JPS624339A - 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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JPS624339A
JPS624339A JP60143710A JP14371085A JPS624339A JP S624339 A JPS624339 A JP S624339A JP 60143710 A JP60143710 A JP 60143710A JP 14371085 A JP14371085 A JP 14371085A JP S624339 A JPS624339 A JP S624339A
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JP
Japan
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conductivity type
layer
type
semiconductor
diffusion layer
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JP60143710A
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Shigeru Komatsu
茂 小松
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特にバイ
ポーラ型半導体装置あるいはバイポーラ型及びMOS型
の素子が混在した半導体装置の素子分離を改良して低電
圧化及びへ集積化を図ろうとするものである。
〔発明の技術的背景〕
バイポーラ型半導体装置あるいはバイポーラ型及びMO
S型の素子が混在した半導体装置は、例えばp型のシリ
コン基板表面にn+型の埋込み拡散層を形成し、この基
板上の全面にn型エピタキシャル層を形成し、このエピ
タキシャル層内にバイポーラトランジスタ等の素子を構
成する拡散層を形成した構造を有している。従来、この
ような半導体装置の素子分離は、以下のような2つの技
術により行なわれている。まず、第1の技術はp型のシ
リコン基板表面にn4″型の埋込み拡散層を形成し、全
面にn型のエピタキシャル層を形成−した後、エピタキ
シャル層表面からp型の不純物を拡散させて基板に達す
るp+型抵拡散層形成して素子分離領域とするものであ
る。また、第2の技術は基板表面に04型拡散層とp+
型抵拡散層を形成しておき、エピタキシャル層形成後、
前記p+型型数散層上対応するエピタキシャル層表面か
らp型不純物を拡散させて両方向からの拡散によりp+
型抵拡散層形成して素子分離領域とするものである。
〔背景技術の同題点〕
前記第1の技術では、素子分離領域を形成するために不
純物を拡散させるのに要する時間が長いため生産性が低
下するうえに、形成される素子分離領域の横方向への広
がりが大きいため集積度を向上させることが困難となる
一方、第2の技術では基板側及びエピタキシャル層の表
面側の両方向から不純物の拡散を行なうので、拡散時間
が少なくてすみ、第1の技術のような欠点は解消できる
。しかし、第2の技術を用いた場合、特にn1型埋込み
層とp+型の素子分離領域との間の接合耐圧を高くする
ために、n+・型埋込み層とpゝ型埋込み層との間を一
定距離(マスク合わせ精度を考慮して1〜2−程度)離
間させて形成する必要がある。このため、素子の高集積
化が制限される。また、n+型及びp1型の埋込み層は
それぞれ別の選択拡散工程で形成しなければならない。
このため、エピタキシャル層形成前にホトリソグラフィ
一工程(PEP)を2回必要とし、工程が複雑となり、
歩留りを低下させる要因ともなる。
〔発明の目的〕
本発明は上記欠点を解消するためになされたものであり
、高集積化を達成し得るバイポーラ型又はバイポーラ型
とMOS型の素子が混在した半導体装置及びこのような
半導体装置を極めて簡便な工程で製造し得る方法を提供
しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明者は、素子の高集積化が達成できれば、作動電圧
の低電圧化も可能となり、その結果埋込み層と素子分離
領域との接合耐圧が低くとも問題が少ないことから、例
えばp型シリコン基板表面にn+型の埋込み層と素子分
離領域の一部を構成するp++埋込み層とを互いに接し
て形成することを考え、本発明をなすに至った。
すなわち、本願筒1の発明の半導体装置は、第1導電型
の半導体基板と、該半導体基板上に形成された第2導電
型の半導体層と、これら半導体基板と半導体層との境界
領域に、互いに接して形成された第1及び第2導電型の
高濃度拡散層と、前記半導体層表面から前記第1導電型
の高濃度拡散層まで達するように形成された素子分離領
域と、これら第1導電型の高濃度拡散層及び素子分離領
域に囲まれた半導体層内に形成された、半導体素子を構
成する拡散層とを具備したことを特徴とするものである
このような半導体装置によれば、第2導電型の高濃度拡
散層(埋込み層)と素子分離領域の一部を構成する第1
導電型の高濃度拡散層とが互いに接して形成されている
ので、素子の^集積化を図ることができる。この結果、
