JPH02138745A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH02138745A
JPH02138745A JP19506289A JP19506289A JPH02138745A JP H02138745 A JPH02138745 A JP H02138745A JP 19506289 A JP19506289 A JP 19506289A JP 19506289 A JP19506289 A JP 19506289A JP H02138745 A JPH02138745 A JP H02138745A
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JP
Japan
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emitter
concentration
base
film
forming
Prior art date
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Pending
Application number
JP19506289A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroyuki Sakai
坂井 弘之
Shuichi Kameyama
亀山 周一
Masanori Kajiyama
梶山 正典
Kazuya Kikuchi
菊池 和也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Publication of JPH02138745A publication Critical patent/JPH02138745A/en
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Abstract

PURPOSE:To separate a high-concentration external base from an emitter and a low-concentration internal base by a prescribed degree and to reduce a leakage current between the emitter and the base by a method wherein this high- concentration external base is formed in a bipolar semiconductor device to lessen a base resistance and a self-line technique is used. CONSTITUTION:An isolation oxide film 2 and a low-concentration internal base 3, which is formed by ion-implantation and has d prescribed depth, are formed on an N-type semiconductor substrate 1. Then, an SiO2 film 4 is formed in a prescribed thickness by a CVD method, this film 4 is opened at an opening part 5 and a poly silicon film 6 having a prescribed thickness is formed by a CVD method using sn emitter window having a diameter slightly larger than that of the part 5. Then, As is ion-implanted in the whole surface of the film 6 using the film 4 as a mask on the basis of a prescribed condition. At this time, the As is not implanted in the lower part of the film 4 and an emitter 7 is formed in a prescribed thickness by a heat treatment in an N2-containing atmosphere of a prescribed temperature. This emitter 7 is formed under the lower part of the part 5 as a diffusion source for the film 6.

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
半導体装置において、高速・高密度で電流増幅率及び耐
圧向上を図ることを目的としていも 従来の技術 近鍛 半導体装置はますます高速・高密度化が進へ バ
イポーラトランジスタにおいてもエミッタの大きさは年
々小さくなってきている。バイポーラトランジスタでは
高速化を図るたム ベース抵抗fbb・を小さくするこ
とが非常に重要であり、それを実現するために高濃度の
外部ベースがよく用いられている。第5図に高濃度外部
ベースを用いたトランジスタの一例を示す〔例え11 
 T、Takemoto et al、 ”Advan
ced VIST Device Technolog
y、アイイーデーエムテクニカルダイジェスト(IED
M Tech、Dig、 H983pp、 51〜54
)。第5図において、31は例えばn型(111)半導
体基板でコレクタを形成している。32は分離酸化1]
l  33は低濃度内部ベー、7.. 34はpoly
 Si、35は熱酸化風36は高濃度n゛領域エミッタ
を形成してい、4 37は高濃度外部ベースで低濃度内
部ベース33とつながっている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and in particular to a method for manufacturing a semiconductor device, in which the purpose is to improve the current amplification factor and withstand voltage at high speed and high density. Semiconductor devices are becoming faster and more dense. Even in bipolar transistors, the emitter size is becoming smaller year by year. In bipolar transistors, it is very important to reduce the base resistance fbb in order to increase the speed, and to achieve this, a highly doped external base is often used. Figure 5 shows an example of a transistor using a highly doped external base [Example 11]
T., Takemoto et al., “Advan
ced VIST Device Technology
y, IEDM Technical Digest (IED)
M Tech, Dig, H983pp, 51-54
). In FIG. 5, reference numeral 31 forms a collector using, for example, an n-type (111) semiconductor substrate. 32 is separated oxidation 1]
l 33 is a low concentration internal base; 7. .. 34 is poly
Thermal oxidation air 36 forms a high concentration n' area emitter, and 437 is a high concentration external base connected to the low concentration internal base 33.

ベース抵抗rbl+・を小さ(するために高濃度外部ベ
ース37をエミッタ36の端部より自己整合的に形成し
ているので、エミッタの高濃度n゛領域外部ベースの高
濃度p°領領域が接触している構造になっている。
In order to reduce the base resistance rbl+, the highly doped external base 37 is formed in a self-aligned manner from the end of the emitter 36, so that the highly doped n゜ region of the emitter and the highly doped p° region of the external base are in contact with each other. The structure is as follows.

発明が解決しようとする課題 第5図のようにベース抵抗rbb・を小さくするため高
濃度外部ベースのp゛領域エミッタの高濃度n°領領域
接触している場合が多い。この高濃度の外部ベースが高
濃度のエミッタと接触していると、エミッタとベース間
のトンネル現象によるリーク電流が非常に多くなり、逆
方向耐圧も小さくなる。
Problems to be Solved by the Invention As shown in FIG. 5, in order to reduce the base resistance rbb, the highly doped n° region of the p′ region emitter of the highly doped external base is often in contact with the emitter. If this highly doped external base is in contact with a highly doped emitter, the leakage current due to the tunneling phenomenon between the emitter and the base will increase significantly, and the reverse breakdown voltage will also decrease.

