JP2883242B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2883242B2 JP17054592A JP17054592A JP2883242B2 JP 2883242 B2 JP2883242 B2 JP 2883242B2 JP 17054592 A JP17054592 A JP 17054592A JP 17054592 A JP17054592 A JP 17054592A JP 2883242 B2 JP2883242 B2 JP 2883242B2
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Description

【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の製造方法に
関し、更に詳しくは、バイポーラトランジスタの製造方
法に関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly, to a method for manufacturing a bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は従来の製造方法の手順を示す模式
断面図である。まず、シリコン基板10上に自己整合的
に分離酸化膜12を形成して活性領域上のシリコンを露
出させ、その露出したシリコン基板10および分離酸化
膜12上にポリシリコン13を堆積する。その後、P+
イオンを全面に注入する〔図3(a)〕。 次に、ポリ
シリコン13上にNSG14を堆積した後、フォトリソ
工程により、内部べース領域15上のNSG14および
ポリシリコン13を除去する。その後、熱処理を行うこ
とにより、P+ 拡散層である外部べース領域16を形成
する〔図3(b)〕。
2. Description of the Related Art FIG. 3 is a schematic sectional view showing a procedure of a conventional manufacturing method. First, an isolation oxide film 12 is formed on a silicon substrate 10 in a self-aligned manner to expose silicon on an active region, and polysilicon 13 is deposited on the exposed silicon substrate 10 and the isolation oxide film 12. Then P +
Ions are implanted into the entire surface (FIG. 3A). Next, after the NSG 14 is deposited on the polysilicon 13, the NSG 14 and the polysilicon 13 on the internal base region 15 are removed by a photolithography process. Thereafter, an external base region 16 which is a P + diffusion layer is formed by performing a heat treatment (FIG. 3B).

【0003】次いで、P- イオンを全面に注入すること
により、内部べース領域15が形成される〔図3
(c)〕。次に、周知の方法で、内部べース領域15上
にサイドウォール17を形成する〔図3(d)〕。
[0003] Then, P - by implanting ions into the entire surface, the internal base over source region 15 is formed [FIG. 3
(C)]. Next, a sidewall 17 is formed on the internal base region 15 by a known method (FIG. 3D).

【0004】そして、全面にポリシリコンを堆積し、75
As+ 等のN+ イオンの注入を行った後、フォト・エッ
チ工程でエミッタ領域19を形成するためのエミッタポ
リシリコン18を形成する。その後、熱拡散によりエミ
ッタ領域19を形成する〔図3(e)〕。
[0004] and, deposited on the entire surface of polysilicon, 75
After N + ions such as As + are implanted, an emitter polysilicon 18 for forming an emitter region 19 is formed by a photo-etching step. Thereafter, the emitter region 19 is formed by thermal diffusion [FIG. 3 (e)].

【0005】このように、従来ではバイポーラトランジ
スタをべース・エミッタセルフアラインで製造する場
合、外部べース領域の形成はシリコンから熱拡散させる
ことにより、また、内部べース領域の形成はポリシリコ
ンに直接N+ イオンを注入することにより行っていた。
As described above, conventionally, when a bipolar transistor is manufactured by base-emitter self-alignment, the outer base region is formed by thermal diffusion from silicon, and the inner base region is formed. This has been done by directly implanting N + ions into polysilicon.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の方法では、内部べース領域および外部べース領域の
形成には、各々の工程でイオン注入が必要であり、内部
べース領域はシリコンに直接イオン注入するために拡散
の深さが深くなってしまい、高速化を図れないという問
題があった。
By the way, in the above-mentioned conventional method, ion implantation is required in each step to form the inner base region and the outer base region. However, there is a problem that the depth of diffusion becomes deep due to direct ion implantation into silicon, and it is not possible to increase the speed.

