JPH023238A - 薄膜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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、Ｓ　ＯＩ　（Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ
　ｏｎ　Ｉｎ５ｕ−Ｉａｔｅｒ　）技術を用いたバイポ
ーラ形の薄膜トランジスタの製造方法に関する。

（従来技術〉 従来、１９７９　、　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＤｅｖｉｃｅｓ　、　Ｍｅｅｔｉｎｇ　
、　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｄｉｇｅｓｔ、　ＰＰ５１０
〜５１３に記載されたようなバイポーラ形薄膜トランジ
スタが知られている。これに対し、本出願人はベース幅
を精度良く狭くすることができるバイポーラ形の薄膜半
導体装置を出願している（特願昭６２−１４８０４３号
）。上記出願の構成を第４図（ｅ）を基に説明する。第
４図（ｅ）の左側の図は平面図であり、右側の図は左側
の図のｅ−ｅ断面図である。

絶縁基板６１上に所定の厚みの多結晶シリコン膜が堆積
され、多結晶シリコン膜にＮ十形エミッタ領域６３、Ｐ
形ベース領域６４、Ｎ形コレクタ領域６５が形成されて
いる。そしてそれぞれエミッタ電極６７、ベース電極６
８、コレクタ電極６９が形成されている。

次に製造方法について第４図（ａ）〜（ｅ）に基づき説
明する。まず、第４図（ａ）では絶縁基板６１上に所要
の厚みの多結晶シリコン膜６２が堆積され、所要形状に
パターンニングされる。そして、多結晶シリコン膜６２
に例えばリン、砒素等のＮ形不純物を所要量ドープし、
アニールすることにより、この多結晶シリコン膜を低濃
度のＮ形とする。次に第４図（ｂ）では多結晶シリコン
膜６２上にシリコン酸化ＩＩ！１７１を形成し、所要部
分にベース拡散窓７１ａを開口して、ベース拡散窓７１
ａからボロン等のＰ形不純物をドープし、アニールする
ことによりベースｆｌｉｉｉｉ！となるＰ影領域６４ａ
を形成する。更に第４図（Ｃ）ではシリコン酸化膜７１
にコレクタ拡散窓７１ｂを開口し、ベースコンタクト領
域となるべきベース拡散窓７１ａの一部分に７オトレジ
スト膜７２を形成する。次いでベース拡散窓７１ａ及び
コレクタ拡散窓７’ｌｂから例えばリン、砒素等のＮ形
不純物をイオン注入する。第４図（ｄ）ではフォトレジ
スト膜７２を除去した後、シリコン酸化１Ｉ７４を全面
に堆積しアニールすることによりＮ形不純物を活性化し
てＮ十形エミッタ領域６３及び高濃度コレクタ電極６５
ｂを形成する。ついで電極用のコンタクト孔を開口する
。そして第４図（ｅ）ではベース電極６７、エミッタ電
極６８、コレクタ電Ｉｆ！６９を形成する。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら第４図に示した薄膜半導体装置の製造方法
にあっては、ベース幅を小さくするためベース電極をコ
レクタエミッタ間のベース領域から離して形成するよう
にしている。即ち、シリコン酸化膜７１及びベース拡散
窓７１ａをベース領域６４及びエミッタ領ｉｉｉ！６３
に対する共通の不純物導入マスク及び選択拡散窓として
Ｐ形不純物及びＮ形不純物を順次拡散することにより、
拡散長の差でベース幅を規定し規定したベース領域から
離れたところでベース電極６８を形成する領域の確保を
している。このため、ベース電極に印加されたベース電
流は電極直下のベース領域からコレクタ領域の側面のベ
ース領域を通ってコレクタエミッタ間のベース領域に達
する事によりトランジスタが動作する。この時に、ベー
ス領域が細長いためベース抵抗が高くなり、ベース電流
が流しにくくなってしまい、トランジスタとして利用で
きる範囲が制限されてしまう。

