JPH02246223A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH02246223A
JPH02246223A JP6789989A JP6789989A JPH02246223A JP H02246223 A JPH02246223 A JP H02246223A JP 6789989 A JP6789989 A JP 6789989A JP 6789989 A JP6789989 A JP 6789989A JP H02246223 A JPH02246223 A JP H02246223A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
base region
film
polycrystalline silicon
emitter
Prior art date
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Application number
JP6789989A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunji Nakamura
俊二 中村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
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Publication of JPH02246223A publication Critical patent/JPH02246223A/en
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Abstract

PURPOSE:To decrease capacitance formed around base region by forming an outer base region only on one side of an inner base region. CONSTITUTION:A reverse conductivity type inner base region 17 is formed in a surface region 13 by ion implantation and the like in self-alignment with a pair of film regions 25 and 29. A pair of insulating regions 21a and 21b are formed on the side wall. Thereafter, an emitter lead-out region 23 containing impurities is formed. Impurities formed by ion implantation is activated by heat treatment. The impurities are diffused into the lower semiconductor surface region from one film region 25 and the emitter lead-out region 23. Thus an outer base region 27 and an emitter region 19 are formed. Therefore, an outer base region 27 is formed only on the right side of the inner base region 17 and is not formed on the left side of the inner base region 17. Since capacitance between the outer base region and a collector can be reduced to about 1/2, the total capacitance around the base region can be reduced to about 1/2.

Description

【発明の詳細な説明】 [概要] ベース・コレクタ間容量を減少したバイポーラ型半導体
装置の製造方法に関し、 ベース領域に付随する容量を更に減少させることのでき
る半導体装置の製造方法を提供することを目的とし、 一導電型半導体基板上のベースとなる領域全面に引き出
し電極層を形成する工程と、前記ベースとなる領域上の
引き出しtf!層の一部に選択的に反対導電型不純物を
導入する工程と、前記引き出し電極層を選択的に除去し
て、前記引き出し電極層を前記反対導電型不純物を含有
する領域と当該不純物を含有しない領域とに分離する内
部ベース窓を形成する工程と、前記内部ベース窓より反
対導電型不純物を導入して内部ベース領域を形成する工
程と、前記内部ベース領域中に一導電型不純物を導入し
てエミッタ領域を形成する工程とを含み、前記分離され
た反対導電型不純物を含有する引き出し電極層から前記
半導体基板に反対導電型不純物を拡散し、前記反対導電
型不純物を含有する引き出し電極層と前記内部ベース領
域を接続する外部ベース領域を形成するように構成する
[Detailed Description of the Invention] [Summary] Regarding a method for manufacturing a bipolar semiconductor device with reduced base-collector capacitance, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can further reduce the capacitance associated with the base region. The purpose is to form an extraction electrode layer on the entire surface of a region to become a base on a semiconductor substrate of one conductivity type, and to form an extraction electrode layer on the region to become a base! selectively introducing an opposite conductivity type impurity into a part of the layer, and selectively removing the extraction electrode layer to separate the extraction electrode layer from a region containing the opposite conductivity type impurity to a region not containing the impurity. a step of forming an internal base window separating the internal base region from the internal base window; a step of introducing an impurity of opposite conductivity type from the internal base window to form an internal base region; and a step of introducing an impurity of one conductivity type into the internal base region. forming an emitter region, diffusing an opposite conductivity type impurity from the separated extraction electrode layer containing an opposite conductivity type impurity into the semiconductor substrate, and forming an emitter region between the extraction electrode layer containing the opposite conductivity type impurity and the The structure is configured to form an external base region connecting the internal base regions.

[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置に関し、特にベース・コレクタ間容
量を減少したバイポーラ型半導体装置の製造方法に関す
る。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a bipolar semiconductor device with reduced base-collector capacitance.

近年、高速データ処理の要求等に伴い、高速に演算処理
するコンピュータ等の開発が望まれている。高速コンピ
ュータ用等に高速バイポーラトランジスタの開発が要求
されている。
In recent years, with the demand for high-speed data processing, there has been a desire to develop computers that perform high-speed arithmetic processing. There is a demand for the development of high-speed bipolar transistors for use in high-speed computers and the like.

[従来の技術] 第2図(A)、(B)に従来技術によるESPER(E
mitter−base  Selfaligned 
  with   Po1ysiliconElect
rodes   and   Re51st。
[Prior art] Figures 2 (A) and (B) show ESPER (E
mitter-base Self-aligned
with Polysilicon Elect
rodes and Re51st.

rs)構造による半導体装置要部を示す。rs) shows the main parts of a semiconductor device with a structure.

第2図(A)は断面構造を示し、第2図(B)は回路的
模式図を示す第2図(A)に於いて、p型のシリコン基
板115の表面にn型不純物を拡散してn+型埋め込み
領域を形成し、その上にn−型エピタキシャル層113
を成長する。n−型エピタキシャル層113の表面にフ
ィールド酸化膜111を形成し素子領域を画定する。
2(A) shows a cross-sectional structure, and FIG. 2(B) shows a schematic circuit diagram. In FIG. 2(A), an n-type impurity is diffused into the surface of a p-type silicon substrate 115. to form an n+ type buried region, and an n- type epitaxial layer 113 is formed thereon.
grow. A field oxide film 111 is formed on the surface of the n-type epitaxial layer 113 to define an element region.

