JPS5873132A - Semiconductor device using polyimide for isolating insulation and method of producing same - Google Patents

Semiconductor device using polyimide for isolating insulation and method of producing same

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Publication number
JPS5873132A
JPS5873132A JP57178593A JP17859382A JPS5873132A JP S5873132 A JPS5873132 A JP S5873132A JP 57178593 A JP57178593 A JP 57178593A JP 17859382 A JP17859382 A JP 17859382A JP S5873132 A JPS5873132 A JP S5873132A
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JP
Japan
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layer
semiconductor
insulating layer
polyimide
semiconductor material
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JP57178593A
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デ−・マイケル・ライン
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MONORISHITSUKU MEMORY ZU Inc
MONORISHITSUKU MEMORY-ZU Inc
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MONORISHITSUKU MEMORY ZU Inc
MONORISHITSUKU MEMORY-ZU Inc
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Publication date
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    • H10P14/683
    • H10P14/6342
    • H10W10/0145
    • H10W10/17
    • H10W20/40
    • H10W20/48

Landscapes

  • Element Separation (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体@1及び半導体装置の製造方法に関する
ものであって、更に詳細にGよ、IJX型で高速の集積
回路を形成する為に単一の半導体装置内の隣接するコン
ポーネント間に於0て改善した電気的接続を与える事を
可能とした半導体装置及びその1造方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a semiconductor@1 and a method for manufacturing a semiconductor device. The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same that can provide improved electrical connections between adjacent components.

各々に111以上の回路要素を形成する事が可能な半導
体物質から成る複数個のポケットを電気的に分離する槓
々の方法が提案されて(する。従来提案されている方法
としては、適切にバイアスさせたPN接合を使用するも
の(1964年1月7日発行のN oyceの米国特許
第3,117,260号)、PN接合と真性及び非真性
半導体物質から成る領域との組合せを使用するもの(1
964年9月22日発行のNoyceの米国特許第3,
150,299号)、絶縁分離を使用するもの(196
8年7月2日発行のF rescuraの米国特許第3
,391,023号)、及びメサエッチングを使用する
もの(1970年1月13日発行の「I’eSCura
等の米国特FF 第3,489,961号)がある。1
913年5月29日に発行された7 ucker及び3
arryの米国特許第3.736.193号は、回路要
素を形成ジる事が可能な単結晶シリコンからなる島状部
を分離する為に選択的にドープしたポリシリコンを使用
する思想を開示している。
Numerous methods have been proposed for electrically isolating multiple pockets of semiconductor material, each of which can form 111 or more circuit elements. (U.S. Pat. No. 3,117,260 to Noyce, issued January 7, 1964) using a biased PN junction, using a combination of a PN junction and regions of intrinsic and non-intrinsic semiconductor material; Things (1)
Noyce U.S. Patent No. 3, issued September 22, 964,
150,299), those using insulation isolation (No. 196
Frescura U.S. Patent No. 3, issued July 2, 1988.
, No. 391, 023), and those using mesa etching (I'eSCura, published January 13, 1970).
U.S. Special FF No. 3,489,961). 1
7 ucker and 3 issued on May 29, 913
U.S. Pat. No. 3,736,193 to Arry discloses the concept of using selectively doped polysilicon to separate islands of single crystal silicon from which circuit elements can be formed. ing.

電気的に分離した半導体物質から成るポケットを形成し
た後に4半導体技術に於いて公知なりL術を使用してポ
ケット内及びポケット上に能動回路要素及び受動回路g
!索を形成する。この様な技術は、例えば、Hoern
iの米国特許第3,025,589Q及び第3,064
,16’7@に記載されている。この様にして半導体物
質内に所望の回路要素を形成しlJ後に、導電性リード
パターンを絶縁層上に形成し、選択した能動回路要素及
び受動回路要素を相互接続して所望の回路を構成してい
る。尚、付加的な受動回路要素を絶縁層上に形成して該
回路に11互接続させる事が可能である。この様な技術
は、例えば、1961年4月25日に発行されたN o
yceの米国特許第2,981,877号に開示されて
いる。
After forming a pocket of electrically isolated semiconductor material, active circuitry and passive circuitry may be placed in and on the pocket using techniques well known in the semiconductor art.
! form a cord. Such techniques include, for example, Hoern
i U.S. Patents 3,025,589Q and 3,064
, 16'7@. After forming the desired circuit elements in the semiconductor material in this manner, a conductive lead pattern is formed on the insulating layer and the selected active and passive circuit elements are interconnected to form the desired circuit. ing. It is noted that additional passive circuit elements can be formed on the insulating layer and interconnected to the circuit. Such techniques are described, for example, in No.
yce, US Pat. No. 2,981,877.

集積回路を製造する場合に、幾つかの問題点が存在する
。第1に、隣接する半導体物質ポケット間に分離領域を
設ける為に必要とされるウェハの面積が全ウェハ面積の
かなりの部分を占めると言うことである。分離領域が大
きいとウェハ内に設置ブる事が可能なデバイスの数が減
少し、ウェハに形成する回路要素の“集積度″を低下さ
せる事となる。第2に、ウェハ上の絶縁層に被着形成さ
せるリードは贋々ウェハ表面、Fの絶縁層に存在する段
差に於いて亀裂を発生する事がある。この様な段差は急
峻なものである事が多い。第3に、幾つかの分離技術に
於いては、構成される集積回路にかなりの寄生容饅を導
入してしまう。低周波数に於いては、この様にして導入
された容−は回路動作に大きな影響を与えるものでは無
いが、高周波数に於いては、この様な容量は回路の性能
に著しい影響を与える事がある。第4に従来の集積回路
を製造する場合に使用される分離技術に於いては比較的
高濃度を必要とし、従ってそれまでの工程で形成された
PN接合の位置を移動さぜる結果となり、従って最終的
に構成される半導体装置の特性をy−測する上での精度
が低下される。半導体装置がより一層小型になると共に
、この優な効果は更に一層m要なものとなる。
Several problems exist when manufacturing integrated circuits. First, the wafer area required to provide isolation regions between adjacent pockets of semiconductor material occupies a significant portion of the total wafer area. Large isolation areas reduce the number of devices that can be placed within a wafer, reducing the "integration" of circuit elements formed on the wafer. Second, if the leads are formed on the insulating layer on the wafer, cracks may occur on the surface of the wafer or at the steps existing in the insulating layer of F. Such steps are often steep. Third, some isolation techniques introduce significant parasitics into the integrated circuits being constructed. At low frequencies, capacitances introduced in this way do not significantly affect circuit operation, but at high frequencies, such capacitances can significantly affect circuit performance. There is. Fourth, the separation techniques used in the manufacture of conventional integrated circuits require relatively high concentrations, thus displacing the PN junctions formed in previous steps; Therefore, the accuracy in measuring the characteristics of the semiconductor device finally constructed is reduced. As semiconductor devices become smaller and smaller, this excellent effect becomes even more important.

絶縁層に存在する段差に於いて相互接続リードが亀裂を
発生する事を防止する為に、1968年10月8日に発
行されたJ、J、Soの米国特許第3.404,451
@に於いては、製造過程中につTハ表面からこの様な絶
縁層の部分を取除く事を提案している。又、コンタクト
窓に於けるI8縁蓋のエツジ部を傾斜させる技術も提案
されている。胃の方法としては、“シリコンの局所酸化
及びその半導体装置技術への応用(L 0cat  Q
 X1d2tj01  or  5i1icOIl  
an、j  ijs  AppliCajiOI+  
ir+  Sea+1conductor −D ev
ice  T echnolouy >”と言う名称の
philips  リサーチ レポート25. 118
頁(1970) 、 J、 A、 ApDθIS等の寄
稿によこ文献に開示されている技術があり、それによれ
ば、PN接合を形成すべき#4域に隣接して半導体ウェ
ハ内に溝をエンチング形成すると后うbのである。
No. 3,404,451, issued October 8, 1968, to J.J.So.
@ proposes to remove such portions of the insulating layer from the surface of T during the manufacturing process. A technique has also been proposed in which the edge of the I8 edge cover of the contact window is sloped. As a gastric method, “Local oxidation of silicon and its application to semiconductor device technology (L0cat Q
X1d2tj01 or 5i1icOIl
an,j ijs AppliCajiOI+
ir+ Sea+1conductor-D ev
philips research report 25. 118
Page (1970), J.A., ApDθIS, et al., there is a technique disclosed in the literature, in which a groove is etched in the semiconductor wafer adjacent to the #4 area where the PN junction is to be formed. Then, there is b.

