JPS6158981B2 - - Google Patents

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JPS6158981B2
JPS6158981B2 JP55051374A JP5137480A JPS6158981B2 JP S6158981 B2 JPS6158981 B2 JP S6158981B2 JP 55051374 A JP55051374 A JP 55051374A JP 5137480 A JP5137480 A JP 5137480A JP S6158981 B2 JPS6158981 B2 JP S6158981B2
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JP
Japan
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conductivity type
film
region
layer
forming
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JP55051374A
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English (en)
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JPS56147468A (en
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Tadashi Hirao
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Publication of JPS6158981B2 publication Critical patent/JPS6158981B2/ja
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    • 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
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8222Bipolar technology
    • H01L21/8226Bipolar technology comprising merged transistor logic or integrated injection logic

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、インチグレーテツド・インジエク
シヨン・ロジツク(Integrated Injection
Logic)回路装置(以下、「IIL IC」を略称す
る)の製造方法に関するものである。
第1図A〜Fは埋込みベース層を有するIIL IC
の従来の製造方法の一例の主要工程を示す断面図
である。IIL ICのインバータトランジスタのコレ
クタは通常三つ以上であるが、図面を簡単にする
ためにコレクタが二つである場合を示した。
第1図に示す従来方式においては、まず、第1
図Aに示すように、高不純物濃度のn形の半導体
基板1に所定の開口部を有する酸化膜101をマ
スクとしてP形不純物を導入する。このとき形成
される導入層2は、P形不純物としてホウ素Bを
イオン注入で導入したときに、ホウ素の濃度が5
×1012cm-2〜4×1013cm-2程度と低濃度であるた
め、P形に反転しない、従つて、半導体基板1と
導入層2との間にPn接合は形成されない。
次に、第1図Bに示すように、酸化膜101を
除去した後、導入層2上を含めて半導体基板1上
にn形のエピタキシヤル成長層(以下、「エピタ
キシヤル層」と略称する)3を成長させ、下敷の
酸化膜102上に窒化膜201上が形成され所定
の開口部を有する2層絶縁膜を形成する。エピタ
キシヤル成長に際して、n形の半導体基板1の不
純物がヒ素(AS)またはアンチモン(Sb)であ
つて、導入層2の不純物がホウ素であるから、導
入層2がエピタキシヤル層3中へ浮き上り、P形
の埋込みベース層4となる。
つづいて、第1図Cに示すように、窒化膜20
1をマスクにしてエピタキシヤル層3および半導
体基板1を選択的に酸化してフイールド酸化膜1
03を形成した後、酸化膜102および窒化膜2
01を除去し、新しくイオン注入の保護マスクと
なる酸化膜104を形成する。エピタキシヤル層
3の一部はフイールド酸化層103によつて分離
されてエピタキシヤル層5となる。窒化膜201
をマスクとする選択酸化によるフイールド酸化膜
103の形成に先立ち、窒化膜201をマスクに
してエピタキシヤル層3の表面部の一部をエツチ
ング除去して、酸化後の表面段差を少なくする方
法を用いても、もちろんよい。
次に、第4図Dに示すように、酸化膜104上
に所定の開口部を有するレジスト膜(図示せず)
を形成し、このレジスト膜をマスクにして、酸化
膜104を通して、エピタキシヤル層3にホウ素
イオンを高濃度(8〜20×1014cm-2)に注入し、
