JPS6343343A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPS6343343A
JPS6343343A JP18683086A JP18683086A JPS6343343A JP S6343343 A JPS6343343 A JP S6343343A JP 18683086 A JP18683086 A JP 18683086A JP 18683086 A JP18683086 A JP 18683086A JP S6343343 A JPS6343343 A JP S6343343A
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JP
Japan
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buried
layer
type
region
buried layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP18683086A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takayuki Wakui
和久井 陽行
Tokuo Watanabe
篤雄 渡辺
Masashi Shioda
昌史 志小田
Takahiro Nagano
隆洋 長野
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
Hitachi Power Semiconductor Device Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Haramachi Electronics Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6343343A publication Critical patent/JPS6343343A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce the isolation width of an element isolation region in a bipolar transistor by forming a P-type diffusion layer under a P<+> buried layer and inhibiting a punch-through phenomenon. CONSTITUTION:An N<+> region 2 on a P-type semiconductor substrate 1 is isolated by a P<+> buried layer 3. The layer 3 having high impurity concentration reaches down to a low concentration section in the substrate 1 and forms a P-type buried diffusion layer 30, and the depth Wy of the layer 30 is set to a required value or more, thus inhibiting a punch-through phenomenon, then increasing isolation breakdown strength. Accordingly, isolation width W2 can be reduced, thus augmenting the density of a bipolar transistor.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置に係り、特にバイポーラトランジス
タの素子分前領域において、高集積化に好適な半導体装
置の構造に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a structure of a semiconductor device suitable for high integration in a region before an element of a bipolar transistor.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

近年、1枚の半導体基体上にバイポーラ型トランジスタ
と0MO5(相補型MO8)トランジスタを一体的に形
成した、いわゆるB i −CMO3型半導体装置が提
案されている(特開昭59−948613)。
In recent years, a so-called B i -CMO3 type semiconductor device has been proposed in which a bipolar transistor and an 0MO5 (complementary MO8) transistor are integrally formed on a single semiconductor substrate (Japanese Patent Laid-Open No. 59-948613).

第2図はその例であり、同図には本発明を適用した、バ
イポーラ型トランジスタの平面図(同図A)、断面図(
同図B)を示している。1枚のP型半導体基板1にN+
(N型高濃度)型埋込)?j2とp+(p型高濃度)型
埋込層3を形成し、これらの上にエピタキシャル層4が
成長された上で各々N型ウェル5.P型ウェル6を形成
し、ここにバイポーラトランジスタQB、N型MO8型
トランジスタ(図示していない)、P型MOSトランジ
スタ(図示していない)を形成している。バイポーラト
ランジスタQaは、N型コレクタ層7.P型ベース層8
.N型エミツタ層9で構成されている。
FIG. 2 is an example of this, and the figure shows a plan view (A) and a cross-sectional view (A) of a bipolar transistor to which the present invention is applied.
B) in the same figure is shown. N+ on one P-type semiconductor substrate 1
(N-type high concentration) type implantation)? j2 and p+ (p-type high concentration) type buried layer 3 are formed, and an epitaxial layer 4 is grown on these, and then an N-type well 5.j2 is formed. A P-type well 6 is formed, in which a bipolar transistor QB, an N-type MO8 type transistor (not shown), and a P-type MOS transistor (not shown) are formed. Bipolar transistor Qa has an N-type collector layer 7. P-type base layer 8
.. It is composed of an N-type emitter layer 9.

NPN)−ランジスタである。このバイポーラトランジ
スタQaはP十型埋込層3に囲まれたN小型埋込層2上
のN型ウェル領域5内に形成されている。
NPN) - transistor. This bipolar transistor Qa is formed in an N-type well region 5 on an N-small buried layer 2 surrounded by a P-type buried layer 3.

第2図では図示していないが、P型MOSトランジスタ
は、P十型埋込層3に隣接したN串型埋込yf!J2上
のN型ウェル領域5に、N型MOSトランジスタはN十
型埋込層2に隣接したP十埋込層3上のP型ウェル領域
6上に、各々P÷型、N十型ソース、ドレンおよびゲー
トが形成されている。
Although not shown in FIG. 2, the P-type MOS transistor is an N-shaped buried layer 3 adjacent to the P-shaped buried layer 3. In the N type well region 5 on J2, the N type MOS transistor has a P÷ type source and an N type source layer on the P type well region 6 on the P type buried layer 3 adjacent to the N type buried layer 2, respectively. , drain and gate are formed.