次いで、これらの溝によって露出された物質を熱鹸化さ
せる。工程を適切に制御した場合には、酸化物表面及び
半導体物質表面は略同一平面上に存在−fる事となる。
The material exposed by these grooves is then thermally saponified. If the process is properly controlled, the oxide surface and the semiconductor material surface will lie approximately on the same plane.

Appels等が強調している様に、この方法の付加的
な利点とqては、不純物が拡散される半導体ウェハの部
分はメサ状形状を有すると古うことである。その結果得
られるPNベース−〕レクタ接合は実質的に平坦であり
、皿型PN接合よりも一層高いブレークダウン電圧を有
するものであるが、ブレーナプロセスに於ける様に尚且
つパンシベーション用酸化物に接触するものである。
As highlighted by Appels et al., an additional advantage of this method is that the portion of the semiconductor wafer into which the impurity is diffused is obsolete if it has a mesa-like shape. The resulting PN base-]rector junction is substantially planar and has a higher breakdown voltage than a dish-type PN junction, but is still susceptible to oxidation for pansivation, as in the Brehner process. Something that comes into contact with things.

更に別の方法が、1971年3月7日に発行されたpe
ltZ13rの米国特許第3,648.125号に記載
されている。pe+tzerの特許は、シリコン基板上
に薄いシリコンエピタキシャル層を形成し、それを格子
状のエピタキシセルシリコン物質からなる酸化物領域(
゛酸化された分離fr4域″と呼称される)によって電
気的に分離されたポケットに細分化する構成を開示して
いる。これらの酸化領域は、■ごタキシャル層を介して
横方向に延在する分離用PN接合(゛分11PN接合″
と呼称される)へ到達するまで酸化する事によって形成
される。従って、各々のシリコンポケットは、分離用P
N接合の一部と酸化された分Ill領域の部分とによっ
て分離される事となる。この様なポケットの各々に、能
動デバイス、受動デバイス、又はその両方を形成する事
が可能である。基板内に低抵抗のクロスアンダ−領域を
形成し、少なくとも1個の酸化分lI!I@域によって
離隔されている領域を相互接続させる事が可能である。
Yet another method was published on March 7, 1971.
ltZ13r, US Pat. No. 3,648.125. The PE+TZER patent involves forming a thin silicon epitaxial layer on a silicon substrate and adding an oxide region (
These oxidized regions extend laterally through the taxial layer. PN junction for separation (11 PN junction)
It is formed by oxidation until it reaches (called ). Therefore, each silicon pocket has a separate P
It is separated by a part of the N junction and the oxidized part of the Ill region. Each such pocket can be formed with active devices, passive devices, or both. A low resistance cross-under region is formed in the substrate and at least one oxide lI! It is possible to interconnect regions that are separated by I@ areas.

■ビタキシャル層の上表面及び酸化分離領域の上表面は
実質的に同一平面内にあり、従って分離用酸化物とウェ
ハ表面のその他の部分との間に於いて好ましくない高さ
の変化、即ち“段差”の発生する事を減少させている。
■ The upper surface of the bitaxial layer and the upper surface of the oxidized isolation region are substantially in the same plane, thus creating an undesirable height change between the isolation oxide and the rest of the wafer surface, i.e. This reduces the occurrence of "level differences".

エピタキシャルシリコンの分離されたボケッt・を形成
する為に、1掲のPe1tzer特許に於いては、シリ
コン内に酸化分離領域の深さの約50%に達する深さで
もってシリコン内に溝(凹所とも呼称される)を形成し
ている。尚、溝を形成する場合に、能動デバイスを形成
すべきシリコン表面の残部を溝を形成する為に使用する
シリコンエツチング剤によっては実質的に影響される事
の無い絶縁層(例えば窒化シリコン)によって保護して
いる。
In order to form isolated pockets of epitaxial silicon, in the Peltzer patent, a trench is formed in the silicon to a depth of about 50% of the depth of the oxidized isolation region. (also known as a place). Note that when forming the groove, the remainder of the silicon surface on which the active device is to be formed is covered with an insulating layer (e.g., silicon nitride) that is not substantially affected by the silicon etching agent used to form the groove. Protecting.

次いで、溝を形成する事によって露出されたエピタキシ
ャルシリコンを下方に存在する分離用PN接合へ到達す
るまで酸化し、而して能動デバイスを形成すべきシリコ
ン部分を分離する事を可能としている。
The epitaxial silicon exposed by forming the trench is then oxidized down to the underlying isolating PN junction, thus making it possible to isolate the silicon portions in which the active device is to be formed.

これらの分離技術の全ては、半導体物質の面積のかなり
の部分を消費するものであり、 及び/又は 装置内に
1個以上のPN接合を形成した後に14濃度処理を行な
うものである。高温度を使用ツるとPN接合の位置が移
動し、最終的に得られる装置の特性を予測する上での精
度が低下する。−特に、超LSI(VLSI”)に於い
ては、このことは望ましい事では無い。
All of these isolation techniques consume a significant portion of the semiconductor material area and/or involve forming one or more PN junctions within the device followed by a 14 concentration process. When high temperatures are used, the position of the PN junction shifts, reducing the accuracy in predicting the characteristics of the final device. -This is not desirable, especially in very large scale integrated circuits (VLSI).

半導体装置に於いてポリイミドを使用する事に関するそ
の他の文献としては、L 、 B 、 R0Lbian
の寄稿による“ポリイミドlIMの特性(p rope
rties  or  Tt+In  Po1yiii
de  F 11m5) ” 、ジャーナル・オブ・ザ
・エレクトロケミカル・ソサエティー:ソリッド−ステ
ート・ザイエンス・アント・チク/cl>−、Vol、
 127. No 、 10゜1980年10月、  
2216−2220頁と、S、  J、RhodeSの
寄稿による“超LSI高速バイポーラ回路用の多層メタ
リゼーション技#I(Mt1日11ayer  Met
allization  Techniques  f
or  V L S IHIgh  S peed  
31polar  C1rcuits ) ” 、セミ
コンダクタ インターナショナル、 1981年3月。
Other references regarding the use of polyimide in semiconductor devices include L, B, R0Lbian.
“Properties of polyimide lIM (prope
rties or Tt+In Po1yiii
de F 11m5)”, Journal of the Electrochemical Society: Solid-State Science Ant Chic/cl>-, Vol.
127. No. 10゜October 1980,
2216-2220 and contributions from S. J. and Rhode S. “Multilayer metallization technique #I for ultra-LSI high-speed bipolar circuits (Mt1 day 11 ayer Met
Alization Techniques f
or V L S IHIgh Speed
31polar C1rcuits)”, Semiconductor International, March 1981.

65−70頁と、3.3aiki等の寄稿による゛2−
レベル金属電極を有する新しいトランジスタ(A ’ 
New  Transistor  with  T’
wo−LeVelMetal  E Iectrode
s ) ” 、日立粕作所中央技術研究所発行のものと
、カリフォルニア大学バークレー校の大学公開講座の工
学に於けるlllVt教育によって発行されている“マ
イクロエレクトロニクスへのポリイミド被膜とその応用
(P olyimideCOatrnQS  for 
 Microelectronlcs  withA 
pplications ) ” 、 1981年8月
4−5.バロアルト、カリフォルニア、等がある。
Pages 65-70 and contributions from 3.3aiki et al. ゛2-
A new transistor with level metal electrodes (A'
New Transistor with T'
wo-LeVelMetal E Ielectrode
s), published by Hitachi Kasuzakusho Central Technical Research Laboratory, and Polyimide COatrnQS, published by IllVt Education in Engineering, University of California, Berkeley. for
Microelectronlcs with A
Applications), August 1981, 4-5. Valo Alto, California, et al.

