JPS6257108B2 - - Google Patents

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JPS6257108B2
JPS6257108B2 JP11279079A JP11279079A JPS6257108B2 JP S6257108 B2 JPS6257108 B2 JP S6257108B2 JP 11279079 A JP11279079 A JP 11279079A JP 11279079 A JP11279079 A JP 11279079A JP S6257108 B2 JPS6257108 B2 JP S6257108B2
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JP
Japan
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film
layer
sio
starting substrate
psg
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JP11279079A
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English (en)
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JPS5637643A (en
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Koji Kozuka
Hisayuki Higuchi
Masao Kawamura
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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

Landscapes

  • 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)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Element Separation (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバイポーラ集積回路の製造方法に関す
る。
従来のバイポーラ集積回路の製造方法において
は、素子のアイソレーシヨン、ベース、エミツタ
の位置決めのためには複数のマスクを必要とする
欠点がある。
本発明は、以上のような欠点をなくし、素子の
アイソレーシヨン、ベース、エミツタ、およびコ
レクタコンタクトの位置決めが1回のホトマスク
工程でできるバイポーラ集積回路の製造方法を提
供するものである。
以下に本発明の製造工程を図面により詳細に説
明する。
第1図乃至第13図は本発明のバイポーラ集積
回路の製造工程の説明図である。
第1図aにおいて、1は単エミツタトランジス
タのエミツタ、アイソレーシヨン自己整合用のマ
スクパターンを、図bにおいて、3はECL(エ
ミツタ結合論理)メモリセル等に使用する2エミ
ツタトランジスタのエミツタ、アイソレーシヨン
自己整合用のマスクパターンを示す。図示のよう
に、基本寸法6μ前後のものが本発明の製法に適
している。図において、左側の長方形2および4
はいずれもコレクタ電極取出しのためのものであ
る。
第2図に示すように、通常の方法で作製した
n+埋込み層5、n形エピタキシヤル層6および
コレクタ電極取出し用n+拡散層7を有するp形Si
基板8を用意する。
第3図に示すように、上記Si基板8をかるく酸
化し、酸化膜9を形成した後、その上にCVD法
等によりSi3N4膜10、多結晶Si膜11、リン珪
酸ガラス(PSG)膜12、Si3N4膜13、SiO2
14を順次被着、形成する。
第4図に示すように、第1図のa又はbのホト
マスクを用いて、SiO2膜14、Si3N4膜13を順
次エツチし、この両膜により第1図のパターンを
所定位置に形成した後、反応性スパツタ法を用い
て、露出しているPSG膜12、ついでその下の多
結晶Si膜11を選択エツチする。このとき、上記
パターン上に残つていたSiO2膜14も同時に除
去される。このようにして、n形エピタキシヤル
層6のエミツタ形成領域上及びコレクタ取出し電
極用n+拡散層7上にSiO2膜9及びSi3N4膜10を
介してそれぞれ多結晶Si膜11′、PSG膜12′、
Si3N4膜13′の三層からなる幅約6μのエミツタ
部用パターン15と多結晶Si膜11″、PSG膜1
2″、Si3N4膜13″の三層からなる幅約4μのコ
レクタ取出し電極用パターン16が形成される。
第5図に示すように、上記パターン15および
16のPSG膜12′,12″を周囲から約2μだけ
HF−NH4F液でサイドエツチする。このとき、
パターン15では図示のように幅約2μのPSG膜
12′が残るが、パターン16ではPSG膜12″は
すべてエツチされ、その上のSi3N4膜13″と共に
除去され、多結晶Si膜11″のみが残る。なお、
パターン15と16の幅と上記のサイドエツチ量
は、このサイドエツチによつて、パターン15の
PSG膜12′は所定の幅だけ残るが、パターン1
6のPSG膜12″は完全に除去されるように選べ
ばよい。
第6図に示すように、第5図の多結晶Si膜1
1′及び11″を酸化し、酸化膜17及び18を形
