JPH03173437A - Manufacture of bipolar transistor - Google Patents

Manufacture of bipolar transistor

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JPH03173437A
JPH03173437A JP31372489A JP31372489A JPH03173437A JP H03173437 A JPH03173437 A JP H03173437A JP 31372489 A JP31372489 A JP 31372489A JP 31372489 A JP31372489 A JP 31372489A JP H03173437 A JPH03173437 A JP H03173437A
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JP
Japan
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semiconductor film
layer
film
area
film layer
Prior art date
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Pending
Application number
JP31372489A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenji Aoki
健二 青木
Tadao Akamine
忠男 赤嶺
Yoshikazu Kojima
芳和 小島
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Seiko Instruments Inc
Original Assignee
Seiko Instruments Inc
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To obtain a high-performance semiconductor by depositing an Si semiconductor film on a semiconductor film deposited on the collector area of the semiconductor and dispersing impurities at a high concentration after cleaning the surface of the Si semiconductor film, and then, depositing another Si semiconductor film on a window section surrounded by an oxide film. CONSTITUTION:A collector area 2 is formed on the upper surface of a semiconductor substrate 1 made of silicon. This area 2 has a laminated structure of the N<+> type first N<+> layer 3 and N type second layer 4. The N<+> type first layer 3 contains an N type impurity dispersed into the layer 3 at a high concentration in order to reduce the collector series resistance of a bipolar transistor TR. The N type second layer 4 is the area used for forming a p-n junction. After cleaning the surface of the area 2, a semiconductor film 6 made of silicon is deposited on the area 2. The film 6 is cleaned so as to expose an activated surface and disperse adsorbed impurities into the film 6. Then the part other than an element area is coated with an oxide film 9 and a silicon semiconductor film 10 is deposited on a window section surrounded by the film 9. Finally, an emitter area is formed by introducing N type impurities into the film 10.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、バイポーラトランジスタの製造方法に関し、
特にベース領域の形成方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar transistor,
In particular, it relates to a method of forming a base region.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来から、半導体基板にコレクタ領域、ベース領域及び
エミッタ領域を順次重ねて形成する事により得られるバ
イポーラトランジスタの製造方法が知られている。この
場合、ベース領域は、コレクタ領域の上に所定の厚みの
半導体膜層を堆積し、不純物を所定濃度で導入する事に
より形成されている。不純物の導入方法としてはイオン
注入や従来の拡散技術が用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a method of manufacturing a bipolar transistor is known in which a collector region, a base region, and an emitter region are successively formed on a semiconductor substrate. In this case, the base region is formed by depositing a semiconductor film layer of a predetermined thickness on the collector region and introducing impurities at a predetermined concentration. Ion implantation and conventional diffusion techniques are used to introduce impurities.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

近年集積回路技術の進歩によりバイポーラトランジスタ
のサイズはますます小さくなってきている。加えてバイ
ポーラトランジスタの動作速度を高速にする為にベース
領域の厚みはますます薄くなってきている。この様な薄
いベース領域を構成する半導体膜層にイオン注入を用い
て不純物を導入する場合、不純物分布が正規分布状とな
る為に、急峻な不純物濃度分布を得ることが容易でない
という問題点があった。又従来の拡散技術を用いて不純
物の導入を行なうと、導入量の制御が精密に行なえない
為、所望の特性を有するベース領域を得る事が困難であ
るという問題点があった。
In recent years, with advances in integrated circuit technology, the size of bipolar transistors has become smaller and smaller. In addition, in order to increase the operating speed of bipolar transistors, the thickness of the base region is becoming thinner and thinner. When introducing impurities into the semiconductor film layer constituting such a thin base region using ion implantation, the problem is that it is not easy to obtain a steep impurity concentration distribution because the impurity distribution becomes a normal distribution. there were. Furthermore, when conventional diffusion techniques are used to introduce impurities, it is difficult to precisely control the amount of impurities introduced, making it difficult to obtain a base region with desired characteristics.

