JPH01289162A - Bipolar transistor and manufacture thereof - Google Patents

Bipolar transistor and manufacture thereof

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JPH01289162A
JPH01289162A JP11845888A JP11845888A JPH01289162A JP H01289162 A JPH01289162 A JP H01289162A JP 11845888 A JP11845888 A JP 11845888A JP 11845888 A JP11845888 A JP 11845888A JP H01289162 A JPH01289162 A JP H01289162A
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film
emitter
insulating film
layer
base
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JP11845888A
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Nobuyuki Ito
信之 伊藤
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Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To exclude smoothly excessive carriers from a highly implanted region and to make possible a high-speed switching action by a method wherein a base region and an emitter region are made to selfalign and the emitter and base high-concentration regions are completely isolated from each other. CONSTITUTION:A wafer, in which an n-type epitaxial layer 103 is formed on a P-type Si substrate 101 through an n<+> buried layer 102, is used to form an emitter sidewall insulating film 115. Then, the surfaces of poly Si films 110 and 113 are oxidized to form emitter and base electrode isolation insulating films 117. Boron is diffused in the substrate from the films 113 for external bases by the heat treatment at this time and the heat treatment at the time of formation of the film 115, and P<+> external base regions 116 are formed. After that, a nitride film 107 is removed to form an internal base layer 118, a poly Si film 119 is deposited and etched, an oxide film 106 is removed using the film 119 as a mask to deposit a poly Si film 120 and an emitter layer 121 is formed. Accordingly, the layers 116, 115 and 121 are formed by self-alignment and the layers 121 and 116 are isolated from each other.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的1 (産業上の利用分野) 本発明はベース領域とエミッタ領域を自己整合的に形成
する高性能バイポーラトランジスタの製造方法に関する
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention 1 (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a high-performance bipolar transistor in which a base region and an emitter region are formed in a self-aligned manner.

(従来の技術) 高性能シリコンバイポーラトランジスタは、コンピュー
タなどに用いられる高速演算用のブ0セッサ、メモリー
等のディジタル回路用素子としてはもちろん、オペアン
プ、コンパレータ等のアナログ回路用素子、そしてディ
ジタル/アナログ混載のDA/ADコンバータとしても
広く用いられている。最近は高性能バイポーラトランジ
スタとしてベース領域とエミッタ領域を自己整合技術を
用いて形成する方法が幾つか提案されてきている。ここ
に代表的な従来技術を記載し、その問題点等を明らかに
する。
(Prior Technology) High-performance silicon bipolar transistors are used not only as components for digital circuits such as processors and memories for high-speed calculations used in computers, but also as elements for analog circuits such as operational amplifiers and comparators, and for digital/analog devices. It is also widely used as a mixed DA/AD converter. Recently, several methods have been proposed for forming a base region and an emitter region of a high-performance bipolar transistor using self-alignment technology. Typical conventional techniques will be described here, and their problems will be clarified.

第4図(a )〜(d )は−従来例の製造工程である
。p型3i基板201にn十型埋め込み層202を介し
てコレクタ層となるn型層203をエピタキシャル成長
させたウェハを用いている。
FIGS. 4(a) to 4(d) show the manufacturing process of a conventional example. A wafer is used in which an n-type layer 203 serving as a collector layer is epitaxially grown on a p-type 3i substrate 201 via an n-type buried layer 202.