【0007】本発明は上記の問題点を解決するためにな
されたものであり、エミッタ・べースセルフアラインの
構造をなしかつ、内部べース領域とエミッタ領域を浅く
形成することによりバイポーラトランジスタの高速化を
実現する半導体装置の製造方法を提供することを目的と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a structure of an emitter-base self-alignment and a shallow bipolar transistor by forming an internal base region and an emitter region shallow. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device which realizes a high speed operation.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置の製造方法は、基板表面層の
所定の活性領域内に、内部べース領域とその周囲の外部
べース領域が形成された構造の半導体装置を製造する方
法において、基板上に自己整合的に分離酸化膜を形成
し、上記活性領域上のシリコンを露出させ、その後、基
板全面にポリシリコンを堆積した後、そのポリシリコン
表面を酸化し、その後、上記内部べース領域を形成すべ
き領域上を除くポリシリコンを、基板表面から上記分離
酸化膜およびその分離酸化膜上のポリシリコンの合計の
厚みが、上記内部べース領域を形成すべき領域上のポリ
シリコンおよびそのポリシリコン表面の酸化膜の合計の
厚みより小さくなるように除去した後、イオン注入およ
びアニールを順に行うことにより、所定の濃度および深
さの外部べース領域および内部べース領域を形成し、そ
の後、平坦化のための絶縁膜を全面に堆積し、その絶縁
膜を上記内部べース領域上のポリシリコンが露出するま
でエッチバックを行った後、上記内部べース領域上のポ
リシリコンを除去することによって溝を形成し、その
後、その溝内の側壁にサイドウォールを形成した後、上
記内部べース領域内にエミッタ領域を形成することによ
って特徴付けられる。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises an internal base region and an external base around the active region in a predetermined active region of a substrate surface layer. In a method of manufacturing a semiconductor device having a structure in which a source region is formed, an isolation oxide film is formed in a self-aligned manner on a substrate, silicon on the active region is exposed, and then polysilicon is deposited on the entire surface of the substrate. Then, the polysilicon surface is oxidized, and then the polysilicon excluding the region where the internal base region is to be formed is removed from the substrate surface by the total of the isolation oxide film and the polysilicon on the isolation oxide film. After removal so that the thickness is smaller than the total thickness of the polysilicon on the region where the internal base region is to be formed and the oxide film on the polysilicon surface, ion implantation and annealing are sequentially performed. Thereby, an outer base region and an inner base region having a predetermined concentration and depth are formed, and thereafter, an insulating film for planarization is deposited on the entire surface, and the insulating film is formed on the inner base region. After etching back until the upper polysilicon is exposed, a trench is formed by removing the polysilicon on the internal base region, and then, after forming a sidewall on the sidewall in the trench, It is characterized by forming an emitter region in the inner base region.

【0009】[0009]

【作用】内部べース領域を形成すべき領域上にポリシリ
コンを選択的に厚く残存させた状態で、イオン注入を行
うことにより、セルフアライン構造の内部べースおよび
外部べースが形成される。また、内部べースはポリシリ
コンからの浅い拡散で形成される。
The internal base and the external base of the self-aligned structure are formed by performing ion implantation in a state where the polysilicon is selectively thickly left on the region where the internal base region is to be formed. Is done. The internal base is formed by shallow diffusion from polysilicon.

【0010】[0010]

【実施例】図1および図2は本発明実施例の手順を示す
図である。以下、図面を参照しつつ本発明実施例を説明
する。
1 and 2 show the procedure of an embodiment of the present invention. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0011】まず、シリコン基板1上に周知の技術で自
己整合的に分離酸化膜を形成して活性領域上のシリコン
を露出させる。ここでは酸化膜分離を例にするが、トレ
ンチ分離等、他の方法でもかまわない。その後、その露
出したシリコン基板1および分離酸化膜2上にポリシリ
コン3を堆積する。その後、そのポリシリコン3表面を
酸化することにより、酸化膜4を形成する。酸化膜4の
膜厚は、後工程のP+のイオン注入条件により適宜決め
られる〔図1(a)〕。
First, an isolation oxide film is formed on the silicon substrate 1 in a self-aligned manner by a known technique to expose silicon on the active region. Here, an oxide film separation is taken as an example, but another method such as a trench separation may be used. Thereafter, polysilicon 3 is deposited on exposed silicon substrate 1 and isolation oxide film 2. Thereafter, an oxide film 4 is formed by oxidizing the surface of the polysilicon 3. The thickness of the oxide film 4 is appropriately determined according to the P + ion implantation conditions in a later step (FIG. 1A).