〔問題点を解決する為の手段〕[Means for solving problems]

上述した従来の問題点に鑑み、本発明は薄い半導体膜層
に対する不純物の導入が正確に制御可能なドーピング方
法を利用したバイポーラトランジスタ製造方法を提供す
る事を目的とする。
In view of the above-mentioned conventional problems, it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a bipolar transistor using a doping method that can accurately control the introduction of impurities into a thin semiconductor film layer.

上記目的を達成する為に、本発明にかかるバイポーラト
ランジスタの製造方法は、コレクタ領域の上に半導体膜
層を堆積する堆積工程と、該半導体膜層の表面を清浄化
し活性面を露出する清浄化工程と、基板を加熱しながら
該活性面に対して不純物成分を有する気体を供給し不純
物吸着膜を形成する吸着工程と、不純物を該半導体膜層
に拡散する事によりベース領域を形成する拡散工程とを
有する事を特徴としている。
In order to achieve the above object, the method for manufacturing a bipolar transistor according to the present invention includes a deposition step of depositing a semiconductor film layer on a collector region, and a cleaning step of cleaning the surface of the semiconductor film layer to expose an active surface. an adsorption step in which a gas containing an impurity component is supplied to the active surface while heating the substrate to form an impurity adsorption film; and a diffusion step in which a base region is formed by diffusing impurities into the semiconductor film layer. It is characterized by having the following.

好ましくは吸着工程はシリコンからなる半導体膜層に対
してボロンからなる不純物成分を含む気体ジボランを供
給しボロン吸着膜を形成する工程となっている。この吸
着工程を行なった後拡散工程を施して得られる半導体膜
層はP型の不純物ボロンを含んでいる為NPNバイポー
ラトランジスタのベース領域として用いる事ができる。
Preferably, the adsorption step is a step of supplying gaseous diborane containing an impurity component made of boron to the semiconductor film layer made of silicon to form a boron adsorption film. The semiconductor film layer obtained by carrying out this adsorption step and then performing a diffusion step contains P-type impurity boron, so it can be used as a base region of an NPN bipolar transistor.

〔作  用〕[For production]

本発明によれば、活性化された半導体膜層の表面に対し
て不純物ガスを供給し不純物吸着膜を形成している。不
純物の吸着量は導入する不純物ガスの蒸気圧や導入時間
等によって適切に設定する事ができる。この不純物吸着
層を拡散源として該半導体膜層の固相拡散を1行なう事
によりベース領域が形成される。ベース領域の不純物濃
度及び拡散深度は不純物吸着膜の吸着量及び拡散の為の
条件(基板温度や加熱時間)を適切に設定する事により
極めて精度よく制御する事が可能である。
According to the present invention, an impurity gas is supplied to the surface of the activated semiconductor film layer to form an impurity adsorption film. The amount of impurities adsorbed can be appropriately set depending on the vapor pressure of the impurity gas to be introduced, the introduction time, etc. A base region is formed by performing solid phase diffusion of the semiconductor film layer using this impurity adsorption layer as a diffusion source. The impurity concentration and diffusion depth in the base region can be controlled extremely accurately by appropriately setting the adsorption amount of the impurity adsorption film and the conditions for diffusion (substrate temperature and heating time).

〔実 施 例〕〔Example〕

以下図面を参照して本発明にかかるバイポーラトランジ
スタの製造方法の好適な実施例を詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the method for manufacturing a bipolar transistor according to the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図はバイポーラトランジスタの製造工程図である。FIG. 1 is a diagram showing the manufacturing process of a bipolar transistor.

第1図<A)に示す工程において、シリコンからなる半
導体基板1の上面にコレクタ領域2を形成する。コレク
タ領域2はN 型の第−層3とN型の第二層4との積層
構造になっている。
In the step shown in FIG. 1<A), a collector region 2 is formed on the upper surface of a semiconductor substrate 1 made of silicon. The collector region 2 has a laminated structure of an N-type negative layer 3 and an N-type second layer 4.

