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技術 半導体装置およびその製造方法

出願人 株式会社東芝
発明者 石橋勝
出願日 1995年6月6日 (25年5ヶ月経過) 出願番号 1995-138982
公開日 1996年12月17日 (23年11ヶ月経過) 公開番号 1996-335585
状態 未査定
技術分野 バイポーラトランジスタ 素子分離
主要キーワード シリコンバイポーラトランジスタ エミッタバラスト抵抗 エミッタ抵抗 半導体接合 能動領域 高濃度化 高周波用 高濃度不純物拡散層
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1996年12月17日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

目的

構成

エミッタバラスト抵抗である高濃度拡散層15の下部に酸素イオン注入した埋め込み酸化膜層12を形成し、高濃度拡散層15の周辺低濃度拡散層13を設け、耐圧の劣化を防止する。

概要

背景

高周波用電力シリコンバイポーラトランジスタ(以下、トランジスタと称する)は、RF動作の安定化のために、シリコン基板硼素(B)を熱拡散することにより形成するエミッタバラスト抵抗を挿入する方法が、一般的に行われている。このエミッタバラスト抵抗(以下、エミッタ抵抗と称する)の抵抗値の最適化、高耐圧化は、トランジスタの高出力化、高信頼化のための重要な要素となっている。

以下に、トランジスタのエミッタ抵抗の製造方法について、図3を用いて説明する。図3(a)に示すように、パターニングされたレジスト11をマスクに、硼素をイオン注入することにより、低濃度拡散層13を形成する。

次に、図3(b)に示すように、パターニングされた二酸化シリコン膜14をマスクに、硼素を熱拡散し、高濃度拡散層15を形成する。次に、図3(c)に示すように、素子分離領域16を形成する。

半導体接合の耐圧は、接合の濃度、形状(曲率等)等で決まる。一般的には、上記のように、高濃度拡散層の周辺を低濃度拡散層で囲んで、接合部の濃度を下げ、耐圧の向上を図っている。

この場合、注意しなければならないことは、高濃度拡散層形成後の熱処理工程で、高濃度拡散層が、深さ方向へ拡散が進行し、低濃度拡散層を突き抜けて接合部が高濃度化し、耐圧を低下させる現象を防ぐことである(図3(c))。しかしながら、実際には素子分離領域の形成工程での熱処理を優先せざるを得ない場合が多い。耐圧を向上させるために形成した低濃度拡散層が、エミッタ抵抗として用いる高濃度拡散層をカバーできずに突き抜けを起こし、高濃度拡散層がない場合にくらべて、耐圧が3〜5V低くなっていた(図3(d))。

概要

高耐圧エミッタバラスト抵抗を有する高周波用電力シリコンバイポーラトランジスタの提供。

エミッタバラスト抵抗である高濃度拡散層15の下部に酸素をイオン注入した埋め込み酸化膜層12を形成し、高濃度拡散層15の周辺に低濃度拡散層13を設け、耐圧の劣化を防止する。

目的

本発明は、上記の欠点を排除するもので、エミッタ抵抗部に用いる高濃度拡散層の下部に、酸素をイオン注入することにより、埋め込み酸化膜層を形成し、耐圧の劣化を防止する構造およびその製造方法を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

半導体基板内に設けられた高濃度不純物拡散層と、この高濃度不純物拡散層の周辺に設けられた低濃度不純物拡散層と、前記高濃度不純物拡散層の下部に設けられた埋め込み絶縁層を有することを特徴とする半導体装置

請求項2

前記埋め込み絶縁層の幅が、前記高濃度不純物拡散層の幅より広いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。

請求項3

前記高濃度不純物拡散層と低濃度不純物拡散層とが硼素拡散層であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。

請求項4

前記埋め込み絶縁層が酸素イオン注入により形成されたものであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。

請求項5

前記高濃度不純物拡散層と低濃度不純物拡散層とがエミッタバラスト抵抗であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。

