JP2601136B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に関し、特に、ポリシリコン抵抗素子およびバイポーラ
トランジスタを有する半導体装置の製造方法に関する。
に関し、特に、ポリシリコン抵抗素子およびバイポーラ
トランジスタを有する半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路の高性能化(高速化・高
周波化)に際しては、能動素子であるバイポーラトラン
ジスタ自体の高性能化ばかりでなく、受動素子の高性能
化、すなわち寄生容量、寄生インダクタンスの低減化も
重要である。ポリシリコン(多結晶シリコン)に不純物
をドープして形成されるポリシリコン抵抗は、一般に半
導体基板上の厚い絶縁膜上に形成されるものであるた
め、従来から多用されてきた拡散抵抗に比し寄生容量が
小さく、高周波動作により適したものであるといえる。
周波化)に際しては、能動素子であるバイポーラトラン
ジスタ自体の高性能化ばかりでなく、受動素子の高性能
化、すなわち寄生容量、寄生インダクタンスの低減化も
重要である。ポリシリコン(多結晶シリコン)に不純物
をドープして形成されるポリシリコン抵抗は、一般に半
導体基板上の厚い絶縁膜上に形成されるものであるた
め、従来から多用されてきた拡散抵抗に比し寄生容量が
小さく、高周波動作により適したものであるといえる。
【0003】図5は、バイポーラ半導体集積回路におけ
るポリシリコン抵抗の製造方法に関する先行技術を示す
工程断面図である。先行技術の方法では、まず、p型半
導体基板1上にn+ 型埋込み層2を形成し、その上にn
型エピタキシャル層3を成長させる。続いて、LOCO
S法により、エピタキシャル層3を各活性領域に分離す
る分離酸化膜4を形成し、さらに基板上に保護酸化膜5
を形成する。そして、熱拡散法あるいはイオン注入法に
よりコレクタ引き上げ領域6およびベース領域となるp
型拡散層9を形成する[図5の(a)]。
るポリシリコン抵抗の製造方法に関する先行技術を示す
工程断面図である。先行技術の方法では、まず、p型半
導体基板1上にn+ 型埋込み層2を形成し、その上にn
型エピタキシャル層3を成長させる。続いて、LOCO
S法により、エピタキシャル層3を各活性領域に分離す
る分離酸化膜4を形成し、さらに基板上に保護酸化膜5
を形成する。そして、熱拡散法あるいはイオン注入法に
よりコレクタ引き上げ領域6およびベース領域となるp
型拡散層9を形成する[図5の(a)]。
【0004】次に、減圧CVD法により窒化シリコン膜
10を形成し、その上にポリシリコン膜を成長させ、リ
ン(P)をイオン注入する。1000℃、10秒のラン
プアニールを行って注入不純物を活性化した後、ポリシ
リコン膜をパターニングしてポリシリコン抵抗素子7を
形成する。続いて、酸化シリコン膜をCVD法により堆
積し、これを抵抗素子7上のみに残すようにパターニン
グしてカバー酸化膜8を形成する[図5の(b)]。
10を形成し、その上にポリシリコン膜を成長させ、リ
ン(P)をイオン注入する。1000℃、10秒のラン
プアニールを行って注入不純物を活性化した後、ポリシ
リコン膜をパターニングしてポリシリコン抵抗素子7を
形成する。続いて、酸化シリコン膜をCVD法により堆
積し、これを抵抗素子7上のみに残すようにパターニン
グしてカバー酸化膜8を形成する[図5の(b)]。
【0005】次に、コレクタ引き上げ領域6上、ベース
領域(9)上およびエミッタ形成予定領域上にコンタク
ト孔11を開孔し、ヒ素を高濃度に含有するポリシリコ
ン膜を形成し、これをコレクタ引き上げ領域6上および
エミッタ形成予定領域上のコンタクト孔11部分のみに
残すようにパターニングして、n+ 型ポリシリコン膜1
2を形成する。しかる後、熱処理を行ってエミッタ領域
となるn+ 型拡散層13を形成し、続いて、ポリシリコ
ン抵抗素子7に端子を形成するためにコンタクト孔14
を開孔する[図5の(c)]。アルミニウムを被着しこ
れをパターニングして金属電極15を形成し[図5の
(d)]、最後にパッシベーション膜として窒化シリコ
ン膜(図示なし)を形成する。
領域(9)上およびエミッタ形成予定領域上にコンタク
ト孔11を開孔し、ヒ素を高濃度に含有するポリシリコ
ン膜を形成し、これをコレクタ引き上げ領域6上および
エミッタ形成予定領域上のコンタクト孔11部分のみに
残すようにパターニングして、n+ 型ポリシリコン膜1
2を形成する。しかる後、熱処理を行ってエミッタ領域
となるn+ 型拡散層13を形成し、続いて、ポリシリコ
ン抵抗素子7に端子を形成するためにコンタクト孔14
を開孔する[図5の(c)]。アルミニウムを被着しこ
れをパターニングして金属電極15を形成し[図5の
(d)]、最後にパッシベーション膜として窒化シリコ
ン膜(図示なし)を形成する。
【0006】また、ポリシリコン抵抗素子に関する従来
技術としては以下の(1)〜(3)の手法が知られてい
る。 (1)特開昭63−65664号公報において、ポリシ
リコン膜の加工時にポリシリコン膜がオーバハング状に
なることに起因して電極配線に断線事故が発生するのを
防止するために、ポリシリコンにイオン注入した後、低
温アニールを実施することが提案されている。この公報
に記載された方法では、ポリシリコン膜をパターニング
して抵抗素子を形成した後に抵抗素子を酸化膜で被覆し
て高温アニール処理を施している。
技術としては以下の(1)〜(3)の手法が知られてい
る。 (1)特開昭63−65664号公報において、ポリシ
リコン膜の加工時にポリシリコン膜がオーバハング状に
なることに起因して電極配線に断線事故が発生するのを
防止するために、ポリシリコンにイオン注入した後、低
温アニールを実施することが提案されている。この公報
に記載された方法では、ポリシリコン膜をパターニング
して抵抗素子を形成した後に抵抗素子を酸化膜で被覆し
て高温アニール処理を施している。
【0007】(2)特開昭64−42851号公報に記