このウェハの素子分離にはチャンネルストッパとなるn
型層204が形成され、また選択酸化による酸化膜20
5が形成される。このウェハの素子領域全面に薄い酸化
11206を形成した後、全面に耐酸化性膜である窒化
シリコン膜207を堆積し、続いて第1の多結晶シリコ
ン膜208を堆積する。第1の多結晶シリコン1120
8のうち素子分離領域の不必要な部分は熱酸化により酸
化膜209に変える。次に第1の多結晶シリコン膜20
8にボロンをイオン注入により添加し、フォトエツチン
グによりエミッタ形成領域上の第1の多結晶シリコン1
I208をエツチングして開口を設ける(第4図(a)
)。その後酸化することによって多結晶シリコンの表面
に酸化11!210を形成し、この酸化膜210をマス
クとして開口部の窒化シリコンll1207を加熱リン
酸水溶液でエツチング除去する。そして、露出した酸化
!1206を弗化アンモニア水溶液でエツチング除去し
てウェハ面を露出する。このとき開口部の窒化シリコン
膜207のエツチングを意図的にオーバーエツチングす
ることによって、ニーバーハング部分211を形成し、
第1の多結晶シリコン膜208の一部分を露出させる(
第4図(b))。次いで第2の多結晶シリコンM 21
2を全面にH1積してオーバーハング部分211の下の
空洞部分を埋め込み、その優男2の多結晶シリコンI!
1212をエツチングして酸化1!1210および開口
部分のウェハ面を露出させる(第4図(C))。続いて
露出させたウェハ表面および多結晶シリコン膜の側面に
熱酸化膜213を形成する。このとき、第1の多結晶シ
リコンllI208に予めドープしておいたボロンを、
オーバーハング部分の第2の多結晶シリコン膜212を
介してウェハに拡散させ、p型の外部ベース層214を
形成する。この後、ボロンのイオン注入によりp型の内
部ベース層215を形成する。次いでCVD絶縁!11
216と第3の多結晶シリコン11217を順次[積し
、非等方性エツチングによってこれらをエツチングして
開口部側壁にのみ残し、残された第3の多結晶シリコン
1!217をエツチングマスクとして開口部ウェハ表面
の酸化膜を除去する。そして、高濃度に砒素をドープし
た第4の多結晶シリコン膜218を堆積させて、熱処理
によって砒素を拡散させてエミッタ1219を形成して
いる(第4図〈d))。
For device isolation on this wafer, n is used as a channel stopper.
A mold layer 204 is formed, and an oxide film 20 is formed by selective oxidation.
5 is formed. After forming a thin oxide layer 11206 on the entire surface of the element region of this wafer, a silicon nitride film 207, which is an oxidation-resistant film, is deposited on the entire surface, and then a first polycrystalline silicon film 208 is deposited. First polycrystalline silicon 1120
8, unnecessary portions of the element isolation region are converted into an oxide film 209 by thermal oxidation. Next, the first polycrystalline silicon film 20
Boron is added to 8 by ion implantation, and the first polycrystalline silicon 1 on the emitter formation region is etched by photoetching.
Etch I208 to provide an opening (Fig. 4(a)
). Thereafter, oxidation is performed to form oxide 11!210 on the surface of the polycrystalline silicon, and using this oxide film 210 as a mask, the silicon nitride 1207 in the opening is removed by etching with a heated aqueous phosphoric acid solution. And exposed oxidation! 1206 is removed by etching with an ammonia fluoride aqueous solution to expose the wafer surface. At this time, by intentionally over-etching the silicon nitride film 207 at the opening, a knee-bar hang portion 211 is formed,
A portion of the first polycrystalline silicon film 208 is exposed (
Figure 4(b)). Then second polycrystalline silicon M 21
2 is stacked on the entire surface by H1 to fill the hollow part under the overhang part 211, and the polycrystalline silicon I!
1212 is etched to expose the oxidized 1210 and the wafer surface of the opening (FIG. 4(C)). Subsequently, a thermal oxide film 213 is formed on the exposed wafer surface and side surfaces of the polycrystalline silicon film. At this time, the first polycrystalline silicon llI208 was doped with boron,
A p-type external base layer 214 is formed by diffusing into the wafer through the second polycrystalline silicon film 212 in the overhang portion. Thereafter, a p-type internal base layer 215 is formed by boron ion implantation. Next, CVD insulation! 11
216 and third polycrystalline silicon 11217 are sequentially stacked, and etched by anisotropic etching, leaving only the side walls of the opening, and the remaining third polycrystalline silicon 1!217 is used as an etching mask to form the opening. Remove the oxide film on the surface of the wafer. Then, a fourth polycrystalline silicon film 218 doped with arsenic at a high concentration is deposited, and the arsenic is diffused by heat treatment to form an emitter 1219 (FIG. 4(d)).

第1、第2の多結晶シリコン膜208.212はベース
電極として、第4の多結晶シリコン躾218はエミッタ
電極として用いられている。
The first and second polycrystalline silicon films 208 and 212 are used as base electrodes, and the fourth polycrystalline silicon film 218 is used as an emitter electrode.

