JPH0239093B2 - - Google Patents

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JPH0239093B2
JPH0239093B2 JP56169758A JP16975881A JPH0239093B2 JP H0239093 B2 JPH0239093 B2 JP H0239093B2 JP 56169758 A JP56169758 A JP 56169758A JP 16975881 A JP16975881 A JP 16975881A JP H0239093 B2 JPH0239093 B2 JP H0239093B2
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JP
Japan
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layer
conductivity type
impurity
opposite conductivity
region
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JP56169758A
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Hiroshi Goto
Yoshinobu Monma
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はバイポーラ型半導体装置の製造方法に
係り、特に該バイポーラ型トランジスタにおける
エミツタ領域をベース領域に自己整合せしめて形
成する方法に関する。
バイポーラ型半導体集積回路においては、その
集積度を向上せしめる手段として、該集積回路を
構成するトランジスタに、例えば、アイソ・プレ
ーナ構造のように、選択酸化で形成した酸化膜に
より素子分離がなされる構造のバイポーラ・トラ
ンジスタが用いられる。このような酸化物分離構
造のバイポーラトランジスタは、素子分離領域と
コレクタコンタクト窓及びベース領域が一枚のフ
オト・マスクにより整合形成されるので、素子を
微細化し集積度の向上を図るうえで極めて有利で
あるが、この構造においてもエミツタ領域形成窓
としても用いるエミツタコンタクト窓とベースコ
ンタクト窓は、通常の方法に従つて、ベース領域
上に形成した酸化膜に別途フオト・エツチング法
を用いて形成しなければならない。
従つて上記工程においては、マスク合わせの誤
差のためにベース領域外側の選択酸化膜もエツチ
ングされて、エミツタコンタクト窓がベース領域
外側の選択酸化膜部にはみ出して深く形成される
ことがあり、このような場合には前記エミツタコ
ンタクト窓からイオン注入等の方法によりエミツ
タ領域を形成した際、該エミツタ領域がベース領
域の側面に深く形成されるのでコレクタC−エミ
ツタE間シヨートが発生し、製造歩留まりが低下
するという問題がある。
そこで上記問題点を解消するために、エミツ
タ・コンタクト窓をエツチング手段によらずに形
成する方法として従来は、第1図aに示すように
例えば半導体基体1の表面に選択酸化法によつて
形成されたフイールド絶縁膜2によつて画定され
たベース領域3上に多結晶シリコン層4を被着形
成し、次いで該多結晶シリコン層4上にエミツタ
コンタクト窓(エミツタ形成窓)に対応する窒化
シリコン層(Si3N4)膜パターン5a及びベース
コンタクト窓に対応するSi3N4膜パターン5bと
を形成した後、前記多結晶シリコン層4を選択的
に熱酸化し第1図bに示すようにベース領域3上
に多結晶シリコンの酸化膜6を選択的に形成す
る。然る後前記Si3N4膜パターン5a及び5bを
除去して、第1図cに示すようにベース領域3上
に、底部に多結晶シリコン層4が配設されたエミ
ツタコンタクト窓7及びベースコンタクト窓8を
有する多結晶シリコンの酸化膜6を設ける等の方
法により、ベース領域3を画定している選択酸化
膜2をマスクの位置ずれに関係なく完全な状態に
保つて、エミツタ領域形成に際してのエミツタコ
レクタ間シヨートを防止していた。
然し上記従来方法に於ては単結晶シリコンの熱
酸化膜に比べて多結晶シリコン酸化膜がポーラス
で絶縁性に劣るために半導体装置の信頼性が低下
するという問題並びに、多結晶シリコン層の選択
熱酸化を行う際にシリコン基体の表面に結晶欠陥
が誘起されて半導体装置の性能低下を招くという
