JP2920912B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP2920912B2
JP2920912B2 JP63036240A JP3624088A JP2920912B2 JP 2920912 B2 JP2920912 B2 JP 2920912B2 JP 63036240 A JP63036240 A JP 63036240A JP 3624088 A JP3624088 A JP 3624088A JP 2920912 B2 JP2920912 B2 JP 2920912B2
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semiconductor
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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、不純
物がドープされた多結晶シリコン(Si)膜からの不純物
拡散により半導体領域を形成する工程を含む半導体装置
の製造に適用して好適なものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a step of forming a semiconductor region by diffusing impurities from a polycrystalline silicon (Si) film doped with impurities. It is suitable for application to the manufacture of a semiconductor device including:

〔発明の概要〕[Summary of the Invention]

本発明による半導体装置の製造方法は、半導体基体上
に開口を有する絶縁膜を形成し、不純物がドープされ、
かつ上記開口の径の1/2以下の膜厚の化学気相成長法に
よる第1の半導体膜を少なくとも上記開口の内部に形成
する工程と、熱処理を行うことにより上記第1の半導体
膜中の上記不純物を上記半導体基体中に拡散させて半導
体領域を形成する工程と、上記第1の半導体膜上に第2
の半導体膜を形成する工程と、上記第1の半導体膜及び
上記第2の半導体膜を同時にエッチバックして、上記開
口に上記第2の半導体膜を埋め込み、ほぼ平坦な表面を
形成する工程と、上記第2の半導体膜上に反応防止膜及
び配線を形成する工程とを有し、上記不純物と同一導電
型の不純物が上記第2の半導体膜にドープされている。
これによって、半導体膜からの不純物拡散により形成さ
れる半導体領域の接合深さの制御性の向上を図ることが
できるとともに、絶縁膜の開口における反応抑止膜及び
配線のカバレッジが悪いことに起因する問題を解消する
ことができる。
The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention forms an insulating film having an opening on a semiconductor substrate, is doped with impurities,
A step of forming a first semiconductor film by chemical vapor deposition with a film thickness equal to or less than half of the diameter of the opening at least inside the opening, and performing a heat treatment to form a first semiconductor film in the first semiconductor film. Forming a semiconductor region by diffusing the impurity into the semiconductor substrate; and forming a second region on the first semiconductor film.
Forming the first semiconductor film and the second semiconductor film at the same time, and filling the second semiconductor film in the opening to form a substantially flat surface. Forming a reaction prevention film and a wiring on the second semiconductor film, wherein an impurity of the same conductivity type as the impurity is doped in the second semiconductor film.
Thereby, the controllability of the junction depth of the semiconductor region formed by impurity diffusion from the semiconductor film can be improved, and the problem caused by poor coverage of the reaction suppression film and the wiring in the opening of the insulating film. Can be eliminated.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来より、バイポーラLSIを構成する素子としてのバ
イポーラトランジスタの高速化、高集積化を図るための
種々の試みがなされてきた。その結果、不純物がドープ
された多結晶Si膜からの不純物拡散を用いてエミッタ領
域を形成することにより素子の微細化、寄生容量の低滅
等を図ったバイポーラトランジスタの製造方法が開発さ
れている。
Conventionally, various attempts have been made to achieve high speed and high integration of a bipolar transistor as an element constituting a bipolar LSI. As a result, a method of manufacturing a bipolar transistor has been developed in which an emitter region is formed using impurity diffusion from an impurity-doped polycrystalline Si film, thereby miniaturizing an element and reducing parasitic capacitance. .

この不純物がドープされた多結晶Si膜からの不純物拡
散を用いた製造方法によれば、次のようにしてバイポー
ラトランジスタを製造する。すなわち、第8図に示すよ
うに、まず例えばn-型のシリコン(Si)エピタキシャル
層101中にp型の真性ベース領域102を形成した後、この
エピタキシャル層101の上に絶縁膜103を形成する。次
に、この絶縁膜103に開口103aを形成した後、n型不純
物が高濃度にドープされた多結晶Si膜104を形成する。
次に、熱処理を行うことによりこの多結晶Si膜104中の
n型不純物を上記真性ベース領域102中に拡散させてn+
型のエミッタ領域105を形成する。次に、上記多結晶Si
膜104の上にバリアメタル膜106及び例えばアルミニウム
(Al)の配線107を形成する。このバリアメタル膜106
は、高速化を目的としてエミッタ領域105の接合深さxje
が浅くなってきているため、上記多結晶Si膜104とAl配
線107との反応を抑止するために必須のものと考えられ
る。
According to the manufacturing method using the impurity diffusion from the polycrystalline Si film doped with the impurity, the bipolar transistor is manufactured as follows. That is, as shown in FIG. 8, first, for example, a p-type intrinsic base region 102 is formed in an n -type silicon (Si) epitaxial layer 101, and then an insulating film 103 is formed on the epitaxial layer 101. . Next, after forming an opening 103a in the insulating film 103, a polycrystalline Si film 104 heavily doped with n-type impurities is formed.
Next, by performing a heat treatment, the n-type impurities in the polycrystalline Si film 104 are diffused into the intrinsic base region 102 so that n +
A mold emitter region 105 is formed. Next, the polycrystalline Si
A barrier metal film 106 and a wiring 107 made of, for example, aluminum (Al) are formed on the film 104. This barrier metal film 106
Is the junction depth x je of the emitter region 105 for the purpose of speeding up.
Is considered to be indispensable for suppressing the reaction between the polycrystalline Si film 104 and the Al wiring 107.