基板表面上に外部ベースの拡散源となる多結晶シリコン
(ポリSt)のベース引き出し領域125が形成され、
その中に内部ベース領域117を画定する開口が設けら
れる。この開口の中にP型不純物をイオン注入し、内部
ベース領域117を画定する。その後、開口部側壁状に
絶縁物領域121a、121bを形成して、開口面積を
狭め、エミッタ領域119を形成すべき領域を画定する
A base extraction region 125 of polycrystalline silicon (polySt) is formed on the substrate surface to serve as an external base diffusion source.
An opening is provided therein defining an internal base region 117. P-type impurity ions are implanted into this opening to define an internal base region 117. Thereafter, insulator regions 121a and 121b are formed on the side walls of the opening to narrow the opening area and define a region where the emitter region 119 is to be formed.

この上にエミッタ領域拡散源となる多結晶シリコンのエ
ミッタ引き出し領域123を堆積する。エミッタ引き出
し領域123にはn型不純物、ベース引き出し領域12
5にはp型不純物を添加しておく。
An emitter lead-out region 123 of polycrystalline silicon, which will serve as an emitter region diffusion source, is deposited on this. Emitter extraction region 123 is doped with n-type impurities, base extraction region 12
5 is doped with a p-type impurity.

その後、熱処理を行い、不純物の活性化と拡散とを行う
、これにより、エミッタ領域119、それを囲む内部ベ
ース領域117、内部ベース領域117の外側に連続す
る外部ベース領域127が形成される。多結晶シリコン
のエミッタ引き出し領域123がエミッタ領域119に
接続され、多結晶シリコンのベース引き出し領域125
が外部ベース領域127の上面に接続される。多結晶シ
リコンのエミッタ引き出し領域123と多結晶シリコン
のベース引き出し領域125の間には、絶縁物領域12
1 a、 12 l bが介在して、画電極の短絡を防
いでいる。
Thereafter, heat treatment is performed to activate and diffuse impurities, thereby forming an emitter region 119, an internal base region 117 surrounding it, and an external base region 127 continuous to the outside of the internal base region 117. A polycrystalline silicon emitter lead region 123 is connected to the emitter region 119, and a polycrystalline silicon base lead region 125 is connected to the emitter region 119.
is connected to the top surface of external base region 127. An insulator region 12 is provided between the polycrystalline silicon emitter extraction region 123 and the polycrystalline silicon base extraction region 125.
1 a and 12 l b are interposed to prevent a short circuit between the picture electrodes.

第2図(B)に示すように、この様な構造の等価回路を
、ベース領域に関して考える。
As shown in FIG. 2(B), consider the equivalent circuit of such a structure with respect to the base region.

抵抗について考えると、エミッタの両側で多結晶シリコ
ンのベース引き出し領域125の有する抵抗R3が外部
ベース領域127の抵抗R2に接続し、さらに外部ベー
ス領域127の抵抗R2が内部ベース領域117の抵抗
R1に接続している。
Considering the resistance, the resistance R3 of the polycrystalline silicon base extraction region 125 on both sides of the emitter is connected to the resistance R2 of the external base region 127, and the resistance R2 of the external base region 127 is connected to the resistance R1 of the internal base region 117. Connected.

ベース電極が図の右側に形成される場合、左側のベース
引き出し領域125の抵抗R3はさらに抵抗R4を介し
てベース電極に接続されることになる。ベース領域に付
随する抵抗は、自己整合構造の採用などにより十分低く
なってきており、現在はベース領域に付随する容量の方
が問題になってきている。
If the base electrode is formed on the right side of the figure, the resistor R3 of the base extraction region 125 on the left side will further be connected to the base electrode via a resistor R4. The resistance associated with the base region has become sufficiently low due to the adoption of self-aligned structures, and the capacitance associated with the base region is now becoming more of a problem.

p型の内部ベース領域117と外部ベース領域127は
n−″型エピタキシャル層(コレクタ領域)とpn接合
を形成し、それに伴って接合容量を有する。内部ベース
領域と外部ベース領域とを有するバイポーラ型半導体装
置において、ベース領域に付随する容量は内部ベース領
域に付随する容量と外部ベース領域に付随する容量の和
である。内部ベース領域117とコレクタ領域の間の接
合容量をC6BINとし外部ベース領域127とコレク
タ領域との間の接合容量をC6BEXと表す、内部ベー
ス領域117は面積が小さく、かつ不純物濃度も低い、
外部ベース領域127は面積が広く、かつ不純物濃度も
高い、従って外部ベース領域127に付随する容量C6
BEXは、内部ベース領域117に付随する容量C6B
INよりも格段に大きい、従って、ベース領域に付随す
る容量は主として外部ベース領域に付随する容量CCB
EXによって定まる。
The p-type internal base region 117 and the external base region 127 form a pn junction with the n-'' type epitaxial layer (collector region), and accordingly have a junction capacitance.Bipolar type having an internal base region and an external base region In a semiconductor device, the capacitance associated with the base region is the sum of the capacitance associated with the internal base region and the capacitance associated with the external base region.The junction capacitance between the internal base region 117 and the collector region is assumed to be C6BIN, and the external base region 127 The junction capacitance between the base region and the collector region is expressed as C6BEX, and the internal base region 117 has a small area and a low impurity concentration.
The external base region 127 has a large area and a high impurity concentration, so the capacitance C6 associated with the external base region 127
BEX is the capacitance C6B associated with the internal base region 117
much larger than IN, therefore, the capacitance associated with the base region is mainly the capacitance associated with the external base region CCB
Determined by EX.