問題があつた。
本発明は上記問題点を除去する目的で、活性領
域上を覆う絶縁膜を単結晶シリコン基体の熱酸化
膜で形成することによりその絶縁性を向上せしめ
ると同時に活性領域面に結晶欠陥が誘起されるの
を防止し、且つベース領域とエミツタ領域をより
高い位置精度をもつて自己整合せしめて形成する
ことによりエミツタ−コレクタ間のシヨートを防
止することができる半導体装置の製造方法を提供
しようとするものである。
このため、本発明によれば、一導電型を有する
半導体基体の表面に、二酸化シリコン層、窒化シ
リコン層及び多結晶半導体層を順次形成し、次い
で、前記多結晶半導体層上に選択的にマスク層を
配設した後、選択的に反対導電型不純物を導入し
て前記半導体基体上に選択的に反対導電型領域を
形成するとともに前記多結晶半導体層に選択的に
反対導電型不純物を導入し、次いで前記マスク層
を除去し、表面に前記反対導電型不純物が導入さ
れた多結晶半導体層と前記反対導電型不純物が導
入されない多結晶半導体層とが表出した状態でエ
ツチングを行い、両者のエツチングレートの違い
によつて、前記反対導電型不純物が導入されない
多結晶半導体層のみを選択的に除去し、次いで前
記反対導電型不純物が導入された多結晶半導体層
を酸化物層に変換し、次いで前記酸化物層をマス
クとして前記窒化シリコン層並びに該窒化シリコ
ン層下の二酸化シリコン層を選択的に除去して開
口を形成し、次いで前記開口を通して反対導電型
不純物を導入し、次いで前記開口を通して一導電
型不純物を導入する工程を有することを特徴とす
る半導体装置の製造方法が提供される。前記多結
晶シリコンのエツチングは、濃度が10〜30(重量
%)の水酸化カリウム(KOH)を使用して行わ
れることが望ましい。
上記の本発明の構成を採用すれば、基体の不純
物導入領域に隣接した不純物の未導入領域上に自
己整合して開口が形成できるので、この領域のマ
スク合わせ工定が不要であり、素子の微細化およ
び工数の減少を図る効果も得られる。
以下本発明を実施例をもつて詳細に説明する。
第2図乃至第10図は本発明による半導体装置
の製造方法の実施例を示す。
本発明によれば、第2図に示されるように、例
えばP型シリコン基板21の表面に通常の方法に
従つてN+型埋没層22が選択的に形成され、更
に該埋没層22を含む基板表面にN型エピタキシ
ヤル層23が配設される。次いで前記N型エピタ
キシヤル層23の表面に選択酸化処理が施され
て、該エピタキシヤル層23の表面に素子分離用
フイールド絶縁膜24が配設される。
第2図に示される構造にあつては、フイールド
絶縁膜24はベース領域及びエミツタ領域の形成
予定領域を画定している。
なお、前記フイールド絶縁膜24下には、必要
に応じてP型アイソレーシヨン領域25が配設さ
れる。
本発明によれば、前記フイールド絶縁膜24に
よつて画定されたN型エピタキシヤル層23の表
出部表面に通常の熱酸化法により、300〜500〔Å〕
の厚さを有する二酸化シリコン層26が形成され
る。更に前記フイールド絶縁膜24及び二酸化シ
リコン層を覆つて、厚さ700〜500〔Å〕の窒化シ
リコン(Si3N4)層27及び厚さ1000〔Å〕の多
結晶シリコン層28が形成される。
かかる窒化シリコン層27及び多結晶シリコン
層28は通常の化学気相成長法によつて形成され
る。この時多結晶シリコン層28は不純物が添加
されない。
本発明によれば、次いで第3図に示されるよう
に、前記多結晶シリコン層28上に、エミツタ形
成予定領域及びベースコンタクト形成予定領域を
覆つてフオト・レジスト層が配設される。フオ
ト・レジスト層29aはエミツタ形成予定領域、
29bはベースコンタクト形成予定領域上を覆
う。
次いで前記フオト・レジスト層29a,29b
及びフイールド絶縁膜24をマスクとして、前記
N型エピタキシヤル層23にアクセプタ不純物例
えば硼素(B)をイオン注入法により導入する。そし
て前記フオト・レジスト層を除去した後、例えば
900〔℃〕程度の窒素(N2)雰囲気中において加
熱処理を行ない前記硼素イオンを活性化する。
かかる硼素イオンの活性化によつて、第4図に
示されるように、前記N型エピタキシヤル層23
には例えば深さ3000〜4000〔Å〕、表面不純物濃度
1019〔個/cm2〕のP型ベース領域30が形成され、
且つ前記多結晶シリコン層28の非マスキング領
域28aに導電性が付与される。
本発明によれば、次いで濃度10〜30〔重量%〕
