JP3207883B2 - Manufacturing method of bipolar semiconductor device - Google Patents

Manufacturing method of bipolar semiconductor device

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JP3207883B2 JP23790491A JP23790491A JP3207883B2 JP 3207883 B2 JP3207883 B2 JP 3207883B2 JP 23790491 A JP23790491 A JP 23790491A JP 23790491 A JP23790491 A JP 23790491A JP 3207883 B2 JP3207883 B2 JP 3207883B2
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【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、特にバイポーラ型集
積回路のトランジスタなどに用いられる多結晶半導体薄
膜による電極等と、単結晶半導体基板中に形成された高
濃度の不純物を含んだ半導体領域との接続における電気
的特性を改良できるバイポーラ半導体装置の製造方法に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a polycrystalline semiconductor thin film electrode and the like used for a transistor of a bipolar integrated circuit and a semiconductor region containing a high concentration of impurities formed in a single crystal semiconductor substrate. The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar semiconductor device capable of improving electrical characteristics in connection of the semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコン半導体バイポーラ技術の分野に
おいては、ポリシリコン(多結晶シリコン)を微細な配
線材あるいは浅い接合の拡散源として用いることが一般
的となってきており、特に、高速化に適した微細な平面
寸法のエミッタ領域を形成する方法としてポリシリコン
による電極引出しが、必須の技術となってきている(ポ
リシリコンエミッタ技術)。
2. Description of the Related Art In the field of silicon semiconductor bipolar technology, it has become common to use polysilicon (polycrystalline silicon) as a fine wiring material or a diffusion source for a shallow junction. As a method for forming an emitter region having a fine planar dimension, electrode extraction using polysilicon has become an essential technology (polysilicon emitter technology).

【0003】このポリシリコンエミッタ構造における代
表的なエミッタ領域の形成方法として、次に示す3つの
方法がある。 (1) 電極となるポリシリコンから不純物を拡散する
ことによりエミッタ領域を形成する方法。 この方法は、電極となるポリシリコンに不純物を導入し
た後、熱処理することにより、このポリシリコン中から
不純物を拡散し、エミッタ領域を形成する方法である。
[0003] As a typical method of forming an emitter region in the polysilicon emitter structure, there are the following three methods. (1) A method of forming an emitter region by diffusing impurities from polysilicon serving as an electrode. In this method, an impurity is diffused from the polysilicon by introducing an impurity into polysilicon serving as an electrode and then performing a heat treatment to form an emitter region.

【0004】例えば、膜厚約300 ナノ・メータのポリシ
リコンに打ち込まれたドーズ量1×1016/cm2 のヒ
素を温度900 ℃で30分間の熱拡散をさせることにより、
接合の深さが約50ナノ・メータの浅いエミッタ領域が形
成される。また、同様のポリシリコンを用いて、ヒ素を
比較的高い温度である1000℃で20分間の熱処理をし、拡
散させることにより、接合の深さ約180 ナノ・メータの
エミッタ領域が形成され、高速性に優れたエミッタ領域
が形成される。しかし、このような深いエミッタを形成
するためには、高温かつ長時間の熱処理を必要とする。
高温かつ長時間の熱処理を行うことにより、通常、先行
の工程で形成されているベース領域等の半導体領域がそ
の影響を受け、深く拡散されすぎることにより、高速性
に適したトランジスタの構造が実現されない。すなわ
ち、この様に高速性に優れた接合の深い(接合の深さ約
180 ナノ・メータ)エミッタ領域を形成するための熱処
理の過程(温度1000℃で20分間の条件)において、予め
ボロン等のイオン注入により形成されていたベース領域
も拡散してしまうことにより、ベース領域の接合の深さ
も、400 〜500 ナノ・メータ以上と大きくなるという問
題点があった。さらに、エミッタ拡散窓の最小寸法が1
μm以下に狭くなってくると、エミッタ不純物が拡散し
にくくなり、この問題がさらに大きくなってくる。
For example, arsenic having a dose of 1 × 10 16 / cm 2 implanted into polysilicon having a thickness of about 300 nanometers is thermally diffused at 900 ° C. for 30 minutes.
A shallow emitter region with a junction depth of about 50 nanometers is formed. Using the same polysilicon, arsenic is heat-treated at 1000 ° C, which is a relatively high temperature, for 20 minutes, and diffused to form an emitter region with a junction depth of about 180 nanometers. An emitter region having excellent properties is formed. However, forming such a deep emitter requires high-temperature and long-time heat treatment.
High-temperature and long-time heat treatment usually affects the semiconductor region such as the base region formed in the preceding process, and is diffused too deeply, realizing a transistor structure suitable for high-speed operation. Not done. In other words, such a high-speed junction having a high junction depth (a junction depth of about
180 nanometers) In the process of heat treatment for forming the emitter region (at a temperature of 1000 ° C. for 20 minutes), the base region formed by ion implantation of boron or the like is also diffused. However, there is a problem that the junction depth becomes large, such as 400 to 500 nanometers or more. Further, the minimum size of the emitter diffusion window is 1
When the diameter becomes smaller than μm, the diffusion of the emitter impurities becomes difficult, and this problem becomes more serious.

【0005】例えば、現状の市販のイオン注入機を用い
て、最も安定でバラツキの少ない最小の注入加速エネル
ギー(例えば、加速エネルギー25KeV)により、p
型のベース領域を形成した場合、高速性に優れた接合深
さ約180 ナノ・メータのエミッタ領域を形成する熱処理
(温度1000℃で20分間の条件)では、ベース領域の接合
深さは、約500 ナノ・メータとなる。従って、ベース領
域の接合深さ(約500ナノ・メータ)とエミッタ領域の
接合深さ(約180 ナノ・メータ)との差であるベース幅
が、約320 ナノ・メータのトンジスタが形成されるこ
とになる。このベース幅320 ナノ・メータのトランジス
タの典型的なコレクタ遮断周波数(ft)は、約5GH
zとなるが、さらに高性能なコレクタ遮断周波数(ft
=10GHz)のトランジスタを容易に製造するために
は、小さなベース幅(約100 〜約200 ナノ・メータ)の
ベース領域を形成する必要がある。また、この場合、ポ
リシリコンからの拡散により形成されるべきエミッタ領
域の接合深さは、約300 ナノ・メータとなるが、このよ
うな接合の深いエミッタ領域を形成しようとすると、非
常に高温かつ長時間の熱処理が必要となり、実際には意
に反してベースの深さが、かなり深くなってしまい、小
さなベース幅(約100 〜約200 ナノ・メータ)を有した
トランジスタを実現することはできない。
[0005] For example, using the current commercially available ion implanter, the most stable and minimal variation in the implantation acceleration energy (for example, acceleration energy 25 KeV), p
When the base region of the mold is formed, the junction depth of the base region can be reduced to approximately 180 nm by heat treatment (at a temperature of 1000 ° C for 20 minutes) to form an emitter region of approximately 180 nanometers. 500 nanometers. Therefore, the base width is the difference in junction depth (about 500 nano-meters) junction depth of the emitter region (about 180 nano-meters) of the base region, preparative La Njisuta of about 320 nano-meters is formed Will be. A typical collector cutoff frequency (ft) of this 320 nanometer base transistor is about 5 GHz.
z, but the collector cutoff frequency (ft
= 10 GHz), it is necessary to form a base region having a small base width (about 100 to about 200 nanometers). Also, in this case, the junction depth of the emitter region to be formed by diffusion from polysilicon is about 300 nanometers. Long time heat treatment is required, and in fact, the depth of the base is undesirably considerably increased, so that a transistor having a small base width (about 100 to about 200 nanometers) cannot be realized. .

【0006】(2) エミッタ領域をイオン注入により
形成した後、電極となるポリシリコンを堆積する方法。 このエミッタ領域の形成方法は、p型のベース領域中に
ヒ素(As)等の不純物を、直接にイオン注入する方式
であり、例えば、1×1016/cm2 のヒ素を注入加速
エネルギー50keVで、直接イオン注入した後、温度
1000℃の熱処理を行う。注入直後のエミッタ領域の深さ
は約100 ナノ・メータとなり、20分間の熱処理によりエ
ミッタ領域の深さは約200 ナノ・メータとなる。(1)
に示したエミッタ領域の形成方法により、ヒ素を1000℃
で20分間の条件でポリシリコンから拡散させた場合のエ
ミッタの深さは約180 ナノ・メータであったが、上述エ
ミッタ領域の形成方法により、同じ条件(1000℃で20分
間の条件)の熱処理を行なった場合のエミッタ領域の深
さは約260 ナノ・メータで、(1)に示したエミッタ領
域の形成方法よりも、接合深さが80ナノ・メータ深いエ
ミッタ領域が形成される。この場合、エミッタ領域の不
純物であるヒ素の量は、直接にイオン注入した方が多く
なり、エミッタ抵抗を小さくできるため好ましい。しか
し、ヒ素等の不純物をp型のベース中に直接イオン注入
した場合、表面が荒れるという問題がある。このように
表面が荒れると、後の工程で行なう電極引き出し用のポ
リシリコン堆積時に、ポリシリコンと単結晶シリコンの
間に、自然に形成される薄いシリコン酸化膜(以下「自
然酸化膜」という)の成長が不安定となり、この自然酸
化膜の膜厚が変動することにより、エミッタ領域の直列
抵抗のばらつきを増大させてしまうという問題があっ
た。
(2) A method of depositing polysilicon to be an electrode after forming an emitter region by ion implantation. The method of forming the emitter region, the impurities such as arsenic (As) in the p-type base region directly to a system for ion implantation, for example, a 1 × 10 16 / cm 2 of arsenic implantation acceleration energy 50keV After direct ion implantation, temperature
Perform heat treatment at 1000 ° C. Immediately after implantation, the depth of the emitter region is about 100 nanometers, and after 20 minutes of heat treatment, the depth of the emitter region is about 200 nanometers. (1)
Arsenic at 1000 ℃ by the method of forming the emitter region shown in
The depth of the emitter when diffused from polysilicon under the conditions of 20 minutes was about 180 nanometers, but the same conditions (1000 ° C for 20 minutes) Is performed, the depth of the emitter region is about 260 nanometers, and an emitter region having a junction depth of 80 nanometers deeper than the method of forming the emitter region shown in (1) is formed. In this case, the amount of arsenic, which is an impurity in the emitter region, is preferably increased by directly ion-implanting, so that the emitter resistance can be reduced. However, when impurities such as arsenic are directly ion-implanted into the p-type base, there is a problem that the surface is roughened. When the surface is roughened in this way, a thin silicon oxide film (hereinafter referred to as a "natural oxide film") naturally formed between the polysilicon and the single-crystal silicon when depositing polysilicon for extracting an electrode in a later step. There is a problem that the growth of the oxide becomes unstable and the thickness of the natural oxide film fluctuates, thereby increasing the variation in the series resistance of the emitter region.

【0007】(3) ポリシリコン等の非単結晶性半導
体薄膜を介して不純物をイオン注入することによりエミ
ッタ領域を形成する方法。 このエミッタ領域の形成方法は、ヒ素(As)等のn型
不純物を膜厚の薄いポリシリコン等の薄膜を介して、P
型のベース領域中にイオン注入する方式であり、この場
合、(2)に示したエミッタ領域の形成方法すなわちヒ
素をシリコン中に直接イオン注入(加速エネルギー50
keV)する方法に比べて、注入エネルギーを20ke
V大きい70keV程度にすることによって、(2)に
示したエミッタ領域の形成方法によるエミッタ領域とほ
ぼ同じ不純物分布を得ることができる。また、ポリシリ
コンと単結晶シリコンとの間に、自然に存在する薄いシ
リコン酸化膜を、不純物のイオン注入によってある程度
破砕できるので、引出し電極となる半導体薄膜とエミッ
タ領域との間のオーミック接触を改善でき、これにより
エミッタ領域の直列抵抗を下げることもできる。
(3) A method of forming an emitter region by ion-implanting an impurity through a non-single-crystal semiconductor thin film such as polysilicon. The method of forming this emitter region is such that an n-type impurity such as arsenic (As) is doped with P-type impurity through a thin film such as polysilicon.
In this case, ion implantation is performed into the base region of the mold. In this case, the method of forming the emitter region shown in (2), that is, arsenic is directly ion-implanted into silicon (acceleration energy 50
20 keV) compared to the method of performing
By setting V to about 70 keV, almost the same impurity distribution as that of the emitter region formed by the method of forming the emitter region shown in (2) can be obtained. In addition, the thin silicon oxide film that naturally exists between polysilicon and single-crystal silicon can be crushed to some extent by ion implantation of impurities. This can reduce the series resistance of the emitter region.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】この発明の第1の課題
として、ポリシリコンと単結晶シリコンの間に、自然に
形成される薄いシリコン酸化膜(以下「自然酸化膜」と
いう)による悪影響がある。この自然酸化膜は、ポリシ
リコン、アモルファスシリコン等の非単結晶薄膜の堆積
時に、膜厚約2ナノ・メータ以下の厚さで成長し、この
厚みが厚くなることより、エミッタ領域に拡散される不
純物の深さ、すなわち接合の深さが浅くなったり、また
は深くなったりし、不安定となる。また、自然酸化膜が
厚くなると、エミッタ領域の直列抵抗が増大し、トラン
ジスタ特性の悪化やバラツキが生じるという問題があっ
た。この自然酸化膜は、エミッタ窓の寸法が小さくなっ
てくるにつれて非単結晶性薄膜堆積前の除去が困難にな
ってくるので、それにともなって同一ウェハ内のトラン
ジスタ間や同一バッチ内のウェハ間で電気特性のばらつ
きが大きくなってくる。
As a first object of the present invention, there is an adverse effect due to a naturally formed thin silicon oxide film (hereinafter referred to as "natural oxide film") between polysilicon and single crystal silicon. . This natural oxide film grows to a thickness of about 2 nanometers or less when depositing a non-single-crystal thin film of polysilicon, amorphous silicon, etc., and is diffused into the emitter region by increasing the thickness. The depth of the impurity, that is, the depth of the junction becomes shallow or deep, and becomes unstable. In addition, when the thickness of the natural oxide film is increased, the series resistance of the emitter region is increased, and there is a problem that the transistor characteristics are deteriorated or vary. As the size of the emitter window becomes smaller, it becomes more difficult to remove the natural oxide film before depositing the non-single-crystal thin film, and accordingly, between the transistors in the same wafer or between the wafers in the same batch. Variations in electrical characteristics increase.

【0009】この問題は、従来例の(2)に示したエミ
ッタ形成方法により、イオン注入により接合の深いエミ
ッタ領域を形成した後、ポリシリコン、アモルファスシ
リコン等の非単結晶性の電極をエミッタ領域から引き出
す時に、さらに困難さを増大させる。すなわち、ヒ素等
の高濃度の表面不純物を含んだシリコン表面にポリシリ
コンを堆積させた場合、低濃度の不純物を含んだシリコ
ン表面にポリシリコンを堆積した場合よりも、シリコン
表面に形成される自然酸化膜は厚く成長し、したがっ
て、エミッタ領域と堆積させたポリシリコンとのオーミ
ック接触をさらに悪化させ、急激にエミッタ領域の直列
抵抗を増大させる。
This problem is caused by forming the emitter region having a deep junction by ion implantation using the emitter formation method shown in the prior art (2), and then forming a non-single-crystal electrode of polysilicon, amorphous silicon, or the like on the emitter region. When pulling out of it, it adds even more difficulty. In other words, when polysilicon is deposited on a silicon surface containing a high concentration of surface impurities such as arsenic, natural polysilicon formed on the silicon surface is greater than when polysilicon is deposited on a silicon surface containing a low concentration of impurities. The oxide grows thicker, thus further worsening the ohmic contact between the emitter region and the deposited polysilicon, and rapidly increasing the series resistance of the emitter region.

【0010】この発明の第2の課題は、比較的深い所定
の深さの接合を、比較的低い拡散温度と短い時間で形成
する点にある。エミッタ等の所望の深さの接合を、比較
的低い拡散温度と短い時間で形成できれば、ベース等の
不純物のプロファイルを変化させずに高速性に優れた狭
いベース幅のトランジスタの構造を実現できる。例え
ば、接合の深さが約300ナノ・メータのエミッタ領域を
形成するためには、1000℃約60分の長時間の熱処理を必
要とするが、この熱処理を行なうと、通常、先行の工程
で形成されるベース領域も、このエミッタ領域の形成の
際の熱処理の影響を受け、深く拡散されてしまう。した
がって、高速性に適したトランジスタの構造を実現する
ことができないという問題があった。
A second object of the present invention is to form a relatively deep junction at a predetermined depth with a relatively low diffusion temperature and a short time. If a junction having a desired depth such as an emitter can be formed at a relatively low diffusion temperature and in a short time, a transistor having a narrow base width and excellent in high speed can be realized without changing the profile of impurities such as a base. For example, to form an emitter region having a junction depth of about 300 nanometers requires a long heat treatment at 1000 ° C. for about 60 minutes. The base region to be formed is also deeply diffused under the influence of the heat treatment in forming the emitter region. Therefore, there is a problem that a transistor structure suitable for high-speed operation cannot be realized.

【0011】また従来例の(3)に示したエミッタ領域
の形成方法では、エミッタ領域をポリシリコン等の非単
結晶半導体薄膜を介して、p型のベース領域中に不純物
をイオン注入する場合に、この非単結晶半導体薄膜の膜
厚のばらつきがエミッタ領域の接合深さに直接影響し、
先行の工程でイオン注入により形成されたベース領域の
接合の深さとエミッタの接合の深さの差であるべース幅
が変動するため、形成したトランジスタの電気特性のば
らつきが生じるという問題点がある。
In the conventional method of forming an emitter region shown in (3), when the impurity is ion-implanted into the p-type base region through the non-single-crystal semiconductor thin film such as polysilicon. The variation in the thickness of the non-single-crystal semiconductor thin film directly affects the junction depth of the emitter region,
Since the base width, which is the difference between the junction depth of the base region formed by ion implantation and the junction depth of the emitter formed in the preceding process, fluctuates, the electrical characteristics of the formed transistors vary. is there.