請求項6

半導体基板内にイオン注入法により、埋め込み絶縁層を形成する工程と、この埋め込み絶縁層の上部に低濃度不純物拡散層を形成する工程と、この低濃度不純物拡散層の内側に高濃度不純物拡散層を形成する工程とより成ることを特徴とする半導体装置の製造方法。

請求項7

前記イオン注入が酸素イオン注入であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。

請求項8

前記高濃度不純物拡散層と低濃度不純物拡散層とが硼素の拡散層であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、半導体装置とその製造方法に係り、特に高周波用電力シリコンバイポーラトランジスタエミッタバラスト抵抗部の構造とその製造方法に関する。

背景技術

0002

高周波用電力シリコンバイポーラトランジスタ(以下、トランジスタと称する)は、RF動作の安定化のために、シリコン基板硼素(B)を熱拡散することにより形成するエミッタバラスト抵抗を挿入する方法が、一般的に行われている。このエミッタバラスト抵抗(以下、エミッタ抵抗と称する)の抵抗値の最適化、高耐圧化は、トランジスタの高出力化、高信頼化のための重要な要素となっている。

0003

以下に、トランジスタのエミッタ抵抗の製造方法について、図3を用いて説明する。図3(a)に示すように、パターニングされたレジスト11をマスクに、硼素をイオン注入することにより、低濃度拡散層13を形成する。

0004

次に、図3(b)に示すように、パターニングされた二酸化シリコン膜14をマスクに、硼素を熱拡散し、高濃度拡散層15を形成する。次に、図3(c)に示すように、素子分離領域16を形成する。

0005

半導体接合の耐圧は、接合の濃度、形状(曲率等)等で決まる。一般的には、上記のように、高濃度拡散層の周辺を低濃度拡散層で囲んで、接合部の濃度を下げ、耐圧の向上を図っている。

0006

この場合、注意しなければならないことは、高濃度拡散層形成後の熱処理工程で、高濃度拡散層が、深さ方向へ拡散が進行し、低濃度拡散層を突き抜けて接合部が高濃度化し、耐圧を低下させる現象を防ぐことである(図3(c))。しかしながら、実際には素子分離領域の形成工程での熱処理を優先せざるを得ない場合が多い。耐圧を向上させるために形成した低濃度拡散層が、エミッタ抵抗として用いる高濃度拡散層をカバーできずに突き抜けを起こし、高濃度拡散層がない場合にくらべて、耐圧が3〜5V低くなっていた(図3(d))。

発明が解決しようとする課題

0007

以上述べたように、従来の製造方法には、次にあげる問題点があった。高濃度拡散層を用いたエミッタ抵抗部の耐圧が、能動領域の耐圧よりも低下するという現象である。

0008

本発明は、上記の欠点を排除するもので、エミッタ抵抗部に用いる高濃度拡散層の下部に、酸素をイオン注入することにより、埋め込み酸化膜層を形成し、耐圧の劣化を防止する構造およびその製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0009

上記目的を達成するために本発明では、請求項1に対応する発明として半導体基板内に設けられた高濃度不純物拡散層と、この高濃度不純物拡散層の周辺に設けられた低濃度不純物拡散層と、前記高濃度不純物拡散層の下部に設けられた埋め込み絶縁層を有することを特徴とする半導体装置とする。請求項2に対応する発明として前記埋め込み絶縁層の幅が、前記高濃度不純物拡散層の幅より広いことを特徴とする請求項1記載の半導体装置とする。請求項3に対応する発明として前記高濃度不純物拡散層と低濃度不純物拡散層とが硼素の拡散層であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置とする。請求項4に対応する発明として前記埋め込み絶縁層が酸素のイオン注入により形成されたものであることを特徴とする請求項1記載の半導体装置とする。請求項5に対応する発明として前記高濃度不純物拡散層と低濃度不純物拡散層とがエミッタバラスト抵抗であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置とする。請求項6に対応する発明として半導体基板内にイオン注入法により、埋め込み絶縁層を形成する工程と、この埋め込み絶縁層の上部に低濃度不純物拡散層を形成する工程と、この低濃度不純物拡散層の内側に高濃度不純物拡散層を形成する工程とより成ることを特徴とする半導体装置の製造方法とする。請求項7に対応する発明として前記イオン注入が酸素イオン注入であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法とする。請求項8に対応する発明として前記高濃度不純物拡散層と低濃度不純物拡散層とが硼素の拡散層であることを特徴とする請求項6記載の半導体装置の製造方法とする。

