JPS6229889B2 - - Google Patents

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JPS6229889B2
JPS6229889B2 JP57200959A JP20095982A JPS6229889B2 JP S6229889 B2 JPS6229889 B2 JP S6229889B2 JP 57200959 A JP57200959 A JP 57200959A JP 20095982 A JP20095982 A JP 20095982A JP S6229889 B2 JPS6229889 B2 JP S6229889B2
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JP
Japan
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oxide film
film
region
silicon
semiconductor
Prior art date
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Application number
JP57200959A
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English (en)
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JPS58108737A (ja
Inventor
Kunio Aomura
Fujiki Tokuyoshi
Masahiko Nakamae
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS58108737A publication Critical patent/JPS58108737A/ja
Publication of JPS6229889B2 publication Critical patent/JPS6229889B2/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
    • H01L21/71Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
    • H01L21/76Making of isolation regions between components
    • H01L21/762Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers
    • H01L21/76202Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO
    • H01L21/76205Dielectric regions, e.g. EPIC dielectric isolation, LOCOS; Trench refilling techniques, SOI technology, use of channel stoppers using a local oxidation of silicon, e.g. LOCOS, SWAMI, SILO in a region being recessed from the surface, e.g. in a recess, groove, tub or trench region

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は酸化物により素子または素子の一部を
分離する構造をもつ半導体装置の製造方法に関し
とくにこのような酸化物に少くとも二つのPN接
合を終端させて設ける方法に関する。
半導体素子の小型化のために厚い酸化物によつ
て素子間または素子内の領域間を分離した構造の
半導体装置が最近使われ始めている。このような
半導体装置においてはPN接合を一つだけ厚い酸
化物に終端させて設けることは比較的容易なため
に実用化されているが、二つまたはそれ以上の
PN接合を互に比較的近接させて厚い酸化物の同
一の側に終端させることは非常に困難であつた。
これは、従来の技術では近接したPN接合のとく
に酸化物に終端する部分において間隔が充分にコ
ントロールできず、所定の特性が得られなかつた
りPN接合同士が短絡して素子が形成できなつた
りするためである。
従つて本発明の目的は、半導体主面に選択的に
設けられた比較的厚い酸化物の同一の側に終端す
るようなPN接合を二つまたはそれ以上高い信頼
度で形成することのできる方法を提供することに
ある。
本発明は従来技術におけるPN接合間隔の制御
不能の原因が、PN接合を形成しようとする領域
の表面の絶縁膜の除去にあるという知見に基ずく
ものである。厚い酸化物を選択的に設けた半導体
装置にあつては半導体領域表面の絶縁膜除去の際