載されたものは、ポリシリコン抵抗素子が、これを被覆
するプラズマCVD法による窒化シリコン膜からの水素
によりダングリングボンドがパッシベートされて抵抗値
の変動を受けるのを防止するために、予め、ダングリン
グボンドを水素により飽和させて抵抗値の安定化を図ろ
うとするものである。
載されたものは、ポリシリコン抵抗素子が、これを被覆
するプラズマCVD法による窒化シリコン膜からの水素
によりダングリングボンドがパッシベートされて抵抗値
の変動を受けるのを防止するために、予め、ダングリン
グボンドを水素により飽和させて抵抗値の安定化を図ろ
うとするものである。
【0008】(3)特開昭57−128054号公報に
て提案された技術は、高抵抗ポリシリコン抵抗素子上
に、ライト酸化と呼ばれる工程によって形成される薄い
熱酸化膜を介してCVD法による窒化シリコン膜を設け
ることにより、抵抗変化を抑制しようとするものであ
る。
て提案された技術は、高抵抗ポリシリコン抵抗素子上
に、ライト酸化と呼ばれる工程によって形成される薄い
熱酸化膜を介してCVD法による窒化シリコン膜を設け
ることにより、抵抗変化を抑制しようとするものであ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術で
は、ベース領域形成後にイオン注入されたポリシリコン
膜のアニール処理を行っていたため、ベース領域の不純
物分布に影響を与えないようにしなければならず、十分
に安定した抵抗値の抵抗素子を形成することができなか
った。すなわち、後の処理(エミッタ形成工程、プラズ
マ窒化膜によるパッシベーション膜形成工程等)におい
て抵抗値が大きく変動し、また抵抗値のばらつきも大き
くなった。
は、ベース領域形成後にイオン注入されたポリシリコン
膜のアニール処理を行っていたため、ベース領域の不純
物分布に影響を与えないようにしなければならず、十分
に安定した抵抗値の抵抗素子を形成することができなか
った。すなわち、後の処理(エミッタ形成工程、プラズ
マ窒化膜によるパッシベーション膜形成工程等)におい
て抵抗値が大きく変動し、また抵抗値のばらつきも大き
くなった。
【0010】しかし、抵抗素子側から見た不十分なアニ
ール処理も既に形成されているベース領域に対しては大
きな影響を及ぼす。すなわち、高性能化された半導体集
積回路ではベースの接合は極めて浅く形成されているた
め、たとえ短時間の、あるいは低温のアニール処理によ
ってもこの接合は簡単に変動してしまう。バイポーラト
ランジスタの高速化には、ベース領域の薄層化は不可欠
であり、これを極めて精密に形成することが求められて
いるにもかかわらず、先行技術はベース領域の形状、不
純物分布に変動を与えるものであるため、半導体装置の
高性能化、高速化に対する阻害要因を与えていたのであ
る。
ール処理も既に形成されているベース領域に対しては大
きな影響を及ぼす。すなわち、高性能化された半導体集
積回路ではベースの接合は極めて浅く形成されているた
め、たとえ短時間の、あるいは低温のアニール処理によ
ってもこの接合は簡単に変動してしまう。バイポーラト
ランジスタの高速化には、ベース領域の薄層化は不可欠
であり、これを極めて精密に形成することが求められて
いるにもかかわらず、先行技術はベース領域の形状、不
純物分布に変動を与えるものであるため、半導体装置の
高性能化、高速化に対する阻害要因を与えていたのであ
る。
【0011】また、上述した第1乃至第3の従来技術は
いずれも半導体基板上に能動素子を形成した後にポリシ
リコン抵抗素子を形成するものであるため、拡散層の形
状、不純物濃度分布が素子特性に重大な影響を及ぼす場
合には、上記先行技術と同様に、十分なアニール処理が
できず、また不十分なアニール処理であっても形成済み
の素子や拡散層に悪影響を及ぼす可能性の高いものであ
った。
いずれも半導体基板上に能動素子を形成した後にポリシ
リコン抵抗素子を形成するものであるため、拡散層の形
状、不純物濃度分布が素子特性に重大な影響を及ぼす場
合には、上記先行技術と同様に、十分なアニール処理が
できず、また不十分なアニール処理であっても形成済み
の素子や拡散層に悪影響を及ぼす可能性の高いものであ
った。
【0012】したがって、本発明の目的とするところ
は、第1に、十分なアニール処理を行いうるポリシリコ
ン抵抗素子の製造方法を提供することであり、第2に、
ベース領域形成後にその接合を変動させることのない製
造方法を提供して、ベース領域の薄層化を可能ならしめ
ようとするものであり、もって、抵抗値が変動すること
がなくまたばらつきの少ないポリシリコン抵抗素子を有
する高性能の半導体装置を製造しうるようにするもので
ある。
は、第1に、十分なアニール処理を行いうるポリシリコ
ン抵抗素子の製造方法を提供することであり、第2に、
ベース領域形成後にその接合を変動させることのない製
造方法を提供して、ベース領域の薄層化を可能ならしめ
ようとするものであり、もって、抵抗値が変動すること
がなくまたばらつきの少ないポリシリコン抵抗素子を有
する高性能の半導体装置を製造しうるようにするもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明によれば、コレクタ領域の形成された半導体
基板上に第1の絶縁膜を介して不純物を含有する非単結
晶シリコン膜を形成する工程と、前記非単結晶シリコン
膜にアニール処理を施してポリシリコン抵抗素子を形成
する工程と、前記ポリシリコン抵抗素子を第2の絶縁膜
で被覆する工程と、前記コレクタ領域の表面領域内にあ
るいは前記コレクタ領域上にベース領域を形成する工程
と、少なくとも前記第2の絶縁膜上および前記ベース領
域上を第3の絶縁膜にて被覆する工程と、前記ベース領
域の表面領域内にあるいは前記ベース領域上にエミッタ
領域を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が
提供される。そして、好ましくは、前記第3の絶縁膜
は、減圧CVD法による窒化シリコン膜にて形成される