近年、微細化の進展により1μm以下のエミッタ幅WE
が実現されるようになり、これに伴い上記絶縁膜103の
開口103aのアスペクト比が非常に大きくなってきた。こ
の結果、上記開口103aにおけるバリアメタル膜106及び
配線107のカバレッジは悪い。この配線107のカバレッジ
が悪いことはエレクトロマイグレーションに対する信頼
性不良につながる。また、バリアメタル膜106のカバレ
ッジが悪いことは、配線107の形成後に行われるシンタ
ー等の熱処理時にこのバリアメタル膜106の破れ等が生
じる原因となるため、このバリアメタル膜106を通して
のエミッタ領域105側へのAlの侵入によるトランジスタ
の直流電流増幅率hFEの低下や、エミッタ−ベース接合
の特性不良等につながる。
In recent years, with the progress of miniaturization, the emitter width W E of 1 μm or less
Accordingly, the aspect ratio of the opening 103a of the insulating film 103 has become extremely large. As a result, the coverage of the barrier metal film 106 and the wiring 107 in the opening 103a is poor. Poor coverage of the wiring 107 leads to poor reliability against electromigration. In addition, poor coverage of the barrier metal film 106 causes breakage of the barrier metal film 106 during heat treatment of a sinter or the like performed after the formation of the wiring 107, so that the emitter region 105 through the barrier metal film 106 decrease in DC current gain h FE of the transistor due to Al penetration to the side, the emitter - leads to characteristic defects such as base junction.

特開昭62−73711号公報には、上述のような問題の解
決を目的として次のようなバイポーラトランジスタの製
造方法が提案されている。すなわち、この方法によれ
ば、第8図に示すように絶縁膜103に開口103aを形成し
た後、全面に厚い多結晶Si膜を形成する。次に、この多
結晶Si膜を反応性イオンエッチング(RIE)によりエッ
チバックして上記開口103aの内部を上記絶縁膜103の膜
厚と同じ高さまで多結晶Si膜で埋める。次に、この多結
晶Si膜にヒ素(As)をイオン注入した後、熱処理を行う
ことによりこの多結晶Si膜中のAsを真性ベース領域102
中に拡散させてエミッタ領域105を形成する。
Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 62-73711 proposes the following method for manufacturing a bipolar transistor for the purpose of solving the above-mentioned problems. That is, according to this method, after forming the opening 103a in the insulating film 103 as shown in FIG. 8, a thick polycrystalline Si film is formed on the entire surface. Next, the polycrystalline Si film is etched back by reactive ion etching (RIE) to fill the inside of the opening 103a with the polycrystalline Si film to the same height as the thickness of the insulating film 103. Next, after arsenic (As) is ion-implanted into the polycrystalline Si film, heat treatment is performed to reduce As in the polycrystalline Si film to the intrinsic base region 102.
The emitter region 105 is formed by being diffused therein.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

しかしながら、特開昭62−73711号公報で提案されて
いる上述の製造方法を用いた場合には、RIEによるエッ
チングの精度があまり良好でないため、絶縁膜103の開
口103aに埋め込まれた多結晶Si膜の膜厚のばらつきは避
けられない。従って、この多結晶Si膜にドープされた不
純物を拡散させることにより形成されるエミッタ領域10
5の接合深さxjeの制御性は良好ではないという問題があ
った。
However, when the above-described manufacturing method proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-73711 is used, the accuracy of etching by RIE is not so good, so that the polycrystalline Si embedded in the opening 103a of the insulating film 103 is not used. Variations in film thickness are inevitable. Therefore, the emitter region 10 formed by diffusing the impurity doped in the polycrystalline Si film is formed.
There was a problem that the controllability of the junction depth x je of 5 was not good.

従って本発明の目的は、不純物がドープされた多結晶
Si膜からの不純物拡散により形成される半導体領域の接
合深さの制御性の向上を図ることができる半導体装置の
製造方法を提供することにある。
It is therefore an object of the present invention to provide a doped polycrystalline
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a semiconductor device capable of improving controllability of a junction depth of a semiconductor region formed by impurity diffusion from a Si film.

