JPS62216356A - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JPS62216356A
JPS62216356A JP61060015A JP6001586A JPS62216356A JP S62216356 A JPS62216356 A JP S62216356A JP 61060015 A JP61060015 A JP 61060015A JP 6001586 A JP6001586 A JP 6001586A JP S62216356 A JPS62216356 A JP S62216356A
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vertical pnp
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • 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
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    • 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
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    • H01L21/8222Bipolar technology
    • H01L21/8228Complementary devices, e.g. complementary transistors
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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】 (り産業上の利用分野 本発明は縦型PNP トランジスタと通常のバイポーラ
NPNトランジスタとを組み込んだ半導体集積回路の製
造方法の改良に関する。
(ロ)従来の技術 従来の半導体集積回路の製造方法を第2図(イ)乃至第
2図(ホ)を用いて説明する。
先ず第2図(イ)に示す如く、半導体基板(1)として
P型のシリコン基板を用い、基板(1)上に選択的にア
ンチモン(Sb)をデポジットして複数個の埋込層(2
)を形成し、埋込層(2)を囲む基板(1)表面及び所
定の埋込M(2)上にはポロン(B)をデポジットして
上下分離領域(3)の軍拡散層(4)及び縦型PNP 
トランジスタのコレクタ埋込層<5〉を形成する。
次に第2図(ロ)に示す如く、基板(1)全面に周知の
気相成長法によりN型のエピタキシャル層(6)を所定
厚さに形成する。
次に第2図(ハ)に示す如く、エピタキシャル層(6)
表面のコレクタ埋込層(5〉に対応する領域にリン(P
)をイオン注入し、縦型PNPトランジスタのベース領
域(7)を付着する。このイオン注入はドーズ量101
2〜101scrrl−1、加速電圧80〜100Ke
Vで行う。
次に第2図(ニ)に示す如く、エピタキシャル層(6)
表面より上下分離領域(3)の上拡散層(8)と縦型P
NP トランジスタのコレクタ導出領域(9)を約12
00℃、3〜4時間で選択拡散し、同時に埋込層(2)
、軍拡散層(4)、コレクタ埋込層(5)及びベース領
域(7)をドライブインする。この工程で上拡散層(8
)と軍拡散層(4)が連結して上下分離領域(3)を形
成し、且つエピタキシャル層(6)を接合分離して第1
、第2の島領域(10)(11)を形成する。またコレ
クタ導出領域(9)はコレクタ埋込層り5)まで達し、
ベース領域(7)を囲む。具体的にはエピタキシャル層
(6)の厚みが13μmであれば、上拡散層(8)は約
9μm、軍拡散層(4)とコレクタ埋込層(5)は約7
μmの深さに拡散され、ベース領域(7〉は約4μmの
深さに形成きれる。
次に第2図(ホ)に示す如く、エピタキシャル層(6)
表面よりポロン(B)を選択拡散し、第1の島領域(1
0)には縦型PNP トランジスタのエミ・7り領域(