バイポーラトランジスタQa r P型MOSトランジ
スタの素子分離は、フィルド酸化膜10の厚い酸化膜(
S i 02膜)及びN十埋込層2.P十埋込層3.N
型ウェル領域5.P型ウェル領域6のPN接合により分
離されている。いわゆるLOGO5(Local 0x
idization of 5ilicon)とPN接
分離法を用いている。P型ウェル領域6のフィルド酸化
膜10の下にはチャンネルストッパ一層11が形成され
ている。12はエミッタ電極13の引き出し用ポリシリ
コンである。15は層間絶縁膜、16はN型エミッタ層
9.P型ベースN!I8.N型エレクタ層7およびP型
MoSトランジスタ、N型トランジスタのP串型、N中
型ソース、ドレインコンタクト用アルミニウム配線であ
る。
The device isolation of the bipolar transistor Qa r P-type MOS transistor is achieved by using a thick oxide film (
Si02 film) and N0 buried layer2. P ten buried layer 3. N
Type well area5. They are separated by a PN junction in a P-type well region 6. So-called LOGO5 (Local 0x
idization of 5 silicon) and PN contact separation method. A channel stopper layer 11 is formed under the filled oxide film 10 in the P-type well region 6. 12 is polysilicon for drawing out the emitter electrode 13. 15 is an interlayer insulating film, 16 is an N-type emitter layer 9. P type base N! I8. These are the N-type erector layer 7, the P-type MoS transistor, the P-shaped skewer type of the N-type transistor, and the aluminum wiring for the N medium-sized source and drain contacts.

上述シタ、N+埋込M2.p+埋込m3 は、Bi−C
MO5型半導体装置には必要不可欠な構成である。
Above-mentioned Sita, N+embedded M2. p+embedded m3 is Bi-C
This is an essential configuration for MO5 type semiconductor devices.

すなわち、NPNトランジスタQBでは、N型ウェル領
域の下にN十埋込層2が存在するため、コレクタ抵抗が
小さくなり高速化に有利である。またMOSトランジス
タ側からみると、P型トランジスタのNウェル領域5の
下にN十埋込層2が存在するため、寄生PNP)−ラン
ジスタのバンチスルを防止でき、Pウェル領域6の下に
P十埋込層3が存するため、ウェル抵抗が低減でき0M
O5I−ランジスタ特有のラッチアップ耐層の向上が図
れる。
That is, in the NPN transistor QB, since the N0 buried layer 2 exists under the N type well region, the collector resistance becomes small, which is advantageous for increasing the speed. Also, when viewed from the MOS transistor side, since the N0 buried layer 2 exists under the N well region 5 of the P-type transistor, bunching of the parasitic PNP)-transistor can be prevented. Since the buried layer 3 exists, the well resistance can be reduced to 0M.
The latch-up resistance characteristic of O5I transistors can be improved.

以上の如く、N十埋込層2.P十埋込層3の設計はB 
i−CMO5型半導体装置の性能に大きく影響をする。
As described above, N0 buried layer 2. The design of P0 buried layer 3 is B
This greatly affects the performance of i-CMO5 type semiconductor devices.

バイポーラトランジスタの性能に注目すると、その高速
化、高集積化は素子の平面寸法、樅植造。
Focusing on the performance of bipolar transistors, their higher speed and higher integration are due to the planar dimensions of the elements and the construction of the fir tree.

素子分離法に大きく依存する。本発明は素子分離の改良
により高集積化を図った半導体装置を提供するものであ
るが、第2図の素子分離幅は、N+埋込層間の距離(図
中Wtで示している)で決まる。N十埋込層2はバイポ
ーラトランジスタのコ・レクタ層であり、P十埋込層3
によって電気的に分離されている。さらには、バイポー
ラトランジスタのPベース層8とP十埋込層3との距離
(図中W2で示している)で決まる。(あるいは図に示
していないが、PMOSトランジスタのP十型ソースあ
るいはドレンとP十埋込層間の距離)前者はP十埋込層
3の不純物濃度、後者はN型ウェル5の不純物濃度に依
存する。両者とも前述した様に。
It largely depends on the element isolation method. The present invention provides a highly integrated semiconductor device by improving element isolation, and the element isolation width in FIG. 2 is determined by the distance between the N+ buried layers (indicated by Wt in the figure). . The N0 buried layer 2 is the collector layer of the bipolar transistor, and the P0 buried layer 3 is the collector layer of the bipolar transistor.
electrically isolated by Furthermore, it is determined by the distance (indicated by W2 in the figure) between the P base layer 8 and the P buried layer 3 of the bipolar transistor. (Or, although not shown in the figure, the distance between the P0 source or drain of the PMOS transistor and the P0 buried layer) The former depends on the impurity concentration of the P0 buried layer 3, and the latter depends on the impurity concentration of the N type well 5. do. Both as mentioned above.

MO8型トランジスタの性能に関係するため独立に制御
することはできない。
Since it is related to the performance of the MO8 type transistor, it cannot be controlled independently.

