JP2836393B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2836393B2
JP2836393B2 JP20768792A JP20768792A JP2836393B2 JP 2836393 B2 JP2836393 B2 JP 2836393B2 JP 20768792 A JP20768792 A JP 20768792A JP 20768792 A JP20768792 A JP 20768792A JP 2836393 B2 JP2836393 B2 JP 2836393B2
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film
polycrystalline silicon
insulating film
conductivity type
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智弘 小川
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
造方法に関し、とくに超高速動作用のバイポーラトラン
ジスタおよびその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly to a bipolar transistor for ultra-high-speed operation and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体装置について図面を参照し
て説明する。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor device will be described with reference to the drawings.

【0003】図6(a),(b)は従来の半導体装置の
製造方法を説明するための工程順に示した断面図であ
る。
FIGS. 6A and 6B are cross-sectional views showing a conventional method of manufacturing a semiconductor device in the order of steps for explaining the method.

【0004】まず、図6(a)に示すように、P型シリ
コン基板101の一主面に選択的にヒ素を導入してN埋
込層102を形成し、N型埋込層102を含む表面に厚
さ0.7μmのN型エピタキシャル層103を成長した
後、素子分離領域122およびP型シリコン領域123
を形成する。次に、N型エピタキシャル層103の上面
よりリンを選択的に拡散しコレクタ引き出し領域104
を形成する。次に、全面に厚さ50〜200nmの酸化
シリコン膜105を堆積し、酸化シリコン膜105のコ
レクタ引き出し領域104上およびトランジスタ形成領
域上を選択的にエッチング除去して開口部を形成する。
次に厚さ50〜200nmの多結晶シリコン膜を全面に
堆積してパターニングし、コレクタ引き出し領域104
上の多結晶シリコン膜に選択的にリンを導入してN型多
結晶シリコン膜106を形成し、同様にトランジスタ形
成領域上の多結晶シリコン膜に選択的にホウ素を導入し
P型多結晶シリコン膜107を形成する。次に、厚さ1
00nmの窒化シリコン膜100を全面に堆積する。次
にフォトレジスト膜をマスクとして窒化シリコン膜10
0およびP型多結晶シリコン膜107を順次異方性エッ
チングしてエミッタ開口部108を形成する。
First, as shown in FIG. 6A, arsenic is selectively introduced into one main surface of a P-type silicon substrate 101 to form an N-type buried layer 102, and the N-type buried layer 102 is included. After growing an N-type epitaxial layer 103 having a thickness of 0.7 μm on the surface, an element isolation region 122 and a P-type silicon region 123 are formed.
To form Next, phosphorus is selectively diffused from the upper surface of the N-type epitaxial layer 103 to form a collector extraction region 104.
To form Next, a silicon oxide film 105 having a thickness of 50 to 200 nm is deposited on the entire surface, and the silicon oxide film 105 is selectively etched and removed over the collector lead-out region 104 and the transistor formation region to form an opening.
Next, a polycrystalline silicon film having a thickness of 50 to 200 nm is deposited on the entire surface and patterned, and a collector lead region 104 is formed.
Phosphorus is selectively introduced into the upper polycrystalline silicon film to form an N-type polycrystalline silicon film 106, and similarly, boron is selectively introduced into the polycrystalline silicon film above the transistor formation region to form a P-type polycrystalline silicon film. A film 107 is formed. Next, thickness 1
A 00 nm silicon nitride film 100 is deposited on the entire surface. Next, using the photoresist film as a mask, the silicon nitride film 10
The 0 and P-type polycrystalline silicon films 107 are sequentially anisotropically etched to form an emitter opening 108.

