JPH10270457A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタの製造方法

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JPH10270457A
JPH10270457A JP7566897A JP7566897A JPH10270457A JP H10270457 A JPH10270457 A JP H10270457A JP 7566897 A JP7566897 A JP 7566897A JP 7566897 A JP7566897 A JP 7566897A JP H10270457 A JPH10270457 A JP H10270457A
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JP
Japan
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locos
bipolar transistor
region
semiconductor layer
conductivity type
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JP7566897A
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Nobuyuki Yoshitake
伸之 吉武
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高耐圧・高速のバイポーラトランジスタを少
製造工数で製造する。 【解決手段】 第1導電型の半導体基板上1に、第2導
電型の半導体層4及び第1導電型の素子分離領域3、9
を形成し、その後、その素子分離領域に連結されるよう
にLOCOS形成部7を形成すると共に、半導体層及び
素子分離領域の形成乃至LOCOS形成部の形成中に、
半導体層中にバイポーラトランジスタを形成するように
した製造方法において、LOCOS形成部の形成中に、
半導体層上に、ベース領域となるべき部分を取り囲むよ
うに、LOCOS部からなる環状の外部ベース部を同時
に形成し、その後外部ベース部を選択的に除去して窪み
8aを形成し、その後半導体層に不純物をイオン注入法
で導入し、その後アニール拡散を行って第1導電型のベ
ース領域13及び外部ベース領域13aを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はバイポーラトランジ
スタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】先ず、図4を参照して、従来のバイポー
ラトランジスタ、特に、高耐圧・高速のバイポーラトラ
ンジスタ及びその製造方法を説明する。P型シリコン基
板1内に、N+ のコレクタ埋込み領域2を形成し、その
後、その領域2を取り囲むように環状のP+ の素子分離
領域3を形成する。その後、コレクタ埋込み領域2、素
子分離領域3及びP型基板1上に亘って、N型シリコン
のエピタキシャル層4を形成する。
【0003】その後、エピタキシャル層4上に薄い絶縁
層(酸化膜、即ち、SiO2 膜)を形成し、その絶縁層
に選択的に開口を形成し、その開口を通じたエピタキシ
ャル層4内へのN型不純物のイオン注入及びその後のア
ニール拡散によって、N+ のコレクタ導出領域5を形成
する。薄い絶縁層上に酸化防止膜である窒化ケイ素(S
3 4 )膜を形成し、環状及び点状のLOCOS形成
部7を形成すべき部分を選択的に除去する。
【0004】その後、窒化ケイ素膜の除去部で、LOC
OS形成部7を形成すべき部分における、P型基板1内
のP+ の素子分離領域3に対応する、エピタキシャル層
4内の部分に、P型不純物を選択的にイオン注入した
後、アニール拡散を行って、素子分離領域3に連結され
るP+ の素子分離領域9を形成する。その後、絶縁層
(窒化ケイ素膜)の除去部を通じて、エピタキシャル層
4上を厚く酸化して、環状及び点状のLOCOS形成部
(酸化層、即ち、SiO2 層)7を形成する。この場
合、絶縁層(窒化ケイ素膜)の下層にも薄いLOCOS
形成部7が形成される。
【0005】その後、絶縁層(窒化ケイ素膜)及びその
下層の薄いLOCOS形成部7の中央のベース領域が形
