JP3166729B2

JP3166729B2 - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JP3166729B2
Application number: JP29089998A
Authority: JP
Inventors: 隆介橋本
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1998-10-13
Filing date: 1998-10-13
Publication date: 2001-05-14
Anticipated expiration: 2018-10-13
Also published as: JP2000124222A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はバイポーラトランジ
スタを含む半導体装置に関し、特に高周波特性を改善し
たバイポーラトランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にバイポーラトランジスタの高周波
特性を改善するには、遮断周波数ｆＴを向上すると同時
に、ベース抵抗やコレクタベース間容量などを低減する
事が必要である。そのため、ベースを選択成長法（単結
晶シリコン、及び多結晶シリコン上にのみ同じ結晶状態
のシリコンを成長させる方法）により形成した自己整合
型バイポーラトランジスタが特開平４−３３０７３０号
公報において提案されている。そのバイポーラトランジ
スタの製造方法及び構造を図５〜図７に示す。

【０００３】先ず、図５（ａ）に示すように、Ｐ型シリ
コン基板１上に、ヒ素をエネルギ７０ｋｅＶ、ドーズ量
５×１０¹⁵ｃｍ^-3の条件で注入する。次に、窒素雰囲気
中で１１００℃、４時間の熱処理を行い、ヒ素を拡散さ
せ、Ｎ⁺型コレクタ埋込層２を形成する。続いて、通常
のエピタキシャル成長法により、リン濃度が５×１０¹⁵
ｃｍ^-3のシリコンを１．０μｍ程度成長して、Ｎ^-型エ
ピタキシャル層３を形成する。次いで、フォトリソグラ
フィ法によりレジストパターンを形成し、異方性エッチ
ングを行うことにより、前記Ｎ^-型エピタキシャル層３
の表面から前記Ｐ型シリコン基板１に到達する溝４を形
成する。溝４の中にＢＰＳＧ膜５を埋め込み、素子分離
領域を形成する。次に、前記Ｎ^-型エピタキシャル層３
の表面に、１０００Åのシリコン酸化膜６を形成する。

【０００４】次いで、図５（ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィ法により、前記シリコン酸化膜６の表面に
フォトレジストパターンを形成し、フッ酸を用いたウエ
ットエッチングにより、前記シリコン酸化膜６にコレク
タ電極を引き出すためのコレクタコンタクト開口７を形
成する。コレクタコンタクト開口７を通して、リンをエ
ネルギ７０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で
注入して、コレクタ引き出し領域８を形成する。前記レ
ジストパターンを除去した後、窒素雰囲気中で、９００
℃、３０分程度熱処理をすることにより、イオン注入に
よるダメージの回復およびリンの活性化を行う。次い
で、全面に多結晶シリコン膜を２０００Å程度形成す
る。更に、フォトリソグラフィにより、レジストパター
ンを形成し、コレクタコンタクト開口７上の多結晶シリ
コン膜にリンをエネルギ７０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０
¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入する。次にフォトリソグラフィに
より、レジストパターンを形成し、エミッタおよびベー
ス引き出し多結晶シリコン膜が形成される領域にのみ、
ボロンをエネルギ２０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０¹⁵ｃｍ
^-2の条件で注入し、レジストパターンを除去する。次
に、フォトレジストパターン形成および異方性エッチン
グにより、多結晶シリコン膜をパターニングして、ベー
ス電極用多結晶シリコン膜９およびコレクタ電極用多結
晶シリコン膜１０を形成する。

【０００５】次に、図５（ｃ）に示すように、全面にＬ
ＰＣＶＤ法により、シリコン窒化膜１１を形成する。続
いて、フォトリソグラフィ法により、フォトレジストパ
ターンを形成した後、異方性エッチングにより、前記シ
リコン窒化膜１１、ベース電極用多結晶シリコン膜９を
選択除去し、エミッタコンタクト開口１３を形成する。
次いで、図６（ａ）に示すように、全面にシリコン窒化
膜を形成し、異方性エッチングを行うことにより、エミ
ッタコンタクト開口１３側面に、シリコン窒化膜側壁１
４を形成する。続いて、フッ酸を用いた等方性エッチン
グを行うことにより、前記シリコン酸化膜６を横方向に
拡大した状態に除去し、エミッタコンタクト開口１３内
の前記Ｎ^-型エピタキシャル層３の表面を露呈し、かつ
前記ベース電極用多結晶シリコン膜９の底面を露出す
る。