本発明はベース抵抗を減少させることによりトランジス
タとしての利用範囲の広い薄膜半導体装置を提供するこ
とにある。

（発明の構成） 本発明の薄膜バイポーラトランジスタの製造方法によれ
ば、 絶縁性基板上に所定形状の第一導電形の半導体薄膜を形
成し、前記基板及び薄膜上に所定形状の不純物導入マス
クを形成し、マスクを利用して薄膜に第二導電形不純物
、第一導電形不純物の順で二重拡散を行うことによって
、第一導電形の第一の領域と、第二導電形の第二の領域
（ベース領域）と、第一導電形の第三の領域とを、順に
横方向に形成する工程と、 前記不純物導入マスクを除去する工程と、前記第一及び
第三の領域（コレクタ領域及びエミッタ領ｂｌＪ、）上
に絶縁層を形成する工程と、該それぞれの領域上の絶縁
層にそれぞれコンタクト孔を形成した後それぞれ電極（
コレクタ電極及びエミッタ電極）を形成すると共に第二
の領域上に電極を形成する工程と、 からなることを特徴とする。

（発明の作用） 本発明は第一導電形の薄膜に二重拡散をおこなうことに
より横型のエミッタ、ベース、コレクタ領域が形成され
、特にベース領域は二重拡散により幅狭に形成される。

更に、第一導電形のエミッタ領域、コレクタ領域上に絶
縁層を形成してベース電極を形成する事により、幅狭の
ベース領域上にエミッタ領域、コレクタ領域に接する事
なくベース電極が形成される。

（実施例） 本発明の実施例を第１図及び第２図に基づいて説明する
。本実施例はＰＮＰ形のバイポーラトランジスタに適用
したものである（ＮＰＮ形にも適用できる）。

第１図は本発明の一実施例の製造、方法を示す。

第２図は第１図及び後述する第３図に示す他の実施例の
製造方法により作られる薄膜半導体装置である。まず、
第２図において構造を説明する。

１は、基板全体が適宜の絶縁性材料からなる絶縁基板又
はシリコン等の半導体基板上に酸化シリコン（８１０２
）等の絶縁膜を形成したものが用いられている。絶縁性
基板１上には、ＬＰ（減圧）ＣＶＤ法により半導体薄膜
としての多結晶シリコン膜が所要の厚さに堆積され、所
要形状にパターンニングされている。多結晶シリコン膜
にはＰ十型エミッタ領１４３及びＮ型ベース領域４及び
Ｐ型コレクタ領ｔｉｉ！５が形成されている。Ｎ型ベー
ス領域４のベース幅は、はぼ０．１趨程度に狭く形成さ
れ、このＮ型ベース領１ｉ１４に隣接する部分のコレク
タ領域は、ベース領域４の不純物濃度よりも低不純物濃
度の低濃度コレクタ領［５ａとされ、低１度コレクタ領
域５ａに隣接して高濃度コレクタ領域５ｂが形成されて
いる。エミッタ領域３及びコレクタ領域５上には電極接
触部分のコンタクト孔以外は居間絶縁膜１０が形成され
ている。このときベース領ｔｉｆｉＪ上には層間絶縁膜
１０は形成されておらずベースｗ４域４は絶縁性基板１
表面から層間絶縁膜１０表面まで形成されている。そし
てエミッタ領域３及びコレクタ領ｂｌＪ、５は層間絶縁
膜１０に開口されたコンタクト孔１７．１９を通してエ
ミッタ電極７及びコレクタ電極９が形成されている。又
、ベース領域４はベース電極８と接触されている。これ
らの各電極はアルミ膜で形成されている。Ｐ＋型エミッ
タ領域３、Ｎ型ベース領域４、Ｐ型コレクタ領域５は半
導体基板上にシリ」ン酸化膜等の絶縁膜を施したものを
含む絶縁性基板１の上に形成された単一の多結晶シリコ
ン１１Ｍ２にブレーナ形に構成される。従ってその半導
体基板に形成されたバルク半導体装置と容易にＩＣ化を
図ることができ、第２図に示す薄膜半導体装置及びバル
ク半導体装置を含む所要の回路の小型化、コンタクト孔
が図られる。

