JPH098144A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH098144A
JPH098144A JP7153387A JP15338795A JPH098144A JP H098144 A JPH098144 A JP H098144A JP 7153387 A JP7153387 A JP 7153387A JP 15338795 A JP15338795 A JP 15338795A JP H098144 A JPH098144 A JP H098144A
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JP
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diffusion layer
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Application number
JP7153387A
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English (en)
Inventor
Hideo Hayakawa
英男 早川
Toshiya Watanabe
俊哉 渡辺
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、高耐圧と低耐圧のトランジスタが混
在する半導体装置において、さらに小型化を実現できる
構成と製造方法を提供する。 【構成】平坦部と少なくとも1つの凹部とが設けられた
主面を有する第1導電型のシリコン基板と、前記平坦部
の所定の領域と前記凹部を取り囲む様に形成された第1
導電型の素子分離領域と、前記凹部を取り囲む前記素子
分離領域内に設けられた第2導電型の第1のウェルと、
前記平坦部の所定の領域に前記素子分離領域で囲まれた
第2導電型の第2のウェルと、前記第1のウェル内に形
成された高耐圧トランジスタと、前記第2のウェル内に
形成された低耐圧トランジスタとを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に低耐圧トランジスタと高耐圧トランジスタが混在した
半導体装置およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来低耐圧トランジスタ(例えば5V
系)と高耐圧トランジスタ(例えば30V系)とを混在
させたバイポーラ型集積回路が知られている。この種の
集積回路の代表的な断面構造は、図6に示すように構成
されている。即ちP型基板101上に高耐圧トランジス
タ102と低耐圧トランジスタ103がP+ 型素子分離
領域104によって分離されて形成されている。高耐圧
トランジスタ102は、P型基板101の表面に埋め込
まれたN+ 型埋め込み拡散層105およびP型基板10
1上に形成されたエピタキシャル層によるN- 型コレク
タ106、このコレクタ106の表面に順次形成された
- 型ベース107、N+ 型エミッタ108により構成
されている。埋め込み拡散層105は、N+ 型コレクタ
引き出し層109によりエピタキシャル層(コレクタ
層)106の表面まで導出されている。
【0003】一方低耐圧トランジスタ103は、P型基
板101の表面に埋め込まれたN+型埋め込み拡散層1
10およびP型基板101上に形成されたエピタキシャ
ル層によるN- 型コレクタ111、このコレクタ111
の表面に順次形成されたP-型ベース112、N+ 型エ
ミッタ113により構成されている。埋め込み拡散層1
10は、N+ 型コレクタ引き出し層114によりエピタ
キシャル層(コレクタ層)111の表面まで導出されて
いる。
【0004】この高耐圧トランジスタ102と、低耐圧
トランジスタ103は、同時に形成されるが、素子分離
領域104の深さは高耐圧トランジスタ102に必要な
耐圧を満足するエピタキシャル層106の厚さで決定さ
れるため、その耐圧に応じて深く形成される。素子分離
領域104は拡散で形成されるので、その深さが大きい
場合には横方向の拡散も大きくなる。一方トランジスタ
の耐圧を確保するためには、素子分離領域104とベー
ス領域107あるいは112との間の距離は、ベース領
域107の下面と埋め込み拡散層105の上面との距
離、あるいはベース領域112の下面と埋め込み拡散層
110の上面との距離以上にそれぞれとる必要がある。
これは素子サイズの増大を招き、集積回路の小型化の妨
げとなっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、高耐圧
トランジスタと低耐圧トランジスタとを同一基板上に同
時に形成する場合は、エピタキシャル層の厚さが高耐圧
トランジスタの耐圧によって決まることから、エピタキ
シャル層の厚さを厚くする必要があった。このため素子
分離領域が深くなるとともにその横方向の広がりも大き
