JP2976950B2 - 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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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法、例えばバイポーラトランジスタを有する半導体装
置、バイポーラトランジスタを回路素子として有する半
導体集積回路に関する。 【0002】 【従来の技術】近年、半導体集積回路において、集積度
が向上するに伴い、寄生容量を減少させた構造のトラン
ジスタが数多く提案されている。図4を参照して、従来
のトランジスタの構造の例を説明する。 【0003】このトランジスタは、n型Siによる基板
1に、 LOCOS(Local Oxidation ofSilicon)すなわち
局部的熱酸化によって形成したSiO2 酸化膜2によっ
て囲まれている。この場合、ベース電極取出し層は、不
純物例えばアクセプタがドープされた多結晶Si層5に
より行われ、この多結晶Si層5からの不純物の半導体
基板への拡散によって、ベース電極の取出しがなされる
グラフトベース領域21GBが形成される。すなわち、
ベース電極取出し層と、そのベース電極取出のコンタク
トがなされるグラフトベース領域21GBとはセルフア
ラインされる。また、この場合、そのエミッタ領域9と
ベース電極取出し層とのセパレーションは、SiO2
縁膜6のサイドウオール6wにより行われているもので
あり、このため、エミッタとベース間の間隔を幅狭にす
ることができ、サブミクロンのエミッタの形成が可能と
なることから、伝搬遅延時間Tpdが100ps以下の高
速性を実現することができる。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4の
トランジスタでは、多結晶Si層によるベース電極取出
し層のエミッタ側端縁と酸化膜2の端縁との距離W’を
充分小に、かつ正確に安定して設定することに課題があ
る。すなわち、上述のトランジスタにおいては、その製
造にあたり、酸化膜2の形成に際してのLOCOS によって
発生したバーズビークによる突起、いわゆるバーズヘッ
ドをエッチングする作業が行われるが、このときバーズ
ビークの先端が後退することになり、この後退量は大き
く、かつその後退量にばらつきがあり、さらに多結晶S
i層に対するフォトリソグラフィによるパターンエッチ
ングに際してのマスク合わせのトーレランスの考慮か
ら、上述した多結晶Si層によるベース電極取出し層の
エミッタ側端縁と酸化膜2の端縁との距離W’、すなわ
ちベース電極のコンタクト面積、言い換えればグラフト
ベース領域21GBの面積が、真性ベース領域21iに
対し大きな面積を占めざるを得ず、寄生容量が大とな
り、高速化、微細化に制約があり、また、その特性にば
らつきが生じるという課題がある。 【0005】このような不都合を回避する方法として、
例えばNTTのSST−1Aプロセスや、本出願人の出
願に係る特願昭60−111249号出願の発明におけ
るプロセスによるセルフアラインを利用したサブミクロ
ンオーダーのベースコンタクト形成技術の提案がなされ
ている。 【0006】しかしながら、これらの方法は、比較的そ
の製造工程が複雑で、プロセスステップ数が多いという
欠点を有している。 【0007】本発明においては、その製造工程数が少な
く、しかもサブミクロンオーダーのコンタクト幅を、確
実に、安定して実現できるようにした半導体装置の製造
方法を提供するものである。 【0008】 【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、半導体基板上の素子形成領域上に耐酸化
膜を形成する工程と、半導体基板を選択的に酸化し第1
の酸化領域を形成する工程と、耐酸化膜を除去する工程
と、少なくとも該耐酸化膜除去部を酸化し第1の酸化領
域に比べて薄い第2の酸化領域を形成する工程と、第2
の酸化領域のうち上記第1の酸化領域に接する部分を所
定の領域だけ残して、第2の酸化領域を選択的に除去し
て第1の開口を形成する工程と、この第1の開口を覆っ
て、第1の酸化領域上に延在する導電層を形成する工程
と、この導電層に、第1の開口に含有される第2の開口
を形成する選択的エッチングする工程とを経て目的とす
る半導体装置を得る。 【0009】上述の本発明によれば、第1の開口を形成
し、この第1の開口に含有する、すなわちこの第1の開
