JP3184389B2 - バイポーラ素子の埋込み層形成方法 - Google Patents

バイポーラ素子の埋込み層形成方法

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JP3184389B2 JP03975894A JP3975894A JP3184389B2 JP 3184389 B2 JP3184389 B2 JP 3184389B2 JP 03975894 A JP03975894 A JP 03975894A JP 3975894 A JP3975894 A JP 3975894A JP 3184389 B2 JP3184389 B2 JP 3184389B2
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啓明 佐藤
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松下電子工業株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、埋込みコレクタ層と埋
込み分離層とを形成する際の、リソグラフィーによる重
ね合わせ余裕をまったく不要とすることにより、素子面
積を小さくすることのできるバイポーラ素子の埋込み層
形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2に従来の技術によるバイポーラ素子
の埋込み層形成方法の工程順流れ図を示す。
【0003】まず、図2(a)に示すように、半導体基
板1上に酸化膜10を数千Å程度以上成膜し、通常のリ
ソグラフィーにより埋込みコレクタ層形成予定領域上の
酸化膜を除去し、N型の不純物を導入し、埋込みコレク
タ層6を形成する。
【0004】次に図2(b)に示すように、不純物の選
択拡散で埋込みコレクタ層6を形成し、拡散時に埋込み
コレクタ層6上に2〜3000Å程度の厚さの酸化膜1
0を形成する。
【0005】次に図2(c)に示すように、全面にリソ
グラフィー用のレジスト膜12を塗布形成し、通常のリ
ソグラフィー法によりレジスト膜12のパターニングを
施し、レジスト膜12のエッチング耐性を利用して、下
地の酸化膜10のエッチングを行うことで、レジスト膜
12のパターンの酸化膜10への転写が完了する。
【0006】レジスト膜12をパターニングする際のリ
ソグラフィー用の遮光マスクの位置決めは、図2(a)
の埋込みコレクタ層形成予定領域上の酸化膜10の開口
の位置決めとは別工程で行われるため、図中の(d+
a)で示す距離のように、埋込みコレクタ層6と埋込み
分離層との間の電気的耐圧より決まる距離dのほかに、
レジスト膜12をパターニングする際のリソグラフィー
用の遮光マスクの位置決めのばらつきによる耐圧劣化を
防止するための余裕aがさらに必要となる。この余裕a
を、リソグラフィーの重ね合わせ余裕と呼ぶ。リソグラ
フィーの重ね合わせ余裕は2μm程度必要である。
【0007】また、図2(c)においては、レジスト膜
12をパターニングする際のリソグラフィー用の遮光マ
スクの位置決めが、図2の方向で半導体基板1の断面を
見た場合に、埋込みコレクタ層6がレジスト膜12の二
つの開口部の中央になった場合を示している。したがっ
て、レジスト膜12をパターニングする際のリソグラフ
ィー用の遮光マスクの位置決めが、図2(c)で見て、
どちらか一方向にずれて、図2(c)中で示す(d+
a)という距離の代わりに、埋込みコレクタ層6とレジ
スト膜12の一方の開口部との距離がdで、埋込みコレ
クタ層6とレジスト膜12のもう一方の開口部との距離
が(d+2a)であるという最大のずれのケースが発生
し得るが、余裕aがあるために、電気的耐圧より決まる
距離dを、埋込みコレクタ層6と埋込み分離層との間で
維持することができる。したがって、従来の技術におい
ては、余裕aは埋込みコレクタ層6と埋込み分離層との
間の電気的耐圧を維持する必要不可欠のものである。ま
た、一般的には、埋込みコレクタ層6とレジスト膜12
の開口部との距離は、dと(d+2a)との間の任意の
値をとる。
【0008】次に図2(d)に示すように、レジスト膜
12を除去し、埋込み分離層形成予定領域にP型の不純
物を導入し、埋込み分離層9を形成する。
【0009】次に図2(e)に示すように、埋込みコレ
クタ層6と埋込み分離層9とを必要な深さに作り込み、
酸化膜10を除去して、従来の技術によるエピタキシャ
ル層形成前のバイポーラ素子ができあがる。
