JPH05343416A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05343416A
JPH05343416A JP15058792A JP15058792A JPH05343416A JP H05343416 A JPH05343416 A JP H05343416A JP 15058792 A JP15058792 A JP 15058792A JP 15058792 A JP15058792 A JP 15058792A JP H05343416 A JPH05343416 A JP H05343416A
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JP
Japan
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region
trench
silicon layer
silicon
film
Prior art date
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Pending
Application number
JP15058792A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomoyuki Hikita
智之 疋田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Publication of JPH05343416A publication Critical patent/JPH05343416A/en
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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To reduce a separation region and a collector lead out region by separating a separation diffusion region and the collector lead out region with an oxide film. CONSTITUTION:An about 5000Angstrom thick SiO2 film 8 is laminated on an epitaxial silicon layer 3 which includes trenches 7a and 7b based on a CVD process. The SiO2 film 8 (oxide film) deposited on the bottoms of the trenches 7a and 7b are etched and removed by anisotropic etching so that only the SiO2 film 8, which covers the internal sides of the trenches 7a and 7b, may remain. The heat treatment of the film crystallizes only amorphous silicon 10, which comes into contact with a silicon board 1, in the form of a single crystal and at the same time diffuses the impurities implanted into the bottoms of the trenches 7a and 7b which serve as a separation diffusion region 6 and a collector lead out region 5. This construction makes it possible to form a device separation region whose area is extremely small.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、より詳細には特にバイポーラLSI等の集積回路
の活性領域を分離し、コレクタ引き出し領域を形成する
半導体装置の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a semiconductor device in which an active region of an integrated circuit such as a bipolar LSI is separated and a collector lead region is formed.

【0002】[0002]

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
バイポーラ集積回路におけるNPNトランジスタを形成
する場合について図3に基づいて説明する。まず、P型
シリコン基板21にN+ 埋め込み層22を形成した後、
シリコン基板21全面にエピタキシャル成長を行い、N
型シリコン層23を積層する(図3(a))。
2. Description of the Related Art A case of forming an NPN transistor in a conventional bipolar integrated circuit will be described with reference to FIG. First, after forming the N + buried layer 22 on the P-type silicon substrate 21,
Epitaxial growth is performed on the entire surface of the silicon substrate 21, and N
The type silicon layer 23 is laminated (FIG. 3A).

【0003】次いで、シリコン基板21上に酸化膜24
を形成したのち、酸化膜24を所望の形状にパターニン
グし、その酸化膜24をマスクとしてP+ 不純物をイオ
ン注入して高温の熱処理をすることにより、シリコン基
板21に至るP+ 領域26を形成する(図3(b))。
さらに、再度シリコン基板21上に酸化膜24を形成し
たのち、酸化膜24を所望の形状にパターニングし、そ
の酸化膜24をマスクとしてN+ 不純物をイオン注入し
て高温の熱処理をすることにより、シリコン基板21に
形成されたN+埋め込み層22至るN+ 領域25を形成
する(図3(c))。
Next, an oxide film 24 is formed on the silicon substrate 21.
Then, the oxide film 24 is patterned into a desired shape, P + impurities are ion-implanted using the oxide film 24 as a mask, and a high temperature heat treatment is performed to form a P + region 26 reaching the silicon substrate 21. (FIG. 3 (b)).
Further, after the oxide film 24 is formed again on the silicon substrate 21, the oxide film 24 is patterned into a desired shape, N + impurities are ion-implanted using the oxide film 24 as a mask, and a high temperature heat treatment is performed. An N + region 25 extending to the N + buried layer 22 formed on the silicon substrate 21 is formed (FIG. 3C).

【0004】次いで、P型シリコン基板21にN+ 埋め
込み層22を形成する方法と同様の方法で、P+ 不純物
をイオン注入し、ベース領域28を形成する。さらに、
同様の方法で、N+ 不純物イオンを注入し、エミッタ領
域29を形成する。そして、シリコン基板21上に酸化
膜27を形成したのち、酸化膜27のエミッタ、コレク
タ、ベースの各領域上にコンタクトホールを形成し、電
極30、31、32を形成する(図3(d))。
Then, a P + impurity is ion-implanted by a method similar to the method of forming the N + buried layer 22 in the P type silicon substrate 21 to form a base region 28. further,
In the same manner, N + impurity ions are implanted to form the emitter region 29. Then, after forming the oxide film 27 on the silicon substrate 21, contact holes are formed on the emitter, collector, and base regions of the oxide film 27, and the electrodes 30, 31, and 32 are formed (FIG. 3D). ).

