JPH02183540A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH02183540A
JPH02183540A JP304689A JP304689A JPH02183540A JP H02183540 A JPH02183540 A JP H02183540A JP 304689 A JP304689 A JP 304689A JP 304689 A JP304689 A JP 304689A JP H02183540 A JPH02183540 A JP H02183540A
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JP
Japan
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base region
polycrystalline silicon
conductivity type
oxide film
forming
Prior art date
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Application number
JP304689A
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Japanese (ja)
Inventor
Hajime Sasaki
元 佐々木
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PURPOSE:To obtain a shallow and sufficient junction between an internal base region and an external base region, and realize a bipolar semiconductor device of high performance by forming a linking region between the internal base region and the external base region. CONSTITUTION:On an internal base forming part, a borosilicate film 15 is left; a nitride film is deposited on the whole surface; a side wall 16 is formed by etching the whole surface; a polycrystalline silicon is deposited; a P<+> type polycrystalline silicon film 17 is formed; the side wall 16 is selectively etched and eliminated; boron is ion-implanted, heat treatment is performed for activation. Thus, as the result of diffusion from the BSG film 15 and a P<+> type polycrystalline silicon film 17, the following are formed; an internal base region 19, an external base region 20, and a linking region 21 between the internal base region 19 and the external base region 20. Thereby, a shallow and sufficient connection between the internal base region 19 and the external base region 20 can be realized and a bipolar semiconductor device of high performance is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、半導体装置の製造方法に関するもので、特に
バイポーラ半導体装置の製造方法に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a bipolar semiconductor device.

(従来の技術) 従来のセルファラインバイポーラトランジスタの製造方
法の一例を第3図(a)〜(C)を参照して説明する。
(Prior Art) An example of a conventional method of manufacturing a self-line bipolar transistor will be described with reference to FIGS. 3(a) to 3(C).

第3図(a)に示すように、まずP型シリコン基板51
上に選択的にN+埋込み層52を形成する。そしてN型
エピタキシャル層53を成長させる。次に素子分離領域
54を選択的に形成した後、窒化膜55および多結晶シ
リコン膜56を堆積させ多結晶シリコン膜56に、内部
ベース、エミッタ領域形成用の孔を開孔する。
As shown in FIG. 3(a), first, a P-type silicon substrate 51
An N+ buried layer 52 is selectively formed thereon. Then, an N-type epitaxial layer 53 is grown. Next, after selectively forming element isolation regions 54, a nitride film 55 and a polycrystalline silicon film 56 are deposited, and holes for forming internal base and emitter regions are formed in the polycrystalline silicon film 56.

そして、多結晶シリコン膜56にボロンをドーピングし
た後、酸化を行って多結晶シリコン膜56上に酸化膜5
7を形成し、窒化膜55とこの酸化膜57をアンダーカ
ットぎみにエツチングし、N型エピタキシャル層53の
表面を露出させる。もう−反語結晶シリコンを堆積し、
アンダーカットされた部分を埋め込み、エツチングを行
う。そして熱酸化を行い酸化膜57aを形成する。この
際ピ型外部ベース領域58が多結晶シリコン膜56から
の拡散によりN型コレクタ領域53内に形成される。
After doping the polycrystalline silicon film 56 with boron, oxidation is performed to form an oxide film 5 on the polycrystalline silicon film 56.
7 is formed, and the nitride film 55 and this oxide film 57 are etched to the extent of undercutting, thereby exposing the surface of the N-type epitaxial layer 53. Already - antonym: deposit crystalline silicon,
Fill in the undercut and perform etching. Then, thermal oxidation is performed to form an oxide film 57a. At this time, a p-type external base region 58 is formed in the N-type collector region 53 by diffusion from the polycrystalline silicon film 56.

次に、第3図(b)に示すように、酸化膜57aを通し
て、ボロンをイオン注入により打ち込み内部ベース領域
5つを形成する。その後、酸化膜57.57a上に多結
晶シリコン膜(図示せず)を堆積し、反応性イオンエツ
チング(RI E)により全面エツチングを行い、酸化
膜57の側壁部57aのみに多結晶シリコン膜(図示せ
ず)を残す。この残された多結晶シリコン膜をマスクに
してエミツタ窓を開ける。そしてエミッタ形成用に多結
晶シリコンを堆積させ、ヒ素をイオン注入し、バターニ
ングを行ってN+型型詰結晶シリコンパターン60形成
する(第3図(c)参照)。
Next, as shown in FIG. 3(b), boron is ion-implanted through the oxide film 57a to form five internal base regions. Thereafter, a polycrystalline silicon film (not shown) is deposited on the oxide film 57. (not shown). Using this remaining polycrystalline silicon film as a mask, the emitter window is opened. Then, polycrystalline silicon is deposited to form an emitter, arsenic ions are implanted, and patterning is performed to form an N+ type packed crystal silicon pattern 60 (see FIG. 3(c)).

その後この多結晶シリコンパターン60からの拡散によ
りエミッタ領域61が形成される(第3図(c)参照)
Thereafter, an emitter region 61 is formed by diffusion from this polycrystalline silicon pattern 60 (see FIG. 3(c)).
.