ベース領域に付随する容量が大きいことは、負荷を介し
て充電する時間が長く、動作速度が遅くなることを意味
する。
The larger capacitance associated with the base area means more time to charge through the load and slower operating speed.

従って、バイポーラ型半導体装置のベース領域に付随す
る容量は小さいほど好ましい。
Therefore, it is preferable that the capacitance associated with the base region of a bipolar semiconductor device be as small as possible.

[発明が解決しようする課!I!] 以上説明したように従来技術によれば、内部ベース領域
形成のために多結晶シリコン膜がバターニングされ、不
純物拡散源として使用されて、その下に外部ベース領域
を形成し、この外部ベース領域に付随する容量がベース
領域に付随する容量の主要部分を占める。
[The problem that invention solves! I! ] As explained above, according to the prior art, a polycrystalline silicon film is buttered to form an internal base region, is used as an impurity diffusion source, an external base region is formed thereunder, and this external base region The capacitance associated with the base region occupies a major portion of the capacitance associated with the base region.

このベース領域に付随する全容量を更に減少することが
望まれている。
It is desirable to further reduce the total capacitance associated with this base region.

本発明の目的は、ベース領域に付随する容量をさらに減
少させることのできる半導体装置の製造方法を提供する
ことである。
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor device that can further reduce the capacitance associated with the base region.

[課題を解決するための手Fi] 本発明によれば、半導体基板表面上に一対の層領域を対
向して形成し、その間に自己整合させて内部ベース領域
を形成し、層領域の一方のみを不純物拡散源としてその
下に外部ベース領域を拡散によって形成するが、他方の
層領域には不純物を添加しない、すなわち、外部ベース
領域を内部ベース領域の一方の側のみに設ける。
[Measures to Solve the Problem] According to the present invention, a pair of layer regions are formed facing each other on the surface of a semiconductor substrate, self-aligned between them to form an internal base region, and only one of the layer regions is formed. An external base region is formed thereunder by diffusion using as an impurity diffusion source, but no impurity is added to the other layer region, that is, the external base region is provided only on one side of the internal base region.

第1図(A)、(B)は本発明の原理説明図である。第
1図(A)が断面構造を示し、第1図(B)が製造工程
中の一つの状態の概略斜視図を示す、第1図(A)にお
いて、半導体基板15の表面にフィールド酸化領域11
が形成され、フィールド酸化領域11によって1導電型
の表面領域13が画定されている。
FIGS. 1A and 1B are diagrams explaining the principle of the present invention. 1A shows a cross-sectional structure, and FIG. 1B shows a schematic perspective view of one state during the manufacturing process. In FIG. 11
is formed, and a field oxide region 11 defines a surface region 13 of one conductivity type.

表面領域13上に一対の層領域25.29が対向して配
置され、その間に内部ベース領域17を形成する領域を
画定する。この一対の層領域25.29に自己整合して
、逆導電型の内部ベース領域17が表面領域13中にイ
オン注入等により形成される。
A pair of layer regions 25 , 29 are arranged oppositely on the surface region 13 and define therebetween a region forming the internal base region 17 . In self-alignment with this pair of layer regions 25 and 29, an internal base region 17 of opposite conductivity type is formed in the surface region 13 by ion implantation or the like.

一対の層領域25.29の一方25は不純物を含み拡散
源となることができるが、他方29は不純物を含まず拡
散源とはならない。
One of the pair of layer regions 25 and 29 contains impurities and can serve as a diffusion source, while the other 29 does not contain impurities and does not serve as a diffusion source.

一対の層領域25.29の対向する側壁上に一対の絶縁
物領域21a、21bを形成した後、その上に不純物を
含むエミッタ引き出し領域23を形成する。熱処理によ
って、イオン注入した不純物を活性化すると共に、一方
の層領域25およびエミッタ引き出し領域23から不純
物を下の半導体表面領域に拡散させ、外部ベース領域2
7、エミッタ領域19を形成する。
After forming a pair of insulator regions 21a and 21b on opposing sidewalls of a pair of layer regions 25 and 29, an emitter extraction region 23 containing impurities is formed thereon. The heat treatment activates the ion-implanted impurities and diffuses the impurities from the one layer region 25 and the emitter extraction region 23 into the underlying semiconductor surface region, thereby forming the external base region 2.
7. Form emitter region 19.

一対の絶縁物領域21a、21bによって整合されて、
1導電型のエミッタ領域19が内部ベース領域17の中
に形成される。外部ベース領域27は、内部ベース領域
17の右側にのみ形成され、内部ベース領域17の左側
には形成されない、当然ながら、外部ベース領域27は
、不純物を含むベース引き出し領域25に接続されてお
り、エミッタ領域19は不純物を含むエミッタ引き出し
領域23に接続されている。
aligned by a pair of insulator regions 21a and 21b,
An emitter region 19 of one conductivity type is formed within the internal base region 17 . The external base region 27 is formed only on the right side of the internal base region 17 and is not formed on the left side of the internal base region 17. Naturally, the external base region 27 is connected to the base extraction region 25 containing impurities, Emitter region 19 is connected to emitter extraction region 23 containing impurities.

なお、内部ベース領域17左側の表面領域13上方には
、ベース引き出し領域25と同じ主成分で構成されるが
、不純物が添加されていない高抵抗率の物質の層領域2
9が残存されている。
Note that above the surface region 13 on the left side of the internal base region 17, there is a layer region 2 made of a high resistivity material that is made of the same main component as the base extraction region 25 but is not doped with impurities.
9 remain.

