JP2907323B2 - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JP2907323B2 JP7344360A JP34436095A JP2907323B2 JP 2907323 B2 JP2907323 B2 JP 2907323B2 JP 7344360 A JP7344360 A JP 7344360A JP 34436095 A JP34436095 A JP 34436095A JP 2907323 B2 JP2907323 B2 JP 2907323B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置およびそ
の製造方法に関し、特に自己整合法を用いて作製される
バイポーラトランジスタとその形成方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＬＳＩの高性能化にともないバイ
ポーラトランジスタにもより一層の高性能化が要求され
るようになってきている。バイポーラトランジスタにお
いては特にその中でも高速化の要求が強いが、この要求
を実現するためには寄生容量や寄生抵抗を低減すること
が重要である。これらを低減するための技術としてさま
ざまな自己整合技術が提案され、実用化されているが、
この自己整合技術の導入により、製造方法が複雑化しま
た工程数も増加している。
【０００３】従来の自己整合型バイポーラトランジスタ
の製造方法を図４および図５を参照して説明する。ま
ず、ｐ型半導体基板１４の所定の位置にｎ型埋込領域２
を形成し、全面にｎ型エピタキシャル層１を成長させた
後、トレンチ型の素子分離領域３を形成する〔図４
（ａ）〕。次に、全面に酸化シリコン膜４を形成しフォ
トリソグラフィ技術を使用しベースおよびエミッタ形成
領域を開口した後、開口個所に薄く酸化シリコン膜を形
成する。次に、フォトリソグラフィ技術を使用しコレク
タ電極形成部を開口する〔図４（ｂ）〕。
【０００４】次に、ＣＶＤ法により全面に多結晶シリコ
ン膜５を堆積し、ベース形成部付近にｐ型不純物である
ボロンを、またコレクタ電極形成部付近にはｎ型不純物
であるリンをそれぞれフォトリソグラフィ技術を使用し
選択的にイオン注入する〔図４（ｃ）〕。次に、再度フ
ォトリソグラフィ技術とエッチング技術を使用して多結
晶シリコン膜５をベース・エミッタ形成領域上およびコ
レクタ電極形成領域に残存させた後、熱処理を施してコ
レクタ電極部の多結晶シリコン層からｎ型埋込層２に到
達するまでリンを拡散させ、コレクタ引き出し領域６を
形成する〔図５（ｄ）〕。
【０００５】次に、ＣＶＤ法により全面に窒化シリコン
膜７を堆積した後、ベース形成領域のシリコン酸化膜４
が露出するように開口部を形成する〔図５（ｅ）〕。次
に、希フッ酸により酸化シリコン膜４の露出部および多
結晶シリコン膜５の端部下をエッチング除去しアンダー
カット部を形成する。次に、アンダーカット部を埋め込
むように多結晶シリコン膜８をＣＶＤ法で堆積した後、
エッチングしてアンダーカット部に多結晶シリコン膜８
を残存させる。
【０００６】次に、開口部にボロンをイオン注入し、さ
らに熱処理を施してベース領域１１を形成した後、絶縁
膜９を堆積し異方性エッチングにより開口部側壁以外の
絶縁膜９を除去する。次に、ｎ型多結晶シリコン膜１０
を堆積しパターニングした後、熱処理を施しｎ型多結晶
シリコン中の不純物をベース領域１１内に拡散させエミ
ッタ領域１３を形成する。また外部ベース領域１２は、
多結晶シリコン膜８を形成した後にかかる熱処理（主に
ベース領域１１を形成するイオン注入後の熱処理）によ
り、多結晶シリコン膜５中のｐ型不純物が多結晶シリコ
ン膜８を通してｎ型エピタキシャル層１内に拡散される
ことによって形成される。
【０００７】この従来技術では、トランジスタを形成す
るには素子分離領域３を形成した後に、 酸化シリコン膜４のベース・エミッタ形成領域の開