(発明が解決しようとする課題) 上述した従来の製造方法によって得られる半導体装置に
は次のような問題がある。
(Problems to be Solved by the Invention) The semiconductor device obtained by the conventional manufacturing method described above has the following problems.

(1) 外部ベース領域の形成は多結晶シリコンよりの
拡散により行われ、内部(活性)ベース領域の形成は、
前述のシリコン表面の成長した熱酸化膜を通して、イオ
ン注入により行われる。このイオン注入は、バイポーラ
トランジスタの高性能化を行うため、浅く打ち込むこと
が望ましい。
(1) The external base region is formed by diffusion from polycrystalline silicon, and the internal (active) base region is formed by
This is done by ion implantation through the thermal oxide film grown on the silicon surface. This ion implantation is desirably shallow in order to improve the performance of the bipolar transistor.

このため、外部ベース領域と内部ベース領域の継ぎの領
域、特に、酸化膜の下部でその接続が不充分となってし
まう。これにより、ベース抵抗の増大およびエミッター
コレクタ間のパンチスルー電流の増大などを引き起こし
てしまう。
As a result, the connection between the external base region and the internal base region becomes insufficient, particularly in the region below the oxide film. This causes an increase in base resistance and an increase in emitter-collector punch-through current.

(2) また上記の継ぎの領域を充分に接続しようとし
た場合、その方法として内部ベース領域の濃度を上げる
ことが考えられるが、この内部ベース濃度を上げた場合
には、直ちにバイポーラの特性を左右するため、例えば
、電流増幅率の低下、ベース幅の増加など、トランジス
タ性能を低下させてしまう。そして、従来と同様の特性
を出そうとした場合、エミッタ領域の濃度を上げるとと
もに深さもさらに深くする必要があり、エミッターベー
ス間耐圧の低下や高濃度のための欠陥が発生するなどさ
らに厳しい状態となってしまう。
(2) Also, if you want to sufficiently connect the above-mentioned joint regions, one way to do this is to increase the concentration of the internal base region, but if you increase the internal base concentration, the bipolar characteristics will immediately change. For example, the current amplification factor decreases, the base width increases, and the transistor performance deteriorates. In order to achieve the same characteristics as before, it is necessary to increase the concentration of the emitter region and make it deeper, which creates even more severe conditions such as a decrease in emitter-base breakdown voltage and the occurrence of defects due to the high concentration. It becomes.

(3) さらに内部ベース領域の形成をイオン注入によ
り行っているため、イオン注入によるインプラダメージ
が、活性ベース領域に生じてしまい、接合のシャロー化
に伴うプロセス温度の低下もあり、欠陥等が回復せず、
例えばコレクターエミッタ間のリーク等を生じさせてし
まう。
(3) Furthermore, since the internal base region is formed by ion implantation, implant damage caused by ion implantation occurs in the active base region, and the process temperature decreases as the junction becomes shallower, so defects etc. can be recovered. Without,
For example, leakage between the collector and emitter may occur.

(4) また、内部ベース領域の形成をイオン注入によ
り行っているため、イオン注入の際のチャネリングの影
響を受け、所望のベース巾より広くなってしまったり、
特性にバラツキを生じてしまう。
(4) Also, since the internal base region is formed by ion implantation, it may be affected by channeling during ion implantation, resulting in the base width becoming wider than desired.
This results in variations in characteristics.

本発明は上記事情を考慮してなされたものであって高性
能のバイパーラ半導体装置を製造することのできる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can manufacture a high-performance biparallel semiconductor device.

〔発明の構成〕[Structure of the invention]