第1図(A)の構造において外部ベース領域27が片側
にのみ形成されているので両側に形成しである場合と比
べ外部ベース領域に付随する容量がほぼ半減する。従っ
てベース領域に付随する容量が約1/2近くに減少する
In the structure of FIG. 1A, since the external base region 27 is formed only on one side, the capacitance associated with the external base region is approximately halved compared to the case where it is formed on both sides. Therefore, the capacitance associated with the base region is reduced by approximately 1/2.

この様な構造を実現するための製造工程の途中において
は、第1図(B)のような構成となる。
During the manufacturing process for realizing such a structure, a structure as shown in FIG. 1(B) is obtained.

第1図(B)において半導体基板15の表面にフィール
ド酸化領域11が形成され、表面領域13を画定してい
る。この上に、同じ主成分から構成された高抵抗率物質
の層領域29と不純物を添加されたベース引き出し領域
25とが、互いに分離して形成されている。この様な構
成を利用することにより、両膜領域の間に従来技術同様
に内部ベース領域、エミッタ領域を自己整合的に形成で
き、一方この様なベース引き出し領域25から半導体基
板に不純物を拡散することにより、内部ベース領域17
の片側にのみ外部ベース領域27が形成される。
In FIG. 1B, a field oxide region 11 is formed on the surface of a semiconductor substrate 15 to define a surface region 13. In FIG. Above this, a layer region 29 of a high resistivity material made of the same main component and a base extraction region 25 doped with impurities are formed separately from each other. By utilizing such a configuration, an internal base region and an emitter region can be formed between both film regions in a self-aligned manner as in the prior art, and on the other hand, impurities can be diffused into the semiconductor substrate from such a base extraction region 25. By this, the internal base region 17
An external base region 27 is formed only on one side of the .

[作用] 以上述べたような構造にすると、内部ベース領域とエミ
ッタ領域とを自己整合的に作製する一方、外部ベース領
域が内部ベース領域の片側にしか存在しないので従来構
造の両側に外部ベース領域がある場合と比べ、コレクタ
・ベース間容量C68の内大きな比率をしめていた外部
ベース領域とコレクタ間の容量C3BEXを約1/2に
できるのでベース領域に付随する全容量C8,も、はぼ
1/2にできる。
[Operation] With the structure described above, the internal base region and the emitter region are fabricated in a self-aligned manner, while the external base region exists only on one side of the internal base region, so the external base region exists on both sides of the conventional structure. Since the capacitance C3BEX between the external base region and the collector, which accounts for a large proportion of the collector-base capacitance C68, can be reduced to about 1/2 compared to the case where there is /2 can be achieved.

その為ベース領域を充電する電荷値が小さくてすむ。Therefore, the charge value for charging the base region can be small.

また、ベース充電電荷の減少により高速化が容易になる
In addition, the reduction in base charge makes it easier to increase the speed.

[実施例1 第3図(A)〜(F)に本発明の実施例を示す。[Example 1 Examples of the present invention are shown in FIGS. 3(A) to 3(F).

第3図(A)において、P型シリコン基板31の表面に
As又はsb等のn型不純物を拡散させn“型埋め込み
領域32を形成し、続いてn−型層のエピタキシャル成
長を行ってn−型層33を形成する0次にCVDにより
約1000人の313N4膜34を成長し所望パターン
にエツチングする。残った513N4膜34をマスクと
してフィールド酸化を行って、厚い酸化膜35を形成す
る。
In FIG. 3A, n-type impurities such as As or sb are diffused into the surface of a P-type silicon substrate 31 to form an n"-type buried region 32, and then an n-type layer is epitaxially grown to form an n- A 313N4 film 34 of approximately 1000 layers is grown by CVD to form a mold layer 33 and etched into a desired pattern.Field oxidation is performed using the remaining 513N4 film 34 as a mask to form a thick oxide film 35.

フィールド酸化膜の厚さは例えば約6000人である。The thickness of the field oxide film is, for example, about 6,000.

次に、表面にレジスト層を形成しパターニングを行って
所望領域のみを露出しn型不純物をイオン注入し、コレ
クタ引き出し領域40を形成すべき領域にn+型拡散領
域を形成する。なお、図示していないが素子領域の周り
にはアイソレーション領域が形成されている0次にSi
3N4膜34を熱燐酸により除去する。
Next, a resist layer is formed on the surface and patterned to expose only a desired region, and n-type impurity ions are implanted to form an n+ type diffusion region in the region where the collector extraction region 40 is to be formed. Although not shown, an isolation region is formed around the element region.
The 3N4 film 34 is removed using hot phosphoric acid.

第3図(B)において、基板表面に厚さ約3000人の
多結晶シリコン膜36を形成する。多結晶シリコンの代
りとして、多結晶SiC等を使用してもよい、フォトレ
ジストマスクを用いて、この多結晶シリコン膜36の不
要部分をエツチングにより除去する。残った多結晶シリ
コン膜36の上に7オトレジスト層37を形成し、パタ
ーニングを行って多結晶シリコン膜36の1部のみを露
出する。このレジスト層37をマスクとして、半導体基
板の表面に不純物イオン38、例えばボロンイオンB+
、を約30KeVの加速エネルギでドース量的5.0X
IO153−2、イオン注入し、部分的に不純物を多量
に添加した多結晶シリコン膜36を形成する。その後レ
ジストマスク37は除去する。
In FIG. 3(B), a polycrystalline silicon film 36 having a thickness of approximately 3000 nm is formed on the surface of the substrate. Polycrystalline SiC or the like may be used instead of polycrystalline silicon.Using a photoresist mask, unnecessary portions of this polycrystalline silicon film 36 are removed by etching. A seven-layer photoresist layer 37 is formed on the remaining polycrystalline silicon film 36 and patterned to expose only a portion of the polycrystalline silicon film 36. Using this resist layer 37 as a mask, impurity ions 38, such as boron ions B+, are applied to the surface of the semiconductor substrate.
, with an acceleration energy of about 30 KeV and a dose of 5.0X
The IO 153-2 is ion-implanted to form a polycrystalline silicon film 36 partially doped with a large amount of impurities. After that, the resist mask 37 is removed.

