JPH10172981A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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- JPH10172981A JPH10172981A JP32551296A JP32551296A JPH10172981A JP H10172981 A JPH10172981 A JP H10172981A JP 32551296 A JP32551296 A JP 32551296A JP 32551296 A JP32551296 A JP 32551296A JP H10172981 A JPH10172981 A JP H10172981A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置及び
その製造方法に係わり、特に、高耐圧をはかると同時に
高速化をはかることが可能な半導体装置及びその製造方
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 method of manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device capable of achieving high withstand voltage and operating at a high speed, and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】モノリシックな半導体装置(集積回路)
として低電圧化、微細化、高速化が進む一方で、高電圧
化、高電流化、高速化を扱うものは、ディスクリートを
組み合わせて形成されることが多く、最近になってモノ
リシックな集積回路を形成される傾向にある。これは、
高耐圧を必要とする分野が限られていることもあるが、
高耐圧と高速の両者を持ち合わせた製造方法が困難であ
ることにも影響している。2. Description of the Related Art Monolithic semiconductor devices (integrated circuits)
While low-voltage, miniaturization, and high-speed operations are advancing, those that handle high-voltage, high-current, and high-speed operations are often formed by combining discrete components. Tends to form. this is,
Although the fields that require high withstand voltage may be limited,
This also has an effect on the difficulty in a manufacturing method having both high breakdown voltage and high speed.
【0003】図9は、従来の半導体装置(バイポーラト
ランジスタ)を示す断面図である。半導体基板101の
表面上にはエピタキシャル層115が堆積されている。
エピタキシャル層115及び半導体基板101には素子
分離のアイソレーション領域の拡散層113が形成され
ており、半導体基板101の表面におけるアイソレーシ
ョン領域の拡散層113の相互間にはコレクタ埋め込み
領域の拡散層107が形成されている。FIG. 9 is a sectional view showing a conventional semiconductor device (bipolar transistor). An epitaxial layer 115 is deposited on the surface of the semiconductor substrate 101.
A diffusion layer 113 of an isolation region for element isolation is formed on the epitaxial layer 115 and the semiconductor substrate 101, and a diffusion layer 107 of a collector buried region is provided between the diffusion layers 113 of the isolation region on the surface of the semiconductor substrate 101. Are formed.
【0004】エピタキシャル層115には、アイソレー
ション領域の拡散層113の相互間に位置し且つコレク
タ埋め込み領域の拡散層107の上に位置するコレクタ
取り出し領域の拡散層121が形成されている。このコ
レクタ取り出し領域の拡散層121はコレクタ埋め込み
領域の拡散層107と接続されている。[0004] In the epitaxial layer 115, a diffusion layer 121 of a collector take-out region located between the diffusion layers 113 of the isolation region and above the diffusion layer 107 of the collector buried region is formed. The diffusion layer 121 in the collector extraction region is connected to the diffusion layer 107 in the collector buried region.
【0005】エピタキシャル層115の表面には、アイ
ソレーション領域の拡散層113の相互間に位置し且つ
コレクタ埋め込み領域の拡散層107の上方に位置する
グラフトベース領域の拡散層123が形成されている。
エピタキシャル層115の表面には、グラフトベース領
域の拡散層123を互いに接続するようにベース領域の
拡散層125が形成されている。このベース領域の拡散
層125の内部にはエミッタ領域の拡散層127が形成
されている。[0005] On the surface of the epitaxial layer 115, a diffusion layer 123 of a graft base region located between the diffusion layers 113 of the isolation region and above the diffusion layer 107 of the collector buried region is formed.
A diffusion layer 125 in the base region is formed on the surface of the epitaxial layer 115 so as to connect the diffusion layers 123 in the graft base region to each other. Inside the diffusion layer 125 in the base region, a diffusion layer 127 in the emitter region is formed.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
バイポーラトランジスタにおいて高耐圧を得るために
は、エピタキシャル層115の不純物濃度を下げるこ
と、又はエピタキシャル層115の厚さを厚くするこ
と、又はグラフトベース領域の拡散層123の形状に大
きな曲率をもたせること、又はべース領域125の幅を
大きくすること等の方法が考えられる。これに対して、
上記従来のバイポーラトランジスタにおいて高速化をは
かるためには、エピタキシャル層115の不純物濃度を
上げること、エピタキシャル層115の厚さを薄くする
こと、べース領域の拡散層125の不純物濃度を低くす
ること、べース領域125の幅を小さくすること等が考
えられる。このように、高速化をはかることと高耐圧化
をはかることとは相反する方法が要求される。したがっ
て、高耐圧化をはかると高速化が犠牲になり、高速化を
はかると高耐圧化が犠牲になるといった問題がある。Incidentally, in order to obtain a high breakdown voltage in the above-mentioned conventional bipolar transistor, it is necessary to lower the impurity concentration of the epitaxial layer 115, to increase the thickness of the epitaxial layer 115, or to use a graft base. A method of giving a large curvature to the shape of the diffusion layer 123 in the region or increasing the width of the base region 125 can be considered. On the contrary,
In order to increase the speed in the above-described conventional bipolar transistor, it is necessary to increase the impurity concentration of the epitaxial layer 115, to reduce the thickness of the epitaxial layer 115, and to reduce the impurity concentration of the diffusion layer 125 in the base region. For example, the width of the base region 125 may be reduced. As described above, there is a demand for a method that is incompatible with achieving high speed and achieving high withstand voltage. Therefore, there is a problem that increasing the breakdown voltage sacrifices the speed, and increasing the speed sacrifices the breakdown voltage.