本発明は素子分離の改良、特に前記のN十埋込層2間の
分離幅、すなわち第1図のN十埋込層開の幅W1を極力
最小にして高集積化を図った半導体装置を提供すること
にある。第1図の従来構造は、N十埋込M2のピーク不
純物濃度は10”atm/al?程度、P÷埋込!I3
のピーク不純物濃度は10 ”atom/ i程度であ
り、P型半導体基板1の不純物濃度は1015atom
/ ci程度である。分離耐圧は電源電圧の3倍程度、
定格電圧の2倍程度に設定し、設計されており、N十埋
込層2間幅W1は不純物濃度と耐圧が与えられるとパン
チスルー酎圧により制限される。第3図はバイポーラト
ランジスタのN十埋込層2間の分離幅W1(コレクタ暦
−コレクタ店開)と素子分離耐圧の関係を示している。
The present invention aims at improving element isolation, and in particular, by minimizing the separation width between the N0 buried layers 2, that is, the width W1 of the N0 buried layer opening shown in FIG. 1, to achieve high integration. It is about providing. In the conventional structure shown in FIG. 1, the peak impurity concentration of N0 buried M2 is about 10" atm/al?, P÷ buried!I3
The peak impurity concentration of the P-type semiconductor substrate 1 is about 10" atoms/i, and the impurity concentration of the P-type semiconductor substrate 1 is 1015 atoms/i.
/ci. The isolation voltage is about 3 times the power supply voltage.
It is designed to be set to about twice the rated voltage, and the width W1 between the two N buried layers is limited by the punch-through pressure given the impurity concentration and breakdown voltage. FIG. 3 shows the relationship between the isolation width W1 (collector calendar - collector opening) between the N0 buried layers 2 of a bipolar transistor and the element isolation breakdown voltage.

Wlの長い領域ではP十埋込層のイオン打込み量により
耐圧が決っているが、Wsの短い領域では同程度のWl
で耐圧が劣化している。ここで、Wlの長い領域での耐
圧は素子分離接合間のアバラシエ耐圧により、またWl
の短い領域での耐圧はN十埋込N2間のパンチスルー耐
圧により決まる。従ってP÷埋込層3のイオン打込み量
が高くなると(不純物濃度が高くなると)アバランシェ
耐圧は低くなるが、空乏層の伸びが抑制されるためパン
チスルー耐圧が向上し、Wsの短いところまで耐圧が確
保できるはずである。発明者は、この原因を調査するた
め、素子分離層の不純物濃度のシュミレーションあるい
は実験により、下記の結果を得た6P十埋込層3下(■
の領域)の不純物濃度が低いため、すなわちP÷埋込層
3に比較してP型半導体基板1の不純物濃度が低いため
In a region where Wl is long, the breakdown voltage is determined by the amount of ion implantation in the P buried layer, but in a region where Ws is short, the breakdown voltage is determined by the amount of ion implantation in the P buried layer.
The pressure resistance has deteriorated. Here, the withstand voltage in the long region of Wl is due to the avalanche withstand voltage between the element isolation junctions, and the breakdown voltage in the long region of Wl
The breakdown voltage in the short region is determined by the punch-through breakdown voltage between N0 and N2. Therefore, as the amount of ions implanted into the buried layer 3 increases (P÷), the avalanche breakdown voltage decreases (as the impurity concentration increases), but the punch-through breakdown voltage improves because the extension of the depletion layer is suppressed, and the breakdown voltage reaches a point where Ws is short. should be able to be secured. In order to investigate the cause of this, the inventor conducted a simulation or experiment on the impurity concentration of the element isolation layer, and obtained the following results.
This is because the impurity concentration in the P-type semiconductor substrate 1 is low compared to the region P÷buried layer 3.

この■領域の空乏層のパンチスルー耐圧により決まり、
P十埋込層3のイオン打込量を実用範囲で変えても、P
型半導体基板l濃度によるパンチスルー耐圧で決ってい
る。
Determined by the punch-through breakdown voltage of the depletion layer in this ■ region,
Even if the ion implantation amount of the P-buried layer 3 is changed within the practical range, the P
The punch-through breakdown voltage is determined by the type semiconductor substrate l concentration.