N+型の第−層3はバイポーラトランジスタのコレクタ
直列抵抗を下げる為N型の不純物が高濃度に拡散されて
いる。又N型の第二層4はいわゆるPN接合を形成する
為の領域である。さらにベース領域2の上にはフィール
ド酸化膜5が形成されており、各バイポーラトランジス
タを互いに分離している。フィールド酸化膜5は例えば
選択熱酸化法により形成する事ができる。フィールド酸
化膜5によって囲まれた領域がいわゆる素子領域であり
、個々のバイポーラトランジスタが形成される部分であ
る。
In the N+ type -th layer 3, N type impurities are diffused at a high concentration in order to lower the collector series resistance of the bipolar transistor. The N-type second layer 4 is a region for forming a so-called PN junction. Further, a field oxide film 5 is formed on the base region 2 to isolate each bipolar transistor from each other. Field oxide film 5 can be formed, for example, by selective thermal oxidation. The region surrounded by field oxide film 5 is a so-called element region, where individual bipolar transistors are formed.

第1図(B)に示す工程において、コレクタ領域2の表
面を清浄化した後、シリコンからなる半導体膜層6を堆
積させる。半導体膜層6は後にベース領域となる部分で
あるのでその膜厚は可能な限り薄い方が好ましい。その
為半導体膜層6の堆積には、例えば分子層エピタキシャ
ル成長法が用いられる。この方法により、コレクタ領域
2の上にシリコン単結晶からなる半導体膜層6が形成さ
れる。
In the step shown in FIG. 1B, after cleaning the surface of the collector region 2, a semiconductor film layer 6 made of silicon is deposited. Since the semiconductor film layer 6 is a portion that will later become a base region, it is preferable that its film thickness be as thin as possible. For this reason, the semiconductor film layer 6 is deposited using, for example, a molecular layer epitaxial growth method. By this method, a semiconductor film layer 6 made of silicon single crystal is formed on the collector region 2.

第1図(C)に示す工程において、半導体膜層6の表面
の清浄化が行なわれ活性面が露出される。
In the step shown in FIG. 1C, the surface of the semiconductor film layer 6 is cleaned to expose the active surface.

その後基板1に対して不純物成分例えばボロンを有する
気体例えばジボランを供給しボロン又はボロンの化合物
からなる不純物吸着膜7を形成する。
Thereafter, a gas containing an impurity component such as boron, such as diborane, is supplied to the substrate 1 to form an impurity adsorption film 7 made of boron or a boron compound.

吸着膜7の吸着量を適切に設定する為、ジボランの蒸気
圧、供給時間及び基板の加熱温度を調節する。
In order to appropriately set the adsorption amount of the adsorption film 7, the vapor pressure of diborane, the supply time, and the heating temperature of the substrate are adjusted.

第1図(D)に示す工程において、吸着された不純物を
半導体膜層6に拡散させる。拡散は基板を加熱する事に
より行なう。基板の加熱温度及び加熱時間を適当に設定
する事によりベース領域8に対して実質的に均一に不純
物ボロンを拡散し活性化する事ができる。なお、この工
程は、後述するエミッタ形成領域を設ける工程でかねる
ことも可能である。
In the step shown in FIG. 1(D), the adsorbed impurities are diffused into the semiconductor film layer 6. Diffusion is performed by heating the substrate. By appropriately setting the heating temperature and heating time of the substrate, the impurity boron can be diffused and activated substantially uniformly in the base region 8. Note that this step can also be performed in the step of providing an emitter formation region, which will be described later.

第1図(E)に示す工程において、素子領域を除いた部
分を酸化膜9により被覆する。この酸化膜9の被覆は二
酸化シリコンの化学気相成長及びエツチングにより形成
する事ができる。続いて酸化膜9によって囲まれた窓部
に対してシリコン半導体膜層lOを堆積させる。このシ
リコン半導体膜層10はエピタキシャル成長法あるいは
化学気相成長法により形成する事ができる。
In the step shown in FIG. 1(E), the portion other than the element region is covered with an oxide film 9. This oxide film 9 coating can be formed by chemical vapor deposition and etching of silicon dioxide. Subsequently, a silicon semiconductor film layer 1O is deposited on the window portion surrounded by the oxide film 9. This silicon semiconductor film layer 10 can be formed by epitaxial growth or chemical vapor deposition.