本発明の他の目的は、絶縁膜の開口における反応抑止
膜及び配線のカバレッジが悪いことに起因する問題を解
決することができる半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can solve the problem caused by poor coverage of a reaction suppression film and wiring in an opening of an insulating film.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

本発明は、半導体基体(1)上に開口(3a)を有する
絶縁膜(3)を形成し、不純物がドープされ、かつ開口
(3a)の径の1/2以下の膜厚の化学気相成長法による第
1の半導体膜(4)を少なくとも開口(3a)の内部に形
成する工程と、熱処理を行うことにより第1の半導体膜
(4)中の不純物を半導体基体(1)中に拡散させて半
導体領域(5)を形成する工程と、第1の半導体膜
(4)上に第2の半導体膜(6)を形成する工程と、第
1の半導体膜(4)及び第2の半導体膜(6)を同時に
エッチバックして、開口(3a)に第2の半導体膜(6)
を埋め込み、ほぼ平坦な表面を形成する工程と、第2の
半導体膜(6)上に反応防止膜(7)及び配線(8)を
形成する工程とを有し、上記不純物と同一導電型の不純
物が第2の半導体膜(6)にドープされている半導体装
置の製造方法である。
According to the present invention, an insulating film (3) having an opening (3a) is formed on a semiconductor substrate (1), and is doped with impurities and has a thickness of not more than half the diameter of the opening (3a). Forming a first semiconductor film (4) at least inside the opening (3a) by a growth method, and diffusing impurities in the first semiconductor film (4) into the semiconductor substrate (1) by performing heat treatment. Forming a semiconductor region (5), forming a second semiconductor film (6) on the first semiconductor film (4), and forming a first semiconductor film (4) and a second semiconductor film. The film (6) is simultaneously etched back, and the second semiconductor film (6) is formed in the opening (3a).
Forming a substantially flat surface, and forming a reaction prevention film (7) and a wiring (8) on the second semiconductor film (6), and having the same conductivity type as the impurity. This is a method for manufacturing a semiconductor device in which an impurity is doped in the second semiconductor film (6).

〔作用〕[Action]

上記した手段によれば、不純物拡散源となる第1の半
導体膜は膜厚の制御性が良好なCVD法等の膜形成技術に
より形成することができるので、この第1の半導体膜か
らの不純物拡散により形成される半導体領域の接合深さ
の制御性の向上を図ることができる。また、絶縁膜の開
口を第2の半導体膜で埋めることにより形成される平坦
な表面に反応抑止膜及び配線を形成しているので、この
開口におけるこれらの反応抑止膜及び配線のカバレッジ
は良好であり、従ってこのカバレッジが悪いことに起因
する問題を解消することができる。
According to the above-described means, the first semiconductor film serving as an impurity diffusion source can be formed by a film forming technique such as a CVD method having good controllability of the film thickness. The controllability of the junction depth of the semiconductor region formed by diffusion can be improved. Further, since the reaction suppressing film and the wiring are formed on the flat surface formed by filling the opening of the insulating film with the second semiconductor film, the coverage of the reaction suppressing film and the wiring in this opening is good. Yes, so the problem caused by poor coverage can be eliminated.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

実施例1 第1図〜第5図は本発明の実施例Iによるバイポーラ
LSIの製造方法を工程順に示す断面図である。
Embodiment 1 FIGS. 1 to 5 show a bipolar transistor according to Embodiment I of the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing an LSI in a process order.

この実施例Iにおいては、第1図に示すように、まず
図示省略した半導体基板上に形成された例えばn-型のSi
エピタキシャル層1中にイオン注入等により例えばp型
の真性ベース領域2を形成した後、このSiエピタキシャ
ル層1の上に例えばCVD法により例えば膜厚が2000〜700
0Å程度のSiO2膜のような絶縁膜3を形成する。次に、
この絶縁膜3の所定部分をエッチング除去して開口3aを
形成した後、この開口3aの径の1/2以下の膜厚の真性
(i型)多結晶Si膜4を例えばCVD法により全面に形成
する。具体的には、上記開口3aの径は例えば1.2μm程
度であり、上記多結晶Si膜4の膜厚は例えば500〜2000
Å程度である。この後、この多結晶Si膜4にn型不純物
として例えばAsを高濃度にイオン注入してn+型化する。
なお、この多結晶Si膜4にAsをドープする方法として
は、例えばこの多結晶Si膜4の上にヒ素シリケートガラ
ス(AsSG)膜を形成した後、このAsSG膜中のAsを上記多
結晶Si膜4に拡散させる方法を用いてもよい。
In this embodiment I, as shown in FIG. 1, first, for example, n - type Si formed on a semiconductor substrate (not shown)
After forming, for example, a p-type intrinsic base region 2 in the epitaxial layer 1 by ion implantation or the like, a film thickness of, for example, 2000 to 700 is formed on the Si epitaxial layer 1 by, for example, a CVD method.
An insulating film 3 such as a SiO 2 film of about 0 ° is formed. next,
After a predetermined portion of the insulating film 3 is removed by etching to form an opening 3a, an intrinsic (i-type) polycrystalline Si film 4 having a thickness equal to or less than 1/2 of the diameter of the opening 3a is formed on the entire surface by, for example, a CVD method. Form. Specifically, the diameter of the opening 3a is, for example, about 1.2 μm, and the thickness of the polycrystalline Si film 4 is, for example, 500 to 2000.
About Å. Thereafter, the polycrystalline Si film 4 is ion-implanted with, for example, As as an n-type impurity at a high concentration to make it n + -type.
As a method of doping As into the polycrystalline Si film 4, for example, after forming an arsenic silicate glass (AsSG) film on the polycrystalline Si film 4, As in the AsSG film is A method of diffusing the film 4 may be used.