ものである。
め、本発明によれば、コレクタ領域の形成された半導体
基板上に第1の絶縁膜を介して不純物を含有する非単結
晶シリコン膜を形成する工程と、前記非単結晶シリコン
膜にアニール処理を施してポリシリコン抵抗素子を形成
する工程と、前記ポリシリコン抵抗素子を第2の絶縁膜
で被覆する工程と、前記コレクタ領域の表面領域内にあ
るいは前記コレクタ領域上にベース領域を形成する工程
と、少なくとも前記第2の絶縁膜上および前記ベース領
域上を第3の絶縁膜にて被覆する工程と、前記ベース領
域の表面領域内にあるいは前記ベース領域上にエミッタ
領域を形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法が
提供される。そして、好ましくは、前記第3の絶縁膜
は、減圧CVD法による窒化シリコン膜にて形成される
ものである。
【0014】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1の(a)〜(c)および図2の(a)
は、本発明の第1の実施例を示す工程断面図である。ま
ず、単結晶シリコンからなる、比抵抗が、例えば、ρ=
10〜20Ω・cmのp型半導体基板1上に選択的に砒
素(As)をイオン注入して、n+ 型埋込み層2形成
し、その上に例えばリン(P)を1×1016cm-3の濃
度に含むn型エピタキシャル層3を1〜2μmの厚さに
成長させる。このエピタキシャル成長は、原料ガスとし
てSiH4 またはSiH2 Cl2 を、ドーピングガスと
してPH3 を用い、基板温度を1000〜1100℃に
設定して行う。
て説明する。図1の(a)〜(c)および図2の(a)
は、本発明の第1の実施例を示す工程断面図である。ま
ず、単結晶シリコンからなる、比抵抗が、例えば、ρ=
10〜20Ω・cmのp型半導体基板1上に選択的に砒
素(As)をイオン注入して、n+ 型埋込み層2形成
し、その上に例えばリン(P)を1×1016cm-3の濃
度に含むn型エピタキシャル層3を1〜2μmの厚さに
成長させる。このエピタキシャル成長は、原料ガスとし
てSiH4 またはSiH2 Cl2 を、ドーピングガスと
してPH3 を用い、基板温度を1000〜1100℃に
設定して行う。
【0015】その後、例えば周知のLOCOS法により
膜厚約1〜2μmの分離酸化膜4を形成してエピタキシ
ャル層3を活性領域毎に分離する。そして基板表面に熱
酸化法により膜厚100nmの保護酸化膜5を形成し、
次いで、フォトリソグラフィ法およびリン拡散あるいは
イオン注入により不純物濃度1×10 19 〜1020cm-3
のコレクタ引き上げ領域6を形成する。
膜厚約1〜2μmの分離酸化膜4を形成してエピタキシ
ャル層3を活性領域毎に分離する。そして基板表面に熱
酸化法により膜厚100nmの保護酸化膜5を形成し、
次いで、フォトリソグラフィ法およびリン拡散あるいは
イオン注入により不純物濃度1×10 19 〜1020cm-3
のコレクタ引き上げ領域6を形成する。
【0016】次に、基板温度を630℃、原料ガスとし
てSiH 4 を用いたCVD法により、膜厚0.3μmの
ポリシリコンを形成し、例えばヒ素を、加速エネルギ
ー:70keV、ドーズ量:1×10 14 cm-2の条件で
イオン注入する。次いで、窒素雰囲気中で1000℃、
30分のアニール処理を行なって、イオンの活性化およ
び抵抗値の安定化を図る。これにより、後工程での熱処
理(特に、ベース領域形成工程、エミッタ領域形成工程
等)による影響を受けないようにすることができる。ア
ニール処理は、800〜1100℃で行うことが望まし
くより好ましくは950〜1000℃の範囲内である。
てSiH 4 を用いたCVD法により、膜厚0.3μmの
ポリシリコンを形成し、例えばヒ素を、加速エネルギ
ー:70keV、ドーズ量:1×10 14 cm-2の条件で
イオン注入する。次いで、窒素雰囲気中で1000℃、
30分のアニール処理を行なって、イオンの活性化およ
び抵抗値の安定化を図る。これにより、後工程での熱処
理(特に、ベース領域形成工程、エミッタ領域形成工程
等)による影響を受けないようにすることができる。ア
ニール処理は、800〜1100℃で行うことが望まし
くより好ましくは950〜1000℃の範囲内である。
【0017】上記ポリシリコンの成長工程において、基
板温度を500℃程度にしてCVDを行うと、アモルフ
ァスシリコンが成膜される。この場合には、イオン注入
後に500〜600℃で約10時間のアニールを行う。
これにより、所謂固相成長によって粒径の大きなポリシ
リコンを得ることができるとともに抵抗値を安定化させ
ることができる。また、この固相成長は、アモルファス
シリコンの成膜直後に行ってもよい。この場合には、固
相成長後、イオン注入を行い、その後800〜1100
℃で30分〜1時間程度のアニールを行えばよい。アニ
ール処理の後、フォトリソグラフィ法および塩素ガス
(Cl2 )を用いたRIE法により、ポリシリコン膜を
パターニングしてポリシリコン抵抗素子7を形成する
[図1の(a)]。塩素ガスを用いたRIE法によりエ
ッチングを行った場合、サイドエッチのほとんどない形
状が得られ、エッチングによる抵抗値の変動を最小限に
抑えることができる。
板温度を500℃程度にしてCVDを行うと、アモルフ
ァスシリコンが成膜される。この場合には、イオン注入
後に500〜600℃で約10時間のアニールを行う。
これにより、所謂固相成長によって粒径の大きなポリシ
リコンを得ることができるとともに抵抗値を安定化させ
ることができる。また、この固相成長は、アモルファス
シリコンの成膜直後に行ってもよい。この場合には、固
相成長後、イオン注入を行い、その後800〜1100
℃で30分〜1時間程度のアニールを行えばよい。アニ
ール処理の後、フォトリソグラフィ法および塩素ガス
(Cl2 )を用いたRIE法により、ポリシリコン膜を
パターニングしてポリシリコン抵抗素子7を形成する
[図1の(a)]。塩素ガスを用いたRIE法によりエ
