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JP2826405B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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Publication number
JP2826405B2
JP2826405B2 JP4017388A JP1738892A JP2826405B2 JP 2826405 B2 JP2826405 B2 JP 2826405B2 JP 4017388 A JP4017388 A JP 4017388A JP 1738892 A JP1738892 A JP 1738892A JP 2826405 B2 JP2826405 B2 JP 2826405B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epitaxial layer
film
layer
type
semiconductor device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP4017388A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH05218298A (en
Inventor
浩泰 金田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
Original Assignee
NIPPON DENKI AISHII MAIKON SHISUTEMU KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to JP4017388A priority Critical patent/JP2826405B2/en
Publication of JPH05218298A publication Critical patent/JPH05218298A/en
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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に関し、特に
発振防止用の容量素子の構造に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a structure of a capacitor for preventing oscillation.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体集積回路における電子回路設計に
おいて、エミッタ接地増幅回路の高周波特性を改善する
為に、トランジスタのコレクタ〜ベース間に、回路の発
振防止用として容量素子を接続することが行われてい
る。
2. Description of the Related Art In designing an electronic circuit of a semiconductor integrated circuit, a capacitor is connected between a collector and a base of a transistor to prevent oscillation of the circuit in order to improve the high frequency characteristics of a common emitter amplifier circuit. ing.

【0003】従来のバイポーラトランジスタでは、図3
に示すように、PN接合の特徴として、ベース層6とコ
レクタ層となるN型エピタキシャル層4との間には、寄
生的にPN接合容量素子が形成されている。
In a conventional bipolar transistor, FIG.
As shown in (1), a characteristic of the PN junction is that a PN junction capacitance element is formed parasitically between the base layer 6 and the N-type epitaxial layer 4 serving as a collector layer.

【0004】しかしながら、このPN接合容量素子の容
量値は、一般には10-15 F/m2程度であり、発振防
止用のコレクタ〜ベース間容量素子としては小さい。こ
の為、シリコン基板1上にトランジスタとは別に容量素
子を設け、アルミ配線などでコレクタ層とベース層に接
続していた。
However, the capacitance value of this PN junction capacitance element is generally about 10 −15 F / m 2 , which is small as a collector-base capacitance element for preventing oscillation. For this reason, a capacitive element is provided on the silicon substrate 1 separately from the transistor, and is connected to the collector layer and the base layer by aluminum wiring or the like.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
半導体集積回路では、バイポーラトランジスタのコレク
タ〜ベース間に、回路発振防止用の容量素子を設ける場
合、トランジスタと容量素子とを別々に半導体装置内に
形成し、それぞれを金属配線で接続している。このた
め、半導体装置内に形成する素子の数が増え、半導体装
置のサイズが大きくなるという問題点があった。
As described above, in a conventional semiconductor integrated circuit, when a capacitor for preventing circuit oscillation is provided between the collector and the base of a bipolar transistor, the transistor and the capacitor are separately provided in a semiconductor device. And are connected by metal wiring. Therefore, there is a problem that the number of elements formed in the semiconductor device increases and the size of the semiconductor device increases.

【0006】本発明の目的は、回路発振防止用の容量素
子をトランジスタの領域の中に作ることにより、集積度
を向上させた半導体装置を提供するものである。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having an improved degree of integration by forming a capacitor for preventing circuit oscillation in a transistor region.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】第1の発明の半導体装置
は、P型半導体基板上に形成されたN型エピタキシャル
層と、このN型エピタキシャル層の周囲に形成された素
子分離酸化膜と、前記エピタキシャル層に形成されたベ
ース層と、前記エピタキシャル層に近接し前記素子分離
酸化膜に形成された前記ベース層より深い溝と、この溝
内に埋設され前記ベース層に接続する容量素子用の導電
体膜とを含むものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: an N-type epitaxial layer formed on a P-type semiconductor substrate; an element isolation oxide film formed around the N-type epitaxial layer; A base layer formed in the epitaxial layer, a groove close to the epitaxial layer and deeper than the base layer formed in the element isolation oxide film, and a capacitor embedded in the groove and connected to the base layer. And a conductor film.