【0005】次に、図6(b)(但し図6(a)の部分
拡大図)に示すように、エミッタ開口部108に露出し
たN型エピタキシャル層103の表面を熱酸化して厚さ
10〜40nmの酸化シリコン膜111を形成する。同
時にP型多結晶シリコン膜107注のホウ素をこれと接
触している部分のN型エピタキシャル層103の表面に
拡散させ、外部ベース領域112を形成する。次に、窒
化シリコン膜100をマスクとしてホウ素イオンを加速
エネルギー10keV、ドーズ3×1013cm-2でイオ
ン注入しベース領域113を形成する。次に、厚さ10
0nmの窒化シリコン膜109を全面に堆積して異方性
エッチングによりエッチバックしエミッタ開口部108
の側壁にのみ窒化シリコン膜109を残す。
[0005] Next, as shown in FIG. 6B (however, a partially enlarged view of FIG. 6A), the surface of the N-type epitaxial layer 103 exposed at the emitter opening 108 is thermally oxidized to a thickness of 10 nm. A silicon oxide film 111 having a thickness of about 40 nm is formed. At the same time, boron of the P-type polycrystalline silicon film 107 is diffused into the surface of the N-type epitaxial layer 103 in a portion in contact with the P-type polycrystalline silicon film 107 to form an external base region 112. Next, using the silicon nitride film 100 as a mask, boron ions are implanted at an acceleration energy of 10 keV and a dose of 3 × 10 13 cm −2 to form a base region 113. Next, thickness 10
A silicon nitride film 109 of 0 nm is deposited on the entire surface and etched back by anisotropic etching to form an emitter opening 108.
The silicon nitride film 109 is left only on the side wall of.

【0006】次に、ヒ素を含む多結晶シリコン膜117
を全面に堆積してパターニングし、エミッタ電極を形成
する。次にラピッドサーマルアニール(RTA)法によ
り多結晶シリコン膜117中のヒ素をこれと接触するベ
ース領域113の表面に拡散してN型のエミッタ領域1
18を形成する。次に全面に酸化シリコン膜119を堆
積した後、選択的にエッチングしてコンタクトホールを
形成する。次に、コンタクトホールの多結晶シリコン膜
117と電気的に接続するアルミニウム配線121を選
択的に形成し、半導体装置を構成する。
Next, a polycrystalline silicon film 117 containing arsenic is used.
Is deposited on the entire surface and patterned to form an emitter electrode. Next, arsenic in the polycrystalline silicon film 117 is diffused by rapid thermal annealing (RTA) to the surface of the base region 113 in contact with the polycrystalline silicon film 117 to form an N-type emitter region 1.
18 are formed. Next, a silicon oxide film 119 is deposited on the entire surface, and then selectively etched to form a contact hole. Next, an aluminum wiring 121 electrically connected to the polycrystalline silicon film 117 in the contact hole is selectively formed to form a semiconductor device.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】バイポーラトランジス
タのエミッタ幅を縮小することは、高速化に有効なエミ
ッタ・ベース間寄生容量の低減およびベース・コレクタ
間寄生容量の低減およびベース抵抗低減に効果がある。
そのためリソグラフィーによる最小加工よりも更に狭い
幅のエミッタ領域を形成することが行われている。
Reducing the emitter width of a bipolar transistor is effective in reducing the emitter-base parasitic capacitance, the base-collector parasitic capacitance, and the base resistance, which are effective in increasing the speed. .
Therefore, an emitter region having a width smaller than that of the minimum processing by lithography is formed.

【0008】従来の半導体装置ではエミッタ領域はエミ
ッタ開口部108の側壁に窒化シリコン膜109を形成
し、実効のエミッタ領域118の幅の縮小を行ってい
た。実効のエミッタ幅をWE ,エミッタ開口部108の
幅をWEO,側壁の窒化シリコン膜109の幅をWS とす
ると、WE =WEO−2×WS となる。
In the conventional semiconductor device, the emitter region has a silicon nitride film 109 formed on the side wall of the emitter opening 108 to reduce the effective width of the emitter region 118. The effective of the emitter width W E, the width W EO of emitter opening 108, the width of the silicon nitride sidewall films 109 and W S, the W E = W EO -2 × W S.

【0009】この場合、リソグラフィー最小加工寸法に
比べてエミッタ幅を小さくしたい場合、加工精度が特に
重要になる。例えば、リソグラフィーの最小加工精度
0.5μmのステッパー装置で0.1μmのエミッタ幅
E を有するトランジスタを形成する場合、WEO=0.
5μm,WS =0.2μmとなる。このとき加工精度は
通常WEO,WS の±10%程度であるから、WE の寸法
誤差は、WEO×0.1+WS ×0.1×2=0.09μ
mとなり、WE は0.01から0.19すなわち誤差9
0%と大きく変化する。これによりトランジスタ特性が
大きく変化するという欠点を有していた。
In this case, when it is desired to make the emitter width smaller than the lithography minimum processing size, processing accuracy becomes particularly important. For example, when a transistor having an emitter width W E of 0.1 μm is formed by a stepper apparatus having a minimum processing accuracy of 0.5 μm in lithography, W EO = 0.
5 μm, W S = 0.2 μm. At this time, since the processing accuracy is usually about ± 10% of W EO and W S , the dimensional error of W E is W EO × 0.1 + W S × 0.1 × 2 = 0.09 μm.
m, and W E is 0.01 to 0.19, that is, the error 9
It changes greatly to 0%. This has the disadvantage that the transistor characteristics change significantly.