成されるべき部分に点状の開口を、外部ベース領域が形
成されるべき部分に環状の開口をそれぞれ形成し、その
開口を通じて、P型不純物イオン、即ち、ホウ素(B)
イオンを、エピタキシャル層4の内側のP不純物イオン
注入領域の一部に選択的に注入する。
【0006】その後、エピタキシャル層4の絶縁層(窒
化ケイ素膜)及びその下層の薄いLOCOS形成部7の
環状の開口の下の部分に対し、ホウ素イオンの比較的長
時間、又は、比較的高い温度でアニール拡散を行って、
P型領域13の一部である深さの深い環状の外部ベース
領域を形成する。
【0007】その後、エピタキシャル層4の絶縁層(窒
化ケイ素膜)及びその下層の薄いLOCOS形成部7の
点状の開口の下の部分に対し、ホウ素イオンの比較的短
時間、又は、比較的低い温度でアニール拡散を行って、
P型領域13の一部である深さの浅い円板状のベース領
域を形成する。尚、このとき、エピタキシャル層4の絶
縁層(窒化ケイ素膜)及びその下層の薄いLOCOS形
成部7の環状の開口の下の部分に対し、重ねてホウ素イ
オンの比較的短時間、又は、比較的低い温度でアニール
拡散を行っても良い。
【0008】その後、LOCOS形成部7及びP型領域
13上に亘って、全面にポリシリコン14を堆積させ、
そのポリシリコン14にホウ素(B)をイオン注入す
る。この場合、P型領域13の中央のベース領域に比べ
て、環状の外側ベース領域にホウ素(B)が大量に注入
されるので、この外側ベース領域はP+ となる。そし
て、そのポリシリコン14を部分的にエッチング除去し
て、それぞれ独立した環状のベースポリシリコン部14
B、ベースポリシリコン部14Bに取り囲まれた島状の
エミッタポリシリコン部14E及び島状のコレクタポリ
シリコン部14Cが形成される。ベースポリシリコン部
14Bは、P型領域13のP+ の外側ベース領域13a
上及びその周囲のLOCOS形成部7上に亘って形成さ
れる。エミッタポリシリコン部14Eは、P型領域13
の中央のエミッタ領域上及びその周囲のLOCOS形成
部7上に亘って形成される。コレクタポリシリコン部1
4Cは、コレクタ導出領域5上及びその周囲のLOCO
S形成部7上に亘って形成される。
【0009】その後、ベース、エミッタ及びコレクタポ
リシリコン部14B、14E、14C並びにLOCOS
形成部7上に亘って、全面にCVD法によって、絶縁層
(酸化膜)16を形成する。その絶縁層16のベース、
エミッタ及びコレクタポリシリコン部14B、14E、
14C並びにLOCOS形成部7に対応する部分にエッ
チングによって開口を選択的に形成し、導電層(例え
ば、アルミニウムからなる)の選択エッチングによっ
て、ベース、エミッタ及びコレクタ電極15B、15
E、15C及びこれに接続される配線を形成する。
【0010】この従来例では、ポリシリコン層が1層の
場合であるが、ポリシリコン層が2層以上の場合も可能
で、2層以上のトランジスタを形成することができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところで、バイポーラ
トランジスタにおいては、表面での外部ベース領域の曲
率が小さいと、表面での電界が大きくなり、コレクタ及
びベース間の耐圧が低下してしまう。そこで、この耐圧
を高くするためには、外部ベース領域を深く形成する必
要があると共に、エピタキシャル層の厚さを厚く、且
つ、その不純物濃度を低くする必要がある。エミッタ領
域の直下のベース領域を深く形成すれば、外部ベース領
域の形成は必要ないが、エミッタ領域及びベース領域共
深くなるので、高速動作が困難となる。従って、上述の
従来例のように、浅いベース領域と、その周囲の深いベ
ース領域を各別に形成するのが普通である。コレクタ及
びベース間耐圧を例えば、100Vとすれば、外部ベー
ス領域の深さは3〜5μm、エピタキシャル層の厚さ及
び不純物濃度はそれぞれ13〜16μm及び5×1014
〜5×1015/cm3 となる。
【0012】このように、高耐圧・高速のバイポーラト
ランジスタの上述した従来の製造方法では、ベース領域
の中央部は浅く、その環状の外部ベース領域は深く形成
される必要があり、このため、それぞれアニール拡散に
よる中央の浅いベース領域の形成と、外部の深いベース
領域の形成とを各別に行っているので、製造工数が多く
なると言う欠点がある。