【0005】このようにして、シリコン基板21上に形
成される各素子を、シリコン基板21上に積層するシリ
コン層23に形成されるP+ 領域26を利用して分離す
るとともに、シリコン層23に形成されるN+ 領域25
をコレクタ引き出し領域として利用している。上記の半
導体装置の製造方法において、シリコン層23に形成さ
れるP+ の分離領域26及びN+ のコレクタ引き出し領
域25は深い拡散領域としなければならないため、その
形成過程で横方向へも拡散することとなり、その占有面
積が大きくなる。また、電圧印加時の空乏層の広がりも
含めると、このトランジスタのセルサイズを縮小するこ
とは困難であるという課題があった。
In this way, each element formed on the silicon substrate 21 is separated by utilizing the P + region 26 formed in the silicon layer 23 laminated on the silicon substrate 21, and at the same time the silicon layer 23 is formed. N + region 25 formed
Is used as the collector drawing area. In the method of manufacturing a semiconductor device described above, since the P + isolation region 26 and the N + collector lead-out region 25 formed in the silicon layer 23 must be deep diffusion regions, they are diffused laterally during the formation process. Therefore, the occupied area becomes large. In addition, including the expansion of the depletion layer at the time of voltage application, it is difficult to reduce the cell size of this transistor.

【0006】また、P+ の分離領域26及びN+ のコレ
クタ引き出し領域25を拡散させるため、高温で長時間
熱処理を行うが、この過程でN+ 埋め込み領域22のシ
リコン層23中への上方拡散が大きくなってしまい、実
効エピタキシャルシリコン層23の厚みの減少を招くと
いう課題があった。これに対して、図4に示したよう
に、N型エピタキシャル層42が形成されたP型シリコ
ン基板41の分離領域44にトレンチを形成し、そのト
レンチ内にSiO2 43を埋設することにより、バイポ
ーラLSIを分離する方法が提案されているが、この方
法は、分離領域44のみにしか適用できないという問題
があった。
Further, in order to diffuse the P + isolation region 26 and the N + collector extraction region 25, a heat treatment is performed at a high temperature for a long time. In this process, the N + buried region 22 is upwardly diffused into the silicon layer 23. However, there is a problem in that the thickness of the effective epitaxial silicon layer 23 is reduced and the thickness of the effective epitaxial silicon layer 23 is reduced. On the other hand, as shown in FIG. 4, by forming a trench in the isolation region 44 of the P-type silicon substrate 41 in which the N-type epitaxial layer 42 is formed and burying SiO 2 43 in the trench, Although a method of separating the bipolar LSI has been proposed, there is a problem that this method can be applied only to the separation region 44.

【0007】また、シリコン基板41表面から基板電位
をとることができない、製造工程が複雑なため、その過
程における安定性に欠けるという課題があった。本発明
はこのような問題に鑑みなされたものであり、分離領域
及びコレクタ引き出し領域の縮小を図るとともに、実効
エピタキシャルシリコン層の厚みの減少を抑制すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することを目的と
している。
Further, there is a problem that the substrate potential cannot be obtained from the surface of the silicon substrate 41 and the manufacturing process is complicated, so that the stability in the process is insufficient. The present invention has been made in view of such a problem, and provides a method for manufacturing a semiconductor device, which can reduce the separation region and the collector extraction region and suppress the reduction in the thickness of the effective epitaxial silicon layer. It is an object.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記記載の問題を解決す
るために本発明によれば、(i)埋め込み拡散領域とし
て高濃度の第1導電型領域を形成した第2導電型のシリ
コン基板上全面に低濃度の第1導電型シリコン層を積層
し、該シリコン層上全面に酸化膜を形成したのち、コレ
クタ引き出し領域を形成する領域の前記シリコン層に、
埋め込み拡散領域に至るトレンチを形成すると同時に、
分離拡散領域を形成する領域の前記シリコン層に、シリ
コン基板に至るトレンチを形成する工程、(ii)前記ト
レンチ内の側面のみを酸化膜で被覆する工程、(iii)前
記分離拡散領域となるトレンチ底部に第2導電型不純物
を注入し、前記コレクタ引き出し領域となるトレンチ底
部に第1導電型不純物を注入する工程、(iv)前記トレ
ンチを含む前記シリコン層上全面にアモルファスシリコ
ンを積層し、熱処理を行う工程、(v)前記シリコン層
上の前記アモルファスシリコンを選択的に除去する工程
を含む半導体装置の製造方法が提供される。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the present invention, (i) on a second conductivity type silicon substrate in which a high concentration first conductivity type region is formed as a buried diffusion region. A low-concentration first-conductivity-type silicon layer is laminated on the entire surface, an oxide film is formed on the entire surface of the silicon layer, and then, on the silicon layer in a region where a collector extraction region is formed,
At the same time as forming the trench reaching the buried diffusion region,
Forming a trench reaching the silicon substrate in the silicon layer in the region where the isolation diffusion region is to be formed; (ii) covering only the side surface in the trench with an oxide film; (iii) a trench serving as the isolation diffusion region Injecting a second conductivity type impurity into the bottom and injecting the first conductivity type impurity into the bottom of the trench to be the collector extraction region, (iv) depositing amorphous silicon on the entire surface of the silicon layer including the trench, and performing heat treatment And a step of (v) selectively removing the amorphous silicon on the silicon layer.

