JPH03290949A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH03290949A
JPH03290949A JP9263790A JP9263790A JPH03290949A JP H03290949 A JPH03290949 A JP H03290949A JP 9263790 A JP9263790 A JP 9263790A JP 9263790 A JP9263790 A JP 9263790A JP H03290949 A JPH03290949 A JP H03290949A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
oxide film
semiconductor
island
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Pending
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JP9263790A
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English (en)
Inventor
Tetsuo Higuchi
哲夫 樋口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Local Oxidation Of Silicon (AREA)
  • Element Separation (AREA)

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〕 この発明は第゛1導電型の半導体基板上に第2導電型の
半導体層が形成され、該半導体層中に互いに分離された
第1.第2の島を有する半導体装置及びその製造方法に
関し、例えばバイポーラトランジスタとCMOSトラン
ジスタを有するB1CMOS半導体装置及びその製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
近年、バイポーラトランジスタとCMOSトランジスタ
を同一基板上に形成して、それぞれの素子の持つ特徴を
生かしたB i CMO3トランジスタが種々提案され
ている。第2図はこの種の従来のB i CMO5半導
体装置の断面図である。
このB1CMOS半導体装置の構造を製造方法を述べつ
つ説明する。P型基板1上にN+型埋め込み層2を形成
するとともにN 型エピタキシャル層3を成長させる。
次に表面を酸化した後B+(ホウ素)をイオン注入して
P−型アイランド4を形成する。次にP 型分離層28
を形成し、さらにN+型コレクタ引き出し層15を形成
する。
その後、選択酸化法により所定位置Jこフィールド酸化
膜13を形成するとともに、P 型アイランド4上に形
成されたフィールド酸化膜13直下にはP+型チャネル
カット層11を形成する。
次にN−型エピタキシャル層3上に形成されている酸化
膜を一部剥離した後、ゲート酸化膜を形成し、その上に
ポリシリコンをCVD法により堆積させパターニングし
、NMO5およびPMOSトランジスタQ2.QBのポ
リシリコンゲート14を形成する。次に、B+をイオン
注入することで、NPN )ランジスタQ1のベース1
6と、PMOSトランジスタQ3のソース・ドレイン1
7を同時に形成する。
次に、NPNトランジスタQ1のエミッタ領域、NMO
5)ランジスタQ2のソース・ドレイン領域上に開口部
を有するマスクを設け、この開口部を介してAs”  
(ひ素)をイオン注入し、NPNトランジスタQ1のエ
ミッタ18、NMO3)ランジスタQ2のソース・ドレ
イン19を同時に形成する。その後、PSG膜27を成
長させ、所定位置にコンタクトホールを形成して、AI
配線20.21.22.2B、24,25.26を形成
することによりB i CMO5半導体装置が得られる
。このB1CMOS半導体装置において、NPNトラン
ジスタQ1はP+型分離層28により分離され、NMO
3)ランジスタQ2及びPMOSトランジスタQ3はフ
ィールド酸化膜13により分離される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のBiCMO8半導体装置は以上のような工程で製