【0013】かかる点に鑑み、本発明は、高耐圧・高速
のバイポーラトランジスタを少ない製造工数で製造する
ことのできる製造方法を提案しようとするものである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明は、第1導電型の
半導体基板上に、第2導電型の半導体層及び第1導電型
の素子分離領域を形成し、その後、その素子分離領域に
連結されるようにLOCOS形成部を形成すると共に、
半導体層及び素子分離領域の形成乃至LOCOS形成部
の形成中に、半導体層中にバイポーラトランジスタを形
成するようにしたバイポーラトランジスタの製造方法に
おいて、LOCOS形成部の形成中に、半導体層上に、
バイポーラトランジスタのベース領域となるべき部分を
取り囲むように、LOCOS部からなる環状の外部ベー
ス部を同時に形成し、その後、外部ベース部を選択的に
除去して窪みを形成し、その後、半導体層に第1導電型
の不純物をイオン注入法で導入し、その後、アニール拡
散を行って、バイポーラトランジスタの第1導電型のベ
ース領域及び外部ベース領域を形成するものである。
【0015】かかる本発明によれば、ベース領域及び外
部ベース領域が同時に形成されるので、高耐圧・高速度
のバイポーラトランジスタの製造工数を低減することが
できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、図1〜図3を参照して、
本発明の実施例のバイポーラトランジスタ、特に、高耐
圧・高速のバイポーラトランジスタの製造方法の一連の
工程を詳細に説明する。先ず、図1Aの工程を説明す
る。P型シリコン基板1の上面を酸化処理して、例え
ば、300nmの厚みの絶縁層(酸化膜、即ちSiO2
膜)(図示ぜず)を形成する。その絶縁層をエッチング
によって選択的に開口を形成し、その開口を通じて、P
型基板1に昇華したSb2 3 を選択的に気相ドーピン
グし、その後、アニール拡散を行って、N+ のコレクタ
埋込み領域2を形成する。
【0017】次に、その絶縁層のコレクタ埋込み領域2
用の開口の周囲に、エッチングによって選択的に環状の
開口を形成し、その開口を通じて、P型基板1にホウ素
(B)をイオン注入した後、アニール拡散を行って、コ
レクタ埋込み領域2を取り囲むように、P+ の環状の素
子分離領域3を形成する。
【0018】その後、その絶縁層を除去した後、コレク
タ埋込み領域2、素子分離領域3及びP型基板1上に亘
って、N型シリコンのエピタキシャル層4を形成する。
その後、エピタキシャル層4上に、薄い絶縁層( 酸化
膜、即ち、SiO2 膜)6を形成する。これは、後述す
るLOCOS(Local Oxidation of Silicon: シリコン
の局部酸化)形成のためのものである。その後、その絶
縁膜6のコレクタ埋込み領域2の端部に対応する部分
に、エッチングによって選択的に開口を形成し、その開
口を通じたエピタキシャル層4内へのN型不純物の選択
的イオン注入及びその後のアニール拡散によって、コレ
クタ埋込み領域5に達するN+ のコレクタ導出領域(低
抵抗領域)5を形成する。
【0019】次に、図1Bの工程を説明する。図1Aの
工程の後、絶縁層6上に、減圧CVD(Chemical Vapor
Deposition: 化学気相成長) 法によって、耐酸化膜で
ある窒化ケイ素(Si3 4)膜(絶縁層)6′を形成す
る。その後、絶縁層6′の環状及び点状のLOCOS形
成部7及び環状のLOCOS部からなる外部ベース部8
を形成すべき部分を、エッチングによって除去する。そ
の後、絶縁層6′の除去部で、LOCOS形成部7を形
成すべき部分における、エピタキシャル層4内のP型基
板1内のP+ の素子分離領域3に対応する部分に、P型
不純物を選択的にイオン注入した後、アニール拡散を行
って、素子分離領域3に連結されるP+の素子分離領域
9を形成する。その後、絶縁層(窒化ケイ素膜)6′の
除去部を通じて、エピタキシャル層4上を厚く酸化し
て、環状及び点状のLOCOS形成部(酸化層、即ち、
SiO2 層)7及び環状のLOCOS部(酸化層、即
ち、SiO2 層)からなる外部ベース部8を形成する。
この場合、絶縁層(窒化ケイ素膜)6′の下層にも薄い
LOCOS形成部7が形成される。絶縁層(窒化ケイ素
膜)6′の欠如部のLOCOS形成部7の厚さは、例え
