JPH02153534A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH02153534A
JPH02153534A JP30690088A JP30690088A JPH02153534A JP H02153534 A JPH02153534 A JP H02153534A JP 30690088 A JP30690088 A JP 30690088A JP 30690088 A JP30690088 A JP 30690088A JP H02153534 A JPH02153534 A JP H02153534A
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film
insulating film
polycrystalline silicon
oxide film
forming
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Hiroomi Nakajima
博臣 中島
Toshio Yamaguchi
山口 寿男
Nobuyuki Ito
信之 伊藤
Hideaki Tsukioka
月岡 英了
Hiroyuki Nihei
仁平 裕之
Hideki Takada
秀希 高田
Yasuhiro Katsumata
勝又 康弘
Kenji Hirakawa
平川 顕二
Tatsuichi Ko
高 辰一
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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    • H01L21/28506Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System
    • H01L21/28525Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System the conductive layers comprising semiconducting material

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】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法に係り、特にベース領
域とエミッタ領域を制御性良く自己整合的に形成する高
性能、高信頼性の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) 高性能バイポーラトランジスタ装置は、電子計算機、実
通信、各種アナログ回路等の様々な応用分野で要求され
る。最近ベース領域とエミッタ領域の自己整合技術がい
くつか提案され、試作されたバイポーラトランジスタの
遮断周波数は30GHzに達しようとしている。例えば
、■特開昭54−−155778号公報、■IEEE 
Trans、 on ElectronDevice、
 vol、 HD−33,Apr、 1986. p、
526.  ■特開昭58−7862号公報、■IED
M’ 86.1986. p、420の例がある。以下
、代表的な−E記■特開昭54−155778号公報に
記載の例を説明し、その問題点を明らかにする。
第7図(a)〜(d)はこの従来例の製造工程を工程順
に示すいずれも断面図である。p型シリコン基板101
にn十型埋め込み層102を介してn型エピタキシャル
層103を形成したウェーハを用いている。
このウェーハの素子分離領域にはチャネル・ストッパと
なるp型層104が形成され、 また選択酸化による酸
化膜105が形成される。 このウェーハの素子領域表
面に薄い酸化膜106を形成した後、全面に耐酸化性マ
スクとなる窒化膜(Si、N4Wj4) 107を堆積
し、続いて第1の多結晶シリコン膜108を堆積する。
 この第1の多結晶シリコン膜108のうち素子分離領
域上の不要な部分は熱酸化により熱酸化膜に変える。次
いで、第1の多結晶シリコン膜108にボロンをイオン
注入して添加し、 フォトエツチングによりエミッタ形
成領域上の第1の多結晶シリコン膜108をエツチング
して開口を設ける(第7図(a))。
その後、酸化性雰囲気中で熱処理して多結晶シリコン膜
108の表面に熱酸化膜110を形成し、この熱酸化膜
110をマスクとして開口部の窒化W1107を加熱リ
ン酸水溶液でエツチング除去する。そして露出した熱酸
化膜106をN84F水溶液で除去してウェーハ面を露
出させる。このとき開口部の窒化膜107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、オ
ーバーハング部111を形成し、第1の多結晶シリコン
膜108の一部を露出させる(第7図(b))。
次いで第2の多結晶シリコン膜112を全面に堆積して
オーバーハング部111の下の空洞部も埋め込み、その
後節2の多結晶シリコンをエツチングして酸化膜106
および開口部のウェーハ面を露出させる(第7図(C)
)。
次いで露出させたウェーハ表面及び多結晶シリコン膜の
側面に熱酸化による酸化膜113を形成する。 このと
き第1の多結晶シリコン膜108に予めドープしておい
たボロンを、オーバーハング部111の第2の多結晶シ
リコン膜112を介してウェーハ面に拡散させ、 p型
の外部ベース層114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115を形成する。
次いで、CVD絶縁膜116と第3の多結晶シリコン膜
117を堆積し、反応性イオンエツチングによりこれら
をエツチングして開口部側壁にのみこれらを残し、第3
の多結晶シリコン膜117をマスクとして開口部のウエ
ーハ表面の熱酸化膜を除去する。そして高濃度に砒素を
イオン注入した第4の多結晶シリコン膜118を堆積し
、熱処理により砒素を拡散させてn型エミツタ層119
を形成する(第7図(d))。
次に多結晶シリコン盟118に電極配線加工を行ない1
次いで全面にアルミニウム120を被着し、電極配線加
工を行ない完成する(第7図(e))。
第1.第2の多結晶シリコン膜108.112はベース
電極として用いられ、第4の多結晶シリコン膜118は
エミッタ電極として用いられる。
上述の従来の方法によると、ベースとエミッタが自己整
合で形成され、しかもエミッタ拡散窓から幅0.35.
