JPH02203534A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野〕 本発明は素子形成領域上の絶縁膜に形成された開口部上
に形成される半導体層からの不純物拡散によりエミッタ
領域等の不純物拡散領域が形成されるバイポーラトラン
ジスタの製造方法に関し、特にヘテロ材料層をエミッタ
に用いるタイプのバイポーラトランジスタの製造方法に
関する。

〔発明の概要〕

本発明は、半導体基板を用いて素子形成領域にエミッタ
領域、ベース領域、コレクタ領域が形成され、その素子
形成領域上の絶縁膜に形成された開口部上に形成される
ポリシリコン層等の半導体層からの不純物拡散によりエ
ミッタ領域等が形成されるバイポーラトランジスタの製
造方法において、半導体層の下部にヘテロ材料層を形成
し、そのヘテロ材料層を介して不純物の拡散を行うこと
により、素子製造の再現性を向上させる方法である。

［従来の技術］ バイポーラトランジスタの高速化の手法として、エミッ
タにヘテロ材料層を用いる技術が注目されてきている（
「日経マイクロデバイス、　、　１９８９年２月号、５
４〜５５頁参照、（日経ＢＰ社発行））。エミッタにヘ
テロ材料層を形成することにより、バイポーラトランジ
スタはｈＦＥを高くでき、ｈｌが高くなる分に応じてベ
ース濃度を高濃度にでき、そのベース抵抗Ｒｈを下げて
素子の高速化を図ること等が可能となる。

ところで、そのヘテロ材料層としては、５ｉＣ（シリコ
ンカーバイド）や微結晶Ｓ＋（μｃ−３ｉ：Ｈ）等の材
料が用いられ、これらのへテロ材料層は、ＣＶＤ等の間
開により比較的簡単に取り扱うことが可能であり、現在
のバイポーラプロセスに組み合わせることも困難ではな
い。

〔発明が解決しようとする課題〕

バイポーラトランジスタにおいては、そのベース領域や
エミッタ領域の拡散深さが素子特性を決定する上で重要
な要素となっている。最近のプロセスでは、単結晶シリ
コン上にポリシリコン層を形成し、そのポリシリコン層
からの拡散によりエミッタ領域やベース領域を形成する
技術が用いられており、ベース幅Ｗ、を１０００Å以下
に制御することも進められている。

しかしながら、上述のようなヘテロ材料層を工。

ミッタに形成する場合に、ヘテロ材料のＣＶＤを行うと
同時にエミッタ等の不純物をヘテロ材料層に含有させる
方法では、ポリシリコン層からの拡散技術のような十分
な再現性を得ることが難しいものとなる。特に、ヘテロ
材料層はエミッタ直列抵抗を低減させるために、薄くす
ることが求められており、素子の再現性の面から、浅い
接合を得ることは困難となる。

そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、ヘテロ材
料層を形成しながら、プロセス上の再現性を向上させる
ようなバイポーラトランジスタの製造方法を提供するこ
とを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明にかかるバイポーラトランジスタは、第１導電型
の半導体基体に選択的に素子分離領域が形成され、上記
素子形成領域に囲まれた素子形成領域に第２導電型の不
純物拡散領域が形成され、その第２導電型の不純物拡ｒ
Ｐ１．ｊＩ域内に第１導電型の不純物拡散領域が形成さ
れてなり、上記素子形成領域の表面を覆う絶縁膜に形成
された開口部に半導体層がその表面に臨んで形成され、
その半導体層からの不純物拡散によって少なくとも第１
導電型の不純物拡散領域が形成されるものである。

その半導体層からの不純物拡散により形成されるのは、
第１導電型の不純物拡散領域のみならず第２導電型の不
純物拡散領域もまた形成されるようなものであっても良
い。

そして、上述の目的を達成するために、本発明のバイポ
ーラトランジスタの製造方法は、上記半導体層と上記素
子形成領域の表面の間にヘテロ材料層を形成し、その半
導体層から該へテロ材料層を介して不純物拡散させるこ
と特徴とする。

〔作用〕

ヘテロ材料層を半導体層と素子形成領域の表面の間に形
成することで、不純物はへテロ材料層を通過して拡散さ
れ、不安定なヘテロ材料層からの直接の拡散でないため
に、現有の技術で十分に再現性良く接合を得ることがで
きる。そして、特に。

ヘテロ材料層を薄く形成した時では、不純物拡散現象へ
のへテロ材料層の影響も小さくなり、エミッタ直列抵抗
の低減と同時に再現性の向上がなされることになる。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

第１の実施例 本実施例は、エミッタ領域の形成のための不純物拡散を
ポリシリコン層からヘテロ材料層であるＳｉＣ層を介し
て行う例である。以下、その製造工程に従って、第１図
ａ〜第１図ｉを参照しながら説明する。