以上の結果から、素子分離幅を縮小するためにはP型半
導体基板1の不純物濃度を高くして、パンチスルー現像
を防止する必要がある。しかし、P型半導体基板1の不
純物濃度を高くすると、コレクター基板間の寄生容量が
大きくなり、高速化に不利である。
From the above results, in order to reduce the element isolation width, it is necessary to increase the impurity concentration of the P-type semiconductor substrate 1 to prevent punch-through development. However, increasing the impurity concentration of the P-type semiconductor substrate 1 increases the parasitic capacitance between the collector substrates, which is disadvantageous for increasing speed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

−1上記従来技術は、バイポーラトランジスタの高集積
化を図る上で重要な課題である、素子分離法、特にP十
埋込層と隣接したN十埋込み層間のPN接合分離に関し
て、相対的にP十埋込み層の不純物濃度より低いP型半
導体基板とのパンチスルー耐圧の点について配慮されて
おらず1分離幅縮小を困難にしており、高集積化を図る
上で問題があった。
-1 The above-mentioned conventional technology has a relatively P No consideration was given to the punch-through withstand voltage with the P-type semiconductor substrate, which is lower than the impurity concentration of the buried layer, making it difficult to reduce the width by one isolation, posing a problem in achieving high integration.

本発明の目的は、B i −CMO5型半導体装置にお
いて、バイポーラトランジスタのP十埋込層と隣接した
、N十埋込層間のPN接合分離に対して、P型半導体基
板とのパンチスルー現像を抑制して、N十埋込層間分離
耐圧を向上させ、分離幅を縮小して、高集積化を達成す
ることができるバイポーラトランジスタの素子分離構造
を提供することにある。
An object of the present invention is to provide punch-through development with a P-type semiconductor substrate for PN junction separation between a P-buried layer and an adjacent N-buried layer of a bipolar transistor in a B i -CMO5-type semiconductor device. An object of the present invention is to provide an element isolation structure for a bipolar transistor that can suppress N0 buried layer isolation, improve the isolation breakdown voltage, reduce the isolation width, and achieve high integration.

(rJ 照点を解決するための手段〕 上記目的は、P十埋込層と隣接したN十埋込層間の素子
分離耐圧の向上を図るため、P+埋込層下に相対的にP
型半導体基板よりも不純物濃度の高、い、P型埋込拡散
層をP型半導体基板に達する以上に形成することにより
達成される。
(Means for solving the rJ illumination point) The above purpose is to increase the device isolation voltage between the P10 buried layer and the adjacent N10 buried layer by placing a relatively large amount of P under the P+ buried layer.
This is achieved by forming a P-type buried diffusion layer that has an impurity concentration higher than that of the P-type semiconductor substrate and extends beyond the P-type semiconductor substrate.

〔作用〕[Effect]

P十埋込暦の下にP型埋込拡散層を形成することにより
、パンチスルー現像を抑制できる。このため、N十埋込
層間分離耐圧は、P÷埋込層の不純物濃度により決り、
P型半導体基板とのパンチスルーに制限されることはな
く、第2図で示したWlの短いところまで分離耐圧が向
上し、分離幅の縮小が達成できる。
Punch-through development can be suppressed by forming a P-type buried diffusion layer under the P-type buried layer. Therefore, the N0 buried layer isolation breakdown voltage is determined by P÷ the impurity concentration of the buried layer,
Without being limited to punch-through with the P-type semiconductor substrate, the isolation breakdown voltage can be improved to the point where Wl is short as shown in FIG. 2, and the isolation width can be reduced.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を第1.2,4.5図により説明
する。符号は従来技術で説明した場合と同一の場合、そ
のまま使用した。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1.2 and 4.5. Where the symbols are the same as those described in the prior art, they are used as they are.

第1図は本発明の詳細な説明する図である。FIG. 1 is a diagram explaining the present invention in detail.

図はバイポーラトランジスタの素子分離構造の内、N十
埋込層2間(コレクタ層−コレクタ層間)の詳細な断面
図である。N十埋込層2に隣接しているP十埋込M3o
が、シリコン基板1の低濃度領域まで達している。本実
施例ではN÷埋込層2の不純物濃度は1019atom
/ alで深さが2.0  μmで。
The figure is a detailed cross-sectional view of the N0 buried layer 2 (collector layer-to-collector layer) in the element isolation structure of a bipolar transistor. P ten buried layer M3o adjacent to N ten buried layer 2
has reached the low concentration region of the silicon substrate 1. In this example, the impurity concentration of N÷buried layer 2 is 1019 atoms.
/al at a depth of 2.0 μm.