また トランジスタの電流増幅率hpgはエミッタ36
の不純物濃度と低濃度内部ベース33の不純物濃度で決
まる力交 高濃度外部ベース37がエミッタ36直下の
低濃度内部ベース33領域にまで横方向拡散してくると
、低濃度内部ベース領域の実効的な不純物濃度が増加L
hpEの制御性が非常に悪くなってしまう。エミッタの
大きさが違うトランジスタでは 高濃度外部ベース37
の横方向拡散の影響により、エミッタサイズが小さくな
るほどhFEが小さくなる傾向にある。したがって、高
密度・高速化を図るためにエミッタを小さくしていくと
高濃度外部ベースの横方向拡散の影響により低濃度内部
ベースの実効的な不純物濃度が増加し11FEが小さく
なってしまうという大きな問題点が生じる。
Also, the current amplification factor hpg of the transistor is emitter 36
Force exchange determined by the impurity concentration of the low concentration internal base 33 The impurity concentration increases L
The controllability of hpE becomes extremely poor. In transistors with different emitter sizes, high concentration external base 37
Due to the influence of lateral diffusion, hFE tends to decrease as the emitter size decreases. Therefore, if the emitter is made smaller in order to achieve higher density and higher speed, the effective impurity concentration of the lower concentration internal base will increase due to the effect of lateral diffusion of the higher concentration external base, resulting in a larger 11FE becoming smaller. A problem arises.

さら番ヘ  高濃度外部ベース37はエミツタ36端部
より自己整合的にイオン注入で形成しているので、B”
(ボロン)はエミッタ領域にも注入されている。
Next, the high-concentration external base 37 is formed by ion implantation from the end of the emitter 36 in a self-aligned manner.
(boron) is also implanted in the emitter region.

それ故、エミッタ領域で高濃度のn゛不純物と高濃度の
p゛不純物の補償効果を生1shpEは小さくなり制御
性も悪くなるという欠点を有している。本発明はこのよ
うな課題を解決するもので、 トランジスタの高速・高
密度化を図るため高濃度外部ベースは形成する力丈 セ
ルファライン技術によりエミッタ及び低濃度内部ベース
にまで高濃度外部ベースが横方向拡散しないようにして
、エミッタ・ベース間のリーク電流、耐圧を向上させ、
hFEの制御もエミッタと低濃度内部ベースの不純物濃
度で決まるようにして制御性の向上を図った半導体装置
の製造方法を提供することを目的とするものであり、さ
らにはエミッタ領域での高濃度n゛不沌物と高濃度p゛
不純物との補償効果をなくして、)1pEを高くし か
つ制御性の向上を図ったものである。
Therefore, a compensation effect of the high concentration n' impurity and the high concentration p' impurity is produced in the emitter region, resulting in a decrease in 1shpE and poor controllability. The present invention solves these problems.In order to increase the speed and density of transistors, the high-concentration external base is formed with sufficient strength. By preventing directional diffusion and improving leakage current and breakdown voltage between the emitter and base,
The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which hFE control is determined by the impurity concentration of the emitter and the low-concentration internal base, thereby improving controllability. By eliminating the compensation effect of the n゛ disorder and the high-concentration p゛ impurity, )1 pE is increased and controllability is improved.

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明法 一方導電型半導体
基板上の所定領域に低濃度の他方導電型半導体領域を形
成する工程と、前記低濃度他方導電型半導体領域上に絶
縁膜を形成し 開口部を形成する工程と、前記開口部上
に開口部より大きく導電性物質を形成し 前記導電性物
質から前記開口部下部に高濃度の一方導電型半導体領域
を形成する工程と、前記導電型物質端部より高濃度の他
方導電型半導体領域を形成する工程とを備えたものであ
る。
Means for Solving the Problem In order to solve this problem, the method of the present invention includes a step of forming a low concentration semiconductor region of the other conductivity type in a predetermined region on the semiconductor substrate of the first conductivity type; forming an insulating film on the opening, forming a conductive material larger than the opening over the opening, and forming a high concentration one conductivity type semiconductor region under the opening from the conductive material. and a step of forming a semiconductor region of the other conductivity type having a higher concentration than the end portion of the conductivity type material.

作用 この構成により、ベース抵抗rbb・を小さくするため
高濃度外部ベースを用いている力(セルファライン技術
によりこの高濃度外部ベースはエミッタ及び低濃度内部
ベースにまで横方向拡散していかなt、Xo  よって
、エミッタの高濃度n゛領域外部ベースの高濃度p゛領
域直接接触することがなく、エミッタ・ベース間のリー
ク電流を小さくすることができ耐圧も大きくなる。高濃
度外部ベースのp゛領域低濃度の内部ベースまで影響し
ないので、電流増幅率hFεは本来のエミッタの不純物
濃度と低濃度内部ベースの不純物濃度だけで決めること
ができる。したがって、高濃度外部ベースを用いてベー
ス抵抗rbb・を小さくしてL  hFEはエミッタと
低濃度内部ベースの不純物濃度だけで決めることができ
、hpEの制御性が非常に良くなり、エミッタサイズが
変化しても11pEは安定にコントロールできる。さら
には エミッタ領域での高濃度のn°不純物と高濃度の
p゛不純物との補償効果を防ぐこともできる。故(ミ 
高速・高密度で電流増幅率11ptが非常に安定で制御
性の良い半導体装置の製造を実現することができる。
Effect: With this configuration, the force of using a highly doped external base to reduce the base resistance rbb. Therefore, the highly doped n' region of the emitter does not come into direct contact with the highly doped p' region of the extrinsic base, making it possible to reduce the leakage current between the emitter and base and increase the withstand voltage. Since the low-concentration internal base is not affected, the current amplification factor hFε can be determined only by the original emitter impurity concentration and the low-concentration internal base impurity concentration.Therefore, the base resistance rbb can be determined by using the high-concentration external base. By making it smaller, L hFE can be determined only by the impurity concentration of the emitter and low-concentration internal base, and the controllability of hpE is very good, and even if the emitter size changes, 11pE can be stably controlled.Furthermore, the emitter region It is also possible to prevent the compensation effect between the high concentration n° impurity and the high concentration p impurity.
It is possible to manufacture a semiconductor device with high speed, high density, very stable current amplification factor of 11 pt, and good controllability.