最後に第1図(P)に示す工程において、シリコン半導
体膜層10に対してN型の不純物を導入しエミッタ領域
を形成する。N型不純物の導入は例えばイオンインプラ
ンテーションによりヒ素を注入してもよい。あるいはこ
の実施例においてベース領域にP型の不純物を導入した
方法と同じ様に、N型の不純物成分を有する気体をシリ
コン半導体膜層lOの活性面に供給しN型の不純物吸着
膜を形成した後、拡散処理を施してもよい。
Finally, in the step shown in FIG. 1(P), N-type impurities are introduced into the silicon semiconductor film layer 10 to form an emitter region. For example, arsenic may be introduced by ion implantation to introduce the N-type impurity. Alternatively, in the same way as the method of introducing P-type impurities into the base region in this example, a gas containing an N-type impurity component was supplied to the active surface of the silicon semiconductor film layer 10 to form an N-type impurity adsorption film. Afterwards, a diffusion treatment may be performed.

第2図は本発明にかかる製造方法の要部をなす堆積工程
、清浄化工程、吸着工程及び拡散工程の一連の処理を一
貫して行なう為の製造装置を示すブロック図である。図
示する様に、コレクタ領域及びフィールド酸化膜が形成
されたシリコン半導体基板1は石英製のチャンバ12の
内部中央付近にセットされる。基板1の温度は赤外線ラ
ンプ加熱方式あるいは抵抗加熱方式を用いた加熱系13
を制御する事により所定の温度に保たれている。
FIG. 2 is a block diagram showing a manufacturing apparatus for consistently performing a series of processes including a deposition step, a cleaning step, an adsorption step, and a diffusion step, which are the main parts of the manufacturing method according to the present invention. As shown in the figure, a silicon semiconductor substrate 1 on which a collector region and a field oxide film are formed is set near the center inside a chamber 12 made of quartz. The temperature of the substrate 1 is controlled by a heating system 13 using an infrared lamp heating method or a resistance heating method.
The temperature is maintained at a predetermined level by controlling the temperature.

チャンバ12の内部はターボ分子ポンプを主排気ポンプ
とした複数のポンプから構成される高真空排気系14を
用いて高真空に排気されている。
The interior of the chamber 12 is evacuated to a high vacuum using a high vacuum evacuation system 14 composed of a plurality of pumps including a turbo molecular pump as the main evacuation pump.

チャンバ12の内部の真空度は圧力計15を用いて常時
モニタされている。シリコン基板1の搬送は、チャンバ
12に対してゲートバルブleaを介して接続されたロ
ード室17とチャンバ12との間で、ゲートバルブ18
aを開いた状態で搬送機構18を用いて行なわれる。な
お、ロード室17は、シリコン半導体基板1のロード室
17への出入れ時と搬送時を除いて、通常はゲートバル
ブ18bを開いた状態でロード室排気系19により高真
空に排気されている。
The degree of vacuum inside the chamber 12 is constantly monitored using a pressure gauge 15. The silicon substrate 1 is transferred between the chamber 12 and a load chamber 17 connected to the chamber 12 via a gate valve lea.
This is carried out using the transport mechanism 18 in an open state. Note that the load chamber 17 is normally evacuated to a high vacuum by the load chamber exhaust system 19 with the gate valve 18b open, except when the silicon semiconductor substrate 1 is taken in and out of the load chamber 17 and when transferred. .

真空チャンバ12にはガス導入制御系20を介してガス
供給′ti、2+が接続されている。ガス供給源21は
一連の処理に必要な原料ガス例えば水素ガス、ジボラン
ガス、ジクロロシランガス等を貯蔵する複数のガスボン
ベを有している。そしてガス供給Fi、21からチャン
バ12へ導入されるガスの種類、導入圧力、導入時間等
はガス導入制御系20を用いてコントロールされる。
Gas supplies 'ti, 2+ are connected to the vacuum chamber 12 via a gas introduction control system 20. The gas supply source 21 has a plurality of gas cylinders that store raw material gases such as hydrogen gas, diborane gas, dichlorosilane gas, etc. necessary for a series of treatments. The type, introduction pressure, introduction time, etc. of the gas introduced into the chamber 12 from the gas supply Fi, 21 are controlled using the gas introduction control system 20.