【０００６】次に、図６（ｂ）に示すように、選択エピ
タキシャル成長により、シリコン酸化膜６が除去された
前記Ｎ^-型エピタキシャル層３上にＰ型ベースエピタキ
シャル層１７を成長し、かつこれと同時に底面が露出し
た前記ベース電極用多結晶シリコン膜９の底面にＰ型多
結晶シリコン膜１８を形成する。この成長は、Ｐ型ベー
スエピタキシャル層１７とＰ型多結晶シリコン膜１８が
接続するまで行う。前記Ｐ型ベースエピタキシャル層１
７のボロン濃度は、例えば１×１０¹⁹ｃｍ^-3である。

【０００７】次に、図６（ｃ）に示すように、全面にシ
リコン窒化膜を５００Å程度形成し、異方性エッチング
によりエミッタコンタクト開口１３の内面に側壁１９を
形成する。さらに、全面に、ＬＰＣＶＤ法により、成長
時よりリンがドーピングされているｉｎ−ｓｉｔｕリン
ドープ多結晶シリコン膜を２０００Å形成する。フォト
リソグラフィ法により、フォトレジストパターンを形成
した後、異方性エッチングにより、リンドープ多結晶シ
リコン膜を除去し、エミッタ電極用多結晶シリコン膜２
０を形成する。そして、熱処理により、エミッタ電極用
多結晶シリコン膜２０よりリンをＰ型ベースエピタキシ
ャル層１７に拡散する事によりエミッタ領域２１を形成
する。

【０００８】しかる上で、図７（ａ）に示すように、全
面に絶縁膜２２を形成した後、絶縁膜２２の表面をＣＭ
Ｐにより平坦化する。フォトリソグラフィ法により、フ
ォトレジストパターンを形成した後、異方性エッチング
を行うことにより、前記絶縁膜２２にベース開口２３、
エミッタ開口２４、コレクタ開口２５を形成する。その
後、図７（ｂ）に示すように、アルミニウムなどの金属
をスパッタした後、フォトレジストパターン形成後、異
方性エッチングを行うことにより、ベース電極２６、エ
ミッタ電極２７、コレクタ電極２８を形成する。

【０００９】このようにベース領域がＰ型ベースエピタ
キシャル層１７で構成されたバイポーラトランジスタ、
換言すればベース領域がエピタキシャル成長法により形
成された半導体層からなるバイポーラトランジスタで
は、ベース幅はエピタキシャル成長の層厚によって決定
されるため、イオン注入などの方法によりベース領域を
形成したものに比較して、ベース濃度を高くした場合に
もベース幅を薄く、かつその不純物プロファイルを精密
に制御する事ができ、ｆＴを向上する事ができる。

【００１０】しかし、前記した従来の構成では、トラン
ジスタとして動作するエミッタ領域２１の直下からベー
ス電極用多結晶シリコン９までの領域（この領域をリン
クベース領域と呼ぶ）に、前記ベースエピタキシャル層
１７と同時に成長し、かつ不純物を導入したＰ型多結晶
シリコン膜１８が存在する。このため、リンク領域（Ｐ
型多結晶シリコン膜１８）の濃度はベースエピタキシャ
ル層１７と同じ濃度＝１×１０¹⁹ｃｍ^-3であり、ベース
抵抗を十分に下げることが難しくなる。