ッチングを行った場合、サイドエッチのほとんどない形
状が得られ、エッチングによる抵抗値の変動を最小限に
抑えることができる。
【0018】次に、CVD法により酸化シリコン膜を膜
厚300nmに堆積し、フォトエッチング法によりポリ
シリコン抵抗素子7上のみに残すようにパターニングし
てカバー酸化膜8を形成する。この膜は、ポリシリコン
抵抗素子7によって形成される垂直な段差をなだらかに
するとともに上層に形成される窒化膜による応力を緩和
するために形成されるものであって、その膜厚は50〜
500nm程度が適切である。これ以下であるとピンホ
ール欠陥やカバレッジ不良を招く可能性が高くなり、逆
に厚すぎると表面の平坦性が損なわれるからである。次
に、p型不純物であるボロン(B)を選択的にイオン注
入し、続いて熱処理を行なって、ベース領域となるp型
拡散層9を形成する。
厚300nmに堆積し、フォトエッチング法によりポリ
シリコン抵抗素子7上のみに残すようにパターニングし
てカバー酸化膜8を形成する。この膜は、ポリシリコン
抵抗素子7によって形成される垂直な段差をなだらかに
するとともに上層に形成される窒化膜による応力を緩和
するために形成されるものであって、その膜厚は50〜
500nm程度が適切である。これ以下であるとピンホ
ール欠陥やカバレッジ不良を招く可能性が高くなり、逆
に厚すぎると表面の平坦性が損なわれるからである。次
に、p型不純物であるボロン(B)を選択的にイオン注
入し、続いて熱処理を行なって、ベース領域となるp型
拡散層9を形成する。
【0019】次いで、減圧CVD法により、膜厚100
nmの窒化シリコン膜10を形成する[図1の
(b)]。この窒化シリコン膜は、抵抗値変動の要因と
なる汚染からポリシリコン抵抗素子7を保護するための
ものであり、また、ベース表面のパッシベーション膜と
なってhFEの劣化を防止するためのものであるので、緻
密な膜の得られる減圧CVDで形成する方がプラズマC
VD法を用いるよりもより好ましい。また、その膜厚
は、50〜200nm程度が望ましい。これより薄いと
パッシベーション効果が減殺され、厚い場合は応力が高
くなり、素子に対する悪影響が懸念されるからである。
nmの窒化シリコン膜10を形成する[図1の
(b)]。この窒化シリコン膜は、抵抗値変動の要因と
なる汚染からポリシリコン抵抗素子7を保護するための
ものであり、また、ベース表面のパッシベーション膜と
なってhFEの劣化を防止するためのものであるので、緻
密な膜の得られる減圧CVDで形成する方がプラズマC
VD法を用いるよりもより好ましい。また、その膜厚
は、50〜200nm程度が望ましい。これより薄いと
パッシベーション効果が減殺され、厚い場合は応力が高
くなり、素子に対する悪影響が懸念されるからである。
【0020】次に、ベース、エミッタ、コレクタの各領
域に電極を形成するためにフォトエッチング法によりコ
ンタクト孔11を開孔し、全面にヒ素を高濃度に含有す
るポリシリコン膜を形成した後、これをパターニングし
てコレクタ引き上げ領域6上およびエミッタ形成予定領
域上にn+ 型ポリシリコン膜12を形成する。続いてア
ニール処理を行い、エミッタ領域となるn+ 型拡散層1
3を形成する。しかる後、ポリシリコン抵抗素子7に電
極を形成するためにコンタクト孔14を開孔する[図1
の(c)]。
域に電極を形成するためにフォトエッチング法によりコ
ンタクト孔11を開孔し、全面にヒ素を高濃度に含有す
るポリシリコン膜を形成した後、これをパターニングし
てコレクタ引き上げ領域6上およびエミッタ形成予定領
域上にn+ 型ポリシリコン膜12を形成する。続いてア
ニール処理を行い、エミッタ領域となるn+ 型拡散層1
3を形成する。しかる後、ポリシリコン抵抗素子7に電
極を形成するためにコンタクト孔14を開孔する[図1
の(c)]。
【0021】次に、アルミニウム(またはその合金)を
スパッタ法により全面に被着し、これをパターニングし
て金属電極15を形成する[図2の(a)]。最後に、
パッシベーション膜となる窒化シリコン膜(図示なし)
をプラズマCVD法により被着して本実施例の半導体装
置の製造を完了する。このようにして形成された半導体
装置の平面図を図2の(b)に示す。
スパッタ法により全面に被着し、これをパターニングし
て金属電極15を形成する[図2の(a)]。最後に、
パッシベーション膜となる窒化シリコン膜(図示なし)
をプラズマCVD法により被着して本実施例の半導体装
置の製造を完了する。このようにして形成された半導体
装置の平面図を図2の(b)に示す。
【0022】上記のように形成された抵抗素子では、抵
抗素子形成後の各処理による抵抗値の変動を低く抑える
ことができる。例えば、電極15を形成した後の、パッ
シベーション膜形成前後において、図5に示す先行技術
では±10%程度の抵抗値変動があったが、本実施例で
はこれを±2%程度とすることができた。また、最終製
品での抵抗値のばらつきは、先行技術では、±35%
(3σ値)であったが、本実施例ではこれを±10%以
下にすることができた。
抗素子形成後の各処理による抵抗値の変動を低く抑える
ことができる。例えば、電極15を形成した後の、パッ
シベーション膜形成前後において、図5に示す先行技術
では±10%程度の抵抗値変動があったが、本実施例で
はこれを±2%程度とすることができた。また、最終製
品での抵抗値のばらつきは、先行技術では、±35%
(3σ値)であったが、本実施例ではこれを±10%以
下にすることができた。
【0023】図3の(a)〜(c)は、本発明の第2の
実施例を示す工程断面図である。まず、p型半導体基板
1上に選択的に砒素(As)をイオン注入して、n+ 型
埋込み層2形成し、n型エピタキシャル層3を1〜2μ
mの厚さに成長させる。その後、周知のLOCOS法に
より分離酸化膜4を形成してエピタキシャル層3を活性
領域毎に分離する。そして基板表面に熱酸化法により膜
厚40〜100nmの保護酸化膜5を形成し、次いで、
リン拡散によりコレクタ引き上げ領域6を形成する。