(課題を解決するための手段) 第1の発明による半導体装置の製造方法は、第1導電型
の半導体基板表面の内部ベース領域形成予定部上に第2
導電型の不純物を含む酸化膜を形成する工程と、酸化膜
の周側面に側壁を形成する工程と、酸化膜および側壁を
覆うように全面に高濃度の第2導電型の不純物を含む多
結晶シリコン膜を形成する工程と、酸化膜および側壁の
上面が露出するまで酸化膜近傍の多結晶シリコン膜を除
去する工程と、側壁を選択的に除去する工程と、半導体
基板表面の側壁跡に第2導電型の不純物を注入する工程
と、酸化膜および多結晶シリコン膜ならびに半導体基板
表面の側壁跡からそれぞれ不純物を拡散させることによ
り酸化膜下の半導体基板表面および多結晶シリコン膜下
の半導体基板表面ならびに側壁跡の半導体基板表面に第
2導電型の内部ベース領域および第2導電型の外部ベー
ス領域ならびに内部ベース領域と外部ベース領域との継
ぎ領域をそれぞれ形成する工程と、酸化膜を選択的に除
去する工程と、熱酸化を行うことにより多結晶シリコン
膜の表面および側面に絶縁膜を形成する工程と、内部ベ
ース領域上に第1導電型の不純物を含む多結晶シリコン
膜を形成する工程と、この多結晶シリコン膜から第1導
電型の不純物を拡散させることにより内部ベース領域内
に第1導電型のエミッタ領域を形成する工程とを備えて
いることを特徴とする。
(Means for Solving the Problems) A method for manufacturing a semiconductor device according to the first invention provides a method for manufacturing a semiconductor device in which a second conductive type is formed on a portion where an internal base region is to be formed on a surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type.
A step of forming an oxide film containing a conductivity type impurity, a step of forming a sidewall on the peripheral side of the oxide film, and a step of forming a polycrystalline film containing a high concentration of a second conductivity type impurity over the entire surface so as to cover the oxide film and the sidewall. A step of forming a silicon film, a step of removing the polycrystalline silicon film near the oxide film until the upper surface of the oxide film and sidewalls are exposed, a step of selectively removing the sidewalls, and a step of removing the sidewall traces on the surface of the semiconductor substrate. The semiconductor substrate surface under the oxide film and the semiconductor substrate surface under the polycrystalline silicon film are formed by implanting impurities of two conductivity types and diffusing the impurities from the oxide film, polycrystalline silicon film, and sidewall traces on the semiconductor substrate surface, respectively. and a step of forming an internal base region of a second conductivity type, an external base region of a second conductivity type, and a joint region between the internal base region and the external base region on the surface of the semiconductor substrate where the sidewall remains, and selectively forming an oxide film. a step of forming an insulating film on the surface and side surfaces of the polycrystalline silicon film by performing thermal oxidation, and a step of forming a polycrystalline silicon film containing impurities of a first conductivity type on the internal base region. , forming an emitter region of the first conductivity type in the internal base region by diffusing impurities of the first conductivity type from the polycrystalline silicon film.

また第2の発明による半導体装置の製造方法は、。Further, a method for manufacturing a semiconductor device according to a second invention is as follows.

第1導電型の半導体基板表面の内部ベース領域形成予定
部上に第2導電型の不純物を含む酸化膜を形成する工程
と、酸化膜の周側面に側壁を形成する工程と、酸化膜お
よび側壁を覆うように全面に高濃度の第2導電型の不純
物を含む多結晶シリコン膜を形成する工程と、酸化膜お
よび側壁の上面が露出するまで酸化膜近傍の多結晶シリ
コン膜を除去する工程と、側壁を選択的にエツチングし
、残存している側壁の高さが酸化膜の高さのほぼ1/3
〜1/2となるようにする工程と、残存している側壁下
部に第2導電型の不純物を注入する工程と、酸化膜およ
び多結晶シリコン膜ならびに残存している側壁下部から
それぞれ不純物を拡散させることにより酸化膜下の半導
体基板表面および多結晶シリコン膜下の半導体表面なら
びに残存している側壁下の半導体表面に第2導電型の内
部ベース領域および外部ベース領域ならびに内部ベース
領域と外部ベース領域との継ぎ領域をそれぞれ形成する
工程と、酸化膜を選択的に除去する工程と、熱酸化を行
うことにより多結晶シリコン膜の表面および側面に絶縁
膜を形成する工程と、内部ベース領域上に第1導電型の
不純物を含む多結晶シリコン膜を形成する工程と、この
多結晶シリコン膜から第1導電型の不純物を拡散させる
ことにより内部ベース領域内に第1導電型のエミッタ領
域を形成する工程とを備えていることを特徴とする。
a step of forming an oxide film containing an impurity of a second conductivity type on a portion of the surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type where an internal base region is to be formed; a step of forming a sidewall on a peripheral side of the oxide film; and a step of forming an oxide film and the sidewall. a step of forming a polycrystalline silicon film containing a highly concentrated second conductivity type impurity over the entire surface so as to cover the oxide film, and a step of removing the polycrystalline silicon film near the oxide film until the top surface of the oxide film and sidewalls are exposed. , the sidewalls are selectively etched so that the height of the remaining sidewalls is approximately 1/3 of the height of the oxide film.
a step of implanting a second conductivity type impurity into the lower part of the remaining sidewall, and a step of diffusing impurities from the oxide film, polycrystalline silicon film, and the lower part of the remaining sidewall. By doing so, an internal base region, an external base region, an internal base region, and an external base region of the second conductivity type are formed on the semiconductor substrate surface under the oxide film, the semiconductor surface under the polycrystalline silicon film, and the semiconductor surface under the remaining sidewalls. a step of selectively removing the oxide film, a step of forming an insulating film on the surface and side surfaces of the polycrystalline silicon film by performing thermal oxidation, and a step of forming a joint region on the internal base region. Forming a first conductivity type emitter region in the internal base region by forming a polycrystalline silicon film containing a first conductivity type impurity and diffusing the first conductivity type impurity from the polycrystalline silicon film. It is characterized by comprising a process.