【0009】本発明において、第2導電型のシリコン基
板上に形成される高濃度の第1導電型領域は、埋め込み
拡散層として形成すものであり、例えば、単結晶のP型
シリコン基板を用いた場合には、公知のフォトリソグラ
フィ法等を用いて、P又はAs等のN型不純物を高濃
度、例えば、1×1016〜1×1017ions/cm2
程度の濃度で形成する。そして、低濃度、例えば、1×
1012〜1×1013ions/cm2 程度の濃度のN型
シリコン層をエピタキシャル成長させる。この場合、エ
ピタキシャル成長は、例えば、CVD法、MBE法、A
LE法等で形成することができる。また、その際のエピ
タキシャルシリコン層の厚みは特に限定されるものでは
ないが、1〜10μm程度が好ましい。そして、エピタ
キシャルシリコン層上にSiO2 膜を1000〜200
0Å程度形成した後、コレクタ引き出し領域及び分離領
域を形成する領域にトレンチを形成する。この際のトレ
ンチは、公知のエッチング方法によって形成することが
できる、その深さは、特に限定されるものではないが、
コレクタ引き出し領域を形成する領域のトレンチとして
は、埋め込み拡散層として形成した高濃度のN型領域に
至る程度の深さであり、分離拡散領域を形成する領域の
トレンチとしては、P型シリコン基板に至る程度の深さ
であることが好ましい。また、このトレンチ形成は工程
の簡略化の点から、同時に形成することが好ましい。
In the present invention, the high-concentration first conductivity type region formed on the second conductivity type silicon substrate is formed as a buried diffusion layer. For example, a single crystal P-type silicon substrate is used. In such a case, a well-known photolithography method or the like is used to add N-type impurities such as P or As at a high concentration, for example, 1 × 10 16 to 1 × 10 17 ions / cm 2.
It is formed at a certain concentration. And low concentration, eg 1 ×
An N-type silicon layer having a concentration of about 10 12 to 1 × 10 13 ions / cm 2 is epitaxially grown. In this case, the epitaxial growth is performed by, for example, the CVD method, the MBE method, the A method.
It can be formed by the LE method or the like. The thickness of the epitaxial silicon layer at that time is not particularly limited, but is preferably about 1 to 10 μm. Then, a SiO 2 film is formed on the epitaxial silicon layer by 1000 to 200.
After forming about 0Å, a trench is formed in a region where a collector extraction region and an isolation region are formed. The trench at this time can be formed by a known etching method, the depth is not particularly limited,
The trench for forming the collector lead-out region has a depth to reach the high-concentration N-type region formed as the buried diffusion layer, and the trench for forming the isolation diffusion region is formed on the P-type silicon substrate. It is preferable that the depth is as deep as possible. In addition, it is preferable to form the trench at the same time from the viewpoint of simplifying the process.

【0010】そして、上記トレンチを含むエピタキシャ
ルシリコン層上に膜厚1000〜5000Å程度でSi
2 膜を堆積し、公知のエッチング方法により、エピタ
キシャルシリコン層上及びトレンチ底部に積層されたS
iO2 膜をエッチング除去して、トレンチ内部の側面の
みを被覆するSiO2 膜を残す。次いで、例えば、フォ
トリソグラフィ工程によって、分離拡散領域となるトレ
ンチ底部にボロン等のP型不純物を1×1016〜1×1
17ions/cm2 程度の濃度で注入し、さらに、上
記と同様に、コレクタ引き出し領域となるトレンチ底部
にP又はAs等のN型不純物を1×1016〜1×1017
ions/cm2程度の濃度で注入する。
On the epitaxial silicon layer including the trench, a Si film having a film thickness of about 1000 to 5000 Å is formed.
An O 2 film is deposited, and an S 2 film is formed on the epitaxial silicon layer and on the bottom of the trench by a known etching method.
The iO 2 film is removed by etching, leaving the SiO 2 film covers only the side surface of the trench. Then, for example, by a photolithography process, 1 × 10 16 to 1 × 1 of a P-type impurity such as boron is added to the bottom of the trench to be the isolation diffusion region.
Implantation is carried out at a concentration of about 0 17 ions / cm 2 , and N-type impurities such as P or As are added at 1 × 10 16 to 1 × 10 17 at the bottom of the trench serving as the collector extraction region in the same manner as above.
It is injected at a concentration of about ions / cm 2 .