第3図は上述した一連の処理を行なう工程に対応した実
際のプロセスのシーケンスチャートである。横軸は時間
を示し縦軸は基板温度を示している。図示する様に、基
板温度を上昇させ安定化した後必要に応じコレクタ領域
表面の清浄化を行なう。その後若干基板温度を下げコレ
クタ領域の上に半導体膜層をエピタキシャル成長により
堆積させる。次いで堆積された半導体膜層の表面の清浄
化を行ない活性面を露出させた後、不純物の吸着膜を形
成し、最後にアニールを行ない不純物を半導体膜層中に
拡散する事によりベース領域を形成する。ベース領域の
形成されたシリコン基板は常温に戻された後真空チャン
バから取出される。そして次の工程に移される。なおこ
の工程においてエピタキシャル成長層の形成と不純物吸
着層の形成とを連続的に行なう場合は、不純物導入前の
清浄化は必ずしも必要ではない。なぜなら、エピタキシ
ャル成長層の表面は活性面であり、且つ、高真空中では
自然酸化膜が形成されない。
FIG. 3 is a sequence chart of an actual process corresponding to the steps of performing the series of processes described above. The horizontal axis shows time and the vertical axis shows substrate temperature. As shown in the figure, after the substrate temperature is raised and stabilized, the surface of the collector region is cleaned as necessary. Thereafter, the substrate temperature is lowered slightly and a semiconductor film layer is deposited on the collector region by epitaxial growth. Next, the surface of the deposited semiconductor film layer is cleaned to expose the active surface, an impurity adsorption film is formed, and finally annealing is performed to diffuse the impurities into the semiconductor film layer to form a base region. do. The silicon substrate on which the base region has been formed is returned to room temperature and then taken out from the vacuum chamber. Then it is moved to the next process. Note that if the formation of the epitaxial growth layer and the formation of the impurity adsorption layer are performed continuously in this step, cleaning before introducing the impurity is not necessarily necessary. This is because the surface of the epitaxial growth layer is an active surface, and no natural oxide film is formed in a high vacuum.

第2図及び第3図を参照して本発明にかかる製造方法の
要部をなす堆積工程、清浄化工程、吸着工程及び拡散工
程を詳細に説明する。まず堆積工程であるが、基板温度
を850℃まで昇温させ必要に応じてコレクタ領域表面
の清浄化を行ない825℃まで降温した後エピタキシャ
ル成長法によりシリコン半導体膜を堆積させる。エピタ
キシャル成長法としては、例えば真空チャンバにジクロ
ロシラン(S iH2CN 2 )を原料ガスとして導
入したいわゆる分子層エピタキシャル成長を用いる事が
できる。これによって、半導体膜堆積層の厚みを分子層
レベルで調節する事が可能であり、必要に応じて所望の
膜厚を極めて精度よく設定する事ができる。なお分子層
エピタキシャル成長法については、例えば特願昭59−
153978においてその方法が詳しく述べられている
。あるいは分子層エピタキシャル成長法以外にも、例え
ば、分子線エピタキシャル成長法や化学気相成長法を用
いてシリコン単結晶膜を堆積する事も可能である。
The deposition process, cleaning process, adsorption process, and diffusion process, which are the main parts of the manufacturing method according to the present invention, will be explained in detail with reference to FIGS. 2 and 3. First, in the deposition step, the substrate temperature is raised to 850.degree. C., the surface of the collector region is cleaned as necessary, and the temperature is lowered to 825.degree. C., after which a silicon semiconductor film is deposited by epitaxial growth. As the epitaxial growth method, for example, so-called molecular layer epitaxial growth in which dichlorosilane (S iH 2 CN 2 ) is introduced as a raw material gas into a vacuum chamber can be used. Thereby, the thickness of the semiconductor film deposited layer can be adjusted at the molecular layer level, and the desired film thickness can be set with extreme precision as needed. Regarding the molecular layer epitaxial growth method, for example, Japanese Patent Application No. 1987-
153978, the method is described in detail. Alternatively, in addition to the molecular layer epitaxial growth method, it is also possible to deposit a silicon single crystal film using, for example, a molecular beam epitaxial growth method or a chemical vapor deposition method.