本発明は、以上の点に鑑み成されたものであって、上述
した如き従来技術とは異なった観点から集積回路内に於
ける半導体物質のポケットを分離する事が可能な改良さ
れた技術を提供する事を目的とする。即ち、1個又はそ
れ以上の高温度処理工程を除去する事によって多くの利
点(低コスト。
The present invention has been made in view of the above points, and provides an improved technique capable of isolating pockets of semiconductor material within an integrated circuit from a viewpoint different from the prior art as described above. The purpose is to provide. That is, there are many benefits (lower cost) by eliminating one or more high temperature processing steps.

一層正確に予測可能なデバイス特性等)が得られると言
う事に着目し、本発明では集積回路内に半導体物質から
成る分離されたポケットを形成する場合に比較的低湯度
の工程を使用している。
The present invention utilizes a relatively low-temperature process to form isolated pockets of semiconductor material within an integrated circuit, resulting in more accurately predictable device characteristics (e.g., device characteristics). ing.

本発明によれば、半導体物質から成る半導体層に形成し
た溝内にポリイミドを充填させて、前記半導体物質から
形成される半導体デバイス内の隣橡するデバイス間の電
気的分離を与えると共に上表面に形成される導電性相互
接続部に対し実質的に平坦な表面を提供する事を可能と
している。これらの溝は、好適にはエツチングによって
、半導体物質層の深さ方向に形成する。半導体装置がシ
リコン基板上に形成したエピタキシャルシリコン層を有
するものである場合には、この溝をエピタキシャル層を
真通してその下方に存在するシリコン基板に到達するま
で形成させる。半導体物質がシリコンである場合には、
エツチング除去部の表面及び半導体物質層の表面を酸化
して、エツチング除去部によって露出された種々の半導
体領域間に電気的分離を与えると共に、ポリrミドのつ
■ハヘ対する良好な付着性を与える。次いで、酸化した
エツチング除去部をポリイミドで充填し・、極めて滑ら
かなデバイス表面を構成する。従って。
According to the present invention, a trench formed in a semiconductor layer made of a semiconductor material is filled with polyimide to provide electrical isolation between adjacent devices in a semiconductor device formed from the semiconductor material, and a polyimide is applied to the top surface. It is possible to provide a substantially planar surface for the conductive interconnects to be formed. These grooves are formed, preferably by etching, in the depth direction of the layer of semiconductor material. If the semiconductor device has an epitaxial silicon layer formed on a silicon substrate, this groove is formed straight through the epitaxial layer until it reaches the silicon substrate located below. When the semiconductor material is silicon,
Oxidizing the surface of the etch removal and the surface of the semiconductor material layer to provide electrical isolation between the various semiconductor regions exposed by the etch removal and to provide good adhesion to polyramide chips. . The oxidized etched areas are then filled with polyimide to create an extremely smooth device surface. Therefore.

分離用エツチング除去部上方に於いても急峻な段差の存
在しない滑らかなデバイス表面上に電気的接続用llA
t8!iを形成する事が可能となる。
llA for electrical connection is placed on a smooth device surface with no steep steps even above the etching removal area for separation.
t8! It becomes possible to form i.

ポリイミドそれ自身は従来公知であり、例えば、米国特
許第4,273,886号に記載されているものである
が、本発明に於いてポリイミドを使用する事により幾つ
かの独特の効果を得る事が可能である。
Although polyimide itself is conventionally known and is described, for example, in U.S. Pat. No. 4,273,886, the use of polyimide in the present invention provides several unique effects. is possible.

例えば、ポリイミドを比較的低温度で付着させているの
で、PN接合の位置を一層正確に予測する串が可能であ
り、月つ最終製品としてのデバイス特性を一層正確に予
測する事が可能である。ポリイミド層の土表面は滑らか
であり且つ比較的平坦であるので、亀裂を発生する可能
性のある急激な^さ変化又は゛°段差″を除去している
。本発明に於い−(は、jlζリイミドを付着させる工
程は比較的4J1iffで行なわれ、従って歩留りに悪
影響を与える事は無い。
For example, since polyimide is deposited at a relatively low temperature, it is possible to more accurately predict the position of the PN junction, and it is possible to more accurately predict the device characteristics of the final product. . The soil surface of the polyimide layer is smooth and relatively flat, eliminating abrupt changes in height or "steps" that can cause cracks. The step of depositing jlζ liimide is performed at a relatively high rate of 4J1iff, and thus does not adversely affect yield.

ポリイミドは半導体装置の製造に於いて積々のglに於
いて使用されている。例えば、米国特許第3,978,
578Mによれば、半導体チップの上表面上の保護膜と
じでポリイミドを使用している。即ら、半導体チップを
パッケージ内に維持させ、且つボンディングワイヤを半
導体チップと外部リードとの間に接続させた後に、該装
置とボンディングワイヤを第2ポリイミド躾でコーティ
ングし、半導体チップの上表面とボンディングワイヤの
両りを保護すると言うものである。
Polyimide is used in many GLs in the manufacture of semiconductor devices. For example, U.S. Patent No. 3,978,
According to No. 578M, polyimide is used for binding a protective film on the upper surface of a semiconductor chip. That is, after maintaining the semiconductor chip within the package and connecting the bonding wires between the semiconductor chip and the external leads, the device and the bonding wires are coated with a second polyimide layer, and the upper surface of the semiconductor chip is coated with the bonding wires. This protects both sides of the bonding wire.

半導体技術に於いてポリイミドを使用する別の方法は、
米国特許第3,801,880号、第3,846,16
6号、第4,001,870号、第4,040,083
@ 、第4,060.828号に開示されており、これ
らの特許に開示されるところによれば、基板の表面上に
形成した電気的相互接続用の第1層を前記電気的接続用
の第1層の上方に形成する電気的接続用の第2層力翫ら
電気的に絶縁する為にポリイミド層を使用して(入る。
Another way to use polyimide in semiconductor technology is to
U.S. Patent Nos. 3,801,880 and 3,846,16
No. 6, No. 4,001,870, No. 4,040,083
No. 4,060.828, these patents disclose that a first layer of electrical interconnect formed on the surface of a substrate is used to A polyimide layer is used to electrically insulate the second layer for electrical connections formed above the first layer.

1掲したこれら文献の何れもが半導体装置の能動領域を
電気的に分離する為にポリイミドを使用する事を提案す
るものではないと言う事に注意すべきである。
It should be noted that none of the references listed above propose the use of polyimide to electrically isolate active regions of semiconductor devices.

以下、添付の図面を参考に、本発明の具体的実施の態様
について詳細に説明する。第1図i、t 、両型的な従
来のNPNt−ランジスタを示して(する。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows both types of conventional NPN t-transistors.

第1図に示したNPNトランジスタ10&よ、桑型的に
はシリコンであるがゲルマニウム等の様なその他の半導
体物質で構成する事の可能なP型1&100と、コレク
タとして機能するN型埋設層1O1とN型エピタキシャ
ル層102と、P型ベースfi4域103と、N型エミ
ッタ@ra104と、N型コレクタコンタクト10.5
とを有している。この様なバイポーラ1〜ランジスタは
、例えば米国特許第3,025,589号に開示されて
いる様な従来の方法を使用して構成する事かり能である
。バイポーラ集積回路は、この様なデバイス又はそれに
類似したデバイスを複数個有するものであって、それら
のデバイスの各々は、典型的には、隣接する半導体物質
から成る島状部から電気的に分離された独立した半導体
物質から成る島状部内に形成されるものである。
The NPN transistors 10 & shown in FIG. 1 include P-type 1 & 100 which are silicon in mulberry type but can be composed of other semiconductor materials such as germanium, and N-type buried layer 1O1 which functions as a collector. , N-type epitaxial layer 102, P-type base fi4 region 103, N-type emitter @ra104, and N-type collector contact 10.5.
It has Such bipolar transistors can be constructed using conventional methods, such as those disclosed in U.S. Pat. No. 3,025,589. Bipolar integrated circuits include a plurality of such or similar devices, each typically electrically isolated from adjacent islands of semiconductor material. It is formed within an island of independent semiconductor material.

