JPH01232755A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
半導体装置、特に半導体集積回路の素子分離をするSO
I構造とトランジスタ素子の構造に関し、LOCO3法
による寄生容量やラッチアップ等及びSO3法、再結晶
化法等による結晶欠陥の発生を無くし、一つの半導体基
板から素子分離された柱状の半導体領域に縦型のトラン
ジスタ素子を構成することを目的とし、
半導体基板から選択的に削立される半導体柱と、該半導
体柱の底部の素子分離絶縁膜から成るS01構造を有す
ることを含み構成し、
その第1の装置を半導体基板上の素子分離絶縁膜に削立
される多層導電領域を具備する半導体柱に、一対の引出
し電極及びゲート電極を設けていることを含み構成し、
その第2の装置を半導体基板上の素子分離vA縁に削立
される多層導電領域を具備する半導体柱に、エミッタ引
出し電極と、ベース引出し電極と、コレクタ引出し電極
とを設けていることを含み構成する。[Detailed Description of the Invention] [Summary] SO for separating elements of semiconductor devices, especially semiconductor integrated circuits
Regarding the I structure and the structure of the transistor element, we have eliminated parasitic capacitance and latch-up caused by the LOCO3 method and crystal defects caused by the SO3 method, recrystallization method, etc. The present invention includes an S01 structure consisting of a semiconductor pillar selectively etched from a semiconductor substrate and an element isolation insulating film at the bottom of the semiconductor pillar. The first device includes a semiconductor pillar having a multilayer conductive region cut into an element isolation insulating film on a semiconductor substrate, and a pair of lead electrodes and a gate electrode. The structure includes providing an emitter lead electrode, a base lead electrode, and a collector lead electrode on a semiconductor column having a multilayer conductive region cut out at an edge of element isolation vA on a semiconductor substrate.
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関するもので
あり、更に詳しく言えば半導体集積回路の素子分離をす
るS01構造と、トランジスタ素子の構造及び素子分#
膜上の半導体層に微細トランジスタ素子を形成する方法
に関するものである。The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more specifically, the present invention relates to an S01 structure for separating elements of a semiconductor integrated circuit, and a structure and element number of a transistor element.
The present invention relates to a method for forming fine transistor elements in a semiconductor layer on a film.
第7.8図は従来例に係る説明図である。 FIG. 7.8 is an explanatory diagram of a conventional example.
第7図は従来例の半導体製造方法に係る半導体装置の構
成図である。FIG. 7 is a configuration diagram of a semiconductor device according to a conventional semiconductor manufacturing method.
図において、半導体集積回路を構成するバイポーラやM
OSトランジスタはSo+技術により設けられるp型又
はn型のSi基板1,5i(h膜2上の5ili3にn
M OS jil域4.pMO3sII域5.バイポ
ーラトランジスタ領域6を形成し、ソースS。In the figure, bipolar and M
The OS transistor is a p-type or n-type Si substrate 1, 5i (n on 5ili3 on the h film 2) provided by So+ technology.
M OS jil area4. pMO3sII region 5. A bipolar transistor region 6 is formed and a source S is formed.
ドレインD、ゲートG、ベースB、エミッタE及びコレ
クタCを形成して製造される。It is manufactured by forming a drain D, gate G, base B, emitter E, and collector C.
なお、p型又はn型のSi基板!、SiO□膜2及びS
ij!!3は、二枚の半導体ウェハを貼り合わせる方法
や再結晶化方法等により形成されるSOI構造を有して
いる。In addition, p-type or n-type Si substrate! , SiO□ film 2 and S
ij! ! No. 3 has an SOI structure formed by a method such as bonding two semiconductor wafers together or a recrystallization method.
第8図は、従来例に係る半導体装置及びその製造方法の
課題の説明図であり、トランジスタ素子等の形成領域を
画定する方法(素子間分離法)を示している。FIG. 8 is an explanatory diagram of problems in a conventional semiconductor device and its manufacturing method, and shows a method (device isolation method) for defining a region for forming a transistor element or the like.
同図(a)は選択LOCO3法を示しており、図におい
てSi基板1を選択LOCO3酸化することにより、フ
ィールド絶縁膜7a、7bが形成される。なお、8は耐
熱酸化性のSi:IN4膜、9はチャンネルカントを示
している。FIG. 5A shows the selective LOCO3 method, in which field insulating films 7a and 7b are formed by selectively oxidizing the Si substrate 1 using LOCO3. Note that 8 indicates a heat oxidation-resistant Si:IN4 film, and 9 indicates a channel cant.
この方法は、寄生容量の発生やランチアンプ等の問題が
あり、このため、トランジスタ動作を高速化したり、微
細化することが困難である。This method has problems such as the generation of parasitic capacitance and a launch amplifier, which makes it difficult to increase the speed of transistor operation or miniaturize the transistor.
同図(b)はSO8法を示している。図においてこの素
子間分離方法はサファイヤ基板70上に単結晶Siを選
択CVD法により成長することによりCVDI結晶S結
晶Si層形1するものである。Figure (b) shows the SO8 method. In the figure, this device isolation method is to form a CVDI crystal S-crystal Si layer 1 by growing single crystal Si on a sapphire substrate 70 by selective CVD.
なおこの方法によれば、CVD単結晶Si層11とサフ
ァイヤ基板70との熱的性質の違いによって物理的歪が
生じたり、サファイヤ基板1o自体高価であるという問
題がある。However, according to this method, there are problems that physical distortion occurs due to the difference in thermal properties between the CVD single crystal Si layer 11 and the sapphire substrate 70, and that the sapphire substrate 1o itself is expensive.
同図(c)は、再結晶化法を示しており、図において、
Si基板1上の5i02膜2に選択的に形成されたポリ
Si膜12を酸化膜15を介して、レーザー又は電子ビ
ーム13により、熱処理をし、これを再結晶化して再結
晶Si層14を形成している。Figure (c) shows the recrystallization method, and in the figure,
The poly-Si film 12 selectively formed on the 5i02 film 2 on the Si substrate 1 is heat-treated with a laser or electron beam 13 through the oxide film 15 to recrystallize it to form a recrystallized Si layer 14. is forming.
なお、この方法は再結晶化のためSi結晶の質が悪く、
大きな結晶を形成することができない。Note that this method produces poor quality Si crystals due to recrystallization.
Unable to form large crystals.
同図(d)は、張り合わせ法に係る工程図を示している
。FIG. 3(d) shows a process diagram related to the bonding method.
図において、まず、一方のSi基板1に5i02膜2を
形成し、張り合わせ剤16を介して、他方のSi基板3
を接着する。In the figure, first, a 5i02 film 2 is formed on one Si substrate 1, and then a 5i02 film 2 is formed on the other Si substrate 3 via a bonding agent 16.
Glue.
次いでSi基板3をパターニングして素子間分離をする
。なお、この方法はSi基板3を研磨若しくは、エツチ
ング等によりfi膜化するため、加工制度が良くないと
いう問題がある。Next, the Si substrate 3 is patterned to isolate elements. Note that this method has a problem in that the processing accuracy is not good because the Si substrate 3 is formed into a fi film by polishing or etching.
同図(e)はSIMOX法に係る工程図を示しており、
図において、まずSi基板1にイオン注入手法により酸
素イオン17を注入して、酸素注入層18を形成し、S
i基板1を酸素注入層1日を介して領域を分離し5iN
laを形成する。Figure (e) shows a process diagram related to the SIMOX method,
In the figure, first, oxygen ions 17 are implanted into a Si substrate 1 by an ion implantation method to form an oxygen implanted layer 18, and then
The i-substrate 1 is separated into regions through an oxygen-implanted layer of 5iN.
form la.
次にSi層l a上にエピタキシャル層19を形成し、
その後活性化してs;otjFI 18 aを形成する
。Next, an epitaxial layer 19 is formed on the Si layer la,
It is then activated to form s;otjFI 18 a.
さらに5iJWIaとエピタキシャルI’l19とをパ
ターニングし、素子間分離をする。なお、この方法では
、Si層の結晶性が悪く、高価でありスループットが低
いという問題がある。Furthermore, 5iJWIa and epitaxial I'l19 are patterned to isolate elements. Note that this method has problems in that the Si layer has poor crystallinity, is expensive, and has low throughput.
ところで従来例の半導体集積回路の素子分離やそれを構
成する半導体装置によれば選択LOCO8法やSO8法
等のSOI技術に係るSOI構造を利用し、トランジス
タ素子等を形成している。By the way, according to element isolation of conventional semiconductor integrated circuits and semiconductor devices constituting the same, transistor elements and the like are formed using an SOI structure related to SOI technology such as the selective LOCO8 method or the SO8 method.
このため、第8図(a)〜(d)に示すように、例えば
選択LOCO3法では、寄生容量やランチアンプ等を原
因として、トランジスタ動作特性に悪影宙を及ぼし、こ
れにより、半導体デバイスの信条n度の低下を招くこと
がある。また、sos法等の301構造では熱的な結晶
歪が住じたり、これにより結晶欠陥が発生したりして結
晶性の良い5ilqを低価格かつ簡単に形成することが
できないという課題がある。For this reason, as shown in FIGS. 8(a) to 8(d), for example, in the selective LOCO3 method, parasitic capacitance and launch amplifiers adversely affect the transistor operating characteristics. It may lead to a decrease in belief n degree. Further, in the 301 structure of the SOS method, etc., there is a problem that thermal crystal distortion occurs and crystal defects are generated thereby, making it impossible to easily form 5ilq with good crystallinity at a low cost.
本発明はかかる従来例の課題に漏み創作されたものであ
り、LOCO3法による寄生容量やランチアンプ等及び
SO3法、再結晶化法等による結晶欠陥の発生を防止し
、一つの半導体基板から素子分離された柱状の半導体領
域に縦型のトランジスタ素子を構成することを可能とす
る半導体装置及びその製造方法の堤供を目的とする。The present invention was created in view of the problems of the conventional examples, and prevents the occurrence of parasitic capacitance and launch amplifiers caused by the LOCO3 method and crystal defects caused by the SO3 method, recrystallization method, etc., and can be used from a single semiconductor substrate. The object of the present invention is to provide a semiconductor device and a manufacturing method thereof that make it possible to construct a vertical transistor element in a columnar semiconductor region that is element-isolated.
本発明の半導体装置及び製造方法はその原理図を第1.
