JPS6123659B2 - - Google Patents

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JPS6123659B2
JPS6123659B2 JP52137553A JP13755377A JPS6123659B2 JP S6123659 B2 JPS6123659 B2 JP S6123659B2 JP 52137553 A JP52137553 A JP 52137553A JP 13755377 A JP13755377 A JP 13755377A JP S6123659 B2 JPS6123659 B2 JP S6123659B2
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JP
Japan
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region
layer
semiconductor layer
forming
semiconductor
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JP52137553A
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Tetsushi Sakai
Hiroki Yamauchi
Hiroaki Nakamura
Masaaki Sato
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers
    • H01L27/04Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body
    • H01L27/08Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind
    • H01L27/082Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having potential barriers; including integrated passive circuit elements having potential barriers the substrate being a semiconductor body including only semiconductor components of a single kind including bipolar components only
    • H01L27/0821Combination of lateral and vertical transistors only

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Logic Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はPNP型の第1のバイポーラ型トランジ
スタとNPN型の第2のバイポーラ型トランジス
タとが構成され、そして等価回路でみて少くとも
第1のバイポーラ型トランジスタのコレクタと第
2のバイポーラ型トランジスタのベースとが互に
接続されてなる構成を有する半導体装置の製法に
関する。
斯種半導体装置として従来第1図に示す如く例
えばN+型単結晶シリコンでなるN+型半導体層1
上に例えばエピタキシヤル成長法によつてN型単
結晶シリコンでなるN型半導体層2が形成され、
而してこの半導体層2内にその主面3側より、
P+型半導体領域4及び5、半導体領域5と連接
せるP型半導体領域6、及び半導体層1に達する
N+型半導体領域7が形成され、一方領域6内に
主面3側よりN+型半導体領域8が形成され、又
半導体領域4,5及び6に主面2側より夫々電極
9,10及び11が連結されてなる構成を有する
半導体装置が提案されている。尚12は例えば
SiO2でなる絶縁層である。
斯る半導体装置によれば、その半導体領域4及
び6を夫々エミツタ領域及びコレクタ領域、半導
体層2の領域4及び6間の領域をベース領域とせ
るPNP型のバイポーラ型トランジスタQ1と、半
導体層2、半導体領域6及び8を夫夫エミツタ領
域、ベース領域及びコレクタ領域とせるNPN型
のバイポーラ型トランジスタQ2との構成を有
し、従つて半導体層2がトランジスタQ1のベー
ス領域及びトランジスタQ2のエミツタ領域を、
半導体領域6がトランジスタQ1のコレクタ領域
及びトランジスタQ2のベース領域を夫々構成
し、一方半導体領域5が半導体領域6に連接せる
P+型層であることにより、今半導体層1を接地
するものとすれば、等価回路でみて第2図に示す
如くトランジスタQ1のエミツタが電極9に、ト
ランジスタQ1のコレクタ及びトランジスタQ2
のベースが互に接続されて電極11に、トランジ
スタQ1のベース及びトランジスタのエミツタが
互に接続されて接地に、トランジスタQ2のコレ
クタが電極10に夫々導出されてなる所謂インテ
