JPS60211958A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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Publication number
JPS60211958A
JPS60211958A JP6768084A JP6768084A JPS60211958A JP S60211958 A JPS60211958 A JP S60211958A JP 6768084 A JP6768084 A JP 6768084A JP 6768084 A JP6768084 A JP 6768084A JP S60211958 A JPS60211958 A JP S60211958A
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JP
Japan
Prior art keywords
groove
region
collector
shaped groove
shallow
Prior art date
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Pending
Application number
JP6768084A
Other languages
English (en)
Inventor
Daisuke Okada
大介 岡田
Shinji Nakajima
伸治 中島
Akihisa Uchida
明久 内田
Toshihiko Takakura
俊彦 高倉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP6768084A priority Critical patent/JPS60211958A/ja
Publication of JPS60211958A publication Critical patent/JPS60211958A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components

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。

Description

【発明の詳細な説明】 [利用分野] この発明は、半導体技術に関し、例えば半導体装置にお
ける活性領域間の分離領域の形成に利用して有効な技術
に関する。
[背景技術] 現在、半導体集積回路における素子間の分離法として、
拡散層を用いた接合分離法と基板表面のLOGO8と呼
ばれる選択酸化膜を利用した酸化膜分離法が行なわれて
いる。ところが、これらの分離法では、素子分離領域の
幅が比較的大きくされてしまい、素子を微細化して行く
に従って素子分離領域の占める割合が大きくなり、LS
、I(大規模集積回路)の高密度化を図る上での障害と
なる。
そこで、本出願人は、素子分離領域となる部分を削って
U字状の溝(以下U溝と称する)を形成し、このU溝の
内側に酸化膜を形成してがらU溝の中をポリシリコン(
多結晶シリコン)で埋めることによって素子分離領域と
するU溝分離法と称する分離技術を提案した(特願昭5
7−168355号)。
上記先願発明では、第1図′に示すように素子(トラン
ジスタ)間の分離をエピタキシャル層3と埋込層2を貫
通して基板1の表面に達するような深いU溝分離領域1
7a、17bで行ない、コレクタ引出し口となる拡散層
とベース用拡散層との間の分離を、エピタキシャル層3
のみを貫通して埋込N2の表面に達するような浅いU溝
分離領域17cで行なうようにされている。
しかし、上記のようなトランジスタ構造にあっては、ト
ランジスタの動作速度を向上させるためベース用拡散層
およびエミッタ用拡散層を微細化して行くほど、コレク
タ(N+埋込層)の面積が小さくなるので、トランジス
タサイズの縮小に伴なってコレクタ抵抗が増加するとい
う不都合がある。
つまり、ベース用拡散層を縮小するほどベース・コレク
タ間の接合容量C1oが小さくなるためトランジスタの
動作速度は速くなるが、コレクタ(N1埋込層)は面積
が小さくなるほど抵抗が大きくなるため、第1図のよう
なトランジスタ構造では、接合容量CToとコレクタ抵
抗の大きさは、互いに相反する関係にあることが分った
[発゛明の目的] この発明の目的は、従来に比べて顕著な効果を奏する半
導体技術を提供することにある。
この発明の他の目的は、例えばU溝分離法が適用された
バイポーラ集積回路において、トランジスタの動作速度