実施例を示す工程断面図である。まず、p型半導体基板
1上に選択的に砒素(As)をイオン注入して、n+ 型
埋込み層2形成し、n型エピタキシャル層3を1〜2μ
mの厚さに成長させる。その後、周知のLOCOS法に
より分離酸化膜4を形成してエピタキシャル層3を活性
領域毎に分離する。そして基板表面に熱酸化法により膜
厚40〜100nmの保護酸化膜5を形成し、次いで、
リン拡散によりコレクタ引き上げ領域6を形成する。
【0024】次に、減圧CVD法により、膜厚約60n
mの下層窒化シリコン膜16を形成し、続いて、ポリシ
リコン膜を成長させ、リンをイオン注入した後、窒素雰
囲気中で1000℃、30分のアニールを行って、イオ
ンの活性化および抵抗値の安定化を図る。アニール処理
の後、フォトリソグラフィ法およびRIE法により、ポ
リシリコン膜をパターニングしてポリシリコン抵抗素子
7を形成する。次に、CVD法により酸化シリコン膜を
膜厚200nmに堆積し、フォトエッチング法によりポ
リシリコン抵抗素子7上のみに残すようにパターニング
してカバー酸化膜8を形成する[図3の(a)]。
mの下層窒化シリコン膜16を形成し、続いて、ポリシ
リコン膜を成長させ、リンをイオン注入した後、窒素雰
囲気中で1000℃、30分のアニールを行って、イオ
ンの活性化および抵抗値の安定化を図る。アニール処理
の後、フォトリソグラフィ法およびRIE法により、ポ
リシリコン膜をパターニングしてポリシリコン抵抗素子
7を形成する。次に、CVD法により酸化シリコン膜を
膜厚200nmに堆積し、フォトエッチング法によりポ
リシリコン抵抗素子7上のみに残すようにパターニング
してカバー酸化膜8を形成する[図3の(a)]。
【0025】次に、カバー膜酸化膜8をマスクに露出し
ている下層窒化シリコン膜16をウェットエッチング法
にて除去し、次いで、ボロンを選択的にイオン注入し、
アニール処理を行なってベース領域となるp型拡散層9
を形成する。続いて、減圧CVD法により、膜厚100
nmの窒化シリコン膜10を形成する[図3の
(b)]。
ている下層窒化シリコン膜16をウェットエッチング法
にて除去し、次いで、ボロンを選択的にイオン注入し、
アニール処理を行なってベース領域となるp型拡散層9
を形成する。続いて、減圧CVD法により、膜厚100
nmの窒化シリコン膜10を形成する[図3の
(b)]。
【0026】次に、ベース、エミッタ、コレクタの各領
域に電極を形成するためにフォトエッチング法によりコ
ンタクト孔を開孔し、全面にヒ素を高濃度に含有するポ
リシリコン膜を形成した後、これをパターニングしてコ
レクタ引き上げ領域6上およびエミッタ形成予定領域上
にn+ 型ポリシリコン膜12を形成する。続いてアニー
ル処理を行い、エミッタ領域となるn+ 型拡散層13を
形成する。しかる後、ポリシリコン抵抗素子7に電極を
形成するためにコンタクト孔14を開孔し、スパッタ法
および蒸着法を適用してTi−Pt−Auからなる多層
金属膜を被着し、これをパターニングして金属電極15
を形成する[図3の(c)]。最後に、パッシベーショ
ン膜となる酸化シリコン膜(図示なし)をCVD法によ
り被着して本実施例の半導体装置の製造を完了する。本
実施例によれば、カバー酸化膜のエッチング時に、下地
の酸化膜(4および5)が荒されることがないので、よ
り高歩留り、高信頼度のデバイスを実現することができ
る。
域に電極を形成するためにフォトエッチング法によりコ
ンタクト孔を開孔し、全面にヒ素を高濃度に含有するポ
リシリコン膜を形成した後、これをパターニングしてコ
レクタ引き上げ領域6上およびエミッタ形成予定領域上
にn+ 型ポリシリコン膜12を形成する。続いてアニー
ル処理を行い、エミッタ領域となるn+ 型拡散層13を
形成する。しかる後、ポリシリコン抵抗素子7に電極を
形成するためにコンタクト孔14を開孔し、スパッタ法
および蒸着法を適用してTi−Pt−Auからなる多層
金属膜を被着し、これをパターニングして金属電極15
を形成する[図3の(c)]。最後に、パッシベーショ
ン膜となる酸化シリコン膜(図示なし)をCVD法によ
り被着して本実施例の半導体装置の製造を完了する。本
実施例によれば、カバー酸化膜のエッチング時に、下地
の酸化膜(4および5)が荒されることがないので、よ
り高歩留り、高信頼度のデバイスを実現することができ
る。
【0027】図4の(a)〜(c)は、本発明の第3の
実施例を示す工程断面図である。まず、単結晶シリコン
からなる、比抵抗が、ρ=10〜20Ω・cmのp型半
導体基板1上にスピンオン法を用いて選択的にヒ素(A
s)を拡散して、n+ 型埋込み層2形成し、その上にリ
ン(P)を2×1016cm-3の濃度に含むn型エピタキ
シャル層3を0.7μmの厚さに成長させる。
実施例を示す工程断面図である。まず、単結晶シリコン
からなる、比抵抗が、ρ=10〜20Ω・cmのp型半
導体基板1上にスピンオン法を用いて選択的にヒ素(A
s)を拡散して、n+ 型埋込み層2形成し、その上にリ
ン(P)を2×1016cm-3の濃度に含むn型エピタキ
シャル層3を0.7μmの厚さに成長させる。
【0028】その後、周知のLOCOS法により膜厚約
0.7μmの分離酸化膜4を形成してエピタキシャル層
3を活性領域毎に分離する。そして基板表面に熱酸化法
により膜厚70nmの保護酸化膜5を形成し、次いで、
フォトリソグラフィ法およびリン拡散により不純物濃度
1×1020cm-3のコレクタ引き上げ領域6を形成す
る。次に、基板温度を650℃、原料ガスとしてSiH
4 を用いたCVD法により、膜厚0.4μmのポリシリ
コンを形成し、リンを、加速エネルギー:120ke
V、ドーズ量:1×10 14 cm-2の条件でイオン注入す
る。次いで、窒素雰囲気中で1時間950℃のアニール
を行って、イオンの活性化および抵抗値の安定化を図
る。
0.7μmの分離酸化膜4を形成してエピタキシャル層
3を活性領域毎に分離する。そして基板表面に熱酸化法
により膜厚70nmの保護酸化膜5を形成し、次いで、