次に、熱処理を行うことにより上記多結晶Si膜4中の
Asをこの多結晶Si膜4が接している上記真性ベース領域
2中に拡散させて、第2図に示すように、上記開口3aに
対して自己整合的に例えばn+型のエミッタ領域5を形成
する。このエミッタ領域5と、上記真性ベース領域2
と、上記Siエピタキシャル層1から成るコレクタ領域と
によりnpn型バイポーラトランジスタが構成される。
Next, by performing a heat treatment, the polycrystalline Si film 4
As is diffused into the intrinsic base region 2 in contact with the polycrystalline Si film 4, and as shown in FIG. 2, an n + -type emitter region 5 is self-aligned with the opening 3a. Form. The emitter region 5 and the intrinsic base region 2
And the collector region composed of the Si epitaxial layer 1 constitutes an npn-type bipolar transistor.

次に第3図に示すように、十分に厚い多結晶Si膜6を
例えばCVD法により全面に形成する。絶縁膜3上におけ
るこの多結晶Si膜6の膜厚は例えば1〜2μm程度であ
る。
Next, as shown in FIG. 3, a sufficiently thick polycrystalline Si film 6 is formed on the entire surface by, for example, a CVD method. The thickness of the polycrystalline Si film 6 on the insulating film 3 is, for example, about 1 to 2 μm.

次に、例えばRIEにより上記絶縁膜3の表面が露出す
るまで上記多結晶Si膜6、4をエッチバックする。これ
によって、第4図に示すように、絶縁膜4の開口3aをこ
の絶縁膜3と同じ高さの多結晶Si膜6、4により埋め
て、平坦な表面を形成する。
Next, the polycrystalline Si films 6 and 4 are etched back until the surface of the insulating film 3 is exposed by, for example, RIE. Thereby, as shown in FIG. 4, the opening 3a of the insulating film 4 is filled with the polycrystalline Si films 6, 4 having the same height as the insulating film 3 to form a flat surface.

この後、第5図に示すように、この多結晶Si膜6、4
は平坦な表面にバリアメタル膜7及び例えばAlの配線8
を形成して、目的とするバイポーラLSIを完成させる。
このバリアメタル膜7により配線8と多結晶Si膜6、4
との反応が抑止される。このバリアメタル膜7として
は、例えば膜厚が1000Å程度の窒化チタン(TiN)膜や
膜厚が3000Å程度のチタンタングステン(TiW)膜を用
いることができる。
Thereafter, as shown in FIG.
Denotes a barrier metal film 7 and a wiring 8 of, for example, Al on a flat surface.
To complete the target bipolar LSI.
The wiring 8 and the polycrystalline Si films 6 and 4 are formed by the barrier metal film 7.
The reaction with is suppressed. As the barrier metal film 7, for example, a titanium nitride (TiN) film having a thickness of about 1000Å or a titanium tungsten (TiW) film having a thickness of about 3000Å can be used.

この実施例Iによれば次のような種々の利点がある。
すなわち、エミッタ領域5を形成するために用いている
多結晶Si膜4は膜厚の制御性が良好なCVD法等の膜形成
技術により形成することができるので、この多結晶Si膜
4からの不純物拡散により形成されるエミッタ領域5の
接合深さxjeの制御性の向上を図ることができる。ま
た、バリアメタル膜7及び配線8は絶縁膜3の開口3aを
多結晶Si膜6で埋めることによる形成された平坦な表面
の上に形成しているので、この開口3aにおけるこれらの
バリアメタル膜7及び配線8のカバレッジは良好であ
る。このバリアメタル膜7のカバレッジが良好であるこ
とから、配線8の形成後に行われるシンター等の熱処理
時にこのバリアメタル膜7の破れ等が生じるおそれがな
くなり、従ってこのバリアメタル膜7を通しての配線8
からエミッタ領域5側へのAlの侵入を防止することがで
きる。これによってこのAlの侵入に起因するhFEの低下
やエミッタ−ベース接合のばらつき、不良等を防止する
ことができる。また、配線8のカバレッジが良好である
ことから、エレクトロマイグレーションに対する信頼性
の向上を図ることができる。すなわち、開口3aにおける
バリアメタル膜7及び配線8のカバレッジが悪いことに
起因して生じた従来の問題を解決することができる。
According to the embodiment I, there are various advantages as follows.
That is, the polycrystalline Si film 4 used to form the emitter region 5 can be formed by a film forming technique such as a CVD method having good controllability of the film thickness. Controllability of the junction depth x je of the emitter region 5 formed by impurity diffusion can be improved. Since the barrier metal film 7 and the wiring 8 are formed on the flat surface formed by filling the opening 3a of the insulating film 3 with the polycrystalline Si film 6, these barrier metal films in the opening 3a are formed. 7 and the wiring 8 have good coverage. Since the coverage of the barrier metal film 7 is good, there is no possibility that the barrier metal film 7 is broken or the like during heat treatment of a sinter or the like performed after the formation of the wiring 8.
Al can be prevented from entering the emitter region 5 from the side. This reduction and the emitter of the h FE due to the penetration of the Al - it is possible to prevent variations in the base junction, the failure and the like. Further, since the coverage of the wiring 8 is good, the reliability against electromigration can be improved. In other words, the conventional problem caused by poor coverage of the barrier metal film 7 and the wiring 8 in the opening 3a can be solved.

