JPS63305556A - 半導体集積回路およびその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路およびその製造方法

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JPS63305556A
JPS63305556A JP13990687A JP13990687A JPS63305556A JP S63305556 A JPS63305556 A JP S63305556A JP 13990687 A JP13990687 A JP 13990687A JP 13990687 A JP13990687 A JP 13990687A JP S63305556 A JPS63305556 A JP S63305556A
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film
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transistor
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integrated circuit
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JP13990687A
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Yoichi Tamaoki
玉置 洋一
Seiji Ikeda
池田 清治
Yukihiro Onouchi
享裕 尾内
Toru Nakamura
徹 中村
Akihisa Uchida
明久 内田
Toru Koizumi
亨 小泉
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/0603Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions characterised by particular constructional design considerations, e.g. for preventing surface leakage, for controlling electric field concentration or for internal isolations regions
    • H01L29/0642Isolation within the component, i.e. internal isolation
    • H01L29/0649Dielectric regions, e.g. SiO2 regions, air gaps
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/732Vertical transistors
    • H01L29/7325Vertical transistors having an emitter-base junction leaving at a main surface and a base-collector junction leaving at a peripheral surface of the body, e.g. mesa planar transistor

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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、トランジスタの動作領域に接続された導電膜
により該動作領域の電極を取り出す構造のトランジスタ
を有する半導体集積回路およびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
例えば、バイポーラ半導体集積回路を高性能化するため
に、ベース″?11極をベース領域の周囲から多結晶シ
リコン改を用いて自己整合的に取り出す構造(SICO
5:サイドウオールベースコンタグト ストラフチャー
(Sjdewall  Ba5eContact S 
tructure) )  (特開昭節56−1556
号公報参蕪。)のトランジスタが提案されている。
第2図は、この従来のトランジスタを示す断面図である
。図において、1はP型シリコン基板、2はコレクタ領
域用のN型拡散層、11はチャネルストップ層、16は
素子分離用の厚い酸化膜(Sin2膜)、17はコレク
タ電極取り出し用のN“型拡散層、18はP型ベース拡
散層、21はN型エミッタ拡散層、14はベース電極取
り出し用の導電膜である多結晶シリコン膜、19はパッ
シベーション膜、20はエミッタ拡散層21の形成用多
結晶シリコン膜、22はベース電極、23はエミッタ電
極、24はコレクタ電極である。すなわち、この従来例
のトランジスタでは、ベース電極22がベース領域18
の周囲から多結晶シリコン膜14により取り出されてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記構造を有する従来のトランジスタでは、素子分離用
の厚いSiO2膜16と、トランジスタのエミンク、ベ
ース、コレクタが形成された単結晶シリコン層から成る
凸形の能動領域とはつながって形成される。すなわち、
この5in2膜16を形成するために選択酸化を行なう
と、このとき発生する酸化膜のバーズビークが単結晶シ
リコン層の溝のコーナ一部まで伸び、能動領域周辺で矢
印A方向に向かって応力集中が起こり、該能動領域の単
結晶シリコン層の溝端部の箇所25に、結晶欠陥(転位
)が発生する。結晶欠陥が発生すると、例えばコレクタ
とエミッタ間の短絡等、素子特性の劣化を引き起こすこ
とが多く、このため集積度の高い集積回路を製作する障
害となっていた。