P十埋込層30の不純物濃度は1〜2X10”at、o
ra/(jで、深さはN十埋込層2から0.8〜1.0
 μm程度である。第4図は実施例の効果を説明する図
である。本発明の特徴である、N十埋込M2間の幅W 
1(第1図参照)、半導体基体1内のP十埋込層30深
さWy (第1図参照)の関係を示している。図中には
素子分離耐圧が15V得られる線を示している。従来方
法によると(wy =0の時)N十埋込M2間の幅W1
は分雛酎圧圧15■を得ようとするとP型半導体基板1
とのパンチスルー現象のため従来法では5μm必要であ
った。
The impurity concentration of the P buried layer 30 is 1 to 2×10”at,o
ra/(j, depth is N0 from 0.8 to 1.0 from buried layer 2
It is about μm. FIG. 4 is a diagram illustrating the effects of the embodiment. Width W between N0 embeddings M2, which is a feature of the present invention
1 (see FIG. 1), P in the semiconductor substrate 1 and the depth Wy of the buried layer 30 (see FIG. 1). In the figure, a line is shown where an element isolation breakdown voltage of 15V can be obtained. According to the conventional method (when wy = 0), the width W1 between N0 embeddings M2
When trying to obtain a pressure of 15 cm, the P-type semiconductor substrate 1
Due to the punch-through phenomenon, the conventional method requires a thickness of 5 μm.

しかし本発明を適用すると、P十埋込層30の深さWア
を0.8μmとすることによりN十埋込層2間の幅Wl
 を3μmとすることができ、分離耐圧15Vが得られ
、上記のパンチスルー現象を抑制する効果が示されてい
る。N十埋込N2間の幅W1が3μmで、P+埋込!3
0の深さWyを0.8μm以上にしても分離耐圧が一定
となるのはP◆埋込層2内のパンチスルー耐圧により決
っているためと思われる。
However, when the present invention is applied, by setting the depth Wa of the P0 buried layer 30 to 0.8 μm, the width Wl between the N0 buried layers 2 is set to 0.8 μm.
can be set to 3 μm, a separation breakdown voltage of 15 V can be obtained, and the effect of suppressing the punch-through phenomenon described above has been shown. The width W1 between N0 and N2 is 3 μm, and P+ is buried! 3
The reason why the separation breakdown voltage remains constant even when the depth Wy of 0 is set to 0.8 μm or more is considered to be because it is determined by the punch-through breakdown voltage in the P◆ buried layer 2.

以上本実施例によると、N十埋込層2に隣接したP十埋
込M3の下に相対的にP型半導体基板1より不純物濃度
の高い拡散層、P十埋込拡散層30が形成されているた
め、P型半導体基板1とのパンチスルー現象が抑制でき
、分離耐圧が向上し、N十埋込層2間の分離幅が縮小で
きた。具体的にはN十埋込層間の分離幅が従来の5μm
から3μmまで縮小でき、全体の分離幅(W 1 + 
W 2 )が2μm、11小でき、バイポーラトランジ
スタの高集積化が達成できた。
As described above, according to this embodiment, the P0 buried diffusion layer 30, which is a diffusion layer having a relatively higher impurity concentration than the P type semiconductor substrate 1, is formed under the P0 buried layer M3 adjacent to the N0 buried layer 2. Therefore, the punch-through phenomenon with the P-type semiconductor substrate 1 can be suppressed, the isolation voltage can be improved, and the isolation width between the N+ buried layers 2 can be reduced. Specifically, the separation width between the N buried layers is 5 μm compared to the conventional one.
can be reduced from 3 μm to 3 μm, reducing the overall separation width (W 1
W 2 ) was reduced to 2 μm, 11, and high integration of bipolar transistors was achieved.

第5図は本発明をB i −0MO5(バイポーラ・相
補型MOS混合)型半導体装置に適用した時の製造プロ
セスを示している。
FIG. 5 shows a manufacturing process when the present invention is applied to a B i -0MO5 (bipolar/complementary MOS mixed) type semiconductor device.

先ず、同図(A)のように、P型半導体基板1の表面に
酸化膜(SiOx膜)100と窒化膜(Si3N2膜)
101を形成した上でN型埋込層用マスク(図示せず)
を用いたフォトリソグラフィ技術によってパターニング
する。そして、5iOzfll100と5iaO4膜1
01をマスクにして1100〜1200℃、30分のS
bzOg堆積を行ってアンチモン(sb)を1000℃
、約45分で選択拡散することにより、N十埋込層2が
形成でき、その表面に厚い5iOz膜102(同図(B
)参照)が形成できる。
First, as shown in the same figure (A), an oxide film (SiOx film) 100 and a nitride film (Si3N2 film) are formed on the surface of a P-type semiconductor substrate 1.
After forming 101, a mask for N-type buried layer (not shown) is applied.
Patterning is performed using photolithography technology. Then, 5iOzfl100 and 5iaO4 film 1
S for 30 minutes at 1100-1200℃ using 01 as a mask
Antimony (sb) was deposited at 1000℃ by bzOg deposition.
, by selectively diffusing for about 45 minutes, a N0 buried layer 2 can be formed, and a thick 5iOz film 102 (see figure (B)) can be formed on its surface.
) can be formed.