実施例 以下、本発明の実施例を実施例1〜3に分けて各々第1
図〜第3図に基づいて説明する。
Examples Hereinafter, the examples of the present invention will be divided into Examples 1 to 3.
This will be explained based on FIGS.

(実施例1) 第1図aにおいて、 lは例えばn型(Ill)半導体
基板であり、コレクタを形成している。2は分離酸化風
 3は低濃度内部ベースであり、イオン注入法で約0.
4μmの深さまで形成している。 4は5102膜で2
50〜300nm形成している。この5iC12膜4は
最初熱酸化で30〜100n[[l形成し 次にCV 
D (ChemicaL Vapor Deposit
ion)法で形成している。第1図〜第3図において、
図では熱酸化膜を省略して、CV D−3i(h膜のみ
を示している。ここで、最初熱酸化膜を薄く形成してい
る理由Lt、  SiO2膜4と低濃度内部ベース3と
の界面における表面桑位を良くして、表面再結合電流を
小さくするためである。
(Example 1) In FIG. 1a, l is, for example, an n-type (Ill) semiconductor substrate, forming a collector. 2 is a separated oxidizing air, 3 is a low concentration internal base, and is approximately 0.0% by ion implantation method.
It is formed to a depth of 4 μm. 4 is 5102 membrane and 2
It is formed to have a thickness of 50 to 300 nm. This 5iC12 film 4 is first formed with a thickness of 30 to 100 nm by thermal oxidation, and then CV
D (Chemical Vapor Deposit
ion) method. In Figures 1 to 3,
In the figure, the thermal oxide film is omitted and only the CV D-3i (h film is shown). This is to improve the surface level at the interface and reduce the surface recombination current.

5はSigh膜4を開口した開口部であり、エミツタ窓
を形成している。図ではエミツタ窓のみを開口した場合
について示している力交 同時にベース・コンタクト、
コレクタ・コンタクトを開口しておいても別に構わない
。6はpoly siでCVD法で330nm形成して
いる。このpoly si6はエミツタ窓の開口部5よ
り0.2〜1.0μm大きく形成している。このオーバ
ーラツプ量はエミッ久 高濃度外部ベースの深さに応じ
て最適値を選ぶ必要があり、本発明において重要な点に
なる。この点について(上後で第1図dを用いて詳細に
説明する。その後、5i02膜4をマスクとして全面に
Asを60KeV、 lx 10+6 / c m 2
の条件でpoly sie中にイオン注入する。この時
、Asはイオン飛程R,が小さ(5iOa膜4は250
〜300nm形成されているので、この5102膜4が
As注入のマスクとなり5i(h膜4の下部にはAsは
注入されなく、poly si6中にのみAsが注入さ
れる。そして、1000t、  N2雰囲気の熱処理に
よりエミッタ7を0゜2μmの深さまで形成している。
Reference numeral 5 denotes an opening in the Sight film 4, forming an emitter window. The figure shows the case where only the emitter window is opened. At the same time, the base contact and
There is no particular problem even if the collector contact is left open. 6 is made of poly-Si and is formed to a thickness of 330 nm using the CVD method. This poly SI 6 is formed 0.2 to 1.0 μm larger than the opening 5 of the emitter window. The amount of overlap needs to be optimally selected depending on the depth of the high concentration external base, which is an important point in the present invention. This point will be explained in detail later using FIG.
Ions are implanted into the poly sieve under the following conditions. At this time, the ion range R of As is small (5iOa film 4 is 250
Since the 5102 film 4 is formed to a thickness of ~300 nm, it becomes a mask for As implantation, and As is not implanted into the lower part of the 5i(h film 4, but only into the poly-Si6). The emitter 7 is formed to a depth of 0.degree. 2 .mu.m by heat treatment.