【0012】この発明の目的は上記問題点に鑑み、単結
晶シリコン等の半導体基板中に形成したエミッタ領域の
表面にポリシリコン等の非単結晶半導体薄膜を堆積させ
て電極を形成するときに、エミッタ領域と非単結晶半導
体薄膜との間に形成される自然酸化膜の悪影響を除去
し、かつ比較的低い拡散温度で短時間の熱処理により所
望の接合の深さを有するエミッタ領域およびベース領域
を形成することにより、電気特性が安定し、高速性に適
したトランジスタの構造を実現できるバイポーラ半導体
装置の製造方法を提供することである。
In view of the above problems, it is an object of the present invention to form an electrode by depositing a non-single-crystal semiconductor thin film such as polysilicon on the surface of an emitter region formed in a semiconductor substrate such as single-crystal silicon. By removing the adverse effect of the natural oxide film formed between the emitter region and the non-single-crystal semiconductor thin film, the emitter region and the base region having a desired junction depth can be formed by a short-time heat treatment at a relatively low diffusion temperature. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a bipolar semiconductor device in which the transistor has stable electrical characteristics and can realize a transistor structure suitable for high-speed operation.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】 [Means for Solving the Problems]

【0014】請求項記載のバイポーラ半導体装置の製
造方法は次のようにする。コレクタとなる第1導電型の
単結晶性の第1の半導体領域上に、第2導電型の半導体
薄膜からなるベース引出し電極用薄膜を形成する。この
ベース引出し電極用薄膜上に第1の絶縁膜を形成する。
ベース引出し電極用薄膜および第1の絶縁膜を選択的に
順次エッチングすることにより、第1の半導体領域上に
少なくとも1つ以上の開口を形成する。ベース引出し電
極用薄膜直下の第1の半導体領域中に、第2導電型の半
導体領域からなる外部ベース領域を形成する。ベース引
出し電極用薄膜の側壁に第2の絶縁膜を形成する。この
第2の絶縁膜をマスクとして開口内に、第2導電型の不
純物を斜め方向から注入することにより、第1の半導体
領域中に外部ベース領域を連結するための第2導電型の
半導体領域からなるリンクベース領域を形成する。全面
に非単結晶性の第1の半導体薄膜を形成する。この第1
の半導体薄膜を介して第1導電型の不純物を注入するこ
とにより、第1の半導体領域中にエミッタとなる第1導
電型の第2の半導体領域を形成する。第1の半導体薄膜
を介して第2導電型の不純物を注入することにより、ベ
ースとなる第2導電型の第3の半導体領域を形成する。
第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する。開
口上に形成した第1の半導体薄膜および第2の半導体薄
膜をエミッタ電極となるようにパターンニングし、かつ
第2の半導体薄膜中に第1導電型の不純物を含ませる。
A method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the first aspect is as follows. A base extraction electrode thin film made of a second conductivity type semiconductor thin film is formed on a first conductivity type single crystal first semiconductor region serving as a collector. A first insulating film is formed on the base extraction electrode thin film.
At least one opening is formed in the first semiconductor region by selectively etching the base extraction electrode thin film and the first insulating film sequentially. An external base region made of a semiconductor region of the second conductivity type is formed in the first semiconductor region immediately below the base extraction electrode thin film. A second insulating film is formed on the side wall of the base extraction electrode thin film. A second conductivity type semiconductor region for connecting an external base region to the first semiconductor region by injecting a second conductivity type impurity into the opening obliquely into the opening using the second insulating film as a mask. Is formed. A non-single-crystal first semiconductor thin film is formed on the entire surface. This first
By implanting impurities of the first conductivity type through the semiconductor thin film, a second semiconductor region of the first conductivity type serving as an emitter is formed in the first semiconductor region. By implanting an impurity of the second conductivity type through the first semiconductor thin film, a third semiconductor region of the second conductivity type serving as a base is formed.
A second semiconductor thin film is formed on the first semiconductor thin film. The first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film formed on the opening are patterned so as to serve as an emitter electrode, and the second semiconductor thin film contains a first conductivity type impurity.

【0015】請求項記載のバイポーラ半導体装置の製
造方法は次のようにする。コレクタとなる第1導電型の
単結晶性の第1の半導体領域上に、第2導電型の半導体
薄膜からなるベース引出し電極用薄膜を形成する。この
ベース引出し電極用薄膜上に第1の絶縁膜を形成する。
ベース引出し電極用薄膜および第1の絶縁膜を選択的に
順次エッチングすることにより、第1の半導体領域上に
少なくとも1つ以上の開口を形成する。ベース引出し電
極用薄膜直下の第1の半導体領域中に、第2導電型の半
導体領域からなる外部ベース領域を形成する。ベース引
出し電極用薄膜の側壁に第2の絶縁膜を形成し、開口上
に第3の絶縁膜を形成する。開口上の第3の絶縁膜を介
して、第2導電型の不純物を注入することにより、第1
の半導体領域中に外部ベース領域を連結するための第2
導電型の半導体領域からなるリンクベース領域を形成す
る。ベース引き出し電極用薄膜の側壁に第4の絶縁膜を
残置させる。全面に非結晶性の第1の半導体薄膜を形成
する。この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の不純
物を注入することにより、第1の半導体領域中にエミッ
タとなる第1導電型の第2の半導体領域を形成する。第
1の半導体薄膜を介して第2導電型の不純物を注入する
ことにより、ベースとなる第2導電型の第3の半導体領
域を形成する。第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜
を形成する。開口上に形成した第1の半導体薄膜および
第2の半導体薄膜をエミッタ電極となるようにパターン
ニングし、かつ第2の半導体薄膜中に第1導電型の不純
物を含ませる。
A method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to a second aspect is as follows. A base extraction electrode thin film made of a second conductivity type semiconductor thin film is formed on a first conductivity type single crystal first semiconductor region serving as a collector. A first insulating film is formed on the base extraction electrode thin film.
At least one opening is formed in the first semiconductor region by selectively etching the base extraction electrode thin film and the first insulating film sequentially. An external base region made of a semiconductor region of the second conductivity type is formed in the first semiconductor region immediately below the base extraction electrode thin film. A second insulating film is formed on the side wall of the base extraction electrode thin film, and a third insulating film is formed on the opening. By implanting an impurity of the second conductivity type through the third insulating film on the opening, the first
For connecting an external base region to a semiconductor region of
A link base region made of a conductive semiconductor region is formed. The fourth insulating film is left on the side wall of the base extraction electrode thin film. An amorphous first semiconductor thin film is formed on the entire surface. By implanting impurities of the first conductivity type through the first semiconductor thin film, a second semiconductor region of the first conductivity type serving as an emitter is formed in the first semiconductor region. By implanting an impurity of the second conductivity type through the first semiconductor thin film, a third semiconductor region of the second conductivity type serving as a base is formed. A second semiconductor thin film is formed on the first semiconductor thin film. The first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film formed on the opening are patterned so as to serve as an emitter electrode, and the second semiconductor thin film contains a first conductivity type impurity.

【0016】請求項記載のバイポーラ半導体装置の製
造方法は次のようにする。コレクタとなる第1導電型の
単結晶性の第1の半導体領域上に、第1の半導体薄膜を
形成する。この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の
不純物を注入することによりエミッタとなる第1導電型
の第2の半導体領域を形成する。第1の半導体薄膜を介
して第2導電型の不純物を注入することによりベースと
なる第2導電型の第3の半導体領域を形成する。第1の
半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する。第1の半
導体薄膜と第2の半導体薄膜とをパターニングすること
によりエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成する。
このエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成した部分
を除く第1導電型の第2の半導体領域を選択的に除去し
て、エミッタ電極用の半導体膜パターンの直下にエミッ
タとなる第2の半導体領域の残留半導体領域を形成す
る。この残留半導体領域の側面にサイドウォール形状の
絶縁膜を残置させる。この絶縁膜とエミッタ電極用の半
導体膜パターンとをマスクとして第2導電型の不純物を
第3の半導体層領域中に注入することにより外部ベース
となる第2導電型の第4の半導体領域を形成し、この第
4の半導体領域と第3の半導体領域とを接続させる。
A method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to a third aspect is as follows. A first semiconductor thin film is formed on a first-conductivity single-crystal first semiconductor region serving as a collector. By implanting a first conductivity type impurity through the first semiconductor thin film, a first conductivity type second semiconductor region serving as an emitter is formed. By implanting impurities of the second conductivity type through the first semiconductor thin film, a third semiconductor region of the second conductivity type serving as a base is formed. A second semiconductor thin film is formed on the first semiconductor thin film. A semiconductor film pattern for an emitter electrode is formed by patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film.
The second semiconductor region of the first conductivity type except for the portion where the semiconductor film pattern for the emitter electrode is formed is selectively removed, and the second semiconductor region serving as an emitter is provided immediately below the semiconductor film pattern for the emitter electrode. Is formed. A sidewall-shaped insulating film is left on the side surface of the remaining semiconductor region. By using the insulating film and the semiconductor film pattern for the emitter electrode as a mask, a second conductive type fourth semiconductor region serving as an external base is formed by injecting a second conductive type impurity into the third semiconductor layer region. Then, the fourth semiconductor region is connected to the third semiconductor region.

【0017】請求項記載のバイポーラ半導体装置の製
造方法は次のようにする。コレクタとなる第1導電型の
単結晶性の第1の半導体領域上に、第1の半導体薄膜を
形成する。この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の
不純物を注入することにより、エミッタとなる第1導電
型の第2の半導体領域を形成する。第1の半導体薄膜を
介して第2導電型の不純物を注入することによりベース
となる第2導電型の第3の半導体領域を形成する。第1
の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する。第1の
半導体薄膜と第2の半導体薄膜とをパターニングするこ
とによりエミッタ電極引出し用の半導体膜パターンを形
成する。このエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成
した部分を除く第1導電型の第2の半導体領域を選択的
に除去して、エミッタ電極用の半導体膜パターンの直下
にエミッタとなる第2の半導体領域の残留半導体領域を
形成する。エミッタ電極用の半導体膜パターンをマスク
として第2導電型の不純物を第2の半導体領域中に注入
してリンクベースとなる第2導電型の第5の半導体領域
を形成する。残留半導体領域の側面にサイドウォール形
状の絶縁膜を残置させる。この絶縁膜とエミッタ電極用
の半導体膜パターンとをマスクとして第2導電型の不純
物を第1の半導体領域中に注入することにより外部ベー
スとなる第2導電型の第4の半導体領域を形成し、この
第4の半導体領域と残留半導体領域とを第5の半導体領
域を介して接続させる。
A method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to a fourth aspect is as follows. A first semiconductor thin film is formed on a first-conductivity single-crystal first semiconductor region serving as a collector. By implanting an impurity of the first conductivity type through the first semiconductor thin film, a second semiconductor region of the first conductivity type serving as an emitter is formed. By implanting impurities of the second conductivity type through the first semiconductor thin film, a third semiconductor region of the second conductivity type serving as a base is formed. First
A second semiconductor thin film is formed on the semiconductor thin film. By patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film, a semiconductor film pattern for extracting an emitter electrode is formed. The second semiconductor region of the first conductivity type except for the portion where the semiconductor film pattern for the emitter electrode is formed is selectively removed, and the second semiconductor region serving as an emitter is provided immediately below the semiconductor film pattern for the emitter electrode. Is formed. Using the semiconductor film pattern for the emitter electrode as a mask, an impurity of the second conductivity type is implanted into the second semiconductor region to form a fifth semiconductor region of the second conductivity type serving as a link base. The sidewall-shaped insulating film is left on the side surface of the remaining semiconductor region. By using the insulating film and the semiconductor film pattern for the emitter electrode as a mask, a second conductive type fourth semiconductor region serving as an external base is formed by injecting a second conductive type impurity into the first semiconductor region. Then, the fourth semiconductor region and the residual semiconductor region are connected via the fifth semiconductor region.

【0018】請求項記載のバイポーラ半導体装置の製
造方法は次のようにする。コレクタとなる第1導電型の
単結晶性の第1の半導体領域上に、第1の半導体薄膜を
形成する。この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の
不純物を注入することによりエミッタとなる第1導電型
の第2の半導体領域を形成する。第1の半導体薄膜を介
して第2導電型の不純物を注入することによりベースと
なる第2導電型の第3の半導体領域を形成する。第1の
半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する。第1の半
導体薄膜と第2の半導体薄膜とをパターニングすること
によりエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成する。
このエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成した部分
を除く第1導電型の第2の半導体領域を選択的に除去し
て、エミッタ電極引出し用の半導体膜パターンの直下に
エミッタとなる第2の半導体領域の残留半導体領域を形
成する。残留半導体領域の側面にサイドウォール形状の
第1の絶縁膜を残置させる。この第1の絶縁膜とエミッ
タ電極用の半導体パターンとをマスクとして第2導電型
の不純物を第1の半導体層領域中に注入することにより
リンクベースとなる第2導電型の第5の半導体領域を形
成し、この第5の半導体領域と残留半導体領域とを接続
させる。第1の絶縁膜の側面にサイドウォール形状の第
2の絶縁膜を残置させる。エミッタ電極用の半導体パタ
ーンと第1および第2の絶縁膜とをマスクとして第2導
電型の不純物を第1の半導体層領域中に注入することに
より外部ベースとなる第2導電型の第4の半導体領域を
形成し、この第4の半導体領域を第5の半導体領域に接
続させる。
A method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to a fifth aspect is as follows. A first semiconductor thin film is formed on a first-conductivity single-crystal first semiconductor region serving as a collector. By implanting a first conductivity type impurity through the first semiconductor thin film, a first conductivity type second semiconductor region serving as an emitter is formed. By implanting impurities of the second conductivity type through the first semiconductor thin film, a third semiconductor region of the second conductivity type serving as a base is formed. A second semiconductor thin film is formed on the first semiconductor thin film. A semiconductor film pattern for an emitter electrode is formed by patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film.
The second semiconductor region of the first conductivity type except for the portion where the semiconductor film pattern for the emitter electrode is formed is selectively removed, and the second semiconductor serving as an emitter is provided immediately below the semiconductor film pattern for extracting the emitter electrode. Forming a residual semiconductor region of the region; The sidewall-shaped first insulating film is left on the side surface of the remaining semiconductor region. A second conductive type fifth semiconductor region serving as a link base by injecting a second conductive type impurity into the first semiconductor layer region using the first insulating film and the semiconductor pattern for the emitter electrode as a mask. Is formed, and the fifth semiconductor region is connected to the remaining semiconductor region. A sidewall-shaped second insulating film is left on the side surface of the first insulating film. By implanting impurities of the second conductivity type into the first semiconductor layer region using the semiconductor pattern for the emitter electrode and the first and second insulating films as a mask, the fourth of the second conductivity type serving as an external base is formed. A semiconductor region is formed, and the fourth semiconductor region is connected to the fifth semiconductor region.

【0019】請求項記載のバイポーラ半導体装置の製
造方法は、請求項3,4または5記載のバイポーラ半導
体装置の製造方法において、第4の半導体領域の表面に
選択的に金属−半導体合金膜を形成する工程を付加した
ことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the third, fourth or fifth aspect, a metal-semiconductor alloy film is selectively formed on a surface of the fourth semiconductor region. It is characterized in that a forming step is added.

【0020】[0020]

【作用】この発明の構成によれば、以下に示すような作
用を得る。 (1) ポリシリコン等の薄い膜厚の第1の半導体薄膜
を介して、第1導電型および第2導電型の不純物をイオ
ン注入することにより、自然酸化膜の影響をなくしなが
ら、比較的低い拡散温度と短い時間で従来よりも深さの
浅いエミッタとなる第1導電型の第2の半導体領域、ベ
ースとなる第2導電型の第3の半導体領域を形成でき、
ベース幅を狭くすることができるため、高速性を高めた
バイポーラトランジスタを形成することができる。
According to the structure of the present invention, the following effects are obtained. (1) Impurities of the first conductivity type and the second conductivity type are ion-implanted through a thin first semiconductor thin film of polysilicon or the like, so as to eliminate the influence of a natural oxide film and to be relatively low. A second semiconductor region of a first conductivity type serving as an emitter having a shallower depth than a conventional one and a third semiconductor region of a second conductivity type serving as a base can be formed in a short time at a diffusion temperature;
Since the base width can be reduced, a bipolar transistor with high speed can be formed.

【0021】(2) ポリシリコン等の薄い膜厚の第1
の半導体薄膜を介して、不純物を注入することにより、
ポリシリコン等の第1の半導体薄膜と単結晶性半導体基
板中の第1の半導体領域との間に生じた自然酸化膜を、
ある程度破壊できるため、引出し電極となる第2の半導
体薄膜とエミッタとなる第1導電型の第2の半導体領域
との間のオーミック接触を改善でき、これによりエミッ
タの直列抵抗を下げることができる。
(2) First film having a small thickness such as polysilicon
By injecting impurities through the semiconductor thin film of
A natural oxide film formed between a first semiconductor thin film such as polysilicon and a first semiconductor region in a single crystal semiconductor substrate is
Since it can be broken to some extent, the ohmic contact between the second semiconductor thin film serving as the extraction electrode and the second semiconductor region of the first conductivity type serving as the emitter can be improved, whereby the series resistance of the emitter can be reduced.

【0022】(3) 同一のポリシリコン等の第1の半
導体薄膜を介して、第1導電型および第2導電型の不純
物をイオン注入し、エミッタおよびベースとなる第2お
よび第3の半導体領域を形成することによって、第1の
半導体薄膜の膜厚のばらつきに起因するベース幅のばら
つきを防ぐことができる。すなわち、第1の半導体薄膜
が薄く堆積された場合はエミッタおよびベースとも深く
形成され、厚く堆積された場合はエミッタ、ベースとも
浅く形成されるために、堆積するたびに第1の半導体薄
膜の膜厚が変動しても、ベース幅(ベース深さ−エミッ
タ深さ)のばらつきに影響しにくくなる。
(3) Impurities of the first conductivity type and the second conductivity type are ion-implanted through the same first semiconductor thin film such as polysilicon, and the second and third semiconductor regions serving as an emitter and a base are implanted. Is formed, it is possible to prevent variations in the base width due to variations in the thickness of the first semiconductor thin film. That is, when the first semiconductor thin film is deposited thinly, both the emitter and the base are formed deeply, and when the first semiconductor thin film is deposited thickly, the emitter and the base are also formed shallowly. Even if the thickness fluctuates, it hardly affects the variation in the base width (base depth-emitter depth).

【0023】(4) 請求項または請求項記載の構
成によれば、第1の半導体薄膜を介して、第1導電型お
よび第2導電型の不純物をイオン注入し、エミッタ領域
および活性ベース領域となる第1導電型の第2の半導体
領域および第2導電型の第3の半導体領域を形成する前
に、開口を介して第2の絶縁膜直下に第2導電型の不純
物を自己整合的に導入し、リンクベース領域を形成する
ことにより、活性ベース領域と外部ベース領域を確実に
連結することができる。
(4) According to the structure of the first or second aspect , impurities of the first conductivity type and the second conductivity type are ion-implanted through the first semiconductor thin film to form the emitter region and the active base. Before forming the second semiconductor region of the first conductivity type and the third semiconductor region of the second conductivity type to be regions, the impurities of the second conductivity type are self-aligned immediately below the second insulating film through the opening. In this case, the active base region and the external base region can be reliably connected by forming the link base region.