くなっていた。また所要の耐圧を確保するためには、素
子分離領域とベース領域との距離も充分にとる必要があ
った。これは集積回路の小型化を制限する一つの要因に
なっていた。本発明の目的は、上記問題を解決し、小型
でかつ所要の耐圧を確保できる半導体装置を提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の半導体装置は、平坦部と少なくとも1つの
凹部とが設けられた主面を有する第1導電型のシリコン
基板と、前記シリコン基板の主面上で、前記平坦部の所
定の領域と前記凹部を取り囲む様に形成された第1導電
型の素子分離領域と、前記シリコン基板の主面上で、前
記凹部を取り囲む前記素子分離領域内に設けられた第2
導電型の第1のウェルと、前記シリコン基板の主面上
で、前記平坦部の所定の領域に前記素子分離領域で囲ま
れた第2導電型の第2のウェルと、前記第1のウェルを
コレクタとし、前記第1のウェルの表面に形成された第
1導電型のベース領域と、このベース領域内に設けられ
た第2導電型のエミッタ領域からなる第1のトランジス
タと、前記第2のウェルをコレクタとし、前記第2のウ
ェルの表面に形成された第1導電型のベース領域と、こ
のベース領域内に設けられた第2導電型のエミッタ領域
からなる第1のトランジスタとを具備することを特徴と
する。
【0007】また、前記第1導電型のシリコン基板の主
面内で、前記第1および第2のウェルに接する面に、高
不純物濃度の第2導電型の第1の拡散層をさらに具備す
ることが望ましい。
【0008】さらに前記高不純物濃度の第2導電型の第
1の拡散層に接続され、前記第1および第2のウェルを
貫通して前記第1及び第2のウェルの表面に露出する第
2導電型の第2の拡散層をさらに具備することが望まし
い。
【0009】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
第1導電型のシリコン基板の主面に、少なくとも1つの
凹部を形成する工程と、前記凹部を含めた前記シリコン
基板の主面に、酸化膜を形成する工程と、前記シリコン
基板の所定の領域の酸化膜と、前記凹部の底面の1部の
酸化膜を除去して不純物拡散のための開口部を形成する
工程と、前記開口部より第2導電型の不純物を拡散して
高不純物濃度の第1の拡散層を形成する工程と、前記酸
化膜を除去した後、前記シリコン基板の前記主面に第2
導電型の半導体層を形成する工程と、前記第2導電型の
半導体層の表面をラッピングして所定の膜厚に形成する
工程と、前記所定の領域と前記凹部を取り囲む様に、第
1導電型の素子分離領域を形成する工程と、前記素子分
離領域に囲まれた第2導電型の半導体領域の中にそれぞ
れトランジスタを形成する工程とを具備する。
【0010】さらに前記開口部より第2導電型の不純物
を拡散して高不純物濃度の第1の拡散層を形成する工程
の後に、前記第1の拡散層より前記第2導電型の半導体
層の表面に露出する第2導電型の第2の拡散層を形成す
る工程を更に具備することが望ましい。
【0011】
【作用】高耐圧トランジスタ部の高濃度埋込み拡散層を
基板に設けた凹部の中に設け、所要の耐圧に合わせてエ
ピタキャル層の厚さを決定する。低耐圧トランジスタ部
のエピタキャル層の厚さは高耐圧トランジスタ部のエピ
タキャル層の厚さより小さくなるが、その差は耐圧差に
応じて前記凹部の深さで調節できる。
【0012】素子分離層の深さは低耐圧トランジスタ部
のエピタキシャル層の厚さに対応して従来より浅くでき
るので、分離層の横方向への拡散も小さくなり、また低
耐圧トランジスタのベース領域と素子分離領域との間の
距離も、低耐圧トランジスタのエピタキシャル層の厚さ
に応じて(即ち耐圧に応じて)小さくできるので集積回
路の小型化が達成できる。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明す
る。図1に本発明の一実施例に係る半導体装置の断面図
を示す。即ちP型基板11上に高耐圧トランジスタ12
と低耐圧トランジスタ13がP+ 型素子分離領域14に
よって分離されたN型ウェル内に形成されている。高耐
圧トランジスタ12は、P型基板11の表面に設けられ
た凹部の中に形成されたN+ 型埋め込み拡散層15、こ
の拡散層15と基板11の上に形成されたエピタキシャ
ル層によるN- 型コレクタ領域16、このコレクタ領域
16の表面に順次形成されたP- 型ベース領域17、N
+ 型エミッタ領域18により構成されている。N+ 型埋
め込み拡散層15は、N+ 型コレクタ引き出し層19に
よりエピタキシャル層(コレクタ領域)16の表面まで
導出されている。
【0014】一方低耐圧トランジスタ13は、P型基板
11の表面に形成されたN+ 型埋め込み拡散層20、こ
の拡散層20およびP型基板11上に形成されたエピタ
キシャル層によるN- 型コレクタ領域21、このコレク
タ領域21の表面に順次形成されたP- 型ベース領域2
2、N+ 型エミッタ領域23により構成されている。N