エミッタ7はpolysi6を拡散源としているので、
開口部5の下部にのみ拡散される(第1図b)。第2図
Cにおいて(よ本発明の特徴であるB”(ボロン)を全
面にイオン注入することによって、poly si6の
端部より高濃度外部ベース8を自己整合的に0.5〜0
.8μmの深さまで形成している。B′″は50〜80
KeVの加速エネルギーで5×1014〜2×10+6
7Cm2のドーズ量でイオン注入している。この時、B
゛はイオン飛程R,が犬きいので、poly sia中
の端部よりSiO2膜4を通して半導体基板中へもイオ
ン注入される。一方、エミッタ7上のpoly siB
中へ注入されたB゛は一部エミツタフ中へも注入される
力丈 エミッタ7を通りこして低濃度内部ベース3まで
は到達しなI、%  第4図にエミッタ部における不純
物濃度プロファイルの概略を示す。横軸はpoly s
iと半導体基板の界面を原点として深さを示しており、
縦軸は不純物濃度を示している。図中Aはエミッタ(A
s)の不純物濃度分’&Bは低濃度内部ベース(B゛)
の不純物濃度分&Cは高濃度外部ベース(B゛)の不純
物濃度分布 Dはコレクタ(半導体基板)の不純物濃度
分布を示してい4X点はエミッタとベースの接合点を示
している。第4図に示すように高濃度外部ベース8の不
純物はエミッタ7中に一部注入されている力丈 エミッ
タ7を通りこして低濃度内部ベース3までは到達してい
ない。したがって、エミッタとベースの接合はエミッタ
と低濃度内部ベースの不純物濃度でほぼ決められる。し
か耘エミッタ窓の開口部5よりpoly si6は大き
く形成しアいるので、高濃度外部ベース8は熱処理によ
り横方向へも拡散していく力(エミッタ7の高濃度がn
゛領域では拡散しな0゜第1図dを用いて、本発明の特
徴となる点について説明する。第1図dにおいて、エミ
ッタ7の拡散深さをa、横方向拡散量をa′、高濃度外
部ベース8の拡散深さをす、横方向拡散量をbl、エミ
ツタ窓5からpoly si6のオーバーラツプ量をC
で示している。横方向拡散量は通常拡散深さの80%程
度と計算されている。すなわちa ”=0.8a 、 
b ’ =o、sb ’となる。よって、高濃度がn゛
領域エミッタ7と高濃度外部ベース8が直接接触しない
ためにはpoly siのオーバーラツプ量Cはc >
 a ’+b ’=0.8(a+b)でなければならな
(−この関係を満たすように エミツタ窓5からのpo
ly si6のオーバーラツプ量、エミッタ7深さ、高
濃度外部ベース8の深さを決める必要がある。
Emitter 7 uses polysi6 as a diffusion source, so
It is diffused only in the lower part of the opening 5 (FIG. 1b). In FIG. 2C, by ion-implanting B" (boron) into the entire surface, which is a feature of the present invention, a highly doped external base 8 is formed in a self-aligned manner by 0.5~0.
.. It is formed to a depth of 8 μm. B''' is 50-80
5×1014 to 2×10+6 with KeV acceleration energy
Ion implantation was performed at a dose of 7 cm2. At this time, B
Since the ion range R is small, ions are also implanted into the semiconductor substrate through the SiO2 film 4 from the end of the poly sia. On the other hand, poly siB on emitter 7
A portion of the B injected into the emitter tuff is also injected into the emitter tuff. I, % does not pass through the emitter 7 and reach the low-concentration internal base 3. Figure 4 shows an outline of the impurity concentration profile in the emitter section. shows. The horizontal axis is polys
The depth is shown with the interface between i and the semiconductor substrate as the origin,
The vertical axis indicates impurity concentration. In the figure, A is the emitter (A
s) impurity concentration '&B is the low concentration internal base (B゛)
The impurity concentration &C is the impurity concentration distribution of the high concentration external base (B), D is the impurity concentration distribution of the collector (semiconductor substrate), and the 4X point is the junction between the emitter and base. As shown in FIG. 4, the impurities in the high-concentration external base 8 do not reach the low-concentration internal base 3 through the emitter 7, although some of the impurities are implanted into the emitter 7. Therefore, the junction between the emitter and the base is approximately determined by the impurity concentration of the emitter and the low concentration internal base. However, since the poly SI 6 is formed larger than the opening 5 of the emitter window, the high concentration external base 8 is affected by the force of diffusion in the lateral direction due to heat treatment (the high concentration of the emitter 7 is
The characteristics of the present invention will be explained using FIG. 1(d). In Fig. 1d, the diffusion depth of the emitter 7 is a, the lateral diffusion amount is a', the diffusion depth of the high-concentration external base 8 is bl, the lateral diffusion amount is bl, and the overlap from the emitter window 5 to the poly si 6. quantity C
It is shown in The amount of lateral diffusion is usually calculated to be about 80% of the diffusion depth. That is, a''=0.8a,
b' = o, sb'. Therefore, in order to prevent direct contact between the high-concentration n region emitter 7 and the high-concentration external base 8, the poly-Si overlap amount C must be c>
a'+b'=0.8(a+b) (-So that this relationship is satisfied, the po from the emitter window 5
It is necessary to determine the amount of overlap of ly si 6, the depth of emitter 7, and the depth of high concentration external base 8.