次に第１図に基づき本実施例の製造方法を説明する。

まず（ａ）で、絶縁性基板１上に多結晶シリコン膜２を
ＬＰＣＶＤ法により所要の厚さに堆積し、フォトエツチ
ング法により所要の形状にパターンニングする。次いで
、多結晶１！２に例えばボロン等のＰ型不純物をイオン
注入により所要りドープし、更にアニールすることによ
りこの多結晶ｇ！２を低濃度のＰ形とする。この低濃度
のＰ影領域の一部が後の低濃度コレクタ領域５ａとなる
。更に、多結晶膜２上に、後述する二重拡散を行うため
のマスクとなる酸化シリコン等の絶縁膜１３をＣｖＤに
より堆積させエツチングにより所要の形状にパターンニ
ングする。

次に（ｂ）で、絶縁膜１３をマスクとして更に図示しな
い図面上絶縁膜１３より右側をマスクして、燐、砒素等
のＮ型不純物を拡散する。更に、図示しないマスクを除
去して絶縁膜１３のみをマスクとしてＰ型不純物の拡散
を行う。その結果低′ａ度のＰ型の多結晶ｌｌＩ２には
Ｎ型ベース領域゛４、Ｐ＋型エミッタ領域３、Ｐ十型コ
レクタ領１１１１５ｂが形成され′ａ膿２の残りのｇＡ
滅即ちベース領域４とコレクタ領域５ｂ間の領域がＰ−
型コレクタ領域５ａとなる。ここでベース領域を形成す
るＮ型の不純物と、エミッタ領域を形成するＰ型の不純
物を拡散するときの拡散時間や拡散温度等により決まる
拡散長を制御することで、この拡散長の差をもってベー
ス領域４のベース幅は決めることができるので、ベース
幅を小さくすることができる。

そして（Ｃ）で絶縁ＷＡ１３をエツチング法により除去
する。

（ｄ）では弗化水素酸（ＨＦ）中で陽極処理を行い、Ｐ
型Ｓ１のみを選択的に多孔質化し、多孔質化された５ｉ
ＷＡ１４を形成する。多孔質化工程については特開昭４
８−１０２９８８号に詳しい。

更に、工程（ｅ）では全面を熱酸化法によって熱酸化さ
せ層間絶縁１１１１０を形成する。このとき多孔質化し
たＳ１膜１４の酸化速度は多孔質化していない部分（Ｎ
型Ｓ１領域４）の酸化速度に比べて早いためにＰτ！Ｓ
ｉ上の酸化膜はＮ型Ｓ（上の酸化膜に比べて厚くなる。

そして、工程ｍではドライエツチング法などによってＮ
型Ｓ：領域４上の酸化膜を除去し、Ｎ型Ｓ１の表面を露
出させる。このときＰ型Ｓｉ上の酸化膜厚が厚いために
Ｐ型Ｓ１上にのみ酸化膜が残ることになる。工程（ｄ）
　、（ｅ）　、ｍによってＰ型Ｓ１上のみに酸化膜を選
択的に形成することができる。

工程（ｇ）では、居間絶縁膜１０の所要場所にエツチン
グ等によってコンタクトホールを形成する。

工程（ｈ）では、蒸着法によりアルミ膜を全面に形成し
、所要形状にパターンニングしてエミッタ電極７、ベー
ス電極８、コレクタ電極９を形成する。

以上の工程からなる製造方法によって、ベース領１ｉｉ
！４とエミッタ領ｈ１３を２＠拡散法により形成するた
め、ベース領域４の幅を小さくすることができ、又エミ
ッタ、コレクタ領域上の絶縁層とベース領域上の絶縁層
の厚さを異ならせて形成し、ベース領域上の絶縁層のみ
をエツチングにより除去することによりコレクタ、エミ
ッタ領域とベース電極を接触させずに幅狭のベース領域
の上部でベース電極と接触させることができるためベー
ス領域が短くベース抵抗を小さくすることができると共
に、リソグラフィ技術でベース幅の微細化を行う必要が
なく、又、ベース領域とベース電極とのコンタクト孔を
ベース幅にあわせて容易に微細化できるので低コストで
製造でき容易にベース領域上に電極を設けることができ
る。

