JPS6097670A - Semiconductor device - Google Patents
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/00—Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
[技術分野]
本発明は、半導体装置に関するもので、たとえば、半導
体装置における容量低減に利用して特に有効な技術に関
するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a semiconductor device, and, for example, to a technique that is particularly effective when used to reduce capacitance in a semiconductor device.
[背景技術]
半導体装置を同一半導体基板上に集積形成するにあたっ
て、各素子の接合部容量が高速化の上で問題となってい
る。特に、集積回路においては、素子の本来的な活性領
域以外の接合部容量は可能なかぎりこれを排除すること
が望ましい。−例として縦型バイポーラトランジス1夕
の従来の典型的な構造(例えば特開昭54−67388
号公報など)に関してこの不要な接合部容量を第1図を
参照して説明する。[Background Art] When semiconductor devices are integrated on the same semiconductor substrate, the junction capacitance of each element poses a problem in terms of speeding up. Particularly in integrated circuits, it is desirable to eliminate junction capacitance in areas other than the original active region of the device as much as possible. - As an example, a conventional typical structure of a vertical bipolar transistor (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-67388
This unnecessary junction capacitance will be explained with reference to FIG.
第1図において、符号1は半導体基板であって、たとえ
ばP型不純物シリコン半導体基板である。In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a semiconductor substrate, such as a P-type impurity silicon semiconductor substrate.
この基板1上には、N+型の埋込み層2ならびにN型エ
ピタキシャル層3が形成されている。この基板1は、シ
ーIJコン酸化膜等の厚い絶縁膜4によって分離領域(
すなわち、比較的厚い絶縁膜4が覆われた領域)とそれ
以外の活性領域とに区分されている。活性領域内には、
バイポーラトランジスタのベースであるP+型不純物領
域5、エミッタであるN+型不純物領域6.ならびにコ
レクタ引出しのためのN+型不純物領域7が各々形成さ
れている。符号8は、シリコン酸化膜あるいはリンシリ
ケートガラス等の絶縁保護膜であり、この膜8を介して
、エミッタ、ベース、ならびにコレクタのための電極用
アルミニウム配線が行なわれている。On this substrate 1, an N+ type buried layer 2 and an N type epitaxial layer 3 are formed. This substrate 1 has an isolation region (
That is, the active region is divided into a region covered with a relatively thick insulating film 4) and an active region other than the region covered with the relatively thick insulating film 4. In the active area,
A P+ type impurity region 5, which is the base of the bipolar transistor, and an N+ type impurity region 6, which is the emitter. Also, an N+ type impurity region 7 for drawing out the collector is formed. Reference numeral 8 denotes an insulating protective film such as a silicon oxide film or phosphosilicate glass, and aluminum wiring for electrodes for the emitter, base, and collector is provided through this film 8.
この種従来のバイポーラトランジスタにあっては、トラ
ンジスタとしての本来的な機能は、N+型不純物領域(
エミッタ領域)6直下の、P1型不純物領域(ベース領
域)5ならびにN型エピタキシャル層3によって達成さ
れる。従って、エミッタ領域・6直下のベース領域5、
いわゆる真性ベース領域以外の外部ベース領域は可能な
かぎり小さい方が好ましい。し′かしながら一ベース領
域5のコンタクト孔を設ける必要上この外部ベース領域
は必−要である。そのため、外部ベース領域における、
ベース領域5とエピタキシャル層3との接合部容量と、
真性ベース領域における接合部容量とが加わったものが
トランジスタのCTC’(コレクタベース接合部容量)
として寄与してしまい、高速化する上で問題があった。In this kind of conventional bipolar transistor, the original function as a transistor is the N+ type impurity region (
This is achieved by the P1 type impurity region (base region) 5 and the N type epitaxial layer 3 directly under the emitter region) 6. Therefore, the base region 5 directly below the emitter region 6,
It is preferable that the external base region other than the so-called intrinsic base region be as small as possible. However, this external base region is necessary because of the need to provide contact holes in one base region 5. Therefore, in the external base area,
Junction capacitance between base region 5 and epitaxial layer 3;
The addition of the junction capacitance in the intrinsic base region is the transistor's CTC' (collector-base junction capacitance).
