JP2000269233A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JP2000269233A
JP2000269233A JP11107420A JP10742099A JP2000269233A JP 2000269233 A JP2000269233 A JP 2000269233A JP 11107420 A JP11107420 A JP 11107420A JP 10742099 A JP10742099 A JP 10742099A JP 2000269233 A JP2000269233 A JP 2000269233A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce a vertical bipolar transistor to an irreducible minimum in characteristic variations. SOLUTION: An insulating sidewall, composed of a silicon nitride film 10 and a silicon oxide film 9, is formed on the side face of an opening 101 provided to a base electrode polysilicon film 7. The thickness (=Wsw) of an insulating sidewall is set larger than the maximum thickness (=Wcrystal) of a polycrystalline film 12, which is within a range of variations in thickness and grows on the side of the base electrode polysilicon film 7 (that is, Wsw> Wcrystal). As a result, an opening provided in an intrinsic base region 11, where an emitter electrode polysilicon 16 is deposited, is not controlled is dimensions by the variable overhang of a polycrystalline film 12 toward the inside of an opening provided to a base electrode polysilicon film but by insulating sidewalls 9 and 10, so that an emitter can be greatly restrained from varying in area and exerts less effect on the electrical characteristics of a semiconductor device.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置及びそ
の製造方法に係わるものであり、特に、縦型バイポーラ
トランジスタ及び電解効果トランジスタなどのトランジ
スタとその製造方法に係わるものである。
The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a transistor such as a vertical bipolar transistor and a field effect transistor and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】本件出願の発明者は、日本国特許第25
51353号に係る出願にて、遮断周波数が高く且つ内
部の各膜の相互接続が安定した縦型バイポーラトランジ
スタ及びその製造方法を提案した。図30は、日本国特
許第2551353号に係る特許公報にて開示した縦型
バイポーラトランジスタに類似した縦型バイポーラトラ
ンジスタの概略断面図である。
2. Description of the Related Art The inventor of the present application filed Japanese Patent No. 25
In the application related to Japanese Patent No. 51353, a vertical bipolar transistor having a high cutoff frequency and stable interconnection of each film inside and a method of manufacturing the same have been proposed. FIG. 30 is a schematic cross-sectional view of a vertical bipolar transistor similar to the vertical bipolar transistor disclosed in the Japanese Patent Publication No. 2555133.

【0003】図30において、参照番号1は、結晶の面
方位が(100)であり、その抵抗率が10から20Ω
・cmであるp- 型シリコン基板を示している。このシ
リコン基板1の表面領域には、数μm厚の2種類の埋め
込み層が形成されている。2種類の埋め込み層は、n+
型埋め込み層2−aと、チャンネルストッパー用のp +
型埋め込み層2−bとであり、相互に分離されて存在す
る。これらの埋め込み層の表面、及び埋め込み層が存在
していない領域のシリコン基板1の表面に、n - 型のコ
レクタ用エピタキシャル層3が形成されている。そし
て、p+ 型埋め込み層2−bに到達する深さまでシリコ
ン酸化膜4が選択的に形成されて、素子分離膜を構成し
ている。また、n- 型のコレクタ用エピタキシャル層3
の一部に、高濃度に不純物を添加することにより、n+
型埋め込み層2−aと接続されたn + 型コレクタ引き出
し領域5が形成されている。ここまでに述べた部分をま
とめて、シリコン基体100と呼ぶ。
In FIG. 30, reference numeral 1 denotes a plane of a crystal.
The orientation is (100) and the resistivity is 10 to 20Ω
・ P which is cm- 1 shows a mold silicon substrate. This
In the surface region of the recon substrate 1, two types of filling with a thickness of several μm are provided.
Embedded layer is formed. The two types of embedded layers are n+ 
Mold buried layer 2-a and p for channel stopper + 
Mold buried layer 2-b, which is separated from each other.
You. The surface of these buried layers and buried layers are present
The surface of the silicon substrate 1 in the area where no - Type
An epitaxial layer 3 for a rectifier is formed. Soshi
And p+ Silicon to the depth to reach the mold buried layer 2-b
Oxide film 4 is selectively formed to form an element isolation film.
ing. Also, n- Type collector epitaxial layer 3
By adding impurities at a high concentration to a part of+ 
N connected to the mold buried layer 2-a + Type collector drawer
An area 5 is formed. Repeat the parts described so far.
It is referred to as silicon substrate 100.

【0004】シリコン基体100の上にはシリコン酸化
膜6が形成され、その上にはp+ 型のベース電極用ポリ
シリコン膜7が選択的に形成されている。そして、その
ベース電極用ポリシリコン膜7は、シリコン窒化膜8に
よって被覆されている。シリコン窒化膜8とベース電極
用ポリシリコン膜7を貫通するように第1の開口101
が形成され、シリコン酸化膜6を貫通するように第2の
開口102が形成されて、コレクタ用エピタキシャル層
3が露出されている。このポリシリコン膜7に形成され
た第1の開口101は、第2の開口102の端部から第
2の開口102内に水平にせり出している。すなわち、
第2の開口102の幅は、第1の開口101の幅より大
きい。
A silicon oxide film 6 is formed on a silicon substrate 100, and a p + -type base electrode polysilicon film 7 is selectively formed thereon. The base electrode polysilicon film 7 is covered with a silicon nitride film 8. The first opening 101 penetrates the silicon nitride film 8 and the base electrode polysilicon film 7.
Is formed, and a second opening 102 is formed to penetrate through silicon oxide film 6, exposing collector epitaxial layer 3. The first opening 101 formed in the polysilicon film 7 protrudes horizontally from the end of the second opening 102 into the second opening 102. That is,
The width of the second opening 102 is larger than the width of the first opening 101.

【0005】第2の開口102内部でコレクタ用エピタ
キシャル層3の上に、p+ 型の単結晶真性ベース領域1
1が形成されている。ベース電極用ポリシリコン膜7の
側面と露出下面上には、p+ 型ポリシリコン膜12が形
成されている。かくして、p + 型ポリシリコン膜12
は、ベース電極用ポリシリコン膜7と単結晶真性ベース
領域11とのを接続している。
[0005] Inside the second opening 102, a collector epitaxy
On the xial layer 3, p+ Type single crystal intrinsic base region 1
1 is formed. Of the polysilicon film 7 for the base electrode
On the side and exposed lower surface, p+ Type polysilicon film 12 is shaped
Has been established. Thus, p + Type polysilicon film 12
Is the polysilicon film 7 for the base electrode and the single crystal intrinsic base.
The connection with the region 11 is established.

【0006】p+ 型の単結晶真性ベース領域11上の中
央領域には、n+ 型単結晶エミッタ領域15が設けられ
ている。シリコン酸化膜13が、開口の側壁を覆うよう
に形成されている。ベース領域直下のコレクタ用エピタ
キシャル層3の内で、単結晶真性ベース領域11とn+
型埋め込み層2−aとの間の領域は、本来のコレクタ用
エピタキシャル層3の不純物濃度よりも高濃度に不純物
が添加されたn型シリコンであるコレクタ領域14があ
る。単結晶シリコンによるn+ 型単結晶エミッタ領域1
5上には、n++型のエミッタ電極用ポリシリコン膜16
が設けられている。これらの領域全ては、シリコン酸化
膜17で被覆されている。
An n + -type single-crystal emitter region 15 is provided in a central region on the p + -type single-crystal intrinsic base region 11. A silicon oxide film 13 is formed to cover the side wall of the opening. In the collector epitaxial layer 3 immediately below the base region, the single crystal intrinsic base region 11 and n +
The region between the mold buried layer 2-a includes a collector region 14 made of n-type silicon doped with an impurity at a higher concentration than the original impurity concentration of the epitaxial layer 3 for collector. N + -type single-crystal emitter region 1 of single-crystal silicon
5, a polysilicon film 16 for an n ++ type emitter electrode.
Is provided. All of these regions are covered with the silicon oxide film 17.

【0007】更に、シリコン酸化膜17を貫通し、更に
は場所により、シリコン窒化膜8、シリコン酸化膜6を
も貫通するコンタクト孔が形成され、それらコンタクト
孔を充填するようにアルミニウム系合金などの金属膜が
形成され更にパターニングされて、エミッタ用アルミニ
ウム合金電極18−a、ベース用アルミニウム合金電極
18−b及びコレクタ用アルミニウム合金電極18−c
が形成されている。これらエミッタ用アルミニウム合金
電極18−a、ベース用アルミニウム合金電極18−b
及びコレクタ用アルミニウム合金電極18−cは、エミ
ッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース電極用ポリシリ
コン膜7及びコレクタ引き出し領域5に、それぞれ接触
している。
Further, contact holes penetrating the silicon oxide film 17 and further penetrating the silicon nitride film 8 and the silicon oxide film 6 depending on the location are formed, and an aluminum alloy or the like is filled so as to fill the contact holes. A metal film is formed and further patterned to form an aluminum alloy electrode for emitter 18-a, an aluminum alloy electrode for base 18-b, and an aluminum alloy electrode for collector 18-c.
Are formed. These aluminum alloy electrode 18-a for emitter and aluminum alloy electrode 18-b for base
The collector aluminum alloy electrode 18-c is in contact with the emitter electrode polysilicon film 16, the base electrode polysilicon film 7, and the collector extraction region 5, respectively.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上述した構成の縦型バ
イポーラトランジスタは、相応の高速動作特性を有して
いるが、動作電流のバラツキが大きい問題があった。具
体的には、バイポーラトランジスタ回路では、隣接した
トランジスタ同士のエミッタとエミッタとを短絡させ
て、差動対を構成する。この差動対の各トランジスタの
コレクタ電流が同一となるためにベースに印加する電圧
をVB1、VB2とする。この電圧の差すなわちVB1
−VB2の絶対値をΔVBと定義するならば、回路動作
を安定にするには、このΔVBが小さいほど有利であ
る。なぜならば、ΔVBが小さければ回路内部で何段か
の差動対を組み合わせた時、差動対の切り替えが起こる
ために必要な入力電位がばらつくのを抑えることができ
るからである。上述した構成の縦型バイポーラトランジ
スタは、このΔVBが大きかった。
The vertical bipolar transistor having the above-described structure has a correspondingly high-speed operation characteristic, but has a problem that the operating current varies widely. Specifically, in a bipolar transistor circuit, the emitters of adjacent transistors are short-circuited to form a differential pair. The voltages applied to the bases so that the collector current of each transistor of the differential pair becomes the same are VB1 and VB2. This voltage difference, VB1
If the absolute value of −VB2 is defined as ΔVB, it is more advantageous to make ΔVB smaller in order to stabilize the circuit operation. This is because, when ΔVB is small, when several pairs of differential pairs are combined inside the circuit, it is possible to suppress a variation in input potential necessary for switching of the differential pairs. The ΔVB was large in the vertical bipolar transistor having the above-described configuration.

【0009】この問題は、日本国特許第2551353
号に係る公報にて開示された縦型バイポーラトランジス
タにおいては、ベース電極用ポリシリコンの側面が絶縁
膜で完全に覆われているので、問題ない。しかし、日本
国特許第2551353号に係る公報にて開示した縦型
バイポーラトランジスタにおいては、選択的結晶成長法
によって形成される単結晶真性ベース領域の膜厚WB
が、コレクタ用エピタキシャル層の上面とベース電極用
ポリシリコン膜の下面との間隔dより薄い〔WB<
d〕。従って、ベース電極用ポリシリコン膜の下面に選
択的に結晶成長するポリシリコン膜の膜厚が薄くなって
しまうと、真性ベースがベース領域用ポリシリコン膜に
つながらないという別の問題が生じる。更に、単結晶真
性ベース領域がシリコン窒化膜と直接接触すると、応力
の増加〔極端な場合は結晶欠陥の発生〕により、リーク
電流の増加が観察される。 そこで、本発明は、従来技
術における上述した問題点を解決した、トランジスタと
その製造方法を提供せんとするものである。
This problem is described in Japanese Patent No. 2555133.
In the vertical bipolar transistor disclosed in the above publication, there is no problem because the side surface of the base electrode polysilicon is completely covered with the insulating film. However, in the vertical bipolar transistor disclosed in Japanese Patent Publication No. 2555133, the thickness WB of the single crystal intrinsic base region formed by the selective crystal growth method.
Is smaller than the distance d between the upper surface of the collector epitaxial layer and the lower surface of the base electrode polysilicon film [WB <
d]. Therefore, if the thickness of the polysilicon film selectively grown on the lower surface of the base electrode polysilicon film is reduced, another problem occurs that the intrinsic base does not connect to the base region polysilicon film. Further, when the single crystal intrinsic base region is in direct contact with the silicon nitride film, an increase in leakage current (in extreme cases, generation of crystal defects) causes an increase in leakage current. Therefore, an object of the present invention is to provide a transistor and a method for manufacturing the transistor, which solve the above-mentioned problems in the conventional technology.

【0010】更に、近年トランジスタサイズが微細化さ
れたことにより、エミッタ電極用ポリシリコン膜が形成
されるエミッタ開口の幅が狭小になされ、これに伴って
エミッタ寄生抵抗が増大してトランジスタ特性が劣化す
る傾向にある。エミッタ寄生抵抗が増大する理由として
は以下の2つの原因が上げられる。第1の理由は、エミ
ッタ電極用ポリシリコン膜の膜厚が薄くなったことによ
る。第2の理由は、通常エミッタ電極用ポリシリコン
は、成長時にヒ素を添加する、所謂in-situドープ法に
よよって形成されるが、エミッタ電極用ポリシリコンの
形成される開口のアスペクト比が大きくなっていること
と添加されるヒ素が高濃度であることにより膜のカバレ
ッジが悪く、開口内にボイドが発生しやすいことであ
る。
Further, as the transistor size is reduced in recent years, the width of the emitter opening in which the polysilicon film for the emitter electrode is formed is reduced, and the parasitic resistance of the emitter is increased, thereby deteriorating the transistor characteristics. Tend to. The following two reasons can be cited as reasons why the emitter parasitic resistance increases. The first reason is that the thickness of the polysilicon film for the emitter electrode is reduced. The second reason is that the polysilicon for the emitter electrode is usually formed by a so-called in-situ doping method in which arsenic is added during growth, but the aspect ratio of the opening where the polysilicon for the emitter electrode is formed is large. And the high concentration of arsenic to be added results in poor coverage of the film and easy formation of voids in the openings.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴によ
るならば、一導電型の単結晶半導体基板と、前記単結晶
半導体基板の主面を覆い、前記単結晶半導体基板の主面
の一部を露出させる第1の所定幅を有した第1の開口部
を有する第1の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜を部分的に
覆う逆導電型の第1の半導体層と、前記第1の半導体層
を覆う第2の絶縁膜と、前記第1の半導体層と前記第2
の絶縁膜とを貫通するように、前記第1の開口部と位置
整合した第2の所定幅を有するように形成された第2の
開口部であって、前記第2の所定幅が前記第1の所定幅
より小さく、その結果、前記第1の半導体層の前記第2
の開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部
にせり出すせり出し部をなすようにしている第2の開口
部と、前記第2の開口部の側面で露出している前記第1
の半導体層の前記せり出し部の側面下部を露出させるよ
うに、前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜との前記
第2の開口部の側面上に形成された絶縁側壁と、前記第
1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶半導体
基板の主面の前記一部の上に形成された逆導電型の単結
晶半導体からなる第2の半導体層と、前記第1の半導体
層の前記せり出し部の下面と前記側面下部と、前記第2
の半導体層の端部とを結合する逆導電型の第3の半導体
層と、前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一
導電型の第4の半導体層と、前記第4の半導体層の上面
上に形成された、一導電型の第5の半導体層とを具備し
ており、前記絶縁側壁の厚さが、前記第3の半導体層の
厚さより大きいとを特徴とする半導体装置が提供され
る。
According to a first feature of the present invention, a single-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate and a main surface of the single-crystal semiconductor substrate are covered with each other. A first insulating film having a first opening having a first predetermined width to partially expose the first insulating film, a first semiconductor layer of an opposite conductivity type partially covering the first insulating film, A second insulating film covering the first semiconductor layer, the first semiconductor layer and the second insulating film;
A second opening formed so as to have a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate through the insulating film of the first and second insulating films. 1 is smaller than the predetermined width of the first semiconductor layer.
The edge of the opening is exposed on the side of the second opening and the side of the second opening which forms an overhanging portion that protrudes into the first opening of the first insulating film. The first
An insulating sidewall formed on a side surface of the second opening of the first semiconductor layer and the second insulating film so as to expose a lower portion of a side surface of the protruding portion of the semiconductor layer; A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the first insulating film; A lower surface of the protruding portion and a lower portion of the side surface of the semiconductor layer;
A third semiconductor layer of the opposite conductivity type, which is coupled to the end of the semiconductor layer of the second conductivity type; a fourth semiconductor layer of the one conductivity type formed in the upper surface region of the second semiconductor layer; A fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on an upper surface of the semiconductor layer, wherein a thickness of the insulating side wall is larger than a thickness of the third semiconductor layer. An apparatus is provided.

【0012】1つの実施の態様では、前記単結晶半導体
基板は、単結晶シリコン基板であり、前記第1半導体層
がポリシリコンで形成され、前記第2の半導体層が単結
晶シリコンで形成され、前記第3の半導体層及び前記第
5の半導体層がポリシリコンで形成される。別の実施の
態様では、前記単結晶半導体基板は、単結晶シリコン基
板であり、前記第1半導体層がポリシリコンで形成さ
れ、前記第2の半導体層が単結晶SiGeで形成され、
前記第3の半導体層が多結晶SiGeで形成され、前記
第5の半導体層がポリシリコンで形成される。更に別の
実施の態様では、前記単結晶半導体基板は、単結晶シリ
コン基板であり、前記第1半導体層が単結晶シリコンで
形成され、前記第2の半導体層が単結晶シリコンで形成
され、前記第3の半導体層が単結晶シリコンで形成さ
れ、前記第5の半導体層がポリシリコンで形成される。
In one embodiment, the single-crystal semiconductor substrate is a single-crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of polysilicon, and the second semiconductor layer is formed of single-crystal silicon; The third semiconductor layer and the fifth semiconductor layer are formed of polysilicon. In another embodiment, the single-crystal semiconductor substrate is a single-crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of polysilicon, the second semiconductor layer is formed of single-crystal SiGe,
The third semiconductor layer is formed of polycrystalline SiGe, and the fifth semiconductor layer is formed of polysilicon. In still another embodiment, the single crystal semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of single crystal silicon, the second semiconductor layer is formed of single crystal silicon, The third semiconductor layer is formed of single crystal silicon, and the fifth semiconductor layer is formed of polysilicon.

【0013】また、前記絶縁側壁は、前記第2の開口部
の側面で露出している前記第1の半導体層の前記せり出
し部の前記側面下部を露出させるように、前記第1の半
導体層と前記第2の絶縁膜との前記第2の開口部の側面
上に形成された第1の絶縁側壁と、該第1の絶縁側壁上
に形成され且つ前記第2の開口部の側面に平行に前記第
1の絶縁側壁より広く広がっている第2の絶縁側壁とか
ら形成される。更に、前記絶縁側壁を覆い、前記第4の
半導体層の領域を画成する第3の絶縁膜を更に設けるこ
ともできる。
Further, the insulating side wall is formed on the first semiconductor layer so as to expose a lower portion of the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer exposed on a side surface of the second opening. A first insulating side wall formed on a side surface of the second opening with the second insulating film; and a first insulating side wall formed on the first insulating side wall and parallel to a side surface of the second opening. A second insulating side wall that is wider than the first insulating side wall. Further, a third insulating film covering the insulating side wall and defining a region of the fourth semiconductor layer may be further provided.

【0014】本発明の第2の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板と、前記単結晶半導体基板の主面
を覆い、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させ
る第1の所定幅を有した第1の開口部を有する第1の絶
縁膜と、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単
結晶半導体の第1の半導体層と、前記第1の半導体層を
覆う第2の絶縁膜と、前記第1の半導体層と前記第2の
絶縁膜とを貫通するように、前記第1の開口部と位置整
合した第2の所定幅を有するように形成された第2の開
口部であって、前記第2の所定幅が前記第1の所定幅よ
り小さく、その結果、前記第1の半導体層の前記第2の
開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部に
せり出すせり出し部をなすようにしている第2の開口部
と、前記第2の開口部の側面で露出している前記第1の
半導体層の前記せり出し部の側面下部を露出させるよう
に、前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜との前記第
2の開口部の側面上に形成された絶縁側壁と、前記第1
の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶半導体基
板の主面の前記一部の上に形成された逆導電型の単結晶
半導体からなる第2の半導体層と、前記第1の半導体層
の前記せり出し部の下面と前記側面下部と、前記第2の
半導体層の端部とを結合する逆導電型の第3の半導体層
と、前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導
電型の第4の半導体層と、前記第4の半導体層の上面上
に形成された、一導電型の第5の半導体層とを具備して
いることを特徴とする半導体装置が提供される。
According to a second aspect of the present invention, a single-conductivity type single crystal semiconductor substrate and a second semiconductor substrate which covers a main surface of the single crystal semiconductor substrate and exposes a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate. A first insulating film having a first opening having a predetermined width of 1, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film; A second insulating film covering the first semiconductor layer, and a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the first semiconductor layer and the second insulating film. Wherein the second predetermined width is smaller than the first predetermined width, so that the edge of the second opening of the first semiconductor layer is A second opening that forms an overhanging portion that overhangs the first opening of the first insulating film; A side surface of the second opening between the first semiconductor layer and the second insulating film so as to expose a lower portion of the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the portion; An insulating sidewall formed thereon, and the first side wall;
A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the insulating film; A third semiconductor layer of an opposite conductivity type that couples a lower surface of the protruding portion of the semiconductor layer, a lower portion of the side surface, and an end of the second semiconductor layer; and an upper surface region of the second semiconductor layer. A semiconductor device comprising: a fourth semiconductor layer of one conductivity type; and a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on an upper surface of the fourth semiconductor layer. Provided.

【0015】本発明の第3の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板と、前記単結晶半導体基板の主面
を覆い、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させ
る第1の所定幅を有した第1の開口部を有する第1の絶
縁膜と、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単
結晶半導体の第1の半導体層と、前記第1の半導体層を
覆う第2の絶縁膜と、前記第1の半導体層と前記第2の
絶縁膜とを貫通するように、前記第1の開口部と位置整
合した第2の所定幅を有するように形成された第2の開
口部であって、前記第2の所定幅が前記第1の所定幅よ
り小さく、その結果、前記第1の半導体層の前記第2の
開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部に
せり出すせり出し部をなすようにしている第2の開口部
と、前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単
結晶半導体基板の主面の前記一部の上に形成された逆導
電型の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、前記第
1の半導体層の前記せり出し部の下面と前記側面下部
と、前記第2の半導体層の端部とを結合する逆導電型の
単結晶半導体からなる第3の半導体層と、前記第2の半
導体層の上面領域に形成された、一導電型の第4の半導
体層と、前記第4の半導体層の上面上に形成された、一
導電型の第5の半導体層とを具備していることを特徴と
する半導体装置が提供される。
According to a third feature of the present invention, a one-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate, and a first-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate that covers a main surface thereof and exposes a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate. A first insulating film having a first opening having a predetermined width of 1, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film; A second insulating film covering the first semiconductor layer, and a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the first semiconductor layer and the second insulating film. Wherein the second predetermined width is smaller than the first predetermined width, so that the edge of the second opening of the first semiconductor layer is A second opening for projecting into the first opening of the first insulating film so as to form an overhanging portion; A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the film, and the first semiconductor layer A third semiconductor layer made of a single-crystal semiconductor of an opposite conductivity type that couples a lower surface of the protruding portion, a lower portion of the side surface, and an end of the second semiconductor layer, and an upper surface region of the second semiconductor layer A fourth semiconductor layer of one conductivity type, and a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer. A semiconductor device is provided.

【0016】本発明の第4の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板と、前記単結晶半導体基板の主面
を覆い、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させ
る第1の所定幅を有した第1の開口部を有する第1の絶
縁膜と、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単
結晶半導体の第1の半導体層と、前記第1の半導体層を
覆う第2の絶縁膜と、前記第1の半導体層と前記第2の
絶縁膜とを貫通するように、前記第1の開口部と位置整
合した第2の所定幅を有するように形成された第2の開
口部であって、前記第2の所定幅が前記第1の所定幅よ
り小さく、その結果、前記第1の半導体層の前記第2の
開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部に
せり出すせり出し部をなすようにしている第2の開口部
と、前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単
結晶半導体基板の主面の前記一部の上に形成された逆導
電型の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、前記第
1の半導体層の前記せり出し部の下面及び側面と、前記
第2の半導体層の端部とを結合する逆導電型の単結晶半
導体からなる第3の半導体層と、前記第2の半導体層の
上面領域に形成された、一導電型の第4の半導体層と、
前記第4の半導体層の上面上に形成された、一導電型の
第5の半導体層とを具備していることを特徴とする半導
体装置が提供される。
According to a fourth aspect of the present invention, a one-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate, and a first-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate that covers a main surface thereof and exposes a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate. A first insulating film having a first opening having a predetermined width of 1, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film; A second insulating film covering the first semiconductor layer, and a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the first semiconductor layer and the second insulating film. Wherein the second predetermined width is smaller than the first predetermined width, so that the edge of the second opening of the first semiconductor layer is A second opening for projecting into the first opening of the first insulating film so as to form an overhanging portion; A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the film, and the first semiconductor layer Forming a third semiconductor layer made of a reverse-conductivity-type single crystal semiconductor, which couples the lower surface and the side surface of the protruding portion with the end of the second semiconductor layer, and an upper surface region of the second semiconductor layer A fourth semiconductor layer of one conductivity type,
There is provided a semiconductor device comprising: a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on an upper surface of the fourth semiconductor layer.

【0017】本発明の第5の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板と、前記単結晶半導体基板の主面
を覆い、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させ
る第1の開口部を有する第1の絶縁膜と、下端での幅が
前記第1の開口部の幅よりも狭く上方にいくに連れて次
第に幅が広がる、前記第1の開口部に位置整合されて形
成された第2の開口部を有し、前記第1の絶縁膜を部分
的に覆う逆導電型の単結晶半導体の第1の半導体層と、
幅が、前記第2の開口部の上端部の幅と概略等しいか若
しくはこれより幾分狭い、前記第2の開口部に位置整合
されて形成された第3の開口部を有し、前記第1の半導
体層を覆う第2の絶縁膜と、前記第1の絶縁膜の前記第
1の開口部内の、前記単結晶半導体基板の主面の前記一
部の上に形成された、一部が、前記第1の開口部内にせ
り出した前記第1の半導体層のせり出し部の下面と接す
る逆導電型の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、
前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導電型
の第3の半導体層と、前記第4の半導体層の上面上に形
成された、一導電型の第4の半導体層とを具備している
ことを特徴とする半導体装置が提供される。
According to a fifth aspect of the present invention, a one-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate, and a first-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate that covers a main surface and exposes a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate. A first insulating film having one opening, and being aligned with the first opening, wherein the width at the lower end is narrower than the width of the first opening and gradually widens upward. A first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor, which has a second opening formed by partially covering the first insulating film;
A third opening having a width substantially equal to or somewhat smaller than a width of an upper end portion of the second opening, the third opening being formed in alignment with the second opening; A second insulating film covering the first semiconductor layer; and a part formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the first insulating film, A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor in contact with a lower surface of the protruding portion of the first semiconductor layer protruding into the first opening;
A third semiconductor layer of one conductivity type formed on an upper surface region of the second semiconductor layer and a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed on an upper surface of the fourth semiconductor layer; A semiconductor device is provided.