なお、多結晶シリコン膜36を分離した状態で、一方の
層領域には不純物が添加されていないようにすることが
必要である。また、多結晶シリコンの単一層の代りに、
拡散源となることのできる多結晶シリコン層と低抵抗導
電層であるシリサイド層等の複合層を用いてもよい。
Note that while the polycrystalline silicon film 36 is separated, it is necessary to ensure that no impurity is added to one layer region. Also, instead of a single layer of polycrystalline silicon,
A composite layer such as a polycrystalline silicon layer that can serve as a diffusion source and a silicide layer that is a low resistance conductive layer may be used.

第3図(C)において、基板表面の全面にCVDにより
約3000人の8102膜39を形成する。この810
2膜39は、多結晶シリコン膜36に添加された不純物
が他へ拡散しないように低温で行うことが望ましい。
In FIG. 3C, an 8102 film 39 of approximately 3000 layers is formed over the entire surface of the substrate by CVD. This 810
It is desirable to form the second film 39 at a low temperature so that the impurities added to the polycrystalline silicon film 36 do not diffuse to other parts.

次に第3図(D)に示すように、半導体基板全面にフォ
トレジスト層41を形成する。フォトレジスト層41を
露光しパターニングして開口42を形成する。この開口
42を有するフォトレジスト層41をマスクとして開口
42の下のCVD 5102膜39と多結晶シリコン膜
36をそれぞれ異方性エツチングでパターニングする。
Next, as shown in FIG. 3(D), a photoresist layer 41 is formed over the entire surface of the semiconductor substrate. The photoresist layer 41 is exposed and patterned to form an opening 42 . Using the photoresist layer 41 having the opening 42 as a mask, the CVD 5102 film 39 and the polycrystalline silicon film 36 under the opening 42 are patterned by anisotropic etching.

このエツチングによって表面領域13の一部が露出する
This etching exposes a portion of surface region 13.

その後レジストマスク層41は除去する。After that, the resist mask layer 41 is removed.

第3図(E)において、露出した表面領域13の表面に
熱酸化膜44を約500人形成し、不純物イオン、例え
ばボロンイオン、をイオン注入して内部ベース領域を形
成する。
In FIG. 3E, about 500 thermal oxide films 44 are formed on the surface of the exposed surface region 13, and impurity ions, such as boron ions, are implanted to form internal base regions.

次に、CVD5iO□膜45及び多結晶シリコン膜46
を連続的に堆積する。CVD5102膜45は例えば1
500人の厚さ、多結晶シリコン膜46は例えば200
0人の厚さにする。その後全面に異方性エツチングを行
う、水平面上の多結晶シリコン膜、CvDSIO2膜お
よび酸化膜44をエツチング除去し、開口部42の側壁
部分にのみCV D S i O2膜45及び多結晶シ
リコン膜46を残す、この状態を第3図(E)に示す。
Next, CVD5iO□ film 45 and polycrystalline silicon film 46
is deposited continuously. For example, the CVD5102 film 45 is 1
For example, the thickness of the polycrystalline silicon film 46 is 200 mm.
Make it 0 people thick. Thereafter, anisotropic etching is performed on the entire surface to remove the polycrystalline silicon film, CvDSIO2 film, and oxide film 44 on the horizontal plane, and to remove the CVDSIO2 film 45 and polycrystalline silicon film 46 only on the side wall of the opening 42. This state is shown in FIG. 3(E).

側壁上にCvDSIO2膜45、多結晶シリコン膜46
を形成して狭くなった開口42がエミッタ領域を画定す
る。
CvDSIO2 film 45 and polycrystalline silicon film 46 on the sidewalls
A narrowed opening 42 defines an emitter region.

第3図(F)において、多結晶シリコン膜47を約20
00人の厚さまでCVDにより堆積し、堆積後多結晶シ
リコン膜47に砒素Asを多量にイオン注入する。イオ
ン注入の条件は例えば加速エネルギ60KeVで1 、
 OX 10 ”>−2f)ドースとする。
In FIG. 3(F), the polycrystalline silicon film 47 is
After the deposition, a large amount of arsenic As is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 47. The conditions for ion implantation are, for example, acceleration energy of 60 KeV and 1.
OX 10 ”>-2f) dose.

次に、たとえば900℃で30分程度の熱処理を行う、
この熱処理によってイオン注入された不純物は活性化す
る。すなわち内部ベース領域形成用に注入したボロンが
活性化されてp型領域を作る。
Next, heat treatment is performed at, for example, 900°C for about 30 minutes.
This heat treatment activates the ion-implanted impurities. That is, the boron implanted for forming the internal base region is activated to form a p-type region.

