JPH03142935A - バイポーラ半導体装置の製造方法 - 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】 〔概要〕 単結晶シリコン層と多結晶シリコン層を同時に成長させ
る技術を利用してバイポーラ半導体装置を製造する方法
の改良に関し、 従来から多゛用されている普遍的な技術を利用すること
に依ってベース抵抗の低減を簡単且つ容易に実現させφ
ことを目的とし、 一導電型半導体層（或いは基板）を覆う絶縁膜を選択的
にエツチングしてベース活性領域を形成する為の開口を
設けて該一導電型半導体ＭＷ（或いは基板）の一部を表
出させ、該表出された一導電型半導体層（或いは基板）
の周辺部分に反対導電型外部ベース領域を形成し、そこ
にコンタクトすると共に前記絶縁股上に延在する高融点
金属膜を形成し、前記表出された一導電型半導体Ｎ（或
いは基板）と接触する部分は単結晶シリコンに且つ他の
部分では多結晶シリコンになって一体化している反対導
電型シリコン膜を形成し、該反対導電型シリコン膜及び
高融点金属膜をパターニングして単結晶シリコンの反対
導電型内部ベース層パターン及び多結晶シリコン膜と高
融点金属膜とからなるベース引き出し電極パターンを一
体に形成し、ベース引き出し電極パターンをなす多結晶
シリコン膜と高融点金属膜とを反応させ高融点金属シリ
サイドのベース引き出し電極を生成させるよう構成する
。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、単結晶シリコン層と多結晶シリコン層を同時
に威長さセる技術を利用してバイポーラ半導体装置を製
造する方法の改良に関する。

エピタキシャル成長法を適用して成長させたシリコン層
の一部をベース活性層とし、そのベース活性層に連なる
残りの部分をベース引き出し電極として利用するバイポ
ーラ・トランジスタが知られている。

このバイポーラ・トランジスタは、浅いベース幅を容易
に実現でき、高速性に優れているが、そのようにベース
幅を浅くてざることに随伴する欠点も発生するので、そ
の欠点を解消しなければならない。

〔従来の技術〕

エピタキシャル成長させたシリコン膜を用いることに依
ってベース活性層とベース引き出し電極とを一体に形成
したバイポーラ・トランジスタに於いては、ベース活性
層となる単結晶シリコン膜の膜厚を５０（ｎｍ）〜７０
［ｎｍ）程度とすることによって、所謂、浅いベース幅
を実現させているので、動作性能が向上したとされてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

前記したように、この種のバイポーラ・トランジスタで
は、ベース活性層とベース引き出し電極とを同一のシリ
コン膜を用いるのであるから、ベース活性層を薄くすれ
ば、それに伴ってベース引き出し電極も薄くなってしま
い、ベース抵抗の増加を招来し、動作性能の向上を妨げ
ている。

本発明は、従来から多用されている普遍的な技術を利用
することに依って前記のようなバイポーラ半導体装置に
於けるベース抵抗の低減を簡単且つ容易に実現させよう
とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に依る半導体装置の製造方法に於いては、一導電
型半導体Ｎ（或いは基板）を覆う絶縁膜を形成する工程
と、次いで、該絶縁膜を選択的にエツチングしベース活
性領域を形成する為の開口を設けて該−１電型半導体層
（或いは基板）の一部を表出させる工程と、次いで、該
開口内に表出された該一導電型半導体層（或いは基板）
の周辺部分に反対導電型外部ベース領域を形成する工程
と、次いで、該反対導電型外部ベース領域にコンタクト
すると共に前記絶縁膜上に延在する高融点金属膜を形成
する工程と、次いで、前記開口内に表出された前記一導
電型半導体層（或いは基板）と接触する部分は単結晶シ
リコンに且つその他の部分では多結晶シリコンになって
一体化している反対導電型シリコン膜を形成する工程と
、次いで、該反対導電型シリコン膜及び高融点金属膜を
パターニングして単結晶シリコンからなる反対導電型内
部ベース層パターン及び多結晶シリコン膜と高融点金属
膜とが積層されたベース引き出し電極パターンを一体に
形成する工程と、次いで、ベース引き出し電極パターン
をなす多結晶シリコン膜と高融点金属膜とを反応させて
高融点金属シリサイドからなるベース引き出し電極を生
成させる工程とを含んでなるよう構成する。

〔作用〕

前記手段を採ることに依り、内部ベース層は浅いベース
幅を維持しながら、外部ベース領域にコンタクトし且つ
該内部ベース層と一体的に形成されたベース引き出し電
極の抵抗値は充分に低くすることが可能となり、従って
、この種のバイポーラ半導体装置の動作性能は更に向上
させることができる。

〔実施例〕

第１図乃至第６図は本発明一実施例を解説する為の工程
要所に於けるバイポーラ半導体装置の要部切断側面図を
表し、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。

第１図参照 （１）−１ 埋込み拡散法を適用することに依り、ｐ型シリコン半導
体基板１上に厚さ例えば２（μｍ）程度のｎ°型コレク
タ引き出し層２及び厚さ例えば１．５〔μｍ〕程度のｎ
型コレクタ層３を成長させる。