【0018】本発明の第6の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板の主面を覆うように第1の絶縁膜
を形成し、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の
第1の半導体層を形成し、前記第1の半導体層を覆う第
2の絶縁膜を形成し、前記第1の半導体層と前記第2の
絶縁膜とを貫通するように第1の所定幅を有した第1の
開口部を形成し、前記第1の開口部の底面及び側面と前
記第2の絶縁膜上を覆う第3の絶縁膜を形成し、前記第
3の絶縁膜上を覆う、前記第3の絶縁膜と異なる性質を
有する第4の絶縁膜を形成し、前記第4の絶縁膜と前記
第3の絶縁膜をエッチバックして、前記第2の絶縁膜上
の前記第4の絶縁膜と前記第3の絶縁膜を完全に除去
し、前記第1の開口部の底面上からは前記第4の絶縁膜
を完全に除去して前記第3の絶縁膜を露出させ、前記第
1の開口部の側面には、前記第4の絶縁膜と前記第3の
絶縁膜からなる絶縁側壁を残し、前記第1の絶縁膜と前
記第3の絶縁膜を選択的に除去して、前記単結晶半導体
基板の主面の一部を露出させて、前記第1の所定幅より
大きい第2の所定幅を有した第2の開口部を、前記第1
の開口部と位置整合して形成し、前記第1の半導体層の
前記第1の開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第2
の開口部にせり出すせり出し部をなすようにすると共
に、前記第1の開口部の側面上に前記第4の絶縁膜の下
の前記第3の絶縁膜を一部残して、前記第1の開口部の
側面で露出している前記第1の半導体層の前記せり出し
部の側面下部を露出させ、前記第1の開口部の側面で露
出している前記第1の半導体層の前記せり出し部の前記
側面下部上と、前記第2の開口部内で露出している前記
単結晶半導体基板の主面の前記一部の上とに、半導体を
成長させて、前記単結晶半導体基板の主面の前記一部の
上に逆導電型の単結晶半導体からなる第2の半導体層と
形成すると共に、前記第1の半導体層の前記せり出し部
の下面と前記側面下部から前記第2の半導体層の端部に
達し前記絶縁側壁の厚さより小さい厚さを有する逆導電
型の第3の半導体層を形成し、前記第2の半導体層の上
面領域に形成された一導電型の第4の半導体層と前記第
4の半導体層の上面上に形成された第5の半導体層とを
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供
される。
According to a sixth feature of the present invention, a first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a reverse insulating film partially covering the first insulating film is formed. A first semiconductor layer of a conductivity type is formed, a second insulating film covering the first semiconductor layer is formed, and a first insulating film is formed so as to penetrate the first semiconductor layer and the second insulating film. Forming a first opening having a predetermined width, forming a third insulating film covering the bottom surface and side surfaces of the first opening and the second insulating film, and forming the third insulating film. Forming a fourth insulating film covering the upper surface and having a property different from that of the third insulating film; etching back the fourth insulating film and the third insulating film to form a second insulating film on the second insulating film; Completely removing the fourth insulating film and the third insulating film, and completely removing the fourth insulating film from the bottom surface of the first opening. The third insulating film is exposed, and insulating sidewalls made of the fourth insulating film and the third insulating film are left on the side surfaces of the first opening, and the first insulating film and the third insulating film are removed. Selectively removing the insulating film to expose a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate, and forming a second opening having a second predetermined width larger than the first predetermined width, The first
The first semiconductor layer is formed in alignment with the opening of the first semiconductor layer, and the edge of the first opening of the first semiconductor layer is
The first opening is formed by forming a protruding portion that protrudes into the opening of the first opening, and partially leaving the third insulating film below the fourth insulating film on a side surface of the first opening. The lower part of the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the portion is exposed, and the protruding portion of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening is formed. A semiconductor is grown on a lower portion of a side surface and on a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate exposed in the second opening, and the one of the main surface of the single crystal semiconductor substrate is grown. A second semiconductor layer made of a reverse-conductivity-type single-crystal semiconductor on the portion, and from the lower surface of the protruding portion and the lower portion of the side surface of the first semiconductor layer to an end of the second semiconductor layer. A third semiconductor layer of opposite conductivity type having a thickness less than the thickness of the insulating sidewall Forming a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface region of the second semiconductor layer and a fifth semiconductor layer formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device is provided.

【0019】1つの実施の態様では、前記単結晶半導体
基板を単結晶シリコン基板で形成し、前記第1半導体層
をポリシリコンで形成して、前記半導体としてシリコン
を成長することにより、前記第2の半導体層を単結晶シ
リコンで選択的に形成し、前記第3の半導体層をポリシ
リコンで選択的に形成する。別の実施の態様では、前記
単結晶半導体基板を単結晶シリコン基板で形成し、前記
第1半導体層をポリシリコンで形成して、前記半導体と
してSiGeを成長することにより、前記第2の半導体
層を単結晶SiGeで選択的に形成し、前記第3の半導
体層を多結晶SiGeで選択的に形成する。更に別の実
施の態様では、前記単結晶半導体基板を単結晶シリコン
基板で形成し、前記第1半導体層を単結晶シリコンで形
成して、前記半導体としてシリコンを成長することによ
り、前記第2の半導体層を単結晶シリコンで選択的に形
成し、前記第3の半導体層を単結晶シリコンで選択的に
形成する。
In one embodiment, the single crystal semiconductor substrate is formed of a single crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of polysilicon, and silicon is grown as the semiconductor to form the second crystal. Is selectively formed of single-crystal silicon, and the third semiconductor layer is selectively formed of polysilicon. In another embodiment, the second semiconductor layer is formed by forming the single crystal semiconductor substrate from a single crystal silicon substrate, forming the first semiconductor layer from polysilicon, and growing SiGe as the semiconductor. Is selectively formed of single-crystal SiGe, and the third semiconductor layer is selectively formed of polycrystalline SiGe. In still another embodiment, the single-crystal semiconductor substrate is formed of a single-crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of single-crystal silicon, and silicon is grown as the semiconductor. The semiconductor layer is selectively formed using single crystal silicon, and the third semiconductor layer is selectively formed using single crystal silicon.

【0020】また、前記第2の半導体層の上面上に、高
濃度の一導電型不純物を含む多結晶半導体を堆積するこ
とにより、前記第2の半導体層の上面上に前記一導電型
の第5の半導体層を形成し、前記一導電型の第5の半導
体層からの一導電型不純物の拡散により前記第2の半導
体層の上面領域に前記一導電型の第4の半導体層を形成
することができる。更に、前記絶縁側壁を覆い、前記単
結晶半導体基板の主面の前記一部の露出面を画成する第
5の絶縁膜を更に形成した後、前記第2の半導体層の上
面上に、高濃度の一導電型不純物を含む前記多結晶半導
体を堆積することもできる。
Further, a polycrystalline semiconductor containing a high-concentration one-conductivity-type impurity is deposited on the upper surface of the second semiconductor layer, so that the first-conductivity-type second conductivity-type impurity is deposited on the upper surface of the second semiconductor layer. And forming a fourth semiconductor layer of one conductivity type in an upper surface region of the second semiconductor layer by diffusing impurities of one conductivity type from the fifth semiconductor layer of one conductivity type. be able to. Furthermore, after further forming a fifth insulating film covering the insulating side wall and defining the exposed surface of the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate, a high-level insulating film is formed on the upper surface of the second semiconductor layer. The polycrystalline semiconductor containing a concentration of one conductivity type impurity may be deposited.

【0021】本発明の第7の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板の主面を覆うように第1の絶縁膜
を形成し、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の
半導体層を形成して単結晶化し、単結晶化した第1の半
導体層を形成し、前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁
膜を形成し、単結晶化した前記第1の半導体層と前記第
2の絶縁膜とを貫通するように第1の所定幅を有した第
1の開口部を形成し、前記第1の開口部の底面及び側面
と前記第2の絶縁膜上を覆う第3の絶縁膜を形成し、前
記第3の絶縁膜上を覆う、前記第3の絶縁膜と異なる性
質を有する第4の絶縁膜を形成し、前記第4の絶縁膜と
前記第3の絶縁膜をエッチバックして、前記第2の絶縁
膜上の前記第4の絶縁膜と前記第3の絶縁膜を完全に除
去し、前記第1の開口部の底面上からは前記第4の絶縁
膜を完全に除去して前記第3の絶縁膜を露出させ、前記
第1の開口部の側面には、前記第4の絶縁膜と前記第3
の絶縁膜からなる絶縁側壁を残し、前記第1の絶縁膜と
前記第3の絶縁膜を選択的に除去して、前記単結晶半導
体基板の主面の一部を露出させて、前記第1の所定幅よ
り大きい第2の所定幅を有した第2の開口部を、前記第
1の開口部と位置整合して形成し、前記第1の半導体層
の前記第1の開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第
2の開口部にせり出すせり出し部をなすようにすると共
に、前記第1の開口部の側面上に前記第4の絶縁膜の下
の前記第3の絶縁膜を一部残して、前記第1の開口部の
側面で露出している前記第1の半導体層の前記せり出し
部の側面下部を露出させ、前記第1の開口部の側面で露
出している前記第1の半導体層の前記せり出し部の前記
側面下部上と、前記第2の開口部内で露出している前記
単結晶半導体基板の主面の前記一部の上とに、半導体を
成長させて、前記単結晶半導体基板の主面の前記一部の
上に逆導電型の単結晶半導体からなる第2の半導体層と
形成すると共に、前記第1の半導体層の前記せり出し部
の下面と前記側面下部から前記第2の半導体層の端部に
達する逆導電型の単結晶半導体からなる第3の半導体層
を形成し、前記第2の半導体層の上面領域に形成された
一導電型の第4の半導体層と前記第4の半導体層の上面
上に形成された第5の半導体層とを形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法が提供される。
According to a seventh aspect of the present invention, a first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a reverse insulating film partially covering the first insulating film is formed. A conductive semiconductor layer is formed and monocrystallized, a monocrystallized first semiconductor layer is formed, a second insulating film covering the first semiconductor layer is formed, and the monocrystallized first semiconductor layer is formed. Forming a first opening having a first predetermined width so as to penetrate the semiconductor layer and the second insulating film, and a bottom surface and a side surface of the first opening and the second insulating film Forming a third insulating film covering the third insulating film, forming a fourth insulating film covering the third insulating film and having a property different from that of the third insulating film; The third insulating film is etched back to completely remove the fourth insulating film and the third insulating film on the second insulating film, From the bottom of the mouth portion to expose the third insulating film is completely removed the fourth insulating film, wherein the side surface of the first opening, the said fourth insulating film 3
The first insulating film and the third insulating film are selectively removed while leaving an insulating side wall made of the insulating film of FIG. A second opening having a second predetermined width larger than the predetermined width is formed in alignment with the first opening, and an edge of the first opening of the first semiconductor layer is formed. Forming a protrusion that protrudes into the second opening of the first insulating film, and the third insulating film below the fourth insulating film on a side surface of the first opening; Exposing a lower portion of a side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer exposed on a side surface of the first opening, and exposing the lower portion of the first semiconductor layer on a side surface of the first opening. The single crystal semiconductor substrate exposed on a lower portion of the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer and in the second opening; A semiconductor is grown on the part of the main surface and a second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor is formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate. Forming a third semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor reaching an end of the second semiconductor layer from a lower surface of the protruding portion of the first semiconductor layer and an end of the second semiconductor layer from a lower portion of the side surface; A fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region of the first semiconductor layer and a fifth semiconductor layer formed on an upper surface of the fourth semiconductor layer. A manufacturing method is provided.

【0022】本発明の第8の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板の主面を覆うように第1の絶縁膜
を形成し、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の
半導体層を形成して単結晶化し、単結晶化した第1の半
導体層を形成し、前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁
膜を形成し、単結晶化した前記第1の半導体層と前記第
2の絶縁膜とを貫通するように第1の所定幅を有した第
1の開口部を形成し、前記第1の開口部内の第1の絶縁
膜を選択的に除去して、前記第1の所定幅より大きい第
2の所定幅を有した第2の開口部を、前記第1の開口部
と位置整合して第1の絶縁膜に形成し、前記単結晶半導
体基板の主面の一部を露出させると共に、前記第1の半
導体層の前記第1の開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の
前記第2の開口部にせり出すせり出し部をなすように
し、前記第1の開口部の側面で露出している前記第1の
半導体層の前記せり出し部の側面上と、前記第2の開口
部内で露出している前記単結晶半導体基板の主面の前記
一部の上とに、半導体を成長させて、前記単結晶半導体
基板の主面の前記一部の上に逆導電型の単結晶半導体か
らなる第2の半導体層と形成すると共に、前記第1の半
導体層の前記せり出し部の下面と前記側面から前記第2
の半導体層の端部に達する逆導電型の単結晶半導体から
なる第3の半導体層を形成し、前記第2の半導体層の上
面領域に形成された一導電型の第4の半導体層と前記第
4の半導体層の上面上に形成された第5の半導体層とを
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法が提供
される。
According to an eighth feature of the present invention, a first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single-conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a reverse insulating film partially covering the first insulating film is formed. A conductive semiconductor layer is formed and monocrystallized, a monocrystallized first semiconductor layer is formed, a second insulating film covering the first semiconductor layer is formed, and the monocrystallized first semiconductor layer is formed. Forming a first opening having a first predetermined width so as to penetrate the semiconductor layer and the second insulating film, and selectively removing the first insulating film in the first opening; Forming a second opening having a second predetermined width larger than the first predetermined width in the first insulating film in alignment with the first opening; A part of the main surface of the substrate is exposed, and an edge of the first opening of the first semiconductor layer is connected to the second opening of the first insulating film. The single crystal is formed so as to form a protruding portion, and on the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening, and on the side surface of the protruding portion in the second opening. A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate by growing a semiconductor on the part of the main surface of the semiconductor substrate; And forming the second semiconductor layer from the lower surface and the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer.
Forming a third semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor reaching an end of the semiconductor layer, and forming a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region of the second semiconductor layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a fifth semiconductor layer formed on an upper surface of a fourth semiconductor layer.

【0023】本発明の第9の特徴によるならば、一導電
型の単結晶半導体基板の主面を覆うように第1の絶縁膜
を形成し、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う、その上面
に自己と同一パターンの第2の絶縁膜を有する、前記主
面と平行な面を{100}面とする単結晶化された逆導
電型の第1の半導体層を形成し、前記第2の絶縁膜を覆
う第3の絶縁膜を形成し、前記第3の絶縁膜と前記第1
の半導体層とに第1の所定幅を有する第1の開口部を形
成するとともに、前記第2の絶縁膜に前記第1の開口部
に位置整合された前記第1の所定幅より大きい第2の所
定幅を有する第2の開口部を形成し、熱処理により、前
記第1の開口部側に露出された第1の半導体層の表面に
その{111}面を露出させて、前記第1の半導体層
に、下側に前記第2の所定幅より狭い第3の所定幅を有
し上側に前記第2の所定幅と概略等しい幅を有する第3
の開口部を形成し、前記第3の開口部下の前記第1の絶
縁膜を除去し更に前記第1の絶縁膜を横方向にエッチン
グして前記第1の絶縁膜に第4の開口部を形成すること
により、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させ
るとともに前記第1の半導体層の下面の一部を露出さ
せ、前記第4の開口部の上面に露出している前記第1の
半導体層の下面上と、前記第4の開口部内に露出してい
る前記単結晶半導体基板の主面上とに、半導体を成長さ
せて、少なくとも前記第4の開口部内を充填する逆導電
型の単結晶半導体からなる第3の半導体層を形成し、前
記第2の半導体層の上面領域に形成された一導電型の第
4の半導体層と前記第4の半導体層の上面上に形成され
た第5の半導体層とを形成することを特徴とする半導体
装置の製造方法が提供される。
According to a ninth feature of the present invention, a first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and partially covers the first insulating film. Forming a single-crystallized opposite-conductivity-type first semiconductor layer having a {100} plane parallel to the main surface, the second semiconductor film having a second insulating film having the same pattern as the upper surface thereof; Forming a third insulating film covering the second insulating film;
A first opening having a first predetermined width is formed in the semiconductor layer and a second opening larger than the first predetermined width aligned with the first opening in the second insulating film. Forming a second opening having a predetermined width, and exposing the {111} plane to the surface of the first semiconductor layer exposed on the side of the first opening by heat treatment; A third layer having a third predetermined width smaller than the second predetermined width on the lower side and a width substantially equal to the second predetermined width on the upper side;
Is formed, the first insulating film below the third opening is removed, and the first insulating film is laterally etched to form a fourth opening in the first insulating film. Forming a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate, and a part of the lower surface of the first semiconductor layer, and exposing the upper surface of the fourth opening. A reverse conductive layer that grows a semiconductor on a lower surface of the first semiconductor layer and on a main surface of the single crystal semiconductor substrate exposed in the fourth opening, and fills at least the inside of the fourth opening; Forming a third semiconductor layer made of a single-crystal semiconductor of a type, forming a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region of the second semiconductor layer, and forming an upper surface of the fourth semiconductor layer; And a method of manufacturing a semiconductor device, characterized by forming a fifth semiconductor layer. It is.

【0024】本発明の第10の特徴によるならば、一導
電型の単結晶半導体基板の主面を覆うように第1の絶縁
膜を形成し、前記第1の絶縁膜を部分的に覆う単結晶化
された逆導電型の第1の半導体層を形成し、前記第1の
半導体層を覆う第3の絶縁膜を形成し、前記第2の絶縁
膜に第1の所定幅を有する第1の開口部を形成して前記
第1の半導体層の表面の一部を露出させ、前記第1の半
導体層をウェット法によりエッチングして、前記第1の
半導体層に、下側に前記第1の所定幅より狭い第2の所
定幅を有し上側に前記第2の所定幅と概略等しい幅を有
する第2の開口部を形成し、前記第2の開口部下の前記
第1の絶縁膜を除去し更に前記第1の絶縁膜を横方向に
エッチングして前記第1の絶縁膜に第3の開口部を形成
することにより、前記単結晶半導体基板の主面の一部を
露出させるとともに前記第1の半導体層の下面の一部を
露出させ、前記第4の開口部の上面に露出している前記
第1の半導体層の下面上と、前記第3の開口部内に露出
している前記単結晶半導体基板の主面上とに、半導体を
成長させて、少なくとも前記第3の開口部内を充填する
逆導電型の単結晶半導体からなる第3の半導体層を形成
し、前記第2の半導体層の上面領域に形成された一導電
型の第4の半導体層と前記第4の半導体層の上面上に形
成された第5の半導体層とを形成することを特徴とする
半導体装置の製造方法が提供される。
According to a tenth feature of the present invention, a first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a single insulating film partially covering the first insulating film is formed. Forming a crystallized first semiconductor layer of a reverse conductivity type, forming a third insulating film covering the first semiconductor layer, and forming a first insulating film having a first predetermined width on the second insulating film; Is formed to expose a part of the surface of the first semiconductor layer, the first semiconductor layer is etched by a wet method, and the first semiconductor layer is formed on the lower side of the first semiconductor layer. A second opening having a second predetermined width smaller than the predetermined width and having a width substantially equal to the second predetermined width is formed on the upper side, and the first insulating film below the second opening is formed. Removing and etching the first insulating film laterally to form a third opening in the first insulating film; A part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate is exposed, and a part of the lower surface of the first semiconductor layer is exposed. A reverse conductivity type single crystal semiconductor in which a semiconductor is grown on a lower surface and on a main surface of the single crystal semiconductor substrate exposed in the third opening to fill at least the third opening; A fourth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface region of the second semiconductor layer and a fifth semiconductor layer formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising forming a semiconductor layer.

【0025】[0025]

【作用】本発明者は、従来技術における上述した問題点
の原因を研究した。以下、縦型バイポーラトランジスタ
を例にして説明するが、電界効果トランジスタの場合も
同様である。
The present inventor has studied the causes of the above-mentioned problems in the prior art. Hereinafter, a vertical bipolar transistor will be described as an example, but the same applies to a field effect transistor.

【0026】図30に示す縦型バイポーラトランジスタ
の製造過程において、シリコン窒化膜8とポリシリコン
膜7を貫通するように第1の開口101が形成され、シ
リコン酸化膜6を貫通するように第2の開口102が形
成されてコレクタ用エピタキシャル層3が露出されてい
る状態で、気相エピタキシャル成長法により、コレクタ
用エピタキシャル層3の上にp+ 型単結晶シリコン単結
晶真性ベース領域11を形成し、ベース電極用ポリシリ
コン膜7の側面と露出下面との上にp+ 型ポリシリコン
膜12を形成する。コレクタ用エピタキシャル層3は単
結晶であるので、コレクタ用エピタキシャル層3の上に
形成される単結晶真性ベース領域11は、同様に単結晶
になる。一方、ベース電極用ポリシリコン膜7は多結晶
であるので、ベース電極用ポリシリコン膜7の側面と露
出下面との上に形成されるp+ 型シリコン膜12は、同
様に多結晶となる。更に、全体を覆うようにシリコン酸
化膜を形成した後、異方性エッチングによりエッチバッ
クして開口の側壁を覆うようにシリコン酸化膜13を形
成する。その後、n++ポリシリコンを堆積して更にパタ
ーニングしてエミッタ電極用ポリシリコン膜16を形成
する。そのあと、熱処理することにより、エミッタ電極
用ポリシリコン膜16内のn型不純物が、単結晶真性ベ
ース領域11の表面領域内へ拡散してn+ 型単結晶エミ
ッタ領域15が形成される。
In the manufacturing process of the vertical bipolar transistor shown in FIG. 30, a first opening 101 is formed to penetrate silicon nitride film 8 and polysilicon film 7, and a second opening 101 is formed to penetrate silicon oxide film 6. In the state where the opening 102 is formed and the epitaxial layer 3 for the collector is exposed, the p + type single crystal silicon single crystal intrinsic base region 11 is formed on the epitaxial layer 3 for the collector by the vapor phase epitaxial growth method. A p + -type polysilicon film 12 is formed on the side surface and the exposed lower surface of the base electrode polysilicon film 7. Since the collector epitaxial layer 3 is a single crystal, the single crystal intrinsic base region 11 formed on the collector epitaxial layer 3 is similarly a single crystal. On the other hand, since the base electrode polysilicon film 7 is polycrystalline, the p + type silicon film 12 formed on the side surface and the exposed lower surface of the base electrode polysilicon film 7 is also polycrystalline. Further, after a silicon oxide film is formed so as to cover the whole, the silicon oxide film 13 is formed so as to cover the side wall of the opening by etching back by anisotropic etching. Thereafter, n ++ polysilicon is deposited and further patterned to form a polysilicon film 16 for the emitter electrode. Thereafter, by performing a heat treatment, the n-type impurities in the polysilicon film 16 for the emitter electrode diffuse into the surface region of the single-crystal intrinsic base region 11 to form the n + -type single-crystal emitter region 15.

【0027】ここで、ベース電極用ポリシリコン膜7を
考えると、無添加(=すなわち、不純物を添加しない)
ポリシリコンを約600〜650℃の温度範囲で堆積し
た場合、ポリシリコンのグレイン・サイズは0.03〜
0.3μmであり、配向性は{110}であることが報
告されている。すなわち、基板面に平行に優先的に{1
10}面が形成される。そして、不純物を導入後に不純
物原子活性化のための熱処理を施すと、グレイン・サイ
ズは、0.5〜3μmとなり、当初の大きさよりも大き
くなる。一方、第1の開口101を形成する場合のよう
に、ポリシリコンをほぼ垂直にドライエッチして形成さ
れる側面の結晶面方位は、{110}面と直角をなす面
方位であるが、高次の面方位まで考慮するならば無限に
ある。
Here, considering the base electrode polysilicon film 7, no addition (= no impurity is added)
If the polysilicon is deposited at a temperature range of about 600-650 ° C., the grain size of the polysilicon is between 0.03 and
It is reported that the orientation is {110}. In other words, preferentially $ 1 parallel to the substrate surface
A 10 ° plane is formed. Then, when a heat treatment for activating the impurity atoms is performed after the introduction of the impurity, the grain size becomes 0.5 to 3 μm, which is larger than the initial size. On the other hand, as in the case where the first opening 101 is formed, the crystal plane orientation of the side surface formed by dry-etching the polysilicon substantially perpendicularly is a plane orientation perpendicular to the {110} plane. If you consider the next plane orientation, it is infinite.

【0028】他方、エミッタ領域の寸法は、回路構成の
際に種々の寸法が必要となる。例えば、エミッタの長手
方向の寸法として、2μm程度から16μmや32μm
の寸法まで使用することもある。しかも、実効エミッタ
面積が設計エミッタ面積に対応し、実効エミッタ面積に
比例してコレクタ電流が増減することが回路設計上望ま
しい。また、同じ寸法のトランジスタは、ほぼ同じコレ
クタ電流が流れることが望ましい。
On the other hand, various dimensions are required for the dimensions of the emitter region in the circuit configuration. For example, the dimension in the longitudinal direction of the emitter is about 2 μm to 16 μm or 32 μm.
Sometimes used up to the size of. Moreover, it is desirable in circuit design that the effective emitter area corresponds to the designed emitter area, and that the collector current increases and decreases in proportion to the effective emitter area. Further, it is desirable that substantially the same collector current flows in transistors having the same dimensions.

【0029】従って、エミッタの長手方向の寸法が小さ
い場合、ポリシリコン膜7に形成された開口101の内
面には、さほど多くない数の複数の結晶粒(グレイン)
が露出しており、上述したように、その開口101内面
に露出している各結晶粒の表面の結晶面方位は、{11
0}面と直角をなす面方位であるが、高次の面方位まで
考慮するならは、同一開口101内でも様々異なり、且
つ、開口101毎に比較するならば、開口101毎に異
なる。シリコンのエピタキシャル成長は、成長の種とな
る面の結晶面方位に依存して相当異なる。従って、開口
101毎に比較するならば、第1の開口101が小さい
場合、開口101内面に露出している結晶面方位が異な
り、その結果、ベース電極用ポリシリコン膜7の側面と
露出下面から成長するポリシリコン膜12のせり出し寸
法が、開口101毎に大きく異なってくる。
Therefore, when the size of the emitter in the longitudinal direction is small, not a large number of a plurality of crystal grains (grains) are formed on the inner surface of the opening 101 formed in the polysilicon film 7.
Are exposed. As described above, the crystal plane orientation of the surface of each crystal grain exposed on the inner surface of the opening 101 is {11}.
Although the plane orientation is perpendicular to the 0 ° plane, if different plane orientations are taken into consideration, the orientation differs in the same opening 101, and if each opening 101 is compared, it differs for each opening 101. The epitaxial growth of silicon differs considerably depending on the crystal plane orientation of the seed plane for growth. Therefore, if the comparison is made for each opening 101, when the first opening 101 is small, the crystal plane orientation exposed on the inner surface of the opening 101 is different. As a result, from the side surface of the base electrode polysilicon film 7 and the exposed lower surface, The protruding dimension of the growing polysilicon film 12 greatly differs for each opening 101.

【0030】すなわち、従来例では、真性ベース領域を
選択的エピタキシャル成長方法で形成する際に、ベース
電極用ポリシリコンの側面が完全に露出した状態で形成
されるために、ベース電極用ポリシリコンの側面に成長
したポリシリコン膜12の膜厚は、開口101毎にバラ
ツキを持つ。そのあと、シリコン酸化膜が全体を覆うよ
うに形成された後、異方性エッチングによりエッチバッ
クして開口の側壁を覆うようにシリコン酸化膜13を形
成すると、開口の側壁を覆うシリコン酸化膜13により
画成される開口の大きさにも、開口101毎にバラツキ
が生じる。すなわち、シリコン酸化膜13により画成さ
れる開口により露出される単結晶真性ベース領域11の
露出表面積にバラツキが生じる。そして、n++ポリシリ
コンを堆積して更にパターニングして形成されたn++
のエミッタ電極用ポリシリコン膜16を熱処理すること
により、エミッタ電極用ポリシリコン膜16内のn型不
純物が、単結晶真性ベース領域11の表面領域内へ拡散
してn+ 型単結晶エミッタ領域15が形成されるため、
+ 型単結晶エミッタ領域15の寸法にも、開口101
毎にバラツキが生じる。すなわち、エミッタ面積にバラ
ツキが生じる。その結果、以上の構成を有する縦型バイ
ポーラトランジスタの電気的特性にバラツキが生じ、上
述したΔVBが大きくなる。
That is, in the conventional example, when the intrinsic base region is formed by the selective epitaxial growth method, since the side surface of the base electrode polysilicon is completely exposed, the side surface of the base electrode polysilicon is formed. The thickness of the polysilicon film 12 that has grown in each of the openings 101 varies from one opening 101 to another. After that, after the silicon oxide film is formed so as to cover the entire surface, the silicon oxide film 13 is etched back by anisotropic etching to form the silicon oxide film 13 so as to cover the side wall of the opening. In the size of the opening defined by the above, there is also variation for each opening 101. That is, the exposed surface area of the single crystal intrinsic base region 11 exposed by the opening defined by the silicon oxide film 13 varies. Then, by heat treating the n ++ polysilicon n ++ type emitter electrode polysilicon film 16 which is formed by further patterning by depositing, the n-type impurity in the emitter electrode polysilicon film 16, Since n + -type single-crystal emitter region 15 is formed by diffusing into the surface region of single-crystal intrinsic base region 11,
The size of the n + -type single crystal emitter region 15 also
Variations occur every time. That is, the emitter area varies. As a result, the electrical characteristics of the vertical bipolar transistor having the above configuration vary, and the above-described ΔVB increases.

【0031】そこで、本発明者は、ベース電極用ポリシ
リコンの側面からの多結晶膜の選択的エピタキシャル成
長のバラツキの影響されずに、電気的特性のバラツキが
少ないトランジスタの製造方法及びトランジスタの構造
を発明したものである。すなわち、本発明の第1及び第
6の特徴によるように、ベース電極用ポリシリコンに相
当する第1の半導体層の側面の一部に絶縁側壁を形成
し、その絶縁側壁の厚さ(=Wsw)を電極用ポリシリコ
ンの側面に成長する多結晶膜(第3の半導体層に相当)
の厚さのバラツキの範囲の最大厚さ(=Wcrystal)よ
りも厚くする(すなわち、Wsw>Wcrystal)。
Therefore, the present inventor has proposed a method of manufacturing a transistor and a structure of a transistor having less variation in electrical characteristics without being affected by variation in selective epitaxial growth of a polycrystalline film from the side surface of polysilicon for a base electrode. It was invented. That is, as in the first and sixth aspects of the present invention, an insulating side wall is formed on a part of the side surface of the first semiconductor layer corresponding to the base electrode polysilicon, and the thickness of the insulating side wall (= Wsw ) Grown on the side surface of the electrode polysilicon (corresponding to the third semiconductor layer)
(Wsw> Wcrystal) than the maximum thickness (= Wcrystal) in the range of thickness variation.