【0007】この発明は上記のような事情を考慮してな
されたものであり、その目的は、高耐圧化をはかると同
時に高速化をはかることが可能な半導体装置及びその製
造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device capable of achieving a high withstand voltage and a high speed at the same time, and a method of manufacturing the same. It is in.
【0008】[0008]
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体装
置は、上記課題を解決するため、半導体基板に形成され
たバイポーラトランジスタであって、上記半導体基板に
形成された、グラフトベース領域の下方に位置する第1
のコレクタ埋め込み領域と、上記第1のコレクタ埋め込
み領域より厚さが厚く形成された、エミッタ領域の下方
に位置する第2のコレクタ埋め込み領域と、を具備する
ことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a semiconductor device according to the present invention is a bipolar transistor formed on a semiconductor substrate, the device being provided below a graft base region formed on the semiconductor substrate. Located first
And a second collector buried region located below the emitter region and formed thicker than the first collector buried region.
【0009】また、この発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板にバイポーラトランジスタが形成され
る半導体装置の製造方法であって、上記半導体基板にお
ける第1のコレクタ埋め込み領域に第1の不純物をイオ
ン注入する工程と、エミッタ領域の下方に位置する上記
半導体基板における第2のコレクタ埋め込み領域に、上
記第1の不純物より拡散係数が大きい第2の不純物をイ
オン注入する工程と、上記第1のコレクタ埋め込み領域
に注入された上記第1の不純物及び上記第2のコレクタ
埋め込み領域に注入された上記第2の不純物を活性化さ
せる熱処理工程と、を具備することを特徴とする。Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor is formed on a semiconductor substrate, wherein a first impurity is implanted in a first collector buried region of the semiconductor substrate. Ion-implanting; ion-implanting a second impurity having a larger diffusion coefficient than the first impurity into a second collector buried region of the semiconductor substrate located below the emitter region; A heat treatment step of activating the first impurity implanted into the collector buried region and the second impurity implanted into the second collector buried region.
【0010】この発明によれば、第1のコレクタ埋め込
み領域に第1の不純物をイオン注入し、エミッタ領域の
下方に位置する第2のコレクタ埋め込み領域に、第1の
不純物より拡散係数が大きい第2の不純物をイオン注入
している。これにより、第2のコレクタ埋め込み領域を
第1のコレクタ埋め込み領域より厚く形成することがで
きる。この結果、エミッタから注入された電子がコレク
タに引き抜かれる速度を速くすることができ、高速化が
可能となる。また、グラフトベース領域の下方に第2の
コレクタ埋め込み領域より厚さが薄い第1のコレクタ埋
め込み領域を形成している。このため、第1のコレクタ
埋め込み領域の上に位置するN型エピタキシャル層の薄
い不純物濃度の部分の厚さを十分厚くすることができ、
高耐圧化が可能となる。したがって、高耐圧化をはかる
と同時に高速化をはかることができる。According to the present invention, a first impurity is ion-implanted into the first collector buried region, and a second collector buried region located below the emitter region has a diffusion coefficient larger than that of the first impurity. The second impurity is ion-implanted. Thereby, the second collector buried region can be formed thicker than the first collector buried region. As a result, the speed at which electrons injected from the emitter are extracted to the collector can be increased, and the speed can be increased. Further, a first collector buried region having a thickness smaller than that of the second collector buried region is formed below the graft base region. For this reason, it is possible to sufficiently increase the thickness of the portion having a low impurity concentration of the N-type epitaxial layer located on the first collector buried region,
High breakdown voltage can be achieved. Therefore, it is possible to increase the withstand voltage and at the same time to increase the speed.
