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JP2000269232A - バイポ−ラトランジスタ及び半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

バイポ−ラトランジスタ及び半導体集積回路装置の製造方法

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JP2000269232A
JP2000269232A JP11075990A JP7599099A JP2000269232A JP 2000269232 A JP2000269232 A JP 2000269232A JP 11075990 A JP11075990 A JP 11075990A JP 7599099 A JP7599099 A JP 7599099A JP 2000269232 A JP2000269232 A JP 2000269232A
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Naoto Saito
直人 斎藤
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Seiko Instruments Inc
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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易なプロセスで、良好な特性のバイポ−ラ
トランジスタ集積回路装置を提供する。 【解決手段】 コレクタ領域と基板を分離するための埋
込み層形領域の一部に不純物導入されない領域を配置す
ることで、コレクタ抵抗の小さいバイポーラ・トランジ
スタを形成できる。これは、同一基板に絶縁電界効果ト
ランジスタが存在するBiCMOSにおいてもあてはま
る。これらのプロセスは従来のプロセスに多くのステッ
プを付加することなく実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、バイポ−ラ型半
導体装置およびバイポ−ラ型とMIS型半導体装置を同
一基板に形成した半導体集積回路装置の製造方法に関わ
り、定電圧出力機能や定電流出力機能を有する電源用半
導体集積回路装置を含む半導体集積回路装置の製造方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、エピタキシャル成長膜を用いた半
導体基板の全域ないし一部には、前記エピタキシャル成
長膜下に埋込層を設けている。埋込層は、埋込層上に形
成されるデバイスのオン抵抗の低抵抗化とともに、ソフ
トエラー及びラッチアップ耐性向上の為に用いられる。
また、同一半導体基板上に、NPN型およびPNP型の
縦形バイポーラ・トランジスタを形成するときには、P
NP型のコレクタ領域と基板領域を電気的に分離するた
めに、コレクタ領域と基板領域の間にN型の埋込み層領
域を別途形成することがある。こうすることによって、
縦形PNPバイポーラ・トランジスタのコレクタは任意
の電位をとることができる。
【0003】ここで、分離のためのN型領域形成工程
は、図3のように、NPN型バイポーラ・トランジスタ
のコレクタ領域形成のために行われる、濃度の高いN型
不純物導入工程と兼用するか、これとは別に比較的濃度
の低いN型領域形成工程を付加するか、という2つの方
法がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、PNP
型のコレクタ領域と基板領域を電気的に分離するために
形成されるN型埋込み層領域を、図3のように、NPN
型のコレクタ領域と兼用すると、このN型領域は濃度が
高いため、後の工程でこの領域上に形成するP型領域3
の濃度を高くすることが難しい。すなわちPNP型コレ
クタ領域の抵抗が大きくなってしまう。また、N型領域
の濃度を低くしてしまうと、逆にNPN型・コレクタ領
域の抵抗が大きくなってしまう。一方、別工程でN型領
域を形成するのはマスク増およびプロセスステップの増
加となる。
【0005】本発明は以上のような点に着目してなされ
たもので、従来よりも高性能かつコスト高とならない、
付加価値の高いバイポーラトランジスタを形成すること
が可能とな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。
【0006】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面に
基づいて説明する。図面においては、簡単のため、様々
の層の厚みは誇張して示してある。図1は、本発明の製
造方法による半導体装置の一実施例を示す工程順模式的
断面図、図2は、本発明の製造方法による半導体装置の
一実施例を示す平面図である。
【0007】図1(a)のように、シリコン半導体基板
100、例えばP型の導電型で20〜30Ω・cmの抵
抗率のシリコン半導体基板に、後の工程(図示せず)で
バイポーラトランジスタを形成する領域101の特定の
領域にN型の導電型の不純物、例えば砒素を1×1016
atoms/cm3〜1×1021atoms/cm3、の
濃度となるように不純物導入する。このとき不純物を導
入される領域105の一部に不純物導入されない領域1
04を設け、不純物を導入される領域105は不純物導
入されない領域104を囲うように形成する。言い方を
変えれば、不純物導入領域の内側に不純物導入されない
窓をあけておくということである。不純物導入されない
領域104はひとつあるいは複数個設けられることもあ
る。例えば、複数個の場合は、図1(b)および図2の
ように形成される。図2では、不純物が導入されない領
域104は矩形であるが、円形でもかまわない。この不
純物が導入されない領域104は、後の工程(図示せ
ず)で形成されるバイポーラトランジスタのエミッタ領
域のちょうど真下の領域から、コレクタ電極領域の真下
にかけて配置される。
【0008】不純物導入量は、エピタキシャル成長膜1
03に形成するデバイスのコレクタと基板の電気的分離
と共に、ソフトエラー及びラッチアップ耐性向上のた
め、好ましくは1×1019atms/cm3〜5×10
20atms/cm3、より好ましくは1×1021atm
s/cm3ドーピングする。その後、1図(c)のよう
に、砒素を導入した領域の内側に、例えばホウ素をドー
ピングする。例えば、ホウ素のドーズ量は、1×1014
〜3×1014atms/cm2である。
【0009】その後、ドーピングされた不純物はアニー
ル工程によりシリコン半導体基板100に拡散される。
この時点で、1図(d)のように、N型の不純物領域1
05は、不純物が導入されなかった領域104まで拡散
して、N型の不純物領域105の中にP型の不純物領域
106を完全に包み込むような形態となる。その後さら
に、図1(e)のように、シリコン半導体基板100上
にエピタキシャル成長膜103、例えばガスソースとし
てSiH2Cl2及びPH3を用いたN型の導電型のCV
Dエピタキシャル成長膜を抵抗率2Ω・cm、膜厚8μ
mで形成する。さらに図1(f)ホウ素を導入した領域
上のN型エピタキシャル領域にP型の不純物、例えばホ
ウ素を導入し、これを熱拡散させることによって、エピ
タキシャル成長前に導入したP型の領域106と接続さ
せて、PNP型バイポーラ・トランジスタのコレクタ領
域が形成される。結果的にP型不純物領域106Bは、
N型の不純物が導入されなかった領域104を設定して
おいたために、P型不純物濃度が打ち消されにくくな
り、抵抗の低い層にすることができる。
【0010】以上のことにより、マスク増および工程増
とならずにコレクタ抵抗の小さい高性能なPNP型バイ
ポーラ・トランジスタを形成できる。コレクタ抵抗と寄
生バイポーラ効果を十分に考慮しつつ、不純物導入され
ない領域104の面積、形状、不純物導入されない領域
104どうしの間隔、およびレイアウト位置を適宜変化
させることにより、所望の特性をもつトランジスタが容
易に作れる。
【0011】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように、多く
の複雑なプロセスを付加することなく、良好な電気特性
を持つバイポ−ラトランジスタおよび、BiCMOS集
積回路装置を形成できる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のバイポ−ラトランジスタの一
実施例の製造方法を示した工程順断面図である。
【図2】図2は、図1に示した工程の後の工程を示した
工程順断面図である。
【図3】本発明のバイポ−ラトランジスタの一実施例の
製造方法の一工程を示した平面図である。
【図4】従来のバイポ−ラトランジスタの製造方法を示
した断面図である。
【符号の説明】
1 P型基板 2 トランジスタ形成領域 3 P-領域 4 N+領域 100 P型基板 101 トランジスタ形成領域 102 N+領域 102B N+埋込み層領域 103 エピタキシャル成長膜 104 不純物導入されない領域 105 不純物導入される領域 106 P+領域 106B P+埋込み層領域 107 P-ウェル領域