口内に第2の開口を形成するものであり、これら開口間
の幅、つまり、第1の開口の内縁と、第2の開口の外縁
との間隔によって導電層のコンタクト幅を規定するもの
であるので、充分小に、かつばらつきなく正確に設定す
ることができる。また、その製造工程は少ないので、量
産的に製造することができる。 【0010】 【発明の実施の形態】本発明による半導体装置の製造方
法は、前述したように、半導体基板上の素子形成領域上
に耐酸化膜を形成する工程と、半導体基板を選択的に酸
化し第1の酸化領域を形成する工程と、耐酸化膜を除去
する工程と、少なくとも該耐酸化膜除去部を酸化し第1
の酸化領域に比べて薄い第2の酸化領域を形成する工程
と、第2の酸化領域のうち上記第1の酸化領域に接する
部分を所定の領域だけ残して、第2の酸化領域を選択的
に除去して第1の開口を形成する工程と、この第1の開
口を覆って、第1の酸化領域に延在する導電層を形成す
る工程と、この導電層に、第1の開口に含有される第2
の開口を選択的に形成するエッチング工程とを経て目的
とする半導体装置を得るものであるが、次に、図1〜図
3を参照して、この本発明による半導体装置の製造方法
の一例を詳細に説明する。 【0011】この例ではNPN型のトランジスタを例示
するものであるが、この例に限られるものではない。図
1Aに示すように、いわゆるリセスドLOCOS によって、
Siによる半導体基板1の、トランジスタの形成領域
を、Si3 4 膜すなわち耐酸化膜12でカバーし、熱
酸化を行ってSiO2 酸化膜2を形成して第1の酸化領
域を形成する。 【0012】図1Bに示すように、Si3 4 耐酸化膜
12をエッチング除去して後、SiO2 膜(図示せず)
をCVD(Chemical Vapor Deposition) 法によって形成
し、これの上に全面的にフォトレジスト層(図示せず)
を塗布する。そして、その後、平坦化のためのエッチバ
ックを行ってSiO2 膜をエッチングして、LOCOS によ
って生じたバーズビークの平坦化を行う。このとき、最
後の溶液エッチングによってバーズビークが後退する。 【0013】次に、酸化膜2が存在せず、外部に露呈さ
れた部分に、図1Cに示すように、LOCOS による第1の
酸化領域の酸化膜2に比し、厚さが薄い例えばSiO2
による酸化膜3を形成して第2の酸化領域を形成する。
そして、全面的にフォトレジスト膜4を塗布し、酸化膜
3に第1の開口31(図2Aに開示)を穿設する。この
開口31の形成において、フォトレジスト膜4に、目的
とする第1の開口31に対応する開口4wを形成するも
のであるが、この開口4wの形成は、バーズビークより
内側になされる。この開口4wを形成するための、フォ
トレジスト膜4に対するパターン露光のマスク合わせ精
度は、±0.1μm程度が実現できる。 【0014】このようにして、図2Aに示すように、図
1Cのフォトレジスト膜4によるマスクを用いて酸化膜
3に対するエッチングによって第1の開口31を形成し
て後、この開口31を覆って第1の酸化領域(酸化膜
2)上に延在してそれぞれ例えばCVD法によって多結
晶Si層による導電層5を数千Åの厚さに形成し、これ
の上にSiO2 層6による絶縁層を数千Åの厚さに形成
する。その後、マスク合わせにより、エミッタおよびベ
ース真性領域の位置決定を行う。すなわち、SiO2
縁層6および多結晶Si導電層5に対して、エミッタお
よびベース真性領域の形成部に、第2の開口32(図2
Bに開示)を穿設するものであるが、この第2の開口3
2は、第1の開口31内に含有する、すなわち第1の開
口32より内側に形成する。この第2の開口32を形成
するために、SiO2 絶縁層6上に全面的にフォトレジ
スト膜7の形成を行い、これに第2の開口32を形成す
るための開口7wを形成する。 【0015】そして、フォトレジスト膜7をマスクとし
てその開口7wを通じて異方性エッチングを行って、図
2Bに示すように、絶縁層6と導電層5を貫通する第2
の開口32を形成する。この場合、図2Aで示す開口7
wの形成におけるフォトレジスト膜7に対するパターン
露光のマスク合わせは、第1の開口31の形成における
前述のフォトレジスト膜4に対する露光のマスク合わせ
を基準とすることができるものであることから、第1の
開口31の内縁と、この第1の開口31内に含有する第
2の開口32の外縁との距離Wは、正確に、したがっ
て、ばらつきなく、しかもトーレランスの考慮を必要と
しないことから、充分小に選定することができる。 【0016】このようにして、エミッタおよびベース真