【００１１】このリンクベース領域の抵抗を下げるため
の技術が特許第２６０６１４１号明細書に提案されてい
る。この技術について説明する。先ず、第８図（ａ）に
おいて、エミッタコンタクト開口１３、シリコン窒化膜
側壁１４形成までのプロセスは、図５（ａ）〜図６
（ａ）の工程と同じである。次いで、図８（ｂ）に示す
ように、選択エピタキシャル成長法により、Ｎ^-型エピ
タキシャル層３上にＰ型単結晶シリコン層３１を、また
同時にベース電極用多結晶シリコン膜９の下面にＰ型多
結晶シリコン層３２をそれぞれ成長する。この成長は、
Ｐ型単結晶シリコン層３１とＰ型多結晶シリコン層３２
が接続されるまで行う。このエピタキシャル成長により
Ｐ型単結晶シリコン層３１はベース電極用多結晶シリコ
ン膜９のひさしの下で厚く、エミッタコンタクト開口１
３直下において薄くなるように成長する。このような形
に選択成長させることは、超高真空（１０^-4Ｔｏｒｒ程
度）下での気相成長（ＵＨＶ／ＣＶＤ：ultra high vac
uum/chemical vapor deposition）により、可能であ
る。そのとき原料ガスを、Ｓｉ₂Ｈ₆＝１２ｓｃｃｍ、
Ｃｌ₂＝０．０４ｓｃｃｍ、Ｂ₂Ｈ₆＝０．０１ｓｃｃ
ｍの比率で供給する。この条件では、Ｃｌ₂によりエミ
ッタ開口直下での成長が阻害され、開口周辺部での成長
が速くなるため、第８図（ｂ）に示すような形状でエピ
タキシャル層を形成することが可能である。そして、熱
処理を行ってベース電極用多結晶シリコン膜９からボロ
ンを拡散し、Ｐ型多結晶シリコン膜３２をＰ⁺型多結晶
シリコン膜に変え、さらに、Ｐ型単結晶シリコン膜３１
のうち、ベース電極用多結晶シリコン膜９のひさし直下
の５００ÅまでをＰ⁺型単結晶シリコン膜へと変える。

【００１２】次に、図９（ａ）に示すように、再度ＵＨ
Ｖ／ＣＶＤによる選択エピタキシャル成長により、Ｐ型
ベースエピタキシャル層１７を形成する。その後、図６
（ｃ）〜図７（ｂ）に示したように、側壁１９の形成、
エミッタ電極用多結晶シリコン膜２０の形成、絶縁膜２
２の形成、各開口２３〜２５の形成、各電極２６〜２８
の形成を行って、図９（ｂ）に示すような半導体装置が
得られる。

【００１３】この第二の従来技術では、Ｐ型ベースエピ
タキシャル層１７の形成に先立ってＰ型単結晶シリコン
膜３１とＰ型多結晶シリコン膜３２からなるリンクベー
ス領域を形成し、熱処理を用いてこのリンクベース領域
にボロンを拡散する事で、リンクベース領域３１，３２
の濃度をベースエピタキシャル層１７に比べて高く形成
することが可能である。これにより、リンクベース領域
の抵抗値を下げ、ベース抵抗の低減を達成することがで
きる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｐ型単
結晶シリコン膜３１とＰ型多結晶シリコン層３２を形成
する際に、選択成長が可能な膜厚には限りがあり、その
上限はほぼ１０００Å以下である。そのため、これらの
シリコン膜３１と３２を接続するためには、ベース電極
用多結晶シリコン膜９とＮ^-型エピタキシャル層３の間
隔には上限が生じることになる。その結果、ベース電極
用多結晶シリコン膜９とＮ^-型エピタキシャル層３の間
隔を狭めるためには、これらを絶縁するシリコン酸化膜
６の膜厚が薄くなり、結果の間に発生する寄生容量を低
減することができないという問題が生じることになる。

