JPH069209B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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- JPH069209B2 JPH069209B2 JP5061287A JP5061287A JPH069209B2 JP H069209 B2 JPH069209 B2 JP H069209B2 JP 5061287 A JP5061287 A JP 5061287A JP 5061287 A JP5061287 A JP 5061287A JP H069209 B2 JPH069209 B2 JP H069209B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔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、特に半導体基板
上に平坦なる電極配線面を備えたバイポーラ・トランジ
スタ半導体装置の製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a bipolar transistor semiconductor device having a flat electrode wiring surface on a semiconductor substrate.
現今、半導体装置取り分けバイポーラ・トランジスタの
全ては所謂プレーナー構造であるが、これを製造するに
際しては、まず最初コレクタの取出部が半導体基板上の
エピタキシャル層に開口され不純物の高濃度領域が形成
された後熱酸化工程を加えてこの開口部をシリコンの熱
酸化膜で一旦塞ぎつぎのベース領域およびエミッタ領域
の形成工程に移るのが通常である。この不純物高濃度領
域は周知の通りコレクタ領域の抵抗を下げる作用をする
もので半導体基板とエピタキシャル層との接続面に形成
されている埋込層に達する深さまで延びる高濃度不純物
の拡散層である。At present, all semiconductor devices, especially bipolar transistors, have a so-called planar structure. In manufacturing this, the collector extraction part was first opened in the epitaxial layer on the semiconductor substrate to form a high impurity concentration region. It is usual to add a post-thermal oxidation step to temporarily close this opening with a thermal oxide film of silicon and then move to the step of forming the next base region and emitter region. As is well known, the high-concentration impurity region functions to reduce the resistance of the collector region and is a high-concentration impurity diffusion layer extending to a depth reaching the buried layer formed on the connection surface between the semiconductor substrate and the epitaxial layer. .
しかしながら、この従来の製造方法によると、最後にコ
レクタ電極を形成するために開口部を塞ぐシリコンの熱
酸化膜を除去すると、この酸化膜は元々エピタキシャル
層の熱酸化膜から成っているので開口部には深い段差が
生じることとなり、電極配線形成後ではコレクタ電極配
線のみがベース,エミッタの各電極配線より一段低く形
成され高さが極めて不揃いな電極配線面を形成するよう
になる。このようにコレクタ取出開口部に深い段差が生
じるとアルミ電極配線のカバレージが悪くなり断線事故
の要因となるのでトランジスタ装置の信頼性および製造
歩留りを大きく低下させる。従来、コレクタ取出開口部
の垂直段差を解消する手段が諸々講ぜられ、例えば開口
部を開孔する際等方性エッチングを用いてテーパー・エ
ッヂを長く形成する方法であるとか、または層間絶縁膜
の膜厚を薄くしてエッチング段差を小さくするとかの方
法が行なわれる。しかし、前者の方法では電極配線のカ
バレージ性は向上するものの集積度を高くすることがで
きず、また後者の方法では高集積化を防げることはない
が層間絶縁膜にピンホールが多発して絶縁耐圧に問題が
生じ製造歩留りを低下させる。However, according to this conventional manufacturing method, when the thermal oxide film of silicon that closes the opening is finally removed to form the collector electrode, this oxide film originally consists of the thermal oxide film of the epitaxial layer, and thus the opening Therefore, after forming the electrode wiring, only the collector electrode wiring is formed one step lower than the base and emitter electrode wirings to form an electrode wiring surface having an extremely uneven height. If a deep step is formed in the collector extraction opening in this way, the coverage of the aluminum electrode wiring is deteriorated, which causes a disconnection accident, so that the reliability and manufacturing yield of the transistor device are greatly reduced. Conventionally, various measures have been taken to eliminate the vertical step of the collector extraction opening, for example, a method of forming a tapered edge long by using isotropic etching when opening the opening, or a method of forming an interlayer insulating film A method of reducing the film thickness to reduce the etching step is performed. However, the former method improves the coverage of the electrode wiring but cannot increase the degree of integration. The latter method does not prevent high integration, but pinholes frequently occur in the inter-layer insulation film for insulation. There is a problem with the breakdown voltage and the manufacturing yield is reduced.
本発明の目的は、上記の状況に鑑み、コレクタの取出開
口部に段差を生じることなき半導体装置の製造方法を提
供することである。In view of the above situation, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device without forming a step in the extraction opening of the collector.