孔、 酸化シリコン膜４のコレクタ電極形成領域の開孔、 多結晶シリコン膜５のベース引き出し電極形成部分
へのｐ型不純物のイオン注入、 多結晶シリコン膜５のコレクタ引き出し電極形成部
分へのｎ型不純物のイオン注入、 多結晶シリコン膜５のパターニング、 窒化シリコン膜７および多結晶シリコン膜５に対す
るベース開口の形成、 多結晶シリコン膜１０のパターニング、 の７回のフォトリソグラフィ工程が必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の自己整
合法によるバイポーラトランジスタの製造方法では、多
くのフォトリソグラフィ工程が必要となるため、製造工
程数が増え製造工期の長期化を招いていた。さらに、製
造工程数の増加にともなう歩留りの低下と生産コスト増
大が問題となっていた。したがって、本発明の目的とす
るところは、自己整合法を用いたことによるトランジス
タの高性能化の特長を犠牲にすることなく、フォトリソ
グラフィ工程を削減しうるようにして、これにより工程
数の低減と歩留りの向上を図ろうとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による半導体装置の製造方法は、ベース領域
およびエミッタ領域がベース開口に自己整合されて形成
されて形成されるものにおいて、 コレクタ引き出し領域をフォトリソグラフィ技術と
イオン注入によって形成する、 コレクタ引き出し電極をエミッタ引き出し電極と同
時に形成する、 ことを骨子とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明による半導体装置は、第１
導電型半導体層（１）内に第２導電型のベース領域（１
１）が形成され、前記第１導電型半導体層上には第１の
コレクタ開口（Ｃ）と第１のベース開口（Ｂ）とが開設
された層間絶縁膜（７）が形成され、前記層間絶縁膜下
の前記第１のベース開口の外側部分に第１のベース開口
と同一サイズの第２のベース開口（Ｂ）が開設された、
前記ベース領域の外側部分（１２）と接するベース引き
出し電極（５ａ、８）が形成され、前記第１および第２
のベース開口の内壁部分には絶縁膜からなる第１のサイ
ドウォール（９）が形成され、該第１のサイドウォール
の内側部分には前記ベース領域の表面領域内に形成され
た第１導電型のエミッタ領域（１３）と接するエミッタ
引き出し電極（１０ａ）が形成されているものであっ
て、前記コレクタ開口の内側部分には前記第１のサイド
ウォールと同時に形成された第２のサイドウォール
（９）が形成され、該第２のサイドウォールの内側部分
には、前記エミッタ引き出し電極と同時に形成された、
コレクタ引き出し領域に接するコレクタ引き出し電極
（１０ｂ）が形成され、前記層間絶縁膜下の前記第１の
コレクタ開口の外側部分に該第１のコレクタ開口とほぼ
同一サイズの第２のコレクタ開口が開設された、前記コ
レクタ引き出し領域と接するダミー電極（５ｂ）が形成
され、前記第２のサイドウォールは前記第１および第２
のコレクタ開口の内壁部分を覆って形成されていること
を特徴としている。
【００１１】また、本発明による半導体装置の製造方法
は、 部分的に第１導電型の埋込層が形成された半導体基
板上に第１導電型のエピタキシャル層を形成し、選択的
に第１導電型不純物を導入して前記埋込層に到達するコ
レクタ引き出し領域を形成する工程と、 前記エピタキシャル層上に、ベース引き出し電極お
よびコレクタ引き出し電極形成個所が部分的に薄くなさ
れた絶縁膜を形成する工程と、 第２導電型不純物がドープされた多結晶シリコン膜
を堆積し、これをパターニングしてベース引き出し電極
を形成する工程と、 全面に層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁膜および前
記ベース引き出し電極をパターニングして、ベース領域
形成個所にベース開口を、前記コレクタ引き出し領域上
にコレクタ開口を開設する工程と、 前記ベース引き出し電極下の、前記絶縁膜の薄い部