さらに、多結晶シリコン膜36及び47中に添加した不
純物が活性化すると共に多結晶シリコン膜中を拡散し、
さらに半導体表面領域13に拡散する。これによって、
外部ベース領域27及びエミッタ領域19が形成される
。不純物濃度の差により外部ベース領域27は内部ベー
ス領域17よりも深く形成される。なお、エミッタ領域
19の左側の多結晶シリコン領域には不純物が添加され
ていないのでその下には外部ベース領域は形成されない
Further, the impurities added into the polycrystalline silicon films 36 and 47 are activated and diffused in the polycrystalline silicon film,
It further diffuses into the semiconductor surface region 13. by this,
External base region 27 and emitter region 19 are formed. External base region 27 is formed deeper than internal base region 17 due to the difference in impurity concentration. Note that since no impurity is added to the polycrystalline silicon region on the left side of the emitter region 19, no external base region is formed thereunder.

次に、エミッタ引き出し領域として用いる以外の多結晶
シリコン膜47をエツチングで除去する。
Next, the polycrystalline silicon film 47 other than that used as the emitter extraction region is removed by etching.

ベース引き出し領域とコレクタ引き出し領域との上のC
V D S i O2膜39にコンタクト用開口部を形
成し、下の多結晶シリコン膜36およびn“型領域40
を露出する。全面にアルミ膜を堆積しパターニングして
各アルミ電極49を形成する。
C above base drawer area and collector drawer area
A contact opening is formed in the VDSiO2 film 39, and the polycrystalline silicon film 36 and n" type region 40 below are formed.
to expose. An aluminum film is deposited on the entire surface and patterned to form each aluminum electrode 49.

このようにして、エミッタ、ベースが自己整合し、かつ
内部ベース領域の片側にのみ外部ベース領域を備えたバ
イポーラ型半導体装置が形成される。
In this way, a bipolar semiconductor device is formed in which the emitter and base are self-aligned and the external base region is provided only on one side of the internal base region.

なお、上述の説明では多結晶シリコン膜36の一部にの
み不純物イオンをイオン注入し、その後2つの部分に分
けたが、多結晶シリコン膜を2つの部分に分離した後一
方にのみ不純物を添加してもよい、全ての導電型を反転
してもよいことは当然であろう。
Note that in the above explanation, impurity ions were implanted into only a part of the polycrystalline silicon film 36 and then divided into two parts. Of course, all conductivity types may be reversed.

第4図(A)〜(りに本発明の他の実施例を示す、第4
図(A)において、半導体基板33の表面にフィールド
酸化JI35を厚さ約6000人形成する。
FIGS. 4(A) to (4) showing other embodiments of the present invention.
In Figure (A), field oxide JI 35 is formed to a thickness of about 6000 on the surface of a semiconductor substrate 33.

第4図(B)において、半導体基板33の表面上に熱酸
化膜52を約500人、CV D S i3 N4膜5
4を約1500人の厚さ続けて堆積する。
In FIG. 4(B), a thermal oxide film 52 is deposited on the surface of a semiconductor substrate 33 by approximately 500 layers, and a CVD Si3 N4 film 5 is deposited on the surface of a semiconductor substrate 33.
4 to a thickness of approximately 1500 mm.

この上に多結晶シリコン膜36を約3000人堆積し、
不要部分をパターニングして除去する。第3図(B)と
同様の工程により多結晶シリコン膜36の一部にのみ不
純物を添加する。さらにその上にCvDS102膜39
を約3000人の厚さ堆積する。
About 3000 people deposited a polycrystalline silicon film 36 on this,
Pattern and remove unnecessary parts. Impurities are added only to a portion of the polycrystalline silicon film 36 by a process similar to that shown in FIG. 3(B). Furthermore, on top of that, CvDS102 film 39
Deposit about 3,000 people thick.

第4図(C)において、フォトレジストを表面に形成し
、パターンを露光してその下のCVD5102膜39、
多結晶シリコンM36をパターニングし、開口42を形
成する。開口部の底にはCVDSi3N4膜54及び熱
酸化膜52が露出する。フォトレジストマスクは除去す
る。
In FIG. 4(C), a photoresist is formed on the surface, a pattern is exposed, and the underlying CVD5102 film 39,
The polycrystalline silicon M36 is patterned to form an opening 42. The CVDSi3N4 film 54 and the thermal oxide film 52 are exposed at the bottom of the opening. The photoresist mask is removed.

次に、第4図(D)に示すように、側壁が露出した多結
晶シリコン膜36の露出部を、熱酸化によって酸化し、
約1000人〜4000人の熱酸化膜56を形成する。
Next, as shown in FIG. 4(D), the exposed portion of the polycrystalline silicon film 36 whose sidewalls are exposed is oxidized by thermal oxidation.
A thermal oxide film 56 of about 1,000 to 4,000 layers is formed.

次に、第4図(E)に示すように、熱燐酸によつて開口
部の表面に露出する513N4膜54をエツチング除去
し、さらにオーバエツチングして多結晶シリコン膜36
の下方に約0.3〜1.0μm入り込む横穴を形成する
。続いて、露出した酸化膜52も酸化膜用エッチャント
を用いて除去する。この横穴の深さが、後に形成する外
部ベース領域の横方向寸法を画定することになる。
Next, as shown in FIG. 4E, the 513N4 film 54 exposed on the surface of the opening is removed by etching with hot phosphoric acid, and the polycrystalline silicon film 36 is further overetched.
A horizontal hole extending approximately 0.3 to 1.0 μm below is formed. Subsequently, the exposed oxide film 52 is also removed using an etchant for oxide films. The depth of this lateral hole will define the lateral dimensions of the later formed external base region.