【００１５】本発明の目的は、前記した従来技術の問題
を解消し、リンクベース領域の低抵抗化と低容量化を実
現し、高周波特性に優れたバイポーラトランジスタを含
む半導体装置の製造方法を提供するものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、コレクタ領域
として構成される一導電型の半導体基板（シリコン基板
上のエピタキシャル層）の表面に絶縁膜（シリコン酸化
膜）を介して逆導電型のベース電極用半導体膜（ベース
電極用多結晶シリコン膜）を形成する工程と、前記ベー
ス電極用半導体膜を選択エッチングして開口を形成する
工程と、前記開口内において前記絶縁膜を横方向に拡大
した状態でエッチングして前記ベース電極用半導体膜と
前記半導体基板の表面との間に間隙を有するコンタクト
開口を形成する工程と、前記コンタクト開口及び前記間
隙内に絶縁膜を形成する工程と、前記コンタクト開口及
び前記間隙内に逆導電型の不純物を含む第１の半導体膜
（多結晶シリコン膜）を形成し、かつこの第１の半導体
膜と前記絶縁膜をエッチングして前記間隙内に前記ベー
ス電極用半導体膜と前記半導体基板の各表面と微小な間
隔を保った状態で前記第１の半導体膜を残す工程と、前
記半導体基板の上面にベース領域としての逆導電型の第
２の半導体膜（ベースエピタキシャル層）を、及び前記
ベース電極用半導体膜の下面に逆導電型の第３の半導体
膜（多結晶シリコン膜）をそれぞれ選択成長し、前記第
２の半導体膜と第３の半導体膜をそれぞれ前記第１の半
導体膜に接続する工程と、前記ベース電極用半導体膜と
前記第１の半導体膜のそれぞれから前記第３の半導体膜
に逆導電型の不純物を拡散して前記第３の半導体膜の不
純物濃度を高める工程と、前記第２の半導体膜に一導電
型の不純物を導入してエミッタ領域を形成する工程とを
含み、前記コレクタ領域、ベース領域、エミッタ領域で
構成されるバイポーラトランジスタを製造することを特
徴とする。

【００１７】本発明の製造方法では、ベース電極用半導
体膜と半導体基板との間隙内に予め第１の半導体膜を形
成しておき、半導体基板上に第２の半導体膜を成長し、
またベース電極用半導体膜の下面に第３の半導体膜を成
長し、これら第２，第３の半導体膜を第１の半導体膜に
より相互に接続しているので、第２及び第３の半導体膜
の成長膜厚が制限される場合でもベース電極用半導体膜
と半導体基板との間隔を大きくでき、バイポーラトラン
ジスタのベースの寄生容量を低減することができる。ま
た、リンクベース領域を構成する第３の半導体膜には、
成長後にベース電極用半導体膜と第１の半導体膜のそれ
ぞれから不純物を拡散することにより、第３の半導体膜
の不純物濃度を、ベース領域としての第２の半導体膜よ
りも高濃度に形成することができ、その低抵抗化を実現
し、結果としてリンクベース領域を低抵抗化してバイポ
ーラトランジスタの高周波特性を改善することが可能と
なる。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明を適用したバイポー
ラトランジスタの断面図である。（１００）の面方位を
もち、抵抗率が約１０〜２０ΩｃｍであるＰ型シリコン
基板１上に、ヒ素が拡散されたＮ＋型コレクタ埋め込み
層２が形成されている。Ｎ⁺コレクタ埋め込み層２上に
は、リン濃度が約５×１０¹⁶ｃｍ^-3で、厚さが１μｍ程
度のＮ^-型エピタキシャル層３が形成されている。ま
た、素子分離を行うため、前記Ｎ^-型エピタキシャル層
３の表面から前記Ｐ型シリコン基板１にまで到達する溝
４が形成されており、この溝４はＢＰＳＧ膜５により埋
め込まれている。後述するコレクタ電極２８が形成され
る領域直下の前記Ｎ^-型エピタキシャル層３には、リン
が高濃度に拡散され、コレクタ引き出し領域８が形成さ
れている。また、前記Ｎ^-エピタキシャル層３上には、
シリコン酸化膜６が形成されており、このシリコン酸化
膜６には、ベースコンタクト開口１２とコレクタコンタ
クト開口７が形成されている。前記シリコン酸化膜６上
には、膜厚が２０００Å、ボロン濃度が２×１０²⁰ｃｍ
^-3のベース電極用多結晶シリコン膜９が形成されてい
る。また、コレクタコンタクト開口７には、膜厚が２０
００Å、リン濃度が２×１０²⁰ｃｍ^-3のコレクタ電極用
多結晶シリコン膜１０が形成されている。さらに、前記
各多結晶シリコン膜９，１０上には、シリコン窒化膜１
１が形成されている。

【００１９】前記ベースコンタクト開口１２の内側面に
はシリコン酸化膜１５が形成されており、かつこのベー
スコンタクト開口１２の中央部には真性ベース領域とな
るＰ型ベースエピタキシャル層１７が形成されている。
前記ベースエピタキシャル層１７は、ボロンドープ多結
晶シリコン膜１６、Ｐ型多結晶シリコン膜１８を介して
前記ベース電極用多結晶シリコン膜９と接続している。
そして、前記ベースエピタキシャル層１７の表面中央領
域にエミッタ領域２１が形成されている。

