JPH01165168A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタの製造方法

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JPH01165168A
JPH01165168A JP63240598A JP24059888A JPH01165168A JP H01165168 A JPH01165168 A JP H01165168A JP 63240598 A JP63240598 A JP 63240598A JP 24059888 A JP24059888 A JP 24059888A JP H01165168 A JPH01165168 A JP H01165168A
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JP63240598A
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Akimasa Kin
金 明聖
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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、バイポーラトランジスタの製造方法に関する
もので、特に自己整合された(self−allgne
d) N P N )ランリスタと、フィールド平板(
field plate)を宵する自己整合されたPN
P )ランリスタの製造方法に関するものである。
[従来の技術] 一般に、水平(1ateral) P N P )ラン
リスタのベースは、単結晶シリコン基板上に形成された
エピタキシアルm (epltaxial 1ayer
)を使用するのであるが、このベースの表面は工程の進
行過程でホウ素ドーパン) (Boron Dopan
t)のオートドーピング(Auto doping)、
酸化処理工程に依る不純。
物の再分布及びその他汚染等に困り、エミッタとコレク
タ間の表面漏洩電流又はチャンネル反転(channe
l Inverslon)現像を惹き起こすようになる
特に、このような現象は、エピタキシアル層の抵抗率が
高い高電圧用素子形成時、もっと著しく現れる。
前記の問題を解決するために、従来は、エミッタ電極で
ある金属物質をベース領域の上にオーバーラツプ(Ov
erlap)させた金属平板(metal fleld
 plate)を有する水平PNP )ランリスタを使
用していた。その例を第1図に示す。
第1図は、金属平板を有する水平PNP )ランリスタ
の概略構成を示す図であり、所定の単結晶シリコンが形
成されたN型のエピタキシアル層1をベースBとし、高
濃度P◆領領域、3をエミッタE及びコレクタCとして
、その上部に酸化膜4で分離され、これは前記コレクタ
及びエミッタの所定領域を通じて、各金属物質から成る
電極5,6と接続されている。
このような構成によれば、エミッタ電極形成時、エミッ
タとコレクタ間のベース領域7の上部に工ミッタ電極を
のばしてフィールド平板を形成させるが故に、エミッタ
の電位とフィールド平板の電位を同じくして、P◆領領
域あるエミッタとコレクタ間のベース領域7にエミッタ
及びコレクタと同一なる導電型のチャンネルが形成され
るのを防止することができるものである。
[発明が解決しようとする課!IIi]しかしながら、
従来のものにおいては、金属をフィールド平板に使用す
るので、エミッタとコレクタ間の金属が材質の特性上一
定量上の間隔を維持せねばならないので、これに因り素
子の面積が増加するようになる問題点があった。
本発明は上記の課題を解決するものであって、本発明の
主たる目的は、素子面積の増加無しにフィールド平板を
有するバイポーラトランジスタを製造する方法を提供す
ることにある。
本発明の他の目的は、自己整合された高速、高性能、高
集積のNPN)ランリスタと水平PNPトランジスタを
同時に製作することができる半導体装置の製造方法を提
供することにある。
[課題を解決するための手段] 上記の目的を達成するために、本発明のバイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、一つには、第1導電型の半導体
基板と、前記基板上に第2導電型のコレクタ及びエミッ