【0010】エミッタ領域上の多結晶シリコン膜117
の膜厚をある程度以上薄くするとトランジスタの増幅率
が低下するため、多結晶シリコン膜117の膜厚は最低
100nmは必要である。ところがエミッタ幅を多結晶
シリコン膜117の膜厚近くまで縮小した場合、多結晶
シリコン膜117によりエミッタ開口部が埋込まれ、多
結晶シリコン膜117の実効的な膜厚が増大し、アルミ
ニウム配線121に達するまでのエミッタの引き出し抵
抗が大幅に増大するという問題点があった。
[0010] Polycrystalline silicon film 117 on the emitter region
If the film thickness of the polysilicon film is reduced to a certain degree or more, the amplification factor of the transistor decreases. Therefore, the film thickness of the polycrystalline silicon film 117 must be at least 100 nm. However, when the emitter width is reduced to near the film thickness of the polysilicon film 117, the emitter opening is buried by the polysilicon film 117, the effective film thickness of the polysilicon film 117 increases, and the aluminum wiring 121 However, there has been a problem that the extraction resistance of the emitter until the resistance reaches a large value.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
コレクタ領域となる一導電型半導体層の上に順次積層し
て設けたベース引出電極及び第1の絶縁膜と、前記第1
の絶縁膜及びベース引出電極を順次選択的にエッチング
して設けた第1の開口部と、前記ベース引出電極の下面
に接続して設けた逆導電型の外部ベース領域と、前記開
口部の一導電型半導体層の表面に設けて前記外部ベース
領域と接続した逆導電型のベース領域と、前記開口部の
側壁に設けた第2の絶縁膜と、前記開口部のベース領域
の中央部に設けた第3の絶縁膜と、前記第2の絶縁膜の
内周に沿って設けた環状の第2の開口部と、前記第2の
開口部の前記ベース領域内に設けた一導電型のエミッタ
領域とを有する。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A base extraction electrode and a first insulating film, which are sequentially stacked on the one conductivity type semiconductor layer serving as a collector region;
A first opening formed by selectively etching the insulating film and the base extraction electrode sequentially, an external base region of a reverse conductivity type provided to be connected to the lower surface of the base extraction electrode, A reverse conductivity type base region provided on the surface of the conductivity type semiconductor layer and connected to the external base region; a second insulating film provided on a side wall of the opening; and a center portion of the base region of the opening. A third insulating film, an annular second opening provided along the inner periphery of the second insulating film, and an emitter of one conductivity type provided in the base region of the second opening. Region.