(作 用) このように構成された第1の発明による半導体装置の製
造方法によれば、半導体基板表面の側壁跡に第2導電型
の不純物が注入される。そして、酸化膜および多結晶シ
リコン膜ならびに半導体基板表面の側壁跡からそれぞれ
不純物が拡散されて酸化膜下の半導体表面および多結晶
シリコン膜下の半導体表面ならびに側壁跡の半導体表面
に内部ベース領域および外部ベース頭載ならびに内部ベ
ース領域と外部ベース領域との継ぎ領域がそれぞれ形成
される。これにより高性能のバイポーラ半導体装置を製
造することができる。
(Function) According to the method for manufacturing a semiconductor device according to the first invention configured as described above, the impurity of the second conductivity type is implanted into the side wall traces on the surface of the semiconductor substrate. Then, impurities are diffused from the oxide film, the polycrystalline silicon film, and the sidewall traces on the semiconductor substrate surface, respectively, and the internal base region and the external A base head and a joint region between the inner base region and the outer base region are respectively formed. Thereby, a high-performance bipolar semiconductor device can be manufactured.

また上述のようにして構成された第2の発明による半導
体装置の製造方法によれ・ば、酸化膜および多結晶シリ
コン膜ならびに側壁下部からそれぞれ不純物が拡散され
て酸化膜下の半導体表面および多結晶シリコン膜下の半
導体表面ならびに側壁下部の半導体表面に内部ベース領
域および外部ベース領域ならびに内部ベース領域と外部
ベース領域との継ぎ領域がそれぞれ形成される。これに
より高性能のバイポーラ半導体装置を製造することがで
きる。
Further, according to the method for manufacturing a semiconductor device according to the second invention configured as described above, impurities are diffused from the oxide film, the polycrystalline silicon film, and the lower part of the sidewall, respectively, and the semiconductor surface and the polycrystalline silicon film under the oxide film are diffused. An internal base region, an external base region, and a joint region between the internal base region and the external base region are formed on the semiconductor surface under the silicon film and on the semiconductor surface under the sidewall, respectively. Thereby, a high-performance bipolar semiconductor device can be manufactured.

(実施例) 第1の発明による半導体装置の製造方法の実施例を第1
図(a)〜(d)を参照して説明する。
(Example) The first example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the first invention is described below.
This will be explained with reference to FIGS. (a) to (d).

第1図(a)に示すように、P型シリコン基板11上に
選択的にN+埋め込み層12を形成する。
As shown in FIG. 1(a), an N+ buried layer 12 is selectively formed on a P-type silicon substrate 11. As shown in FIG.

そして例えばN型のエピタキシャル層13を成長させる
。なお、このエピタキシャル層13をP型として、後に
N領域を形成するようにしても良い。
Then, for example, an N-type epitaxial layer 13 is grown. Note that this epitaxial layer 13 may be of P type and an N region may be formed later.

エピタキシャル層13を形成した後、選択的に素子分離
領域14を形成し、例えばCVD法により、BSG (
硅はう酸ガラス)を4モル%のボロン濃度で堆積させる
。そして、バターニングを行って内部ベース形成予定部
上にBSG膜15を残存させる。次に、例えば窒化膜を
全面に堆積させ、RrE法により全面エツチングを行い
側壁16を形成する。その後多結晶シリコンを4000
A程度堆積させ、例えばボロンを30KeV。
After forming the epitaxial layer 13, an element isolation region 14 is selectively formed, and BSG (
A boron concentration of 4 mol% is deposited. Then, patterning is performed to leave the BSG film 15 on the portion where the internal base is to be formed. Next, for example, a nitride film is deposited on the entire surface, and the entire surface is etched by the RrE method to form the side walls 16. After that, polycrystalline silicon was added to 4000
For example, boron is deposited at 30 KeV.

5 X 1015cm−2の条件でイオン注入し外部ベ
ース拡散源およびベース電極取り出しとして機能するど
型多結晶シリコン膜17を形成する。そして、バターニ
ングを行い拡散源および電極取出し領域以外のP型多結
晶シリコンを除去する。次に、全面に例えばレジスト膜
(図示せず)を塗布し、側916の上面が露出するまで
エッチバックし、BSG膜15および側壁16の側面に
P+型多結晶シリコン膜17を残存させる。なおこの時
、P 型多結晶シリコン膜17とレジスト膜のエツチン
グレートを等しくする条件でエッチバックを行う(第1
図(b)参照)。
Ion implantation is performed under the conditions of 5.times.10@15 cm@-2 to form a double-sided polycrystalline silicon film 17 which functions as an external base diffusion source and base electrode extraction. Then, patterning is performed to remove the P-type polycrystalline silicon in areas other than the diffusion source and electrode lead-out areas. Next, a resist film (not shown), for example, is applied to the entire surface and etched back until the upper surface of the side 916 is exposed, leaving the P+ type polycrystalline silicon film 17 on the side surfaces of the BSG film 15 and the side wall 16. At this time, etchback is performed under conditions that make the etching rates of the P-type polycrystalline silicon film 17 and the resist film equal (first
(See figure (b)).