成する。このとき、PSG膜12′で覆われている
多結晶Si膜11′は酸化されずにそのまま残る。
なお、この酸化膜の厚さは、もとの多結晶Si膜の
厚さの2倍になるが、酸化膜17の厚さはSi3N4
膜13′との間隙を完全に埋めるものである必要
はない。
つぎに、酸化膜17及び18をマスクにして、
Si3N4膜13′及び10をリン酸液により、PSG膜
12′及びSiO2膜9をHF−NH4F液により、多結
晶Si膜11′をHNO3−HF液により選択エツチし
て除去する。このとき、Si基板8も同時に所定深
さだけエツチする。この場合、酸化膜17及び1
8も同時にSiO2膜とほぼ同じ厚さだけエツチさ
れてやや薄くなる。このようにして第7図に示す
断面構造のものが得られる。
第7図において、Si3N4膜10′及び10″をマ
スクにして、酸化を行ない、露出している基板n
層を酸化させ、アイソレーシヨン酸化膜19を形
成する。このとき、酸化膜19の厚さは、もとの
n層Siの約2倍になり、酸化膜19に接する酸化
膜9′、Si3N4膜10′、酸化膜17から三層膜と
酸化膜9″、Si3N4膜10″、酸化膜18からなる
三層膜の縁部は上方に押し曲げられ、第8図に示
す断面構造のものが得られる。
ついで、酸化膜17の窓を通して、Si3N4膜1
0′、酸化膜9′をエツチして穴を開け、n形エピ
タキシヤル層6の表面を露出させ、露出した表面
を通してボロンを拡散させてp形ベース層21を
形成し、さらにその上にn+−Si層22を選択成長
させてエミツタ領域を形成すれば、第9図に示す
断面構造が得られる。
つぎに、エミツタ領域22の頭の部分をマスク
として、その下の酸化膜17、Si3N4膜10′、酸
化膜9′を残し、他をエツチして除去する。この
とき、コレクタ電極引出し用n+拡散層7上にあ
る酸化膜18、Si3N4膜10″、酸化膜9″も同時
にエツチされ、完全に除去される。さらに、この
とき、アイソレーシヨン酸化膜19もほぼ同量エ
ツチされ、エミツタ領域22部分以外の部分はほ
ぼ平坦になる。続いて、エミツタ領域22の周囲
に露出されたn形エピタキシヤル層6の表面から
ボロン拡散を行ない、ベース層21の周囲に、こ
れを接続しているベース層引出し用のボロン拡散
層23を形成すれば、第10図に示す断面構造が
得られる。
Alを垂直蒸着し、所定のマスクを用いて、コ
レクタ、エミツタ、ベースの各電極24,25,
26を形成すれば、第11図に示す断面構造が得
られる。
第12図に示すように、ポリイミド樹脂(以下
PIQと呼ぶ)をエミツタ電極25を薄く覆う程度
に全面上に回転塗布した後熱硬化し、PIQ膜27
を形成する。
第13図に示すように、PIQ膜27を、少なく
ともエミツタ電極25表面が露出するまで一様厚
さエツチした後、所定のマスクを用いて電極引出
し用の穴あけを行ない、Al配線28を施こして
完全する。
以上説明したように、本発明は1回のホトマス
ク工程で第7図に示す構造を得ることにより、エ
ミツタ、ベース、アイソレーシヨン、コレクタコ
ンタクトの位置決めができ、その結果、トランジ
スタのベース抵抗、コレクタ容量をきわめて小さ
くできると共に高周波有能指数(F′=fT/rb
c、ここで、fTは遮断周波数、rbはベース抵
抗、ccはコレクタ容量)および集積度の大幅な
増加が期待できる。
上記の工適で得られたエミツタ面積AE2μ
□×2の2エミツタトランジスタの場合、rb
500Ω(ρs=4kΩ/□の場合)、cc0.15pF(ベ
ース・コレクタ接合面積75μ、コレクタ空乏
層0.5μ)で、rbc7.5psecとなり、従来の
ものの数分の一であつた。
なお、以上の製法においては、アイソレーシヨ
ンに、いわゆるLOCOS技術を用いたが、Uアイ
ソレーシヨンとプラズマなどによるシリコンエツ
チ技術を併用すれば、特性はさらに向上する。こ
のUアイソレーシヨン方式は、第7図において、
n形Si層のエツチング量を約2倍に深くし、表面
を約3000Å酸化した後、窪みの部分に選択的に多
結晶Si膜を成長させるものである。
以上詳述したように、本発明によれば、高周波
有能指数のすぐれたトランジスタからなる高集積
度のバイポーラ集積回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bはそれぞれ本発明に使用する単エ
ミツタ及び2エミツタ・トランジスタのエミツ
タ、アイソレーシヨン自己整合用のマスクパター
ンを示す図、第2図〜第13図は本発明の一実施
例の製造工程説明図である。 図において、1……単エミツタトランジスタの
エミツタ、アイソレーシヨン自己整合用マスクパ
ターン、3……2エミツタトランジスタのエミツ
タ、アイソレーシヨン自己整合用マスクパター
ン、2,4……コレクタ電極取出しのためのマス
ク、5……n+埋込み層、6……n形エピタキシ
ヤル層、7……コレクタ電極取出し用n+拡散
層、8……p形シリコン基板、9……酸化膜、1
0:Si3N4膜、11……多結晶Si膜、12……
PSG膜、13……Si3N4膜、14……SiO2膜、1
7,18……酸化膜、19……アイソレーシヨン
酸化膜、21……ベース層、22……n+−Si層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 下記の工程を含むことを特徴とする半導体集
    積回路の製造方法: (1) 第1導電形シリコン基板上に形成された第2
    導電形エピタキシヤル層と、前記基板と前記エ
    ピタキシヤル層との境界部に設けられた所定形