前記Si3N2膜101を除去した後、同図(B)のよ
うに前記S i 02膜102をマスクにしたセルファ
ライン法によってボロンを501(eV、5X 10”
/dでイオン打込みし、前記N+埋込層2以外の部位に
イオン打込み層103aを形成する。全体を1100℃
、3時間、非酸化性雰囲気下で熱処理し、同図(c)の
ように第一のP型埋込拡散M!J30を形成する。さら
に、同様にしてボロンを50keV、7X10工2/a
#でイオン打込みし、前記第一のP型埋込拡散層上にイ
オン打込み層103bを形成し、非酸化性雰囲気下で熱
処理し、同図りのように第二のP型埋込層3を形成する
After removing the Si3N2 film 101, as shown in the same figure (B), boron was irradiated with 501 (eV, 5X 10") using the self-line method using the Si02 film 102 as a mask.
/d to form an ion implantation layer 103a in a portion other than the N+ buried layer 2. The whole temperature is 1100℃
, heat treated in a non-oxidizing atmosphere for 3 hours, and the first P-type buried diffusion M! Form J30. Furthermore, in the same manner, boron was heated to 50 keV, 7
# is implanted to form an ion implantation layer 103b on the first P-type buried diffusion layer, and heat treated in a non-oxidizing atmosphere to form a second P-type buried layer 3 as shown in the same figure. Form.

以上のプロセスを経ることにより深いP型埋込拡散、V
 30を形成することができる。
By going through the above process, deep P-type buried diffusion, V
30 can be formed.

しかる上で、これらN型、P型の埋込A!ff2.3の
上にエピタキシャル成長によって同図(E)のようにエ
ピタキシャル層4を形成し、更に通常の方法によって各
埋込層2,30上にN型ウェル5゜P型ウェル6を形成
する。N型ウェル5の形成にはリンを125ksV、l
Xl0”/a#程度でイオン打込みし、P型ウェル6の
形成にはフッ化ボロンを60 k e V + I X
 10 ” 2/ cl程度でイオン打込みする。その
上で、チャンネルストッパ11用のイオン打込み等を行
った後、5i30a膜を用いた選択酸化法(LOCO5
法)により、同図(F)のように表面に素子分前用のシ
リコン酸化膜15を形成する。この選択酸化に際し、前
記ウェル5゜6やチャネルストッパ11用の不純物拡散
も含めて、1000℃3時間の熱処理を行う。この時浅
いウェル5,6と埋込層2,3を接続させることにより
、実質的に深いウェル5,6が形成される。次いで、N
、P型MOSトランジスタのゲート酸化膜、ゲート電極
、ソース、ドレン領域を形成する。
However, these N-type and P-type implants A! On ff2.3, an epitaxial layer 4 is formed by epitaxial growth as shown in FIG. To form the N-type well 5, phosphorus was applied at 125ksV and l.
Ion implantation was performed at approximately Xl0"/a#, and boron fluoride was implanted at 60 ke V + I
Ion implantation is performed at approximately 10"2/cl. After that, ion implantation for the channel stopper 11, etc. is performed, and then selective oxidation method (LOCO5) using a 5i30a film is performed.
A silicon oxide film 15 for the element portion is formed on the surface as shown in FIG. During this selective oxidation, heat treatment is performed at 1000° C. for 3 hours, including diffusion of impurities for the well 5° 6 and channel stopper 11. At this time, by connecting the shallow wells 5, 6 and the buried layers 2, 3, substantially deep wells 5, 6 are formed. Then, N
, a gate oxide film, gate electrode, source, and drain regions of a P-type MOS transistor are formed.

バイポーラトランジスタは、上記P、N型MOSトラン
ジスタとの整合性により、P型ベース磨8゜N型コレク
タ!7.N型エミッタ、Jiff9を形成する。
Bipolar transistors have a P-type base and an 8°N-type collector due to their compatibility with the above P and N-type MOS transistors! 7. An N-type emitter, Jiff9, is formed.

その後、層間絶縁M15.アルミニウム配線16を形成
する。以上のプロセスを経ることにより、前記N十埋込
層2の上のN型ウェル5領域内にバイポーラトランジス
タQBとP型MOSトランジスタを、前記P+埋込!!
y3の上のP型つニル6領域内にN型MOSトランジス
タを、さらにフイルード酸化[10の厚い5iOz膜及
びN十埋込層2゜P十埋込層3.P型埋込拡散層30.
N型ウェル5領域、P型ウェル6領域のPN接合で素子
分離され、形成したBi  CMO3型半導体装置を構
成できる。
After that, interlayer insulation M15. Aluminum wiring 16 is formed. By going through the above process, the bipolar transistor QB and the P-type MOS transistor are placed in the N-type well 5 region on the N+ buried layer 2, and the P+ buried layer 2 is filled with the bipolar transistor QB and the P-type MOS transistor. !
An N-type MOS transistor is placed in the P-type layer 6 region above y3, and further field oxidation [10 thick 5iOz film and N0 buried layer 2°P0 buried layer 3. P-type buried diffusion layer 30.
A Bi CMO3 type semiconductor device can be constructed with elements separated by a PN junction between the N-type well 5 region and the P-type well 6 region.