この方法によるとエミッタ・ベースが自己整合的に形成
されしかも、エミッタ拡散の開口部が〜0.35μm、
エミッタ開ロ部〜ベース開口部が0.25μm1ベ一ス
開口部が0.35μmと非常に微細な構造が可能となる
。しかしこの様な方法で形成したバイポーラトランジス
タでは、p中型外部ベース領域とn中型エミッタ領域の
高濃度層が横方向で接近して形成され易い。そのために
エミッタ・ベース接合の耐圧が低下し、あるいは寄生容
■が非常に大きくなってしまう。一方、この問題をなく
すためにエミッタ層と外部ベース層の間を十分あけると
、ベース抵抗が大きくなってしまう。
According to this method, the emitter base is formed in a self-aligned manner, and the emitter diffusion opening is ~0.35 μm.
The emitter opening to the base opening is 0.25 μm, and the base opening is 0.35 μm, making it possible to create a very fine structure. However, in a bipolar transistor formed by such a method, the high concentration layers of the p medium type external base region and the n medium type emitter region are likely to be formed close to each other in the lateral direction. As a result, the withstand voltage of the emitter-base junction decreases, or the parasitic capacitance (1) becomes extremely large. On the other hand, if a sufficient space is left between the emitter layer and the external base layer in order to eliminate this problem, the base resistance will increase.

(発明が解決しようとする課題) 以上のように従来の高性能自己整合型バイポーラトラン
ジスタにおいては、エミッタ・ベース間の距離を小さい
値に最適設計することが非常に難しく、高速度なスイッ
チングにはなお問題を残している。
(Problem to be solved by the invention) As described above, in conventional high-performance self-aligned bipolar transistors, it is extremely difficult to optimally design the emitter-base distance to a small value, and high-speed switching is difficult. However, problems remain.

本発明はこのような問題を解決したバイポーラ・トラン
ジスタとその製造方法を提供することを[発明の紅終コ (課題を解決するための手段) 本発明によるバイポーラトランジスタは、エミッタ・ベ
ースN極分離のための絶縁膜の先端部に、基板内に内部
ベースとコレクタの接合面より深く埋込まれたエミッタ
13i1壁絶縁膜を有し、そのエミッタ障壁絶縁膜で囲
まれた領域に内部ベース層とエミッタ層を形成し、エミ
ッタ障壁絶縁膜の底面部から外側にかけて外部ベース層
を形成したことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a bipolar transistor that solves these problems and a method for manufacturing the same. An emitter 13i1 wall insulating film is embedded in the substrate deeper than the junction surface of the internal base and the collector at the tip of the insulating film for the purpose of the emitter, and the internal base layer and the emitter barrier insulating film are surrounded by the emitter barrier insulating film. The present invention is characterized in that an emitter layer is formed, and an external base layer is formed from the bottom of the emitter barrier insulating film to the outside.

本発明の方法は、第1導電型のコレクタ層を有する半導
体ウェハ上にまず第1の絶縁膜、耐酸化膜、第2の絶縁
膜を順次形成し、続いて第2の絶縁膜、耐酸化性膜をパ
ターニングしてこれをエミッタ形成領域を含む領域に残
す。次に全面に第3の絶縁膜、ベース電極の一部となる
第1の導体膜を順次形成し、第1の導体膜表面の凹部に
マスク材料膜を埋め込°み形成して、第1の導体膜をエ
ツチングする。更にマスク材料膜、パターニングされた
前記耐酸化性膜およびこの1Ii1酸化性膜の側壁に形
成された前記第3の絶縁膜をエツチングマスクとして、
第3および第1の絶縁膜をエツチングして、第2の絶縁
膜側壁に残された第3の絶縁膜とマスク材料膜で挾まれ
た領域に外部ベース層形成用の第1の開口を形成する。
In the method of the present invention, first, a first insulating film, an oxidation-resistant film, and a second insulating film are sequentially formed on a semiconductor wafer having a collector layer of a first conductivity type, and then a second insulating film, an oxidation-resistant film, and a second insulating film are formed. The electrostatic film is patterned and left in the region including the emitter formation region. Next, a third insulating film and a first conductive film that will become a part of the base electrode are sequentially formed on the entire surface, and a mask material film is embedded in the recesses on the surface of the first conductive film. Etching the conductor film. Further, using the mask material film, the patterned oxidation-resistant film, and the third insulating film formed on the sidewalls of the 1Ii1 oxidation film as an etching mask,
The third and first insulating films are etched to form a first opening for forming an external base layer in a region sandwiched between the third insulating film and the mask material film left on the sidewall of the second insulating film. do.

その後マスク材料膜をエツチング除去して、第1の開口
内にベース電極の一部となる第2の導体膜を選択的に埋
め込む。
Thereafter, the mask material film is removed by etching, and a second conductor film, which will become a part of the base electrode, is selectively embedded in the first opening.

