method of a fourth example of the conventional lateral pnp transistor and vertical npn transistor will be described with reference to FIG.
The description will be made with reference to FIG. Using techniques antimony diffusion or the like on a p-type silicon substrate 121 n + -type diffusion layer (n-type high concentration diffusion layer) 122 is formed first, n by using the epitaxial growth method on the diffusion layer 122 - -type A silicon layer (n-type low concentration layer) 123 is formed (FIG. 1).
5 (a)). Subsequently, a deep groove and a shallow groove for element isolation are formed on the substrate, and a p-type impurity such as boron is implanted into the bottom of the deep groove by an ion implantation method to form a p + -type diffusion layer 124 for preventing leakage between transistors. After the formation of the silicon oxide, the silicon oxide film 12 is formed in the deep groove and the shallow groove.
6 and 127 are embedded (see FIG. 15A).

【0015】全面に多結晶シリコン膜を堆積し、パター
ニングすることによってエミッタ・コレクタ領域および
ベース引き出し領域上にのみ残置する。エミッタ・コレ
クタ領域およびベース引き出し領域に残置された多結晶
シリコン膜は各々多結晶シリコン膜128a、128b
となる。続いて写真蝕刻法を用いて例えばフォトレジス
トのマスク(図示せず)を形成し、このマスクを用いて
npnトランジスタのコレクタ領域およびpnpトラン
ジスタのベース引き出し領域(n- 型エピタキシャル
層)にn型の不純物をイオン注入してn+ 型拡散層12
9にすると同時に、この拡散層129上にある多結晶シ
リコン膜128bをn+ 型にドープする。また、上記フ
ォトレジストのマスクを除去した後、写真蝕刻法を用い
て再びフォトレジストのマスク(図示せず)を形成し、
このマスクを用いてnpnトランジスタのベース領域お
よびpnpトランジスタのエミッタ・コレクタ領域上の
多結晶シリコン膜128aにBF2 をイオン注入してp
+ 型多結晶シリコン膜128aにする(図15(b)参
照)。
A polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface and patterned to leave it only on the emitter / collector region and the base extraction region. The polycrystalline silicon films left in the emitter / collector region and the base extraction region are polycrystalline silicon films 128a and 128b, respectively.
Becomes Subsequently, a photoresist mask (not shown) is formed by using a photo-etching method, and using this mask, an n type transistor is formed in the collector region of the npn transistor and the base lead region (n type epitaxial layer) of the pnp transistor. Impurities are ion-implanted to form the n + type diffusion layer 12
At the same time, the polycrystalline silicon film 128b on the diffusion layer 129 is doped with n + type. In addition, after removing the photoresist mask, a photoresist mask (not shown) is formed again by photolithography.
Using this mask, BF 2 is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 128a on the base region of the npn transistor and the emitter / collector region of the pnp transistor to p
The + type polycrystalline silicon film 128a is formed (see FIG. 15B).

【0016】次に上記フォトレジストのマスクを除去し
た後、全面にシリコン酸化膜130を堆積し、npn、
およびpnpトランジスタの動作領域となるn- エピタ
キシャル層123上のシリコン酸化膜130、およびp
+ 型多結晶シリコン膜128aをエッチングして開孔1
31,132を形成し、アニール処理を行うことにより
+ 型多結晶シリコン膜128aからn- エピタキシャ
ル層123にp型の不純物を拡散させ、npnトランジ
スタのn- エピタキシャル層123上にp+ 型の不純物
拡散層(npnトランジスタの外部ベース拡散層)13
3を形成するとともにpnpトランジスタのn- エピタ
キシャル層123上にp+ 型の不純物拡散層(pnpト
ランジスタのエミッタ・コレクタ拡散層)134を形成
する(図15(c)参照)。その後、pnpトランジス
タ側の開口部131をフォトレジスト135によって保
護し、p型の不純物、例えばBF2 をイオン注入するこ
とにより、npnトランジスタのベース拡散層136を
形成する(図15(c)参照)。
Next, after removing the photoresist mask, a silicon oxide film 130 is deposited on the entire surface, and npn,
And the silicon oxide film 130 on the n epitaxial layer 123, which will be the operating region of the pnp transistor, and p
Opening 1 by etching + type polycrystalline silicon film 128a
31 and 132 are formed and an annealing process is performed to diffuse p-type impurities from the p + -type polycrystalline silicon film 128a to the n epitaxial layer 123, and to remove the p + -type impurity on the n epitaxial layer 123 of the npn transistor. Impurity diffusion layer (external base diffusion layer of npn transistor) 13
3 and a p + -type impurity diffusion layer (emitter / collector diffusion layer of pnp transistor) 134 is formed on the n epitaxial layer 123 of the pnp transistor (see FIG. 15C). After that, the opening 131 on the pnp transistor side is protected by a photoresist 135, and a p-type impurity such as BF 2 is ion-implanted to form a base diffusion layer 136 of the npn transistor (see FIG. 15C). .

【0017】次にフォトレジスト135を除去した後、
全面にシリコン窒化膜137を堆積し、pnpトランジ
スタ側の開口部132を再度フォトレジスト138で保
護して異方性エッチング例えばRIE(Reactive Ion E
tching)を行うことにより、npnトランジスタ側では
開口131内にシリコン窒化膜からなる側壁137aを
形成するとともに、pnpトランジスタ側の開口132
にこの開口132を塞ぐ形でシリコン窒化膜からなるキ
ャップ層137bを形成する(図16(a)参照)。
Next, after removing the photoresist 135,
A silicon nitride film 137 is deposited on the entire surface, the opening 132 on the pnp transistor side is protected again by a photoresist 138, and anisotropic etching such as RIE (Reactive Ion E) is performed.
tching), a side wall 137a made of a silicon nitride film is formed in the opening 131 on the npn transistor side, and an opening 132 on the pnp transistor side is formed.
Then, a cap layer 137b made of a silicon nitride film is formed so as to close the opening 132 (see FIG. 16A).

【0018】次にフォトレジスト138を除去した後、
全面に多結晶シリコン膜140を堆積し、n型の不純物
例えば砒素をイオン注入してアニール処理することによ
り、npnトランジスタ側の開口131の内部にエミッ
タ拡散層となるn+ 型の拡散層141を形成し、n+
の多結晶シリコン140を、npnトランジスタのエミ
ッタ引き出し電極部のみを残してエッチングする(図1
6(b)参照)。続いてnpnトランジスタのベース、
コレクタ電極およびpnpトランジスタのエミッタ、ベ
ース、コレクタ電極の取り出し用接続孔を開口し、金
属、例えばAl等を埋め込むようにして堆積してパター
ニングすることによってエミッタ電極142a、ベース
電極142b、およびコレタク電極142cを形成する
(図16(b)参照)。このようにして形成された横型
pnpトランジスタの断面構造を図16(c)に示す。
Next, after removing the photoresist 138,
By depositing a polycrystalline silicon film 140 on the entire surface, ion-implanting an n-type impurity such as arsenic, and performing an annealing treatment, an n + -type diffusion layer 141 serving as an emitter diffusion layer is formed inside the opening 131 on the npn transistor side. Then, the n + -type polycrystalline silicon 140 is etched, leaving only the emitter extraction electrode portion of the npn transistor (FIG. 1).
6 (b)). Then, the base of the npn transistor,
The emitter electrode 142a, the base electrode 142b, and the collect electrode 142c are formed by opening connection holes for extracting the collector electrode, the emitter, the base, and the collector electrode of the pnp transistor, and depositing and patterning so that a metal such as Al is embedded and deposited. Are formed (see FIG. 16B). The cross-sectional structure of the lateral pnp transistor thus formed is shown in FIG.

【0019】一般に横型pnpトランジスタにおいて
は、基板面に対して水平方向に流れるキャリアを用いて
バイポーラ動作させているため、図16(c)に示す横
型pnpトランジスタにおいては、エミッタ、コレクタ
拡散層となるp+ 拡散層134とベース層となるn-
ピタキシャル層203の接合のうち、実効的なバイポー
ラ動作に寄与するのは表面に極めて近い部分のみになっ
てしまう。そのため、エミッタ・ベース接合を流れる電
流のうちの極一部しかコレクタに流れ込まないため、電
流利得を大きく取りにくく、遮断周波数が低くなってし
まったり、また、実効的なエミッタ面積が小さいために
大きな電流を流しにくいという問題がある。また、ベー
ス幅は、基板面の下に行くほど大きくなり、かつエミッ
タ、コレクタ拡散層の横方向への拡散によってベース幅
が決まるためにこのベース幅の制御が難しいという問題
もある。
Generally, in a lateral pnp transistor, carriers are made to flow in the horizontal direction with respect to the substrate surface to perform a bipolar operation. Therefore, in the lateral pnp transistor shown in FIG. 16C, it becomes an emitter / collector diffusion layer. Of the junction between the p + diffusion layer 134 and the n epitaxial layer 203 serving as the base layer, only the portion extremely close to the surface contributes to the effective bipolar operation. As a result, only a small part of the current flowing through the emitter-base junction flows into the collector, making it difficult to obtain a large current gain and lowering the cutoff frequency. There is a problem that it is difficult to pass an electric current. Further, there is a problem that the base width becomes larger toward the lower side of the substrate surface, and it is difficult to control the base width because the base width is determined by the lateral diffusion of the emitter and collector diffusion layers.

【0020】そのため、npnトランジスタと同様に縦
型のトランジスタを用いれば、前記の問題は解決される
が、今度は、縦型npnトランジスタの製造工程にわず
かの工程を加えるだけで同時に製造することが出来ると
いう横型pnpトランジスタの利点が全く得られなくな
り、工程数が大幅に増大してしまうという問題がある。
Therefore, if the vertical type transistor is used like the npn transistor, the above-mentioned problem is solved, but this time, the vertical type npn transistor can be manufactured simultaneously by adding a few steps to the manufacturing process. There is a problem that the advantage of the lateral pnp transistor that cannot be obtained is not obtained at all, and the number of steps is significantly increased.

【0021】次に従来の横型pnpトランジスタの第5
の例の製造方法を図17および図18を参照して説明す
る。まずp型半導体基板91上に高濃度のn型埋め込み
層92を形成し、続いて低濃度のn型エピタキシャル層
93を形成する(図17(a)参照)。そして写真蝕刻
法を用いてエピタキシャル層93をパターニングして溝
を形成し、この溝に例えば酸化シリコン膜からなる絶縁
物を埋め込むことにより素子分離領域94を形成する
(図17(a)参照)。
Next, the fifth conventional lateral pnp transistor is used.
The manufacturing method of the example will be described with reference to FIGS. 17 and 18. First, the high-concentration n-type buried layer 92 is formed on the p-type semiconductor substrate 91, and then the low-concentration n-type epitaxial layer 93 is formed (see FIG. 17A). Then, the epitaxial layer 93 is patterned by using a photo-etching method to form a groove, and an element isolation region 94 is formed by filling the groove with an insulating material such as a silicon oxide film (see FIG. 17A).

【0022】次いで素子領域に絶縁膜95を形成する
(図17b参照)。続いてフォトレジスト層を形成し、
このフォトレジスト層をパターニングすることによって
エミッタ領域とコレクタ領域に開口を有するマスク98
を形成し、p型の不純物、例えばホウ素Bをイオン注入
することによってコレクタ領域99およびエミッタ領域
107を形成する(図17(c)参照)。
Next, an insulating film 95 is formed in the element region (see FIG. 17b). Subsequently, a photoresist layer is formed,
A mask 98 having openings in the emitter region and the collector region by patterning this photoresist layer
And a p-type impurity such as boron B is ion-implanted to form a collector region 99 and an emitter region 107 (see FIG. 17C).