に厚い酸化物の表面も除去するようなパタンが使
われる。このため厚い酸化物の界面の表面が除去
されて半導体領域の表面のみならず肩の部分が露
出され、ここからも不純物が導入されるため形成
されたPN接合は酸化物に終端する部分で特に深
く屈折する。二つ以上のPN接合を作るために再
び半導体領域表面を露出すると肩の部分がよりは
げしく露出されて、二つ目のPN接合は酸化物で
終端する部分がさらにはげしく屈折して先のPN
接合との間隔をきわめて小またはゼロにしてしま
うのである。
この点に鑑み本発明ではPN接合を厚い酸化物
に終端するように形成しようとする半導体領域の
表面を一度も露出せずにPN接合を形成すること
を可能にする半導体装置の製造方法を提供しよう
とするものである。このようにすれば厚い酸化物
への終端部分におけるPN接合の屈曲の傾向が緩
和されて、PN接合間を所定の間隔に制御するこ
とができ、2つのPN接合の終端の間隔は他の部
分の間隔とほゞ同じに保たれ、完全な信頼性が得
られる。
本発明の特徴は、半導体基体の一主面に選択的
に埋設された比較的厚い酸化物で囲まれた半導体
領域内の少なくとも2つのPN接合が、前記厚い
酸化物の同一側面で終端する構造を有する半導体
装置の製造方法において、前記PN接合の1つは
半導体基板と該半導体基板上に形成されたエピタ
キシヤル成長膜との間で形成し、その他の1つは
半導体領域の表面を露出することなく、外部から
の不純物の導入によつて形成する半導体装置の製
造方法である。
又、上記半導体装置の製造方法において、前記
厚い酸化物で囲まれた半導体領域の厚い酸化物の
同一側面で終端する2つのPN接合のうち、外部
からの不純物導入によつて形成される1つのPN
接合が、半導体領域の表面を覆う絶縁層の薄い領
域を不純物を含むガス中での熱処理により完全に
ガラス層に変換し、該ガラス層より、半導体領域
内に不純物を拡散して形成されることができる。
以下本発明の原理、目的、特徴がより明確にな
るように本発明につき図面を用いて詳細に説明す
る。
まず第1図を参照して従来の方法ならびにその
欠点を説明する。第1図Aに示すように、まず半
導体基板或いはエピタキシヤル層1の表面を酸化
して、500〜1000Å程度の薄い酸化物2を形成
し、Si3N4膜3を1000〜2000Å程度の膜厚で設け
る。このSi3N4膜3をさらにその上に設けた酸化
シリコン膜4をマスクにして熱リン酸にて選択的
に除去する。次にこのSi3N4膜3をマスクにして
比較的低温での長時間酸化により1〜2μ程度の
比較的厚い分離酸化物5を形成し、島状の半導体
領域1′を残す。この場合、酸化後の表面を平垣
にするために予め酸化すべき部分の半導体材料1
を所定の深さまで除去しておく事が行なわれる。
次に第1図Bに示すように酸化シリコン膜4と
Si3N4膜3を除去した後、3000〜4000Å程度の酸
化シリコン膜6を活性領域1′の表面に形成す
る。そして第1のPN接合を形成するためのフオ
トレジスト7が設けられ、酸化膜6が選択的に除
去される。この時、位置合せ余裕度を大きくとる
ために、かつセルフアラインの利点を生かすため
にフオトレジスト7のエツジは分離酸化物領域5
の部分にまで拡がつて位置する。
このため活性領域1′の表面の酸化膜6が除去
された時に、第1図Cに8で示した様に厚い酸化
物5の一部が同時に除去されるため活性領域1′
の「肩」の部分Sが露出する。この状態で第1図
Dに示すように活性領域1′の露出表面から不純
物を拡散し第1の接合9を形成する。この結果活
性領域内に形成された第1のPN接合9のうち厚
い酸化物5に終端する部分9′は余分に拡散が進
むため下方に屈曲する。このような変形は第1図
Cで酸化シリコン膜6を選択的に除去する際、島
状活性領域1′と埋設酸化膜5との間での自己整
合を利用する為に起こるものである。即ち島状領
域1′の表面の酸化シリコン膜6をフオトレジス
ト7をマスクにして除去する際、島状領域1′の
肩Sに沿つて埋設酸化膜5が余分に除去される結
果によるものである。これは島状領域1′の表面
の酸化シリコン膜6を完全に取り去る為に必ず発
生する現象である。次に島状活性領域1′の表面
に再び3000〜4000Å程度の酸化膜10を形成す
る。この時分離酸化物5は既に充分膜厚があるた
め僅かしか膜厚が増加しない。続いて第1図Eに
示すように第2のPN接合を設けるためのフオト
レジスト11を酸化物5,10上に設け、活性領
域1′表面の酸化膜10を選択的に除去する。こ
の時フオトレジスト11のエツジの少なくとも一
辺は再び位置合せの余裕度を大きくとるために分
離酸化物5の上に位置する。従つて再び酸化膜1
0を除去すると12に示す様に分離酸化物5も除
去され島状領域の肩Sが再び露出すする。しかも
今回はその程度が前に比べて大きくなる。これは
分離酸化物5に近接する部分は前工程で肩Sが露
出した部分が表面と同じ酸化膜厚で、かつすぐそ
の下部も殆んど酸化膜厚が同じなので深く酸化物
が除去されるからである。
この様にして開けられた酸化膜5,10の開口
