JPS61127169A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

半導体装置、例えばバイポーラトランジスタにおいては
、そのコレクタ抵抗が大きいと電流増幅特性が低下し、
飽和特性に影響したりして使用上好ましくない。第２図
に図示するのは、Ｐ型基板１にまずコレクタ拡散２をし
、次にＰ型のベース拡散３を行い、最後にエミッタ拡散
４をしたたて型ＮＰＮバイポーラトランジスタの例で、
エミッタ拡散４まで終わった出来上がりの状態を示すが
、このコレクタは低濃度の拡散でできているので、コレ
クタ抵抗が非常に高（、好ましくない。このため従来よ
り、埋め込み拡散層を備えるなどして、コレクタ抵抗を
低減させることが行われている。

このような埋め込み拡散層をもった構造を形成するには
、エピタキシャル成長を行うのが通常である。しかしエ
ピタキシャル成長は、場合によっては問題が生ずること
がある。例えば、ＭＯ３回路の一部にバイポーラトラン
ジスタを使用するような場合には、エピタキシャル成長
の工程は採用したくない、エピタキシャル成長であると
、結晶に欠陥があったり、あるいは経時的に欠陥が発生
して、特性が劣化するおそれがあるからである。また、
エピタキシャル成長は、その特別な工程を要するので、
そのための工程増とコストアップという問題もある。

エピタキシャル成長を使わない場合に、バイポーラトラ
ンジスタのコレクタ抵抗を少しでも下げるため、従来、
表面から高濃度の不純物を深く拡散させる方法がとられ
ている。しかし、この方法では、あまり深い拡散だと時
間がかかるなど、技術的に難しいという問題がある。か
つ抵抗をなるべく下げようとして深く拡散させると、そ
れだけ横方向にも拡がるので、集積度が落ちてしまう。

第２図からも理解されるように、コレクタ拡散５を高濃
度にするとともにこれを拡げると、ベース拡散３に接触
してしまうので、コレクタ拡散５をあまり深くすること
はできない。また同様に、ベース拡散３にあまり近接さ
せることができないので、コレクタ拡散５の位置を必ず
しも任意にとれるわけではない。

〔発明の目的〕

本発明は、エピタキシャル成長の工程を用いる必要なく
、よって特性の劣化等のおそれもなく、集積度も下げず
に、コレクタ抵抗を下げることができる半導体装置を提
供すること、及びこのような半導体装置を特に技術上の
難点なく容易に生産できる製造方法を提供することを目
的とする。

〔発明の構成及び作用〕

本発明の半導体装置は、半導体基板のコレクタ領域に形
成した溝の側壁に絶縁膜を形成し、波溝の底部付近に基
板と同一導電型の拡散を行い、波溝は導電性物質で埋め
込んで構成したことを特徴とする。

このような構成であるから、エピタキシャル成長を用い
る必要なく、コレクタ抵抗を下げることができる。かつ
、溝を形成して、その溝の底部付近に拡散を行うことで
これを達成するので、結果的には基板の深い所に拡散が
行われ、有効なコレクタ抵抗低減がなされるが、もとも
と溝を掘ってその底部から拡散を行うことになるので、
拡散それ自体は深くする必要はなく、従って時間もそれ
程かからず、技術的な困難も特別なく、横方向へもあま
り拡がることもないので、集積度をおとさないですむ、
むしろ、集積度を上げることも可能である。また本発明
の場合、溝を形成してこの側壁に絶縁膜を施すので、こ
のようなコレクタ抵抗低減のための拡散部に用いる溝を
ベースに近く配設しても、絶縁膜に絶縁されるので、支
障は生じない。従来法であると、拡散部はベースに近接
してはならず、従って製造の際の自由度に制限があった
のが、本発明ではこのような制限は解消される。

また、本発明の半導体装置の製造方法は、その一つは、
半導体基板のコレクタ令頁域に溝を形成し、この溝の側
壁に絶縁膜を形成し、溝の底部付近の半導体基板に基板
と同一導電型の拡散を行った後、溝を導電性物質または
４電性を付与し得る物質で埋め込む工程を備えて成るも
のである。