【0032】この特徴により、ベース電極用ポリシリコ
ン膜の側面からエピタキシャル成長する多結晶膜の厚さ
にバラツキがあっても、すなわち、ベース電極用ポリシ
リコン膜に形成した開口内部に向かっての多結晶膜のせ
り出し寸法にバラツキがあっても、エミッタ電極用ポリ
シリコン(第5の半導体層に相当)が堆積される真性ベ
ース領域(第4の半導体層に相当)上の開口の寸法が、
ベース電極用ポリシリコン膜に形成した開口内部に向か
っての多結晶膜のせり出し寸法ではなく、ベース電極用
ポリシリコンの側面の一部に形成された側壁により規制
される結果、エミッタ面積のバラツキが大幅に抑制さ
れ、電気的特性への影響が少なくなる。更に、本発明の
第2〜5及び第7〜10の特徴によるように、ベース電
極用ポリシリコンに相当する第1の半導体層を単結晶化
する。その結果、ベース電極用ポリシリコン膜に形成し
た開口内部に向かっての半導体膜のせり出し寸法のバラ
ツキが抑制され、エミッタ面積のバラツキが大幅に抑制
され、電気的特性への影響が少なくなる。
Due to this feature, even if the thickness of the polycrystalline film epitaxially grown from the side surface of the base electrode polysilicon film varies, that is, the polycrystalline film toward the inside of the opening formed in the base electrode polysilicon film. Even if the protrusion size of the film varies, the size of the opening on the intrinsic base region (corresponding to the fourth semiconductor layer) where the polysilicon for the emitter electrode (corresponding to the fifth semiconductor layer) is deposited is:
Variations in the emitter area are not limited by the protrusion of the polycrystalline film toward the inside of the opening formed in the base electrode polysilicon film, but by the side wall formed on a part of the side surface of the base electrode polysilicon. It is greatly suppressed, and the effect on electrical characteristics is reduced. Further, as in the second to fifth and seventh to tenth features of the present invention, the first semiconductor layer corresponding to the base electrode polysilicon is monocrystallized. As a result, variation in the protrusion dimension of the semiconductor film toward the inside of the opening formed in the polysilicon film for the base electrode is suppressed, variation in the emitter area is significantly suppressed, and the influence on the electrical characteristics is reduced.

【0033】また、選択的結晶成長法によって形成され
る真性ベース領域用単結晶膜の膜厚WBを、コレクタ用
エピタキシャル層の上面とベース電極用ポリシリコン膜
の下面との間隔dより厚くすることにより〔WB>
d〕、真性ベースとベース電極用ポリシリコン膜とを単
結晶の成長だけで接続することができる。従って、日本
国特許第2551353号に係る特許公報にて開示した
縦型バイポーラトランジスタの場合のような真性ベース
がベース電極用ポリシリコン膜につながらない問題を回
避することができる。更に、選択的結晶成長直前の絶縁
膜のエッチングによってコレクタ用エピタキシャル層の
表面を露出させる際に同時にエッチングされるベース電
極用ポリシリコン膜の側面を最初に被覆する〔シリコン
窒化物以外の〕絶縁膜の膜厚xと、WBとdとの関係
を、 d<WB<d+x と設定することにより、真性ベース領域用単結晶膜がシ
リコン窒化膜とは直接接触しないので、日本国特許第2
551353号に係る公報にて開示した縦型バイポーラ
トランジスタの場合のようなリーク電流の増加を防ぐこ
とができる。
The thickness WB of the single crystal film for the intrinsic base region formed by the selective crystal growth method is made larger than the distance d between the upper surface of the epitaxial layer for the collector and the lower surface of the polysilicon film for the base electrode. By [WB>
d), the intrinsic base and the polysilicon film for the base electrode can be connected only by growing a single crystal. Therefore, it is possible to avoid the problem that the intrinsic base is not connected to the base electrode polysilicon film as in the case of the vertical bipolar transistor disclosed in Japanese Patent No. 2555133. Furthermore, an insulating film (other than silicon nitride) that first covers the side surface of the base electrode polysilicon film which is simultaneously etched when the surface of the collector epitaxial layer is exposed by etching the insulating film immediately before selective crystal growth. By setting the relationship between the film thickness x and WB and d as d <WB <d + x, the single crystal film for the intrinsic base region does not directly contact the silicon nitride film.
It is possible to prevent an increase in leakage current as in the case of the vertical bipolar transistor disclosed in Japanese Patent Publication No. 551353.

【0034】更に、本願発明の第4、5及び第9、10
によるように、第1の半導体層に形成された開口部の形
状を漏斗状に上に向かって拡がるようにした場合には、
エミッタが微細化された場合であっても、エミッタ電極
用ポリシリコンを堆積する際のステップカバレッジを改
善することができる。そのためエミッタ開口内にエミッ
タ電極用ポリシリコンのボイドが発生するするのを防止
してエミッタ寄生抵抗が増大するのを防止することがで
きる。更に、エミッタ電極用ポリシリコン膜がエミッタ
開口の上端部で太く形成されることにより、エミッタ寄
生抵抗を低く抑えることが可能になる。
Further, the fourth, fifth and ninth and tenth aspects of the present invention are described.
As described above, when the shape of the opening formed in the first semiconductor layer is expanded upward in a funnel shape,
Even when the emitter is miniaturized, the step coverage when depositing the polysilicon for the emitter electrode can be improved. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of voids of the polysilicon for the emitter electrode in the emitter opening, thereby preventing the emitter parasitic resistance from increasing. Further, since the emitter electrode polysilicon film is formed thick at the upper end of the emitter opening, the emitter parasitic resistance can be reduced.

【0035】[0035]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。まず、本発明を実施したnp
n型バイポーラ・トランジスタに関して説明をするが、
pnp型バイポーラ・トランジスタへも本発明は適用可
能である。また、別の実施の形態として後で説明するよ
うに、本発明は、JFETなどのような電界効果トラン
ジスタにも適用可能である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, np implementing the present invention
I will explain about n-type bipolar transistor,
The present invention is also applicable to a pnp type bipolar transistor. As will be described later as another embodiment, the present invention is also applicable to a field effect transistor such as a JFET.

【0036】[第1の実施の形態]図1は、本発明の第
1の実施の形態となる半導体装置の縦断面図である。結
晶の面方位が(100)であり、その抵抗率が10から
20Ω・cmであるp- 型シリコン基板1の表面の数μ
m厚の領域には、2種類の埋め込み層が形成されてい
る。2種類の埋め込み層は、n+ 型埋め込み層2−a
と、チャンネルストッパー用のp+ 型埋め込み層2−b
とであり、相互に分離されて存在する。これらの埋め込
み層の表面、及び埋め込み層が存在していない領域のシ
リコン基板の表面に、n- 型のコレクタ用エピタキシャ
ル層3がある。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. A few μm of the surface of the p -type silicon substrate 1 having a crystal orientation of (100) and a resistivity of 10 to 20 Ω · cm.
Two types of buried layers are formed in the region having the thickness of m. The two types of buried layers are n + type buried layers 2-a
And ap + type buried layer 2-b for a channel stopper
And exist separately from each other. The n -type collector epitaxial layer 3 is provided on the surface of these buried layers and on the surface of the silicon substrate in a region where no buried layer exists.

【0037】エピタキシャル成長中に、埋め込み層から
成長層へのオートドーピング及び拡散によって、不純物
が、当初の埋め込み層領域よりもエピタキシャル層へ若
干広がっている。n型不純物濃度が5×1016cm-3
下の領域の厚さをもって、実効的なコレクタ用エピタキ
シャル層の厚さを定義するならば、コレクタ用エピタキ
シャル層の厚さは、約0.60μmであった。素子分離
のために、LOCOS(LOCal Oxidatio
n of Silicon)法により形成されるシリコ
ン酸化膜4は、p+ 型埋め込み層2−bに到達する深さ
まで、コレクタ用エピタキシャル層をシリコン酸化膜に
変換している。
During epitaxial growth, due to autodoping and diffusion from the buried layer to the growth layer, the impurities are slightly more diffused into the epitaxial layer than from the original buried layer region. If the effective thickness of the epitaxial layer for the collector is defined by the thickness of the region where the n-type impurity concentration is 5 × 10 16 cm −3 or less, the thickness of the epitaxial layer for the collector is about 0.60 μm. there were. LOCOS (LOCal Oxidation)
The silicon oxide film 4 formed by the (n of Silicon) method converts the collector epitaxial layer into a silicon oxide film to a depth reaching the p + -type buried layer 2-b.

【0038】また、n- 型のコレクタ用エピタキシャル
層の一部に、高濃度に不純物を添加することにより、n
+ 型埋め込み層2−aと接続されたn+ 型のコレクタ引
き出し領域5が形成されている。ここまでに述べた部分
をまとめて、シリコン基体100と呼ぶが、このシリコ
ン基体100が、基板とも見做されるものでもある。基
体100の上にはシリコン酸化膜6が形成され、その上
にはp+ 型のベース電極用ポリシリコン膜7が選択的に
形成されている。ベース電極用ポリシリコン膜7に形成
された第1の開口101及びシリコン酸化膜6に形成さ
れた第2の開口102によって、コレクタ用エピタキシ
ャル層3が露出されている。このポリシリコン膜7に形
成された第1の開口101は、第2の開口102の端部
から第2の開口内に水平にせり出している。
By adding a high concentration of impurity to a part of the n -type collector epitaxial layer, n
An n + -type collector lead-out region 5 connected to the + -type buried layer 2-a is formed. The portions described so far are collectively referred to as a silicon substrate 100, but the silicon substrate 100 may be regarded as a substrate. A silicon oxide film 6 is formed on a base 100, and ap + -type base electrode polysilicon film 7 is selectively formed thereon. The first opening 101 formed in the polysilicon film 7 for the base electrode and the second opening 102 formed in the silicon oxide film 6 expose the epitaxial layer 3 for the collector. The first opening 101 formed in the polysilicon film 7 protrudes horizontally from the end of the second opening 102 into the second opening.

【0039】ベース電極用ポリシリコン膜7は、シリコ
ン窒化膜8によって被覆されている。第1の開口101
の側面には、シリコン酸化膜9、シリコン窒化膜10の
順番に堆積されて形成された絶縁側壁が存在する。第2
の開口102内部でコレクタ用エピタキシャル層3の上
に、単結晶真性ベース領域11がある。ベース電極用ポ
リシリコン膜7の側面の下部(すなわちシリコン酸化膜
9の側壁で覆われていない部分)には、p+ 型ポリシリ
コン膜12が形成されている。p+ 型ポリシリコン膜1
2は、ベース電極用ポリシリコン膜7と単結晶真性ベー
ス領域11との間を接続している。真性ベース領域11
上の中央領域には、n+ 型単結晶エミッタ領域15が存
在する。
The base electrode polysilicon film 7 is covered with a silicon nitride film 8. First opening 101
There is an insulating side wall formed by depositing a silicon oxide film 9 and a silicon nitride film 10 in this order. Second
The single crystal intrinsic base region 11 is located on the collector epitaxial layer 3 inside the opening 102. A p + -type polysilicon film 12 is formed below the side surface of the base electrode polysilicon film 7 (that is, a portion not covered by the side wall of the silicon oxide film 9). p + type polysilicon film 1
Numeral 2 connects between the base electrode polysilicon film 7 and the single crystal intrinsic base region 11. Intrinsic base region 11
In the upper central region, there is an n + -type single crystal emitter region 15.

【0040】シリコン酸化膜13は、開口の側壁となっ
ている。ベース領域直下のコレクタ用エピタキシャル層
の内で、ベースとn+ 型埋め込み層との間の領域は、本
来のコレクタ用エピタキシャル層の不純物濃度よりも高
濃度に不純物が添加されたn型コレクタ領域14があ
る。単結晶シリコンによるn+ 型単結晶エミッタ領域1
5上には、エミッタ電極用ポリシリコン膜16が存在す
る。これらの領域全ては、シリコン酸化膜17で被覆さ
れている。
The silicon oxide film 13 serves as a side wall of the opening. The region between the base and the n + -type buried layer in the collector epitaxial layer immediately below the base region is an n-type collector region 14 doped with an impurity at a higher concentration than the original impurity concentration of the collector epitaxial layer. There is. N + -type single-crystal emitter region 1 of single-crystal silicon
The emitter electrode polysilicon film 16 exists on 5. All of these regions are covered with the silicon oxide film 17.

【0041】更に、シリコン酸化膜17を貫通し、更に
は場所により、シリコン窒化膜8、シリコン酸化膜6を
も貫通するコンタクト孔が形成され、それらコンタクト
孔を充填するようにアルミニウム系合金などの金属膜が
形成され更にパターニングされて、エミッタ用アルミニ
ウム合金電極18−a、ベース用アルミニウム合金電極
18−b及びコレクタ用アルミニウム合金電極18−c
は形成されている。これらエミッタ用アルミニウム合金
電極18−a、ベース用アルミニウム合金電極18−b
及びコレクタ用アルミニウム合金電極18−cは、エミ
ッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース電極用ポリシリ
コン膜7及びコレクタ引き出し領域5に、それぞれ接触
している。
Further, contact holes are formed penetrating the silicon oxide film 17 and further penetrating the silicon nitride film 8 and the silicon oxide film 6 at some places. A metal film is formed and further patterned to form an aluminum alloy electrode for emitter 18-a, an aluminum alloy electrode for base 18-b, and an aluminum alloy electrode for collector 18-c.
Is formed. These aluminum alloy electrode 18-a for emitter and aluminum alloy electrode 18-b for base
The collector aluminum alloy electrode 18-c is in contact with the emitter electrode polysilicon film 16, the base electrode polysilicon film 7, and the collector extraction region 5, respectively.

【0042】以下に、上述した第1の実施の形態の半導
体装置の製造方法を図2から図9を参照して説明する。
図2は、基体100上にシリコン酸化膜6が形成された
段階の縦断面図である。まず、(100)結晶面をも
ち、抵抗率が約10から20Ω・cmであるp−型シリ
コン基板1の表面領域にn+ 型埋め込み層2−a及びp
+ 型埋め込み層2−bを形成する。その方法は、シリコ
ン基板1上に、通常のCVD法または熱酸化法により、
シリコン酸化膜(図示せず)を形成する。シリコン酸化
膜の厚さは、数100nmである(300nmから70
0nmの厚さが適しており、例えば500nmを例とし
て以下説明)。そのシリコン酸化膜を形成後、通常のフ
ォトリソグラフィ法によって、シリコン酸化膜上にフォ
トレジストをパターニングする。
The method of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS.
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view at the stage when the silicon oxide film 6 is formed on the base 100. First, n + type buried layers 2-a and p +
A + -type buried layer 2-b is formed. The method is as follows, on a silicon substrate 1 by a normal CVD method or a thermal oxidation method.
A silicon oxide film (not shown) is formed. The thickness of the silicon oxide film is several 100 nm (from 300 nm to 70 nm).
A thickness of 0 nm is suitable, for example, 500 nm is described below as an example). After forming the silicon oxide film, a photoresist is patterned on the silicon oxide film by a normal photolithography method.

【0043】このフォトレジストをマスク材として、通
常のウエット・エッチング法により(すなわちHF系の
液を用いて)、表面のシリコン酸化膜を選択的に除去す
る。引き続き、有機系溶液を用いてフォトレジストを除
去した後、次にフォトリソグラフィ工程での位置あわせ
のためにシリコン酸化膜開口内部のシリコン基板表面を
20nm〜50nm酸化した後、ヒ素のイオン注入によ
りシリコン酸化膜が薄い領域のシリコン基板にヒ素を選
択的に導入する。
Using this photoresist as a mask material, the silicon oxide film on the surface is selectively removed by an ordinary wet etching method (ie, using an HF-based solution). Subsequently, after removing the photoresist using an organic solution, the silicon substrate surface inside the silicon oxide film opening is oxidized by 20 nm to 50 nm for alignment in the photolithography process, and then silicon is implanted by arsenic ion implantation. Arsenic is selectively introduced into the silicon substrate where the oxide film is thin.

【0044】イオン注入の加速エネルギーは、マスク材
となるシリコン酸化膜を突き抜けない程度に低い必要が
ある。また、イオン注入する不純物の量としては、埋め
込み層の不純物濃度が、1×1019cm-3台となる条件
が適当であり、エネルギー70keV、ドース量5×1
15cm-2を用いた(注入条件としては、例えば、エネ
ルギー50keV〜120keVで、ドース量1×10
15〜2×1016cm-2が適当である)。次にイオン注入
された際の損傷回復、ヒ素の活性化、及び押し込みの為
に、1000℃〜1150℃の温度で処理する(ここで
は、1100℃、2時間、窒素雰囲気中の熱処理をし
た)。このようにしてn+ 型埋め込み層2−aが形成さ
れる。
The acceleration energy of the ion implantation needs to be low enough not to penetrate the silicon oxide film serving as the mask material. The amount of the impurity to be ion-implanted is suitably set so that the impurity concentration of the buried layer is on the order of 1 × 10 19 cm −3 , the energy is 70 keV, and the dose is 5 × 1.
0 15 cm -2 (implantation conditions include, for example, an energy of 50 keV to 120 keV and a dose of 1 × 10
15 to 2 × 10 16 cm −2 is appropriate). Next, a treatment is performed at a temperature of 1000 ° C. to 1150 ° C. (here, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 1100 ° C. for 2 hours) in order to recover damage, activate arsenic, and press in during ion implantation. . Thus, an n + type buried layer 2-a is formed.

【0045】500nm厚のシリコン酸化膜をHF系の
液で全て除去し、酸化による例えば100nm厚のシリ
コン酸化膜(50nm〜250nmの厚さが適当)の形
成、フォトレジストのパターニング、ボロンのイオン注
入(エネルギー50keV、ドース量1×1014
-2)、レジストの除去、活性化の熱処理(1000
℃、1時間、窒素雰囲気中)を行い、チャンネルストッ
パー用のp+ 型埋め込み層2−bを形成する。
The silicon oxide film having a thickness of 500 nm is entirely removed with an HF solution, and a silicon oxide film having a thickness of, for example, 100 nm (appropriate thickness of 50 nm to 250 nm) is formed by oxidation, patterning of a photoresist, and ion implantation of boron. (Energy 50 keV, dose 1 × 10 14 c
m -2 ), heat treatment for resist removal and activation (1000
C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere) to form ap + type buried layer 2-b for a channel stopper.

【0046】次にシリコン酸化膜を全面除去した後に、
通常の方法によってn- 型シリコンエピタキシャル層3
を形成する。成長温度は、950℃〜1050℃が適当
であり、原料ガスは、SiH4 またはSiH2 Cl2
用い、ドーピングガスとしてPH3 を用いる。コレクタ
用エピタキシャル層3は、5×1015〜5×1016cm
-3の不純物(=リン)を含有し、厚さが0.3μm〜
1.3μmが適当である。ここでは、5×1016cm-3
以下の濃度の厚さが、約0.6μmであった。このよう
にして埋め込み層上に、コレクタ用エピタキシャル層3
を形成する。
Next, after the silicon oxide film is completely removed,
N - type silicon epitaxial layer 3 by a usual method
To form The growth temperature is preferably 950 ° C. to 1050 ° C., and SiH 4 or SiH 2 Cl 2 is used as a source gas, and PH 3 is used as a doping gas. The collector epitaxial layer 3 is 5 × 10 15 to 5 × 10 16 cm
-3 impurities (= phosphorus) and thickness 0.3μm ~
1.3 μm is appropriate. Here, 5 × 10 16 cm −3
The thickness of the following concentrations was about 0.6 μm. Thus, the collector epitaxial layer 3 is formed on the buried layer.
To form

【0047】次に素子分離のためのLOCOS法により
シリコン酸化膜4を形成する。まずエピタキシャル層3
の表面に20nm〜50nmの熱酸化膜(図示せず)を
形成しシリコン窒化膜(図示せず)を厚さ70nm〜1
50nm形成する。引き続き、フォトレジスト(図示せ
ず)を堆積して、フォトリソグラフィによってそのフォ
トレジストをパターニングして、そのフォトレジストを
マスクとしてドライエッチングによりシリコン窒化膜及
びシリコン酸化膜を選択的に除去する。
Next, a silicon oxide film 4 is formed by the LOCOS method for element isolation. First, the epitaxial layer 3
A thermal oxide film (not shown) having a thickness of 20 nm to 50 nm is formed on the surface of the substrate, and a silicon nitride film (not shown) having a thickness of 70 nm to 1 nm is formed.
It is formed to a thickness of 50 nm. Subsequently, a photoresist (not shown) is deposited, the photoresist is patterned by photolithography, and the silicon nitride film and the silicon oxide film are selectively removed by dry etching using the photoresist as a mask.

【0048】引き続き、コレクタ用エピタキシャル層3
もエッチングして、コレクタ用エピタキシャル層3の表
面に溝を形成する。溝の深さ(=エッチングするシリコ
ンの深さ)は、LOCOS法で形成される酸化膜厚の半
分程度が適当である。フォトレジストを除去後、素子領
域がシリコン窒化膜により保護された状態で酸化するこ
とにより、素子分離のためのシリコン酸化膜すなわちL
OCOS酸化膜4が形成される。LOCOS酸化膜は、
チャンネルストッパー用のp+ 型埋め込み層2−bに達
する厚さが適当であり、たとえば300nm〜1300
nmである。ここでは、約600nmであった。シリコ
ン窒化膜は、熱したリン酸によって取り除く。次にコレ
クタ抵抗を下げるためにn+ 型のコレクタ引き出し領域
5を形成する。方法としては、拡散やイオン注入法によ
ってリンをこの領域にドープする。すなわち、フォトリ
ソグラフィで、コレクタ引き出し領域のみが開口したフ
ォトレジストを形成し、リンを加速エネルギー100k
eV、ドーズ量5×1015cm -2の条件でイオン注入す
る。
Subsequently, the collector epitaxial layer 3
Is also etched to obtain a table of the epitaxial layer 3 for the collector.
A groove is formed on the surface. Groove depth (= silicon to be etched
Of the oxide film thickness formed by the LOCOS method.
Minutes are appropriate. After removing the photoresist,
Oxidation while the area is protected by the silicon nitride film.
As a result, a silicon oxide film for element isolation, ie, L
An OCOS oxide film 4 is formed. LOCOS oxide film
P for channel stopper+ Reached the mold buried layer 2-b
Is suitable, for example, 300 nm to 1300
nm. Here, it was about 600 nm. Silico
The nitride film is removed by hot phosphoric acid. Next
N to reduce the+ Mold collector drawer area
5 is formed. Methods include diffusion and ion implantation.
To dope this region with phosphorus. That is,
In the lithography, only the collector opening area was opened.
A photoresist is formed and phosphorus is accelerated at an energy of 100k.
eV, dose 5 × 1015cm -2Ion implantation under the conditions
You.

【0049】フォトレジスト除去後、注入されたリンの
活性化及びイオン注入損傷回復のために、熱処理とし
て、1000℃、30分の窒素雰囲気中で処理する。以
上によりシリコン基体100が構成される。次いで、こ
のシリコン基体100の表面を、シリコン酸化膜6で覆
う。その膜厚としては、真性ベースの厚さと同程度が適
当であり、ここでは、50nmであった。
After removing the photoresist, a heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 1000 ° C. for 30 minutes for activation of the implanted phosphorus and recovery from damage due to ion implantation. The silicon substrate 100 is configured as described above. Next, the surface of the silicon substrate 100 is covered with the silicon oxide film 6. The film thickness is suitably about the same as the thickness of the intrinsic base, and is 50 nm here.

【0050】次に、図3に示すように、ポリシリコン膜
を堆積する。ポリシリコン膜の厚さとしては、150n
m〜350nmが適当であり、ここでは250nmであ
った。このポリシリコン膜には、ボロンをイオン注入す
る。注入エネルギーは、ポリシリコンを突き抜けない程
度に低いエネルギーであり、ドーズ量は不純物濃度が約
1×1020cm-3となる程度に高濃度になる必要があ
る。ここでは、注入エネルギー10keV、ドーズ量1
×1016cm-2であった。次にフォトレジストを堆積し
てパターニングした後ドライエッチングにより不要なポ
リシリコンを除去する。このようにしてp+ 型ベース電
極用ポリシリコン膜7が形成される。
Next, as shown in FIG. 3, a polysilicon film is deposited. The thickness of the polysilicon film is 150 n
m-350 nm is suitable, here 250 nm. This polysilicon film is ion-implanted with boron. The implantation energy is low enough not to penetrate the polysilicon, and the dose needs to be high enough so that the impurity concentration becomes about 1 × 10 20 cm −3 . Here, an implantation energy of 10 keV and a dose of 1
× 10 16 cm -2 . Next, after depositing and patterning a photoresist, unnecessary polysilicon is removed by dry etching. Thus, the p + -type base electrode polysilicon film 7 is formed.

【0051】ベース電極用ポリシリコン膜7を含む全面
上にシリコン窒化膜8を形成した後に、開口を形成する
ためのフォトリソグラフィのパターニングをする。すな
わち、シリコン窒化膜8をLPCVD法によって約30
0nm堆積する(シリコン窒化膜の膜厚は、100nm
〜500nmが適当である)。次に、フォトレジストを
堆積した後、通常のフォトリソグラフィによって、フォ
トレジストの将来真性ベースを形成する部分に開口を形
成する。引き続きこのフォトレジストをマスクとして異
方性ドライエッチングによりシリコン窒化膜8とベース
電極用ポリシリコン膜7とを連続して除去する。ここ
で、ベース電極用ポリシリコン膜7で形成された開口
を、第1の開口101とする。
After a silicon nitride film 8 is formed on the entire surface including the base electrode polysilicon film 7, photolithography patterning for forming an opening is performed. That is, the silicon nitride film 8 is formed by LPCVD to about 30
0 nm is deposited (the thickness of the silicon nitride film is 100 nm
500500 nm is appropriate). Next, after the photoresist is deposited, openings are formed by conventional photolithography in the portions of the photoresist that will form the future intrinsic base. Subsequently, the silicon nitride film 8 and the base electrode polysilicon film 7 are successively removed by anisotropic dry etching using the photoresist as a mask. Here, the opening formed by the base electrode polysilicon film 7 is referred to as a first opening 101.

【0052】引き続き図4から図6を参照して説明す
る。なお、図4(a)から図6(b)までは、第1の開
口101付近の領域だけを拡大して説明した図である。
図4(a)に示すように、LPCVD法で、シリコン酸
化膜9を、ウエハ全面に形成する。このシリコン酸化膜
の厚さは、真性ベースをエピタキシャル成長する際に同
時にベース電極用ポリシリコンの側面に成長する多結晶
層の厚さのバラツキの最大の厚さ以上の厚である。ここ
では、約50nmであった。引き続き、シリコン窒化膜
10をLPCVD法で形成する。窒化膜の厚さは、80
nmであった。
The description will be continued with reference to FIGS. FIGS. 4A to 6B are diagrams illustrating only a region near the first opening 101 in an enlarged manner.
As shown in FIG. 4A, a silicon oxide film 9 is formed on the entire surface of the wafer by LPCVD. The thickness of the silicon oxide film is equal to or greater than the maximum thickness variation of the polycrystalline layer that grows on the side surface of the base electrode polysilicon when the intrinsic base is epitaxially grown. Here, it was about 50 nm. Subsequently, a silicon nitride film 10 is formed by the LPCVD method. The thickness of the nitride film is 80
nm.

【0053】次いで、図4(b)に示すように、異方性
ドライエッチングで、シリコン窒化膜10とシリコン酸
化膜9をエッチバックし、シリコン酸化膜6を露出させ
る。ここで、第1の開口101の側面上には、シリコン
窒化膜10とシリコン酸化膜9とからなる側壁が残る。
第1の開口101の側面上に残った、シリコン窒化膜1
0とシリコン酸化膜9とからなる側壁の厚さWswは、シ
リコン酸化膜9の厚さ約50nmより当然厚い。すなわ
ち、側壁の厚さWswは、真性ベースをエピタキシャル成
長させる際に同時にベース電極用ポリシリコンの側面に
成長する多結晶層の厚さのバラツキの最大の厚さよりも
厚い。
Next, as shown in FIG. 4B, the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 are etched back by anisotropic dry etching to expose the silicon oxide film 6. Here, a side wall composed of the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 remains on the side surface of the first opening 101.
The silicon nitride film 1 remaining on the side surface of the first opening 101
The thickness Wsw of the side wall composed of the silicon oxide film 9 and 0 is naturally larger than the thickness of the silicon oxide film 9 of about 50 nm. That is, the thickness Wsw of the side wall is larger than the maximum thickness variation of the polycrystalline layer that grows on the side surface of the base electrode polysilicon at the same time when the intrinsic base is epitaxially grown.

【0054】更に、図5(a)に示すように、HF系の
溶液によって、シリコン酸化膜6をエッチングして、コ
レクタ用エピタキシャル層3を露出させる。この時、シ
リコン酸化膜9もエッチングされて、ベース電極用ポリ
シリコン膜7の側面のうち、下部が露出する。このエッ
チングによって、ベース電極用ポリシリコン膜7の端面
(すなわち、第1の開口101)よりも、シリコン酸化
膜6が、横方向へ後退する。このシリコン酸化膜6の端
面が、上述した第2の開口102である。
Further, as shown in FIG. 5A, the silicon oxide film 6 is etched with an HF-based solution to expose the collector epitaxial layer 3. At this time, the silicon oxide film 9 is also etched, and the lower portion of the side surface of the base electrode polysilicon film 7 is exposed. By this etching, the silicon oxide film 6 retreats in the lateral direction from the end surface of the base electrode polysilicon film 7 (that is, the first opening 101). The end face of the silicon oxide film 6 is the second opening 102 described above.