【0011】そして、トレンチを含むエピタキシャルシ
リコン層上全面に、例えば、CVD法等の公知の方法に
より、アモルファスシリコンを積層する。この際、エピ
タキシャルシリコン層上には1000〜5000Å程度
のSiO2 の保護膜が形成されている。また、アモルフ
ァスシリコンの膜厚は特に限定されるものではないが、
トレンチを完全に埋設することができる程度以上の膜厚
で積層することが好ましい。その後、熱処理を行う。こ
の際の熱処理は、例えば、N2 又はAr雰囲気下、常
圧、1000〜1100℃程度の温度範囲で30〜60
分間程度処理することが好ましい。この熱処理により、
トレンチ底部で単結晶シリコンと接触しているアモルフ
ァスシリコンが、単結晶シリコンと接触している部分か
ら順次単結晶化していく。また、この単結晶化と同時
に、この熱処理によって、分離領域及びコレクタ引き出
し領域となるトレンチ底部にそれぞれ注入した不純物イ
オンが、トレンチ内に埋設したアモルファス状のあるい
は単結晶化したシリコンに拡散することとなる。
Amorphous silicon is laminated on the entire surface of the epitaxial silicon layer including the trench by a known method such as the CVD method. At this time, a SiO 2 protective film of about 1000 to 5000 Å is formed on the epitaxial silicon layer. The film thickness of amorphous silicon is not particularly limited,
It is preferable that the trenches are stacked with a film thickness that is equal to or larger than the thickness that allows the trenches to be completely buried. Then, heat treatment is performed. The heat treatment at this time is, for example, 30 to 60 at a normal pressure and a temperature range of about 1000 to 1100 ° C. in an N 2 or Ar atmosphere.
It is preferable to perform the treatment for about a minute. By this heat treatment,
Amorphous silicon that is in contact with the single crystal silicon at the bottom of the trench gradually becomes single crystal from the portion that is in contact with the single crystal silicon. At the same time as this single crystallization, the heat treatment diffuses the impurity ions injected into the trench bottoms, which are the isolation region and the collector extraction region, into the amorphous or single crystallized silicon buried in the trench. Become.

【0012】本発明においては、アモルファスシリコン
の単結晶化は単結晶シリコンと接触している下方から順
次行われることとなるので、トレンチ内に埋設されたア
モルファスシリコンが完全に単結晶化すればよい。そし
て、シリコン層上に積層されているアモルファスシリコ
ンを選択的に除去する。この際、アモルファスシリコン
は、例えば、KOH、HF/HNO3 系エッチャントに
よるスピンエッチにより、その廃液中のSi濃度の変化
を検知し、表面のSiO2 が露出した時点でエッチャン
トの供給を止める方法等により、選択的にエッチング除
去することができる。
In the present invention, since the amorphous silicon is single-crystallized sequentially from the lower side in contact with the single-crystal silicon, the amorphous silicon buried in the trench may be completely single-crystallized. .. Then, the amorphous silicon laminated on the silicon layer is selectively removed. At this time, for amorphous silicon, for example, a method of detecting the change in the Si concentration in the waste liquid by spin etching using KOH or HF / HNO 3 type etchant, and stopping the supply of the etchant when the SiO 2 on the surface is exposed, etc. Thus, it can be selectively removed by etching.

【0013】その後、通常の方法により、各素子を形成
することができる。なお、上記においてはNPNトラン
ジスタを形成する場合について説明しているが、これは
単に説明の便宜であり、PNPトランジスタでも本質的
に同様であり、本発明もまた当然それらに及ぶものであ
る。
After that, each element can be formed by a usual method. Although the case of forming an NPN transistor has been described above, this is merely for convenience of description, and a PNP transistor is essentially the same, and the present invention naturally extends to them.