【0023】次にマスク98を除去した後、再度フォト
レジスト層を形成しこのフォトレジスト層をパターニン
グすることによって、ベース引き出し領域に開口を有す
るマスク102を形成し、n型の不純物、例えばリンP
をイオン注入してベース引き出し領域の低濃度n型エピ
タキシャル層を高濃度のn型領域104とする(図18
(a)参照)。続いてマスク102を除去した後、全面
に絶縁膜106を堆積し(図18(b)参照)、この絶
縁膜をパターニングすることによって、エミッタ領域1
07、コレクタ領域99、ベース引き出し領域104と
の接続孔を形成し、金属膜を上記接続孔を埋め込むよう
に堆積してパターニングすることによってエミッタ電極
109a、ベース電極109b、およびコレクタ電極1
09cを形成する(図18(c)参照)。
Next, after removing the mask 98, a photoresist layer is formed again, and this photoresist layer is patterned to form a mask 102 having an opening in the base lead-out region, and an n-type impurity such as phosphorus P.
Is ion-implanted to form the low concentration n-type epitaxial layer in the base extraction region as the high concentration n-type region 104 (FIG. 18).
(See (a)). Subsequently, after removing the mask 102, an insulating film 106 is deposited on the entire surface (see FIG. 18B), and the insulating film is patterned to form the emitter region 1.
07, the collector region 99, and the base lead-out region 104 are formed with connection holes, and a metal film is deposited so as to fill the connection holes and patterned to form the emitter electrode 109a, the base electrode 109b, and the collector electrode 1.
09c is formed (see FIG. 18C).

【0024】この図17および図18に示す製造方法に
おいては、エミッタ107とコレクタ99を同一の工程
で製造するため、各々の不純物プロファイルがほぼ同じ
になり、電流増幅率を大きくすることができないという
問題があった。
In the manufacturing method shown in FIGS. 17 and 18, since the emitter 107 and the collector 99 are manufactured in the same step, the respective impurity profiles are almost the same and the current amplification factor cannot be increased. There was a problem.

【0025】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
であって、高性能の半導体装置およびその製造方法を提
供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a high performance semiconductor device and a method for manufacturing the same.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】第1の発明による半導体
装置は、半導体基板の同一層内で第1および第2の絶縁
部によって囲まれるように形成された第1導電型の第1
の半導体領域と、前記第1の半導体領域上の一部の領域
に形成された第1導電型の第2の半導体領域と、前記第
2の半導体領域と同一層内で前記第1の絶縁部を覆うよ
うに形成された第1導電型と異なる第2導電型の第3の
半導体領域と、前記第2の半導体領域と同一層内で前記
第2の絶縁部を覆うように形成された第2導電型の第4
の半導体領域と、前記第2の半導体領域上に形成された
第1導電型の第1の引き出し層と、前記第3の半導体領
域上に形成され、前記第1の引き出し層とは絶縁物によ
って電気的に絶縁されている第2の導電型の第2の引き
出し層と、前記第4の半導体領域上に形成され、前記第
1の引き出し層とは絶縁物によって電気的に絶縁されて
いる第2導電型の第3の引き出し層と、を備えているこ
とを特徴とする。
A semiconductor device according to a first aspect of the present invention is a first conductivity type first semiconductor device which is formed so as to be surrounded by first and second insulating portions in the same layer of a semiconductor substrate.
Semiconductor region, a second semiconductor region of the first conductivity type formed in a partial region on the first semiconductor region, and the first insulating portion in the same layer as the second semiconductor region. A third semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type formed so as to cover the second semiconductor region, and a third semiconductor region formed in the same layer as the second semiconductor region so as to cover the second insulating portion. 2 conductivity type 4th
Of the semiconductor region, the first conductive type first lead layer formed on the second semiconductor region, and the third lead region formed on the third semiconductor region by an insulator. A second electrically conductive type second lead layer that is electrically insulated, and a first lead layer that is formed on the fourth semiconductor region and is electrically insulated from the first lead layer by an insulator. And a third lead layer of two conductivity type.

【0027】また第1の発明による半導体装置の製造工
程は、半導体基板上に第1導電型の第1の半導体層を形
成し、この第1の半導体層を所定形状にエッチングし、
エッチングによって除去された領域に第1の絶縁物を埋
め込む工程と、前記第1の半導体層および第1の絶縁物
の上に第1導電型とは異なる第2導電型の第2の半導体
層を形成する工程と、前記第2の半導体層上に第2の絶
縁物の層を形成し、この第2の絶縁物の層が前記第1の
半導体層を覆うようにパターニングする工程と、第2導
電型の第3の半導体層および第3の絶縁物の層を順次形
成する工程と、前記第3の絶縁物の層および第3の半導
体層をエッチングして前記第2の絶縁物の層上に開口を
形成する工程と、前記開口内に第4の絶縁物からなる側
壁を形成する工程と、前記開口の底の前記第2の絶縁物
を除去した後、第1導電型の第4の半導体層を形成する
工程と、前記第4の半導体層内の第1導電型の不純物を
熱拡散させることにより前記第2の半導体層内に第1導
電型の半導体領域を形成する工程と、を備えていること
を特徴とする。
In the semiconductor device manufacturing process according to the first aspect of the present invention, a first conductivity type first semiconductor layer is formed on a semiconductor substrate, and the first semiconductor layer is etched into a predetermined shape.
Embedding a first insulator in the region removed by etching, and forming a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type on the first semiconductor layer and the first insulator. Forming a second insulator layer on the second semiconductor layer, and patterning the second insulator layer to cover the first semiconductor layer; A step of sequentially forming a conductive type third semiconductor layer and a third insulator layer, and etching the third insulator layer and the third semiconductor layer to form a layer on the second insulator layer. A step of forming an opening in the opening, a step of forming a side wall made of a fourth insulating material in the opening, and a step of removing the second insulating material at the bottom of the opening, and then performing a fourth step of the first conductivity type. Forming a semiconductor layer and thermally diffusing impurities of the first conductivity type in the fourth semiconductor layer Characterized in that it comprises a step of forming a more said second semiconductor region of a first conductivity type in the semiconductor layer.

【0028】また第2の発明の半導体装置の第1の態様
は、半導体基板上に形成された第1導電型の第1の半導
体層と、この第1の半導体層の表面に分離されて形成さ
れた、前記第1導電型と異なる第2導電型の第1および
第2の半導体領域と、前記第1の半導体領域を覆うよう
に絶縁膜を介して形成され、一部分が前記第1の半導体
領域と直接に接触している第2導電型の第2の半導体層
と、を備えていることを特徴とする。
According to a first aspect of the semiconductor device of the second invention, a first semiconductor layer of the first conductivity type formed on a semiconductor substrate and a surface of the first semiconductor layer are formed separately. A first and a second semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type and an insulating film so as to cover the first semiconductor region, and a part of the first semiconductor region is formed. A second semiconductor layer of a second conductivity type that is in direct contact with the region.

【0029】また第2の発明による半導体装置の製造工
程の第1の態様は、半導体基板の表面に第1導電型の第
1の半導体層を形成する工程と、この第1の半導体層上
に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の半導体層との接続
孔を形成する工程と、前記接続孔を埋め込むように所定
形状の、前記第1導電型とは異なる第2導電型の第2の
半導体層を形成する工程と、この第2の半導体層をマス
クにして第2導電型の不純物を前記第1の半導体層に導
入し第1の半導体領域を形成する工程と、前記第2の半
導体層の第2導電型の不純物を前記第1の半導体層に拡
散させて第2の半導体領域を形成する工程と、を備えて
いることを特徴とする。
The first aspect of the manufacturing process of the semiconductor device according to the second invention is that the first semiconductor layer of the first conductivity type is formed on the surface of the semiconductor substrate, and the first semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer. A step of forming a first insulating film and forming a connection hole with the first semiconductor layer; and a step of forming a connection hole with the first semiconductor layer, having a predetermined shape so as to fill the connection hole, and having a second conductivity type different from the first conductivity type. A second semiconductor layer, a step of forming a first semiconductor region by introducing a second conductivity type impurity into the first semiconductor layer using the second semiconductor layer as a mask, and the second semiconductor layer And diffusing impurities of the second conductivity type in the semiconductor layer into the first semiconductor layer to form a second semiconductor region.

【0030】また第2の発明による半導体装置の第2の
態様は、上記第1の態様の半導体装置において、前記第
1の半導体層の表面に、前記第2の半導体領域とは接触
するが前記第1の半導体領域とは分離されているように
形成され、前記第2の半導体領域よりは低濃度の第2導
電型の第3の半導体領域を更に備えていること特徴とす
る。
A second aspect of the semiconductor device according to the second aspect is the semiconductor device according to the first aspect, wherein the surface of the first semiconductor layer is in contact with the second semiconductor region, A third semiconductor region of the second conductivity type, which is formed so as to be separated from the first semiconductor region and has a lower concentration than that of the second semiconductor region, is further provided.

【0031】また第2の発明による半導体装置の製造工
程の第2の態様は、半導体基板の表面に第1導電型の第
1の半導体層を形成する工程と、この第1の半導体層上
に第1の絶縁膜を形成し、前記第1の半導体層との接続
孔を形成する工程と、前記接続孔を埋め込むように所定
形状の、前記第1導電型とは異なる第2導電型の第2の
半導体層を形成する工程と、この第2の半導体層をマス
クにして第2導電型の不純物を前記第1の半導体層に導
入し、第1の半導体領域を形成する工程と、前記第2の
半導体層の側壁を絶縁物によって形成する工程と、前記
第2の半導体層および側壁をマスクにして、第2導電型
の不純物を前記第1の半導体領域に導入して第1の半導
体領域より濃度の高い第2の半導体領域を形成する工程
と、前記第2の半導体層の第2導電型の不純物を前記第
1の半導体層に拡散させて第3の半導体領域を形成する
工程と、を備えていることを特徴とする。
A second aspect of the manufacturing process of the semiconductor device according to the second invention is a process of forming a first semiconductor layer of the first conductivity type on the surface of a semiconductor substrate, and a step of forming the first semiconductor layer on the first semiconductor layer. A step of forming a first insulating film and forming a connection hole with the first semiconductor layer; and a step of forming a connection hole with the first semiconductor layer, having a predetermined shape so as to fill the connection hole, and having a second conductivity type different from the first conductivity type. A step of forming a second semiconductor layer, a step of introducing a second conductivity type impurity into the first semiconductor layer using the second semiconductor layer as a mask to form a first semiconductor region, A step of forming a sidewall of the second semiconductor layer with an insulator, and using the second semiconductor layer and the sidewall as a mask, introducing a second conductivity type impurity into the first semiconductor region to form a first semiconductor region. Forming a second semiconductor region of higher concentration; Characterized in that it comprises a step of forming a third semiconductor region of the second conductivity type impurity of the body layer is diffused into the first semiconductor layer.

【0032】また第3の発明による半導体装置は、半導
体基板上の第1導電型の第1の半導体層の表面に形成さ
れた、第1導電型とは異なる第2導電型の第1の半導体
領域と、前記第1の不純物層上に形成された第1導電型
の第2の半導体層と、この第2の半導体層の表面に分離
されて形成される第2導電型の第2および第3の半導体
領域と、を備え、前記第1の半導体領域と第2の半導体
領域は前記第2の半導体層内で直接に接続していること
を特徴とする。
A semiconductor device according to a third aspect of the invention is a first semiconductor of a second conductivity type formed on the surface of a first semiconductor layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate and having a second conductivity type different from the first conductivity type. A region, a second semiconductor layer of the first conductivity type formed on the first impurity layer, and second and second semiconductors of the second conductivity type formed separately on the surface of the second semiconductor layer. 3 semiconductor regions, and the first semiconductor region and the second semiconductor region are directly connected in the second semiconductor layer.

【0033】また第3の発明による半導体装置の製造工
程は、半導体基板上に第1導電型の第1の半導体層を形
成し、この第1の半導体層の表面に第1の導電型と異な
る第2導電型の第1の半導体領域を形成する工程と、前
記第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を形
成する工程と、前記第2の半導体層の表面に第2導電型
の第2および第3の半導体領域を分離して形成する工程
と、熱処理を行うことにより、前記第1の半導体領域と
第2の半導体領域を前記第2の半導体層で直接に接続す
る工程と、を備えていることを特徴とする。
In the manufacturing process of the semiconductor device according to the third aspect of the present invention, the first semiconductor layer of the first conductivity type is formed on the semiconductor substrate, and the surface of the first semiconductor layer is different from the first conductivity type. Forming a second conductive type first semiconductor region, forming a first conductive type second semiconductor layer on the first semiconductor layer, and forming a second conductive layer on the surface of the second semiconductor layer. Directly connecting the first semiconductor region and the second semiconductor region with the second semiconductor layer by performing a step of separately forming the second conductivity type second and third semiconductor regions and performing heat treatment. And a step of performing.