グレーテツドインジエクシヨンロジツク回路の構
成を有するものである。尚半導体領域7はトラン
ジスタQ2のベース補償用層即ち所謂カラー層で
ある。
所で斯る半導体装置による場合、トランジスタ
Q1及びQ2を構成する半導体領域4,5,6及
び8等を高精度で所期の位置に微細に形成するこ
とに比較的大なる困難を伴なう為トランジスタQ
1及びQ2を構成せる領域の半導体層2に占める
面積が比較的大きくなり、依つて半導体装置を高
集積化するに一定の限度を有していた。又トラン
ジスタQ1が所謂ラチラル構成を有し、この為層
2の領域4及び6間の領域によるトランジスタQ
1のベース領域の幅が比較的大となり、又トラン
ジスタQ1のベース領域が層2の領域4及び6間
の領域で形成されていてそのベース領域が領域4
及び6間の領域以外の領域にも大きく拡がつてい
るので、トランジスタQ1のベース領域に注入さ
れるキヤリアの利用効率が比較的低く、一方層2
の不純物濃度、領域6の深さ及び面積等が、トラ
ンジスタQ1を高速度でスイツチング動作せしめ
ることを考えるときそれによつて制限を受ける等
の理由でトランジスタQ1がその消費電力が比較
的大で且ベース接地電流利得が比較的低いものと
してしか得られないという欠点を有していた。更
にトランジスタQ2のエミツタ領域の層2にて形
成され而してその層2の厚さを十分浅くすること
が出来ない等の理由によりトランジスタQ2がス
イツチング速度の十分高いものとして得られない
等の欠点を有していた。
依つて本発明は上述せる欠点のない新規な斯種
半導体装置の製法を提案せんとするもので、第3
図を伴つて本発明による半導体装置の製法の一例
を詳述する所より明らかとなるであろう。
第3図Aに示す如く例えばN+型単結晶シリコ
ンでなるN+型結晶半導体層21上に例えばエピ
タキシヤル成長法によつてN-型単結晶シリコン
でなるN-型単結晶半導体層22が形成され、而
してこの層22の主面23に第3図Bに示す如く
例えば熱酸化法によつてシリコン酸化物でなる絶
縁層24を形成し、CVD法によつて例えばボロ
ンの如きP型不純物を高濃度で含む多結晶シリコ
ンでなる多結晶半導体導体層25をそれ等の順に
形成する。
次に例えば層25に対する例えばフオトエツチ
ング法によるエツチング処理によつて第3図Cに
示す如く層25に所要の大いさの窓26及び27
を穿設し、続いて窓26及び27の穿設された層
25をマスクとせる層24に対するエツチング処
理をなして第3図Cに示す如く層24に窓28及
び29を穿設し、この場合層24に対してその層
24の厚さに対して20%程度のサイドエツチを施
し、依つて窓28及び29を夫々層25の窓26
及び27に比しサイドエツチ分丈け大なるものと
して得、而して層22を窓28及び26、及び2
9及び27を通じて露呈せしめる。
次にCVD法によつて層25、窓28及び2
6、及び29及び27内に連続延長して第3図D
に示す如く例えばボロンの如きP型不純物を高濃
度で含む多結晶シリコンでなる多結晶シリコンで
なる多結晶半導体層30を形成してこの層30及
び上述せる層25よりなる層31を形成する。
次に層31に対する垂直上方よりのイオンミリ
ングによつて層31をその外表面側より一部除去
して第3図Eに示す如く上述せる窓28及び29
の内面上及び層24上に層31を残すもその窓2
8及び29の内周面に残された層30にて取囲ま
れた窓28及び29の底には層30を残さず、従
つて窓28及び29内の外側部より絶縁層24上
に延長せる、層31による多結晶半導体層32を
形成する。
次に層32に対する例えばフオトエツチング処
理によつて第3図F―1及びF―2に示す如く、
層32の窓28及び29内の領域及びそれ等間の
領域、及びこれにより僅かに外側に拡がる領域は
残すもこれ等領域以外の所要とせざる領域を除去
する。
次に層32に対する例えばウエツト酸素の雰囲
気での800℃の熱酸化淑理により層32の外表面
部側を酸化して即ち絶縁化して第3図Gに示す如
くSiO2でなる絶縁層33を形成すると共に、層
22内の層32が層22と連接せる領域下に層3
2よりこれに含まれているP型不純物を導入して
P+型半導体領域34及び35を形成する。この
場合層22の層32にて覆われていないで露呈せ
る領域も酸化して即ち絶縁化してSiO2でなる絶
縁層36が形成されるがその絶縁層36は、それ
が単結晶でなる半導体層の表面側の絶縁化による
ものであり、一方絶縁層33が多結晶半導体層の
表面側の絶縁化によるものであるので、絶縁層3
3に比し格段的に薄く形成されるものである。
次に絶縁層33及び36に対する全面エツチン
グ処理により層36が層33に比し格段的に薄い
こと及び層33が不純物を高濃度に含み、一方層
36は斯る不純物を含んでいないので、層36が
層33に比し早い速度でエツチングされることを
利用して第3図Hに示す如く層33の表面側を一
部除去すると共に層36を層22上より全く除去
し、これにより層33による層22を露呈せしめ
る窓37及び38を形成する。
次に例えばフオトエツチング法を用いて第3図
Iに示す如く窓37内に層33より延長せる例え
ば多結晶シリコンの如きマスク用層39を配し、