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型の半導体材料からなる基板層
    上にバイポーラトランジスタの一部を形成する工程であ
    って、前記半導体基板層の上側表面上の特定の領域に第
    2導電型の不純物をドーピングする工程と、前記第2導
    電型の不純物をドーピングした領域の上側表面上の特定
    の領域に、第1導電型の不純物をドーピングする工程
    と、前記半導体基板層にドーピングされた第2導電型の
    不純物と、前記第2導電型の不純物領域の上側表面上の
    特定の領域にドーピングされた第1導電型の不純物を、
    前記半導体基板中に拡散させる工程と、前記半導体基板
    層上の前記上側表面上に第2導電型のエピタキシャル成
    長層を形成する工程において、前記第2導電型の不純物
    がドーピングされる、前記第1導電型半導体基板層上の
    特定の領域は、前記第2導電型の不純物がドーピングさ
    れる特定の領域内の内側に、第2導電型の不純物ドーピ
    ングされない領域を設け、前記第2導電型の不純物がド
    ーピングされる特定の領域が、前記第2導電型の不純物
    ドーピングされない領域を囲むように形成することを特
    徴とするバイポ−ラトランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記第2導電型の不純物がドーピングさ
    れる特定の領域内の、前記第2導電型の不純物ドーピン
    グされない領域が少なくとも2つ以上存在するように、
    前記第2導電型の不純物を、前記第1導電型半導体基板
    層上の特定の領域に導入することを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 少なくとも2つ以上の前記第2導電型の
    不純物がドーピングされない領域が、平行等間隔に並ぶ
    ように、前記第2導電型の不純物を、前記第1導電型半
    導体基板層上の特定の領域に導入することを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 少なくとも2つ以上の前記第2導電型の
    不純物ドーピングされない領域が、X軸方向、及びY軸
    方向において平行等間隔に並ぶように、前記第2導電型
    の不純物を、前記第1導電型半導体基板層上の特定の領
    域に導入することを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第2導電型の不純物がドーピングさ
    れる特定の領域内の、前記第2導電型の不純物ドーピン
    グされない領域は、バイポーラトランジスタのエミッタ
    領域からコレクタ表面電極の垂直下方領域にかけて位置
    することを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 前記第2導電型の不純物のドーズ量が1
    ×1015atoms/cm2以上であることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
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