まず、第１図ａに示すように、ｐ型のシリコン基板１上
にｎ０型の埋め込みｊＷ２が形成され、その上部にｎ型
のエピタキシャル層３が積層される。

ｐ型のシリコン基板ｌは（１１１）タイプであり、エピ
タキシャル層３も（１１１）となる。このｎ型のエピタ
キシャル層３には、選択酸化膜により素子分Ｍ９＝Ｍ域
としてのフィールド酸化膜４が選択的に形成される。こ
のフィールド酸化膜４に平面上回まれて素子形成領域５
やコレクタ取り出し領域６が形成される。なお、図示を
省略するが、フィールド酸化膜４の下部にはチャンネル
ストッパー領域も形成される。

次に、第１図すに示すように、まず、全面にポリシリコ
ン層７が形成され、その表面に高濃度にＢ゛またはＢＦ
、’がイオン注入される。続いて、ポリシリコン層７が
ベース取り出しのための所要のパターンにバターニング
される。この時少なくとも素子形成領域５上にはポリシ
リコン層７のパターンが存在する。次に、全面にＣＶＤ
法によりシリコン酸化膜８が被覆される。

次に、素子形成領域５の内側で活性領域となる領域が開
口される。この開口の形成方法については、まず、ＲＩ
Ｂにより活性領域となる範囲のシリコン酸化膜８とポリ
シリコンＮ７の一部が除去される。ここで除去されるポ
リシリコンＮ７の一部は、表面の高濃度に不純物が打ち
込まれた領域である。アニール後、今度はＫＯＨを用い
た溶液エツチングを行う。このＫ　ＯＨを用いたエツチ
ングによって、活性領域を開口した開口部９が形成され
、素子形成領域５の表面が露出することになる。

次に、第１図Ｃに示すように、素子形成領域５に形成さ
れた開口部９を利用して、真性ベース領域を形成するた
めのイオン注入を行う。この時開口部５内にはバッファ
絶縁膜等を設けても良い。

打ち込む不純物は、例えばボロンである。

次に、第１図ｄに示すように、全面にＣＶＤ法によりシ
リコン酸化膜１０を形成する。このシリコン酸化膜１０
は開口部９を覆う。シリコン酸化膜１０の形成後、アニ
ールを行って、不純物領域の活性化を図る。すなわち、
ポリシリコン層７からは高濃度に不純物が拡散して、グ
ラフトベース領域１１がエピタキシャル層３の表面に形
成され、さらに前工程で打ち込まれた不純物により真性
ベース領域１２が形成されることになる。

次に、第１図ｅに示すように、全面のＲＩＥによる異方
性エツチングが行われ、前記開口部９の端部にはシリコ
ン酸化膜１０をエツチングしてサイドウオール１３が形
成される。サイドウオール１３．１３の間の開口部では
、極めて狭い幅でエピタキシャル層３の表面が臨むこと
になる。

サイドウオール１３の形成後、第１図ｆに示すように、
全面にヘテロ材料層であるＳｉ０層１４がＣＶＤ法によ
り形成される。このＳｉ０層１４の膜厚は、例えば数百
人程度の薄いものとされ、従って、エミッタ直列抵抗を
低減できる。このＳｉ０層１４の形成は、前記ＣＶＤ法
の他、シリコン上に炭素を堆積させた後、エキシマレー
ザ−等のレーザーアニールを行っても良い。

このＳｉ０層１４の形成後、第１図ｇに示すように、第
２層目のポリシリコンｊＷ１５が全面に形成される。こ
のポリシリコン層１５はエミッタ領域を形成するための
不純物をドーピングさせるために形成される。このポリ
シリコン層１５は、ドープトポリシリコンでも良く、ピ
ュアポリシリコ。

ンでも良い。そして、第２層目のポリシリコン層１５の
形成後、そのポリシリコン層１５に砒素をイオン注入す
る。

次に、第１図りに示すように、全面にアニールキャブと
なるシリコン酸化膜１６がＣＶＤ法により形成される。

そして、シリコン酸化膜１Ｇの形成後、アニールされて
エミッタ拡散が行われる。

このエミッタ拡散は、第２層目のポリシリコン層１５に
導入された砒素がへテロ材料層であるＳｉ０層１４を介
して拡散するものであり、サイドウオール１３．．１３
の間の開口部からエビタキシャル層３の表面に拡散して
極めて浅い深さにエミッタ領域１７が形成される。この
時、その不純物拡散は、ポリシリコン層１５からの拡散
であり、再現性良く行われることになる。なお、砒素の
不純物拡散をヘテロ材料層であるＳｉ０層１４までのみ
に行うことも可能である。