造され、分離領域として不純物拡散層より成るP+型分
離層28を用いるプレーナ方式を採用している。不純物
の拡散はN−型エピタキシャル層3の深さ方向だけでな
く横方向にも進行する(拡散深さの約0.8倍程度は横
方向にも拡散する)。そのため、実際のパターン設(1
において、NPN )ランジスタQ1に高耐圧の要求が
ある場合、N 型エピタキシャル層3内に形成されるコ
レクタ15やベース16との間隔をP 型分離層28の
横方向の拡散を見込んで十分に大きくとらなければなら
ず、集積度が低下するという問題点がある。また、P+
型分離層28の拡散面積が大きいので、N 型エピタキ
シャル層3との寄生容量が大きく−なり、NPN l−
ランジスタQ1の動作速度が遅くなるという問題点もあ
る。
この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、高速・高密度の半導体装置及びその製造方法
を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る半導体装置及びその製造方法は、第1導
電型の半導体基板上に第2導電型の半導体層が形成され
、該半導体層中に互いに分離された第1.第2の島を有
する装置及びその製造方法に適用される。
請求項1記載の半導体装置においては、前記第1の島は
前記半導体層の表面に形成された比較的厚い酸化膜とそ
の直下に形成され前記半導体基板に達する第1導電型の
比較的薄い半導体層から成る第1の分離層に囲まれ、前
記第2の島は前記半導体層の表面に形成された比較的厚
い酸化膜から成る第2の分離層に囲まれたことを特徴と
する請求項2記載の半導体装置の製造方法は、第1導電
型の半導体基板を準備する工程と、前記半導体基板上に
第2導電型の半導体層を形成する工程と、前記半導体層
上の第1.第2の所定領域の周囲を囲む第1.第2の開
口を有する耐酸化性マスクを前記半導体層上に形成する
工程と、前記第1の開口に開口を有し前記第2の開口を
ふさぐ耐エツチングマスクを形成する工程と、前記耐エ
ツチングマスクで覆われていない前記半導体層表面にエ
ツチングを施し凹部を形成する工程と、前記耐エツチン
グマスクを除去し、前記凹部に開口を有し前記第2の開
口をふさぐ不純物遮蔽マスクを形成する工程と、前記不
純物遮蔽マスクで覆われていない前記凹部の前記半導体
層に第1導電型の不純物を導入する工程と、前記不純物
遮蔽マスクを除去する工程と、熱処理を施し、前記耐酸
化性マスクで覆われていない前記半導体層表面に厚い酸
化膜を形成するとともに前記導入された不純物が前記半
導体基板に達するようにすることにより、前記半導体層
中に互いに分離された第1.第2の島を形成する工程と
を備えている。
〔作用〕
請求項1記載の半導体装置における第1の島は半導体層
の表面に形成された比較的厚い酸化膜とその直下に形成
され半導体基板に達する第1導電型の比較的薄い半導体
層から成る第1の分離層に囲まれ、第2の島は半導体層
の表面に形成された比較的厚い酸化膜から成る第2の分
離層に囲まれているので、寄生容量が小さくなるととも
に高密度化が図れる。
請求項2記載の半導体装置の製造方法においては、耐エ
ツチングマスクで覆われていない半導体層表面にエツチ
ングを施し凹部を形成する工程と、耐エツチングマスク
を除去し、凹部に開口を有し第2の開口をふさぐ不純物
遮蔽マスクを形成する工程と、不純物遮蔽マスクで覆わ
れていない凹部の半導体層に第1導電型の不純物を導入
する工程と、不純物遮蔽マスクを除去する工程と、熱処
理を施し、耐酸化性マスクで覆われていない半導体層表
面に厚い酸化膜を形成するとともに導入された不純物が
半導体基板に達するようにすることにより、半導体層中
に互いに分離された第1.第2の島を形成する工程とを
備えているので、結果として得られる半導体装置では、
第1の島は半導体層の表面に形成された比較的厚い酸化
膜とその直下に形成され半導体基板に達する第1導電型
の比較的薄い半導体層から成る第1の分離層により囲ま
れ、第2の島は半導体層の表面に形成された比較的厚い
酸化膜より成る第2の分離層により囲まれることとなり
、請求項1記載の半導体装置と同様の作用が行われる。
〔実施例〕
第1A図ないし第1■図はこの発明に係る半導体装置の
製造方法の一実施例を示す断面工程図である。P型基板