【0011】また、上記第1の不純物はAsであり、上
記第2の不純物はPhosであることが好ましい。Ph
osの拡散係数はAsのそれより2倍程度大きいため、
第2のコレクタ埋め込み領域を第1のコレクタ埋め込み
領域より厚く形成することができる。また、上記第2の
不純物をイオン注入する工程に用いるマスクは、上記エ
ミッタ領域を形成するためのイオン注入工程に用いるマ
スクとパターン形状が同一であることが好ましい。第2
のコレクタ埋め込み領域をエミッタ領域の下方に形成す
るためである。Preferably, the first impurity is As, and the second impurity is Phos. Ph
Since the diffusion coefficient of os is about twice as large as that of As,
The second collector buried region can be formed thicker than the first collector buried region. Further, it is preferable that the mask used for the step of ion-implanting the second impurity has the same pattern shape as the mask used for the ion implantation step for forming the emitter region. Second
Is formed below the emitter region.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下、図面を参照してこの発明の
一実施の形態について説明する。図1は、この発明の一
実施の形態による半導体装置(NPN型バイポーラトラ
ンジスタ)を示す断面図である。P型シリコン基板1の
表面上にはN型エピタキシャル層15が堆積されてい
る。上記P型シリコン基板1の表面には素子分離のアイ
ソレーション領域のP型拡散層13が形成されており、
P型シリコン基板1の表面におけるアイソレーション領
域の拡散層13の相互間には第1のコレクタ埋め込み領
域の拡散層7が形成されている。P型シリコン基板1表
面及びN型エピタキシャル層15には、第1のコレクタ
埋め込み領域の拡散層7の一部分と交差するように第2
のコレクタ埋め込み領域のN型拡散層11が形成されて
いる。この第2のコレクタ埋め込み領域の拡散層11の
厚さは第1のコレクタ埋め込み領域の拡散層7の厚さよ
り厚くしている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device (NPN bipolar transistor) according to an embodiment of the present invention. An N-type epitaxial layer 15 is deposited on the surface of the P-type silicon substrate 1. On the surface of the P-type silicon substrate 1, a P-type diffusion layer 13 of an isolation region for element isolation is formed.
A diffusion layer 7 of a first buried collector region is formed between the diffusion layers 13 of the isolation region on the surface of the P-type silicon substrate 1. On the surface of the P-type silicon substrate 1 and the N-type epitaxial layer 15, the second
The N type diffusion layer 11 of the collector buried region is formed. The thickness of the diffusion layer 11 in the second buried collector region is larger than the thickness of the diffusion layer 7 in the first buried collector region.
【0013】N型エピタキシャル層15にはアイソレー
ション取り出し領域のP型拡散層22が形成されてお
り、このアイソレーション取り出し領域の拡散層22は
アイソレーション領域の拡散層13と接続されている。
N型エピタキシャル層15には、アイソレーション取り
出し領域の拡散層22の相互間に位置し且つ第2のコレ
クタ埋め込み領域の拡散層11の上に位置するコレクタ
取り出し領域のN型拡散層21が形成されている。この
コレクタ取り出し領域の拡散層21は上記第2のコレク
タ埋め込み領域の拡散層11と接続されている。The N-type epitaxial layer 15 has a P-type diffusion layer 22 in an isolation extraction region, and the diffusion layer 22 in the isolation extraction region is connected to the diffusion layer 13 in the isolation region.
In the N-type epitaxial layer 15, an N-type diffusion layer 21 of a collector extraction region located between the diffusion layers 22 of the isolation extraction region and located on the diffusion layer 11 of the second collector buried region is formed. ing. The diffusion layer 21 in the collector take-out region is connected to the diffusion layer 11 in the second collector buried region.
【0014】N型エピタキシャル層15の表面には、ア
イソレーション取り出し領域の拡散層22の相互間に位
置し且つ第1のコレクタ埋め込み領域の拡散層7の上方
に位置するグラフトベース領域のP型拡散層23が形成
されている。N型エピタキシャル層15の表面には、グ
ラフトベース領域の拡散層23を互いに接続するように
ベース領域の拡散層25が形成されている。このベース
領域の拡散層25の内部にはエミッタ領域のN型拡散層
27が形成されている。On the surface of the N-type epitaxial layer 15, the P-type diffusion of the graft base region located between the diffusion layers 22 in the isolation extraction region and above the diffusion layer 7 in the first collector buried region. A layer 23 is formed. On the surface of the N-type epitaxial layer 15, a diffusion layer 25 in the base region is formed so as to connect the diffusion layers 23 in the graft base region to each other. An N-type diffusion layer 27 of an emitter region is formed inside the diffusion layer 25 of the base region.
【0015】次に、上述したNPN型バイポーラトラン
ジスタの製造方法について図面を参照しながら説明す
る。図2〜図7は、この発明の一実施の形態によるNP
N型バイポーラトランジスタの製造方法を示す断面図で
ある。Next, a method of manufacturing the above-described NPN bipolar transistor will be described with reference to the drawings. 2 to 7 show an NP according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing an N-type bipolar transistor.
