JPH01152667A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にバイポーラ
トランジスタの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、バイポーラトランジスタの製造工程において、ベ
ース引き出し電極は、第３図に示すように、Ｐ＋形ベー
ス引出し層３９上に多結晶シリコンからなるＰ“形ベー
ス引出し電極層３５を酸化膜３４上にまで延在させて形
成し、これにアルミ電極３２を接続する方法や第４図に
示すように、Ｎ＋形半導体基板４０上のＮ形エピタキシ
セル層４２に上に、シリコンのエピタキシャル成長法に
よりＰ形ベース引出３とＰ形ベース引出し電極層４３Ａ
とを同時に形成し、このベース引出し電極層４３Ａにア
ルミ電極４７を接続する方法等により形成されていた。

尚、第３図及び第４図において、４４．４４Ａは酸化膜
、３１．４１はＮ＋形エミッタ層、３２．４７はアルミ
電極である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上述した従来のバイポーラトランジスタの
ベース引出し電極の製造方法においては、ベースの引き
出し電極層３５．４３Ａは多結晶シリコンから形成され
るため、ベース抵抗が増加する。すなわち、第４図に示
したように、Ｐ形ベース層４３と同時にＰ形ベース引出
し電極４３Ａをシリコンのエピタキシャル成長法により
酸化膜４４上にまで延在させて形成する場合でも、酸化
膜４４上に形成されるエピタキシャル層は多結晶シリコ
ンとして形成されてしまうなめに、ベース抵抗は増加す
る。そのため、バイポーラトランジスタの高周波特性が
悪くなるという欠点がある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、一導電型半導体基板
に逆導電型埋込層を形成したのち全面に絶縁膜を形成す
る工程と、前記絶縁膜に深さの浅い第１及び第２の開口
部を形成する工程と、前記第１の開口部内の前記絶縁膜
をエツチングし第１の開口部より小さくかつ前記半導体
基板に達する第３の開口部を形成すると同時に前記第２
の開口部内の前記絶縁膜をエツチングし前記半導体基板
に達する開口部とする工程と、前記第１乃至第３の開口
部に逆導電型エピタキシャル層を選択的に形成したのち
該エピタキシャル層を研磨し前記絶縁膜と同一表面とす
る工程と、前記各開口部に形成されたエピタキシャル層
に不純物を導入し一導電型ベース層及び逆導電型エミッ
タ層を形成する工程とを含んで構成される。

〔実施例〕

次に本発明について図面を参照して説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第１の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。

まず第１図（ａ）に示すように、Ｐ−形半導体基板ｌの
表面にＰ“形埋込層２とＮ＋形埋込層３とを形成し、そ
の上に酸化膜４を５０００〜１００００人程度の厚さに
形成する。

次に第１図（ｂ）に示すように、Ｎ＋形埋込層３上のエ
ミッタとベースを形成する領域の酸化膜４をフォトレジ
ストをマスク材として、ＨＦを含むエツチング液又はプ
ラズマエツチング法等を用いて、最初の酸化膜の半分程
度（２５００〜ら０００人）をエツチングし第１の開口
部５と第２の開口部６とを形成する。さらに別のフォト
レジストをマスク材としてエミッタを形成する領域直下
の酸化膜４をエッチグし、Ｎ＋形埋込層３に達する第３
の開口部７を形成すると同時に、第２の開口部６内の酸
化膜４を除去する。

この第１．第２の開口部および第３の開口部を形成する
場合、異方性のプラズマエツチング法を用いる方が良好
ではあるが、等方性のエツチング法でも何ら問題はない
。また、第２の開口部は別工程での形成も可能である。

次に第１図（ｃ）に示すように、第１．第２゜第３の開
口部に選択的にＮ形エピタキシセル層８を形成する。選
択的なエピタキシャル成長はＳ　ｉ　Ｈ２Ｃ１２＋ＨＣ
ｌ２の混合ガスを用いることにより容易に形成可能であ
る。ここで第１の開口部５には、第３の開口部７に形成
されるエピタキシャル層から横方向にエピタキシャル層
が成長されることにより形成されるが、縦方向と横方向
の成長速度の関係および第１．第２．第３の開口部を埋
めつくすためには、酸化膜４の膜厚より厚いエピタキシ
ャル層８が必要となる。

次に第１図（ｄ）に示すように、Ｎ形エピタキシセル層
８の厚さを酸化膜４の厚さと同じにし、表面を平面にす
るためにエピタキシャル層の表面研磨を行なう。

次に第１図（ｅ）に示すように、通常のバイポーラトラ
ンジスタを形成する工程を用いてバイポーラトランジス
タを完成させる。すなわち全面に酸化膜４Ａを形成した
のちＮ形エピタキシャル層８、に達する開口部を形成し
、第１の開口部に形成されたＮ形エピタキシセル層８に
、例えばホウ素等の不純物を選択的に拡散しＰ＋形ベー
ス引出し層９及びＰ形真性ベース層１０を形成する。ま
た例えばヒ素等の不純物を拡散し、Ｐ形真性ベース層１
０にＮ＋形エミッタ層１１を形成する。次でアルミ電極
１２を設けることでバイポーラトランジスタが完成する
。ここでＰ＋形ベース引き出し層９はホウ素を下の酸化
膜４に到達するまで拡散することでベース・コレクタ容
量を低減させることができる。

このように第１の実施例においては、従来のように多結
晶シリコンからなるベース引出し電極層を用いることな
く、酸化膜上に形成されたＰ＋形ベース引出し層９上に
アルミ電極１２を形成できるため、ベース抵抗を低減さ
せることができる。

第２図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第２の実施例を説明す
るための工程順に示した半導体チップの断面図である。