レジスト膜を除去後、リンガラス膜105を付着
させ、ホウ素が注入された領域のアニーリングを
行つて、横形トランジスタのエミツタ領域となる
P+形領域8、ならびにインバータトランジスタ
のベース領域を構成するP+形領域9,10およ
び11を形成する。P+形領域9,10,11は
エピタキシヤル層3を分割して領域6,7を形成
する。
つづいて、第1図Eに示すように、酸化膜10
4リンガラス膜105に所要の窓明け部を形成
し、これをマスクとしてn形不純物を拡散させて
n+形領域12,13および14を形成する。こ
のとき、n+形領域12,13はP+形領域9,1
0,11に挾まれてインバータトランジスタのコ
レクタ領域となり、また、n+形領域14はエピ
タキシヤル層5を通して半導体基板1とつながり
インバータトランジスタのエミツタ電極取出し領
域となる。
さらに、第1図Fに示すように、P+形領域8
およびP+形領域11上の酸化膜104およびリ
ンガラス膜105に所要の窓明け部を形成する。
この窓明け部およびn+形領域12,13,14
形成のための前記の窓明け部を通してそれぞれ
n+形領域14、P+形領域11、n+形領域13、
n+形領域12およびP+形領域8に接着するアル
ミニウム(Al)配線401,402,403,
404および405を形成する。このようにし
て、従来方法によるIIL ICのウエハができ上る。
第2図は二つのコレクタを有するIIL ICの等価
回路図である。インジエク端子(INJ)はAl配線
405、入力端子(INP)はAl配線402、接地
端子(GND)はAl配線401、出力端子
(OUP)はAl配線403および404となつてい
る。
第3図は上記の従来方法で製造されたIIL ICを
インバータトランジスタのエミツタ電極取出し部
分を除外して示す平面図である。第3図におい
て、第1図と同一符号は第1図にて示したものと
同一のものを表わしている。15はP+形領域
9,10,11に接しこれらを横方向に連結して
いるP+領域である。
一般にインバータトランジスタの特性は、ベー
ス領域の面積をいかに小さくして、ベース容量を
小さくし電流増幅率を大きくするかにかかつてい
るが、上記のIIL ICは、第3図に示すように、
P+形領域9,10,11を横方向で連結するP+
形領域15が存在して、ベース領域の面積が大き
くなり、インバータトランジスタの特性の向上を
さまたげる欠点をもつている。もし、P+形領域
15を設けなければ、ベース容量の低下および電
流増幅率の増大が計られると共に集積度も向上す
るが、ベース低抗が極端に大きくなる。例えば、
よく用いられるインバータトランジスタのコレク
タ領域が三つであるIIL ICの場合、ベース抵抗
が、ベース電極に最も近い出力においては100Ω
程度であるのに対して、ベース電極に最も遠い出
力では4〜5KΩとなり、インバータトランジス
タの特性が低下する。
以上説明したように、従来の方法によつて埋込
みベース層を有するIIL ICを製造する場合、イン
バータトランジスタの部分においてコレクタ領域
を挾むベース領域を連結するベース領域を必要と
し、ベース領域の面積が増大して、インバータト
ランジスタの特性が低下し、IIL ICの性能が制限
され、集積度も向上しなかつた。
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので
あり、インバータトランジスタのコレクタ領域を
挾むベース領域の各々に金属配線を直接に接着さ
せ、これらのベース領域を横方向に連結するベー
ス領域を設ける必要がないようにして、ベース抵
抗を増大させることなくベース領域の面積を減少
させてインバータトランジスタの特性の向上を計
ることができるIIL ICの製造方法を提供すること
を目的としたものである。
以下、実施例に基づいてこの発明を説明する。
第4図A〜Fは埋込みベース層を有するIIL IC
のこの説明による製造方法の一実施例の主要工程
を示す断面図である。第4図において、第1図と
同一符号は第1図にて示したものと同様のものを
表わしている。
まず、第1図A〜Cに示す工程と同様の工程を
経て半導体基板1上にエピタキシヤル層3が形成
されそれらの境界部の所定の部分に埋込みベース
層4が形成されると共にフイールド酸化膜103
が形成されている半導体基体上に、第4図Aに示
すように酸化膜104、窒化膜202を順次成長
させ、次いで窒化膜202の表面を酸化し酸化膜
115を形成する。酸化膜104は後の工程にお
いてウオシユ・アウトによつて窓明け部を形成す
るために厚さを500〜1000Åと薄くし、窒化膜2
02も半導体基体に与える歪の関係から、厚さを
500〜1000Åと薄くする、酸化膜115は、50〜
100Åと薄く後の工程において多結晶シリコン膜
のドライエツチング法によるパターン形成のとき
のストツパの役目を果す。
ここで窒化膜202を酸化して非常に薄い酸化
膜115を形成するのは、ポリシユン膜と窒化膜
との間の酸化膜が厚いと第6図に示す様にポリシ
リコン膜を選択酸化した時ポリシリコン膜のエツ
ジの部分がもり上がり電極配線の断線の原因とな
るなど悪影響があり、従来法のリンガラス膜10
5をCVDで形成すると薄くするようにしても