【００２０】一方、前記シリコン窒化膜１１及び前記ベ
ース電極用多結晶シリコン膜９にはエミッタコンタクト
開口１３が開口され、かつこのエミッタコンタクト開口
１３の内側面にはシリコン窒化膜側壁１４が形成され、
さらにこのシリコン窒化膜側壁１４から前記ボロンドー
プ多結晶シリコン膜１６、Ｐ型多結晶シリコン膜１８の
内面にわたってシリコン窒化膜側壁１９が形成されてお
り、このシリコン窒化膜側壁１９で囲まれる前記エミッ
タコンタクト開口１３内にはエミッタ電極用多結晶シリ
コン膜２０が埋設されている。前記シリコン窒化膜１１
上には、表面が平坦化された絶縁膜２２が形成されてお
り、それぞれベース電極用多結晶シリコン膜９、ベース
エピタキシャル層１７、コレクタ電極用多結晶シリコン
膜１０に達するベース開口２３、エミッタ開口２４およ
びコレクタ開口２５が形成されている。そして、それら
のコンタクトに、ベース電極２６、エミッタ電極２７、
コレクタ電極２８が形成されている。

【００２１】図２〜図４を参照して図１のバイポーラト
ランジスタの製造方法を説明する。先ず、図２（ａ）に
示すように、Ｐ型シリコン基板１上に、ヒ素をエネルギ
７０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入す
る。次に、窒素雰囲気中で１１００℃、４時間の熱処理
を行い、ヒ素を拡散してＮ⁺型コレクタ埋込層２を形成
する。続いて、通常のエピタキシャル成長法により、リ
ン濃度が５×１０¹⁵ｃｍ^-3のシリコンを１．０μｍ程度
の厚さに成長して、Ｎ^-型エピタキシャル層３を形成す
る。次いで、図示は省略するフォトリソグラフィ法によ
りレジストパターンを形成し、このレジストパターンを
マスクとした選択異方性エッチングを行うことにより、
前記Ｎ^-型エピタキシャル層３の表面から前記Ｐ型シリ
コン基板１に到達する溝４を形成する。そして、前記溝
４の中にＢＰＳＧ膜５を埋め込み、素子分離領域を形成
する。次に、前記Ｎ^-型エピタキシャル層３の表面に、
２０００Åのシリコン酸化膜６を形成する。

【００２２】次いで、図２（ｂ）に示すように、フォト
リソグラフィ法により前記シリコン酸化膜６の表面に図
外のフォトレジストパターンを形成し、フッ酸を用いた
ウエットエッチングにより、前記シリコン酸化膜６にコ
レクタ電極を引き出すためのコレクタコンタクト開口７
を形成する。そして、前記コレクタコンタクト開口７を
通して、リンをエネルギ７０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０
¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入して、コレクタ引き出し領域８を
形成する。前記フォトレジストパターンを除去した後、
窒素雰囲気中で、９００℃、３０分程度熱処理をするこ
とにより、イオン注入によるダメージの回復およびリン
の活性化を行う。しかる上で、全面に多結晶シリコン膜
を２０００Å程度形成する。次にフォトリソグラフィに
より、レジストパターンを形成し、前記コレクタコンタ
クト開口７上の多結晶シリコン膜にリンをエネルギ７０
ｋｅＶ、ドーズ量５×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入する。
次に、前記レジストパターンを除去した後、フォトリソ
グラフィにより別のレジストパターンを形成し、今度は
エミッタおよびベース引き出し多結晶シリコン膜が形成
される領域の多結晶シリコン膜にのみ、ボロンをエネル
ギ２０ｋｅＶ、ドーズ量５×１０¹⁵ｃｍ^-2の条件で注入
する。その後、レジストパターンを除去する。次に、さ
らに別のフォトレジストパターン形成および異方性エッ
チングにより、多結晶シリコン膜をパターニングして、
ベース電極用多結晶シリコン膜９およびコレクタ電極用
多結晶シリコン膜１０を形成する。

