JPH03101220A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH03101220A JPH03101220A JP23703089A JP23703089A JPH03101220A JP H03101220 A JPH03101220 A JP H03101220A JP 23703089 A JP23703089 A JP 23703089A JP 23703089 A JP23703089 A JP 23703089A JP H03101220 A JPH03101220 A JP H03101220A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
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。
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〕
本発明は超高速バイポーラトランジスタ等の。
非常に薄い不純物拡散層を必要とする半導体素子の製造
方法に関する。
方法に関する。
アイ・イー・イー・イー、ジャーナル オブソリツドス
テート サーキツツ、ニスシー11(1976年)第4
91頁から第495頁(iEビEJ、5olid−5t
ate C1rcuits、 vol、 S C−11
(1976)PP491−495)において、バイポー
ラトランジスタのベース領域上に多結晶Si膜を堆積し
、Asを膜中にイオン打ち込みした後加熱することによ
りSi基板に拡散させ、n型の多結晶Si膜とn型単結
晶Si層よりなるエミッタを形成する技術が論じられて
いる(第2図参照)。
テート サーキツツ、ニスシー11(1976年)第4
91頁から第495頁(iEビEJ、5olid−5t
ate C1rcuits、 vol、 S C−11
(1976)PP491−495)において、バイポー
ラトランジスタのベース領域上に多結晶Si膜を堆積し
、Asを膜中にイオン打ち込みした後加熱することによ
りSi基板に拡散させ、n型の多結晶Si膜とn型単結
晶Si層よりなるエミッタを形成する技術が論じられて
いる(第2図参照)。
Siバイポーラトランジスタの高速化を図るためには、
素子の縦方向の微細化を行なう必要があり、そのために
は非常に薄いエミッタおよびベース拡散層を形成する必
要がある。また、その場合には次の点にも配慮が必要で
ある。すなわち、エミッタ・コレクタ間耐圧が小さくな
らないようにベースの不純物濃度を高くし、その代わり
にエミツタ−ベース間のリーク電流および寄生容量を小
さくするためにエミツタ層の不純物濃度を低くする必要
がある。またエミッタの少なくとも一部はSiよりも禁
制帯幅が大きい材料を用いる必要がある。
素子の縦方向の微細化を行なう必要があり、そのために
は非常に薄いエミッタおよびベース拡散層を形成する必
要がある。また、その場合には次の点にも配慮が必要で
ある。すなわち、エミッタ・コレクタ間耐圧が小さくな
らないようにベースの不純物濃度を高くし、その代わり
にエミツタ−ベース間のリーク電流および寄生容量を小
さくするためにエミツタ層の不純物濃度を低くする必要
がある。またエミッタの少なくとも一部はSiよりも禁
制帯幅が大きい材料を用いる必要がある。
ところが上記従来技術では、多結晶Si膜の堆積時に単
結晶Si基板上に部分的にエピタキシャル成長が起こり
、その部分の不純物原子の拡散速度が小さくなってしま
い、非常に薄い均一な深さのエミッタ拡散層を形成する
ことが困難である。
結晶Si基板上に部分的にエピタキシャル成長が起こり
、その部分の不純物原子の拡散速度が小さくなってしま
い、非常に薄い均一な深さのエミッタ拡散層を形成する
ことが困難である。
また、多結晶Si層は高不純物濃度でなければならない
ため、そこから不純物を拡散して形成するエミッタ拡散
層を低不純物濃度にすることは困難である。さらに、上
記従来例では、多結晶Siを単結晶Si基板に対して選
択的にエツチング除去することは不可能であるため、エ
ミッタ拡散層を形成した後に多結晶Siのみを除去し、
広禁制帯幅の材料を堆積することは困難である。
ため、そこから不純物を拡散して形成するエミッタ拡散
層を低不純物濃度にすることは困難である。さらに、上
記従来例では、多結晶Siを単結晶Si基板に対して選
択的にエツチング除去することは不可能であるため、エ
ミッタ拡散層を形成した後に多結晶Siのみを除去し、
広禁制帯幅の材料を堆積することは困難である。
本発明は上記従来技術の上記問題を解決することを目的
とする。
とする。
上記目的を達成するために、本発明においては従来技術
の多結晶Si膜の代わりに多結晶のGeまたはSiとG
eの混晶の薄膜あるいはそれらに酸素または窒素を添加
した薄膜を単結晶Si基板に堆積し、その膜に不純物原