【0016】先ず、図2に示すように、P型シリコン基
板1の表面には熱酸化法により厚さが10〜100nm程
度の熱酸化膜3が形成される。この熱酸化膜3は、後工
程のイオン注入によるチャネリング、欠陥などの発生を
抑制するためのものである。この後、熱酸化膜3の上に
はフォトリングラフィ技術によるパターニングを行うこ
とにより第1のレジスト膜5が設けられる。First, as shown in FIG. 2, a thermal oxide film 3 having a thickness of about 10 to 100 nm is formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 by a thermal oxidation method. This thermal oxide film 3 is for suppressing generation of channeling, defects, and the like due to ion implantation in a later step. After that, a first resist film 5 is provided on the thermal oxide film 3 by performing patterning by a photo lithography technique.
【0017】次に、この第1のレジスト膜5をマスクと
して、P型シリコン基板1におけるバイポーラトランジ
スタの第1のコレクタ埋め込み領域7aには不純物とし
て例えばAsが30〜70keVの加速電圧、1×10
15/cm2 〜5×1015/cm2のドーズ量でイオン注入さ
れる。Next, using the first resist film 5 as a mask, the first collector buried region 7a of the bipolar transistor in the P-type silicon substrate 1 contains, for example, As as an impurity at an accelerating voltage of 30 to 70 keV, 1 × 10
The ions are implanted at a dose of 15 / cm 2 to 5 × 10 15 / cm 2 .
【0018】この後、図3に示すように、上記第1のレ
ジスト膜5が除去され、熱酸化膜3の上にはフォトリン
グラフィ技術によるパターニングを行うことにより第2
のレジスト膜9が設けられる。このレジスト膜9のパタ
ーン形状は、バイポーラトランジスタの後記エミッタ領
域の拡散層27を形成するためのイオン注入工程に用い
るマスクのそれと同一である。Thereafter, as shown in FIG. 3, the first resist film 5 is removed, and the thermal oxide film 3 is patterned by photolithography to form a second resist film.
Is provided. The pattern shape of the resist film 9 is the same as that of the mask used in the ion implantation step for forming the diffusion layer 27 in the later-described emitter region of the bipolar transistor.
【0019】次に、この第2のレジスト膜9をマスクと
して、P型シリコン基板1におけるバイポーラトランジ
スタの第2のコレクタ埋め込み領域11aには不純物と
して例えばPhosが30〜70keVの加速電圧、5
×1013/cm2 〜5×1014/cm2 のドーズ量でイオン
注入される。この場合の不純物は、第1のコレクタ埋め
込み領域7aに注入した不純物より拡散係数が大きいも
のを用いる。ちなみに、Phosの拡散係数はAsのそ
れより2倍程度大きい。上記第2のコレクタ埋め込み領
域11aは、バイポーラトランジスタの後記エミッタ領
域の直下及び後記コレクタ取り出し領域の直下に位置す
るものである。次に、上記第2のレジスト膜9が除去さ
れた後、素子分離のアイソレーション領域には不純物と
して例えばBoronがイオン注入される(図示せ
ず)。Next, using the second resist film 9 as a mask, the second collector buried region 11a of the bipolar transistor in the P-type silicon substrate 1 has an accelerating voltage of, for example, Phos of 30 to 70 keV as an impurity.
Ions are implanted at a dose of × 10 13 / cm 2 ~5 × 10 14 / cm 2. In this case, an impurity having a larger diffusion coefficient than the impurity implanted into the first collector buried region 7a is used. Incidentally, the diffusion coefficient of Phos is about twice as large as that of As. The second collector buried region 11a is located immediately below the later-described emitter region of the bipolar transistor and immediately below the later-described collector extraction region. Next, after the second resist film 9 is removed, for example, Boron is ion-implanted as an impurity into the isolation region for element isolation (not shown).
【0020】この後、図4に示すように、第1、第2コ
レクタ埋め込み領域7a、11a及び上記アイソレーシ
ョン領域に注入された不純物を活性化させるための熱処
理が例えば窒素雰囲気中、1100〜1200℃の温
度、100〜300分間の条件で行われる。これによ
り、P型シリコン基板1には第1、第2のコレクタ埋め
込み領域のN型拡散層7、11及びアイソレーション領
域のP型拡散層13が形成される。Thereafter, as shown in FIG. 4, a heat treatment for activating the impurities implanted in the first and second collector buried regions 7a and 11a and the isolation region is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at 1100 to 1200. The reaction is performed at a temperature of 100C for 100 to 300 minutes. As a result, the N-type diffusion layers 7 and 11 in the first and second collector buried regions and the P-type diffusion layer 13 in the isolation region are formed on the P-type silicon substrate 1.
【0021】次に、図5に示すように、上記熱酸化膜3
が除去された後、P型シリコン基板1の表面上には厚さ
が10〜15μm 程度のN型エピタキシャル層15が堆
積される。次に、このN型エピタキシャル層15の表面
上には熱酸化法により厚さが10〜50nm程度の熱酸化
膜17が形成される。Next, as shown in FIG.