【００２３】次に、図２（ｃ）に示すように、全面にＬ
ＰＣＶＤ法により、シリコン窒化膜１１を形成する。そ
して、フォトリソグラフィ法により、フォトレジストパ
ターンを形成した後、異方性エッチングにより、前記シ
リコン窒化膜１１、ベース電極用多結晶シリコン膜９を
選択的に除去し、エミッタコンタクト開口１３を形成す
る。次いで、図３（ａ）に示すように、全面にシリコン
窒化膜を形成した上で異方性エッチングを行うことによ
り、エミッタコンタクト開口１３側面に、シリコン窒化
膜側壁１４を形成する。その上でフッ酸を用いた等方性
エッチングを行うことにより、前記エミッタコンタクト
開口１３を通して前記シリコン酸化膜６をエッチングす
る。このとき、前記シリコン酸化膜６は横方向にエッチ
ングが進行され、前記エミッタコンタクト開口１３の開
口領域よりも大きな領域において前記Ｎ^-型エピタキシ
ャル層３の表面を露呈し、かつ前記ベース電極用多結晶
シリコン膜９の底面を露出する。

【００２４】次に、図３（ｂ）に示すように、ＬＰＣＶ
Ｄ法により全面にシリコン酸化膜１５を形成する。この
シリコン酸化膜１５の厚さは前記シリコン酸化膜６の厚
さの１／３程度とする。例えば、シリコン酸化膜６の厚
さが２０００Åであれば７００Åとし、シリコン酸化膜
１５により前記エミッタコンタクト開口１３内の前記ベ
ース電極用多結晶シリコン膜９により形成されるひさし
が埋め込まれないようにする。続いて、成長時よりボロ
ン濃度１×１０²⁰ｃｍ^-3がドーピングされている多結晶
シリコン膜をＬＰＣＶＤ法により成長する。そして、ウ
エットエッチングにより、シリコン酸化膜１５の表面に
付着しているボロンドープ多結晶シリコン膜を除去し、
エミッタコンタクト開口１３内のシリコン酸化膜１５の
間にのみボロンドープ多結晶シリコン膜１６を残す。更
に、図３（ｃ）に示すように、フッ酸などを用いたウエ
ットエッチングにより、前記ベース電極用多結晶シリコ
ン膜９と前記ボロンドープ多結晶シリコン膜１６の間、
及び前記ボロンドープ多結晶シリコン１６と前記Ｎ^-型
エピタキシャル層３の間に存在する前記シリコン酸化膜
１５を選択的に除去する。これにより、前記ボロンドー
プ多結晶シリコン膜１６は、前記Ｎ^-型エピタキシャル
層３と、前記ベース電極用多結晶シリコン膜９との間に
それぞれ間隙を有する状態となる。

【００２５】次に、図４（ａ）に示すように、ＵＨＶ／
ＣＶＤを用いた選択エピタキシャル成長により、前記シ
リコン酸化膜１５が除去された前記Ｎ^-型エピタキシャ
ル層３上に厚さ７００Å、ボロン濃度１×１０¹⁹ｃｍ^-3
であるＰ型ベースエピタキシャル層１７を形成し、かつ
これと同時に前記ベース電極用多結晶シリコン膜９とボ
ロンドープ多結晶シリコン膜１６の間にＰ型多結晶シリ
コン膜１８を形成する。そして、窒素雰囲気中で９００
℃、１０分程度の熱処理を行い、ベース電極用多結晶シ
リコン膜９およびボロンドープ多結晶シリコン膜１６よ
りＰ型多結晶シリコン膜１８にボロンを拡散する。

【００２６】次に、図４（ｂ）に示すように、全面にシ
リコン窒化膜を５００Å程度形成した後、異方性エッチ
ングを行い、ベースとエミッタポリシリコンを分離する
ためのシリコン窒化膜側壁１９を形成する。続いて、全
面にＬＰＣＶＤ法により、成長時よりリンがドーピング
されているｉｎ−ｓｉｔｕリンドープ多結晶シリコン膜
を２０００Å形成する。そして、フォトリソグラフィ法
により、フォトレジストパターンを形成した後、異方性
エッチングにより前記リンドープ多結晶シリコン膜を除
去し、前記エミッタコンタクト開口１３内に埋設された
エミッタ電極用多結晶シリコン膜２０を形成する。その
上で、熱処理により、エミッタ電極用多結晶シリコン２
０よりリンを前記ベースエピタキシャル層１７に拡散す
る事により、エミッタ領域２１を形成する。