本発明の半導体装置の製造方法は、一導電型の半導体基
板上に逆導電型の埋込層およびエピタキシャル層を順次
積層形成する工程と、前記エピタキシャル層内に素子分
離領域を形成する工程と、前記素子分離領域で取囲まれ
るエピタキシャル層上に第1のシリコン酸化膜を形成す
る工程と、前記第1のシリコン酸化膜を選択エツチング
するコレクタ取出開口部形成工程と、前記コレクタ取打
出口部から前記埋込層に達する深さに逆導電型の高濃度
不純物を拡散する高濃度不純物添加領域形成工程と、前
記コレクタ取出開口部の段差内に第2のシリコン酸化膜
をエッチ・バック法を利用して埋設する工程とを含むと
いうものである。A method for manufacturing a semiconductor device of the present invention comprises a step of sequentially forming a buried layer of an opposite conductivity type and an epitaxial layer on a semiconductor substrate of one conductivity type, and a step of forming an element isolation region in the epitaxial layer, A step of forming a first silicon oxide film on an epitaxial layer surrounded by the element isolation region; a step of forming a collector take-out opening for selectively etching the first silicon oxide film; A high-concentration impurity-added region forming step of diffusing a high-concentration impurity of opposite conductivity type to a depth reaching the buried layer and an etch-back method of etching a second silicon oxide film in the step of the collector extraction opening are used. And then burying.
すなわち、本発明によればエピタキシャル層に形成され
たコレクタ取出開口部は高濃度の不純物が拡散された
後、新らしいシリコン酸化膜で選択的に埋められ平坦化
される。That is, according to the present invention, the collector extraction opening formed in the epitaxial layer is selectively filled with a new silicon oxide film and flattened after a high concentration of impurities is diffused.
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を示す工程順
序図である。本実施例によれば、第1図(a)に示すよ
うにp型半導体基板1上には、n型埋込み層2、n型エ
ピタキシャル層3がまず形成され、ついでp型高濃度不
純物領域4および圧膜素子分離領域5がそれぞれ公知技
術により形成される。ここで、圧膜素子分離領域5で取
囲まれた素子形成領域を被覆するシリコン酸化膜6上に
はコレクタ取出開口部がシリコン窒化膜7をマスクとし
て開孔され、n型高濃度不純物添加領域8が形成された
後基板全面には気相成長によるシリコン酸化膜9および
フォトレジスト材またはシリカなどの液体塗布膜10が
順次形成される。この際、液体塗布膜10はコレクタ取
出開口部の段差を埋めるので基板全体が平滑化される。
ここで基板全面はエッチ・バック法によってエッチング
される。このエッチング工程によってさきの気相成長工
程によって形成された厚膜素子分離領域5およびシリコ
ン酸化膜6上の薄いシリコン酸化膜9とこの上に塗布さ
れた液体塗布膜10はシリコン窒化膜7と共に除去され
コレクタ取出開口部の段差内にのみ気相成長によるシリ
コン酸化膜9が残される。第1図(b)はこの状態を示
したものである。1A to 1D are process sequence diagrams showing an embodiment of the present invention. According to the present embodiment, as shown in FIG. 1A, the n-type buried layer 2 and the n-type epitaxial layer 3 are first formed on the p-type semiconductor substrate 1, and then the p-type high concentration impurity region 4 is formed. The pressure film element isolation region 5 is formed by a known technique. Here, a collector extraction opening is formed on the silicon oxide film 6 covering the element formation region surrounded by the pressure film element isolation region 5 by using the silicon nitride film 7 as a mask, and the n-type high concentration impurity added region is formed. After 8 is formed, a silicon oxide film 9 by vapor deposition and a liquid coating film 10 of a photoresist material or silica are sequentially formed on the entire surface of the substrate. At this time, since the liquid coating film 10 fills the level difference in the collector extraction opening, the entire substrate is smoothed.
Here, the entire surface of the substrate is etched by the etch back method. The thin silicon oxide film 9 on the thick film element isolation region 5 and the silicon oxide film 6 formed by the vapor phase growth process and the liquid coating film 10 applied thereon are removed together with the silicon nitride film 7 by this etching process. As a result, the silicon oxide film 9 by vapor phase growth is left only in the step of the collector extraction opening. FIG. 1 (b) shows this state.
