JPS59124153A - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPS59124153A
JPS59124153A JP57233610A JP23361082A JPS59124153A JP S59124153 A JPS59124153 A JP S59124153A JP 57233610 A JP57233610 A JP 57233610A JP 23361082 A JP23361082 A JP 23361082A JP S59124153 A JPS59124153 A JP S59124153A
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JP
Japan
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layer
type
substrate
high concentration
diffusion
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Pending
Application number
JP57233610A
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English (en)
Inventor
Toyoki Takemoto
竹本 豊樹
Tsutomu Fujita
勉 藤田
Hiroyuki Sakai
坂井 弘之
Kenji Kawakita
川北 憲二
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS59124153A publication Critical patent/JPS59124153A/ja
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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
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8222Bipolar technology
    • H01L21/8224Bipolar technology comprising a combination of vertical and lateral transistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (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 本発明は絶縁膜により素子間分離された半導体集積回路
装置に関する。
従来例の構成とその問題点 従来、バイポーラ集積回路において、接合間の分離はp
n接合分離技術が使われていた。一方、いわゆるLOC
O3(Local Qxidation ofSi 1
1con )と呼ばれる酸化膜分離法もあったが、L 
OCOS法は、バーズビークと呼ばれる烏のくちばし状
の酸化膜が横方向に広がり、このため活性領域の実質的
面積を狭くする欠点があった。そのため最近では、バー
スビークの発生しない絶縁膜分離法が開発されて来てお
り、実質的に分離に要する面積が縮少して来ている。そ
れにより当然活性領域同士が非常に近づく結果とな9、
分離直下の基板表面のn型反転により、素子間耐圧劣化
並びにリーク電流の発生等が起こる。
このため通常分離酸化膜直下に、高濃度のp型不純物を
選択的に拡散させ、n型反転を防止することが普通に行
なわれている。しかしこの高濃度のp型拡散層は、n型
の埋込み拡散層と近接しているため、高濃度領域同士の
接触による、制圧劣化が発生する等新たな問題点が発生
し、結果的には活性領域間の距離をある程度はなすこと
が必要となシ、本来の目的の1つである高密度化に不利
益をもたらしている。このことを以下詳細に説明する。
第1図は標準的な従来の製造プロセスを示している。
(春 1はp型基板であり、〜Ω・眞の比抵抗を持ち厚
さ〜100μmである。
(均 2はn型高濃度領域で通常As(砒素)を障して
作り、層抵抗として数Ω/口〜数1oΩ/口の非常に低
抵抗で、埋込み層としてバクポーラ・トランジスターの
コレクター抵抗の削減のために拡散される。
(Q  3は高濃度のp型層で、先に述べた素子間分離