という微細構造が可能になる。これにより、高速動作可
能なバイポーラトランジスタが得られる。
しかしながらこの方法では第7図(d)に示したエミッ
タ引出し電極用の導電体とベース引出し用導電体の間の
絶縁膜が薄くなり、エミッタ・ベース間の電流リーク、
及び耐圧の劣化が生じる。
また、電極配線形成においては、熱酸化膜113のエツ
チングにおいても多結晶シリコン118のエツチングに
おいてもアルミニウム120のエツチングにおいても熱
酸化膜110がストッパーとなっている。 しかしなが
らこの熱酸化膜110は電極配線形成に到るまでのエツ
チング工程において膜減りしており、エツチングストッ
パーとしての十分な厚さを保っておらず、電極配線時に
おいてエツチング除去されやすく、その場合はその下の
ベース(引出し用)ポリシリコン108がエツチング除
去され、ベース電極の断線が生じる。またこれを防ぐた
め熱酸化膜110を厚く熱酸化した場合はベースポリシ
リコン108が薄くなりベース抵抗が増大する。
また、 アルミニウム120は、エミッタ(引出し用)
ポリシリコン118に配線加工を行なってから被着して
いるが、この方法では下地の断差部でアルミニウムの断
線が容易に発生する。
(発明が解決しようとする課題) 上述のごとく、従来の高性能バイポーラトランジスタの
製造方法では、ベース(引出し用)ポリシリコンとエミ
ッタ(引出し用)ポリシリコン間の絶縁膜としてベース
ポリシリコンの一部を熱酸化した酸化膜を用いていた。
しかし、後の工程でベースシリコンの熱酸化膜をエツチ
ング用マスクとして用いる場合、熱酸化膜がエツチング
によって薄くなってしまい、そのためエミッタポリシリ
コンとベースポリシリコンがショートしてしまうことが
あった。特に、ベースポリシリコンのコーナ一部の熱酸
化膜はストレスが集中しているためエツチング速度が他
部に比らべ速く、そのためコーナ一部でエミッタポリシ
リコンとベースポリシリコンとのショートが発生しやす
かった。さらに、このベースポリシリコンの熱酸化膜を
形成することによって、ベースポリシリコンの膜減りが
生じベースポリシリコンの高抵抗化を招く虞れがあった
本発明は、このような問題を解決した半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
(課題を解決するための手段) 本発明は、第1導電型のコレクタ領域を有する半導体基
板上に第1の絶縁膜、第1の耐酸化性絶縁膜、第1の導
体膜を順次形成する工程と、第1の導体膜上に第2の絶
縁膜を堆積して形成する工程と、第2の絶縁膜及び第1
の導体膜の少なくとも一部を除去して開口部を設け第1
の耐酸化性絶縁膜を露出させる工程と、開口部の第1の
導体膜表面に第3の絶縁膜を形成する工程と、開口部及
びこの開口部側壁の第1の導体膜下の第1の耐酸化性絶
縁膜を除去し第1の絶縁膜を露出させる工程と、この露
出した第1の絶縁膜を除去して半導体基板表面を露出さ
せる工程と、開口部側壁の第1の導体膜下に第2の導体
膜を埋め込む工程と、開口部の半導体基板表面及び第2
の導体膜表面に熱酸化膜を形成するとともに第1の導体
膜に予め添加した第2導電型の不純物を第2の導体膜を
介して半導体基板に拡散させて外部ベース領域を形成す
る工程と、開口部の半導体基板に第2導電型の不純物を
添加して内部ベース領域を形成する工程と、開口部の半
導体基板表面を露出させこの間口部に第3の導体膜を形
成するとともに半導体基板にエミッタ領域を形成する工
程とからなる半導体装置の製造方法にある。
(作 用) 本発明では、ベース引出し用導電膜となる第1の導体膜
上に第2の絶縁膜を堆積により厚く形成し、これをエミ
ッタ引出し用導電膜とベース引出し用導電膜の間の絶縁
膜として用いている。このため従来のベース引出し用導
電膜を熱酸化して上記導電膜間の絶縁膜を形成する方法
に比らべ、絶縁膜をより厚く形成することができ、その
結果後のエツチングプロセスでの震域りによる導電膜間
のショートの発生を防止することができる。
また従来の熱酸化方法に比らベベース引出し用導電膜の
震域りによるベース抵抗の増大を防止することができる
(実施例) 以下、本発明の第1の実施例を図面を参照して説明する
第1図(a)〜(f)は一実施例としてのバイポーラト