（１）−２ 熱酸化法を適用することに依り、温度を例えハｌ　ＯＯ
Ｏ（”Ｃ）とした湿性酸化雰囲気中にて厚さ例えば３０
０（ｎｍ）程度の二酸化シリコン（ＳｉＯ□）からなる
フィールド絶縁ｖＡ４を形成する。

（１）−３ フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
並びにエツチング・ガスをフロロメタン（ＣＨＦ３　）
とする反応性イオン・エツチング（ｒｅａｃｔｉｖｅ　
ｉｏｎ　ｅｔｃｈｉｎｇ　：　ＲＩ　Ｅ　）法を適用す
ることに依り、フィールド絶縁膜４の選択的エツチング
を行なってベース活性領域を形成する為の開口を形成し
てれ型コレクタ層３の一部を表出させる。

（１）−４ フォト・リソグラフィ技術におけるレジスト・プロセス
を適用することに依り、フィールド絶縁膜４に形成した
開口の略中央を覆うフォト・レジスト）Ｉ！Ｉ５を形成
する。

（１）−５ イオン注入法を適用することに依り、フィールド絶縁膜
４並びにフォト・レジストＭ５をマスクとし、加速エネ
ルギを２５　［ＫｅＶ］　、また、ドーズ量を５　Ｘ　
１０　”　（Ｃ１−”］として硼素（Ｂ）イオンの打ち
込みを行ないｐ゛梨型外ベース領域６を形成する。

第２図参照 （２）−１ フォト・レジスト膜５をそのまま残した状態で、スパッ
タリング法を通用することに依り、厚さが例えば２０（
ｎｍ）程度であるチタン（Ｔｉ）膜７を形成する。

ここで、チタン膜７の厚さを１とした場合、後に形成す
るベース層である単結晶シリコン膜の厚さが２、即ち、
約ｌ：２の比となるように選択される。また、チタンは
、他の高融点金属でシリサイドを生威し得るもの、例え
ばタングステン（Ｗ〉、タンタル（丁ａ）、モリフ゛デ
ン（Ｍｏ）などに代替することができる。

（２１２ 例えば有ｖａ溶剤中に浸漬するなどしてフォト・レジス
ト膜５を除去すると、チタン膜７はリフト・オフ法でパ
ターニングされ、一部がベース引き出し電極パターンに
なる。

第３図参照 （３）−１ ジシラン（ＳｉＪｉ）の光励起反応を利用した気相エピ
タキシャル成長法を適用することに依り、温度を５４０
（”Ｃ）〜６００［’Ｃ）として厚さが例えば５０（ｎ
ｍ）程度であるシリコン膜を形成するが、この際、同時
にジボラン（ＢＪｉ）を添加してシリコン膜をｐ型化す
る。

この場合、硼素の濃度は、ベース層となる単結晶シリコ
ン部分で５〜１０　Ｘ　１０　”　（ｃｍ−３３程度と
なるようにする。

ここで成長させたシリコン膜は、ｎ型コレクタ層３上に
成長された部分は単結晶シリコンからなるｐ型内部ベー
ス層８となり、そして、チタン＠１上に成長された部分
は多結晶シリコン膜９となる。

（３）−２ フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
及びエツチング・ガスを塩素系ガスとするＲＩＥ法を適
用することに依り、多結晶シリコンＩＩ！９及びチタン
膜７のバターニングを行なって、ベース引き出し電極及
び内部ベース層を一体化したパターンを完成させる。

第４図参照 （４）−１ 化学気相堆積（ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｕｒ　ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）法を適用することに依り、
厚さ例えば３００　［ｎｍ］程度の二酸化シリコンから
なる眉間絶縁１１１１２を形成する。

（４）−２ 急速アニール法を適用することに依り、温度を８５０［
”Ｃ）、そして、時間を１０〔秒〕としてアニールを行
ない、多結晶シリコン膜９とチタン膜７と反応させ、ｐ
゛梨型外ベース領域６にコンタクトするチタン・シリサ
イド（ＴｉＳｉｇ）ベース引き出し電極１１を生成させ
る。

第５図参照 （５）−１ フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
及びエツチング・ガスをｃｕｐ、とするＲＩＥ法を適用
することに依り、層間絶縁膜１２の選択的エツチングを
行なった、ベース活性領域の略中央に対応する部分にエ
ミッタ活性領域を形成する為の開口を形成する。

第６図参照 （６）−１ ＣＶＤ法を適用することに依り、例えば砒素（Ａｓ）を
含有させた多結晶シリコン１！１３を厚さ例えば３００
（ｎｍ）程度に成長させる。

（６）−２ フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
及びエツチング・ガスを塩素系ガスとするＲＩＥ法を適
用することに依り、多結晶シリコンｌｌｌ’１３のバタ
ーニングを行なって、エミッタ活性領域に対応する部分
を残して他を除去する。

（６）−３ ＣＶＤ法を通用することに依り、厚さが例えば３００（
ｎｍ）程度である燐珪酸ガラス（ｐｈｏｓｐｈｏｓｉｌ
ｌｉｃａｔｅ　ｇｌａｓｓ　：　Ｐ　Ｓ　Ｇ）膜１４を
形成する。