【0010】図2(c)においては、レジスト膜12を
パターニングする際のリソグラフィー用の遮光マスクの
位置決めに関して、図2の方向で半導体基板1の断面を
見た場合に、埋込みコレクタ層6がレジスト膜12の二
つの開口部の中央になった場合を示しているため、図2
(e)に示す埋込みコレクタ層6と埋込み分離層9との
間の距離も(d+a)になっている。
【0011】以上に示したように、従来の技術において
は、重ね合わせ余裕aが不可欠であるため、長方形の素
子セルの場合、縦・横それぞれ2aの重ね合わせ余裕分
だけ素子面積が大きくなっていた。たとえば、30μm
×50μmという標準的な素子面積のセルを考えた場
合、重ね合わせ余裕aを2μmとした場合、このうちの
20%の面積が、重ね合わせ余裕aによるものである。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
半導体装置の製造分野においては、高性能化および低コ
スト化のために素子面積が従来よりますます縮小化され
ており、バイポーラ素子の場合、エミッタおよび活性ベ
ースおよび外部ベース各部の縮小化ということは従来よ
りなされてきたが、埋込みコレクタ層と埋込み分離層と
の間の距離を縮めることによる素子面積の縮小化が残さ
れた課題であった。
【0013】本発明は上記従来の課題を解決するもの
で、埋込みコレクタ層と埋込み分離層とを形成する際の
リソグラフィーによる重ね合わせ余裕をまったく不要と
し、高性能化と低コスト化を可能とする、優れたバイポ
ーラ素子の埋込み層形成方法を提供することを目的とす
る。
【0014】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のバイポーラ素子の埋込み層形成方法は、一導
電型の半導体基板上に酸化膜およびナイトライド膜を順
次形成する工程、酸化膜およびナイトライド膜に埋込み
コレクタ層用の第一の拡散予定領域と、埋込み分離層用
の第二の拡散予定領域以外の領域を開孔して選択酸化す
る工程、半導体基板表面にポリシリコン膜を形成した
後、第二の拡散予定領域上にのみポリシリコン膜を残
し、第一の拡散予定領域上のナイトライド膜を除去して
反対導電型の不純物を導入して埋込みコレクタ層を形成
する工程、ポリシリコン膜を酸化して酸化膜に変化した
後、酸化膜を全面除去する工程、第二の拡散予定領域上
のナイトライド膜をマスクにして他の領域を選択酸化す
る工程、ナイトライド膜を除去した後、第二の拡散予定
領域に一導体型の不純物を導入して埋込み分離層を形成
する工程によりセルフアラインで形成することを特徴と
している。
【0015】
【作用】本発明のバイポーラ素子の埋込み層形成方法に
よれば、埋込みコレクタ層と埋込み分離層とを形成する
際のリソグラフィーによる重ね合わせ余裕をまったく不
要とし、高性能化と低コスト化を実現することができ
る。
【0016】
【実施例】以下本発明の一実施例について図面を参照し
ながら説明する。
【0017】図1(a)〜(h)は本実施例の工程順断
面図である。まず、図1(a)に示すように、P型の半
導体基板1上の埋込みコレクタ層形成予定領域および埋
込み分離層形成予定領域上に、通常のリソグラフィーに
よりバッファー酸化膜2とナイトライド膜3を形成し、
埋込みコレクタ層形成予定領域および埋込み分離層形成
予定領域以外の領域を選択酸化することにより、選択酸
化膜4を形成する。選択酸化膜4は3000Å程度以上
の厚さであればよい。
【0018】図1(a)中のdは、埋込みコレクタ層と
埋込み分離層との間の電気的耐圧を維持するために必要
な距離を示している。上述のように、埋込みコレクタ層
形成予定領域および埋込み分離層形成予定領域の位置決
めが、同一の処理工程で行われるため、従来例の図2に
示したような、リソグラフィーの重ね合わせ余裕aはま
ったく不要である。
【0019】次に図1(b)に示すように、全面にポリ
シリコン膜を厚さ1000Å程度形成し、通常のリソグ
ラフィーにより埋込み分離層形成予定領域上のポリシリ
コン膜5を残す。
【0020】次に図1(c)に示すように、埋込みコレ
クタ層形成予定領域上のナイトライド膜のみを除去し、
埋込みコレクタ層形成予定領域にN型不純物を導入して
埋込みコレクタ層6を形成する。
【0021】次に図1(d)に示すように、ポリシリコ
ン膜5を酸化させて酸化膜7に変える。
【0022】次に図1(e)に示すように、ナイトライ
ド膜3に覆われている部分を除いて他の部分の酸化膜
4,7などを全面除去する。
