JP2718101B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にバイポー
ラトランジスタを含む半導体装置の製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、ベース抵抗及びその接合容量を低減して高速の
バイポーラトランジスタ（以降単にトランジスタと称
す）を実現するために、ベースの多結晶シリコン膜を拡
散源としてグラフトベースを自己整合的に形成したトラ
ンジスタが提案されている。

第２図は従来のこの種の半導体装置を説明するための
一部の断面図である。

この構造では、先ず、表面にn⁺型の埋込層２′を備え
たｐ型のシリコン基板１′上にｎ型のエピタキシャル層
３′を形成し、かつこのエピタキシャル層３′を素子分
離用の絶縁領域5a′で絶縁分離してコレクタを構成す
る。このコレクタの上に絶縁膜５′,p型の不純物を含有
した多結晶シリコン膜６′，及び絶縁膜７′を順次形成
した後絶縁膜７′に窓を開孔する。

次に、絶縁膜７′をマスクとして、多結晶シリコン膜
６′と絶縁膜５′をサイドエッチングして、より広い窓
を開孔する。そして、絶縁膜７′の庇の下にｐ型の不純
物を含有した多結晶シリコン膜８′を形成し、この多結
晶シリコン膜８′を拡散源として自己整合的にエピタキ
シャル層３′の表面にグラフトベース領域11′を形成す
る。

続いて、エピタキシャル層３′の開孔部表面にイオン
注入法等により、ｐ型及びｎ型の不純物を順次導入して
ベース領域14′及びエミッタ領域16′を形成する。更
に、絶縁膜９′及びエミッタ6e′を形成してトランジス
タを完成している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のトランジスタでは、多結晶シリコン膜
８′を用いて自己整合的にグラフトベース領域11′を形
成しているのでベース抵抗及び接合容量の低減等が可能
であるが、この多結晶シリコン膜８′が絶縁膜７′のエ
ッチング用の窓よりも広い開孔部の側面に形成されるた
め、グラフトベース11′を含むベース領域の面積がエッ
チング用の窓よりも広くなる。このため、リソグラフィ
技術によって絶縁膜７′に開孔したエッチング用の窓よ
りも縮小された面積でかつベース抵抗のより小さいベー
ス領域を形成することが困難になり、トランジスタにお
ける接合容量の低減としゃ断周波数等高周波特性の向上
とを図るのが難しいという問題がある。

本発明はグラフトベース領域を含むベース領域の面積
を縮小しかつベース抵抗を低減させたトランジスタを含
む半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、第１導電型の埋込
層上に形成したエピタキシャル層上に第１の絶縁膜，第
２導電型の不純物を含む第１の多結晶シリコン膜，及び
第２の絶縁膜を順次形成する工程と、異方性エッチング
によって前記第２の絶縁膜，第１の多結晶シリコン膜，
及び第１の絶縁膜を選択的に除去して第１の窓を開設す
る工程と、該第１の窓を覆いかつこの第１の窓側面で前
記第１の多結晶シリコン膜と接続する第２の多結晶シリ
コン膜及びこれを覆う第３の絶縁膜を順次形成する工程
と、この第３の絶縁膜を異方性エッチングして前記第１
の窓内の第２の多結晶シリコン膜内面にのみ残す工程
と、この第３の絶縁膜をマスクにして前記第２の多結晶
シリコン膜を一部を残して酸化して第４の絶縁膜を形成
する工程と、前記第１の多結晶シリコン膜から第２の多
結晶シリコン膜を通して前記エピタキシャル層表面に不
純物を導入して第２導電型のグラフトベース領域を形成
する工程と、前記第４の絶縁膜を除去して第１の窓内に
第２の窓を開設する工程と、少なくとも前記第２の多結
晶シリコン膜及び第２の窓内を覆う第５の絶縁膜を形成
するとともに、第２の窓内のエピタキシャル層表面に不
純物を導入して前記グラフトベース領域に接続した第２
導電型のベース領域を形成する工程と、前記第５の絶縁
膜を少なくとも前記第２の窓側面の部分が残るように異
方性エッチングにより除去して前記第２の窓内に第３の
窓を開孔する工程と、この第３の窓を第３の多結晶シリ
コン膜で覆い、この第３の多結晶シリコン膜を通して前
記ベース領域の表面に不純物を導入してエミッタ領域を
形成する工程を含んでいる。