1のバイポーラトランジスタ部X及びPMOSトランジ
スタ部Yにイオン注入によりN+型埋め込み層2を形成
した後、N−型エピタキシャル層3を約2.0μm成長
させる(第1A図)。
次にN 型エピタキシャル層3の表面を酸化し下敷き酸
化膜5を形成した後、NMOSトランジスタ部Zにホウ
素(B+)をイオン注入してP型アイランド領域4を形
成する(第1B図)。
次に、下敷き酸化膜5上に減圧の気相成長により窒化膜
6を形成し、窒化膜6上にパターニングされたホトレジ
スト7を形成し、ホトレジストアをマスクとして窒化膜
6を選択的にエツチング除去する(第1C図)。
次に、バイポーラトランジスタ部Xの分離領域に対応す
る開口部以外の領域をホトレジスト8で覆い、このホト
レジスト8をマスクとして酸化膜5とN 型エピタキシ
ャル層3をあわせて約1゜0μmエツチング除去し、凹
部9を形成する(第1D図)。
次にホトレジスト7.8を除去し、酸化することにより
凹部9の底面に厚さ約0.1μmの酸化膜を形成する。
この酸化膜は酸化膜5と一体になる。そして、凹部9に
開口を有するホトレジスト15を形成し、このホトレジ
スト15をマスクとして、ホウ素(B+)をイオン注入
することにより、凹部9の底部にP+型拡散領域10a
を形成する(第1E図)。
なお図示しないが、後の工程(第1F図)においてPM
OSトランジスタ部YとNMOS)ランジスタ部2との
分離領域にP 型チャネルカット層11を形成するため
のB イオン注入を行っておく。
次にホトレジスト15を除去し、窒化膜6をマスクとし
て熱酸化処理を施すLOCOS法(選択酸化法)により
厚さが約1.6μmのフィールド酸化膜12.13を形
成する。このとき、フィールド酸化膜12の直下にはP
型基板1に達するP 型チャネルカット層10が形成さ
れるとともに、NMOSトランジスタ部2のフィールド
酸化膜13の直下には上記のP+型チャネルカット層1
1が形成される(第1F図)。フィールド酸化膜12及
びP 型チャネルカット層10より成る分離層によりバ
イポーラトランジスタ部Xが分離されている。フィール
ド酸化膜13は、PMOSトランジスタ部YとNMOS
)ランジスタ部2との分離領域、あるいはバイポーラト
ランジスタ部Xに形成されるべきNPN )ランジスタ
Q1ののコレクタとベース間の分離領域となる。ここで
フィールド酸化膜12の底部はP 型基板1より約0.
2μm上部に位置しており、そのためP+チャネルカッ
ト層10の厚さは約0.2μmという薄いものになる。
次に、窒化膜6を除去した後、従来と同様にゲート酸化
膜及びポリシリコンゲート14、NPNトランジスタQ
1のコレクタ引き出し層15及びベース16、PMOS
)ランジスタQ3のソース・ドレイン17を形成する(
第1G図)。さらに従来と同様にして、NPNトランジ
スタQ1のエミッタ18.NMOS)ランジスタQ2の
ソース・ドレイン19を形成する(第1H図)。そして
PSG膜27を約0.6μm成長させた後、コンタクト
ホールを形成し、アルミ電極20〜26を形成する(第
1I図)。
以上のようにしてNPN )ランジスタQl及び、NM
OS)ランジスタQ2とPMOS )ランジスタQ3と
から成るCMOSトランジスタを同一基板上に組み込ん
だBiCMO5半導体装置が製造される。
この実施例では、NPNトランジスタQ1はLocos
法により形成された比較的厚いフィールド酸化膜12及
びその直下に形成されたP型基板1にまで達する比較的
薄いP 型チャネルカット層10により分離されている
。そのため、従来よりもN 型エピタキシャル層3とP
+型チャネルカット層10との寄生容量が小さくなるの
で、NPNトランジスタQ1の動作速度が従来より速く
なる。また、LOCO3法により形成したフィールド酸
化膜12.13により分離を行うので、プレーナー法に
より分離層を形成した場合に比し、高密度化が可能とな
る。
なお、上記実施例ではNMOS)ランジスタQ2、PM
OSトランジスタQ3の両方を示したが、どちから一方
を形成してもよい。
また、上記実施例では、フィールド酸化膜12゜13の
厚さが約1.6μmの場合について説明したが、バイポ
ーラトランジスタ部XSPMOSトランジスタ部Y、N
MOS l−ランジスタ部2を更に微細化するためその
厚さを薄くしてものよい。
この場合、凹部9の深さ、N−型エピタキシャル層3の