0010

本発明は、エミッタ抵抗部に用いる高濃度拡散層の下部に、酸素をイオン注入することにより、埋め込み酸化膜層を形成し、耐圧の劣化を防止することができる。

0011

以下、本発明の一つの実施例を図面を参照して説明する。図1(a)〜(d)は一実施例の半導体装置の製造方法について、工程順に示すいずれも断面図である。

0012

図1(a)に示すように、シリコン基板10上に、所望のパターンに形成されたレジスト膜11をマスクに、酸素をイオン注入し、埋め込み酸化膜層12を形成する。この場合のイオン注入条件は、250KeV程度の注入エネルギーで行い、0.6μm程度の深さに形成する。注入量は1018cm-2程度とする。

0013

次に、図1(b)に示すように、前記レジスト膜11をマスクに、硼素をイオン注入し、低濃度拡散層13を形成する。この場合のイオン注入条件は250KeV,70KeV程度の注入エネルギーで行い、注入量は各1012cm-2程度とする。

0014

次に、図1(c)に示すように、前記低濃度拡散層13の内側に、所望のパターンに形成された酸化膜をマスクに、硼素を熱拡散することにより、エミッタ抵抗として用いる高濃度拡散層15を形成する。ここで、高濃度拡散層の比抵抗は20Ω程度とする。

0015

次に、図1(d)に示すように、素子分離領域16を形成する。この場合の熱処理条件は、1000℃程度で、6時間程度とする。以上の構造、製造方法によれば、次の利点がある。

0016

エミッタ抵抗に用いる高濃度拡散層15の周辺は高耐圧の低濃度拡散層13、下部は絶縁性の埋め込み酸化層となっており、高耐圧のエミッタ抵抗部が実現できる。

0017

また、埋め込み酸化層が高濃度拡散層の再拡散の防止層になるため、後工程の熱処理の影響を受けない。高濃度拡散層の深さは、埋め込み酸化層の位置で決まり、イオン注入のエネルギーを変えることによって、任意に設定でき、設計の自由度が増加する。

0018

一方、以上の構造、製造方法によれば、低濃度拡散層の横方向の拡散により、耐圧の低下が起こる場合があった。この場合には、図2に示すように埋め込み酸化層の幅を低濃度拡散層の幅より広く形成することにより、接合部の曲率の影響を受けない高耐圧のエミッタ抵抗部が実現できた。

0019

以上、この発明の一実施例としてシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ抵抗部の形成方法について説明したがこれに限定されるものではなく、半導体装置の高濃度拡散層の高耐圧化を行う場合には適用でき、同様の効果が期待できる。

発明の効果

0020

以上説明したように本発明によれば、高耐圧で、抵抗値設定の自由度の高い、エミッタ抵抗部を形成することができ、高出力、高信頼性のトランジスタを製造できる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明の一実施例の半導体装置を工程順に示すいずれも断面図である。
図2本発明の一実施例の半導体装置の断面図である。
図3従来の方法の半導体装置を工程順に示すいずれも断面図である。

--

0022

10.シリコン基板
11.レジスト膜
12. 埋め込み酸化膜
13.低濃度拡散層
14.二酸化シリコン膜
15.高濃度拡散層
16.素子分離領域

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