本発明は次に示す第二の実施例と併合することにより全
体の分離幅(W 1 + W 2)を縮小できる。
The present invention can reduce the overall separation width (W 1 + W 2) by combining it with the second embodiment shown below.

第6図は本発明の他の第二の実施例を説明する図である
。特開昭57−188862で公知である、N+埋込M
2あるいはP十埋込M3に接した厚い酸化膜が形成され
ている。一般にアイソプレーナ構造と呼ばれている素子
分離技術に、本発明を適用すると同図のような構造にな
ると思われる。本構造によると厚い酸化膜がP十埋込M
3に接していると、第2図のチャネルストッパ11とし
て作用するとともに、P十埋込層3とPベースM8との
、第2図で示した分離幅W2の縮小に顕著である。
FIG. 6 is a diagram illustrating another second embodiment of the present invention. N+embedded M, known from Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-188862
A thick oxide film is formed in contact with the P2 or P1 buried M3. If the present invention is applied to an element isolation technique generally called an isoplanar structure, a structure as shown in the figure will be obtained. According to this structure, the thick oxide film is filled with P and M
3, it acts as the channel stopper 11 of FIG. 2, and it is noticeable that the separation width W2 between the P buried layer 3 and the P base M8 is reduced as shown in FIG.

すなわち、P十埋込層3とPベースM8間の距離が実質
的に長(なるためN型ウェル領域5のパンチスルーによ
る耐圧劣化が防止できる。このため、分離幅W2を従来
の1.5μmから1.0 μm以下に縮小できた。
That is, the distance between the P buried layer 3 and the P base M8 is substantially long (this makes it possible to prevent breakdown voltage deterioration due to punch-through of the N-type well region 5. Therefore, the separation width W2 is reduced from the conventional 1.5 μm). It was possible to reduce the size from 1.0 μm or less.

以上、第二の実施例によると本発明を公知であるアイソ
プレーナ構造に適用することにより、全体の分離幅(W
1+W2)を従来の7.5 μm以上から5μm以下に
縮小でき、バイポーラトランジスタQaの高集積化が図
れた。他の第2の実施例によれば、その他PMOSトラ
ンジスタのドレイン(P十層)あるいはソース(P’+
幻)とP十埋込層間との分離幅も前記理由により縮小が
図れる6〔発明の効果〕 本発明によれば、P十埋込層に隣接したあるいは囲まれ
たN十埋込層間のPN接合による素子分離に関して、P
型半導体基体の不純物濃度より相対的に高い拡散層をP
十埋込層の下に形成することにより、P型半導体基体と
のパンチスルー現象が抑制でき、N十埋込層間の分離耐
圧が向上し、素子分離幅が縮小でき、バイポーラトラン
ジスタの高集積化が達成できる。また、同時に本実施例
ではB i−CMO5型半導体装置に適用した例につい
て述べたが、同様な効果があることはもちろんであり、
すなわちバイポーラトランジスタに限定するものではな
い。
As described above, according to the second embodiment, by applying the present invention to a known isoplanar structure, the overall separation width (W
1+W2) could be reduced from the conventional 7.5 μm or more to 5 μm or less, and the bipolar transistor Qa could be highly integrated. According to another second embodiment, the drain (P layer) or the source (P'+
The separation width between the phantom) and the P buried layer can also be reduced for the above reason.6 [Effects of the Invention] According to the present invention, the PN between the N buried layers adjacent to or surrounded by the P buried layer can be reduced. Regarding element isolation by junction, P
A diffusion layer with a relatively higher impurity concentration than the type semiconductor substrate is
By forming it under the N-buried layer, the punch-through phenomenon with the P-type semiconductor substrate can be suppressed, the isolation withstand voltage between the N-buried layers can be improved, the element isolation width can be reduced, and the bipolar transistor can be highly integrated. can be achieved. Furthermore, in this embodiment, an example was described in which the method was applied to a Bi-CMO5 type semiconductor device, but it goes without saying that similar effects can be obtained.
That is, it is not limited to bipolar transistors.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の実施例の効果を説明するための素子9
雛の断面図、第2図(A)  ・ (B)は本発明の従
来例および対象となるB i −CMO3型半導体装置
のバイポーラ部の平面図および断面図、第3図は従来例
による素子分離幅と分離耐圧の関係を説明する図、第4
図は本発明の実施例の効果を説明するための分離幅と分
離深さの関係を示す図。 第5図(A)〜(F)は本発明を適用したBi−CMO
3型半導体装置の製造プロセスを示す図、第6図は本発
明の他の実施例を説明する断面図である。 1・・・P型半導体基体、2・・・N十埋込層、3・・
・P+・・・埋込層、5・・・N型ウェル、6・・・P
型ウェル、/−とl1俸基体 Z−N旬恥4 第3 図 分陣煽vJt(、u舛う 名4 口 N+4シ’s4rw>=tsし VJz   (71n
)第5 の
FIG. 1 shows an element 9 for explaining the effects of the embodiment of the present invention.
2(A) and (B) are a plan view and a sectional view of a bipolar part of a conventional example of the present invention and a target B i -CMO3 type semiconductor device, and FIG. 3 is a device according to a conventional example. Diagram 4 explaining the relationship between separation width and separation withstand voltage
The figure is a diagram showing the relationship between separation width and separation depth for explaining the effects of the embodiment of the present invention. Figures 5 (A) to (F) show Bi-CMO to which the present invention is applied.
FIG. 6, which is a diagram showing the manufacturing process of a type 3 semiconductor device, is a cross-sectional view explaining another embodiment of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... P-type semiconductor substrate, 2... N10 buried layer, 3...
・P+...Buried layer, 5...N type well, 6...P
Type well, /- and l1 salary base Z-N shunshai 4 3rd diagram division instigation vJt (, u masu name 4 mouth N+4shi's4rw>=tsshi VJz (71n
) 5th