その後、第2の導体膜と耐酸化性膜をマスクとして第3
〜第1の絶縁膜をエツチングし、エミッタ側壁絶縁膜を
形成する領域の基板を露出させる第2の開口を形成する
。この第2の開口領域には酸素のイオン注入をして熱処
理を加えることでSiO2からなるエミッタ側壁絶縁膜
を形成する。
Then, using the second conductive film and the oxidation-resistant film as a mask, the third
- Etching the first insulating film to form a second opening exposing the substrate in a region where an emitter sidewall insulating film is to be formed. Oxygen ions are implanted into this second opening region and heat treatment is applied to form an emitter sidewall insulating film made of SiO2.

その優男1および第2の導体膜からなる導体膜表面に熱
酸化膜を形成する。このとき同時に、第2の導体膜に予
めドープされていた不純物をコレクタ層に拡散させて第
2導電型の外部ベース層を形成する。さらに、耐酸化性
膜を除去して内部ベース形成用の第3の開口を形成した
後、第3の開口wAiii!のウェハ表面に不純物をド
ープして第2導電型の内部ベース層を形成する。続いて
、内部ベース層が形成された第3の開口wA域のウェハ
表面を露出させ、エミッタ電極の一部となる第3の導体
膜を形成し、第3の導体膜を介して不純物をウェハに拡
散させて第1導電型のエミッタ層を形成する。
A thermal oxide film is formed on the surface of the conductor film made up of the first conductor film and the second conductor film. At the same time, an impurity doped in the second conductor film in advance is diffused into the collector layer to form an external base layer of the second conductivity type. Furthermore, after removing the oxidation-resistant film and forming a third opening for forming an internal base, the third opening wAiii! The surface of the wafer is doped with impurities to form an internal base layer of a second conductivity type. Subsequently, the wafer surface in the third opening wA area where the internal base layer is formed is exposed, a third conductive film that becomes a part of the emitter electrode is formed, and impurities are removed from the wafer through the third conductive film. An emitter layer of the first conductivity type is formed by diffusing the phosphor and the like to form a first conductivity type emitter layer.

(作 用) 本発明の構造および方法によれば、ベース領域とエミッ
タ領域は自己整合され、かつエミッタ側壁絶amにより
ベースとエミッタの高濃度な領域が完全に分離される。
(Function) According to the structure and method of the present invention, the base region and the emitter region are self-aligned, and the high concentration regions of the base and emitter are completely separated by the emitter side wall insulation.

このため、高濃度な領域外部ベースとエミッタの間で接
合が形成されることなく、従ってエミッタ・ベースの耐
圧を下げることなくエミッタと外部ベースの距離を縮め
ることができる。これにより高注入領域における過剰キ
ャリアの排出を滞りなく行なわせることが可能となり、
高速スイッチング動作が可能となる。
Therefore, no junction is formed between the highly doped external base and the emitter, and therefore the distance between the emitter and the external base can be shortened without lowering the emitter-base breakdown voltage. This makes it possible to smoothly discharge excess carriers in the high injection region,
High-speed switching operation is possible.

(実施例) 以下、本発明の詳細な説明する。(Example) The present invention will be explained in detail below.

第1図は、一実施例のバイポーラ・トランジスタを示し
、第2図(a)〜(h )はその製造工程を示す。この
実施例では、図に示すようにp型Si基板101にn十
型埋め込み1102を介して、コレクタ層となるn型エ
ピタキシャル層103を形成したウェハを用いている。
FIG. 1 shows an embodiment of a bipolar transistor, and FIGS. 2(a) to 2(h) show its manufacturing process. In this embodiment, as shown in the figure, a wafer is used in which an n-type epitaxial layer 103 serving as a collector layer is formed on a p-type Si substrate 101 via an n-type embedding 1102.