次に、第１図ｉに示すように、シリコン酸化膜１６が除
去され、さらに所要のコンタクトホールが形成され、さ
らにアルミ配線層１８Ｅ、１８Ｃ等が形成されてバイポ
ーラトランジスタが完成することになる。

このバイポーラトランジスタは、エミッタにヘテロ材料
層が形成されて高ｈＦＥとなることから、低ベース抵抗
化を図ることができ、高速動作が可能となる。そして、
上述の製造方法により、エミッタ領域１７の不純物拡散
は、再現性良く行われることになり、特にＳｉ０層１４
を薄くしてエミッタ直列抵抗を低くした時に有効である
。

第２の実施例 本実施例は、ベース領域とエミッタ領域の形成用の拡散
を半導体層であるポリシリコン層からヘテロ材料層を介
して二重に行う例である。以下、本実施例について第２
図ａ〜第２図ｊを参照しながら説明する。

まず、第２図ａに示すように、ｐ型のシリコン基板２１
上にｎ゛型の埋め込み層２２が形成され、その上部にｎ
型のエピタキシャル１１１２３が積層される。このｎ型
のエピタキシャル層２３には、選。

沢酸化膜により素子分離領域としてのフィールド酸化膜
２４が選択的に形成される。このフィールド酸化膜２４
に平面上回まれて素子形成領域２５やコレクタ取り出し
領域２６が形成される。なお、その図示を省略するが、
フィールド酸化膜２４の下部にはチャンネルストッパー
領域も形成される。

次に、第２図すに示すように、まず、全面にポリシリコ
ン層２７が形成され、そのポリシリコン層２７に高濃度
に８１またはＢＦ！’がイオン注入される。続いて、ポ
リシリコン層２７がベース取り出しのための所要のパタ
ーンにパターニングされる。この持歩なくとも素子形成
領域２５上にはポリシリコン層２７のパターンが存在す
る。次に、全面にＣＶＤ法によりシリコン酸化膜２８が
被覆される。シリコン酸化膜２８の形成後、素子形成領
域２５の内側で活性領域となる領域に開口部２９が形成
される。この開口部２９の形成はＲＩＥ法によって行う
ことができる。なお、ポリシリコン層２７に不純物濃度
の濃度差を設けて、第１の実施例のように、ＫＯＨを利
用することも可能である。

次に、第２図Ｃに示すように、素子形成領域２５に形成
された開口部２９の底部にバッファ酸化膜４１を形成し
、開口部２９以外のシリコン酸化膜２８やポリシリコン
層２７をマスクとして、イオン注入を行う。このイオン
注入は、リンクベース領域を形成するためのポロン等の
不純物のイオン注入と、ベース領域の拡がり等を抑制す
るためにｎ型の不純物領域を形成するためのリンの高エ
ネルギーイオン注入とからなる。

次に、第２図ｄに示すように、全面にＣＶＤ法によりシ
リコン酸化膜３０を形成する。このシリコン酸化膜３０
は開口部２９を覆う。シリコン酸化膜３０の形成後、ア
ニールを行って、不純物領域の活性化を図る。すなわち
、・ポリシリコンＮ２７からは高濃度に不純物が拡散し
て、グラフトベース領域３１がエピタキシャル層２３の
表面に形成され、そのグラフトベース領域３１に接続す
るようにボロン等の打ち込まれた領域の活性化によって
リンクベース領域３２が形成され、さらに前工程で打ち
込まれたリンによって、ｎ型の不純物領域４２がそのリ
ンクベース領域３２の底部に形成される。

次に、第２図ｅに示すように、全面のＲＩＥによる異方
性エツチングが行われ、前記開口部２９の端部にはシリ
コン酸化１１１３０をエツチングしてサイドウオール３
３が形成される。そのサイドウオール３３．３３の間の
開口部では、極めて狭い幅でエピタキシャル層２３の表
面が臨むことになり、ここからエミッタ、ベースの二重
拡散が行われる。

サイドウオール３３の形成後、第２図ｆに示すように、
全面にヘテロ材料層である３１０層３４がＣＶＤ法によ
り形成される。この３１０層３４の膜厚は、例えば数百
人程度の薄いものとされ、従って、エミッタ直列抵抗を
低減できる。この３１０層３４の形成は、ＣＶＤ法の他
、シリコン上に炭素を堆積させた後、エキシマレーザ−
等のレーザーアニールを行っても良い。

この３１０層３４の形成後、第２図ｇに示すように、第
２層目のポリシリコンＮ３５が全面に形成される。この
ポリシリコン層３５はエミッタ領域を形成するための不
純物をドーピングさせるために形成される。このポリシ
リコン層３５は、ドープトポリシリコンでも良く、ピュ
アポリシリコンでも良い。そして、第２層目のポリシリ
コン層３５の形成後、そのポリシリコン層３５にボロン
をイオン注入する。