2図に、又、その一実施例を第3〜6図に示すように、
その装置を半導体基板21から選択的に削立される半導
体柱211 と、該半導体柱211の底部の素子分離絶
縁膜27から成る5ortR造を有することを特徴とし
、
その第1の装置を半導体基板31上の素子分離絶縁膜3
9に削立される多層導電領域を具備する半導体柱211
に、一対の引出し電極S、D及びゲート電極Gを設けて
いることを特徴とし、その第2の装置を半導体基板61
上の素子分離絶縁71に前立される多層導電領域を具備
する半導体柱211に、エミッタ引出し電極巳と、ヘー
ス引出し電極Bと、コレクタ引出し電掘Cとを設けてい
ることを特徴とし、
その製造方法を半導体基板21上にwA縁性の第1.2
及び3の膜22,23.24を積層する工程と、
前記第1.2及び3の膜22,23.24と、半導体基
板21とを選択的に除去して、半導体基板21上に半導
体柱211を形成する工程と、前記半導体柱211の側
壁に絶縁性の第4,5の膜25.26を形成する工程と
、
前記半導体基板21を熱処理して、該半導体基板21と
半導体柱211 との間に素子分iF1絶縁膜27を形
成する工程と、
前記第1.2,3.4及び5の膜22.23゜24.2
5.26を選択的に除去する工程とを有することを特徴
とし、
その第1の装置の製造方法を半導体基板31上に、一導
電型の半導体層32と、反対導電型の半導体層33と、
一導電型の半導体層34と、絶縁性の第1.2の膜35
.36とを順次積層して多層半導体基板30を形成する
工程と、
前記多層半導体基板30を選択的に除去して、前記半導
体基板31上に半導体柱211を形成する工程と、
前記半導体基板31の全面に絶縁性の第3の膜38を形
成する工程と、
前記第3の膜38を選択的に除去して、前記半導体柱2
11の側壁に、側壁絶縁膜38aを形成する工程と、
前記半導体基板31を熱処理して、前記半導体基板31
と半導体柱211 との間に素子分M絶縁膜39を形成
する工程と、
前記第1.2及び3の膜35,36.38を全面除去し
て、その後前記半導体基板31の全面に第1の導電体膜
40を形成する工程と、前記第1の導電体膜40を選択
的に除去し、その後前記半導体基板31の全面に絶縁性
の第4のnり42を形成する工程と、
前記第4の膜42と第1の導電体膜40とを選択的に除
去して、半導体柱211を露出し、併せて、第1の引出
電極40aを形成し、その後該半導体柱211の露出部
分に絶縁性の第5のllI244を形成する工程と、
前記半導体基板31の全面に第2の導電体膜45を形成
する工程と、
前記第2の導電体膜45を選択的に除去し、その後前記
半導体基板31の全面に絶本(性の第6の膜47を形成
する工程と、
前記第6の膜47と第2の導電体膜45とを選択的に除
去して、半導体柱211の第5の膜44を露出し、併せ
て第2の引出電極45aを形成する工程と、
前記半導体基板31の全面にwA縁性の第7の膜49を
形成する工程と、
前記第7の膜49を選択的に除去し、その後、前記半導
体基板31の全面に第3の導電体11’251を形成す
る工程と、
前記第3の導電体膜51を選択的に除去して、第3の引
出電極51aを形成し、その後前記半導体基板31の全
面に絶縁性の第8の瞠53を形成する工程とを有するこ
とを特徴とし、
その第2の装置の製造方法を半導体基板61上に、一導
電型の第1.2の半導体層62.63と、反対導電型の
半導体層64と、一導電型の第3゜4の導電体J!65
.66と、絶縁性の第1.2の膜67.68とを順次積
層し、多層半導体基板60を形成する工程と、
前記多層半導体基板60を選択的に除去して、前記半導
体基板61上に半導体柱211を形成する工程と、
前記半導体基板61の全面に絶縁性の第3の膜70を形
成する工程と、
前記第3の11!70を選択的に除去して、前記半導体
柱211の側壁に、側壁絶縁膜70aを形成する工程と
、
前記半導体基板61を熱処理して、前記半導体基板61
と半導体柱211との間に、素子分i!iI絶縁膜71
を形成する工程と、
前記半導体基板6Iの全面に第1の多結晶半導体膜72
を形成する工程と、
前記第1の多結晶半導体+1’272を選択的に除去し
て、第1の引出し電極用の1疑似膜72aを形成し、そ
の後前記半導体基板61の全面に絶縁性の第4の膜74
を形成する工程と、
前記第4の膜74を選択的に除去して、前記第1の引出
しT!、極用の制御側壁絶縁膜74aを形成する工程と
、
前記第1の引出し電極用の疑似膜72aを全面除去して
第2の開口部75を形成し、その後、前記第1,2及び
3の膜67.68.70をjl、< 1尺的に除去して
、前記第4の半導体層66を露出する工程と、
前記半導体基板61の全面に、第1の導電体膜76を形
成する工程と、
前記第1の5jL電体膜76を選択的に除去して、第4
の半導体層66を露出し、併せて、第1の引出し電極7
6aを形成する工程と、
前記第1の引出し電極用の制御側壁絶縁膜74aを選択
的に除去し、その後半導体基板61の全面に絶縁性の第
5の膜78を形成する工程と、前記第5の膜78を選択
的に除去して、第4.h間分離絶縁膜78aを形成し、
その後、前記半導体基板61の全面に第2の多結晶半導
体膜80を形成する工程と、
前記多結晶半導体膜80を選択的に除去して第2の引出
し電極用の1疑(l!膜80aを形成し、その後前記半
導体基板61の全面に絶縁性の第6の膜82を形成する
工程と、
前記第6の膜82を選択的に除去して、第2の引出し電
極用の制御側壁絶縁膜82aを形成し、その後前記第2
の引出し電極用の疑似膜80aを全面除去し、第2の開
口部84を形成する工程と、前記半導体基板61の全面
に第2の導電体膜85と、その後絶縁性の第7のlIC
186とを順次形成し、さらに熱処理をして、反対導電
型の不純物拡散層87を自己整合的に形成する工程と、
前記第7の膜86を全面除去し、その後前記第2の導電
体膜85を選択的に除去して、前記第2の引出し電極用
の制御絶縁If!2B2aを露出する工程と、
前記第2の!I電体1I985を選択的に除去して、第
2の引出し電極85aを形成し、その後筒2の引出し電
極用の制御■絶縁膜82aを選択的に除去し、さらに前
記半導体基板61の全面に、絶縁性の第8の膜88を形
成する工程と、
前記第8の膜8日を選択的に除去して、前記第4の半導
体層66を露出する開口部89を形成し、その後、該第
4の半導体層66と電気的に結合する第3の導電体膜9
0を形成する工程とを有することを特徴とし、上記目的
を達成する。The principle diagram of the semiconductor device and manufacturing method of the present invention is shown in FIG.
As shown in Fig. 2 and an example thereof shown in Figs. 3 to 6,
The first device is characterized in that it has a 5-ort structure consisting of a semiconductor pillar 211 selectively cut out from a semiconductor substrate 21 and an element isolation insulating film 27 at the bottom of the semiconductor pillar 211. Element isolation insulating film 3 on 31
Semiconductor pillar 211 with a multilayer conductive region cut into 9
The second device is provided with a pair of extraction electrodes S, D and a gate electrode G, and the second device is connected to the semiconductor substrate 61.
It is characterized in that a semiconductor column 211 having a multilayer conductive region placed in front of an upper element isolation insulator 71 is provided with an emitter extraction electrode ridge, a heat extraction electrode B, and a collector extraction electrode C. 1.2 of the manufacturing method on the semiconductor substrate 21
and 3. selectively removing the 1.2 and 3. films 22, 23.24 and the semiconductor substrate 21 to form semiconductor pillars on the semiconductor substrate 21; 211, forming fourth and fifth insulating films 25 and 26 on the side walls of the semiconductor pillar 211, and heat-treating the semiconductor substrate 21 to separate the semiconductor substrate 21 and the semiconductor pillar 211. a step of forming an iF1 insulating film 27 for the element between the steps;
5.26, and the method for manufacturing the first device is performed by forming a semiconductor layer 32 of one conductivity type and a semiconductor layer 33 of the opposite conductivity type on a semiconductor substrate 31. ,
One conductivity type semiconductor layer 34 and an insulating first and second film 35
.. 36 to form a multilayer semiconductor substrate 30; a step of selectively removing the multilayer semiconductor substrate 30 to form semiconductor pillars 211 on the semiconductor substrate 31; forming an insulating third film 38 on the entire surface; selectively removing the third film 38 to form the semiconductor pillar 2;
forming a sidewall insulating film 38a on the sidewall of the semiconductor substrate 11; and heat-treating the semiconductor substrate 31 to
forming an element-sized insulating film 39 between the semiconductor substrate 31 and the semiconductor pillar 211; and removing the 1.2 and 3 films 35, 36, and 38 on the entire surface; a step of selectively removing the first conductor film 40 and then forming an insulating fourth groove 42 on the entire surface of the semiconductor substrate 31; The fourth film 42 and the first conductor film 40 are selectively removed to expose the semiconductor pillar 211, and at the same time, the first extraction electrode 40a is formed, and then the exposed portion of the semiconductor pillar 211 is removed. forming a second conductive film 45 on the entire surface of the semiconductor substrate 31; selectively removing the second conductive film 45, and then forming a completely transparent sixth film 47 on the entire surface of the semiconductor substrate 31; selectively removing the sixth film 47 and the second conductive film 45; a step of exposing the fifth film 44 and also forming a second extraction electrode 45a; a step of forming a wA edge-type seventh film 49 on the entire surface of the semiconductor substrate 31; 49 and then forming a third conductor 11'251 on the entire surface of the semiconductor substrate 31; and selectively removing the third conductor film 51 to form a third conductor 11'251. The second device manufacturing method is characterized by forming an extraction electrode 51a and then forming an insulating eighth hole 53 on the entire surface of the semiconductor substrate 31. The first and second semiconductor layers 62 and 63 of one conductivity type, the semiconductor layer 64 of the opposite conductivity type, and the third and fourth conductors J!65 of one conductivity type
.. 66 and first and second insulating films 67 and 68 to form a multilayer semiconductor substrate 60; selectively removing the multilayer semiconductor substrate 60 and depositing a layer on the semiconductor substrate 61; a step of forming a semiconductor pillar 211; a step of forming an insulating third film 70 on the entire surface of the semiconductor substrate 61; and a step of selectively removing the third 11!70 to form the semiconductor pillar 211. forming a sidewall insulating film 70a on the sidewall; heat-treating the semiconductor substrate 61;
and the semiconductor pillar 211, the element portion i! iI insulating film 71
A first polycrystalline semiconductor film 72 is formed on the entire surface of the semiconductor substrate 6I.