部12から第2の接合を形成するために拡散を行
なうと、第1図Fに示すように第2のPN接合1
3は分離酸化物5に終端する部分13′でさらに
大きく屈曲し、第1のPN接合9と交叉してしま
い所望の特性が得られない。
上記の様に、従来法の欠点は写真蝕刻工程に於
いて分離用埋設酸化膜が余分に除去されるところ
にある。それ故、本発明は埋設酸化膜が余分に除
去されないようにするところに特徴がある。即ち
埋設酸化膜の余分な除去は島状半導体領域の表面
の酸化膜の除去を行なえば必ず発生する現象であ
るので、島状半導体領域にPN接合を形成する際
に表面の酸化膜を除去しないことを特徴とする。
このようにすれば、常に島状半導体領域表面が酸
化膜で覆われた状態のままであるためこの領域の
「肩」の露出がなく、従つてセルフアラインの利
点をそのまま生かせるマスク寸法の設計が可能で
かつPN接合の短絡不良が起らず、分離酸化物PN
接合が終端する半導体装置を高収率でしかも所望
の特性をもつように得られる。
次に第2図〜第4図を用いて本発明の実施例を
説明する。埋設酸化物に終端する複数のPN接合
の一部がエピタキシヤル層とその基板との間に形
成されたPN接合であり、残りのPN接合が外部か
らの不純物導入によつて形成されたPN接合であ
る場合の実施例を説明する。なお以下の実施例で
は外部からの不純物導入をメルト・スルー法によ
つて行なう例であるが、その代りに島状シリコン
領域表面を露出せずにイオン注入することによつ
て不純物導入を行なつてもよいことは云うまでも
ない。
第2図に示す実施例は、まずN型シリコン基板
800上にP型シリコンエピタキシヤル層807
をほゞ平坦に形成し、続いて薄い酸化膜802と
シリコン窒化膜803とを順次エピタキシヤル層
807の表面に形成する(第2図A)。ここで薄
い酸化膜802は熱酸化により1000Åの厚さに、
シリコン窒化膜803はモノシランとアンモニア
の熱反応により1500Åの厚さに、それぞれ被着さ
せるのが適当である。次に、シリコン窒化膜80
3及び酸化膜802を順次選択的にエツチング
し、さらに残余シリコン窒化膜803及び酸化膜
802をマスクにしてP型エピタキシヤル層80
7の露出部をエピタキシヤル層の厚さの半分以上
にわたつてエツチングする(第2図B)。
次に、残余シリコン窒化膜803をマスクにし
て熱酸化を行ない、選択的に厚い酸化膜801を
形成する。この時選択的酸化膜801の表面が
ほゞエピタキシヤル層807の表面と同じ高さに
なるようにする。又一般にシリコンが熱酸化によ
り、シリコン酸化膜に変換する際、シリコン酸化
膜厚の約半分のシリコン膜厚を必要とするから、
この工程終了時点においてP型シリコンエピタキ
シヤル層807を突き抜けて、選択的酸化膜80
1が形成され、その結果エピタキシヤル層807
と基板800との間のPN接合はこの厚い酸化膜
801で終端することになる(第2図C)。
次に表面に被着している残余シリコン窒化膜8
03を除去し続いて表面に現われたシリコン酸化
膜802を成長させて約3000Åの膜厚にし、この
厚いシリコン酸化膜820でP型シリコンエピタ
キシヤル層807を覆う(第2図D)。
次に、ホトレジスト膜808を選択的に被着さ
せ、このホトレジスト膜808をマスクにしてP
型シリコンエピタキシヤル層807上のシリコン
酸化膜820を不純物導入予定領域において選択
的にエツチングし、これの膜厚を約500Åの薄さ
のもの821とする(第2図E)。
次に表面のホトレジスト膜808を除去し熱拡
散を行なうと、表面のシリコン酸化膜821,8
20はリンガラス層830に変換する。この時、
500Åの薄いシリコン酸化膜821は全てリンガ
ラス層830に変換するがその他の部分820は
シリコン酸化膜が厚い為、シリコン酸化膜の全て
がリンガラス層に変換せず表面だけに形成され
る。さらに、続けて熱処理を行なうと、リンガラ
ス層830がP型シリコンエピタキシヤル層80
7と接している部分では、P型シリコンエピタキ
シヤル層807中へ、リン原子が拡散され、N型
領域810が形成される(第2図F)。
次に、表面に形成されたリンガラス層830を
除去し、再び熱酸化により、表面をシリコン酸化
膜831で覆う(第2図G)。
表面を覆つているシリコン酸化膜831に選択
的にシリコン層に達する開孔部を設け(第2図
H)。これら開孔部を覆つて金属薄膜840,8
41を各々選択的に形成し、P型領域即ちベース
領域807及びN型領域即ちエミツタ領域810
の電極とする(第2図I)。コレクタ領域800
へのコンタクトは他の適当なところで設ける。
次に第3図の実施例は、第2図Cの工程のあと
でホトレジスト膜908を選択的に被着させ、こ
のホトレジスト膜908をマスクにして、残余シ
リコン窒化膜803を部分的にエツチングし、そ
の下の膜厚500Åの薄い酸化膜802を露出させ
る(第3図A)。ここで、シリコン窒化膜のエツ
チングはフレン雰囲気中のプラズマエツチングで
行なうと、シリコン窒化膜と、シリコン酸化膜と