【0034】また第4の発明による半導体装置は、半導
体基板の表面に各々が絶縁膜によって囲まれるように形
成された第1導電型の第1および第2の半導体層と、前
記第1の半導体層の表面近傍に対向して埋め込まれるよ
うに分離して形成された、第1導電型とは異なる第2導
電型の第3および第4の半導体層と、前記第1の半導体
層内に前記第3の半導体層との境界面を覆うように形成
されて前記第3の半導体層と接続する第2導電型の第1
の半導体領域と、前記第1の半導体層内に前記第4の半
導体層との境界面を覆うように形成されて前記第4の半
導体層と接続する第2導電型の第2の半導体領域と、を
備えていることを特徴とする。
A semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention includes first and second semiconductor layers of a first conductivity type formed on the surface of a semiconductor substrate so as to be surrounded by an insulating film, and the first semiconductor. A third and a fourth semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type, which are separately formed so as to be embedded so as to face each other in the vicinity of the surface of the layer, The first of the second conductivity type is formed so as to cover the boundary surface with the third semiconductor layer and is connected to the third semiconductor layer.
And a second conductive type second semiconductor region formed in the first semiconductor layer so as to cover a boundary surface between the fourth semiconductor layer and the second semiconductor type and connected to the fourth semiconductor layer. , Are provided.

【0035】また第4の発明による半導体装置の製造工
程は、半導体基板上に第1導電型のエピタキシャル層を
形成し、このエピタキシャル層を絶縁膜によって第1お
よび第2の半導体層に分離する工程と、前記第1の半導
体層に、対向する第1および第2の溝を形成し、この第
1および第2の溝を各々埋め込むように分離して形成さ
れた第1導電型とは異なる第2導電型の第3および第4
の半導体層と、前記第3および第4の半導体層の第2導
電型不純物を前記第1の半導体層に拡散させて、分離さ
れた第1および第2の拡散層領域を形成する工程と、を
備えていることを特徴とする。
Further, in the manufacturing process of the semiconductor device according to the fourth invention, a step of forming a first conductivity type epitaxial layer on a semiconductor substrate and separating the epitaxial layer into a first semiconductor layer and a second semiconductor layer by an insulating film. And a first and a second groove facing each other in the first semiconductor layer, and a first conductivity type different from the first conductivity type formed separately so as to fill the first and second grooves, respectively. Two conductivity type third and fourth
And a step of diffusing the second conductivity type impurities of the third and fourth semiconductor layers into the first semiconductor layer to form separated first and second diffusion layer regions, It is characterized by having.

【0036】また第5の発明による半導体装置は、半導
体基板上に形成された第1導電型のエピタキシャル層
と、このエピタキシャル層の表面に形成された第1導電
型とは異なる第2導電型のエミッタ領域と、前記エピタ
キシャル層の表面に前記エミッタ領域とは分離されて、
前記エミッタ領域よりも深さが深く形成された第2導電
型のコレクタ領域と、を備えていることを特徴とする。
A semiconductor device according to a fifth aspect of the present invention is an epitaxial layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate and a second conductivity type of a second conductivity type different from the first conductivity type formed on the surface of the epitaxial layer. The emitter region and the emitter region on the surface of the epitaxial layer are separated,
And a second conductivity type collector region having a depth deeper than that of the emitter region.

【0037】[0037]

【作用】上述のように構成された第1の発明の半導体装
置によれば、ベース領域となる第2の半導体領域上にベ
ース引き出し部となる第1の引き出し層が形成されてい
るため、このベース引き出し部上にベース電極を形成す
れば、ベース領域とベース電極との距離が従来の場合に
比べて大幅に短くなるのでベース抵抗を大幅に低下させ
ることが可能となる。更にベース領域の幅を薄くするこ
とができるので高速回路に適用することができる。また
エミッタ領域となる第3の半導体領域の下面の大部分が
第1の絶縁部によって覆われているのでこの下面より小
数キャリアがベース領域となる第1の半導体領域に注入
されることが従来の場合に比べて少なくなり、電流増幅
率を大きくすることができる。
According to the semiconductor device of the first aspect of the invention configured as described above, the first lead layer serving as the base lead portion is formed on the second semiconductor region serving as the base region. If the base electrode is formed on the base lead portion, the distance between the base region and the base electrode becomes much shorter than in the conventional case, and therefore the base resistance can be greatly reduced. Further, since the width of the base region can be reduced, it can be applied to a high speed circuit. Further, since most of the lower surface of the third semiconductor region serving as the emitter region is covered with the first insulating portion, it is conventional that minority carriers are injected from the lower surface into the first semiconductor region serving as the base region. Compared with the case, the current amplification factor can be reduced and the current amplification factor can be increased.

【0038】また上述のように構成された第1の発明の
半導体装置の製造工程においては、第1の半導体層が真
性ベース領域となり、第2の半導体層内に形成された第
1導電型の半導体領域がベース領域となり、この半導体
領域によって分けられた第2の半導体層の一方がエミッ
タ領域、他方がコレクタ領域となり、第4の半導体層が
ベース引き出し部となるので第1の発明の半導体装置の
場合と同様にベース抵抗を大幅に低下させることができ
るとともに、ベース領域の幅を薄くすることができ、か
つ、電流増幅率を大きくすることができる。
Further, in the manufacturing process of the semiconductor device of the first invention configured as described above, the first semiconductor layer serves as the intrinsic base region, and the first conductivity type formed in the second semiconductor layer is formed. The semiconductor region serves as a base region, one of the second semiconductor layers divided by the semiconductor region serves as an emitter region, the other serves as a collector region, and the fourth semiconductor layer serves as a base lead portion. Therefore, the semiconductor device according to the first invention. As in the case of (1), the base resistance can be significantly reduced, the width of the base region can be reduced, and the current amplification factor can be increased.

【0039】また、上述のように構成された第2の発明
の半導体装置の第1の態様によれば、エミッタ領域とな
る第1の半導体領域を小さくすることが可能となるので
電流増幅率を大きくすることができる。
According to the first aspect of the semiconductor device of the second aspect of the invention configured as described above, the first semiconductor region serving as the emitter region can be made small, so that the current amplification factor is increased. Can be large.

【0040】また上述のように構成された第2の発明の
半導体装置製造工程の第1の態様によれば、エミッタ領
域となる第2の半導体領域を小さく形成することができ
るので電流増幅率を大きくすることができる。
According to the first aspect of the semiconductor device manufacturing process of the second aspect of the invention configured as described above, the second semiconductor region serving as the emitter region can be formed small, so that the current amplification factor is increased. Can be large.

【0041】また上述のように構成された第2の発明の
半導体装置の第2の態様によれば、エミッタ領域と第2
の半導体領域を小さくすることが可能となるので電流増
幅率を大きくすることができる。更にコレクタ領域とな
る第1の半導体領域とエミッタ領域(第2の半導体領
域)との間にコレクタ領域に接続してコレクタ領域より
も低濃度の第3の半導体領域が設けられているので、ア
ーリ電圧を高くすることができる。
According to the second aspect of the semiconductor device of the second invention configured as described above, the emitter region and the second region are provided.
Since it is possible to reduce the semiconductor region of, the current amplification factor can be increased. Further, since the third semiconductor region which is connected to the collector region and has a lower concentration than the collector region is provided between the first semiconductor region serving as the collector region and the emitter region (second semiconductor region), the early semiconductor region is provided. The voltage can be increased.

【0042】また上述のように構成された第2の発明の
半導体装置の製造工程の第2の態様によれば、上記第2
の発明の半導体装置の第2の態様の場合と同様に、エミ
ッタ領域を小さくできるとともにエミッタ領域とコレク
タ領域との間にコレクタ領域に接続するコレクタ領域よ
りも低濃度の第3の半導体領域が形成されることにより
アーリ電圧を高くすることができる。
According to the second aspect of the manufacturing process of the semiconductor device of the second invention configured as described above, the second aspect
As in the case of the second aspect of the semiconductor device of the present invention, the emitter region can be made small and a third semiconductor region having a lower concentration than the collector region connected to the collector region is formed between the emitter region and the collector region. By doing so, the Early voltage can be increased.

【0043】また上述のように構成された第3の発明に
よれば、コレクタ領域となる第2の半導体領域と、この
コレクタ領域の下にコレクタ領域と同じ導電型の第1の
半導体領域が接続されているため、エミッタ領域となる
第3の半導体領域に比べて深さが深くなり、エミッタか
ら出る小数キャリアはほとんどコレクタに達し、電流増
幅率を大きくすることができる。
Further, according to the third aspect of the invention configured as described above, the second semiconductor region serving as the collector region and the first semiconductor region having the same conductivity type as the collector region are connected under the collector region. Therefore, the depth becomes deeper than that of the third semiconductor region serving as the emitter region, and most of the minority carriers emitted from the emitter reach the collector, so that the current amplification factor can be increased.

【0044】また上述のように構成された第4の発明に
よれば、エミッタ領域、コレクタ領域となる第1,第2
の半導体領域(または拡散層領域)が、真性ベース領域
となる第1の半導体層内に対向して埋め込まれるように
形成された第3および第4の半導体層を覆うように形成
されるため、エミッタ領域とコレクタ領域の対向する面
積を大きく取ることが可能となり、電流増幅率を大きく
することができる。
According to the fourth aspect of the invention configured as described above, the first and second emitter and collector regions are formed.
The semiconductor region (or the diffusion layer region) is formed so as to cover the third and fourth semiconductor layers formed so as to be embedded so as to face each other in the first semiconductor layer which becomes the intrinsic base region. It is possible to increase the area where the emitter region and the collector region face each other, and it is possible to increase the current amplification factor.

【0045】また、真性ベース領域の幅を薄くすること
が可能となることによりトランジスタの遮断周波数を高
くすることができる。
Since the width of the intrinsic base region can be reduced, the cutoff frequency of the transistor can be increased.

【0046】また上述のように構成された第5の発明の
半導体装置によれば、コレクタ領域がエミッタ領域より
も深く形成されているため、エミッタからの小数キャリ
アは大部分がコレクタ領域に到達し、電流増幅率を高く
することができる。
According to the semiconductor device of the fifth aspect of the invention configured as described above, since the collector region is formed deeper than the emitter region, most of the minority carriers from the emitter reach the collector region. The current amplification factor can be increased.

【0047】[0047]

【実施例】第1の発明の半導体装置の一実施例の構成を
図1に示す。この実施例の半導体装置は横型pnpトラ
ンジスタであり、その製造方法を図2および図3を参照
して説明する。まず、図2(a)に示すようにp型シリ
コン基板1上に通常の拡散技術を用いて高濃度のn型埋
め込み層2を形成し、この埋め込み層2上にn型のエピ
タキシャル層3を成長させる。その後、エピタキシャル
層3に溝を形成し、この溝に絶縁膜を埋め込むことによ
って素子分離領域4を形成する(図2(a)参照)。
FIG. 1 shows the structure of an embodiment of the semiconductor device of the first invention. The semiconductor device of this embodiment is a lateral pnp transistor, and its manufacturing method will be described with reference to FIGS. First, as shown in FIG. 2A, a high-concentration n-type buried layer 2 is formed on a p-type silicon substrate 1 using a normal diffusion technique, and an n-type epitaxial layer 3 is formed on the buried layer 2. Grow. After that, a groove is formed in the epitaxial layer 3 and an insulating film is embedded in the groove to form the element isolation region 4 (see FIG. 2A).

【0048】次いで図2(b)に示すように、非選択エ
ピタキシャル技術によって素子領域3および絶縁膜4上
にエピタキシャルシリコン層5を成長させる。この際、
所定の圧力、温度、ガス流量で例えばジボランB2 6
を混入させ、エピタキシャル層を成長させながらp型に
ドープする。
Then, as shown in FIG. 2B, an epitaxial silicon layer 5 is grown on the element region 3 and the insulating film 4 by the non-selective epitaxial technique. On this occasion,
For example, diborane B 2 H 6 at a predetermined pressure, temperature and gas flow rate.
Are mixed, and the p-type is doped while growing the epitaxial layer.