and selectively removing the first polycrystalline semiconductor +1'272 to form a pseudo film 72a for the first extraction electrode, and then depositing an insulating film on the entire surface of the semiconductor substrate 61. Fourth membrane 74
selectively removing the fourth film 74 to form the first drawer T! , a step of forming a control sidewall insulating film 74a for the electrode, and completely removing the pseudo film 72a for the first extraction electrode to form a second opening 75; removing the film 67, 68, 70 by jl<1 dimension to expose the fourth semiconductor layer 66; and forming a first conductor film 76 on the entire surface of the semiconductor substrate 61. a step of selectively removing the first 5jL electric film 76;
The semiconductor layer 66 of the semiconductor layer 66 is exposed, and the first extraction electrode 7
6a, selectively removing the control sidewall insulating film 74a for the first extraction electrode, and then forming an insulating fifth film 78 on the entire surface of the semiconductor substrate 61; The fourth film 78 is selectively removed. forming an isolation insulating film 78a between
After that, a step of forming a second polycrystalline semiconductor film 80 on the entire surface of the semiconductor substrate 61, and a step of selectively removing the polycrystalline semiconductor film 80 to form a second lead-out electrode (l! film 80a) are performed. and then forming an insulating sixth film 82 on the entire surface of the semiconductor substrate 61, and selectively removing the sixth film 82 to form a control sidewall insulator for the second extraction electrode. A film 82a is formed, and then the second film 82a is formed.
A step of completely removing the pseudo film 80a for an extraction electrode and forming a second opening 84, forming a second conductor film 85 on the entire surface of the semiconductor substrate 61, and then removing an insulating seventh IC.
186 and further heat treatment to form an impurity diffusion layer 87 of the opposite conductivity type in a self-aligned manner;
The seventh film 86 is completely removed, and then the second conductor film 85 is selectively removed to form the control insulation If! for the second extraction electrode. 2B2a; and the second! The I electric body 1I985 is selectively removed to form a second extraction electrode 85a, and then the control insulation film 82a for the extraction electrode of the cylinder 2 is selectively removed, and then the entire surface of the semiconductor substrate 61 is formed. , forming an insulating eighth film 88; selectively removing the eighth film 88 to form an opening 89 exposing the fourth semiconductor layer 66; Third conductor film 9 electrically coupled to fourth semiconductor layer 66
The method is characterized by comprising a step of forming 0, thereby achieving the above object.
本発明の半導体装置のSOI構造によれば、素子分離絶
縁膜27」−に半導体柱211を設けている。According to the SOI structure of the semiconductor device of the present invention, the semiconductor pillars 211 are provided in the element isolation insulating film 27''.
このため、半導体柱211に立体的に半導体素子を形成
することができる。Therefore, a semiconductor element can be formed three-dimensionally on the semiconductor pillar 211.
これにより従来例の平面的な半導体素子に比べて、例え
ばトランジスタ素子等の微細加工をすること、その寄生
容攪やラッチアンプ等を極力低減させること、そのトラ
ンジスタ動作の高速化を図ること及び半導体デバイスの
高集積化を図ることが可能となる。Compared to conventional planar semiconductor elements, this makes it possible to finely process transistor elements, reduce parasitic capacitance, latch amplifiers, etc. as much as possible, speed up transistor operation, and It becomes possible to achieve high integration of devices.
また本発明の製造方法によれば、一つの半導体基板21
から削り出した半導体柱211の底部を熱処理すること
により素子分離絶縁11927を形成している。Further, according to the manufacturing method of the present invention, one semiconductor substrate 21
The element isolation insulator 11927 is formed by heat-treating the bottom of the semiconductor pillar 211 cut out from the substrate.
このため、従来例のような高価なサファイヤ基板を不要
とすること、再結晶化法やSIMOX法等によるシリコ
ン層に比べて結晶性の良い半導体層を形成すること及び
容易にSO1構造を形成することが可能となる。Therefore, it is possible to eliminate the need for an expensive sapphire substrate as in the conventional example, form a semiconductor layer with better crystallinity than a silicon layer by recrystallization method or SIMOX method, and easily form an SO1 structure. becomes possible.
次に図を参照しながら本発明の実施例について説明をす
るり
第1〜6図は本発明の実施例に係る半導体装置及びその
!!遣方法を説明する図であり、第1図は本発明の実施
例の半導体装置に係るSOI構造の原理図を示している
。Next, embodiments of the present invention will be explained with reference to the drawings. Figs. 1 to 6 show a semiconductor device according to an embodiment of the present invention and its device! ! FIG. 1 shows a principle diagram of an SOI structure related to a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
図において、2Iは半導体基板、27は素子分離絶縁膜
であり、半導体基板21と半導体柱211の底部とを熱
処理して形成されている。211は半導体柱であり、半
導体基板21より選択的に削立されたものである。なお
半導体柱211にトランジスタ素子や蓄積容量C等の半
導体デバイスを形成する。In the figure, 2I is a semiconductor substrate, and 27 is an element isolation insulating film, which is formed by heat-treating the semiconductor substrate 21 and the bottom of the semiconductor pillar 211. Reference numeral 211 denotes a semiconductor pillar, which is selectively carved out from the semiconductor substrate 21. Note that semiconductor devices such as transistor elements and storage capacitors C are formed on the semiconductor pillar 211.
これにより半導体集積回路の高集積化、高密度化を図る
ことが可能となる。This makes it possible to increase the degree of integration and density of semiconductor integrated circuits.
第2図は本発明の実施例の半導体装置に係るS01構造
の形成原理工程図である。FIG. 2 is a process diagram showing the principle of forming the S01 structure of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention.
図において、まず半導体基板21上に絶縁膜の第1の膜
、22,23.24を順次積層する。なお、第1の膜2
2は半導体基板21に自然酸化する5in2膜等であり
、本発明の実施例では無くても良い。すなわち、自然酸
化された5iOz膜を除去する工程を省略するという意
味である。In the figure, first insulating films 22, 23, and 24 are sequentially laminated on a semiconductor substrate 21. Note that the first film 2
2 is a 5in2 film etc. which is naturally oxidized on the semiconductor substrate 21, and may not be used in the embodiment of the present invention. That is, this means that the step of removing the naturally oxidized 5iOz film is omitted.
また、第2の膜は耐熱酸化性を有するSi3N4膜等で
あり、第3の膜24と共に素子分離絶縁膜27を形成す
るときに半導体柱211を保護する機能を有している(
同図(a))。Further, the second film is a Si3N4 film or the like having thermal oxidation resistance, and has a function of protecting the semiconductor pillars 211 when forming the element isolation insulating film 27 together with the third film 24 (
Figure (a)).
次に、第1. 2及び3の膜22,23.24と半導体
基板21とを不図示のレジスト膜をマスクとして、RI
E法等の異方性エツチング技術により選択的に除去し、
半導体柱211を形成する(同図(b))。Next, the first. The films 22, 23, and 24 of Nos. 2 and 3 and the semiconductor substrate 21 are subjected to RI using a resist film (not shown) as a mask.
selectively removed by anisotropic etching technology such as E method,
A semiconductor pillar 211 is formed (FIG. 2(b)).
次いで半導体柱211の側壁にCVD法等による絶縁性
の第4.5の膜25.26を形成する。なお第5の膜は
耐熱酸化性のSi、N4膜等である(同図(C))。Next, the fourth and fifth insulating films 25 and 26 are formed on the side walls of the semiconductor pillars 211 by CVD or the like. Note that the fifth film is a heat oxidation-resistant Si, N4 film, etc. (FIG. 3(C)).
次に、半導体基板21を熱処理して、半導体基板21と
半導体柱211 との間に素子分離絶縁膜27を形成す
る(同図(d))。Next, the semiconductor substrate 21 is heat-treated to form an element isolation insulating film 27 between the semiconductor substrate 21 and the semiconductor pillars 211 (FIG. 2(d)).
なお、同図(d)の形成工程の後工程は、必要に応じて
第1〜5の膜22〜26を全面除去したり、場合によっ
ては一部残留させて半導体柱211に半導体デバイスを
形成する。In addition, in the post-process of the formation process shown in FIG. 2(d), the first to fifth films 22 to 26 may be completely removed as necessary, or in some cases, a portion may be left to form a semiconductor device on the semiconductor pillar 211. do.
これにより、半導体集積回路の高集積化、高密度化を図
ることが可能となる。This makes it possible to increase the degree of integration and density of semiconductor integrated circuits.
第3図は本発明の第1の実施例に係るMOSトランジス
タの構造図を示している。FIG. 3 shows a structural diagram of a MOS transistor according to the first embodiment of the present invention.
図において、例えば、nチャンネル型のMOSトランジ
スタの場合、31はP型又はn型のSi基板、39は素
子分i!1!絶縁膜である。また211は半導体柱であ
り、一対のn°型エピタキシャル層(32,33)とn
型エピタキシャル層(33)とにより形成されている。In the figure, for example, in the case of an n-channel MOS transistor, 31 is a P-type or n-type Si substrate, and 39 is an element i! 1! It is an insulating film. Further, 211 is a semiconductor pillar, which has a pair of n° type epitaxial layers (32, 33) and an n° type epitaxial layer (32, 33).
It is formed by a type epitaxial layer (33).
なお、S又はDはMOSトランジスタのソース又はドレ
イン引出電極であり、n゛型ポリSi膜(40,51)
をパターニングすることにより形成される。Note that S or D is a source or drain lead electrode of a MOS transistor, and is an n-type poly-Si film (40, 51).
It is formed by patterning.
Gはゲート電極であり、n゛型ポリSi膜(45)をパ
ターニングすることにより形成される。G is a gate electrode, which is formed by patterning an n-type poly-Si film (45).
これにより縦型かつnチャンネル型のMOS)ランジス
クを半導体柱21tに立体的に構成することができる。As a result, a vertical n-channel MOS transistor can be three-dimensionally formed on the semiconductor pillar 21t.