作動電圧を低電圧化することができ、第1及び第2導電
型の高濃度拡散層の間の接合耐圧が低くとも問題は生じ
ない。
また、本願第2の発明の半導体装置の製造方法は、第1
導電型の半導体基板表面に第2導電型の不純物が添加さ
れた非単結晶シリコン膜を形成する工程と、全面に第1
の絶縁膜を形成した後、その一部を選択的に除去する工
程と、残存した第1の絶縁膜をマスクとして露出した前
記非単結晶シリコン躾を除去する工程と、露出した基板
表面に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記非単結晶シ
リコン膜から不純物を拡散させ、第2導電型の高濃度拡
散層を形成する工程と、前記第2の絶縁膜を通して基板
に第1導電型の不純物をイオン注入した後、熱処理する
ことにより、前記第2導電型の高濃度拡散層と接する第
1導電型の高濃度拡散層を形成する工程と、前記第1及
び第2の絶縁膜を除去する工程と、残存している非単結
晶シリコン膜を酸化膜に変換した後、該酸化膜を除去す
る工程と、全面に第1導電型の半導体層を形成する工程
と、該半導体層の一部に選択的に前記第1導電型の高濃
度拡散層まで達する素子分離領域(第1導電型の拡散層
でもよいし、絶縁膜でもよい)を形成する工程と、これ
ら第1導電型の高濃度拡散層及び素子分離領域に囲まれ
た半導体層内に、半導体素子を構成する拡散層を形成す
る工程とを具備したことを特徴とするものである。
このような方法によれば、半導体基板表面の第1及び第
2導電型の高濃度拡散層を自己整合的に形成することが
できるので、第2導電型の半導体層(エピタキシャル層
)を形成する以前のホトリソグラフィ一工程(PEP)
は1回でよい。したがって、本願第1の発明の低電圧・
高集積半導体装置を簡便な工程で、ぶつ高歩留りで製造
することができる。
(発明の実施例) 以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(i)に示す製
造工程を参照して説明する。
まず、p型シリコン基板1の表面に膜厚300〜500
人の多結晶シリコン[12を形成し°た後、例えば加速
エネルギー50 keV 1ドーズ量1X1016/α
2の条件でヒ素をイオン注入する。
このイオン注入条件は最終的に形成されるn1型埋込み
層の層抵抗値、拡散深さ等に応じて決定される。なお、
上記のような条件では、ヒ素濃度のピーク位置が基板1
と多結晶−シリコン1lI2との境界から若干多結晶シ
リコン膜2側に入った位置となるような不純物分布を示
す (第1図(a)図示)。次に、全面に膜厚450o
〜5000人のCvD酸化膜3を堆積した後、素子分離
領域の予定部上のみを選択的にエツチングして開孔部4
を設ける(同図(b)図示)。つづいて、残存している
CVOm化11化合13クとして反応性イオンエツチン
グ(RIE)により開孔部4において露出してりる多結
晶シリコン112をエツチングし、更にヒ素濃度が約1
0”/a13以下となる領域まで基板1をエツチングす
る(同図(C)図示)。
次いで、1000℃で熱酸化を行ない、開孔部4におい
て露出している基板1の表面に膜厚1000人の熱酸化
I!A5を形成する。つづいて、窒素雰囲気中、120
0℃で4〜6時間熱処理を行ない、多結晶シリコン膜2
からヒ素を拡散させてn+型型埋界層6を形成する(同
図(d)図示)。
つづいて、残存しているCVD酸化膜3をマスクとして
開孔部に形成されている熱酸化115を通して基板1に
例えば加速エネルギー50 keV 、ドーズ量3.4
 X 10” /3”の条件でボロンをイオン注入して
ボロンイオン注入層7を形成する(同図(e)図示)。
つづいて、窒素雰囲気中、1200℃で20〜30分間
アニールを行ない、ボロンイオン注入層7を活性化して
素子分離領域の一部となるp++埋込み層8を形成する
。つづいて、残存しているCvD酸化膜3及び熱酸化膜
5をエツチングする(同図(f)図示)。
次いで、酸化性雰囲気中、1000℃で水素燃焼酸化を
行ない、残存している多結晶シリコン膜2を完全に酸化
膜に変換する。この際、露出している基板1表面にも薄
い酸化膜が形成される。つづいて、基板1表面に形成さ
れている酸化膜を全て除去する(同図(a)図示)。つ
づいて、基板1の全面に厚さ4〜6譚、比抵抗1.5〜
2Ω・C屑のn型エピタキシャル層9を形成する。この
際、前記n1型埋込み層6及びp+型型埋界層8の不純
物がそれぞれエピタキシャル!19側へも拡散する。ま
た、最終的にn++埋込み層6は拡散深さ約1.5〜2
譚、層抵抗値40〜50Ω・σ、n1型埋込み層8は拡
散深さ約2譚、層抵抗値170〜200Ω・1となる。
このp+型型埋界層8の層抵抗値は、従来のp”型埋込
み層の層抵抗値、すなわち数十Ω/口に対してかなり高
抵抗に設定されている(同図(h)図示)。つづいて、
エピタキシャル層9の一部に選択的にボロンを拡散させ
て前記n3型埋込み層8とともに素子分離amを構成す
るp型拡散層10を形成する。。これと同時にp型ベー
ス領域11を形成する。つづいて、エピタキシャル層9
の一部に選択的にヒ素を拡散させることにより、n++
エミッタ領域12及びn4型コレクタ取出し領域13を
形成し、バイポーラ型半導体装置を製造する(同図に)
図示)。