ランジスタの製造方法を工程順に示した断面図である。
先ずバイポーラトランジスタの素子分離としては、P型
シリコン基板1にN型高濃度不純物層2を形成し、さら
にN型の比較的低濃度(〜IX1lX10l6’)のエ
ピタキシャル層3を気相成長法で形成した後、トレンチ
技術及び選択酸化技術を用いて、素子間分離としてトレ
ンチ領域4及びベースエミッタ領域とコレクタコンタク
ト部を分離する電極間分離領域に絶縁酸化膜5を形成す
る。またN型の高不純物層2はコレクタコンタクトに接
続されており(図示せず)、従って低濃度のエピタキシ
ャル層3はコレクタの一部を形成している。
さらにシリコン基板1全面に熱酸化により厚さ500人
程サイ熱酸化膜6を形成し、 さらにその上にトレンチ
領域4及び分離用絶縁酸化膜5の領域を含めて全面に耐
酸化性絶縁膜としてシリコン窒化膜(Si、 N4膜)
7をtooo人堆積する。次いで、全面に第1の導電体
として多結晶シリコン膜8を厚さ4000人程度成長さ
せる(第1図(a))。
次ぎに、多結晶シリコン膜8にボロンを50KeV 。
I X 10” all−’の条件でイオン注入する。
引き続き全面に第2の絶縁膜としてCVDシリコン酸化
膜9を3000人程度順次積層して被着する。このCV
Dシリコン酸化膜9をエミッタ引出し用多結晶シリコン
とベース引出し用多結晶シリコンとを絶縁する絶縁膜と
して使用する。シリコン膜9はCVDにより形成してい
るため十分厚くすることができ、絶縁機能を良好に果た
し得る。またシリコン酸化膜9はベース引出し用多結晶
シリコン膜8の膜厚に影響を与えないので、従来のよう
なベース引出し用多結晶シリコンの震域りによるベース
抵抗の増大は抑えられる。
次ぎに、後にエミッタ拡散領域に対応する領域上の第2
の酸化膜9と第1の多結晶シリコン膜8を下地のシリコ
ン窒化膜7をか露出するまで写真蝕刻法及びエツチング
により除去する(第1図(b))。
その後、950℃ウェット酸化を行ない、多結晶シリコ
ン膜8の側面に熱酸化膜lOを形成する0次にこの熱酸
化膜10をマスクに開口部のシリコン窒化膜7を加熱リ
ン酸により下地の第1の酸化膜6が露出するまで除去す
る。このエツチングは下地の熱酸化膜6が露出した後も
意図的にオーバーエツチングを行い、シリコン窒化膜7
を3000人程度サイドエツチングし、多結晶シリコン
膜8直下に空洞11を形成する。その後露出した第1の
熱酸化膜6をNH4F溶液などでエツチング除去する(
第1図(C))。
その後節3の導電体として多結晶シリコンを全面に30
00人程度被着し、オーバーハング部に露出している多
結晶シリコン膜8直下の空洞11を完全に埋め込み、第
2の多結晶シリコン膜12をオーバーハング部のみに残
すようにシリコン酸化WA9及びシリコン基板1表面が
露出するまで反応性プラズマエツチング(CF4.02
混合ガスを用いたCDEによる等方性エツチング)によ
り除去する(第1図(d))。
引き続き、露出したシリコン基板1表面と多結晶シリコ
ン膜12の側壁部に700人程サイ熱酸化膜l3を形成
する。この時、あらかじめ多結晶シリコン膜8に添加し
ておいたボロンをオーバーハング部の多結晶シリコン膜
12を通じて下地のシリコン基板1に拡散しP型の外部
ベース拡散領域14を形成する。次にボロンを20Ke
V、 2 XIO”all−”の条件でイオン注入し、
P型の内部ベース成域15をシリコン基板1に形成する
。続いて前記開口部に形成した熱酸化膜13を反応性ス
パッタエツチング(CHF1.02混合ガスを用いたR
IEによる異方性エツチング)により除去し、シリコン
基板1表面とシリコン酸化膜9を露出させ、エミッタ開
口を形成する(第1図(e))。
その後、第4の導電体として多結晶シリコン膜16を厚
さ2000人程度全面に被着した後、砒素を50にeV
、 l XIO”am−”の条件でイオン注入し、 さ
らに所望の熱処理を施して第4の導電体なる多結晶シリ
コンに添加した砒素をシリコン基板1に拡散して、N形
エミッター領域17を形成すると同時に最終的な外部ベ
ース領域14と内部ベース領域15とを形成する。
その後、写真蝕刻法及びエツチングを用いて第1の多結
晶シリコン膜8にベースコンタクトを形成し、さらに基
板1全面にアルミニウム18を被着し、写真蝕刻法及び