を向上させることにある。
この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明かにな
るであろう。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、この発明は、例えばU溝分離法が適用された
バイポーラ集積回路において、トランジスタの周囲のU
溝分離領域を、浅い溝を内側に配置した段差を有する2
段の階段状構造として、コレクタ面積を減らさずにその
ベースおよびエミッタ領域の大きさのみ縮小させること
により、コレクタ抵抗を増加させることなく、ベース・
コレクタ間の接合容量を減少させてトランジスタの動作
速度を向上させるという上記目的を達成するものである
以下図面を用いてこの発明を具体的に説明する。
[実施例] 第2図〜第4図は、本発明をバイポーラ集積回路に適用
した場合の一実施例を製造工程順に示すものである。
この実施例では、先ず通常のバイポーラ集積回路のプロ
セスと同様にして、特に制限されないがP型シリコンか
らなる半導体基板1上に、酸化膜を形成してからこの酸
化膜の適当な位置に埋込み拡散用パターンの穴をあけ、
この酸化膜をマスクとしてN型不純物を熱拡散して部分
的にN+埋込層2を形成する。そして酸化膜を除去して
から、その上に気相成長法によりN−型エピタキシャル
層3を成長させ、その表面に酸化膜(Si02膜)4と
窒化膜(Si3N4膜)を形成する。
それから、チップ周辺等の図示しない不活性領域となる
部分の窒化膜を除去し、この窒化膜をマスクとして通常
のアイソプレーナ技術によって基板1の主面を削ってか
ら熱酸化を行ない、比較的厚いフィールド酸化膜を形成
する。これによって、不活性領域上に配設される配線の
容量を減らすことができる。しかる後、一旦窒化膜を除
去してから再び基板全体に亘って窒化膜5を形成する。
次に分離領域が形成されるべき部分(バイポーラトラン
ジスタの周囲およびベース領域とコレクタ引出し口との
境界部)の窒化膜5をエツチングにより除去した後、ベ
ース周辺部およびベース領域とコレクタ引出し口との境
界部の上を第2図のごとくホトレジスト6a、6bで覆
っておいて・窒化膜5とこのホトレジストをマスクとし
て酸化膜4をウェットエツチングによって除去する。次
に6a、6bのホトレジストを除去し、窒化膜5と残っ
ている酸化膜4をマスクとしてヒトラジンエツチングを
行なって溝の入口のテーノτを形成する。次にドライエ
ツチングを行なってN十埋込層2まで達するようなU溝
7a、7bを琳成し、第2図の状態となる。
次に、窒化膜5をマスクとし酸化膜4を除去してから、
再びドライエツチングを行なって、コレクタ引出し口と
ベース領域との境界部しこ浅v)U溝7c&形成すると
ともに、U溝7a、7bを更に深くする。また、U溝7
aの内側に番ま段差を有する浅い溝7a″を形成し、2
段の階段状をなすようにさせる。
その後、熱酸化によりU溝7a、7b、7cの内側に酸
化膜等の絶縁膜8を形成して力1ら基板全体に亘ってC
’VD法等により窒化膜をデボジョンしてU溝7a、7
b、7’c内の酸化[i8の内側tこ窒化膜9を形成す
る。
それから基板全体にポリシリコン(多結晶シ1ノコン)
をCVD法(ケミカル・ベイノ(−・デポジション法)
により比較的厚くデポジションして、U溝7a、7b、
7c内し;ポリシリコンを充填させる。そして、基板表
面のポリシリコン層をドライエツチングにより除去して
平坦化し、U溝7a。
7b、7c内にポリシリコン10が残るようにする。
次に、熱酸化を行なってU溝7a〜7C内のポリシリコ
ン10の表面を酸化させてポリシリコン10の上に酸化
膜11を形成してから全体に窒化膜12をデポジション
して第3図の状態となる。
第3図の状態の後は、コレクタ引出し口の上の窒化膜を
除去し、N型不純物のイオン打込みを行なってから熱拡
散させて、コレクタ引出し口となるN型拡散層13を形
成する。次に、ベース領域となる部分の窒化膜を除去し
てから、基板の主面側全体にベース領域を形成するため
のP型不純物のイオン打込みを行なう。そして、酸化膜
4上に再び窒化膜14を形成してから熱処理を行なって
ベース用拡散層15を形成する。しかる後、基板主面上
のエミッタ領域となる部分の窒化膜14を除去してから
、N型不純物のイオン打込みと熱処理を行なってエミッ
タ用拡散層16を形成する。
それから、ホトレジストをマスクにしてエツチングを行
ない、ベース、エミッタおよびコレクタの各電極部のコ
ンタクトホール18a〜18bを形成して第4図の状態
となる。
第4図の後は、基板の主面側全体にアルミニウムを蒸着