次に堆積された半導体膜層表面の清浄化を行なう。この
清浄化は真空チャンバのバックグランド圧力をI X 
1O−4Pa以下に設定し、基板温度を例えば825℃
に保ったまま水素ガスを真空チャンバに導入する事によ
り行なう。水素ガスは、例えばチャンバ内部の圧力が1
.3X 1o−2Paになる様な条件で一定時間導入さ
れる。なお清浄化には必ずしも水素ガスの導入が必要で
あるわけではなく、単にシリコン基板1を高真空に保持
されたチャンバ内に加熱状態で保持する事によっても行
なわれ得る。あるいは本実施例の様に、半導体膜層のエ
ピタキシャル成長を行なった後直ちに同一チャンバ内で
不純物吸着膜の形成を行なう場合には、半導体膜層の表
面は実質的に活性状態にあると思われるので特に清浄化
処理を行なう必要はない。
Next, the surface of the deposited semiconductor film layer is cleaned. This cleaning reduces the background pressure of the vacuum chamber to I
Set the substrate temperature to 1O-4Pa or less, e.g. 825℃.
This is done by introducing hydrogen gas into the vacuum chamber while maintaining the temperature. For example, hydrogen gas has a pressure inside the chamber of 1
.. It is introduced for a certain period of time under conditions such that the pressure becomes 3X 1o-2Pa. Note that cleaning does not necessarily require the introduction of hydrogen gas, and may also be carried out by simply holding the silicon substrate 1 in a heated state in a chamber maintained at high vacuum. Alternatively, as in this example, when an impurity adsorption film is formed in the same chamber immediately after epitaxial growth of a semiconductor film layer, the surface of the semiconductor film layer is considered to be in a substantially active state. There is no need to perform any particular cleaning treatment.

次に活性表面を有するシリコン半導体膜の表面にボロン
あるいはボロンを含む化合物の吸着膜を形成する。例え
ば基板温度を825℃に保ったままシリコン基板1の表
面にボロンを含む化合物ガスであるジボラン(B2H6
)を導入する。例えばチャンバの圧力がL3X 1O−
2Paとなる様な条件でジボランを窒素ガスで5%に希
釈した原料ガスを一定時間導入する事によって、ボロン
あるいはボロンを含む化合物の吸着膜が形成される。
Next, an adsorption film of boron or a compound containing boron is formed on the surface of the silicon semiconductor film having an active surface. For example, while keeping the substrate temperature at 825°C, the surface of the silicon substrate 1 is coated with diborane (B2H6
) will be introduced. For example, the chamber pressure is L3X 1O-
By introducing a raw material gas prepared by diluting diborane to 5% with nitrogen gas for a certain period of time under conditions such that the pressure becomes 2 Pa, an adsorption film of boron or a compound containing boron is formed.

最後に拡散工程であるが、不純物吸着膜を形成した後ジ
ボランガスの導入を停止し、真空中でアニールを行なう
事により、吸着膜を拡散源とした不純物拡散が実行され
る。同時に不純物原子の活性化も行なわれる。
Finally, in the diffusion step, after forming the impurity adsorption film, the introduction of diborane gas is stopped and annealing is performed in vacuum, thereby performing impurity diffusion using the adsorption film as a diffusion source. At the same time, impurity atoms are activated.