このため半導体ii、積回路の高集積化、高密度化及び
トランジスタ動作の高速化を図ることが可能となる。Therefore, it is possible to achieve higher integration and higher density of the semiconductor ii and integrated circuit, and higher speed of transistor operation.
第4図は本発明の第1の実施例に係るMOSトランジス
タの形成工程図を示している。FIG. 4 shows a process diagram for forming a MOS transistor according to the first embodiment of the present invention.
図において、例えばnチャンネル型MOS)ランジスタ
を形成する場合、まずn型又はn型のSi基板31上に
CVD法等による膜厚0.5〔μm]程度のn°型エピ
タキシャル層32.p型エピタキシャルjlii33.
n”型エピタキシャル層34と膜厚0.2 (μm)程
度の5iJ4 /SiO2SiO2膜厚5.3 (μm
)程度の5i(h[36を順次成長して積層し、多層半
導体基板30を形成する。In the figure, when forming, for example, an n-channel type MOS transistor, first an n° type epitaxial layer 32 with a thickness of about 0.5 [μm] is formed on an n-type or n-type Si substrate 31 by a CVD method or the like. p-type epitaxial jlii33.
The n” type epitaxial layer 34 is formed with a 5iJ4/SiO2 film having a thickness of about 0.2 (μm) and a film thickness of 5.3 (μm).
) about 5i(h[36) are sequentially grown and stacked to form a multilayer semiconductor substrate 30.
その後レジスト膜37をパターニングして所定の幅、例
えば1 〔μm〕程度のマスクパターンを形成する(同
図(a))。Thereafter, the resist film 37 is patterned to form a mask pattern with a predetermined width, for example, about 1 [μm] (FIG. 2(a)).
次に、レジスト膜37をマスクにして多層半導体基板3
0をRIE法等の異方性工・7チング加工により選択的
除去して、幅l〔μm〕、高さ2〔μm〕程度の半導体
柱211をSi基板31上に形成する(同図(b))。Next, using the resist film 37 as a mask, the multilayer semiconductor substrate 3
0 is selectively removed by anisotropic etching processing such as RIE method, and semiconductor pillars 211 with a width of l [μm] and a height of about 2 [μm] are formed on the Si substrate 31 (see FIG. b)).
次いで、CVD法等により耐熱酸化性絶縁膜を含む5i
J4膜/5iO1膜38をSi基板31の全面に形成す
る(同図(C))。Next, a 5i film containing a heat-resistant oxidation insulating film is formed using a CVD method or the like.
A J4 film/5iO1 film 38 is formed on the entire surface of the Si substrate 31 (FIG. 3(C)).
その後、RIE法等の異方性エンチングにより半導体柱
211の−F部とSi基板31上とに成長した5i3N
a /SiO□Si基板31、半導体柱211の側壁に
IF2厚0.2〔μm)程度の側壁絶縁膜38aを残す
(同117(d))。Thereafter, 5i3N grown on the -F part of the semiconductor pillar 211 and on the Si substrate 31 by anisotropic etching such as RIE method.
A sidewall insulating film 38a having an IF2 thickness of approximately 0.2 [μm] is left on the sidewalls of the a/SiO□Si substrate 31 and the semiconductor pillar 211 (see 117(d)).
次に、HF(フッ酸)の水溶液等による等方性エツチン
グによりSiO□膜36を除去し、その後Si基板31
を熱処理して素分M絶縁膜3つを形成する。この時の熱
処理条件により、膜厚7000〜8000 C人〕程度
のSiO□膜をSi基板31上に形成することができる
。なお、半導体柱211の底部は熱酸化処理によって電
気的、物理的にSi基板21と泡縁される(同図(e)
)。Next, the SiO□ film 36 is removed by isotropic etching using an aqueous solution of HF (hydrofluoric acid), and then the Si substrate 31
is heat-treated to form three elementary M insulating films. Depending on the heat treatment conditions at this time, an SiO□ film having a thickness of about 7000 to 8000 cm can be formed on the Si substrate 31. Note that the bottom of the semiconductor pillar 211 is electrically and physically bonded to the Si substrate 21 by thermal oxidation treatment (see (e) in the same figure).
).
次いで、リン酸の水溶液等による等方性エツチングによ
り、側壁絶縁11!u’38aを全面除去する。Next, by isotropic etching with an aqueous solution of phosphoric acid, etc., the side wall insulation 11! U'38a is completely removed.
なお、5in2膜に対してはIIFの水溶液等により除
去し、半導体柱211を露出する。その後、5i7s、
板31の全面に低圧CVD法等によりn゛ポリ5il1
240成長し、さらにレジスト膜41をパターニングす
る(同図(r))。Note that the 5in2 film is removed using an IIF aqueous solution or the like to expose the semiconductor pillars 211. After that, 5i7s,
The entire surface of the plate 31 is coated with n-poly 5il1 by low-pressure CVD or the like.
240 is grown, and the resist film 41 is further patterned (FIG. 2(r)).
次に、レジスト膜41をマスクにしてn1型ポリSi膜
40をRIE法等の異方性エツチングにより除去し、そ
の後CVD法等によるSin、膜42をSi基板31の
全面に形成する。さらにレジスト膜43をパターニング
する(同図(g))。Next, using the resist film 41 as a mask, the n1 type poly-Si film 40 is removed by anisotropic etching such as RIE, and then a Si film 42 is formed on the entire surface of the Si substrate 31 by CVD or the like. Furthermore, the resist film 43 is patterned (FIG. 4(g)).
次いでレジスト膜43をマスクにしてSiO□膜42と
n°ポリ5il1940とをRIE等の異方性エンチン
グにより除去し半導体柱211を露出する。Next, using the resist film 43 as a mask, the SiO□ film 42 and the n° poly 5il 1940 are removed by anisotropic etching such as RIE to expose the semiconductor pillars 211.
なおエツチングガスにはSiO□膜に対してCF、70
!、ポリSi膜に対してはcce、7o□を用いる。Note that the etching gas contains CF, 70% for the SiO□ film.
! , cce and 7o□ are used for the poly-Si film.
またn・ポリSi膜40を選択的に除去することにより
n゛エピタキシャル層32と接合する第1の引出電極4
0aが形成され、該第1の引出電極40aは例えばnチ
ャンネルMOSトランジスタのソースSを形成する。そ
の後低圧CVD法等による膜厚700〜200〔入]稈
度のsto、P!44を形成しパターニングする。なお
Sin、膜44はゲート酸化膜となる(同図(h))。In addition, by selectively removing the n-poly Si film 40, the first lead electrode 4 connected to the n-epitaxial layer 32 is formed.
0a is formed, and the first extraction electrode 40a forms, for example, a source S of an n-channel MOS transistor. After that, a film thickness of 700 to 200 [included] is obtained by low-pressure CVD method, etc., and sto, P! 44 is formed and patterned. Note that the Sin film 44 becomes a gate oxide film ((h) in the same figure).
さらに、Sii板31の全面にn3ポリSi膜45をC
VD法等により形成し、その後、ゲートレジストパター
ンとしてレジスト膜40を形成する(同図(i))。Furthermore, an N3 polySi film 45 is coated on the entire surface of the Sii plate 31
It is formed by a VD method or the like, and then a resist film 40 is formed as a gate resist pattern (FIG. 4(i)).
次に、レジスト膜46をマスクにして、n゛ボ’JSi
膜45を選択的に除去する。その後Si基板31の全面
に5i(h膜47を形成する。さらにレジスト膜48を
パターニングする(同図(j))。Next, using the resist film 46 as a mask,
Film 45 is selectively removed. Thereafter, a 5i (h film 47) is formed on the entire surface of the Si substrate 31. Furthermore, the resist film 48 is patterned (FIG. 4(j)).
次いで、レジスト膜48をマスクにして、5iOz膜4
7とn゛ポリSi膜45とをRIE法等による所定のエ
ツチングガスにより選択的に除去し、半導体柱211を
露出する。なおポリSi膜45を選択的に除去すること
により、ゲート酸化膜44を介してp型エピタキシャル
層33と容雫結合する第2の引出電極45aが形成され
、該引出電極45aは、nチャンネルMOSトランジス
タのゲートT、、極Gを形成する(同図(h))。Next, using the resist film 48 as a mask, a 5iOz film 4 is formed.
7 and n poly-Si film 45 are selectively removed using a predetermined etching gas using RIE or the like to expose semiconductor pillars 211. Then, as shown in FIG. By selectively removing the poly-Si film 45, a second extraction electrode 45a is formed which is capacitively coupled to the p-type epitaxial layer 33 via the gate oxide film 44, and the extraction electrode 45a is an n-channel MOS. Gates T, and poles G of the transistor are formed ((h) in the same figure).
その後5iyS仮の全面にCVD法等によるSiO□膜
49膜形9し、さらにレジスト膜50を形成する(同図
(i))。Thereafter, a SiO□ film 49 is formed 9 on the entire surface of the temporary 5iyS by CVD or the like, and a resist film 50 is further formed (FIG. 4(i)).
次に、レジスト膜50をマスクにしてSiO□膜49膜
形9的に除去して、半導体柱211のn゛エピタキシャ
ル層34の上部を露出する。その後31基板31の全面
に低圧CVD法によるn°型ポリSi膜51を形成し、
さらにレジスト膜52を形成する(同図(m))。Next, using the resist film 50 as a mask, the SiO□ film 49 is removed in a film pattern 9 to expose the upper part of the n′ epitaxial layer 34 of the semiconductor pillar 211. After that, an n° type poly-Si film 51 is formed on the entire surface of the substrate 31 by a low pressure CVD method,
Furthermore, a resist film 52 is formed (FIG. 3(m)).
次いで、レジスト膜52をマスクにして、n9型ポリS
i膜51を選択的に除去して、第3の引出電極51aを
形成する。なお引出電J?j51aは例えばnチャンネ
ルMOSトランジスタのドレインDを形成する。その後
、Si基板31上の全面にSiO□膜53膜形3して、
ドレインDを絶縁する(同図(n))。Next, using the resist film 52 as a mask, an n9 type poly S
The i-film 51 is selectively removed to form the third extraction electrode 51a. In addition, the withdrawal power J? j51a forms, for example, the drain D of an n-channel MOS transistor. After that, a SiO□ film 53 is formed on the entire surface of the Si substrate 31.
The drain D is insulated ((n) in the same figure).
このようにして縦型のnチャンネルMO3)ランジスタ
を製造することができる。これにより半導体集積回路の
高集積化、高密度化を図ることが可能となる。In this way, a vertical n-channel MO3) transistor can be manufactured. This makes it possible to increase the degree of integration and density of semiconductor integrated circuits.