してから、ホトエツチングによりアルミ電極およびアル
ミ配線を形成し、その上にSiO2膜のようなファイナ
ルパッシベーション膜を形成することにより完成状態に
される。
上記実施例にように構成されたバイポーラトランジスタ
にあっては、U溝分離領域17a、17b、17d、1
7eによって囲まれたコレクタ領域(N+埋込層)2a
の大きさを従来のコレクタ領域と同じ大きさとすると、
その上に形成されるベース用拡散層15はU溝分離領域
17a、17dおよび17eに設けられた浅い溝が素子
の内側に食い込んでいる分だけ面積が小さくされる。こ
れによって、ベース用拡散層15とコレクタ領域2aと
の接合面積が小さくなって接合容量CT0力1力対相対
的さくなり、トランジスタの動作速度が向上される。し
かも、この場合、第5図および第6図に示すようにコレ
クタ領域2aおよびコレクタ引出し口13は相対的に面
積が大きいため、コレクタ抵抗は減少されることになる
上記実施例の場合、U溝分離領域17a、17dおよび
17eの内側に浅い溝の段差を形成した分だけ遊んでい
る領域が増加して高集積化の妨げになるおそれがあるよ
うにも考えられる。ところが、最近の技術では、配線に
比べて素子の微細化技術の方が進んでおり、高集積化に
とっては、素子の大きさよりも配線ピッチの方がネック
となってきている。つまり、最近技術では、素子の微細
化はもっと可能であるにもかかわらず、最小配線ピッチ
に限界があるため、配線ピッチに合わせて素子も大きく
形成しているのが現状である。
従って、上記実施例を適用すれば、コレクタ領域2aを
従来と同じ大きさにして、ベース用拡散層15の大きさ
を従来よりもずっと小さく形成してやることができる。
その結果、コレクタ抵抗を上げることなくベース・コレ
クタ間の結合容量CToを減らし、トランジスタの動作
速度を上げてやることができる。
また、バイポーラ集積回路においては、トランジスタが
多段接続された場合1、どうしてもコレクタ抵抗を低く
押えたいトランジスタが生じることがある。そのような
トランジスタとして上記実施例の構造を利用すると極め
て有利である。ただし、集積回路内のすべてのトランジ
スタを実施例のような構造にしてもよいことはいうまで
もない。
更に、上記実施例では、エミッタ領域となる部分へ直接
イオン打込みを行なってエミッタ用のN型拡散層16を
形成しているが、エミッタ領域上の窒化膜14と酸化膜
4を除去してから表面にポリシリコンをデポジションし
、このポリシリコンに対してN型不純物のイオン打込み
を行なった後、熱処理を施してポリシリコンからの不純
物拡散によってエミッタ用拡散層16を形成するように
してもよい。
[効果コ (1)内部に絶縁膜を介して誘電体が充填されてなるU
溝分離領域によって素子の活性領域間の分離が行なわれ
るようにされたバイポーラ集積回路において、トランジ
スタの周囲のU溝分離領域を、浅い溝を内側に配置した
段差を有する2段の階段状構造としたので、コレクタ面
積を減らさずにそのベースおよびエミッタ領域の大きさ
のみ縮小させることことができるという作用により、コ
レクタ抵抗を増加させることなく、ベース・コレクタ間
の接合容量を減少させてトランジスタの動作速度を向上
させることができるという効果がある。
(2)内部に絶縁膜を介して誘電体が充填されてなるU
溝分離領域によって素子の活性領域間の分離が行なわれ
るようにされたバイポーラ集積回路において、トランジ
スタの周囲のU溝分離領域を、浅い溝を内側に配置した
段差を有する2段の階段状構造としたので、ベースおよ
びエミッタ領域の大きさに比べて、コレクタ領域の大き
さを従来よりも相対的に大きくすることができるという
作用により、コレクタ抵抗の小さなトランジスタを得る
ことができるという効果がある。
(3)ベース領域とコレクタ引出し口との間の分離が浅
いU溝分離領域で行なわれるようにされた半導体装置に
おいて、ベース領域周囲の段差のあるU溝の浅い溝の方
をベース・コレクタ引出し日間のU溝と同じ深さになる
ようにしたので、ベース領域周囲の段差のあるU溝の浅
い溝をベース・コレクタ引出し日間のU溝と同時に形成
することができるという作用により、プロセスを全く変
更することなく上記のようなすぐれた特性を有するトラ
ンジスタを形成することができるという効果がある。
以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。例えば、上記実施例では
ベース領域とコレクタ引出し口との間の分離が浅いU溝
分離領域で行なわれるようにされているが、U溝分離領