〔作用〕

上述した製造方法では、第１の窓内にのみグラフトベ
ース領域を形成でき、かつこれより小さい第２の窓内に
ベース領域を形成でき、更に小さい第３の窓内にエミッ
タ領域を形成でき、微小面積のベース領域及びエミッタ
領域を形成することが可能となる。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至（ｈ）は本発明の一実施例を説明す
るための工程順に示した半導体装置の要部断面図であ
る。

先ず、第１図（ａ）に示すように、ｐ型のシリコン基
板１にn⁺型の埋込層２を形成し、この上に0.5〜1.0μｍ
の厚さにｎ型のエピタキシャル層３を成長する。そし
て、前記ｐ型シリコン基板１に達する深さの絶縁領域5a
で素子間分離を行い、また同様の絶縁領域5bでn⁺型のコ
レクタ接続領域４を絶縁分離する。また、全面に第１の
絶縁膜５を形成する。

更に、ｐ型の不純物を含有する第１の多結晶シリコン
膜６を前記エピタキシャル層３上に形成し、その一部で
コレクタ6cを形成する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、全面に第２の絶縁
膜７を形成する。そして、第２の絶縁膜7,第１の多結晶
シリコン膜６及び第１の絶縁膜５を異方性エッチングに
より順次選択的に除去して前記エピタキシャル層３の一
部を露呈する第１の窓を開孔する。また、この第１の窓
を含む全面に不純物を含有しない第２の多結晶シリコン
膜８を形成する。更に、この上にシリコン窒化膜からな
る第３の絶縁膜９を堆積する。

次いで、第１図（ｃ）に示すように、第３の絶縁膜９
を異方性エッチングし、第１の窓内の第２の多結晶シリ
コン膜８の内側面にのみ第３の絶縁膜９を残す。

続いて、第１図（ｄ）のように、第３の絶縁膜９をマ
スクにして第２の多結晶シリコン膜８を一部を除いて酸
化処理し、第３の絶縁膜９の内側にのみ第２の多結晶シ
リコンを残して他の部分を酸化膜からなる第４の絶縁膜
10として形成する。また、この酸化の際の熱処理によっ
て第１の多結晶シリコン膜６中のｐ型の不純物を第２の
多結晶シリコン膜８を通して拡散しエピタキシャル層３
表面に自己整合的にグラフトベース領域11を形成する。
また、これにより第１の多結晶シリコン膜６と第２の多
結晶シリコン膜８でベース6bを形成する。

次に、第１図（ｅ）に示すように、前記第４の絶縁膜
10を除去して第１の窓内に第２の窓を開設してエピタキ
シャル層３の表面を露呈した後、ベース6b及びエピタキ
シャル層３の表面に熱酸化によって絶縁膜12及び13を形
成した後、エピタキシャル層３にホウ素をイオン注入し
てベース領域14を形成し、更にシリコン窒化膜を堆積し
て絶縁膜15を形成する。これら絶縁膜12,13,15は第５の
絶縁膜として構成される。

次に、第１図（ｆ）に示すように、異方性エッチング
によって第５の絶縁膜15,13及び12を除去し、窓側面の
第３の絶縁膜９を残して第３の窓を開孔しベース領域14
の表面を露出する。

次に、ｎ型の不純物を含有した第３の多結晶シリコン
膜を堆積しかつこれからｎ型不純物をベース領域14に拡
散させてエミッタ領域16を形成する。同時に前記第３の
多結晶シリコン膜をパターニングしてエミッタ6eを形成
する。