第5図は本発明の第2の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの構造図を示している。FIG. 5 shows a structural diagram of a bipolar transistor according to a second embodiment of the invention.
図において、例えばnpn型のバイポーラトランジスタ
の場合、61はρ型又はn型のSi基板、71は素了分
N絶縁膜である。また211は半導体柱であり、n°型
エピタキシャルJi62,66、p型Si/p”型S+
拡散層87及びn型エピタキシャル!63.65より形
成されている。なお、Cはn0型エピタキシヤルl’!
1162を引出すコレクタであり、n°型ポリSi膜7
6によりパターン形成される引出電極である。また、B
はP型si/p’型拡散層87を引出すペースであり、
P°型ポリSi膜85によりパターン形成される引出N
jTrである。Eはn°型エピタキシャル層66を引出
すエミッタであり、n°型ポリ5ilp390によりパ
ターン形成される引出電極である。In the figure, for example, in the case of an npn-type bipolar transistor, 61 is a ρ-type or n-type Si substrate, and 71 is an N insulating film. In addition, 211 is a semiconductor pillar, n° type epitaxial Ji62, 66, p type Si/p” type S+
Diffusion layer 87 and n-type epitaxial! It is formed from 63.65. In addition, C is n0 type epitaxial l'!
1162, and the n° type poly-Si film 7
This is an extraction electrode patterned by 6. Also, B
is the pace at which the P-type si/p'-type diffusion layer 87 is drawn out,
Drawer N patterned by P° type poly-Si film 85
jTr. E is an emitter for drawing out the n° type epitaxial layer 66, and is a drawing electrode patterned by n° type poly 5ilp390.
これにより縦型かつnpn型のバイポーラトランジスタ
を半導体柱211に立体的に構成することができる。こ
のため半導体集積回路の高集積化。As a result, a vertical npn type bipolar transistor can be three-dimensionally formed on the semiconductor pillar 211. For this reason, semiconductor integrated circuits have become highly integrated.
高密度化及びトランジスタ動作の高速化を図ることが可
能となる。It becomes possible to achieve higher density and faster transistor operation.
第6図は本発明の第2の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの形成工程を示している。FIG. 6 shows a process for forming a bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention.
図において、例えばnpn型バイポーラトランジスタの
場合、まず、p型又はn型の5i7s:板6!上にCV
D法等による膜厚0.5〔μm〕程度のn°型エピタキ
シャルN62、同0.3 (μm)程度のn型エピタキ
シャルM63、同5000(人〕程度のρ型エピタキシ
ャルN64、同0.4〔μm〕程度のn型エピタキシャ
ル165、同0.3 (、um)程度のn”Xビタキシ
ャルN66、同0.1 (μm)程度のSi3N4/5
totH67及び同0.3〔μm〕程度のSiO□膜6
8を順次成長し、多層半導体基板60を形成する。その
後レジスト膜69をパターニングして所定の幅、例えば
1〜2〔μm〕程度のマスクパターンを形成する(同図
(a))。In the figure, for example, in the case of an npn-type bipolar transistor, first, p-type or n-type 5i7s: plate 6! CV above
N° type epitaxial N62 with a film thickness of about 0.5 [μm] by D method etc., n type epitaxial M63 with a film thickness of about 0.3 (μm), ρ type epitaxial N64 with a film thickness of about 5000 (μm), 0.4 (μm) N-type epitaxial 165 of about [μm], n”X bitaxial N66 of about 0.3 (μm), Si3N4/5 of about 0.1 (μm)
totH67 and SiO□ film 6 of about 0.3 [μm]
8 are sequentially grown to form a multilayer semiconductor substrate 60. Thereafter, the resist film 69 is patterned to form a mask pattern having a predetermined width, for example, about 1 to 2 [μm] (FIG. 2(a)).
次にレジスト膜69をマスクにして、多層半導体基板6
0をRIE法等の異方性エツチング加工により選択的に
除去して幅1〜2【μm〕、高さ2〔μm〕程度の半導
体柱211をSi基板61上に形成する。Next, using the resist film 69 as a mask, the multilayer semiconductor substrate 6
0 is selectively removed by an anisotropic etching process such as the RIE method to form a semiconductor pillar 211 having a width of 1 to 2 [μm] and a height of about 2 [μm] on the Si substrate 61.
次いでCVD法等により耐熱酸化性絶縁膜を含む5iJ
4 /Sin、膜70をSi基[61の全面に形成する
(同図(C))。Next, 5iJ containing a heat-resistant oxidation insulating film is formed using a CVD method or the like.
4/Sin, a film 70 is formed on the entire surface of the Si-based layer 61 (FIG. 6(C)).
その後RIE等の異方性エツチング加工により半導体柱
211の上部とs+73板61上とに成長した5tJa
/5Iot膜70を除去し、半導体柱211の側壁に
膜厚0.2 (um)程度の側壁絶縁膜70aを残す(
同図(d))。Thereafter, 5tJa was grown on the top of the semiconductor pillar 211 and on the s+73 plate 61 by anisotropic etching such as RIE.
The /5Iot film 70 is removed and the sidewall insulating film 70a with a thickness of about 0.2 (um) is left on the sidewall of the semiconductor pillar 211 (
Figure (d)).
その後、Si基板61を熱処理して素子分離膜71を形
成する。この時の熱処理条件により膜厚7000〜80
00 (入]程度のSiO□膜をSi基板61上に形成
することができる。なお、半導体柱211の底部は、熱
酸化処理によって電気的、物理的にSi基板61と絶縁
される(同図(e))。Thereafter, the Si substrate 61 is heat-treated to form an element isolation film 71. Depending on the heat treatment conditions at this time, the film thickness is 7,000 to 80 mm.
A SiO□ film of about 0.00 (in) can be formed on the Si substrate 61.The bottom of the semiconductor pillar 211 is electrically and physically insulated from the Si substrate 61 by thermal oxidation treatment (as shown in the figure). (e)).
次いで、Si基板61の全面に低圧CVD法等によりポ
リ5i1272を形成し、その後レジスト膜73をパタ
ーニングする(同図(f))。Next, poly 5i 1272 is formed on the entire surface of the Si substrate 61 by low-pressure CVD or the like, and then the resist film 73 is patterned (FIG. 6(f)).
次いで、レジスト膜73をマスクにして、ポリSi膜7
2をRIE法等の異方性エツチング加工により選択的に
除去して、コレクタ引出電極ダミー膜72aを形成する
。その後Sii板61の全面にCVD法等によるSiO
□11i74を形成する(同図(g))。Next, using the resist film 73 as a mask, the poly-Si film 7 is
2 is selectively removed by an anisotropic etching process such as RIE to form a collector lead electrode dummy film 72a. After that, SiO is deposited on the entire surface of the Sii plate 61 by CVD method or the like.
□11i74 is formed ((g) in the same figure).
次いで、Si基板61の全面をRIE法等により異方性
エツチング加工し、半導体柱211の側壁にコレクク引
出電極制御側壁絶縁膜74aを自己整合的に形成する(
同図(h))。Next, the entire surface of the Si substrate 61 is anisotropically etched by RIE method or the like, and the extraction electrode control sidewall insulating film 74a is formed on the sidewall of the semiconductor pillar 211 in a self-aligned manner (
Figure (h)).
その後コレクタ引出電極ダミー膜72aを全面所定エツ
チング液により、等方性エツチングして除去し、開口部
75を形成する。さらにリン酸等の水溶液により半導体
柱211の上部及び開口部75のSi3N4/5i(h
膜67や側壁絶縁膜70aを選択的に除去し、その上部
及び開口部75にn゛型エピタキシャルI!162.6
6を露出する(同図(i))。Thereafter, the entire surface of the collector lead electrode dummy film 72a is removed by isotropic etching using a predetermined etching solution, thereby forming an opening 75. Furthermore, Si3N4/5i (h
The film 67 and the sidewall insulating film 70a are selectively removed, and an n-type epitaxial I! 162.6
6 is exposed ((i) in the same figure).
次に、Si基板61の全面に低圧CVD等によりn°型
ポリSi膜76を形成し、開口部75に充填する。その
後レジスト膜77をパターニングする(同図(j))。Next, an n° type poly-Si film 76 is formed on the entire surface of the Si substrate 61 by low pressure CVD or the like, and the opening 75 is filled. Thereafter, the resist film 77 is patterned (FIG. 6(j)).
゛
次いで、レジスト膜77をマスクにしてr?IE法等の
異方性エツチング加工によりn′型ポリS1膜76を選
択的に除去し、n°型エピタキシャル層66を露出する
(同図(k))。゛Next, using the resist film 77 as a mask, r? The n' type poly S1 film 76 is selectively removed by an anisotropic etching process such as the IE method, and the n' type epitaxial layer 66 is exposed (FIG. 4(k)).
さらに不図示のレジスト膜をマスクにしてn゛型ポリS
i膜76をパターニングすることにより、第1の引出1
極(コレクタC)76aを形成する。Furthermore, using a resist film (not shown) as a mask, an n-type polyS
By patterning the i-film 76, the first drawer 1
A pole (collector C) 76a is formed.
その後コレクタ引出し電極制御側壁絶縁膜74aをHF
等の水溶液によりウェットエツチングして除去し、再度
Si基板61の全面にCVD法等によるSiO□膜78
膜形8し、次いでレジスト膜79をパターニングする(
同図(1))。After that, the collector extraction electrode control side wall insulating film 74a is heated with HF.
The SiO□ film 78 is removed by wet etching with an aqueous solution such as
The film shape 8 is formed, and then the resist film 79 is patterned (
Same figure (1)).
次に、レジストM79をマスクにして、5i02n’J
78をパターニングにし、コレクタ・ベース分離絶縁膜
78aを形成する。その後Si基板61の全面に低圧C
VD法等によるポリSi膜80を形成し、さらにレジス
ト膜81をパターニングする(同図(m))。Next, using resist M79 as a mask, 5i02n'J
78 is patterned to form a collector/base isolation insulating film 78a. After that, low pressure C is applied to the entire surface of the Si substrate 61.
A poly-Si film 80 is formed by a VD method or the like, and a resist film 81 is further patterned (FIG. 4(m)).