例えばエミッタ深さa=0.2μm、高濃度外部ベース
深さb =0.8μmでプロセス条件を設定するとpo
lysiのオーバーラツプ1jlcはc > 0.8(
0,2μtNO,8/JI11)=0.8μmとなり、
オーバーラツプ量は0.8μm以上必要となる。非常に
浅い接合を形成した場合、例えばエミッタ深さa=0.
1μm、高濃度外部ベース深さb =0.15μmの場
合はオーバーラツプ量c>0.8(0、1p m+0.
15μm)=0.2μrnとなり、オーバーラツプ量は
0.2μm以上必要となる。 したがって、エミツタ窓
からのpoly siのオーバーラツプ量はエミッタ深
さ、高濃度外部ベースの深さに応じて最適値を選ぶ必要
がある。それ故、本発明においては高濃度斜部ベース8
はpolysi8端部より自己整合的に形成される力丈
 エミッタ7の高濃度n゛領域は直接接触しないように
することができる。よって、エミッタとベース間のリー
ク電流は小さくでき、耐圧も大きくなる。ま?、:、h
pEは高濃度外部ベース8の横方向拡散の影響がなく、
エミッタ7と低濃度内部ベース3との不純物濃度で決め
ることかでき、高濃度外部ベース8を用いてrbb・を
小さくしてLhFEの制御性を大きく向上させることが
できる。その後、ベース・コンタクト、コレクタ・コン
タクトを開口して(第1図〜第3図ではベース・コンタ
クトのみ図示して、コレクタ・コンタクトは省略してい
る)、A1電極配線9を1. OAIm形成してバイポ
ーラトランジスタが完成する(第1図e)。
For example, if the process conditions are set such that the emitter depth a = 0.2 μm and the high concentration external base depth b = 0.8 μm, the po
The overlap 1jlc of lysi is c > 0.8 (
0.2μtNO,8/JI11)=0.8μm,
The amount of overlap is required to be 0.8 μm or more. If a very shallow junction is formed, for example emitter depth a=0.
1 μm, and when the high concentration external base depth b = 0.15 μm, the overlap amount c>0.8 (0, 1 p m+0.
15 μm)=0.2 μrn, and the amount of overlap is required to be 0.2 μm or more. Therefore, it is necessary to select an optimum value for the overlap amount of poly SI from the emitter window depending on the emitter depth and the depth of the high concentration external base. Therefore, in the present invention, the high concentration oblique base 8
is a force length formed in a self-aligned manner from the end of the polysi 8. The high concentration n' region of the emitter 7 can be prevented from directly contacting it. Therefore, the leakage current between the emitter and the base can be reduced, and the withstand voltage can also be increased. Ma? , :, h
pE is not affected by lateral diffusion of high concentration external base 8,
It can be determined by the impurity concentration of the emitter 7 and the low concentration internal base 3, and by using the high concentration external base 8, it is possible to reduce rbb· and greatly improve the controllability of LhFE. After that, the base contact and the collector contact are opened (in FIGS. 1 to 3, only the base contact is shown and the collector contact is omitted), and the A1 electrode wiring 9 is connected to the 1. A bipolar transistor is completed by forming OAIm (FIG. 1e).

(実施例2) 第2図aにおいて、 1〜5は第1図の実施例1と全く
同じでここでは説明を省略する。IIはpolysiで
CVD法で330nIlI形成している。その後エミツ
タ窓の開口部5より0.2〜1.0μm大きくフォトレ
ジスト膜12を形成し フォトレジスト膜12をマスク
としてpoly 5illをC2C12F4とSFeの
混合ガスを用いてドライエツチングする。そして、本発
明の特徴であるフォトレジスト膜12をマスクとしてB
1をSiO2膜4を通してイオン注入することによって
、高濃度外部ベーす13をpoly si 11端部よ
り自己整合的に0.5〜0.8μmの深さまで形成して
いる。B1は60〜100Kevの加速エネルギーで5
X 10” 〜2X 101570m2のドーズ量で注
入している。フォトレジスト膜12をマスクとしてpo
ly si 11のパターンと高濃度外部ベース13を
自己整合的に形成することが本実施例の特徴であり、フ
ォトレジスト膜12をマスクとしているのでpoly 
si 11中にはBoは全く注入されていない(第2図
b)。第2図Cにおいて(よフォトレジスト膜12を除
去した後、5102膜4をマスクとしてAsを60Ke
V、5X 10” 〜lx 10”/am2の条件でp
oly si 11中にイオン注入する。そして、10
00℃の熱処理によりエミッタ14を0.2μmの深さ
まで形成する。この時、同時に高濃度外部ベース13も
拡散される。エミッタ14はpoly si IIを拡
散源としているので開口部5の下部にのみ形成され高濃
度外部ベース13はpoly si 11端部より自己
整合的に形成され 横方向にも拡散するがpoly 5
i11は開口部5より大きく形成しているので、エミッ
タ14の高濃度n゛領域では拡散しない。よって、高濃
度外部ベース13はエミッタ14の高濃度n゛領域は接
触しない。エミツタ窓5からのpoly 5illのオ
ーバーラツプ社 エミッタの深さ、高濃度外部ベースの
深さの関係は実施例1と全く同じである。
(Example 2) In FIG. 2a, 1 to 5 are completely the same as in Example 1 of FIG. 1, and their explanation will be omitted here. II is polysi and 330nIlI is formed by CVD method. Thereafter, a photoresist film 12 is formed 0.2 to 1.0 μm larger than the opening 5 of the emitter window, and using the photoresist film 12 as a mask, poly 5ill is dry etched using a mixed gas of C2C12F4 and SFe. Then, using the photoresist film 12 as a mask, which is a feature of the present invention, B
By ion-implanting poly-Si 1 through the SiO2 film 4, a high concentration external base 13 is formed from the end of the poly-Si 11 in a self-aligned manner to a depth of 0.5 to 0.8 .mu.m. B1 is 5 with an acceleration energy of 60 to 100 Kev
It is implanted at a dose of 10" to 2x 101570 m2. The photoresist film 12 is used as a mask to implant
The feature of this embodiment is that the pattern of ly si 11 and the high concentration external base 13 are formed in a self-aligned manner, and since the photoresist film 12 is used as a mask, poly
No Bo was injected into si 11 (Fig. 2b). In FIG. 2C (after removing the photoresist film 12, using the 5102 film 4 as a mask, 60Ke As was applied).
V, p under the conditions of 5X 10" ~ lx 10"/am2
Ion implantation into oly si 11. And 10
The emitter 14 is formed to a depth of 0.2 μm by heat treatment at 00°C. At this time, the high concentration external base 13 is also diffused at the same time. Since the emitter 14 uses poly Si II as a diffusion source, it is formed only at the bottom of the opening 5, and the high concentration external base 13 is formed in a self-aligned manner from the end of the poly Si 11, and is also diffused in the lateral direction.
Since i11 is formed larger than the opening 5, it does not diffuse into the high concentration n' region of the emitter 14. Therefore, the high concentration external base 13 does not contact the high concentration n' region of the emitter 14. The relationship between the depth of the emitter and the depth of the high concentration external base is exactly the same as in Example 1.