ば、所望のベース層の深さと、深いLOCOS部からな
る外部ベース部8の深さとの差の2倍程度の深さに設定
する。
【0020】尚、絶縁層(窒化ケイ素膜)6′のエッチ
ングによる開口形成の際、エピタキシャル層4の一部ま
でもエッチングするリセスLOCOSも可能であり、こ
の場合には、エピタキシャル層4のエッチング分だけ、
LOCOSの酸化量が減少する。
【0021】次に、図2Aの工程を説明する。図1Bの
工程の後、LOCOS部からなる外部ベース部8を、パ
ターニングされたレジスト層10を用いて、エッチング
によって選択的に除去し、その後、そのパターニングさ
れたレジスト層10(又は、別のパターニングされたレ
ジスト層も可)を用いて、外部ベース部8の除去された
部分を選択的エッチングによって広げて窪み8aを形成
する。この状態で、レジスト層10をマスクとして、P
型不純物イオン、即ち、ホウ素(B)イオン12を、エ
ピタキシャル層4の内側のP不純物イオン注入領域11
に注入する。この場合、ホウ素イオン12が絶縁層(窒
化ケイ素膜)6′を通過して、エピタキシャル層4内に
侵入し得るように、ホウ素イオン12に大きなエネルギ
ーが付与される。
【0022】次に、図2Bの工程を説明する。図2Aの
工程後、レジスト層10を除去し、その後ホウ素イオン
のアニール拡散を行って、円形の中央のベース領域(P
+ の部分)及びその周囲の環状の外部ベース領域(P+
の部分)13aからなる一体構成のP型領域13が形成
される。その後、レジスト層10及び絶縁層(窒化ケイ
素膜)6′を除去し、P型領域13の中央のベース領域
上のLOCOS形成部7に、エッチングによって開口を
形成する。その後、LOCOS形成部7及びP型領域1
3上に亘って、全面にポリシリコン14を堆積させ、そ
のポリシリコン14にホウ素(B)をイオン注入する。
この場合、P型領域13の中央のベース領域に比べて、
環状の外側ベース領域13aにホウ素(B)が大量に注
入されるので、この外側ベース領域13aはP+ とな
る。
【0023】そして、そのポリシリコン14を部分的に
エッチング除去して、それぞれ独立した環状のベースポ
リシリコン部14B、ベースポリシリコン部14Bに取
り囲まれた島状のエミッタポリシリコン部14E及び島
状のコレクタポリシリコン部14Cが形成される。ベー
スポリシリコン部14Bは、P型領域13のP+ の外側
ベース領域13a上及びその周囲のLOCOS形成部7
上に亘って形成される。エミッタポリシリコン部14E
は、P型領域13の中央のエミッタ領域上及びその周囲
のLOCOS形成部7上に亘って形成される。コレクタ
ポリシリコン部14Cは、コレクタ導出領域5上及びそ
の周囲のLOCOS形成部7上に亘って形成される。
【0024】次に、図3の工程を説明する。図2Bの工
程の後、ベース、エミッタ及びコレクタポリシリコン部
14B、14E、14C並びにLOCOS形成部7上に
亘って、全面にCVD法によって、絶縁層(酸化膜)1
6を形成する。その絶縁層16のベース、エミッタ及び
コレクタポリシリコン部14B、14E、14C並びに
LOCOS形成部7に対応する部分にエッチングによっ
て開口を選択的に形成し、導電層の選択エッチングによ
って、ベース、エミッタ及びコレクタ電極15B、15
E、15C及びこれに接続される配線を形成する。かく
して、バイポーラトランジスタが完成される。
【0025】この実施例では、ポリシリコン層が1層の
場合であるが、ポリシリコン層が2層以上の場合も可能
で、2層以上のトランジスタを形成することができる。
【0026】
【発明の効果】第1の本発明によれば、第1導電型の半
導体基板上に、第2導電型の半導体層及び第1導電型の
素子分離領域を形成し、その後、その素子分離領域に連
結されるようにLOCOS形成部を形成すると共に、半
導体層及び素子分離領域の形成乃至LOCOS形成部の
形成中に、半導体層中にバイポーラトランジスタを形成
するようにしたバイポーラトランジスタの製造方法にお
いて、LOCOS形成部の形成中に、半導体層上に、バ
イポーラトランジスタのベース領域となるべき部分を取
り囲むように、LOCOS部からなる環状の外部ベース
部を同時に形成し、その後、外部ベース部を選択的に除
去して窪みを形成し、その後、半導体層に第1導電型の
不純物をイオン注入法で導入し、その後、アニール拡散
を行って、バイポーラトランジスタの第1導電型のベー