タ領域と、第1導電型のベース領域を具備する半導体装
置のエミッタ及びコレクタ領域の製造方法が、 (a)前記基板上の所定部分にエミッタ及びコレクタが
形成される第1基板領域と、前記第1基板領域と離隔し
て形成されたベース接続領域が形成される第2基板領域
を形成し、前記基板上部の全面に窒化膜層を形成して、
第2基板領域にベース領域接続窓を形成する工程 (b)基板全面にドーピングされた多結晶シリコン層を
形成し、フィールド平板とベース接続部を形成するため
に、前記多結晶シリコン層をエツチングする工程 (c)前記(b)工程で形成されたフィード平板をイオ
ン注入マスクに使用して、エミッタ及びコレクタ領域形
成のため第2導電型のイオンを注入する工程 (d)基板の全面に酸化膜層を形成した後1 前記(c
)工程で注入された不純物等を活性化するために熱処理
をする工程 (e)エミッタ領域、コレクタ領域及びベース領域の接
続窓を形成するため、前記酸化8層をエツチングする工
程 (f)前記接続窓を通じて導体層に金属の配線を接続す
る工程 で行われることを特徴とし、また、二つには、第1導電
型の半導体基板と、前記基板上に第1バイポーラトラン
ジスタと第2バイポーラトランジスタを具備した半導体
装置の第1バイポーラトランジスタのエミッタ及びベー
ス領域と、第2バイポーラトランジスタのエミッタ及び
コレクタ領域の製造方法が (a)前記基板上の所定部分に第1バイポーラトランジ
スタのエミッタ及びベースが形成される第1基板領域と
、第2バイポーラトランジスタのエミッタ及びコレクタ
が形成される第3基板領域と、前記第1及び第3基板領
域と離隔して形成された第1バイポーラトランジスタの
コレクタ接続のための第2基板領域及び第2バイポーラ
トランジスタのベース接続のための第4基板領域を形成
する工程 (b)第1バイポーラトランジスタの第1ベースを形成
するために、第1基板領域全面に第2導電型のイオン注
入をする工程 (c)基板の全面に窒化IIi層を形成した後、第1基
板領域に第1バイポーラトランジスタのエミッタ接続窓
を形成し、第2、第4基板領域に第1バイポーラトラン
ジスタのコレクタ接続窓と第2バイポーラペース接続窓
を形成する工程 (d)基板の全面にドーピングされた多結晶シリコン層
を形成し、第1バイポーラトランジスタのエミッタ接続
部及びコレクタ接続部と、第2バイポーラトランジスタ
のフィード平板及びベース接続部を形成するために、前
記多結晶シリコン層をエツチングする工程 (e)前記(d)工程で形成された第1基板領域のエミ
ッタ接続部と第3基板領域のフィード平板をイオン注入
マスクとして、第1バイポーラトランジスタの第2ベー
ス領域と第2バイポーラトランジスタのエミッタ及びコ
レクタ領域を形成するためにイオン注入をする工程 (f)基板の全面に酸化ypibmを形成した後、第1
バイポーラトランジスタのエミッタ領域を形成し、第2
バイポーラトランジスタのエミッタ及びコレクタ領域を
形成するために、前記イオン注入された不純物等を活性
化する工程 (g)第1及び第2バイポーラトランジスタのエミッタ
領域とベース領域及びコレクタ領域の接続窓を形成する
ために、前記酸化膜層をエツチングする工程 (h)前記接続窓を通じて導体層に金属の配線を接続す
る工程 で行われることを特徴とする。
[実施例] 以下、図面を参照しつつ実施例を詳細に説明する。
第2(A)〜(I)図は、本発明による1実施例の製造
工程を示す図である。
出発物質は、P型車結晶シリコンウェーハで、このシリ
コンウェーハは抵抗率が10〜20ΩCsであり、結晶
面は<100>である。
第2(A)図に示す通り、前記P型車結晶シリコン基板
11を通常の酸化処理工程によって前記基板11全面に
マスキングするため、第1シリコン酸化膜層12を60
00〜aoooA形成した後、前記酸化膜層の上部全面
にフォトレジストを塗布する。
その次に、NPNトランジスタが形成されるべき領域下
部の第1埋没層(burled 1ayer)と、水平
構造のPNP)ランリスタが形成されるべき領域下部の
第2埋没層を形成するための窓13.14を通常の写真
蝕刻方法(photollthographlc pr
ocess)で形成した後、前記フォトレジストを除去
し、ヒ素をイオン注入した後活性化して、N・領域であ
る第1及び第2半導体領域15.16を形成する。
次に、前記基板11全面の全ての酸化膜層12を除去し