Is removed, an N-type epitaxial layer 15 having a thickness of about 10 to 15 μm is deposited on the surface of the P-type silicon substrate 1. Next, a thermal oxide film 17 having a thickness of about 10 to 50 nm is formed on the surface of the N-type epitaxial layer 15 by a thermal oxidation method.
【0022】この後、この熱酸化膜17の上にはフォト
リングラフィ技術によるパターニングを行うことにより
第3のレジスト膜19が設けられる。この第3のレジス
ト膜19をマスクとして、N型エピタキシャル層15に
おけるバイポーラトランジスタのコレクタ取り出し領域
21aには不純物として例えばPhosが30〜100
keVの加速電圧、1×1015/cm2 〜5×1015/cm
2 のドーズ量でイオン注入される。上記コレクタ取り出
し領域21aは第2のコレクタ埋め込み領域の拡散層1
1の上に位置するものである。次に、上記第3のレジス
ト膜19が除去された後、N型エピタキシャル層15に
おける上記アイソレーション領域の拡散層13の上に位
置するアイソレーション取り出し領域には不純物として
例えばBoronがイオン注入される(図示せず)。Thereafter, a third resist film 19 is provided on the thermal oxide film 17 by performing patterning by photolithography. Using the third resist film 19 as a mask, for example, Phos as an impurity is contained in the collector extraction region 21a of the bipolar transistor in the N-type epitaxial layer 15 by 30 to 100.
Accelerating voltage of keV, 1 × 10 15 / cm 2 to 5 × 10 15 / cm
Ions are implanted at a dose of 2 . The collector extraction region 21a is a diffusion layer 1 of a second collector buried region.
1 above. Next, after the third resist film 19 is removed, for example, Boron is ion-implanted as an impurity into an isolation extraction region of the N-type epitaxial layer 15 located above the diffusion layer 13 in the isolation region. (Not shown).
【0023】次に、図6に示すように、上記コレクタ取
り出し領域21a及びアイソレーション取り出し領域の
熱拡散処理が例えば窒素雰囲気中、1100〜1200
℃の温度、300分〜600分間の条件で行われる。こ
れにより、N型エピタキシャル層15にはコレクタ取り
出し領域のN型拡散層21及びアイソレーション取り出
し領域のP型拡散層22が形成される。この結果、コレ
クタ取り出し領域の拡散層21は第2のコレクタ埋め込
み領域の拡散層11に接続され、アイソレーション取り
出し領域の拡散層22はアイソレーション領域の拡散層
13に接続される。Next, as shown in FIG. 6, a thermal diffusion process of the collector extraction region 21a and the isolation extraction region is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at 1100 to 1200.
It is performed at a temperature of 300C for 300 to 600 minutes. As a result, an N-type diffusion layer 21 in the collector extraction region and a P-type diffusion layer 22 in the isolation extraction region are formed in the N-type epitaxial layer 15. As a result, the diffusion layer 21 in the collector extraction region is connected to the diffusion layer 11 in the second collector buried region, and the diffusion layer 22 in the isolation extraction region is connected to the diffusion layer 13 in the isolation region.
【0024】この後、図7に示すように、熱酸化膜17
の上にはフォトリングラフィ技術によるパターニングを
行うことにより図示せぬレジスト膜が設けられる。この
レジスト膜をマスクとして、N型エピタキシャル層15
におけるバイポーラトランジスタのグラフトベース領域
23には不純物として例えばBoronが40〜80k
eVの加速電圧、5×1014/cm2 〜5×1015/cm2
のドーズ量でイオン注入される。次に、グラフトベース
領域23の熱拡散処理が例えば窒素雰囲気中、1000
〜1100℃の温度、200分〜300分間の条件で行
われる。これにより、N型エピタキシャル層15には第
1のコレクタ埋め込み領域の拡散層7の上方に位置する
グラフトベース領域のP型拡散層23が形成される。Thereafter, as shown in FIG.
A resist film (not shown) is provided on the substrate by performing patterning by photolithography. Using this resist film as a mask, the N-type epitaxial layer 15
For example, Boron is 40 to 80 k as an impurity in the graft base region 23 of the bipolar transistor in
eV acceleration voltage, 5 × 10 14 / cm 2 to 5 × 10 15 / cm 2
Is implanted at a dose of. Next, thermal diffusion treatment of the graft base region 23 is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at 1000
The reaction is performed at a temperature of 11100 ° C. for 200 to 300 minutes. Thus, a P-type diffusion layer 23 in the graft base region located above the diffusion layer 7 in the first collector buried region is formed in the N-type epitaxial layer 15.