This caused a problem in speeding up the process.
[発明の目的]
したがって、本発明の目的は、半導体装置にとって不要
な接合部容量を低減する技術を提供するものである。[Object of the Invention] Therefore, an object of the present invention is to provide a technique for reducing unnecessary junction capacitance in a semiconductor device.
本発明の前記ならびにそのほかの目的に新規な特徴は、
本明細書の記述および添付図面からあきらかになるであ
ろう。The novel features of the present invention for the above and other purposes are:
It will become clear from the description of this specification and the accompanying drawings.
[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
を簡単に説明すれば、下記のとおりである。[Summary of the Invention] A brief overview of typical inventions disclosed in this application is as follows.
すなわち、半導体装置を構成する半導体領域(不純物領
域)間の接合部領域のうち、半導体装置の本来的な機能
を司どる真性領域に対応した接合部領域以外の接合部領
域に絶縁膜を形成することにより、真性領域以外の接合
部容量が絶縁膜の容量によって決定されるので、接合部
容量の低減を達成するものである。That is, an insulating film is formed in a junction region between semiconductor regions (impurity regions) constituting a semiconductor device, other than the junction region corresponding to the intrinsic region that controls the original function of the semiconductor device. As a result, the junction capacitance in areas other than the intrinsic region is determined by the capacitance of the insulating film, thereby achieving a reduction in the junction capacitance.
[実施例1]
以下、本発明の半導体装置をバイポーラトランジスタに
適用した場合の一実施例を第2図を参照して説明する。[Embodiment 1] Hereinafter, an embodiment in which the semiconductor device of the present invention is applied to a bipolar transistor will be described with reference to FIG.
第2図において、符号10は半導体基板であって、たと
えば、P型シリコン半導体基板である。In FIG. 2, reference numeral 10 denotes a semiconductor substrate, for example, a P-type silicon semiconductor substrate.
この基板10にはN+型埋込み層11が形成されるとと
もに、その上部に第1導電型の第1の半導体領域(以下
、不純物領域という)であるN型エピタキシャル層12
が形成され半導体基体を形成している。エピタキシャル
層12は比較的厚いシリコン酸化膜13によって囲まれ
素子の活性領域を規定している。酸化膜13は半導体基
板の一生面を複数の領域に分離している。符号14なら
びに15は、エピタキシャル層12の一生面の複数の分
離された領域の一つに形成された第1導電型と逆導電型
のP+第2不純物領域ならびにこの領域の一部に形成さ
れた第1導電型のN4″第3不純物領域であって、各々
トランジスタのベース領域ならびにエミッタ領域に対応
している。N+型埋込み層11は図外のコレクタ引出し
のためのN+型不純物層に接続している。このN+型不
純物層は図の右端の酸化膜13に隣接するエピタキシャ
ル層内に設けられる。符号16はシリコン酸化膜あるい
はリンシリケートガラス膜等の保護絶縁膜であり、符号
17ならびに18は、各々、ベースならびにエミッタの
コンタクト孔である。図示は省略するが、コンタクト孔
を通して各領域にはアルミニウム配線が接続され、さら
にこの上には最終保護膜が設けられている。An N+ type buried layer 11 is formed on this substrate 10, and an N type epitaxial layer 12 which is a first semiconductor region of a first conductivity type (hereinafter referred to as an impurity region) is formed on the substrate 10.