このようにコレクタ取出開口部が気相成長によるシリコ
ン酸化膜9で埋められた状態は、従来のn型エピタキシ
ャル層3の熱酸化膜によって塞がれた場合とは異なり、
n型高濃度不純物添加領域8内への食い込みが全く生じ
ないのが特徴である。従って、第1図(c)に示す如く
従来技術に従いベース領域11およびエミッタ領域12
をそれぞれ形成した後このシリコン酸化膜9を除去して
コレクタおよびエミッタの各取出電極13および14を
多結晶シリコンのパターニングによってそれぞれ形成す
れば、2つの多結晶シリコン電極13および14の高さ
を揃えることができる。すなわち、コレクタ取出開口部
に段差を生じることなく取出電極を形成することができ
る。以後、層間絶縁膜15を被覆しコレクタ,エミッタ
およびベースの各アルミ電極16,17および18をそ
れぞれ形成すれば第1図(d)に示す如き本発明半導体
装置が完成する。第1図(d)から明らかなように、本
発明の半導体装置ではコレクタ取出開口部に従来の如き
段差が形成されておらず各電極配線の形成面は平坦化さ
れているので、コレクタ取出開口部はもとより全てのア
ルミ電極のカバレージ特性を格段に改善することができ
信頼性および製造歩留りを著しく向上せしめ得る。Thus, the state in which the collector extraction opening is filled with the silicon oxide film 9 by vapor phase growth is different from the case where the conventional thermal oxide film of the n-type epitaxial layer 3 is filled.
The feature is that no bite into the n-type high-concentration impurity added region 8 occurs. Therefore, as shown in FIG. 1C, the base region 11 and the emitter region 12 are formed according to the conventional technique.
Then, the silicon oxide film 9 is removed and the collector and emitter extraction electrodes 13 and 14 are formed by patterning polycrystalline silicon, so that the heights of the two polycrystalline silicon electrodes 13 and 14 are made uniform. be able to. That is, the extraction electrode can be formed without forming a step in the collector extraction opening. Thereafter, the interlayer insulating film 15 is covered and the collector, emitter, and base aluminum electrodes 16, 17 and 18 are formed, respectively, to complete the semiconductor device of the present invention as shown in FIG. 1 (d). As is apparent from FIG. 1 (d), in the semiconductor device of the present invention, the collector take-out opening has no level difference as in the prior art, and the surface where each electrode wiring is formed is flattened. Not only the parts but also the coverage characteristics of all the aluminum electrodes can be remarkably improved, and the reliability and the manufacturing yield can be remarkably improved.
第2図は本発明の他の実施例を示す部分工程図である。
本実施例によればコレクタ取出開口部にn型高濃度不純
物添加領域8が形成された後多結晶シリコン層19が基
板全面に堆積される。ここで、多結晶シリコン層19は
直ちに熱酸化されシリコン酸化層に変換された後前実施
例と同様にエッチ・バックされる。このエッチ・バック
工程によって変換されたシリコン酸化層の大部分は除去
されコレクタ取出開口部の段差内にのみ埋込まれるよう
に残される。すなわち、第1図(c)と全く同じ状態と
なる。従って、このあと前実施例と同一手順の諸工程を
行えば第1図(d)に示した本発明半導体装置の構造を
得ることができる。以上はNPNトランジスタについて
説明したがPNPトランジスタの製造についても全く同
様の効果を生じ得ることは明らかである。FIG. 2 is a partial process drawing showing another embodiment of the present invention.
According to this embodiment, the n-type high-concentration impurity doped region 8 is formed in the collector extraction opening, and then the polycrystalline silicon layer 19 is deposited on the entire surface of the substrate. Here, the polycrystalline silicon layer 19 is immediately thermally oxidized and converted into a silicon oxide layer, and then etched back as in the previous embodiment. Most of the silicon oxide layer converted by this etch-back process is removed and left so as to be buried only in the step of the collector extraction opening. That is, the state is exactly the same as in FIG. Therefore, after that, if the steps of the same procedure as in the previous embodiment are performed, the structure of the semiconductor device of the present invention shown in FIG. 1D can be obtained. Although the NPN transistor has been described above, it is clear that the same effect can be produced in the manufacture of the PNP transistor.
また、以上は選択的除去手段によってコレクタ取出開口
部の段差をシリコン酸化膜で埋めたが、反対に選択的堆
積手段によって埋め込むことも勿論可能である。Further, although the step of the collector extraction opening is filled with the silicon oxide film by the selective removing means in the above, it is of course possible to fill the step by the selective depositing means.