【0014】[0014]

【作用】上記した方法によれば、(i)埋め込み拡散領
域として高濃度の第1導電型領域を形成した第2導電型
のシリコン基板上全面に低濃度の第1導電型シリコン層
を積層し、該シリコン層上全面に酸化膜を形成したの
ち、コレクタ引き出し領域を形成する領域の前記シリコ
ン層に、埋め込み拡散領域に至るトレンチを形成すると
同時に、分離拡散領域を形成する領域の前記シリコン層
に、シリコン基板に至るトレンチを形成する工程、(i
i)前記トレンチ内の側面のみを酸化膜で被覆する工
程、(iii)前記分離拡散領域となるトレンチ底部に第2
導電型不純物を注入し、前記コレクタ引き出し領域とな
るトレンチ底部に第1導電型不純物を注入する工程、
(iv)前記トレンチを含む前記シリコン層上全面にアモ
ルファスシリコンを積層し、熱処理を行う工程、(v)
前記シリコン層上の前記アモルファスシリコンを選択的
に除去する工程を含むので、前記シリコン層に形成され
る分離拡散領域及びコレクタ引き出し領域は、酸化膜に
よって分離されることとなり、その形成過程での分離拡
散領域及びコレクタ引き出し領域の横方向への拡散が抑
制される。
According to the above-described method, (i) a low-concentration first-conductivity-type silicon layer is laminated on the entire surface of a second-conductivity-type silicon substrate in which a high-concentration first-conductivity-type region is formed as a buried diffusion region. After forming an oxide film on the entire surface of the silicon layer, a trench reaching a buried diffusion region is formed in the silicon layer in a region where a collector extraction region is formed, and at the same time, a trench is formed in a region in which an isolation diffusion region is formed. , A step of forming a trench reaching the silicon substrate, (i
i) a step of covering only the side surface in the trench with an oxide film, and (iii) a second step at the bottom of the trench to be the isolation diffusion region.
Implanting a conductivity type impurity, and implanting a first conductivity type impurity into the bottom of the trench to be the collector extraction region,
(Iv) a step of laminating amorphous silicon on the entire surface of the silicon layer including the trench and performing heat treatment, (v)
Since the step of selectively removing the amorphous silicon on the silicon layer is included, the isolation diffusion region and the collector extraction region formed in the silicon layer are separated by the oxide film, and the isolation in the formation process is performed. Lateral diffusion of the diffusion region and the collector extraction region is suppressed.

【0015】また、前記トレンチを含む前記シリコン層
上全面にアモルファスシリコンを積層し、熱処理を行う
ので、分離拡散領域及びコレクタ引き出し領域の、アモ
ルファスシリコンの単結晶化と同時に、前記分離拡散領
域となるトレンチ底部に注入した第2導電型不純物及び
前記コレクタ引き出し領域となるトレンチ底部に注入し
た第1導電型不純物が単結晶シリコンへ上方拡散するこ
ととなり、熱処理過程を抑制することができる。これに
より、実効的な低濃度の第1導電型シリコン層の厚みの
減少が抑制される。
Further, since amorphous silicon is laminated on the entire surface of the silicon layer including the trench and heat-treated, the isolation diffusion region and the collector extraction region become the isolation diffusion region at the same time as the amorphous silicon is single-crystallized. The second-conductivity-type impurities implanted into the bottom of the trench and the first-conductivity-type impurities implanted into the bottom of the trench, which will be the collector extraction region, are diffused upward into the single crystal silicon, so that the heat treatment process can be suppressed. This suppresses an effective reduction in the thickness of the low-concentration first-conductivity-type silicon layer.

【0016】[0016]

【実施例】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例
を図1及び図2に基づいて説明する。まず、P型シリコ
ン基板1の表面に、熱酸化によりSiO2 膜(図示せ
ず)を形成したのち、フォトリソグラフィ工程によりS
iO2 膜をパターニングする。そして、SiO2 膜をマ
スクとして、1×1017ions/cm2 程度のP又は
Asイオンをイオン注入し、N+ 埋め込み拡散領域2を
形成した後、CVD法により、膜厚5μm程度、5Ω・
cmのN型エピタキシャルシリコン層3を積層する。次
いで、熱酸化により膜厚2000Å程度のSiO2 膜4
を形成し、このSiO2 膜4を所望の形状にパターニン
グし、分離拡散領域6及びコレクタ引き出し領域5とな
るべく領域に、深さ5μm程度のトレンチ7b、7aを
形成する(図1(a))。
EXAMPLE An example of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. First, a SiO 2 film (not shown) is formed on the surface of the P-type silicon substrate 1 by thermal oxidation, and then S is formed by a photolithography process.
The iO 2 film is patterned. Then, using the SiO 2 film as a mask, P or As ions of about 1 × 10 17 ions / cm 2 are ion-implanted to form the N + buried diffusion region 2, and then a film thickness of about 5 μm and 5Ω ·
cm of N-type epitaxial silicon layer 3 is laminated. Then, the SiO 2 film 4 having a thickness of about 2000 Å is formed by thermal oxidation.
Then, the SiO 2 film 4 is patterned into a desired shape, and trenches 7b and 7a having a depth of about 5 μm are formed in the isolation diffusion region 6 and the collector extraction region 5 as much as possible (FIG. 1A). ..