の際に、n型反転層が生じるのを防ぐチャネル。
発生防止のために選択的に拡散される。
(Ill  4は基板1の上にn型のエピタキシャル成
長層を付着させる。比抵抗は0.3〜2Ω−m程度で膜
厚は1〜3μm程度である。
(均 5は絶縁膜でたとえばシリコン酸化膜、多結晶シ
リコンとシリコン酸化膜の組合せ等で出来ており、素子
間分離として生成される。
(F)6はコレクターウオール拡散であシ、n型の高濃
度層で、コレクター抵抗を下げるために拡散生成される
(G)成長層ルにp型ボロンの拡散が行なわれ、NPN
 トランジスターのベースアを、横型pnpトランジス
ターのエミッタ、コレクタ8が形成される。この不純物
層の層抵抗は200〜300Ω/口である。
(H)9はn型不純物拡散層でりん又は砒素で構成され
npn )ランシスターのエミッタとなっている。
(I)Al配線を実施することにょシ、NPN及びpn
p トランジスタが完成する。尚、10iA7金属膜で
ある。
従来のトランジスタにおいて、先に述べた問題点を詳細
に説明する。
(1)埋込み層となる領域2は絶縁膜5に近接させてい
るが、もし近接していない場合は、ベース7−成長層4
一基板10組合せによるPNPトランジスターが生じこ
れが寄生PNPとして働き、ラッチアップ等の問題を生
じる。近接させれば、この寄生pnp層のベースが高濃
度のn型である領域2により寄生pnp トランジスタ
ーのhFE は極端に小さくなり、ラッチアップ等の心
配は起らないためである。
一方、絶縁膜5の下部に設置したチャネル防止用のp型
層3は、絶縁膜5が狭いため、更に狭くせねばならず、
領域2と接触し耐圧劣化を発生さす危険がある。又、絶
縁膜5を広く取れば素子面積が大きくなる。
(呻 領域2とp型層3との距離はマスク合わせの精度
を考えれば、通常2μm以上はなさねば耐圧的に問題と
なるが、これらの製造プロセスが工程の前半にあるため
、後め温度処理により横方向に広がりやすく、このため
ますます素子面積を広げる結果となり、高密度化が不可
能と々る。
尚、第1図の例では領域2がベース7より広く取ってい
るので領域2をベース7直下迄縮めることが可能で、上
記問題も若干緩和されるが、絶縁膜5がベース7に接触
している構造すなわちウォールド・ベース構造では、非
常に問題となる。
第2図は、縦型pnpをnpnと混在した従来例である
。(A)で11はp型基板で比抵抗として数Ω−cyn
、であり、12は高濃度n型の埋込み層、13はチャネ
ル防止部でp型高密度層、14はp型高濃度層で、埋込
み層12の内側に拡散形成される。(B) 15はn型
エピタキシャル層で比抵抗は0゜5〜2Ω−mである。
16はnpnトランジスタのコレクタ電極引出し部のコ
レクタウオール拡散部であり、高濃度のn型不純物が拡
散されている。17は分離部の絶縁膜で素子的に分離し
ている。18は高濃度p型高濃度層14に上部からイオ
ン注入法などで拡散し接続した層で層抵抗として、1.
5〜3にΩ/口程度であシ、縦型pnpのコレクタとな
る層である。1っけ縦型pnpのベースとなる層で、層
抵抗として数百Ω/口でりんなどをイオン注入で打込み
形成している。20,21゜22はそれぞれnpnのベ
ース、pnpのエミフタ及びコレクタとなるp型拡散層
で層抵抗とじて150〜300Ω/口程度でボロンの拡
散等により形成される。23.24はそれぞれnpnト
ランジスタのエミッタとpnp トランジスタのベース
拡散層でりんあるいは砒素拡散等により形成される。層
抵抗は〜Ω/口で厚さは。、2−0.4μm程度である
。25は電極でAlによって形成される。
この様に、npnとpnpが一体形成されているが、こ
こでも、n型埋込層12とチャネル防止層13とが接近
することによる問題点は、第1図に示したものと同じで
ある。
さて、ICの製造プロセスが特にその工程のマスク枚数
とマスクの合わせ精度の厳しさがどの程度であるかによ
り工程歩留りが決定されることを考え、第1図に示した
従来例に従って考えて見ると、基本的な工程では、第1
表のようになる。
以下余白 第1表 この様に、従来例ではマスク枚数が8枚必要でかつ、チ
ャネル防止拡散工程並びに、絶縁膜形成工程にマスク合
わせの精度が要求される。
発明の目的 本発明は、高密度、高特性のバイポーラ素子を実現する
上で問題となるチャネル防止拡散部と埋込み層との近接
による耐圧劣化並びにそれを避けることによって生じる
