JPS6362897B2 - - Google Patents

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JPS6362897B2
JPS6362897B2 JP58191181A JP19118183A JPS6362897B2 JP S6362897 B2 JPS6362897 B2 JP S6362897B2 JP 58191181 A JP58191181 A JP 58191181A JP 19118183 A JP19118183 A JP 19118183A JP S6362897 B2 JPS6362897 B2 JP S6362897B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (a) 発明の技術分野 本発明は半導体装置の製造方法のうち、誘電体
分離による相補型半導体集積回路(コンプリメン
タリIC)の素子領域形成方法に関する。
(b) 技術の背景 半導体素子間を誘電体膜で絶縁する誘電体分離
法(俗にEPIC法と称される)は、二酸化シリコ
ン(SiO2)膜などの誘電体膜で分離するため寄
生容量が小さく、また高耐圧素子が容易に形成で
きる等の利点があつて、非常にすぐれた性能の
ICが得られる構造である。
しかし、誘電体分離法は研磨などの手段を用い
て基板の大半を取り除く工程を要するから、工数
がかかつて高価になることが欠点であり、従来は
余り利用されていなかつた。
ところが、電子機器のIC化と共に絶縁耐圧が
高くて信頼性の高いICが要求されており、誘電
体分離によるICが改めて見直されている。例え
ば電話機の電子化に伴なつて企画されている加入
者線回路(SLIC)用ICは数100ボルトの高耐圧を
必要とし、且つNPN型、PNP型の2種類のトラ
ンジスタを形成する相補型である。
本発明はこのような誘電体分離による相補型
ICの製造方法の改良に関するものである。
(c) 従来技術と問題点 誘電体分離法で作成される相補型ICの断面構
造図を第1図を示している。PはP型素子領域、
NはN型素子領域、IはSiO2膜、Sは多結晶シ
リコン基板で、P型素子領域にPNP型トランジ
スタ、N型素子領域にNPN型トランジスタが形
成されるが、このように形成するには半導体基板
上に異種導電型の2つの島状領域を突出して設け
て、それぞれの領域に同一導電型埋没層Bおよび
SiO2膜Iを形成した後、多結晶シリコン基板S
を被着する。次いで、突出した素子領域P,Nを
残して他の半導体基板を研磨除去し、従つて半導
体基板は島状領域を残して大半が除去されること
になるが、このようにしてIC基板が作成される
のである。
本発明はこのような島状領域の形成方法にかか
り、その従来の製造工程の概要工程順断面図を第
2図ないし第6図に示している。まず、第2図に
示すようにP型シリコン基板1を窒化シリコン
(Si3N4)膜(図示せず)をマスクにして選択的
にエツチングし、P型島状領域2を形成する。面
方位<100>のシリコン基板1を苛性カリ溶液で
異方性エツチング(Vカツトと称す)すれば、容
易に図示のような形状に形成される。
次いで、第3図に示すようにP型島状領域2を
除くP型シリコン基板1を二酸化シリコン
(SiO2)膜マスク(図示せず)によつて遮蔽し、
P型島状領域2に選択的に硼素をイオン注入し熱
処理して高濃度のP+型埋没層3を形成した後、
更に高湿高温中で処理して、P型島状領域2の表
面に厚いSiO2膜4を形成し、最後にSiO2膜マス
クを除去する。この際、SiO2膜マスクの代わり
に窒化シリコン(Si3N4)膜マスクを用いてもよ
いが、マスクパターンの形成および除去は公知の
フオトプロセスによつておこなわれる。しかし、
このマスクパターンはP型島状領域2があつて、
段差が大きいから形成が難しい。
次いで、第4図に示すようにN型半導体層5を
エピタキシヤル成長させる。そうすれば、P型島
状領域2上はSiO2膜4を介して半導体層が積層
されるために多結晶シリコン層となるが、他の部
分には単結晶層が成長する。
次いで、エピタキシヤル成長したN型単結晶層
5部分に上記第2図および第3図で説明したと同
様の処理を繰り換えす。即ち、突状の多結晶シリ
コン膜層を研磨除去した後、N型半導体層5を
Si3N4膜(図示せず)をマスクにして選択的にエ
ツチング(Vカツト)してN型島状領域5を形成
する。次いで、N型島状領域5に燐又は砒素をイ
オン注入し熱処理して高濃度のN+型埋没層6を
形成して第5図に示すような工程断面にする。第
5図では、SiO2膜4は除去されているが、SiO2
膜4は上記N型島状領域5をカツトで形成する際
の保護マスクとしたもので、最後に弗酸液で除去
される。次いで、第6図に示すように高圧酸化し