【００２７】次に、図４（ｃ）に示すように、全面に絶
縁膜２２を形成した後、この絶縁膜２２の表面をＣＭＰ
により平坦化する。次いで、フォトリソグラフィ法によ
り、フォトレジストパターンを形成した後、異方性エッ
チングを行うことにより、絶縁膜２２にそれぞれ前記ベ
ース電極用多結晶シリコン膜９、前記エミッタ電極用多
結晶シリコン膜２０、前記コレクタ電極用多結晶シリコ
ン膜１０に達するベース開口２３、エミッタ開口２４お
よびコレクタ開口２５を形成する。さらに、アルミニウ
ムなどの金属をスパッタした後、フォトレジストパター
ン形成後、異方性エッチングを行うことにより、ベース
電極２６、エミッタ電極２７、コレクタ電極２８を形成
する。これにより、図１に示したバイポーラトランジス
タが製造される。

【００２８】したがって、この製造方法では、ベース電
極用多結晶シリコン膜９とＮ^-型エピタキシャル層３と
の間隙内に予めボロンドープ多結晶シリコン膜１６を形
成しておき、選択エピタキシャル成長によってＮ^-型エ
ピタキシャル層３上にＰ型ベースエピタキシャル層１７
を成長し、またベース電極用多結晶シリコン膜９の下面
にＰ型多結晶シリコン膜１８を成長し、これらの成長し
たシリコン膜１７，１８を前記ボロンドープ多結晶シリ
コン膜１６により相互に接続しているので、前記各成長
したシリコン膜１７，１８の成長膜厚が制限される場合
でもベース電極用多結晶シリコン膜９とＮ^-エピタキシ
ャル層３との間隔を大きくでき、バイポーラトランジス
タのベースの寄生容量を低減することができる。また、
リンクベース領域を構成するＰ型多結晶シリコン膜１８
には、成長後にベース電極用多結晶シリコン膜９とボロ
ンドープ多結晶シリコン膜１６のそれぞれから不純物の
ボロンを拡散することにより、Ｐ型多結晶シリコン膜１
８の不純物濃度を、ベース領域としてのＰ型ベースエピ
タキシャル層１７よりも高濃度に形成してＰ型多結晶シ
リコン膜１８を低抵抗化することが可能であり、結果と
してリンクベース領域を低抵抗化することができる。こ
れにより、製造されるバイポーラトランジスタの高周波
特性を改善することができる。

【００２９】なお、本発明においては、ベースを構成す
るＰ型ベースエピタキシャル層として、ＳｉＧｅエピタ
キシャル層を使用することができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、コレクタ
領域としての一導電型の半導体基板上に絶縁膜及び逆導
電型のベース電極用半導体膜を形成し、かつコンタクト
開口にはベース電極用半導体膜と半導体基板との間隙内
に予め逆導電型の第１の半導体膜を形成しておき、半導
体基板上に逆導電型の第２の半導体膜を成長し、またベ
ース電極用半導体膜の下面に第３の半導体膜を成長し、
これら第２，第３の半導体膜を第１の半導体膜により相
互に接続しているので、第２及び第３の半導体膜の成長
膜厚が制限される場合でもベース電極用半導体膜と半導
体基板との間隔を大きくでき、バイポーラトランジスタ
のベースの寄生容量を低減することができる。また、リ
ンクベース領域を構成する第３の半導体膜には、成長後
にベース電極用半導体膜と第１の半導体膜のそれぞれか
ら逆導電型の不純物を拡散することにより、第３の半導
体膜の不純物濃度を、ベース領域としての第２の半導体
膜よりも高濃度に形成することができ、その低抵抗化を
実現し、結果としてリンクベース領域を低抵抗化してバ
イポーラトランジスタの高周波特性を改善することが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるバイポーラトランジスタの実施
形態の断面図である。

