JPH03101220A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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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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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。
〔従来の技術〕
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)。
〔発明が解決しようとする課題〕
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。
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。
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。
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。
〔課題を解決するための手段〕
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。
〔作用〕
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。
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
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。
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。
〔実施例〕
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。
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。
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。
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))。
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。
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。
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))。
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))。
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
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。
〔発明の効果〕
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。
【図面の簡単な説明】
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

Claims (1)

  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。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

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CN109755113B (zh) * 2017-11-01 2021-08-10 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

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