次に第３図に基づき本発明の他の実施例を説明する。

工程（ａ）乃至（Ｃ）及び工程（ｏ）　、　（ｈ）は第
１図に示した実施例と同一の為説明は簡単に行う。

工程（ａ）乃至（Ｃ）では二重拡散を行いマスク１３を
除去した後に工程（ｄ）で、Ｎ型Ｓ１領１ｉｉｉ！４を
陽極としてアルカリエツチング液中でエレクトロ・ケミ
カル・エツチングを行い、Ｎ型Ｓ１領域以外の領域（Ｐ
型３＋）の表面がエツチングされる。エレクトロ・ケミ
カル・エツチング法については特開昭６１−９７５７２
号に詳しい。

次に工程（ｅ）ではＣＶＤ法などにより酸化膜を堆積さ
せて酸化膜の表面の平坦化を行う。

工程（ｒ）ではドライエツチング法によりＮ型Ｓ１領域
４上の酸化膜を除去しＰ型Ｓ１上には酸化膜が残るよう
にする。

工程（ｇｌ　、（ｈｌでエミッタ及びコレクタ電極用コ
ンタクトホールを形成しエミッタ電極７、ベース電極８
、コレクタ電極９を形成する。

以上のような製造工程により、前述の実施例と同様の効
果が得られる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明によれば、第−導電形
の第一の領域と、第二導電形の第二の領域と、第−導電
形の第三の領域とを順に横方向に形成された薄膜半導体
の第二の領域を二重拡散により幅狭に形成し、第一及び
第三の領域上に絶縁層を形成して、絶縁層にコンタクト
孔を介して電極を形成すると共に、第二の領域上に電極
を形成したため、第二の領域上に電極を形成してもこの
電極と第一及び第三の領域とは、第一及び第三の領域上
の絶縁層により接触することが無く、第二の領域を十分
幅狭にしてもベース抵抗を低減することができ、利用範
囲を広くすることかできる。

また、第二の＃８４域および第二の領域と電極とのコン
タクト孔を微細化する必要がないので低コストで容易に
製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の製造方法の説明図。 第２図は本実施例の製造方法により製造される薄膜バイ
ポーラトランジスタ。 第３図は本発明の他の実路例の製造方法の説明図。 第４図は本発明の解決する課題の説明図。 １・・・絶縁性基板、２・・・薄膜、３・・・エミッタ
領域、４・・・ベース領域、５・・・コレクタ領域、７
・・・エミッタ電極、８・・・ベース電極、９・・・コ
レクタ電極、１４・・・多孔質化Ｓ１膜。 出願人　　　日産自動車株式会社 第 （ｆ） ↓ 第 ↓ （ｆ） ■ （ｃ） （ｄ） 第 図（ａ） 第 図（ａ−ａ） ６フ 第 図（ｂ） 第 図（ｂ−ｂ） ４ａ 第 図（ｃ） 第 図（ｃ−ｃ） 第 図（ｄ　） 第 図（ｅ） ５ｂ 第 図（ｄ　−ｄ　） 第 図（ｅ−ｅ） ５ｂ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁性基板上に所定形状の第一導電形の半導体薄膜を形
   成し、前記基板及び薄膜上に所定形状の不純物導入マス
   クを形成し、マスクを利用して薄膜に第二導電形不純物
   、第一導電形不純物の順で二重拡散を行うことによって
   、第一導電形の第一の領域と、第二導電形の第二の領域
   と、第一導電形の第三の領域とを、順に横方向に形成す
   る工程と、 前記不純物導入マスクを除去する工程と、 前記第一及び第三の領域上に絶縁層を形成する工程と、 該絶縁層にコンタクト孔を形成した後電極を形成すると
   共に第二導電形領域上に電極を形成する工程と、 からなることを特徴とする薄膜バイポーラトランジスタ
   の製造方法。