第1図(i)図示のバイポーラ型半導体装置では、n4
′型埋込み層6とp+型型埋界層8とが互いに接して形
成されているので、素子の高集積化を達成することがで
きる。この結果、作動電圧を低電圧化することができる
ので、n0型埋込み層6とp+型型埋界層8との間の接
合耐圧が低くとも問題は生じない。
また、上記のような方法では第1図(C)の工程で形成
される多結晶シリコン膜2のパターンが第1図(d)の
工程でn4″型埋込み層6の拡散源となるとともに、第
1図(e)の工程でボロンのイオン注入のマスクとして
使用されるので、n++埋込み層6とp+型型埋界層8
とを自己整合的に形成することができる。したがって、
エピタキシャル層9形成以前にはホトリソグラフィ工程
(PEP)は第1図(bl)工程でのCvDl化113
のエツチングにのみ使用され、従来よりもPEPを1回
減少させることができる。したがって、従来よりも工程
を簡便にすることができ、歩留りも向上することができ
る。また、エピタキシャル層9の上下両方向からの拡散
により素子分離領域を形成しているので、当然、拡散時
間を低減でき。
かつ素子分離領域自体の面積も低減して素子の高集積化
が容易であるという効果を有している。
なお、上記実施例では素子分離領域をp+型型埋界層8
とp型拡散層10とで構成したが゛、p型拡散層10の
代わりに例えば選択酸化法により形成された酸化膜を用
いてもよい。
また、上記実施例ではエピタキシャル層内にバイポーラ
型半導体素子を形成したが、これに限らずバイポーラ型
とMOS型の半導体素子を混在させてもよい。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、高い集積度を有し、
かつ低電圧で作動するバイポーラ型又はバイポーラ型と
MOS型の素子が混在した半導体装置及びこのような半
導体装置を極めて簡便な工程で製造し得る方法を提供で
きるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(i)、は本発明の実施例におけるバイ
ポーラ型半導体装置を得るための製造工程を示す断面図
である。 1・・・p型シリコン基板、2・・・多結晶シリコン躾
、3・・・cvoaa化躾、4・・・開孔部、5・・・
熱酸化膜、6・・・n0型埋込み層、7・・・ボロンイ
オン注入層、8・・・じ型埋込み層、9・・・n型エピ
タキシャル層、10・・・p型拡散層(素子分離領域)
、11・・・p型ベース領域、12・・・n0型エミツ
タ領域、13・・・n1型コレクタ取出し領域。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板と、該半導体基板上に形
    成された第2導電型の半導体層と、これら半導体基板と
    半導体層との境界領域に、互いに接して形成された第1
    及び第2導電型の高濃度拡散層と、前記半導体層表面か
    ら前記第1導電型の高濃度拡散層まで達するように形成
    された素子分離領域と、これら第1導電型の高濃度拡散
    層及び素子分離領域に囲まれた半導体層内に形成された
    、半導体素子を構成する拡散層とを具備したことを特徴
    とする半導体装置。
  2. (2)第1導電型の半導体基板表面に第2導電型の不純
    物が添加された非単結晶シリコン膜を形成する工程と、
    全面に第1の絶縁膜を形成した後、その一部を選択的に
    除去する工程と、残存した第1の絶縁膜をマスクとして
    露出した前記非単結晶シリコン膜を除去する工程と、露
    出した基板表面に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記
    非単結晶シリコン膜から不純物を拡散させ、第2導電型
    の高濃度拡散層を形成する工程と、前記第2の絶縁膜を
    通して基板に第1導電型の不純物をイオン注入した後、
    熱処理することにより、前記第2導電型の高濃度拡散層
    と接する第1導電型の高濃度拡散層を形成する工程と、
    前記第1及び第2の絶縁膜を除去する工程と、残存して
    いる非単結晶シリコン膜を酸化膜に変換した後、該酸化
    膜を除去する工程と、全面に第1導電型の半導体層を形
    成する工程と、該半導体層の一部に選択的に前記第1導
    電型の高濃度拡散層まで達する素子分離領域を形成する
    工程と、これら第1導電型の高濃度拡散層及び素子分離
    領域に囲まれた半導体層内に、半導体素子を構成する拡
    散層を形成する工程とを具備したことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
  3. (3)非単結晶シリコン膜に、イオン注入法により第2
    導電型の不純物を添加することを特徴とする特許請求の
    範囲第2項記載の半導体装置の製造方法。
  4. (4)第2導電型の不純物としてヒ素、第1導電型の不
    純物としてボロンをそれぞれ用いることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項又は第3項記載の半導体装置の製造
    方法。
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