しかL  poly si 11中には高濃度外部ベー
ス13のBoは全く注入されていないので、エミッタ領
域テ高濃度のn゛不純物と高濃度のp゛不純物との補償
効果も全く生じなしも すなわ板 第4図で示した不純
物プロファイルにおいてCの高濃度外部ベースのB・が
全く注入されていない不純物分布となる。
However, since no Bo of the high-concentration external base 13 is implanted into the L poly si 11, there is no compensation effect between the high-concentration n' impurity and the high-concentration p' impurity in the emitter region. Plate In the impurity profile shown in FIG. 4, the impurity distribution is such that B, which is a high concentration external base of C, is not implanted at all.

よって、エミッタAs注入量を少なくしても)1pEを
高くすることができ、Asのイオン注入による結晶欠陥
の発生を抑え、製造コストも小さくすることができる。
Therefore, even if the amount of As implanted into the emitter is reduced, 1pE can be increased, crystal defects caused by As ion implantation can be suppressed, and manufacturing costs can be reduced.

したがって、エミッタとベース間のリーク電流を小さく
でき、耐圧も大きくなる。 しかもhFEは高濃度外部
ベースの横方向拡散およびエミッタ領域でのAsとBo
の補償効果の影響もなく、エミッタと低濃度内部ベース
との不純物濃度で決めることができ、 hFEを高くし
 かつ制御性も更に大きく向上させることができる。そ
の後、ベース・コンタクト及びコレクタ・コンタクトを
開口してAl電極配線15を1.0μm形成してバイポ
ーラトランジスタが完成する(第2図d)。
Therefore, the leakage current between the emitter and the base can be reduced, and the withstand voltage can also be increased. Moreover, hFE has a high concentration of externally based lateral diffusion and As and Bo in the emitter region.
It is possible to determine the impurity concentration of the emitter and the low-concentration internal base without being affected by the compensation effect of , making it possible to increase hFE and further improve controllability. Thereafter, a base contact and a collector contact are opened and an Al electrode wiring 15 of 1.0 μm is formed to complete a bipolar transistor (FIG. 2d).

(実施例3) 第3図aにおいて1〜5は第1図、第2図と全く同じで
ある。21はpoly siでCVD法で330nm形
成している。このpoly si 21はエミツタ窓の
開口部5より0.2〜1.0μm大きく形成している。
(Example 3) In FIG. 3a, 1 to 5 are exactly the same as in FIGS. 1 and 2. 21 is made of poly-Si and is formed to a thickness of 330 nm using the CVD method. This poly Si 21 is formed 0.2 to 1.0 μm larger than the opening 5 of the emitter window.