また、本発明の半導体装置の製造方法の他の一つは、半
導体基板のコレクタ領域に溝を形成し、この溝の側壁に
絶縁膜を形成し、溝を同一導電型のポリシリコンで埋め
込み、そのポリシリコンをドープすると同時に溝の底部
付近の半導体基板に基板と同一導電型の拡散を行う工程
を備えて成るものである。

これらの方法を用いると、上記半導体装置を、容易に生
産でき、製造技術上特に問題の生ずることもない。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例について説明する。この実施例
は、本発明を、たて型ＮＰＮバイポーラトランジスタに
適用したちのである。なお本実施例を示す第１図は（Ａ
）図と（Ｂ）図とに分かれているが、これは工程を表す
ものとして長くなったので、便宜上２つに分けたにすぎ
ない。同じく、図示を明瞭ならしめるべく、断面を示す
ハツチングは省略した。

本実施例ではまず、Ｐ型基板１　（シリコン基板を使用
）にＮ型のコレクタ拡散２を行う。即ち、第１図の１−
１に示す如く、予めＰ型基板１上にＳｉｎ、膜６゛を設
けてその一部を拡散用の窓１１に形成し、コレクタ拡散
（第１図の１−２）と、ＳｉＯ□膜６の成長とを同時に
行い（工程Ｉ）、第１図の１−３の構造を得る。その後
工程■でコレクタ領域における５ｉｆｔ膜６の一部除去
を行い、工程■でＳｔ、！膜６をマスクにして、基板１
のシリコン（Ｓｔ）を反応性イオンエツチング（ＲＩ　
Ｅ）する。これにより、工程■で除去されたＳ　ｉＯｚ
部分に対応する個所がエツチングされて、図の１−４の
如く、溝７が形成さる。エツチングガスは、四塩化炭素
（ＣＣ１４）などを使用する。次に工程■において、溝
７の内壁を酸化して、この部分にＳ　ｉ　ｏｚ８を成長
させ、図のｉ−５の状態にする。しかる後に、工程■に
て、全成長したＳｉ０．８の厚さだけＲＩＥでエツチン
グする。ＲＩＥは異方性エツチングであるので、これに
より、図の１−６に示す如く溝の底だけＳｉＯ□がなく
なった構造が得られる。このＲＩＥは、ＣＨＦ　＊ガス
などを用いて行う。次に、このようにして得たウェハを
、ＰＯＣ１＊の高温ガス雰囲気にさらす（工程■）。こ
の工程■により、溝の底部の部分にだけ基板の対応部と
同一導電型の拡散つまり本例では高濃度のＮ型拡散を行
うことができる。これにより、図の１−７に示す如く、
高濃度のＮ型の埋め込み拡散領域９をつくることができ
る。

、この後工程■でポリシリコン１０をＣＶＤ成長し、工
程■でこのポリシリコンにＮ型のドーピングを行って、
導電性を付与する（図の１〜８参照）。

このドーピングも、ＰＯＣＩｓのガス拡散を用いればよ
い。ポリシリコン中の不純物の拡散は速いので、短時間
で溝の底部にまで、拡散して、これにより、埋め込み拡
散領域９は、特性の良いオーム性接触（オームの法則に
従う接触）をもつことができる。次にポリシリコン１０
をＣＣ１，ガスなどでＲＩＥＬ（工程■）、適当なとこ
ろでエツチングを停止させると、溝をポリシリコン１０
°で埋め込んだ構造（図の１−９の構造）が得られる。

ポリシリコン１０″の表面を酸化したあと、通常の方法
でベース拡散３、エミッタ拡散４を行う（工程Ｘ、　Ｘ
Ｉ、　ＸＩＩ、）と、図（７）１−１０のような構造の
、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタが得られる。