【0024】(5) 請求項,請求項,請求項
たは請求項記載の構成によれば、エミッタとなる第2
の半導体領域およびベースとなる第3の半導体領域を形
成するイオン注入時の第1の半導体薄膜は、段差がなく
平坦であり、第2の半導体領域および第3の半導体領域
を形成した後に第2の半導体領域をパターンニングして
実質的なエミッタとなる残留半導体領域を形成する。し
たがって、エミッタとなる残留半導体領域およびベース
となる第3の半導体領域の周辺部の接合の深さは、中央
部と変わりなく形成でき、特にエミッタの寸法幅が狭く
なったときに生じる電気特性の変化を低減することがで
きる。
(5) According to the third , fourth , fifth, or sixth aspect of the present invention, the second emitter serving as an emitter is provided.
The first semiconductor thin film at the time of ion implantation for forming the semiconductor region and the third semiconductor region serving as a base is flat without any steps, and the second semiconductor thin film is formed after forming the second semiconductor region and the third semiconductor region. Is patterned to form a residual semiconductor region which becomes a substantial emitter. Therefore, the junction depth at the peripheral portion of the residual semiconductor region serving as the emitter and the peripheral portion of the third semiconductor region serving as the base can be formed as in the central portion, and particularly, the electrical characteristics generated when the dimensional width of the emitter is reduced. Changes can be reduced.

【0025】(6) 請求項記載の構成によれば、サ
イドウォールを第1の絶縁膜および第2の絶縁膜の2回
に分けて形成し、1回目には第1の絶縁膜をマスクに用
いたイオン注入により適正な不純物濃度とプロファイル
を有するリンクベースとなる第5の半導体領域を自己整
合的に形成し、2回目には第2の絶縁膜をマスクに用い
たイオン注入により外部ベース領域となる第4の半導体
領域を自己整合的に形成する。したがって、サイドウォ
ール形状の第1および第2の絶縁膜の膜厚を調整するこ
とによって、バイポーラ半導体装置の信頼性を維持しな
がら、ベースとなる第3の半導体領域および外部ベース
となる第4の半導体領域をリンクベースとなる第5の半
導体領域を介して確実に連結することができる。
(6) According to the structure of the fifth aspect , the sidewall is formed in two steps of the first insulating film and the second insulating film, and the first insulating film is masked at the first time. A fifth semiconductor region serving as a link base having an appropriate impurity concentration and profile is formed in a self-aligned manner by the ion implantation used in the first step. A fourth semiconductor region to be a region is formed in a self-aligned manner. Therefore, by adjusting the thicknesses of the sidewall-shaped first and second insulating films, the third semiconductor region serving as a base and the fourth base serving as an external base can be maintained while maintaining the reliability of the bipolar semiconductor device. The semiconductor regions can be reliably connected via the fifth semiconductor region serving as a link base.

【0026】(7) 請求項記載の構成によれば、請
求項3,4または5記載の構成において、外部ベースと
なる第4の半導体領域の表面に金属−半導体合金膜を形
成することにより、電極に対するコンタクト抵抗を低減
することができる。これにより、コンタクト領域の面積
を縮小でき、これに伴い高集積化および寄生容量の低減
を実現できバイポーラ半導体装置の高速化に寄与でき
る。
(7) According to the constitution of claim 6, in the constitution of claim 3, 4 or 5 , a metal-semiconductor alloy film is formed on the surface of the fourth semiconductor region serving as an external base. In addition, the contact resistance to the electrode can be reduced. As a result, the area of the contact region can be reduced, and accordingly, high integration and reduction of the parasitic capacitance can be realized, which can contribute to an increase in the speed of the bipolar semiconductor device.

【0027】[0027]

【実施例】以下の実施例の説明に先立って、この発明の
基礎となるバイポーラ半導体装置の製造方法について説
明する。図1〜図6はこの発明の基礎となるバイポーラ
半導体装置の製造方法を適用したnpn型のバイポーラ
トランジスタの主要部を示す工程順断面図である。図1
に示すように、p型のシリコン半導体基板100 上にn+
型の埋め込み層102 、素子間を電気的に分離するチャン
ネルストッパとなるp+ 型の埋め込み層105 および第1
の半導体領域となる所望の膜厚を有したn- 型のエピタ
キシャル半導体層104 を形成した後、この表面にLP−
CVD法(減圧CVD法)によりLOCOS法(局所酸
化法)に用いるためのSi3 4 膜(図示せず)を堆積
させる。その後、素子分離酸化膜形成領域のSi3 4
膜を除去し、この表面を酸化することにより、所望の厚
みの素子分離酸化膜106を形成する。そして他の領域の
Si3 4 膜も除去した後、エピタキシャル半導体層10
4 上に、膜厚約30ナノ・メータの薄いシリコン酸化膜か
らなる注入保護酸化膜108 を形成した後、所望のレジス
トパターン(図示せず)を形成し、このレジストパター
ンをマスクとしてn型の不純物をイオン注入し、熱処理
拡散することによりコレクタウォール拡散層110 を形成
する。そしてさらにレジストパターン201 を形成した
後、このレジストパターン201 をマスクとして、加速エ
ネルギー約15keV程度の低エネルギーでドーズ量1
〜3×1012cm-2のボロンをイオン注入することによ
り、後に形成すべき活性ベース領域とグラフトベース領
域を連結するためのp型のリンクベース112 を形成す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Prior to the description of the following embodiments, the present invention will be described.
Discusses basic bipolar semiconductor device fabrication methods
I will tell. 1 to 6 are cross-sectional views in the order of steps showing main parts of an npn-type bipolar transistor to which a method of manufacturing a bipolar semiconductor device as a basis of the present invention is applied. FIG.
As shown in FIG. 3, n + is formed on a p-type silicon semiconductor substrate 100.
Buried layer 102, ap + -type buried layer 105 serving as a channel stopper for electrically isolating elements from each other,
N having a desired film thickness of the semiconductor region - after the formation of the type of the epitaxial semiconductor layer 104, LP- on the surface
An Si 3 N 4 film (not shown) for use in a LOCOS method (local oxidation method) is deposited by a CVD method (a low-pressure CVD method). Thereafter, the Si 3 N 4 in the element isolation oxide film formation region
By removing the film and oxidizing the surface, an element isolation oxide film 106 having a desired thickness is formed. After removing the Si 3 N 4 film in other regions, the epitaxial semiconductor layer 10 is removed.
4 After forming an injection protection oxide film 108 made of a thin silicon oxide film having a thickness of about 30 nanometers on the The collector wall diffusion layer 110 is formed by ion-implanting impurities and performing heat treatment diffusion. Then, after further forming a resist pattern 201, the resist pattern 201 is used as a mask and a low energy of about 15 keV and a dose of 1
By implanting boron of about 3 × 10 12 cm −2 , a p-type link base 112 for connecting an active base region to be formed later and a graft base region is formed.

【0028】次に、図2に示すように、レジストパター
ン201 を除去し、素子分離酸化膜106 および注入保護酸
化膜108 上に、LP−CVD法により絶縁膜となるシリ
コン酸化膜122 を全面に堆積した後、通常のホトマスク
工程によりレジストパターン202 を形成し、注入保護酸
化膜108 およびシリコン酸化膜122 をエッチングして開
口300 を形成する。
Next, as shown in FIG. 2, the resist pattern 201 is removed, and a silicon oxide film 122 serving as an insulating film is entirely formed on the element isolation oxide film 106 and the injection protection oxide film 108 by LP-CVD. After the deposition, a resist pattern 202 is formed by an ordinary photomask process, and the injection protection oxide film 108 and the silicon oxide film 122 are etched to form an opening 300.

【0029】次に、図3に示すように、レジストパター
ン202 を除去した後、例えばポリシリコン膜からなる膜
厚約30ナノ・メータのシリコン薄膜(第1の半導体薄
膜)124 を堆積させた後、このシリコン薄膜124 を介し
て、ドーズ量1〜3×1015cm-2のヒ素を加速エネル
ギー60〜80keVでイオン注入することにより、接
合の深さが約180 ナノ・メータのn型のエミッタ領域
(第2の半導体領域)116を形成する。そして、さらに
連続して、シリコン薄膜124 を介して、ドーズ量1〜3
×1013cm-2のボロンを加速エネルギー40〜50k
eVでイオン注入することにより、接合の深さが約400
ナノ・メータのp型の活性ベース領域(第3の半導体領
域)114 を形成する。
Next, as shown in FIG. 3, after the resist pattern 202 is removed, a silicon thin film (first semiconductor thin film) 124 of, eg, a polysilicon film having a thickness of about 30 nanometers is deposited. By implanting arsenic with a dose of 1 to 3 × 10 15 cm -2 at an acceleration energy of 60 to 80 keV through the silicon thin film 124, an n-type emitter having a junction depth of about 180 nanometers is implanted. A region (second semiconductor region) 116 is formed. Then, continuously, through the silicon thin film 124, the dose amount is 1 to 3.
× 10 13 cm -2 of boron is accelerated at an energy of 40-50k
The depth of the junction is about 400 by ion implantation at eV.
A nanometer p-type active base region (third semiconductor region) 114 is formed.

【0030】次に、図4に示すように、シリコン薄膜12
4 の上に、第2の半導体薄膜となる膜厚約300 ナノ・メ
ータのポリシリコン薄膜126 を形成し、このポリシリコ
ン薄膜126 中に、ドーズ量1×10 16 cm -2 のヒ素を加
速エネルギー40keVでイオン注入した後、ホトマス
ク工程によりレジストパターン203 を形成する。その
後、このレジストパターン203 をマスクとしてポリシリ
コン薄膜を等方性エッチングすることによりエミッタ引
き出し用電極を形成する。
Next, as shown in FIG.
Then, a polysilicon thin film 126 having a thickness of about 300 nanometers to be a second semiconductor thin film is formed on the silicon thin film 126, and arsenic having a dose of 1 × 10 16 cm -2 is accelerated in the polysilicon thin film 126 by an acceleration energy. After ion implantation at 40 keV, a resist pattern 203 is formed by a photomask process. Thereafter, using the resist pattern 203 as a mask, the polysilicon thin film is isotropically etched to form an emitter leading electrode.

【0031】次に、図5に示すように、レジストパター
ン203 を除去した後、サイドウォール用としてのシリコ
ン酸化膜を堆積し、異方性エッチングすることによりサ
イドウォールシリコン酸化膜128 を形成する。次に、図
6に示すように 、イオン注入により外部ベース領域11
5 を形成し、さらに保護膜となるBPSG膜140 を全面
に堆積した後、熱処理により平坦化を行う。そして、こ
のBPSG膜140 に、エミッタ、コレクタ、ベースの各
コンタクト窓を形成した後、金属配線142 を形成する。
Next, as shown in FIG. 5, after removing the resist pattern 203, a silicon oxide film for a side wall is deposited and anisotropically etched to form a side wall silicon oxide film 128. Next, as shown in FIG. 6, the external base region 11 is formed by ion implantation.
5 is formed, and a BPSG film 140 serving as a protective film is deposited on the entire surface, and then flattened by heat treatment. After the emitter, collector and base contact windows are formed in the BPSG film 140, the metal wiring 142 is formed.

【0032】このように形成したnpn型のバイポーラ
トランジスタは、電流増幅率を増大させ、良好なオーミ
ック接触を得ることができ、そのベース幅が約200 ナノ
・メータの高速性に優れた狭いベースの活性ベース領域
114 を形成することができた。例えば、図36は従来例
(3)に示したエミッタ領域の形成方法において、エミ
ッタ領域を形成する以前にコレクタとなる第1の半導体
領域に加速エネルギーが25keVでボロンを直接イオ
ン注入することにより活性ベース領域を形成したもの
と、この発明のエミッタ・ベース形成方法において、エ
ミッタ領域を形成した後に40keVでボロンを第1の
半導体薄膜となるシリコン薄膜124 を介してイオン注入
することにより活性ベース領域を形成したものとのヒ素
(As)およびボロン(B)の不純物濃度のプロファイ
ルを第2の半導体薄膜となる膜厚約300 ナノ・メータの
ポリシリコン薄膜126 の表面から示した図である。図に
おいて、aはこの発明の基礎となるバイポーラ半導体装
および従来例のヒ素の濃度、bは従来例のボロンの濃
度、cはこの発明の基礎となるバイポーラ半導体装置
ボロンの濃度を示す。ここで、エミッタ領域の形成条件
は、この発明の基礎となるバイポーラ半導体装置および
従来例ともに同じイオン注入条件(As、ドーズ量2×
1015cm-2、加速エネルギー70keV)であり、ま
た、ボロンの注入ドーズ量もともに4×1013cm-2
ある。また、熱処理条件もこの発明の基礎となるバイポ
ーラ半導体装置および従来例ともに同じ(850℃、3
0分)である。図36に示すように、双方ともエミッタ
領域の拡散深さは約180ナノ・メータ程度であり、従来
例のベース幅は約320 ナノ・メータであるのに対し、こ
の発明の形成方法によるものは、エミッタ領域の接合深
さは従来例と同様であるがベース幅は約250 ナノ・メー
タであり、より狭いベースの活性ベース領域114 が形成
されていることがわかる。
The npn-type bipolar transistor formed as described above can increase the current amplification factor, obtain a good ohmic contact, and has a base width of about 200 nanometers, which is excellent in high-speed operation. Active base area
114 could be formed. For example, FIG. 36 shows an active region formed by directly implanting boron at an acceleration energy of 25 keV into a first semiconductor region serving as a collector before forming an emitter region in the method of forming an emitter region shown in the conventional example (3). In the method of forming the base region and the method of forming an emitter / base according to the present invention, the active base region is formed by ion-implanting boron at 40 keV through the silicon thin film 124 serving as the first semiconductor thin film after forming the emitter region. FIG. 4 is a diagram showing profiles of impurity concentrations of arsenic (As) and boron (B) with the formed one, from the surface of a polysilicon thin film 126 having a thickness of about 300 nanometers which becomes a second semiconductor thin film. In the figure, a is a bipolar semiconductor device on which the present invention is based.
Location and concentration of arsenic in the conventional example, b is the concentration of boron in the conventional example, c is indicative of the concentration of boron bipolar semiconductor device that is a basis of the present invention. Here, the conditions for forming the emitter region, the same ion implantation conditions in bipolar semiconductor device and a conventional example both underlying the present invention (As, dose 2 ×
10 15 cm -2 and acceleration energy 70 keV), and the boron implantation dose is 4 × 10 13 cm -2 . The heat treatment conditions are also the basis of the present invention.
Over La semiconductor device and a conventional example both the same (850 ° C., 3
0 minutes). As shown in FIG. 36, in both cases, the diffusion depth of the emitter region is about 180 nanometers, and the base width of the conventional example is about 320 nanometers. The junction depth of the emitter region is the same as that of the conventional example, but the base width is about 250 nanometers, indicating that the active base region 114 of the narrower base is formed.

【0033】また、ヒ素およびボロンのイオン注入の加
速エネルギーをさらに小さくすることにより、エミッタ
領域116 および活性ベース領域114 の接合深さをより浅
くでき、ベース幅を約100 ナノ・メータとさらに高速な
構造を実現できる。さらには、引出し電極用のポリシリ
コン等の薄い膜厚の第1の半導体薄膜となるシリコン薄
膜124 を介してヒ素およびボロンを注入することによ
り、自然酸化膜の接続抵抗の影響をなくしながら、比較
的低い拡散温度と短い時間で所望の深さのエミッタ領域
116 を形成することができる。さらには、従来例(3)
に示したエミッタ領域のみを半導体薄膜を介してイオン
注入することにより形成する方法に比べて、この半導体
薄膜の膜厚が変動することが、バイポーラトランジスタ
の特性に大きく影響するベース幅のばらつきに、さほど
影響を与えにくくなる。すなわち、この発明の基礎とな
るバイポーラ半導体装置では同一のシリコン薄膜124 を
介して、n型およびp型の不純物をイオン注入すること
によりエミッタ領域116 および活性ベース領域114 を形
成するため、半導体装置の製造工程において、CVD法
による薄膜作成における同一バッチ内および同一ウェハ
内の膜厚がばらついている場合でも、シリコン薄膜124
が薄く堆積された部分は、エミッタ領域116 およびベー
ス領域114 とも深く形成でき、シリコン薄膜124 が厚く
堆積された部分は、エミッタ領域116 およびベース領域
114 とも浅く形成されるために、活性ベース領域114 の
深さとエミッタ領域116 の深さの差であるベース幅とし
ては、シリコン薄膜124 のばらつきの影響をさほど受け
ないということである。
Further, by further reducing the acceleration energy of arsenic and boron ion implantation, the junction depth between the emitter region 116 and the active base region 114 can be made smaller, and the base width can be further increased to about 100 nanometers. The structure can be realized. Further, arsenic and boron are implanted through a silicon thin film 124 serving as a first semiconductor thin film having a small film thickness such as polysilicon for an extraction electrode, so that the influence of the connection resistance of the natural oxide film is eliminated. Emitter region of desired depth with extremely low diffusion temperature and short time
116 can be formed. Furthermore, the conventional example (3)
Compared to the method of forming only the emitter region by ion implantation through a semiconductor thin film as shown in (1), the variation in the thickness of the semiconductor thin film causes variations in the base width which greatly affects the characteristics of the bipolar transistor. It is less likely to affect. That is, the basis of the present invention
In a bipolar semiconductor device , the emitter region 116 and the active base region 114 are formed by ion-implanting n-type and p-type impurities through the same silicon thin film 124. Even when the film thickness in the same batch and the same wafer in the thin film production varies, the silicon thin film 124
The thinly deposited portion can be formed deep in both the emitter region 116 and the base region 114, and the thickly deposited silicon thin film 124 corresponds to the emitter region 116 and the base region 114.
Since both are formed shallow, the base width, which is the difference between the depth of the active base region 114 and the depth of the emitter region 116, is not significantly affected by variations in the silicon thin film 124.

【0034】(第の実施例) 次に、この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をn
pn型のバイポーラトランジスタに適用した第の実施
例を図7〜図13を用いて説明する。第の実施例はこ
の発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をダブルポリ
シリコン−セルフアラインエミッタ技術に適用した1番
目の例である。図7〜図13はこの発明の第の実施例
のバイポーラ半導体装置の製造方法を適用したnpn型
のバイポーラトランジスタの主要部を示す工程順断面図
である。
[0034] (First Embodiment) Next, a method for manufacturing a bipolar semiconductor device of the present invention n
First Embodiment A first embodiment applied to a pn-type bipolar transistor will be described with reference to FIGS. The first embodiment is a first example in which the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention is applied to a double polysilicon-self-aligned emitter technique. 7 to 13 are cross-sectional views in the order of steps showing main parts of an npn-type bipolar transistor to which the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is applied.