次に、第4図(F)に示すように、多結晶シリコン膜5
8を低圧CVDで堆積し第4図(E)で形成した横穴を
埋める。横穴を埋める多結晶シリコンは上面で先に形成
した多結晶シリコン膜36と連続する。
Next, as shown in FIG. 4(F), the polycrystalline silicon film 5
8 was deposited by low pressure CVD to fill the horizontal hole formed in FIG. 4(E). The polycrystalline silicon filling the horizontal hole is continuous with the previously formed polycrystalline silicon film 36 on the upper surface.

次に、第4図(G)に示すように、ウェットエツチング
で多結晶シリコン膜58をエツチングし横穴の中を埋め
る部分58のみを残して他を除去する。すなわち、開口
42の右側では、不純物を含む多結晶シリコン膜36と
半導体基板の表面との間に横穴内に残った多結晶シリコ
ン56が入り込んで、不純物の通路を形成する。
Next, as shown in FIG. 4(G), the polycrystalline silicon film 58 is etched by wet etching to leave only the portion 58 filling the horizontal hole and remove the rest. That is, on the right side of the opening 42, the polycrystalline silicon 56 remaining in the horizontal hole enters between the impurity-containing polycrystalline silicon film 36 and the surface of the semiconductor substrate, forming an impurity path.

次いで、開口42より不純物を導入して内部ベース領域
17を形成する。
Next, impurities are introduced through the opening 42 to form the internal base region 17.

次に、第4図(H)に示すように、eVDsi02膜4
5を約1500人、多結晶シリコン膜46を約2000
人続けて堆積し、それぞれに異方性エツチングを行って
開口部42の側壁上の部分のみに残し他を除去する。狭
くなった開口部42内に露出された半導体基板部分がエ
ミッタ領域を画定する。
Next, as shown in FIG. 4(H), the eVDsi02 film 4
5 for about 1,500 people, and polycrystalline silicon film 46 for about 2,000 people.
The layers are successively deposited, and anisotropic etching is performed on each layer to leave only the portion on the side wall of the opening 42 and remove the others. The portion of the semiconductor substrate exposed within the narrowed opening 42 defines an emitter region.

さらに、第4図(I)に示すように多結晶シリコン膜4
7を約2000又堆積し、不純物をイオン注入する。
Furthermore, as shown in FIG. 4(I), a polycrystalline silicon film 4
Approximately 2,000 layers of No. 7 are deposited, and impurity ions are implanted.

その後、第3図(A)〜(F)の実施例と同様に、たと
えば約900℃で30分程度の熱処理を行って不純物の
活性化及び多結晶シリコン膜がら半導体中への不純物拡
散をおこなう、この熱処理により、エミッタ領域19、
外部ベース領域27が形成される。その後、多結晶シリ
コン膜47の不要な部分をエツチングで除去する。
Thereafter, similar to the embodiments shown in FIGS. 3(A) to 3(F), a heat treatment is performed at, for example, about 900° C. for about 30 minutes to activate the impurities and diffuse the impurities from the polycrystalline silicon film into the semiconductor. , by this heat treatment, the emitter region 19,
An external base region 27 is formed. Thereafter, unnecessary portions of the polycrystalline silicon film 47 are removed by etching.

本実施例においては、内部ベース領域を画定する開口部
42の形成の際にフォトリソグラフィを用いるが、その
後はエツチング工程め制御によって外部ベース領域を画
定しておりマスク数を減らし、より微細な構造を実現で
きる。
In this embodiment, photolithography is used to form the opening 42 that defines the internal base region, but after that, the external base region is defined by controlling the etching process, reducing the number of masks and creating a finer structure. can be realized.

なお、実施例に沿って説明したが、本発明はこれらに制
限されるものではない、たとえば各種の変形、変更、組
合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
Although the present invention has been described with reference to embodiments, it will be obvious to those skilled in the art that the present invention is not limited to these and that, for example, various modifications, changes, combinations, etc. are possible.

[発明の効果] 多結晶シリコン膜等の不純物拡散源となることのできる
膜に開口部を設け、その開口部を利用して内部ベース領
域、エミッタ領域を自己整合的に形成する半導体装置に
おいて、多結晶シリコン膜等の膜を2つの分離した対向
層領域に分け、その間に内部ベース領域を画定する一方
、片Sにのみ不純物を添加し、内部ベース領域の片側に
のみ外部ベース領域を形成することにより、微細なバイ
ポーラ型半導体装置のべ=ス領、域に付随する容量を減
少することができる。
[Effects of the Invention] In a semiconductor device in which an opening is provided in a film that can serve as an impurity diffusion source, such as a polycrystalline silicon film, and an internal base region and an emitter region are formed in a self-aligned manner using the opening, A film such as a polycrystalline silicon film is divided into two separate opposing layer regions, and an internal base region is defined between them, while an impurity is added only to one piece S to form an external base region only on one side of the internal base region. As a result, the capacitance associated with the base region of a fine bipolar semiconductor device can be reduced.

ベース領域に付随する容量の減少にともない高速化およ
び省電力化を可能にする半導体装置が得られる。
As the capacitance associated with the base region is reduced, a semiconductor device that can achieve higher speed and lower power consumption can be obtained.