12)を、第2の島領域(11)には通常のNPNトラ
ンジスタのベース領域(13)を夫々形成し、続いてリ
ン(P)を選択拡散して第1の島領域(10)には縦型
PNP トランジスタのベースコンタクト領域(14)
を、第2の島領域(11)にはNPNトランジスタのエ
ミッタ領域(15)及びコレクタコンタクト領域(16
)を夫々形成する。
この様にして第1の島領域(10)に形成した縦型PN
Pトランジスタは、活性ベースの大部分をイオン注入に
より形成したベース領域(7)で形成するので、その不
純物濃度勾配が内部にドリフト電界を生じさせてキャリ
アの走行速度を増大させ、高い利得帯域幅積f1が得ら
れている。また縦型PNP トランジスタのhF!はほ
ぼベース領域(7)で決定されるので、エピタキシャル
層(6)の比抵抗や厚さがばらついてもhF!はあまり
ばらつかない。開所る構造の縦型PNP トランジスタ
は、例えば特開昭59−211270号公報に記載され
ている。
そうして第2の島領域(11)には通常のバイポーラN
PN トランジスタが形成され、そのベース領域(13
)は縦型PNP トランジスタのエミッタ領域(12)
と、NPN トランジスタのエミッタ領域(15)は縦
型PNP トランジスタのベースコンタクト領域(14
)と同時に拡散形成している。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかしながら、従来の製造方法では上下分離領域(3)
の上拡散層(8〉を形成すると同時に縦型PNPトラン
ジスタのベース領域(7)とコレクタ埋込層(5)をド
ライブインしている。そのためNPNトランジスタ、縦
型PNP )−ランジスタ共に更に高速化を求めてエピ
タキシャル層(6)を薄くしても、縦型PNP トラン
ジスタのflとV。、、(sat)を所定の値にするた
め、上拡散層(8)の拡散工程には低濃度のベース領域
(7)を十分に深く且つアンチモン(Sb)とボロン(
B)の拡散係数の差で形成するコレクタ埋込層<5)を
十分にはい上げるだけの処理時間が要求される。しかも
上拡散層(8)と軍拡散層(4)とでは、上拡散層(8
)の方が供給される不純物が多い状態、即ちボロン(B
)を多量に含む拡散源膜を付着したままの状態で拡散す
るため、どうしても上拡散層(8)の方が軍拡散層(4
)より深く形成きれてしまう。
従ってエピタキシャル層(6)を薄くしても上拡散層り
8)はかなり深く形成しなければならず、横方向拡散が
大で集積度を向上できない欠点があった。
(ニ)問題点を解決するための手段 本発明は衛士したこれらの欠点に鑑みてなされ、上下分
離領域(3)の上拡散層(4)とコレクタ埋込層(5)
とをエピタキシャル層(6)の厚みの半分以上深くはい
上げて拡散し、同時にベース領域(7)をコレクタ埋込
M(5)に到達するか又は略到達するように形成した後
、上下分離領域(3)の上拡散層(8)とコレクタ導出
領域(9)をそれぞれ上拡散層(4)とコレクタ埋込層
(5)に到達するように拡散することにより、集積度を
大幅に向上した、バイポーラNPN トランジスタと縦
型PNP トランジスタを共存させた半導体集積回路の
製造方法を提供するものである。
(ホ)作用 本発明によれば、あらかじめ上拡散層(4)、  コレ
クタ埋込層(5)及びベース領域(7〉を十分に深くド
ライブインしてから上拡散層(8)を形成するので、上
拡散M(8)を浅くでき、その横方向拡散を抑制できる
。よって縦型PNPトランジスタの特性を劣化させない
で集積度を大幅に向上できる。
(へ)実施例 以下、本発明の半導体集積回路の製造方法を第1図(り
乃至(へ)を用いて詳細に説明する。
先ず第1図くりに示す如く、半導体基板(1)としてP
型のシリコン基板を用い、基板(1)上に選択的にアン
チモン(Sb)をデポジットして複数個の埋込層(2)
を形成し、埋込層(2)を囲む基板(1)表面及び所定
の埋込層(2)上にはポロン(B)をデポジットして上
下分離領域(3)の上拡散層(4)及び縦型PNPトラ
ンジスタのコレクタ埋込M(5)を形成する。
次に第1図(口〉に示す如く、基板(1)全面に周知の