フォトリソグラフィ法およびリン拡散により不純物濃度
1×1020cm-3のコレクタ引き上げ領域6を形成す
る。次に、基板温度を650℃、原料ガスとしてSiH
4 を用いたCVD法により、膜厚0.4μmのポリシリ
コンを形成し、リンを、加速エネルギー:120ke
V、ドーズ量:1×10 14 cm-2の条件でイオン注入す
る。次いで、窒素雰囲気中で1時間950℃のアニール
を行って、イオンの活性化および抵抗値の安定化を図
る。
【0029】アニール処理の後、フォトリソグラフィ法
および塩素ガス(Cl2 )を用いたRIE法により、ポ
リシリコン膜をパターニングしてポリシリコン抵抗素子
7を形成する。次に、CVD法により酸化シリコン膜を
膜厚200nmに堆積し、フォトエッチング法によりポ
リシリコン抵抗素子7上のみに残すようにパターニング
してカバー酸化膜8を形成する。
および塩素ガス(Cl2 )を用いたRIE法により、ポ
リシリコン膜をパターニングしてポリシリコン抵抗素子
7を形成する。次に、CVD法により酸化シリコン膜を
膜厚200nmに堆積し、フォトエッチング法によりポ
リシリコン抵抗素子7上のみに残すようにパターニング
してカバー酸化膜8を形成する。
【0030】次に、ベースを形成すべき領域上の保護酸
化膜5をフォトエッチング法により開孔し、その開口部
分に分子線エピタキシャル成長法により、ベース領域と
なる、例えば不純物濃度1×1019cm-3、膜厚50n
mのp型エピタキシャル層17を形成する。分子線エピ
タキシャル成長は、シリコン・ソースとして電子銃式シ
リコン蒸発源を用い、HBO2 を蒸発させてドーピング
源とする。
化膜5をフォトエッチング法により開孔し、その開口部
分に分子線エピタキシャル成長法により、ベース領域と
なる、例えば不純物濃度1×1019cm-3、膜厚50n
mのp型エピタキシャル層17を形成する。分子線エピ
タキシャル成長は、シリコン・ソースとして電子銃式シ
リコン蒸発源を用い、HBO2 を蒸発させてドーピング
源とする。
【0031】このp型エピタキシャル層の形成手段とし
て、分子線エピタキシャル成長法に代え、減圧CVD法
や、UHV−CVD(Ultra High Vacuum −Chemical V
aporDeposition )法を用いることができる。UHV−
CVD法の成長条件の一例を挙げると、基板温度を60
5℃、圧力を10-4Torr台とし、原料ガスとしてSi2
H6 を流量12sccmで、これに選択性を向上させるため
のガスとしてCl2 を流量0.03sccmでそれぞれ導入
し、ドーピング源としてB2 H6 を用いる。p型エピタ
キシャル層17を形成した後、熱酸化法およびCVD法
により膜厚100nmの第2の保護酸化膜18を形成す
る[図4の(a)]。この酸化膜は、その上に形成され
る窒化膜の応力を緩和するためのものであって、その膜
厚は、30〜200nm程度が望ましい。
て、分子線エピタキシャル成長法に代え、減圧CVD法
や、UHV−CVD(Ultra High Vacuum −Chemical V
aporDeposition )法を用いることができる。UHV−
CVD法の成長条件の一例を挙げると、基板温度を60
5℃、圧力を10-4Torr台とし、原料ガスとしてSi2
H6 を流量12sccmで、これに選択性を向上させるため
のガスとしてCl2 を流量0.03sccmでそれぞれ導入
し、ドーピング源としてB2 H6 を用いる。p型エピタ
キシャル層17を形成した後、熱酸化法およびCVD法
により膜厚100nmの第2の保護酸化膜18を形成す
る[図4の(a)]。この酸化膜は、その上に形成され
る窒化膜の応力を緩和するためのものであって、その膜
厚は、30〜200nm程度が望ましい。
【0032】次に、減圧CVD法により、膜厚100n
mの窒化シリコン膜10を形成し、続いて、ベース、エ
ミッタ、コレクタの各領域に電極を形成するためにフォ
トエッチング法によりコンタクト孔11を開孔し、全面
にヒ素を高濃度に含有するポリシリコン膜を形成した
後、これをパターニングしてコレクタ引き上げ領域6上
およびエミッタ形成予定領域上にn+ 型ポリシリコン膜
12を形成する。続いてアニール処理を行い、エミッタ
領域となるn+ 型拡散層13を形成する。しかる後、ポ
リシリコン抵抗素子7に電極を形成するためにコンタク
ト孔14を開孔する[図4の(b)]。
mの窒化シリコン膜10を形成し、続いて、ベース、エ
ミッタ、コレクタの各領域に電極を形成するためにフォ
トエッチング法によりコンタクト孔11を開孔し、全面
にヒ素を高濃度に含有するポリシリコン膜を形成した
後、これをパターニングしてコレクタ引き上げ領域6上
およびエミッタ形成予定領域上にn+ 型ポリシリコン膜
12を形成する。続いてアニール処理を行い、エミッタ
領域となるn+ 型拡散層13を形成する。しかる後、ポ
リシリコン抵抗素子7に電極を形成するためにコンタク
ト孔14を開孔する[図4の(b)]。
【0033】次に、アルミニウムをスパッタ法により全
面に被着し、これをパターニングして金属電極15を形
成する。最後に、パッシベーション膜となる窒化シリコ
ン膜19をプラズマCVD法により被着して本実施例の
半導体装置の製造を完了する[図4の(c)]。本実施
例では、ベース領域をエピタキシャル成長により形成し
ているので、膜厚、不純物濃度をより正確にコントロー
ルすることができ、より高性能のデバイスを実現するこ
とができる。
面に被着し、これをパターニングして金属電極15を形
成する。最後に、パッシベーション膜となる窒化シリコ
ン膜19をプラズマCVD法により被着して本実施例の
半導体装置の製造を完了する[図4の(c)]。本実施
例では、ベース領域をエピタキシャル成長により形成し
ているので、膜厚、不純物濃度をより正確にコントロー
ルすることができ、より高性能のデバイスを実現するこ
とができる。
【0034】以上好ましい実施例について説明したが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本願発明の範囲内において各種