まず第２図（ａ）に示すように、Ｐ−形半導体基板１に
Ｐ＋形埋込層２とＮ−形埋込層３を形成したのち、表面
に第１の絶縁膜として第１の酸化膜２１を、第２の絶縁
膜として窒化膜２２を、また第３の絶縁膜として第２の
酸化膜２３を順次形成する。それぞれの膜厚は工程上で
特に問題はなく任意の膜厚で製造してよい。ただし次工
程で形成される第１の開口部５Ａの深さがＰ＋形ベース
引出し層９の抵抗値に影響を与えるため、第２の酸化膜
の厚さはバイポーラトランジスタに要求される特性に応
じ決定する必要がある。。

次に第２図（ｂ）に示すように、例えばＨＦを含むエツ
チング液を用いて第２の酸化膜２３をエツチングし第１
の開口部５Ａ及び第２の開口部６Ａを形成する。この時
窒化膜２２はほとんどエツチングされないために第１の
開口部５Ａの深さの制御が極めて容易となる。続いてフ
ォトレジストをマスク材としてエミッタ形成領域直下の
窒化膜２３及び第１の酸化膜２１をエツチングし第３の
開口部７Ａを形成する。この時同時に、第２の開口部内
の窒化膜２３及び第１の酸化膜２１も除去し、Ｎ＋形埋
込層３に達する開口部とする。

以下第２図（Ｃ）にＩ示すように、第１の実施例と同様
に各開口部に選択的にＮ形エピタキシセル層を形成した
のち第２図（ｄ）に示すように研磨により平坦化を行な
い、第２図（ｅ）に示すように不純物を拡散しＰ１形ベ
ース引出し層９、Ｐ形真性ベース層１゛０、Ｎ＋形エミ
ッタ層１１を形成し、更にアルミ電極１２を設けること
によりバイポーラトランジスタを完成させる。

このように第２の実施例においては、開口部を設ける絶
縁膜を第１の酸化膜２１と窒化膜２２及び第２の酸化膜
２３とから構成することにより、浅い第１の開口部５Ａ
を精度良く形成できるため、第１の実施例に比べ、ベー
ス抵抗の制御性を高めることができるという利点がある
。

尚、上記第２の実施例においては、第１及び第３の絶縁
膜として酸化膜を、そして第２の絶縁膜として窒化膜を
用いた場合について説明したが、これに限定されるもの
ではなく、第２の絶縁膜のエツチング比が第３の絶縁膜
のものと異なっておれば、他の絶縁膜の組合せでよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、絶縁膜中に形成した浅い
第１の開口部内のエピタキシャル層中に真性ベース層と
ベース引出し層とを形成することにより、従来必要であ
った多結晶シリコンからなるベース引出し電極層をなく
すことができるため、ベース抵抗を大幅に低減できる。

例えば不純物としてホウ素を１０１９Ｃ１１−３導入′
した場合、多結晶シリコン中の正孔の移動度は単結晶シ
リコンよりも３０％程度遅くなる。そのため多結晶シリ
コンらなるベース引出し電極層の不要な本発明では従来
の半導体装置に対し３０〜４０％程度のベース抵抗を低
減できる効果がある。

また本発明の構造はベース・コレクタ容量も低減できる
ために高ｆＴのバイポーラトランジスタを形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｅ）及び第２図（ａ）〜（ｅ）は本発
明の第１及び第２の実施例を説明するための半導体チッ
プの断面図、第３図及び第４図は従来の半導体装置の製
造方法を説明するための断面図である。 １・・・Ｐ−形半導体基板、２・、・・Ｐ＋形埋込層、
３・・・Ｎ＋形埋込層、４．４Ａ・・・酸化膜、５，５
Ａ・・・第１の開口部、６，６Ａ・・・第２の開口部、
７，７Ａ・・・第３の開口部、８・・・Ｎ形エピタキシ
セル層、９・・・Ｐ＋形ベース引き出し層、１０・・・
Ｐ形真性ペース層、１１・・・Ｎ＋形エミッタ層、１２
・・・アルミ電極、２１・・・第１の酸化膜、２２・・
・窒化膜、２３・・・第２の酸化膜、３０・・・Ｐ形真
性ベース層、３１・・・Ｎ＋形エミッタ層、３５・・・
Ｐ＋形ベース引出し電極層、３９・・・Ｐ＋形ベース引
出し層、４１・・・Ｎ１形工ミツタ層、４２・・・Ｎ形
エピタキシセル層、４３・・・Ｐ形ベース層、４３Ａ・
・・Ｐ形ベース引出し電極層。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一導電型半導体基板に逆導電型埋込層を形成した
   のち全面に絶縁膜を形成する工程と、前記絶縁膜に深さ
   の浅い第１及び第２の開口部を形成する工程と、前記第
   １の開口部内の前記絶縁膜をエッチングし第１の開口部
   より小さくかつ前記半導体基板に達する第３の開口部を
   形成すると同時に前記第２の開口部内の前記絶縁膜をエ
   ッチングし前記半導体基板に達する開口部とする工程と
   、前記第１乃至第３の開口部に逆導電型エピタキシャル
   層を選択的に形成したのち該エピタキシャル層を研磨し
   前記絶縁膜と同一表面とする工程と、前記各開口部に形
   成されたエピタキシャル層に不純物を導入し一導電型ベ
   ース層及び逆導電型エミッタ層を形成する工程とを含む
   ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）絶縁膜は順次形成された第１、第２、第３の絶縁
   膜からなり、かつ少くとも第２の絶縁膜のエッチング比
   は他の絶縁膜と異なる特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置の製造方法。