+ 埋め込み型コレクタ領域20は、N+ 型コレクタ引き
出し層24によりエピタキシャル層(コレクタ領域)2
1の表面まで導出されている。
【0015】この場合高耐圧トランジスタのベース領域
17の下面と埋め込み拡散層15の上面との距離t1
低耐圧トランジスタ13のベース領域22と埋め込み拡
散層20との距離t2 とが、t1 >t2 となるように形
成されている。また素子分離層14は低耐圧トランジス
タ部の基板11上面のレベルに形成されているため、従
来よりも浅く狭くすることができる。従来は高耐圧トラ
ンジスタ部に合わせて深く形成していたため、その横方
向の広がりも大きかった。
【0016】また高耐圧トランジスタのベース領域17
と素子分離領域14と間の距離t3は、耐圧を確保する
ために、t3 ≧t1 に形成されている。同様に低耐圧ト
ランジスタのベース領域22と素子分離領域14との間
の距離t4 も、t4 ≧t2 となるように形成されるが、
2 が耐圧に応じて小さく設定してあるのでt4 も従来
に比べて小さくなっている。
【0017】次に本発明の半導体装置の製造方法につい
て説明する。図2乃至図4は製造工程を段階的に示した
半導体装置の断面図である。先ずP型シリコン基板11
を用意して、その上面にフォトレジスト30を塗布す
る。後に高耐圧トランジスタが形成される所定の領域に
第1の開口部31を開口して、シリコン基板11の上面
を反応性イオンエッチング装置を用いて所定の深さエッ
チング除去する(図2(a))。この深さは高耐圧部と
低耐圧部の耐圧差に応じて決定される。フォトレジスト
30を除去した後、シリコン基板11の上面に熱酸化膜
32を形成する(図2(b))。
【0018】続いて酸化膜32の上面にフォトレジスト
33を塗布して、前記第1の開口部31の領域に第1の
開口部より小さい第2の開口部34と、後に低耐圧トラ
ンジスタが形成される領域に第3の開口部35を形成す
る。その後開口部34、35に相当する部分の酸化膜3
2をエッチング液等を用いてエッチング除去する(図3
(c))。
【0019】フォトレジスト33を除去した後、ヒ素
(As)等のN型不純物を高濃度に含んだCVD膜36
を堆積させ、さらに熱処理を行うことにより、CVD膜
に含まれたAsが、開口部34、35よりシリコン基板
11中に拡散し、N+ 型拡散層37、38が形成される
(図3(d))。
【0020】次にCVD膜36、酸化膜32をエッチン
グ除去した後、シリコンエピタキシャル層39をシリコ
ン基板11上全面に成長させる。このとき凹部31の上
部に相当するエピタキシャル層39に凹部40が発生す
る(図3(e))。
【0021】次に凹部40の深さ分だけエピタキシャル
層39の上面を機械的にポリッシングすることにより、
エピタキシャル層39の表面を平坦化する。その後熱拡
散することにより、N+ 型拡散層37、38はN- 型エ
ピタキシャル層16、21中に拡散して、埋め込み拡散
層15、20が形成される(図4(a))。
【0022】続いてP+ 型素子分離層14を拡散法で形
成してトランジスタを形成する為のN- 型ウェル39
a、39bを形成する(図4(b))。その後よく知ら
れたトランジスタ形成技術によりN+ 型コレクタ引き出
し層19、24、P- 型ベース領域17、22、N+
エミッタ領域18、23を順次前記ウェル39a、39
b内にそれぞれ形成して図1に示す半導体装置が完成す
る。これにより高耐圧トランジスタ12と、低耐圧トラ
ンジスタ13を同時に形成することができる。
【0023】上記実施例ではNPNトランジスタについ
て説明したが、PNPトランジスタについても同様に適
用することができる。図5はこのような例で、図1に対
してPとNとが逆転しているだけなので、対応する部分
には同一参照符号にダッシュをつけて表示し、詳細な説
明は省略する。
【0024】
【発明の効果】上記のように本発明では、低耐圧トラン
ジスタ部はその耐圧に応じて必要にして充分なエピタキ
シャル層の厚さを決める。一方高耐圧トランジスタ部は
直下のP型シリコン基板の凹部のエッチング量で、高耐
圧トランジスタ部分のエピタキシャル層厚さを制御し、
必要な耐圧を確保する。
【0025】素子分離の為のP型拡散層の深さは、薄い
低耐圧トランジスタのエピタキシャル層の厚さで決定さ
れるので、P型拡散層の横方向の広がりを従来より少な
く抑えることができる。また低耐圧トランジスタ部は、
薄いエピタキシャル層に合わせてベース、素子分離領域
間の距離も小さくすることができる。これらにより集積
回路の集積度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例に係る半導体装置の断面
図。
【図2】本発明の製造方法を段階的に示した半導体装置
の断面図。
【図3】図2の次の段階を示す半導体装置の断面図。
【図4】図3の次の段階を示す半導体装置の断面図。
【図5】本発明の第2の実施例に係る半導体装置の断面
図。
【図6】従来の半導体装置の断面図。