第4図はこの様にして得られたベース領域における不純
物拡散濃度のプロファイルを示す図である。このプロフ
ァイルは二次イオン質量分析計を用いて得られたもので
ある。基板表面における分析精度を高める為に、試料の
表面にはアモルファスシリコン層を被覆している。従っ
て第4図においては不純物の拡散された半導体膜層の元
の表面はアモルファスシリコン層に接して表わされてい
る。図示する様に、半導体膜層即ちエピタキシャル成長
層には不純物ボロンがほぼ一様に拡散されている。そし
て下方のコレクタ領域に接する接合部において不純物濃
度プロファイルは急峻な落込みを示している。この様に
、本発明によれば極めて薄いエピタキシャル成長層に対
して深さ方向に対する不純物濃度プロファイルを制御し
ながら拡散を行なう事ができる。
FIG. 4 is a diagram showing the impurity diffusion concentration profile in the base region obtained in this manner. This profile was obtained using a secondary ion mass spectrometer. In order to improve the accuracy of analysis on the substrate surface, the surface of the sample is coated with an amorphous silicon layer. Therefore, in FIG. 4, the original surface of the semiconductor film layer into which impurities have been diffused is shown in contact with the amorphous silicon layer. As shown in the figure, the impurity boron is almost uniformly diffused into the semiconductor film layer, that is, the epitaxially grown layer. The impurity concentration profile shows a steep drop at the junction in contact with the lower collector region. As described above, according to the present invention, it is possible to perform diffusion in an extremely thin epitaxial growth layer while controlling the impurity concentration profile in the depth direction.

第5図はベース領域に拡散されたボロンのピーク濃度と
ジボランガスの導入圧力及び導入時間との関係を示す。
FIG. 5 shows the relationship between the peak concentration of boron diffused into the base region and the introduction pressure and introduction time of diborane gas.

図示する様に、ジボランガスの導入圧力が高ければ高い
ほどボロンピーク濃度は増加し、導入時間が長ければ長
いほどボロンピーク濃度も増加する。この様に、ボロン
ガス導入条件を適切に設定する事により、ベース領域に
注入された不純物ボロンの濃度を調節する事が可能であ
る。
As shown in the figure, the higher the introduction pressure of diborane gas, the higher the boron peak concentration, and the longer the introduction time, the higher the boron peak concentration. In this way, by appropriately setting the boron gas introduction conditions, it is possible to adjust the concentration of the impurity boron implanted into the base region.

上述した本発明の実施例においては、シリコン半導体膜
層に対してP型の不純物ボロンを拡散する事によりNP
Nバイポーラトランジスタのベース領域を形成する場合
について説明してきた。しかしながらP型の不純物をド
ーピングする為の原料気体としてはジボラン以外に、例
えばトリメチルガリウム(TMG) 、三塩化ホウ素(
80g3)等に代表される■族元素の化合物気体も有効
である事はいうまでもない。同様にシリコン半導体膜層
に対してN型の不純物を導入しPNP型のバイポーラト
ランジスタのベース領域を形成する場合には不純物ガス
として、例えばアルシン(A s Ha ) 、三塩化
リン(20g3)、五塩化アンチモン(SbC15)、
ホスフィン(PH3)等を利用する事ができる。又以上
に述べてきた実施例においては、基板温度を例えば82
5℃に設定していた。しかしながら発明者のこれまでの
研究によると、表面清浄化処理の基板温度としては、バ
ックグランド圧力及び雰囲気ガスとの関連を含めて、8
00℃ないし1200℃の範囲が適当である。
In the embodiment of the present invention described above, by diffusing P-type impurity boron into the silicon semiconductor film layer, NP
The case of forming the base region of an N bipolar transistor has been described. However, in addition to diborane, raw material gases for doping with P-type impurities include trimethyl gallium (TMG), boron trichloride (
It goes without saying that compound gases of group Ⅰ elements such as 80g3) are also effective. Similarly, when N-type impurities are introduced into the silicon semiconductor film layer to form the base region of a PNP-type bipolar transistor, examples of impurity gases such as arsine (A s Ha ), phosphorus trichloride (20g3), antimony chloride (SbC15),
Phosphine (PH3) etc. can be used. Furthermore, in the embodiments described above, the substrate temperature is set to 82°C, for example.
It was set at 5°C. However, according to the inventor's previous research, the substrate temperature for surface cleaning treatment, including the relationship with background pressure and atmospheric gas, is 8.
A range of 00°C to 1200°C is suitable.