is formed to form a semiconductor substrate. The epitaxial layer 12 is surrounded by a relatively thick silicon oxide film 13 to define the active region of the device. The oxide film 13 separates the entire surface of the semiconductor substrate into a plurality of regions. Reference numerals 14 and 15 denote P+ second impurity regions of the first conductivity type and the opposite conductivity type formed in one of the plurality of separated regions on the whole surface of the epitaxial layer 12, and a part of this region. The N4'' third impurity region is of the first conductivity type and corresponds to the base region and emitter region of the transistor, respectively.The N+ type buried layer 11 is connected to the N+ type impurity layer for extracting the collector (not shown). This N+ type impurity layer is provided in the epitaxial layer adjacent to the oxide film 13 at the right end of the figure.The reference numeral 16 is a protective insulating film such as a silicon oxide film or a phosphosilicate glass film, and the reference numerals 17 and 18 are , are contact holes for the base and emitter, respectively.Although not shown, aluminum wiring is connected to each region through the contact holes, and a final protective film is provided on this.
ベース領域14とエピタキシャル層12との境界である
接合部領域のうち、エミッタ領域15直下以外の接合部
領域には絶縁膜19が形成されている。この絶縁膜19
は、ベース領域14を形成後、酸素あるいは窒素を打込
み、適当な熱処理を行って形成したシリコン酸化膜ある
いは窒化シリコン膜である。絶縁膜19をベース領域1
4の真性領域であるエミッタ直下以外の接合部領域に形
成してい為ので、真性領域以外での外部領域の接合部容
量は絶縁膜19によって決定され極めて小さいものとな
っている。従って、寄生容量C0oが低減され、トラン
ジスタの高速化、さらに、消費電力の低減を行うことが
できる。An insulating film 19 is formed in the junction region, which is the boundary between the base region 14 and the epitaxial layer 12, other than directly under the emitter region 15. This insulating film 19
is a silicon oxide film or a silicon nitride film formed by implanting oxygen or nitrogen and performing appropriate heat treatment after forming the base region 14. The insulating film 19 is attached to the base region 1
Since the junction capacitance of the external region other than the intrinsic region is determined by the insulating film 19, it is extremely small. Therefore, the parasitic capacitance C0o is reduced, the speed of the transistor can be increased, and power consumption can be reduced.
[実施例2]
第3図は、同じくバイポーラトランジスタに本発明を適
用した他の実施例を示すものである。図において、符号
20は半導体基板であって、たとえばP型シリコン基板
である。この基板2oにはN1型埋込み層21が形成さ
れるとともに、その上部に第1導電型の第1不純物領域
であるN型エピタキシャル層22が形成され半導体基体
としている。エピタキシャル層22は実施例1と同様比
較的厚いシリコン酸化膜23によって囲まれ素子の活性
領域を規定している。このエピタキシャル層22の上に
は、第1導電型と逆導電型のP+第2不純物領域24な
らびに第1導電型のN+第3不純物領域25とが形成さ
れ、各々、トランジスタのベース領域ならびにエミッタ
領域に対応している。符号26はシリコン酸化膜あるい
はリンシリケートガラス膜等の保護絶縁膜であり、符号
27ならびに28は、各々、ベースならびにエミッタの
コンタクト孔である。[Embodiment 2] FIG. 3 shows another embodiment in which the present invention is similarly applied to a bipolar transistor. In the figure, reference numeral 20 denotes a semiconductor substrate, such as a P-type silicon substrate. An N1 type buried layer 21 is formed on this substrate 2o, and an N type epitaxial layer 22, which is a first impurity region of a first conductivity type, is formed on top of the N1 type buried layer 21 to form a semiconductor base. The epitaxial layer 22 is surrounded by a relatively thick silicon oxide film 23, as in the first embodiment, and defines the active region of the device. On this epitaxial layer 22, a P+ second impurity region 24 of the first conductivity type and the opposite conductivity type and an N+ third impurity region 25 of the first conductivity type are formed, and are respectively a base region and an emitter region of the transistor. It corresponds to Reference numeral 26 is a protective insulating film such as a silicon oxide film or a phosphosilicate glass film, and 27 and 28 are contact holes for the base and emitter, respectively.