寄生トランジスタの発生を゛防ぎかつ、工程に要するマ
スク枚数の減少と精度の必要なマスク合わせ工程を極小
下げることの出来る半導体集積回路装置を提供せんとす
るものである。
発明の構成 本発明は、高濃度の一方導電型の第1の層とこの層上に
形成された低濃度の第2の層と、この第2の層上に形成
された高濃度の他方導電型の第3↓ の層と、この第3層上に形成された低濃度の他方導電型
の第4の層と、この第4の層表面から前記第1の層に達
する素子間分離膜とを備え、第1の層がトランジスタ素
子間のチャネル・ストッパーとして働き、前記第3の層
が、コレクター抵抗削減のための埋込み層として働き、
前記第4の層には所定バイポーラ素子が形成されること
を特徴とした半導体集積回路装置である。
実施例の説明 以下、図に従って本発明の実施例を第3図を用いて説明
する。
(A)31は高濃度p型基板で0.2Ω−濡以下を使用
した。厚さは300μm前後である。32は高濃度p型
基板31上にエピタキシャル成長された低濃度p型層で
1Ω−m前後の比抵抗で膜厚は1μm程度である。形成
は低温で形成出来る減圧エピタキシャル法を採用したが
、MBE法(分子線エピタキシャル法)を使用すれば、
更に低温でオド・ドープの少ない膜が成長出来る。33
はp型層32上にイオン注入法などにより全面に形成し
たn型拡散層で、0.5μm前後の厚さにランプ。
アニール等の短時間アニールにより、p型層32を維持
したまま形成される。34は低濃度n型層で1.、o〜
1.5μm程度全面にエピタキシャル成長される。比抵
抗は0.5Ω−漁前後であり、形成法は減圧エピタキシ
ャル法を使っている。この様に形成された基板を使い、
選択的な素子形成を実施する。
(B) 36は絶縁膜で、これは従来例で述べた方法と
同様に酸化膜の成長あるいは、シリコン開口後の絶縁膜
埋込み法で形成される。又、多結晶シリコンの埋込み等
の方法が、前記シリコン基板の不純物濃度分布を変化さ
せずに行なえる等利点はある。絶縁膜35の深さは2.
5μm前後であり、その先端が高濃度p型基板31迄達
している。
(C) 3 eはコレクターウオール拡散で、n型高濃
度不純物形成をイオン注入法を用いて行なう。
(D) 37〜39はp型不純物拡散層で、ボロンのイ
オン注入を用いて形成され、それぞれnpnのベース、
pnpのエミッタ及びコレクタを形成する。
(E) n型不純物のイオン注入で、層抵抗として数Ω
/口を狙って注入することにより、npnのエミッタ4
0が形成される。
(F)41は電極でA7の蒸着を行ない形成される。
尚42は酸化膜である。
以上、明らかなように、素子間の分離の際に必要なチャ
ネル防止部は基板31がその役目を担い、また高濃度の
p型基板31と高濃度のn型拡散層33とは、低濃度の
p型層32により縦方向に分離されているため、耐圧劣
化の心配もない。また高濃度の拡散層33はシリコン基
板全面にイオン注入されているため、p型ベース37と
拡散層33゜34で形成されるn型コレクタ部とp型層
32のp型部とで形成される寄生pnpのhFE  は
、寄生pnpのベース領域すなわち、拡散層33が高濃
度のため、きわめて小さく0.1以下であり実用上障害
とならない。
以上のように、本実施例によれば従来問題となっていた
高濃度p型領域であるチャネル防止部と高濃度n型領域
である埋込み部との隣接の際の問題点を縦型に分離する
構造により解決し、それにより寄生pnp効果の削減と
耐圧劣化を防ぐことが可能となり、高密度化が可能とな
った。また製造に要するマスク枚数及びマスク合わせの
際に問題となる。精度については第2表に示すように、
従来例第1表と比較して、マスク枚数で8枚→6枚マス
ク合わせ工程の厳しいものも3工程→1工程に減少する
ことが可能となった。
以下余白 第2表 第4図に縦型pnpを一体化した実施例を示す。
(A)51はp型高濃度基板で、62ばp型低濃度エピ
タキシャル層である。53はn型高濃度拡散層で、64
は拡散層53上に選択的に形成されたp型高濃度拡散層
である。基板51.エピタキシャル層52.拡散層53
はマスク合わせなしで全面に形成される。
(B) 55はn型エピタキシャル層で比抵抗0.5〜
1.5Ω−mi、で膜厚は1.0〜2.0μmである。
56は絶縁膜であり、多結晶シリコンの埋込み等で形成
される。57はコレクタウオール部となる、高濃度n型
層で、コレクタ電極の抵抗性を良くするために形成され
る。58はp型層でpnp )ランジスタのコレクタと