分をサイドエッチし、これにより形成された空洞部分を
多結晶シリコンにより埋め込む工程と、 前記ベース開口を介して第２導電型不純物を導入し
てベース領域を形成する工程と、 前記ベース開口および前記コレクタ開口の内壁に絶
縁膜からなるサイドウォールを形成する工程と、 第２導電型不純物がドープされた多結晶シリコン膜
を形成し、これをパターニングしてエミッタ引き出し電
極およびコレクタ引き出し電極を形成する工程と、 を有し、この順若しくは第の工程と第の工程とを逆
の順序で行うことを特徴とするものである。
【００１２】
【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。 ［第１の実施例］図１（ａ）〜（ｃ）および図２（ｄ）
〜（ｆ）は、本発明の第１の実施例を示す工程順断面図
である。まず、従来技術と同様にｐ型半導体基板１４の
所定の位置にｎ型埋込層２を形成し、全面にｎ型エピタ
キシャル層１を成長させた後、トレンチ型の素子分離領
域３を形成し、さらにフォトリソグラフィ技術を使用し
（第１ＰＲ）、選択的にリンを例えばエネルギー７０ｋ
ｅＶ、ドーズ量５×１０15ｃｍ-2の条件でイオン注入し
てコレクタ引き出し領域６を形成する〔図１（ａ）〕。
【００１３】次に、熱酸化法またはＣＶＤ法により全面
に酸化シリコン膜４を形成し、ベースとエミッタ形成領
域およびコレクタ引き出し電極形成領域を開口し（第２
ＰＲ）、熱酸化して薄い酸化シリコン膜を形成する〔図
１（ｂ）〕。次に、全面に多結晶シリコン膜５をＣＶＤ
法により堆積し、全面にボロンをイオン注入する〔図１
（ｃ）〕。次に、再度フォトリソグラフィ技術（第３Ｐ
Ｒ）とエッチング技術を使用して多結晶シリコン膜５を
パターンニングして、ベース引き出し電極５ａとダミー
電極５ｂを形成する〔図２（ｄ）〕。次に、全面に窒化
シリコン膜７をＣＶＤ法により堆積した後、ベース形成
領域およびコレクタ電極形成領域の窒化シリコン膜７お
よび多結晶シリコン膜（５ａ、５ｂ）を順次エッチング
除去して酸化シリコン膜４の表面を露出させるコレクタ
開口Ｃおよびベース開口Ｂを形成する〔図２（ｅ）〕
（第４ＰＲ）。
【００１４】次に、希フッ酸により酸化シリコン膜４の
露出部および多結晶シリコン膜（５ａ、５ｂ）の端部下
をエッチング除去しアンダーカット部を形成する。次
に、アンダーカット部を埋め込むように多結晶シリコン
膜８をＣＶＤ法により堆積した後、エッチングしてアン
ダーカット部に多結晶シリコン膜８を残存させる。次
に、ベース開口Ｂ、コレクタ開口Ｃを介してボロンをエ
ネルギー１０ｋｅＶ、ドーズ量２×１０13ｃｍ-2の条件
でイオン注入し、さらに熱処理を施してベース領域１１
を形成する。
【００１５】このときリンがイオン注入されているコレ
クタ引き出し領域はリン濃度が高いためボロンがイオン
注入されてもｐ型に反転することはない。次に、絶縁膜
９を堆積し異方性エッチングにより開口部側壁以外の絶
縁膜９を除去する。次いで、ｎ型多結晶シリコン膜を形
成しパターニングしてエミッタ引き出し電極１０ａ、コ
レクタ引き出し電極１０ｂを形成した後（第５ＰＲ）、
熱処理を施してｎ型多結晶シリコン（１０ａ）中の不純
物をベース領域１１内に拡散させエミッタ領域１３を形
成する。
【００１６】多結晶シリコン膜８を形成した後に行われ
る熱処理（主にベース領域１１を形成するイオン注入後
の熱処理）により、多結晶シリコン膜（５ａ）中のｐ型
不純物が多結晶シリコン膜８を通してｎ型エピタキシャ
ル層１内に拡散され、図２（ｆ）に示されるように、外
部ベース領域１２が形成される。ここで、コレクタ引き
出し領域６ではボロン濃度に比べリンの濃度の方が高く
設定されておりｐ型に反転することはない。上記の説明
において、フォトリソグラフィ工程については、括弧内
にその順番とともに「ＰＲ」と記載してあるが、上記の
説明から明らかなように、トランジスタを形成するため
に素子分離領域形成後に必要なフォトリソグラフィ工程
は５回であり、従来例の場合に比較して２回少なくなっ
ている。