（６）−４ フォト・リソグラフィ技術に螢けるレジスト・プロセス
及びエツチング・ガスをＣＵＰ！とするＲＩＥ法を適用
することに依り、ＰＳＧ膜１４の選択的エツチングを行
なってベース電極コンタクト窓、工果ツタ電極コンタク
ト窓、その他の電極コンタクト窓を形成する。

（６）−５ 電気炉アニール法を適用することにより、温度を８５０
℃、そして、時間を３０分としてアニールを行ない、多
結晶シリコン膜１３よりｐ型内部ベース層８内に砒素を
拡散させ、ｎ゛型工ξツタ領域１７を形成する。

（６）−６ スパッタリング法を通用することに依り、厚さが例えば
８００　（ｎｍ）程度であるアルミニウム合金膜を形成
する。

（６）−７ フォト・リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス
及びエツチング・ガスを塩素系ガスとするＲＩＥ法を適
用することに依り、アルミニウム膜のバターニングを行
なってベース電極１５、エミッタ電極１６、その他の電
極を形成する。

このようにしてバイポーラ半導体装置が完成されるが、
ここでは、ｎｐｎ型バイポーラ・トランジスタを製造す
る場合について説明したが、ｐｎｐ型バイポーラ・トラ
ンジスタについても全く同様に実施することができる。

〔発明の効果〕

本発明に依るバイポーラ半導体装置の製造方法に於いて
は、一導電型半導体層或いは基板を覆う絶縁膜を形成し
、該絶縁膜を選択的にエツチングしベース活性領域を形
成する為の開口を設けて該一導電型半導体層或いは基板
の一部を表出させ、該開口内に表出された該一導電型半
導体層或いは基板の周辺部分に反対導電型外部ベース領
域を形成し、該反対導電型外部ベース領域にコンタクト
すると共に前記絶縁膜上に延在する高融点金属膜を形成
し、前記開口内に表出された前記一導電型半導体層或い
は基板と接触する部分は単結晶シリコンに且つその他の
部分では多結晶シリコンになって一体化している反対導
電型シリコン膜を形成し、該反対導電型シリコン膜及び
高融点金属膜をバターニングして単結晶シリコンからな
る反対導電型内部ベース層パターン及び多結晶シリコン
膜と高融点金属膜とが積層されたベース引き出し電極パ
ターンを一体に形成し、ベース引き出し１！１梅パター
ンをなす多結晶シリコン膜と高融点金属膜とを反応させ
て高融点金属シリサイドからなるベース引き出し電極を
生成させている。

前記構成を採ることに依り、内部ベース層は浅いベース
幅を維持しながら、外部ベース領域にコンタクトし且つ
該内部ベース層と一体的に形成されたベース引き出し電
極の抵抗値は充分に低くすることか可能となり、従って
、この種のバイポーラ半導体装置の動作性能は更に向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は本発明一実施例を説明する為の工程
要所に於けるバイポーラ半導体装置の要部切断側面図を
表している。 図に於いて、１はｐ型シリコン半導体基板、２はｎ゛型
コレクタ引き出し層、３はｎ型コレクタ層、４はフィー
ルド絶縁膜、５はフォト・レジスト膜、６はｐ゛梨型外
ベース領域、７はチタン膜、８はｐ型内部ベース層、９
は多結晶シリコン膜、１１はベース引き出し電極、１２
は眉間絶縁膜、１３は多結晶シリコン膜、１４はＰＳＧ
ｌｌ、１５はベース電極、１６はエミッタ電極、１７は
ｎ゛型エミッタ領域をそれぞれ示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　一導電型半導体層（或いは基板）を覆う絶縁膜を形成
   する工程と、 次いで、該絶縁膜を選択的にエッチングしベース活性領
   域を形成する為の開口を設けて該一導電型半導体層（或
   いは基板）の一部を表出させる工程と、 次いで、該開口内に表出された該一導電型半導体層（或
   いは基板）の周辺部分に反対導電型外部ベース領域を形
   成する工程と、 次いで、該反対導電型外部ベース領域にコンタクトする
   と共に前記絶縁膜上に延在する高融点金属膜を形成する
   工程と、 次いで、前記開口内に表出された前記一導電型半導体層
   （或いは基板）と接触する部分は単結晶シリコンに且つ
   その他の部分では多結晶シリコンになって一体化してい
   る反対導電型シリコン膜を形成する工程と、 次いで、該反対導電型シリコン膜及び高融点金属膜をパ
   ターニングして単結晶シリコンからなる反対導電型内部
   ベース層パターン及び多結晶シリコン膜と高融点金属膜
   とが積層されたベース引き出し電極パターンを一体に形
   成する工程と、次いで、ベース引き出し電極パターンを
   なす多結晶シリコン膜と高融点金属膜とを反応させて高
   融点金属シリサイドからなるベース引き出し電極を生成
   させる工程と を含んでなることを特徴とするバイポーラ半導体装置の
   製造方法。