本発明の目的は、上記の従来技術の問題を解決し、能動
領域の単結晶半導体層に結晶欠陥が発生するのを防止し
、高速で高集積な半導体集積回路を歩留り良く、かつ安
定に形成できる半導体集積回路およびその製造方法を提
供することにある。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的は、素子分離用の酸化膜のバーズビークの先端
を能動領域から離して形成することによって達成される
。このために、製造方法においては、素子分離用の選択
酸化のマスクとして用5、る耐酸化性膜を能動領域から
一定距離以上離してパターニングを行なう。
すなわち、本発明の半導体集積回路は、トランジスタの
動作領域の少なくとも1つに接続された導電膜により該
動作領域の電極を取り出す構造のトランジスタを少なく
とも有する半導体集積回路において、上記トランジスタ
の動作領域の少なくとも1つが形成された単結晶半導体
から成る凸形の能動領域の回りに形成された素子分離用
の酸化膜のバーズビークの先端が、上記能動領域から所
定の距MIHれて形成されていることを特徴とする。
また1本発明の半導体集積回路の製造方法は、半導体基
板上に単結晶半導体層を形成する工程と、上記単結晶半
導体層上の一部に少なくとも1層から成るマスク層を形
成する工程と、上記マスク層をマスクとして上記単結晶
半導体層をエツチングして凸形能動領域を形成する工程
と、上記マスク層を残置させた状態で基板表面に耐酸化
性膜を被着する工程と、基板表面に薄膜を被着した後、
異方性エツチングを行なって上記マスク層および上記凸
形能動領域の側壁に上記耐酸化性膜を介在させて該薄膜
を残置させる工程と、該薄膜を残置させた状態で上記耐
酸化性膜をエツチングする工程と、上記薄膜を除去した
後、上記耐酸化性膜をマスクとして選択酸化を行ない、
素子分離用の酸化膜を形成する工程を含むことを特徴と
する。
〔作用〕
上記のように、素子分離用の選択酸化のマスクとなる耐
酸化性膜を能動領域から離すことによって、このマスク
を用いて選択酸化される時に発生するバーズビークの先
端を溝のコーナ一部まで伸びないようにすることができ
、その結果、酸化膜の成長による上記コーナ一部におけ
る応力集中がなくなるので結晶欠陥の発生を防止するこ
とが可能である。
〔実施例〕
以下、本発明を高性能バイポーラ型集積回路用トランジ
スタの製造に適用した実施例を用いて説明する。
実施例 1 第1図は、完成したNPNバイポーラトランジスタの断
面図である。
第1図において、1はP型シリコン基板、2はコレクタ
領域用のN型拡+a層、11はチャネルストップ層、1
6は素子分離用の厚い酸化膜(Sio2膜)、17はコ
レクタ電極取り出し用のN+拡散層、18はP型ベース
拡散層、21はN型エミッタ拡散層、14はベース電極
取り出し用の多結晶シリコン膜、19はパッシベーショ
ン膜、20はエミッタ拡散JfIJ21の形成用多結晶
シリコン膜、22はベース電極、23はエミッタ電極、
24はコレクタ電極である。
図に示すように、本実施例のバイポーラトランジスタは
、素子分離用のSio、膜16のバーズビークの先端が
、単結晶シリコンから成る凸形能動領域のシリコン溝か
ら距離d (例えば0.2.)だけ離れているので、S
in、膜16を形成する選択酸化により発生するバーズ
ビークがシリコン溝のコーナ一部まで伸びるのを防止で
き、Sio2膜の成長による上記コーナ一部における応
力集中がなくなるので結晶欠陥の発生が防止でき、二の
結果、高速で高集積な半導体集積回路を歩留り良く、か
つ安定に形成できる。
距離dは0以上であればよく、素子分離用のSio2膜
の厚い部分をシリコン溝から離し、選択酸化時に生じる
バーズビークの先端がシリコン溝のコーナ一部まで伸び
ないようにすればよい。
この距1dを一定に保つためには、後のl造工程のとこ
ろで詳述するが、選択酸化のマスクとなる耐酸化性j漠
を、能動領域パターニング用マスク層および凸形能動領
域の側壁に被着・残置した薄膜をマスクとしてエツチン
グする自己整合プロセスを用いる。
第3図〜第8図は、第1図に示したバイポーラトランジ
スタの製造方法を示す工程断面図である。
まず、第3図に示すように、P型シリコン基板1に不純
物をドープしてコレクタ用のN型拡散層2を形成し、そ
の上にエピタキシャル成長によりシリコン・エピタキシ
ャル成長層3を形成し、さらに熱酸化によりSin、膜
4.CVD (化学気相成長)法によりSi□N4膜5
およびSin、膜6を順次形成した。
次に、公知のホトリソグラフィーおよびドライエツチン
グ技術により、第4図に示すように上記3層膜4〜6を
バターニングし、パターニングした該3層膜をマスクと
してシリコン・エピタキシャル層3のエツチングを行な
って溝7を形成した。
次に、第5図に示すように、シリコン表面を酸化してS
in、膜8を形成し、その上にCVD法によりSi、N
4膜9を全面被着した。次いで、多結晶シリコン膜10
を全面堆積した。
次に、異方性のドライエツチングを行なって、第6図に
示すように能動領域パターンの側壁に厚さ400nmの
多結晶シリコンWA10を残した。
次に、この多結晶シリコン膜10をマスクとしてSiユ
N4[9をエツチングした後、残った多結晶シリコン膜
10を除去した。次いで、チャネル防止用のBのイオン
打込みを行なって、第7図に示すようにチャネルストッ
プ層11を形成した。次に、Sj、N4Bi9 (図示
されてない)をマスクとして選択酸化を行ない、厚さ約
300〜700nmの素子分離用の厚いSio2膜12
全12した。このとき、厚いSio2膜のバーズビーク
の先端がシリコン溝のコーナ一部に達すると、シリコン
溝のコーナ一部に応力が集中して結晶欠陥が発生し易く
なるので、溝のコーナ一部と素子分離用Sio2膜】6
の先端との距離dが0以上になるように、側壁に残す多
結晶シリコン膜10の膜厚と分離酸化膜12の膜厚を設
定する必要がある8次に、残ったSi3N、膜9を除去
し、さらにSi、N4膜5のサイドエツチングを行なっ