以上詳細に説明したように本発明によれば、エピタキシ
ャル層を熱酸化することなく不純物拡散を終えたコレク
タ取出開口部をシリコン酸化膜で塞ぎ得るので、従来生
じていた熱酸化膜の不純物拡散添加領域内への食い込み
に因る段差問題を完全に解決することができる。すな
わ、コレクタ取出開口部におけるカバレージ特性を格段
に改善して信頼性および製造歩留りを高め得る他トラン
ジスタの各電極配線の形成面を平坦化し得るので、集積
度を著しく向上させるなど顕著なる効果を奏し得る。As described above in detail, according to the present invention, the collector extraction opening, which has been subjected to the impurity diffusion without thermally oxidizing the epitaxial layer, can be closed with the silicon oxide film. It is possible to completely solve the step problem due to the bite into the area. That is, the coverage characteristics in the collector extraction opening can be significantly improved to improve reliability and manufacturing yield, and the surface where the electrode wiring of each transistor is formed can be flattened. Can play.
【図面の簡単な説明】 第1図(a)〜(d)は本発明の一実施例を示す工程順
序図、第2図は本発明の他の実施例を示す部分工程図で
ある。 1…p型半導体基板、2…n型埋込み層、3…n型エピ
タキシャル層、4…p型高濃度不純物領域、5…厚膜素
子分離領域、6…シリコン酸化膜、7…シリコン窒化
膜、8…n型高濃度不純物添加領域、9…気相成長によ
るシリコン酸化膜、10…液体塗布膜、11…ベース領
域、12…エミッタ領域、13…(多結晶シリコンによ
る)コレクタ取出電極、14…(多結晶シリコンによ
る)エミッタ取出電極、15…層間絶縁膜、16…コレ
クタ・アルミ電極、17…エミッタ・アルミ電極、18
…ベース・アルミ電極、19…多結晶シリコン層。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIGS. 1 (a) to (d) are process flow charts showing an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial process chart showing another embodiment of the present invention. 1 ... p-type semiconductor substrate, 2 ... n-type buried layer, 3 ... n-type epitaxial layer, 4 ... p-type high-concentration impurity region, 5 ... thick film element isolation region, 6 ... silicon oxide film, 7 ... silicon nitride film, 8 ... N-type high-concentration impurity added region, 9 ... Vapor phase grown silicon oxide film, 10 ... Liquid coating film, 11 ... Base region, 12 ... Emitter region, 13 ... (Polycrystalline silicon) collector extraction electrode, 14 ... Emitter extraction electrode (made of polycrystalline silicon), 15 ... Interlayer insulating film, 16 ... Collector aluminum electrode, 17 ... Emitter aluminum electrode, 18
... base / aluminum electrode, 19 ... polycrystalline silicon layer.
Claims (1)
層およびエピタキシャル層を順次積層形成する工程と、
前記エピタキシャル層内に素子分離領域を形成する工程
と、前記素子分離領域で取囲まれるエピタキシャル層上
に第1のシリコン酸化膜を形成する工程と、前記第1の
シリコン酸化膜を選択エツチングするコレクタ取出開口
部形成工程と、前記コレクタ取出開口部から前記埋込層
に達する深さに逆導電型の高濃度不純物を拡散する高濃
度不純物添加領域形成工程と、前記コレクタ取出開口部
の段差内に第2のシリコン酸化膜をエッチ・バック法を
利用して埋設する工程とを含むことを特徴とする半導体
装置の製造方法。1. A step of sequentially forming a buried layer and an epitaxial layer of opposite conductivity type on a semiconductor substrate of one conductivity type,
Forming an element isolation region in the epitaxial layer; forming a first silicon oxide film on the epitaxial layer surrounded by the element isolation region; and a collector for selectively etching the first silicon oxide film. A step of forming an extraction opening, a step of forming a high-concentration impurity doped region for diffusing a high-concentration impurity of opposite conductivity type to a depth reaching the buried layer from the collector extraction opening, and a step of the collector extraction opening. And a step of burying a second silicon oxide film by using an etch back method.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5061287A JPH069209B2 (en) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5061287A JPH069209B2 (en) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63216375A JPS63216375A (en) | 1988-09-08 |
JPH069209B2 true JPH069209B2 (en) | 1994-02-02 |
Family
ID=12863796
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5061287A Expired - Lifetime JPH069209B2 (en) | 1987-03-04 | 1987-03-04 | Method for manufacturing semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH069209B2 (en) |
-
1987
- 1987-03-04 JP JP5061287A patent/JPH069209B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63216375A (en) | 1988-09-08 |
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