【００１７】［第２の実施例］図３（ａ）〜（ｃ）は、
本発明の第２の実施例を示す工程順断面図である。本実
施例においても、図１（ｃ）に示される工程までは第１
の実施例と同様の工程を経由する。第１の実施例の場合
と同様に、全面に多結晶シリコン膜を堆積し全面にボロ
ンをイオン注入した後、フォトリソグラフィ技術（第３
ＰＲ）とエッチング技術により多結晶シリコン膜をパタ
ーンニングしてベース引き出し電極５ａを形成する〔図
３（ａ）〕。次に、全面に窒化シリコン膜７を堆積し、
ベース形成領域およびコレクタ電極形成領域の窒化シリ
コン膜７およびベース引き出し電極５ａを順次エッチン
グ除去して酸化シリコン膜４の表面を露出させるコレク
タ開口Ｃおよびベース開口Ｂを形成する〔図３（ｂ）〕
（第４ＰＲ）。
【００１８】次に、酸化シリコン膜４の露出部および多
結晶シリコン膜（５ａ）の端部下をエッチング除去して
アンダーカット部を形成し、このアンダーカット部を多
結晶シリコン膜８によって埋め込む。次いで、ベース開
口Ｂ、コレクタ開口Ｃを介してボロンをエネルギー１０
ｋｅＶ、ドーズ量２×１０13ｃｍ-2の条件でイオン注入
し、さらに熱処理を施してベース領域１１を形成する。
【００１９】次に、絶縁膜９を堆積し異方性エッチング
により開口部側壁以外の絶縁膜９を除去する。次いで、
多結晶シリコン膜を堆積しリンのイオン注入後パターニ
ングしてエミッタ引き出し電極１０ａ、コレクタ引き出
し電極１０ｂを形成し（第５ＰＲ）、熱処理を施してｎ
型多結晶シリコン中の不純物をベース領域１１内に拡散
させエミッタ領域１３を形成する。
【００２０】第２の実施例では多結晶シリコン膜（５）
中に含まれるボロンがコレクタ引き出し領域６に拡散し
ないためトランジスタのコレクタ抵抗を第１の実施例よ
り低減することができる。なお、第１および第２の実施
例において、コレクタ引き出し領域６上の酸化シリコン
膜４の膜厚の薄い部分がコレクタ開口Ｃの内部に含まれ
るようにしてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
自己整合法を用いるトランジスタの製造方法において従
来法よりフォトリソグラフィ工程を２回少なくすること
ができる。したがって、本発明によれば、高性能のトラ
ンジスタを短い工数で歩留り高くかつ低コストで製造す
ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図の一部。
【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、図１の工程に続く工程での工程順断面図。
【図３】本発明の第２の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順断面図。
【図４】従来の製造方法を説明するための工程順断面図
の一部。
【図５】従来の製造方法を説明するための、図４の工程
に続く工程での工程順断面図。
【符号の説明】
１ ｎ型エピタキシャル層 ２ ｎ型埋込層 ３ 素子分離領域 ４ 酸化シリコン膜 ５ 多結晶シリコン膜 ５ａ ベース引き出し電極 ５ｂ ダミー電極 ６ コレクタ引き出し領域 ７ 窒化シリコン膜 ８ 多結晶シリコン膜 ９ 酸化シリコン膜 １０ 多結晶シリコン膜 １０ａ エミッタ引き出し電極 １０ｂ コレクタ引き出し電極 １１ ベース領域 １２ 外部ベース領域 １３ エミッタ領域 １４ ｐ型シリコン基板 Ｂ ベース開口 Ｃ コレクタ開口
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 21/33 - 21/331 H01L 29/68 - 29/737

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１導電型半導体層内に第２導電型のベ
    ース領域が形成され、前記第１導電型半導体層上には第
    １のコレクタ開口と第１のベース開口とが開設された層
    間絶縁膜が形成され、前記層間絶縁膜下の前記第１のベ