てSi、N、膜5に凹部13を形成した。
次に、ホトlノングラフィーとドライエツチング技術に
よりエミッタ部のSiO□膜4を選択的に除去して、第
8図に示すようにベース電極取り出し用のコンタクト孔
15を形成した6次いで、多結晶シリコン膜14を全面
に堆積した後、ホトレジス1−膜を利用する公知の平坦
化エツチングにより多結晶シリコン膜14を図示のごと
く平坦化した。次いで、ベース電極取り出し用に多結晶
シリコン膜14にボロン(B)をイオン打込み法により
導入した後、残ったSiO□膜6(第7図)を除去した
次に、ベース電極取り出し領域以外の多結晶シリコン膜
14を選択的に酸化して、第1図に示すように5in2
膜16を形成し、コレクタ電極取り出し用N+型抵拡散
層7およびP型ベース拡散層18を不純物ドープにより
形成し、パッシベーションll@19を付けた後、エミ
ッタを開孔し、多結晶シリコン膜20を用いて不純物を
ドープし、エミッタ拡散層21の形成を行なった。最後
に、ベースおよびコレクタのコンタクト孔を開孔し、ベ
ース電極22、エミッタ電極23、コレクタ電極24を
形成して第1図に示すようなトランジスタが完成した。
実施例 2 上記実施例のトランジスタでは、第1図に示すごとく、
ベース電極の取り出しをベース領域(凸形単結晶シリコ
ン層)の上方から行なっているが、ベース領域の側面か
ら行なっても本発明の実施は可能なことは言うまでもな
い、このような実施例の断面構造を第9図に示す。その
他の構成は第1図の実施例と同様である。
さらに、ベース電極の取り出し位置(すなわち、ベース
電極取り出し用多結晶シリコン膜のベース領域との接続
部)が、トランジスタのエミッタ、ベース、コレクタが
形成された凸形単結晶シリコン領域の上方と側面の両者
にわたっても良い。この場合、上方と側面の領域の割合
は、様々の場合を含むことは言うまでもない。
なお、上記第1図、および第9図に示した実施例では、
本発明を縦型バイポーラトランジスタに適用した場合を
示したが、トランジスタの動作領域の少なくとも1つの
電極を導電膜を用いて取り出す構造の横型バイポーラト
ランジスタ、あるいはMO3型トランジスタに実施可能
なことは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、トランジスタの
動作領域の電極を該領域に接続された導電膜により取り
出す構造のトランジスタを有する高速バイポーラ半導体
集積回路において、単結晶半導体層から成る能動領域に
おける結晶欠陥の発生を防止できるので、従来よりも集
積度の高いLSIを安定に製作できるようになり、LS
Iの歩留りが約2倍以上向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の第1の実施例を示すバイポーラトラ
ンジスタの断面図、第2図は、従来技術によるバイポー
ラトランジスタの断面図、第3図〜第8図は、第1図に
示したトランジスタの製造方法を示す工程断面図、第9
図は本発明の第2の実施例を示すバイポーラトランジス
タの断面図である。 1・・・SL基板 2・・・コレクタ埋込層 3・・・エピタキシャル成長層 4.6.8・・・S io2膜 12.16・・・素子分離用SiO2膜5・・・Si、
N4膜 9・・・Si、N4膜(耐酸化性膜) 10・・・多結晶Si膜(薄膜) 14・・・多結晶Si膜 20・・・多結晶Si膜(ベース電極取り出し用導電膜
)代理人弁理士  中 村 純之助 才1j 才2図 米3図 少4 ¥ ′X″ 5ゐ 4−6 図 27m

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、トランジスタの動作領域の少なくとも1つに接続さ
    れた導電膜により該動作領域の電極を取り出す構造のト
    ランジスタを少なくとも有する半導体集積回路において
    、上記トランジスタの動作領域の少なくとも1つが形成
    された単結晶半導体から成る凸形の能動領域の回りに形
    成された素子分離用の酸化膜のバーズビークの先端が、
    上記能動領域から所定の距離離れて形成されていること
    を特徴とする半導体集積回路。 2、半導体基板上に単結晶半導体層を形成する工程と、
    上記単結晶半導体層上の一部に少なくとも1層から成る
    マスク層を形成する工程と、上記マスク層をマスクとし
    て上記単結晶半導体層をエッチングして凸形能動領域を
    形成する工程と、上記マスク層を残置させた状態で基板
    表面に耐酸化性膜を被着する工程と、基板表面に薄膜を
    被着した後、異方性エッチングを行なって上記マスク層
    および上記凸形能動領域の側壁に上記耐酸化性膜を介在
    させて該薄膜を残置させる工程と、該薄膜を残置させた
    状態で上記耐酸化性膜をエッチングする工程と、上記薄
    膜を除去した後、上記耐酸化性膜をマスクとして選択酸
    化を行ない、素子分離用の酸化膜を形成する工程を含む
    ことを特徴とする半導体集積回路の製造方法。
JP13990687A 1987-06-05 1987-06-05 半導体集積回路およびその製造方法 Pending JPS63305556A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6127720A (en) * 1997-05-19 2000-10-03 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6127720A (en) * 1997-05-19 2000-10-03 Matsushita Electronics Corporation Semiconductor device and method for manufacturing the same

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