【0049】次に図2(c)に示すようにエピタキシャ
ル層5上に絶縁膜を堆積し、パターニングすることによ
って素子領域3上のエピタキシャル層5のエッチングス
トッパ膜7とする。このエッチングストッパ膜7は後述
の側壁15(図3(a)参照)の材料に比べて大きなエ
ッチング選択比がとれてかつ下地のエピタキシャル層5
にダメージを与えないためにウェット系のエッチングで
除去される材料、例えばSiO2 等が望ましい。
Next, as shown in FIG. 2C, an insulating film is deposited on the epitaxial layer 5 and patterned to form an etching stopper film 7 for the epitaxial layer 5 on the element region 3. The etching stopper film 7 has a large etching selection ratio as compared with the material of the sidewall 15 (see FIG. 3A) described later and the underlying epitaxial layer 5 is formed.
It is desirable to use a material that can be removed by wet etching, such as SiO 2 or the like, so as not to damage the substrate.

【0050】その後、図2(d)に示すように所定の膜
厚の多結晶シリコン膜9をCVD(Chemical Vapour De
position)法を用いて堆積し、この多結晶シリコン膜9
にp型の不純物例えばボロンをイオン注入する。なお多
結晶シリコン膜9の代わりに予めp型の不純物がドープ
された多結晶シリコン膜か、または高融点金属例えばタ
ングステンなどを堆積しても良い。その後、所定の膜厚
の酸化膜10および窒化膜12を順次、CVD法を用い
て堆積する。
Thereafter, as shown in FIG. 2D, a polycrystalline silicon film 9 having a predetermined thickness is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition).
position) method to deposit this polycrystalline silicon film 9
Then, p-type impurities such as boron are ion-implanted. Instead of the polycrystalline silicon film 9, a polycrystalline silicon film previously doped with p-type impurities or a refractory metal such as tungsten may be deposited. Then, the oxide film 10 and the nitride film 12 having a predetermined film thickness are sequentially deposited by the CVD method.

【0051】次に図2(e)に示すように、写真蝕刻法
を用いて、素子形成領域上の、窒化膜12、酸化膜1
0、および多結晶シリコン膜9に開口13を形成する。
その後、図3(a)に示すように例えばSiNからなる
絶縁物を所定の厚さに堆積し、異方性エッチング例えば
RIEを用いてエッチングすることによって開口13内
に側壁15を形成する。続いて図3(b)に示すように
ウェットエッチング等を用いて露出しているエッチング
ストッパ膜7を除去し、ベースを形成するための開孔1
7を形成する。その後、図3(c)に示すように全面に
多結晶シリコン膜18を堆積し、n型の不純物例えば砒
素をイオン注入し、アニール処理することによりエピタ
キシャル層5内に砒素を拡散させ、ベース領域19を形
成する。このときベース領域19に挾まれたエピタキシ
ャル層5aがエミッタ領域5aとなる。また、ベース領
域19およびエミッタ領域5a以外のエピタキシャル層
5がコレクタ領域となる。なお、多結晶シリコン膜18
の代わりに、予めn型の不純物がドープされた多結晶シ
リコンを用いても良い。次いで多結晶シリコン膜18を
パターニングすることによってベース引き出し電極18
を形成する。その後、図3(d)に示すように絶縁膜2
0を堆積し、この絶縁膜20、窒化膜12、および絶縁
膜10に開口を設け、この開口を埋め込むように金属膜
を堆積し、この金属膜をパターニングすることによって
エミッタ電極21、ベース電極22、およびコレクタ電
極23を形成する。
Next, as shown in FIG. 2E, the nitride film 12 and the oxide film 1 on the element forming region are formed by using a photo-etching method.
An opening 13 is formed in each of 0 and the polycrystalline silicon film 9.
After that, as shown in FIG. 3A, an insulator made of, for example, SiN is deposited to a predetermined thickness and etched by anisotropic etching such as RIE to form a sidewall 15 in the opening 13. Subsequently, as shown in FIG. 3B, the exposed etching stopper film 7 is removed by wet etching or the like, and an opening 1 for forming a base is formed.
Form 7. Thereafter, as shown in FIG. 3C, a polycrystalline silicon film 18 is deposited on the entire surface, n-type impurities such as arsenic are ion-implanted and annealed to diffuse arsenic in the epitaxial layer 5 to form a base region. 19 is formed. At this time, the epitaxial layer 5a sandwiched between the base regions 19 becomes the emitter region 5a. The epitaxial layer 5 other than the base region 19 and the emitter region 5a becomes the collector region. The polycrystalline silicon film 18
In place of, polycrystalline silicon preliminarily doped with n-type impurities may be used. Next, by patterning the polycrystalline silicon film 18, the base extraction electrode 18
To form. After that, as shown in FIG.
0 is deposited, an opening is formed in the insulating film 20, the nitride film 12, and the insulating film 10, a metal film is deposited so as to fill the opening, and the metal film is patterned to form the emitter electrode 21 and the base electrode 22. , And collector electrode 23 are formed.

【0052】このようにして形成された本実施例の半導
体装置は図1(a),(b)から分かるようにエミッタ
領域5aを囲むようにベース領域19が形成され、この
ベース領域を囲むようにコレクタ領域5が形成されてい
る。なお、エミッタ領域5a上の導電膜層(多結晶シリ
コン層)9aはエミッタ引き出し領域であり、コレクタ
領域5上の導電膜層9はコレクタ引き出し領域となり、
エミッタ引き出し領域9aとベース引き出し電極18は
エッチングストッパ7および側壁15によって電気的に
絶縁され、ベース引き出し電極18とコレクタ引き出し
領域9は同様にエッチングストッパ7および側壁15に
よって電気的に絶縁されている。
As can be seen from FIGS. 1A and 1B, the thus formed semiconductor device of the present embodiment has the base region 19 formed so as to surround the emitter region 5a and surrounds the base region. A collector region 5 is formed in the. The conductive film layer (polycrystalline silicon layer) 9a on the emitter region 5a is the emitter extraction region, and the conductive film layer 9 on the collector region 5 is the collector extraction region.
The emitter extraction region 9a and the base extraction electrode 18 are electrically insulated by the etching stopper 7 and the side wall 15, and the base extraction electrode 18 and the collector extraction region 9 are also electrically insulated by the etching stopper 7 and the side wall 15.

【0053】この実施例においては、ベース領域19と
ベース電極22との距離が従来の場合に比べて大幅に短
いのでベース抵抗を大幅に低下させることができる。更
にベース領域19の幅を自己整合的に形成可能となるの
でベース幅を薄くすることができ、高速回路に用いるこ
とができる。また、エミッタ領域5aの下面の大部分が
絶縁膜4で覆われているので、この下面より少数キャリ
アがベース領域に注入されることが少なくなり、従来の
場合に比べて電流増幅率を大きくすることができる。
In this embodiment, the distance between the base region 19 and the base electrode 22 is much shorter than in the conventional case, so that the base resistance can be greatly reduced. Further, since the width of the base region 19 can be formed in a self-aligning manner, the base width can be reduced and it can be used for a high speed circuit. Further, since most of the lower surface of the emitter region 5a is covered with the insulating film 4, the minority carriers are less likely to be injected into the base region from this lower surface, and the current amplification factor is increased as compared with the conventional case. be able to.

【0054】以上説明したことにより本実施例の半導体
装置は高性能なものとなる。
As described above, the semiconductor device of this embodiment has high performance.

【0055】次に第2の発明による半導体装置の第1の
実施例の製造工程を図4を参照して説明する。まず図4
(a)に示すように、例えばボロンB等のp型不純物を
4×1014cm-3程度含んでいるシリコン基板31上
に、例えばアンチモン等のn型不純物を熱拡散等で添加
することによりn+ 拡散層32を形成する。続いて全面
にn型の不純物を含むエピタキシャル層33を形成す
る。次いで異方性エッチングを用いて深い溝と浅い溝を
形成した後、これらの溝に酸化膜等の絶縁物を充填し、
各々素子分離領域34および35を形成する。その後、
素子領域上に熱酸化法等を用いて酸化膜36を形成する
(図4(a)参照)。
Next, the manufacturing process of the first embodiment of the semiconductor device according to the second invention will be described with reference to FIG. First, FIG.
As shown in (a), by adding an n-type impurity such as antimony by thermal diffusion or the like onto the silicon substrate 31 containing about 4 × 10 14 cm −3 of p-type impurity such as boron B. The n + diffusion layer 32 is formed. Subsequently, an epitaxial layer 33 containing n-type impurities is formed on the entire surface. Next, after forming deep and shallow grooves by anisotropic etching, these grooves are filled with an insulator such as an oxide film,
Element isolation regions 34 and 35 are formed respectively. afterwards,
An oxide film 36 is formed on the element region by using a thermal oxidation method or the like (see FIG. 4A).

【0056】次に、将来エミッタ領域とベースコンタク
トとなる部分の酸化膜36を選択的に除去した後、減圧
CVD法等を用いて多結晶シリコン膜を全面に成長さ
せ、この多結晶シリコン膜を所定形状にパターニングす
ることによって図4(b)に示すようにエミッタ引き出
し用多結晶シリコン膜37およびベース引き出し用多結
晶シリコン膜38を形成する。続いて写真蝕刻法等を用
いて、フォトレジスト(図示せず)のマスクを形成し、
例えばリン等のn型不純物を多結晶シリコン膜38を通
してエピタキシャル層33に注入することによってベー
ス引き出しn+ 補償拡散層41を形成し、その後、上記
マスクを除去し、再び写真蝕刻法等を用いてフォトレジ
ストのマスク(図示せず)を形成し、例えばボロン等の
p型不純物を多結晶シリコン膜37およびその周りのエ
ピタキシャル層33に注入することによりコレクタ領域
42を形成し(図4(c)参照)、上記マスクを除去す
る。
Next, after selectively removing the oxide film 36 in a portion which will become a base contact with the emitter region in the future, a polycrystalline silicon film is grown on the entire surface by using a low pressure CVD method or the like, and this polycrystalline silicon film is formed. By patterning into a predetermined shape, a polycrystalline silicon film 37 for extracting an emitter and a polycrystalline silicon film 38 for extracting a base are formed as shown in FIG. 4B. Then, using a photo-etching method or the like, a mask of a photoresist (not shown) is formed,
For example, an n-type impurity such as phosphorus is injected into the epitaxial layer 33 through the polycrystalline silicon film 38 to form a base extraction n + compensation diffusion layer 41, then the mask is removed, and the photoetching method is used again. A photoresist mask (not shown) is formed, and a p-type impurity such as boron is injected into the polycrystalline silicon film 37 and the epitaxial layer 33 around it to form a collector region 42 (FIG. 4C). ), The mask is removed.

【0057】次に全面に酸化膜等の絶縁膜43をCVD
法を用いて成長させた後、熱処理を行ってポリシリコン
膜37からp型の不純物をエピタキシャル層33に拡散
させることによりエミッタ領域44を形成する(図4
(d)参照)。続いて絶縁膜43をパターニングするこ
とによってエミッタコンタクト孔45、コレクタコンタ
クト孔46、およびベースコンタクト孔47を開孔する
(図4(d)参照)。このとき、コレクタコンタクト孔
46およびベースコンタクト孔47の底の酸化膜36も
同時に除去される(図4(d)参照)。その後例えば金
属との配線材料からなる膜を上記コンタクト孔45,4
6,47を埋め込むように堆積し、パターニングするこ
とによってエミッタ電極、コレクタ電極、およびベース
電極(図示せず)を形成し、トランジスタを形成する。
Next, an insulating film 43 such as an oxide film is formed on the entire surface by CVD.
Method, and then heat treatment is performed to diffuse p-type impurities from the polysilicon film 37 into the epitaxial layer 33 to form an emitter region 44 (FIG. 4).
(See (d)). Subsequently, the insulating film 43 is patterned to form the emitter contact hole 45, the collector contact hole 46, and the base contact hole 47 (see FIG. 4D). At this time, the oxide film 36 on the bottoms of the collector contact hole 46 and the base contact hole 47 is also removed at the same time (see FIG. 4D). Thereafter, for example, a film made of a wiring material with a metal is formed on the contact holes 45, 4
6, 47 are deposited so as to be embedded, and patterned to form an emitter electrode, a collector electrode, and a base electrode (not shown) to form a transistor.