エツチングを用いてアルミニウムと第4の導電体なる多
結晶シリコン膜16を同時にパターニングして電極配線
を形成しバイポーラトランジスタを形成する(第1図(
f))。
アルミニウム電極配線を形成する際には、アルミニウム
18とエミッタ引出し用多結晶シリコン膜16のエツチ
ングにおいてもアルミニウム18のエツチングにおいて
も第2の絶縁膜9をエツチングストッパーとして用いる
尚、上記第1の実施例によれば、CvDシリコンM化1
119(7)膜厚を3 、000〜s 、 ooo人に
すれば層間ショートを防ぐことができ、また従来ベース
引出し用多結晶シリコンとエミッタ引出し用多結晶シリ
コンとの絶縁膜をベース引出し用多結晶シリコンの熱酸
化膜で形成した場合に比らべ、ベース抵抗値をIKΩ/
口から200Ω/口に低減させることができる。
エミッタ耐圧改善等を目的として外部ベース層拡散領域
とエミツタ層拡散領域の大きさの関係を制御したい場合
、またエミッタ接合容量をより小さくするため或はエミ
ッタ・クラウデイング効果をより小さくするためにエミ
ツタ幅を小さくする場合には次のようにすればよい。即
ち、第2図に示すように内部ベース領域15を形成した
後、前記開口部の側壁に多結晶シリコン膜19を選択的
に形成してこの開口部を挟める。この状態は、内部ベー
ス領域15を形成するイオン注入を行なった後。
所定の厚みの多結晶シリコン膜を堆積し、これを反応性
イオンエツチングにより全面にエツチングすることによ
り得られる。これにより挟いエミッタ拡散用開口部が得
られる。また、開口部側壁に残置する材料に比誘電率の
小さい材料を選択することによってエミッタベース間の
寄生容量を小さくできる。
以下1本発明の第2の実施例を第3図を参照して説明す
る。この実施例ではベース引出し用多結晶シリコン膜上
に形成する絶a@をCVDにより形成シタ膜トシ、しか
もCVD−3in、 、 CVD−3i3N4膜、 C
VD−5iO□膜の多層膜とした場合を示す。
第3図(a)〜(e)はその実施例によるバイポーラト
ランジスタの製造方法を工程順に示した断面図である。
先ずバイポーラトランジスタの素子分離としては、P型
シリコン基板1にN型高濃度不純物層2を形成し、さら
にN型の比較的低濃度(〜1×1016国−3)のエピ
タキシャル層3を気相成長法で形成した後、トレンチ技
術及び選択酸化技術を用いて、素子間分離としてトレン
チ領域4及びベースエミッタ領域とコレクタコンタクト
部を分離する電極間分離領域に絶縁酸化膜5を形成する
。またN型の高不純物層2はコレクタコンタクトに接続
されており(図示せず)、従って低濃度エピタキシャル
層から成るエピタキシャル層3はコレクタの一部を形成
している。シリコン基板1全面に熱酸化により厚さ50
0人程サイ第1の絶縁膜である熱酸化膜6を形成し、さ
らにその上にトレンチ領域4及び分離用絶縁酸化119
j5の領域を含めて全面に耐酸化性絶縁膜としてシリコ
ン窒化膜7(Si、 N、膜)を1000人堆積する。
次いで、全面に第1の導体膜として多結晶シリコン膜8
を厚さ4000人程度成長させる(第3図(a))。
次ぎに、多結晶シリコン膜8にボロンを50KeV 。
I X 10” aa−3の条件でイオン注入する。引
き続き全面に第2の絶縁膜としてシリコン酸化膜20を
500人程1、シリコン窒化膜21を1500人程度1
CVDシリコン酸化膜22を5000人程度順次積層し
て被着する。このCVDシリコン酸化膜22をエミッタ
引出し用多結晶シリコンとベース引出し用多結晶シリコ
ンとを絶縁する絶縁膜として使用する。シリコン酸化膜
22はCVDにより形成しているため、ベース引出し用
多結晶シリコン8の膜厚に影響を与えずに後のエツチン
グプロセスに対して十分なマージンを見込んだ膜厚で形
成でき、エミッタ引出し用多結晶シリコンとベース引出
し用多結晶シリコンのショートを防ぐことができる。ま
た、従来のベース引出し用多結晶シリコンを直接酸化し
ていたときのようなベース引出し用多結晶シリコンの膜
ベリはなく、ベース抵抗の増大を防ぐことができる。
次ぎに、後にエミッタ拡散領域に対応しする領域上のC
VDシリコン酸化膜11を写真蝕刻法及びエツチングに
より除去する。その後、下地の第2の窒化膜21を下地