【0023】以上図1(c)〜図1(e)に示したよう
に、本実施例においては、ポリシリコン膜はナイトライ
ド膜除去に対してエッチングマスクになること、ポリシ
リコン膜は通常の酸化法により容易に酸化膜に変わるこ
と、酸化膜に変わった後のポリシリコン膜は下地のナイ
トライド膜にまったく損傷を与えずに容易に除去ができ
ることといった、ポリシリコン膜の持つ優れた性質をう
まく組み合わせて利用している。
【0024】次に図1(f)に示すように、埋込み分離
層形成予定領域上に残ったナイトライド膜3を用いて選
択酸化を行い、選択酸化膜8を形成する。選択酸化膜8
は3000Å程度以上の厚さであればよい。
【0025】次に図1(g)に示すように、埋込み分離
層形成予定領域上のナイトライド膜3を除去し、埋込み
分離層形成予定領域にP型不純物を導入して埋込み分離
層9を形成する。
【0026】次に図1(h)に示すように、必要な深さ
に埋込みコレクタ層6と埋込み分離層9とを作り込み、
酸化膜8を全面除去することによりエピタキシャル層形
成前のバイポーラ素子ができあがる。
【0027】このように形成された埋込みコレクタ層6
と埋込み分離層9との間の距離dは、図1(a)に示す
ように、ナイトライド膜3の形成時点に同一のリソグラ
フィーによってすでに決められており、ポリシリコン膜
5形成時のリソグラフィーは、埋込みコレクタ層6と埋
込み分離層9との位置関係にはまったく寄与しない。し
たがって本発明においては、従来例の図2に示したよう
な、リソグラフィーによる重ね合わせ余裕aをまったく
必要としない。また、従来の技術に要したリソグラフィ
ー回数は2回であるから、本発明によってリソグラフィ
ー回数を増やすこともない。
【0028】本実施例により、たとえば、従来の技術に
よる30μm×50μm程度の標準的な大きさの素子面
積のセルの場合、重ね合わせ余裕を2μmとして、26
μm×46μmまで小さく作ることが可能で、従来の技
術に対して20%程度、素子面積を縮小することができ
る。
【0029】なお、図1(b)でナイトライド膜を除去
した後に、図1(c)に示すように埋込みコレクタ層を
形成する予定領域にN型不純物を導入したが、順番を逆
にしてもよい。
【0030】
【発明の効果】本発明の方法によれば、埋込みコレクタ
層と埋込み分離層とがセルフアラインにより形成するこ
とができ、埋込みコレクタ層と埋込み分離層とを形成す
る際のリソグラフィーによる重ね合わせ余裕をまったく
不要とし、2割程度以上の素子面積の縮小化をはかるこ
とができ、高性能化と低コスト化を実現することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の埋込み層の形成方法の工程
順断面図
【図2】従来例の埋込み層の形成方法の工程順断面図
【符号の説明】
1 半導体基板 2 バッファー酸化膜 3 ナイトライド膜 4 選択酸化膜 5 ポリシリコン膜 6 埋込みコレクタ層 7 酸化膜 8 選択酸化膜 9 埋込み分離層

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板上に酸化膜および
    ナイトライド膜を順次形成する工程、前記酸化膜および
    前記ナイトライド膜に埋込みコレクタ層用の第一の拡散
    予定領域と埋込み分離層用の第二の拡散予定領域以外の
    領域を開孔して、選択酸化する工程、前記半導体基板表
    面にポリシリコン膜を形成した後、前記第二の拡散予定
    領域上にのみポリシリコン膜を残し、前記第一の拡散予
    定領域上のナイトライド膜を除去して反対導電型の不純
    物を導入して埋込みコレクタ層を形成する工程、前記ポ
    リシリコン膜を酸化して酸化膜に変化させた後、前記酸
    化膜を全面除去する工程、前記第二の拡散予定領域上の
    ナイトライド膜をマスクにして他の領域を選択酸化する
    工程、ならびに、前記ナイトライド膜を除去した後、前
    記第二の拡散予定領域に一導体型の不純物を導入して埋
    込み分離層を形成する工程を備えたバイポーラ素子の埋
    込み層形成方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2512578A (en) * 2013-03-07 2014-10-08 Ooozu Ltd Device for providing translations

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