【0058】この第1の実施例の半導体装置において
は、エミッタ領域44は、エミッタ引き出し用多結晶シ
リコン膜37とエピタキシャル層33との微細な接触面
を通して拡散によって形成されるため、従来の場合に比
べて微細に形成することが可能となり、電流増幅率を大
きくすることができる。
In the semiconductor device of the first embodiment, since the emitter region 44 is formed by diffusion through the fine contact surface between the emitter-leading polycrystalline silicon film 37 and the epitaxial layer 33, the conventional structure is used. In comparison, it can be formed finer and the current amplification factor can be increased.

【0059】次に第2の発明による半導体装置の第2の
実施例の製造工程を図5を参照して説明する。この実施
例の半導体装置は、図4(b)に示す工程まで第1の実
施例の場合と同一の工程を用いて行う。その後、図5
(a)に示すように写真蝕刻法等を用いてフォトレジス
トのマスク(図示せず)を形成し、例えばリンP等のn
型不純物を多結晶シリコン膜38を通してエピタキシャ
ル層33に注入することによってベース引き出しn+
償拡散層41を形成し、上記マスクを除去した後、再び
写真蝕刻法等を用いてフォトレジストのマスク(図示せ
ず)を形成し、例えばボロンB等のp型不純物を多結晶
シリコン膜37およびその周りのエピタキシャル層33
に注入することによりp- コレクタ層40を形成する。
続いて多結晶シリコン膜37の側部に例えば窒化膜から
なる側壁39を形成する(図5(b)参照)。
Next, a manufacturing process of the second embodiment of the semiconductor device according to the second invention will be described with reference to FIG. In the semiconductor device of this embodiment, the same steps as those in the first embodiment are performed up to the step shown in FIG. After that, FIG.
As shown in (a), a photoresist mask (not shown) is formed by using a photo-etching method or the like.
A base extraction n + compensation diffusion layer 41 is formed by injecting a type impurity into the epitaxial layer 33 through the polycrystalline silicon film 38, and after removing the mask, the photoresist mask (see FIG. (Not shown), and a p-type impurity such as boron B is added to the polycrystalline silicon film 37 and the epitaxial layer 33 around it.
To form ap collector layer 40.
Subsequently, a sidewall 39 made of, for example, a nitride film is formed on the side portion of the polycrystalline silicon film 37 (see FIG. 5B).

【0060】次いで写真蝕刻法等を用いてフォトレジス
トのマスク(図示せず)を形成し、例えばリン等のp型
不純物を、多結晶シリコン膜37およびその周りのエピ
タキシャル層33にイオン注入することによってp+
レクタ42を形成する(図5(c)参照)。次に上記マ
スクを除去した後、全面に酸化膜等の絶縁膜43をCV
D法を用いて成長させた後、熱処理を行ってポリシリコ
ン膜37からp型の不純物をエピタキシャル層33に拡
散させることによりエミッタ領域44を形成する(図5
(d)参照)。続いて絶縁膜43をパターニングするこ
とによってエミッタコンタクト孔45、コレクタコンタ
クト孔46、およびベースコンタクト孔47を開孔する
(図5(d)参照)。その後、例えば金属膜を上記コン
タクト孔45,46、47を埋め込むように堆積し、パ
ターニングすることによってエミッタ電極、コレクタ電
極、およびベース電極(図示せず)を形成し、トランジ
スタを形成する。
Next, a photoresist mask (not shown) is formed by using a photo-etching method or the like, and a p-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 37 and the epitaxial layer 33 around it. To form the p + collector 42 (see FIG. 5C). Next, after removing the mask, an insulating film 43 such as an oxide film is formed on the entire surface by CV.
After growing using the D method, heat treatment is performed to diffuse p-type impurities from the polysilicon film 37 into the epitaxial layer 33 to form the emitter region 44 (FIG. 5).
(See (d)). Subsequently, the insulating film 43 is patterned to form the emitter contact hole 45, the collector contact hole 46, and the base contact hole 47 (see FIG. 5D). After that, for example, a metal film is deposited so as to fill the contact holes 45, 46, 47, and patterned to form an emitter electrode, a collector electrode, and a base electrode (not shown) to form a transistor.

【0061】この第2の実施例の半導体装置において
は、第1の実施例の場合と同様にエミッタ領域44を微
細に形成することが可能となるので、電流増幅率を大き
くすることができる。更に、ベース領域33とコレクタ
領域(p+ 層)42との間にp- コレクタ層40が形成
されているため、アーリ電圧を高くすることができる。
In the semiconductor device of the second embodiment, the emitter region 44 can be finely formed as in the first embodiment, so that the current amplification factor can be increased. Furthermore, since the p collector layer 40 is formed between the base region 33 and the collector region (p + layer) 42, the Early voltage can be increased.

【0062】次に第3の発明による半導体装置の一実施
例の製造工程を図6を参照して説明する。まず、p型の
シリコン基板51上にn型の高濃度不純物層52を形成
した後、後述のコレクタ領域60の真下となる領域に比
較的高濃度例えば1×1018cm-3程度のp型拡散層5
3をn型不純物層52に形成する(図6(a)参照)。
Next, a manufacturing process of an embodiment of the semiconductor device according to the third invention will be described with reference to FIG. First, an n-type high-concentration impurity layer 52 is formed on a p-type silicon substrate 51, and then a p-type with a relatively high concentration of, for example, about 1 × 10 18 cm −3 is formed in a region directly below a collector region 60 described later. Diffusion layer 5
3 is formed in the n-type impurity layer 52 (see FIG. 6A).

【0063】次に全面にn型の比較的低濃度例えば1×
1016cm-3程度のエピタキシャル層54を気相成長法
を用いて厚さ1.0μm程度形成し、トレンチ技術を用
いてエピタキシャル層54、n型の不純物層52、およ
びシリコン基板51をエッチングして深い溝を形成する
とともにエピタキシャル層54をエッチングして浅い溝
を形成する(図6(b)参照)。そしてこれらの深い溝
および浅い溝に酸化膜(SiO2 )等を埋め込むことに
よって各々素子分離領域55およびエミッタ・コレクタ
領域54とベースコンタクト領域54aを分離する電極
間分離領域56を形成する(図6(b)参照)。続いて
基板全面に熱酸化膜57を厚さ200オングストローム
程度成長させ、パターニングすることによってエミッタ
・コレクタ領域54上に残存させる(図6(b)参
照)。
Next, on the entire surface, a relatively low concentration of n-type, for example, 1 ×
An epitaxial layer 54 having a thickness of about 10 16 cm −3 is formed to a thickness of about 1.0 μm by vapor phase epitaxy, and the epitaxial layer 54, the n-type impurity layer 52, and the silicon substrate 51 are etched by using a trench technique. To form a deep groove, and the epitaxial layer 54 is etched to form a shallow groove (see FIG. 6B). Then, by burying an oxide film (SiO 2 ) or the like in these deep trenches and shallow trenches, element isolation regions 55 and inter-electrode isolation regions 56 for isolating the emitter / collector region 54 and the base contact region 54a are formed (FIG. 6). (See (b)). Then, a thermal oxide film 57 is grown on the entire surface of the substrate to a thickness of about 200 angstroms and patterned to remain on the emitter / collector region 54 (see FIG. 6B).

【0064】次に写真蝕刻法を用いてフォトレジストの
マスク(図示せず)を形成し、このマスクを用いてp型
の不純物例えばボロンを、熱酸化膜57を通してエミッ
タ・コレクタ領域54にイオン注入することによって1
×1020cm-3程度の濃度のエミッタ領域59およびコ
レクタ領域60を形成し、上記マスクを除去する(図6
(c)参照)。
Next, a photoresist mask (not shown) is formed by photolithography, and p-type impurities such as boron are ion-implanted into the emitter / collector region 54 through the thermal oxide film 57 using this mask. By doing 1
An emitter region 59 and a collector region 60 having a concentration of about × 10 20 cm -3 are formed and the mask is removed (FIG. 6).
(C)).

【0065】続いて全面に例えばSiO2 からなる絶縁
膜62をCVD法を用いて3000オングストローム程
度堆積した後、熱処理を施すことによってエミッタ領域
59およびコレクタ領域60にイオン注入されたp型不
純物を活性化する(図6(d)参照)。この熱処理によ
って拡散層53とコレクタ領域60が接続する。次に絶
縁膜62に、エミッタ領域59、コレクタ領域60、お
よびベース引き出し領域54aとの接続孔を形成した
後、例えばAlからなる金属膜を上記接続孔を埋め込む
ように堆積し、パターニングすることによってエミッタ
電極63、コレクタ電極64、およびベース電極65を
形成し、これによりバイポーラトランジスタを形成する
(図6(d)参照)。
Subsequently, an insulating film 62 made of, for example, SiO 2 is deposited on the entire surface by the CVD method to a thickness of about 3000 angstroms, and heat treatment is performed to activate the p-type impurities ion-implanted in the emitter region 59 and the collector region 60. (See FIG. 6D). The diffusion layer 53 and the collector region 60 are connected by this heat treatment. Next, after forming a connection hole to the emitter region 59, the collector region 60, and the base lead-out region 54a in the insulating film 62, a metal film made of, for example, Al is deposited so as to fill the connection hole and patterned. The emitter electrode 63, the collector electrode 64, and the base electrode 65 are formed, thereby forming a bipolar transistor (see FIG. 6D).

【0066】本実施例の半導体装置においては、コレク
タ領域60の真下に、このコレクタ領域60と電気的に
接続するようにコレクタ領域60と同じ導電型の拡散層
領域53が形成されているため、従来の場合にエミッタ
領域59から下方のベース領域54に逃げていた小数キ
ャリアは拡散層53によって捕えることが可能となり、
電流増幅率が大幅に向上する。
In the semiconductor device of this embodiment, the diffusion layer region 53 of the same conductivity type as that of the collector region 60 is formed immediately below the collector region 60 so as to be electrically connected to the collector region 60. The minority carriers escaping from the emitter region 59 to the lower base region 54 in the conventional case can be captured by the diffusion layer 53,
The current amplification factor is greatly improved.

【0067】次に第4の発明による半導体装置の一実施
例の製造工程を図7および図8を参照して説明する。こ
の製造工程においては横型pnpトランジスタの動作領
域のみについて説明するが、縦型のnpnトランジスタ
等の図示していない部分は、図15および図16で説明
した従来例の場合と同様に形成される。
Next, a manufacturing process of an embodiment of the semiconductor device according to the fourth invention will be described with reference to FIGS. 7 and 8. In this manufacturing process, only the operation region of the lateral pnp transistor will be described, but the unillustrated portions such as the vertical npn transistor are formed in the same manner as in the conventional example described with reference to FIGS. 15 and 16.

【0068】まず図7(a)に示すようにp型のシリコ
ン基板71上にアンチモン拡散等の手法を用いてn+
散層72を形成し、その上にエピタキシャル成長法を用
いてn- エピタキシャル層73を形成する。そしてこの
基板に素子分離用の深い溝と浅い溝を形成し、深い溝の
底部にイオン注入法によりp型不純物例えばホウ素を打
ち込み、チャネルストッパとなるp+ 拡散層74を形成
した後、上記深い溝および浅い溝に例えばSiO2 を埋
め込むことにより素子分離領域75および電極間分離領
域76を形成する(図7(a)参照)。
First, as shown in FIG. 7A, an n + diffusion layer 72 is formed on a p-type silicon substrate 71 by a technique such as antimony diffusion, and an n epitaxial layer is formed thereon by an epitaxial growth method. 73 is formed. Then, deep trenches and shallow trenches for element isolation are formed on this substrate, and p-type impurities such as boron are implanted into the bottom of the deep trenches by an ion implantation method to form ap + diffusion layer 74 serving as a channel stopper. The element isolation region 75 and the inter-electrode isolation region 76 are formed by filling the trench and the shallow trench with, for example, SiO 2 (see FIG. 7A).