次いで、レジスト膜8IをマスクにしてポリSi膜80
をパターニングすることによりベース引出電極ダミー膜
80aを形成する。その後31基板61の全面にCVD
法等による5i02119B2を形成し、さらにレジス
ト膜83をパターニングする(同図(n))。Next, using the resist film 8I as a mask, the poly-Si film 80
By patterning, a base extraction electrode dummy film 80a is formed. After that, CVD was applied to the entire surface of the 31 substrate 61.
5i02119B2 is formed by a method or the like, and the resist film 83 is further patterned ((n) in the same figure).
次に、レジスト膜83をマスクにして、SiO□膜82
をパターニングすることによりベース引出電極制御絶縁
JIQ82aを形成する。その後ベース引出電極グミ−
Wl 80 aを所定エツチング液により全面除去し、
バイポーラトランジスタの能動領域を形成する開口部8
4を形成する。さらに開口部84に露出する側壁絶縁膜
70aをリン酸/HF等の水溶液により除去し、n型エ
ピタキシャル層63.65とp型エピタキシャル層64
を露出する(同図(O))。Next, using the resist film 83 as a mask, the SiO□ film 82 is
By patterning, base extraction electrode control insulation JIQ82a is formed. Then the base extraction electrode gummy
Wl 80a was completely removed using a specified etching solution,
Opening 8 forming the active region of the bipolar transistor
form 4. Furthermore, the sidewall insulating film 70a exposed in the opening 84 is removed using an aqueous solution such as phosphoric acid/HF, and the n-type epitaxial layer 63, 65 and the p-type epitaxial layer 64 are removed.
((O) in the same figure).
次いで、Si基板61の全面に低圧CVD法等によるp
゛型ポリ5illffを形成し、開口部84を充填する
。その後Si基板61の全面にCVD法等による5iO
1膜86を形成し、さらに該Si基板61を熱処理して
p型Si/ρ”Si拡散層87を自己整合的に形成する
(同図(P))。Next, p is deposited on the entire surface of the Si substrate 61 by a low pressure CVD method or the like.
A type poly 5illff is formed and the opening 84 is filled. After that, 5iO is applied to the entire surface of the Si substrate 61 by CVD method or the like.
1 film 86 is formed, and the Si substrate 61 is further heat-treated to form a p-type Si/ρ''Si diffusion layer 87 in a self-aligned manner ((P) in the same figure).
さらに、SiO□膜86を全面除去し、不図示のレジス
ト膜によりp゛型ポリSi膜85を選択的に除去して、
ベース引出電極制御絶縁膜82aを露出する(同図(Q
))。Furthermore, the SiO□ film 86 is completely removed, and the p-type poly-Si film 85 is selectively removed using a resist film (not shown).
The base extraction electrode control insulating film 82a is exposed (see figure (Q)
)).
次に不図示のレジスト膜をマスクとして、p′型ポリ5
ilp185をパターニングすることにより第3の引出
電極(ベースB)85aを形成する。その後ベース引出
電極制御絶縁膜82aを除去し、Si基板61の全面に
CVD法等によるSiO□膜88膜形8する(同図(R
))。Next, using a resist film (not shown) as a mask, p' type poly 5
The third extraction electrode (base B) 85a is formed by patterning the ilp 185. Thereafter, the base extraction electrode control insulating film 82a is removed, and a SiO□ film 88 is formed on the entire surface of the Si substrate 61 by CVD or the like.
)).
次いで不図示のレジスト膜をマスクにして、5iOtW
J、88をパターニングすることにより半導体柱211
の上部に00工ピタキシヤル層66を露出する開口部8
9を形成し、その後n゛型ポリSi膜90をパターニン
グして第3の引出電極(エミッタE)を形成する(同図
(S))。Next, using a resist film (not shown) as a mask, 5iOtW
By patterning J, 88, the semiconductor pillar 211
An opening 8 exposing the pitaxial layer 66 at the top of the
9 is formed, and then the n-type poly-Si film 90 is patterned to form a third extraction electrode (emitter E) ((S) in the same figure).
これにより縦型のnpn型バイポーラトランジスタを+
!!造することができる。このため半導体集積回路の高
集積化、高密度化を図ることが可能となる。This makes the vertical npn bipolar transistor +
! ! can be built. Therefore, it becomes possible to achieve higher integration and higher density of semiconductor integrated circuits.
このようにして、素子分離絶縁膜27上に半導体柱21
1を設けている。このため半導体柱211に立体的に縦
型のnチャンネルMO3)ランジスタやnpn型のバイ
ポーラトランジスタを製造することができる。In this way, the semiconductor pillars 21 are placed on the element isolation insulating film 27.
1 is provided. Therefore, a three-dimensional vertical n-channel MO3) transistor or an npn-type bipolar transistor can be manufactured on the semiconductor pillar 211.
これにより、従来例の平面的な半導体素子に比べて、例
えばトランジスタ素子等の微細加工をすること、その寄
生容量やランチアップ等を+VI力低減させること、そ
のトランジスタ動作の高速化を図ること及び半導体デバ
イスの高集積化を図ることが可能となる。As a result, compared to conventional planar semiconductor elements, for example, it is possible to microfabricate transistor elements, reduce parasitic capacitance and launch-up, etc., increase the speed of transistor operation, and It becomes possible to achieve high integration of semiconductor devices.
また本発明の製造方法によれば、一つのS’r基板31
や61から削り出した半導体柱211の底部を熱処理す
ることにより素子分離絶縁膜39や71を形成している
。Further, according to the manufacturing method of the present invention, one S'r substrate 31
The element isolation insulating films 39 and 71 are formed by heat-treating the bottoms of the semiconductor pillars 211 cut out from the semiconductor pillars 211 and 61.
このため、従来例のような高価なサファイヤ基板を不要
とすること、再結晶化法やSI’MOX法等によるシリ
コン層に比べて結晶性の良い多層半導体基板30.60
を形成すること及び容易にSOI構造を形成することが
可能となる。This eliminates the need for an expensive sapphire substrate as in conventional examples, and multilayer semiconductor substrates with better crystallinity than silicon layers made by recrystallization or SI'MOX methods.
It becomes possible to form an SOI structure easily.
以上説明したように本発明によれば、容易に結晶性の良
い半導体柱を有する5OItll造を形成することがで
き、しかも該半導体層に立体的に縦型の半導体素子を形
成することができる。As explained above, according to the present invention, it is possible to easily form a 5OItll structure having semiconductor pillars with good crystallinity, and also to form a three-dimensional vertical semiconductor element in the semiconductor layer.
このため従来例に比べて半導体集禎回路を微細加工する
こと、集積度を向上させること、及びトランジスタ動作
の性能向上を図ることが可能となる。Therefore, compared to the conventional example, it becomes possible to finely process the semiconductor integrated circuit, improve the degree of integration, and improve the performance of transistor operation.
これによりコンパクトかつ高性能の半導体装置を製造す
ることが可能となる。This makes it possible to manufacture compact and high-performance semiconductor devices.
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例の半導体装置に係るSOI構
造の原理図、
第2図は、本発明の実施例の半導体装置に係るSOI構
造の形成原理工程図、
第3図は、本発明の第1の実施例に係るMOSトランジ
スタの構造図、
第4図は、本発明の第1の実施例に係るMOSトランジ
スタの形成工程図、
第5図は、本発明の第2の実施例に係るバイポーラトラ
ンジスタの構造図、
第6図は、本発明の第2の実施例に係るバイポーラトラ
ンジスタの形成工程図、
第7図は、従来例の半導体製造方法に係る半導体装置の
構造図、
第8図は、従来例に係る半導体装置及びその製造方法の
課題の説明図である。
(符号の説明)
!、21.31.61・・・Si基板(半導体基板)、
22.35.67・・・第1 (D’ffJ (Sia
N4又はSingnり)、
23・・・第2の膜(Si、N、 /SiO□膜)、2
4.36.68・・・第3の膜(SiO□膜)、25・
・・第4の膜(SiJa又はSiO□膜)、26.38
.70−・・第5の膜(SiJ4/ 5tozlff)
、27.39.71・・・素子分離絶縁膜、211・・
・半導体層、
2.7a、15,42,44,47,49゜53.6B
、74.78,82,86.88・・・SiO□膜(酸
化膜)、
3・・・Si層、
4・・・nMO3領域、
5・・・p M OS Sl域、
6・・・バイポーラ領域、
7b・・・フィールド絶縁膜、
8・・・5iJ4膜(耐熱酸化性絶縁膜)、9・・・チ
ャンネルカント、
70・・・サファイヤ基板、
11・CVD単結晶5iliJ、
12.72.80・・・ポ’JSiv(第1.2(7)
多結晶半導体III)、
13・・・レーザー又は電子ビーム、
14・・・再結晶Si層、
!6・・・貼り合わせ剤、
30.60・・・多層半導体基板、
32.34,62.66・・・n9エピタキシヤルN(
第1又は5の一導電型の半導体IFi)、33.64・
・・p型エピタキシャル層(第2又は3の反対導電型の
半導体層)、
37.4+、43.4G、4B、50.52゜69.7
3.7?、79.81.83・・・レジスト膜、
38a、70a・・・側壁絶縁膜、
40.45,51,76.90−n’型ポリ5ilI9
(一導電型の不純物を含有する多結晶半導体Wi)、
40a・・・ソースS(引出電極又は第1の引出電極S
)、
45a・・・ゲー)G(ゲート電極又は第2の引出し電
極G)、
51a・・・ドレインD(引出電極又は第3の引出し電
極)、
63.65・・・n型エピタキシャル層(第2又は4の
一導電型の半導体層)、
72a・・・コレクタ引出電極ダミー膜(第1の引出電
極用の擬像膜)、
74a・・・コレクタ引出電極制御側壁絶縁膜(第1の
引出電極用の制御側壁絶縁膜)、
75.84.89・・・開口部、
78a・・・コレクタ・ベース分離絶縁膜(電極間分離
絶縁Wi)、
80a・・・ベース引出し電極ダミーF!(第2の引出
電橋用のi疑似膜)、
82a・・・ベース引出電極制御絶縁膜(第2の引出用
の制御絶縁膜)、
85・・・p゛型ポリSi膜(反対導電型の不純物を含
有する多結晶半導体膜)、
87・・・p型Si/p’Si拡散層(反対導電型の不
純物拡散層)、
85a・・・第2の引出し′yJ、極(ベースB)、7
6a・・・第1の引出電極(コレクタC)、90・・・
第3の引出電極(エミッタE)。
不発明の実施例の半4体装直に係るSOI構造の原理図
第1図
(a)
本発明の実施例の半導体装置に係るSOI講造O形成原
理工埋諷第 2 図(ぞC111)
(b)
(c)
本発明0実施1ケ・」O半導体装置:ζ係るSCI+嘴
遁O形成原理工程図jI 2 v!J (その2)
(d)
本発明の実施例の半導体装置に係;lSo工講造の形成
工程四第 2 図(その3)
本発明の第1Q)実施例に係るλ40Sトランノ゛スタ
■情這図第3図
(a)
(b)
(C)
本発明O第1の実施例に係る題Sトランジヌタの形成工
程図t!Ii4 図 (その1)
(d)
(e)
(f)
本発明の第1の実施例に係るMOS)ランノスタの形成
工程国策4 図(その2)
(i)
(j)
(h)
CL)
本発明のMlの実施例に係るMOSトランノスタの形成
工程国策 4 図(その4)
(m)
(n)
本発明の第1の実施例に係るMOSトランジスタの形成
工程国策4 図(その5)
(b)
(c)
(d)
本発明の第2の実施θりに係りパイポーラトランノスタ
の形成工程国策6図(その2)
(e)
(ず)
本発明の第2の実茄肝11に係るパイポーラトランノヌ
タの形成工程口筒6 図(その3)
(h)
(i)
(j)
不発明の第2の実施例に係るパイポーラトランベスタの
形成工程口筒6 図(その4)
(m)
本発明の第2の実施例に係るノクイポーラトランジスタ
の形成工程口筒 6 図(その5)
(n)
本発明の第2の実施例に係る・ぐイポーラトランジスタ
の形成工程口筒 6 図(その6)
(Q)
(S)
本発明の昆2C実施例:で係るパイボーラトランノスタ
の形成工程国策 6 図(その7)
従来例の半導体製造方法に係る半導体装置の横I:Lロ
第7図
(a)選択LOCO8法
/′lI CVDjllla+aSil(b)sos法
(c)再結晶化法
従来例に係る半導体装置及びそ■製造方法の課題の説萌
国策 8 図(そのl)
従来例に係る半導体装量及びその製造方法0課題の説明
国策 8 図(その2)[BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS] FIG. 1 is a principle diagram of an SOI structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a process diagram of the formation principle of an SOI structure according to a semiconductor device of an embodiment of the present invention. , FIG. 3 is a structural diagram of a MOS transistor according to the first embodiment of the present invention, FIG. 4 is a formation process diagram of a MOS transistor according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 6 is a structural diagram of a bipolar transistor according to a second embodiment of the invention; FIG. 6 is a formation process diagram of a bipolar transistor according to a second embodiment of the invention; FIG. 7 is a diagram of a conventional semiconductor manufacturing method. Structural diagram of semiconductor device FIG. 8 is an explanatory diagram of problems of a conventional semiconductor device and its manufacturing method. (Explanation of symbols) ! , 21.31.61...Si substrate (semiconductor substrate),
22.35.67...1st (D'ffJ (Sia
N4 or Signnri), 23... second film (Si, N, /SiO□ film), 2
4.36.68...Third film (SiO□ film), 25.