その後、全面にAsを60KeV、 5x 10” 〜
IX 1016/cm2の条件でpoly si 21
中にイオン注入L1000℃の熱処理によりエミッタ2
2を0.2μmの深さまで形成する(第3図b)。第3
図Cにおいては フォトレジスト膜23をpoly s
i 21より0.1〜0.3μm小さく形成し このフ
ォトレジスト膜23をマスクとして、 Boをイオン注
入することによって高濃度外部ベース24をpOly 
si 21端部より自己整合的に0.5〜0.8μmの
深さまで形成゛する。Boは60〜100KeVの加速
エネルギーで5x 10” 〜2x 10”7cm2の
ドーズ量でイオン注入している。フォトレジスト膜23
をマスクとしているので、エミッタ領域22には高濃度
のBoは注入されず、エミッタ領域で高濃度n゛不純物
と高濃度p゛不純物の補償効果は生じない。また 高濃
度外部ベース24はpoly si 21端部より自己
整合的に形成され 横方向にも拡散するがpoly s
i 21は開口部5より大きく形成しているのゑ エミ
ッタ22の高濃度n゛領域では拡散しない。エミッタ2
2と高濃度外部ベース24は別の工程で形成しているの
でプロセス的な制御も容易である。エミツタ窓5からの
poly si 21のオーバーラツプ量、エミッタの
深さ、高濃度外部ベースの深さの関係は実施例1,2と
全く同じである。不純物分布も実施例2と同じになる。
After that, As was applied to the entire surface at 60KeV, 5x 10”~
poly si 21 under the condition of IX 1016/cm2
Emitter 2 is formed by ion implantation L1000℃ heat treatment.
2 to a depth of 0.2 μm (Fig. 3b). Third
In Figure C, the photoresist film 23 is made of polys
The high-concentration external base 24 is formed to be 0.1 to 0.3 μm smaller than the photoresist film 21 by ion implantation of Bo using the photoresist film 23 as a mask.
It is formed to a depth of 0.5 to 0.8 μm from the end of the Si 21 in a self-aligned manner. Bo is ion-implanted at an acceleration energy of 60 to 100 KeV and at a dose of 5 x 10" to 2 x 10" 7 cm2. Photoresist film 23
is used as a mask, high concentration Bo is not implanted into the emitter region 22, and the compensation effect of the high concentration n' impurity and the high concentration p' impurity does not occur in the emitter region. In addition, the high concentration external base 24 is formed in a self-aligned manner from the end of the poly Si 21, and is also diffused in the lateral direction.
Since i21 is formed larger than the opening 5, it does not diffuse in the high concentration n' region of the emitter 22. Emitter 2
Since the high concentration external base 2 and the high concentration external base 24 are formed in separate steps, process control is also easy. The relationship between the amount of overlap of the polysi 21 from the emitter window 5, the depth of the emitter, and the depth of the high concentration external base is exactly the same as in the first and second embodiments. The impurity distribution is also the same as in Example 2.

したがって、エミッタとベース間のリク電流も少なく、
 耐圧も大きくなる。 しかLhFεは高濃度外部ベー
スの横方向拡散及びエミッタ領域でのAsとBoの補償
効果の影響もなく、エミッタと低濃度内部ベースとの不
純物濃度て決めることができ、hpEの制御性も非常に
良くなる。その後、ベース・コンタクト及びコレクタ・
コンタクトを開口してAl電極配線25を1.0μm形
成してバイポーラトランジスタが完成する(第3図d)
Therefore, the leakage current between the emitter and base is also small.
The pressure resistance also increases. However, LhFε is not affected by the lateral diffusion of the high concentration external base and the compensation effect of As and Bo in the emitter region, and can be determined by the impurity concentration between the emitter and the low concentration internal base, and the controllability of hpE is also very high. Get better. After that, base contact and collector
A bipolar transistor is completed by opening a contact and forming an Al electrode wiring 25 with a thickness of 1.0 μm (Fig. 3d).
.

発明の効果 以上のように実施例1〜3によれは 半導体装置特にバ
イポーラ半導体装置において、高濃度外部ベースを形成
してベース抵抗を小さくする構造にしている力(セルフ
ァライン技術を用いることにより、この高濃度外部ベー
スをエミッタ及び低濃度内部ベースから0.1〜0.2
μm程度離すようにしている。したがって、従来のよう
に高濃度外部ベースが高濃度のエミッタと直接接触する
ことがなく、エミッタとベース間のリーク電流が非常に
小さくなり、耐圧も大幅に向上させることができる。
Effects of the Invention As described above, Examples 1 to 3 have the following advantages: In a semiconductor device, especially a bipolar semiconductor device, the power of forming a highly doped external base to reduce the base resistance (by using the self-line technology, This high concentration external base is separated by 0.1 to 0.2 from the emitter and low concentration internal base.
The distance is about μm. Therefore, unlike in the prior art, the highly doped external base does not come into direct contact with the highly doped emitter, the leakage current between the emitter and the base becomes extremely small, and the withstand voltage can be greatly improved.

また 高濃度外部ベースが低濃度内部ベースにまで拡散
していかないので、電流増幅率hFcはエミッタと低濃
度内部ベースの不純物濃度で決めることができ、)1p
Eの制御性も大幅に向上する。そして、高濃度外部ベー
スの横方向拡散の影響がないのでエミッタサイズが変わ
ってもhFEは安定で均一に制御できも 更に(よ 実
施例2,3においてはエミッタ領域での高濃度のn゛不
純物と高濃度のp°不純物との補償効果をなくすことが
でき、エミッタの注入量を少なくしてもhpeを高くす
ることができる。よって、本発明は高速・高密度で電流
増幅率hFEの向上を図った半導体装置の製造方法に大
きく寄与し また工業的にも非常に価値の高いものであ
る。
Also, since the high concentration external base does not diffuse into the low concentration internal base, the current amplification factor hFc can be determined by the impurity concentration of the emitter and the low concentration internal base.
E controllability is also greatly improved. Furthermore, since there is no influence of lateral diffusion of the high concentration external base, hFE can be controlled stably and uniformly even if the emitter size changes. It is possible to eliminate the compensation effect of the high-concentration p° impurity and to increase hpe even if the amount of emitter implantation is reduced.Therefore, the present invention improves the current amplification factor hFE at high speed and high density. It has made a significant contribution to the manufacturing method of semiconductor devices, and is also of great industrial value.