【0012】次に、フォトリソ工程により、内部べース
領域8を除く酸化膜4およびポリシリコン3を、ポリシ
リコン3を所定厚み残存するようにエッチング除去す
る。このとき、分離酸化膜2のシリコン基板表面からの
膜厚と残存させたポリシリコン3の膜厚との和Bよりも
内部べース領域上のポリシリコン3の膜厚Aの方が高く
なるように分離酸化膜2の膜厚、ポリシリコン3の膜厚
およびエッチング後の残存膜厚等を調節する〔図1
(b)〕。
Next, the oxide film 4 and the polysilicon 3 excluding the internal base region 8 are etched away by a photolithography process so that the polysilicon 3 remains at a predetermined thickness. At this time, the thickness A of the polysilicon 3 on the internal base region is higher than the sum B of the thickness of the isolation oxide film 2 from the silicon substrate surface and the thickness of the remaining polysilicon 3. The thickness of the isolation oxide film 2, the thickness of the polysilicon 3 and the remaining thickness after etching are adjusted as described above [FIG.
(B)].

【0013】次いで、11+ 等のP+ イオンを注入し、
アニールを行う。この工程は、外部べース領域9と内部
べース領域8のポリシリコンの膜厚差、すなわち、外部
べース領域9上のポリシリコン3の膜厚は、内部べース
領域8上のポリシリコン3の膜厚に比べ小さいことを利
用して行われるので、外部べース領域9は十分なオーミ
ックコンタクトをとることができる濃度になる。一方、
内部べース領域8はポリシリコン3からの拡散により、
必要に応じて浅いべース拡散層の内部べース領域8を形
成するように、注入条件、アニール条件を調整して形成
される。また、この内部べース領域8の濃度、深さはポ
リシリコン3の表面の酸化膜4の膜厚を調整することに
よっても制御可能である〔図1(c)〕。
Next, P + ions such as 11 B + are implanted,
Annealing is performed. In this step, the difference in the thickness of the polysilicon between the outer base region 9 and the inner base region 8, that is, the thickness of the polysilicon 3 on the outer base region 9 This is performed by utilizing the fact that the thickness is smaller than the film thickness of the polysilicon 3 of FIG. on the other hand,
The internal base region 8 is formed by diffusion from the polysilicon 3.
The implantation condition and the annealing condition are adjusted so as to form the internal base region 8 of the shallow base diffusion layer as necessary. The concentration and depth of the internal base region 8 can also be controlled by adjusting the thickness of the oxide film 4 on the surface of the polysilicon 3 (FIG. 1C).

【0014】次に、例えばSOG等の平坦化に優れた絶
縁膜5を全面に堆積した後、内部べース領域8上のポリ
シリコン3が露出するまでエッチバックを行う〔図2
(a)〕。
Next, an insulating film 5 such as SOG, which is excellent in flattening, is deposited on the entire surface, and then etched back until the polysilicon 3 on the internal base region 8 is exposed [FIG.
(A)].

【0015】その後、絶縁膜5との選択比が十分とれる
条件下で内部べース領域8上のポリシリコン3をエッチ
ング除去する〔図2(b)〕。次いで、HTO等の絶縁
膜を堆積した後、エッチバックしてサイドウォール6を
形成する。その後、全面にポリシリコンを堆積し、75
+ 等のN+ イオンの注入を行った後、フォト・エッチ
工程でエミッタ領域81を形成するためのエミッタポリ
シリコン7を堆積する。その後、そのエミッタポリシリ
コン7からの熱拡散によりエミッタ領域81を形成する
〔図2(c)〕。
After that, the polysilicon 3 on the internal base region 8 is removed by etching under a condition that the selectivity with the insulating film 5 is sufficient [FIG. 2 (b)]. Next, after depositing an insulating film such as HTO, the side wall 6 is formed by etching back. Thereafter, it deposited on the entire surface of polysilicon, 75 A
After the implantation of N + ions such as s +, the emitter polysilicon 7 for forming the emitter region 81 is deposited in a photo-etching step. Thereafter, an emitter region 81 is formed by thermal diffusion from the emitter polysilicon 7 (FIG. 2C).