の水酸化カリウム(KOH)水溶液を用いて前記
工程において不純物が添加されなかつた多結晶シ
リコン層28bがエツチング除去される。かかる
状態を第5図に示す。
なお、前記水酸化カリウム水溶液に対する、不
純物を含まない多結晶シリコンとP型多結晶シリ
コンとの被エツチング速度の比は10:1程であ
り、かかる工程における多結晶シリコン層28a
の被エツチング量は殆んど問題とならない。
本発明によれば、次いで前記多結晶シリコン層
28aを酸化し、これを二酸化シリコン(SiO2
に変換する。かかる二酸化シリコン層は厚さ2000
〔Å〕程を有する。しかる後かかる二酸化シリコ
ン層をマスクとして前記窒化シリコン層27を選
択的にエツチング除去し、更にかかる窒化シリコ
ン層27をマスクとして前記二酸化シリコン層2
6を選択的にエツチング除去して、エミツタ領域
形成用窓並びにベースコンタクト形成用窓を開口
する。
かかる状態を第6図に示す。同図において、3
1は前記多結晶シリコン層28aが酸化されて形
成された二酸化シリコン層であり、32はエミツ
タ領域形成用窓、33はベースコンタクト形成用
窓を示す。前記工程において、窒化シリコン層2
7は例えば加熱された燐酸(H3PO4)によつて
エツチング除去することができ、また二酸化シリ
コン層26は例えば三弗化メタン(CHF3)をエ
ツチング剤とするリアクテイブ・イオン・エツチ
ング法によつてエツチング除去される。かかる二
酸化シリコン層26のエツチングの際、前記二酸
化シリコン層31もエツチングされるが、かかる
二酸化シリコン層31は二酸化シリコン層26に
比較して十分厚いため、該二酸化シリコン層31
は十分な厚さを有して残る。なおかかる二酸化シ
リコン層31のエツチングを防止することを望む
ならば該二酸化シリコン層31をフオト・レジス
ト等によつて被覆して後、前記エツチング処理を
行なう。
本発明によれば、次いで、前記エミツタ領域形
成用窓32、ベースコンタクト形成用窓33内並
びに前記二酸化シリコン層31を覆つて厚さ1000
〔Å〕程の多結晶シリコン層を被着形成する。
かかる状態を第7図に示す。同図において34
は多結晶シリコン層を示す。
本発明によれば、次いで前記多結晶シリコン層
34を通して、前記N型エピタキシヤル層23に
アクセプタ不純物例えば硼素をイオン注入により
導入する。そして例えば900〔℃〕の窒素〔N2
雰囲気中において加熱処理を行ない、前記硼素イ
オンを活性化する。かかる硼素イオンの活性化に
よつて、第8図に示されるように前記N型エピタ
キシヤル層23には深さ3000〔Å〕、表面不純物濃
度1019〔個/cm2〕程のベース領域35a,35b
が形成される。かかるベース領域35は前記ベー
ス領域30に連続する。
本発明によれば、次いで前記多結晶シリコン層
34をフオト・レジスト層(図示せず)によつて
選択的に被覆し前記エミツタ形成予定領域を表出
して後、ドナー不純物例えば砒素(As)をイオ
ン注入により導入する。そして前記フオト・レジ
スト層を除去した後、900〔℃〕程の窒素雰囲気中
において加熱処理を行ない、前記砒素イオンを活
性化する。かかる砒素イオンの活性化によつて、
第9図に示されるように、前記ベース領域35a
内に深さ1000〔Å〕、表面不純物濃度1021〔個/cm2
のN+型エミツタ領域36が形成される。
次いで前記多結晶シリコン層34上に厚さ1
〔μm〕程にアルミニウム(Al)が被着され、か
かるアルミニウム層に対してフオト・エツチング
処理が施され、更に該アルミニウム層をマスクと
して多結晶シリコン層34が選択エツチングされ
て、ベース電極、エミツタ電極及びコレクタ電極
が形成される。
かかる状態を第10図に示す。同図にあつて
は、コレクタ電極導出部を含めて示す。同図にお
いて、37はエミツタ電極、38はベース電極、
39はコレクタ電極を示し、また40はN+型コ
レクタ・コンタクト領域を示す。なお各電極の上
層部37a,38a及び39aは、前記アルミニ
ウム層を示す。
かかる構造が実現された後、必要とされるなら
ば周知の技術によつて多層配線構造が実現され、
しかる後に燐シリケートガラス(PSG)等の保
護絶縁膜(図示せず)が被覆される。
なおここで前記コレクタ電極導出部について説
明を加えておくと、ベース領域形成用窓内に表出
するエピタキシヤル層表面を熱酸化する際にはコ
レクタ・コンタクト窓内には窒化シリコン膜を残
した状態で行い、又コレクタ・コンタクト領域4
0は通常通りベース領域形成に先だつて、ベース