...Fourth film (SiJa or SiO□ film), 26.38
.. 70-...Fifth film (SiJ4/5tozlff)
, 27.39.71... element isolation insulating film, 211...
・Semiconductor layer, 2.7a, 15, 42, 44, 47, 49°53.6B
, 74.78, 82, 86.88... SiO□ film (oxide film), 3... Si layer, 4... nMO3 region, 5... pMOS Sl region, 6... bipolar Region, 7b...Field insulating film, 8...5iJ4 film (thermal oxidation resistant insulating film), 9...Channel cant, 70...Sapphire substrate, 11.CVD single crystal 5iliJ, 12.72.80 ...Po'JSiv (Chapter 1.2 (7)
Polycrystalline semiconductor III), 13... Laser or electron beam, 14... Recrystallized Si layer, ! 6... Bonding agent, 30.60... Multilayer semiconductor substrate, 32.34, 62.66... n9 epitaxial N (
1st or 5th one conductivity type semiconductor IFi), 33.64・
...p-type epitaxial layer (second or third semiconductor layer of opposite conductivity type), 37.4+, 43.4G, 4B, 50.52°69.7
3.7? , 79.81.83... Resist film, 38a, 70a... Side wall insulating film, 40.45, 51, 76.90-n' type poly 5ilI9
(polycrystalline semiconductor Wi containing impurities of one conductivity type), 40a...source S (extracting electrode or first extracting electrode S
), 45a...G)G (gate electrode or second extraction electrode G), 51a...Drain D (extraction electrode or third extraction electrode), 63.65...n-type epitaxial layer (gate electrode or second extraction electrode G), 63.65...n-type epitaxial layer (gate electrode or second extraction electrode G), 2 or 4), 72a...Collector extraction electrode dummy film (pseudo-image film for the first extraction electrode), 74a...Collector extraction electrode control side wall insulating film (first extraction electrode Control side wall insulating film for electrode), 75.84.89...opening, 78a...collector/base isolation insulating film (interelectrode isolation insulating film), 80a...base extraction electrode dummy F! (i-pseudo film for second lead-out bridge), 82a...Base lead-out electrode control insulating film (control insulating film for second lead-out), 85...p type poly-Si film (opposite conductivity type) (polycrystalline semiconductor film containing impurities), 87... p-type Si/p'Si diffusion layer (opposite conductivity type impurity diffusion layer), 85a... second drawer 'yJ, pole (base B) ,7
6a... first extraction electrode (collector C), 90...
Third extraction electrode (emitter E). Fig. 1 (a) is a principle diagram of an SOI structure related to half-mounting according to an embodiment of the present invention; Fig. 2 is a diagram showing the SOI structure O formation principle related to a semiconductor device according to an embodiment of the present invention (see C111). (b) (c) Present invention 0 implementation 1 ``O semiconductor device: ζ related SCI + beak O formation principle process diagram jI 2 v! J (Part 2) (d) Regarding the semiconductor device according to the embodiment of the present invention; Figure 2 (Part 3) Part 1 of the present invention: Information on the λ40S transistor according to the embodiment Fig. 3 (a) (b) (C) Formation process diagram of the subject S transistor according to the first embodiment of the present invention t! Ii4 Figure (Part 1) (d) (e) (f) National policy for the formation process of MOS (Rannostar) according to the first embodiment of the present invention Figure (Part 2) (i) (j) (h) CL) Book National policy for the formation process of the MOS transistor according to the embodiment of Ml of the invention Figure 4 (Part 4) (m) (n) National policy 4 for the formation process of the MOS transistor according to the first embodiment of the invention Figure (Part 5) (b ) (c) (d) Regarding the second implementation θ of the present invention, the formation process of the bipolar trannosta Figure 6 (Part 2) of the national policy Fig. 6 of the process of forming a pipolar tranbesta Fig. 6 (Part 3) (h) (i) (j) Fig. 6 of the process of forming the pipolar tranvester according to the second embodiment of the invention (Part 4) (m) Forming step of the no-quipolar transistor according to the second embodiment of the present invention 6 Figure (No. 5) (n) Step of the forming process of the no-quipolar transistor according to the second embodiment of the present invention Cylinder 6 Figure (Part 6) (Q) (S) Kun2C embodiment of the present invention: Formation process of a piebola transnostar according to national policy Figure 6 (Part 7) Horizontal I of a semiconductor device according to a conventional semiconductor manufacturing method Figure 7 (a) Selection LOCO8 method/'lI CVDjlla+aSil (b) SOS method (c) Recrystallization method Semiconductor devices and their manufacturing method related to conventional examples ) Explanation of the amount of semiconductor components and their manufacturing method related to conventional examples 0 issues National policy Figure 8 (Part 2)
Claims (6)
体柱(211)と、該半導体柱(211)の底部の素子
分離絶縁膜(27)から成るSOI構造を有することを
特徴とする半導体装置。(1) It is characterized by having an SOI structure consisting of a semiconductor pillar (211) selectively carved out of a semiconductor substrate (21) and an element isolation insulating film (27) at the bottom of the semiconductor pillar (211). Semiconductor equipment.
の膜(22、23、24)を積層する工程と、 前記第1、2及び3の膜(22、23、24)と、半導
体基板(21)とを選択的に除去して、半導体基板(2
1)上に半導体柱(211)を形成する工程と、 前記半導体柱(211)の側壁に絶縁性の第4、5の膜
(25、26)を形成する工程と、 前記半導体基板(21)を熱処理して、該半導体基板(
21)と半導体柱(211)との間に素子分離絶縁膜(
27)を形成する工程と、 前記第1、2、3、4及び5の膜(22、23、24、
25、26)を選択的に除去する工程とを有することを
特徴とする半導体装置の製造方法。(2) Insulating first, second and third on the semiconductor substrate (21)
the first, second and third films (22, 23, 24) and the semiconductor substrate (21) are selectively removed; 2
1) forming a semiconductor pillar (211) on the semiconductor substrate (21); forming fourth and fifth insulating films (25, 26) on the side walls of the semiconductor pillar (211); The semiconductor substrate (
An element isolation insulating film (
27), and forming the first, second, third, fourth and fifth films (22, 23, 24,
25, 26) selectively removing. 25, 26).
に削立される多層導電領域を具備する半導体柱(211
)に、一対の引出し電極(S、D)及びゲート電極(G
)を設けていることを特徴とする半導体装置。(3) Element isolation insulating film (39) on semiconductor substrate (31)
A semiconductor pillar (211
), a pair of extraction electrodes (S, D) and a gate electrode (G
).