の第2の酸化膜20が露出するまで反応性プラズマエツ
チング(CF4..0.、 Nよ混合ガスを用いたCD
Eによる等方性エツチング)により除去し、その後も意
図的にオーバーエツチングを行ないシリコン酸化膜22
の下に空洞23を形成する。さらに空洞23部の第2の
酸化膜(シリコン酸化膜)20を反応性スパッタエツチ
ング(CHF3. O。
混合ガスを用いたRIEによる異方性エツチング)によ
り除去する。さらに、シリコン酸化膜22をマスクに、
第1の多結晶シリコン膜8を反応性プラズマエツチング
(CF4. O,混合ガスを用いたCDEによる等方性
エツチング)により下地のシリコン窒化膜7が露出する
までエツチングを行なう(第3図(b))。
その後、950℃でウェット酸化を行ない、多結晶シリ
コン膜8の側壁部に熱酸化膜を形成する。
このとき空洞23は酸化膜により充填される0次にこの
熱酸化膜22をマスクに開口部のSi、 N4膜7を加
熱リン酸により下地の熱酸化膜6が露出するまで除去す
る。このエツチングは下地の熱酸化膜6が露出した後も
意図的にオーバーエツチングを行い、Si、N4膜7を
3000人程度サイドエツチングし、多結晶シリコン膜
8直下に空洞24を形成する。その後露出した熱酸化膜
6をN)l、 F溶液などでエツチング除去する(第3
図(c))。
その後節2の導電体として多結晶シリコンを全面に30
00人程度被着し、オーバーハング部に露出している多
結晶シリコン膜8直下の空洞24を完全に埋め込み、第
2のポリシリコン25をオーバーハング部のみに残すよ
うにシリコン酸化膜22及びシリコン基板1表面が露出
するまで反応性プラズマエツチング(CF4. O,混
合ガスを用いたCDHによる等方性エツチング)により
除去する(第3図(d))。
ひき続き、露出したシリコン基板1表面と多結晶シリコ
ン膜14の側壁部に700人程1の熱酸化膜26を形成
する。この時、あらかじめ多結晶シリコン膜8に添加し
ておいたボロンをオーバーハング部の多結晶シリコン膜
25を通じて下地のシリコン基板1に拡散しP型の外部
ベース拡散領域27を形成する。このとき、ベース引出
し用多結晶シリコン膜8上にはシリコン窒化膜21が存
在するためシリコン酸化膜22へのボロンのアウトデイ
フュージョンを防止でき、ベース抵抗の増大を防ぐこと
ができる。尚、この効果はシリコン窒化膜21が存在す
れば良く、シリコン酸化膜20はなくても良い。
次にボロンを20KeV 、 2 X 10130−2
の条件でイオン注入し、P形の内部ベース領域28をシ
リコン基板1に形成する。続いて前記開口部に形成した
熱酸化膜26を反応性スパッタエツチング(CHF、 
、 O。
混合ガスを用いたRIEによる異方性エツチング)によ
り部分的に除去し、シリコン基板1表面を露出させ、エ
ミッタ開口を形成する。その後、第3の導体膜として多
結晶シリコン膜29を厚さ2000人程度全面に被着し
た後、砒素を50KeV、 I XIO”■−2の条件
でイオン注入し、さらに所望の熱処理を施して第3の導
体膜なるポリシリコン29に添加した砒素をシリコン基
板1に拡散して、N形エミッタ領域30を形成する。
その後、写真蝕刻法及びエツチングを用いて第1の多結
晶シリコンにベースコンタクトを形成し。
さらにアルミニウム電極配線を形成してバイポーラトラ
ンジスタを形成する(図示せず)。
上記実施例では、内部ベース領域28の形成はシリコン
窒化膜7、及びシリコン酸化膜6をエツチング除去し、
改めて薄い熱酸化膜31を形成した状態で行なったが、
シリコン窒化膜7を除去した後。
或はシリコン酸化膜6を除去した後にイオン注入して形
成することもできる。
さらにエミッタ接合容量をより小さくするため。
またはエミッタ・クラウデイング効果をより小さくする
ためにエミツタ幅を小さくするためには次のようにすれ
ば良い、即ち、第4図に示すように。
第2図で示した工程を用いて内部ベース領域28を形成
した後、開口部の側壁に多結晶シリコン膜31を選択的
に形成してこの開口部を挟めれば良い9その結果、狭い
エミッタ拡散用開口部が得られ、エミツタ幅を小さくす
ることができる。
次に、本発明の第3の実施例を第5図を参照して説明す
る。
先ず、第1の実施例で示したのと同様に、P型シリコン
基板1にN型高濃度不純物層2、N型エピタキシャル層