【0035】図7に示すように、この発明の基礎となる
バイポーラ半導体装置と同様に、p型のシリコン半導体
基板100 上にn+ 型の埋め込み層102 、素子間を電気的
に分離するチャンネルストッパとしてのp+ 型の埋め込
み層105 および第1の半導体領域となる所望の膜厚を有
したn- 型のエピタキシャル半導体層104 を形成した
後、この表面にLOCOS法(局所酸化法)を用いて所
望の厚みの素子分離酸化膜106 を形成する。そして、エ
ピタキシャル半導体層104 上に、注入保護酸化膜となる
膜厚約30ナノ・メータの薄いシリコン酸化膜108 を形成
し、コレクタウォール拡散層110 を形成する。
As shown in FIG. 7, the present invention is based on
Similarly to the bipolar semiconductor device , an n + -type buried layer 102 on a p-type silicon semiconductor substrate 100, a p + -type buried layer 105 serving as a channel stopper for electrically isolating elements from each other, and a first semiconductor region. After an n -type epitaxial semiconductor layer 104 having a desired thickness is formed, an element isolation oxide film 106 having a desired thickness is formed on the surface thereof by using a LOCOS method (local oxidation method). Then, on the epitaxial semiconductor layer 104, a thin silicon oxide film 108 having a thickness of about 30 nanometers serving as an injection protection oxide film is formed, and a collector wall diffusion layer 110 is formed.

【0036】ここで、この発明の基礎となるバイポーラ
半導体装置とは異なり、レジストパターン204 を形成し
た後、このレジストパターン204 を用いて選択的にエッ
チングすることによりベース・エミッタ形成領域Xの表
面の注入保護酸化膜108 を除去する。次に、図8に示す
ように、レジストパターン204 を除去した後、表面にベ
ース引き出し電極用薄膜となるポリシリコン薄膜123 を
形成し、このポリシリコン薄膜123 中にドーズ量1〜3
×1015cm-2のボロンを加速エネルギー40〜50k
eVでイオン注入する。そしてポリシリコン薄膜123 の
表面に、第1の絶縁膜となるポリシリコン間シリコン酸
化膜127 を形成する。その後、このポリシリコン間シリ
コン酸化膜127 の表面に、ホトマスク工程によりベース
電極形成用のレジストパターン205 を形成する。なお、
ポリシリコン間シリコン酸化膜127 は、ポリシリコン薄
膜123 と、後に形成するエミッタ引き出し電極用薄膜と
なるポリシリコン薄膜との層間絶縁膜となる。
Here, the bipolar which is the basis of the present invention
Unlike a semiconductor device , after forming a resist pattern 204, the implantation protection oxide film 108 on the surface of the base / emitter formation region X is removed by selectively etching using the resist pattern 204. Next, as shown in FIG. 8, after removing the resist pattern 204, a polysilicon thin film 123 serving as a base lead electrode thin film is formed on the surface, and a dose amount of 1 to 3 is formed in the polysilicon thin film 123.
× 10 15 cm -2 of boron with acceleration energy of 40-50k
Ion implantation is performed at eV. Then, on the surface of the polysilicon thin film 123, an inter-silicon silicon oxide film 127 serving as a first insulating film is formed. Thereafter, a resist pattern 205 for forming a base electrode is formed on the surface of the inter-polysilicon oxide film 127 by a photomask process. In addition,
The inter-polysilicon oxide film 127 is an interlayer insulating film between the polysilicon thin film 123 and a polysilicon thin film which will be formed later as a thin film for an emitter lead-out electrode.

【0037】次に、図9に示すように、レジストパター
ン205 をマスクとしてポリシリコン間シリコン酸化膜12
7 およびポリシリコン薄膜123 を選択的に順次エッチン
グすることによりエピタキシャル半導体層104 上に開口
(図示せず)を形成する。その後、レジストパターン20
5 を除去し、全面にシリコン酸化膜を堆積する。そし
て、異方性エッチングによりシリコン酸化膜をパターン
ニングすることにより、ポリシリコン間シリコン酸化膜
127 およびポリシリコン薄膜123 の側壁にシリコン酸化
膜を残置させることにより、第2の絶縁膜となるサイド
ウォール・シリコン酸化膜129 を形成する。このとき、
ポリシリコン薄膜123 の側壁に残置させたサイドウォー
ル・シリコン酸化膜129 により、ベース・エミッタ形成
領域Xの開口500 はレジストパターン205 により形成し
た開口の寸法よりも狭くなり、自己整合的にエミッタの
寸法を小さくする。また、図8に示す工程において、ポ
リシリコン薄膜123 中に注入したボロンが、ポリシリコ
ン間シリコン酸化膜127 中およびサイドウォール・シリ
コン酸化膜129 中に拡散し、さらに後の工程の熱処理等
で徐々にポリシリコン薄膜123 中から拡散することによ
り、最終的に外部ベース領域115 を形成する。
Next, as shown in FIG. 9, using the resist pattern 205 as a mask, the silicon oxide film 12 between polysilicon is formed.
An opening (not shown) is formed on the epitaxial semiconductor layer 104 by selectively and sequentially etching the silicon thin film 123 and the polysilicon thin film 123. After that, resist pattern 20
5 is removed, and a silicon oxide film is deposited on the entire surface. Then, by patterning the silicon oxide film by anisotropic etching, the silicon oxide film between polysilicon is formed.
By leaving the silicon oxide film on the side walls of the polysilicon film 127 and the polysilicon thin film 123, a side wall silicon oxide film 129 to be a second insulating film is formed. At this time,
Due to the side wall silicon oxide film 129 left on the side wall of the polysilicon thin film 123, the opening 500 of the base / emitter formation region X becomes narrower than the opening formed by the resist pattern 205, and the size of the emitter is self-aligned. Smaller. In the step shown in FIG. 8, the boron implanted into the polysilicon thin film 123 diffuses into the inter-polysilicon oxide film 127 and the sidewall silicon oxide film 129, and gradually by a heat treatment or the like in a later step. Finally, an external base region 115 is formed by diffusing from the polysilicon thin film 123.

【0038】次に、図10に示すように、ホトマスク工
程によりレジスト・パターン206 を形成し、このレジス
ト・パターン206 をマスクとして、エピタキシャル半導
体層104 中に、ドーズ量1〜3×1012cm-2のボロン
を加速エネルギー15keVで25度程度の斜め方向か
らイオン注入することにより、エピタキシャル半導体層
104 中に、内部ベース領域となるリンクベース領域113
を形成する。なお、このリンクベース領域113 は、開口
内で外部ベース領域115 を連結する、すなわち、外部ベ
ース領域115 と後に形成する活性ベース領域とを連結す
るためのものである。
Next, as shown in FIG. 10, a resist pattern 206 is formed by a photomask process, and a dose of 1 to 3 × 10 12 cm by ion implantation from an oblique direction of about 25 degrees at an acceleration energy 15keV two boron, epitaxial semiconductor layer
104, a link base area 113 serving as an internal base area.
To form The link base region 113 connects the external base region 115 within the opening, that is, connects the external base region 115 to an active base region to be formed later.

【0039】次に、図11に示すように、この発明の基
礎となるバイポーラ半導体装置と同様にして、レジスト
パターン206 を除去し、表面に第1の半導体薄膜となる
ポリシリコンからなる膜厚約30ナノ・メータのシリコン
薄膜(第1の半導体薄膜)124 を堆積させた後、このシ
リコン薄膜124 を介して、ドーズ量1〜3×1015cm
-2のヒ素を加速エネルギー60〜80keVでイオン注
入することにより、接合の深さが約180 ナノ・メータの
n型のエミッタ領域(第2の半導体領域)116を形成す
る。さらに連続して、シリコン薄膜124 を介して、ドー
ズ量1〜3×1013cm-2のボロンを加速エネルギー4
0〜50keVでイオン注入することにより、深さ約40
0 ナノ・メータのp型活性ベース領域(第3の半導体領
域)114を形成する。
Next, as shown in FIG. 11, groups of the present invention
The resist pattern 206 is removed in the same manner as the basic bipolar semiconductor device, and a silicon thin film (first semiconductor thin film) 124 having a thickness of about 30 nanometers made of polysilicon to be the first semiconductor thin film is formed on the surface. After the deposition, the dose amount is 1 to 3 × 10 15 cm through the silicon thin film 124.
An n-type emitter region (second semiconductor region) 116 having a junction depth of about 180 nanometers is formed by ion implantation of -2 arsenic at an acceleration energy of 60 to 80 keV. Furthermore, boron having a dose of 1 to 3 × 10 13 cm −2 is supplied through the silicon thin film 124 at an acceleration energy of 4 × 10 13 cm −2.
By ion implantation at 0 to 50 keV, a depth of about 40
A p-type active base region (third semiconductor region) 114 of nanometer is formed.

【0040】次に、図12に示すように、この発明の基
礎となるバイポーラ半導体装置と同様にして、シリコン
薄膜124 の上に、第2の半導体薄膜となる膜厚約300 ナ
ノ・メータのポリシリコン薄膜126を堆積させた後、こ
のポリシリコン薄膜126 中に、ドーズ量1×1016cm
-2のヒ素を加速エネルギー40keVでイオン注入す
る。その後、レジストパターン207 を用いてシリコン薄
膜124 およびポリシリコン薄膜126 をエッチングするこ
とによりエミッタ引き出し用電極を形成する。
Next, as shown in FIG. 12, groups of the present invention
A polysilicon thin film 126 having a thickness of about 300 nanometers serving as a second semiconductor thin film is deposited on the silicon thin film 124 in the same manner as the bipolar semiconductor device serving as the foundation. , Dose amount 1 × 10 16 cm
-2 arsenic is ion-implanted at an acceleration energy of 40 keV. Thereafter, the silicon thin film 124 and the polysilicon thin film 126 are etched using the resist pattern 207 to form an emitter leading electrode.

【0041】そして、図13に示すように、この発明の
基礎となるバイポーラ半導体装置と同様に、保護膜とな
るBPSG膜140 を全面に堆積し、熱処理により平坦化
を行い、このBPSG膜140 に、エミッタ,コレクタお
よびベースの各コンタクト窓を形成した後、金属配線パ
ターン142 を形成する。このように、シリコン薄膜124
を介してヒ素およびボロンをイオン注入することにより
エミッタ領域116 およびベース領域114 を形成する方法
をダブルポリシリコン−セルフアラインエミッタ技術に
適用することによって、非常に高速なバイポーラトラン
ジシタを実現することができる。また、活性ベース領域
114 と外部ベース領域115 を連結するためのリンクベー
ス領域を形成する際、ボロンを斜めに注入することによ
って、サイドウォールシリコン酸化膜129 の直下にリン
クベース領域117 を形成できる。
[0041] Then, as shown in FIG. 13, of the present invention
As in the case of the basic bipolar semiconductor device , a BPSG film 140 serving as a protective film is deposited on the entire surface and flattened by a heat treatment. A metal wiring pattern 142 is formed. Thus, the silicon thin film 124
By applying the method of forming the emitter region 116 and the base region 114 by ion implantation of arsenic and boron through the double polysilicon-self-aligned emitter technology, a very high speed bipolar transistor can be realized. it can. Also, the active base area
When forming a link base region for connecting the 114 and the external base region 115, the link base region 117 can be formed immediately below the sidewall silicon oxide film 129 by injecting boron obliquely.

【0042】(第の実施例) 次に、この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をn
pn型のバイポーラトランジスタに適用した第の実施
例を図14〜図20を用いて説明する。第の実施例は
この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をダブルポ
リシリコン−セルフアラインエミッタ技術に適用した2
番目の例である。図14〜図20はこの発明の第の実
施例のバイポーラ半導体装置の製造方法を適用したnp
n型のバイポーラトランジスタの主要部を示す工程順断
面図である。
Second Embodiment Next, a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
A second embodiment applied to a pn-type bipolar transistor will be described with reference to FIGS. In the second embodiment, the bipolar semiconductor device manufacturing method of the present invention is applied to a double polysilicon-self-aligned emitter technology.
This is the second example. 14 to 20 show np to which a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to a second embodiment of the present invention is applied.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a main part of an n-type bipolar transistor in process order.

【0043】図14に示すように、この発明の基礎とな
るバイポーラ半導体装置と同様にして、p型のシリコン
半導体基板100 上に、n+ 型の埋め込み層102 、素子間
を電気的に分離するチャンネルストッパとしてのp+
の埋め込み層105 および第1の半導体領域となる所望の
膜厚を有したn- 型のエピタキシャル半導体層104 を形
成した後、この表面にLOCOS法(局所酸化法)に用
いて所望の厚みの素子分離酸化膜106 を形成する。その
後、エピタキシャル半導体層104 上に、膜厚約30ナノ・
メータの薄いシリコン酸化膜からなる注入保護酸化膜10
8 を形成し、コレクタウォール拡散層110 を形成する。
そして、所望のレジストパターン(図示せず)を形成
し、このレジストパターンをマスクとして、ベース・エ
ミッタ形成領域Xの表面の注入保護酸化膜108 をエッチ
ングにより除去する。その後、表面にベース引き出し電
極用薄膜となるポリシリコン薄膜123 を堆積させた後、
このポリシリコン薄膜123 中にドーズ量1〜3×1015
cm-2のボロンを加速エネルギー40〜50keVでイ
オン注入する。そしてポリシリコン薄膜123 の表面に、
第1の絶縁膜となるポリシリコン間シリコン酸化膜127
を堆積させる。その後、ホトマスク工程によりベース電
極形成用のレジストパターン208 を形成し、ポリシリコ
ン間シリコン酸化膜127 およびポリシリコン薄膜123 を
選択的に順次エッチングすることにより開口400 を形成
する。なお、ポリシリコン間シリコン酸化膜127 は、ポ
リシリコン薄膜123 と、後に形成するエミッタ引き出し
電極用のポリシリコン薄膜との層間絶縁膜となる。
As shown in FIG. 14, the present invention
Similarly to a bipolar semiconductor device , an n + -type buried layer 102, a p + -type buried layer 105 as a channel stopper for electrically isolating elements from each other, and a first n having a desired film thickness to be the semiconductor region - after the formation of the type of the epitaxial semiconductor layer 104, an element isolation oxide film 106 having a desired thickness by using the LOCOS method (local oxidation method) on the surface. Then, on the epitaxial semiconductor layer 104, a film thickness of about 30 nm
Injection protection oxide film 10 consisting of thin silicon oxide film for meter
8 and a collector wall diffusion layer 110 is formed.
Then, a desired resist pattern (not shown) is formed, and using this resist pattern as a mask, the injection protective oxide film 108 on the surface of the base / emitter formation region X is removed by etching. Then, after depositing a polysilicon thin film 123 serving as a base extraction electrode thin film on the surface,
A dose amount of 1 to 3 × 10 15
C.- 2 ions of boron are implanted at an acceleration energy of 40 to 50 keV. Then, on the surface of the polysilicon thin film 123,
Inter-polysilicon oxide film 127 serving as a first insulating film
Is deposited. Thereafter, a resist pattern 208 for forming a base electrode is formed by a photomask process, and an opening 400 is formed by selectively etching the interpolysilicon oxide film 127 and the polysilicon thin film 123 sequentially. The inter-polysilicon oxide film 127 is an interlayer insulating film between the polysilicon thin film 123 and a polysilicon thin film for an emitter lead-out electrode to be formed later.

【0044】次に、図15に示すように、レジストパタ
ーン208 を除去した後、開口400 の表面すなわちエピタ
キシャル半導体層104 の表面を熱酸化することにより、
第3の絶縁膜となる注入保護酸化膜131 を形成し、また
ポリシリコン薄膜123 の側壁に第2の絶縁膜となるサイ
ドウォール熱酸化膜130 を形成する。また、熱酸化によ
り図14に示す工程において、ポリシリコン薄膜123 に
イオン注入したボロンが拡散することにより、外部ベー
ス領域115 が形成される。
Next, as shown in FIG. 15, after removing the resist pattern 208, the surface of the opening 400, that is, the surface of the epitaxial semiconductor layer 104 is thermally oxidized.
An injection protection oxide film 131 serving as a third insulating film is formed, and a sidewall thermal oxide film 130 serving as a second insulating film is formed on the side wall of the polysilicon thin film 123. Further, in the step shown in FIG. 14 by thermal oxidation, boron implanted into the polysilicon thin film 123 is diffused to form an external base region 115.

【0045】次に、図16に示すように、所望のレジス
ト・パターン209 を形成した後、このレジスト・パター
ン209 をマスクとして、ベース・エミッタ形成領域Xの
注入保護酸化膜131 を介して、加速エネルギー約15k
eVの低エネルギーでドーズ量1〜3×1012cm-2
ボロンをイオン注入することにより、p型のリンクベー
ス領域117 を形成する。このリンクベース領域117 は、
後に形成する活性ベース領域と外部ベース領域115 を連
結するためのものである。
Next, as shown in FIG. 16, after a desired resist pattern 209 is formed, the resist pattern 209 is used as a mask to accelerate through the injection protection oxide film 131 in the base / emitter formation region X. Energy about 15k
A p-type link base region 117 is formed by ion-implanting boron with a low energy of eV and a dose of 1 to 3 × 10 12 cm −2 . This link base area 117 is
This is for connecting an active base region to be formed later and the external base region 115.

【0046】次に、図17に示すように、全面にシリコ
ン酸化膜を堆積し、このシリコン酸化膜を異方性エッチ
ングでパターンニングし、ポリシリコン間シリコン酸化
膜127 およびサイドウォール・熱酸化膜ポリシリコン薄
膜130 の側壁に残置させるように除去することにより、
第4の絶縁膜となるサイドウォール・シリコン酸化膜12
9 ’を形成する。この際、サイドウォール・シリコン酸
化膜129 ’の形成により、エミッタ領域の開口500 は図
14に示すレジストパターン208 で形成した開口400 の
寸法よりも狭くなり、自己整合的にエミッタの寸法を小
さくする。また、図14に示す工程において、ポリシリ
コン薄膜123 中に注入したボロンは、ポリシリコン間シ
リコン酸化膜127 中およびサイドウォール・シリコン酸
化膜129’中に拡散し、さらに後の工程の熱処理等で徐
々にポリシリコン薄膜123 中から拡散することにより、
最終的に図17に示すような外部ベース領域115 とな
る。
Next, as shown in FIG. 17, a silicon oxide film is deposited on the entire surface, and the silicon oxide film is patterned by anisotropic etching to form a silicon oxide film 127 between polysilicon and a sidewall / thermal oxide film. By removing so as to remain on the side wall of the polysilicon thin film 130,
Side wall silicon oxide film 12 serving as fourth insulating film
Form 9 '. At this time, due to the formation of the sidewall silicon oxide film 129 ', the opening 500 of the emitter region becomes narrower than the size of the opening 400 formed by the resist pattern 208 shown in FIG. . In the step shown in FIG. 14, boron implanted into the polysilicon thin film 123 diffuses into the inter-polysilicon silicon oxide film 127 and the sidewall silicon oxide film 129 ′, and is further subjected to a heat treatment in a later step. By gradually diffusing from the polysilicon thin film 123,
Finally, an external base region 115 as shown in FIG. 17 is obtained.