【0025】次に、図8に示すように、熱酸化膜17の
上にはフォトリングラフィ技術によるパターニングを行
うことにより図示せぬレジスト膜が設けられる。このレ
ジスト膜をマスクとして、N型エピタキシャル層15に
おけるバイポーラトランジスタのベース領域25には不
純物として例えばBF2 が40〜80keVの加速電
圧、5×1013/cm2 〜5×1014/cm2 のドーズ量で
イオン注入される。この後、ベース領域25の熱拡散処
理が例えば窒素雰囲気中、900℃の温度、30分間の
条件で行われる。これにより、N型エピタキシャル層1
5には第2のコレクタ埋め込み領域の拡散層11の上方
に位置するベース領域の拡散層25が形成される。次
に、上記レジスト膜が除去される。Next, as shown in FIG. 8, a resist film (not shown) is provided on the thermal oxide film 17 by performing patterning by photolinography. Using this resist film as a mask, the base region 25 of the bipolar transistor in the N-type epitaxial layer 15 contains, for example, BF 2 as an impurity at an accelerating voltage of 40 to 80 keV, 5 × 10 13 / cm 2 to 5 × 10 14 / cm 2 . Ions are implanted at a dose. Thereafter, a thermal diffusion process of the base region 25 is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at a temperature of 900 ° C. for 30 minutes. Thereby, the N-type epitaxial layer 1
5, a diffusion layer 25 in a base region located above the diffusion layer 11 in the second collector buried region is formed. Next, the resist film is removed.
【0026】この後、熱酸化膜17の上にはフォトリン
グラフィ技術によるパターニングを行うことにより図示
せぬレジスト膜が設けられる。このレジスト膜をマスク
として、N型エピタキシャル層15におけるバイポーラ
トランジスタのエミッタ領域27には不純物として例え
ばAsが30〜70keVの加速電圧、1×1015/cm
2 〜1×1016/cm2 のドーズ量でイオン注入される。
次に、エミッタ領域27の熱拡散処理が例えば窒素雰囲
気中、950℃の温度、30分間の条件で行われる。こ
れにより、N型エピタキシャル層15におけるベース領
域25の内部にはエミッタ領域のN型拡散層27が形成
される。この後、上記レジスト膜が除去される。この結
果、P型シリコン基板1及びN型エピタキシャル層15
にはバイポーラトランジスタ29が形成される。After that, a resist film (not shown) is provided on the thermal oxide film 17 by performing patterning by photolithography. Using this resist film as a mask, the emitter region 27 of the bipolar transistor in the N-type epitaxial layer 15 contains, for example, As as an impurity at an acceleration voltage of 30 to 70 keV, 1 × 10 15 / cm.
Ions are implanted at a dose of 2 to 1 × 10 16 / cm 2 .
Next, a thermal diffusion process of the emitter region 27 is performed, for example, in a nitrogen atmosphere at a temperature of 950 ° C. for 30 minutes. As a result, an N-type diffusion layer 27 as an emitter region is formed inside the base region 25 in the N-type epitaxial layer 15. Thereafter, the resist film is removed. As a result, the P-type silicon substrate 1 and the N-type epitaxial layer 15
A bipolar transistor 29 is formed.
【0027】上記実施の形態によれば、エミッタ領域の
拡散層27の下方に第1のコレクタ埋め込み領域の拡散
層7より厚さが厚い第2のコレクタ埋め込み領域の拡散
層11を設けている。このため、第2のコレクタ埋め込
み領域の拡散層11の上に位置するN型エピタキシャル
層15の薄い不純物濃度の部分の厚さを、従来のバイポ
ーラトランジスタのそれにに比べて薄くすることができ
る。この結果、エミッタから注入された電子がコレクタ
に引き抜かれる速度を速くすることができ、高速化が可
能となる。また、グラフトベース領域の拡散層23の下
方に第2のコレクタ埋め込み領域の拡散層11より厚さ
が薄い第1のコレクタ埋め込み領域の拡散層7を設けて
いる。このため、第1のコレクタ埋め込み領域の拡散層
7の上に位置するN型エピタキシャル層15の薄い不純
物濃度の部分の厚さを十分厚くすることができ、高耐圧
化が可能となる。言い換えると、高耐圧化をはかるため
にN型エピタキシャル層15の厚さを従来のバイポーラ
トランジスタのそれより厚くしても、N型エピタキシャ
ル層15の薄い不純物濃度の部分のキャリアの走行距離
を従来のバイポーラトランジスタより短くすることがで
き、高速化をはかることが可能となる。したがって、従
来のバイポーラトランジスタでは、高耐圧化をはかると
同時に高速化をはかることができなかったが、上記バイ
ポーラトランジスタでは、高耐圧化をはかると同時に高
速化をはかることができる。According to the above embodiment, the second collector buried region diffusion layer 11 thicker than the first collector buried region diffusion layer 7 is provided below the emitter region diffusion layer 27. Therefore, the thickness of the portion having a low impurity concentration of the N-type epitaxial layer 15 located on the diffusion layer 11 in the second collector buried region can be made smaller than that of the conventional bipolar transistor. As a result, the speed at which electrons injected from the emitter are extracted to the collector can be increased, and the speed can be increased. Further, a diffusion layer 7 of a first collector buried region, which is thinner than the diffusion layer 11 of the second collector buried region, is provided below the diffusion layer 23 of the graft base region. For this reason, the portion of the N-type epitaxial layer 15 located on the diffusion layer 7 in the first collector buried region with a low impurity concentration can be made sufficiently thick, and a high breakdown voltage can be achieved. In other words, even if the thickness of the N-type epitaxial layer 15 is made larger than that of the conventional bipolar transistor in order to increase the breakdown voltage, the traveling distance of the carrier in the portion of the N-type epitaxial layer 15 having a low impurity concentration is reduced. It can be shorter than a bipolar transistor, and it is possible to increase the speed. Therefore, in the conventional bipolar transistor, it was not possible to increase the breakdown voltage and increase the speed at the same time. However, in the bipolar transistor, it is possible to increase the breakdown voltage and increase the speed at the same time.