3、素子間分離のためのトレンチ領域4及び絶縁酸化膜
5、熱酸化膜6、シリコン窒化膜7、多結晶シリコン膜
8を形成する。次に、多結晶シリコン膜8にボロンをイ
オン注入した後、この上にCVDシリコン酸化膜9、多
結晶シリコン膜40を被着する(第5図(a))。
シリコン酸化膜9は、CVDにより形成しているため、
ベース引出し用多結晶シリコン膜8の膜厚に影響を与え
ない。よって従来のようなベース引出し用多結晶シリコ
ンの膜減りによるベース抵抗の増大は抑えられる。さら
に多結晶シリコン膜40によって保護されているため後
のエツチングプロセスでは膜減りせず、エミッタ引出し
用多結晶シリコンとベース引出し用多結晶シリコンのシ
ョートを防ぐことができる。
次ぎに、後にエミッタ拡散領域に対応する領域上の多結
晶シリコン膜40と第2の酸化膜9と第1の多結晶シリ
コン膜8を下地のシリコン窒化膜7を露出するまで写真
蝕刻法及びエツチングにより除去する(第1図(b))
その後、950℃ウェット酸化を行ない、多結晶シリコ
ン膜8の側面と多結晶シリコン膜40の露出部にそれぞ
れ熱酸化膜41.42を形成する。次にこの熱酸化膜を
マスクに開口部のシリコン窒化膜7を加熱リン酸により
下地の熱酸化v6が露出するまで除去する。このエツチ
ングは下地の熱酸化膜6が露出した後も意図的にオーバ
ーエツチングを行い、シリコン窒化膜7を3000人程
度サイドエツチングし、多結晶シリコン膜8直下に空洞
43を形成する。その後露出した第1の熱酸化膜6をN
H4F溶液などでエツチング除去する(第1図(C))
その後筒3の導電体として多結晶シリコンを全面に30
00人程度被着し、オーバーハング部に露出している多
結晶シリコン膜8直下の空洞43を完全に埋め込み、第
2の多結晶シリコン44をオーバーハング部に残すよう
に熱酸化膜42及びシリコン基板1表面が露出するまで
反応性プラズマエツチングにより除去する(第1図(d
))。
ひき続き、露出したシリコン基板1表面と多結晶シリコ
ン44の側壁部に700人程サイ熱酸化膜45を形成す
る。この時、あらかじめ第1の導電膜である多結晶シリ
コン8に添加しておいたボロンをオーバーハング部の多
結晶シリコン膜44を通じて下地のシリコン基板1に拡
散しP型の外部ベース拡散領域46を形成する。次にボ
ロンを20KeV、 2XIO”an−”の条件でイオ
ン注入し、P形の内部ベース領域47をシリコン基板1
に形成する。続いて熱酸化M42と開口部に形成した熱
酸化膜45を反応性スパッタエツチングにより除去し、
シリコン基板1表面と多結晶シリコン40を露出させ、
エミッタ開口を形成する(第1図(e))。
尚、熱酸化膜42はそのまま残しておいても良い。
その後、第4の導電体として多結晶シリコン膜48を厚
さ2000人程度全面に被着した後、砒素を50KeV
、 I XIO”■−2の条件でイオン注入し、 さら
に所望の熱処理を施して第4の導電体なる多結晶シリコ
ン膜48に添加した砒素をシリコン基板1に拡散して、
N形エミッタ領域49を形成すると同時に最終的な外部
ベース領域46と内部ベース領域47とを形成する。
その後、写真蝕刻法及びエツチングを用いて第1の多結
晶シリコン膜8にベースコンタクトを形成し、さらに基
板全面にアルミニウム50を被着し。
写真蝕刻法及びエツチングを用いてアルミニウムと第4
の導電体なる多結晶シリコン48を同時にパターニング
して電極配線を形成しバイポーラトランジスタを形成す
る(第1図(f))。
従来、アルミニウム電極配線を形成する際には、アルミ
ニウム50とエミッタ引出し用の多結晶シリコン膜48
のエツチングにおいてもアルミニウム50のエツチング
においても第2の絶縁膜9をエツチングストッパーとし
て用いていたが、この第2の絶縁膜9は、このアルミニ
ウム配線形成に到るまでのプロセス工程中の種々のエツ
チング工程を経て薄くなっており、ストッパーにならず
にエツチング除去され、ベース電極になる第1の導電体
8はエツチング除去され、ベース電極の断線が容易に発
生していた。また、アルミニウム50は多結晶シリコン
膜48に配線加工を行なってから被着しているので、下
地の断差部でアルミニウム50の断線が容易に発生して
いた。
しかし本発明によれば、第2の絶縁膜9は第2の導電体