【0016】[0016]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、内部べース領域を形成すべき領
域上にポリシリコンを選択的に厚く残存させた状態で、
一回のイオン注入を行うことにより十分なオーミックコ
ンタクトがとれる濃度となる外部べース領域を形成し、
一方内部べース領域はポリシリコンからの熱拡散によっ
て浅いべース・エミッタ領域を形成するよう構成したか
ら、得られる半導体装置は高速化でき、特性の良いデバ
イスが実現できる。しかも、一回のイオン注入工程によ
り、セルフアライン構造に形成できるので、工程は簡略
化され、コストも低減できる。
As described above, according to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, the polysilicon is selectively and thickly left on the region where the internal base region is to be formed.
By performing a single ion implantation, an external base region having a concentration sufficient for obtaining a sufficient ohmic contact is formed.
On the other hand, the internal base region is configured to form a shallow base / emitter region by thermal diffusion from polysilicon, so that the speed of the obtained semiconductor device can be increased and a device having excellent characteristics can be realized. In addition, since a self-aligned structure can be formed by one ion implantation process, the process can be simplified and the cost can be reduced.

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

【図1】本発明実施例の工程を説明する模式断面図FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a process of an embodiment of the present invention.

【図2】本発明実施例の工程を説明する模式断面図FIG. 2 is a schematic cross-sectional view illustrating a process of an embodiment of the present invention.

【図3】従来例の工程を説明する模式断面図FIG. 3 is a schematic cross-sectional view illustrating a process of a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・・基板 2・・・・分離酸化膜 3,7・・・・ポリシリコン 4・・・・酸化膜 5・・・・絶縁膜 6・・・・サイドウォール 8・・・・内部べース領域 81・・・・エミッタ領域 9・・・・外部べース領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Separation oxide film 3, 7 ... Polysilicon 4 ... Oxide film 5 ... Insulation film 6 ... Side wall 8 ... Inside Base region 81 Emitter region 9 External base region

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板表面層の所定の活性領域内に、内部
べース領域とその周囲の外部べース領域が形成された構
造の半導体装置を製造する方法において、基板上に自己
整合的に分離酸化膜を形成し、上記活性領域上のシリコ
ンを露出させ、その後、基板全面にポリシリコンを堆積
した後、そのポリシリコン表面を酸化し、その後、上記
内部べース領域を形成すべき領域上を除くポリシリコン
を、基板表面から上記分離酸化膜およびその分離酸化膜
上のポリシリコンの合計の厚みが、上記内部べース領域
を形成すべき領域上のポリシリコンおよびそのポリシリ
コン表面の酸化膜の合計の厚みより小さくなるように除
去した後、イオン注入およびアニールを順に行うことに
より、所定の濃度および深さの外部べース領域および内
部べース領域を形成し、その後、平坦化のための絶縁膜
を全面に堆積し、その絶縁膜を上記内部べース領域上の
ポリシリコンが露出するまでエッチバックを行った後、
上記内部べース領域上のポリシリコンを除去することに
よって溝を形成し、その後、その溝内の側壁にサイドウ
ォールを形成した後、上記内部べース領域内にエミッタ
領域を形成することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
In a method for manufacturing a semiconductor device having a structure in which an internal base region and an external base region around the internal base region are formed in a predetermined active region of a substrate surface layer, a self-aligned structure is formed on the substrate. An isolation oxide film is formed to expose silicon on the active region. Thereafter, polysilicon is deposited on the entire surface of the substrate, and then the polysilicon surface is oxidized. Thereafter, the internal base region is formed. The total thickness of the isolation oxide film and the polysilicon on the isolation oxide film from the substrate surface, except for the region above the polysilicon, is the polysilicon on the region where the internal base region is to be formed and the polysilicon surface. After removing the oxide film to a thickness smaller than the total thickness, ion implantation and annealing are sequentially performed to form an outer base region and an inner base region having a predetermined concentration and depth. After that, an insulating film for planarization is deposited on the entire surface, and the insulating film is etched back until polysilicon on the internal base region is exposed,
Forming a groove by removing polysilicon on the internal base region, forming a sidewall on a side wall in the groove, and then forming an emitter region in the internal base region; A method for manufacturing a semiconductor device.
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