【0047】次に、図18に示すように、この発明の基
礎となるバイポーラ半導体装置と同様にして、例えば膜
厚約30ナノメータのシリコン薄膜(第1の半導体薄膜)
124を堆積させ、このシリコン薄膜124 を介して、ドー
ズ量1〜3×1015cm-2のヒ素を加速エネルギー60
〜80keVでイオン注入することにより、接合の深さ
が約180 ナノ・メータのn型のエミッタ領域(第2の半
導体領域)116 を形成する。そして、さらに連続して、
シリコン薄膜124 を介して、ドーズ量1〜3×1013
-2のボロンを加速エネルギー40〜50keVでイオ
ン注入することにより、接合の深さ約400 ナノ・メータ
のp型活性ベース領域(第3の半導体領域)114 を形成
する。
Next, as shown in FIG. 18, groups of the present invention
In the same manner as the bipolar semiconductor device serving as the foundation , for example, a silicon thin film (first semiconductor thin film) having a thickness of about 30 nanometers
The arsenic having a dose of 1 to 3 × 10 15 cm −2 is accelerated through the silicon thin film 124 at an acceleration energy of 60 cm 2.
By ion implantation at ~ 80 keV, an n-type emitter region (second semiconductor region) 116 having a junction depth of about 180 nanometers is formed. And more continuously,
Dose 1 to 3 × 10 13 c via the silicon thin film 124
By implanting boron of m −2 at an acceleration energy of 40 to 50 keV, a p-type active base region (third semiconductor region) 114 having a junction depth of about 400 nanometers is formed.

【0048】次に、図19に示すように、この発明の基
礎となるバイポーラ半導体装置と同様にして、シリコン
薄膜124 の上に、第2の半導体薄膜となる膜厚約300 ナ
ノ・メータのポリシリコン薄膜126を堆積させ、このポ
リシリコン薄膜126 中に、1×1016cm-2のヒ素を加
速エネルギー40keVでイオン注入する。その後、レ
ジストパターン211 を用いてシリコン薄膜124 およびポ
リシリコン薄膜126 をエッチングすることによりエミッ
タ引き出し用電極を形成する。
Next, as shown in FIG. 19, groups of the present invention
A polysilicon thin film 126 having a thickness of about 300 nanometers as a second semiconductor thin film is deposited on the silicon thin film 124 in the same manner as the bipolar semiconductor device serving as a foundation. Arsenic of × 10 16 cm −2 is ion-implanted at an acceleration energy of 40 keV. Thereafter, the silicon thin film 124 and the polysilicon thin film 126 are etched using the resist pattern 211 to form an emitter leading electrode.

【0049】そして、図20に示すように、この発明の
基礎となるバイポーラ半導体装置と同様に、保護膜とな
るBPSG膜140 を全面に堆積し、熱処理により平坦化
を行い、そして、このBPSG膜140 に、エミッタ、コ
レクタ、ベースの各コンタクト窓を形成した後、金属配
線パターン142 を形成する。このように、シリコン薄膜
124 を介してヒ素およびボロンをイオン注入することに
よりエミッタ領域116 および活性ベース領域114 を形成
する方法をダブルポリシリコン−セルフアラインエミッ
タ技術に適用することによって、非常に高速なバイポー
ラトランジシタを実現することができる。ここでは、活
性ベース領域114 と外部ベース領域115 を連結するため
のリンクベース領域117 を形成する際、サイドウォール
シリコン酸化膜129 'を形成する前に予め第1の半導体
領域となるエピタキシャル半導体層104 の表面に注入保
護酸化膜131 を形成しておき、この注入保護酸化膜131
を介して、ボロンをイオン注入することにより、エピタ
キシャル半導体層104 の表面を荒すことなく、サイドウ
ォールシリコン酸化膜129 'の直下にリンクベース領域1
17 を形成できる。
[0049] Then, as shown in FIG. 20, of the present invention
As in the case of the basic bipolar semiconductor device , a BPSG film 140 serving as a protective film was deposited on the entire surface, planarized by heat treatment, and contact windows for the emitter, collector and base were formed in the BPSG film 140. Thereafter, a metal wiring pattern 142 is formed. Thus, the silicon thin film
Applying the method of forming emitter region 116 and active base region 114 by implanting arsenic and boron through 124 to a double polysilicon-self-aligned emitter technique achieves a very fast bipolar transistor. be able to. Here, when forming the link base region 117 for connecting the active base region 114 and the external base region 115, before forming the sidewall silicon oxide film 129 ′, the epitaxial semiconductor layer 104 serving as the first semiconductor region is formed in advance. An injection protection oxide film 131 is formed on the surface of the
Ion implantation of boron through the silicon layer 129, the surface of the epitaxial semiconductor layer 104 is not roughened, and the link base region 1 is formed immediately below the sidewall silicon oxide film 129 '.
17 can be formed.

【0050】例えば、図37は、第の実施例のように
してランプアニール(RAT;Rapid Thermal Anneal)
による温度850〔°C〕の熱処理により形成したエミ
ッタサイズ(Se )が0. 3μm×1. 6μmのnpn
トランジスタのガンメル特性を示し、また、図38は同
npnトランジスタの電流増幅率hFEのコレクタ電流I
cに対する変化を示したものである。図37および図3
8に示すように、エミッタサイズが0. 3μm×1. 6
μmと非常に小さいにもかかわらず、低電流領域のリー
ク電流が見られず、電流増幅率hFEもコレクタ電流の広
い範囲にわたって200 〜300 の高い値を維持している。
For example, FIG. 37 shows a lamp annealing (RAT; Rapid Thermal Anneal) as in the second embodiment.
Npn having an emitter size (S e ) of 0.3 μm × 1.6 μm formed by heat treatment at a temperature of 850 ° C.
Shows the Gummel characteristics of the transistor, and FIG. 38 is the collector current I of the current amplification factor h FE of the npn transistor
9 shows a change with respect to c. FIG. 37 and FIG.
As shown in FIG. 8, the emitter size is 0.3 μm × 1.6.
Despite its extremely small size of μm, no leakage current in the low current region is observed, and the current amplification factor h FE maintains a high value of 200 to 300 over a wide range of the collector current.

【0051】さらに、表1は従来例(3)のようにして
形成されたnpnトランジスタとこの発明の第の実施
例のようにして形成されたnpnトランジスタの諸パラ
メータを比較してまとめたものである。
Further, Table 1 summarizes various parameters of the npn transistor formed as in the conventional example (3) and the npn transistor formed as in the second embodiment of the present invention. It is.

【0052】[0052]

【表1】 [Table 1]

【0053】なお、表1において、Seはエミッタサイ
ズ、hFEは電流増幅率、BVceo はコレクタおよびエミ
ッタ間耐圧、BVebo はエミッタおよびベース間耐圧、
ebはエミッタおよびベース間容量、Ccbはコレクタお
よびベース間容量、fTmaxは最大コレクタ遮断周波数を
示す。表1に示すように、熱処理温度(850℃)が同
じであるにもかかわらず、従来例(3) に比較して、この
発明の第の実施例の製造方法を適用したnpnトラン
ジスタのベース幅は、狭く形成することができ、容量も
低減できている。これにより、最大コレクタ遮断周波数
Tmaxが20GHzまで改善でき、デバイスの高速化が
実現できた。また、図36に示す不純物プロファイルか
らわかるように、ベース幅が狭くなっているにもかかわ
らず、活性ベース領域のボロンの濃度値を高い値で維持
できているので、電流増幅率hFEがほぼ同じで耐圧も下
落していない。
In Table 1, Se is the emitter size, h FE is the current amplification factor, BV ceo is the withstand voltage between the collector and the emitter, BV ebo is the withstand voltage between the emitter and the base,
C eb indicates the capacitance between the emitter and the base, C cb indicates the capacitance between the collector and the base, and f Tmax indicates the maximum collector cutoff frequency. As shown in Table 1, although the heat treatment temperature (850 ° C.) is the same, the base of the npn transistor to which the manufacturing method of the second embodiment of the present invention is applied is compared with the conventional example (3). The width can be made narrow, and the capacity can be reduced. As a result, the maximum collector cutoff frequency f Tmax can be improved to 20 GHz, and a high-speed device can be realized. Further, as can be seen from the impurity profile shown in FIG. 36, the boron concentration in the active base region can be maintained at a high value even though the base width is narrow, so that the current amplification factor h FE is almost constant. At the same time, the pressure resistance has not dropped.

【0054】さらに、従来例(3)に示したエミッタ領
域のみを半導体薄膜を介してイオン注入することにより
形成する方法によるnpnトランジスタにおいて、エミ
ッタ窓面積が4μm2 から2μm2 へ小さくなると、電
流増幅率hFEのウェハ面内ばらつきは、1. 5倍程度に
増加してLSIの歩留まりを下げる要因になっている
が、この発明の第の実施例に示したエミッタ領域11
6と活性ベース領域114をともに半導体薄膜を介して
イオン注入することにより形成する方法によるnpnト
ランジスタにおいては、例えばエミッタ窓面積が1. 2
μm2 から0. 6μm2 へ小さくなっても、電流増幅率
FEのウェハ面内ばらつきはほとんど下落せず、LSI
の歩留まりを下げない。
Further, in the npn transistor according to the conventional method (3) in which only the emitter region is formed by ion implantation through a semiconductor thin film, when the emitter window area is reduced from 4 μm 2 to 2 μm 2 , the current is amplified. The in-plane variation of the rate h FE in the wafer surface is a factor of about 1.5 times, which is a factor of reducing the yield of LSI. However, the emitter region 11 shown in the second embodiment of the present invention is not limited.
6 and the active base region 114 are formed by ion implantation through a semiconductor thin film, the npn transistor has, for example, an emitter window area of 1.2.
Even when the current amplification factor h FE is reduced from 0.6 μm 2 to 0.6 μm 2 , the in-wafer variation of the current amplification factor h FE hardly decreases, and the LSI
Not lower the yield.

【0055】また、図39は、第の実施例のようにし
て形成したnpnトランジスタと、従来例(1)のよう
にして形成されたnpnトランジスタと、従来例(3)
のようにして形成されたnpnトランジスタとにおける
エミッタ抵抗のエミッタ窓面積に対する依存性を示す図
である。図において、記号■は第の実施例によるnp
nトランジスタ、記号△は従来例(1)によるnpnト
ランジスタ、記号□は従来例(3)によるnpnトラン
ジスタを示す。
FIG. 39 shows an npn transistor formed as in the second embodiment, an npn transistor formed as in conventional example (1), and a conventional example (3).
FIG. 11 is a diagram showing the dependence of the emitter resistance on the emitter window area in the npn transistor formed as described above. In the figure, the symbol ■ represents np according to the second embodiment.
Symbol n indicates an npn transistor according to the conventional example (1), and symbol □ indicates an npn transistor according to the conventional example (3).

【0056】図39に示すように、従来例(1)および
(3)によるnpnトランジスタはエミッタ窓面積が2
μm2 程度に小さくなってくると自然酸化膜の影響を受
けてエミッタ抵抗が高くなり、トランジスタ特性が得ら
れなくなってくるが、第の実施例によるnpnトラン
ジスタは、エミッタ領域116および活性ベース領域1
14のエミッタ窓を0. 6μm2 程度に縮小しても自然
酸化膜の影響をあまり受けずに形成できている。
As shown in FIG. 39, the npn transistors according to the conventional examples (1) and (3) have an emitter window area of 2
When the diameter is reduced to about μm 2, the emitter resistance is increased due to the influence of the natural oxide film, and transistor characteristics cannot be obtained. However, the npn transistor according to the second embodiment has the emitter region 116 and the active base region. 1
Even if the 14 emitter windows are reduced to about 0.6 μm 2 , they can be formed without being affected by the natural oxide film.

【0057】なお、第1の半導体薄膜としてポリシリコ
ンからなるシリコン薄膜124 を用いたが、アモルファス
シリコン等の非晶質半導体を採用しても良い。アモルフ
ァスシリコンを用いると、エミッタを形成するためのヒ
素等の注入の際に、いわゆる、チャネリングを防止でき
て、均質な深さのエミッタを形成できる利点がある。ま
た、ヒ素およびボロンのイオン注入の順番としてはどち
らを先に行うことも可能であるが、ヒ素を先に注入して
おくと、注入された領域が非晶質となって、後からボロ
ンを注入するときに、チャネリングを起こしにくくなり
ベース領域を均一に形成できる。
Although the silicon thin film 124 made of polysilicon is used as the first semiconductor thin film, an amorphous semiconductor such as amorphous silicon may be used. The use of amorphous silicon has the advantage that when implanting arsenic or the like for forming the emitter, so-called channeling can be prevented and an emitter having a uniform depth can be formed. In addition, the order of ion implantation of arsenic and boron can be either of them.However, if arsenic is implanted first, the implanted region becomes amorphous, and boron is implanted later. When implanting, channeling is less likely to occur, and the base region can be formed uniformly.

【0058】また、図40は、この発明の第の実施例
のバイポーラ半導体装置の製造方法において、ヒ素(A
s)およびボロン(B)の注入順序を入れ換えた場合の
npnトランジスタにおけるヒ素(As)とボロン
(B)との不純物濃度のプロファイルを第2の半導体領
域となる膜厚約300 ナノ・メータのポリシリコン薄膜12
6の表面から示した図である。図40において、dはヒ
素の濃度、eはボロン(B)を先にイオン注入すること
により活性ベース領域114を形成した後にヒ素(A
s)をイオン注入してエミッタ領域116を形成した場
合のボロン(B)の濃度、fはヒ素(As)を先にイオ
ン注入してエミッタ領域116を形成した後にボロン
(B)をイオン注入することにより活性ベース領域11
4を形成した場合のボロン(B)の濃度を示す。ここ
で、エミッタ領域116および活性ベース領域114の
イオン注入条件(As、ドーズ量2×1015cm-2、加
速エネルギー70keV)(B、ドーズ量4×1013
-2、加速エネルギー40keV)および熱処理条件も
ともに同じ(850℃、30分)である。図40の符号
fに示すようにヒ素を先に注入しておくと、注入された
領域が非晶質となって、後からボロンを注入するときに
チャネリングを起こしにくくなり、より狭いベースの活
性ベース領域114 を形成することができた。
FIG. 40 shows a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.
s) and the impurity concentration profile of arsenic (As) and boron (B) in the npn transistor when the implantation order of boron (B) is changed. Silicon thin film 12
FIG. 6 is a diagram showing the surface of FIG. In FIG. 40, d is the arsenic concentration, and e is boron (B) ion-implanted to form the active base region 114 and then arsenic (A).
s) is ion-implanted to form boron (B) when the emitter region 116 is formed, and f is arsenic (As) ion-implanted to form the emitter region 116 and then boron (B) is ion-implanted. The active base region 11
4 shows the concentration of boron (B) when No. 4 was formed. Here, ion implantation conditions for the emitter region 116 and the active base region 114 (As, dose 2 × 10 15 cm −2 , acceleration energy 70 keV) (B, dose 4 × 10 13 c)
m −2 , acceleration energy 40 keV) and heat treatment conditions are the same (850 ° C., 30 minutes). If arsenic is implanted first as shown by the symbol f in FIG. 40, the implanted region becomes amorphous, and channeling is less likely to occur when boron is implanted later. A base region 114 could be formed.

【0059】(第の実施例) 次に、この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をn
pn型のバイポーラトランジスタに適用した第の実施
例を図21〜図26を用いて説明する。図21〜図26
はこの発明の第の実施例のバイポーラ半導体装置の製
造方法を適用したnpn型のバイポーラトランジスタの
主要部を示す工程順断面図である。
Third Embodiment Next, a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.
A third embodiment applied to a pn-type bipolar transistor will be described with reference to FIGS. 21 to 26
FIG. 10 is a sectional view in the order of steps showing a main part of an npn-type bipolar transistor to which the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the third embodiment of the present invention is applied.

【0060】図21に示すように、比抵抗1〜10〔Ω
・cm〕のp型のシリコン半導体基板100 上に、n+
の埋め込み層102 、素子間を電気的に分離するチャンネ
ルストッパとしてのp+ 型の埋め込み層(図示せず)お
よび第1の半導体領域となる膜厚約1.3ミクロンのn-
型のエピタキシャル半導体層104 を形成した後、この表
面にLOCOS法(局所酸化法)に用いて厚み約500
ナノ・メータの素子分離酸化膜106 を形成する。その
後、エピタキシャル半導体層104 上に、膜厚約30ナノ・
メータの薄いシリコン酸化膜からなる注入保護酸化膜10
8 を形成し、所望のレジストパターン(図示せず)を形
成し、このレジストパターンをマスクとして、コレクタ
ウォール拡散層110 を形成する。そして、注入保護酸化
膜108 をエッチングにより除去する。
As shown in FIG. 21, the specific resistance is 1 to 10 [Ω].
.Cm] on a p-type silicon semiconductor substrate 100, an n + -type buried layer 102, a p + -type buried layer (not shown) as a channel stopper for electrically isolating elements from each other, and a first semiconductor. N − of about 1.3 μm in thickness
After forming the epitaxial semiconductor layer 104 of the mold type, the surface thereof is applied with a thickness of about 500 by LOCOS (local oxidation).
A nanometer isolation oxide film 106 is formed. Then, on the epitaxial semiconductor layer 104, a film thickness of about 30 nm
Injection protection oxide film 10 consisting of thin silicon oxide film for meter
Then, a desired resist pattern (not shown) is formed, and a collector wall diffusion layer 110 is formed using the resist pattern as a mask. Then, the injection protection oxide film 108 is removed by etching.

【0061】次に、図22に示すように、例えば膜厚約
30ナノメータのシリコン薄膜(第1の半導体薄膜)124
を堆積させ、所望のレジストパターン210 を形成する。
そして、このレジストパターンをマスクとして、シリコ
ン薄膜124 を介して、ドーズ量1〜3×1015cm-2
ヒ素を加速エネルギー60〜80keVでイオン注入す
ることにより、接合の深さが約180 ナノ・メータのn型
のエミッタ領域(第2の半導体領域)116 を形成する。
さらに連続して、シリコン薄膜124 を介して、ドーズ量
1〜3×1013cm-2のボロンを加速エネルギー40〜
50keVでイオン注入することにより、深さ約400 ナ
ノ・メータのp型活性ベース領域(第3の半導体領域)
114 を形成する。
Next, as shown in FIG.
30 nm silicon thin film (first semiconductor thin film) 124
Is deposited to form a desired resist pattern 210.
By using this resist pattern as a mask, arsenic with a dose of 1 to 3 × 10 15 cm −2 is ion-implanted at an acceleration energy of 60 to 80 keV through the silicon thin film 124 so that the junction depth is about 180 nm. Forming an n-type emitter region (second semiconductor region) 116 of the meter;
Further continuously, boron having a dose of 1 to 3 × 10 13 cm −2 is accelerated through the silicon thin film 124 at an acceleration energy of 40 to
By implanting ions at 50 keV, a p-type active base region having a depth of about 400 nanometers (third semiconductor region)
Form 114.