次に、第1図(c)に示すように、側壁16を選択的に
エツチング除去し、例えばボロンを2゜KcV 、2 
X 1014cm−2程度の条件でイオン注入により打
ち込む。そして活性化のための熱工程を行う。すると同
時にBSG膜15、P 型多結晶シリコン膜17からの
拡散により、内部ベース領域19、外部ベース領域20
、および前記内部ベース領域19と外部ベース領域20
の継ぎ領域21が形成される。これにより内部ベース領
域19と外部ベース領域20の接続は十分に行われる。
Next, as shown in FIG. 1(c), the side wall 16 is selectively etched away, and boron, for example, is etched at 2°KcV and 2°C.
Ion implantation is performed under conditions of approximately X 1014 cm-2. Then, a thermal process for activation is performed. At the same time, due to diffusion from the BSG film 15 and the P-type polycrystalline silicon film 17, the internal base region 19 and the external base region 20
, and the inner base region 19 and the outer base region 20
A joint area 21 is formed. Thereby, the internal base region 19 and the external base region 20 are sufficiently connected.

次に第1図(d)に示すように、BSG膜15を選択的
にエツチング除去し、熱酸化を行いP+多結晶シリコン
表面に絶縁膜22を形成する。その後、例えば、CVD
膜を全面に堆積し、RIE法によりエツチングを行い、
P+多多結晶シリコ模膜17側面に側壁23を形成する
。ここでは、P 多結晶シリコン膜17表面に形成した
絶縁膜22が十分に残る様に留意してエツチングを行う
が、必要に応じてP+多多結晶シリコ模膜17上酸化膜
の厚さあるいは、CVD膜の積み増し等を行い、十分な
絶縁耐圧が得られるように注意しなければならない。そ
して、全面に多結晶シリコン膜24を例えば、4000
人程度堆積させ、例えばヒ素を40KeV 、I X 
1016am’の条件でイオン注入し、パターニング後
にエミッタ形成の熱処理を行いエミッタ領域25を形成
する。なお、本実施例では、パターニング後に熱処理を
行っているが、熱処理後にパターニングを行っても良い
Next, as shown in FIG. 1(d), the BSG film 15 is selectively etched away and thermal oxidation is performed to form an insulating film 22 on the surface of the P+ polycrystalline silicon. Then, for example, CVD
A film is deposited on the entire surface and etched by RIE method,
A side wall 23 is formed on the side surface of the P+ polycrystalline silicon pattern film 17. Here, etching is performed taking care to leave a sufficient amount of the insulating film 22 formed on the surface of the P+ polycrystalline silicon film 17, but if necessary, the thickness of the oxide film on the P+ polycrystalline silicon pattern 17 or the thickness of the oxide film on the P+ polycrystalline silicon film 17 may be Care must be taken to obtain sufficient dielectric strength by adding more layers. Then, a polycrystalline silicon film 24 of, for example, 4000
For example, deposit arsenic at 40 KeV, I
Ion implantation is performed under the condition of 1016 am', and after patterning, heat treatment for emitter formation is performed to form the emitter region 25. Note that in this embodiment, heat treatment is performed after patterning, but patterning may be performed after heat treatment.

その後通常の層間絶縁膜の形成、コンタクト形成、金属
配線工程を行って、本半導体装置を完成させる。
Thereafter, normal interlayer insulating film formation, contact formation, and metal wiring steps are performed to complete the present semiconductor device.

上記実施例による半導体装置の製造において特に留意す
べき点としては、内部ベース領域1つと外部ベース領域
20の継ぎ部のイオン注入の条件は、エミッタ領域25
との接合耐圧、容量を考慮して、決定しなければならな
い、また、側壁16の幅(厚さ)は、ベース−コレクタ
間の容量の増加を考慮して必要最小限とする。しかしな
がらあまり狭くしすぎると、逆に表面近傍でのエミッタ
ー外部ベース間の耐圧が悪化してしまうため注意が必要
である。
In manufacturing the semiconductor device according to the above embodiment, it should be noted that the conditions for ion implantation at the joint between one internal base region and the external base region 20 are such that
The width (thickness) of the side wall 16 must be determined by considering the junction breakdown voltage and capacitance between the base and the collector.The width (thickness) of the side wall 16 should be determined to be the minimum necessary considering the increase in capacitance between the base and the collector. However, if the width is too narrow, the withstand voltage between the emitter and the external base near the surface will deteriorate, so care must be taken.

第2の発明の実施例を第2図(a)〜(d)を参照して
説明する。
An embodiment of the second invention will be described with reference to FIGS. 2(a) to 2(d).

第2図(a)〜(b)に示すように、本願の第1の実施
例と同様の工程により、BSG膜15、P+型多結晶シ
リコン膜17、側壁16を形成する。
As shown in FIGS. 2(a) and 2(b), a BSG film 15, a P+ type polycrystalline silicon film 17, and a side wall 16 are formed by the same steps as in the first embodiment of the present application.