【0017】次いで、トレンチ7b、7a内壁に、熱酸
化により膜厚100〜500Å程度のSiO2 膜(図示
せず)を形成したのち、トレンチ7b、7aを含むエピ
タキシャルシリコン層3上にCVD法により、5000
Å程度のSiO2 膜8を積層し、異方性エッチングによ
って、トレンチ7b、7a底部に積層されたSiO2
8をエッチング除去して、トレンチ7b、7a内部の側
面のみを被覆するSiO2 膜8を残す(図1(b))。
Then, a SiO 2 film (not shown) having a film thickness of about 100 to 500 Å is formed on the inner walls of the trenches 7b and 7a by thermal oxidation, and then the epitaxial silicon layer 3 including the trenches 7b and 7a is formed by the CVD method. 5,000
Stacking an SiO 2 film 8 of about Å, by anisotropic etching, trenches 7b, the SiO 2 film 8 laminated on 7a bottom is removed by etching, the SiO 2 film which covers only the side surface of the trench 7b, 7a Leave 8 (FIG. 1 (b)).

【0018】そして、レジストをパターニングすること
により、分離拡散領域6となるべく領域に形成されたト
レンチ7b底部に、1×1017ions/cm2 程度の
ボロン等のP型不純物イオンを注入する(図1
(c))。さらに、レジスト9をパターニングすること
により、コレクタ引き出し領域5となるべく領域に形成
されたトレンチ7a底部に、1×1017ions/cm
2 程度P等のN型不純物イオンを注入する(図1
(d))。
Then, by patterning the resist, P type impurity ions such as boron of about 1 × 10 17 ions / cm 2 are implanted into the bottom of the trench 7b formed in the region as much as the isolation diffusion region 6 (see FIG. 1
(C)). Further, by patterning the resist 9, 1 × 10 17 ions / cm is formed at the bottom of the trench 7a formed in the region as close as possible to the collector extraction region 5.
About 2 N-type impurity ions such as P are implanted (Fig. 1
(D)).

【0019】次いで、トレンチ7a、7bを含むエピタ
キシャルシリコン層3上に、膜厚5000Å程度のアモ
ルファスシリコン10を堆積し(図1(e))、例え
ば、N 2 雰囲気下、常圧、1000〜1100℃程度の
温度範囲で30〜60分間程熱処理を行う(図2
(f))。この熱処理により、シリコン基板1と接触し
ているトレンチ7a、7b内のアモルファスシリコン1
0のみを単結晶化させると同時に、分離拡散領域6及び
コレクタ引き出し領域5となるトレンチ7a、7bの底
部に注入した不純物を上方拡散させる。
Next, an epitaxy including the trenches 7a and 7b is performed.
On the axial silicon layer 3, a film with a film thickness of about 5000Å
Deposition of rufus silicon 10 (Fig. 1 (e)), for example
For example, N 2Atmospheric pressure, 1000 to 1100 ° C
Heat treatment is performed for 30 to 60 minutes in the temperature range (Fig. 2
(F)). By this heat treatment, contact with the silicon substrate 1
Amorphous silicon 1 in the trenches 7a, 7b
At the same time that only 0 is crystallized, the separation diffusion region 6 and
Bottoms of the trenches 7a and 7b which will be the collector extraction regions 5
The impurities injected into the portion are diffused upward.

【0020】そして、エピタキシャルシリコン層3上に
積層されているアモルファスシリコン10のみを、例え
ば、KOH系エッチャントによるスピンエッチにより、
その廃液中のSi濃度の変化を検知し、表面のSiO2
が露出した時点でエッチャントの供給を止める方法によ
り、選択的にエッチング除去する(図2(g))。次い
で、エピタキシャルシリコン層3上のSiO2 膜4を選
択的に除去し(図2(h))、その後、P型シリコン基
板1にN+ 埋め込み拡散領域2を形成する方法と同様の
方法で、P+ 不純物をイオン注入し、ベース領域12
を、N+ 不純物イオンを注入し、エミッタ領域13を形
成する。そして、シリコン基板1上に酸化膜4を形成し
たのち、酸化膜4のエミッタ、コレクタ、ベースの各領
域上にコンタクトホールを形成し、電極14、15、1
6を形成する(図2(i))。
Then, only the amorphous silicon 10 laminated on the epitaxial silicon layer 3 is spin-etched with a KOH-based etchant, for example.
The change in the Si concentration in the waste liquid is detected, and the SiO 2 on the surface is detected.
Etching is selectively removed by a method of stopping the supply of the etchant when exposed (FIG. 2G). Then, the SiO 2 film 4 on the epitaxial silicon layer 3 is selectively removed (FIG. 2 (h)), and then, by the same method as the method of forming the N + buried diffusion region 2 in the P-type silicon substrate 1. P + impurities are ion-implanted to form the base region 12
Are implanted with N + impurity ions to form the emitter region 13. Then, after the oxide film 4 is formed on the silicon substrate 1, contact holes are formed on the emitter, collector and base regions of the oxide film 4, and the electrodes 14, 15 and 1 are formed.
6 is formed (FIG. 2 (i)).