シリコン基板上にシリコンエピタキシャル層を使用する
場合の本発明の1実施例に於いては、第2図に示した如
く、分離されるべきエピタキシャル11102の隣接領
域間のエピタキシャル領域102へ分**域106(“
′溝”とも呼称する)を刻設する。これらの溝を形成す
る前に、ベース103、■ミッタ104.コレクタコン
タクト105等の様な能動デバイス領域を公知のスタン
プ、−ドな技術を使用して形成してあく。溝106は、
好適には、結晶面<100>を有するシリコンウェハに
、例えば化学的エッチャントとしてのKOHで非等方的
にエツチングする事により形成する。
In one embodiment of the present invention when using a silicon epitaxial layer on a silicon substrate, as shown in FIG. 106(“
Before forming these grooves, active device areas such as the base 103, the transmitter 104, the collector contact 105, etc. are etched using known stamping or hardening techniques. The groove 106 is formed by
Preferably, it is formed by anisotropically etching a silicon wafer having a <100> crystal plane using, for example, KOH as a chemical etchant.

この様な非等方的エツチングを使用して゛′V″形状の
溝をシリコン層内に形成する事は、例えば、米国特許第
3,924,265号、及びり、B、leeの寄稿によ
る°゛シリコン非等方性エツチング(Anisotro
pic  Etching  of  5ilicon
) ” 、ジャーナル・オブ・アプライド・フィジック
ス、 Vol。
The use of such anisotropic etching to form "V" shaped trenches in silicon layers is described, for example, in U.S. Pat.゛Silicon anisotropic etching
pic Etching of 5ilicon
)”, Journal of Applied Physics, Vol.

40、  No 、  11. 1965年10月、 
 4569−4574負の文献、及びR,M、 Fln
ne及びE、 L、 Kleinの寄稿による″“シリ
コンをエツチングする為の水アミン錯化剤システム(A
  Water  Am1ne  Coiplexin
g    A gent   S ystes    
for    E  tchir+g3111con)
 ” 、ジャーナル・オブ・ジ・エレクトロケミカル・
ソサエティー、ソリッド・ステート・サイエンス、 1
967年9月、  965−970真の文献に記載され
ている。一方、CF4プラズマエツチングを使用して結
晶面<100>又は〈111ンを有するシリコンウェハ
に溝を形成する事が可能である。慨して、m縮約に得ら
れるエツチング切欠部は゛V″形状である必要が無いの
で、エビタキシ1!ル領域102内へ分離用切欠部乃至
ば溝を形成する為の任意の技術を使用する事が可能であ
る。゛v″形状以外の形状の分離用溝を使用する一合に
は、満106の基部に於いてより幅広の切欠が形成され
るので、1106を画定する為に使用されるマスクのア
ライメントを容易に行なう事庖句能とプる。好適には、
溝106をエピタキシャル層102を完全に貫通してエ
ツチンク処理し、第2図に示した如く、P型基板100
内へ多少進入する構成とづる。完成した装置に於いては
、これらの分離用溝を使用してエピタキシャル1110
2内に於いて手導体物質から形成され隣接する島状部間
の電気的分離を与えるものである。例えば、満106−
1及び106−3を設ける事によって、ベース領域10
3.エミッタ領[104,コレクタコンタクト105を
エピタキシャル層1027り1ら形成された他のシリコ
ン島状部内に包含して形成された隣接するテバイス(不
図示)から電気的に分離させる構成としている。
40, No, 11. October 1965,
4569-4574 negative literature, and R, M, Fln
“Water-Amine Complexing Agent System for Etching Silicon (A.
Water Am1ne Coiplexin
g A gent Systes
for Etchir+g3111con)
”, Journal of the Electrochemical
Society, Solid State Science, 1
Described in September 967, 965-970 true literature. On the other hand, it is possible to use CF4 plasma etching to form trenches in silicon wafers with crystal planes <100> or <111>. In general, the etched notch resulting from m-reduction need not be "V" shaped, so any technique for forming a separation notch or groove into the epitaxy 1! area 102 can be used. If a separation groove with a shape other than a "v" shape is used, a wider notch will be formed at the base of the full 106, so that it can be used to define the 1106. It is a tool that makes it easy to align masks. Preferably,
Grooves 106 are etched completely through epitaxial layer 102 to form P-type substrate 100, as shown in FIG.
It is said to have a configuration that allows some penetration into the interior. In the completed device, these isolation grooves are used to separate the epitaxial 1110
2 are formed from conductive material to provide electrical isolation between adjacent islands. For example, 106-
1 and 106-3, the base region 10
3. The emitter region 104 and the collector contact 105 are electrically separated from an adjacent device (not shown) formed by being included in another silicon island formed from the epitaxial layer 1027.

次いで、分離用溝106によって露出されたエピタキシ
ャル層102の表面を酸化し、絶縁11107を形成す
る。絶縁層107は、エツチング切欠部106を包含し
てエピタキシセル層102の表面を絶縁し、従って分離
用溝106の表面に泊って半導体領域間に於いて漏洩電
流が発生プる事を防止している。絶縁層107は、又エ
ピタキシャル層102及び第1電気的相互接続[119
0を絶縁している。分離用溝の表面上に酸化物を使用す
る事は公知であり、例えば、米国特許第3,391.0
23@に開示されている。酸化物を有する絶縁層107
は、例えば、約850乃至950℃の!!度で約30分
間蒸気中で熱酸化させる事によって形成する事が可能で
あり、その場合には約300乃至1,000人の厚さの
酸化物層107が形成される。一方。
Next, the surface of the epitaxial layer 102 exposed by the isolation trench 106 is oxidized to form an insulator 11107. The insulating layer 107 includes the etching notch 106 and insulates the surface of the epitaxial cell layer 102, and therefore stays on the surface of the isolation groove 106 to prevent leakage current from occurring between the semiconductor regions. There is. The insulating layer 107 also connects the epitaxial layer 102 and the first electrical interconnect [119
0 is insulated. The use of oxides on the surface of isolation trenches is known, for example, in U.S. Pat. No. 3,391.0.
It is disclosed on 23@. Insulating layer 107 with oxide
For example, about 850 to 950°C! ! The oxide layer 107 can be formed by thermal oxidation in steam for about 30 minutes at 30°C, resulting in an oxide layer 107 about 300 to 1,000 thick. on the other hand.

絶縁層107は、約800乃至900℃の温度に於いて
約300乃至1,0OOAの厚さに低圧力CVD技術を
使用する事によって形成した酸化物を有するものであっ
ても良い。好適には、絶縁層107は、窒化シリコンを
有するものであって、該窒化シリコンは、例えば、約8
00乃至900℃の温度で約300乃至1,000人の
厚さに低圧力CVD技術を使用する事によって形成する
事が可能である。一方、絶縁11107は酸化物と窒化
物との両方を有するものであっても良い。
Insulating layer 107 may comprise an oxide formed using low pressure CVD techniques to a thickness of about 300 to 1,000 A at a temperature of about 800 to 900°C. Preferably, insulating layer 107 comprises silicon nitride, for example about 8
It can be formed by using low pressure CVD techniques to thicknesses of about 300 to 1,000 nm at temperatures of 0.000 to 900°C. On the other hand, the insulator 11107 may include both an oxide and a nitride.

従来のウェハ上に窒化シリコンを形成する技術に於いて
は、シリコンウェハと窒化シリコンとの間に酸化物1i
111を形成する事を必要としていた。
In the conventional technology of forming silicon nitride on a wafer, an oxide layer 1i is placed between the silicon wafer and silicon nitride.
It was necessary to form 111.