その後第2図(c)に示すように、側壁16を選択的に
エツチングし、例えばBSG膜15の173程度の高さ
まで残存させる。そして、例えばボロンを50KeV 
、2 X 10’cm−2程度の条件でイオン注入によ
り打ち込む。その後活性化のための熱工程を行う。する
と同時にBSG膜15、P+型多結晶シリコン膜17か
らの拡散により、内部ベース領域19、外部ベース領域
20、および内部ベース領域19と外部ベース領域20
の継ぎ領域21aが形成される。これにより、内部ベー
ス領域19と外部ベース領域20の接続は十分に行われ
る。
Thereafter, as shown in FIG. 2(c), the sidewall 16 is selectively etched to remain, for example, up to a height of about 173 of the BSG film 15. For example, boron at 50KeV
, 2×10'cm-2 by ion implantation. After that, a thermal process for activation is performed. At the same time, due to diffusion from the BSG film 15 and the P+ type polycrystalline silicon film 17, the internal base region 19, the external base region 20, and the internal base region 19 and the external base region 20 are
A joint region 21a is formed. Thereby, the internal base region 19 and the external base region 20 are sufficiently connected.

次に第2図(d)に示すように、BSG膜15を選択的
にエツチング除去し、熱酸化を行う。本実施例では、シ
リコン基板表面の酸化膜成長は、P+型多結晶シリコン
膜17上に比べて遅いことを利用し、その膜厚の差によ
り、シリコン基板表面の酸化膜を除去するだけエツチン
グを行い、全面に多結晶シリコン24aを例えば400
0人程度堆積させ、その後例えばヒ素を40KeV、1
x1016cIT+−2の条件でイオン注入する。次に
パターニング後にエミッター形成の熱処理を行い、エミ
ッタ領域25aを形成する。なお、本実施例では、パタ
ーニング後に熱処理を行っているが、熱処理後にパター
ニングを行ってもかまわない。以下、通常の層間絶縁膜
の形成、コンタクト形成、金属配線工程を行い、半導体
装置を完成させる。
Next, as shown in FIG. 2(d), the BSG film 15 is selectively etched away and thermally oxidized. In this embodiment, the oxide film on the surface of the silicon substrate grows slower than that on the P+ type polycrystalline silicon film 17, and due to the difference in film thickness, etching is performed to remove the oxide film on the surface of the silicon substrate. Then, a layer of polycrystalline silicon 24a of, for example, 400 nm is applied to the entire surface.
After that, for example, arsenic is deposited at 40KeV, 1
Ion implantation is performed under the conditions of x1016cIT+-2. Next, after patterning, heat treatment for emitter formation is performed to form emitter regions 25a. Note that in this embodiment, heat treatment is performed after patterning, but patterning may be performed after heat treatment. Thereafter, normal interlayer insulating film formation, contact formation, and metal wiring steps are performed to complete the semiconductor device.

上記実施例による半導体装置の製造において留意すべき
点としては、側壁16でエミッタ領域が決定されるため
、側壁幅は、外部ベース領域20とエミッター間で耐圧
が決まらないように最適化を行わなければならない。ま
た、継ぎ領域21aの濃度もエミッターベース間耐圧・
および容量を考慮して決定しなければならない。また、
P 型多結晶シリコン膜17とN+型多結晶シリコン膜
24aの分離は、熱酸化で行ったが、必要に応じて、例
えばP+多多結晶シリコ模膜17上一層積み増しを行う
形として十分な絶縁耐圧を得るように注意が必要である
A point to be noted in manufacturing the semiconductor device according to the above embodiment is that since the emitter region is determined by the sidewall 16, the sidewall width must be optimized so that the breakdown voltage is not determined between the external base region 20 and the emitter. Must be. In addition, the concentration of the joint region 21a is also determined by the emitter-base breakdown voltage.
The decision must be made taking into consideration the capacity and capacity. Also,
The P type polycrystalline silicon film 17 and the N+ type polycrystalline silicon film 24a were separated by thermal oxidation, but if necessary, for example, an additional layer may be stacked on the P+ polycrystalline silicon film 17 to obtain a sufficient dielectric strength. Care must be taken to obtain the

上記の2つの実施例においては、レジストを用いてエッ
チバックを行ったが、他の方法、例えばバイアススパッ
タ等を使用して、第2図(b)に示すような形状にする
ことも出来る。
In the above two embodiments, etching back was performed using a resist, but it is also possible to use other methods such as bias sputtering to form the shape shown in FIG. 2(b).

上記の2つの実施例においては、側壁材として窒化膜を
用いたが、BSG膜および多結晶シリコンとのエツチン
グ選択性があるものであればこれに限定されない。
In the above two embodiments, a nitride film was used as the sidewall material, but the material is not limited to this as long as it has etching selectivity with respect to the BSG film and polycrystalline silicon.

また、上記2つの実施例においては、コレクタ電極取り
出し領域について、ふれなかったが、コレクタ電極の取
り出しは、N+埋め込み層につながるよう、ディープN
+領域を形成しそこより取り出しを行っている。
In addition, although the collector electrode extraction region was not mentioned in the above two embodiments, the collector electrode extraction region is deep N so that it connects to the N+ buried layer.
+ area is formed and extraction is performed from there.