次に例えばボロンの如きP型不純物を窓38を通
じて層22内に打込み、然る后熱処理をなすとい
うイオン打込法によつて第3図Iに示す如く層2
2の窓38に臨む領域下の所定の深さ位置に上述
せる領域35に連接せるP型半導体領域41を形
成する。
次に層39を例えばエツチング処理により除去
し、次に例えばCVD法によつて層33、窓37
及び38等上に連続延長して例えば砒素でなるN
型不純物を含む多結晶シリコンでなる多結晶半導
体層を形成し、次にその多結晶半導体層上に例え
ばCVD法によつて例えばSiO2でなる絶縁層を形
成し、然る后斯く形成された絶縁層及び多結晶半
導体層に対するフオトエツチング処理をなして、
之等絶縁層及び多結晶半導体層の層33による一
方の窓38内の領域及びこれより層33上に延長
せる領域の窓38側の領域はこれを残すも、他の
領域はこれを除去して第3図Jに示す如くN型不
純物を含む多結晶半導体層42及び絶縁層43を
形成する。
次に図示せざるも、例えば燐の如きN型不純物
を含む例えばSiO2の如き絶縁層を例えばCVD法
によつて層33,43上及び窓36内に延長して
形成し、次に熱処理をなし、然る后絶縁層を除去
するという固相固相拡散法によつて結局第3図K
に示す如く層22内の窓36に臨む領域に主面2
3側よりN型半導体領域45を前述せる領域34
に連接して形成し、又この領域45を形成時の熱
処理によつて第3図Kに示す如く層22の層42
と連接せる領域内に層42よりこれに含まれてい
るN型不純物を主面23側より拡散し、結局領域
35及び41に連接せるN型半導体領域46を形
成する。
次に例えばCVD法によつて層33及び43上
及び窓37内に連続延長して例えばボロンの如き
P型不純物を含む多結晶シリコンでなる多結晶半
導体層を形成し、次にその多結晶半導体層上に例
えばCVD法によつて例えばSiO2でなる絶縁層を
形成し、然る后斯く形成された絶縁層及び多結晶
半導体層に対するフオトエツチング処理をなし
て、之等絶縁層及び多結晶半導体層の層33によ
る一方の窓37内の領域及びこれより層33上に
延長せる領域の窓37側の領域はこれを残すも、
他の領域はこれを除去して第3図Lに示す如くP
型不純物を含む多結晶半導体層47及び絶縁層4
8を形成する。次に熱処理をなして窓37に臨む
領域45の層47と連接せる領域内に層47より
これに含まれるP型不純物を主面23側より拡散
し、結局第3図Lに示す如く領域45内に領域3
4と連接せずして絶縁層33の領域45に連接せ
る領域内に周縁を有するP+型半導体領域49を
形成する。
次に層33,43及び48に対する例えばフオ
トエツチング処理によつて、第3図Mに示す如く
層33の中央部位置、層43の層48側とは反対
側、層48の層43側とは反対側に夫々窓51,
52及び53を穿設し、斯くて層32,42及び
47を夫々之等窓51,52及び53を通じて露
呈せしめる。
次に例えば蒸着法によつて層33,43及び4
8上、及び窓51,52及び53内に連続延長し
て導電性層を形成し、然る后例えばフオトエツチ
ング処理によつて第3図N―1及びN―2に示す
如く窓51,52及び53を通じて夫夫層33,
34及び48に連結せる電極54,55及び56
を形成する。
以上が本発明による半導体装置の製法の一例で
あるが、斯る製法によつて得られる第3図N―1
及びN―2に示す本発明の一例による半導体装置
は、領域34,45及び49を夫々コレクタ、ベ
ース及びエミツタ領域とせるPNP型のバイポーラ
トランジスタQ1を構成し、又層22内の領域4
6,41及び35をコレクタ、ベース及びベース
補償領域、層21の領域41下の領域をエミツタ
領域とせるNPN型のバイポーラトランジスタQ
2を構成し、そしてその領域34従つてトランジ
スタQ1のコレクタ領域と領域35従つてトラン
ジスタQ2のベース領域とが層32にて互に連結
され且その層32を介して電極54に導出され、
又層21を予め接地して置くことにより、領域4
5従つてトランジスタQ1のベース領域と層21
の領域41下の領域従つてトランジスタQ2のエ
ミツタ領域とが層22及び21を介して接地さ
れ、領域49従つてトランジスタQ1のエミツタ
領域が層47を介して電極56に導出され、領域
46従つてトランジスタQ2のコレクタが層42
を介して電極55に導出され、従つて等価回路で
みて第2図にて上述せると全く同様の所謂インテ
グレーテツドインジエクシヨンロジツク回路の構
成を有すること明らかであるが、そのトランジス
タQ1及びQ2が第3図にて上述せる如くに所謂
セルフアラメントによつて高精度で微細に形成さ
れ等の理由で層22に占める面積が第1図の半導
体装置のトランジスタQ1及びQ2の場合に比し
格段的に小で済み、依つて半導体装置を第1図の
場合に比し格段的に高集積化し得るものである。
又PNP型のトランジスタQ1が所謂2重拡散によ
つて形成されているのでそのトランジスタQ1の
ベース接地電流増巾率が第1図の場合に比し格段
的に大となり、又トランジスタQ1のコレクタ領
域34とトランジスタQ2のベース領域41とが