実施例II 第6図は本発明の実施例IIによるバイポーラLSIの製
造方法を説明するための断面図である。
Embodiment II FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a bipolar LSI according to Embodiment II of the present invention.

この実施例IIにおいては、第6図に示すように、まず
例えばp型Si基板のような半導体基板9中に例えばn+
の埋め込み層10及び例えばp+型のチャネルストッパ領域
11を形成した後、この半導体基板9の上に例えばn-型の
Siエピタキシャル層1を形成する。次に、このSiエピタ
キシャル層1の表面を選択的に熱酸化することにより例
えばSiO2膜のようなフィールド絶縁膜12を形成して素子
間分離及び素子内分離を行う。次に、エピタキシャル層
1の所定部分には例えばリン(P)を選択的にイオン注
入した後、熱処理を行うことによりこのPを拡散させて
例えばn+型のコレクタ取り出し領域13を形成する。
In this embodiment II, as shown in FIG. 6, first, for example, an n + -type buried layer 10 and a p + -type channel stopper region are provided in a semiconductor substrate 9 such as a p-type Si substrate.
After the formation of 11, for example, an n - type
The Si epitaxial layer 1 is formed. Next, by selectively thermally oxidizing the surface of the Si epitaxial layer 1, a field insulating film 12 such as an SiO 2 film is formed to perform element isolation and element isolation. Next, for example, phosphorus (P) is selectively ion-implanted into a predetermined portion of the epitaxial layer 1 and then heat treatment is performed to diffuse the P to form, for example, an n + -type collector extraction region 13.

次に、全面に例えば多結晶Si膜を形成した後、この多
結晶Si膜に例えばホウ素(B)のようなp型不純物をイ
オン注入等により高濃度にドープしてp+型化した後、こ
のp+型多結晶Si膜を例えば四角形状にパターンニングす
る。次に、全面に例えばSiO2膜のような絶縁膜を形成す
る。次に、これらの絶縁膜及びp+型多結晶Si膜の所定部
分をエッチング除去してベース引き出し電極14及びこの
ベース引き出し電極14を覆う絶縁膜を形成する。次に、
このベース引き出し電極14に形成された開口14aを通じ
て上記エピタキシャル層1中に例えばBのようなp型不
純物をイオン注入することにより例えばp型の真性ベー
ス領域2を形成した後、熱処理を行うことによりこの注
入不純物を電気的に活性化する。この熱処理の際には、
上記ベース引き出し電極14の構成するp+型多結晶Si膜か
らp型不純物が上記エピタキシャル層1中に拡散され
る。これによって、例えばp+型のグラフトベース領域15
が上記真性ベース領域2に連なって形成される。次に、
全面に例えばSiO2膜のような絶縁膜を形成した後、この
絶縁膜を例えばRIEで異方性エッチングすることにより
上記ベース引き出し電極14の開口14aの側面に絶縁物か
ら成る側壁(サイドウォール)を形成する。これによっ
て、径が極めて微細な開口3aを有する絶縁膜3が形成さ
れる。
Next, after forming, for example, a polycrystalline Si film on the entire surface, the polycrystalline Si film is doped with a p-type impurity such as, for example, boron (B) at a high concentration by ion implantation or the like to form ap + type. This p + -type polycrystalline Si film is patterned into, for example, a square shape. Next, an insulating film such as a SiO 2 film is formed on the entire surface. Next, predetermined portions of the insulating film and the p + -type polycrystalline Si film are removed by etching to form a base lead electrode 14 and an insulating film covering the base lead electrode 14. next,
A p-type impurity such as B is ion-implanted into the epitaxial layer 1 through the opening 14a formed in the base extraction electrode 14 to form, for example, a p-type intrinsic base region 2, and then heat treatment is performed. This implanted impurity is electrically activated. During this heat treatment,
A p-type impurity is diffused into the epitaxial layer 1 from the p + -type polycrystalline Si film constituting the base extraction electrode 14. This allows, for example, a p + type graft base region 15
Are formed continuously with the intrinsic base region 2. next,
After an insulating film such as a SiO 2 film is formed on the entire surface, the insulating film is anisotropically etched by RIE, for example, to form a side wall (side wall) made of an insulator on the side surface of the opening 14 a of the base lead electrode 14. To form Thereby, the insulating film 3 having the opening 3a having an extremely small diameter is formed.