の変更が可能である。例えば、図4に示す第3の実施例
において、抵抗素子8の下に第2の実施例のように下層
窒化シリコン膜を介在させるようにすることができ、ま
た、ポリシリコン抵抗素子の不純物は、p型、n型のい
ずれの型のものも使用が可能であり、そしてそのドーピ
ング方法も、イオン注入法に限らず、CVD成膜時に行
うことができ、さらに熱拡散法も適用が可能である。ま
た、エミッタ領域を、エピタキシャル成長法により形成
するようにすることもできる。
本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、特許
請求の範囲に記載された本願発明の範囲内において各種
の変更が可能である。例えば、図4に示す第3の実施例
において、抵抗素子8の下に第2の実施例のように下層
窒化シリコン膜を介在させるようにすることができ、ま
た、ポリシリコン抵抗素子の不純物は、p型、n型のい
ずれの型のものも使用が可能であり、そしてそのドーピ
ング方法も、イオン注入法に限らず、CVD成膜時に行
うことができ、さらに熱拡散法も適用が可能である。ま
た、エミッタ領域を、エピタキシャル成長法により形成
するようにすることもできる。
【0035】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による半導
体装置の製造方法は、ポリシリコン抵抗素子を形成した
後に、ベース領域を形成するものであるので、以下の効
果を奏することができる。 (1)ポリシリコンのアニールを、十分な温度、十分な
時間で実施することができるようになり、抵抗素子の抵
抗値が後の工程で変動することがなくなり、ばらつきの
少ない抵抗値のポリシリコン抵抗素子を得ることが可能
になる。 (2)一旦形成したベース領域の形状、不純物分布が、
ポリシリコンのアニール処理によって変化を受けること
がなくなったので、浅い接合のベース領域を形成するこ
とが可能となり、高速性に優れた高性能のトランジスタ
を有する半導体装置を提供することが可能となる。(3)ポリシリコン抵抗素子およびベース領域の形成
後、これらをパッシベーション膜となる第3の絶縁膜で
被覆しているので、抵抗素子を汚染から保護して抵抗値
変動を抑制することができるとともにベース領域を保護
してトランジスタのh FE の劣化を防止することができ
る。
体装置の製造方法は、ポリシリコン抵抗素子を形成した
後に、ベース領域を形成するものであるので、以下の効
果を奏することができる。 (1)ポリシリコンのアニールを、十分な温度、十分な
時間で実施することができるようになり、抵抗素子の抵
抗値が後の工程で変動することがなくなり、ばらつきの
少ない抵抗値のポリシリコン抵抗素子を得ることが可能
になる。 (2)一旦形成したベース領域の形状、不純物分布が、
ポリシリコンのアニール処理によって変化を受けること
がなくなったので、浅い接合のベース領域を形成するこ
とが可能となり、高速性に優れた高性能のトランジスタ
を有する半導体装置を提供することが可能となる。(3)ポリシリコン抵抗素子およびベース領域の形成
後、これらをパッシベーション膜となる第3の絶縁膜で
被覆しているので、抵抗素子を汚染から保護して抵抗値
変動を抑制することができるとともにベース領域を保護
してトランジスタのh FE の劣化を防止することができ
る。
【図1】本発明の第1の実施例を示す工程断面図。
【図2】本発明の第1の実施例により形成された半導体
装置の断面図と平面図。
装置の断面図と平面図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す工程断面図。
【図4】本発明の第3の実施例を示す工程断面図。
【図5】従来例の工程断面図。
1 p型半導体基板 2 n+ 型埋込み層 3 n型エピタキシャル層 4 分離酸化膜 5 保護酸化膜 6 コレクタ引き上げ領域 7 ポリシリコン抵抗素子 8 カバー酸化膜 9 p型拡散層 10 窒化シリコン膜 11 コンタクト孔 12 n+ 型ポリシリコン膜 13 n+ 型拡散層 14 コンタクト孔 15 金属電極 16 下層窒化シリコン膜 17 p型エピタキシャル層 18 第2の保護酸化膜 19 窒化シリコン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73
Claims (5)
- 【請求項1】 コレクタ領域の形成された半導体基板上
に第1の絶縁膜を介して不純物を含有する非単結晶シリ
コン膜を形成する工程と、前記非単結晶シリコン膜にア
ニール処理を施してポリシリコン抵抗素子を形成する工
程と、前記ポリシリコン抵抗素子を第2の絶縁膜で被覆
する工程と、前記コレクタ領域の表面領域内にあるいは
前記コレクタ領域上にベース領域を形成する工程と、少
なくとも前記第2の絶縁膜上および前記ベース領域上を
第3の絶縁膜にて被覆する工程と、前記ベース領域の表
面領域内にあるいは前記ベース領域上にエミッタ領域を
形成する工程と、を含む半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記アニール処理が、800〜1100
℃で行われる熱処理工程を含んでいることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 前記非単結晶シリコン膜がアモルファス
シリコン膜であって、前記アニール処理が、500〜6
00℃での固相成長によりアモルファスシリコン膜をポ
リシリコン膜に変換する工程と、これに続く800〜1
100℃で行われる熱処理工程とを含んでいることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 前記第1の絶縁膜が、酸化シリコン膜と
その上を被覆する窒化シリコン膜とによって形成され、
この窒化シリコン膜は、前記ポリシリコン抵抗素子を第
2の絶縁膜で被覆する工程において、下層の酸化シリコ
ン膜に対する保護膜として用いられることを特徴とする