気相成長法によりN型のエピタキシャル層(6)を約7
μm厚に形成する。
次に第1図(ハ)に示す如く、エピタキシャル層(6)
表面のコレクタ埋込層(5)に対応する領域にリン(P
)をイオン注入し、縦型PNPトランジスタのベース領
域(7)を付着する。このイオン注入はドーズ量I Q
 ” 〜l Q ”Cr1l−”、加速電圧80〜10
0KeVで行う。
次に第1図(ニ)に示す如く、基板(1)全体に約12
00°C12時間の熱処理を加えることにより上下分離
領域(3)の上拡散層(4)と縦型PNP トランジス
タのコレクタ埋込層(5)とをエピタキシャル層(6)
の厚みの半分以上はい上げて拡散し、同時に縦型PNP
 トランジスタのベース領域(7)をドライブインする
。具体的には、上拡散層(4)とコレクタ埋込層(5)
は約5μmはい上げて拡散し、ベース領域(7)は約3
μmの深さに形成する。従ってベース領域(7)はコレ
クタ埋込層(5)に完全に到達する。尚ベース領域(7
)の不純物濃度をやや低くしてコレクタ埋込層(5)に
完全に到達しない構造としても何ら問題無い。
次に第1図くホ)に示す如く、エピタキシャル層(6)
表面より上下分離領域(3)の上拡散層(8〉と縦型P
NP )ランジスタのコレクタ導出領域(9)を同時に
選択拡散し、上下分離領域(3)をエピタキシャル層(
6)の厚みの半分より浅い位置で連結して第1、第2の
島領域<10)(11)を形成する。
本工程は本発明の特徴とする工程で、あらかじめコレク
タ埋込層(5)と下拡散M(4〉をエピタキシャル層(
6)の厚みの半分以上深くはい上げて拡散し、同時にベ
ース領域(7)を十分に深く拡散した後に上拡散N(8
)とコレクタ導出領域(9)を形成しているので、上拡
散層(8)とコレクタ導出領域(9)はベース領域(7
)に制限きれずに約3μmと浅くでき、その拡散時間を
約1時間と短くできる。
このため上拡散層(8)とコレクタ導出領域(9)の横
方向拡散を約3μmに抑えることができ、それらの表面
占有面積を大幅に縮小できる。具体的には、拡散窓の幅
が4μmであれば上拡散層(8)とコレクタ導出領域(
9)の幅は約10μmに形成される。尚下拡散M(4)
は上拡散層(8)より深く形成した分だけ幅広になり、
約14μmに形成きれる。
次に第1′ryJ(へ)に示す如く、エピタキシャル層
(6)表面よりボロン(B)を選択拡散し、第1の島領
域(10)には縦型PNPトランジスタのエミッタ領域
(12)を、第2の島領域(11)には通常のNPNト
ランジスタのベース領域(13)を約2μmの深さに夫
々形成し、続いてリン(P)を選択拡散して第1の島領
域(10)には縦型PNPトランジスタのベースコンタ
クト領域(14)を、第2の島領域(11〉にはNPN
 トランジスタのエミッタ領域(15)及びコレクタコ
ンタク1〜領域(16)を約1.5μmの深きに夫々形
成する。尚縦型PNP トランジスタのエミッタ領域(
12)はエピタキシャル層(6)より高い不純物濃度を
有するベース領域(7〉表面に形成するので、NPN)
ランジスタのベースflJi域(13)よりは多少浅く
形成される。
この様にして形成した半導体集積回路では、上拡散層(
8)を浅くできるので、その横方向拡散を抑え、表面占
有面積を大幅に縮小できる。この時下拡散層(4)は上
拡散層(8)より幅広に形成するものの、その周端部は
横方向拡散によって湾曲し、基板(1)表面から上方向
に向って徐々に幅狭になるので基板(1)表面で約14
μmの幅があっても上拡散層(4)最上部では拡散窓の
線幅である約4μmになる。従って幅広に形成した上拡
散層(4)はエピタキシャル層(6)表面における集積
度の向上を防げず、上下分離領域(3)の表面占有面積
は上拡散層(8)のみで決定できるので集積度を大幅に
向上できる。
きらに第1の島領域(10)に形成した縦型PNPトラ
ンジスタでは、コレクタ埋込層(5)とベース領域(7
)を上拡散層(4)と同時にドライブインするので十分
に深く形成でき、Vex(set)、r、、Thp++
のばらつき共に必要且つ十分な特性が得られる。