【0062】次に、図23に示すように、シリコン薄膜
124 の上に、第2の半導体薄膜となる膜厚約300 ナノ・
メータのポリシリコン薄膜126 を堆積させた後、このポ
リシリコン薄膜126 中に、1×1016cm-2のヒ素を加
速エネルギー40keVでイオン注入する。その後、レ
ジストパターン211 を形成し、このレジストパターンを
マスクとしてシリコン薄膜124 およびポリシリコン薄膜
126 をエッチングすることによりエミッタ電極用の半導
体膜パターン800を形成する。なお、ここで第2の半
導体薄膜となるポリシリコン薄膜126 を形成することは
必須ではないが、このポリシリコン薄膜126 を形成する
ことにより、エミッタ電極用の半導体膜パターン800
の膜厚を厚くし、さらにポリシリコン薄膜126 中にヒ素
を注入することにより、第2の半導体領域となるエミッ
タ領域116からシリコン薄膜124 およびポリシリコン
薄膜126 へ移動するホールキャリアが、高濃度のヒ素を
含有したポリシリコン薄膜126 の結晶粒界で再結合する
バリア効果を高め、これにより、ベース電流を低下させ
電流増幅率を増大させることができる。
Next, as shown in FIG.
On top of 124, a film thickness of about 300 nano-
After depositing the polysilicon thin film 126 of the meter, arsenic of 1 × 10 16 cm −2 is ion-implanted into the polysilicon thin film 126 at an acceleration energy of 40 keV. Thereafter, a resist pattern 211 is formed, and the silicon thin film 124 and the polysilicon thin film 124 are formed using the resist pattern as a mask.
By etching 126, a semiconductor film pattern 800 for an emitter electrode is formed. Here, it is not essential to form the polysilicon thin film 126 serving as the second semiconductor thin film, but by forming the polysilicon thin film 126, the semiconductor film pattern 800 for the emitter electrode can be formed.
Is increased, and arsenic is further implanted into the polysilicon thin film 126, so that hole carriers moving from the emitter region 116 serving as the second semiconductor region to the silicon thin film 124 and the polysilicon thin film 126 have a high concentration. The barrier effect of recombination at the crystal grain boundaries of the arsenic-containing polysilicon thin film 126 is enhanced, whereby the base current can be reduced and the current amplification factor can be increased.

【0063】次に、図24に示すように、レジストパタ
ーン211 をひき続きマスクとして、後で外部ベース領域
となる部分の接合の深さが約180 ナノ・メータのn型の
エミッタ領域(第2の半導体領域)116 を除去し、ポリ
シリコン電極の下部にのみエミッタ領域となる残留半導
体領域116Aを残置させる。次に、図25に示すように、
シリコン酸化膜を例えば150 ナノメータの膜厚で堆積
し、異方性エッチングにてサイドウォールとなる絶縁膜
128Cを形成する。さらにレジストパターン212 を形成
し、この絶縁膜128Cとレジストパターン212 をマスクと
して、第4の半導体領域となるp型の外部ベース領域1
15aをドーズ量1015〜1016cm-2のボロンのイオ
ン注入法によって形成する。
Next, as shown in FIG. 24, using the resist pattern 211 as a continuous mask, an n-type emitter region (second region) having a junction depth of about 180 nanometers at a portion which will later become an external base region is used. Is removed, and a residual semiconductor region 116A serving as an emitter region is left only under the polysilicon electrode. Next, as shown in FIG.
Insulating film that deposits a silicon oxide film with a thickness of, for example, 150 nanometers and becomes a sidewall by anisotropic etching.
Form 128C. Further, a resist pattern 212 is formed, and using the insulating film 128C and the resist pattern 212 as a mask, a p-type external base region 1 serving as a fourth semiconductor region is formed.
15a is formed by boron ion implantation at a dose of 10 15 to 10 16 cm −2 .

【0064】そして、図26に示すように、保護膜とな
るBPSG膜140 を全面に堆積し、熱処理により平坦化
を行い、このBPSG膜140 に、エミッタ、コレクタ、
ベースの各コンタクト窓を形成した後、金属配線パター
ン142 を形成する。 (第の実施例) 次に、この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をn
pn型のバイポーラトランジスタに適用した第の実施
例を図21〜図24および図27〜図29を用いて説明
する。図27〜図29はこの発明の第の実施例のバイ
ポーラ半導体装置の製造方法を適用したnpn型のバイ
ポーラトランジスタの主要部を示す工程順断面図であ
る。
Then, as shown in FIG. 26, a BPSG film 140 serving as a protective film is deposited on the entire surface, and is flattened by heat treatment.
After forming each contact window of the base, a metal wiring pattern 142 is formed. Fourth Embodiment Next, a method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention will be described with reference to n.
A fourth embodiment applied to a pn-type bipolar transistor will be described with reference to FIGS. 21 to 24 and FIGS. 27 to 29. 27 to 29 are cross-sectional views in the order of steps showing main parts of an npn-type bipolar transistor to which the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention is applied.

【0065】まず、図21〜図24を参照しながら説明
した第の実施例の第1,第2,第3および第4の工程
と同様の工程を行う。これにより、エミッタ領域となる
残留半導体領域116A上にシリコン薄膜124 およびポリシ
リコン薄膜126 からなるエミッタ電極用の半導体膜パタ
ーン800 を形成し、このエミッタ電極用の半導体膜パタ
ーン800 の直下のエミッタ領域116を除いた部分、す
なわち後工程で外部ベース領域となる部分のエミッタ領
域116を除去することにより、ポリシリコン薄膜126
の直下にエミッタ領域となる残留半導体領域116Aを形成
する。
[0065] First, the first, second, third and fourth steps similar to the steps of the third embodiment described with reference to FIGS. 21 to 24. As a result, an emitter electrode semiconductor film pattern 800 composed of the silicon thin film 124 and the polysilicon thin film 126 is formed on the remaining semiconductor region 116A serving as the emitter region. Is removed, that is, by removing the emitter region 116 at a portion which will be an external base region in a later step, the polysilicon thin film 126 is removed.
A residual semiconductor region 116A serving as an emitter region is formed directly under the semiconductor device.

【0066】その後、図27に示すように、レジストパ
ターン212 をマスクとして、外部ベースより少ない不純
物濃度となるように第5の半導体領域となるp型のリン
クベース領域113aをドーズ量1012〜1014cm-2
のボロンのイオン注入法によって形成する。この時、n
型の半導体領域であるコレクタウォール拡散層110 にも
p型の不純物であるボロンが導入されるが、コレクタウ
ォール拡散層110 に導入されたn型の不純物の濃度の方
が100 倍以上大きいので、コレクタウォール拡散層110
の特性にはほとんど影響ない。
[0066] Thereafter, as shown in FIG. 27, the resist pattern 212 as a mask, a dose of 10 12 to 10 a p-type link base region 113a serving as the fifth semiconductor region such that the impurity concentration less than the external base 14 cm -2
Formed by boron ion implantation. At this time, n
Boron, which is a p-type impurity, is also introduced into the collector wall diffusion layer 110, which is a semiconductor region of the p-type. However, since the concentration of the n-type impurity introduced into the collector wall diffusion layer 110 is 100 times or more, Collector wall diffusion layer 110
Has little effect on the characteristics of

【0067】次に、図28に示すように、シリコン酸化
膜を例えば150 ナノメータの膜厚で堆積し、異方性エッ
チングにてサイドウォールとなる絶縁膜128Cを形成す
る。さらにレジストパターン212 を形成し、この絶縁膜
128Cおよびレジストパターン212 をマスクとして、第4
の半導体領域となるp型の外部ベース領域115aをド
ーズ量1015〜1016cm-2のボロンのイオン注入法に
よって形成する。そして、図29に示すように、この発
明の基礎となるバイポーラ半導体装置と同様に、保護膜
となるBPSG膜140 を全面に堆積し、熱処理により平
坦化い、このBPSG膜140 に、エミッタ、コレクタ、
ベースの各コンタクト窓を形成した後、金属配線パター
ン142 を形成する。
Next, as shown in FIG. 28, a silicon oxide film is deposited to a thickness of, for example, 150 nanometers, and an insulating film 128C serving as a side wall is formed by anisotropic etching. Further, a resist pattern 212 is formed, and the insulating film is formed.
Using the 128C and the resist pattern 212 as a mask, the fourth
Is formed by boron ion implantation at a dose of 10 15 to 10 16 cm −2 . Then, as shown in FIG. 29, the originating
A BPSG film 140 serving as a protective film is deposited on the entire surface and flattened by a heat treatment, similarly to the bipolar semiconductor device on which the light source is based .
After forming each contact window of the base, a metal wiring pattern 142 is formed.

【0068】このように、サイドウォールを形成する前
に適正な不純物濃度とプロファイルを有するリンクベー
ス領域113aを、サイドウォール形成後に外部ベース領域
115aをイオン注入によって自己整合的に形成し、エミッ
タ領域116Aとリンクベース領域113 を適切に離間して高
濃度の不純物を接触させないようにすることができ、信
頼性が向上する。また活性ベース領域114 と外部ベース
領域115 をリンクベース領域113 を介して確実に連結す
ることができる。
As described above, the link base region 113a having an appropriate impurity concentration and profile is formed before the sidewall is formed, and the external base region is formed after the sidewall is formed.
Since the emitter region 115a is formed in a self-aligned manner by ion implantation, the emitter region 116A and the link base region 113 are appropriately separated from each other so that high-concentration impurities do not come into contact with each other, thereby improving reliability. Also, the active base region 114 and the external base region 115 can be reliably connected via the link base region 113.

【0069】(第の実施例) 次に、この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をn
pn型のバイポーラトランジスタに適用した第の実施
例を図21〜図24および図30〜図32を用いて説明
する。図30〜図32はこの発明の第の実施例のバイ
ポーラ半導体装置の製造方法を適用したnpn型のバイ
ポーラトランジスタの主要部を示す工程順断面図であ
る。
( Fifth Embodiment) Next, a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
A fifth embodiment applied to a pn-type bipolar transistor will be described with reference to FIGS. 21 to 24 and FIGS. 30 to 32 are cross-sectional views in the order of steps showing main parts of an npn-type bipolar transistor to which the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention is applied.

【0070】まず、図21〜図24を参照しながら説明
した第および第の実施例の第1,第2,第3および
第4の工程と同様の工程を行う。これにより、エミッタ
領域となる残留半導体領域116A上にシリコン薄膜124 お
よびポリシリコン薄膜126 からなるエミッタ電極用の半
導体膜パターン800 を形成し、このエミッタ電極用の半
導体膜パターン800 の直下のエミッタ領域116を除い
た部分、すなわち後工程で外部ベース領域となる部分の
エミッタ領域116を除去することにより、ポリシリコ
ン薄膜126 の直下にエミッタ領域となる残留半導体領域
116Aを形成する。
First, the same steps as the first, second, third and fourth steps of the third and fourth embodiments described with reference to FIGS. 21 to 24 are performed. As a result, an emitter electrode semiconductor film pattern 800 composed of the silicon thin film 124 and the polysilicon thin film 126 is formed on the remaining semiconductor region 116A serving as the emitter region. Is removed, that is, by removing the emitter region 116 in a portion that will become an external base region in a later step, a residual semiconductor region that becomes an emitter region immediately below the polysilicon thin film 126 is removed.
Form 116A.

【0071】その後、図3に示すように、シリコン酸
化膜を例えば100 ナノメータの膜厚で堆積し、異方性エ
ッチングにてエミッタ領域となる残留半導体領域116Aの
側面およびエミッタ電極用の半導体膜パターン116Aの側
面にサイドウォールとなる第1の絶縁膜128Aを形成す
る。そして、さらにレジストパターン212 を形成し、こ
のレジストパターン212 および第1の絶縁膜128Aをマス
クとして、後工程で形成する外部ベース領域より少ない
不純物濃度の第5の半導体領域となるp型のリンクベー
ス領域113aをドーズ量1012〜1014cm-2のボロンの
イオン注入法によって形成する。このように第1の絶縁
膜128Aをマスクとしてリングベース領域113aをイオン注
入で形成することにより、リングベース領域113aのエミ
ッタ領域となる残留半導体領域116Aへの入り込みを抑制
することができる。これにより、高濃度領域であるリン
グベース領域113aと残留半導体領域116Aとの接触面積を
低減でき、耐圧の低下防止およびホットキャリアの発生
の抑制を実現でき、信頼性を向上させることができる。
[0071] Thereafter, as shown in FIG. 3 0, a silicon oxide film is deposited at a film thickness of, for example 100 nanometers, a semiconductor film for side and the emitter electrode of the residual semiconductor region 116A as the emitter region by anisotropic etching A first insulating film 128A serving as a sidewall is formed on a side surface of the pattern 116A. Then, a resist pattern 212 is further formed, and using the resist pattern 212 and the first insulating film 128A as a mask, a p-type link base which becomes a fifth semiconductor region having a lower impurity concentration than an external base region formed in a later step. The region 113a is formed by boron ion implantation at a dose of 10 12 to 10 14 cm −2 . By forming the ring base region 113a by ion implantation using the first insulating film 128A as a mask in this manner, it is possible to suppress the ring base region 113a from entering the residual semiconductor region 116A which is to be an emitter region. Thus, the contact area between the ring base region 113a, which is a high-concentration region, and the residual semiconductor region 116A can be reduced, reduction in breakdown voltage and generation of hot carriers can be realized, and reliability can be improved.

【0072】次に、図31に示すように、シリコン酸化
膜を例えば50ナノメータの膜厚で堆積し、異方性エッチ
ングにて第1の絶縁膜128Aの側面にサイドウォール形状
の第2の絶縁膜128Bを形成する。さらにレジストパター
ン213 を形成し、このレジストパターン213 と第1およ
び第2の絶縁膜128A,128Bとをマスクとして、第4の半
導体領域となるp型の外部ベース領域115aをドーズ量1
15〜1016cm-2のボロンのイオン注入法によって形
成する。ここで、第2の絶縁膜128Bを第1の絶縁膜128A
の側面に形成することにより、ボロンのイオン注入領域
をエミッタ領域となる残留半導体領域116Aから離れた領
域とし、外部ベース領域115aの形成するときにリングベ
ース領域113aが消滅するのを防止する。
Next, as shown in FIG. 31, a silicon oxide film is deposited to a thickness of, for example, 50 nanometers, and a sidewall-shaped second insulating film is formed on the side surface of the first insulating film 128A by anisotropic etching. A film 128B is formed. Further, a resist pattern 213 is formed, and using this resist pattern 213 and the first and second insulating films 128A and 128B as a mask, a p-type external base region 115a to be a fourth semiconductor region is dosed by 1
It is formed by ion implantation of boron of 0 15 to 10 16 cm -2 . Here, the second insulating film 128B is replaced with the first insulating film 128A.
In this case, the boron ion-implanted region is separated from the residual semiconductor region 116A serving as the emitter region, and the ring base region 113a is prevented from disappearing when the external base region 115a is formed.

【0073】そして、図32に示すように、保護膜とな
るBPSG膜140 を全面に堆積して熱処理により平坦化
を行ない、このBPSG膜140 に、エミッタ,コレクタ
およびベースの各コンタクト窓を形成した後、金属配線
パターン142 を形成する。このように、サイドウォール
形状の第1および第2の絶縁膜128A,128Bを2回にわけ
て形成し、1回目には第1の絶縁膜128Aをマスクに用い
たイオン注入により適正な不純物濃度とプロファイルを
有するリンクベース領域113aを自己整合的に形成し、2
回目には第2の絶縁膜128Bを用いたイオン注入により外
部ベース領域115aを自己整合的に形成する。したがっ
て、第1および第2の絶縁膜128A,128Bの膜厚をそれぞ
れ調節することによって、エミッタ領域となる残留半導
体領域116Aとリンクベース領域113aを適切に離間して高
濃度の不純物を接触させないようにすることができ、信
頼性が向上する。また、活性ベース領域114 と外部ベー
ス領域115aとをリンクベース領域113aを介して確実に連
結することができる。
Then, as shown in FIG. 32, a BPSG film 140 serving as a protective film is deposited on the entire surface and planarized by heat treatment, and contact windows for an emitter, a collector and a base are formed on the BPSG film 140. After that, a metal wiring pattern 142 is formed. In this manner, the first and second sidewall insulating films 128A and 128B are formed in two steps, and the first step is to perform ion implantation using the first insulating film 128A as a mask to obtain an appropriate impurity concentration. And a link base region 113a having a profile and
At the third time, the external base region 115a is formed in a self-aligned manner by ion implantation using the second insulating film 128B. Therefore, by adjusting the thicknesses of the first and second insulating films 128A and 128B, the residual semiconductor region 116A serving as an emitter region and the link base region 113a are appropriately separated from each other so that high-concentration impurities do not come into contact. And the reliability is improved. Also, the active base region 114 and the external base region 115a can be reliably connected via the link base region 113a.

【0074】(第の実施例) 次に、この発明のバイポーラ半導体装置の製造方法をn
pn型のバイポーラトランジスタに適用した第の実施
例を図21〜図24および図33〜図35を用いて説明
する。図33〜図35はこの発明の第の実施例のバイ
ポーラ半導体装置の製造方法を適用したnpn型のバイ
ポーラトランジスタの主要部を示す工程順断面図であ
る。
( Sixth Embodiment) Next, a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS.
A sixth embodiment applied to a pn-type bipolar transistor will be described with reference to FIGS. 21 to 24 and FIGS. 33 to 35 are cross-sectional views in the order of steps showing main parts of an npn-type bipolar transistor to which the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention is applied.

【0075】まず、図21〜図24を参照しながら説明
した第,第および第の実施例の第1,第2,第3
および第4の工程と同様の工程を行う。これにより、エ
ミッタ領域となる残留半導体領域116A上にシリコン薄膜
124 およびポリシリコン薄膜126 からなるエミッタ電極
用の半導体膜パターン800 を形成し、このエミッタ電極
用の半導体膜パターン800 の直下のエミッタ領域116
を除いた部分、すなわち後工程で外部ベース領域となる
部分のエミッタ領域116を除去することにより、ポリ
シリコン薄膜126 の直下にエミッタ領域となる残留半導
体領域116Aを形成する。
First, the first, second, and third embodiments of the third , fourth, and fifth embodiments described with reference to FIGS.
Then, the same step as the fourth step is performed. As a result, a silicon thin film is formed on the residual semiconductor region 116A serving as the emitter region.
A semiconductor film pattern 800 for an emitter electrode comprising a thin film 124 and a polysilicon thin film 126 is formed.
Is removed, that is, the emitter region 116 in a portion that will become an external base region in a later step is removed, thereby forming a residual semiconductor region 116A as an emitter region immediately below the polysilicon thin film 126.