最後に、第１図（ｈ）に示すように、全面に絶縁膜17
を形成した後、ベース6b及びコレクタ6c上の絶縁膜17及
び絶縁膜７を選択的に開孔した後に、金属膜を形成しか
つこれをパターニングすることでベース，エミッタ及び
コレクタの電極18b,18e及び18cを形成する。

このように形成されたトランジスタでは、第１の多結
晶シリコン膜６から第２の多結晶シリコン膜８を通して
エピタキシャル層３に不純物を拡散して形成するグラフ
トベース領域11を、開孔窓の内側内にのみ形成すること
ができ、グラフトベース領域11の面積を縮小し、更にこ
れに伴ってベース領域14,エミッタ領域16を縮小して接
合容量及びベース抵抗の低減を図り、かつしゃ断周波数
等高周波特性の向上を達成することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、第１の窓内にのみグラ
フトベース領域を形成し、これより小さい第２の窓内に
ベース領域を形成し、更に小さい第３の窓内にエミッタ
領域を形成しているので、微小面積のベース領域及びエ
ミッタ領域を形成することが可能となり、ベース及びエ
ミッタ領域の面積を縮小して接合容量及びベース抵抗を
低減でき、かつ一方ではしゃ断周波数等高周波特性の向
上を達成したトランジスタを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｈ）は本発明の一実施例を製造工程
順に示した半導体装置の縦断面図、第２図は従来の製造
方法の一例を説明するための半導体装置の縦断面図であ
る。 1,1′……シリコン基板、2,2′……埋込み層、3,3′…
…エピタキシャル層、４……コレクタ接続領域、5,5′
……第１の絶縁膜、5a,5a′,5b……絶縁領域、6,6′…
…第１の多結晶シリコン膜、6b,6b′……ベース、6c…
…コレクタ、6e,6e′……エミッタ、7,7′……第２の絶
縁膜、8,8′……第２の多結晶シリコン膜、９……第３
の絶縁膜、９′……絶縁膜、10……第４の絶縁膜、11,1
1′……グラフトベース領域、14,14′……ベース領域、
12,13,15……第５の絶縁膜、16……エミッタ領域、17…
…絶縁膜、18b,18c,18e……電極。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１導電型の埋込層上に形成したエピタキ
   シャル層上に第１の絶縁膜，第２導電型の不純物を含む
   第１の多結晶シリコン膜，及び第２の絶縁膜を順次形成
   する工程と、異方性エッチングによって前記第２の絶縁
   膜，第１の多結晶シリコン膜，及び第１の絶縁膜を選択
   的に除去して第１の窓を開設する工程と、該第１の窓を
   覆いかつこの第１の窓側面で前記第１の多結晶シリコン
   膜と接続する第２の多結晶シリコン膜及びこれを覆う第
   ３の絶縁膜を順次形成する工程と、この第３の絶縁膜を
   異方性エッチングして前記第１の窓内の第２の多結晶シ
   リコン膜内面にのみ残す工程と、この第３の絶縁膜をマ
   スクにして前記第２の多結晶シリコン膜を一部を残して
   酸化して第４の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の多
   結晶シリコン膜から第２の多結晶シリコン膜を通して前
   記エピタキシャル層表面に不純物を導入して第２導電型
   のグラフトベース領域を形成する工程と、前記第４の絶
   縁膜を除去して第１の窓内に第２の窓を開設する工程
   と、少なくとも前記第２の多結晶シリコン膜及び第２の
   窓内を覆う第５の絶縁膜を形成するとともに、第２の窓
   内のエピタキシャル層表面に不純物を導入して前記グラ
   フトベース領域に接続した第２導電型のベース領域を形
   成する工程と、前記第５の絶縁膜を少なくとも前記第２
   の窓側面の部分が残るように異方性エッチングにより除
   去して前記第２の窓内に第３の窓を開孔する工程と、こ
   の第３の窓を第３の多結晶シリコン膜で覆い、この第３
   の多結晶シリコン膜を通して前記ベース領域の表面に不
   純物を導入してエミッタ領域を形成する工程を含むこと
   を特徴とする半導体装置の製造方法。