【0028】また、第1のコレクタ埋め込み領域の拡散
層7の厚さを第2のコレクタ埋め込み領域の拡散層11
より薄く形成できるのは、図2及び図3に示すように、
拡散係数の異なる不純物をイオン注入しているからであ
り、具体的には拡散係数が2倍程度異なるAsとPho
sをイオン注入しているからである。したがって、イオ
ン注入する不純物を適切に選択することにより、第1及
び第2のコレクタ埋め込み領域の拡散層7、11それぞ
れの厚さを制御することができ、高速化及び高耐圧化を
同時に実現したバイポーラトランジスタ29を製造でき
る。The thickness of the diffusion layer 7 in the first buried collector region is changed to the thickness of the diffusion layer 11 in the second buried collector region.
As shown in FIG. 2 and FIG.
This is because impurities having different diffusion coefficients are ion-implanted. Specifically, As and Pho whose diffusion coefficients differ by about twice are used.
This is because s is ion-implanted. Therefore, by appropriately selecting the impurity to be ion-implanted, the thickness of each of the diffusion layers 7 and 11 in the first and second collector buried regions can be controlled, and the high speed and the high breakdown voltage can be simultaneously realized. The bipolar transistor 29 can be manufactured.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
第2のコレクタ埋め込み領域に第1の不純物より拡散係
数が大きい第2の不純物をイオン注入することにより、
第2のコレクタ埋め込み領域を第1のコレクタ埋め込み
領域より厚く形成している。したがって、高耐圧化をは
かると同時に高速化をはかることが可能な半導体装置及
びその製造方法を提供することができる。As described above, according to the present invention,
By ion-implanting a second impurity having a larger diffusion coefficient than the first impurity into the second collector buried region,
The second buried collector region is formed thicker than the first buried collector region. Therefore, it is possible to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same, which can achieve high withstand voltage and high speed at the same time.
【図1】この発明の一実施の形態による半導体装置(N
PN型バイポーラトランジスタ)を示す断面図である。FIG. 1 shows a semiconductor device (N) according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a PN-type bipolar transistor).
【図2】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing an NPN bipolar transistor according to one embodiment of the present invention.
【図3】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示すものであり、図2の
次の工程を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the NPN-type bipolar transistor according to one embodiment of the present invention, showing a step subsequent to FIG. 2;
【図4】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示すものであり、図3の
次の工程を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the NPN-type bipolar transistor according to the embodiment of the present invention, which shows a step subsequent to FIG. 3;
【図5】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示すものであり、図4の
次の工程を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the NPN-type bipolar transistor according to the embodiment of the present invention, which shows the next step of FIG. 4;
【図6】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示すものであり、図5の
次の工程を示す断面図である。6 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the NPN bipolar transistor according to one embodiment of the present invention, which is a step subsequent to FIG. 5; FIG.
【図7】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示すものであり、図6の
次の工程を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view showing the method for manufacturing the NPN-type bipolar transistor according to the embodiment of the present invention, which shows the step subsequent to FIG. 6;
【図8】この発明の一実施の形態によるNPN型バイポ
ーラトランジスタの製造方法を示すものであり、図7の
次の工程を示す断面図である。8 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing the NPN-type bipolar transistor according to one embodiment of the present invention, which shows the next step of FIG. 7. FIG.
【図9】従来の半導体装置(バイポーラトランジスタ)
を示す断面図である。FIG. 9 shows a conventional semiconductor device (bipolar transistor).
FIG.