【0055】次いで、選択的結晶成長法によって真性ベ
ースを形成する。図5(b)は、選択的結晶成長法によ
って真性ベースを形成している途中の段階の断面図であ
る。成長方法としては、LPCVD法、ガスソースMB
E法なども可能であるが、ここではUHV(Ultra
High Vacuum)/CVD法を例として説明
する。基板温度605℃、Si26 流量3sccmが
条件の一例であり、低濃度のボロンをドープしたシリコ
ンが選択成長される。この時、ベース電極用ポリシリコ
ン膜7の側面及び下面から、p+ 型ポリシリコン膜12
aが成長する。一方、シリコンコレクタ層3の露出した
部分にはp+ 型単結晶シリコン膜11aが成長する。
Next, an intrinsic base is formed by a selective crystal growth method. FIG. 5B is a cross-sectional view of a stage during the formation of the intrinsic base by the selective crystal growth method. As the growth method, LPCVD method, gas source MB
The E method is also possible, but here, UHV (Ultra
(High Vacuum) / CVD method will be described as an example. An example of the condition is that the substrate temperature is 605 ° C. and the flow rate of Si 2 H 6 is 3 sccm, and silicon doped with low-concentration boron is selectively grown. At this time, the p + -type polysilicon film 12 is removed from the side and lower surfaces of the base electrode polysilicon film 7.
a grows. On the other hand, a p + type single crystal silicon film 11a grows on the exposed portion of the silicon collector layer 3.

【0056】図6(a)は、選択的結晶成長法によって
単結晶真性ベース領域11、及び真性ベース領域11を
ベース電極用ポリシリコン膜7に接続させているp+
ポリシリコン膜12を形成した段階の断面図である。ベ
ース電極用ポリシリコン膜7の側面及び下面から成長し
たp+ 型ポリシリコン膜12と、シリコンコレクタ層3
の露出した部分から成長したp型単結晶シリコンからな
るベース領域11とは、成長の結果、互いに接続する。
なお、不純物としてのボロン濃度は、例えば5×1018
cm-3であり、真性ベース領域11の膜厚は、例えば6
0nmである。一方、多結晶面から成長するために厚さ
にバラツキが生じるp+ 型ポリシリコン膜12の平均的
な膜厚は、例えば40nmである。
FIG. 6A shows a single crystal intrinsic base region 11 and ap + type polysilicon film 12 connecting the intrinsic base region 11 to the base electrode polysilicon film 7 by a selective crystal growth method. It is sectional drawing of the stage which performed. P + -type polysilicon film 12 grown from the side and bottom surfaces of base electrode polysilicon film 7, and silicon collector layer 3
Are connected to each other as a result of the growth.
The concentration of boron as an impurity is, for example, 5 × 10 18
cm -3 , and the thickness of the intrinsic base region 11 is, for example, 6
0 nm. On the other hand, the average thickness of the p + -type polysilicon film 12 in which the thickness varies due to the growth from the polycrystalline surface is, for example, 40 nm.

【0057】そのあと、LPCVD法で、100nm厚
さのシリコン酸化膜を、単結晶真性ベース領域11上を
含む表面上に形成する。引き続き異方性ドライエッチを
行い、図6(b)に示すように、約100nm厚のシリ
コン酸化膜13を開口内部に側壁として形成する。次
に、リンをイオン注入させて、図9に示すように、n型
コレクタ領域14を真性ベース領域直下に形成する。リ
ンの注入条件の一例は、加速エネルギー200keV、
ドーズ量4×1012cm-2であった。
Thereafter, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is formed on the surface including the single crystal intrinsic base region 11 by LPCVD. Subsequently, anisotropic dry etching is performed to form a silicon oxide film 13 having a thickness of about 100 nm as a side wall inside the opening as shown in FIG. Next, phosphorus is ion-implanted to form an n-type collector region 14 immediately below the intrinsic base region, as shown in FIG. An example of phosphorus implantation conditions is an acceleration energy of 200 keV,
The dose amount was 4 × 10 12 cm −2 .

【0058】引き続き、LPCVD法により、リン添加
ポリシリコンを約250nm堆積させる。更に、フォト
リソグラフィと異方性ドライエッチによってそのポリシ
リコンをパターニングする。このようにして、図9に示
すように、n++型のエミッタ電極用ポリシリコン膜16
が形成される。エミッタ電極用ポリシリコン膜16に含
まれる不純物の真性ベース領域11の表面領域への拡散
により、n+ 型単結晶エミッタ領域15が形成される。
Subsequently, about 250 nm of phosphorus-added polysilicon is deposited by LPCVD. Further, the polysilicon is patterned by photolithography and anisotropic dry etching. In this way, as shown in FIG. 9, n ++ type emitter electrode polysilicon film 16
Is formed. By diffusing impurities contained in the polysilicon film 16 for the emitter electrode into the surface region of the intrinsic base region 11, an n + -type single-crystal emitter region 15 is formed.

【0059】引き続き、ウエハ全体をシリコン酸化膜1
7で被覆させる。さらに、金属電極を形成するための開
口として、フォトリソグラフィと異方性ドライエッチに
よってエミッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース電極
用ポリシリコン膜7、コレクタ引き出し領域5に達する
開口を形成する。フォトレジスト除去後、アルミニウム
合金のスパッタ、フォトレジストとドライエッチとによ
るパターニングをすれば、エミッタ用アルミニウム合金
電極18−a、ベース用アルミニウム合金電極18−
b、コレクタ用アルミニウム合金電極18−cが形成さ
れ、図1の半導体装置となる。
Subsequently, the entire silicon wafer is
Cover with 7. Further, as an opening for forming a metal electrode, an opening reaching the polysilicon film 16 for the emitter electrode, the polysilicon film 7 for the base electrode, and the collector lead-out region 5 is formed by photolithography and anisotropic dry etching. After the removal of the photoresist, the aluminum alloy electrode 18-a for the emitter and the aluminum alloy electrode 18-a for the base can be formed by patterning the aluminum alloy by sputtering or photoresist and dry etching.
b, the collector aluminum alloy electrode 18-c is formed, and the semiconductor device of FIG. 1 is obtained.

【0060】ここで、図7と図8を参照する。図7は、
ベース電極用ポリシリコンのグレイン・バウンダリー
(結晶粒界)を平面的に描いた図であり、図8は、図7
に示すグレイン・バウンダリーの平面的配置に対して、
第1の開口101の位置関係を示す図である。
Here, reference is made to FIG. 7 and FIG. FIG.
FIG. 8 is a plan view of a grain boundary (crystal grain boundary) of polysilicon for a base electrode, and FIG.
For the planar arrangement of the grain boundary shown in
FIG. 3 is a diagram showing a positional relationship of a first opening 101.

【0061】第1の開口101の側面は、いくつかのグ
レイン・バウンダリーを横切る配置となっている。すな
わち、異なるグレイン(結晶粒)では、異なる結晶面方
位が、第1の開口101の側面に現れている。そのた
め、ベース電極用ポリシリコン膜7の側面及び下面から
成長したp型のポリシリコン膜12の膜厚は、第1の開
口101の側面に現れている結晶面方位に影響され、第
1の開口101が小さい場合、開口ごとにバラツキが生
じる。しかし、図4(b)に示すように、異方性ドライ
エッチングでシリコン窒化膜10とシリコン酸化膜9を
エッチバックすることにより、第1の開口101の側面
上に残る、シリコン窒化膜10とシリコン酸化膜9とか
らなる側壁の厚さWswを、第1の開口101で露出して
いるベース電極用ポリシリコン膜7の側面及び下面から
成長したp型のポリシリコン膜12のバラツキのある膜
厚の最大値Wcrystalより大きくすることにより、シリ
コン酸化膜13により画成される開口の寸法、すなわ
ち、エミッタ電極用ポリシリコン膜16と単結晶真性ベ
ース領域11との接触面積を、p型のポリシリコン膜1
2の膜厚のバラツキに影響されずに、ほぼ設計値通りに
することができる。
The side surface of the first opening 101 is arranged so as to cross several grain boundaries. That is, different crystal plane orientations appear on the side surface of the first opening 101 in different grains (crystal grains). Therefore, the thickness of the p-type polysilicon film 12 grown from the side surface and the lower surface of the base electrode polysilicon film 7 is affected by the crystal plane orientation that appears on the side surface of the first opening 101, and When 101 is small, variation occurs for each opening. However, as shown in FIG. 4B, by etching back the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 by anisotropic dry etching, the silicon nitride film 10 and the silicon nitride film 10 remaining on the side surface of the first opening 101 are removed. The thickness Wsw of the side wall composed of the silicon oxide film 9 is varied from the p-type polysilicon film 12 grown from the side surface and the lower surface of the base electrode polysilicon film 7 exposed through the first opening 101. By making the thickness larger than the maximum value Wcrystal, the size of the opening defined by the silicon oxide film 13, that is, the contact area between the polysilicon film 16 for the emitter electrode and the single-crystal intrinsic base region 11 is reduced to the p-type polysilicon. Silicon film 1
2 can be made almost as designed without being affected by the variation of the film thickness.

【0062】次に、以上の構成で得られる効果を説明す
る。この効果は、前述したように、動作電流のバラツキ
低減である。以下、具体的に数値を示す。前述したよう
に、バイポーラトランジスタ回路では、隣接したトラン
ジスタ同士のエミッタとエミッタとを短絡させて、差動
対を構成する。この差動対の各トランジスのコレクタ電
流が同一となるためにベースに印加する電圧をVB1、
VB2とする。この電圧の差、すなわちVB1−VB2
の絶対値をΔVBと定義する。回路動作を安定にするに
は、このΔVBが小さいほど有利である。なぜならば、
回路内部で何段かの差動対を組み合わせた時、差動対の
切り替えが起こるために必要な入力電位がばらつくから
である。
Next, effects obtained by the above configuration will be described. This effect is, as described above, a reduction in variation in operating current. Hereinafter, numerical values are specifically shown. As described above, in a bipolar transistor circuit, a differential pair is formed by short-circuiting the emitters of adjacent transistors. Since the collector current of each transistor of the differential pair becomes the same, the voltage applied to the base is VB1,
VB2. This voltage difference, that is, VB1-VB2
Is defined as ΔVB. In order to stabilize the circuit operation, it is more advantageous that ΔVB is smaller. because,
This is because, when several stages of differential pairs are combined in the circuit, the input potential required for switching of the differential pairs varies.

【0063】表1に、従来技術と、本発明を用いた場合
のΔVBの大きさ(mV)を、エミッタ寸法が、0.6
x2.0μm、0.6x8.0μm、0.6x16.0
μmの3通りに関して、ウエハ面内9点の平均値を示
す。 [表1] ΔVBの大きさ(mV) 従来技術 本発明 0.6x2.0μm: 12.3mV 0.7mV 0.6x8.0μm: 7.8mV 0.8mV 0.6x16.0μm: 4.5mV 0.6mV
Table 1 shows the magnitude (mV) of ΔVB in the case where the prior art and the present invention were used.
x2.0 μm, 0.6 × 8.0 μm, 0.6 × 16.0
The average value of 9 points on the wafer surface is shown for three types of μm. [Table 1] The magnitude of ΔVB (mV) Conventional technology Present invention 0.6 × 2.0 μm: 12.3 mV 0.7 mV 0.6 × 8.0 μm: 7.8 mV 0.8 mV 0.6 × 16.0 μm: 4.5 mV 6mV

【0064】なお、従来技術のトランジスタで、寸法が
大きく成るとバラツキが若干小さくなるのは、第1の開
口101を横切るポリシリコンの数が増えるので、平均
化された特性となるためと考えらる。また、選択的結晶
成長法によって形成される単結晶真性ベース領域11の
膜厚WB〔=60nm〕が、コレクタ用エピタキシャル
層3の上面とベース電極用ポリシリコン膜7の下面との
間隔d、すなわちシリコン酸化膜6の膜厚〔=50n
m〕より厚いので〔WB>d〕、真性ベースとベース電
極用ポリシリコン膜とを単結晶の成長だけでも接続する
ことができる。更に、選択的結晶成長直前の絶縁膜のエ
ッチングによってコレクタ用エピタキシャル層3の表面
を露出させる際に同時にエッチングされるベース電極用
ポリシリコン膜7の側面を最初に被覆する絶縁膜すなわ
ちシリコン酸化膜9の膜厚x〔=50nm〕と、WBと
dとの関係が、 d<WB<d+x にあるので、単結晶真性ベース領域11がシリコン窒化
膜10と直接接触しないので、単結晶真性ベース領域1
1とシリコン窒化膜10との直接接触により生じるリー
ク電流の増加を防ぐことができる。
It should be noted that the reason why the variation is slightly reduced as the size of the transistor of the prior art increases as the size increases is because the number of polysilicon crossing the first opening 101 increases, resulting in averaged characteristics. You. The thickness WB [= 60 nm] of the single crystal intrinsic base region 11 formed by the selective crystal growth method is equal to the distance d between the upper surface of the collector epitaxial layer 3 and the lower surface of the base electrode polysilicon film 7, ie, Film thickness of silicon oxide film 6 [= 50 n
m] and [WB> d], the intrinsic base and the polysilicon film for the base electrode can be connected only by growing a single crystal. Further, an insulating film, that is, a silicon oxide film 9 that first covers the side surface of the base electrode polysilicon film 7 that is simultaneously etched when the surface of the collector epitaxial layer 3 is exposed by etching the insulating film immediately before selective crystal growth. Since the relationship between the film thickness x [= 50 nm] and WB and d satisfies d <WB <d + x, the single crystal intrinsic base region 11 does not directly contact the silicon nitride film 10, so that the single crystal intrinsic base region 1
1 can be prevented from increasing due to direct contact between silicon nitride film 10 and silicon nitride film 10.

【0065】[第2の実施の形態](SiGeベース) 次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。第2の実
施の形態は、ベースがSiGeベースで構成されている
ことを除いて、第1の実施の形態と同一であるので、以
下第2の実施の形態に特有の工程のみ説明する。図10
は、第1の実施の形態における図9の第1の開口101
付近のみを拡大した段階の断面図である。
[Second Embodiment] (SiGe Base) Next, a second embodiment of the present invention will be described. The second embodiment is the same as the first embodiment except that the base is made of a SiGe base. Therefore, only steps specific to the second embodiment will be described below. FIG.
Corresponds to the first opening 101 of FIG. 9 in the first embodiment.
It is sectional drawing of the stage which expanded only the vicinity.

【0066】図5(a)に示すように、シリコン酸化膜
6の端面が横方向へ後退した第2の開口102と、シリ
コン窒化膜10とシリコン酸化膜9とからなる側壁が形
成されたあと、ベース電極用ポリシリコン膜7の側面及
び下面から成長する、p型の多結晶SiGe膜21を形
成する。p型の多結晶SiGe膜21の形成は、UHV
/CVD法を用いた。成長条件としては、基板温度60
5℃、Si26 流量3sccm、GeH4 流量2sc
cmが条件の一例である。
As shown in FIG. 5A, after the second opening 102 in which the end face of the silicon oxide film 6 has receded in the lateral direction, and the side wall composed of the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 are formed. Then, a p-type polycrystalline SiGe film 21 is formed which grows from the side surface and the lower surface of the base electrode polysilicon film 7. The formation of the p-type polycrystalline SiGe film 21 is performed by using UHV
/ CVD method was used. As growth conditions, a substrate temperature of 60
5 ° C., Si 2 H 6 flow rate 3 sccm, GeH 4 flow rate 2 sc
cm is an example of the condition.

【0067】一方、シリコンコレクタ層3の露出した部
分にはp型単結晶SiGe合金からなるSiGe合金真
性ベース領域22が形成されている。これら多結晶Si
Ge膜21とSiGe合金真性ベース領域22は、互い
に接触している。その詳細を説明する。真性ベース領域
は二層からなる。選択エピタキシャル成長法によって、
第1の開口101内部のシリコンコレクタ3上に無添加
SiGe層を成長させる。Ge濃度は、約10%であっ
た。成長膜厚は、約25nmである。もちろん後工程の
熱処理によって、欠陥が発生しない範囲内で膜厚を厚く
することは可能である。SiGe膜の格子定数がSiと
は一致していないことを考慮して、一定のGe濃度(例
えば、約10%)のSiGe膜の代わりに、Geの含有
率が徐々に上昇して約10%となるSiGe層でもよ
い。
On the other hand, a SiGe alloy intrinsic base region 22 made of a p-type single crystal SiGe alloy is formed in an exposed portion of the silicon collector layer 3. These polycrystalline Si
The Ge film 21 and the SiGe alloy intrinsic base region 22 are in contact with each other. The details will be described. The intrinsic base region consists of two layers. By selective epitaxial growth method,
An undoped SiGe layer is grown on the silicon collector 3 inside the first opening 101. The Ge concentration was about 10%. The grown film thickness is about 25 nm. Of course, it is possible to increase the film thickness within a range in which no defect occurs by a heat treatment in a later step. In consideration of the fact that the lattice constant of the SiGe film does not match that of Si, instead of the SiGe film having a constant Ge concentration (for example, about 10%), the Ge content gradually increases to about 10%. May be used.

【0068】この時、同時にp+ 型ポリシリコンの下面
及び側面にも無添加多結晶SiGe膜が形成される。こ
の多結晶膜を高濃度にボロンを添加するために熱処理を
することにより、ポリシリコン膜7からボロンが拡散し
てp+ 型多結晶SiGe膜とする。次に無添加SiGe
膜上に、傾斜Geプロファイルをなすp+ 型SiGe層
を形成する。Geプロファイルと、不純物としてのボロ
ン濃度プロファイルと、その膜厚との例を述べる。Si
Ge中のGe濃度が10%から表面に向かうに従って直
線的に0%へと減少するプロファイルを持つ層の厚さ
は、40nmである。この層には、ボロンが5×1019
cm-3添加されている。かくして、厚さ65nm(=2
5nm+40nm)の真性ベース領域22が形成され
る。
At this time, an undoped polycrystalline SiGe film is simultaneously formed on the lower and side surfaces of the p + -type polysilicon. By heat-treating this polycrystalline film to add boron at a high concentration, boron diffuses from the polysilicon film 7 to form a p + -type polycrystalline SiGe film. Next, the additive-free SiGe
A p + -type SiGe layer having a gradient Ge profile is formed on the film. Examples of a Ge profile, a boron concentration profile as an impurity, and a film thickness thereof will be described. Si
The thickness of the layer having a profile in which the Ge concentration in Ge decreases from 10% to 0% linearly toward the surface is 40 nm. This layer contains 5 × 10 19 boron.
cm -3 is added. Thus, a thickness of 65 nm (= 2
An intrinsic base region 22 of (5 nm + 40 nm) is formed.

【0069】引き続き、選択的結晶成長法によって単結
晶シリコン膜23及び多結晶層シリコンを形成した段階
の断面図が、図10である。すなわち、真性ベース領域
22の上にGeを含まず純粋にSiからなる単結晶シリ
コン膜23が、約30nm存在する。なお、図10中で
は、本来2層構造の膜となっている真性ベース領域22
及び多結晶層21を、便宜上1層として表示してある。
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a state where the single crystal silicon film 23 and the polycrystalline silicon have been formed by the selective crystal growth method. That is, a single-crystal silicon film 23 made of pure Si containing no Ge and having a thickness of about 30 nm exists on the intrinsic base region 22. In FIG. 10, the intrinsic base region 22 originally having a two-layer structure is shown.
The polycrystalline layer 21 is shown as one layer for convenience.

【0070】引き続き、側壁であるシリコン酸化膜13
を形成し、リンを添加したポリシリコンを堆積後、図1
0に示すように、パターニングして、n++型のエミッタ
電極用ポリシリコン膜16が形成され、単結晶シリコン
膜23にn+ 型単結晶エミッタ領域24が形成される。
以後は、第1の実施の形態と同一である。
Subsequently, the silicon oxide film 13 serving as a side wall
After depositing polysilicon with phosphorus added, FIG.
As shown in FIG. 0, the n + -type emitter electrode polysilicon film 16 is formed by patterning, and the n + -type single crystal emitter region 24 is formed in the single crystal silicon film 23.
Subsequent steps are the same as in the first embodiment.

【0071】[第3の実施の形態](JFET) 次に、本発明の第3の実施の形態を説明する。第3の実
施の形態は、Junction FETに関するもので
ある。図11は、第3の実施の形態となる半導体装置の
平面図であり、図12は、図11のB−Bで見た縦断面
図であり、図13は、図11のC−Cで見た縦断面図で
あり、図14は、図11のD−Dで見た縦断面図であ
る。FETの電流の向きは、図12では、紙面の横方向
であり、図13、図14では、紙面に対して垂直方向で
ある。
[Third Embodiment] (JFET) Next, a third embodiment of the present invention will be described. The third embodiment relates to a junction FET. FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to the third embodiment, FIG. 12 is a longitudinal sectional view taken along line BB of FIG. 11, and FIG. 13 is a line CC of FIG. FIG. 14 is a vertical cross-sectional view as seen from DD in FIG. 11. The direction of the current of the FET is in the horizontal direction of the paper in FIG. 12 and in the direction perpendicular to the paper in FIGS.

【0072】まず、図11を参照する。第3の実施の形
態では、ソース電極用ポリシリコン膜32とドレイン電
極用ポリシリコン膜33とが、ゲートのパターニングに
よって2分割されている。LOCOS端の内側のn-
シリコン基板31の主面のみが露出されるので、選択的
エピタキシャル成長は、その素子形成領域だけで成長す
る。
First, reference is made to FIG. In the third embodiment, the source electrode polysilicon film 32 and the drain electrode polysilicon film 33 are divided into two parts by gate patterning. Since only the main surface of the n -type silicon substrate 31 inside the LOCOS end is exposed, the selective epitaxial growth grows only in the element formation region.

【0073】図12に示すように、n- 型シリコン基板
31の主面には、LOCOS法により素子分離のための
シリコン酸化膜4が形成され、シリコン酸化膜4に囲ま
れたn- 型シリコン基板31の主面が露出されて素子形
成領域が画成される。シリコン酸化膜4が形成されたn
- 型シリコン基板31の主面上に形成される構造は、図
1においてシリコン基体100の表面上に形成された構
造の、真性ベース領域11の中心を中心にして左半分と
対称に右半分も形成した構造に相当する。すなわち、シ
リコン基板31の主面を、シリコン酸化膜6で覆う。そ
の膜厚は、後述するp型チャネル用シリコン34の厚さ
と同程度が適当である。次に、ポリシリコン膜を堆積
し、例えばボロンのようなp型不純物をイオン注入す
る。更に、フォトレジストを堆積してパターニングした
後、ドライエッチングにより不要なポリシリコンを除去
して、将来、ソース電極用ポリシリコン膜32とドレイ
ン電極用ポリシリコン膜33とになる未だ分離されてい
ないソース/ドレイン電極用ポリシリコン膜が形成され
る。
As shown in FIG. 12, a silicon oxide film 4 for element isolation is formed on the main surface of n type silicon substrate 31 by the LOCOS method, and n type silicon surrounded by silicon oxide film 4. The main surface of the substrate 31 is exposed to define an element formation region. N on which the silicon oxide film 4 is formed
The structure formed on the main surface of the-type silicon substrate 31 is the same as the structure formed on the surface of the silicon substrate 100 in FIG. This corresponds to the formed structure. That is, the main surface of the silicon substrate 31 is covered with the silicon oxide film 6. It is appropriate that the film thickness is approximately the same as the thickness of the p-type channel silicon 34 described later. Next, a polysilicon film is deposited, and a p-type impurity such as boron is ion-implanted. Further, after depositing and patterning a photoresist, unnecessary polysilicon is removed by dry etching, and a source which has not been isolated yet becomes a polysilicon film 32 for the source electrode and a polysilicon film 33 for the drain electrode in the future. / Drain electrode polysilicon film is formed.

【0074】そのソース/ドレイン電極用ポリシリコン
膜を含む全面上にシリコン窒化膜8を形成した後に、フ
ォトレジストを形成する。次に、通常のフォトリソグラ
フィによって、将来p型チャネルを形成する部分のフォ
トレジストに開口を形成する。引き続きこのフォトレジ
ストをマスクとして異方性ドライエッチングによりシリ
コン窒化膜8とその下のソース/ドレイン電極用ポリシ
リコン膜とを連続して選択除去する。ここで、ソース/
ドレイン電極用ポリシリコン膜に形成された開口を、第
1の実施の形態と同様に、第1の開口101とする。そ
して、その第1の開口101により、ソース/ドレイン
電極用ポリシリコン膜がソース電極用ポリシリコン膜3
2とドレイン電極用ポリシリコン膜33とに分割され
る。
After a silicon nitride film 8 is formed on the entire surface including the source / drain electrode polysilicon film, a photoresist is formed. Next, an opening is formed in the photoresist at a portion where a p-type channel will be formed in the future by ordinary photolithography. Subsequently, using this photoresist as a mask, the silicon nitride film 8 and the underlying polysilicon film for source / drain electrodes are selectively removed continuously by anisotropic dry etching. Where the source /
The opening formed in the drain electrode polysilicon film is referred to as a first opening 101, as in the first embodiment. The first opening 101 allows the source / drain electrode polysilicon film to be converted to the source electrode polysilicon film 3.
2 and a polysilicon film 33 for a drain electrode.

【0075】第1の実施の形態の図4(a)と同様に、
シリコン酸化膜9を、ウエハ全面に形成し、その上にシ
リコン窒化膜10とを形成する。次いで、第1の実施の
形態の図4(b)と同様に、異方性ドライエッチング
で、シリコン窒化膜10とシリコン酸化膜9をエッチバ
ックしてシリコン酸化膜6を露出させる。その結果とし
て残ったシリコン窒化膜10とシリコン酸化膜9とから
なり、厚さWswを有する側壁が、第1の実施の形態と同
様に、第1の開口101の側面上に残る。
As in FIG. 4A of the first embodiment,
A silicon oxide film 9 is formed on the entire surface of the wafer, and a silicon nitride film 10 is formed thereon. Next, similarly to FIG. 4B of the first embodiment, the silicon oxide film 6 is exposed by etching back the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 by anisotropic dry etching. As a result, the side wall including the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 and having the thickness Wsw remains on the side surface of the first opening 101 as in the first embodiment.

【0076】更に、第1の実施の形態の図5(a)と同
様に示すように、HF系の溶液によって、エッチングし
て、シリコン基板31の主面を露出させる。この時、シ
リコン酸化膜9もエッチングされて、ソース電極用ポリ
シリコン膜32とドレイン電極用ポリシリコン膜33の
各々の側面の下部が露出する。このエッチングによっ
て、ソース電極用ポリシリコン膜32とドレイン電極用
ポリシリコン膜33の各々の端面(すなわち、第1の開
口101)よりも、シリコン酸化膜6が、横方向へ後退
する。このシリコン酸化膜6の端面が、上述した第2の
開口102である。
Further, as shown in FIG. 5A of the first embodiment, the main surface of the silicon substrate 31 is exposed by etching with an HF solution. At this time, the silicon oxide film 9 is also etched, and the lower portions of the side surfaces of the polysilicon film 32 for the source electrode and the polysilicon film 33 for the drain electrode are exposed. By this etching, the silicon oxide film 6 retreats in the lateral direction from the end faces (that is, the first openings 101) of the polysilicon film 32 for the source electrode and the polysilicon film 33 for the drain electrode. The end face of the silicon oxide film 6 is the second opening 102 described above.

【0077】次いで、第1の実施の形態と同様に、選択
的結晶成長法によって、p+ 型チャネル用単結晶シリコ
ン膜34、及びp+ 型チャネル用シリコン膜34をソー
ス電極用ポリシリコン膜32とドレイン電極用ポリシリ
コン膜33の各々の側面へ接続させているp型ポリシリ
コン膜35及び36を形成する。そのあと、LPCVD
法で、シリコン酸化膜を、p型チャネル用シリコン膜3
4上を含む表面上に形成する。引き続き異方性ドライエ
ッチを行い、第1の実施の形態の図6(b)と同様に、
シリコン酸化膜13を開口内部に側壁として形成する。
Next, as in the first embodiment, the p + -type single-crystal silicon film 34 and the p + -type channel silicon film 34 are converted into the source electrode polysilicon film 32 by the selective crystal growth method. And p-type polysilicon films 35 and 36 connected to respective side surfaces of the drain electrode polysilicon film 33 are formed. After that, LPCVD
The silicon oxide film by the p-type channel silicon film 3
4 on the surface including the top. Subsequently, anisotropic dry etching is performed, and as in FIG. 6B of the first embodiment,
A silicon oxide film 13 is formed as a side wall inside the opening.