【0008】第2の発明の半導体装置は、P型半導体基
板上に形成されたN型エピタキシャル層と、このN型エ
ピタキシャル層の周囲に形成された素子分離酸化膜とを
有する半導体装置において、前記エピタキシャル層と前
記素子分離酸化膜の界面のエピタキシャル層上には、容
量素子用の絶縁膜と導電体膜とが形成されているもので
ある。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having an N-type epitaxial layer formed on a P-type semiconductor substrate, and an element isolation oxide film formed around the N-type epitaxial layer. An insulating film for a capacitor and a conductor film are formed on the epitaxial layer at the interface between the epitaxial layer and the element isolation oxide film.

【0009】[0009]

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1(a)〜(c)は本発明の第1の実施例を説明
するための半導体チップの断面図である。以下製造工程
順に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings. 1A to 1C are sectional views of a semiconductor chip for explaining a first embodiment of the present invention. Hereinafter, description will be made in the order of the manufacturing process.

【0010】まず図1(a)に示すように、P型のシリ
コン基板1上にN型埋込層2とN型エピタキシャル層4
を形成する。次でN型エピタキシャル層4内に素子分離
用のP型絶縁層3を形成した後、選択酸化法により部分
的に厚い素子分離(フィールド)酸化膜5を形成する。
First, as shown in FIG. 1A, an N-type buried layer 2 and an N-type epitaxial layer 4 are formed on a P-type silicon substrate 1.
To form Next, after forming a P-type insulating layer 3 for element isolation in the N-type epitaxial layer 4, a partially thick element isolation (field) oxide film 5 is formed by a selective oxidation method.

【0011】次に図1(b)に示すように、素子形成領
域内のN型エピタキシャル層4内に、イオン注入法によ
りP型のベース層6を形成したのち、ベース層6及びエ
ピタキシャル層4にN型のエミッタ層7及びベース引出
し層7Aを形成する。次でフィールド酸化膜5のエピタ
キシャル層に近接する部分を等方性エッチング法により
エッチングし、V字型の溝8を設ける。
Next, as shown in FIG. 1B, after a P-type base layer 6 is formed in the N-type epitaxial layer 4 in the element forming region by an ion implantation method, the base layer 6 and the epitaxial layer 4 are formed. Next, an N-type emitter layer 7 and a base extraction layer 7A are formed. Next, a portion of the field oxide film 5 close to the epitaxial layer is etched by an isotropic etching method to provide a V-shaped groove 8.

【0012】次に図1(c)に示すように、溝8の中に
多結晶シリコン膜9を選択CVD法により埋込んだの
ち、酸化膜や窒化膜からなる層間絶縁膜10を全面に形
成し保護膜とする。以下この多結晶シリコン膜9とベー
ス層6とを配線等により接続したのち、従来例と同様に
各素子に接続する電極を形成してNPNトランジスタを
完成させる。
Next, as shown in FIG. 1C, after a polycrystalline silicon film 9 is buried in the trench 8 by a selective CVD method, an interlayer insulating film 10 made of an oxide film or a nitride film is formed on the entire surface. To form a protective film. Thereafter, after connecting the polycrystalline silicon film 9 and the base layer 6 by wiring or the like, an electrode connected to each element is formed in the same manner as in the conventional example to complete the NPN transistor.

