JP2785854B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2785854B2 JP9443392A JP9443392A JP2785854B2 JP 2785854 B2 JP2785854 B2 JP 2785854B2 JP 9443392 A JP9443392 A JP 9443392A JP 9443392 A JP9443392 A JP 9443392A JP 2785854 B2 JP2785854 B2 JP 2785854B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【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、特に高速動作を目的とするバイポーラトランジ
スタを含む半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバイポーラトランジスタの製造方
法には例えばSST(super Selfalign
ed Process Technology)法(S
akai et al.IEEE Trans.Ele
ctron Device PP188〜193,19
86)がある。SST法による製造方法を以下に示す。
図3(a)において、面方位(111)のp- 型シリコ
ン半導体基板201表面にヒ素を選択的に導入し、n+
埋め込み層202を形成し、全面にn- エピタキシャル
層203を形成する。続いてシリコン窒化膜をマスクに
選択的に酸化処理を行ない、シリコン酸化膜204を形
成し素子分離を行う。次にシリコン酸化膜205を例え
ば熱酸化により形成する。次にシリコン窒化膜206お
よび多結晶シリコン膜207を形成する。次に多結晶シ
リコン膜207にボロンをイオン注入しp型化する。次
にホトレジストをマスクにエミッタ領域形成予定部分の
多結晶シリコン膜207をエッチング除去し開口部を形
成する。
【0003】次に、図3(b)において、酸化処理を行
ない、多結晶シリコン膜207上にシリコン酸化膜20
8を形成する。次にシリコン酸化膜208に覆われてい
ない部分のシリコン窒化膜206を多結晶シリコン膜2
07が露出するまでエッチング除去する。次にシリコン
酸化膜205の露出部をエッチング除去する。
【0004】次に、図4(a)において、多結晶シリコ
ン膜209を形成し、熱処理を行なう。これにより多結
晶シリコン膜209の多結晶シリコン膜207と接する
部分にボロンが拡散される。またn- エピタキシャル層
203にも拡散され、p+ 単結晶シリコン210を形成
する。次に水酸化カリウムの水溶液によりエッチングを
行なう。水酸化カリウム水溶液は、高濃度にボロンを含
んだシリコンおよび単結晶シリコンの(111)面に対
してエッチング速度が低いため、多結晶シリコン膜20
9は多結晶シリコン膜207と接する部分を除いて除去
される。
【0005】図4(b)において、ボロンをイオン注入
しベース領域211を形成し、次にCVD法(化学的気
相成長法)によりシリコン酸化膜212を形成、次に多
結晶シリコン膜213を形成する。次に異方性エッチン
グにより多結晶シリコン膜213およびシリコン酸化膜
212を開口部側壁を除き除去する。次に多結晶シリコ
ン膜214を形成し、ヒ素をイオン注入して多結晶シリ
コン膜213および214をn型化する。次に多結晶シ
リコン膜213をパターニングし、熱処理することによ
り、エミッタ領域215を形成する。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法では水酸化カリウム水溶液によるエッチング
工程の際に、n- エピタキシャル層203の(111)
面がエッチングされにくい性質を利用して自己整合を行
っていた。このためシリコン半導体基板は(111)面
を上面に有するもの以外は使用できず、MOS型半導体
素子を同じシリコン半導体基板上に形成した場合、(1
00)面のシリコン半導体基板を使用したものに比べ、
MOS型半導体素子の性能低下という問題点があった。
【0007】
【課題を解決するための手段】第1の導電型を有する第
1の半導体領域103上に第1の絶縁体膜105、第1
の導電体膜106および第2の絶縁体膜107を順に積
層する工程と、エミッタ形成予定領域の前記第2の絶縁
体膜107、前記第1の導電体膜106をエッチング除
去して開口部を形成する工程と、第3の絶縁体膜108
を全面に形成する工程と、異方性エッチングにより前記
開口部側壁以外の前記第3の絶縁体膜を除去する工程
と、前記第1の絶縁体膜105をエッチングし、前記第
1の導電体膜106の下部の一部を露出させ横方向の溝
を形成する工程と、酸化処理により第1の半導体領域上
に第1のシリコン酸化膜109を形成する工程と、耐酸
化性膜110を形成する工程と、前記横方向の溝の内面
を覆う以外の前記耐酸化性膜110を異方性エッチング
により除去して前記第1のシリコン酸化膜109を露出
する工程と、酸化処理により前記第1のシリコン酸化膜
の露出部分を通して第1導電型の第1の半導体領域10
3を酸化し、第2のシリコン酸化膜111を形成する
(膜厚を増加する)工程と、前記耐酸化性膜110をエ
ッチング除去する工程と、前記第2のシリコン酸化膜1
11を残すように、前記第1のシリコン酸化膜109を
エッチング除去する工程と、全面に第2の導電体膜11
2を形成後前記横方向の溝部分以外を除去し、前記第1
導電型の第1の半導体領域と前記第1の導電体膜106
とを電気的に接続する工程と、前記第1導電型の第1の
半導体領域に前記第2の導電体膜112を介して第2導
電型不純物を導入し、第2導電型の第1の半導体領域1
13とする工程と、前記第2導電型の第1の半導体領域
113に囲まれる部分の第1導電型の第1の半導体領域
103上部に第2導電型不純物を導入して第2導電型の
第2の半導体領域114を形成する工程と、前記第2の
半導体領域上面の一部に第1導電型不純物を導入し第1
導電型の第2の半導体領域117を形成する。
【0008】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1及び図2は、本発明の実施例1の工程
順断面図である。
【0010】まずp- 型シリコン半導体基板101(結
晶方位はいずれのものでもよい)の表面にヒ素を選択的
に導入してn+ 埋め込み層102を形成し、厚さ1.0
μmのn- エピタキシャル層103をウェハ全面に形成
する。次にシリコン窒化膜をマスクに酸化処理を行ない
厚さ1.2μm の素子分離のためのシリコン酸化膜10
4を形成し、シリコン窒化膜除去後CVD法により厚さ
0.2μm のシリコン酸化膜105を形成し、厚さ0.