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

第1図a−e、第2図a〜d、第3図a−dは本発明の
実施例における半導体装置の要部製造工程を示す工程断
面皿 第4図は本発明の実施例1におけるエミッタ部の
不純物分布を示す医 第5図は高濃度外部ベースを用い
たバイホーラトランジスタの要部断面図である。 3・・・・低濃度内部べ一人 4・・・・酸化風 5・
・・・開口皿 6,11.21・・・・poly si
、  7 、14.22・・・・エミッ久 8,13.
24・・・・高濃度外部べ一人 12.23・・・・フ
ォトレジスト風 代理人の氏名 弁理士 粟野重孝 はか1名0ン08(
父子b) /  / つ−しりν(lt))チj奪、4オ(コツニ12え4−
−−β、OZ項 5〜−一闘百部 高1裏外郡N−ス 〜c′)寸怖ミたジせや 減 N9寸カ幻お鶏糟℃ 岨 Q
1A to 1E, 2A to 3D, and 3A to 3D are process cross-sectional plates showing the manufacturing steps of the main parts of a semiconductor device in an embodiment of the present invention. Figure 5 is a cross-sectional view of the main part of a bihole transistor using a highly doped external base. 3. Low concentration internal air alone 4. Oxidizing wind 5.
...opening plate 6,11.21...poly si
, 7, 14.22... Emikyu 8, 13.
24... High concentration external person 12.23... Name of photoresist-like agent Patent attorney Shigetaka Awano Haka 1 person 0n08 (
Father and son b) / / Tsu-shiri ν (lt)) Chi j rob, 4 o (Kotuni 12 e 4-
--β, OZ term 5 ~ - Ichito Hyakubu High 1 Ura Soto Gun N-su ~ c') Shokomi Tajiseya Decreased N9 Shunka Illusion Ochikasu ℃ 岨Q

Claims (1)

【特許請求の範囲】 (1)一方導電型半導体基板上の所定領域に低濃度の他
方導電型半導体領域を形成する工程と、前記低濃度他方
導電型半導体領域上に絶縁膜を形成し、開口部を形成す
る工程と、前記開口部上に開口部より大きく、導電性物
質を形成し、前記導電性物質から前記開口部下部に高濃
度の一方導電型半導体領域を形成する工程と、前記導電
性物質端部より高濃度の他方導電型半導体領域を形成す
る工程とを備えてなる半導体装置の製造方法(2)一方
導電型半導体基板上の所定領域に低濃度の他方導電型半
導体領域を形成する工程と、前記低濃度他方導電型半導
体領域上に絶縁膜を形成し、開口部を形成する工程と、
全面に導電性物質を形成し、前記開口部上に開口部より
大きく、フォトレジスト膜を形成し、前記フォトレジス
ト膜をマスクとして前記導電性物質をエッチングし、か
つ前記導電性物質端部より高濃度の他方導電型半導体領
域を形成する工程と、前記導電性物質から前記開口部下
部に高濃度の一方導電型半導体領域を形成する工程とを
備えてなる半導体装置の製造方法。 (3)一方導電型半導体基板上の所定領域に低濃度の他
方導電型半導体領域を形成する工程と、前記低濃度他方
導電型半導体領域上に絶縁膜を形成し、開口部を形成す
る工程と、前記開口部上に開口部より大きく導電性物質
を形成し、前記導電性物質から前記開口部下部に高濃度
の一方導電型半導体領域を形成する工程と、前記導電性
物質上に導電性物質より小さくフォトレジスト膜を形成
し、前記導電性物質端部より高濃度の他方導電型半導体
領域を形成する工程とを備えてなる半導体装置の製造方
法。
[Scope of Claims] (1) A step of forming a low concentration semiconductor region of the other conductivity type in a predetermined region on a semiconductor substrate of the one conductivity type, forming an insulating film on the low concentration semiconductor region of the other conductivity type, and forming an insulating film on the low concentration semiconductor region of the other conductivity type; forming a conductive material larger than the opening over the opening, and forming a high concentration one conductivity type semiconductor region under the opening from the conductive material; (2) forming a semiconductor region of the other conductivity type with a lower concentration in a predetermined region on the semiconductor substrate of the one conductivity type; a step of forming an insulating film on the low concentration other conductivity type semiconductor region and forming an opening;
A conductive material is formed on the entire surface, a photoresist film is formed on the opening to be larger than the opening, and the conductive material is etched using the photoresist film as a mask. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: forming a semiconductor region of the other conductive type with a high concentration; and forming a semiconductor region of the one conductivity type with a high concentration below the opening from the conductive material. (3) forming a low concentration semiconductor region of the other conductivity type in a predetermined region on the semiconductor substrate of the one conductivity type; forming an insulating film on the low concentration semiconductor region of the other conductivity type and forming an opening; , forming a conductive material larger than the opening over the opening, and forming a high concentration one conductivity type semiconductor region under the opening from the conductive material; and forming a conductive material on the conductive material. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of forming a smaller photoresist film and forming a semiconductor region of the other conductive type having a higher concentration than the end portion of the conductive material.
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