【0076】その後、図33に示すように、シリコン酸
化膜を例えば100 ナノメータの膜厚で堆積し、異方性エ
ッチングにてサイドウォールとなる第1の絶縁膜128Aを
形成する。さらにレジストパターン212 を形成し、この
レジストパターン212 をマスクとして、外部ベースより
少ない不純物濃度となるように第5の半導体領域となる
P型のリンクベース領域113aをドーズ量1012〜1014
cm-2のボロンのイオン注入法によって形成する。
Thereafter, as shown in FIG. 33, a silicon oxide film is deposited to a thickness of, for example, 100 nanometers, and a first insulating film 128A serving as a side wall is formed by anisotropic etching. Further, a resist pattern 212 is formed, and using this resist pattern 212 as a mask, a P-type link base region 113a serving as a fifth semiconductor region is formed with a dose of 10 12 to 10 14 so as to have a lower impurity concentration than the external base.
It is formed by ion implantation of boron of cm −2 .

【0077】次に、図34に示すように、シリコン酸化
膜を例えば50ナノメータの膜厚で堆積し、異方性エッチ
ングにて第1の絶縁膜128Aの側面にサイドウォールとな
る第2の絶縁膜128Bを形成する。さらに、金属薄膜(チ
タン)をたとえば50nm形成し、高温で短時間の熱処理
(たとえば1000℃の温度で10秒間のRapid Thermal Anea
ling法)によってチタン/シリコン間の合金反応をおこ
させて、チタンと、ポリシリコン薄膜126 および外部ベ
ース領域115aおよびコレクタウォール拡散層110との接
触界面を自己整合的にシリサイド化し、さらにウェット
エッチングにてシリコン酸化膜上のシリサイド化してい
ないチタンを除去し、金属−半導体合金膜となるシリサ
イド膜600 を形成する。さらにレジストパターン213 を
形成し、このレジストパターン213 をマスクにして、第
4の半導体領域となるp型の外部ベース領域115aをドー
ズ量1015〜1016cm-2のボロンのイオン注入法によ
って形成する。このようなシリサイド膜600 を形成する
ことにより、ベース,コレクタおよびエミッタの各電極
のコンタクト抵抗を低減することができる。これによ
り、コンタクト領域の面積を縮小でき、これに伴い高集
積化および寄生容量の低減を実現できバイポーラ半導体
装置の高速化に寄与できる。
Next, as shown in FIG. 34, a silicon oxide film is deposited to a thickness of, for example, 50 nanometers, and a second insulating film serving as a sidewall is formed on the side surface of the first insulating film 128A by anisotropic etching. A film 128B is formed. Furthermore, a metal thin film (titanium) is formed, for example, to a thickness of 50 nm, and heat treatment is performed at a high temperature for a short time (for example, Rapid Thermal Anea at a temperature of 1000 ° C. for 10 seconds).
An alloy reaction between titanium and silicon is caused by the ling method), and the contact interface between titanium and the polysilicon thin film 126, the external base region 115a, and the collector wall diffusion layer 110 is silicified in a self-aligned manner, and further wet etching is performed. Then, titanium which has not been silicided on the silicon oxide film is removed to form a silicide film 600 to be a metal-semiconductor alloy film. Further, a resist pattern 213 is formed, and using this resist pattern 213 as a mask, a p-type external base region 115a to be a fourth semiconductor region is formed by boron ion implantation at a dose of 10 15 to 10 16 cm -2. I do. By forming such a silicide film 600, the contact resistance of each of the base, collector and emitter electrodes can be reduced. As a result, the area of the contact region can be reduced, and accordingly, high integration and reduction of the parasitic capacitance can be realized, which can contribute to an increase in the speed of the bipolar semiconductor device.

【0078】そして、図35に示すように、保護膜とな
るBPSG膜140 を全面に堆積して熱処理により平坦化
を行ない、このBPSG膜140 に、エミッタ、コレク
タ、ベースの各コンタクト窓を形成した後、金属配線14
2 を形成する。このように、第,第,第および第
の実施例では、エミッタ領域116 および活性ベース領
域114 をシリコン薄膜124 を介してイオン注入法により
形成する際、このシリコン薄膜124 の下地となる領域は
コレクタとなる第1の半導体領域104だけで段差がない
ことが特徴である。この発明の基礎となるバイポーラ半
導体装置、および第の実施例のバイポーラ半導体
装置の場合、シリコン薄膜124堆積の時点で、表面部分
はエミッタ寸法を規定する絶縁膜等が存在してシリコン
薄膜124 は平坦に形成されず、特にエミッタ領域116 の
周辺部で基板に対して垂直方向からみたシリコン薄膜12
4 の実行膜厚は、エミッタ領域116 の中央部と比べて見
かけ上増加することになる。このことは、イオン注入に
よって形成されるエミッタ領域116 および活性ベース領
域114 の接合深さに影響を与えて電気特性のばらつきの
要因となる可能性があり、この可能性は、エミッタ領域
の幅の寸法が小さくなるとこの影響がより大きくなる。
そこで、第,第,第および第の実施例のよう
に、段差のない状態でシリコン薄膜124を形成して、エ
ミッタ領域114 および活性ベース領域116 を先にイオン
注入によって形成してから、後でエミッタ領域の幅を規
定するパターンニングを行なうことによって、どれだけ
エミッタ領域の幅が小さくなっても、エミッタ領域116
および活性ベース領域114 を形成するイオン注入時のシ
リコン薄膜124 は、段差がなく平坦なのでエミッタ領域
の周辺部の接合の深さは中央部と変わりなく形成でき
る。これにより、エミッタ領域の幅を微細化しても電気
特性が変化しないnpnトランジスタが形成できる。
Then, as shown in FIG. 35, a BPSG film 140 serving as a protective film is deposited on the entire surface and flattened by heat treatment, and contact windows of an emitter, a collector and a base are formed on the BPSG film 140. After, metal wiring 14
Form 2. Thus, the third , fourth , fifth and fifth
In the sixth embodiment, when the emitter region 116 and the active base region 114 are formed by ion implantation through the silicon thin film 124, the underlying region of the silicon thin film 124 is only the first semiconductor region 104 serving as a collector. The feature is that there is no step. Bipolar half underlying the present invention
Conductor device, bipolar semiconductor of first and second embodiments
In the case of the device , at the time of deposition of the silicon thin film 124, the surface portion has an insulating film or the like that defines the emitter dimensions, and the silicon thin film 124 is not formed flat. Silicon thin film 12 viewed from the direction
4 is apparently increased compared to the central portion of the emitter region 116. This may affect the junction depth between the emitter region 116 and the active base region 114 formed by the ion implantation and cause a variation in electrical characteristics. The effect is greater for smaller dimensions.
Therefore, as in the third , fourth , fifth and sixth embodiments, the silicon thin film 124 is formed without any steps, and the emitter region 114 and the active base region 116 are formed first by ion implantation. By performing patterning for defining the width of the emitter region later, no matter how small the width of the emitter region becomes,
In addition, the silicon thin film 124 at the time of ion implantation for forming the active base region 114 has no steps and is flat, so that the junction depth at the peripheral portion of the emitter region can be formed as in the central portion. As a result, an npn transistor whose electrical characteristics do not change even when the width of the emitter region is reduced can be formed.

【0079】なお、第,第,第および第の実施
例ではエミッタ電極となるシリコン薄膜124 を例えば30
nm形成し、このシリコン薄膜124 を介したイオン注入に
よりエミッタ領域116 および活性ベース領域114 を形成
し、さらに、エミッタ電極の一部となるポリシリコン薄
膜126 を例えば300nm 形成したが、このポリシリコン薄
膜の代わりに金属珪素膜(タングステンシリサイド、モ
リブデンシリサイド)等の導電体膜を採用すれば、さら
にコンタクト抵抗を小さくすることができる。
In the third , fourth , fifth, and sixth embodiments, the silicon thin film 124 serving as an emitter
The emitter region 116 and the active base region 114 are formed by ion implantation through the silicon thin film 124, and a polysilicon thin film 126 which is a part of the emitter electrode is formed, for example, to a thickness of 300 nm. If a conductor film such as a metal silicon film (tungsten silicide, molybdenum silicide) or the like is used instead of the above, the contact resistance can be further reduced.

【0080】また、第の実施例に示すシリサイド形成
のプロセスは、CMOSのゲート・ソース・ドレインの
シリサイド化プロセスと共用でき、BiCMOSプロセ
スへの適用が容易であり、この第の実施例に示すシリ
サイド形成のプロセスは、第および第の実施例に適
用することができる。
[0080] Further, the process of silicide formation shown in the sixth embodiment, can be shared with the silicidation process of the gate-source and drain of CMOS, it is easily applied to BiCMOS process, to the sixth embodiment The illustrated silicide formation process can be applied to the third and fourth embodiments.

【0081】[0081]

【発明の効果】この発明のバイポーラ半導体装置の製造
方法によれば、同一のポリシリコン等の第1の半導体薄
膜を介して、第1導電型および第2導電型の不純物を注
入し、エミッタおよびベースとなる第2および第3の半
導体領域を形成することによって、自然酸化膜の影響を
なくしながら、比較的低い拡散温度と短い時間で従来よ
りもベース幅を薄くでき、第1の半導体薄膜の膜厚のば
らつきによるベース幅のばらつきを防ぐことができる。
したがって、バイポーラ型集積回路のトランジスタなど
に用いられる引出し電極となる非単結晶性の第2の半導
体薄膜と、エミッタとなる高濃度の不純物を含んだ第2
の半導体領域またはこの第2の半導体領域をパターンニ
ングした残留半導体領域との接続における電気的特性を
改良することができ、高速化および高集積化に優れ、か
つ、第1の半導体薄膜の膜厚のばらつきが電気的特性に
与える影響を抑えることができる。
According to the method of manufacturing a bipolar semiconductor device of the present invention, impurities of the first conductivity type and the second conductivity type are implanted through the same first semiconductor thin film such as polysilicon to form the emitter and the emitter. By forming the second and third semiconductor regions serving as bases, the base width can be made smaller than before by a relatively low diffusion temperature and a short time while eliminating the influence of the natural oxide film. Variations in base width due to variations in film thickness can be prevented.
Therefore, the non-single-crystal second semiconductor thin film serving as an extraction electrode used for a transistor of a bipolar integrated circuit, and the second semiconductor containing high-concentration impurities serving as an emitter serve as an extraction electrode.
Electrical characteristics in connection with the remaining semiconductor region patterned by patterning the second semiconductor region or the second semiconductor region can be improved, the speed and the integration can be improved, and the thickness of the first semiconductor thin film can be improved. Can be suppressed from affecting the electrical characteristics.

【0082】さらに、請求項または請求項記載のバ
イポーラ半導体装置の製造方法によれば、第1の半導体
薄膜を介して第1導電型および第2導電型の不純物をイ
オン注入し、エミッタおよびベースとなる第1導電型の
第2の半導体領域および第2導電型の第3の半導体領域
を形成する前に第1の半導体領域に形成した開口を介し
て第2の絶縁膜直下に第2導電型の不純物を自己整合的
に導入し、リンクベース領域を形成することにより、ベ
ースとなる第3の半導体領域と外部ベース領域とを確実
に連結することができる。また、請求項,請求項
請求項または請求項記載のバイポーラ半導体装置の
製造方法によれば、エミッタとなる第2の半導体領域お
よびベースとなる第3の半導体領域を形成するイオン注
入時の第1の半導体薄膜は、段差がなく平坦であり、第
2の半導体領域および第3の半導体領域を形成した後に
第2の半導体領域をパターンニングして実質的なエミッ
タとなる残留半導体領域を形成する。したがって、エミ
ッタとなる残留半導体領域およびベースとなる第3の半
導体領域の周辺部の接合の深さは、中央部と変わりなく
形成でき、特にエミッタの寸法幅が狭くなったときに生
じる電気特性の変化を低減することができる。また、請
求項記載のバイポーラ半導体装置の製造方法によれ
ば、サイドウォールを第1の絶縁膜および第2の絶縁膜
の2回に分けて形成し、1回目には第1の絶縁膜をマス
クに用いたイオン注入により適正な不純物濃度とプロフ
ァイルを有するリンクベースとなる第5の半導体領域を
自己整合的に形成し、2回目には第2の絶縁膜をマスク
に用いたイオン注入により外部ベース領域となる第4の
半導体領域を自己整合的に形成する。したがって、サイ
ドウォール形状の第1および第2の絶縁膜の膜厚を調整
することによって、バイポーラ半導体装置の信頼性を維
持しながら、ベースとなる第3の半導体領域および外部
ベースとなる第4の半導体領域をリンクベースとなる第
5の半導体領域を介して確実に連結することができる。
また、請求項記載のバイポーラ半導体装置の製造方法
によれば、請求項3,4または5記載のバイポーラ半導
体装置の製造方法において、外部ベースとなる第4の半
導体領域の表面に金属−半導体合金膜を形成することに
より、電極に対するコンタクト抵抗を低減することがで
きる。これにより、コンタクト領域の面積を縮小でき、
これに伴い高集積化および寄生容量の低減を実現できバ
イポーラ半導体装置の高速化に寄与できる。
Further, according to the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 1 or 2 , impurities of the first conductivity type and the second conductivity type are ion-implanted through the first semiconductor thin film, and the emitter and the impurity are implanted. Before forming the first and second conductive type second semiconductor regions and the second conductive type third semiconductor region, the second semiconductor film is formed directly below the second insulating film through an opening formed in the first semiconductor region. By forming a link base region by introducing a conductive type impurity in a self-aligned manner, the third semiconductor region serving as a base and the external base region can be reliably connected. Further, claim 3 , claim 4 ,
According to the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 5 or 6 , the first semiconductor thin film at the time of ion implantation for forming the second semiconductor region serving as the emitter and the third semiconductor region serving as the base is: After forming the second semiconductor region and the third semiconductor region, the second semiconductor region is patterned after forming the second semiconductor region and the third semiconductor region, thereby forming a residual semiconductor region serving as a substantial emitter. Therefore, the junction depth at the peripheral portion of the residual semiconductor region serving as the emitter and the peripheral portion of the third semiconductor region serving as the base can be formed as in the central portion, and particularly, the electrical characteristics generated when the dimensional width of the emitter is reduced. Changes can be reduced. According to the manufacturing method of the bipolar semiconductor device according to claim 5, to form a side wall in two of the first insulating film and the second insulating film, the first time the first insulating film A fifth semiconductor region serving as a link base having an appropriate impurity concentration and profile is formed in a self-aligned manner by ion implantation used for a mask, and a second semiconductor region is formed externally by ion implantation using a second insulating film as a mask for the second time. A fourth semiconductor region serving as a base region is formed in a self-aligned manner. Therefore, by adjusting the thicknesses of the sidewall-shaped first and second insulating films, the third semiconductor region serving as a base and the fourth base serving as an external base can be maintained while maintaining the reliability of the bipolar semiconductor device. The semiconductor regions can be reliably connected via the fifth semiconductor region serving as a link base.
According to the method of manufacturing a bipolar semiconductor device of the sixth aspect , in the method of manufacturing a bipolar semiconductor device of the third, fourth or fifth aspect , the metal-semiconductor alloy is formed on the surface of the fourth semiconductor region serving as an external base. By forming the film, the contact resistance to the electrode can be reduced. As a result, the area of the contact region can be reduced,
Accordingly, high integration and reduction of parasitic capacitance can be realized, which can contribute to speeding up of the bipolar semiconductor device.

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

【図1】この発明の基礎となるバイポーラ半導体装置の
製造方法の第1工程を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a first step of a method for manufacturing a bipolar semiconductor device on which the present invention is based .

【図2】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第2工程
を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図3】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第3工程
を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図4】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第4工程
を示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図5】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第5工程
を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図6】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工程
を示す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a final step of the manufacturing method of the bipolar semiconductor device.

【図7】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体装
置の製造方法の第1工程を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a first step of the method for manufacturing the bipolar semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図8】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第2工程
を示す断面図である。
FIG. 8 is a sectional view showing a second step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図9】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第3工程
を示す断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図10】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第4工
程を示す断面図である。
FIG. 10 is a sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図11】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第5工
程を示す断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図12】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第6工
程を示す断面図である。
FIG. 12 is a sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図13】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view showing a final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図14】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法の第1工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a first step of a method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【図15】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第2工
程を示す断面図である。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図16】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第3工
程を示す断面図である。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図17】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第4工
程を示す断面図である。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a fourth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図18】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第5工
程を示す断面図である。
FIG. 18 is a sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図19】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第6工
程を示す断面図である。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図20】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 20 is a sectional view showing the final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図21】この発明の第,第,第および第の実
施例のバイポーラ半導体装置の製造方法の第1工程を示
す断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view showing a first step of the method of manufacturing the bipolar semiconductor device according to the third , fourth , fifth, and sixth embodiments of the present invention.

【図22】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第2工
程を示す断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view showing a second step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図23】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第3工
程を示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a third step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図24】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 24 is a sectional view showing a final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図25】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法の第5工程を示す断面図である。
FIG. 25 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the bipolar semiconductor device according to the third embodiment of the present invention.

【図26】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 26 is a cross-sectional view showing the final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図27】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法の第5工程を示す断面図である。
FIG. 27 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the fourth embodiment of the present invention.

【図28】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第6工
程を示す断面図である。
FIG. 28 is a cross-sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図29】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 29 is a cross-sectional view showing a final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図30】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法の第5工程を示す断面図である。
FIG. 30 is a sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the bipolar semiconductor device according to the fifth embodiment of the present invention;

【図31】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第6工
程を示す断面図である。
FIG. 31 is a cross-sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図32】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 32 is a cross-sectional view showing the final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図33】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法の第5工程を示す断面図である。
FIG. 33 is a cross-sectional view showing a fifth step of the method for manufacturing the bipolar semiconductor device according to the sixth embodiment of the present invention.

【図34】同バイポーラ半導体装置の製造方法の第6工
程を示す断面図である。
FIG. 34 is a cross-sectional view showing a sixth step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図35】同バイポーラ半導体装置の製造方法の最終工
程を示す断面図である。
FIG. 35 is a sectional view showing a final step of the method for manufacturing the same bipolar semiconductor device.

【図36】この発明の基礎となるバイポーラ半導体装置
の製造方法を適用したnpn型トランジスタと従来の製
造方法を適用したnpn型トランジスタとのエミッタ領
域および活性ベース領域の不純物プロファイルを示す図
である。
FIG. 36 is a diagram showing impurity profiles of an emitter region and an active base region of an npn transistor to which a manufacturing method of a bipolar semiconductor device as a basis of the present invention is applied and an npn transistor to which a conventional manufacturing method is applied.

【図37】 この発明の第の実施例のバイポーラ半導
体装置の製造方法を適用したnpn型トランジスタのガ
ンメル特性を示す図である。
FIG. 37 is a diagram showing Gummel characteristics of an npn transistor to which the method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is applied;

【図38】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法を適用したnpn型トランジスタの電流
増幅率hFEのコレクタ電流Icに対する特性を示す図で
ある。
FIG. 38 is a diagram showing characteristics of a current amplification factor h FE of an npn-type transistor with respect to a collector current Ic to which a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to a second embodiment of the present invention is applied.