何故ならば、その様な構成とする事により、シリコンと
窒化シリコンとの熱膨張係数の違いから高温度に於いて
発生する事のある応力を緩和させる為である。一方、本
発明によれば、長期間の且つ高1度の熱酸化工程は取除
かれており、従ってシリコンウェハと窒化シリコンとの
間に応力を緩和させる為の酸化物層を設ける必要性が無
い。従って、窒化シリコンを絶縁層107として使用し
た場合には、中間層としてシリコン酸化物を形成する工
程が不要であり、従って応力緩和用の酸化物層を必要と
しないウェハの領域から応力緩和用の酸化物層を取除く
為の工程を実施する必要も無い。
This is because such a configuration alleviates stress that may occur at high temperatures due to the difference in thermal expansion coefficients between silicon and silicon nitride. On the other hand, according to the present invention, the long-term and high-degree thermal oxidation process is eliminated, thus eliminating the need for a stress-relieving oxide layer between the silicon wafer and the silicon nitride. None. Therefore, when silicon nitride is used as the insulating layer 107, the step of forming silicon oxide as an intermediate layer is not necessary, and therefore the stress-relieving oxide layer is removed from the area of the wafer that does not require a stress-relieving oxide layer. There is no need to carry out any process to remove the oxide layer.

次いで、下方に存在する領域を後に形成されるべき電気
的相互接続Ill 90へ電気的接続を行なう為に絶縁
層107を貫通して貫通導体を形成する。公知のホトリ
ソグラフィー技術及びエツチング技術を使用して、絶縁
11107内に貫通導体122を形成する。その際に、
酸化物から成る絶縁11107の一部を、例えば、m衝
HFを使用してエツチング除去する。一方、窒化物を有
する絶縁1190の一部は、例えば、CFaプラズマを
使用してエツチング除去する。
Via conductors are then formed through the insulating layer 107 for electrically connecting the underlying regions to the electrical interconnects Ill 90 to be formed later. Through conductors 122 are formed within insulation 11107 using known photolithography and etching techniques. At that time,
A portion of the oxide insulation 11107 is etched away using, for example, HF. Meanwhile, a portion of the insulation 1190 containing nitride is etched away using, for example, CFa plasma.

次いで、ウェハの表面上に第1電気的相互接続層190
を形成し、パターン形成して所望の電気的相互接続体を
形成する。電気的相互接続層190は、典型的には11
.低圧力CVD技術によって約500乃至s、oooへ
の厚さに形成されたポリシリコンを有するものである。
A first electrical interconnect layer 190 is then deposited on the surface of the wafer.
and patterning to form the desired electrical interconnects. Electrical interconnect layer 190 is typically 11
.. It has polysilicon formed by low pressure CVD technology to a thickness of about 500 to 000 seconds.

次いで、ポリシリコン層190を、例えば、公知のホト
リソグラフィー技術及びCFaプラズマを使用したエツ
チング技術を使用する事によってパターン形成する。第
2図は、この様にしてパターン形成された電気的相互接
続層190をコレクタコンタクト105とコンタクトさ
せた状態を示している。
Polysilicon layer 190 is then patterned using, for example, known photolithography techniques and etching techniques using CFa plasma. FIG. 2 shows electrical interconnect layer 190 thus patterned in contact with collector contact 105. FIG.

次いで、ポリイミド層108をウェハの全表面上に約2
乃至4uの厚さである“d ”の厚さに形成する。絶縁
層107とその上に形成すべき、ポリイミド層108と
の間に良好な付着性を与える為に・ウェハの表面上にコ
ーティングカップラーを形成グる。コーティングカップ
ラーとしては、株式会社日立から販売されている゛’P
IQカップラー3°″を含有するものが好適である。約
3乃至5グラムのカップラーを4インチウェハに付与し
、次いでウェハを約30秒間約4,000rρmの回転
速度でスピンさせ、薄い一様なカップラーの層を形成す
る。次いで、ウェハを約30分間乾燥空気中又は乾m鹸
jllI雰囲気中に於いて約350℃の温度でベークす
る事によってカップラーを硬化させる。その結果、約1
00乃至・150Aの厚さのカップラーが形成される。
A polyimide layer 108 is then applied over the entire surface of the wafer, approximately 2
It is formed to a thickness of "d", which is a thickness of 4u to 4u. In order to provide good adhesion between the insulating layer 107 and the polyimide layer 108 to be formed thereon, a coating coupler is formed on the surface of the wafer. As a coated coupler, ゛'P sold by Hitachi Co., Ltd.
IQ couplers containing 3°'' are preferred. Approximately 3 to 5 grams of coupler is applied to a 4-inch wafer, and the wafer is then spun for approximately 30 seconds at a rotation speed of approximately 4,000 rpm to form a thin, uniform A layer of coupler is formed. The coupler is then cured by baking the wafer for about 30 minutes in dry air or in a dry atmosphere at a temperature of about 350°C.
A coupler with a thickness of 0.00 to .150 A is formed.

本発明で使用するポリイミド物質としては、好適には株
式会社日立から市販されている゛’PI013″ポリイ
ミドを使用する。4インチウェハに約2乃至6グラムの
PIQ13を付与し、ウェハを約30秒間約3.000
乃至3.500rρ−の回転数でスピンさせる。これに
よりウェハの表面上に薄く実質的に一様なPIQ13物
貿の層が形成される。
The polyimide material used in the present invention is preferably ``PI013'' polyimide commercially available from Hitachi, Ltd. A 4-inch wafer is coated with about 2 to 6 grams of PIQ13 and the wafer is heated for about 30 seconds. Approximately 3,000
Spin at a rotational speed of 3.500 to 3.500 rρ. This forms a thin, substantially uniform layer of PIQ13 material on the surface of the wafer.

次いで、ウェハを約1時間乾燥窒素中に於いて約100
℃の温度でベークし、次いで約1時間乾燥窒素中に於い
て約200℃の温度でベークする事によってPl、Q1
3物質を硬化させる。次いで、ウェハの表面にPIQ1
3物質の第2層を形成するが、この場合に約2乃至6グ
ラムのPIQ13物實をウェハへ付与する。次いで、ウ
ェハを約30秒間約3 、000乃至3,500rρm
の回転数でスピンさせ、且つウェハを約1時間乾燥窒素
中に於いて約100℃のmsでベータし、次いで約1F
fI間乾燥窒素中で約200℃の温度でベークし、次い
で約1′時間乾燥窒素中で約350℃の温度でベークす
る事によってPIQ、13物質から成る第2層を硬化さ
せる。
The wafer is then placed in dry nitrogen for about 1 hour at about 100%
Pl, Q1 by baking at a temperature of 200°C and then baking in dry nitrogen for about 1 hour at a temperature of about 200°C.
Harden the three substances. Then, PIQ1 was applied to the surface of the wafer.
A second layer of 3 materials is formed, in this case about 2 to 6 grams of PIQ13 material is applied to the wafer. The wafer is then heated at about 3,000 to 3,500 rpm for about 30 seconds.
and beta the wafer at about 100° C. ms in dry nitrogen for about 1 hour, then at about 1 F.
The second layer of PIQ, 13 material is cured by baking at a temperature of about 200 DEG C. in dry nitrogen for fI and then baking at a temperature of about 350 DEG C. in dry nitrogen for about 1' hour.

これにより、約1.5乃至4pの厚さのポリイミド層1
08が形成される。
This results in a polyimide layer 1 having a thickness of approximately 1.5 to 4p.
08 is formed.

以上の如くして形成されるポリイミド層108は絶縁層
107上に形成されたカップラー(不図示)へ良好に付
着し、且つ集積回路を完成するのに套装な相互接続リー
ドパターンを形成する為に使用される導電性相互接続物
質をデポジットさせる為の強固な土台を構成する。
The polyimide layer 108 thus formed adheres well to the couplers (not shown) formed on the insulating layer 107 and is suitable for forming the interconnect lead pattern necessary to complete the integrated circuit. It provides a solid foundation for depositing the conductive interconnect materials used.