【0013】このように構成された第1の実施例によれ
ば、多結晶シリコン膜9とN型エピタキシャル層4を電
極とし、両者の間にあるフィールド酸化膜5を誘電体膜
とした容量素子を得ることができる。この場合の容量値
は、等方性エッチングにより削られたフィールド酸化膜
5の厚さにより左右される。例えば、多結晶シリコン膜
9とエピタキシャル層4間のフィールド酸化膜5の平均
の厚さを1000nmとした場合、単位面積当りの容量
OXは、酸化膜の誘電率を3.19×10-11とする
と、3.19×10-4F/m2 となる。すなわち、N型
エピタキシャル層4とベース層6によるPN接合の容量
値10-15 F/m2 に比較し、2〜3桁大きい容量値を
有する容量素子をトランジスタ内に作り込むことができ
る。
According to the first embodiment constructed as described above, the capacitive element uses the polycrystalline silicon film 9 and the N-type epitaxial layer 4 as electrodes and the field oxide film 5 between them as a dielectric film. Can be obtained. The capacitance value in this case depends on the thickness of the field oxide film 5 cut by the isotropic etching. For example, when the average thickness of the field oxide film 5 between the polycrystalline silicon film 9 and the epitaxial layer 4 is 1000 nm, the capacitance C OX per unit area is 3.19 × 10 −11. Then, it becomes 3.19 × 10 −4 F / m 2 . That is, a capacitance element having a capacitance value that is two to three orders of magnitude larger than the capacitance value of the PN junction of the N-type epitaxial layer 4 and the base layer 6 of 10 −15 F / m 2 can be formed in the transistor.

【0014】尚、溝8内に埋込む導電膜としては、多結
晶シリコンの代わりにW等の高融点金属またはその合金
であってもよい。
The conductive film embedded in the trench 8 may be made of a high melting point metal such as W or an alloy thereof instead of polycrystalline silicon.

【0015】図2(a),(b)は本発明の第2の実施
例を説明するための半導体チップの断面図である。
FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views of a semiconductor chip for explaining a second embodiment of the present invention.

【0016】まず、図1(a)に示した第1の実施例と
同等の方法にて、シリコン基板1上にN型埋込層2,N
型エピタキシャル層4及びフィールド酸化膜5を形成す
る。
First, an N-type buried layer 2 and an N-type buried layer 2 are formed on a silicon substrate 1 in the same manner as in the first embodiment shown in FIG.
The epitaxial layer 4 and the field oxide film 5 are formed.

【0017】次に図2(a)に示すように、N型エピタ
キシャル層4上のフィールド酸化膜5を全面除去したの
ち、減圧CVD法により厚さ10〜50nmの窒化膜1
1を形成する。さらに、P型絶縁層3で区切られたN型
エピタキシャル層4の端部に多結晶シリコン膜9Aを形
成する。
Next, as shown in FIG. 2A, after the field oxide film 5 on the N-type epitaxial layer 4 is entirely removed, a nitride film 1 having a thickness of 10 to 50 nm is formed by a low pressure CVD method.
Form one. Further, a polycrystalline silicon film 9A is formed at the end of the N-type epitaxial layer 4 separated by the P-type insulating layer 3.

【0018】次に図2(b)に示すように選択CVD法
を用いてもう一度、分離用のフィールド酸化膜5Aを形
成する。次でN型エピタキシャル層4内にイオン注入法
を用いてP型のベース層6,N型のエミッタ層7及びベ
ース引出し層7Aを形成する。以下層間絶縁膜や電極等
を形成してNPNトランジスタを完成させる。
Next, as shown in FIG. 2B, a field oxide film 5A for isolation is formed again by using the selective CVD method. Next, a P-type base layer 6, an N-type emitter layer 7, and a base extraction layer 7A are formed in the N-type epitaxial layer 4 by ion implantation. Hereinafter, an NPN transistor is completed by forming an interlayer insulating film, electrodes, and the like.

【0019】このように第2の実施例によれば、第1の
実施例と同様、多結晶シリコン膜9AとN型エピタキシ
ャル層4を電極とし、両者の間に位置する窒化膜11を
誘電体膜とした容量素子をトランジスタ内に作り込むこ
とができる。
As described above, according to the second embodiment, similarly to the first embodiment, the polycrystalline silicon film 9A and the N-type epitaxial layer 4 are used as electrodes, and the nitride film 11 located between the two is used as a dielectric. A capacitor formed as a film can be formed in the transistor.