【0078】引き続き、LPCVD法により、リン添加
ポリシリコンを堆積させる。更に、フォトリソグラフィ
と異方性ドライエッチによってそのポリシリコンをパタ
ーニングする。このようにして、図12に示すように、
ゲート電極用ポリシリコン膜37が形成される。このと
き、ゲート電極用ポリシリコン膜37と接触するp型チ
ャネル用単結晶シリコン膜34の表面領域にn+ 型単結
晶シリコン膜38が形成される。引き続き、ウエハ全体
をシリコン酸化膜17で被覆させる。さらに、金属電極
を形成するための開口として、フォトリソグラフィと異
方性ドライエッチによってソース電極用ポリシリコン膜
32、ゲート電極用ポリシリコン膜37、ドレイン電極
用ポリシリコン膜33に達する開口を形成する。
Subsequently, phosphorus-added polysilicon is deposited by LPCVD. Further, the polysilicon is patterned by photolithography and anisotropic dry etching. In this way, as shown in FIG.
The gate electrode polysilicon film 37 is formed. At this time, an n + -type single-crystal silicon film 38 is formed in the surface region of the p-type single-crystal silicon film 34 for contact with the gate-electrode polysilicon film 37. Subsequently, the entire wafer is covered with the silicon oxide film 17. Further, as an opening for forming a metal electrode, an opening reaching the polysilicon film 32 for the source electrode, the polysilicon film 37 for the gate electrode, and the polysilicon film 33 for the drain electrode is formed by photolithography and anisotropic dry etching. .

【0079】フォトレジスト除去後、アルミニウム合金
のスパッタ、フォトレジストとドライエッチとによるパ
ターニングをすれば、ゲート用アルミニウム合金電極3
9−a、ソース用アルミニウム合金電極39−b、ドレ
イン用アルミニウム合金電極39−cが形成され、図1
1の半導体装置となる。この第3の実施の形態において
は、n+ 型単結晶シリコン膜38の寸法のバラツキを効
果的に抑制できるので、Junction FETの特
性のバラツキの最小にすることができる。
After removal of the photoresist, if aluminum alloy is sputtered and patterned by photoresist and dry etching, the aluminum alloy electrode 3 for the gate can be formed.
9-a, an aluminum alloy electrode 39-b for a source and an aluminum alloy electrode 39-c for a drain were formed.
1 semiconductor device. In the third embodiment, the variation in the dimensions of the n + -type single crystal silicon film 38 can be effectively suppressed, so that the variation in the characteristics of the junction FET can be minimized.

【0080】[第4の実施の形態]次に、本発明の第4
の実施の形態を説明する。第4の実施の形態は、ベース
電極用ポリシリコン膜を単結晶で構成されていることを
除いて、第1の実施の形態と同一であるので、以下第4
の実施の形態に特有の工程のみ説明する。図15は、本
発明の第4の実施の形態となる半導体装置の縦断面図で
あり、図16は、第4の実施の形態となる半導体装置を
作成する主要工程における縦断面図である。図15及び
図16において、図1に示す部分に対応する部分には、
同一参照番号を付して説明を省略する。
[Fourth Embodiment] Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
An embodiment will be described. The fourth embodiment is the same as the first embodiment except that the base electrode polysilicon film is formed of a single crystal.
Only steps specific to the above embodiment will be described. FIG. 15 is a vertical cross-sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a vertical cross-sectional view of main processes of manufacturing the semiconductor device according to the fourth embodiment. In FIGS. 15 and 16, parts corresponding to the parts shown in FIG.
The same reference numerals are given and the description is omitted.

【0081】ベース電極用単結晶シリコン膜51の形成
方法を以下に述べる。本発明の第4の実施の形態は、第
1の実施の形態においてシリコン基体100の上にシリ
コン酸化膜6を形成するまでは同じである。次いで、図
16に示すように、シリコン酸化膜6に、コレクタ電極
を引き出す部分に第3の開口503を形成する。この開
口形成後、非晶質(=アモルファス)シリコンを堆積す
る。
The method of forming the base electrode single crystal silicon film 51 will be described below. The fourth embodiment of the present invention is the same as the first embodiment until the silicon oxide film 6 is formed on the silicon substrate 100. Next, as shown in FIG. 16, a third opening 503 is formed in the silicon oxide film 6 at a portion from which a collector electrode is drawn. After this opening is formed, amorphous (= amorphous) silicon is deposited.

【0082】次いで、第3の開口503内部のコレクタ
用エピタキシャル層3を核に、固相エピタキシャル成長
をおこなう。固相エピタキシャル成長方法としては、例
えばレーザー・アニール法を使用する。このようにすれ
ば、第3の開口503から、約10μm程度の距離以内
の非晶質シリコンを、基板と同じ結晶面方位を持つシリ
コン単結晶とすることができる。このように単結晶化さ
れたシリコン膜をパターニングして、ベース電極用単結
晶シリコン膜51とコレクタ電極用単結晶シリコン膜5
2とを形成する。
Next, solid-phase epitaxial growth is performed using the collector epitaxial layer 3 inside the third opening 503 as a nucleus. As the solid phase epitaxial growth method, for example, a laser annealing method is used. In this manner, amorphous silicon within a distance of about 10 μm from the third opening 503 can be made into a silicon single crystal having the same crystal plane orientation as the substrate. The single-crystallized silicon film is patterned to form a single-crystal silicon film 51 for the base electrode and a single-crystal silicon film 5 for the collector electrode.
2 is formed.

【0083】そのあと、シリコン窒化膜8を全面に形成
して、更に、例えば、図15中の寸法のようにフォトレ
ジストのパターニング用マスクを設計すれば、第3の開
口503から、約5μm程度以内に第1の開口501を
形成することができる。従って、第1の開口501は、
単結晶化された領域内に十分含まれている。この第1の
開口501は、シリコン窒化膜8とベース電極用単結晶
シリコン膜51とを貫通する。換言するならば、第1の
開口501で露出するシリコン膜51の側面は、単結晶
面である。その後、シリコン酸化膜6に第2の開口50
2が形成されるが、第2の開口502内に露出するベー
ス電極用シリコン膜51の下面も単結晶面である。
Thereafter, a silicon nitride film 8 is formed on the entire surface, and if a photoresist patterning mask is designed, for example, as shown in FIG. The first opening 501 can be formed within. Therefore, the first opening 501 is
It is sufficiently contained in the single crystallized region. The first opening 501 penetrates through the silicon nitride film 8 and the single-crystal silicon film 51 for a base electrode. In other words, the side surface of the silicon film 51 exposed at the first opening 501 is a single crystal plane. After that, the second opening 50 is formed in the silicon oxide film 6.
2 is formed, and the lower surface of the base electrode silicon film 51 exposed in the second opening 502 is also a single crystal plane.

【0084】この後は、第1の実施の形態と同様である
ので、詳細な説明は省略するが、第1、第2の開口50
1、502に露出する単結晶シリコン膜51の面が単結
晶面であるため、単結晶真性ベース領域11を形成する
際の選択エピタキシャル成長時には、ベース電極用単結
晶シリコン膜51の露出面には単結晶シリコンが成長
し、単結晶真性ベース領域11とベース電極用単結晶シ
リコン膜51とはp+ 型単結晶シリコン膜53によって
接続されることになる。このようにベース電極用単結晶
シリコン膜に形成される第1の開口501は、その側面
すべてが単結晶となっているので、この側面に成長する
結晶の膜厚は均一となる。この場合には、第1の開口5
01の側面上に残る、シリコン窒化膜10とシリコン酸
化膜9とからなる側壁の厚さWswを、第1の開口501
で露出したベース電極用単結晶シリコン膜の側面から成
長するシリコン膜の厚さWcrystalより必ずしも大きく
する必要はない。更に場合によっては、開口501の側
面上に残る、シリコン窒化膜10とシリコン酸化膜9と
からなる側壁を省略できる。
Since the subsequent steps are the same as those of the first embodiment, a detailed description is omitted, but the first and second openings 50 are omitted.
Since the surface of the single-crystal silicon film 51 exposed at 1, 502 is a single-crystal surface, the single crystal silicon film 51 for base electrode is not exposed at the time of selective epitaxial growth when the single-crystal intrinsic base region 11 is formed. Crystal silicon grows, and the single crystal intrinsic base region 11 and the base electrode single crystal silicon film 51 are connected by the p + type single crystal silicon film 53. Since the first opening 501 formed in the single-crystal silicon film for the base electrode as described above is a single crystal on all side surfaces, the thickness of the crystal grown on the side surface is uniform. In this case, the first opening 5
The thickness Wsw of the side wall composed of the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 remaining on the side surface of the first opening 501
It is not necessary to make the thickness Wcrystal of the silicon film grown from the side surface of the single crystal silicon film for the base electrode exposed by the above step larger than Wcrystal. Further, in some cases, the side wall composed of the silicon nitride film 10 and the silicon oxide film 9 remaining on the side surface of the opening 501 can be omitted.

【0085】[第5の実施の形態]図17は、本発明の
第5の実施の形態となる半導体装置の縦断面図である。
主面の面方位を(100)面とするp- 型シリコン基板
1の表面に、コレクタ埋め込み層であるn+ 型埋め込み
層2−aとチャネルストッパー用のp+ 型埋め込み層2
−bとが互いに分離されて形成されている。これらの上
には、n- 型のコレクタ用エピタキシャル層3が形成さ
れている。LOCOS法により、素子分離用のシリコン
酸化膜4が、コレクタ用エピタキシャル層3を突き抜け
てp+ 型埋め込み層2−bに達するように形成されてい
る。シリコン酸化膜6が、これらの上に形成されてい
る。
[Fifth Embodiment] FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
An n + -type buried layer 2-a as a collector buried layer and a p + -type buried layer 2 for a channel stopper are provided on the surface of a p -type silicon substrate 1 having a main surface having a (100) plane orientation.
-B are formed separately from each other. On these, an n -type collector epitaxial layer 3 is formed. The silicon oxide film 4 for element isolation is formed by the LOCOS method so as to penetrate the epitaxial layer 3 for the collector and reach the p + -type buried layer 2-b. A silicon oxide film 6 is formed on these.

【0086】将来的に、ベースやエミッタを形成しない
領域で、n+ 型埋め込み層2−aの一部と重なる位置の
- 型コレクタ用エピタキシャル層3を高濃度化したn
+ 型のコレクタ引き出し領域5が形成されている。シリ
コン酸化膜6よりも下の部分をまとめて、シリコン基体
100と呼ぶ。コレクタ引き出し領域5上のシリコン酸
化膜6に開口が形成されており、コレクタ引き出し領域
5に接してn+ 型のコレクタ電極用単結晶シリコン膜5
2が形成されている。シリコン酸化膜6の上には、真性
ベースと金属電極との間を電気的に接続するために、p
+ 型のベース電極用単結晶シリコン膜51が形成されて
いる。
In the future, where the base and emitter are not formed, the concentration of the n -type collector epitaxial layer 3 at a position overlapping with a part of the n + -type buried layer 2-a is increased.
A + -type collector lead-out region 5 is formed. Portions below the silicon oxide film 6 are collectively referred to as a silicon substrate 100. An opening is formed in the silicon oxide film 6 on the collector lead-out region 5 and is in contact with the collector lead-out region 5 so as to be an n + -type single-crystal silicon film 5 for collector electrode.
2 are formed. On the silicon oxide film 6, p is provided to electrically connect the intrinsic base and the metal electrode.
A + -type single crystal silicon film 51 for a base electrode is formed.

【0087】コレクタ電極用単結晶シリコン膜52上及
びベース電極用単結晶シリコン膜51上をシリコン酸化
膜21が覆っている。更に、これら及びシリコン酸化膜
6上を、シリコン窒化膜8が覆っている。シリコン窒化
膜8とp+ 型のベース電極用単結晶シリコン膜51に
は、両膜を貫通する第1の開口301が開けられてい
る。第1の開口301下のシリコン酸化膜6には第2の
開口302が形成されており、この第2の開口302の
内部のコレクタ用エピタキシャル層3上には、選択的結
晶成長法で形成したp型の単結晶真性ベース領域11が
形成されている。なお、この単結晶真性ベース領域11
は、ベース電極用単結晶シリコン膜51の開口内露出部
上に形成されたp+ 型単結晶シリコン膜53を介して、
ベース電極用単結晶シリコン膜51に接続されている。
The silicon oxide film 21 covers the single-crystal silicon film 52 for the collector electrode and the single-crystal silicon film 51 for the base electrode. Further, a silicon nitride film 8 covers these and the silicon oxide film 6. A first opening 301 penetrating both the silicon nitride film 8 and the p + -type single-crystal silicon film 51 for base electrode is formed. A second opening 302 is formed in the silicon oxide film 6 under the first opening 301, and is formed on the collector epitaxial layer 3 inside the second opening 302 by a selective crystal growth method. A p-type single crystal intrinsic base region 11 is formed. The single crystal intrinsic base region 11
Is formed via a p + -type single-crystal silicon film 53 formed on an exposed portion in the opening of the single-crystal silicon film for base electrode 51.
It is connected to the base electrode single crystal silicon film 51.

【0088】第1の開口301下のコレクタ用エピタキ
シャル層3には、リンの選択的イオン注入により形成さ
れたn型シリコン領域14が設けられている。第1の開
口301内部には、高濃度n型にドープされた(n
++型)エミッタ電極用多結晶シリコン膜16が形成され
ており、そこからの不純物拡散によって、単結晶真性ベ
ース領域11の表面領域に、n+ 型単結晶エミッタ領域
15が形成されている。
An n-type silicon region 14 formed by selective ion implantation of phosphorus is provided in the collector epitaxial layer 3 under the first opening 301. The inside of the first opening 301 is highly doped with n-type (n
++ ) An emitter electrode polycrystalline silicon film 16 is formed, and an n + type single crystal emitter region 15 is formed in the surface region of the single crystal intrinsic base region 11 by impurity diffusion therefrom.

【0089】これら全体を、シリコン酸化膜17が覆っ
ており、そしてこのシリコン酸化膜17に開けられた、
エミッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース電極用単結
晶シリコン膜51、コレクタ電極用単結晶シリコン膜5
2、に達する開口内部に、Ti、TiNの積層構造バリ
ア膜を含むタングステン電極19−a、19−b、19
−cが形成されている。タングステン電極に接して、エ
ミッタ用アルミニウム合金電極20−a、ベース用アル
ミニウム合金電極20−b、コレクタ用アルミニウム合
金電極20−cが形成されている。
The whole is covered with a silicon oxide film 17 and is opened in the silicon oxide film 17.
Polysilicon film 16 for emitter electrode, single crystal silicon film 51 for base electrode, single crystal silicon film 5 for collector electrode
2. Tungsten electrodes 19-a, 19-b, 19 including a laminated barrier film of Ti and TiN inside the opening reaching
-C is formed. An aluminum alloy electrode for emitter 20-a, an aluminum alloy electrode for base 20-b, and an aluminum alloy electrode for collector 20-c are formed in contact with the tungsten electrode.

【0090】次に、本発明の半導体装置を作製するため
の主要な工程について、図面を参照して説明する。図1
8(a)は、素子分離を完了させ、更にアモルファスS
iを堆積した段階の状態を示す縦断面図である。抵抗率
が10〜20Ω・cm程度の、(100)面方位である
- 型シリコン基板1を用い、この基板の表面に島状に
+ 型埋め込み層2−a、及び、p+ 型埋め込み層2−
bを形成する。形成方法は、マスク材(絶縁膜やフォト
レジスト)を用いて選択的に拡散(イオン注入や気相拡
散)させて、形成する。すなわち、基板表面に熱酸化法
またはCVD法によってシリコン酸化膜を約500nm
形成する。通常のフォトリソグラフィ、エッチングによ
ってシリコン酸化膜に開口を形成する。フォトレジスト
を除去し、開口の底のシリコン表面を追加酸化して20
nm程度の熱酸化膜を形成する。そして、ヒ素を、例え
ば、加速エネルギー=50keV、ドーズ量=1×10
16cm-2の条件でイオン注入し、1100℃、2時間の
処理を行う。この結果、開口の底の領域に、n+ 型埋め
込み層2−aが形成される。
Next, main steps for fabricating the semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG.
8 (a) completes element isolation and further forms amorphous S
It is a longitudinal cross-sectional view which shows the state at the stage of depositing i. Using a p type silicon substrate 1 having a resistivity of about 10 to 20 Ω · cm and having a (100) plane orientation, an n + type buried layer 2-a and a p + type buried in an island shape on the surface of this substrate. Layer 2-
b is formed. As a formation method, formation is performed by selectively diffusing (ion implantation or vapor phase diffusion) using a mask material (insulating film or photoresist). That is, a silicon oxide film of about 500 nm is formed on the substrate surface by a thermal oxidation method or a CVD method.
Form. An opening is formed in the silicon oxide film by ordinary photolithography and etching. The photoresist is removed and the silicon surface at the bottom of the opening is further oxidized to 20
A thermal oxide film of about nm is formed. Then, arsenic is, for example, accelerated energy = 50 keV, dose amount = 1 × 10
Ion implantation is performed under the condition of 16 cm −2 , and a treatment is performed at 1100 ° C. for 2 hours. As a result, an n + -type buried layer 2-a is formed in the region at the bottom of the opening.

【0091】続いて、フッ化アンモニウムの緩衝液とフ
ッ化水素酸との混合液であるバッファード・フッ酸(B
HF)によって、シリコン酸化膜を全て除去する。次
に、CVD法によって、約100nmのシリコン酸化膜
を堆積し、通常のフォトリソグラフィ法を用いてフォト
レジストマスクを形成しこれをマスクとしてボロンを、
例えば、加速エネルギー=70keV、ドーズ量=1×
1013cm-2の条件でイオン注入する。フォトレジスト
を除去し、窒素雰囲気中で、1000℃、1時間の熱処
理を行って注入イオンを活性化した。続いて、表面のシ
リコン酸化膜をBHF液によって、全て除去する。
Subsequently, buffered hydrofluoric acid (B) which is a mixed solution of a buffer solution of ammonium fluoride and hydrofluoric acid is used.
By HF), the entire silicon oxide film is removed. Next, a silicon oxide film of about 100 nm is deposited by a CVD method, a photoresist mask is formed using a normal photolithography method, and boron is
For example, acceleration energy = 70 keV, dose = 1 ×
Ion implantation is performed under the condition of 10 13 cm -2 . The photoresist was removed, and a heat treatment was performed at 1000 ° C. for one hour in a nitrogen atmosphere to activate the implanted ions. Subsequently, the silicon oxide film on the surface is entirely removed with a BHF solution.

【0092】埋め込み層2−a、2−bの形成されたシ
リコン基板上に、通常の減圧エピタキシャル成長法によ
ってn- 型のシリコンをエピタキシャル成長させ、コレ
クタ用エピタキシャル層3を形成する。その後、LOC
OS法により、コレクタ用エピタキシャル層3を突き抜
けてp+ 型埋め込み層2−bに達する、シリコン酸化膜
5を形成する。その上にシリコン酸化膜6を堆積した
後、シリコン酸化膜6のコレクタ引き出し領域となるコ
レクタ用エピタキシャル層上に開口を形成する。引き続
き、超高真空中でアモルファスシリコンを堆積して、シ
リコン酸化膜6上にアモルファスシリコン膜50aを形
成する。
On the silicon substrate on which the buried layers 2-a and 2-b are formed, n -type silicon is epitaxially grown by a normal low-pressure epitaxial growth method to form the collector epitaxial layer 3. After that, LOC
By the OS method, a silicon oxide film 5 penetrating through the collector epitaxial layer 3 and reaching the p + -type buried layer 2-b is formed. After depositing a silicon oxide film 6 thereon, an opening is formed on the collector epitaxial layer which is a collector extraction region of the silicon oxide film 6. Subsequently, amorphous silicon is deposited in an ultra-high vacuum to form an amorphous silicon film 50 a on the silicon oxide film 6.

【0093】図18(b)は、アモルファスシリコンを
単結晶シリコンに固相成長させた状態を示す縦断面図で
ある。まず、アモルファスシリコンを単結晶シリコン
へ、固相成長させる。処理温度としては、575℃から
600℃が適当で、時間は、10から20時間程度であ
る。これらの条件詳細については、以下の2件の論文に
詳述されている。 H. Ishiwara et al., “Lateral solid phase epitaxy
of amorphous Si filmson Si substrates with SiO2 pa
tterns," Appl. Phys. Lett., vol.43, p.1028(1983). Y. Kunii et al.,“Lateral solid-phase epitaxy of v
acuum-deposited amorphous Si film over recessed Si
O2 patterns," Jpn. J. Appl. Phys., vol.24, p.L352
(1985). この固相結晶成長の処理によって、シリコン酸化膜上に
シリコン酸化膜の開口端部から、約6μmから7μmの
距離まで、単結晶シリコン膜50bが固相成長する。こ
の距離よりも、遠い部分には、結晶方位がランダムな多
結晶シリコン膜50cとなる。なお、単結晶シリコン膜
50bの表面には(100)面が露出している。
FIG. 18B is a longitudinal sectional view showing a state in which amorphous silicon is grown on single crystal silicon in a solid phase. First, solid phase growth of amorphous silicon is performed on single crystal silicon. The processing temperature is suitably from 575 ° C. to 600 ° C., and the time is about 10 to 20 hours. Details of these conditions are described in the following two papers. H. Ishiwara et al., “Lateral solid phase epitaxy
of amorphous Si filmson Si substrates with SiO 2 pa
tterns, "Appl. Phys. Lett., vol. 43, p. 1028 (1983). Y. Kunii et al.," Lateral solid-phase epitaxy of v.
acuum-deposited amorphous Si film over recessed Si
O 2 patterns, "Jpn. J. Appl. Phys., Vol.24, p.L352
(1985). By this solid phase crystal growth process, the single crystal silicon film 50b is solid phase grown on the silicon oxide film from the opening end of the silicon oxide film to a distance of about 6 μm to 7 μm. A portion farther than this distance becomes a polycrystalline silicon film 50c having a random crystal orientation. The (100) plane is exposed on the surface of the single crystal silicon film 50b.

【0094】図19(a)は、単結晶化したシリコンに
ドーピングした段階の状態を示す縦断面図である。通常
のフォトリソグラフィとドライエッチングとによって、
シリコン膜をパターニングする。LPCVD法によって
堆積されたシリコン窒化膜でパターニングされたシリコ
ン膜の表面を覆う。フォトリソグラフィと異方性ドライ
エッチによって、将来、ベース引き出し電極が形成され
る領域の単結晶シリコン膜50b直上のシリコン窒化膜
に開口する。気相からボロンを拡散させ、p+ 型のベー
ス電極用単結晶シリコン膜51を形成する。引き続き、
一度シリコン窒化膜を熱したリン酸によって除去した
後、再び、LPCVD法によって堆積したシリコン窒化
膜でシリコン膜の表面を覆う。フォトリソグラフィと異
方性ドライエッチによって、シリコン酸化膜6の開口直
上のシリコン窒化膜に開口を形成する。そして、気相か
らリンを拡散させ、n+ 型のコレクタ電極用単結晶シリ
コン膜52を形成するとともに、コレクタ用エピタキシ
ャル層3へもリンを拡散させ、n+ 型のコレクタ引き出
し領域5を形成する。シリコン酸化膜6よりも下の部分
をまとめて、シリコン基体100と呼ぶ(図17参
照)。不純物のドーピングは、イオン注入法を用いても
良い。
FIG. 19A is a longitudinal sectional view showing a state in which single crystallized silicon is doped. By normal photolithography and dry etching,
Pattern the silicon film. The surface of the silicon film patterned by the silicon nitride film deposited by the LPCVD method is covered. By photolithography and anisotropic dry etching, an opening is formed in the silicon nitride film immediately above the single-crystal silicon film 50b in the region where the base extraction electrode is to be formed in the future. Boron is diffused from the gas phase to form a p + -type single crystal silicon film for base electrode 51. Continued
After once removing the silicon nitride film with heated phosphoric acid, the surface of the silicon film is covered again with a silicon nitride film deposited by LPCVD. An opening is formed in the silicon nitride film immediately above the opening of the silicon oxide film 6 by photolithography and anisotropic dry etching. Then, phosphorus is diffused from the gas phase to form an n + -type single-crystal silicon film 52 for the collector electrode, and phosphorus is also diffused into the collector epitaxial layer 3 to form the n + -type collector lead-out region 5. . Portions below the silicon oxide film 6 are collectively referred to as a silicon substrate 100 (see FIG. 17). The impurity may be doped by an ion implantation method.

【0095】図19(b)は、将来、ベース、エミッタ
を形成すべき領域を位置決めする開口を形成した段階を
示す縦断面図である。LPCVD法によってシリコン窒
化膜8を堆積する。そして、フォトリソグラフィと異方
性ドライエッチングによってベース形成領域上のシリコ
ン窒化膜を除去し、引き続き、異方性ドライエッチを行
って、ベース電極用単結晶シリコン膜51を選択的にを
除去して、両膜を貫通する第1の開口301を形成す
る。その後、フォトレジストを除去する。
FIG. 19B is a longitudinal sectional view showing a stage in which an opening for positioning a region where a base and an emitter are to be formed in the future is formed. A silicon nitride film 8 is deposited by the LPCVD method. Then, the silicon nitride film on the base formation region is removed by photolithography and anisotropic dry etching. Subsequently, anisotropic dry etching is performed to selectively remove the single crystal silicon film 51 for the base electrode. Then, a first opening 301 penetrating both films is formed. After that, the photoresist is removed.

【0096】図20(a)は、第1の開口301底のシ
リコン酸化膜を除去した段階を示す縦断面図である。B
HF溶液によって、第1の開口301の底のシリコン酸
化膜6を除去し、更に横方向に所定距離エッチングし
て、シリコン酸化膜6に第2の開口302を形成する。
これにより、ベース電極用単結晶シリコン膜51の底面
の一部が、第2の開口302内に露出する。図20
(b)は、ベース領域をエピタキシャル成長させた段階
を示す縦断面図である。超高真空CVD装置を使ってp
型のシリコンを結晶成長させ、単結晶真性ベース領域1
1を形成する。この時、同時にベース電極用単結晶シリ
コン膜51の側面及び下面からもシリコンが結晶成長し
て、p+ 型単結晶シリコン膜53が形成される。
FIG. 20A is a longitudinal sectional view showing a stage where the silicon oxide film at the bottom of the first opening 301 is removed. B
The silicon oxide film 6 at the bottom of the first opening 301 is removed with an HF solution, and further etched laterally by a predetermined distance to form a second opening 302 in the silicon oxide film 6.
Thereby, a part of the bottom surface of the base electrode single crystal silicon film 51 is exposed in the second opening 302. FIG.
(B) is a longitudinal sectional view showing a stage in which the base region is epitaxially grown. Using ultra-high vacuum CVD equipment
Single crystal intrinsic base region 1
Form one. At this time, silicon crystal grows simultaneously from the side surface and the lower surface of the base electrode single crystal silicon film 51, and ap + type single crystal silicon film 53 is formed.

【0097】図21(a)は、コレクタ領域の不純物濃
度を上昇させた段階の状態を示す縦断面図である。LP
CVD法で、シリコン酸化膜(54)を形成した後、リ
ンをイオン注入して、単結晶真性ベース領域11直下の
コレクタ用エピタキシャル層3内にn型コレクタ領域1
4を形成する。その後、異方性ドライエッチングとBH
Fによる湿式エッチングとを組み合わせて、シリコン窒
化膜8とp+ 型単結晶シリコン膜53の側面に側壁シリ
コン酸化膜54を形成する。図21(b)は、エミッタ
ポリシリコンを形成した段階の状態を示す縦断面図であ
る。LPCVD法によって、ヒ素が高濃度にドープされ
たポリシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとドライ
エッチングによってポリシリコンをパターニングして、
++型のエミッタ電極用ポリシリコン膜16を形成す
る。続いて、熱処理による拡散によって、真性ベース領
域11の表面領域に、n+ 型単結晶エミッタ領域15を
形成する。
FIG. 21A is a longitudinal sectional view showing a state at the stage when the impurity concentration of the collector region is increased. LP
After a silicon oxide film (54) is formed by the CVD method, phosphorus is ion-implanted to form an n-type collector region 1 in the collector epitaxial layer 3 immediately below the single crystal intrinsic base region 11.
4 is formed. Then, anisotropic dry etching and BH
By combining wet etching with F, side wall silicon oxide films 54 are formed on the side surfaces of silicon nitride film 8 and p + -type single crystal silicon film 53. FIG. 21 (b) is a longitudinal sectional view showing a state at the stage when the emitter polysilicon is formed. By arsenic highly doped polysilicon is deposited by the LPCVD method, and the polysilicon is patterned by photolithography and dry etching.
An n ++ type polysilicon film 16 for an emitter electrode is formed. Subsequently, an n + -type single-crystal emitter region 15 is formed in the surface region of the intrinsic base region 11 by diffusion by heat treatment.