【0069】次に写真蝕刻法を用いてフォトレジストの
マスク78を形成し、pnpトランジスタの動作領域と
なるn- エピタキシャル層73のうちエミッタ領域、コ
レクタ領域となる部分に対して、マスク78をガイドに
して異方性エッチング例えばRIEを行い、溝79を形
成する(図7(b)参照)。このとき、異方性エッチン
グでの絶縁膜76に対するシリコンの選択比を十分大き
くとることが可能なため、マスクの開口は溝79と一致
している必要はなく、動作領域周辺の絶縁膜76の領域
上まで広がっていてもなんら問題がない。このため溝7
9の幅は写真蝕刻法の解像度よりも小さくすることが可
能である(図7(b)参照)。
Next, a photoresist mask 78 is formed by using a photo-etching method, and the mask 78 is guided to the portions of the n epitaxial layer 73 which will be the operating region of the pnp transistor, which will be the emitter region and the collector region. Then, anisotropic etching such as RIE is performed to form the groove 79 (see FIG. 7B). At this time, since the selection ratio of silicon to the insulating film 76 by anisotropic etching can be made sufficiently large, the opening of the mask does not need to be aligned with the groove 79, and the insulating film 76 in the periphery of the operating region can be formed. There is no problem even if it spreads over the area. Therefore, the groove 7
The width of 9 can be made smaller than the resolution of the photo-etching method (see FIG. 7B).

【0070】次にフォトレジストのマスク78を除去し
た後、エミッタ、コレクタ引き出し電極となる多結晶シ
リコン膜80を全面に堆積する(図7(c)参照)。な
おこの多結晶シリコン膜80は縦型npnトランジスタ
ではベース引き出し電極となる。このとき、図7(c)
においては多結晶シリコン膜80によって溝79が完全
に埋め込まれているが、必ずしも埋め込まれる必要はな
い。
Next, after removing the photoresist mask 78, a polycrystalline silicon film 80 serving as an emitter / collector extraction electrode is deposited on the entire surface (see FIG. 7C). The polycrystalline silicon film 80 serves as a base lead electrode in a vertical npn transistor. At this time, FIG. 7 (c)
In the above, the trench 79 is completely filled with the polycrystalline silicon film 80, but it is not always necessary to fill it.

【0071】続いて、写真蝕刻法と異方性エッチングを
用いて多結晶シリコン膜80をパターニングした後、ベ
ース引き出し領域(縦型のnpnトランジスタではコレ
クタ引き出し領域)にn型不純物例えばリンをイオン注
入してn- 型エピタキシャル層をn+ 型拡散層82にす
ると同時に、これらの領域上にある多結晶シリコン膜8
0bをn+ 型にドープする(図8(a)参照)。そして
エミッタ、コレクタ(縦型のnpnトランジスタではベ
ース)を引き出すための多結晶シリコン膜80aの部分
にp型の不純物例えばホウ素をイオン注入法により導入
し,p+ 型多結晶シリコンにする。次いで全面に絶縁膜
として例えばシリコン酸化膜83堆積した後、フォトレ
ジストのマスク84を形成し、異方性エッチングを用い
てシリコン酸化膜83および多結晶シリコン膜80aを
エッチングし、ベース形成領域を囲む形で開口86を形
成する(図8(a)参照)。
Subsequently, the polycrystalline silicon film 80 is patterned by using a photo-etching method and anisotropic etching, and then an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted into the base extraction region (the collector extraction region in the vertical npn transistor). To form the n type epitaxial layer into the n + type diffusion layer 82, and at the same time, the polycrystalline silicon film 8 on these regions is formed.
0b is doped to the n + type (see FIG. 8A). Then, a p-type impurity such as boron is introduced into the portion of the polycrystalline silicon film 80a for extracting the emitter and the collector (the base in the vertical npn transistor) by an ion implantation method to form p + -type polycrystalline silicon. Next, for example, a silicon oxide film 83 is deposited on the entire surface as an insulating film, a photoresist mask 84 is formed, and the silicon oxide film 83 and the polycrystalline silicon film 80a are etched using anisotropic etching to surround the base formation region. The opening 86 is formed in a shape (see FIG. 8A).

【0072】次にフォトレジストのマスク84を除去し
た後、アニールを行うことによりp+ 多結晶シリコン膜
80aからの拡散によりn- エピタキシャル層73にエ
ミッタ、コレクタ拡散層(縦型npnトランジスタでは
外部ベース拡散層)となるp+ 型の不純物拡散層87を
形成する(図8(b)参照)。続いて縦型npnトラン
ジスタの内部ベース拡散層(図示せず)を、選択的にp
型不純物例えばBF2をイオン注入することにより形成
した後に、全面にシリコン窒化膜88を堆積し、フォト
レジストマスク(図示せず)を形成し、窒化膜88にR
IE等の異方性エッチングを行うことにより開口86お
よびその周辺にのみ窒化膜88を残存させ、これにより
横型pnpトランジスタの開口86を塞ぐシリコン窒化
膜キャップ88を形成する(図8(b)参照)。このと
き縦型npnトランジスタのトランジスタ領域上にでき
た開口内に窒化膜側壁(図示せず)が形成される。
Next, after removing the photoresist mask 84, annealing is performed to diffuse from the p + polycrystalline silicon film 80a to the n epitaxial layer 73, thereby forming an emitter / collector diffusion layer (in a vertical npn transistor, an external base). A p + type impurity diffusion layer 87 to be a diffusion layer) is formed (see FIG. 8B). Then, the internal base diffusion layer (not shown) of the vertical npn transistor is selectively p-typed.
After forming a type impurity such as BF 2 by ion implantation, a silicon nitride film 88 is deposited on the entire surface and a photoresist mask (not shown) is formed.
By performing anisotropic etching such as IE, the nitride film 88 is left only in the opening 86 and its periphery, thereby forming a silicon nitride film cap 88 that closes the opening 86 of the lateral pnp transistor (see FIG. 8B). ). At this time, a nitride film side wall (not shown) is formed in the opening formed on the transistor region of the vertical npn transistor.

【0073】次に上記フォトレジストマスクを除去した
後、全面に多結晶シリコン膜を堆積し、ヒ素をイオン注
入してアニールすることにより縦型npnトランジスタ
のエミッタ拡散層(図示せず)を形成し、この多結晶シ
リコンを縦型のnpnトランジスタのエミッタ電極のみ
に残してエッチング除去する。
Next, after removing the photoresist mask, a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface, and arsenic is ion-implanted and annealed to form an emitter diffusion layer (not shown) of the vertical npn transistor. The polycrystalline silicon is removed by etching, leaving only the emitter electrode of the vertical npn transistor.

【0074】最後に、シリコン酸化膜83をパターニン
グして縦型npnトランジスタのベース、コレクタ電極
取り出し用のコンタクト開口(図示せず)および横型p
npトランジスタのエミッタ、ベース、コレクタ電極取
り出し用のコレクタ開口を形成した後、金属膜を上記開
口を埋め込むように堆積し、パターニングすることによ
ってエミッタ電極89a、ベース電極89b、コレクタ
電極89cを形成する(図8(c)参照)。
Finally, the silicon oxide film 83 is patterned to form the base of the vertical npn transistor, the contact opening (not shown) for taking out the collector electrode, and the horizontal p.
After forming a collector opening for taking out the emitter, base, and collector electrodes of the np transistor, a metal film is deposited so as to fill the opening and patterned to form an emitter electrode 89a, a base electrode 89b, and a collector electrode 89c ( FIG. 8C).

【0075】以上説明したように本実施例の半導体装置
によれば、横型トランジスタのエミッタ、及びコレクタ
引き出し用多結晶シリコンと接続する部分のエピタキシ
ャル層73に溝79が形成され、この溝の内部に埋め込
まれたエミッタ、コレクタ多結晶シリコン膜80aから
の拡散によってエミッタ、コレクタ拡散層87が形成さ
れることより、エミッタ拡散層とコレクタ拡散層の対向
する面積を大きく取ることが可能になり、電流利得を大
きくすることができる。また、エミッタ、コレクタ拡散
層形成領域の溝79の間隔によってベース幅を制御する
ことが可能であるため、ベース幅を薄くすることが容易
になり、トランジスタの遮断周波数を高めることもでき
る。その上、実効的なエミッタ面積をエミッタ、コレク
タ拡散層形成領域の溝79の深さによって制御すること
が可能なため、トランジスタの動作電流の制御が容易に
なり、回路設計が容易になるという利点もある。
As described above, according to the semiconductor device of the present embodiment, the groove 79 is formed in the epitaxial layer 73 at the portion connected to the emitter and collector extraction polycrystalline silicon of the lateral transistor, and the inside of this groove is formed. Since the emitter / collector diffusion layer 87 is formed by diffusion from the buried emitter / collector polycrystalline silicon film 80a, it is possible to increase the area where the emitter diffusion layer and the collector diffusion layer face each other, and thus the current gain is increased. Can be increased. Further, since the base width can be controlled by the interval between the trenches 79 in the emitter / collector diffusion layer forming region, the base width can be easily thinned and the cutoff frequency of the transistor can be increased. In addition, since the effective emitter area can be controlled by the depth of the groove 79 in the emitter / collector diffusion layer forming region, the operating current of the transistor can be easily controlled, and the circuit design can be facilitated. There is also.

【0076】次に第5の発明による半導体装置の一実施
例の製造工程を図9および図10を参照して説明する。
まず、p型の半導体基板91に高濃度のn型領域92を
形成し、その上に低濃度のn型エピタキシャル層93を
形成する(図9(a)参照)。続いて半導体基板に素子
分離用の溝を形成し、この溝に例えばSiO2 からなる
絶縁膜を埋め込むことによって素子分離94を形成する
(図9(a)参照)。
Next, a manufacturing process of an embodiment of the semiconductor device according to the fifth invention will be described with reference to FIGS. 9 and 10.
First, a high-concentration n-type region 92 is formed on a p-type semiconductor substrate 91, and a low-concentration n-type epitaxial layer 93 is formed thereon (see FIG. 9A). Subsequently, a groove for element isolation is formed in the semiconductor substrate, and an element isolation 94 is formed by filling the groove with an insulating film made of, for example, SiO 2 (see FIG. 9A).

【0077】次に素子領域に絶縁膜95を堆積し、更に
この絶縁膜に、エミッタ領域を画定するための開口96
を形成し、続いて全面に多結晶シリコン膜97を堆積し
て上記開口96を通してエミッタ領域となるn型エピタ
キシャル層93と接続させる(図9(b)参照)。
Next, an insulating film 95 is deposited in the element region, and an opening 96 for defining an emitter region is further formed in this insulating film.
Then, a polycrystalline silicon film 97 is deposited on the entire surface and is connected to the n-type epitaxial layer 93 to be an emitter region through the opening 96 (see FIG. 9B).

【0078】次にエミッタ領域と真性ベース領域を覆う
ようにフォトレジストのマスク98を形成し、このマス
ク98を用いて多結晶シリコン膜97を異方性エッチン
グによりエッチングする。次いでp型不純物例えばホウ
素を高エネルギでイオン注入し、コレクタ領域99を深
く形成する(図9(c)参照)。
Next, a photoresist mask 98 is formed to cover the emitter region and the intrinsic base region, and the polycrystalline silicon film 97 is etched by anisotropic etching using this mask 98. Then, a p-type impurity such as boron is ion-implanted with high energy to deeply form the collector region 99 (see FIG. 9C).

【0079】続いて上記マスク98を除去した後、多結
晶シリコン膜97とコレクタ領域99に開口を有するフ
ォトレジストのマスク100を形成し、多結晶シリコン
膜97とコレクタ領域99にp型不純物例えばホウ素を
低エネルギでイオン注入する(図9(d)参照)。
Subsequently, after removing the mask 98, a photoresist mask 100 having openings in the polycrystalline silicon film 97 and the collector region 99 is formed, and a p-type impurity such as boron is formed in the polycrystalline silicon film 97 and the collector region 99. Is ion-implanted with low energy (see FIG. 9D).

【0080】次にフォトレジストのマスク100を除去
した後、ベース引き出し部に開口を有するフォトレジス
トのマスク102を形成し、n型不純物例えばリンをイ
オン注入することにより、ベース引き出し部の低濃度n
型エピタキシャル層93を高濃度のn+ 型領域104に
する(図10(a)参照)。
Next, after removing the photoresist mask 100, a photoresist mask 102 having an opening in the base lead-out portion is formed, and an n-type impurity such as phosphorus is ion-implanted to lower the concentration n of the base lead-out portion.
The type epitaxial layer 93 is made into a high concentration n + type region 104 (see FIG. 10A).