【0012】本発明の半導体装置の製造方法は、コレク
タ領域となる一導電型半導体層の上に逆導電型不純物を
含む第1の多結晶シリコン膜及び第1の絶縁膜を順次堆
積する工程と、前記第1の絶縁膜及び第1の多結晶シリ
コン膜を選択的に順次エッチングして第1の開口部を形
成する工程と、熱処理により前記第1の多結晶シリコン
膜より前記一導電型半導体層に不純物を拡散して逆導電
型の外部ベース領域を形成する工程と、前記第1の絶縁
膜をマスクとして前記第1の開口部の一導電型半導体層
の表面に逆導電型の不純物をイオン注入して前記外部ベ
ース領域と接続するベース領域を形成する工程と、前記
第1の開口部を含む表面に第2の絶縁膜を堆積してエッ
チバックし前記第1の開口部の側壁にのみ第2の絶縁膜
を残す工程と、同様に第2の多結晶シリコン膜を堆積し
てエッチバックし前記第1の開口部の第2の絶縁膜の側
壁にのみ第2の多結晶シリコン膜を残す工程と、前記第
1の開口部の底面にのみ第3の絶縁膜を形成する工程
と、前記第2の多結晶シリコン膜をエッチング除去して
前記第2の絶縁膜の内周に沿って環状の第2の開口部を
形成する工程と、前記第2の開口部を含む表面に一導電
型不純物を含む第3の多結晶シリコン膜を堆積してパタ
ーニングし、熱処理により前記第3の多結晶シリコン膜
より前記第2の開口部のベース領域内に一導電型の不純
物を拡散して一導電型のエミッタ領域を形成する工程と
を含んで構成される。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes the steps of sequentially depositing a first polycrystalline silicon film containing an impurity of the opposite conductivity type and a first insulating film on a semiconductor layer of one conductivity type serving as a collector region. Selectively etching the first insulating film and the first polycrystalline silicon film sequentially to form a first opening, and heat treating the one-conductivity type semiconductor from the first polycrystalline silicon film. Forming a reverse conductivity type external base region by diffusing impurities into the layer, and applying a reverse conductivity type impurity to the surface of the one conductivity type semiconductor layer in the first opening using the first insulating film as a mask. Forming a base region connected to the external base region by ion implantation, depositing a second insulating film on a surface including the first opening and etching back to form a second insulating film on a side wall of the first opening; Only the step of leaving the second insulating film, and Depositing and etching back a second polycrystalline silicon film to leave a second polycrystalline silicon film only on the side wall of the second insulating film in the first opening; Forming a third insulating film only on the bottom surface, and forming an annular second opening along the inner periphery of the second insulating film by removing the second polycrystalline silicon film by etching; Depositing and patterning a third polycrystalline silicon film containing an impurity of one conductivity type on a surface including the second opening, and performing a heat treatment to reduce the thickness of the second opening from the third polycrystalline silicon film. Forming an emitter region of one conductivity type by diffusing impurities of one conductivity type into the base region.

【0013】[0013]

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0014】図1(a),(b)及び図2(a),
(b)並びに図3は本発明の第1の実施例の製造方法を
説明するための工程順に示した断面図である。
FIGS. 1 (a) and 1 (b) and FIGS.
(B) and FIG. 3 are sectional views shown in the order of steps for explaining the manufacturing method of the first embodiment of the present invention.

【0015】まず、図1(a)に示すように、従来例と
同様の工程によりエミッタ開口部108までを形成す
る。次に、エミッタ開口部108に露出したN型エピタ
キシャル層103の表面を熱酸化して厚さ10〜40n
mの酸化シリコン膜111を形成する。同時にP型多結
晶シリコン膜107中のホウ素をN型エピタキシャル層
103中に拡散させ、外部ベース領域112を形成す
る。次に、窒化シリコン膜100をマスクとしてホウ素
イオンを加速エネルギー10keV、ドーズ量3×10
13cm-2でイオン注入し外部ベース領域112と接続す
るベース領域113を形成する。尚、ベース領域113
の形成は酸化シリコン膜111のかわりにBSG膜を形
成し、これよりホウ素を熱拡散させてもよい。次に、厚
さ100nmの窒化シリコン膜109を全面に堆積した
後異方性エッチングによりエッチバックしエミッタ開口
部108の側壁にのみ窒化シリコン膜109を残す。
First, as shown in FIG. 1A, up to the emitter opening 108 is formed by the same process as in the conventional example. Next, the surface of the N-type epitaxial layer 103 exposed at the emitter opening 108 is thermally oxidized to a thickness of 10 to 40 n.
An m-th silicon oxide film 111 is formed. At the same time, boron in the P-type polycrystalline silicon film 107 is diffused into the N-type epitaxial layer 103 to form an external base region 112. Next, using the silicon nitride film 100 as a mask, boron ions are accelerated at an energy of 10 keV and a dose of 3 × 10
Ion implantation is performed at 13 cm −2 to form a base region 113 connected to the external base region 112. The base region 113
May be formed by forming a BSG film in place of the silicon oxide film 111 and thermally diffusing boron therefrom. Next, a silicon nitride film 109 having a thickness of 100 nm is deposited on the entire surface and then etched back by anisotropic etching to leave the silicon nitride film 109 only on the side wall of the emitter opening 108.

【0016】次に、図1(b)に示すように、厚さ20
〜200nmの多結晶シリコン膜を全面に堆積した後異
方性エッチングによりエッチバックしエミッタ開口部1
08の窒化シリコン膜109の側壁にのみ多結晶シリコ
ン膜114を残す。次に、選択酸化膜成長法により酸化
シリコン膜111の露出部分に例えば厚さ50nm〜2
00nmの酸化シリコン膜115を堆積する。
Next, as shown in FIG.
A polycrystalline silicon film of about 200 nm is deposited on the entire surface and then etched back by anisotropic etching to form an emitter opening 1.
The polycrystalline silicon film 114 is left only on the side wall of the 08 silicon nitride film 109. Next, a thickness of, for example, 50 nm to 2 nm is formed on the exposed portion of the silicon oxide film 111 by a selective oxide film growth method.
A 00 nm silicon oxide film 115 is deposited.