て両方の島状領域2,5の表面に2μm程度の
SiO2膜7を形成し(このSiO2膜7が半導体素子
間を分離する誘電体膜Iである)、素子領域が完
成される。上記説明は工程順序を明解にするた
め、パターン形成法の詳細は説明していないが、
すべて公知のフオトプロセスによつてパターンニ
ングされる。
さて、このような従来の形成方法はP型島状領
域2とN型島状領域5を別々に形成して、工程の
繰り返えしが必要になる。しかも、島状領域は突
出しており、数10μmあるいはそれ以上の段差が
あるためにパターンニングが難しい工程があり、
そのためレジスト膜の塗布とパターンニングを複
数回に亘つて繰り換えして、これに対処してい
る。しかし、レジスト膜の膜厚が不均一になりや
すく、エツチングを所望の通りに行なうことが困
難である。
また、エピタキシヤル成長時、P型島状領域2
上には多結晶半導体層が成長して、その突状部分
(遷移領域)は研磨、エツチング等で予め除去す
る等、種々の工程が用いられて、その面からも複
雑である。
(d) 発明の目的 本発明はこのような複雑なプロセスを解消させ
て、容易に素子領域が形成でき、特に平坦面にパ
ターンニングできる誘電体分離による相補型IC
の製造方法を提案するものである。
(e) 発明の構成 その目的は、誘電体分離による相補型集積回路
の素子領域形成方法において、一導電型半導体基
板に反対導電型ウエル領域を設けて、該一導電型
基板および反対導電型素子形成領域内のそれぞれ
の所定位置にそれぞれ一導電型基板および反対導
電型領域と同型で且つ該一導電型基板および反対
導電型領域より高濃度の不純物層を形成する工
程、次いでそれぞれの該所定位置に第1の遮蔽膜
をパターンニングし、更に該第1の遮蔽膜パター
ン上に第2の遮蔽膜をパターンニングして、且つ
一導電型素子形成領域の所定位置上の第1の遮蔽
膜パターンを該不純物層の広さより大きいパター
ンに形成する工程、次いで該第1の遮蔽膜をマス
クにして異方性エツチングによつて上記所定位置
を頂上平坦面とした一導電型島状領域および反対
導電型島状領域を形成する工程、次いで該第1の
遮蔽膜をマスクにして反対導電型不純物イオンを
注入する工程、次いで該第1の遮蔽膜の露出部分
を除去した後、前記第2の遮蔽膜をマスクにして
異方性エツチングによつて一導電型島状領域の頂
上および側面の露出部分をエツチングする工程、
次いで該第2の遮蔽膜をマスクにして一導電型不
純物イオンを注入する工程、次いで上記第1およ
び第2の遮蔽膜を除去し、両島状領域表面に誘電
体膜を形成する工程が含まれる半導体装置の製造
方法によつて達成される。
(f) 発明の実施例 以下、図面を参照して実施例によつて詳細に説
明する。
第7図ないし第16図は本発明にかかる一実施
例の工程順断面図である。まず、第7図に示すよ
うにN型シリコン基板11にP型ウエル領域12
を形成し、N型シリコン基板11上に設けるN型
素子形成領域の底辺となる位置にN+型層13を
形成し、更にP型ウエル領域12に設けるP型素
子形成領域の底辺となる位置にP+型層14を形
成する。これらは何れもフオトプロセスを用いて
レジスト膜マスクまたは絶縁膜マスクをパターン
ニングして形成される。
次いで、第8図に示すようにN+型層13およ
びP+型層14上にSiO2膜15(第1の遮蔽膜)
と窒化シリコン(Si3N4)膜16(第2の遮蔽
膜)とをパターンニングする。この際、N+型層
13上のSiO2膜15は、N+型層13およびN+
層13上のSi3N4膜16よりも大きなパターン、
例えば周囲5μm幅広くしたパターンに形成され
るが、その他の遮蔽膜パターンはN+型層13あ
るいはP+型層14と同一大きさのパターンであ
る。
次いで、第9図に示すようにSiO2膜15をマ
スクにして露出基板を苛性カリ溶液によつてエツ
チング(Vカツト)し、N型島状領域17および
P型島状領域18を形成する。面方位<100>の
シリコン基板は公知の様に異方性エツチングされ
て、SiO2膜15を頂上の平坦面とした梯形の島
状領域が生まれる。次いで、第10図に示すよう
に同じくSiO2膜15をマスクにして硼素をイオ
ン注入し、熱処理して島状領域17,18の側面
に高濃度のP+型層19を形成する。注入条件は
加速電圧70KeV、ドーズ量1016/cm2程度である。
次いで、第11図に示すように露出したSiO2
膜15(N+型層13上のSi3N4膜16よりも大き
なパターン部分)を弗酸でエツチング除去した
後、再び基板をSi3N4膜16をマスクにして苛性
カリ溶液でエツチング(Vカツト)する。そうす
れば、N型島状領域17の頂上平坦面の露出部お
よび周囲側面の露出部がエツチングされて、その
部分のP+型層が除去され、P型島状領域と同様
の大きさに形成される。