ポリイミド層108は約1.5乃至4μの厚さに形成さ
れるので、約1乃至1.5jIIIの深さを有する分離
円満106はポリイミドで充填され、且つポリイミド層
108の表面は滑らかであると共に実質的に平坦である
。ポリイミド層108の表面が実質的に平坦であると言
う事は、後に形成する電気的相互接続(典型的にはアル
ミニウムで形成される)をウェハの表面に付着形成する
場合に、分離円満106の上方に於いて急峻な“段差゛
′が存在する事の無い状態で相互接続層を形成する事を
可能としている。相互接続層を形成する場合にこの様な
急峻な゛′膜段差が存在する場合には、通常、品質及び
信頼性に関する問題が発生する。何故ならば、この様な
段差が存在する場合にはその段差部に於ける相互接続層
の厚さは通常極めて薄いものであり、従って相互接続層
が切断される艙然性が高く、その結果開回路が形成され
る事があるからである。更に、ポリイミド層108を使
用しない場合には、後に形成されるべき相互接I1層が
絶縁11107の表面、上に被着形成される事となり、
その場合には、絶縁層107に存在する欠陥又は″“ピ
ンホール″を介して相互接続層と半導体領域との間に電
気的な短絡回路が形成される事となる。本発明に於いて
は、ポリイミド11108を使用する事によって、この
様なピンホールに関し発生する問題を除去している。
The polyimide layer 108 is formed to a thickness of about 1.5 to 4μ, so that the isolation ring 106 having a depth of about 1 to 1.5JIII is filled with polyimide, and the surface of the polyimide layer 108 is smooth and smooth. substantially flat; The substantially planar surface of the polyimide layer 108 allows for a smooth separation 106 when subsequently formed electrical interconnects (typically formed of aluminum) are deposited on the surface of the wafer. This makes it possible to form an interconnection layer without the presence of a steep "step" above. When forming an interconnection layer, such a steep "step" does not exist. Quality and reliability issues typically arise in cases where such steps are present, since the thickness of the interconnect layer at the step is typically very thin. Therefore, there is a high probability that the interconnect layer will be cut, resulting in the formation of an open circuit.Furthermore, if the polyimide layer 108 is not used, the interconnect I1 layer to be formed later will is deposited on the surface of the insulation 11107,
In that case, an electrical short circuit will be formed between the interconnect layer and the semiconductor region through the defects or "pinholes" present in the insulating layer 107. The use of polyimide 11108 eliminates the problems associated with such pinholes.

隣接するトランジスタ領域間の電気的分離を与える為に
、基板100内には公知の方法によってチャンネルスト
ップ領域190−1及び190−2が形成されている。
Channel stop regions 190-1 and 190-2 are formed in substrate 100 by known methods to provide electrical isolation between adjacent transistor regions.

第2図に示した如く、チャンネルストップ領域190−
1及び190−2は、埋設層コレクタ領[101と、ベ
ース領域103と上ミッタ領域104とコレクタコンタ
クト105から構成されるトランジスタと隣接デバイス
(不図示)との間に電気的分離を与えている。基板10
0#P型基根である場合には、チャンネルストップ領域 ば、約10′4原子数/’CI’の密度へP型ドーバン
1〜(典型的にはボロン)をイオン注入する事にょっ0
111%度にドープされたP+領域として形成される。
As shown in FIG. 2, the channel stop area 190-
1 and 190-2 provide electrical isolation between a buried layer collector region [101, a base region 103, an upper transmitter region 104, and a collector contact 105] and an adjacent device (not shown). . Substrate 10
In the case of a 0# P-type root, the channel stop region can be ion-implanted with P-type doban (typically boron) to a density of approximately 10'4 atoms/'CI'.
It is formed as a 111% doped P+ region.

第3図に示した如く、コンタクト用開口がポリイミド層
108及び絶縁層107に形成されており、従って後に
形成される電気的相互接続層111によ・)で電気的に
コンタクトされるべき下方に存在する領域が露出される
。例示的にではあるが、第3図は、ベース領域103を
露出させる為に形成したコンタクト・用開口120と、
エミッタ領域104を露出させる為に形成したコンタク
ト用開口121とを示している。ポリイミド1i110
8のその他の部分は相互接続11111を下方に存在す
る能動デバイス領域から電気的に分離させている。
As shown in FIG. 3, contact openings are formed in the polyimide layer 108 and the insulating layer 107 below which are to be electrically contacted by the later formed electrical interconnect layer 111. Existing areas are exposed. As an example, FIG. 3 shows a contact opening 120 formed to expose the base region 103;
A contact opening 121 formed to expose the emitter region 104 is shown. Polyimide 1i110
The remainder of 8 electrically isolates interconnect 11111 from the underlying active device area.

コンタクト用開口120及び121を形成する場合には
、例えば、半導体技術に於いて公知な適宜のホトリソグ
ラフィーマスキンク技術を使用する事が可能であって、
例えば、97%のテトラメチル水酸化アンモニウムと3
%のエチレンジアミドとを有するWilを使用してポリ
イミド層108の不要部分をエツチング除去し、次いで
上述した如く絶縁層190をエツチング処理する。尚、
ポリイミド108としては、感光性ポリイミドを使用す
る事が望ましい。感光性ポリイミドを半導体ウェハの表
面上に形成し、該ポリイミド層の選択領域をコンタクト
マスクを介して化学線照射(典型的には紫外線)へ露光
させる。次いで、ポリイミド108を川縁し、化学線照
射された領域を固着させると共に、その他の全ての領域
を溶剤によって除去し、コンタクト用開口120及び1
21を穿設した永久的なポリイミド11108を形成さ
ぜる。
When forming the contact openings 120 and 121, it is possible to use, for example, any suitable photolithographic masking technique known in semiconductor technology,
For example, 97% tetramethyl ammonium hydroxide and 3
% ethylenediamide to etch away the unwanted portions of polyimide layer 108, and then etching insulating layer 190 as described above. still,
As the polyimide 108, it is desirable to use photosensitive polyimide. A photosensitive polyimide is formed on the surface of a semiconductor wafer, and selected areas of the polyimide layer are exposed to actinic radiation (typically ultraviolet radiation) through a contact mask. The polyimide 108 is then edged, fixing the actinically irradiated areas and removing all other areas with a solvent to form contact openings 120 and 1.
A permanent polyimide 11108 with holes 21 is formed.

コンタクト用開口を形成した後に、電気的導電性物質(
典型的にはアルミニウム)からなる層をウェハの表面上
に形成し、前述したコンタクト用開口によって露出され
た領域と電気的コンタクトを形成する。相互接続層11
1としてアルミニウムのメタリぜ一ジョンを使用する場
合には、ポリイミド層108へ損傷を与える事の無い様
な十分に低い低重で公知の方法によりメタリゼーション
を形成する事が可能である(例えば、米国特許第3.1
08,359号参照)。次いで、公知の技術を使用して
アルミニウムのメタリゼーション11111をパターン
形成する。例えば、ホトレジストでマスクし、酢酸、硝
酸、燐酸の混合物等の様な公知のアルミニウム用エツチ
ング液又は四塩化シリコンCプラズマエツチングする事
によってアルミニウム層111の選択領域をエツチング
除去し、コンタクト用開口を形成する事によって露出さ
れた所望の領域を相互接続する複数個の電気的相互接続
体をウェハ表面上に形成させる。
After forming the contact opening, an electrically conductive material (
A layer (typically aluminum) is formed on the surface of the wafer to make electrical contact with the areas exposed by the contact openings described above. interconnect layer 11
If an aluminum metallization is used as 1, it is possible to form the metallization by known methods at a sufficiently low weight so as not to damage the polyimide layer 108 (e.g. U.S. Patent No. 3.1
08,359). The aluminum metallization 11111 is then patterned using known techniques. For example, selective areas of the aluminum layer 111 are etched away to form contact openings by masking with photoresist and using a known aluminum etchant such as a mixture of acetic acid, nitric acid, phosphoric acid, or silicon tetrachloride C plasma etching. A plurality of electrical interconnects are formed on the wafer surface interconnecting the desired exposed areas by doing so.