請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 前記第2の絶縁膜が、酸化シリコン膜で
構成され、かつ前記第3の絶縁膜が減圧CVD法によっ
て形成された窒化シリコン膜であることを特徴とする請
求項1記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5131316A JP2601136B2 (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 半導体装置の製造方法 |
| US08/237,995 US5420053A (en) | 1993-05-07 | 1994-05-04 | Method for manufacturing semiconductor device having bipolar transistor and polycrystalline silicon resistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5131316A JP2601136B2 (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06318676A JPH06318676A (ja) | 1994-11-15 |
| JP2601136B2 true JP2601136B2 (ja) | 1997-04-16 |
Family
ID=15055104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5131316A Expired - Fee Related JP2601136B2 (ja) | 1993-05-07 | 1993-05-07 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5420053A (ja) |
| JP (1) | JP2601136B2 (ja) |
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| KR940018967A (ko) * | 1993-01-30 | 1994-08-19 | 오가 노리오 | 반도체장치 및 그 제조방법 |
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| US5670417A (en) * | 1996-03-25 | 1997-09-23 | Motorola, Inc. | Method for fabricating self-aligned semiconductor component |
| KR100200488B1 (ko) * | 1996-10-14 | 1999-06-15 | 윤종용 | 박막저항을 갖는 반도체 장치의 제조 방법 |
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| US6114744A (en) * | 1997-03-14 | 2000-09-05 | Sanyo Electric Company | Semiconductor integration device and fabrication method of the same |
| JP3006531B2 (ja) * | 1997-03-24 | 2000-02-07 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US6350673B1 (en) * | 1998-08-13 | 2002-02-26 | Texas Instruments Incorporated | Method for decreasing CHC degradation |
| US6156618A (en) * | 1999-03-29 | 2000-12-05 | United Microelectronics Corp. | Method for fabricating thin film resistor |
| JP4784595B2 (ja) * | 2007-12-21 | 2011-10-05 | 株式会社デンソー | バイポーラ型の半導体装置の製造方法 |
| JP6267987B2 (ja) * | 2014-02-13 | 2018-01-24 | エスアイアイ・セミコンダクタ株式会社 | 半導体装置 |
| JP7436769B2 (ja) * | 2019-10-17 | 2024-02-22 | 日清紡マイクロデバイス株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
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|---|---|---|---|---|
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| JPS57128054A (en) * | 1981-12-21 | 1982-08-09 | Hitachi Ltd | Semiconductor device |
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| JPH061803B2 (ja) * | 1986-09-05 | 1994-01-05 | 日本電気株式会社 | 半導体集積回路の製造方法 |
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1994
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| US5420053A (en) | 1995-05-30 |
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