【0020】本第2の実施例においては、酸化膜より2
倍程の誘電率を有する窒化膜を用い、しかも窒化膜を制
御性よく薄く形成できるため、第1の実施例に比べ容量
値の高い容量素子をトランジスタ内に作り込むことがで
きる。
In the second embodiment, the oxide film is
Since a nitride film having a dielectric constant about twice that of the first embodiment can be used, and the nitride film can be formed to be thin with good controllability, a capacitor having a higher capacitance than in the first embodiment can be formed in the transistor.

【0021】尚、第2の実施例では誘電体膜として窒化
膜を用いたが、酸化膜であってもよい。また電極として
多結晶シリコン膜を用いたが、AlまたはW等の高融点
金属及びその合金等を用いてもよい。
Although the nitride film is used as the dielectric film in the second embodiment, an oxide film may be used. Although a polycrystalline silicon film is used as the electrode, a high melting point metal such as Al or W and an alloy thereof may be used.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、素子分離
酸化膜とN型エピタキシャル層の界面に容量素子用の絶
縁膜と導電体膜とを設けることにより、トランジスタ領
域内に発振防止用の容量素子を形成できるという効果を
有する。従って、従来に比べ集積度の向上した半導体装
置が得られる。
As described above, according to the present invention, by providing an insulating film for a capacitor and a conductor film at the interface between an element isolation oxide film and an N-type epitaxial layer, oscillation in a transistor region is prevented. This has an effect that a capacitor can be formed. Therefore, a semiconductor device having an improved degree of integration as compared with the related art can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor chip for explaining a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例を説明するための半導体
チップの断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a semiconductor chip for explaining a second embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体装置の一例の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view of an example of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 N型埋込層 3 P型絶縁層 4 N型エピタキシャル層 5 フィールド酸化膜 6 ベース層 7 エミッタ層 7A ベース引出し層 8 溝 9,9A 多結晶シリコン膜 10 層間絶縁膜 11 窒化膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate 2 N-type buried layer 3 P-type insulating layer 4 N-type epitaxial layer 5 Field oxide film 6 Base layer 7 Emitter layer 7A Base extraction layer 8 Groove 9, 9A Polycrystalline silicon film 10 Interlayer insulating film 11 Nitride film

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 P型半導体基板上に形成されたN型エピ
タキシャル層と、このN型エピタキシャル層の周囲に形
成された素子分離酸化膜と、前記エピタキシャル層に形
成されたベース層と、前記エピタキシャル層に近接し前
記素子分離酸化膜に形成された前記ベース層より深い溝
と、この溝内に埋設され前記ベース層に接続する容量素
子用の導電体膜とを含むことを特徴とする半導体装置。
An N-type epitaxial layer formed on a P-type semiconductor substrate; an element isolation oxide film formed around the N-type epitaxial layer; a base layer formed on the epitaxial layer; A semiconductor device comprising: a groove adjacent to a layer and deeper than the base layer formed in the element isolation oxide film; and a conductor film for a capacitor buried in the groove and connected to the base layer. .
【請求項2】 溝はV字型に形成されている請求項1記
載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the groove is formed in a V-shape.
【請求項3】 P型半導体基板上に形成されたN型エピ
タキシャル層と、このN型エピタキシャル層の周囲に形
成された素子分離酸化膜とを有する半導体装置におい
て、前記エピタキシャル層と前記素子分離酸化膜の界面
のエピタキシャル層上には、容量素子用の絶縁膜と導電
体膜とが形成されていることを特徴とする半導体装置。
3. A semiconductor device having an N-type epitaxial layer formed on a P-type semiconductor substrate and an element isolation oxide film formed around the N-type epitaxial layer. A semiconductor device, wherein an insulating film for a capacitor and a conductor film are formed on an epitaxial layer at an interface of the film.
JP4017388A 1992-02-03 1992-02-03 Semiconductor device Expired - Lifetime JP2826405B2 (en)

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