ベース領域24とエピタキシャル層22との境界である
接合部領域のうち、エミッタ領域25直下以外の接合部
領域には、たとえば、シリコン酸化膜である絶縁膜29
が形成されている。この絶縁膜29は、エピタキシャル
層22を形成しさらにシリコン酸化膜23を形成した後
にシリコン酸化膜23の設けられた以外の半導体基体の
表面を熱酸化して形成されたものである。この後、絶縁
膜29、シリコン酸化膜23、ならびにエピタキシャル
層22の上に、再度、エピタキシャル層30を選択成長
させている。絶縁膜29に設けた開口31を通して露出
したエピタキシャル層22を種結晶として、エピタキシ
ャルN30を形成できる。なお、多結晶シリコン層を基
体表面上にCVDにより堆積した後、レーザアニール等
によりエピタキシャル層22に従う単結晶として形成し
てもよい。この選択的に形成されたエピタキシャル層3
0に不純物としてボロンを導入した後、表面を熱酸化し
て酸化膜26を形成する。この後。Of the junction region that is the boundary between the base region 24 and the epitaxial layer 22, the junction region other than directly under the emitter region 25 has an insulating film 29 made of, for example, a silicon oxide film.
is formed. This insulating film 29 is formed by forming the epitaxial layer 22 and further forming the silicon oxide film 23, and then thermally oxidizing the surface of the semiconductor substrate other than where the silicon oxide film 23 is provided. Thereafter, the epitaxial layer 30 is again selectively grown on the insulating film 29, the silicon oxide film 23, and the epitaxial layer 22. The epitaxial layer N30 can be formed using the epitaxial layer 22 exposed through the opening 31 provided in the insulating film 29 as a seed crystal. Note that after a polycrystalline silicon layer is deposited on the surface of the substrate by CVD, it may be formed as a single crystal according to the epitaxial layer 22 by laser annealing or the like. This selectively formed epitaxial layer 3
After introducing boron as an impurity into 0, the surface is thermally oxidized to form an oxide film 26. After this.
ヒ素を選択的に導入してエミッタ領域25を形成してい
る。このように絶縁膜29をベースの外部領域の接合部
領域に形成しているのでcToが低減され、トランジス
タの高速化、さらに、消費電力の低減を行うことができ
る。Emitter region 25 is formed by selectively introducing arsenic. Since the insulating film 29 is thus formed in the junction region of the external region of the base, cTo is reduced, making it possible to increase the speed of the transistor and further reduce power consumption.
実施例1ならびに2は、ともに絶縁膜19,29を形成
してcloを低減することに変わりはないが、その製造
工程が異なっている。すなわち、実施例1においては、
エピタキシャル成長工程が1回であるがイオン打込みに
よって絶縁膜19を形成している。また、実施例2にお
いては、エピタキシャル層22、絶縁膜29ならびにシ
リコン酸化膜23上に再度エピタキシャル成長を行って
いるが絶縁膜29形成のためのイオン打込みは不要であ
る。エピタキシャル成長工程が少ない点で、実施例1の
方が工程上゛有利である。In both Examples 1 and 2, the insulating films 19 and 29 are formed to reduce clo, but the manufacturing process is different. That is, in Example 1,
Although the epitaxial growth process is performed once, the insulating film 19 is formed by ion implantation. Further, in Example 2, epitaxial growth is performed again on the epitaxial layer 22, the insulating film 29, and the silicon oxide film 23, but ion implantation for forming the insulating film 29 is not necessary. Embodiment 1 is more advantageous in terms of process in that it requires fewer epitaxial growth steps.
[効果]
以上説明したように本発明の半導体装置は、接合部領域
のうち、真性領域以外の外部領域の接合部領域に絶縁膜
を形成することにより、接合部容量が低減さ九、半導体
装置の高速化ならびに低消費電力化に寄与するという効
果が得られる。[Effect] As explained above, in the semiconductor device of the present invention, the junction capacitance is reduced by forming an insulating film in the junction region of the external region other than the intrinsic region in the junction region. This has the effect of contributing to faster speeds and lower power consumption.