領域形成用窓上をレジスト膜で覆つた状態でN型
不純物イオンの注入によつて形成される。又ベー
ス領域を形成するためのP型不純物イオンの注入
の際(前記)第3図及び第8図に示す工程)に
は、コレクタ・コンタクト窓上はレジストで覆わ
れた状態とされる。又エミツタ領域の形成に際し
て導入されるドナー不純物はコレクタ・コンタク
ト窓内に同時に注入される。そして前述した多結
晶シリコン層34はコレクタ・コンタクト窓内に
も形成される。
なお又上記実施例においてはN+型エミツタ領
域をイオン注入法により形成したが、該エミツタ
領域はりん珪酸ガラス(PSG)膜からの固相−
固相拡散で形成することもできる。
又本発明の方法はPNP型の半導体装置にも適
用できる。また、以上の実施例にあつては、絶縁
物分離構造を例に掲げて説明したが、接合分離等
他の素子間分離構造にも適用できることは明らか
である。
以上説明したように本発明によれば、バイポー
ラ型半導体装置における特にエミツタ領域及びベ
ース領域上の絶縁膜を単結晶シリコンの熱酸化に
よる二酸化シリコン層によつて形成することがで
き、しかもベース領域とエミツタ領域とを自己整
合により形成することができるので、絶縁膜の絶
縁性能が向上し、且つエミツタ−コレクタ間シヨ
ートも防止される。従つてバイポーラ型半導体装
置の信頼性及び製造歩留まりを向上することがで
きる。
しかも前記ベース領域及びエミツタ領域を形成
する際、前記二酸化シリコン層上に窒化シリコン
層が配設されることにより、前記領域を画定する
開口の窓開き精度を定めることができ、かかる窓
開き工程を再現性良く実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の半導体装置の製造方法における
製造工程を示す断面図、第2図乃至第10図は本
発明による半導体装置の製造方法における製造工
程を示す断面図である。 図において、21……半導体基板、22……埋
没層、23……エピタキシヤル層、24……フイ
ールド絶縁膜、26……二酸化シリコン層、27
……窒化シリコン層、28……多結晶シリコン
層、29……フオト・レジスト層、30,35
a,35b……ベース領域、31……二酸化シリ
コン層、34……多結晶シリコン層、36……エ
ミツタ領域、37……エミツタ電極、38……ベ
ース電極、39……コレクタ電極、40……コレ
クタコンタクト領域。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型を有する半導体基体の表面に、二酸
    化シリコン層、窒化シリコン層及び多結晶半導体
    層を順次形成し、次いで、前記多結晶半導体層上
    に選択的にマスク層を配設した後、選択的に反対
    導電型不純物を導入して前記半導体基体に選択的
    に反対導電型領域を形成するとともに前記多結晶
    半導体層に選択的に反対導電型不純物を導入し、
    次いで前記マスク層を除去し、表面に前記反対導
    電型不純物が導入された多結晶半導体層と前記反
    対導電型不純物が導入されない多結晶半導体層と
    が表出した状態でエツチングを行い、両者のエツ
    チングレートの違いによつて、前記反対導電型不
    純物が導入されない多結晶半導体層のみを選択的
    に除去し、次いで前記反対導電型不純物が導入さ
    れた多結晶半導体層を酸化物層に変換し、次いで
    前記酸化物層をマスクとして前記窒化シリコン層
    並びに該窒化シリコン層下の二酸化シリコン層を
    選択的に除去して開口を形成し、次いで前記開口
    を通して反対導電型不純物を導入し、次いで前記
    開口を通して一導電型不純物を導入する工程を有
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。 2 前記多結晶シリコンのエツチングは、濃度が
    10〜30(重量%)の水酸化カリウム(KOH)を使
    用して行われることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5593258A (en) * 1978-12-30 1980-07-15 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device

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