【0098】引き続き、CVD法によりシリコン酸化膜
を堆積してウエハ全体をシリコン酸化膜17で覆い、化
学的機械的研磨法(CMP)によって、表面を平坦化す
る。フォトリソグラフィとドライエッチングによって、
エミッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース電極用単結
晶シリコン膜51、コレクタ電極用単結晶シリコン膜5
2に達するコンタクト孔を形成する。Ti、TiNをス
パッタし、TiとSiとを反応させて、Tiシリサイド
を形成する。引き続き、タングステンの堆積とエッチバ
ックによって、コンタクト孔内部に、タングステン電極
19−a、19−b、19−cを形成する。引き続き、
アルミニウム合金のスパッタ、フォトリソグラフィ、ド
ライエッチングによって、タングステン電極に接して、
エミッタ用アルミニウム合金電極20−a、ベース用ア
ルミニウム合金電極20−b、コレクタ用アルミニウム
合金電極20−cを形成する。以上の工程により、図1
7に示す半導体装置を製造することができる。
Subsequently, a silicon oxide film is deposited by the CVD method, the whole wafer is covered with the silicon oxide film 17, and the surface is flattened by the chemical mechanical polishing method (CMP). By photolithography and dry etching,
Polysilicon film 16 for emitter electrode, single crystal silicon film 51 for base electrode, single crystal silicon film 5 for collector electrode
2 is formed. Ti and TiN are sputtered to react Ti and Si to form Ti silicide. Subsequently, tungsten electrodes 19-a, 19-b and 19-c are formed inside the contact holes by depositing and etching back tungsten. Continued
In contact with the tungsten electrode by sputtering of aluminum alloy, photolithography, dry etching,
An aluminum alloy electrode for emitter 20-a, an aluminum alloy electrode for base 20-b, and an aluminum alloy electrode for collector 20-c are formed. By the above steps, FIG.
7 can be manufactured.

【0099】以上のようにして製作した、フォトリソグ
ラフィにおけるマスク上のエミッタ面積=0.6×8μ
2のトランジスタと従来法にて形成したトランジスタ
(図30参照)に関して、それぞれウエハ面内13点を
測定し、1mAの電流が流れる時、エミッタとベースと
の間に印加する電圧のバラツキを比較した。従来技術に
おいては、標準偏差σ=2.1mVであった。これに対
して、本発明の第1の実施例では、標準偏差σ=1.3
mVに低減した。このような効果が得られる理由は、ベ
ース電極シリコン膜の側壁に成長するシリコン膜が単結
晶化されたことにより、ポリシリコン膜が成長した場合
に比較して成長するシリコンの膜厚にバラツキが生じる
ことがなくなり、形成されるエミッタ面積のバラツキを
低減出来ることによる。
The emitter area on the mask in photolithography manufactured as described above = 0.6 × 8 μm
With respect to the transistor of m 2 and the transistor formed by the conventional method (see FIG. 30), 13 points were measured in the wafer surface, and when a current of 1 mA flows, the variation of the voltage applied between the emitter and the base is compared. did. In the prior art, the standard deviation σ = 2.1 mV. On the other hand, in the first embodiment of the present invention, the standard deviation σ = 1.3.
mV. The reason for obtaining such an effect is that the silicon film grown on the side wall of the base electrode silicon film is monocrystallized, so that the thickness of the grown silicon film varies as compared with the case where the polysilicon film is grown. This does not occur, and the variation in the formed emitter area can be reduced.

【0100】[第6の実施の形態]上述した第5の実施
例においては、まだ若干のエミッタ面積のバラツキが生
じる。そのバラツキの発生要因として、真性ベースの結
晶成長の前処理段階におけるベース電極用単結晶シリコ
ン膜の変形がある。この変形は、結晶表面に清浄なシリ
コン表面が露出し、しかも高温に保たれて最表面のSi
原子がマイグレーションして、表面エネルギーの低い結
晶面を構成しようとする結果、{111}面となりやす
いことにより起こる。この現象は、特に超高真空中にお
いて顕著である。次に説明する第6の実施の形態によれ
ば、この現象に起因するバラツキを低減することができ
る。
[Sixth Embodiment] In the above-described fifth embodiment, there is still some variation in the emitter area. The cause of the variation is the deformation of the single-crystal silicon film for the base electrode in the pretreatment stage of the intrinsic base crystal growth. This deformation is due to the fact that a clean silicon surface is exposed on the crystal surface,
This occurs because atoms migrate to form a crystal plane having a low surface energy, and as a result, the crystal plane easily becomes a {111} plane. This phenomenon is particularly remarkable in ultra-high vacuum. According to the sixth embodiment described below, it is possible to reduce the variation caused by this phenomenon.

【0101】図22は、本発明の第6の実施の形態とな
る半導体装置の縦断面図である。主面が(100)面で
あるp- 型シリコン基板1の表面に島状にn+ 型埋め込
み層2−a、及び、p+ 型埋め込み層2−bが形成さ
れ、その上には、n- 型コレクタ用エピタキシャル層3
が形成されている。このn- 型コレクタ用エピタキシャ
ル層3を突き抜けてp+ 型埋め込み層2−bに達するシ
リコン酸化膜4がLOCOS法により形成されている。
シリコン酸化膜6が、これらの上に形成されている。
FIG. 22 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention. An n + -type buried layer 2-a and a p + -type buried layer 2-b are formed in an island shape on the surface of the p -type silicon substrate 1 whose main surface is the (100) plane. - type collector epitaxial layer 3
Are formed. A silicon oxide film 4 penetrating through the n -type collector epitaxial layer 3 and reaching the p + -type buried layer 2-b is formed by the LOCOS method.
A silicon oxide film 6 is formed on these.

【0102】ベースやエミッタが形成されていない領域
で、n+ 型埋め込み層2−aの一部と重なる位置のn-
型コレクタ用エピタキシャル層3内にはこのエピタキシ
ャル層を高濃度化したn+ 型のコレクタ引き出し領域5
が形成されている。シリコン酸化膜6よりも下の部分を
まとめて、シリコン基体100と呼ぶ。シリコン酸化膜
6のコレクタ引き出し領域5上には開口か形成されてお
り、n + 型のコレクタ引き出し領域5に接して コレク
タ電極用単結晶シリコン膜52が形成されている。シリ
コン酸化膜6の上には、また真性ベース領域と金属電極
との間を電気的に接続するための、ベース電極用単結晶
シリコン膜51が形成されている。なお、ベース電極用
単結晶シリコン膜51に形成された第1の開口201の
側面には単結晶シリコン膜51の{111}面が露出し
ている。
Region where no base or emitter is formed
Where n+ N at a position overlapping a part of the mold buried layer 2-a- 
This epitaxial layer 3
N with high concentration+ Collector extraction area 5 for mold
Are formed. The portion below the silicon oxide film 6
Collectively, it is referred to as a silicon substrate 100. Silicon oxide film
An opening is formed on the collector extraction region 5 of FIG.
, N + In contact with the collector drawer area 5 of the mold
A single crystal silicon film 52 for the data electrode is formed. Siri
On the oxide layer 6, an intrinsic base region and a metal electrode
Single crystal for base electrode for electrical connection between
A silicon film 51 is formed. For base electrode
The first opening 201 formed in the single crystal silicon film 51
The {111} plane of the single crystal silicon film 51 is exposed on the side surface.
ing.

【0103】コレクタ電極用単結晶シリコン膜52上及
びベース電極用単結晶シリコン膜51の上をシリコン酸
化膜21が覆っている。更にこれら、及び、シリコン酸
化膜6を、シリコン窒化膜8が覆っている。シリコン窒
化膜8とシリコン酸化膜21に形成された開口の側面
上、及び、ベース電極用単結晶シリコン膜51の{11
1}面が露出した第1の開口201の側面上を、側壁シ
リコン窒化膜55が覆っている。シリコン酸化膜6に形
成された第2の開口202の内部のコレクタ用エピタキ
シャル層3上には、選択的結晶成長法により形成された
p型の単結晶真性ベース領域11が設けられている。な
お、この単結晶真性ベース領域11は、ベース電極用単
結晶シリコン膜51と接続されている。
The silicon oxide film 21 covers the single crystal silicon film 52 for the collector electrode and the single crystal silicon film 51 for the base electrode. Further, the silicon nitride film 8 covers these and the silicon oxide film 6. On the side surfaces of the openings formed in the silicon nitride film 8 and the silicon oxide film 21, and on the {11} of the base electrode single crystal silicon film 51
The side wall silicon nitride film 55 covers the side surface of the first opening 201 where the 1 ° surface is exposed. On the collector epitaxial layer 3 inside the second opening 202 formed in the silicon oxide film 6, a p-type single crystal intrinsic base region 11 formed by a selective crystal growth method is provided. The single crystal intrinsic base region 11 is connected to the single-crystal silicon film 51 for the base electrode.

【0104】第1の開口201内の側壁シリコン窒化膜
55上には、側壁シリコン酸化膜56が形成されてい
る。第1の開口201下のn- 型コレクタ用エピタキシ
ャル層3には、リンが選択的にイオン注入されたn型コ
レクタ領域14が形成されている。第1の開口201内
には側壁シリコン酸化膜56に囲まれてn++型のエミッ
タ電極用ポリシリコン膜16があり、そこからの拡散に
よって、真性ベース領域の表面領域内にはn+ 型単結晶
エミッタ領域15が形成されている。そして、これら全
体をシリコン酸化膜17が覆っている。シリコン酸化膜
17には、エミッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース
電極用単結晶シリコン膜51、コレクタ電極用単結晶シ
リコン膜52に達するコンタクト孔が形成され、それぞ
れのコンタクト孔内部には、Tiシリサイド、TiNか
らなるバリア膜が形成され、該バリア膜上には、タング
ステン電極19−a、19−b、19−cが形成されて
いる。タングステン電極に接して、エミッタ用アルミニ
ウム合金電極20−a、ベース用アルミニウム合金電極
20−b、コレクタ用アルミニウム合金電極20−cが
形成されている。
On side wall silicon nitride film 55 in first opening 201, side wall silicon oxide film 56 is formed. An n-type collector region 14 in which phosphorus is selectively ion-implanted is formed in the n -type collector epitaxial layer 3 below the first opening 201. In the first opening 201, there is an n ++ type polysilicon film 16 for the emitter electrode surrounded by the side wall silicon oxide film 56, and by diffusion therefrom, an n + type polysilicon film is formed in the surface region of the intrinsic base region. A single crystal emitter region 15 is formed. The whole is covered with a silicon oxide film 17. Contact holes reaching the polysilicon film 16 for the emitter electrode, the single crystal silicon film 51 for the base electrode, and the single crystal silicon film 52 for the collector electrode are formed in the silicon oxide film 17. , TiN are formed, and tungsten electrodes 19-a, 19-b, 19-c are formed on the barrier film. An aluminum alloy electrode for emitter 20-a, an aluminum alloy electrode for base 20-b, and an aluminum alloy electrode for collector 20-c are formed in contact with the tungsten electrode.

【0105】次に、図22に図示された本実施の形態に
係る半導体装置を作製するための主要な工程について、
図面を参照して説明する。図23(a)は、素子分離を
完了させた段階の状態を示す縦断面図である。抵抗率
が、10〜20Ω・cm程度の(100)面方位のp-
型シリコン基板1を用い、第5の実施の形態と同様の方
法を用いて、基板表面に島状にn+ 型埋め込み層2−
a、及び、p+ 型埋め込み層2−bを形成する。そし
て、これらの上に、通常の減圧エピタキシャル成長法に
よって、シリコンをエピタキシャル成長させ、n- 型の
コレクタ用エピタキシャル層3を形成する。
Next, the main steps for fabricating the semiconductor device according to the present embodiment shown in FIG.
This will be described with reference to the drawings. FIG. 23A is a vertical cross-sectional view showing a state at the stage when the element isolation is completed. Resistivity, of about 10~20Ω · cm (100) plane orientation p -
Using the silicon substrate 1 and the same method as in the fifth embodiment, an n + -type buried layer 2-
a and ap + type buried layer 2-b are formed. Then, silicon is epitaxially grown thereon by a normal low-pressure epitaxial growth method to form an n -type collector epitaxial layer 3.

【0106】LOCOS法により、コレクタ用エピタキ
シャル層3を突き抜けてp+ 型埋め込み層2−bに達す
るシリコン酸化膜5を形成した後、これらの上にシリコ
ン酸化膜6を形成する。図23(b)は、アモルファス
シリコンを堆積させた段階の状態を示す縦断面図であ
る。まず、通常のフォトリソグラフィによって、将来的
にベースやエミッタを形成しない領域で、n+ 型埋め込
み層2−aの一部と重なる位置だけにフォトレジストを
開口しておき、リンを、加速エネルギー=70keV、
ドーズ量=1×10 14cm-2の条件でイオン注入した。
フォトレジストを除去した後、1000℃、1分の急速
熱アニール(Rapid Thermal Annea
l、RTA)による結晶欠陥の除去及び活性化を行な
い、コレクタ用エピタキシャル層3内に、n+ 型埋め込
み層2−aに到達するn+ 型のコレクタ引き出し領域5
を形成した。シリコン酸化膜6よりも下の部分をまとめ
て、シリコン基体100と呼ぶ。
The collector epitaxy is performed by the LOCOS method.
Penetrating through the Char layer 3+ Reaches the mold buried layer 2-b
After the silicon oxide film 5 is formed, a silicon
An oxide film 6 is formed. FIG. 23B shows an amorphous state.
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state in which silicon is deposited.
You. First, future photolithography
Where no base or emitter is formed, n+ Embedding type
A photoresist is applied only to a position overlapping a part of the only layer 2-a.
Opening, phosphorus, acceleration energy = 70 keV,
Dose amount = 1 × 10 14cm-2The ion implantation was performed under the following conditions.
After removing the photoresist, 1000 ℃, 1 minute rapid
Thermal annealing (Rapid Thermal Annnea)
l, RTA) to remove and activate crystal defects.
In the epitaxial layer 3 for collector, n+ Embedding type
N reaching the layer 2-a+ Collector extraction area 5 for mold
Was formed. Summarize the parts below the silicon oxide film 6
Therefore, it is referred to as a silicon substrate 100.

【0107】このn+ 型のコレクタ引き出し領域5の直
上のシリコン酸化膜6に開口を形成する。引き続き、超
高真空中でアモルファスシリコンを堆積して、アモルフ
ァスシリコン膜50aを形成する。図23(c)は、ア
モルファスシリコンを単結晶シリコンに固相成長させた
状態を示す縦断面図である。まず、575℃から600
℃の処理温度で、10から20時間程度の熱処理を行っ
て、アモルファスシリコン膜50aを単結晶シリコン膜
50bへ固相成長させる。この固相結晶成長熱処理によ
って、シリコン酸化膜上にシリコン酸化膜の開口端部か
ら約6から7μmの距離まで単結晶のシリコンが固相成
長する。この距離よりも遠い部分のシリコン膜はランダ
ムな結晶方位となる。
An opening is formed in the silicon oxide film 6 immediately above the n + -type collector lead-out region 5. Subsequently, amorphous silicon is deposited in an ultra-high vacuum to form an amorphous silicon film 50a. FIG. 23C is a longitudinal sectional view showing a state in which amorphous silicon is grown in solid phase on single crystal silicon. First, from 575 ° C to 600
The amorphous silicon film 50a is solid-phase grown on the single-crystal silicon film 50b by performing a heat treatment at a processing temperature of 10 ° C. for about 10 to 20 hours. By this heat treatment for solid-phase crystal growth, single-crystal silicon is solid-phase grown on the silicon oxide film to a distance of about 6 to 7 μm from the opening end of the silicon oxide film. The portion of the silicon film farther than this distance has a random crystal orientation.

【0108】図24(a)は、単結晶化したシリコン膜
に不純物ドーピングを行った段階の状態を示す縦断面図
である。LPCVD法によって窒化膜を堆積して、全面
をシリコン窒化膜で覆う。フォトリソグラフィと異方性
ドライエッチによって、n+ 型のコレクタ引き出し領域
5直上のシリコン窒化膜に開口を設け、気相からリンを
拡散させる。引き続き、一度シリコン窒化膜を熱したリ
ン酸によって除去し、再び、LPCVD法によって窒化
膜を堆積して、全面をシリコン窒化膜で覆う。フォトリ
ソグラフィと異方性ドライエッチによって、ベース電極
用シリコン膜形成領域上のシリコン窒化膜に開口を形成
し、気相からボロンを拡散させる。シリコン窒化膜を除
去した後、CVD法でシリコン酸化膜21を堆積し、フ
ォトリソグラフィと異方性ドライエッチによって、シリ
コン酸化膜21と単結晶シリコン膜をパターニングし
て、コレクタ引き出し領域5に接してコレクタ電極用単
結晶シリコン膜52、シリコン酸化膜6上にベース電極
用単結晶シリコン膜51を形成する。このとき、エミッ
タ開口の溝の方向(紙面と垂直の方向)が単結晶シリコ
ン膜51の結晶の<110>方向、すなわち開口が方形
(長方形や正方形)であるものとして、四辺が[01
1]、[0-1-1]、[0-11]、[01-1]の結晶方位
となるようにしておく。
FIG. 24A is a longitudinal sectional view showing a state in which a single-crystallized silicon film is doped with impurities. A nitride film is deposited by the LPCVD method, and the entire surface is covered with a silicon nitride film. An opening is provided in the silicon nitride film immediately above the n + -type collector lead-out region 5 by photolithography and anisotropic dry etching to diffuse phosphorus from the gas phase. Subsequently, the silicon nitride film is once removed with heated phosphoric acid, and a nitride film is deposited again by the LPCVD method, and the entire surface is covered with the silicon nitride film. An opening is formed in the silicon nitride film on the base electrode silicon film formation region by photolithography and anisotropic dry etching, and boron is diffused from the gas phase. After removing the silicon nitride film, a silicon oxide film 21 is deposited by a CVD method, and the silicon oxide film 21 and the single-crystal silicon film are patterned by photolithography and anisotropic dry etching so as to be in contact with the collector lead-out region 5. A single-crystal silicon film for base electrode 51 is formed on single-crystal silicon film for collector electrode 52 and silicon oxide film 6. At this time, assuming that the direction of the groove of the emitter opening (the direction perpendicular to the paper surface) is the <110> direction of the crystal of the single crystal silicon film 51, that is, the opening is rectangular (rectangular or square), and the four sides are [01].
1], [0-1-1], [0-11], and [01-1].

【0109】図24(b)は、将来ベース、エミッタ領
域を形成する領域を位置決めする開口を形成した段階を
示す断面図である。LPCVD法によるシリコン窒化膜
8を堆積する。フォトリソグラフィと異方性ドライエッ
チングによってシリコン窒化膜8、シリコン酸化膜21
を連続して選択的に除去する。BHFでシリコン酸化膜
21を横方向へエッチングする。引き続き、異方性ドラ
イエッチによって、ベース電極用単結晶シリコン膜を選
択的に除去し、フォトレジストを除去する。
FIG. 24B is a sectional view showing a stage in which an opening for positioning a region where a base and an emitter region will be formed in the future is formed. A silicon nitride film 8 is deposited by the LPCVD method. The silicon nitride film 8 and the silicon oxide film 21 are formed by photolithography and anisotropic dry etching.
Are continuously and selectively removed. The silicon oxide film 21 is laterally etched with BHF. Subsequently, the single crystal silicon film for the base electrode is selectively removed by anisotropic dry etching, and the photoresist is removed.

【0110】図25(a)は、ベース電極用単結晶シリ
コン膜の開口側面に特定の結晶方位を露出させた段階を
示す断面図である。分子線エピタキシー法による結晶成
長の前処理と同じ工程を行う。すなわち、シリコン表面
に極めて薄い(約1nm)シリコン酸化膜を化学的に形
成する。形成方法は、以下の文献に詳しい。 ・ A. Ashizaka, and Y. Shiraki, “Low temperature
surfacce cleaning of silicon and its application t
o silicon MBE," J. Electrochem. Soc., vol.133, No.
4, pp.666-671, (1986). ・白木靖寛、“シリコン系分子線エピタキシー、"応用
物理、第57巻、第11号、1620−1643頁、1
988年.
FIG. 25A is a cross-sectional view showing a stage in which a specific crystal orientation is exposed on an opening side surface of a single crystal silicon film for a base electrode. The same process as the pretreatment for crystal growth by the molecular beam epitaxy method is performed. That is, an extremely thin (about 1 nm) silicon oxide film is chemically formed on the silicon surface. The formation method is described in detail in the following literature.・ A. Ashizaka, and Y. Shiraki, “Low temperature
surfacce cleaning of silicon and its application t
o silicon MBE, "J. Electrochem. Soc., vol.133, No.
4, pp.666-671, (1986). ・ Yasuhiro Shiraki, "Silicon Molecular Beam Epitaxy," Applied Physics, Vol. 57, No. 11, pp. 1620-1643, 1
988.

【0111】直ちに、超高真空装置にウエハを入れる。
引き続き、装置内部で、ウエハを加熱する。加熱する温
度は、850℃から900℃程度が適当である。時間は
10分程度で良い。この結果、p+ 型単結晶シリコン膜
の側面に形成されていた保護用の極薄シリコン酸化膜が
蒸発し、更に加熱が続くことで、結晶表面の面方位が変
化し、第1の開口201の側面には、ベース電極用単結
晶シリコン膜51の特定の結晶面方位、すなわち{11
1}面が露出する。図25(b)は、シリコン窒化膜で
開口に側壁を形成し、開口底のシリコン酸化膜を除去し
た段階の状態を示す縦断面図である。LPCVD法によ
って、シリコン窒化膜を全面に堆積した後、異方性ドラ
イエッチでエッチバックして開口側面に側壁シリコン窒
化膜55を形成する。引き続き、BHF溶液によって、
第1の開口201の底に露出しているシリコン酸化膜6
を除去しさらに所定の距離横方向にエッチングして、シ
リコン酸化膜6に第2の開口202を形成する。
Immediately, the wafer is put into the ultrahigh vacuum apparatus.
Subsequently, the wafer is heated inside the apparatus. An appropriate heating temperature is about 850 ° C to 900 ° C. The time may be about 10 minutes. As a result, the protective ultra-thin silicon oxide film formed on the side surface of the p + -type single-crystal silicon film evaporates, and further heating continues, so that the plane orientation of the crystal surface changes and the first opening 201 The specific crystal plane orientation of the base electrode single crystal silicon film 51, that is,
The 1} surface is exposed. FIG. 25B is a longitudinal sectional view showing a state in which a side wall is formed in the opening with a silicon nitride film and the silicon oxide film at the bottom of the opening is removed. After a silicon nitride film is deposited on the entire surface by LPCVD, the silicon nitride film is etched back by anisotropic dry etching to form a sidewall silicon nitride film 55 on the side surface of the opening. Subsequently, with the BHF solution,
Silicon oxide film 6 exposed at the bottom of first opening 201
Is removed and laterally etched for a predetermined distance to form a second opening 202 in the silicon oxide film 6.

【0112】図26(a)は、ベース領域をエピタキシ
ャル成長させた段階の状態を示す縦断面図である。超高
真空CVD装置を使ってシリコンを結晶成長させ、p型
の単結晶真性ベース領域11を形成する。次いで、LP
CVD法で、シリコン酸化膜を堆積し、リンをイオン注
入してコレクタエピタキシャル層3内にn型コレクタ領
域14を形成する。その後、異方性ドライエッチングと
BHFによるエッチングとを組み合わせて側壁シリコン
酸化膜56を形成する。図26(b)は、エミッタポリ
シリコンを形成した段階の状態を示す縦断面図である。
LPCVD法によって、ヒ素が高濃度にドープされたポ
リシリコンを堆積し、フォトリソグラフィとドライエッ
チングによってポリシリコンををパターニングして、n
++型のエミッタ電極用ポリシリコン膜16を形成する。
続いて、熱処理による拡散によって、真性ベース領域1
1の表面領域に、n+ 型単結晶エミッタ領域15を形成
する。
FIG. 26A is a longitudinal sectional view showing a state at the stage when the base region is epitaxially grown. Silicon is crystal-grown using an ultra-high vacuum CVD apparatus to form a p-type single crystal intrinsic base region 11. Then LP
A silicon oxide film is deposited by a CVD method, and phosphorus is ion-implanted to form an n-type collector region 14 in the collector epitaxial layer 3. Thereafter, the sidewall silicon oxide film 56 is formed by combining anisotropic dry etching and etching with BHF. FIG. 26 (b) is a longitudinal sectional view showing a state at the stage when the emitter polysilicon is formed.
Arsenic-doped polysilicon is deposited by the LPCVD method, and the polysilicon is patterned by photolithography and dry etching to form n.
An ++ type polysilicon film 16 for an emitter electrode is formed.
Subsequently, the intrinsic base region 1 is diffused by heat treatment.
An n + -type single-crystal emitter region 15 is formed in the surface region of No. 1.

【0113】引き続き、CVD法によりシリコン酸化膜
を堆積してウエハ全体をシリコン酸化膜17で覆い、化
学的機械的研磨法(CMP)によって、表面を平坦化す
る。フォトリソグラフィとドライエッチングによって、
エミッタ電極用ポリシリコン膜16、ベース電極用単結
晶シリコン膜51、コレクタ電極用単結晶シリコン膜5
2に達するコンタクト孔を形成する。Ti、TiNをス
パッタし、TiとSiとを反応させて、Tiシリサイド
を形成する。引き続き、タングステンの堆積とエッチバ
ックによって、コンタクト孔内部に、タングステン電極
19−a、19−b、19−cを形成する。引き続き、
アルミニウム合金のスパッタ、フォトリソグラフィ、ド
ライエッチングによって、タングステン電極に接して、
エミッタ用アルミニウム合金電極20−a、ベース用ア
ルミニウム合金電極20−b、コレクタ用アルミニウム
合金電極20−cを形成する。以上の工程により、図2
2に示す半導体装置を製造することができる。
Subsequently, a silicon oxide film is deposited by the CVD method, the whole wafer is covered with the silicon oxide film 17, and the surface is flattened by the chemical mechanical polishing method (CMP). By photolithography and dry etching,
Polysilicon film 16 for emitter electrode, single crystal silicon film 51 for base electrode, single crystal silicon film 5 for collector electrode
2 is formed. Ti and TiN are sputtered to react Ti and Si to form Ti silicide. Subsequently, tungsten electrodes 19-a, 19-b and 19-c are formed inside the contact holes by depositing and etching back tungsten. Continued
In contact with the tungsten electrode by sputtering of aluminum alloy, photolithography, dry etching,
An aluminum alloy electrode for emitter 20-a, an aluminum alloy electrode for base 20-b, and an aluminum alloy electrode for collector 20-c are formed. By the above steps, FIG.
2 can be manufactured.

【0114】以上のようにして製作した、フォトリソグ
ラフィにおけるマスク上のエミッタ面積=0.6×8μ
2のトランジスタと同サイズの従来法にて形成したト
ランジスタ(図30参照)に関して、ウエハ面内13点
を測定した。従来技術によるものは、エミッタ抵抗の平
均値=15Ωであったが、本実施の形態によるもののエ
ミッタ抵抗の平均値=9Ωであった。このようにエミッ
タ抵抗の低減効果が得られる理由は、本発明では、エミ
ッタ電極用ポリシリコンを堆積する段階で、開口の形状
が、開口の底に向かうに従って狭くなる様にテーパがつ
いているためである。しかも、このテーパは、特定の結
晶面方位となっているので、出来上がり寸法の再現性が
高い。
The emitter area on the mask in photolithography manufactured as described above = 0.6 × 8 μm
respect m 2 of the transistor and the transistor formed by the conventional method of the same size (see FIG. 30), it was measured 13 points in the wafer surface. The average value of the emitter resistance according to the prior art was 15Ω, whereas the average value of the emitter resistance according to the present embodiment was 9Ω. The reason why the effect of reducing the emitter resistance is obtained is that, in the present invention, at the stage of depositing the polysilicon for the emitter electrode, the shape of the opening is tapered so as to become narrower toward the bottom of the opening. is there. Moreover, since this taper has a specific crystal plane orientation, the reproducibility of the finished size is high.

【0115】[第7の実施の形態]図27は、本発明の
第7の実施の形態に係る半導体装置の縦断面図である。
その製造工程順の断面図を図28、図29に示す。先の
第6の実施の形態との違いは、ベース電極用単結晶シリ
コンの第1の開口201の側面への{111}面の露出
方法が、ウエットエッチングを用いる点である。よっ
て、以下では、第6の実施の形態と相違する点を中心に
説明する。図28(a)は、将来ベース、エミッタ領域
を形成する領域を位置決めする開口をシリコン窒化膜8
に形成した段階を示す断面図である。第6の実施の形態
の場合と同様に、シリコン酸化膜6上にベース電極用単
結晶シリコン膜51、コレクタ電極用単結晶シリコン膜
52を形成した後、ウエハ全体をシリコン窒化膜8で覆
う。フォトリソグラフィと異方性ドライエッチによっ
て、シリコン窒化膜を選択的に除去する。図28(b)
は、ベース電極用単結晶シリコン膜の開口側面に特定の
結晶方位を露出させた段階を示す断面図である。KOH
によって、単結晶シリコン膜51のエッチングを行う。
このエッチング液は、結晶面方位の違いによって、エッ
チング速度に著しい差がある。すなわち、{111}面
のエッチング速度が遅いので、最終的にこの面方位が露
出する。本実施の形態ではウエット法を用いてエッチン
グを行っているが、{111}面のエッチング速度が極
めて遅いため、開口幅の加工精度は維持されている。
[Seventh Embodiment] FIG. 27 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
FIGS. 28 and 29 are sectional views in the order of the manufacturing steps. The difference from the sixth embodiment is that the method of exposing the {111} plane to the side surface of the first opening 201 of single crystal silicon for a base electrode uses wet etching. Therefore, the following description focuses on differences from the sixth embodiment. FIG. 28A shows an opening for positioning a region where a base and an emitter region will be formed in the future.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a stage formed in FIG. As in the case of the sixth embodiment, after a single crystal silicon film 51 for a base electrode and a single crystal silicon film 52 for a collector electrode are formed on a silicon oxide film 6, the entire wafer is covered with a silicon nitride film 8. The silicon nitride film is selectively removed by photolithography and anisotropic dry etching. FIG. 28 (b)
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a stage where a specific crystal orientation is exposed on the side surface of the opening of the single crystal silicon film for a base electrode. KOH
Thereby, the single crystal silicon film 51 is etched.
This etching liquid has a remarkable difference in the etching rate depending on the crystal plane orientation. That is, since the etching rate of the {111} plane is low, this plane orientation is finally exposed. In this embodiment, the etching is performed by using the wet method. However, since the etching rate of the {111} plane is extremely low, the processing accuracy of the opening width is maintained.