上記第1および第2の実施例によれば、次のような効果
が得られる。すなわち、外部ベース領域と内部ベース領
域の接続は、イオン注入を行った継ぎ領域により、十分
な接続が可能となり、ベース抵抗の増加の防止、エミッ
ターコレクタ間のパンチスルー電流の増加等を防止でき
る。また、バイポーラの特性を決定する内部ベース領域
の形成を、BSG膜から拡散で行うため、イオン注入の
際のダメージを回避でき、またチャネリングもないため
、浅く、きれいな接合が形成できる。このため、リーク
レベルの向上、ベース幅を小さくすることができるため
動作速度の向上・等が得られる。
According to the first and second embodiments described above, the following effects can be obtained. That is, sufficient connection between the external base region and the internal base region can be achieved by the ion-implanted joint region, and an increase in base resistance and an increase in punch-through current between the emitter and collector can be prevented. Furthermore, since the internal base region that determines the bipolar characteristics is formed by diffusion from the BSG film, damage during ion implantation can be avoided, and since there is no channeling, a shallow and clean junction can be formed. Therefore, it is possible to improve the leakage level and reduce the base width, thereby improving the operating speed.

また、外部ベース領域と内部ベースの接続に留意する事
なく内部ベース条件を決定できるため、比較的自由に条
件設定が可能である。
Furthermore, since the internal base conditions can be determined without paying attention to the connection between the external base area and the internal base, the conditions can be set relatively freely.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上詳述したように、本発明によれば、外部ベースの形
成をP+多結晶シリコン膜よりの拡散で行い、エミッタ
ーの形成をN+多多結晶シリコ模膜りの拡散で行なうセ
ルファライ・ン型バイポーラトランジスタで問題となる
、内部ベース領域と外部ベース領域の接続の不十分な点
を、継ぎ領域に選択的にイオン注入を実施することによ
り改害することが可能となるばかりでなく、固相拡散に
より、より浅い接合を得ることが可能となり、これによ
り高性能なバイポーラ半導体装置を得ることができる。
As detailed above, according to the present invention, a self-aligned bipolar transistor in which the external base is formed by diffusion from a P+ polycrystalline silicon film and the emitter is formed by diffusion from an N+ polycrystalline silicon film is formed. Not only is it possible to improve the poor connection between the internal base region and the external base region, which is a problem in the process, by selectively implanting ions into the joint region, but also by solid-phase diffusion, It becomes possible to obtain a shallower junction, and thereby a high-performance bipolar semiconductor device can be obtained.

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

第1図は本発明による半導体装置の製造方法の第1の実
施例の工程を示す断面図、第2図は本発明による半導体
装置の製造方法の第2の実施例の工程を示す断面図、第
3図は従来の製造方法の工程を示す断面図である。 11・・・半導体基板、12・・・N++埋込み層、1
3・・・N型コレクタ領域、14・・・素子分離領域、
15・・・BSG膜、16・・・側壁、17・・・P 
型多結晶シリコン膜、18・・・P型ベース−P 型ベ
ース結合領域上開口部、1つ・・・P型内部ベース領域
、20・・・P 型外部ベース頭載、21・・・P型−
P++型ベース結合領域、22・・・絶縁膜、23・・
・側壁、24・・・N++多結晶シリコン、25・・・
N+型エミッタ頃頭載
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the steps of a first embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view showing the steps of the second example of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the steps of a conventional manufacturing method. 11... Semiconductor substrate, 12... N++ buried layer, 1
3... N-type collector region, 14... Element isolation region,
15...BSG film, 16...side wall, 17...P
type polycrystalline silicon film, 18...P-type base-P-type base coupling region upper opening, one...P-type internal base region, 20...P-type external base head mounting, 21...P Type-
P++ type base coupling region, 22... insulating film, 23...
・Side wall, 24...N++ polycrystalline silicon, 25...
N+ type emitter installed