40によって保護されており、アルミニウム配線形成時
まで種々エツチングによる膜減りはなく、アルミニウム
配線形成時に十分にエツチングストッパーとなり、ベー
ス電極の断線は起こらない。さらに電極配線形成におい
ては、アルミニウム50と多結晶シリコン膜48を一度
のエツチングにおいて加工するため、アルミニウム50
を被着する段階では下地には多結晶シリコン膜48が被
着されており、下地の断差はこの多結晶シリコン膜48
によって十分低減されており、アルミニウム50の断線
は起こらない。又、アルミニウム50と多結晶シリコン
膜48の配線加工を一度のエツチングで行なっているの
で、従来の多結晶シリコン膜48のエツチングとアルミ
ニウム50のエツチングという二度のエツチングを行な
っていた場合に比べ下地の絶縁膜であるシリコン酸化膜
9の膜減りは抑えられる。
上記実施例では、内部ベース層の形成はシリコン窒化膜
7、及びシリコン酸化膜6をエツチング除去し、改めて
薄い熱酸化膜を形成した状態で行なったが、シリコン窒
化膜7を除去した後、或いはシリコン酸化膜6を除去し
た後にイオン注入して形成することもできる。
エミッタ開口を形成する際、熱酸化膜45を反応性スパ
ッタエツチングにより除去し、シリコン基板表面を露出
させていた。この時、同時に熱酸化膜42もエツチング
により除去し多結晶シリコン40を露出させていたが、
熱酸化膜45は反応性スパッタエツチングにより除去し
、シリコン基板表面を露出させ、多結晶シリコン40上
に熱酸化膜42を残して、バイポーラトランジスタを形
成することもできる。
エミッタ耐圧改善等を目的として外部ベース層拡散領域
とエミツタ層拡散領域の大きさの関係を制御したい場合
、またエミッタ接合容量をより小さくするため或はエミ
ッタ・クラウデイング効果をより小さくするためにエミ
ツタ幅を小さくする場合には次のようにすればよい。即
ち、第6図に示すように内部ベース層15を形成した後
、前記開口部の側壁に多結晶シリコン膜51を選択的に
形成してこの開口部を狭める。この状態は、内部ベース
層47を形成するイオン注入を行なった後、所定の厚み
の多結晶シリコン膜を堆積し、これを反応性イオンエツ
チングにより全面エツチングすることにより得られる。
これにより狭いエミッタ拡散用開口部が得られる。また
、開口部側壁に残置する材料に比誘電率の小さい材料を
選択することによってエミッタベース間の寄生容量を小
さくできる。
また、上記実施例ではエミツタ層を第4の導電体である
多結晶シリコン膜48からの固相拡散により形成したが
、直接イオン注入により形成することもできる。その場
合、内部ベース層形成の際にイオン注入のバッファ層と
して用いた700人程サイシリコン酸化膜をそのまま用
いて、この酸化膜を通してエミツタ層形成のイオン注入
を行なっても良いしこの酸化膜を除去してイオン注入を
行なっても良い。また、イオン注入の加速電圧を調整し
て、エミッタ形成用の第3の導電体なる多結晶シリコン
膜、を通してイオン注入を行なっても良い。さらに上記
実施例では、第1乃至第3の導電体としてすべて多結晶
シリコン膜を用いた。これらは不純物の固相拡散源とし
て用いるのでなければ、他の材料を用いることができる
。上記実施例の構造では、第1乃至第3の導電体は熱酸
化膜が形成できるものであることが必要で、例えばモリ
ブデンシリサイド、タングステンシリサイドなどの高融
点金属シリサイドが有用である。
その他本発明はその主旨を逸脱しない範囲で種々変形し
て実施することができる。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によればエミッタ引出し用導電
膜とベース引出し用導電膜との間の絶縁膜を堆積させて
十分厚く形成することができ、その結果、後のエツチン
グプロセスでの膜減りによるエミッタ引出し用導電膜と
ベース引出し用導電膜のショートを防止することができ
る。また、ベース引出し用導電膜の膜減りによるベース
抵抗の増大を防止、することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は本発明の第1の実施例を示す図、第
3図及び第4図は第2の実施例を示す図、第5図及び第
6図は第3の実施例を示す図、第7図は従来例を示す図