【図２】図１のバイポーラトランジスタの製造方法を工
程順に示す断面図のその１である。

【図３】図１のバイポーラトランジスタの製造方法を工
程順に示す断面図のその２である。

【図４】図１のバイポーラトランジスタの製造方法を工
程順に示す断面図のその３である。

【図５】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の一
例を工程順に示す断面図のその１である。

【図６】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の一
例を工程順に示す断面図のその２である。

【図７】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の一
例を工程順に示す断面図のその３である。

【図８】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の他
の例を工程順に示す断面図のその１である。

【図９】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の他
の例を工程順に示す断面図のその２である。

【符号の説明】

１Ｐ型シリコン基板２Ｎ⁺型コレクタ埋め込み層３Ｎ^-型エピタキシャル層４溝５ＢＰＳＧ膜６シリコン酸化膜７コレクタコンタクト開口８コレクタ引き出し領域９ベース電極用多結晶シリコン膜１０コレクタ電極用多結晶シリコン膜１１シリコン窒化膜１２ベースコンタクト開口１３エミッタコンタクト開口１４シリコン窒化膜側壁１５シリコン酸化膜１６ボロンドープ多結晶シリコン膜１７Ｐ型ベースエピタキシャル層１８Ｐ型多結晶シリコン膜１９シリコン窒化膜側壁２０エミッタ電極用多結晶シリコン膜２１エミッタ領域２２絶縁膜２３ベース開口２４エミッタ開口２５コレクタ開口２６ベース電極２７エミッタ電極２８コレクタ電極３１Ｐ型単結晶シリコン層３２Ｐ型多結晶シリコン層

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】コレクタ領域として構成される一導電型
の半導体基板の表面に絶縁膜を介して逆導電型のベース
電極用半導体膜を形成する工程と、前記ベース電極用半
導体膜を選択エッチングして開口を形成する工程と、前
記開口内において前記絶縁膜を横方向に拡大した状態で
エッチングして前記ベース電極用半導体膜と前記半導体
基板の表面との間に間隙を有するコンタクト開口を形成
する工程と、前記コンタクト開口及び前記間隙内に絶縁
膜を形成する工程と、前記コンタクト開口及び前記間隙
内に逆導電型の不純物を含む第１の半導体膜を形成し、
かつこの第１の半導体膜と前記絶縁膜をエッチングして
前記間隙内に前記ベース電極用半導体膜と前記半導体基
板の各表面と微小な間隔を保った状態で前記第１の半導
体膜を残す工程と、前記半導体基板の上面にベース領域
としての逆導電型の第２の半導体膜を、及び前記ベース
電極用半導体膜の下面に逆導電型の第３の半導体膜をそ
れぞれ選択成長し、前記第２の半導体膜と第３の半導体
膜をそれぞれ前記第１の半導体膜に接続する工程と、前
記ベース電極用半導体膜と前記第１の半導体膜のそれぞ
れから前記第３の半導体膜に逆導電型の不純物を拡散し
て前記第３の半導体膜の不純物濃度を高める工程と、前
記第２の半導体膜に一導電型の不純物を導入してエミッ
タ領域を形成する工程とを含み、前記コレクタ領域、ベ
ース領域、エミッタ領域で構成されるバイポーラトラン
ジスタを製造することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
【請求項２】前記第１の半導体膜を前記コンタクト開
口内に残す工程では、前記第１の半導体膜の上面及び下
面のほぼ全面が前記コンタクト開口内において露呈する
ように前記絶縁膜をエッチングすることを特徴とする請
求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】前記第２の半導体膜はその周辺部におい
て前記第１の半導体膜に接続され、かつその中央部にお
いて前記エミッタ領域が形成される請求項１又は２に記
載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】前記ベース電極用半導体膜、第１の半導
体膜、第３の半導体膜はそれぞれ多結晶シリコン膜であ
り、前記第２の半導体膜は単結晶シリコン膜である請求
項１ないし３のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
【請求項５】前記エミッタ領域を形成した工程の後
に、前記コンタクト開口内に前記第１ないし第３の半導
体膜を覆う絶縁膜を側壁として形成する工程と、前記側
壁内に露呈されている前記エミッタ領域にエミッタ引き
出し用の電極を形成する工程を含む請求項１ないし４の
いずれかに記載の半導体装置の製造方法。