1…P型シリコン基板、3…熱酸化膜、5…第1のレジ
スト膜、7a…第1のコレクタ埋め込み領域、7…第1
のコレクタ埋め込み領域のN型拡散層、9…第2のレジ
スト膜、11a…第2のコレクタ埋め込み領域、11…
第2のコレクタ埋め込み領域のN型拡散層、13…アイ
ソレーション領域のP型拡散層、15…N型エピタキシ
ャル層、17…熱酸化膜、19…第3のレジスト膜、2
1a…コレクタ取り出し領域、21…コレクタ取り出し
領域のN型拡散層、22…アイソレーション取り出し領
域のP型拡散層、23…グラフトベース領域のP型拡散
層、25…ベース領域の拡散層、27…エミッタ領域の
N型拡散層、29…バイポーラトランジスタ、101…
半導体基板、115…エピタキシャル層、113…素子
分離のアイソレーション領域の拡散層、107…コレク
タ埋め込み領域の拡散層、121…コレクタ取り出し領
域の拡散層、123…グラフトベース領域の拡散層、1
25…ベース領域の拡散層、127…エミッタ領域の拡
散層。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... P type silicon substrate, 3 ... Thermal oxide film, 5 ... First resist film, 7a ... First collector buried region, 7 ... First
N-type diffusion layer in the collector buried region, 9 ... second resist film, 11a ... second collector buried region, 11 ...
N-type diffusion layer in the second collector buried region, 13: P-type diffusion layer in the isolation region, 15: N-type epitaxial layer, 17: thermal oxide film, 19: third resist film, 2
1a: Collector extraction region, 21: N-type diffusion layer of collector extraction region, 22: P-type diffusion layer of isolation extraction region, 23: P-type diffusion layer of graft base region, 25: Diffusion layer of base region, 27 ... N-type diffusion layer in the emitter region, 29 ... bipolar transistor, 101 ...
Semiconductor substrate, 115: epitaxial layer, 113: diffusion layer of isolation region for element isolation, 107: diffusion layer of collector buried region, 121: diffusion layer of collector extraction region, 123: diffusion layer of graft base region, 1
25 ... Diffusion layer in base region, 127 ... Diffusion layer in emitter region.
Claims (5)
形成される半導体装置の製造方法であって、 上記半導体基板における第1のコレクタ埋め込み領域に
第1の不純物をイオン注入する工程と、 エミッタ領域の下方に位置する上記半導体基板における
第2のコレクタ埋め込み領域に、上記第1の不純物より
拡散係数が大きい第2の不純物をイオン注入する工程
と、 上記第1のコレクタ埋め込み領域に注入された上記第1
の不純物及び上記第2のコレクタ埋め込み領域に注入さ
れた上記第2の不純物を活性化させる熱処理工程と、 を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor is formed in a semiconductor substrate, the method comprising: ion-implanting a first impurity into a first collector buried region in the semiconductor substrate; Ion-implanting a second impurity having a larger diffusion coefficient than the first impurity into the second collector buried region of the semiconductor substrate located therein; and implanting the first impurity implanted into the first collector buried region.
And a heat treatment step of activating the second impurity implanted in the second collector buried region and the second impurity implanted in the second collector buried region.
を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is made of silicon.
2の不純物はPhosであることを特徴とする請求項1
記載の半導体装置の製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the first impurity is As, and the second impurity is Phos.
The manufacturing method of the semiconductor device described in the above.
に用いるマスクは、上記エミッタ領域を形成するための
イオン注入工程に用いるマスクとパターン形状が同一で
あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
方法。4. The mask used in the step of ion-implanting the second impurity has the same pattern shape as the mask used in the step of ion-implanting the emitter region. Of manufacturing a semiconductor device.
ンジスタであって、 上記半導体基板に形成された、グラフトベース領域の下
方に位置する第1のコレクタ埋め込み領域と、 上記第1のコレクタ埋め込み領域より厚さが厚く形成さ
れた、エミッタ領域の下方に位置する第2のコレクタ埋
め込み領域と、 を具備することを特徴とする半導体装置。5. A bipolar transistor formed on a semiconductor substrate, comprising: a first collector buried region formed below the graft base region, formed on the semiconductor substrate; and a thicker than the first collector buried region. And a second collector buried region located below the emitter region, which is formed thick.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP32551296A JPH10172981A (en) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | Semiconductor device and its manufacture |
Applications Claiming Priority (1)
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JPH10172981A true JPH10172981A (en) | 1998-06-26 |
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Country | Link |
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JP (1) | JPH10172981A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002026138A (en) * | 2000-07-07 | 2002-01-25 | Sanyo Electric Co Ltd | Semiconductor device |
WO2002021597A1 (en) * | 2000-09-11 | 2002-03-14 | Infineon Technologies Ag | Integrated arrangement of bipolar transistors with different collector widths |
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US6888226B2 (en) | 2001-05-31 | 2005-05-03 | Infineon Technologies Ag | Semiconductor structure and method for improving its ability to withstand electrostatic discharge (ESD) and overloads |
-
1996
- 1996-12-05 JP JP32551296A patent/JPH10172981A/en active Pending
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