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

第1図(A)、(B)は本発明の原理説明図であり、第
1図(A)は断面図、第1図(B)は概略斜視図、 第2図(A)、(B)は従来技術を示し、第2図(A)
は断面図、第2図(B)は模式図、第3図(A)〜(F
)は本発明の実施例による半導体装置の製造工程を示し
、それぞれが半導体基板の断面図、 第4図(A)〜(I)は本発明の他の実施例を示し、そ
れぞれが半導体基板の断面図である。 フィールド酸化領域 表面領域 半導体基板 内部ベース領域 エミッタ領域 絶縁物領域 エミッタ引き出し領域 ベース引き出し領域(層領域) 外部ベース領域 高抵抗率物質の層領域 p型S1基板 n+型埋め込み領域 n 型エビ層 Si3N4膜 フィールド酸化膜 多結晶Si膜 レジスト層 イオン c v Ds+o 2 Jl n+型コレクタ引き出し領域 レジスト層 開口 熱酸化膜 CVD5i02膜 多結晶Si膜 121a、12tb アルミ電極 a酸化膜 CVDSi3N4膜 熱酸化膜 多結晶5illl フィールド酸化膜 n−型エビ層 シリコン基板 内部ベース領域 エミッタ領域 絶縁物領域 ポリS1エミツタ ポリ81ベース 外部ベース領域 抵抗 容量 (A)断面構造 R& (A)断面構造 CB)模式図 (B)製造工程中の概略斜視図 本発明の原理説明図 第1図 第2図 (B)1部不純物添加多結晶シリコン膜形成(C)CV
D S1α1形成 第3図(その1) (C)W40部形成 j (D)多結晶Si層分離 (E)内部ベース領域イオン注入、エミッタ用窓B成(
F)エミッタ領域、外部ベース領域拡散第3図(その2
) (F)減圧CVD CG)エツチング (I)CVD、エツチング 本発明の他の実施例 第4図(その2)
1(A) and (B) are diagrams explaining the principle of the present invention, FIG. 1(A) is a sectional view, FIG. 1(B) is a schematic perspective view, and FIG. ) indicates the prior art, and Fig. 2(A)
is a sectional view, FIG. 2(B) is a schematic diagram, and FIGS. 3(A) to (F)
) shows the manufacturing process of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, each of which is a cross-sectional view of a semiconductor substrate, and FIGS. FIG. Field oxidation region Surface region Semiconductor substrate Internal base region Emitter region Insulator region Emitter extraction region Base extraction region (layer region) External base region High resistivity material layer region P-type S1 substrate N+-type buried region N-type shrimp layer Si3N4 film field Oxide film Polycrystalline Si film Resist layer ion c v Ds+o 2 Jl n+ type collector extraction region Resist layer opening Thermal oxide film CVD5i02 film Polycrystalline Si film 121a, 12tb Aluminum electrode a Oxide film CVDSi3N4 film Thermal oxide film Polycrystalline 5ill Field oxide film N-type shrimp layer Silicon substrate Internal base region Emitter region Insulator region Poly S1 Emitter Poly 81 Base External base region Resistance capacitance (A) Cross-sectional structure R & (A) Cross-sectional structure CB) Schematic diagram (B) Schematic perspective view during the manufacturing process Diagram for explaining the principle of the present invention: Figure 1, Figure 2, (B) Formation of partially doped polycrystalline silicon film (C) CV
D S1α1 formation Figure 3 (Part 1) (C) W40 section formation j (D) Polycrystalline Si layer separation (E) Internal base region ion implantation, emitter window B formation (
F) Emitter region, external base region diffusion Figure 3 (Part 2)
) (F) Low pressure CVD CG) Etching (I) CVD, etching Other embodiments of the present invention Fig. 4 (Part 2)

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)、一導電型半導体基板上のベースとなる領域全面
に引き出し電極層を形成する工程と、 前記ベースとなる領域上の引き出し電極層の一部に選択
的に反対導電型不純物を導入する工程と、 前記引き出し電極層を選択的に除去して、前記引き出し
電極層を前記反対導電型不純物を含有する領域と当該不
純物を含有しない領域とに分離する内部ベース窓を形成
する工程と、 前記内部ベース窓より反対導電型不純物を導入して内部
ベース領域を形成する工程と、 前記内部ベース領域中に一導電型不純物を導入してエミ
ッタ領域を形成する工程とを含み、前記分離された反対
導電型不純物を含有する引き出し電極層から前記半導体
基板に反対導電型不純物を拡散し、前記反対導電型不純
物を含有する引き出し電極層と前記内部ベース領域を接
続する外部ベース領域を形成することを特徴とする半導
体装置の製造方法。
(1) A step of forming an extraction electrode layer on the entire surface of a region that will become a base on a semiconductor substrate of one conductivity type, and selectively introducing an opposite conductivity type impurity into a part of the extraction electrode layer on the region that will become a base. selectively removing the extraction electrode layer to form an internal base window that separates the extraction electrode layer into a region containing the opposite conductivity type impurity and a region not containing the impurity; forming an emitter region by introducing an impurity of one conductivity type into the internal base region, and forming an emitter region by introducing an impurity of one conductivity type into the internal base An opposite conductivity type impurity is diffused into the semiconductor substrate from the extraction electrode layer containing the conductivity type impurity to form an external base region connecting the extraction electrode layer containing the opposite conductivity type impurity and the internal base region. A method for manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5986326A (en) * 1997-06-27 1999-11-16 Nec Corporation Semiconductor device with microwave bipolar transistor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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