た後、基板11の上部全面にN型エピタキシアル層17
を第2(B)図のように形成する。
前記エピタキシアル層17の成長時、前記第1及び第2
半導体領域15.16が活性化して、基板11とエピタ
キシアル層17に跨って、高濃度N型である第1及び第
2埋没層18.19を形成するようになる。
次に、前記エピタキシアル層の上部全面に通常の熱酸化
方法で第2酸化膜層20を形成し、素子分離領域を形成
するために通常の写真蝕刻方法でフォトマスク21を形
成した後、ホウ素イオンを注入して、P型イオン注入領
域22 al  22 b+22cを第2(B)図のよ
うに形成する。
次に、前記フォトマスク21を除去し、前記第2酸化膜
層20全面に5iaN4である窒化膜7i!23を通常
のCDV方法で1000〜2oooA形成した後、前記
窒化膜層23の上部全面にフォトレジスト24を塗布し
て、第2(c)図に示すように、素子のアクティブ領域
(Active Region)が形成される部分を除
いた残りの部分の窒化膜層23を通常の写真蝕刻方法で
エツチングする。
次に、前記フォトレジスト24を除去して、前記窒化膜
を酸化マスクとして通常の湿式熱酸化方法で6000〜
10000人程度のフィールド酸化膜層25を第2(D
)図のように形成した後、前記窒化膜層23を除去する
次に、前記窒化膜層23下部の第2酸化膜層等20 a
、  20 b、  20 c、  20 dを別途の
マスクなしにエツチングした後、更に通常の熱酸化方法
で300〜600A程度の第3酸化膜j126 a、 
 28 b。
26c、  2 E3 dを形成する。
次に、NPNトランジスタのコレクタ電極と第1埋没層
をつなぐ第1N◆シンク(Slnk)領域、水平PNP
 )ランリスタのベース電極と第2埋没層をつなぐ第2
N’シンク領域を形成するために、基板全面にフォトレ
ジスト27を塗布する通常のフォトリソグラフィ方法で
第3酸化膜層28b、26dを露出させる。
次に、前記第8酸化膜1m26bと26dを形成した後
、前記フォトレジスト27を除去する。
次に、前記素子分離のためのP型イオン注入領域22 
al  22 b+  22 cと N J″シンク領
域形成のためのN型イオン注入領域28 a、  28
 bを活性化して、素子分離領域31 a、  3 l
 b、  31 cと第1及び第2N◆シンク領域29
.30を第2(E)図及び第2(F)図のように形成す
る。
次に、NPN)ランリスタの第1ベースを形成するため
に第2(Fi図の如くフォトレジスト27゛を塗布する
次に、NPNトランジスタの活性ベース領域形成のため
にホウ素をエネルギ30〜50 K e V。
ドーズ(dose)  5 X 10I3〜9 X 1
0”  Ions/C璽2で酸化膜28a領域を経て第
1ベース(Intrlnslc Ba5e)イオン注入
した後、フォトレジスト27゛を除去して900℃程度
の温度で30〜60分間通常の方法でアニーリング(A
nneallng) Llて、第1ベース領域32を形
成する。
次に、基板全面に通常の低圧CV D (Low Pr
essure Chemical Vapor Dep
osition)方法で5itN4なる窒化膜33を6
00〜1oooA形成し、フォトレジストを基板全面に
塗布して、通常の写真蝕刻工程でNPN)ランリスタの
エミッタ接続窓a4及びコレクタ接続窓35、水平PN
P トランジスタのベース接続窓36を形成した後、基
板上部のフォトレジストを除去する(第2(G)図)。
次に、基板上部全面にNPN)ランリスタのエミッタと
水平PNP )ランリスタのフィールド平板形成のため
の多結晶シリコン層37゛を基板全面に通常の方法で形
成して、前記多結晶シリコン層37゛全面にエネルギ1
20〜IHK e VX  ドーズ5X 10”〜9X
 10”Ions/cm”でヒ素イオン注入をする(第
2 (G1図)。
次に、NPNトランジスタのエミッタ接続部37及びコ
レクタ接続部38、水平PNP )ランリスタのフィー
ルド平板39.40及びベース接続部41を形成するた
めに、前記多結晶シリコン層37゛の上部にフォトレジ
スト42を塗布して、通常の写真蝕刻工程で多結晶シリ
コン層37゛をエツチングする(第2(H)図)。
次に、NPN)ランリスタの非活性ベース領域と水平P
NP)ランリスタのエミッタ領域及びコレクタ領域を形
成するために、エネルギ120〜160K  e  V