のエツチング速度の違いにより、シリコン窒化膜
を制御良く残すことができる。次に、表面のホト
レジスト膜908を条去し、続いて、リンの熱拡
散を行なうと、シリコン酸化膜8011,802
がリンガラス層903に変換し、露出している
500Åの薄いシリコン酸化膜802は全てリンガ
ラス層903に変換するが、その他の部分は表面
のみに形成される。さらに続けて熱処理を行なう
と、リンガラス層903がP型エピタキシヤル層
807と接している部分では、P型エピタキシヤ
ル層807中へ、リン原子が拡散され、N型領域
810が形成される(第3図B)。次に表面に形
成されたリンガラス層903を除去し、熱酸化に
より、シリコン酸化膜にてN型領域810を覆つ
た後、再びフレオンのプラズマエツチングにより
残存シリコン窒化膜803を除去して第2図Gと
同じ構造を得、以下第2図H,Iと同様の工程を
行なえばよい。
次に第4図に挙げた実施例では、第2図Cの工
程のあとで不純物導入予定以外の領域上に開孔を
有するホトレジスト膜918を被着させ、このホ
トレジスト膜918をマスクにして残余シリコン
窒化膜803を部分的にフレオンのプラズマ中に
てエツチングし、その下の膜厚500Åの薄い酸化
膜802を表面に出す(第4図A)。次に表面の
ホトレジスト膜918を除去し、続いて熱酸化を
行ない、シリコン窒化膜の除去された部分の酸化
膜920を3000Åに成長させる(第4図B)。次
に、残余シリコン窒化膜803を除去し、その下
の膜厚500Åの薄い酸化膜802を表面に出す
(第4図C)。
次にリンの熱拡散を行なうと、シリコン酸化膜
がリンガラス層913に変換し、前の工程表面に
現われた500Åの薄いシリコン酸化膜802は全
てリンガラス層913に変換するが、その他の部
分920,801は表面のみに形成される。さら
に続けて熱処理を行なうとリンガラス層913が
P型エピタキシヤル層807と接している部分で
はP型エピタキシヤル層807中へリン原子が拡
散され、N型領域810が形成される(第4図
D)。次に表面に形成されたリンガラス層913
を除去し、熱酸化により、シリコン酸化膜にてN
型領域810を覆い第2図Gと同じ構造を得る。
以下第2図H,Iと同じ工程にすすめばよい。
第2図〜第4図の実施例ではNPN型トランジ
スタを製造する方法について説明したが、不純物
又は導電型を変えると同様の方法でPNP型トラン
ジスタも製造できることは勿論である。又、高速
トランジスタに使われているウオツシユト・エミ
ツタ(Washed emitter)構造のトランジスタの
製造にも適用できるし、トランジスタのみならず
ダイオード、及びこれらを含む集積回路装置の製
造にも適用できる。
以上説明したように、本発明によれば埋設シリ
コン酸化膜が余分に除去されない為、製造が容易
であり、かつ素子の性能を落さずに歩留の向上が
望めるなど半導体装置の分野における効果は大き
い。
【図面の簡単な説明】
第1図A〜Fは従来法の欠点を説明するたの従
来の製造法の主な製造工程の断面図、第2図A〜
I、第3図A〜B、第4図A〜Dはそれぞれ本発
明の実施例の半導体装置の製造方法の主な製造工
程の断面図である。 800……N型シリコン基板、807……P型
シリコンエピタキシヤル層、801,802,8
20,831,920……シリコン酸化膜、80
3……シリコン窒化膜、808,908,918
……ホトレジスト膜、810……N型領域、84
0,841……金属電極、830,903,91
3……リンガラス層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 半導体基体の一主面に選択的に埋設された比
    較的厚い酸化物で囲まれた半導体領域内の少なく
    とも2つのPN接合が、前記厚い酸化物の同一側
    面で終端する構造を有する半導体装置の製造方法
    において、前記PN接合の1つは半導体基板と該
    半導体基板上に形成されたエピタキシヤル成長膜
    との間で形成し、その他の1つは半導体領域の表
    面を覆う絶縁層の薄い領域を不純物を含むガラス
    層に変換し、該ガラス層より、半導体領域内に不
    純物を拡散して形成されることを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
JP20095982A 1982-11-15 1982-11-15 半導体装置の製造方法 Granted JPS58108737A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50154077A (ja) * 1974-05-22 1975-12-11
JPS5140773A (en) * 1974-07-25 1976-04-05 Siemens Ag Handotaidebaisuno seizohoho

Patent Citations (2)

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