以上本発明者によってなされた発明を実施例にもとづき
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。Although the invention made by the present inventor has been specifically explained above based on Examples, it goes without saying that the present invention is not limited to the above Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor.
[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トランジ
スタに適用した場合について説明したが、これに限定さ
れるものでなく、たとえば。[Field of Application] In the above explanation, the invention made by the present inventor was mainly applied to bipolar transistors, which is the field of application which is the background of the invention, but the invention is not limited to this, for example.
ダイオード、抵抗等の半導体集積回路に広く利用できる
。It can be widely used in semiconductor integrated circuits such as diodes and resistors.
第1図は、従来のバイポーラトランジスタの断面構造図
、
第2図は、本発明の半導体装置をバイポーラトランジス
タに適用した場合の一実施例を示す断面構造図、そして
、
第3図は、同じく他の実施例を示す断面構造図である。
12.22・・・第1不純物領域(エピタキシャル層)
、13.23・・・シリコン酸化膜、14.24・・・
第2不純物領域(ベース領域)、15.25・・・第3
不純物領域・(エミッタ領域)、19.29・・・絶縁
膜。
代理人 弁理士 高 橋 明 夫
第 1 図
第 2 図
第 3 図
ヒFIG. 1 is a cross-sectional structural diagram of a conventional bipolar transistor, FIG. 2 is a cross-sectional structural diagram showing one embodiment of a bipolar transistor in which the semiconductor device of the present invention is applied, and FIG. FIG. 12.22...First impurity region (epitaxial layer)
, 13.23... silicon oxide film, 14.24...
2nd impurity region (base region), 15.25...3rd
Impurity region/(emitter region), 19.29...Insulating film. Agent Patent Attorney Akio Takahashi Figure 1 Figure 2 Figure 3 H
Claims (1)
れた第1導電型の第1不純物領域と、この第1不純物領
域上に形成され第1導電型と逆導電型の第2不純物領域
と、第2不純物領域内に形成され第1導電型の第3不純
物領域と、前記第1不純物領域と第2不純物領域との境
界である接合部領域のうち、前記第3不純物領域の直下
以外の接合部領域に形成された絶縁膜とより成ることを
特徴とする半導体装置。 2、前記半導体装置はバイポーラトランジスタであり、
前記第2不純物領域がベース領域、前記第3不純物領域
がエミッタ領域であり、前記絶縁膜がエミッタとべlス
との接合よりも深い所に位置している特許請求の範囲第
1項に記載の半導体装置。 3、前記接合部領域に形成された絶縁膜は、前i素子分
離絶縁膜よりも薄い特許請求の範囲第1項に記載の半導
体装置。゛[Claims] 1. A first impurity region of a first conductivity type formed in an active region surrounded by an element isolation insulating film, and a first impurity region of a conductivity type opposite to the first conductivity type formed on the first impurity region. of the second impurity region, the third impurity region of the first conductivity type formed in the second impurity region, and the junction region that is the boundary between the first impurity region and the second impurity region. 1. A semiconductor device comprising an insulating film formed in a junction region other than directly under an impurity region. 2. The semiconductor device is a bipolar transistor,
Claim 1, wherein the second impurity region is a base region, the third impurity region is an emitter region, and the insulating film is located deeper than the junction between the emitter and the base. Semiconductor equipment. 3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film formed in the junction region is thinner than the previous i-element isolation insulating film.゛
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---|---|---|---|
JP20479683A JPS6097670A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Semiconductor device |
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JP20479683A JPS6097670A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Semiconductor device |
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JPS6097670A true JPS6097670A (en) | 1985-05-31 |
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ID=16496499
Family Applications (1)
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JP20479683A Pending JPS6097670A (en) | 1983-11-02 | 1983-11-02 | Semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JPS6097670A (en) |
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