X   ド −ズ 1 × 10 鵞6〜5X  1 
0”   tons/cam”程度にホウ素イオン注入
をした後、基板上部のフォトレジストを除去する。
この時、NPN)ランリスタの多結晶シリコンエミッタ
接続部37は、P◆の第2ベース(Extrlnslc
 Ba5e)の整列マスク(AIlgn Mask)に
、水平PNP )ランリスタ上部の多結晶シリコンフィ
ールド平板39.40は、水平PNP )ランリスタの
エミッタ45、コレクタ46の整列マスクに作用するよ
うになる。
次に、フォトレジスト42を除去した後、低温酸化膜(
Low Temperature 0xlde) 48
を通常の方法で3000〜5000A程度に形成して、
900〜1100℃程度の温度で20〜30分間熱処理
して、前記イオン注入された領域を活性化させる。この
時、NPNトランジスタのエミッタ接続部多結晶シリコ
ン内の不純物イオン等の活性化に困って、多結晶シリコ
ンと相接する第1ベース領域の上部に高濃度N4のエミ
ッタ領域49が形成される。
次に、NPNトランジスタのエミッタ49、ベース43
及びコレクタ電極接続部と、水平PNPトランジスタの
エミッタ45、コレクタ46及びベース電極接続部を各
々形成するために、フォトレジストを塗布して、通常の
写真蝕刻工程で接続窓を形成した後、残っているフォト
レジストを除去する(第2 (H’ )図)。この時、
エミッタ電極接続部位には、前記のフィールド平板4o
が露出されるように窓を形成する。
次に、基板全面に電極を形成するために金属層を形成し
た後、フォトレジストを塗布し、通常の写真蝕刻方法で
前記金Ii!1層をエツチングして、NPN)ランリス
タのエミッタ、ベース及びコレクタ電極50.51.5
2と、水平PNP )ランリスタのエミッタ、コレクタ
及びベース電極53.54.55を形成する。
次に、金属電極の接着をよくするために、通常のアロイ
(Alloy)工程を用いる(第2(I)図)。
前記の通り、電極成形の時、多結晶シリコンフィールド
平板の一部を電極に接触させて、エミッ夕電極と同一な
電位を有するようにする。従って、エミッタとコレクタ
間のベース領域には、エミッタ及びコレクタ領域と同一
な導電型のチャンネルが形成されなくなる。
[作用及び発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、自己
整合された多結晶シリコンフィールド平板をエミッタ電
極と接続させ、フィールド平板下部の素子に流れる表面
漏洩電流を減少させて、エミッタ及びコレクタ領域間の
ベース領域にチャンネル反転(channel Inv
erslon)を防止することができるものである。
また、本発明は従来金属のフィ−ルド平板を使用した水
平PNP)ランリスタと同一面積でフィールド平板を有
する水平PNP )ランリスタを製造することができる
更に、本発明は水平PNP)ランリスタのエミッタ接続
部位の自己整合によって、電流駆動能力を向上させるこ
とができる。
更に、本発明は、多結晶シリコンエミッタを利用して、
NPNトランジスタのエミッタを第2ベースを自己整合
することができる。
また、本発明は、NPN)ランリスタと水平PNP)ラ
ンリスタを同一基板上に容易に製作することができるし
、NPN)ランリスタの多結晶シリコンエミッタ接続部
形成と同時に形成された水平PNP )ランリスタのフ
ィールド平板をP4のエミッタ及びコレクタイオン注入
のマスクとして使用するとにより、イオン注入マスクを
一つ減らすことができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の水平バイポーラトランジスタの構造の概
略を示す図、第2(A)〜(I)図は本発明によるバイ
ポーラトランジスタの製造方法の1実施例の製造工程を
示す図である。 出  願  人 三星半導体通信株式会社代理人 弁理
士 菅 井 英 雄(外5名)O田 ^                   へ〇−  
         ■ ^                    I−Nニ
ー N、〆                      
  −一一l1N                 
     l1Nコ        と 手続補正書働側 コ 1、事件の表示 昭和63年特許第240598号事件
との関係  特許出願人             ?