【0081】続いてフォトレジストのマスク102を除
去した後、全面に絶縁膜106を堆積して熱処理を行
い、多結晶シリコン膜97中のp型不純物をエピタキシ
ャル層93中に拡散させ、エミッタ領域107を浅く形
成する(図10(b)参照)。
Subsequently, after removing the photoresist mask 102, an insulating film 106 is deposited on the entire surface and heat treatment is performed to diffuse the p-type impurities in the polycrystalline silicon film 97 into the epitaxial layer 93, and the emitter region 107. Are shallowly formed (see FIG. 10B).

【0082】次に絶縁膜106に、エミッタ領域10
7、コレクタ領域99、およびベース引き出し部104
とのコンタクトをとるための開口を形成した後、金属膜
を上記開口を埋め込むように堆積し、パターニングする
ことにより、エミッタ電極109a、ベース電極109
b、コレクタ電極109eを形成し、横型トランジスタ
を完成する。
Next, the emitter region 10 is formed on the insulating film 106.
7, collector region 99, and base lead portion 104
After forming an opening for making contact with the metal film, a metal film is deposited so as to fill the opening and patterned to form an emitter electrode 109a and a base electrode 109.
b, the collector electrode 109e is formed to complete the lateral transistor.

【0083】以上説明したように、エミッタ領域107
を浅く形成できるとともに、コレクタ領域99を深く形
成することができるので、従来の場合に比べて、エミッ
タ領域107から注入された小数キャリアはコレクタ領
域99に達する割合が多くなり、電流増幅率を向上させ
ることができる。
As described above, the emitter region 107
Since the collector region 99 can be formed to be shallow and the collector region 99 can be formed to be deep, the ratio of the minority carriers injected from the emitter region 107 to the collector region 99 increases and the current amplification factor is improved as compared with the conventional case. Can be made.

【0084】なお、第1乃至第5の発明の各実施例にお
いては、横型pnpトランジスタについて説明したが、
横型npnトランジスタにも適用できることは言うまで
もない。
Although the lateral pnp transistor has been described in each of the first to fifth embodiments,
It goes without saying that the invention can also be applied to a lateral npn transistor.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高性
能の半導体装置を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a high performance semiconductor device can be obtained.

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

【図1】第1の発明の半導体装置の一実施例の構造を示
す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a structure of an embodiment of a semiconductor device of the first invention.

【図2】第1の発明の半導体装置の一実施例の製造工程
を示す工程断面図。
FIG. 2 is a process sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of the semiconductor device of the first invention.

【図3】第1の発明の半導体装置の一実施例の製造工程
を示す工程断面図。
FIG. 3 is a process sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of the semiconductor device of the first invention.

【図4】第2の発明による半導体装置の第1の実施例の
製造工程を示す工程断面図。
FIG. 4 is a process cross-sectional view showing the manufacturing process of the first embodiment of the semiconductor device according to the second invention.

【図5】第2の発明による半導体装置の第2の実施例の
製造工程を示す工程断面図。
FIG. 5 is a process sectional view showing a manufacturing process of a second embodiment of a semiconductor device according to the second invention.

【図6】第3の発明による半導体装置の一実施例の製造
工程を示す工程断面図。
FIG. 6 is a process sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor device according to the third invention.

【図7】第4の発明による半導体装置の一実施例の製造
工程を示す工程断面図。
FIG. 7 is a process cross-sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor device according to the fourth invention.

【図8】第4の発明による半導体装置の一実施例の製造
工程を示す工程断面図。
FIG. 8 is a process sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor device according to the fourth invention.

【図9】第5の発明による半導体装置の一実施例の製造
工程を示す工程断面図。
FIG. 9 is a process sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor device according to the fifth invention.

【図10】第5の発明による半導体装置の一実施例の製
造工程を示す工程断面図。
FIG. 10 is a process sectional view showing a manufacturing process of an embodiment of a semiconductor device according to the fifth invention.

【図11】従来の半導体装置の第1の例の構造を示す構
成図。
FIG. 11 is a configuration diagram showing a structure of a first example of a conventional semiconductor device.

【図12】従来の半導体装置の第2の例の構造を示す斜
視図。
FIG. 12 is a perspective view showing the structure of a second example of the conventional semiconductor device.

【図13】従来の半導体装置の第3の例の製造工程断面
図。
FIG. 13 is a sectional view of a manufacturing process of a third example of the conventional semiconductor device.

【図14】従来の半導体装置の第3の例の製造工程断面
図。
FIG. 14 is a manufacturing process sectional view of a third example of the conventional semiconductor device.

【図15】従来の半導体装置の第4の例の製造工程断面
図。
FIG. 15 is a sectional view of the manufacturing process of the fourth example of the conventional semiconductor device.

【図16】従来の半導体装置の第4の例の製造工程断面
図。
FIG. 16 is a sectional view of a manufacturing process of a fourth example of a conventional semiconductor device.

【図17】従来の半導体装置の第5の例の製造工程断面
図。
FIG. 17 is a manufacturing step sectional view of a fifth example of the conventional semiconductor device.

【図18】従来の半導体装置の第5の例の製造工程断面
図。
FIG. 18 is a sectional view of a manufacturing process of a fifth example of the conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p型半導体基板 2 n型埋め込み層 3 n型エピタキシャル層 4 素子分離領域 5 エピタキシャルシリコン層 5a エミッタ領域 7 エッチングストッパ膜 9 多結晶シリコン膜 9a エミッタ引き出し領域 10 酸化膜 12 窒化膜 13 開口 15 側壁 17 開孔 18 多結晶シリコン膜(ベース引き出し電極) 19 ベース領域 20 絶縁膜 21 エミッタ電極 22 ベース電極 23 コレクタ電極 25 酸化膜 26 窒化膜 27 エミッタ領域 28 コレクタ領域 29 層間絶縁膜 30 ベース領域 31 p型シリコン基板 32 n+ 拡散層 33 エピタキシャル層 33a 真性ベース領域 33b ベース引き出し領域 34,35 素子分離領域 36 酸化膜 37 エミッタ引き出し用多結晶シリコン膜 38 ベース引き出し用多結晶シリコン膜 39 側壁 40 コレクタ領域 41 n+ 補償拡散層(ベース引き出し領域) 42 コレクタ領域 43 絶縁膜 44 エミッタ領域 45 エミッタコンタクト孔 46 コレクタコンタクト孔 47 ベースコンタクト孔 51 p型シリコン基板 52 n型高濃度不純物層 53 p型拡散層 54 n型エピタキシャル層 54a ベースコンタクト領域 55 素子分離領域 56 電極間分離領域 57 熱酸化膜 59 エミッタ領域 60 コレクタ領域 62 絶縁膜 63 エミッタ電極 64 コレクタ電極 65 ベース電極 71 p型シリコン基板 72 n+ 拡散層 73 n- エピタキシャル層 74 p+ 拡散層 75 素子分離領域 76 電極間分離領域 78 フォトレジストのマスク 79 溝 80 多結晶シリコン膜 80a p型不純物がドープされた多結晶シリコン膜 80b n型不純物がドープされた多結晶シリコン膜 83 シリコン酸化膜 84 フォトレジストのマスク 86 開口 87 p+ 型拡散層 88 窒化膜(キャップ) 89a エミッタ電極 89b ベース電極 91 p型半導体基板 92 高濃度n型領域 93 n型エピタキシャル層 94 素子分離領域 95 絶縁膜 96 開口 97 多結晶シリコン膜 98 フォトレジストのマスク 99 コレクタ領域 100 フォトレジストのマスク 102 フォトレジストのマスク 104 高濃度n型領域 106 絶縁膜 107 エミッタ領域 109a エミッタ電極 109b ベース電極 109c コレクタ電極 121 p型シリコン基板 122 n+ 型拡散層 123 n- 型シリコン層(エピタキシャル層) 124 リーク防止用p+ 型拡散層 126,127 シリコン酸化膜(素子分離領域) 128a 多結晶シリコン膜(p+ ) 128b 多結晶シリコン膜(n+ ) 129 n+ 型拡散層 130 シリコン酸化膜 131,132 開口 133 p+ 型不純物拡散層 134 p+ 型不純物拡散層 135 フォトレジスト 136 ベース拡散層 137a 側壁(シリコン窒化膜) 137b キャップ層(シリコン窒化膜) 140 多結晶シリコン膜 142a エミッタ電極 142b ベース電極 142c コレクタ電極1 p-type semiconductor substrate 2 n-type buried layer 3 n-type epitaxial layer 4 element isolation region 5 epitaxial silicon layer 5a emitter region 7 etching stopper film 9 polycrystalline silicon film 9a emitter extraction region 10 oxide film 12 nitride film 13 opening 15 sidewall 17 Opening 18 Polycrystalline silicon film (base extraction electrode) 19 Base region 20 Insulating film 21 Emitter electrode 22 Base electrode 23 Collector electrode 25 Oxide film 26 Nitride film 27 Emitter region 28 Collector region 29 Interlayer insulating film 30 Base region 31 P-type silicon Substrate 32 n + Diffusion layer 33 Epitaxial layer 33a Intrinsic base region 33b Base extraction region 34, 35 Element isolation region 36 Oxide film 37 Emitter extraction polycrystalline silicon film 38 Base extraction polycrystalline silicon film 39 side Wall 40 Collector region 41 n + Compensation diffusion layer (base extraction region) 42 Collector region 43 Insulating film 44 Emitter region 45 Emitter contact hole 46 Collector contact hole 47 Base contact hole 51 p-type silicon substrate 52 n-type high concentration impurity layer 53 p Type diffusion layer 54 n-type epitaxial layer 54a base contact region 55 element isolation region 56 inter-electrode isolation region 57 thermal oxide film 59 emitter region 60 collector region 62 insulating film 63 emitter electrode 64 collector electrode 65 base electrode 71 p-type silicon substrate 72 n + diffusion layer 73 n - polysilicon film 80b n-type epitaxial layer 74 p + diffusion layer 75 the element isolation region 76 between electrodes isolation region 78 photoresist mask 79 groove 80 polycrystalline silicon film 80a p-type impurity-doped Pure object-doped polycrystalline silicon film 83 a silicon oxide film 84 a photoresist mask 86 opening 87 p + -type diffusion layer 88 a nitride film (cap) 89a emitter electrode 89b base electrode 91 p-type semiconductor substrate 92 heavily doped n-type region 93 n-type epitaxial layer 94 element isolation region 95 insulating film 96 opening 97 polycrystalline silicon film 98 photoresist mask 99 collector region 100 photoresist mask 102 photoresist mask 104 high-concentration n-type region 106 insulating film 107 emitter region 109a Emitter electrode 109b Base electrode 109c Collector electrode 121 p-type silicon substrate 122 n + type diffusion layer 123 n type silicon layer (epitaxial layer) 124 Leak prevention p + type diffusion layer 126, 127 Silicon oxide film (element isolation region) Area) 128a polycrystalline silicon film (p + ) 128b polycrystalline silicon film (n + ) 129 n + type diffusion layer 130 silicon oxide film 131, 132 opening 133 p + type impurity diffusion layer 134 p + type impurity diffusion layer 135 photo Resist 136 Base diffusion layer 137a Side wall (silicon nitride film) 137b Cap layer (silicon nitride film) 140 Polycrystalline silicon film 142a Emitter electrode 142b Base electrode 142c Collector electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯 沼 俊 彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 吉 野 千 博 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Toshihiko Iinuma 1 Komukai Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Toshiba Research & Development Center (72) Inventor Chihiro Yoshino Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Komukai Toshiba Town 1 Stock Company Toshiba Research and Development Center