【符号の説明】
11…P型基板、12…高耐圧トランジスタ、13…低
耐圧トランジスタ、14…素子分離層、15…埋め込み
拡散層、16…エピタキシャル層(コレクタ領域)、1
7…ベース領域、18…エミッタ領域、19…コレクタ
引き出し層、20…埋め込み拡散層、21…エピタキシ
ャル層(コレクタ領域)、22…ベース領域、23…エ
ミッタ領域、24…コレクタ引き出し層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平坦部と少なくとも1つの凹部とが設け
    られた主面を有する第1導電型のシリコン基板と、 前記シリコン基板の主面上で、前記平坦部の所定の領域
    と前記凹部をそれぞれ取り囲む様に形成された第1導電
    型の素子分離領域と、 前記シリコン基板の主面上で、前記凹部を取り囲む前記
    素子分離領域内に設けられた第2導電型の第1のウェル
    と、 前記シリコン基板の主面上で、前記平坦部の所定の領域
    に前記素子分離領域で囲まれた第2導電型の第2のウェ
    ルと、 前記第1のウェルをコレクタとし、前記第1のウェルの
    表面に形成された第1導電型のベース領域と、このベー
    ス領域内に設けられた第2導電型のエミッタ領域からな
    る第1のトランジスタと、 前記第2のウェルをコレクタとし、前記第2のウェルの
    表面に形成された第1導電型のベース領域と、このベー
    ス領域内に設けられた第2導電型のエミッタ領域からな
    る第2のトランジスタと、 を具備することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1導電型のシリコン基板の主面に
    おいて、前記第1および第2のウェルに接する面に、高
    不純物濃度の第2導電型の第1の拡散層をさらに具備す
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記高不純物濃度の第2導電型の第1の
    拡散層に接続され、前記第1および第2のウェルを貫通
    して前記第1及び第2のウェルの表面に露出する第2導
    電型の第2の拡散層をさらに具備することを特徴とする
    請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 第1導電型のシリコン基板の主面に、少
    なくとも1つの凹部を形成する工程と、 前記凹部を含めた前記シリコン基板の主面に、酸化膜を
    形成する工程と、 前記シリコン基板の所定の領域の酸化膜と、前記凹部の
    底面の1部の酸化膜を除去して不純物拡散の為の開口部
    を形成する工程と、 前記開口部より第2導電型の不純物を拡散して高不純物
    濃度の第1の拡散層を形成する工程と、 前記酸化膜を除去した後、前記シリコン基板の前記主面
    に第2導電型の半導体層を形成する工程と、 前記第2導電型の半導体層の表面をラッピングして所定
    の膜厚に形成する工程と、 前記所定の領域と前記凹部を取り囲む様に、前記第2導
    電型の半導体層の中に第1導電型の素子分離領域を形成
    する工程と、 前記素子分離領域に囲まれた第2導電型の半導体領域の
    中にそれぞれトランジスタを形成する工程と、 を具備する半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記開口部より第2導電型の不純物を拡
    散して高不純物濃度の第1の拡散層を形成する工程の後
    に、前記第1の拡散層より前記第2導電型の半導体層の
    表面に露出する第2導電型の第2の拡散層を形成する工
    程を更に具備することを特徴とする請求項4記載の半導
    体装置の製造方法。
JP7153387A 1995-06-20 1995-06-20 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH098144A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563159B1 (en) 1997-12-02 2003-05-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Substrate of semiconductor integrated circuit

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6563159B1 (en) 1997-12-02 2003-05-13 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Substrate of semiconductor integrated circuit

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