【0017】次に、図2(a)に示すように、多結晶シ
リコン膜114をエッチング除去し、続いて窒化シリコ
ン膜100,109及び酸化シリコン膜115をマスク
として酸化シリコン膜111をエッチングし除去する。
Next, as shown in FIG. 2A, the polycrystalline silicon film 114 is removed by etching, and then the silicon oxide film 111 is removed by etching using the silicon nitride films 100 and 109 and the silicon oxide film 115 as a mask. I do.

【0018】次に、図2(b)に示すように、N型不純
物のヒ素を濃度2×1020cm-3含む厚さ50〜100
nmの多結晶シリコン膜117を全面に堆積してパター
ニングしエミッタ電極を形成する。次に、ラピッドサー
マルアニール(RTA)法により多結晶シリコン膜11
7中のN型不純物をこれと接触する部分のベース領域1
13中に拡散しN型のエミッタ領域118を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a thickness of 50 to 100 containing arsenic, an N-type impurity, at a concentration of 2 × 10 20 cm -3.
A polycrystalline silicon film 117 of nm is deposited on the entire surface and patterned to form an emitter electrode. Next, the polycrystalline silicon film 11 is formed by a rapid thermal annealing (RTA) method.
Base region 1 at the portion where N-type impurities in FIG.
13 to form an N-type emitter region 118.

【0019】なお、多結晶シリコン膜117はノンドー
プの多結晶シリコン膜を堆積後、N型不純物をイオン注
入してもよく、また、多結晶シリコン膜117は選択成
長法によりシリコン露出部分にのみ成長を行ってもよ
い。また、N型多結晶シリコン膜117の代わりに炭化
シリコン膜,マイクロクリスタルシリコン膜などの広い
バンドギャップを有する半導体膜,導電膜を使用しても
よい。また、エミッタ領域118へのN型不純物導入は
多結晶シリコン膜117を介さずに直接イオン注入法,
拡散法によって行ってもよい。
The polycrystalline silicon film 117 may be formed by depositing a non-doped polycrystalline silicon film and then ion-implanting an N-type impurity. The polycrystalline silicon film 117 is grown only on the silicon exposed portion by a selective growth method. May be performed. Further, instead of the N-type polycrystalline silicon film 117, a semiconductor film having a wide band gap, such as a silicon carbide film or a microcrystalline silicon film, or a conductive film may be used. Further, the N-type impurity is introduced into the emitter region 118 by a direct ion implantation method without using the polycrystalline silicon film 117.
It may be performed by a diffusion method.

【0020】次に、図3に示すように、酸化シリコン膜
119を全面に堆積してパターニングしコンタクトホー
ルを形成する。次に、コンタクトホールを含む表面にア
ルミニウム膜を堆積してパターニングし配線121を形
成して、半導体装置を構成する。
Next, as shown in FIG. 3, a silicon oxide film 119 is deposited on the entire surface and patterned to form a contact hole. Next, an aluminum film is deposited and patterned on the surface including the contact hole to form a wiring 121, thereby forming a semiconductor device.

【0021】以上説明した第1の実施例の半導体装置は
次に示す特徴を有する。即ち、エミッタ領域116の幅
はエミッタ開口部108の側壁に設けた多結晶シリコン
膜114の膜厚により決定される。この多結晶シリコン
膜114の寸法誤差は、多結晶シリコン膜114を堆積
した膜厚誤差と異方性エッチング時の横方向エッチング
量の合計であり、この寸法誤差を従来例と同じ10%に
できるのでエミッタ幅は0.1μmのときでも誤差±1
0%と従来技術に比べはるかに高精度にトランジスタを
作成することができる。これにより特に小さいエミッタ
幅のトランジスタの特性ばらつきが大幅に低減する。
The semiconductor device of the first embodiment described above has the following features. That is, the width of the emitter region 116 is determined by the thickness of the polycrystalline silicon film 114 provided on the side wall of the emitter opening 108. The dimensional error of the polycrystalline silicon film 114 is the sum of the thickness error of the deposited polycrystalline silicon film 114 and the lateral etching amount during anisotropic etching, and this dimensional error can be reduced to 10% as in the conventional example. Therefore, even when the emitter width is 0.1 μm, the error is ± 1.
Transistors can be manufactured with a much higher accuracy of 0% as compared with the prior art. As a result, the characteristic variation of a transistor having a particularly small emitter width is greatly reduced.