4、代理人 住  所 東京都台東区上野1丁目18番11号5、補
正命令の日付  昭和63年12月 7日発送日  昭
和63年12月20日 口 6、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄、(1
)明細書第12頁第1行の「第2(A)〜(【)図」を
「第2(A)〜(L)図」に補正する。 (2)同第15頁第7行の「第2 (F’ )図」を「
第2(G)図」に補正する。 (3)同第16頁第4行の「第2(G)図」を「バ2(
H)図」に補正する。 (4)同第16頁第11行の「第2 (G’ )図」≧
「第2(I)図」に補正する。 (5)同第16頁第18行の「第2(H)図」を「第2
(J)図」に補正する。 (6)同第18頁第7行の「第2 (H’ )図」を「
第2(K)図」に補正する。 (7)同第18頁第18行の「第2(I)図」を「第2
(L)図」に補正する。 (8)同第20頁第13行の「第2(A)〜(I)硼」
を「第2(A)〜(L)図」に補正する。 (9)第2図を別紙の通り補正する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板と、前記基板上に第2導
    電型のコレクタ及びエミッタ領域と、第1導電型のベー
    ス領域を具備する半導体装置のエミッタ及びコレクタ領
    域の製造方法が下記の工程で行われることを特徴とする
    バイポーラトランジスタの製造方法。 (a)前記基板上の所定部分にエミッタ及びコレクタが
    形成される第1基板領域と、前記第1基板領域と離隔し
    て形成されたベース接続領域が形成される第2基板領域
    を形成し、前記基板上部の全面に窒化膜層を形成して、
    第2基板領域にベース領域接続窓を形成する工程。 (b)基板全面にドーピングされた多結晶シリコン層を
    形成し、フィールド平板とベース接続部を形成するため
    に、前記多結晶シリコン層をエッチングする工程。 (c)前記(b)工程で形成されたフィード平板をイオ
    ン注入マスクに使用して、エミッタ及びコレクタ領域形
    成のため第2導電型のイオンを注入する工程。 (d)基板の全面に酸化膜層を形成した後、前記(c)
    工程で注入された不純物等を活性化するために熱処理を
    する工程。 (e)エミッタ領域、コレクタ領域及びベース領域の接
    続窓を形成するため、前記酸化膜層をエッチングする工
    程。 (f)前記接続窓を通じて導体層に金属の配線を接続す
    る工程。
  2. (2)第1導電型の半導体基板がN型シリコン半導体基
    板であることを特徴とする請求項1に記載のバイポーラ
    トランジスタの製造方法。
  3. (3)第1導電型の半導体基板と、前記基板上に第1バ
    イポーラトランジスタと第2バイポーラトランジスタを
    具備した半導体装置の第1バイポーラトランジスタのエ
    ミッタ及びベース領域と、第2バイポーラトランジスタ
    のエミッタ及びコレクタ領域の製造方法が下記の工程で
    行われることを特徴とするバイポーラトランジスタの製
    造方法。 (a)前記基板上の所定部分に第1バイポーラトランジ
    スタのエミッタ及びベースが形成される第1基板領域と
    、第2バイポーラトランジスタのエミッタ及びコレクタ
    が形成される第3基板領域と、前記第1及び第3基板領
    域と離隔して形成された第1バイポーラトランジスタの
    コレクタ接続のための第2基板領域及び第2バイポーラ
    トランジスタのベース接続のための第4基板領域を形成
    する工程。 (b)第1バイポーラトランジスタの第1ベースを形成
    するために、第1基板領域全面に第2導電型のイオン注
    入をする工程。 (c)基板の全面に窒化膜層を形成した後、第1基板領
    域に第1バイポーラトランジスタのエミッタ接続窓を形
    成し、第2、第4基板領域に第1バイポーラトランジス
    タのコレクタ接続窓と第2バイポーラベース接続窓を形
    成する工程。 (d)基板の全面にドーピングされた多結晶シリコン層
    を形成し、第1バイポーラトランジスタのエミッタ接続
    部及びコレクタ接続部と、第2バイポーラトランジスタ
    のフィード平板及びベース接続部を形成するために、前
    記多結晶シリコン層をエッチングする工程。 (e)前記(d)工程で形成された第1基板領域のエミ
    ッタ接続部と第3基板領域のフィード平板をイオン注入
    マスクとして、第1バイポーラトランジスタの第2ベー
    ス領域と第2バイポーラトランジスタのエミッタ及びコ
    レクタ領域を形成するためにイオン注入をする工程。 (f)基板の全面に酸化膜層を形成した後、第1バイポ
    ーラトランジスタのエミッタ領域を形成し、第2バイポ
    ーラトランジスタのエミッタ及びコレクタ領域を形成す
    るために、前記イオン注入された不純物等を活性化する
    工程。 (g)第1及び第2バイポーラトランジスタのエミッタ
    領域とベース領域及びコレクタ領域の接続窓を形成する
    ために、前記酸化膜層をエッチングする工程。 (h)前記接続窓を通じて導体層に金属の配線を接続す
    る工程。
  4. (4)第1導電型の半導体基板がN型シリコン基板であ
    ることを特徴とする請求項3に記載のバイポーラトラン
    ジスタの製造方法。
JP63240598A 1987-09-26 1988-09-26 バイポーラトランジスタの製造方法 Pending JPH01165168A (ja)

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