次に、実施例Iと同様にしてこの絶縁膜3の開口3aの
内部にn型不純物がドープされた多結晶Si膜4を形成し
た後、熱処理を行うことによりこの多結晶Si膜4から上
記真性ベース領域2中にn型不純物を拡散させてエミッ
タ領域5をこの開口3aに対して自己整合的に形成する。
次に、この開口3aを多結晶Si膜6で埋めて平坦な表面を
形成する。次に、上記絶縁膜3の所定部分をエッチング
除去して開口3b、3cを形成する。次に、全面にバリアメ
タル膜を形成し、さらにこのバリアメタル膜の上に例え
ばAl膜を形成した後、これらのAl膜及びバリアメタル膜
をエッチングにより順次パターンニングして所定形状の
バリアメタル膜7a〜7c及び配線8a〜8cを形成する。これ
によって、目的とするバイポーラLSIが完成される。
Next, a polycrystalline Si film 4 doped with an n-type impurity is formed inside the opening 3a of the insulating film 3 in the same manner as in Example I, and then heat treatment is performed to remove the polycrystalline Si film 4 from the polycrystalline Si film 4. An n-type impurity is diffused into the intrinsic base region 2 to form an emitter region 5 in a self-aligned manner with respect to the opening 3a.
Next, the opening 3a is filled with a polycrystalline Si film 6 to form a flat surface. Next, predetermined portions of the insulating film 3 are removed by etching to form openings 3b and 3c. Next, a barrier metal film is formed on the entire surface, an Al film is further formed on the barrier metal film, and the Al film and the barrier metal film are sequentially patterned by etching to form a barrier metal film having a predetermined shape. 7a to 7c and wirings 8a to 8c are formed. As a result, the intended bipolar LSI is completed.

この実施例IIによれば、実施例Iと同様に、多結晶Si
膜4からの不純物拡散によりエミッタ領域5を形成し、
また開口3aを多結晶Si膜6で埋めることにより形成され
た平坦な表面の上にバリアメタル膜7a及び配線8aを形成
しているので、エミッタ領域5の接合深さxjeの制御性
の向上を図ることができるとともに、開口3aにおけるバ
リアメタル膜7a及び配線8aのカバレッジが良好であるた
めhFEの低下やエミッタ−ベース接合の特性不良等の従
来の問題を解消することができる。さらに、開口3aの径
を例えば1μm以下に微細化することができるため、1
μm以下の微細なエミッタ幅WEを実現することができ
る。
According to Example II, as in Example I, polycrystalline Si
An emitter region 5 is formed by impurity diffusion from the film 4;
Since the barrier metal film 7a and the wiring 8a are formed on the flat surface formed by filling the opening 3a with the polycrystalline Si film 6, the controllability of the junction depth x je of the emitter region 5 is improved. it is possible to achieve reduction and emitter of h FE for coverage is good barrier metal film 7a and the wiring 8a of the opening 3a - it is possible to solve the conventional problems of poor characteristics or the like of the base junction. Further, since the diameter of the opening 3a can be reduced to, for example, 1 μm or less,
μm can be achieved following a fine emitter width W E.

以上、本発明の実施例につき具体的に説明したが、本
発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

例えば、上述の実施例I、IIにおいて、不純物をドー
プした多結晶Si膜4を形成後、この多結晶Si膜4をエッ
チングによりパターンニングして開口3aの部分のみ残
し、その後この開口3aの部分に残された多結晶Si膜4の
上に多結晶Si膜を選択成長させることによりこの開口3a
を埋めることも可能である。また、この開口3aを多結晶
Si膜で埋めて平坦な表面を形成した後、この多結晶Si膜
に低温でn型不純物をドープして低抵抗化することも可
能である。
For example, in the above Examples I and II, after the polycrystalline Si film 4 doped with impurities is formed, the polycrystalline Si film 4 is patterned by etching to leave only the opening 3a, and then the portion of the opening 3a is formed. By selectively growing a polycrystalline Si film on the remaining polycrystalline Si film 4, the opening 3a
It is also possible to fill in. Also, this opening 3a is made of polycrystalline
After forming a flat surface by filling with a Si film, it is possible to lower the resistance by doping the polycrystalline Si film with an n-type impurity at a low temperature.