    状を有する高不純物濃度の第2導電形埋込み層
    と、前記エピタキシヤル層表面から前記埋込み
    層の端部に達するように設けられた所定形状を
    有する高不純物濃度の第2導電形拡散層とから
    なる出発基板を用意する第1工程、 (2) 前記第1工程で用意した出発基板の前記エピ
    タキシヤル層側の全面上に順次に第1のSiO2
    膜、第1のSi3N4膜、多結晶シリコン膜、りん
    珪酸ガラス膜(以下PSG膜と略称する)、第2
    のSi3N4膜、第2のSiO2膜を形成する第2工
    程、 (3) 前記第2工程を終つた前記出発基板の前記第
    2のSiO2膜と第2のSi3N4膜とを所定のホトマ
    スクを用いてエツチして前記拡散層と前記拡散
    層下部から延びている前記埋込み層のそれぞれ
    の上方に前記第2のSiO2膜と第2のSi3N4膜と
    からなる所定形状の二層膜を形成した後、前記
    二層膜をマスクとして、露出している前記PSG
    膜と多結晶シリコン膜とを選択エツチすると同
    時に前記二層膜の上層の前記第2のSiO2膜も
    除去し、前記拡散層と前記埋込み層の上方、前
    記第1のSi3N4膜上に前記多結晶シリコン膜、
    PSG膜、第2のSi3N4膜からなる前記二層膜と
    同一形状の三層膜を形成する第3工程、 (4) 前記第3工程を終つた前記出発基板上の前記
    三層膜の中間にある前記PSG膜を周囲から所定
    量だけサイドエツチし、前記埋込み層上方の前
    記三層膜の中間の前記PSG膜の中央部を所定の
    大きさだけ残すと共に前記拡散層上方の前記三
    層膜の中間のPSG膜をその上の第2のSi3N4
    と一緒に完全に除去し、最下層の前記多結晶シ
    リコン膜のみを残す第4工程、 (5) 前記第4工程を終つた前記出発基板上の前記
    多結晶シリコン層を酸化して第3のSiO2膜を
    形成した後、前記第3のSiO2膜をマスクとし
    て、まず露出している前記第1、第2のSi3N4
    膜、ついで前記PSG膜と第1のSiO2膜を選択エ
    ツチすると同時にマスクとした前記第3の
    SiO2膜も前記第1のSiO2膜とほぼ同じ厚さだ
    け除去し、さらに前記多結晶シリコン膜と同時
    に前記出発基板のエピタキシヤル層を所定深さ
    だけエツチして除去し、前記拡散層上には前記
    第1のSiO2膜、第1のSi3N4膜、第3のSiO2
    からなる所定形状の三層膜、前記埋込み層上方
    の前記エピタキシヤル層上には前記第1の
    SiO2膜、第1のSi3N4膜、前記PSG膜の除去に
    より形成された窓を中央に有する第3のSiO2
    膜からなる所定形状の三層膜を形成する第5工
    程、 (6) 前記第5工程を終つた前記出発基板の前記拡
    散層と前記エピタキシヤル層上に形成されてい
    る前記第1のSiO2膜、第1のSi3N4膜、第3の
    SiO2膜からなる三層膜をマスクとして露出し
    ている前記出発基板の表面を酸化してアイソレ
    ーシヨン酸化膜を形成する第6工程、 (7) 前記第6工程を終つた前記出発基板の前記エ
    ピタキシヤル層上の前記三層膜の最上層の前記
    第3のSiO2膜の前記窓を通して、その下の前
    記第1のSi3N4膜、第1のSiO2膜に前記エピタ
    キシヤル層表面に達する穴をあけ、前記穴を通
    して前記エピタキシヤル層内にベース領域とな
    る第1導電形層を形成し、さらに前記三層膜の
    穴内を埋め、前記三層膜上の前記穴の周辺部に
    延びる頭部をもつたエミツタ領域となる高不純
    物濃度の第2導電形層を選択成長させる第7工
    程、 (8) 前記第7工程を終つた前記出発基板の前記エ
    ミツタ領域の頭部をマスクとして前記エミツタ
    領域頭部下の前記三層膜を残して他をエツチし
    て除去すると同時に前記アイソレーシヨン酸化
    膜も前記三層膜中のSiO2膜の厚さだけエツチ
    して除去し、前記エミツタ領域頭部下の前記三
    層膜周囲の前記エピタキシヤル層表面と前記拡
    散層表面とを露出させ、ついで露出された前記
    エピタキシヤル層表面部に前記ベース領域引出
    し用の第1導電形層を形成する第8工程、 (9) 前記第8工程を終つた前記出発基板上に前記
    エミツタ領域側からアルミニウムを垂直に蒸着
    し、所定のマスクを用いて、前記拡散層上にコ
    レクタ電極、前記エミツタ領域上にエミツタ電
    極、前記ベース電極引出し用第1導電形層上か
    ら前記アイソレーシヨン酸化膜上に延びるベー
    ス電極を形成する第9工程、 (10) 前記第9工程を終つた前記出発基板の前記電
    極側の全面上にポリイミド樹脂を前記エミツタ
    電極上では十分薄くなるように回転塗布してポ
    リイミド樹脂膜を形成し、前記ポリイミド樹脂
    膜をエツチして前記エミツタ電極を露出させた
    後、前記樹脂膜に前記コレクタ電極とベース電
    極に通じる穴をあけ、前記樹脂膜全面上にアル
    ミニウム膜を形成し、所定のマスクを用いて前
    記アルミニウム膜をエツチして所定のアルミニ
    ウム配線を得る第10工程。
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