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板の同一層内で第1および第2の
絶縁部によって囲まれるように形成された第1導電型の
第1の半導体領域と、 前記第1の半導体領域上の一部の領域に形成された第1
導電型の第2の半導体領域と、 前記第2の半導体領域と同一層内で前記第1の絶縁部を
覆うように形成された第1導電型と異なる第2導電型の
第3の半導体領域と、 前記第2の半導体領域と同一層内で前記第2の絶縁部を
覆うように形成された第2導電型の第4の半導体領域
と、 前記第2の半導体領域上に形成された第1導電型の第1
の引き出し層と、 前記第3の半導体領域上に形成され、前記第1の引き出
し層とは絶縁物によって電気的に絶縁されている第2の
導電型の第2の引き出し層と、 前記第4の半導体領域上に形成され、前記第1の引き出
し層とは絶縁物によって電気的に絶縁されている第2導
電型の第3の引き出し層と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。
1. A first semiconductor region of a first conductivity type formed so as to be surrounded by first and second insulating portions in the same layer of a semiconductor substrate, and a part of the first semiconductor region. Formed in the area of
A second semiconductor region of a conductivity type and a third semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type and formed in the same layer as the second semiconductor region so as to cover the first insulating portion. A fourth semiconductor region of the second conductivity type formed so as to cover the second insulating portion in the same layer as the second semiconductor region, and a fourth semiconductor region formed on the second semiconductor region. 1 of conductivity type
And a second lead layer of the second conductivity type formed on the third semiconductor region and electrically insulated from the first lead layer by an insulator. And a third lead-out layer of the second conductivity type which is formed on the semiconductor region and is electrically insulated from the first lead-out layer by an insulator.
【請求項2】半導体基板上に第1導電型の第1の半導体
層を形成し、この第1の半導体層を所定形状にエッチン
グし、エッチングによって除去された領域に第1の絶縁
物を埋め込む工程と、 前記第1の半導体層および第1の絶縁物の上に第1導電
型とは異なる第2導電型の第2の半導体層を形成する工
程と、 前記第2の半導体層上に第2の絶縁物の層を形成し、こ
の第2の絶縁物の層が前記第1の半導体層を覆うように
パターニングする工程と、 第2導電型の第3の半導体層および第3の絶縁物の層を
順次形成する工程と、 前記第3の絶縁物の層および第3の半導体層をエッチン
グして前記第2の絶縁物の層上に開口を形成する工程
と、 前記開口内に第4の絶縁物からなる側壁を形成する工程
と、 前記開口の底の前記第2の絶縁物を除去した後、第1導
電型の第4の半導体層を形成する工程と、 前記第4の半導体層内の第1導電型の不純物を熱拡散さ
せることにより前記第2の半導体層内に第1導電型の半
導体領域を形成する工程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. A first semiconductor layer of a first conductivity type is formed on a semiconductor substrate, the first semiconductor layer is etched into a predetermined shape, and the region removed by etching is filled with a first insulator. A step of forming a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type on the first semiconductor layer and the first insulator, and a step of forming a second semiconductor layer on the second semiconductor layer. Forming a second insulating layer, and patterning the second insulating layer so as to cover the first semiconductor layer; and a second conductive type third semiconductor layer and a third insulating layer. Sequentially forming a layer of the second insulating layer, a step of etching the third insulating layer and the third semiconductor layer to form an opening on the second insulating layer, and a fourth step in the opening. Forming a side wall made of an insulating material, and removing the second insulating material at the bottom of the opening. And then forming a fourth semiconductor layer of the first conductivity type, and thermally diffusing the impurities of the first conductivity type in the fourth semiconductor layer to form the first conductivity type in the second semiconductor layer. And a step of forming a semiconductor region of the mold, and a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項3】半導体基板上に形成された第1導電型の第
1の半導体層と、 この第1の半導体層の表面に分離されて形成された、前
記第1導電型と異なる第2導電型の第1および第2の半
導体領域と、 前記第1の半導体領域を覆うように絶縁膜を介して形成
され、一部分が前記第1の半導体領域と直接に接触して
いる第2導電型の第2の半導体層と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。
3. A first conductivity type first semiconductor layer formed on a semiconductor substrate, and a second conductivity type formed separately on the surface of the first semiconductor layer and different from the first conductivity type. Type first and second semiconductor regions, and a second conductivity type that is formed so as to cover the first semiconductor region via an insulating film and has a portion in direct contact with the first semiconductor region. A second semiconductor layer, and a semiconductor device comprising:
【請求項4】半導体基板の表面に第1導電型の第1の半
導体層を形成する工程と、 この第1の半導体層上に第1の絶縁膜を形成し、前記第
1の半導体層との接続孔を形成する工程と、 前記接続孔を埋め込むように所定形状の、前記第1導電
型とは異なる第2導電型の第2の半導体層を形成する工
程と、 この第2の半導体層をマスクにして第2導電型の不純物
を前記第1の半導体層に導入し第1の半導体領域を形成
する工程と、 前記第2の半導体層の第2導電型の不純物を前記第1の
半導体層に拡散させて第2の半導体領域を形成する工程
と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on a surface of a semiconductor substrate, a first insulating film being formed on the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer And a step of forming a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type, the second semiconductor layer having a predetermined shape so as to fill the connection hole. Forming a first semiconductor region by introducing a second conductivity type impurity into the first semiconductor layer by using the mask as a mask; and a second conductivity type impurity of the second semiconductor layer in the first semiconductor layer. And a step of forming a second semiconductor region by diffusing into a layer, and a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】前記第1の半導体層の表面に、前記第2の
半導体領域とは接触するが前記第1の半導体領域とは分
離されているように形成され、前記第2の半導体領域よ
りは低濃度の第2導電型の第3の半導体領域を更に備え
ていること特徴とする請求項3記載の半導体装置。
5. A surface of the first semiconductor layer is formed so as to be in contact with the second semiconductor region but separate from the first semiconductor region. 4. The semiconductor device according to claim 3, further comprising a low-concentration second-conductivity-type third semiconductor region.
【請求項6】半導体基板の表面に第1導電型の第1の半
導体層を形成する工程と、 この第1の半導体層上に第1の絶縁膜を形成し、前記第
1の半導体層との接続孔を形成する工程と、 前記接続孔を埋め込むように所定形状の、前記第1導電
型とは異なる第2導電型の第2の半導体層を形成する工
程と、 この第2の半導体層をマスクにして第2導電型の不純物
を前記第1の半導体層に導入し、第1の半導体領域を形
成する工程と、 前記第2の半導体層の側壁を絶縁物によって形成する工
程と、 前記第2の半導体層および側壁をマスクにして、第2導
電型の不純物を前記第1の半導体領域に導入して第1の
半導体領域より濃度の高い第2の半導体領域を形成する
工程と、 前記第2の半導体層の第2導電型の不純物を前記第1の
半導体層に拡散させて第3の半導体領域を形成する工程
と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
6. A step of forming a first semiconductor layer of a first conductivity type on the surface of a semiconductor substrate, a first insulating film being formed on the first semiconductor layer, and the first semiconductor layer And a step of forming a second semiconductor layer of a second conductivity type different from the first conductivity type, the second semiconductor layer having a predetermined shape so as to fill the connection hole. Forming a first semiconductor region by introducing a second conductivity type impurity into the first semiconductor layer using the mask as a mask; forming a sidewall of the second semiconductor layer with an insulator; Forming a second semiconductor region having a concentration higher than that of the first semiconductor region by introducing a second conductivity type impurity into the first semiconductor region using the second semiconductor layer and the sidewall as a mask; Diffusion of second conductivity type impurities of the second semiconductor layer into the first semiconductor layer The method of manufacturing a semiconductor device which was characterized in that it comprises a step of forming a third semiconductor region.
【請求項7】半導体基板上の第1導電型の第1の半導体
層の表面に形成された、第1導電型とは異なる第2導電
型の第1の半導体領域と、 前記第1の不純物層上に形成された第1導電型の第2の
半導体層と、 この第2の半導体層の表面に分離されて形成される第2
導電型の第2および第3の半導体領域と、 を備え、前記第1の半導体領域と第2の半導体領域は前
記第2の半導体層内で直接に接続していることを特徴と
する半導体装置。
7. A first semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type, which is formed on the surface of a first semiconductor layer of the first conductivity type on a semiconductor substrate, and the first impurity. A second semiconductor layer of the first conductivity type formed on the layer, and a second semiconductor layer formed separately on the surface of the second semiconductor layer.
A semiconductor device having conductive second and third semiconductor regions, wherein the first semiconductor region and the second semiconductor region are directly connected in the second semiconductor layer. .
【請求項8】半導体基板上に第1導電型の第1の半導体
層を形成し、この第1の半導体層の表面に第1の導電型
と異なる第2導電型の第1の半導体領域を形成する工程
と、 前記第1の半導体層上に第1導電型の第2の半導体層を
形成する工程と、 前記第2の半導体層の表面に第2導電型の第2および第
3の半導体領域を分離して形成する工程と、 熱処理を行うことにより、前記第1の半導体領域と第2
の半導体領域を前記第2の半導体層で直接に接続する工
程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
8. A first semiconductor layer of a first conductivity type is formed on a semiconductor substrate, and a first semiconductor region of a second conductivity type different from the first conductivity type is formed on the surface of the first semiconductor layer. A step of forming, a step of forming a second semiconductor layer of a first conductivity type on the first semiconductor layer, and a second and a third semiconductor of a second conductivity type on the surface of the second semiconductor layer. A step of forming the regions separately and a heat treatment are performed to form the first semiconductor region and the second semiconductor region.
And a step of directly connecting the semiconductor region of the second semiconductor layer with the second semiconductor layer.
【請求項9】半導体基板の表面に各々が絶縁膜によって
囲まれるように形成された第1導電型の第1および第2
の半導体層と、 前記第1の半導体層の表面近傍に対向して埋め込まれる
ように分離して形成された、第1導電型とは異なる第2
導電型の第3および第4の半導体層と、 前記第1の半導体層内に前記第3の半導体層との境界面
を覆うように形成されて前記第3の半導体層と接続する
第2導電型の第1の半導体領域と、 前記第1の半導体層内に前記第4の半導体層との境界面
を覆うように形成されて前記第4の半導体層と接続する
第2導電型の第2の半導体領域と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。
9. A first conductivity type first and a second conductivity type formed on a surface of a semiconductor substrate so as to be respectively surrounded by an insulating film.
And a second semiconductor layer different from the first conductivity type, which is separately formed so as to be embedded so as to face and face the vicinity of the surface of the first semiconductor layer.
Second conductivity that is formed in the first semiconductor layer so as to cover the boundary surface between the third and fourth semiconductor layers of conductivity type and is connected to the third semiconductor layer. A second semiconductor region of the second conductivity type, which is formed in the first semiconductor layer so as to cover an interface between the first semiconductor region and the fourth semiconductor layer and is connected to the fourth semiconductor layer. A semiconductor device comprising:
【請求項10】前記第2の半導体層は前記第1の半導体
層より第1導電型の不純物濃度が高いことを特徴とする
請求項9記載の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the second semiconductor layer has a first conductivity type impurity concentration higher than that of the first semiconductor layer.
【請求項11】半導体基板上に第1導電型のエピタキシ
ャル層を形成し、このエピタキシャル層を絶縁膜によっ
て第1および第2の半導体層に分離する工程と、 前記第1の半導体層に、対向する第1および第2の溝を
形成し、この第1および第2の溝を各々埋め込むように
分離して形成された第1導電型とは異なる第2導電型の
第3および第4の半導体層と、 前記第3および第4の半導体層の第2導電型不純物を前
記第1の半導体層に拡散させて、分離された第1および
第2の拡散層領域を形成する工程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. A step of forming an epitaxial layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate and separating the epitaxial layer into first and second semiconductor layers by an insulating film, and facing the first semiconductor layer. Third and fourth semiconductors of a second conductivity type different from the first conductivity type formed by forming the first and second trenches, which are formed so as to fill the first and second trenches, respectively. A layer, and a step of diffusing the second conductivity type impurities of the third and fourth semiconductor layers into the first semiconductor layer to form separated first and second diffusion layer regions. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項12】半導体基板上に形成された第1導電型の
エピタキシャル層と、 このエピタキシャル層の表面に形成された第1導電型と
は異なる第2導電型のエミッタ領域と、 前記エピタキシャル層の表面に前記エミッタ領域とは分
離されて、前記エミッタ領域よりも深さが深く形成され
た第2導電型のコレクタ領域と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。
12. An epitaxial layer of a first conductivity type formed on a semiconductor substrate, an emitter region of a second conductivity type different from the first conductivity type formed on the surface of the epitaxial layer, and an epitaxial layer of the epitaxial layer. A semiconductor device, comprising: a second conductivity type collector region formed on the surface of the collector region, the collector region being separated from the emitter region and being deeper than the emitter region.
【請求項13】前記第1の半導体領域は前記第2の半導
体領域よりも深さが深く形成されることを特徴とする請
求項4記載の方法。
13. The method according to claim 4, wherein the first semiconductor region is formed deeper than the second semiconductor region.
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