【0021】このようにして形成した半導体装置におい
ては、シリコン層3に形成されるP + の分離拡散領域6
及びN+ のコレクタ引き出し領域5はSiO2 膜8によ
って分離されるため、その形成過程での横方向への拡散
を抑制することができる。また、アモルファスシリコン
10を単結晶化する際に、コレクタ引き出し領域5及び
分離拡散領域6下方からの不純物の上方拡散が行われる
ため、実効エピタキシャルシリコン層3の厚みの減少を
抑制することができる。
In the semiconductor device thus formed,
Is formed on the silicon layer 3. +Separation and diffusion area 6
And N+Of the collector extraction region 5 of2By membrane 8
Because of the separation, lateral diffusion during the formation process
Can be suppressed. Also, amorphous silicon
When 10 is single crystallized, the collector extraction region 5 and
Impurity diffusion from below the separation diffusion region 6 is performed.
Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the effective epitaxial silicon layer 3.
Can be suppressed.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明に係る半導体装置の製造方法によ
れば、(i)埋め込み拡散領域として高濃度の第1導電
型領域を形成した第2導電型のシリコン基板上全面に低
濃度の第1導電型シリコン層を積層し、該シリコン層上
全面に酸化膜を形成したのち、コレクタ引き出し領域を
形成する領域の前記シリコン層に、埋め込み拡散領域に
至るトレンチを形成すると同時に、分離拡散領域を形成
する領域の前記シリコン層に、シリコン基板に至るトレ
ンチを形成する工程、(ii)前記トレンチ内の側面のみ
を酸化膜で被覆する工程、(iii)前記分離拡散領域とな
るトレンチ底部に第2導電型不純物を注入し、前記コレ
クタ引き出し領域となるトレンチ底部に第1導電型不純
物を注入する工程、(iv)前記トレンチを含む前記シリ
コン層上全面にアモルファスシリコンを積層し、熱処理
を行う工程、(v)前記シリコン層上の前記アモルファ
スシリコンを選択的に除去する工程を含むので、前記シ
リコン層に形成される分離拡散領域及びコレクタ引き出
し領域は、酸化膜によって分離されることとなり、その
形成過程での分離拡散領域及びコレクタ引き出し領域の
横方向への拡散を抑制することができ、さらに、この半
導体装置への電界印加時の空乏層を考慮することなく、
トランジスタのレイアウトを行うことができるので、大
幅なセル面積の縮小が可能となる。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, (i) a low-concentration second substrate is formed on the entire surface of a second-conductivity-type silicon substrate in which a high-concentration first-conductivity type region is formed as a buried diffusion region. After laminating a 1-conductivity type silicon layer and forming an oxide film on the entire surface of the silicon layer, a trench reaching a buried diffusion region is formed in the silicon layer in a region where a collector extraction region is formed, and at the same time, an isolation diffusion region is formed. A step of forming a trench reaching the silicon substrate in the silicon layer in a region to be formed; (ii) a step of covering only a side surface of the trench with an oxide film; (iii) a second step at the bottom of the trench to be the isolation diffusion region. Implanting a conductivity type impurity and implanting a first conductivity type impurity into the bottom of the trench to be the collector extraction region, (iv) forming an ammo on the entire surface of the silicon layer including the trench. Since the step of stacking the fas silicon and performing the heat treatment, and (v) the step of selectively removing the amorphous silicon on the silicon layer are included, the isolation diffusion region and the collector extraction region formed in the silicon layer are oxidized. Since it is separated by the film, it is possible to suppress the lateral diffusion of the separation diffusion region and the collector extraction region during the formation process, and further consider the depletion layer when an electric field is applied to this semiconductor device. Without
Since the transistor layout can be performed, the cell area can be significantly reduced.