子をイオン打ち込みし、加熱して拡散させることにより
、基板に不純物拡散層(エミツタ層)を形成する。
の多結晶Si膜の代わりに多結晶のGeまたはSiとG
eの混晶の薄膜あるいはそれらに酸素または窒素を添加
した薄膜を単結晶Si基板に堆積し、その膜に不純物原
子をイオン打ち込みし、加熱して拡散させることにより
、基板に不純物拡散層(エミツタ層)を形成する。
第3図に示すように、Ge中のP、As、B等の不純物
原子の拡散係数は900℃付近ではSi中と比較して4
ケタ以上大きい、またGeの含有比率の大きなSiとG
sの混晶においてもほぼ同じ傾向がある。すなわち、こ
のような組成の膜ではその結晶性が多結晶であってもエ
ピタキシャル層であっても膜中の不純物拡散速度は単結
晶Si中よりもずっと大きい、従って、多結晶Si膜の
代わりにこのような組成の多結晶膜を用いた場合は、先
に述べたエピタキシャル成長の発生により基板中に形成
される拡散層が不均一になるということは起こらない。
原子の拡散係数は900℃付近ではSi中と比較して4
ケタ以上大きい、またGeの含有比率の大きなSiとG
sの混晶においてもほぼ同じ傾向がある。すなわち、こ
のような組成の膜ではその結晶性が多結晶であってもエ
ピタキシャル層であっても膜中の不純物拡散速度は単結
晶Si中よりもずっと大きい、従って、多結晶Si膜の
代わりにこのような組成の多結晶膜を用いた場合は、先
に述べたエピタキシャル成長の発生により基板中に形成
される拡散層が不均一になるということは起こらない。
またSi基板上に堆積された多結晶のGeおよびSiと
Geの混晶は、濃硫酸、硝酸等によって選択的に除去す
ることが可能である。従ってそのような膜に適当な量の
不純物をイオン打ち込みして加熱し拡散させることによ
り所望の不純物濃度の拡散層を形成し、その膜を選択的
に除去した後に高濃度の多結晶Si膜あるいは広禁制帯
幅を持つSi以外の材料を堆積させることが可能となる
。
Geの混晶は、濃硫酸、硝酸等によって選択的に除去す
ることが可能である。従ってそのような膜に適当な量の
不純物をイオン打ち込みして加熱し拡散させることによ
り所望の不純物濃度の拡散層を形成し、その膜を選択的
に除去した後に高濃度の多結晶Si膜あるいは広禁制帯
幅を持つSi以外の材料を堆積させることが可能となる
。
すなわち従来技術では実現が困難な、低不純物濃度のエ
ミッタ拡散層や、非常に薄い単結晶Siエミツタ層上へ
のSi以外の材料によるエミッタの形成が実現できる。
ミッタ拡散層や、非常に薄い単結晶Siエミツタ層上へ
のSi以外の材料によるエミッタの形成が実現できる。
また上で述べたGeまたはSiとGeの混晶の薄膜の代
わりに、それらに酸素または窒素が添加された膜を用い
ても、同様な働らきがある。
わりに、それらに酸素または窒素が添加された膜を用い
ても、同様な働らきがある。
本発明の実施例を第1図(a)〜(8)により説明する
。
。
1はp型Si基板、2はn型埋込層、3はn型Siエピ
タキシャル層、4は5iOz股、5はp型多結晶Si膜
、6はS i Ox膜、7はP型拡散層、8は多結晶G
e膜、9はp型拡散層、10はn型拡散層、11はn型
微結晶Si膜、12は金属電極である。全体としてはバ
イポーラトランジスタの断面を製造工程順に並べたもの
となっている。
タキシャル層、4は5iOz股、5はp型多結晶Si膜
、6はS i Ox膜、7はP型拡散層、8は多結晶G
e膜、9はp型拡散層、10はn型拡散層、11はn型
微結晶Si膜、12は金属電極である。全体としてはバ
イポーラトランジスタの断面を製造工程順に並べたもの
となっている。
n型層2,3によってコレクタが形成されている。但し
コレクタの電極取り出し部は省略しである。4は素子分
離領域、5はベース取り出し電極、7は外部ベース層、
9は内部ベース層である。
コレクタの電極取り出し部は省略しである。4は素子分
離領域、5はベース取り出し電極、7は外部ベース層、
9は内部ベース層である。
10.11はエミツタ層、12はエミッタ電極となって
いる。最終的には内部ベース層9の幅が300人、不純
物ピーク濃度が5×10工’ (!l −’単結晶部分
のエミツタ層は、幅が200人、不純物ピーク濃度がl
Xl019(!l−δとなっている。
いる。最終的には内部ベース層9の幅が300人、不純
物ピーク濃度が5×10工’ (!l −’単結晶部分
のエミツタ層は、幅が200人、不純物ピーク濃度がl
Xl019(!l−δとなっている。
以下に本実施例の製造方法を順を追って説明する。
まず通常のバイポーラトランジスタの製造方法ベース取
り出し電極5.エミッターベースを分離する5iOz膜
6および外部ベース層7を形成する(第1図(a))。
り出し電極5.エミッターベースを分離する5iOz膜
6および外部ベース層7を形成する(第1図(a))。
次に基板上の開口部の自然5ift膜を通常の水素ガス
中でのプラズマ放電により完全に除去した後1通常の気