このようなウェハの素子分am域およびエミッタ・ベー
ス領域と、コレクタ・コンタクト領域の分離領域にまず
溝を形成し、選択酸化法によりこれらの溝に素子分離用
酸化111104および電極問分麺用酸化膜105を形
成する。このように素子分離されたウェハの素子領域に
、第1の絶縁膜として熱酸化により約500人のシリコ
ン酸化膜106を形成し、続いて耐酸化性膜として約1
500人のシリコン窒化F1107をLPCVDにより
堆積し、さらにその上に第2の絶縁膜として約100人
程度のシリコン酸化llA108を常圧CVDにより堆
積させる(第2図(a))。次いでフォトエツチング法
によりCVD酸化膜108をエミッタ形成f!4[を含
むfIR域に残すようにパターニングして、そのCVD
Pli化膜108をマスクとして下地の窒化F1107
をパターニングし、全面に第3の絶縁膜として約i o
oo人程度のシリコン酸化膜109を常圧CvDで、更
にベース電極の一部となる第1の導電膜として約400
0人の多結晶シリコン膜110をLPCVDで堆積させ
る(第2図(b))。次いでフォトレジスト111を塗
布し、プラズマエツチングによってエッチバックするこ
とで表面の凹部に埋め込む(第2図(C))。
Grooves are first formed in the isolation regions of the element am region, emitter/base region, and collector/contact region of such a wafer, and oxidation 111104 for element isolation and oxidation for electrode interlayer are applied to these grooves by selective oxidation. A film 105 is formed. A silicon oxide film 106 of about 500 layers is formed by thermal oxidation as a first insulating film in the element region of the wafer separated into elements in this way, and then a silicon oxide film 106 of about 100 layers is formed as an oxidation-resistant film.
500 layers of silicon nitride F1107 are deposited by LPCVD, and on top of this, about 100 layers of silicon oxide 1108 are deposited as a second insulating film by atmospheric pressure CVD (FIG. 2(a)). Next, a CVD oxide film 108 is formed as an emitter by photoetching. 4 [Patterning is performed so as to remain in the fIR region including [], and the CVD
Using the Pli film 108 as a mask, the underlying nitride F1107
is patterned to form a third insulating film on the entire surface.
A silicon oxide film 109 with a thickness of approximately 400 mm was deposited by atmospheric pressure CVD, and then a silicon oxide film 109 with a thickness of approximately 400 mm was deposited as a first conductive film that would become a part of the base electrode.
A polycrystalline silicon film 110 is deposited by LPCVD (FIG. 2(b)). Next, a photoresist 111 is applied and etched back by plasma etching to fill in the recesses on the surface (FIG. 2(C)).

このフォトレジスト111をエツチング・マスクとして
、多結晶シリコン111110をエツチングしていき、
CVD酸化1a108の上部及び側部のCVD酸化ll
1109が露出したならばそれをもエツチング・マスク
として多結晶シリコン1110を下地の酸化M109が
露出するまでエツチングし、ざらに下地の酸化膜109
,106もエツチングして、フォトレジスト111と、
酸化膜108及びこの側部の酸化l11109とで挾ま
れた領域に第1の開口112を形成する(第2図(d)
)。その後フォトレジスト111をアッシング除去し、
これもベース電極の一部となる第2の多結晶シリコン膜
113をLPCVDにより堆積し、プラズマ・エツチン
グを用いてエッチバックして、第1の開口112に埋込
む(第2図(e))。さらにイオン注入により、これら
第1、第2の多結晶シリコンI!1110.113にボ
ロンをドープすることでベース電極を形成することがで
きる。
Using this photoresist 111 as an etching mask, polycrystalline silicon 111110 is etched,
CVD oxidation of the top and sides of CVD oxidation 1a108
Once 1109 is exposed, use it as an etching mask to etch the polycrystalline silicon 1110 until the underlying oxide M109 is exposed, and then roughly remove the underlying oxide film 109.
, 106 are also etched, and the photoresist 111 is formed.
A first opening 112 is formed in a region sandwiched between the oxide film 108 and the oxide layer 11109 on the side thereof (FIG. 2(d)).
). After that, the photoresist 111 is removed by ashing,
A second polycrystalline silicon film 113, which will also become part of the base electrode, is deposited by LPCVD and etched back using plasma etching to fill the first opening 112 (FIG. 2(e)). . Furthermore, by ion implantation, these first and second polycrystalline silicon I! A base electrode can be formed by doping 1110.113 with boron.

続いて素子領域に開口をもつフォトレジスト(図示せず
)をエツチング・マスクとして、エミッタ領域のCVD
酸化膜108と109.106をエツチングし、エミッ
タ形成領域の周囲に第2の開口114を形成する。そし
てこの第2の関口114に露出した基板に酸素のイオン
注入を行い、熱処理を行うことによってSiO2からな
るエミッタ側壁絶縁#l!115を形成する。この絶縁
膜115の埋込み深さは、後に形成される内部ベースと
コレクタ接合面より深いものとする。なお酸素のイオン
注入条件は作りたいエミッタ側壁の深さによるが、例え
ば3 Q key程度の加速電圧でイオン注入すれば〜
600人程度0エミッタ側壁絶縁製を形成することが可
能である(第2図(f))。
Next, using a photoresist (not shown) with an opening in the element region as an etching mask, CVD of the emitter region is performed.
The oxide films 108, 109 and 106 are etched to form a second opening 114 around the emitter formation region. Then, by implanting oxygen ions into the substrate exposed to the second gate 114 and performing heat treatment, the emitter side wall insulation #l made of SiO2 is formed! 115 is formed. The buried depth of this insulating film 115 is set to be deeper than the internal base-collector junction surface that will be formed later. The conditions for oxygen ion implantation depend on the depth of the emitter sidewall that you want to create, but for example, if you implant ions at an acceleration voltage of about 3 Q key, ~
It is possible to form an emitter sidewall insulator of about 600 emitters (FIG. 2(f)).