32)と、反対導電型の半導体層(33)と、一導電型
の半導体層(34)と、絶縁性の第1、2の膜(35、
36)とを順次積層して多層半導体基板(30)を形成
する工程と、 前記多層半導体基板(30)を選択的に除去して、前記
半導体基板(31)上に半導体柱(211)を形成する
工程と、 前記半導体基板(31)の全面に絶縁性の第3の膜(3
8)を形成する工程と、 前記第3の膜(38)を選択的に除去して、前記半導体
柱(211)の側壁に、側壁絶縁膜(38a)を形成す
る工程と、 前記半導体基板(31)を熱処理して、前記半導体基板
(31)と半導体柱(211)との間に素子分離絶縁膜
(39)を形成する工程と、 前記第1、2及び3の膜(35、36、38)を全面除
去して、その後前記半導体基板(31)の全面に第1の
導電体膜(40)を形成する工程と、 前記第1の導電体膜(40)を選択的に除去し、その後
前記半導体基板(31)の全面に絶縁性の第4の膜(4
2)を形成する工程と、 前記第4の膜(42)と第1の導電体膜(40)とを選
択的に除去して、半導体柱(211)を露出し、併せて
、第1の引出電極(40a)を形成し、その後該半導体
柱(211)の露出部分に絶縁性の第5の膜(44)を
形成する工程と、 前記半導体基板(31)の全面に第2の導電体膜(45
)を形成する工程と、 前記第2の導電体膜(45)を選択的に除去し、その後
前記半導体基板(31)の全面に絶縁性の第6の膜(4
7)を形成する工程と、 前記第6の膜(47)と第2の導電体膜(45)とを選
択的に除去して、半導体柱(211)の第5の膜(44
)を露出し、併せて第2の引出電極(45a)を形成す
る工程と、 前記半導体基板(31)の全面に絶縁性の第7の膜(4
9)を形成する工程と、 前記第7の膜(49)を選択的に除去し、その後、前記
半導体基板(31)の全面に第3の導電体膜(51)を
形成する工程と、 前記第3の導電体膜(51)を選択的に除去して、第3
の引出電極(51a)を形成し、その後前記半導体基板
(31)の全面に絶縁性の第8の膜(53)を形成する
工程とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法
。(4) On the semiconductor substrate (31), a semiconductor layer of one conductivity type (
32), a semiconductor layer (33) of opposite conductivity type, a semiconductor layer (34) of one conductivity type, and first and second insulating films (35,
36) to form a multilayer semiconductor substrate (30), and selectively removing the multilayer semiconductor substrate (30) to form semiconductor pillars (211) on the semiconductor substrate (31). a third insulating film (3) on the entire surface of the semiconductor substrate (31);
8); selectively removing the third film (38) to form a sidewall insulating film (38a) on the sidewall of the semiconductor pillar (211); 31) to form an element isolation insulating film (39) between the semiconductor substrate (31) and the semiconductor pillar (211), and the first, second and third films (35, 36, 38), and then forming a first conductive film (40) on the entire surface of the semiconductor substrate (31); selectively removing the first conductive film (40); After that, an insulating fourth film (4) is applied over the entire surface of the semiconductor substrate (31).
2), selectively removing the fourth film (42) and the first conductor film (40) to expose the semiconductor pillar (211); forming an extraction electrode (40a) and then forming an insulating fifth film (44) on the exposed portion of the semiconductor pillar (211); and forming a second conductor on the entire surface of the semiconductor substrate (31). Membrane (45
), selectively removing the second conductive film (45), and then forming an insulating sixth film (45) on the entire surface of the semiconductor substrate (31).
7), and selectively removing the sixth film (47) and the second conductor film (45) to form a fifth film (44) of the semiconductor pillar (211).
) and forming a second extraction electrode (45a) at the same time, and forming an insulating seventh film (45a) on the entire surface of the semiconductor substrate (31).
9), selectively removing the seventh film (49), and then forming a third conductive film (51) on the entire surface of the semiconductor substrate (31); The third conductor film (51) is selectively removed, and the third conductor film (51) is selectively removed.
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming an extraction electrode (51a), and then forming an insulating eighth film (53) on the entire surface of the semiconductor substrate (31).
削立される多層導電領域を具備する半導体柱(211)
に、エミッタ引出し電極(E)と、ベース引出し電極(
B)と、コレクタ引出し電極(C)とを設けていること
を特徴とする半導体装置。(5) Semiconductor pillar (211) having a multilayer conductive region carved into the element isolation insulation (71) on the semiconductor substrate (61)
, the emitter extraction electrode (E) and the base extraction electrode (
A semiconductor device characterized in that it is provided with a collector extraction electrode (C) and a collector extraction electrode (C).
半導体層(62、63)と、反対導電型の半導体層(6
4)と、一導電型の第3、4の導電体層(65、66)
と、絶縁性の第1、2の膜(67、68)とを順次積層
し、多層半導体基板(60)を形成する工程と、 前記多層半導体基板(60)を選択的に除去して、前記
半導体基板(61)上に半導体柱(211)を形成する
工程と、 前記半導体基板(61)の全面に絶縁性の第3の膜(7
0)を形成する工程と、 前記第3の膜(70)を選択的に除去して、前記半導体
柱(211)の側壁に、側壁絶縁膜(70a)を形成す
る工程と、 前記半導体基板(61)を熱処理して、前記半導体基板
(61)と半導体柱(211)との間に、素子分離絶縁
膜(71)を形成する工程と、 前記半導体基板(61)の全面に第1の多結晶半導体膜
(72)を形成する工程と、 前記第1の多結晶半導体膜(72)を選択的に除去して
、第1の引出し電極用の疑似膜(72a)を形成し、そ
の後前記半導体基板(61)の全面に絶縁性の第4の膜
(74)を形成する工程と、前記第4の膜(74)を選
択的に除去して、前記第1の引出し電極用の制御側壁絶
縁膜(74a)を形成する工程と、 前記第1の引出し電極用の疑似膜(72a)を全面除去
して第2の開口部(75)を形成し、その後、前記第1
、2及び3の膜(67、68、70)を選択的に除去し
て、前記第4の半導体層(66)を露出する工程と、 前記半導体基板(61)の全面に、第1の導電体膜(7
6)を形成する工程と、 前記第1の導電体膜(76)を選択的に除去して、第4
の半導体層(66)を露出し、併せて、第1の引出し電
極(76a)を形成する工程と、前記第1の引出し電極
用の制御側壁絶縁膜(74a)を選択的に除去し、その
後半導体基板(61)の全面に絶縁性の第5の膜(78
)を形成する工程と、 前記第5の膜(78)を選択的に除去して、電極間分離
絶縁膜(78a)を形成し、その後、前記半導体基板(
61)の全面に第2の多結晶半導体膜(80)を形成す
る工程と、 前記多結晶半導体膜(80)を選択的に除去して第2の
引出し電極用の疑似膜(80a)を形成し、その後前記
半導体基板(61)の全面に絶縁性の第6の膜(82)
を形成する工程と、 前記第6の膜(82)を選択的に除去して、第2の引出
し電極用の制御側壁絶縁膜(82a)を形成し、その後
前記第2の引出し電極用の疑似膜(80a)を全面除去
し、第2の開口部(84)を形成する工程と、 前記半導体基板(61)の全面に第2の導電体膜(85
)と、その後絶縁性の第7の膜(86)とを順次形成し
、さらに熱処理をして、反対導電型の不純物拡散層(8
7)を自己整合的に形成する工程と、 前記第7の膜(86)を全面除去し、その後前記第2の
導電体膜(85)を選択的に除去して、前記第2の引出
し電極用の制御絶縁膜(82a)を露出する工程と、 前記第2の導電体膜(85)を選択的に除去して、第2
の引出し電極(85a)を形成し、その後第2の引出し
電極用の制御絶縁膜(82a)を選択的に除去し、さら
に前記半導体基板(61)の全面に、絶縁性の第8の膜
(88)を形成する工程と、 前記第8の膜(88)を選択的に除去して、前記第4の
半導体層(66)を露出する開口部(89)を形成し、
その後、該第4の半導体層(66)と電気的に結合する
第3の導電体膜(90)を形成する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。(6) On a semiconductor substrate (61), first and second semiconductor layers (62, 63) of one conductivity type and a semiconductor layer (62, 63) of an opposite conductivity type are provided.
4) and third and fourth conductive layers (65, 66) of one conductivity type.
and first and second insulating films (67, 68) to form a multilayer semiconductor substrate (60); selectively removing the multilayer semiconductor substrate (60); A step of forming a semiconductor pillar (211) on a semiconductor substrate (61), and a step of forming an insulating third film (7) on the entire surface of the semiconductor substrate (61).
0); selectively removing the third film (70) to form a sidewall insulating film (70a) on the sidewall of the semiconductor pillar (211); 61) to form an element isolation insulating film (71) between the semiconductor substrate (61) and the semiconductor pillar (211); forming a crystalline semiconductor film (72); selectively removing the first polycrystalline semiconductor film (72) to form a pseudo film (72a) for a first extraction electrode; A step of forming an insulating fourth film (74) on the entire surface of the substrate (61), and selectively removing the fourth film (74) to form a control sidewall insulator for the first extraction electrode. forming a film (74a); and removing the entire surface of the pseudo film (72a) for the first extraction electrode to form a second opening (75);
, 2 and 3 (67, 68, 70) to expose the fourth semiconductor layer (66); Body membrane (7
6) and selectively removing the first conductor film (76) to form a fourth conductor film (76).
A step of exposing the semiconductor layer (66) and forming a first extraction electrode (76a), selectively removing the control sidewall insulating film (74a) for the first extraction electrode, and then An insulating fifth film (78) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate (61).
), selectively removing the fifth film (78) to form an interelectrode isolation insulating film (78a), and then forming the semiconductor substrate (
61) forming a second polycrystalline semiconductor film (80) on the entire surface, and selectively removing the polycrystalline semiconductor film (80) to form a pseudo film (80a) for a second extraction electrode. Then, an insulating sixth film (82) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate (61).
selectively removing the sixth film (82) to form a control sidewall insulating film (82a) for the second extraction electrode, and then forming a pseudo-layer for the second extraction electrode. A step of removing the entire surface of the film (80a) and forming a second opening (84), and forming a second conductor film (85) on the entire surface of the semiconductor substrate (61).
) and then an insulating seventh film (86) are successively formed, followed by heat treatment to form an impurity diffusion layer (86) of the opposite conductivity type.
7) in a self-aligned manner, and removing the seventh film (86) entirely and then selectively removing the second conductor film (85) to form the second extraction electrode. a step of exposing a control insulating film (82a) for the first conductor; and selectively removing the second conductive film (85) to
After that, the control insulating film (82a) for the second lead-out electrode is selectively removed, and an eighth insulating film (85a) is formed on the entire surface of the semiconductor substrate (61). 88), selectively removing the eighth film (88) to form an opening (89) exposing the fourth semiconductor layer (66);
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of: thereafter forming a third conductor film (90) electrically coupled to the fourth semiconductor layer (66).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5882288A JPH01232755A (en) | 1988-03-11 | 1988-03-11 | Semiconductor device and manufacture thereof |
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