である。 1・・・シリコン基板、 2・・・N型高濃度不純物層
3・・・エピタキシャル層 4・・・トレンチ領域、  5・・・酸化膜6 、10
.13.26.45・・・熱酸化膜7.21・・・シリ
コン窒化膜 8 、12.16.19.25.29.31.40.4
4.48.51・・・多結晶シリコン膜 20、22・・・シリコン酸化膜 23、24.43・・・空洞 27、46・・・外部ベース領域 28、47・・内部ベース領域 30、49・・・エミッタ領域 50・・・アルミニウム

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型のコレクタ領域を有する半導体基板上
    に第1の絶縁膜、第1の耐酸化性絶縁膜、第1の導体膜
    を順次形成する工程と、前記第1の導体膜上に第2の絶
    縁膜を堆積して形成する工程と、前記第2の絶縁膜及び
    前記第1の導体膜の少なくとも一部を除去して開口部を
    設け前記第1の耐酸化性絶縁膜を露出させる工程と、前
    記開口部の前記第1の導体膜表面に第3の絶縁膜を形成
    する工程と、前記開口部及びこの開口部側壁の前記第1
    の導体膜下の前記第1の耐酸化性絶縁膜を除去し前記第
    1の絶縁膜を露出させる工程と、この露出した第1の絶
    縁膜を除去して前記半導体基板表面を露出させる工程と
    、前記開口部側壁の前記第1の導体膜下に第2の導体膜
    を埋め込む工程と、前記開口部の前記半導体基板表面及
    び前記第2の導体膜表面に熱酸化膜を形成するとともに
    前記第1の導体膜に予め添加した第2導電型の不純物を
    前記第2の導体膜を介して前記半導体基板に拡散させて
    外部ベース領域を形成する工程と、前記開口部の前記半
    導体基板に第2導電型の不純物を添加して内部ベース領
    域を形成する工程と、前記開口部の前記半導体基板表面
    を露出させこの開口部に第3の導体膜を形成するととも
    に前記半導体基板にエミッタ領域を形成する工程とから
    なることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記第1の絶縁膜は前記半導体基板の熱酸化膜で
    あることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造
    方法。
  3. (3)前記第1の耐酸化性絶縁膜はシリコン窒化膜であ
    ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
    法。
  4. (4)前記第1の導体膜は多結晶シリコン膜であること
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)前記第2の絶縁膜はCVD(ChemicalV
    aporDeposition)法により堆積したシリ
    コン酸化膜であることを特徴とする請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
  6. (6)前記第2の絶縁膜は堆積した第1のシリコン酸化
    膜、窒化シリコン膜、第2のシリコン酸化膜からなる多
    層絶縁膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置の製造方法。
  7. (7)前記第2の絶縁膜は堆積した窒化シリコン膜、シ
    リコン酸化膜からなる多層絶縁膜であることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  8. (8)前記第3の絶縁膜は前記第1の導体膜の熱酸化膜
    であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製
    造方法。
  9. (9)前記第2の絶縁膜上に第4の導体膜が形成される
    ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法
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