【図39】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法を適用したnpn型トランジスタと、従
来例(1)の製造方法を適用したnpn型トランジスタ
と、従来例(3)の製造方法を適用したnpn型トラン
ジスタとのエミッタ抵抗のエミッタ窓面積依存性を示す
図である。
FIG. 39 shows an npn transistor to which the manufacturing method of the bipolar semiconductor device according to the second embodiment of the present invention is applied, an npn transistor to which the manufacturing method of the conventional example (1) is applied, and a manufacturing of the conventional example (3). FIG. 10 is a diagram showing the emitter window area dependence of the emitter resistance of an npn-type transistor to which the method is applied.

【図40】この発明の第の実施例のバイポーラ半導体
装置の製造方法において、ヒ素(As)およびボロン
(B)のイオン注入の順序を変えた場合の不純物プロフ
ァイルを示す図である。
FIG. 40 is a diagram showing an impurity profile when the order of ion implantation of arsenic (As) and boron (B) is changed in the method of manufacturing the bipolar semiconductor device according to the second embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

104 エピタキシャル半導体層(第1の半導体領域) 124 シリコン薄膜(第1の半導体薄膜) 116 エミッタ領域(第2の半導体領域) 114 活性ベース領域(第3の半導体領域) 126 ポリシリコン薄膜(第2の半導体薄膜) 123 ポリシリコン薄膜(ベース引き出し電極用薄膜) 127 ポリシリコン間シリコン酸化膜(第1の絶縁膜) 500 開口 115 外部ベース領域 129 サイドウォール・シリコン酸化膜(第2の絶縁
膜) 113 リングベース領域 400 開口 130 サイドウォール熱酸化膜(第2の絶縁膜) 131 注入保護酸化膜(第3の絶縁膜) 116A 残留半導体領域 128C 絶縁膜 115a 外部ベース領域(第4の半導体領域) 113a リングベース領域(第5の半導体領域) 128A 第1の絶縁膜 128B 第2の絶縁膜 600 シリサイド膜(金属−半導体合金膜) 800 エミッタ電極用の半導体膜パターン
104 Epitaxial semiconductor layer (first semiconductor region) 124 Silicon thin film (first semiconductor thin film) 116 Emitter region (second semiconductor region) 114 Active base region (third semiconductor region) 126 Polysilicon thin film (second Semiconductor thin film) 123 Polysilicon thin film (thin film for base lead electrode) 127 Inter-polysilicon oxide film (first insulating film) 500 Opening 115 External base region 129 Sidewall silicon oxide film (second insulating film) 113 Ring Base region 400 Opening 130 Sidewall thermal oxide film (second insulating film) 131 Injection protective oxide film (third insulating film) 116A Residual semiconductor region 128C Insulating film 115a External base region (fourth semiconductor region) 113a Ring base Region (fifth semiconductor region) 128A First insulating film 128B Second insulating film 600 Silicide film (metal-semiconductor alloy film) 800 Semiconductor film for emitter electrode turn

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 敦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−3916(JP,A) 特開 昭61−131546(JP,A) 特開 昭58−77253(JP,A) 特開 昭57−96548(JP,A) 特開 昭62−188370(JP,A) 特開 昭61−14757(JP,A) 特開 平3−19328(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/73 - 29/732 H01L 21/331 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (72) Inventor Atsushi Hori 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Inside Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. (56) References JP-A-2-3916 (JP, A) JP-A-61- 131546 (JP, A) JP-A-58-77253 (JP, A) JP-A-57-96548 (JP, A) JP-A-62-188370 (JP, A) JP-A-61-14757 (JP, A) JP-A-3-19328 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/73-29/732 H01L 21/331

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 コレクタとなる第1導電型の単結晶性の
第1の半導体領域上に、第2導電型の半導体薄膜からな
るベース引出し電極用薄膜を形成する工程と、 このベース引出し電極用薄膜上に第1の絶縁膜を形成す
る工程と、 前記ベース引出し電極用薄膜および前記第1の絶縁膜を
選択的に順次エッチングすることにより、前記第1の半
導体領域上に少なくとも1つ以上の開口を形成する工程
と、 前記ベース引出し電極用薄膜直下の前記第1の半導体領
域中に、第2導電型の半導体領域からなる外部ベース領
域を形成する工程と、 前記ベース引出し電極用薄膜の側壁に第2の絶縁膜を形
成する工程と、 この第2の絶縁膜をマスクとして前記開口内に、第2導
電型の不純物を斜め方向から注入することにより、前記
第1の半導体領域中に、前記外部ベース領域を連結する
ための第2導電型の半導体領域からなるリンクベース領
域を形成する工程と、 全面に非単結晶性の第1の半導体薄膜を形成する工程
と、 この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の不純物を注
入することにより、前記第1の半導体領域中にエミッタ
となる第1導電型の第2の半導体領域を形成する工程
と、 前記第1の半導体薄膜を介して第2導電型の不純物を注
入することにより、ベースとなる第2導電型の第3の半
導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する
工程と、 前記開口上に形成した第1の半導体薄膜および第2の半
導体薄膜をエミッタ電極となるようにパターンニング
し、かつ前記第2の半導体薄膜中に第1導電型の不純物
を含ませる工程とを含む バイポーラ半導体装置の製造方
法。
1. A first conductivity type single crystal material serving as a collector
A second conductive type semiconductor thin film is formed on the first semiconductor region.
Forming a base extraction electrode thin film, and forming a first insulating film on the base extraction electrode thin film.
Removing the base extraction electrode thin film and the first insulating film.
The first half is selectively etched sequentially.
Forming at least one or more openings in the conductor region
And the first semiconductor region immediately below the base extraction electrode thin film.
An external base region comprising a semiconductor region of the second conductivity type in the region.
Forming a region, and forming a second insulating film on a side wall of the base extraction electrode thin film.
Forming a second conductive film in the opening using the second insulating film as a mask.
By injecting electric type impurities obliquely,
Connecting the external base region to the first semiconductor region;
Base region comprising second conductivity type semiconductor region for
Forming a region and forming a non-monocrystalline first semiconductor thin film over the entire surface
And an impurity of the first conductivity type is injected through the first semiconductor thin film.
Forming an emitter in the first semiconductor region.
For forming a second semiconductor region of the first conductivity type to be formed
And an impurity of the second conductivity type is injected through the first semiconductor thin film.
The third half of the second conductivity type serving as a base.
Forming a conductor region, and forming a second semiconductor thin film on the first semiconductor thin film
A step, the first semiconductor thin film and a second half formed on the opening
Patterning of conductive thin film to become emitter electrode
And an impurity of the first conductivity type in the second semiconductor thin film.
And a method of manufacturing a bipolar semiconductor device.
【請求項2】 コレクタとなる第1導電型の単結晶性の
第1の半導体領域上に、第2導電型の半導体薄膜からな
るベース引出し電極用薄膜を形成する工程と、 このベース引出し電極用薄膜上に第1の絶縁膜を形成す
る工程と、 前記ベース引出し電極用薄膜および前記第1の絶縁膜を
選択的に順次エッチングすることにより、前記第1の半
導体領域上に少なくとも1つ以上の開口を形成する工程
と、 前記ベース引出し電極用薄膜直下の前記第1の半導体領
域中に、第2導電型の半導体領域からなる外部ベース領
域を形成する工程と、 前記ベース引出し電極用薄膜の側壁に第2の絶縁膜を形
成し、前記開口上に第3の絶縁膜を形成する工程と、 前記開口上の第3の絶縁膜を介して第2導電型の不純物
を注入することにより、前記第1の半導体領域中に前記
外部ベース領域を連結するための第2導電型の半導体領
域からなるリンクベース領域を形成する工程と、 前記ベース引き出し電極用薄膜の側壁に第4の絶縁膜を
残置させる工程と、 全面に非単結晶性の第1の半導体薄膜を形成する工程
と、 この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の不純物を注
入することにより、前記第1の半導体領域中にエミッタ
となる第1導電型の第2の半導体領域を形成する工程
と、 前記第1の半導体薄膜を介して第2導電型の不純物を注
入することにより、ベースとなる第2導電型の第3の半
導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する
工程と、 前記開口上に形成した第1の半導体薄膜および第2の半
導体薄膜をエミッタ電極となるようにパターンニング
し、かつ前記第2の半導体薄膜中に第1導電型の不純物
を含ませる工程とを含む バイポーラ半導体装置の製造方
法。
2. A monocrystalline silicon of the first conductivity type serving as a collector.
A second conductive type semiconductor thin film is formed on the first semiconductor region.
Forming a base extraction electrode thin film, and forming a first insulating film on the base extraction electrode thin film.
Removing the base extraction electrode thin film and the first insulating film.
The first half is selectively etched sequentially.
Forming at least one or more openings in the conductor region
And the first semiconductor region immediately below the base extraction electrode thin film.
An external base region comprising a semiconductor region of the second conductivity type in the region.
Forming a region, and forming a second insulating film on a side wall of the base extraction electrode thin film.
Forming a third insulating film over the opening; and forming a second conductive type impurity through the third insulating film over the opening.
Is injected into the first semiconductor region.
Semiconductor region of second conductivity type for connecting external base region
Forming a link base region comprising a region, and forming a fourth insulating film on a side wall of the base lead electrode thin film.
Leaving a step and forming a non-monocrystalline first semiconductor thin film on the entire surface
And an impurity of the first conductivity type is injected through the first semiconductor thin film.
Forming an emitter in the first semiconductor region.
For forming a second semiconductor region of the first conductivity type to be formed
And an impurity of the second conductivity type is injected through the first semiconductor thin film.
The third half of the second conductivity type serving as a base.
Forming a conductor region, and forming a second semiconductor thin film on the first semiconductor thin film
A step, the first semiconductor thin film and a second half formed on the opening
Patterning of conductive thin film to become emitter electrode
And an impurity of the first conductivity type in the second semiconductor thin film.
And a method of manufacturing a bipolar semiconductor device.
【請求項3】 コレクタとなる第1導電型の単結晶性の
第1の半導体領域上に、第1の半導体薄膜を形成する工
程と、 この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の不純物を注
入することによりエミッタとなる第1導電型の第2の半
導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜を介して第2導電型の不純物を注
入することによりベースとなる第2導電型の第3の半導
体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する
工程と、 前記第1の半導体薄膜と前記第2の半導体薄膜とをパタ
ーニングすることによ りエミッタ電極用の半導体膜パタ
ーンを形成する工程と、 このエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成した部分
を除く前記第1導電型の第2の半導体領域を選択的に除
去して、前記エミッタ電極用の半導体膜パターンの直下
に前記エミッタとなる第2の半導体領域の残留半導体領
域を形成する工程と、 この残留半導体領域の側面にサイドウォール形状の絶縁
膜を残置させる工程と、 この絶縁膜と前記エミッタ電極用の半導体膜パターンと
をマスクとして第2導電型の不純物を前記第3の半導体
領域中に注入することにより外部ベースとなる第2導電
型の第4の半導体領域を形成し、この第4の半導体領域
と前記第3の半導体領域とを接続させる工程とを含む
イポーラ半導体装置の製造方法。
3. A single-crystal of the first conductivity type serving as a collector.
Forming a first semiconductor thin film on the first semiconductor region;
At this time, the first conductivity type impurity is injected through the first semiconductor thin film.
The second half of the first conductivity type which becomes an emitter when
Forming a conductive region, and injecting a second conductive type impurity through the first semiconductor thin film.
The third semiconductor of the second conductivity type which becomes the base
Forming a body region, and forming a second semiconductor thin film on the first semiconductor thin film
And patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film.
Ri due to Ningu semiconductor film pattern of the emitter electrode for
Of forming a semiconductor film pattern for an emitter electrode
And selectively removing the second semiconductor region of the first conductivity type.
Immediately below the semiconductor film pattern for the emitter electrode.
The remaining semiconductor region of the second semiconductor region serving as the emitter;
Forming a region and forming sidewall-shaped insulation on the side surfaces of the remaining semiconductor region.
Leaving a film, and forming the insulating film and the semiconductor film pattern for the emitter electrode.
Is used as a mask to remove impurities of the second conductivity type from the third semiconductor.
A second conductive material that becomes an external base by being implanted into the region
Forming a fourth semiconductor region of a mold type;
And a step of connecting the third semiconductor region to the third semiconductor region .
【請求項4】 コレクタとなる第1導電型の単結晶性の
第1の半導体領域上に、第1の半導体薄膜を形成する工
程と、 この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の不純物を注
入することによりエミッタとなる第1導電型の第2の半
導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜を介して第2導電型の不純物を注
入することによりベースとなる第2導電型の第3の半導
体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する
工程と、 前記第1の半導体薄膜と前記第2の半導体薄膜とをパタ
ーニングすることによりエミッタ電極引出し用の半導体
膜パターンを形成する工程と、 このエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成した部分
を除く前記第1導電型の第2の半導体領域を選択的に除
去して、前記エミッタ電極用の半導体膜パターンの直下
に前記エミッタとなる第2の半導体領域の残留半導体領
域を形成する工程と、 前記エミッタ電極用の半導体膜パターンをマスクとして
第2導電型の不純物を前記第2の半導体領域中に注入し
てリンクベースとなる第2導電型の第5の半導体領域を
形成する工程と、 前記残留半導体領域の側面にサイドウォール形状の絶縁
膜を残置させる工程と、 この絶縁膜と前記エミッタ電極用の半導体膜パターンと
をマスクとして第2導電型の不純物を前記第1の半導体
領域中に注入することにより外部ベースとなる第2導電
型の第4の半導体領域を形成し、この第4の半導体領域
と前記残留半導体領域とを前記第5の半導体領域を介し
て接続させる工程とを含む バイポーラ半導体装置の製造
方法。
4. A first conductivity type single crystal material serving as a collector.
Forming a first semiconductor thin film on the first semiconductor region;
At this time, the first conductivity type impurity is injected through the first semiconductor thin film.
The second half of the first conductivity type which becomes an emitter when
Forming a conductive region, and injecting a second conductive type impurity through the first semiconductor thin film.
The third semiconductor of the second conductivity type which becomes the base
Forming a body region, and forming a second semiconductor thin film on the first semiconductor thin film
And patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film.
Semiconductor for extracting the emitter electrode
Step of forming a film pattern and a portion where a semiconductor film pattern for the emitter electrode is formed
And selectively removing the second semiconductor region of the first conductivity type.
Immediately below the semiconductor film pattern for the emitter electrode.
The remaining semiconductor region of the second semiconductor region serving as the emitter;
Forming a region, and using the semiconductor film pattern for the emitter electrode as a mask.
Implanting a second conductivity type impurity into the second semiconductor region;
To form a fifth semiconductor region of the second conductivity type serving as a link base.
Forming and forming sidewall-shaped insulation on side surfaces of the residual semiconductor region.
Leaving a film, and forming the insulating film and the semiconductor film pattern for the emitter electrode.
A second conductivity type impurity using the first semiconductor
A second conductive material that becomes an external base by being implanted into the region
Forming a fourth semiconductor region of a mold type;
And the residual semiconductor region via the fifth semiconductor region.
And manufacturing the bipolar semiconductor device.
【請求項5】 コレクタとなる第1導電型の単結晶性の
第1の半導体領域上に、第1の半導体薄膜を形成する工
程と、 この第1の半導体薄膜を介して第1導電型の不純物を注
入することによりエミッタとなる第1導電型の第2の半
導体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜を介して第2導電型の不純物を注
入することによりベースとなる第2導電型の第3の半導
体領域を形成する工程と、 前記第1の半導体薄膜上に第2の半導体薄膜を形成する
工程と、 前記第1の半導体薄膜と前記第2の半導体薄膜とをパタ
ーニングすることによりエミッタ電極用の半導体膜パタ
ーンを形成する工程と、 このエミッタ電極用の半導体膜パターンを形成した部分
を除く前記第1導電型の第2の半導体領域を選択的に除
去して、前記エミッタ電極引出し用の半導体膜パターン
の直下に前記エミッタとなる第2の半導体領域の残留半
導体領域を形成する工程と、 前記残留半導体領域の側面にサイドウォール形状の第1
の絶縁膜を残置させる工程と、 この第1の絶縁膜と前記エミッタ電極用の半導体パター
ンとをマスクとして第2導電型の不純物を前記第1の半
導体領域中に注入することによりリンクベースとなる第
2導電型の第5の半導体領域を形成し、この第5の半導
体領域と前記残留半導体領域とを接続させる工程と、 前記第1の絶縁膜の側面にサイドウォール形状の第2の
絶縁膜を残置させる工程と、 前記エミッタ電極用の半導体パターンと前記第1および
第2の絶縁膜とをマスクとして第2導電型の不純物を前
記第1の半導体領域中に注入することにより外部ベース
となる第2導電型の第4の半導体領域を形成し、この第
4の半導体領域 を前記第5の半導体領域に接続させる工
程とを含む バイポーラ半導体装置の製造方法。
5. A first conductivity type single crystal material serving as a collector.
Forming a first semiconductor thin film on the first semiconductor region;
At this time, the first conductivity type impurity is injected through the first semiconductor thin film.
The second half of the first conductivity type which becomes an emitter when
Forming a conductive region, and injecting a second conductive type impurity through the first semiconductor thin film.
The third semiconductor of the second conductivity type which becomes the base
Forming a body region, and forming a second semiconductor thin film on the first semiconductor thin film
And patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film.
The semiconductor film pattern for the emitter electrode.
Of forming a semiconductor film pattern for an emitter electrode
And selectively removing the second semiconductor region of the first conductivity type.
Then, the semiconductor film pattern for extracting the emitter electrode is removed.
Immediately below the second semiconductor region serving as the emitter.
Forming a conductor region; and forming a sidewall-shaped first on a side surface of the residual semiconductor region.
Leaving the first insulating film and the semiconductor pattern for the emitter electrode.
And a second conductivity type impurity using the first half as a mask.
Inject into the conductor area to become the link base
A fifth semiconductor region of two conductivity type is formed, and the fifth semiconductor region is formed.
Connecting a body region and the residual semiconductor region; and forming a second sidewall-shaped second side wall on the side surface of the first insulating film.
Leaving an insulating film; a semiconductor pattern for the emitter electrode;
Using the second insulating film as a mask and impurities of the second conductivity type
The external base is implanted into the first semiconductor region.
Forming a fourth semiconductor region of a second conductivity type,
Connecting the fourth semiconductor region to the fifth semiconductor region.
And a method for manufacturing a bipolar semiconductor device.
【請求項6】 前記第4の半導体領域の表面に選択的に
金属−半導体合金膜を形成する工程を付加したことを特
徴とする請求項3,4または5記載のバイポーラ半導体
装置の製造方法。
6. The method according to claim 6, wherein a surface of said fourth semiconductor region is selectively formed.
It is noteworthy that a process for forming a metal-semiconductor alloy film has been added.
The method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 3, 4 or 5, wherein
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