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電型あるいは第2導電型の半導体基板上に形
成される所定の導電型の半導体層と、上記半導体層の表
面の所定箇所に形成され、上記表面から上記半導体基板
方向に向つて不純物濃度が小さくなる第2導電型の第1
ウェル領域と、上記半導体層の表面の上記第1ウェル領
域を囲んで形成され、上記表面から上記半導体基板方向
に向つて不純物濃度が小さくなる第1導電型の第2ウェ
ル領域と、上記第1ウェル領域と上記半導体基板との間
にそれぞれ隣接して設けられ、かつ、隣接する上記第1
ウェル領域より高い不純物濃度の第2導電型の第1埋込
領域と、上記第2ウェル領域と上記半導体基板との間に
それぞれ隣接して設けられ、かつ、隣接する上記第2ウ
ェル領域より高い不純物濃度の第1導電型の第2埋込領
域と、上記第1ウェル領域および上記第2ウェル領域に
それぞれ形成される半導体素子とを具備した半導体装置
において、第1埋込領域は第2埋込領域に常に接して島
状に形成され、隣接する第1埋込領域が境界にある第2
埋込領域の下に選択的に設けられた、第1導電型の埋込
拡散層によつて電気的に分離されてなることを特徴とす
る半導体装置。 2、特許請求の範囲第1項において、第1ウェル領域あ
るいは第2ウェル領域を貫通して、前記第1ウェル領域
あるいは第2ウェル領域に接して、第1埋込領域あるい
は第2埋込領域に達した、絶縁物で分離されてなること
を特徴とする半導体装置。
[Claims] 1. A semiconductor layer of a predetermined conductivity type formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type or a second conductivity type; The first layer is of the second conductivity type, and the impurity concentration decreases toward the semiconductor substrate.
a well region, a second well region of a first conductivity type that is formed surrounding the first well region on the surface of the semiconductor layer and whose impurity concentration decreases from the surface toward the semiconductor substrate; The first well region and the semiconductor substrate are provided adjacently to each other and are adjacent to each other.
a first buried region of a second conductivity type having an impurity concentration higher than that of the well region; and a first buried region of a second conductivity type provided adjacently between the second well region and the semiconductor substrate, and having a higher impurity concentration than the adjacent second well region. In a semiconductor device including a second buried region of a first conductivity type with an impurity concentration and a semiconductor element formed in the first well region and the second well region, the first buried region is connected to the second buried region. The second buried region is always in contact with the buried region and is formed in an island shape, and the adjacent first buried region is the boundary.
A semiconductor device characterized in that the semiconductor device is electrically isolated by a buried diffusion layer of a first conductivity type, which is selectively provided under a buried region. 2. In claim 1, the first buried region or the second buried region penetrates through the first well region or the second well region and is in contact with the first well region or the second well region. A semiconductor device characterized by being separated by an insulating material.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100789606B1 (en) 2005-09-27 2007-12-27 산요덴키가부시키가이샤 Semiconductor device and manufacturing method thereof
CN100454545C (en) * 2005-09-27 2009-01-21 三洋电机株式会社 Semiconductor device and method of manufacturing the same

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