高々1000Å程度が限度で上記断線の心配があるか
らである。窒化膜はもともと耐酸化性膜として使
用するぐらいでその酸化速度は非常に遅く薄い酸
化膜を形成するには非常に適している。つまり
950℃Wet酸化3時間で70Å程度が酸化膜に変換
する。また上記ポリシリコン膜のパターンニング
時のストツパとしては、極端なオーバチエツクを
しないかぎり上記薄い酸化膜でも十分役割をはた
している。
次に、第4図Bに示すように、酸化膜104、
窒化膜202および酸化膜115からなる3層絶
縁膜を所要のパターンに形成した後、多結晶シリ
コン膜を付着させ、さらにn形不純物を導入した
この多結晶シリコン膜をドライエツチング法によ
り所要のパターンに形成して、多結晶シリコン膜
301,302,303および304とし、これ
らn形不純物を導入した多結晶シリコン膜30
2,303,304を拡散源として、インバータ
トランジスタのコレクタ領域となるn+形領域1
2および13、エミツタ電極取出し領域となる
n+形領域14を形成する。ここでn形不純物を
含むドープド多結晶シリコン膜をデポジシヨンと
しても勿論よい。多結晶シリコン膜302,30
3および304は配線として使用され多結晶シリ
コン膜302,303は出力端子、多結晶シリコ
ン膜304は接地端子となる。また、多結晶シリ
コン膜301は横形PnPトランジスタのベース幅
を決めるのに役立つ。
つづいて、第4図Cに示すように、多結晶シリ
コン膜301,302,303および304をマ
スクにして酸化膜115を選択的に除去する。こ
れは、ベースコンタクト用の窓明け部を形成する
ときの酸化膜104のウオシユ・アウト時に、多
結晶シリコン膜301,302,303および3
04上に形成されている酸化膜の目減り少なくす
るために、多結晶シリコン膜301,302,3
03,304の選択酸化に先立つて、酸化膜11
5を選択的に除去するものであるが、酸化膜11
5は薄いので省略してもよい。
次に、第4図Dに示すように、窒化膜202を
マスクにして多結晶シリコン膜301,302,
303および304の表面に酸化膜107を形成
する。
つづいて、第4図Eに示すように、窒化膜20
2を除去し、酸化膜104をウオシユ・アウトと
して、酸化膜107をマスクにしてP形不純物を
導入して、横形トランジスタのエミツタ領域とな
るP+形領域8、インバータトランジスタのベー
ス領域の一部となるとP+形領域9,10および
11を形成する。
さらに、第4図Fに示すように、P+形領域8
に接してインジエクタ端子となるAl配線40
5、ならびにP+形領域9,10および11に接
してインバータトランジスタの入力端子となる
Al配線402を形成する。このようにして、実
施例の方法によるIIL ICのウエハができ上る。
第5図は実施例の方法で製造されたIIL ICをイ
ンバータトランジスタのエミツタの電極取出し部
分を除外して示す平面図である。第5図におい
て、第4図と同一符号は第4図にて示したものと
同一のものを表わしている。なお、第5図におい
ては、簡明化のために、酸化膜107の図示は省
略している。
第5図からわかるように、実施例の方法によつ
て製造されたIIL ICは従来方法で製造されたIIL
ICと異なり、第3図に示すようなP+形領域9,
10,11を連結するP+形領域15が無いか
ら、ベース領域の面積が減少している。また、
P+形領域9,10および11に各々に直接にAl
配線402が接しているからベース抵抗の増大が
防止される。さらに、P+形領域9,10および
11の形成およびこれらに対するAl配線402
の接触部の形成が酸化膜107を表面に有する多
結晶シリコン膜301,302および303によ
る自己整合によつて形成されるので、ベース領域
の増大が防止される。従つて、インバータトラン
ジスタのベース抵抗を増大させることなく、ベー
ス領域の面積を減少させることができるから、イ
ンバータトランジスタの特性を向上させることが
できると共に、ICの集積度を向上させることが
できる。
上記の実施例においては、耐酸化性膜として窒
化膜を用いた場合について述べたが、他の耐酸化
性膜であつてもよい。
以上詳述したように、この発明による半導体集
積回路装置の製造方法においては、インバータト
ランジスタの複数のコレクタ領域となる第1導電
形領域を挾み埋込ベース層に達しインバータトラ
ンジスタのベース領域の一部を構成する複数の第
2導電形領域を半導体基体内部においては互いに
連結せず低抵抗金属からなる配線によつて電気的
に接続し、しかもこれらの第2導電形領域の形成
およびこれらに対する配線の接着を第1導電形領
域の拡散源となり表面に酸化膜を有する多結晶シ
リコン膜による自己整合によつて行うので、イン
バータトランジスタのベース抵抗を増加させるこ
となくベース領域の面積を減少させることができ
る。従つて、インバータトランジスタの特性を向
上させることができ、さらに、集積度も向上させ
ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜FはIIL ICの従来の製造方法の一例
の主要工程を示す断面図、第2図はIIL ICの一例
の等価回路図、第3図は従来方法で製造された