次に、第２図りに示すように、全面にアニールキャブと
なるシリコン酸化膜３６がＣＶＤ法により形成される。

そして、シリコン酸化膜３６の形成後、アニールされて
ベース拡散が行われる。この拡散は、ボロンが打ち込ま
れたポリシリコン層３５からの拡散であり、そのボロン
は５ｉＣ４１３４を介してサイドウオール３３．３３の
間の開口部からエピタキシャル層２３の表面に至り、そ
こで真性ベース領域４３を形成する。この拡散は、３１
０層３４を介して行われるが、ポリシリコン１１３５か
らの拡散であり、その再現性は良い。この真性ベース領
域４３はリンクベース領域３２を介してグラフトベース
領域３１に接続することになる。

次に、第２図ｊに示すように、シリコン酸化膜３６が除
去され、再びポリシリコン層３５が露出する。その露出
後、今度はエミッタ領域形成用の砒素をイオン注入によ
り第２Ｎ目のポリシリコン層３５に高濃度に打ち込む。

この砒素のイオン注入後、再びシリコン酸化膜が形成さ
れ、アニールされてエミッタ拡散が行われる。このエミ
ッタ拡散は、第２層目のポリシリコン層３５に導入され
た砒素が３１０層３４を介して拡散するものであり、真
性ベース領域４３の内側に極めて浅い深さにエミッタ？
Ｍ域３７がセルファラインで且つ再現性良く形成される
。なお、砒素のエミッタ拡散を３１０層３４までのみに
行うことも可能である。

次に、第２図ｊに示すように、シリコン酸化膜が除去さ
れ、さらに所要のコンタクトホールが形成され、さらに
アルミ配線ＦＩ３ＢＢ、３８Ｃ等が形成されてバイポー
ラトランジスタが完成することになる。

このような第２の実施例においても、第１の実施例と同
様に、製造されるバイポーラトランジスタは、エミッタ
にヘテロ材料層が形成されることから高ｈ□とされ、低
ベース抵抗化によって高速動作が可能となる。そして、
上述の製造方法により、エミッタ領域３７及び真性ベー
ス領域４３の不純物拡散は、それぞれ再現性良く行われ
ることになり、特に３１０層３４を薄くしてエミッタ直
列抵抗を低くした時に有効である。

〔発明の効果〕

本発明のバイポーラトランジスタの製造方法は、ヘテロ
材料層が半導体層と素子形成領域の表面の間に形成され
、不純物領域の形成が、その半導体層からヘテロ材料層
を介して行われるために、再現性が向上し、素子の特性
が安定することになる。

また特に、本発明は拡散源としての半導体層かへテロ材
料層上に存在するため、エミッタ直列抵抗を下げるため
にヘテロ材料層を薄＜シた時に有効となる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図ｉは本発明のバイポーラトランジスタ
の製造方法の一例を説明するためのそれぞれ工程断面図
、第２図ａ〜第２図ｊは本発明のバイポーラトランジス
タの製造方法の他の一例を説明するためのそれぞれ工程
断面図である。 １．２１・・・シリコン基板 ３．２３・・・エピタキシャル層 ４，２４・・・フィールド酸化膜 ５．２５・・・素子形成領域 ７．２７・・・ポリシリコン層 ９．２９・・・開口部 １１．３１・・・グラフトベース領域 １２．４３・・・真性ベース領域 １３．３３・・・サイドウオール １４．３４・・・ＳｉＣ層 １５３５・・・ポリシリコン層 １７．３７・・・エミッタ領域 ３２・・・リンクベース領域 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人弁理士　小泡　晃（他２名） 第１ 図ｄ 第１図ｅ 第１ 図ｆ 第１図ａ 第１図す 第１ ＠１図９ 第１ 図り 第１図ｉ 第２図 ａ 第２図 す 第２図Ｃ 第２図９ 第２図ｉ 」 第２図ｄ 第２図ｅ 第２図ｆ 第２図ｊ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 第１導電型の半導体基体に選択的に素子分離領域が形成
   され、上記素子分離領域に囲まれた素子形成領域に第２
   導電型の不純物拡散領域が形成され、その第２導電型の
   不純物拡散領域内に第１導電型の不純物拡散領域が形成
   されてなり、上記素子形成領域の表面を覆う絶縁膜に形
   成された開口部に半導体層がその表面に形成され、その
   半導体層からの不純物拡散によって少なくとも第１導電
   型の不純物拡散領域が形成されるバイポーラトランジス
   タの製造方法において、 上記半導体層と上記素子形成領域の表面の間にヘテロ材
   料層を形成し、その半導体層から該ヘテロ材料層を介し
   て不純物拡散させること特徴とするバイポーラトランジ
   スタの製造方法。