つぎに、第1および第2の多結晶シリコン膜110.1
13の表面を酸化することによってエミッタ・ベースの
電極分離絶縁膜となる酸化膜117を形成する。なお、
このときの熱処理と先のエミッタ側壁絶縁膜115の形
成時の熱処理によって、あらかじめボロンをドープして
あった外部ベース用多結晶シリコン1113から基板に
ボロンが拡散することによって、p中型外部ベース領域
116が形成される。(第2図(g))。その後、窒化
!11107をプラズマエツチングを用いて除去し、内
部ベースの不純物であるボロンのイオン注入を行い内部
ベース層118を形成し、次いで第3の多結晶シリコン
膜119を堆積し非等方性エツチングによってこれをエ
ツチングして、関口部側壁にのみ残し、この第3の多結
晶シリコン1179をエツチング・マスクとして酸化膜
106をエツチング除去して第4の多結晶シリコ’/H
120をLPCVDにより堆積させ、これにイオン注入
を用いて砒素をドープさせ、熱処理を行うことによって
エミ、ツタ層121を形成する(第2図(h))。
Next, first and second polycrystalline silicon films 110.1
By oxidizing the surface of 13, an oxide film 117 is formed which will serve as an emitter-base electrode separation insulating film. In addition,
Due to the heat treatment at this time and the heat treatment during the formation of the emitter sidewall insulating film 115, boron is diffused from the polycrystalline silicon 1113 for the external base doped with boron into the substrate, thereby causing the p-type external base region 116 to diffuse into the substrate. is formed. (Figure 2 (g)). Then nitriding! 11107 is removed using plasma etching, boron ions as an internal base impurity are implanted to form an internal base layer 118, and then a third polycrystalline silicon film 119 is deposited and etched by anisotropic etching. The third polycrystalline silicon 1179 is used as an etching mask to remove the oxide film 106 and form a fourth polycrystalline silicon film 1179.
120 is deposited by LPCVD, doped with arsenic using ion implantation, and subjected to heat treatment to form an emitter and ivy layer 121 (FIG. 2(h)).

以上のようにして外部ベース層とエミッタ側壁絶縁膜、
エミッタ拡散層を自己整合によって形成したバイポーラ
・トランジスタが(りられる。この実施例によれば、エ
ミッタ層121を取り囲む側壁絶縁膜115が埋込まれ
ているため、^濃度のn中型のエミッタ層121と1型
の外部ベース層116(特にベース電極取り出し部のp
+領領域が隣接して形成されることなく、しかもp中型
の外部ベース層116の一部が側壁絶縁1115の下部
から回り込んでエミッタ層121の左右の端部下方まで
延びておりベース抵抗を低くすることができる。この結
果、エミッタ・ベースの耐圧を落とすことなくベース抵
抗を低減させることが可能となった。また、同時にエミ
ッタ・ベース層の接合容量も非常に低く押えることがで
きる。このようにして製造されたバイポーラ・トランジ
スタに於ては、例えばバイポーラ・トランジスタの主要
なパラメータである遮断周波数<f T )のコレクタ
電流依存性を考えた場合、低注入tI4iii!ではエ
ミッタ・ベース間の接合容量が低いために高い1丁を、
高注入領域ではエミッタの過剰電荷を容易に排出するこ
とが可能なため、やはり高い「Tを得ることができる。
As described above, the external base layer and emitter sidewall insulating film are formed.
A bipolar transistor in which the emitter diffusion layer is formed by self-alignment is formed.According to this embodiment, since the sidewall insulating film 115 surrounding the emitter layer 121 is embedded, the emitter layer 121 with an n medium concentration and type 1 external base layer 116 (especially p of the base electrode extraction part)
+ regions are not formed adjacent to each other, and a part of the medium-p external base layer 116 wraps around from the bottom of the sidewall insulator 1115 and extends below the left and right ends of the emitter layer 121, increasing the base resistance. It can be lowered. As a result, it has become possible to reduce the base resistance without reducing the withstand voltage of the emitter and base. At the same time, the junction capacitance between the emitter and base layers can also be kept very low. In the bipolar transistor manufactured in this way, for example, when considering the collector current dependence of the cutoff frequency < f T ), which is a main parameter of the bipolar transistor, a low injection tI4iii! Now, let's take a high-quality one because the junction capacitance between the emitter and base is low.
In the high injection region, excess charge in the emitter can be easily discharged, so a high T can be obtained.