【0023】また、前記トレンチを含む前記シリコン層
上全面にアモルファスシリコンを積層し、熱処理を行う
ので、分離拡散領域及びコレクタ引き出し領域の、アモ
ルファスシリコンの単結晶化と同時に、前記分離拡散領
域となるトレンチ底部に注入した第2導電型不純物及び
前記コレクタ引き出し領域となるトレンチ底部に注入し
た第1導電型不純物が単結晶シリコンへ上方拡散するこ
ととなり、熱処理過程を抑制することができる。これに
より、実効的な低濃度第1導電型シリコン層の厚みの減
少を抑制することが可能となる。
Further, since amorphous silicon is laminated on the entire surface of the silicon layer including the trench and heat-treated, the isolation diffusion region and the collector extraction region become the isolation diffusion region at the same time as the amorphous silicon is single-crystallized. The second-conductivity-type impurities implanted into the bottom of the trench and the first-conductivity-type impurities implanted into the bottom of the trench, which will be the collector extraction region, are diffused upward into the single crystal silicon, so that the heat treatment process can be suppressed. This makes it possible to suppress an effective reduction in the thickness of the low-concentration first conductivity type silicon layer.

【0024】従って、極めて小面積の素子分離領域を形
成することができ、バイポーラLSI等の集積回路の量
産に寄与することが可能となる。
Therefore, it is possible to form an element isolation region having an extremely small area, and it is possible to contribute to mass production of integrated circuits such as bipolar LSI.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を
示す製造工程説明図である。
FIG. 1 is a manufacturing process explanatory view showing an embodiment of a semiconductor device manufacturing method according to the present invention.

【図2】本発明に係る半導体装置の製造方法の実施例を
示す製造工程説明図である。
FIG. 2 is a manufacturing process explanatory view showing the embodiment of the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

【図3】従来の半導体装置の製造方法を示す概略断面図
である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device.

【図4】従来の半導体装置の実施例を示す概略断面図で
ある。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 埋め込み拡散領域 3 シリコン層 4 SiO2 膜(酸化膜) 5 コレクタ引き出し領域 6 分離拡散領域 7a、7b トレンチ 8 SiO2 膜(酸化膜) 10 アモルファスシリコン1 Silicon Substrate 2 Embedded Diffusion Region 3 Silicon Layer 4 SiO 2 Film (Oxide Film) 5 Collector Extraction Region 6 Separation Diffusion Region 7a, 7b Trench 8 SiO 2 Film (Oxide Film) 10 Amorphous Silicon

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/76 L 9169−4M 27/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI Technical indication H01L 21/76 L 9169-4M 27/06

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 (i)埋め込み拡散領域として高濃度の
第1導電型領域を形成した第2導電型のシリコン基板上
全面に低濃度の第1導電型シリコン層を積層し、該シリ
コン層上全面に酸化膜を形成したのち、コレクタ引き出
し領域を形成する領域の前記シリコン層に、埋め込み拡
散領域に至るトレンチを形成すると同時に、分離拡散領
域を形成する領域の前記シリコン層に、シリコン基板に
至るトレンチを形成する工程、 (ii)前記トレンチ内の側面のみを酸化膜で被覆する工
程、 (iii)前記分離拡散領域となるトレンチ底部に第2導電
型不純物を注入し、前記コレクタ引き出し領域となるト
レンチ底部に第1導電型不純物を注入する工程、 (iv)前記トレンチを含む前記シリコン層上全面にアモ
ルファスシリコンを積層し、熱処理を行う工程、 (v)前記シリコン層上の前記アモルファスシリコンを
選択的に除去する工程を含むことを特徴とする半導体装
置の製造方法。
1. A low-concentration first-conductivity-type silicon layer is laminated on the entire surface of a second-conductivity-type silicon substrate on which a high-concentration first-conductivity-type region is formed as an embedded diffusion region, and the silicon layer is formed on the silicon layer. After forming an oxide film on the entire surface, a trench reaching a buried diffusion region is formed in the silicon layer in a region where a collector extraction region is formed, and at the same time, a silicon substrate is reached in the silicon layer in a region where an isolation diffusion region is formed. A step of forming a trench; (ii) a step of covering only a side surface in the trench with an oxide film; (iii) an impurity of a second conductivity type is injected into a bottom portion of the trench to be the isolation diffusion region to form the collector extraction region. A step of implanting a first conductivity type impurity into the bottom of the trench, (iv) a step of stacking amorphous silicon on the entire surface of the silicon layer including the trench and performing a heat treatment (V) a method of manufacturing a semiconductor device characterized by comprising the step of selectively removing the amorphous silicon on said silicon layer.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6259143B1 (en) 1998-10-08 2001-07-10 Nec Corporation Semiconductor memory device of NOR type mask ROM and manufacturing method of the same

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