【0116】図29(a)は、真性ベース領域をエピタ
キシャル成長させた段階の状態を示す縦断面図である。
LPCVD法によって、シリコン酸化膜を堆積する。次
いで、シリコン酸化膜を異方性ドライエッチとBHFに
よるウエットエッチングとの組み合わせてエッチングす
る。この結果、第1の開口の上部とシリコン窒化膜8の
側面を覆う側壁シリコン酸化膜57が形成され、しか
も、第1の開口201の底のシリコン酸化膜6が除去さ
れて、シリコン酸化膜6にコレクタ用エピタキシャル層
3の表面を露出させる第2の開口202が形成される。
引き続き、シリコンを選択エピタキシャル成長させて、
単結晶真性ベース領域11を形成する。図29(b)
は、エミッタポリシリコンを形成した段階の状態を示す
縦断面図である。LPCVD法によってシリコン酸化膜
を堆積し、これに異方性ドライエッチとBHFによるウ
エットエッチを順次行って、側壁シリコン酸化膜57上
と真性ベース領域11上を覆う側壁シリコン酸化膜58
を形成する。そして、LPCVD法によるエミッタポリ
シリコンの堆積、パターニング、熱処理によって、エミ
ッタ電極用ポリシリコン膜16とn+ 型単結晶エミッタ
領域15とを形成する。以下、第6の実施の形態と同様
の作製プロセスを経て、図27の構造を得る。
FIG. 29A is a longitudinal sectional view showing a state at the stage when the intrinsic base region is epitaxially grown.
A silicon oxide film is deposited by the LPCVD method. Next, the silicon oxide film is etched by a combination of anisotropic dry etching and wet etching with BHF. As a result, a side wall silicon oxide film 57 covering the upper portion of the first opening and the side surface of the silicon nitride film 8 is formed, and the silicon oxide film 6 at the bottom of the first opening 201 is removed. A second opening 202 exposing the surface of collector epitaxial layer 3 is formed.
Subsequently, silicon is selectively epitaxially grown,
A single crystal intrinsic base region 11 is formed. FIG. 29 (b)
FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing a state at a stage when an emitter polysilicon is formed. A silicon oxide film is deposited by the LPCVD method, and anisotropic dry etching and wet etching with BHF are sequentially performed on the silicon oxide film, thereby forming a sidewall silicon oxide film 58 covering the sidewall silicon oxide film 57 and the intrinsic base region 11.
To form Then, a polysilicon film 16 for an emitter electrode and an n + -type single crystal emitter region 15 are formed by depositing, patterning, and heat-treating the emitter polysilicon by the LPCVD method. Hereinafter, the structure shown in FIG. 27 is obtained through a manufacturing process similar to that of the sixth embodiment.

【0117】以上の第4〜第7の実施の形態の場合のよ
うに、電極部分(単結晶シリコン膜51)を単結晶化し
て用いることは、第2の実施の形態のバイポーラトラン
ジスタ及び第3の実施の形態の電界効果トランジスタ
(FET)に適用できることは言うまでもない。また、
以上の実施の形態では、npnバイポーラトランジスタ
とpチャネルJFETについて、説明したが導電型を全
て逆にしたバイポーラトランジスタとFETにも本発明
は適用できる。さらに、実施の形態では素子分離法にL
OCOS法を用いていたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、トレンチ法等他の分離技術を採用しても
よい。
As in the above-described fourth to seventh embodiments, the use of the electrode portion (single-crystal silicon film 51) which is monocrystallized is the same as that of the bipolar transistor and the third transistor of the second embodiment. It is needless to say that the present invention can be applied to the field effect transistor (FET) of the embodiment. Also,
In the above embodiment, the npn bipolar transistor and the p-channel JFET have been described. However, the present invention can be applied to the bipolar transistor and the FET whose conductivity types are all reversed. Further, in the embodiment, L is used for the element isolation method.
Although the OCOS method has been used, the present invention is not limited to this, and another isolation technique such as a trench method may be adopted.

【0118】[0118]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ベース
電極用またはソース/ドレイン電極用のポリシリコン膜
の側面からエピタキシャル成長する多結晶膜の厚さにバ
ラツキがあっても、エミッタ電極用ポリシリコン膜が堆
積される真性ベース領域上またはゲート電極用ポリシリ
コン膜が堆積されるチャネル層上の開口の寸法が、ベー
ス電極用またはソース/ドレイン電極用のポリシリコン
膜に形成した開口内部に向かっての多結晶膜のせり出し
寸法ではなく、ベース電極用またはソース/ドレイン電
極用のポリシリコンの側面の一部に形成された側壁によ
り規制される結果、エミッタ面積またはゲート領域面積
のバラツキが大幅に抑制され、電気的特性への影響が少
なくなる。
As described above, according to the present invention, even if the thickness of the polycrystalline film epitaxially grown from the side surface of the polysilicon film for the base electrode or the source / drain electrode varies, the emitter electrode The size of the opening on the intrinsic base region where the polysilicon film is deposited or on the channel layer where the polysilicon film for the gate electrode is deposited is within the opening formed in the polysilicon film for the base electrode or the source / drain electrode. The variation in the emitter area or the gate region area is large as a result of being regulated by the side wall formed on a part of the side surface of the polysilicon for the base electrode or the source / drain electrode, rather than the protrusion dimension of the polycrystalline film toward the substrate. And the influence on the electrical characteristics is reduced.

【0119】更に、ベース電極用またはソース/ドレイ
ン電極用の第1の半導体層を単結晶半導体層とした本発
明の実施の形態によれば、第1の半導体層のの側面から
エピタキシャル成長する半導体層が単結晶となるためそ
の成長膜厚にバラツキが生じることがなくなる。それ
故、エミッタ電極用ポリシリコン膜が堆積される真性ベ
ース領域上またはゲート電極用ポリシリコン膜が堆積さ
れるチャネル層上の開口の寸法にバラツキが生ぜず、従
って、エミッタ面積またはゲート領域面積のバラツキが
大幅に抑制され、電気的特性への影響が少なくなる。
Further, according to the embodiment of the present invention in which the first semiconductor layer for the base electrode or the source / drain electrode is a single crystal semiconductor layer, the semiconductor layer epitaxially grown from the side surface of the first semiconductor layer. Becomes a single crystal, so that there is no variation in the grown film thickness. Therefore, there is no variation in the size of the opening on the intrinsic base region where the polysilicon film for the emitter electrode is deposited or on the channel layer where the polysilicon film for the gate electrode is deposited. Variation is greatly suppressed, and the effect on electrical characteristics is reduced.

【0120】また、第1の半導体層に形成された開口部
の形状を漏斗状に上に向かって拡がるようにした実施の
形態によれば、エミッタまたはゲートが微細化された場
合であっても、エミッタ電極用ポリシリコンまたはゲー
ト電極用ポリシリコンを堆積する際のステップカバレッ
ジを改善することができること、及び、電極用ポリシリ
コン膜の上端部での膜厚を厚くすることのできることの
2つの効果により、エミッタ寄生抵抗またはゲート寄生
抵抗を低く抑えることが可能になる。
Further, according to the embodiment in which the shape of the opening formed in the first semiconductor layer is expanded upward in a funnel shape, even when the emitter or the gate is miniaturized. That the step coverage at the time of depositing the polysilicon for the emitter electrode or the polysilicon for the gate electrode can be improved, and that the thickness at the upper end of the polysilicon film for the electrode can be increased. Thereby, it becomes possible to suppress the emitter parasitic resistance or the gate parasitic resistance.

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

【図1】 本発明の第1の実施の形態となる半導体装置
の縦断面図。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 第1の実施の形態となる半導体装置を作成す
る主要工程を図解する縦断面図。
FIG. 2 is a vertical cross-sectional view illustrating main processes for manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図3】 第1の実施の形態となる半導体装置を作成す
る主要工程において、図2に続く工程を図解する縦断面
図。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 2 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図4】 第1の実施の形態となる半導体装置を作成す
る主要工程において、図3に続く工程を図解する縦断面
図。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 3 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図5】 第1の実施の形態となる半導体装置を作成す
る主要工程において、図4に続く工程を図解する縦断面
図。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 4 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図6】 第1の実施の形態となる半導体装置を作成す
る主要工程において、図5に続く工程を図解する縦断面
図。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 5 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図7】 ポリシリコンのグレイン・バウンダリーを図
解する図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a grain boundary of polysilicon.

【図8】 開口が形成された ポリシリコンのグレイン
・バウンダリーを図解する図。
FIG. 8 is a diagram illustrating a grain boundary of polysilicon in which an opening is formed.

【図9】 第1の実施の形態となる半導体装置を作成す
る主要工程において、図6に続く工程を図解する縦断面
図。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 6 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the first embodiment;

【図10】 本発明の第2の実施の形態となる半導体装
置の縦断面図。
FIG. 10 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の第3の実施の形態となる半導体装
置の平面図。
FIG. 11 is a plan view of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図12】 図11のB−Bで見た本発明の第3の実施
の形態となる半導体装置の縦断面図。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, taken along line BB in FIG. 11;

【図13】 図11のC−Cで見た本発明の第3の実施
の形態となる半導体装置の縦断面図。
FIG. 13 is a vertical cross-sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, taken along line CC in FIG. 11;

【図14】 図11のD−Dで見た本発明の第3の実施
の形態となる半導体装置の縦断面図。
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of the semiconductor device according to the third embodiment of the present invention, taken along line DD in FIG. 11;

【図15】 本発明の第4の実施の形態となる半導体装
置の縦断面図。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図16】 第4の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程を図解する縦断面図。
FIG. 16 is a longitudinal sectional view illustrating main steps of manufacturing a semiconductor device according to a fourth embodiment;

【図17】 本発明の第5の実施の形態となる半導体装
置の縦断面図。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図18】 第5の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程を図解する縦断面図。
FIG. 18 is a vertical cross-sectional view illustrating main processes for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment;

【図19】 第5の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図18に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 19 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 18 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment;

【図20】 第5の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図19に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 20 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 19 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment;

【図21】 第5の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図20に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 21 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 20 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the fifth embodiment;

【図22】 本発明の第6の実施の形態となる半導体装
置の縦断面図。
FIG. 22 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図23】 第6の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程を図解する縦断面図。
FIG. 23 is a longitudinal sectional view illustrating a main step of manufacturing a semiconductor device according to a sixth embodiment;

【図24】 第6の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図23に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 24 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 23 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment;

【図25】 第6の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図24に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 25 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 24 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment;

【図26】 第6の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図25に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 26 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 25 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the sixth embodiment;

【図27】 本発明の第7の実施の形態となる半導体装
置の縦断面図。
FIG. 27 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図28】 第7の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程を図解する縦断面図。
FIG. 28 is a longitudinal sectional view illustrating a main step of manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment;

【図29】 第7の実施の形態となる半導体装置を作成
する主要工程において、図28に続く工程を図解する縦
断面図。
FIG. 29 is a longitudinal sectional view illustrating a step following FIG. 28 in a main step of manufacturing the semiconductor device according to the seventh embodiment;

【図30】 従来の半導体装置の縦断面図。FIG. 30 is a longitudinal sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 p- 型シリコン基板 2−a n+ 型埋め込み層 2−b p+ 型埋め込み層 3 コレクタ用エピタキシャル層 4 シリコン酸化膜 5 コレクタ引き出し領域 6 シリコン酸化膜 7 ベース電極用ポリシリコン膜 8 シリコン窒化膜 9 シリコン酸化膜 10 シリコン窒化膜 11 単結晶真性ベース領域 11a p+ 型単結晶シリコン膜 12、12a p+ 型ポリシリコン膜 13 シリコン酸化膜 14 n型コレクタ領域 15 n+ 型単結晶エミッタ領域 16 エミッタ電極用ポリシリコン膜 17 シリコン酸化膜 18−a、20−a エミッタ用アルミニウム合金電極 18−b、20−b ベース用アルミニウム合金電極 18−c、20−c コレクタ用アルミニウム合金電極 19−a、19−b、19−c タングステン電極 21 多結晶SiGe膜 22 SiGe合金真性ベース領域 23 単結晶シリコン膜 24 n+ 型単結晶エミッタ領域 31 n- 型シリコン基板 32 ソース電極用ポリシリコン膜 33 ドレイン電極用ポリシリコン膜 34 p型チャネル用シリコン膜 35、36 p型ポリシリコン膜 37 ゲート電極用ポリシリコン膜 38 n+ 型単結晶シリコン膜 39−a ゲート用アルミニウム合金電極 39―b ソース用アルミニウム合金電極 39―c ドレイン用アルミニウム合金電極 50a アモルファスシリコン膜 50b 単結晶シリコン膜 50c 多結晶シリコン膜 51 ベース電極用単結晶シリコン膜 52 コレクタ電極用単結晶シリコン膜 53 p+ 型単結晶シリコン膜 54、56、57、58 側壁シリコン酸化膜 55 側壁シリコン窒化膜 100 シリコン基体 101、201、301、501 第1の開口 102、202、302、502 第2の開口 503 第3の開口DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 p - type silicon substrate 2-an + type buried layer 2-bp + type buried layer 3 Epitaxial layer for collectors 4 Silicon oxide film 5 Collector extraction region 6 Silicon oxide film 7 Polysilicon film for base electrode 8 Silicon nitride film Reference Signs List 9 silicon oxide film 10 silicon nitride film 11 single crystal intrinsic base region 11a p + type single crystal silicon film 12, 12a p + type polysilicon film 13 silicon oxide film 14 n type collector region 15 n + type single crystal emitter region 16 emitter Polysilicon film for electrode 17 Silicon oxide film 18-a, 20-a Aluminum alloy electrode for emitter 18-b, 20-b Aluminum alloy electrode for base 18-c, 20-c Aluminum alloy electrode for collector 19-a, 19 -B, 19-c Tungsten electrode 21 Polycrystalline SiGe film 22 Si Ge alloy intrinsic base region 23 single crystal silicon film 24 n + type single crystal emitter region 31 n type silicon substrate 32 polysilicon film for source electrode 33 polysilicon film for drain electrode 34 silicon film for p-type channel 35, 36 p-type Polysilicon film 37 Polysilicon film for gate electrode 38 n + -type single crystal silicon film 39-a Aluminum alloy electrode for gate 39-b Aluminum alloy electrode for source 39-c Aluminum alloy electrode for drain 50a Amorphous silicon film 50b Single crystal silicon Film 50c polycrystalline silicon film 51 single-crystal silicon film for base electrode 52 single-crystal silicon film for collector electrode 53 p + -type single-crystal silicon film 54, 56, 57, 58 sidewall silicon oxide film 55 sidewall silicon nitride film 100 silicon substrate 101 , 201, 30 , 501 first opening 102,202,302,502 second opening 503 third opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F003 AP00 AP04 AZ01 BA11 BA13 BA27 BA93 BA97 BB07 BB08 BB90 BC08 BE07 BE08 BF06 BF90 BG01 BG06 BH07 BH18 BJ16 BP00 BP01 BP11 BP12 BP21 BP23 BP31 BP33 BP34 BP42 BP48 BP93 BS04 BS05 BS06 BS08 BZ03  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) BZ03