なり、イオン注入法により形成される。59はn型層で
、p型層58内に形成され、pnpのベースとなる。6
0,61,62はそれぞれnpnのベース及びpnpの
エミッタ及びコレクタコンタクト部となり、p型ボロン
が注入形成される。63.64はそれぞれnpnトラン
ジスタのエミッタ及びpnpトランジスタのベースコン
タクト部となり、砒素等がイオン注入される。65は電
極としてのAl配線である。第4図の実施例で示したよ
うに、縦型pupを一体化形成したものも、第3図で示
した実施例と同様にp+、p、h+の3層の非選択性を
持たない一様な基板からプロセス工程が始まるのは同様
である。
この第4図で示した例においても、第1の実施例と同様
に、マスク合わせ工程は2枚減少することとなり、また
電気特性的効果も、第1の実施例と同様である。
第5図に本発明の第3の実施例を示す。第5図において
、7oは、高濃度p型基板でありその上部に低濃度のn
型層71をまたその上部に高濃度のn型層72が、最後
に低濃度のn型層73が積み重ねられており、これらの
層は、シリコンウェハー全域に非選択的に均一に形成さ
れている。この構造は先に述べた第3図(春に相当する
シリコン基板で、第3図の工程(壽以下の工程は第5図
のものにおいても全く同様である。第3図(A)の実施
例との相異は、第5図においては低濃度層71がn型で
あることである。
特にこの層71の役割は、p型の基板70とn型の高濃
度のn型層72とを接触させないことと、pn接合の空
乏層の広がる領域となり、耐圧を持たせるためであるた
め、p型であってもn型であっても本質的に変わらない
。そのためN71をn型にするかp型にするかは、エピ
タキシャルの容易さ等で判断すればよい。
発明の効果 本発明は次の様な特長を持つ。すなわち、(1)従来は
チャネル防止層と埋込み層とが近接しているために発生
した耐圧劣化を縦方向に分離することにより、面積を大
きくすることなく耐圧劣化を防ぎ、またその濃度も従来
より高くすることが可能となり素子特性を向上させた。
(2)素子の下部全面に高濃度n型領域が設置されない
ことにより生じる寄生効果たとえば寄生pnpのhFE
  を著しるしく減少させた。
(3)  プロセス工程でのマスク枚数を従来に比し2
枚減少させた。
(→ プロセス工程でのマスク合わせの精度が厳しい部
分を、著しるしく少なくした。
(鴫 高抵抗基板を使用しているため、熱抵抗を下げる
ことが可能となり、熱放散を容易にした。
以上述べて来た効果により、生産工程の著しるしい改善
が可能となり、工業上大きい利益をもたらした。
【図面の簡単な説明】
第1図(八〜σ)は従来のn’pn)ランジスタと横型
pnp)ランジスタを一体化したプロセス工程図、第2
図(P−) 、 (B)は従来のnpn )ランジスタ
と縦型pnp)ランジスタを一体化したプロセス断面図
、第3図へ)〜(1″)は本発明の第1の実施例に係る
横型pnpとnpn)ランジスタを一体化したプロセス
工程図、第4図に)、■)は本発明の第2の実施例に係
る縦型pnpとnpn)ランジスタを一体化したプロセ
ス断面図、第5図は本発明の第3の実施例に係る基板の
構造断面図である。 31.51.70・・印・高濃度n型、拡散層、34゜
55.73・・・・・・低濃度n型層、71・旧・・低
濃度n型層。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが1名第1
図 第1図 第1図 ? 第2図 第3図 第3図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 高濃度の一方導電型の第1の層とこの第1の層上に形成
    された低濃度の一方又は他方導電型の第票 2層と、この第2の層上に形成された高濃度の他方導電
    型の第3の層と、この第3の層上に形成された低濃度の
    他方導電型の第4の層と、この第4の層表面から前記第
    1の層に達する素子間分離酸化膜とを備え、前記素子間
    分離膜により分離された前記第4の層に所定バイポーラ
    素子が形成されていることを特徴とする半導体集積回路
    装置。
JP57233610A 1982-12-29 1982-12-29 半導体集積回路装置 Pending JPS59124153A (ja)

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