厚さを適当に選択する必要がある。
〔発明の効果〕
以上のように請求項1記載に係る半導体装置によれば、
第1の島は半導体層の表面に形成された比較的厚い酸化
膜とその直下に形成され半導体基板に達する第1導電型
の比較的薄い半導体層から成る第1の分離層に囲まれ、
第2の島は半導体層の表面に形成された比較的厚い酸化
膜から成る第2の分離層に囲まれているので、第1の分
離層を形成することにより生じる寄生容量が小さくなる
とともに高密度化が図れる。そのため、第1の島にバイ
ポーラトランジスタを形成した場合にはバイポーラトラ
ンジスタの動作速度が速くなり、高速、高密度の半導体
装置を得ることができるという効果がある。
請求項2記載に係る半導体装置の製造方法によれば、耐
エツチングマスクで覆われていない半導体層表面にエツ
チングを施し凹部を形成する工程と、耐エツチングマス
クを除去し、凹部に開口を有し第2の開口をふさぐ不純
物遮蔽マスクを形成する工程と、不純物遮蔽マスクで覆
われていない凹部の半導体層に第1導電型の不純物を導
入する工程と、不純物遮蔽マスクを除去する工程と、熱
処理を施し、耐酸化性マスクで覆われていない半導体層
表面に厚い酸化膜を形成するとともに導入された不純物
が半導体基板に達するようにすることにより、半導体層
中に互いに分離された第1゜第2の島を形成する工程と
を備えているので、結果として得られる半導体装置にお
いては、第1の島は半導体層の表面に形成された比較的
厚い酸化膜とその直下に形成された半導体基板に達する
第1導電型の比較的薄い半導体層より成る第1の分離層
により囲まれ、第2の島は半導体層の表面に形成された
比較的厚い酸化膜より成る第2の分離層により囲まれる
ことになるので、請求項1記載の半導体装置と同様の効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1A図ないし第1I図はこの発明に係る半導体装置の
製造方法の一実施例を示す断面工程図、第2図は従来の
B i CMO3半導体装置の断面図である。 図において、3はN 型エピタキシャル層、6は窒化膜
、7,8及び15はホトレジスト、9は凹部、10aは
P+型拡散領域、10はP 型チャネルカット層、12
及び13はフィールド酸化膜である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板上に第2導電型の半導体
    層が形成され、該半導体層中に互いに分離された第1、
    第2の島を有する半導体装置であって、 前記第1の島は前記半導体層の表面に形成された比較的
    厚い酸化膜とその直下に形成され前記半導体基板に達す
    る第1導電型の比較的薄い半導体層から成る第1の分離
    層に囲まれ、前記第2の島は前記半導体層の表面に形成
    された比較的厚い酸化膜から成る第2の分離層に囲まれ
    たことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)第1導電型の半導体基板を準備する工程と、 前記半導体基板上に第2導電型の半導体層を形成する工
    程と、 前記半導体層上の第1、第2の所定領域の周囲を囲む第
    1、第2の開口を有する耐酸化性マスクを前記半導体層
    上に形成する工程と、 前記第1の開口に開口を有し前記第2の開口をふさぐ耐
    エッチングマスクを形成する工程と、前記耐エッチング
    マスクで覆われていない前記半導体層表面にエッチング
    を施し凹部を形成する工程と、 前記耐エッチングマスクを除去し、前記凹部に開口を有
    し前記第2の開口をふさぐ不純物遮蔽マスクを形成する
    工程と、 前記不純物遮蔽マスクで覆われていない前記凹部の前記
    半導体層に第1導電型の不純物を導入する工程と、 前記不純物遮蔽マスクを除去する工程と、 熱処理を施し、前記耐酸化性マスクで覆われていない前
    記半導体層表面に厚い酸化膜を形成するとともに前記導
    入された不純物が前記半導体基板に達するようにするこ
    とにより、前記半導体層中に互いに分離された第1、第
    2の島を形成する工程とを備えた半導体装置の製造方法
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