ス領域及び外部ベース領域を形成するようにしたので、
高耐圧・高速のバイポーラトランジスタを少ない製造工
数で製造することのできるバイポーラトランジスタの製
造方法を得ることができる。
【0027】第2の本発明によれば、第1の本発明のバ
イポーラトランジスタの製造方法において、ベース領域
及び外部ベース領域の形成前において、LOCOS形成
部時に形成した耐酸化膜を除去し、その後、LOCOS
形成部及びLOCOS部並びに半導体層上に亘って全面
に多結晶半導体膜を形成し、その後、その多結晶半導体
膜を通じて、半導体層に不純物をイオン注入法で導入す
るようにしたので、第1の本発明と同様の効果が得られ
ると共に、外部ベース領域のアニール拡散の時間を短く
できるか、又は、アニール拡散の温度を低くできるバイ
ポーラトランジスタの製造方法を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例のバイポーラトランジスタの製
造方法(その1)の工程を示す断面図である。
【図2】本発明の実施例のバイポーラトランジスタの製
造方法(その2)の工程を示す断面図である。
【図3】本発明の実施例のバイポーラトランジスタの製
造方法(その3)の工程及び完成されたバイポーラトラ
ンジスタを示す断面図である。
【図4】従来のバイポーラトランジスタを示す断面図で
ある。
【符号の説明】
1 P型基板、2 N+ のコレクタ埋込み領域、3 P
+ の素子分離領域、4N型エピタキシャル層、5 N+
のコレクタ導出領域、6 絶縁層、7 LOCOS形成
部、8 外部ベース部、9 P+ の素子分離領域、10
レジスト層、11 P型イオン注入領域、12 Bイ
オン、13 P型領域、14 (14E、14B、14
C) ポリシリコン、15 (15E、15B、15
C) 電極、16 絶縁層、17 N+領域、18 N
+領域。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体基板上に、第2導電
    型の半導体層及び第1導電型の素子分離領域を形成し、
    その後、該素子分離領域に連結されるようにLOCOS
    形成部を形成すると共に、上記半導体層及び上記素子分
    離領域の形成乃至上記LOCOS形成部の形成中に、上
    記半導体層中にバイポーラトランジスタを形成するよう
    にしたバイポーラトランジスタの製造方法において、 上記LOCOS形成部の形成中に、上記半導体層上に、
    上記バイポーラトランジスタのベース領域となるべき部
    分を取り囲むように、LOCOS部からなる環状の外部
    ベース部を同時に形成し、 その後、上記外部ベース部を選択的に除去して窪みを形
    成し、 その後、上記半導体層に第1導電型の不純物をイオン注
    入法で導入し、その後、アニール拡散を行って、上記バ
    イポーラトランジスタの第1導電型のベース領域及び外
    部ベース領域を形成することを特徴とするバイポーラト
    ランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のバイポーラトランジス
    タの製造方法において、 上記ベース領域及び上記外部ベース領域の形成前におい
    て、上記LOCOS形成部時に形成した耐酸化膜を除去
    し、 その後、上記LOCOS形成部及び上記LOCOS部並
    びに上記半導体層上に亘って全面に多結晶半導体膜を形
    成し、 その後、該多結晶半導体膜を通じて、上記半導体層に上
    記不純物をイオン注入法で導入することを特徴とするバ
    イポーラトランジスタの製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6436780B1 (en) * 1998-06-26 2002-08-20 Mitel Semiconductor Limited Semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6436780B1 (en) * 1998-06-26 2002-08-20 Mitel Semiconductor Limited Semiconductor device

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