域の代わりに酸化膜のような絶縁膜とこともできる。
[利用分野] 以上の説明では主として本発明者によってなされた発明
をその背景となった利用分野であるバイポーラ集積回路
に適用したものについて説明したが、この発明はU溝分
離法が適用され、かつ段差のあるU溝分離領域を必要と
するすべての半導体集積回路に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、U溝分離法を適用した先願の半導体装置にお
けるバイポーラトランジスタの構成例を示す断面図、 第2図〜第4図は、本発明の一実施例を製造工程順に示
す断面図、 第5図は、第4図におけるA−A線に沿った断面図、 第6図は、第4図におけるB−B線に沿った断面図であ
る。 1・・・・半導体基板、2・・・・N十埋込層、3・・
・・エピタキシャル層、4・・・・酸化膜、5,14・
・・・窒化膜、6a、6b・・・・ホトレジスト、7a
。 7b・・・・溝(U溝)、8・・・・絶縁膜(酸化膜)
9・・・・絶縁膜(窒化膜)、10・・・・誘電体(ポ
リシリコン)、11・・・・酸化膜、13・・・・N型
拡散層(コレクタ引出し口)、15.・・・・ベース用
拡散層、16・・・・エミッタ用拡散層、17a〜17
e・・・・U溝分離領域、18a〜18c・・・・コン
タクトホール。 第 1 図 第 2 図 第 3 図 第 4 図 第 5 図 第 6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 ■、半導体基板の主面に形成される素子の活性領域間に
    溝を掘って内側に絶縁膜を形成してから誘電体を充填す
    ることにより分離領域が形成されてなる半導体装置にお
    いて、上記溝が段差をする2段の階段状に形成され、浅
    い溝の側が素子の内側の向って延長されるように形成さ
    れることにより、素子のベース領域の大きさがコレクタ
    領域の大きさよりも小さくなるようにされてなることを
    特徴とする半導体装置。 2、素子の外側が比較的深いU溝分離領域によって分離
    され、素子内のベースとコレクタ引出し口との間が浅い
    U溝分離領域によって分離されるようにさ九た半導体装
    置において、上記素子のベース領域の外側の溝が階段状
    に形成され、内側の浅い部分が上記ベース・コレクタ間
    の分離用溝と同じ深さになるようにされてなることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
JP6768084A 1984-04-06 1984-04-06 半導体装置 Pending JPS60211958A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6320870A (ja) * 1986-07-15 1988-01-28 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
US4988639A (en) * 1988-09-28 1991-01-29 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor devices using trench isolation method that forms highly flat buried insulation film
US4994406A (en) * 1989-11-03 1991-02-19 Motorola Inc. Method of fabricating semiconductor devices having deep and shallow isolation structures

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6320870A (ja) * 1986-07-15 1988-01-28 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法
US4988639A (en) * 1988-09-28 1991-01-29 Nec Corporation Method of manufacturing semiconductor devices using trench isolation method that forms highly flat buried insulation film
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