又不純物吸着膜の形成における基板温度としては400
℃ないし950℃の温度範囲が適当である。さらに半導
体膜層のエピタキシャル成長においては基板温度として
800℃ないし11.00℃の温度範囲が適当である。
In addition, the substrate temperature in forming the impurity adsorption film was 400°C.
A temperature range of 0.degree. C. to 950.degree. C. is suitable. Further, in epitaxial growth of a semiconductor film layer, a temperature range of 800° C. to 11.00° C. is appropriate as the substrate temperature.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明した様に、本発明によれば、コレクタ領域の上
に堆積された半導体膜層に対して直接不純物吸着膜を堆
積し、この吸着膜を拡散源として固相拡散を行なう事に
より半導体膜層に対して高濃度且つ限定的に不純物を拡
散できるという効果がある。この結果、従来に比してベ
ース領域の厚みを著しく減少できバイポーラトランジス
タの高速化が図れるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, an impurity adsorption film is deposited directly on the semiconductor film layer deposited on the collector region, and solid-phase diffusion is performed using this adsorption film as a diffusion source to form a semiconductor film. This has the effect that impurities can be diffused into the layer at a high concentration and in a limited manner. As a result, the thickness of the base region can be significantly reduced compared to the conventional method, and the speed of the bipolar transistor can be increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はバイポーラトランジスタの製造工程図、第2図
はバイポーラトランジスタの製造装置のブロック図、第
3図はバイポーラトランジスタ製造のプロセスシーケン
スチャート、第4図はベース領域の不純物濃度プロファ
イル、及び第5図はボロンビーク濃度と不純物ガス導入
条件との関係を示すグラフである。 1・・・半導体基板 3・・・N+領領 域・・・フィールド酸化膜 7・・・不純物吸着膜 9・・・酸化膜 10・・・シリコン半導体膜層 2・・・コレクタ領域 4・・・N領域 6・・・半導体膜層 8・・・ベース領域 1■・・・エミッタ領域 出 願 人  セイコー電子工業株式会社代理 人
Figure 1 is a manufacturing process diagram of a bipolar transistor, Figure 2 is a block diagram of a bipolar transistor manufacturing apparatus, Figure 3 is a process sequence chart for manufacturing a bipolar transistor, Figure 4 is an impurity concentration profile of the base region, and Figure 5 is a diagram of the manufacturing process of a bipolar transistor. The figure is a graph showing the relationship between boron beak concentration and impurity gas introduction conditions. 1... Semiconductor substrate 3... N+ region... Field oxide film 7... Impurity adsorption film 9... Oxide film 10... Silicon semiconductor film layer 2... Collector region 4... N region 6...Semiconductor film layer 8...Base region 1...Emitter region Applicant Agent: Seiko Electronics Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体基板にコレクタ領域、ベース領域及びエミッ
タ領域を順次重ねて形成する事により得られるバイポー
ラトランジスタの製造方法において、コレクタ領域の上
に半導体膜層を堆積する堆積工程と、 該半導体膜層の表面を清浄化し活性面を露出する清浄化
工程と、 基板を加熱しながら該活性面に対して不純物成分を有す
る気体を供給し不純物吸着膜を形成する吸着工程と、 不純物を該半導体膜層に拡散する事によりベース領域を
形成する拡散工程とを有する事を特徴とするバイポーラ
トランジスタの製造方法。 2、該吸着工程は、シリコンからなる半導体膜層に対し
てボロンからなる不純物成分を含む気体ジボランを供給
しボロン吸着膜を形成する事を特徴とする請求項1に記
載のNPNバイポーラトランジスタの製造方法。
[Claims] 1. A method for manufacturing a bipolar transistor obtained by sequentially forming a collector region, a base region, and an emitter region on a semiconductor substrate, comprising: a deposition step of depositing a semiconductor film layer on the collector region; a cleaning step of cleaning the surface of the semiconductor film layer to expose the active surface; an adsorption step of supplying a gas containing an impurity component to the active surface while heating the substrate to form an impurity adsorption film; A method for manufacturing a bipolar transistor, comprising the step of forming a base region by diffusing a base region into the semiconductor film layer. 2. Manufacturing the NPN bipolar transistor according to claim 1, wherein the adsorption step includes supplying gaseous diborane containing an impurity component made of boron to the semiconductor film layer made of silicon to form a boron adsorption film. Method.
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