【0022】図4は本発明の第2の実施例を示す断面図
である。
FIG. 4 is a sectional view showing a second embodiment of the present invention.

【0023】図4に示すように、エミッタ領域117の
直下のベース領域113の下面にN型不純物濃度がエピ
タキシャル領域103に比べ高濃度の埋込コレクタ領域
116を有している以外は第1の実施例と同様の構成を
有しており、図1(b)に示すように、開口部108の
側壁に多結晶シリコン膜114を設けた後、酸化シリコ
ン膜115を150〜200nmの厚さに選択成長さ
せ、多結晶シリコン膜114を除去した後に酸化シリコ
ン膜111の露出している部分を通してN型エピタキシ
ャル層103にリンを加速エネルギー200keV、ド
ーズ量3×1012cm-2でイオン注入して埋込コレクタ
領域116を形成する。
As shown in FIG. 4, the first region except that an embedded collector region 116 having an N-type impurity concentration higher than that of the epitaxial region 103 is provided on the lower surface of the base region 113 immediately below the emitter region 117. 1B, a polycrystalline silicon film 114 is provided on the side wall of the opening 108, and then a silicon oxide film 115 is formed to a thickness of 150 to 200 nm, as shown in FIG. After selective growth and removal of the polycrystalline silicon film 114, phosphorus is ion-implanted into the N-type epitaxial layer 103 through the exposed portion of the silicon oxide film 111 at an acceleration energy of 200 keV and a dose of 3 × 10 12 cm −2. A buried collector region 116 is formed.

【0024】本実施例ではエミッタ領域118直下のN
型エピタキシャル層103にN型高不純物濃度の埋込コ
レクタ領域116を形成できるため、他のエピタキシャ
ル層103の濃度を増加せずにカーク効果を抑制し最大
遮断周波数fT を向上している。
In the present embodiment, N
Since the buried collector region 116 having an N-type high impurity concentration can be formed in the epitaxial layer 103, the Kirk effect is suppressed and the maximum cutoff frequency f T is improved without increasing the concentration of the other epitaxial layer 103.

【0025】図5は本発明の第3の実施例を説明するた
めの断面図である。
FIG. 5 is a sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.

【0026】図5に示すように、第1の実施例と同様の
工程により、ベース領域113までを形成した後厚さ1
00nmの窒化シリコン膜109を全面に堆積して異方
性エッチングによりエッチバックし、エミッタ開口部1
08の側壁にのみ窒化シリコン膜109を残す。次に、
N型不純物のヒ素を濃度2×1020cm-3含む厚さ50
〜100nmの多結晶シリコン膜117を全面に堆積し
て異方性エッチングによりエッチバックし、多結晶シリ
コン膜117をエミッタ開口部108の側壁にのみ残
す。次に、熱酸化またはHTO(High Tempe
rature Oxide)法による酸化シリコン膜1
26を10nmの厚さに形成し、次に、全面に塗布また
はCVD・熱処理平坦化によるシリカガラス膜125を
形成する。このときエミッタ開口部108内には厚く、
それ以外の部分は薄いシリカガラス膜125が形成され
る。次に、エッチバックによりシリカガラス膜125を
エミッタ開口部108内にのみ残して除去する。次に、
ラピッドサーマルアニール(RTA)法により多結晶シ
リコン膜117中のN型不純物をこれと接触する部分の
ベース領域113に拡散しN型のエミッタ領域118を
形成する。エミッタ領域118は多結晶シリコン膜11
7直下にのみ形成される。次に、酸化シリコン膜119
を全面に堆積してパターニングしコンタクトホールを形
成する。次に、コンタクトホールを含む表面にアルミニ
ウム膜を堆積してパターニングし、配線121を形成し
て半導体装置を構成する。
As shown in FIG. 5, after forming up to the base region 113 by the same process as in the first embodiment,
A silicon nitride film 109 of 00 nm is deposited on the entire surface and etched back by anisotropic etching to form an emitter opening 1
The silicon nitride film 109 is left only on the side wall of the substrate 08. next,
Thickness 50 containing arsenic, an N-type impurity, at a concentration of 2 × 10 20 cm -3
A polycrystalline silicon film 117 of about 100 nm is deposited on the entire surface and etched back by anisotropic etching to leave the polycrystalline silicon film 117 only on the side wall of the emitter opening 108. Next, thermal oxidation or HTO (High Tempe)
Silicon Oxide Film 1 by a Rate Oxide Method
26 is formed to a thickness of 10 nm, and then a silica glass film 125 is formed on the entire surface by coating or flattening by CVD and heat treatment. At this time, the inside of the emitter opening 108 is thick,
In other portions, a thin silica glass film 125 is formed. Next, the silica glass film 125 is removed by etch-back, leaving only the inside of the emitter opening 108. next,
An N-type impurity in the polycrystalline silicon film 117 is diffused into the base region 113 in a portion in contact with the N-type impurity by a rapid thermal annealing (RTA) method to form an N-type emitter region 118. The emitter region 118 is a polycrystalline silicon film 11
7 only below. Next, the silicon oxide film 119
Is deposited on the entire surface and patterned to form a contact hole. Next, an aluminum film is deposited and patterned on the surface including the contact hole, and the wiring 121 is formed to configure a semiconductor device.