性領域の形成部に開口32を形成して後、この開口32
を通じて、不純物イオンこの例ではアクセプタとなる不
純物のイオン注入と、その後のアニーリングによりイン
トリンシックベースすなわち真性ベース領域21i形成
する。また、導電層5、すなわちアクセプタなる不純物
がドープされている多結晶Si層5からの拡散によって
高濃度p+ のグラフトベース領域21GBを形成する。
その後、開口32内にサイドウオール8を周知の技術に
よって形成する。 【0017】図3に示すように、エミッタ領域9をイオ
ン注入により形成した後、通常のメタル層の形成工程に
より、エミッタ10をエミッタ領域9にコンタクトし、
多結晶Si導電層5に、絶縁層6に形成したコンタクト
窓を通じて金属ベース電極11をコンタクトする。 【0018】このようにして作製した半導体装置は、第
1の開口31を形成し、この第1の開口31内に、真性
ベース領域21iおよびエミッタ領域9を形成する第2
の開口32を形成するものであり、第1の開口31と第
2の開口32との距離Wは、上述したように正確に設定
することができることから、ベース電極取出し層(導電
層5)のコンタクト幅を確実に、かつマスク合わせのト
ーレランスを考慮する必要なく充分小に選定することが
できる。 【0019】尚、上述した例では、NPN型のトランジ
スタを形成する場合について説明したが、各部の導電型
を逆導電型に選定することによってPNP型トランジス
タを形成することができることは言うまでもない。 【0020】 【発明の効果】上述したように、本発明製造方法によれ
ば、第1の開口31と、この開口31内に第2の開口3
2を形成するものであり、これらの間隔は、そのばらつ
きを効果的に回避して正確に、かつ充分小に選定するこ
とができるので、第1および第2の開口31および32
間においてコンタクトされる電極を構成する導電層のコ
ンタクト幅を、正確にかつ小に選定できることから、高
速性にすぐれ、高集積度の半導体装置を均一な特性をも
って、したがって、高信頼性を有し、高歩留りをもって
製造することができる。 【0021】そして、その製造工程も特段の工程を採る
ことがないことによって製造の簡易化も図られ、量産化
がはかられる。
【図面の簡単な説明】 【図1】A〜Cは、本発明による半導体装置の製造方法
の一例の工程図である。 【図2】A〜Cは、本発明による半導体装置の製造方法
の一例の工程図である。 【図3】本発明による半導体装置の製造方法の一例によ
って得たトランジスタの概略断面図である。 【図4】従来のトランジスタの断面図である。 【符号の説明】 1・・・半導体基板、2・・・酸化膜(第1の酸化領
域)、3・・・酸化膜(第2の酸化領域)、4,7・・
・フォトレジスト膜、4w,7w・・・開口、8・・・
サイドウオール、9・・・エミッタ領域、10・・・エ
ミッタ電極、11ベース電極、21i・・・真性ベース
領域、21GB・・・グラフトベース領域、31・・・
第1の開口、32・・・第2の開口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−81862(JP,A) 特開 昭61−29172(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/33 - 21/331 H01L 29/68 - 29/73

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.半導体基板上の素子形成領域上に耐酸化膜を形成す
    る工程と、 上記半導体基板を選択的に酸化し第1の酸化領域を形成
    する工程と、 上記耐酸化膜を除去する工程と、上記第1の酸化領域の一部を除去して該第1の酸化領域
    におけるバーズヘッドを平坦化する工程と、 少なくとも上記耐酸化膜除去部を酸化し上記第1の
    酸化領域に比べて薄い第2の酸化領域を形成する工程
    と、 上記第2の領域のうち上記第1の酸化領域に接する部分
    を所定の領域だけ残して、上記第2の酸化領域を選択的
    に除去して第1の開口を形成する工程と、 該第1の開口を覆って、上記第1の酸化領域上に延在す
    る導電層を形成する工程と、 該導電層に、上記第1の開口に含有される第2の開口を
    形成する選択的エッチング工程とを有することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。
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