相化学成長(CVI))法により多結晶Ge膜8(厚さ
1000人)を堆積する。さらに通常のイオン打ち込み
の方法によりボロン(B) I X 10”(!m−”
を加速エネルギー10KeVで多結晶G e ’$ 8
に打ち込み、900℃で20分加熱することにより内部
ベース層9を形成する(第1図(b))、但し、8がS
iとGeの混晶の多結晶膜であっても良い。
中でのプラズマ放電により完全に除去した後1通常の気
相化学成長(CVI))法により多結晶Ge膜8(厚さ
1000人)を堆積する。さらに通常のイオン打ち込み
の方法によりボロン(B) I X 10”(!m−”
を加速エネルギー10KeVで多結晶G e ’$ 8
に打ち込み、900℃で20分加熱することにより内部
ベース層9を形成する(第1図(b))、但し、8がS
iとGeの混晶の多結晶膜であっても良い。
次に通常のイオン打ち込みの方法により、リン(1’)
1.5 X 10五番1−2を加速エネルギー30K
e Vで多結晶Ge3膜8に打ち込み、900℃で20
分加熱することによりエミッタ拡散層10を形成する(
第1図(Q))、Pの代わりにAsを用いても良いこと
は言うまでもない。
1.5 X 10五番1−2を加速エネルギー30K
e Vで多結晶Ge3膜8に打ち込み、900℃で20
分加熱することによりエミッタ拡散層10を形成する(
第1図(Q))、Pの代わりにAsを用いても良いこと
は言うまでもない。
次に、濃硫酸もしくは硝酸によって多結晶Ge膜8を選
択的にエツチング除去する(第1図(b))。
択的にエツチング除去する(第1図(b))。
次に、通常のプラズマCVD法によりn型の微結晶Si
膜11を2000人堆積した後、通常のホトリソグラフ
ィの方法により、その膜をバターニングしてエミッタパ
ターンを形成する。そして最後に、金属膜12を蒸着し
、ホトリソグラフィによりパターニングし、電極を形成
する。微結晶Si膜11の代わりに、多結晶Si膜やS
i以外の材料膜を用いても良いことは言うまでもない(
第1図(e))。
膜11を2000人堆積した後、通常のホトリソグラフ
ィの方法により、その膜をバターニングしてエミッタパ
ターンを形成する。そして最後に、金属膜12を蒸着し
、ホトリソグラフィによりパターニングし、電極を形成
する。微結晶Si膜11の代わりに、多結晶Si膜やS
i以外の材料膜を用いても良いことは言うまでもない(
第1図(e))。
本実施例によれば1幅300人で不純物ピーク濃度5×
1〇五’ Ql−”のベース層と1幅200人で不純物
ピーク濃度がI X 10 ”am−3と従来技術と比
べて低い単結晶Siエミツタ層が均一に形成でき、また
その単結晶Siエミツタ層に任意の不純物濃度を持つエ
ミッタ材料膜(多結晶5iftSi以外の材料等)形成
することができる。すなわち前記の従来技術の問題点を
解決し、バイポーラトランジスタの高速化が達成できる
。
1〇五’ Ql−”のベース層と1幅200人で不純物
ピーク濃度がI X 10 ”am−3と従来技術と比
べて低い単結晶Siエミツタ層が均一に形成でき、また
その単結晶Siエミツタ層に任意の不純物濃度を持つエ
ミッタ材料膜(多結晶5iftSi以外の材料等)形成
することができる。すなわち前記の従来技術の問題点を
解決し、バイポーラトランジスタの高速化が達成できる
。
また上記の実施例におけるGeまたはS i G eの
薄膜の代わりにそれらにm素または窒素が添加された薄
膜(G e t−xoxs S i z−x−yG e
xOy tG e ニーXNX+ S i 1−X−Y
G e xNv )を用いても同様の効果を得ることが
できる。
薄膜の代わりにそれらにm素または窒素が添加された薄
膜(G e t−xoxs S i z−x−yG e
xOy tG e ニーXNX+ S i 1−X−Y
G e xNv )を用いても同様の効果を得ることが
できる。
本発明によれば、ベース層に接する単結晶Siのエミツ
タ層の不純物ピーク濃度をlXl0”Cam−δと低く
できる。そのため、従来技術ではベース不純物濃度が5
X 10 ”am−’以上になるとエミッタベース間
リーク電流が問題となっているが、本発明によればlX
l0”C11−8まで問題とならなしIIl また、本発明によれば、ベース幅300人単結晶基板部
分のエミツタ幅を200人と小さくでき、かつ単結晶エ
ミッタ上にSiより広い禁制帯幅を持った材料をエミッ
タとして形成することができる。そのため、最大遮断動
作周波数(f 丁−Jlx)が従来技術による場合の約
1.5倍の高速動作が口1能なバイポーラトランジスタ
が形成できる。
タ層の不純物ピーク濃度をlXl0”Cam−δと低く
できる。そのため、従来技術ではベース不純物濃度が5
X 10 ”am−’以上になるとエミッタベース間
リーク電流が問題となっているが、本発明によればlX