【0027】第3の実施例ではエミッタ領域118と配
線121の間の多結晶シリコン膜117の長さが短いた
めエミッタ抵抗を低減できるという利点がある。
The third embodiment has the advantage that the emitter resistance can be reduced because the length of the polycrystalline silicon film 117 between the emitter region 118 and the wiring 121 is short.

【0028】また、エミッタ領域上の多結晶シリコン膜
を選択成長しタングステン膜で埋込むことによってエミ
ッタ幅を小さくした場合のエミッタ抵抗の増大を防止す
ることができる。
Further, by selectively growing the polycrystalline silicon film on the emitter region and embedding it with a tungsten film, it is possible to prevent an increase in emitter resistance when the emitter width is reduced.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように本発明は、リソグラ
フィーの最小加工精度よりも遥かに小さい20〜200
nm程度のエミッタ幅を有するバイポーラトランジスタ
を精度よく実現できるという効果を有する。すなわち、
従来と同一の加工技術を用いてエミッタを微細化しても
エミッタ幅を相対誤差は大きくならないという利点があ
る。
As described above, according to the present invention, 20 to 200 times smaller than the minimum processing accuracy of lithography.
This has the effect that a bipolar transistor having an emitter width of about nm can be realized with high accuracy. That is,
There is an advantage that the relative error in the emitter width does not increase even if the emitter is miniaturized using the same processing technology as before.

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

【図1】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順に示した断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention in the order of steps for explaining the manufacturing method.

【図2】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順に示した断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps for explaining the manufacturing method.

【図3】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順に示した断面図。
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing method according to the first embodiment of the present invention in the order of steps for explaining the manufacturing method.

【図4】本発明の第2の実施例を説明するための断面
図。
FIG. 4 is a sectional view for explaining a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施例を説明するための断面
図。
FIG. 5 is a sectional view for explaining a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
工程順に示した断面図。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a conventional method of manufacturing a semiconductor device in the order of steps for explaining the method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100,109 窒化シリコン膜 101 P型シリコン基板 102 N型埋込層 103 N型エピタキシャル層 104 コレクタ引き出し領域 105,111,115,119,126 酸化シリ
コン膜 106 N型多結晶シリコン膜 107 P型多結晶シリコン膜 108 エミッタ開口部 112 外部ベース領域 113 ベース領域 114,117 多結晶シリコン膜 116 埋込コレクタ領域 118 エミッタ領域 120 コンタクトホール 121 配線 122 素子分離領域 123 P型シリコン領域 125 シリカガラス膜
100, 109 Silicon nitride film 101 P-type silicon substrate 102 N-type buried layer 103 N-type epitaxial layer 104 Collector lead-out region 105, 111, 115, 119, 126 Silicon oxide film 106 N-type polycrystalline silicon film 107 P-type polycrystalline Silicon film 108 Emitter opening 112 External base region 113 Base region 114,117 Polycrystalline silicon film 116 Embedded collector region 118 Emitter region 120 Contact hole 121 Wiring 122 Element isolation region 123 P-type silicon region 125 Silica glass film