重要な事であるが、分離用溝106を形成する工程、l
化物層乃至は絶縁H107を形成する工程、ポリイミド
層108を形成する工程、及び電気的相互接続層111
を形成する工程等の工程を有する全分離工程が約400
℃よりも低い温度で実施されるという事である。従来技
術の分離工程に於いては、熱酸化物を分離用手段として
使用しているので、埋設層コレクタ101を形成した後
でウェハを長時間約800乃至i、ooo℃の範囲の温
度で処理する事が必要である。この様な従来技術に於い
ては、埋設層フレフタ101内に存在するドーパントは
熱酸化物分離層の成長過程中に再分布され、又埋設層内
のドーパントを上方向に拡散させてエピタキシャル層内
へ侵入させる。この様な上方向拡散は埋設層コレクタ1
01とベース103との闇の距離を減少させ、従ってコ
レクターベ−ス間のブレークダウン電圧を低下させると
共(こ、トランジスタの電流利得(βII)を増加させ
、且つコレクターベース間の容量を増加させると共に、
トランジスタのスイッチング速度を減少させる。
It is important to note that the step of forming the isolation groove 106,
Forming the compound layer or insulation H107, forming the polyimide layer 108, and electrical interconnect layer 111
The total separation process including the process of forming
This means that it is carried out at a temperature lower than ℃. In prior art separation processes, thermal oxides are used as the separation means, so that after forming the buried layer collector 101, the wafers are treated at temperatures in the range of approximately 800 to 1,000 degrees Fahrenheit for an extended period of time. It is necessary to do so. In such prior art, the dopant present in the buried layer flefter 101 is redistributed during the growth process of the thermal oxide separation layer, and the dopant in the buried layer is diffused upward into the epitaxial layer. to invade. Such upward diffusion occurs in the buried layer collector 1.
01 and the base 103, thus reducing the breakdown voltage between the collector and base (this increases the current gain (βII) of the transistor and increases the capacitance between the collector and base). Along with letting
Decrease the switching speed of the transistor.

一方、本発明によれば、熱酸化によって形成される絶縁
用酸化物を形成する必要性を取除0ており、従って埋設
層コレクタ領域101が長時間の闇高温度で処理される
事が無い。従って、本発明に基づく半導体装置の一層に
於いては、分離用溝106−1乃至106−3及びポリ
イミド層108等の分離手段を形成する場合にドーパン
トの拡散分布を実質的に不変のままに維持する事を可能
としている。一方、従来技術に於いては熱酸化を使用す
るので、本発明と異なり、ウェハを艮時聞i4温度処理
する。この様に、本発明に於いては、拡散分布赤実質的
に不変のままに維持されるという事は、分離用溝1o6
−i乃至106−3の表面に於いて特に重要である。5
本発明に基づいて形成される分離fJA域を使用する事
によって拡散分布を不変のままに維持する事が可能であ
ると言う事は、一層浅い拡散v4賊を有する半導体装置
を製造する事が可能である事を意味し、即ちその様に構
成された装置に於いてはPN接合は分離用溝の表面に於
いて終端プるものであって、従来技術の装置に於ける如
く、熱酸化の過程中にドーパントが再分布する1合には
、分離用熱酸化物から内側へある距離入った点に於いて
PN接合が終端するものとは異なっている。これらの理
由により、本発明によれば、従来技術と比べて、一層低
い漏洩電流を有し、従って一層安定な電流利得(βI)
を有する半導体装置を製造する事が可能である串を意味
している。更に、本発明に基づいて製造さbる構成に於
いては、奇生容量が減少されており、且つ拡散領域が一
層幅狭に形成されて(Xるので・電流キャリアに対する
遷移距離が−M短くなっており、従って従来装置と比べ
てスイッチング速度が向上されている。
On the other hand, according to the present invention, there is no need to form an insulating oxide formed by thermal oxidation, and therefore the buried layer collector region 101 is not subjected to long-term treatment at high temperatures. . Therefore, in one layer of the semiconductor device according to the present invention, when forming isolation means such as the isolation trenches 106-1 to 106-3 and the polyimide layer 108, the dopant diffusion distribution remains substantially unchanged. It is possible to maintain it. On the other hand, since the prior art uses thermal oxidation, unlike the present invention, the wafer is treated at a constant temperature of 14°C. Thus, in the present invention, the fact that the diffusion distribution red remains substantially unchanged means that the separation grooves 1o6
-i to 106-3 are particularly important. 5
By using the isolated fJA region formed according to the present invention, it is possible to maintain the diffusion distribution unchanged, which means that it is possible to manufacture semiconductor devices with a shallower diffusion v4 band. This means that in a device so constructed, the PN junction terminates at the surface of the isolation trench, and as in prior art devices, thermal oxidation does not occur. The redistribution of dopants during the process is different from the one in which the PN junction terminates at some distance inward from the isolation thermal oxide. For these reasons, the present invention has a lower leakage current and therefore a more stable current gain (βI) compared to the prior art.
It means a skewer that can manufacture semiconductor devices with Furthermore, in the configurations made in accordance with the present invention, the stray capacitance is reduced and the diffusion region is made narrower (X) so that the transition distance for current carriers is -M. It is shorter and therefore has improved switching speed compared to conventional devices.

以上、本発明の具体的構成に付いて詳細に説明したが、
本発明はこれら具体例に限定さbるl〈きものでは無く
、本発明の技術的範囲を逸1B21jる事無しに種々の
変形が可能である事は勿論である。
Although the specific configuration of the present invention has been explained in detail above,
The present invention is not limited to these specific examples; it goes without saying that various modifications can be made without departing from the technical scope of the present invention.

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

第1図は複数個のコンポーネントを有する従来の半導体
ウェハを示した断面図、第2図は本発明に基づいて構成
された分離用エツチング除去部及びポリイミドを有する
半導体ウニ/”tを示した断面図、第3図はポリイミド
閣を介して穿設しIこ」ンタクト用開口を有し且つ所望
により種々のデバイスの嫌々の部分を相互接続する相互
接続パターンを第2図に示した装置に形成した状態を示
した断面図、である。 (符号の説明) 100二 基板 101: 埋設層 102: エピタキシャル層 103: ベース領域 104: エミッタv4域 105: コレクタコンタクト 106: 分離用溝 107: 絶縁層 108: ポリイミド層 111.190 :  相互接Vt11120.121
,122  :  貫通導体190: チャンネルスト
ツパ
FIG. 1 is a sectional view showing a conventional semiconductor wafer having a plurality of components, and FIG. 2 is a sectional view showing a semiconductor wafer having a separation etching removal section and polyimide constructed according to the present invention. Figure 3 shows that an interconnection pattern is formed in the apparatus shown in Figure 2 by drilling through the polyimide membrane and having openings for the contacts and optionally interconnecting the reluctant parts of the various devices. FIG. (Explanation of symbols) 1002 Substrate 101: Buried layer 102: Epitaxial layer 103: Base region 104: Emitter v4 region 105: Collector contact 106: Isolation groove 107: Insulating layer 108: Polyimide layer 111.190: Mutual contact Vt11120. 121
, 122: Penetrating conductor 190: Channel stopper