l0”C11−8まで問題とならなしIIl また、本発明によれば、ベース幅300人単結晶基板部
分のエミツタ幅を200人と小さくでき、かつ単結晶エ
ミッタ上にSiより広い禁制帯幅を持った材料をエミッ
タとして形成することができる。そのため、最大遮断動
作周波数(f 丁−Jlx)が従来技術による場合の約
1.5倍の高速動作が口1能なバイポーラトランジスタ
が形成できる。
第1図(a)〜Ce)は本発明の一実施例の製造方法を
説明するための、各製造工程でのバイポーラトランジス
タの縦断面図である。 第2図(a)、(b)は、従来技術による製造方法を説
明するための各製造工程でのバイポーラトランジスタの
縦断面図である。 第3図は、SiおよびGe中の不純物原子の拡散係数を
750℃〜11501jの範囲で比較したグラフである
。 1・・・p型Si基板、2・・・n型埋込層、3・・・
n″″型エピタキシャル層、4,6・・・5iOz膜、
5・・・p型多結晶Si膜、7,9・・・p型拡散層、
8・・・多結晶Ge@、10・・・n型拡散層、11・
・・n型微結晶Si膜、12・・・金属膜、13・・・
p型拡散層、14・・・多結晶Si膜、15・・・n型
拡散層。 Z30 一5i 、 Crt + ’) :Fan原と払歎′各
rKE
説明するための、各製造工程でのバイポーラトランジス
タの縦断面図である。 第2図(a)、(b)は、従来技術による製造方法を説
明するための各製造工程でのバイポーラトランジスタの
縦断面図である。 第3図は、SiおよびGe中の不純物原子の拡散係数を
750℃〜11501jの範囲で比較したグラフである
。 1・・・p型Si基板、2・・・n型埋込層、3・・・
n″″型エピタキシャル層、4,6・・・5iOz膜、
5・・・p型多結晶Si膜、7,9・・・p型拡散層、
8・・・多結晶Ge@、10・・・n型拡散層、11・
・・n型微結晶Si膜、12・・・金属膜、13・・・
p型拡散層、14・・・多結晶Si膜、15・・・n型
拡散層。 Z30 一5i 、 Crt + ’) :Fan原と払歎′各
rKE
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、Si基板上に堆積したGeもしくはSiとGeの混
晶の薄膜中に不純物原子をイオン打ち込みし加熱するこ
とにより、Si基板中に不純物原子を拡散することを特
徴とした半導体装置の製造方法。 2、Si基板上に堆積したGe_1_−_xO_xもし
くはSi_1_−_X_YGe_XO_YもしくはGe
_1_−_XN_XもしくはSi_1_−_X_YGe
_XN_Yの薄膜中に不純物原子をイオン打ち込みし加
熱することによりSi基板中に不純物原子を拡散するこ
とを特徴とした半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01237030A JP3125789B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP01237030A JP3125789B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03101220A true JPH03101220A (ja) | 1991-04-26 |
JP3125789B2 JP3125789B2 (ja) | 2001-01-22 |
Family
ID=17009356
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP01237030A Expired - Fee Related JP3125789B2 (ja) | 1989-09-14 | 1989-09-14 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3125789B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2001011668A1 (fr) * | 1999-08-06 | 2001-02-15 | Hitachi, Ltd. | Procede de fabrication d'un dispositif semi-conducteur |
CN109755113A (zh) * | 2017-11-01 | 2019-05-14 | 天津环鑫科技发展有限公司 | 一种调节扩散气氛的一次扩散工艺 |
CN115849297A (zh) * | 2022-12-27 | 2023-03-28 | 上海铭锟半导体有限公司 | 一种mems空腔的制备方法 |
-
1989
- 1989-09-14 JP JP01237030A patent/JP3125789B2/ja not_active Expired - Fee Related
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