2μm の多結晶シリコンを形成し、これにボロンをイオ
ン注入してp+ 型多結晶シリコン膜106を形成し(1
06は多結晶シリコン膜の代りにアモルファスシリコン
膜でもよい)、厚さ0.2μm のシリコン窒化膜107
を形成する。この時の断面図を図1(a)に示す。
【0011】次にエミッタ領域形成予定部分のシリコン
窒化膜107およびp+ 型多結晶シリコン膜106をホ
トレジストマスクによりエッチング除去しエミッタ開口
部を形成する。
【0012】次にシリコン窒化膜108を成長し、異方
性エッチングによりエミッタ開口部側壁部のみを残して
エッチングする。次に希フッ酸液によりシリコン酸化膜
105を多結晶シリコン膜106の下面が露出するまで
サイドエッチし、オーバーハングを形成する。
【0013】次に酸化処理を行ないn- エピタキシャル
層103の露出した部分を酸化し、50オングストロー
ムのシリコン酸化膜109を形成する。この時多結晶シ
リコン膜106下面には100オングストロームのシリ
コン酸化膜が形成される。次にシリコン窒化膜110を
100オングストローム形成する。次に異方性エッチン
グによりシリコン窒化膜110をエッチングする。この
ときシリコン窒化膜108の下にあたる部分のシリコン
窒化膜110はエッチングされずに残る。このときの断
面図を図1(b)に示す。
【0014】次にシリコン窒化膜110におおわれてい
ない部分のn- エピタキシャル層103を酸化して、シ
リコン酸化膜109と合わせて400オングストローム
のシリコン酸化膜111を形成する。次にシリコン窒化
膜110をエッチング除去する。次に希フッ酸によりシ
リコン酸化膜109が丁度エッチング終了するまでエッ
チングする。このときシリコン酸化膜111は約300
オングストロームの厚さを有する。次に多結晶シリコン
膜112を形成し、異方性エッチングによりシリコン酸
化膜111が露出するまでエッチングする。この時開口
側壁部に多結晶シリコン膜112が残存する。次に等方
性エッチングを行ない側壁部の多結晶シリコン膜112
を除去する。多結晶シリコン膜112の下にはシリコン
酸化膜があるため、n- エピタキシャル層はエッチング
されない。
【0015】次に熱処理を行ない、多結晶シリコン膜1
06中のボロンを多結晶シリコン膜112中に拡散し、
更にn- エピタキシャル層103の一部にもボロンを導
入しp+ 単結晶シリコン113を形成する。次にボロン
を30keV 3E13cm-2でイオン注入し、ベース領域1
14を形成する。このときの断面を図2(a)に示す。
【0016】次に2000オングストロームのシリコン
窒化膜115を形成し、異方性エッチングで開口部側壁
のみを残す。次に希フッ酸でシリコン酸化膜111をエ
ッチングし、ベース領域114を露出させる。次に20
00オングストロームの多結晶シリコン膜を形成し、ヒ
素をエネルギ80keV ドーズ量2E16cm-2でイオン注
入し、ホトレジストをマスクにパターニングし、n+
結晶シリコン膜116を形成する。次に1000℃25
秒のRTA(ラピッドサーマルアニール)によりn+
結晶シリコン膜116中のヒ素をベース領域114に導
入して一部をn型化しエミッタ領域117を形成する。
このときの断面図を図2(b)に示す。
【0017】以上により本発明の実施例1を示した。
【0018】続いて本発明の実施例2を説明する。
【0019】実施例1の多結晶シリコン膜112形成ま
で同様で、次に、熱処理によりp+型多結晶シリコン膜
106中のボロンを多結晶シリコン膜112に拡散させ
る。水酸化カリウム水溶液は、ボロンを含む多結晶シリ
コンに対し、ボロンを含まない多結晶シリコンに比べエ
ッチング速度が遅くなるので、この液を使用して多結晶
シリコン膜のボロンを含む部分を残してエッチング除去
する。以下ボロンイオン注入後は実施例1と同じであ
る。
【0020】更に本発明の実施例3を説明する。
【0021】実施例2のp+ 単結晶シリコン113形成
後、シリコン酸化膜111をエッチング除去し、厚さ1
000オングストロームのボロンシリカガラス(BS
G)を形成し、1000℃30秒のRTA(ラピッドサ
ーマルアニール)によりベース領域114を形成する。
次に2000オングストロームのシリコン窒化膜115
形成後、異方性エッチングで開口部側壁のみを残す。次
にボロンシリカガラス(BSG)をエッチング除去す
る。
【0022】次に2000オングストロームの多結晶シ
リコン膜を形成し、ヒ素を80KeV2E16cm-2でイオ
ン注入し、ホトレジストをマスクにパターニングし、n