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体装置に於いて、半導体基板内に形成した複数
個の導電性領域と前記導電性領域間に形成した分離領域
とを有しており、前記分離#4域は前記基板に形成した
溝を有しており、前記溝の表面上には絶縁層が形成され
ると共にポリイミドが充填されており、実質的に滑らか
な基板表面とした事を特徴とする半導体装置。 2、半導体@Wに於いて、半導体物質層を具備したウェ
ハを有しており、前記半導体層の上表面に溝を形成して
前記ウェハから半導体物質からなる島状部を形成してあ
り、各半導体物質から成る島状部は前記半導体層の表面
に形成した溝によって隣接する半導体物質島状部から横
方向に離隔されており、前記溝の表面を包含して前記半
導体層の表面上に絶縁層を形成してあり、前記半導体層
及び前記溝の上に形成した前記絶縁層の上表面上にポリ
イミド層を形成して前記溝を充填すると共に前記溝及び
前記半導体物質から成る島状部の上方に実質的に滑らか
な上表面を与えている事を特徴とする装置。 3、上記第2項に於いて、前記溝の表面を包含して前記
半導体層の表面上に形成した前記絶縁層が前記半導体物
質の酸化物を有する事を特徴とする装置。 4、上記第2項に於いて、前記溝の表面を包含して前記
半導体層の表面上に形成した前記絶縁層が前記半導体物
質の窒化物を有する事を特徴とする装置。 5、上記第2項に於いて、前記構の表面を包含して前記
半導体層の表面上に形成した前記絶縁層が、前記半導体
物質の酸化物層とその上に形成した前記半導体物質の窒
化物層とを有する事を特徴とする装置。 6、上記第2項に於いて、前に絶縁層と前記ポリイミド
層との間に形成された第1相互接続す−ドパターンを有
する事を特徴とする装置。 7、上記第6項に於いて、前記絶縁層の選定部分を介し
て第1組の貫通導体を形成してあり、前記第1相互接続
リードパターンから前記半導体物質から成る島状部内に
形成した選定拡散領域へコンタクトを取る事を可能とし
ている事を特徴とする装置。 8、上記第2項又は第7項に於いて、前記ポリイミド層
及びその下にある絶縁層の選定部分を介して第2組の貫
通導体を形成してあり、前記半導体物質島状部内に形成
した選択拡散領域へのコンタクト領域を形成しである事
を特徴とする装置。 9、上記第8項に於いて、本装置の上表面上に第2相互
接続リードパターンが形成されており、前記貫通導体を
介して前記半導体物質島状部内に形成した選択領域を相
互接続して集積回路を形成している事を特徴とする装置
。 10、上記第9項に於いて、前記ポリイミド層が前記島
状部の上表面に形成されている厚さが4−以下の厚さで
ある事を特徴とする装置。 11、上記第6項に於いて、前記半導体物質がシリコン
を有する事を特徴とする装置。 12、上記第6項に於いて、前記第1相互接続リードパ
ターンがポリシリコンである事を特徴とづる装置。 13、上記第9項に於いて、前記第2相互接続リードパ
ターンがアルミニウムを有する事を特徴とする装置。 14、上記第2項に於いて、前記溝の内で選択したもの
の底部の下方に高度ドープ領域を設けてあり、前記高度
ドープ領域がチャンネルストップwA域として機能する
事を特徴とする装置。 15、半導体装置の製造方法に於いて、半導体層の上表
面に選択ドープ領域を形成し、前記半導体層の上表面の
選択部分を取り囲み且つ前記半導体層の選定深さへ延在
する溝を形成し、前記溝及び前記半導体層の上表面上に
絶縁層を形成し、前配溝及び前記半導体層の上に形成し
た前記絶縁層の上表面上にポリイミド層を形成する事を
特徴とする方法。 16、上記第15項に於いて、前記絶縁層の選択領域に
開口を形成して前記下方に存在する半導体層の選択ドー
プ領域の選択したものを露出させ、前記絶縁層上及び前
記開口を介して前記下方に存在する選択ドープ領域へ達
する相互接続リードパターンを形成して集積回路を構成
する事を特徴とする方法。 11、上記第15項に於いて、前記ポリイミド層とその
下方に存在する前記絶縁層の選択領域を介して開口を形
成して前記下方に存在する半導体層の前記選択ドープ領
域の選択したものを露出させ、前記ポリイミド層の上表
面上及び前記開口を介して前記下方に存在する選択ドー
プ領域・\到達する相互接続リードパターンを形成して
集積回路を構成する事を特徴とする方法。 18、上記第16項又は第17項に於いて、前記半導体
物質がシリコンである事を特徴とfる方法。 19、上記第16項に於いて、前記相互接続リードパタ
ーンがポリシリコンを有する事を特徴とする方法。 20、上記第17項に於いて、前記相互接続1ノードパ
ターンがアルミニウムを有する事を特徴とする方法。
[Claims] 1. A semiconductor device comprising a plurality of conductive regions formed in a semiconductor substrate and isolation regions formed between the conductive regions, and the isolation #4 region is A semiconductor device comprising a groove formed in the substrate, an insulating layer being formed on the surface of the groove and filled with polyimide to provide a substantially smooth substrate surface. 2. A semiconductor@W has a wafer provided with a semiconductor material layer, and a groove is formed on the upper surface of the semiconductor layer to form an island-shaped portion made of the semiconductor material from the wafer; Each island of semiconductor material is laterally separated from an adjacent island of semiconductor material by a groove formed in the surface of the semiconductor layer, and includes a surface of the groove and a surface of the semiconductor layer. an insulating layer is formed, a polyimide layer is formed on the upper surface of the insulating layer formed on the semiconductor layer and the trench to fill the trench, and an island-shaped portion consisting of the trench and the semiconductor material; A device characterized in that it provides a substantially smooth upper surface above the. 3. The device according to item 2 above, wherein the insulating layer formed on the surface of the semiconductor layer including the surface of the groove includes an oxide of the semiconductor material. 4. The device according to item 2 above, wherein the insulating layer formed on the surface of the semiconductor layer including the surface of the groove includes a nitride of the semiconductor material. 5. In item 2 above, the insulating layer formed on the surface of the semiconductor layer including the surface of the structure includes an oxide layer of the semiconductor material and a nitrided layer of the semiconductor material formed thereon. A device characterized by having a material layer. 6. The device of claim 2, further comprising a first interconnection grid pattern previously formed between the insulating layer and the polyimide layer. 7. In paragraph 6 above, a first set of through conductors are formed through selected portions of the insulating layer, and from the first interconnect lead pattern are formed within the island of semiconductor material. A device characterized by making it possible to contact a selected diffusion region. 8. In the above item 2 or 7, a second set of through conductors is formed through selected portions of the polyimide layer and an underlying insulating layer, and is formed within the semiconductor material island. 1. A device for forming a contact region to a selective diffusion region. 9. In item 8 above, a second interconnection lead pattern is formed on the upper surface of the device, interconnecting selected areas formed within the semiconductor material island via the through conductor. A device characterized in that it forms an integrated circuit. 10. The device according to item 9 above, wherein the polyimide layer formed on the upper surface of the island-shaped portion has a thickness of 4- or less. 11. The device according to item 6 above, wherein the semiconductor material comprises silicon. 12. The device of claim 6, wherein the first interconnect lead pattern is polysilicon. 13. The device of claim 9, wherein the second interconnect lead pattern comprises aluminum. 14. The device according to item 2 above, wherein a highly doped region is provided below the bottom of a selected one of the trenches, and the highly doped region functions as a channel stop wA region. 15. In a method of manufacturing a semiconductor device, a selectively doped region is formed on an upper surface of a semiconductor layer, and a groove is formed surrounding a selected portion of the upper surface of the semiconductor layer and extending to a selected depth of the semiconductor layer. A method characterized by forming an insulating layer on the upper surface of the groove and the semiconductor layer, and forming a polyimide layer on the upper surface of the insulating layer formed on the pre-groove and the semiconductor layer. . 16. In item 15 above, an opening is formed in a selected region of the insulating layer to expose a selected selectively doped region of the underlying semiconductor layer, and the method is performed on the insulating layer and through the opening. forming an interconnect lead pattern extending to the underlying selectively doped regions to form an integrated circuit. 11. In the above item 15, forming an opening through the polyimide layer and a selected region of the insulating layer existing below the selected doped region of the semiconductor layer below the polyimide layer. A method of forming an integrated circuit by exposing and forming an interconnect lead pattern on the upper surface of the polyimide layer and reaching the underlying selectively doped regions through the opening. 18. The method according to item 16 or 17 above, wherein the semiconductor material is silicon. 19. The method of claim 16, wherein the interconnect lead pattern comprises polysilicon. 20. The method of item 17 above, wherein the interconnect one-node pattern comprises aluminum.
JP57178593A 1981-10-13 1982-10-13 Semiconductor device using polyimide for isolating insulation and method of producing same Pending JPS5873132A (en)

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FR2514559A1 (en) 1983-04-15
GB2107926A (en) 1983-05-05
DE3237026A1 (en) 1983-04-21

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