    ース開口の外側部分に第１のベース開口とほぼ同一サイ
    ズの第２のベース開口が開設された、前記ベース領域の
    外側部分と接するベース引き出し電極が形成され、前記
    第１および第２のベース開口の内壁部分には絶縁膜から
    なる第１のサイドウォールが形成され、該第１のサイド
    ウォールの内側部分には前記ベース領域の表面領域内に
    形成された第１導電型のエミッタ領域と接するエミッタ
    引き出し電極が形成されている半導体装置において、前
    記コレクタ開口の内側部分には前記第１のサイドウォー
    ルと同時に形成された第２のサイドウォールが形成さ
    れ、該第２のサイドウォールの内側部分には、前記エミ
    ッタ引き出し電極と同時に形成された、コレクタ引き出
    し領域に接するコレクタ引き出し電極が形成され、前記
    層間絶縁膜下の前記第１のコレクタ開口の外側部分に該
    第１のコレクタ開口とほぼ同一サイズの第２のコレクタ
    開口が開設された、前記コレクタ引き出し領域と接する
    ダミー電極が形成され、前記第２のサイドウォールは前
    記第１および第２のコレクタ開口の内壁部分を覆って形
    成されていることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 （１）部分的に第１導電型の埋込層が形
    成された半導体基板上に第１導電型のエピタキシャル層
    を形成し、選択的に第１導電型不純物を導入して前記埋
    込層に到達するコレクタ引き出し領域を形成する工程
    と、 （２）前記エピタキシャル層上に、ベース引き出し電極
    およびコレクタ引き出し電極形成個所が部分的に薄くな
    された絶縁膜を形成する工程と、 （３）第２導電型不純物がドープされた多結晶シリコン
    膜を形成し、これをパターニングしてベース引き出し電
    極を形成する工程と、 （４）全面に層間絶縁膜を堆積し、該層間絶縁膜および
    前記ベース引き出し電極をパターニングして、ベース領
    域形成個所にベース開口を、前記コレクタ引き出し領域
    上にコレクタ開口を開設する工程と、 （５）前記ベース引き出し電極下の、前記絶縁膜の薄い
    部分をサイドエッチし、これにより形成された空洞部分
    を多結晶シリコンにより埋め込む工程と、 （６）前記ベース開口を介して第２導電型不純物を導入
    してベース領域を形成する工程と、 （７）前記ベース開口および前記コレクタ開口の内壁に
    絶縁膜からなるサイドウォールを形成する工程と、 （８）第１導電型不純物がドープされた多結晶シリコン
    膜を形成し、これをパターニングしてエミッタ引き出し
    電極およびコレクタ引き出し電極を形成する工程と、 を有し、この順若しくは第（５）の工程と第（６）の工
    程とを逆の順序で行うことを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
  3. 【請求項３】 前記第（３）の工程において、ベース引
    き出し電極を形成すると同時に、コレクタ引き出し領域
    上にダミー電極を形成することを特徴とする請求項２記
    載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記第（２）の工程において形成された
    絶縁膜の前記コレクタ引き出し領域上の薄い部分が、前
    記第（４）の工程において形成されるコレクタ開口内に
    含まれていることを特徴とする請求項２または３記載の
    半導体装置の製造方法。
JP7344360A 1995-12-06 1995-12-06 半導体装置およびその製造方法 Expired - Lifetime JP2907323B2 (ja)

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