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電型の半導体基板表面の内部ベース領域形成
予定部上に第2導電型の不純物を含む酸化膜を形成する
工程と、前記酸化膜の局側面に側壁を形成する工程と、
前記酸化膜および側壁を覆うように全面に高濃度の第2
導電型の不純物を含む多結晶シリコン膜を形成する工程
と、前記酸化膜および側壁の上面が露出するまで前記酸
化膜近傍の多結晶シリコン膜を除去する工程と、前記側
壁を選択的に除去する工程と、前記半導体基板表面の側
壁跡に第2導電型の不純物を注入する工程と、前記酸化
膜および多結晶シリコン膜ならびに半導体基板表面の側
壁跡からそれぞれ不純物を拡散させることにより前記酸
化膜下の半導体基板表面および前記多結晶シリコン膜下
の半導体基板表面ならびに前記側壁跡の半導体基板表面
に第2導電型の内部ベース領域および第2導電型の外部
ベース領域ならびに内部ベース領域と外部ベース領域と
の継ぎ領域をそれぞれ形成する工程と、前記酸化膜を選
択的に除去する工程と、熱酸化を行うことにより前記多
結晶シリコン膜の表面および側面に絶縁膜を形成する工
程と、前記内部ベース領域上に第1導電型の不純物を含
む多結晶シリコン膜を形成する工程と、この多結晶シリ
コン膜から第1導電型の不純物を拡散させることにより
前記内部ベース領域内に第1導電型のエミッタ領域を形
成する工程とを備えていることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 2、前記第1導電型の不純物がN型であり、前記第2導
電型の不純物がP型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、第1導電型の半導体基板表面の内部ベース領域形成
予定部上に第2導電型の不純物を含む酸化膜を形成する
工程と、前記酸化膜の周側面に側壁を形成する工程と、
前記酸化膜および側壁を覆うように全面に高濃度の第2
導電型の不純物を含む多結晶シリコン膜を形成する工程
と、前記酸化膜および側壁の上面が露出するまで前記酸
化膜近傍の多結晶シリコン膜を除去する工程と、前記側
壁を選択的にエッチングし、残存している側壁の高さが
前記酸化膜の高さのほぼ1/3〜1/2となるようにす
る工程と、前記残存している側壁下部に第2導電型の不
純物を注入する工程と、前記酸化膜および多結晶シリコ
ン膜ならびに残存している側壁下部からそれぞれ不純物
を拡散させることにより前記酸化膜下の半導体基板表面
および前記多結晶シリコン膜下の半導体表面ならびに前
記残存している側壁下の半導体表面に第2導電型の内部
ベース領域および外部ベース領域ならびに内部ベース領
域と外部ベース領域との継ぎ領域をそれぞれ形成する工
程と、前記酸化膜を選択的に除去する工程と、熱酸化を
行うことにより前記多結晶シリコン膜の表面および側面
に絶縁膜を形成する工程と、前記内部ベース領域上に第
1導電型の不純物を含む多結晶シリコン膜を形成する工
程と、この多結晶シリコン膜から第1導電型の不純物を
拡散させることにより前記内部ベース領域内に第1導電
型のエミッタ領域を形成する工程とを備えていることを
特徴とする半導体装置の製造方法。 4、前記第1導電型の不純物がN型であり、前記第2導
電型の不純物がP型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。
[Claims] 1. Forming an oxide film containing impurities of a second conductivity type on a portion of the surface of a semiconductor substrate of a first conductivity type where an internal base region is to be formed, and forming a sidewall on a local side of the oxide film. a step of forming;
A highly concentrated second layer is applied to the entire surface so as to cover the oxide film and sidewalls.
forming a polycrystalline silicon film containing conductivity-type impurities; removing the polycrystalline silicon film near the oxide film until the top surface of the oxide film and sidewalls are exposed; and selectively removing the sidewalls. a step of implanting a second conductivity type impurity into the sidewall traces on the surface of the semiconductor substrate; and diffusing the impurities from the oxide film, the polycrystalline silicon film, and the sidewall traces on the semiconductor substrate surface, respectively. an internal base region of a second conductivity type, an external base region of a second conductivity type, an internal base region and an external base region on the semiconductor substrate surface under the polycrystalline silicon film, the semiconductor substrate surface under the polycrystalline silicon film, and the semiconductor substrate surface of the side wall traces. a step of selectively removing the oxide film, a step of forming an insulating film on the surface and side surfaces of the polycrystalline silicon film by performing thermal oxidation, and a step of forming a joint region of the internal base region. forming a polycrystalline silicon film containing a first conductivity type impurity thereon, and diffusing the first conductivity type impurity from the polycrystalline silicon film to form a first conductivity type emitter region in the internal base region. 1. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a step of forming a semiconductor device. 2. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type impurity is N type and the second conductivity type impurity is P type. 3. forming an oxide film containing impurities of a second conductivity type on a portion of the surface of the semiconductor substrate of the first conductivity type where an internal base region is to be formed; and forming a sidewall on a peripheral side of the oxide film;
A highly concentrated second layer is applied to the entire surface so as to cover the oxide film and sidewalls.
a step of forming a polycrystalline silicon film containing conductivity type impurities; a step of removing the polycrystalline silicon film near the oxide film until the upper surface of the oxide film and the sidewalls are exposed; and selectively etching the sidewalls. , a step of making the height of the remaining sidewall approximately 1/3 to 1/2 of the height of the oxide film, and implanting a second conductivity type impurity into the lower part of the remaining sidewall. step, and diffusing impurities from the oxide film, the polycrystalline silicon film, and the lower part of the remaining sidewalls, thereby reducing the semiconductor substrate surface under the oxide film, the semiconductor surface under the polycrystalline silicon film, and the remaining forming an internal base region and an external base region of a second conductivity type and a joint region between the internal base region and the external base region on the semiconductor surface under the sidewall; selectively removing the oxide film; forming an insulating film on the surface and side surfaces of the polycrystalline silicon film by oxidizing; forming a polycrystalline silicon film containing impurities of a first conductivity type on the internal base region; forming an emitter region of a first conductivity type in the internal base region by diffusing impurities of a first conductivity type from a silicon film. 4. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the first conductivity type impurity is N type and the second conductivity type impurity is P type.
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