Claims (34)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一導電型の単結晶半導体基板と、 前記単結晶半導体基板の主面を覆い、前記単結晶半導体
基板の主面の一部を露出させる第1の所定幅を有した第
1の開口部を有する第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の第1の半導
体層と、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜と、 前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜とを貫通するよ
うに、前記第1の開口部と位置整合した第2の所定幅を
有するように形成された第2の開口部であって、前記第
2の所定幅が前記第1の所定幅より小さく、その結果、
前記第1の半導体層の前記第2の開口部の縁が、前記第
1の絶縁膜の前記第1の開口部にせり出すせり出し部を
なすようにしている第2の開口部と、 前記第2の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の側面下部を露出させるように、
前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜との前記第2の
開口部の側面上に形成された絶縁側壁と、 前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶
半導体基板の主面の前記一部の上に形成された逆導電型
の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、 前記第1の半導体層の前記せり出し部の下面と前記側面
下部と、前記第2の半導体層の端部とを結合する逆導電
型の第3の半導体層と、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導電型
の第4の半導体層と、 前記第4の半導体層の上面上に形成された、一導電型の
第5の半導体層とを具備しており、 前記絶縁側壁の厚さが、前記第3の半導体層の厚さより
大きいことを特徴とする半導体装置。
A first conductivity type single crystal semiconductor substrate; a first conductivity type single crystal semiconductor substrate having a first predetermined width covering a main surface of the single crystal semiconductor substrate and exposing a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate; A first insulating film having an opening, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type partially covering the first insulating film, a second insulating film covering the first semiconductor layer, A second opening formed to have a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the first semiconductor layer and the second insulating film, The second predetermined width is smaller than the first predetermined width;
A second opening in which an edge of the second opening of the first semiconductor layer forms a protrusion protruding into the first opening of the first insulating film; So as to expose a lower portion of a side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer that is exposed at a side surface of the opening portion.
An insulating side wall formed on a side surface of the second opening of the first semiconductor layer and the second insulating film; and the single crystal in the first opening of the first insulating film. A second semiconductor layer formed of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the semiconductor substrate; a lower surface of the protruding portion of the first semiconductor layer; a lower portion of the side surface; A third semiconductor layer of the opposite conductivity type that is coupled to an end of the second semiconductor layer; a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region of the second semiconductor layer; And a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer, wherein the thickness of the insulating side wall is larger than the thickness of the third semiconductor layer. Semiconductor device.
【請求項2】 前記単結晶半導体基板は、単結晶シリコ
ン基板であり、前記第1半導体層がポリシリコンで形成
され、前記第2の半導体層が単結晶シリコンで形成さ
れ、前記第3の半導体層及び前記第5の半導体層がポリ
シリコンで形成されていることを特徴とする請求項1記
載の半導体装置。
2. The single-crystal semiconductor substrate is a single-crystal silicon substrate, wherein the first semiconductor layer is formed of polysilicon, the second semiconductor layer is formed of single-crystal silicon, and the third semiconductor 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said layer and said fifth semiconductor layer are formed of polysilicon.
【請求項3】 前記単結晶半導体基板は、単結晶シリコ
ン基板であり、前記第1半導体層がポリシリコンで形成
され、前記第2の半導体層の少なくとも一部が単結晶S
iGeで形成され、前記第3の半導体層の少なくとも一
部が多結晶SiGeで形成され、前記第5の半導体層が
ポリシリコンで形成されていることを特徴とする請求項
1記載の半導体装置。
3. The single-crystal semiconductor substrate is a single-crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of polysilicon, and at least a part of the second semiconductor layer is a single-crystal silicon substrate.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the third semiconductor layer is made of iGe, at least a part of the third semiconductor layer is made of polycrystalline SiGe, and the fifth semiconductor layer is made of polysilicon.
【請求項4】 前記単結晶半導体基板は、単結晶シリコ
ン基板であり、前記第1半導体層が単結晶シリコンで形
成され、前記第2の半導体層が単結晶シリコンで形成さ
れ、前記第3の半導体層が単結晶シリコンで形成され、
前記第5の半導体層がポリシリコンで形成されているこ
とを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
4. The single crystal semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate, wherein the first semiconductor layer is formed of single crystal silicon, the second semiconductor layer is formed of single crystal silicon, and the third semiconductor layer is formed of single crystal silicon. The semiconductor layer is formed of single crystal silicon,
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said fifth semiconductor layer is formed of polysilicon.
【請求項5】 前記絶縁側壁は、前記第2の開口部の側
面で露出している前記第1の半導体層の前記せり出し部
の前記側面下部を露出させるように、前記第1の半導体
層と前記第2の絶縁膜との前記第2の開口部の側面上に
形成された第1の絶縁側壁と、該第1の絶縁側壁上に形
成され且つ前記第2の開口部の側面に平行に前記第1の
絶縁側壁より広く広がっている第2の絶縁側壁とから形
成されていることを特徴とする請求項1から4のいずれ
か1項に記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating side wall is formed on the first semiconductor layer so as to expose a lower portion of the side surface of the protrusion of the first semiconductor layer exposed on a side surface of the second opening. A first insulating side wall formed on a side surface of the second opening with the second insulating film; and a first insulating side wall formed on the first insulating side wall and parallel to a side surface of the second opening. 5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the semiconductor device is formed of a second insulating side wall that is wider than the first insulating side wall. 6.
【請求項6】 前記絶縁側壁を覆い、前記第2の半導体
層の上面領域に形成された前記第4の半導体層の領域を
画成する第3の絶縁膜を更に有することを特徴とする請
求項1から5のいずれか1項に記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 1, further comprising a third insulating film covering the insulating side wall and defining a region of the fourth semiconductor layer formed in an upper surface region of the second semiconductor layer. Item 6. The semiconductor device according to any one of Items 1 to 5.
【請求項7】 一導電型の単結晶半導体基板と、 前記単結晶半導体基板の主面を覆い、前記単結晶半導体
基板の主面の一部を露出させる第1の所定幅を有した第
1の開口部を有する第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単結晶半導
体の第1の半導体層と、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜と、 前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜とを貫通するよ
うに、前記第1の開口部と位置整合した第2の所定幅を
有するように形成された第2の開口部であって、前記第
2の所定幅が前記第1の所定幅より小さく、その結果、
前記第1の半導体層の前記第2の開口部の縁が、前記第
1の絶縁膜の前記第1の開口部にせり出すせり出し部を
なすようにしている第2の開口部と、 前記第2の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の側面下部を露出させるように、
前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜との前記第2の
開口部の側面上に形成された絶縁側壁と、 前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶
半導体基板の主面の前記一部の上に形成された逆導電型
の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、 前記第1の半導体層の前記せり出し部の下面と前記側面
下部と、前記第2の半導体層の端部とを結合する逆導電
型の第3の半導体層と、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導電型
の第4の半導体層と、 前記第4の半導体層の上面上に形成された、一導電型の
第5の半導体層とを具備していることを特徴とする半導
体装置。
7. A single-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate, and a first single-crystal semiconductor substrate having a first predetermined width that covers a main surface of the single-crystal semiconductor substrate and exposes a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate. A first insulating film having an opening, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film, and a second insulating film covering the first semiconductor layer A second opening formed to have a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the film and the first semiconductor layer and the second insulating film; Wherein the second predetermined width is smaller than the first predetermined width, so that
A second opening in which an edge of the second opening of the first semiconductor layer forms a protrusion protruding into the first opening of the first insulating film; So as to expose a lower portion of a side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer that is exposed at a side surface of the opening portion.
An insulating side wall formed on a side surface of the second opening of the first semiconductor layer and the second insulating film; and the single crystal in the first opening of the first insulating film. A second semiconductor layer formed of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the semiconductor substrate; a lower surface of the protruding portion of the first semiconductor layer; a lower portion of the side surface; A third semiconductor layer of the opposite conductivity type that is coupled to an end of the second semiconductor layer; a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region of the second semiconductor layer; And a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer.
【請求項8】 一導電型の単結晶半導体基板と、 前記単結晶半導体基板の主面を覆い、前記単結晶半導体
基板の主面の一部を露出させる第1の所定幅を有した第
1の開口部を有する第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単結晶半導
体の第1の半導体層と、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜と、 前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜とを貫通するよ
うに、前記第1の開口部と位置整合した第2の所定幅を
有するように形成された第2の開口部であって、前記第
2の所定幅が前記第1の所定幅より小さく、その結果、
前記第1の半導体層の前記第2の開口部の縁が、前記第
1の絶縁膜の前記第1の開口部にせり出すせり出し部を
なすようにしている第2の開口部と、 前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶
半導体基板の主面の前記一部の上に形成された逆導電型
の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、 前記第1の半導体層の前記せり出し部の下面と前記側面
下部と、前記第2の半導体層の端部とを結合する逆導電
型の単結晶半導体からなる第3の半導体層と、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導電型
の第4の半導体層と、 前記第4の半導体層の上面上に形成された、一導電型の
第5の半導体層とを具備していることを特徴とする半導
体装置。
8. A single-crystal semiconductor substrate of one conductivity type, and a first single-crystal semiconductor substrate having a first predetermined width that covers a main surface of the single-crystal semiconductor substrate and exposes a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate. A first insulating film having an opening, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film, and a second insulating film covering the first semiconductor layer A second opening formed to have a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the film and the first semiconductor layer and the second insulating film; Wherein the second predetermined width is smaller than the first predetermined width, so that
A second opening in which an edge of the second opening of the first semiconductor layer protrudes into the first opening of the first insulating film; A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the insulating film; A third semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor that couples a lower surface of the protruding portion of the semiconductor layer, a lower portion of the side surface, and an end of the second semiconductor layer; A fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in the upper surface region; and a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer. Semiconductor device.
【請求項9】 一導電型の単結晶半導体基板と、 前記単結晶半導体基板の主面を覆い、前記単結晶半導体
基板の主面の一部を露出させる第1の所定幅を有した第
1の開口部を有する第1の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単結晶半導
体の第1の半導体層と、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜と、 前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜とを貫通するよ
うに、前記第1の開口部と位置整合した第2の所定幅を
有するように形成された第2の開口部であって、前記第
2の所定幅が前記第1の所定幅より小さく、その結果、
前記第1の半導体層の前記第2の開口部の縁が、前記第
1の絶縁膜の前記第1の開口部にせり出すせり出し部を
なすようにしている第2の開口部と、 前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶
半導体基板の主面の前記一部の上に形成された逆導電型
の単結晶半導体からなる第2の半導体層と、 前記第1の半導体層の前記せり出し部の下面及び側面
と、前記第2の半導体層の端部とを結合する逆導電型の
単結晶半導体からなる第3の半導体層と、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導電型
の第4の半導体層と、 前記第4の半導体層の上面上に形成された、一導電型の
第5の半導体層とを具備していることを特徴とする半導
体装置。
9. A single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a first predetermined width which covers a main surface of the single crystal semiconductor substrate and exposes a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate. A first insulating film having an opening, a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film, and a second insulating film covering the first semiconductor layer A second opening formed to have a second predetermined width aligned with the first opening so as to penetrate the film and the first semiconductor layer and the second insulating film; Wherein the second predetermined width is smaller than the first predetermined width, so that
A second opening in which an edge of the second opening of the first semiconductor layer protrudes into the first opening of the first insulating film; A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening of the insulating film; A third semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor that couples a lower surface and a side surface of the protruding portion of the semiconductor layer to an end of the second semiconductor layer, and an upper surface region of the second semiconductor layer And a fourth semiconductor layer of one conductivity type, and a fifth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer. Semiconductor device.
【請求項10】 前記第2の開口部内に露出した前記第
2の絶縁膜の側面及び前記第2の半導体層の側面を覆
い、前記第2の半導体層の上面領域に形成された前記第
4の半導体層の領域を画成する絶縁側壁を更に有するこ
とを特徴とする請求項9記載の半導体装置。
10. The fourth semiconductor device, wherein the fourth insulating film covers a side surface of the second insulating film and a side surface of the second semiconductor layer exposed in the second opening, and is formed in an upper surface region of the second semiconductor layer. 10. The semiconductor device according to claim 9, further comprising an insulating side wall defining a region of the semiconductor layer.
【請求項11】 一導電型の単結晶半導体基板と、 前記単結晶半導体基板の主面を覆い、前記単結晶半導体
基板の主面の一部を露出させる第1の開口部を有する第
1の絶縁膜と、 下端での幅が前記第1の開口部の幅よりも狭く上方にい
くに連れて次第に幅が広がる、前記第1の開口部に位置
整合されて形成された第2の開口部を有し、前記第1の
絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の単結晶半導体の第1の
半導体層と、 幅が、前記第2の開口部の上端部の幅と概略等しいか若
しくはこれより幾分狭い、前記第2の開口部に位置整合
されて形成された第3の開口部を有し、前記第1の半導
体層を覆う第2の絶縁膜と、 前記第1の絶縁膜の前記第1の開口部内の、前記単結晶
半導体基板の主面の前記一部の上に形成された、一部
が、前記第1の開口部内にせり出した前記第1の半導体
層のせり出し部の下面と接する逆導電型の単結晶半導体
からなる第2の半導体層と、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された、一導電型
の第3の半導体層と、 前記第4の半導体層の上面上に形成された、一導電型の
第4の半導体層とを具備していることを特徴とする半導
体装置。
11. A first semiconductor device comprising: a single-crystal semiconductor substrate of one conductivity type; and a first opening covering a main surface of the single-crystal semiconductor substrate and exposing a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate. An insulating film, and a second opening formed in alignment with the first opening, wherein the width at the lower end is narrower than the width of the first opening and gradually widens upward. And a first semiconductor layer of a reverse conductivity type single crystal semiconductor partially covering the first insulating film; and a width substantially equal to or greater than a width of an upper end of the second opening. A second insulating film having a somewhat narrower third opening formed so as to be aligned with the second opening and covering the first semiconductor layer; A part formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate in the first opening is partly formed by the first opening. A second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor in contact with a lower surface of the protruding portion of the first semiconductor layer protruding inside; a one conductivity type formed in an upper surface region of the second semiconductor layer; And a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed on the upper surface of the fourth semiconductor layer.
【請求項12】 前記第3の開口部内に露出した前記第
2の絶縁膜の側面及び前記第3の開口部内に露出した前
記第2の半導体層の側面の少なくとも上側部分を覆い、
前記第2の半導体層の上面領域に形成された前記第3の
半導体層の領域を画成する絶縁側壁を更に有することを
特徴とする請求項11に記載の半導体装置。
12. Covering at least an upper portion of a side surface of the second insulating film exposed in the third opening and a side surface of the second semiconductor layer exposed in the third opening.
The semiconductor device according to claim 11, further comprising an insulating side wall formed in an upper surface region of the second semiconductor layer and defining a region of the third semiconductor layer.
【請求項13】 前記絶縁側壁は、前記第2の開口部の
内部に露出している前記第1の半導体層の側面のほぼ全
体またはその上側部分を覆うように、前記第1の半導体
層と前記第2の絶縁膜との前記第2の開口部の側面上及
び前記第3の開口部の側面上に形成された第1の絶縁側
壁と、該第1の絶縁側壁上に形成され且つその下端部が
前記第2の半導体層の上面に接触して前記第2の半導体
層の上面領域に形成された前記第4の半導体層の領域を
画成している第2の絶縁側壁とから形成されていること
を特徴とする請求項12記載の半導体装置。
13. The first semiconductor layer and the insulating side wall cover substantially the entire side surface of the first semiconductor layer exposed inside the second opening or an upper portion thereof. A first insulating side wall formed on the side surface of the second opening with the second insulating film and on a side surface of the third opening; and formed on the first insulating side wall and And a second insulating side wall having a lower end contacting the upper surface of the second semiconductor layer and defining a region of the fourth semiconductor layer formed in an upper surface region of the second semiconductor layer. 13. The semiconductor device according to claim 12, wherein:
【請求項14】 前記第2の半導体層は、その上側の端
部が前記第2の開口部に露出している前記第1の半導体
層の側面の下側部に乗り上がるように形成されているこ
とを特徴とする請求項11から13のいずれか1項に記
載の半導体装置。
14. The second semiconductor layer is formed so that an upper end thereof rides on a lower side portion of a side surface of the first semiconductor layer that is exposed to the second opening. The semiconductor device according to any one of claims 11 to 13, wherein:
【請求項15】 前記第1の半導体層の上表面はこれと
ほぼ等しい面積の第3の絶縁膜によって覆われ、その上
に形成された前記第2の絶縁膜の前記第3の開口部の幅
は前記第2の開口部の上端部の幅より幾分狭いことを特
徴とする請求項11〜13のいずれか1項に記載の半導
体装置。
15. An upper surface of the first semiconductor layer is covered with a third insulating film having substantially the same area as the first semiconductor layer, and an upper surface of the third opening of the second insulating film formed thereon is formed. 14. The semiconductor device according to claim 11, wherein the width is slightly smaller than the width of the upper end of the second opening.
【請求項16】 前記単結晶半導体基板は前記主面を
(100)面とする単結晶シリコン基板であり、前記第
1の半導体層は前記主面と平行な面を(100)面とす
る単結晶シリコン層であって、前記第1の半導体層の前
記第2の開口部の側面に露出した面は{111}面であ
ることを特徴とする請求項11〜15のいずれか1項に
記載の半導体装置。
16. The single crystal semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate having the main surface as a (100) plane, and the first semiconductor layer is a single crystal silicon having a plane parallel to the main surface as a (100) plane. 16. The crystalline silicon layer, wherein a surface of the first semiconductor layer exposed on a side surface of the second opening is a {111} plane. Semiconductor device.
【請求項17】 前記単結晶半導体基板は、単結晶シリ
コン基板であり、前記第2の半導体層の少なくとも下側
の一部が単結晶SiGeで形成されていることを特徴と
する請求項7〜16のいずれか1項に記載の半導体装
置。
17. The semiconductor device according to claim 7, wherein the single crystal semiconductor substrate is a single crystal silicon substrate, and at least a part of a lower side of the second semiconductor layer is formed of single crystal SiGe. 17. The semiconductor device according to any one of 16.
【請求項18】 前記第2の半導体層は、下端部が単結
晶SiGeで形成され、上側に向かって徐々にGeの含
有率が低下し上端部では単結晶Siになされていること
を特徴とする請求項17に記載の半導体装置。
18. The second semiconductor layer is characterized in that the lower end is made of single-crystal SiGe, the Ge content gradually decreases toward the upper side, and the upper end is made of single-crystal Si. The semiconductor device according to claim 17, wherein:
【請求項19】 一導電型の単結晶半導体基板の主面を
覆うように第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の第1の半導
体層を形成し、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜を形成し、 前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜とを貫通するよ
うに第1の所定幅を有した第1の開口部を形成し、 前記第1の開口部の底面及び側面と前記第2の絶縁膜上
を覆う第3の絶縁膜を形成し、 前記第3の絶縁膜上を覆う、前記第3の絶縁膜と異なる
性質を有する第4の絶縁膜を形成し、 前記第4の絶縁膜と前記第3の絶縁膜をエッチバックし
て、前記第2の絶縁膜上の前記第4の絶縁膜と前記第3
の絶縁膜を完全に除去し、前記第1の開口部の底面上か
らは前記第4の絶縁膜を完全に除去して前記第3の絶縁
膜を露出させ、前記第1の開口部の側面には、前記第4
の絶縁膜と前記第3の絶縁膜からなる絶縁側壁を残し、 前記第1の絶縁膜と前記第3の絶縁膜を選択的に除去し
て、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させて、
前記第1の所定幅より大きい第2の所定幅を有した第2
の開口部を、前記第1の開口部と位置整合して形成し、
前記第1の半導体層の前記第1の開口部の縁が、前記第
1の絶縁膜の前記第2の開口部にせり出すせり出し部を
なすようにすると共に、前記第1の開口部の側面上に前
記第4の絶縁膜の下の前記第3の絶縁膜を一部残して、
前記第1の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の側面下部を露出させ、 前記第1の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の前記側面下部上と、前記第2の
開口部内で露出している前記単結晶半導体基板の主面の
前記一部の上とに、半導体を成長させて、前記単結晶半
導体基板の主面の前記一部の上に逆導電型の単結晶半導
体からなる第2の半導体層と形成すると共に、前記第1
の半導体層の前記せり出し部の下面と前記側面下部から
前記第2の半導体層の端部に達し前記絶縁側壁の厚さよ
り小さい厚さを有する逆導電型の第3の半導体層を形成
し、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された一導電型の
第4の半導体層と前記第4の半導体層の上面上に形成さ
れた第5の半導体層とを形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
19. A first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate, and a reverse-conductivity-type first semiconductor layer partially covering the first insulating film is formed. Forming a second insulating film covering the first semiconductor layer; forming a first insulating film having a first predetermined width so as to penetrate the first semiconductor layer and the second insulating film; Forming an opening, forming a third insulating film covering the bottom surface and side surfaces of the first opening and the second insulating film, covering the third insulating film; Forming a fourth insulating film having a property different from that of the film; etching back the fourth insulating film and the third insulating film to form the fourth insulating film on the second insulating film; Third
Is completely removed, and the fourth insulating film is completely removed from above the bottom surface of the first opening to expose the third insulating film, and a side surface of the first opening is formed. The fourth
The first insulating film and the third insulating film are selectively removed while leaving an insulating side wall composed of the insulating film and the third insulating film, and a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate is removed. Expose it,
A second having a second predetermined width larger than the first predetermined width;
Forming an opening in alignment with the first opening;
The edge of the first opening of the first semiconductor layer forms an extruding portion that protrudes into the second opening of the first insulating film, and is formed on a side surface of the first opening. Partially leaving the third insulating film below the fourth insulating film,
The lower part of the side surface of the protruding part of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening is exposed, and the lower part of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening is exposed. A semiconductor is grown on the lower part of the side surface of the protruding part and on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate exposed in the second opening, and Forming a second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor on the part of the main surface,
Forming a third semiconductor layer of a reverse conductivity type, which reaches an end of the second semiconductor layer from a lower surface of the protruding portion and a lower portion of the side surface of the semiconductor layer and has a thickness smaller than a thickness of the insulating side wall; A semiconductor, comprising: a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region of a second semiconductor layer; and a fifth semiconductor layer formed on an upper surface of the fourth semiconductor layer. Device manufacturing method.
【請求項20】 前記単結晶半導体基板を単結晶シリコ
ン基板で形成し、前記第1半導体層をポリシリコンで形
成して、前記半導体としてシリコンを成長させることに
より、前記第2の半導体層を単結晶シリコンで選択的に
形成し、前記第3の半導体層をポリシリコンで選択的に
形成することを特徴とする請求項19記載の半導体装置
の製造方法。
20. The second semiconductor layer is formed by forming the single crystal semiconductor substrate with a single crystal silicon substrate, forming the first semiconductor layer with polysilicon, and growing silicon as the semiconductor. 20. The method according to claim 19, wherein the third semiconductor layer is selectively formed of crystalline silicon, and the third semiconductor layer is selectively formed of polysilicon.
【請求項21】 前記単結晶半導体基板を単結晶シリコ
ン基板で形成し、前記第1半導体層をポリシリコンで形
成して、前記半導体の少なくとも一部としてSiGeを
成長させることにより、前記第2の半導体層の少なくと
も一部を単結晶SiGeで選択的に形成し、前記第3の
半導体層の少なくとも一部を多結晶SiGeで選択的に
形成することを特徴とする請求項19記載の半導体装置
の製造方法。
21. The method according to claim 21, wherein the single crystal semiconductor substrate is formed of a single crystal silicon substrate, the first semiconductor layer is formed of polysilicon, and SiGe is grown as at least a part of the semiconductor. 20. The semiconductor device according to claim 19, wherein at least a part of the semiconductor layer is selectively formed of single-crystal SiGe, and at least a part of the third semiconductor layer is selectively formed of polycrystalline SiGe. Production method.
【請求項22】 前記単結晶半導体基板を単結晶シリコ
ン基板で形成し、前記第1半導体層を単結晶シリコンで
形成して、前記半導体としてシリコンを成長させること
により、前記第2の半導体層を単結晶シリコンで選択的
に形成し、前記第3の半導体層を単結晶シリコンで選択
的に形成することを特徴とする請求項19記載の半導体
装置の製造方法。
22. The second semiconductor layer is formed by forming the single crystal semiconductor substrate with a single crystal silicon substrate, forming the first semiconductor layer with single crystal silicon, and growing silicon as the semiconductor. 20. The method according to claim 19, wherein the third semiconductor layer is selectively formed of single crystal silicon, and the third semiconductor layer is selectively formed of single crystal silicon.
【請求項23】 前記第2の半導体層の上面上に、高濃
度の一導電型不純物を含む多結晶半導体を堆積すること
により、前記第2の半導体層の上面上に前記一導電型の
第5の半導体層を形成し、前記一導電型の第5の半導体
層からの一導電型不純物の拡散により前記第2の半導体
層の上面領域に前記一導電型の第4の半導体層を形成す
ることを特徴とする請求項19から22のいずれか1項
に記載の半導体装置の製造方法。
23. depositing a polycrystalline semiconductor containing a high-concentration one-conductivity-type impurity on the upper surface of the second semiconductor layer, thereby forming the one-conductivity-type And forming a fourth semiconductor layer of one conductivity type in an upper surface region of the second semiconductor layer by diffusing impurities of one conductivity type from the fifth semiconductor layer of one conductivity type. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 19, wherein the method comprises:
【請求項24】 前記絶縁側壁を覆い、前記第2の半導
体層の上面の一部露出面を画成する第5の絶縁膜を更に
形成した後、前記第2の半導体層の上面上に、高濃度の
一導電型不純物を含む前記多結晶半導体を堆積すること
を特徴とする請求項23に記載の半導体装置の製造方
法。
24. After further forming a fifth insulating film covering the insulating side wall and defining a partially exposed surface of the upper surface of the second semiconductor layer, on the upper surface of the second semiconductor layer, The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 23, wherein the polycrystalline semiconductor containing a high concentration of one conductivity type impurity is deposited.
【請求項25】 一導電型の単結晶半導体基板の主面を
覆うように第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う逆導電型の半導体層を
形成して単結晶化し、単結晶化した第1の半導体層を形
成し、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜を形成し、 単結晶化した前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜と
を貫通するように第1の所定幅を有した第1の開口部を
形成し、 前記第1の開口部の底面及び側面と前記第2の絶縁膜上
を覆う第3の絶縁膜を形成し、 前記第3の絶縁膜上を覆う、前記第3の絶縁膜と異なる
性質を有する第4の絶縁膜を形成し、 前記第4の絶縁膜と前記第3の絶縁膜をエッチバックし
て、前記第2の絶縁膜上の前記第4の絶縁膜と前記第3
の絶縁膜を完全に除去し、前記第1の開口部の底面上か
らは前記第4の絶縁膜を完全に除去して前記第3の絶縁
膜を露出させ、前記第1の開口部の側面には、前記第4
の絶縁膜と前記第3の絶縁膜からなる絶縁側壁を残し、 前記第1の絶縁膜と前記第3の絶縁膜を選択的に除去し
て、前記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させて、
前記第1の所定幅より大きい第2の所定幅を有した第2
の開口部を、前記第1の開口部と位置整合して形成し、
前記第1の半導体層の前記第1の開口部の縁が、前記第
1の絶縁膜の前記第2の開口部にせり出すせり出し部を
なすようにすると共に、前記第1の開口部の側面上に前
記第4の絶縁膜の下の前記第3の絶縁膜を一部残して、
前記第1の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の側面下部を露出させ、 前記第1の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の前記側面下部上と、前記第2の
開口部内で露出している前記単結晶半導体基板の主面の
前記一部の上とに、半導体を成長させて、前記単結晶半
導体基板の主面の前記一部の上に逆導電型の単結晶半導
体からなる第2の半導体層と形成すると共に、前記第1
の半導体層の前記せり出し部の下面と前記側面下部から
前記第2の半導体層の端部に達する逆導電型の単結晶半
導体からなる第3の半導体層を形成し、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された一導電型の
第4の半導体層と前記第4の半導体層の上面上に形成さ
れた第5の半導体層とを形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
25. A first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a reverse conductivity type semiconductor layer partially covering the first insulating film is formed. A single-crystallized first semiconductor layer is formed, a second insulating film is formed to cover the first semiconductor layer, and the single-crystallized first semiconductor layer and the second insulating layer are formed. A first opening having a first predetermined width is formed so as to penetrate through the film, and a third insulating film covering a bottom surface and side surfaces of the first opening and the second insulating film is formed. Forming a fourth insulating film covering the third insulating film and having a property different from that of the third insulating film; and etching back the fourth insulating film and the third insulating film. The fourth insulating film on the second insulating film and the third
Is completely removed, and the fourth insulating film is completely removed from above the bottom surface of the first opening to expose the third insulating film, and a side surface of the first opening is formed. The fourth
The first insulating film and the third insulating film are selectively removed while leaving an insulating side wall composed of the insulating film and the third insulating film, and a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate is removed. Expose it,
A second having a second predetermined width larger than the first predetermined width;
Forming an opening in alignment with the first opening;
The edge of the first opening of the first semiconductor layer forms an extruding portion that protrudes into the second opening of the first insulating film, and is formed on a side surface of the first opening. Partially leaving the third insulating film below the fourth insulating film,
The lower part of the side surface of the protruding part of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening is exposed, and the lower part of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening is exposed. A semiconductor is grown on the lower part of the side surface of the protruding part and on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate exposed in the second opening, and Forming a second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor on the part of the main surface;
Forming a third semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor that reaches an end of the second semiconductor layer from a lower surface of the protruding portion of the semiconductor layer and an end of the second semiconductor layer from a lower portion of the side surface; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming a fourth semiconductor layer of one conductivity type formed in an upper surface region and a fifth semiconductor layer formed on an upper surface of the fourth semiconductor layer.
【請求項26】 一導電型の単結晶半導体基板の主面を
覆うように第1の絶縁膜を形成し、 半導体層を形成し単結晶化して、前記第1の絶縁膜を部
分的に覆う逆導電型の単結晶化した第1の半導体層を形
成し、 前記第1の半導体層を覆う第2の絶縁膜を形成し、 単結晶化した前記第1の半導体層と前記第2の絶縁膜と
を貫通するように第1の所定幅を有した第1の開口部を
形成し、 前記第1の開口部内の第1の絶縁膜を選択的に除去し
て、前記第1の所定幅より大きい第2の所定幅を有した
第2の開口部を、前記第1の開口部と位置整合して第1
の絶縁膜に形成し、前記単結晶半導体基板の主面の一部
を露出させると共に、前記第1の半導体層の前記第1の
開口部の縁が、前記第1の絶縁膜の前記第2の開口部に
せり出すせり出し部をなすようにし、 前記第1の開口部の側面で露出している前記第1の半導
体層の前記せり出し部の側面上と、前記第2の開口部内
で露出している前記単結晶半導体基板の主面の前記一部
の上とに、半導体を成長させて、前記単結晶半導体基板
の主面の前記一部の上に逆導電型の単結晶半導体からな
る第2の半導体層と形成すると共に、前記第1の半導体
層の前記せり出し部の下面と前記側面から前記第2の半
導体層の端部に達する逆導電型の単結晶半導体からなる
第3の半導体層を形成し、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された一導電型の
第4の半導体層と前記第4の半導体層の上面上に形成さ
れた第5の半導体層とを形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
26. A first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single conductivity type single crystal semiconductor substrate, and a semiconductor layer is formed and monocrystallized to partially cover the first insulating film. Forming a single-crystallized first semiconductor layer of a reverse conductivity type, forming a second insulating film covering the first semiconductor layer, and forming the single-crystallized first semiconductor layer and the second insulating film; Forming a first opening having a first predetermined width so as to penetrate the film, selectively removing the first insulating film in the first opening, and forming the first predetermined width; A second opening having a larger second predetermined width is aligned with the first opening to form a first opening.
And a part of the main surface of the single-crystal semiconductor substrate is exposed, and the edge of the first opening of the first semiconductor layer is formed on the second surface of the first insulating film. The first semiconductor layer is exposed on the side surface of the first opening, and is exposed in the second opening on the side surface of the first semiconductor layer exposed on the side surface of the first opening. A semiconductor is grown on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate, and a second crystal of a reverse conductivity type single crystal semiconductor is formed on the part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate. And a third semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor reaching the end of the second semiconductor layer from the lower surface and the side surface of the protruding portion of the first semiconductor layer. Forming a fourth layer of one conductivity type formed in an upper surface region of the second semiconductor layer. Method of manufacturing a semiconductor device, and forming a fifth semiconductor layer which is formed on the upper surface of the conductive layer and the fourth semiconductor layer.
【請求項27】 一導電型の単結晶半導体基板の主面を
覆うように第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う、その上面に自己と同
一パターンの第2の絶縁膜を有する、前記主面と平行な
面を{100}面とする単結晶化された逆導電型の第1
の半導体層を形成し、 前記第2の絶縁膜を覆う第3の絶縁膜を形成し、 前記第3の絶縁膜と前記第1の半導体層とに第1の所定
幅を有する第1の開口部を形成するとともに、前記第2
の絶縁膜に前記第1の開口部に位置整合された前記第1
の所定幅より大きい第2の所定幅を有する第2の開口部
を形成し、 熱処理により、前記第1の開口部側に露出された第1の
半導体層の表面にその{111}面を露出させて、前記
第1の半導体層に、下側に前記第2の所定幅より狭い第
3の所定幅を有し上側に前記第2の所定幅と概略等しい
幅を有する第3の開口部を形成し、 前記第3の開口部下の前記第1の絶縁膜を除去し更に前
記第1の絶縁膜を横方向にエッチングして前記第1の絶
縁膜に第4の開口部を形成することにより、前記単結晶
半導体基板の主面の一部を露出させるとともに前記第1
の半導体層の下面の一部を露出させ、 前記第4の開口部内に露出している前記第1の半導体層
の下面上と、前記第4の開口部内に露出している前記単
結晶半導体基板の主面上とに、半導体を成長させて、少
なくとも前記第4の開口部内を充填する逆導電型の単結
晶半導体からなる第2の半導体層を形成し、 前記第2の半導体層の上面領域に形成された一導電型の
第3の半導体層と前記第3の半導体層の上面上に形成さ
れた第4の半導体層とを形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
27. A first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single-conductivity type single crystal semiconductor substrate, and partially covers the first insulating film. A single crystallized reverse conductivity type first having a {100} plane parallel to the main surface, the first conductivity type having a second insulating film;
Forming a third insulating film covering the second insulating film; forming a first opening having a first predetermined width in the third insulating film and the first semiconductor layer; And forming the second part.
The first opening aligned with the first opening in the insulating film of FIG.
Forming a second opening having a second predetermined width larger than the predetermined width, and exposing the {111} plane to the surface of the first semiconductor layer exposed to the first opening by heat treatment Then, a third opening having a third predetermined width smaller than the second predetermined width on the lower side and having a width substantially equal to the second predetermined width on the upper side is formed in the first semiconductor layer. Forming a fourth opening in the first insulating film by removing the first insulating film below the third opening and further etching the first insulating film in a lateral direction. Exposing a part of a main surface of the single-crystal semiconductor substrate,
A part of the lower surface of the semiconductor layer is exposed, the lower surface of the first semiconductor layer exposed in the fourth opening, and the single crystal semiconductor substrate exposed in the fourth opening Forming a second semiconductor layer made of a reverse conductivity type single crystal semiconductor that fills at least the fourth opening on the main surface of the second semiconductor layer; and an upper surface region of the second semiconductor layer. Forming a third semiconductor layer of one conductivity type formed on the first semiconductor layer and a fourth semiconductor layer formed on an upper surface of the third semiconductor layer.
【請求項28】 前記第1の開口部と前記第2の開口部
とを形成する工程は、 前記第3の絶縁膜と前記第2の絶縁膜とを貫通する第1
の開口部を形成し、 前記第2の絶縁膜を横方向にエッチングすることにより
前記第2の絶縁膜に第2の開口部を形成し、 前記第1の半導体をエッチングして第1の半導体層に第
1の開口部を形成する工程であることを特徴とする請求
項27記載の半導体装置の製造方法。
28. The step of forming the first opening and the second opening comprises: forming a first opening penetrating the third insulating film and the second insulating film.
A second opening is formed in the second insulating film by laterally etching the second insulating film; and a first semiconductor is formed by etching the first semiconductor. 28. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 27, comprising a step of forming a first opening in the layer.
【請求項29】 一導電型の単結晶半導体基板の主面を
覆うように第1の絶縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜を部分的に覆う単結晶化された逆導電
型の第1の半導体層を形成し、 前記第1の半導体層を覆う第3の絶縁膜を形成し、 前記第2の絶縁膜に第1の所定幅を有する第1の開口部
を形成して前記第1の半導体層の表面の一部を露出さ
せ、 前記第1の半導体層をウェット法によりエッチングし
て、前記第1の半導体層に、下側に前記第1の所定幅よ
り狭い第2の所定幅を有し上側に前記第1の所定幅と概
略等しい幅を有する第2の開口部を形成するとともに前
記第1の絶縁膜の表面の一部を露出させ、 前記第2の開口部下に露出した前記第1の絶縁膜を除去
し更に前記第1の絶縁膜を横方向にエッチングして前記
第1の絶縁膜に第3の開口部を形成することにより、前
記単結晶半導体基板の主面の一部を露出させるとともに
前記第1の半導体層の下面の一部を露出させ、 前記第3の開口部内に露出している前記第1の半導体層
の下面及び側面上と、前記第3の開口部内に露出してい
る前記単結晶半導体基板の主面上とに、半導体を成長さ
せて、少なくとも前記第3の開口部内を充填する逆導電
型の単結晶半導体からなる第2の半導体層を形成し、 前記第2の半導体層の上面の一部の領域に形成された一
導電型の第3の半導体層と前記第3の半導体層の上面上
に形成された第4の半導体層とを形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
29. A first insulating film is formed so as to cover a main surface of a single-conductivity-type single-crystal semiconductor substrate, and a single-crystallized reverse-conductivity-type second crystal partially covers the first insulating film. Forming a first insulating layer covering the first semiconductor layer; forming a first opening having a first predetermined width in the second insulating film; Exposing a part of the surface of the first semiconductor layer, etching the first semiconductor layer by a wet method, and forming a second predetermined width narrower than the first predetermined width below the first semiconductor layer. A second opening having a width and having a width substantially equal to the first predetermined width is formed on the upper side, a part of the surface of the first insulating film is exposed, and exposed below the second opening. The first insulating film is removed, and the first insulating film is laterally etched to form a third insulating film on the first insulating film. Forming the opening to expose a part of the main surface of the single crystal semiconductor substrate and to expose a part of the lower surface of the first semiconductor layer; A semiconductor is grown on the lower surface and side surfaces of the first semiconductor layer and on the main surface of the single crystal semiconductor substrate exposed in the third opening, and at least the inside of the third opening is filled. Forming a second semiconductor layer made of a single-crystal semiconductor of the opposite conductivity type, and forming a third semiconductor layer of one conductivity type formed in a partial region on the upper surface of the second semiconductor layer and the third semiconductor layer. Forming a fourth semiconductor layer formed on an upper surface of the semiconductor layer.
【請求項30】 前記第1の半導体層の前記単結晶半導
体基板の主面と平行な面を{100}面とし、前記第1
の半導体層に前記第2の開口部を形成する工程において
は、前記第1の半導体層の{111}面を露出させるこ
とを特徴とする請求項29記載の半導体装置の製造方
法。
30. A plane parallel to a main surface of the single crystal semiconductor substrate of the first semiconductor layer is defined as {100} plane,
30. The method according to claim 29, wherein, in the step of forming the second opening in the semiconductor layer, the {111} plane of the first semiconductor layer is exposed.
【請求項31】 前記第2の半導体層の上面上に、高濃
度の一導電型不純物を含む多結晶半導体を堆積すること
により、前記第2の半導体層の上面上に前記一導電型の
第4の半導体層を形成し、前記一導電型の第4の半導体
層からの一導電型不純物の拡散により前記第2の半導体
層の上面領域に前記一導電型の第3の半導体層を形成す
ることを特徴とする請求項27から30のいずれか1項
に記載の半導体装置の製造方法。
31. depositing a polycrystalline semiconductor containing a high-concentration one-conductivity-type impurity on the upper surface of the second semiconductor layer, thereby forming the one-conductivity-type second impurity on the upper surface of the second semiconductor layer. 4 semiconductor layer is formed, and the one conductivity type third semiconductor layer is formed in the upper surface region of the second semiconductor layer by diffusing one conductivity type impurity from the one conductivity type fourth semiconductor layer. 31. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 27, wherein:
【請求項32】 前記第1の絶縁膜に第4の開口部また
は第3の開口部を形成するに先立って、前記第2、第3
の絶縁膜の開口部または前記第2の絶縁膜の開口部及び
前記第1の半導体層の開口部の少なくとも上側部分を覆
う第1の絶縁側壁をが形成され、前記第2の半導体層の
形成された後に、前記第1の絶縁側壁を覆い、前記第2
の半導体層の表面の露出部を画成する第2の絶縁側壁を
形成し、前記第2の半導体層の上面上に、高濃度の一導
電型不純物を含む前記多結晶半導体を堆積することを特
徴とする請求項31に記載の半導体装置の製造方法。
32. Prior to forming a fourth opening or a third opening in the first insulating film, the second and third openings are formed.
Forming a first insulating sidewall covering at least an upper portion of the opening of the insulating film or the opening of the second insulating film and the opening of the first semiconductor layer; and forming the second semiconductor layer. After that, the first insulating side wall is covered,
Forming a second insulating side wall that defines an exposed portion of the surface of the semiconductor layer, and depositing the polycrystalline semiconductor containing a high concentration of one conductivity type impurity on an upper surface of the second semiconductor layer. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 31, wherein:
【請求項33】 前記単結晶半導体基板を単結晶シリコ
ン基板で形成し、前記第2の半導体層の少なくとも一部
を単結晶SiGe層で形成することを特徴とする請求項
25〜32のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方
法。
33. The semiconductor device according to claim 25, wherein the single crystal semiconductor substrate is formed of a single crystal silicon substrate, and at least a part of the second semiconductor layer is formed of a single crystal SiGe layer. 2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1.
【請求項34】 前記第2の半導体層の形成工程は、G
eの含有率が一定又はGeの含有率が徐々に上昇する単
結晶SiGe層を形成過程と、その上にGeの含有率が
徐々に低下する遷移単結晶SiGe層を形成する過程と
を含んでいることを特徴とする請求項33記載の半導体
装置の製造方法。
34. The step of forming the second semiconductor layer, comprising:
forming a single crystal SiGe layer in which the e content is constant or the Ge content gradually increases; and forming a transition single crystal SiGe layer in which the Ge content gradually decreases. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 33, wherein:
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