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コレクタ領域となる一導電型半導体層の
上に順次積層して設けたベース引出電極及び第1の絶縁
膜と、前記第1の絶縁膜及びベース引出電極を選択的に
順次エッチングして設けた第1の開口部と、前記ベース
引出電極の下面に接続して設けた逆導電型の外部ベース
領域と、前記開口部の一導電型半導体層の表面に設けて
前記外部ベース領域と接続した逆導電型のベース領域
と、前記開口部の側壁に設けた第2の絶縁膜と、前記開
口部のベース領域の中央部に設けた第3の絶縁膜と、前
記第2の絶縁膜の内周に沿って設けた環状の第2の開口
部と、前記第2の開口部の前記ベース領域内に設けた一
導電型のエミッタ領域とを有することを特徴とする半導
体装置。
1. A base extraction electrode and a first insulating film, which are sequentially laminated on one conductivity type semiconductor layer serving as a collector region, and the first insulating film and the base extraction electrode are selectively and sequentially etched. A first opening provided as described above, an external base region of a reverse conductivity type provided in connection with the lower surface of the base extraction electrode, and an external base region provided on the surface of the one conductivity type semiconductor layer of the opening. A second insulating film provided on a side wall of the opening, a third insulating film provided on a central portion of the base region of the opening, and a second insulating film provided on a side wall of the opening. A semiconductor device comprising: a second annular opening provided along an inner periphery of a film; and an emitter region of one conductivity type provided in the base region of the second opening.
【請求項2】 コレクタ領域となる一導電型半導体層の
上に逆導電型不純物を含む第1の多結晶シリコン膜及び
第1の絶縁膜を順次堆積する工程と、前記第1の絶縁膜
及び第1の多結晶シリコン膜を選択的に順次エッチング
して第1の開口部を形成する工程と、熱処理により前記
第1の多結晶シリコン膜より前記一導電型半導体層に不
純物を拡散して逆導電型の外部ベース領域を形成する工
程と、前記第1の絶縁膜をマスクとして前記第1の開口
部の一導電型半導体層の表面に逆導電型の不純物をイオ
ン注入して前記外部ベース領域と接続するベース領域を
形成する工程と、前記第1の開口部を含む表面に第2の
絶縁膜を堆積してエッチバックし前記第1の開口部の側
壁にのみ第2の絶縁膜を残す工程と、同様に第2の多結
晶シリコン膜を堆積してエッチバックし前記第1の開口
部の第2の絶縁膜の側壁にのみ第2の多結晶シリコン膜
を残す工程と、前記第1の開口部の底面にのみ第3の絶
縁膜を形成する工程と、前記第2の多結晶シリコン膜を
エッチング除去して前記第2の絶縁膜の内周に沿って環
状の第2の開口部を形成する工程と、前記第2の開口部
を含む表面に一導電型不純物を含む第3の多結晶シリコ
ン膜を堆積してパターニングし、熱処理により前記第3
の多結晶シリコン膜より前記第2の開口部のベース領域
内に一導電型の不純物を拡散して一導電型のエミッタ領
域を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
2. a step of sequentially depositing a first polycrystalline silicon film and a first insulating film containing an impurity of the opposite conductivity type on a semiconductor layer of one conductivity type serving as a collector region; Forming a first opening by selectively etching the first polycrystalline silicon film sequentially and diffusing impurities from the first polycrystalline silicon film into the one-conductivity-type semiconductor layer by heat treatment; Forming a conductive type external base region; and ion-implanting a reverse conductive type impurity into a surface of the one conductive type semiconductor layer of the first opening using the first insulating film as a mask. Forming a base region connected to the first opening, depositing a second insulating film on the surface including the first opening, and etching back to leave the second insulating film only on the side wall of the first opening Process and similarly deposit a second polycrystalline silicon film Etching back to leave the second polycrystalline silicon film only on the side wall of the second insulating film in the first opening, and forming a third insulating film only on the bottom surface of the first opening Forming the second polycrystalline silicon film by etching to form an annular second opening along the inner periphery of the second insulating film; and forming the second opening. A third polycrystalline silicon film containing one conductivity type impurity is deposited and patterned on the surface, and the third
Forming a one conductivity type emitter region by diffusing one conductivity type impurity from the polycrystalline silicon film into the base region of the second opening.
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