第3図は他の実施例のバイポーラトランジスタを示す。FIG. 3 shows a bipolar transistor according to another embodiment.

第1図と対応する部分には同一符号を付して詳細な説明
を省く。先の実施例では内部ベース層118の形成後、
開口を狭くしてエミッタ層121を形成したのに対し、
この実施例では内部ベース層とエミッタ層を同じ開口を
通して形成している。即ちエミッタ側壁絶縁膜115に
よりエミッタ幅が決まる。
Portions corresponding to those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and detailed explanations will be omitted. In the previous embodiment, after forming the internal base layer 118,
Whereas the emitter layer 121 was formed by narrowing the opening,
In this embodiment, the internal base layer and emitter layer are formed through the same opening. That is, the emitter width is determined by the emitter sidewall insulating film 115.

この実施例では、エミッタ接合面が平坦のままその周囲
にある側壁絶1i11115にn1Mするため、エミッ
タに電界の集中し易いコーナーがなくなり、エミッタ・
ベース間耐圧が向上する。
In this embodiment, since the emitter junction surface remains flat and the surrounding side wall insulation 1i11115 is n1M, there is no corner where the electric field tends to concentrate on the emitter, and the emitter
Improves base-to-base breakdown voltage.

[発明の効果] 以上のように本発明によれば、エミッタ層周囲に側壁絶
縁膜を埋込んで高性能化を図ったバイポーラトランジス
タを実現することができる。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, it is possible to realize a bipolar transistor with improved performance by embedding a sidewall insulating film around the emitter layer.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例のバイポーラ・トランジスタ
を示す図、第2図(a )〜(h)はその工程の断面図
、第3図は他の実施例のバイポーラトランジスタを示す
図、第4図(a )〜(d >は従来のバイポーラ・ト
ランジスタの製造工程の断面図を示している。 101・・・p型3i基板、102・・・n型埋め込み
層、103・・・n型エピタキシャル層(コレクタl!
2)104.105,106・・・シリコン酸化膜、1
07・・・シリコン窒化膜、108.109・・・CV
Dシリコン酸化膜、110.113・・・多結晶シリコ
ン膜、711・・・フォトレジスト、112・・・第1
の開口、114・・・第2の開口、115・・・エミッ
タ側壁絶縁膜、116・・・外部ベース層、117・・
・シリコン酸化膜、118・・・内部ベース層、120
・・・エミッタ多結晶シリコン膜、121・・・エミッ
タ層。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第2図 第2図
FIG. 1 is a diagram showing a bipolar transistor according to one embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) to (h) are sectional views of the process, and FIG. 3 is a diagram showing a bipolar transistor according to another embodiment. 4(a) to (d) show cross-sectional views of the manufacturing process of a conventional bipolar transistor. 101...p-type 3i substrate, 102...n-type buried layer, 103...n type epitaxial layer (collector l!
2) 104.105,106...silicon oxide film, 1
07...Silicon nitride film, 108.109...CV
D silicon oxide film, 110.113... polycrystalline silicon film, 711... photoresist, 112... first
opening, 114... second opening, 115... emitter side wall insulating film, 116... external base layer, 117...
・Silicon oxide film, 118...Internal base layer, 120
...Emitter polycrystalline silicon film, 121...Emitter layer. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue Figure 2 Figure 2