本例によれば、溝７を形成してその底部付近に基板と同
一導電型のＮ型拡散を行わせるので、深い位置にこの拡
散を施すことができる。溝７の底部であるから、横方向
の拡がりを気にする必要もない。よって、集積度を下げ
ることなく十分な拡散を行うことが可能で、有効にコレ
クタ抵抗を下げることができる。また、溝７の側壁は、
絶縁膜である３　ｉ　０１Ｂが形成されているので、図
の１−１０構造からも理解されるように、ベース拡散３
等から絶縁されている。かかる構成であるから、高濃度
Ｎ型埋め込み拡散領域のがベース拡散領域３に近接した
位置にて形成されても、特に支障がない。コレクタの電
極をとり出すコレクタコンタクト拡散部（本例ではポリ
シリコン１０′）が、絶８！膜（ＳｉＯｚ８）によって
ベースから分離されるので、ベースと近接してもよいか
らである。よって、一層高密度にすることができ、高集
積化が可能となる。

上記実施例は、ＰＯＣｌ３によるガス拡散（工程■）を
用いたが、この方法を用いな（てもよい。

即ち、本発明の他の実施例によれば、第１図の１−６の
構造から、ＰＯＣｌｆｆによるＮ型拡散工程■をとばし
て、図中の矢印ａの如く、ポリシリコン１０の成長工程
■に入る。このようにしても、ポリシリコンのＮ型ドー
ピングの工程■において、ポリシリコン１０がドーピン
グされるのと同時に該ポリシリコン１０から基板にＮ型
拡散がなされる。

この実施例では、埋め込み拡散領域９が小さくなる可能
性はあるが、いずれにしてもＮ型拡散がなされて埋め込
み拡散領域９が形成される。よって、一工程減らして、
同様な効果を得ることができる。

但し、ＰＯＣｌｓ等を用いてのＮ型拡散工程■を施す先
きの実施例にあっては、溝７はもともと導電性のある物
質で埋めても、あるいは実施例の如く導電性を付与し得
る物質例えばポリシリコンで埋めてもよいのであるが、
このように工程■を省く場合は、溝７は必ずドーピング
するポリシリコンなどを用いて埋めなければならない。

不純物拡散による導電性付与と同時に、埋め込み拡散傾
城９を形成するためである。

なお、上記例はＮＰＮＩ−ランジスタについて説明した
が、これに限られるものではなく、当然のことではある
が、本発明は図示の実施例にのみ限定されるものではな
い。

〔発明の効果〕

上述の如く、本発明の半導体装置は、エピタキシャル成
長の工程を用いる必要なく、よって特性の劣化等のおそ
れもなく、集積度も下げずに有効にコレクタ抵抗を下げ
ることができるという効果を有する。また本発明の半導
体装置の製造方法は、このような半導体装置を特に技術
上の難点なく容易に生産できるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）及び（Ｂ）は、合わせて、本発明の実施例
を示す工程図である。第２図は従来例を示す。 １・・・基板、２−コレクタ領域、７・・・溝、８・・
・絶縁膜（Ｓｉｏ２）、９・・・拡散領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板のコレクタ領域に形成した溝の側壁に絶
   縁膜を形成し、該溝の底部付近に基板と同一導電型の拡
   散を行い、該溝は導電性物質で埋め込んで構成したこと
   を特徴とする半導体装置。 ２、半導体基板のコレクタ領域に溝を形成し、この溝の
   側壁に絶縁膜を形成し、溝の底部付近の半導体基板に基
   板と同一導電型の拡散を行った後、溝を導電性物質また
   は導電性を付与し得る物質で埋め込む工程を備え、これ
   により溝を導電性物質で埋め込んで成る半導体装置の製
   造方法。 ３、半導体基板のコレクタ領域に溝を形成し、この溝の
   側壁に絶縁膜を形成し、溝を同一導電型のポリシリコン
   で埋め込み、このポリシリコンをドープすると同時に溝
   の底部付近の半導体基板に基板と同一導電型の拡散を行
   う工程を備えて成る半導体装置の製造方法。