+ 多結晶シリコン膜116を形成する。以下実施例1と
同じである。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明により面方位
が(111)面に限らず、(100)などの半導体基板
上においてもベース・エミッタ部が自己整合であるバイ
ポーラトランジスタを製造することができるため、(1
11)面上のMOSトランジスタよりも高性能を有する
(100)面上のMOSトランジスタと本発明のバイポ
ーラトランジスタとを同一半導体基板上に有するバイポ
ーラCMOSデバイスの製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)及び(b)は、本発明の実施例1の工程
順断面図(その1)である。
【図2】(a)及び(b)は、本発明の実施例1の工程
順断面図(その2)である。
【図3】(a)及び(b)は、従来の技術の工程順断面
図(その1)である。
【図4】(a)及び(b)は、従来の技術の工程順断面
図(その2)である。
【符号の説明】
101 p- 型シリコン半導体基板 102 n+ 埋め込み層 103 n- エピタキシャル層 104 シリコン酸化膜 105 シリコン酸化膜 106 p+ 型多結晶シリコン膜 107 シリコン窒化膜 108 シリコン窒化膜 109 シリコン酸化膜 110 シリコン窒化膜 111 シリコン酸化膜 112 多結晶シリコン膜 113 p+ 単結晶シリコン 114 ベース領域 115 シリコン窒化膜 116 n+ 多結晶シリコン膜 117 エミッタ領域

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型を有する第1の半導体領域
    103上に第1の絶縁体膜105、第1の導電体膜10
    6および第2の絶縁体膜107を順に積層する工程と、
    エミッタ形成予定領域の前記第2の絶縁体膜107、前
    記第1の導電体膜106をエッチング除去して開口部を
    形成する工程と、第3の絶縁体膜108を全面に形成す
    る工程と、異方性エッチングにより前記開口部側壁以外
    の前記第3の絶縁体膜を除去する工程と、前記第1の絶
    縁体膜105をエッチングし、前記第1の導電体膜10
    6の下部の一部を露出させ横方向の溝を形成する工程
    と、酸化処理により第1の半導体領域上に第1のシリコ
    ン酸化膜109を形成する工程と、耐酸化性膜110を
    形成する工程と、前記横方向の溝の内面を覆う以外の前
    記耐酸化性膜110を異方性エッチングにより除去して
    前記第1のシリコン酸化膜109を露出する工程と、酸
    化処理により前記第1のシリコン酸化膜の露出部分を通
    して第1導電型の第1の半導体領域103を酸化し、第
    2のシリコン酸化膜111を形成する工程と、前記耐酸
    化性膜110をエッチング除去する工程と、前記第2の
    シリコン酸化膜111を残すように、前記第1のシリコ
    ン酸化膜109をエッチング除去する工程と、全面に第
    2の導電体膜112を形成後前記横方向の溝部分以外を
    除去し、前記第1導電型の第1の半導体領域と前記第1
    の導電体膜106とを電気的に接続する工程と、前記第
    1導電型の第1の半導体領域に前記第2の導電体膜11
    2を介して第2導電型不純物を導入し、第2導電型の第
    1の半導体領域113とする工程と、前記第2導電型の
    第1の半導体領域113に囲まれる部分の第1導電型の
    第1の半導体領域103上部に第2導電型不純物を導入
    して第2導電型の第2の半導体領域114を形成する工
    程と、前記第2の半導体領域上面の一部に第1導電型不
    純物を導入し第1導電型の第2の半導体領域117を形
    成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 第2導電型の第2の半導体領域114の
    形成工程にイオン注入法を使用す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。
  3. 【請求項3】 第2導電型の第2の半導体領域114の
    形成工程を第2導電型を含むガラス膜より熱拡散により
    行なう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。
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