またコレクタ導出領域(9)は上拡散層(8)と同時に
形成するので、表面占有面積が大幅に縮小し、縦型PN
P トランジスタのパターンサイズを縮小して集積度の
向上に寄与する。
そして第2の島領域(11)には、縦型PNPトランジ
スタのエミッタ領域り12)と同時に形成したベース領
域(13)と、縦型PNP l−ランジスタのベースコ
ンタクト領域(14)と同時に形成したエミッタ領域(
15)とコレクタコンタクト領域(16)とで構成する
バイポーラNPN)ランジスタが、縦型PNP トラン
ジスタと一体化共存されている。
(ト)発明の詳細 な説明した如く本発明によれば、あらかじめ上拡散層(
4)をエピタキシャル層(6)の厚みの半分以上はい上
げて拡散した後、上拡散M(8)を形成するので、上拡
散層(8)を浅くでき、その横方向拡散を抑えて集積度
を大幅に向上できるという利点を有する。さらに本発明
によれば、コレクタ埋込層(5)とベース領域(7)を
上拡散層(4)と同時にドライブインするので、エピタ
キシャル層(6)を薄くしても十分に深く形成でき、特
性良好な縦型PNPトランジスタとバイポーラトランジ
スタとを一体化共存できるという利点を有する。
また本発明によれば、上拡散層(8)の拡散時間が短い
ので熱拡散によるエピタキシャル層(6)表面の結晶欠
陥が少く、さらに上拡散層(4)を上拡散層(8)より
幅広に形成するので多少のマスクずれがあっても完全な
接合分離が得られるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)乃至第1図(へ)は本発明による製造方法
を説明するための断面図、第2図(イ)乃至第2図くホ
)は従来の製造方法を説明するための断面図である。 (1)は半導体基板、(2)は埋込層、  (4)は上
下分離領域(3)の上拡散層、 (5)はコレクタ埋込
層、(6)はエピタキシャル層、(7)は縦型PNPト
ランジスタのベース領域、(8)は上下分離領域(3)
の上拡散層である。 出願人 三洋電機株式会社外1名 代理人 弁理士 西野卓嗣 外1名 味              転 機           法

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型半導体基板表面に複数の埋込層を形成す
    る逆導電型の不純物を付着し、該埋込層を囲む前記基板
    表面には上下分離領域の下拡散層を、所定の前記埋込層
    上には縦型PNPトランジスタのコレクタ埋込層を夫々
    形成する一導電型の不純物を付着する工程、前記基板全
    面に逆導電型のエピタキシャル層を積層する工程、 前記エピタキシャル層表面の前記コレクタ埋込層に対応
    する領域に前記縦型PNPトランジスタのベース領域を
    形成する逆導電型の不純物を付着する工程、 前記基板全体を加熱処理して前記下拡散層と前記コレク
    タ埋込層を前記エピタキシャル層の厚みの半分以上はい
    上げて拡散し、同時に前記ベース領域をドライブインす
    る工程、 前記エピタキシャル層表面より前記上下分離領域の上拡
    散層と前記縦型PNPトランジスタのコレクタ導出領域
    を形成し、前記上拡散層を前記下拡散層に到達させて第
    1、第2の島領域を形成する工程、 前記エピタキシャル層表面より一導電型の不純物を選択
    拡散し、前記第1の島領域には前記縦型PNPトランジ
    スタのエミッタ領域を、前記第2の島領域には通常のバ
    イポーラNPNトランジスタのベース領域を夫々形成し
    、続いて逆導電型の不純物を選択拡散して前記第1の島
    領域には前記縦型PNPトランジスタのベースコンタク
    ト領域を、前記第2の島領域には前記バイポーラNPN
    トランジスタのエミッタ領域を夫々形成する工程とを具
    備することを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
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