さらに、上述の実施例I、IIにおいては、本発明をバ
イポーラLSIの製造に適した場合について説明したが、
本発明は、バイポーラLSI以外の半導体装置の製造に適
用することも可能である。例えば、第7図は本発明をMO
SLSIの製造に適用した例を示す。第7図に示すように、
このMOSLSIの製造方法では、例えばp型Si基板のような
半導体基板15(またはpウエル)の表面にフィールド絶
縁膜16を形成して素子間分離を行った後、このフィール
ド絶縁膜16で囲まれた活性領域の表面に例えばSiO2膜の
ようなゲート絶縁膜17及び例えば多結晶Si膜から成るゲ
ート電極18を形成する。次に、後述のソース領域20及び
ドレイン領域21の低不純物濃度20a、21aを形成するため
に、このゲート電極18をマスクとして上記半導体基板15
中に例えばPのようなn型不純物を比較的低濃度にイオ
ン注入する。次に、全面に例えばSiO2膜のような絶縁膜
を形成した後、この絶縁膜を例えばRIEで異方性エッチ
ングすることによりゲート電極18の側面に側壁19を形成
する。次に、この側壁19をマスクとして上記半導体基板
15中に例えばAsのようなn型不純物を比較的高濃度にイ
オン注入する。これによって、例えばn-型の低不純物濃
度部20a、20aを有する例えばn+型のソース領域20及びド
レイン領域21を上記ゲート電極18に対して自己整合的に
形成する。次に、全面に例えばホウ素リンシリケートガ
ラス(BPSG)膜のような絶縁膜22を形成した後、この絶
縁膜22の所定部分をエッチング除去して開口22a、22bを
形成する。次に、熱処理を行うことにより、この絶縁膜
22をリフローさせれこれらの開口22a、22bにテーパを付
ける。次に、これらの開口22a、22bの内部にn型不純物
がドープされた薄い多結晶Si膜23a、23bを形成した後、
熱処理を行うことによりこれらの多結晶Si膜23a、23b中
のn型不純物を上記ソース領域20及びドレイン領域21a
中に拡散させれこれらのソース領域20及びドレイン領域
21よりも高不純物濃度のn+型の半導体領域24a、24bを形
成する。次に、上記開口22a、22bを多結晶Si膜25a、25b
で埋めてほぼ平坦な表面を形成する。この後、これらの
多結晶Si膜25a、25bの上にバリアメタル膜26a、25b及び
配線27a、27bを形成する。この例の場合には、ソース領
域20及びドレイン領域21よりも高い不純物濃度の半導体
領域24a、24bにより、多結晶Si膜23a、23bの上記ソース
領域20及びドレイン領域21に対するオーミックコンタク
トを安定に得ることができる。
Further, in the above-described Examples I and II, the case where the present invention is suitable for manufacturing a bipolar LSI has been described.
The present invention can be applied to the manufacture of a semiconductor device other than the bipolar LSI. For example, FIG.
An example applied to the manufacture of SLSI is shown. As shown in FIG.
In this MOSLSI manufacturing method, for example, a field insulating film 16 is formed on the surface of a semiconductor substrate 15 (or p-well) such as a p-type Si substrate to perform element isolation, and then surrounded by the field insulating film 16. A gate insulating film 17 such as a SiO 2 film and a gate electrode 18 formed of a polycrystalline Si film are formed on the surface of the active region. Next, in order to form low impurity concentrations 20a and 21a of a source region 20 and a drain region 21 described later, the semiconductor substrate 15 is formed using the gate electrode 18 as a mask.
An n-type impurity such as P is ion-implanted at a relatively low concentration. Next, after forming an insulating film such as a SiO 2 film on the entire surface, the insulating film is anisotropically etched by RIE, for example, to form side walls 19 on the side surfaces of the gate electrode 18. Next, using the side wall 19 as a mask, the semiconductor substrate
An n-type impurity such as As is ion-implanted at a relatively high concentration. Thereby, for example, an n + -type source region 20 and a drain region 21 having, for example, n -type low impurity concentration portions 20a, 20a are formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode. Next, after an insulating film 22 such as a boron phosphorus silicate glass (BPSG) film is formed on the entire surface, predetermined portions of the insulating film 22 are removed by etching to form openings 22a and 22b. Next, by performing a heat treatment, the insulating film
22 is reflowed so that these openings 22a and 22b are tapered. Next, after forming thin polycrystalline Si films 23a and 23b doped with n-type impurities inside these openings 22a and 22b,
By performing heat treatment, the n-type impurities in these polycrystalline Si films 23a and 23b are removed from the source region 20 and the drain region 21a.
Diffused into these source region 20 and drain region.
The n + -type semiconductor regions 24a and 24b having an impurity concentration higher than 21 are formed. Next, the openings 22a and 22b are formed through the polycrystalline Si films 25a and 25b.
To form a substantially flat surface. Thereafter, barrier metal films 26a, 25b and wirings 27a, 27b are formed on these polycrystalline Si films 25a, 25b. In the case of this example, the semiconductor regions 24a and 24b having a higher impurity concentration than the source region 20 and the drain region 21 can stably obtain an ohmic contact of the polycrystalline Si films 23a and 23b with the source region 20 and the drain region 21. be able to.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、半導体基体上に開口を有する絶縁膜
を形成し、不純物がドープされ、かつ上記開口の径の1/
2以下の膜厚の化学気相成長法による第1の半導体膜を
少なくとも上記開口の内部に形成する工程と、熱処理を
行うことにより上記第1の半導体膜中の上記不純物を上
記半導体基体中に拡散させて半導体領域を形成する工程
と、上記第1の半導体膜上に第2の半導体膜を形成する
工程と、上記第1の半導体膜及び上記第2の半導体膜を
同時にエッチバックして、上記開口に上記第2の半導体
膜を埋め込み、ほぼ平坦な表面を形成する工程と、上記
第2の半導体膜上に反応防止膜及び配線を形成する工程
とを有し、上記不純物と同一導電型の不純物が上記第2
の半導体膜にドープされているので、半導体膜からの不
純物拡散により形成される半導体領域の接合深さの制御
性の向上を図ることができるとともに、絶縁膜の開口に
おける反応抑止膜及び配線のカバーレッジが悪いことに
起因する問題を解消することができる。
According to the present invention, an insulating film having an opening is formed on a semiconductor substrate, is doped with impurities, and is 1 / (the diameter of the opening).
A step of forming a first semiconductor film having a thickness of 2 or less by a chemical vapor deposition method at least inside the opening, and performing a heat treatment to remove the impurities in the first semiconductor film into the semiconductor substrate. Forming a semiconductor region by diffusion, forming a second semiconductor film on the first semiconductor film, etching back the first semiconductor film and the second semiconductor film simultaneously, A step of burying the second semiconductor film in the opening to form a substantially flat surface; and a step of forming a reaction prevention film and a wiring on the second semiconductor film, wherein the same conductivity type as that of the impurity is provided. Impurities of the second
Is doped into the semiconductor film, the controllability of the junction depth of the semiconductor region formed by impurity diffusion from the semiconductor film can be improved, and the reaction suppressing film and the wiring cover at the opening of the insulating film can be improved. Problems caused by bad ledges can be eliminated.