次いで、第12図に示すようにSi3N4膜をマス
クにして砒素をイオン注入し、熱処理する。注入
条件は加速電圧70KeV、ドーズ量8×1015/cm2
ある。そうすると、島状領域17,18の側面に
高濃度のN+型層20が形成される。一方、前工
程においてP型島状領域18の側面には高濃度の
P+型層が形成されているが、その上に再度N+
層が形成されることになる。しかし、砒素の拡散
係数が硼素の拡散係数よりもはるかに小さいか
ら、内部は深いP+型層19が形成された状態の
ままである。例えば、P+型層19の深さを5μm
とすると、N+型層20の深さは精々2μm程度と
なる。従つて、P型島状領域18のP+型層19
は埋没層として十分役立てることができる。
次いで、第13図に示すようにSi3N4膜16、
SiO2膜15を除去し、高圧酸化気流中で高温度
(1000℃)に熱処理して膜厚2.5〜3μmのSiO2膜2
1(誘電体膜)を生成する。
次いで、第14図に示すように多結晶シリコン
層22を気相成長法によつて数100μmの厚さに
積層する。次いで、半導体基板11を研磨、また
はエツチングによつてその大半を除去し、第15
図(同図は第14図までの工程断面図とは180度
逆にして図示している)に示すように、N型島状
領域17とP型島状領域18がSiO2膜21を介
して多結晶シリコン層22に埋められたIC基板
が完成され、この両領域17,18が素子領域で
ある。従つて、第16図に示すように素子領域に
ベース23、エミツタ24を形成し、相補型トラ
ンジスタからなるICが作成される。
このようにして形成すると、SiO2膜15およ
びSi3N4膜16のパターンを始め、すべてのパタ
ーンは平面に形成され、フオトプロセスを平坦面
に適用することができる。そのため、パターン精
度が向上する。且つN型島状領域17とP型島状
領域18とが自己整合(セルフアライン)で形成
される。従つて、一層高微細化、高密度化するこ
とが可能になる。
(g) 発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば誘電体分離法による相補型ICを高精度に形成
することができ、且つ高集積化することができ
て、すぐれた性能のICが得られるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は誘電体分離法によるICの断面構造図、
第2図〜第5図は従来の製造工程順断面図、第6
図〜第16図は本発明にかかる製造工程順断面図
である。 図中、1はP型シリコン基板、2,18はP型
島状領域、3,14,19はP+型層、4,16
はSiO2膜、5はN型半導体層(N型島状領域)、
6,13,20はN+型層、7,21はSiO2
(誘電体膜)、11はN型シリコン基板、12はP
型ウエル領域、15はSiO2膜(第1の遮蔽膜)、
16はSi3N4膜(第2の遮蔽膜)、17はN型島
状領域、22は多結晶シリコン層を示している。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 誘電体分離による相補型集積回路の素子領域
    形成方法において、一導電型半導体基板に反対導
    電型ウエル領域を設けて、該一導電型基板および
    反対導電型素子形成領域内のそれぞれの所定位置
    にそれぞれ一導電型基板および反対導電型領域と
    同型で且つ該一導電型基板および反対導電型領域
    より高濃度の不純物層を形成する工程、次いでそ
    れぞれの該所定位置に第1の遮蔽膜をパターンニ
    ングし、更に該第1の遮蔽膜パターン上に第2の
    遮蔽膜をパターンニングして、且つ一導電型素子
    形成領域の所定位置上の第1の遮蔽膜パターンを
    該不純物層の広さより大きいパターンに形成する
    工程、次いで該第1の遮蔽膜をマスクにして異方
    性エツチングによつて上記所定位置を頂上平坦面
    とした一導電型島状領域および反対導電型島状領
    域を形成する工程、次いで該第1の遮蔽膜をマス
    クにして反対導電型不純物イオンを注入する工
    程、次いで該第1の遮蔽膜の露出部分を除去した
    後、前記第2の遮蔽膜をマスクにして異方性エツ
    チングによつて一導電型島状領域の頂上および側
    面の露出部分をエツチングする工程、次いで該第
    2の遮蔽膜をマスクにして一導電型不純物イオン
    を注入する工程、次いで上記第1および第2の遮
    蔽膜を除去し、両島状領域表面に誘電体膜を形成
    する工程が含まれてなることを特徴とする半導体
    装置の製造方法。
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