IIL ICの平面図、第4図A〜Fのこの発明の一実
施例の主要工程を示す断面図、第5図は実施例方
法によつて製造されたIIL ICの平面図、第6図は
酸化膜が厚い場合を示す断面図、である。 図において、1は半導体基板(高不純物濃度半
導体層)、3はエピタキシヤル層(低不純物濃度
半導体層)、4は埋込みベース層(埋込み層)、
8,9,10,11はP+形領域(第2導電形領
域)、12,13はn+形領域(第1導電形領
域)、104,107,115は酸化膜、202
は窒化膜、301,302,303は多結晶シリ
コン膜、402はAl配線(第1の配線)、405
はAl配線(第2の配線)である。なお、図中同
一符号はそれぞれ同一または相当部分を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 第1導電形の高不純物濃度半導体層と第1導
    電形の低不純物濃度半導体層とを備えインバータ
    トランジスタが形成される部分の上記高不純物濃
    度半導体層と上記低不純物濃度半導体層の境界部
    に上記第1導電形とは逆の第2導電形の埋込み層
    を有する半導体基体を形成する工程、耐酸化性膜
    を含み上記半導体基体の表面上に所定のパターン
    に形成された絶縁膜をマスクにしてフイールド酸
    化膜を形成する工程、上記絶縁膜を除去した上記
    半導体基体の表面上に内側から順次酸化膜、窒化
    膜を重ねた2層絶縁膜を形成する工程、上記窒化
    膜表面を酸化し酸化膜を形成し3層絶縁膜とする
    工程、上記3層絶縁膜にインバータトランジスタ
    のコレクタ領域形成用の複数の窓明け部を形成す
    る工程、複数の上記窓明け部をそれぞれに覆う複
    数の多結晶シリコン膜と上記半導体基体の横形ト
    ランジスタのペース領域が形成される部分上の上
    記3層絶縁膜を覆う第1導電形不純物を含む多結
    晶シリコン膜とを形成する工程、上記第1導電形
    の不純物を導入したこの多結晶シリコン膜を拡散
    源として上記低不純物濃度半導体層の表面部に高
    不純物濃度の複数の第1導電形領域を形成する工
    程、上記3層絶縁膜の最外層の酸化膜の表面に露
    出した部分を除去する工程、上記多結晶シリコン
    膜の表面に酸化膜を形成する工程、上記耐酸化性
    層の表面に露出した部分を除去し表面に酸化膜を
    有する上記多結晶シリコン膜をマスクにして第2
    導電形の不純物を導入して上記低不純物濃度半導
    体層の表面から上記埋込み層に達し高不純物濃度
    を有する複数の第2導電形領域を形成する工程、
    上記3層絶縁膜の最内層の酸化膜の表面に露出し
    た部分をウオシユ・アウトする工程、低抵抗金属
    からなり上記第1導電形領域を挾む上記第2導電
    形領域の上記ウオシユ・アウトによつて露出した
    表面に接着しこれらの第2導電形領域を上記多結
    晶シリコン膜の表面に形成された酸化膜上を経て
    電気的に接続する第1の配線および低抵抗金属か
    らなり上記第1導電形領域を挾まない上記第2導
    電領域の上記ウオツシユ・アウトによつて露出し
    た表面に接着した第2の配線を形成する工程を備
    え、上記第1導電形領域をコレクタ領域としこの
    第1導電形領域を挾む上記第2導電形領域と上記
    埋込み層とをベース領域とし上記高不純物濃度半
    導体層をエミツタ領域とするインバータトランジ
    スタおよび上記第1導電形領域を挾む第2導電形
    領域をコレクタ領域とし上記低不純物濃度半導体
    層をベース領域とし上記第1の導電形領域を挾ま
    ない上記第2導電形領域をエミツタ領域とする横
    形トランジスタを形成することを特徴とする半導
    体集積回路装置の製造方法。
JP5137480A 1980-04-17 1980-04-17 Manufacture of semiconductor integrated circuit device Granted JPS56147468A (en)

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JPS56147468A JPS56147468A (en) 1981-11-16
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63196379U (ja) * 1987-06-08 1988-12-16
JPH0379112B2 (ja) * 1987-12-26 1991-12-17 Ohara Kk
JPH0453627B2 (ja) * 1988-02-16 1992-08-27 Ohara Kk

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JPH0453627B2 (ja) * 1988-02-16 1992-08-27 Ohara Kk

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