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)コレクタ層表面部に内部ベース層と外部ベース層
が形成され、内部ベース層表面部にエミッタ層が形成さ
れたプレーナ構造のバイポーラトランジスタにおいて、
エミッタ・ベース電極間分離用の絶縁膜の先端部に、エ
ミッタ層を取り囲むように、前記内部ベース層と前記コ
レクタ層の接合面より深く基板内に埋込まれた絶縁膜を
有することを特徴とするバイポーラトランジスタ。
(1) In a bipolar transistor with a planar structure in which an internal base layer and an external base layer are formed on the surface of the collector layer, and an emitter layer is formed on the surface of the internal base layer,
The insulating film for isolation between the emitter and base electrodes has an insulating film buried in the substrate deeper than the bonding surface between the internal base layer and the collector layer so as to surround the emitter layer at the tip of the insulating film for separating the emitter and base electrodes. bipolar transistor.
(2)第1導電型のコレクタ層を有する半導体ウェハ上
に第1の絶縁膜、耐酸化性膜および第2の絶縁膜をこの
順に堆積する工程と、前記第2の絶縁膜をエミッタ形成
領域を含む領域に残すようにパターニングし、残された
第2の絶縁膜をエッチングマスクとして前記耐酸化性膜
をパターニングする工程と、ウェハ全面に第3の絶縁膜
を堆積し、続いて全面にベース電極の一部となる第1の
導体膜を堆積する工程と、前記第1の導体膜表面の凹部
にマスク材料膜を埋め込み形成する工程と、マスク材料
膜、パターニングされた前記耐酸化性膜およびこの耐酸
化性膜の側壁に形成された前記第3の絶縁膜をエッチン
グマスクとして前記第1の導体膜、前記第3および第1
の絶縁膜をエッチングして、前記第2の絶縁膜側壁に残
された第3の絶縁膜と前記マスク材料膜で挾まれた領域
に外部ベース層形成用の第1の開口を形成する工程と、
前記マスク材料膜を除去した後、前記第1の開口内にベ
ース電極の一部となる第2の導体膜を選択的に埋め込み
形成する工程と、前記第2の導体膜および耐酸化性膜を
マスクとして内部ベース形成領域の第1乃至第3の絶縁
膜をエッチングしてエミッタ形成領域周辺に第2の開口
を形成する工程と、前記第2の開口領域に酸素をイオン
注入し、熱処理を加えることによって二酸化硅素からな
る絶縁膜を形成する工程と、前記第1および第2の導体
膜からなる膜の表面に熱酸化膜を形成すると同時に、前
記第2の導体膜に予めドープされていた不純物を前記コ
レクタ層に拡散させて第2導電型の外部ベース層を形成
する工程と、前記耐酸化性膜を除去して内部ベース形成
用の第3の開口を形成する工程と、前記第3の開口領域
のウェハ表面に不純物をドープして第2導電型の内部ベ
ース層を形成する工程と、前記内部ベース層が形成され
た第3の開口領域のウェハ表面を露出させ、エミッタ電
極の一部となる第3の導体膜を堆積する工程と、前記第
3の導体膜を介して不純物をウェハに拡散させて第1導
電型のエミッタ層を形成する工程とを有することを特徴
とするバイポーラトランジスタの製造方法。
(2) Depositing a first insulating film, an oxidation-resistant film, and a second insulating film in this order on a semiconductor wafer having a collector layer of a first conductivity type, and depositing the second insulating film in an emitter formation region. The oxidation-resistant film is patterned using the remaining second insulating film as an etching mask, and the third insulating film is deposited on the entire surface of the wafer. a step of depositing a first conductor film that will become a part of an electrode; a step of embedding a mask material film in a recess on the surface of the first conductor film; a step of depositing a mask material film, the patterned oxidation-resistant film, and Using the third insulating film formed on the sidewall of this oxidation-resistant film as an etching mask, the first conductive film, the third and first insulating film are
etching the insulating film to form a first opening for forming an external base layer in a region sandwiched between the third insulating film left on the side wall of the second insulating film and the mask material film; ,
After removing the mask material film, a step of selectively embedding a second conductor film that will become a part of the base electrode in the first opening, and burying the second conductor film and the oxidation-resistant film. Etching the first to third insulating films in the internal base formation region as a mask to form a second opening around the emitter formation region, implanting oxygen ions into the second opening region, and applying heat treatment. At the same time, forming an insulating film made of silicon dioxide, and forming a thermal oxide film on the surface of the film made of the first and second conductor films, impurities doped in advance in the second conductor film are added. forming an external base layer of a second conductivity type by diffusing into the collector layer; removing the oxidation-resistant film to form a third opening for forming an internal base; A step of doping the wafer surface in the opening region with an impurity to form an internal base layer of a second conductivity type, and exposing the wafer surface in the third opening region where the internal base layer is formed, forming a part of the emitter electrode. A bipolar transistor comprising the steps of: depositing a third conductor film, and diffusing impurities into the wafer through the third conductor film to form an emitter layer of a first conductivity type. manufacturing method.
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