多結晶半導体層32を介して連結され、そしてそ
の層32が高濃度で不純物を含んでいるので低い
抵抗を有するので、トランジスタQ1のコレクタ
領域34より多数キヤリアが効率良くトランジス
タQ2のベース領域に注入され、更に上述せる如
くトランジスタQ1及びQ2の何れも小なる電極
を占めて形成されることにより各トランジスタに
関する寄生容量が小である等の理由で、第1図の
場合に比し小なる消費電力での動作が得られるも
のである。更に上述せる如く各トランジスタQ1
及びQ2に関する寄生容量が小であるので各トラ
ンジスタが高速スイツチング動作をなす等の大な
る特徴を有するものである。
尚上述に於ては本発明のより適切な例を述べた
ものであり、例えば上述せるP型をN型、N型を
P型と読み代えた構成とすることも出来、その他
本発明の精神を脱することなしに種々の変型変更
をなし得るであろう。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置を示す略線的断面
図、第2図は第1図に示す半導体装置及び本発明
に依つて得られる半導体装置の等価回路を示す
図、第3図A〜N―2は本発明に依る半導体装置
の製法の一例を示す略線的断面図である。 図中Q1はPNP型のバイポーラ型トランジス
タ、Q2はNPN型のバイポーラ型トランジス
タ、21及び22は単結晶半動体層、24,3
3,43及び48は絶縁層、25,30,31,
32,42及び47は多結晶半導体層、26,2
7,28,29,37,38,51及び53は
窓、34,35,41,45,46及び49は半
導体領域、54〜56は電極を夫々示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 同一半導体基板内にNPNトランジスタと
    PNPトランジスタとが設けられ、上記PNPトラン
    ジスタのコレクタと上記NPNトランジスタのベ
    ースとが、上記PNPトランジスタのベースと上記
    NPNトランジスタのエミツタとがそれぞれ電気
    的に接続された構造からなる半導体装置の製造法
    において、 第1の導電型を有する半導体層の主面上に第1
    の絶縁層と第2の導電型を有する第1の多結晶半
    導体層とをそれ等の順に形成する工程と、 上記第1の絶縁層及び上記第1の多結晶半動体
    層に上記半動体層の主面に達する第1及び第2の
    窓を穿設する工程と、 上記第1の多結晶半導体層上及び上記第1及び
    第2の窓内に第2の導電型を有する第2の多結晶
    半導体層を形成して当該第2の多結晶半導体層及
    び上記第1の多結晶半動体層よりなる第3の多結
    晶半導体層を形成する工程と、 上記第1及び第2の窓内の外側より上記第1の
    絶縁層上に局部的に延長する上記第3の多結晶半
    導体層による第4の多結晶半導体層を形成する工
    程と、 上記半導体層の上記第1及び第2の窓内の位置
    に於ける上記第4の多結晶半導体層に連接する領
    域下に夫々上記第4の多結晶半導体層よりの不純
    物の拡散による第2の導電型を有する第1及び第
    2の半導体領域を形成し、且上記第1及び第2の
    窓内に於て上記半導体を外部に臨ませる第3及び
    第4の窓を有する上記第4の多結晶半導体層の外
    表面部側の絶縁化された第2の絶縁層を形成する
    工程と、 上記第4の窓を覆うマスク層を設けて、上記半
    導体層の上記第3の窓に臨む領域下に上記第1の
    半導体領域に連接せる第2の導電型を有する第3
    の半動体領域を形成する工程と、 上記マスク層を除去し、上記第3の窓及び第2
    の絶縁層に連続延長し、上記第4の窓の領域には
    延長していない第1の導電型の不純物を含む第5
    の多結晶半導体層を形成し、該第5の多結晶半導
    体層の不純物を導入して、上記半導体層の上記第
    3の窓に臨む領域下に上記第1及び第3の半導体
    領域に連接する第1の導電型を有する第4の半導
    体領域を形成し、かつ、上記半導体層の上記第4
    の窓に臨む領域下に上記第2の半導体領域に連接
    する第1の導電型を有する第5の半導体領域を形
    成する工程と、 上記第4の窓及び第2の絶縁層に連続層に連続
    延長する第2の導電型の不純物を含む第6の多結
    晶半導体層を形成し、該第6の多結晶半導体層の
    不純物を導入して、上記第5の領域内に上記第2
    の半導体領域と連接しない第2の導電型を有する
    第6の半導体領域を形成する工程とを含んで、上
    記第2の領域をコレクタ領域、上記第5の領域を
    ベース領域及び上記第6の領域をエミツタ領域と
    してPNPトランジスタを、上記第1及び第3の領
    域をベース領域、第4の領域をコレクタ領域並び
    に上記半導体層をエミツタとしてNPNトランジ
    スタを製造することを特徴とする半導体装置の製
    法。
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