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

第1図〜第5図は本発明の実施例IによるバイポーラLS
Iの製造方法を工程順に示す断面図、第6図は本発明の
実施例IIによるバイポーラLSIの製造方法を説明するた
めの断面図、第7図は本発明の変形例を示す断面図、第
8図は従来のバイポーラLSIの製造方法を説明するため
の断面図である。 図面における主要な符号の説明 1:Siエピタキシャル層、2:真性ベース領域、3:絶縁膜、
3a:開口、4、6:多結晶Si膜、7:バリアメタル膜(反応
抑止膜)、 8:配線。
1 to 5 show a bipolar LS according to Embodiment I of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a bipolar LSI according to a second embodiment of the present invention. FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a modification of the present invention. FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a conventional method for manufacturing a bipolar LSI. Explanation of the main symbols in the drawings 1: Si epitaxial layer, 2: intrinsic base region, 3: insulating film,
3a: opening, 4, 6: polycrystalline Si film, 7: barrier metal film (reaction suppressing film), 8: wiring.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/331 H01L 21/28 H01L 21/3205 H01L 21/336 H01L 29/73 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 29/78 (58) Investigated field (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 21/331 H01L 21/28 H01L 21/3205 H01L 21/336 H01L 29/73 H01L 29/78

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基体上に開口を有する絶縁膜を形成
し、不純物がドープされ、かつ上記開口の径の1/2以下
の膜厚の化学気相成長法による第1の半導体膜を少なく
とも上記開口の内部に形成する工程と、 熱処理を行うことにより上記第1の半導体膜中の上記不
純物を上記半導体基体中に拡散させて半導体領域を形成
する工程と、 上記第1の半導体膜上に第2の半導体膜を形成する工程
と、 上記第1の半導体膜及び上記第2の半導体膜を同時にエ
ッチバックして、上記開口に上記第2の半導体膜を埋め
込み、ほぼ平坦な表面を形成する工程と、 上記第2の半導体膜上に反応防止膜及び配線を形成する
工程とを有し、 上記不純物と同一導電型の不純物が上記第2の半導体膜
にドープされていることを特徴とする半導体装置の製造
方法。
An insulating film having an opening is formed on a semiconductor substrate, and at least a first semiconductor film formed by a chemical vapor deposition method, which is doped with impurities and has a thickness equal to or less than half the diameter of the opening, is formed. Forming the semiconductor region inside the opening; performing heat treatment to diffuse the impurity in the first semiconductor film into the semiconductor substrate to form a semiconductor region; and forming a semiconductor region on the first semiconductor film. A step of forming a second semiconductor film, and simultaneously etching back the first semiconductor film and the second semiconductor film to fill the opening with the second semiconductor film to form a substantially flat surface. And a step of forming a reaction prevention film and a wiring on the second semiconductor film, wherein an impurity of the same conductivity type as the impurity is doped in the second semiconductor film. A method for manufacturing a semiconductor device.
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