JPH03224269A - 半導体装置 - 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】 口産集土の利用分野コ 本発明は自己整合型バイポーラトランジスタのベース引
き出し電極部等の引き出し電極部の構造を改善した半導
体装置に関する。

［従来の技術］ 第５図は従来の自己整合型バイポーラトランジスタを示
す断面図である。

半導体基板のｎ型エピタキシャル層３１の表面の所定領
域にはｐ全翼性ベース領域４０が形成されており、この
真性ベース領域４０の表面にはｎ型エミッタ領域４３が
選択的に形成されている。

また、真性ベース領域４０は、この真性ベース領域４０
に比して不純物濃度が高いｐ型グラフトベース３８によ
り囲まれている。この場合に、エピタキシャル層３１は
コレクタ領域として作用する。

グラフトベース３８上には多結晶シリコンからなる接続
部３７ｂが形成されている。また、エピタキシャル層３
１上には酸化シリコン膜３２が形成されており、この酸
化シリコン膜３２上には多結晶シリコンからなるベース
引き出し電極層３３が選択的に形成されている。このベ
ース引き出し電極層３３は、接続部３７ｂを介してグラ
フトベース３８と電気的に接続されている。そして、こ
のベース引き出し電極層３３は窒化シリコン膜３４によ
り被覆されている。

エミッタ領域４３とグラフトベース３８との間の真性ベ
ース領域４０の表面及び接続部３７ｂの側面には酸化シ
リコン膜３９ｂが形成されており、この酸化シリコン膜
３９ｂ上には窒化シリコン膜４１ｂが形成されている。

この窒化シリコン膜４１ｂにより囲まれた基板上の領域
はエミッタ開口部４６となっている。

窒化シリコン膜３４上には所定のパターンで多結晶シリ
コン膜４２が形成されている。この多結晶シリコン膜４
２は開口部４６内に延出しており、エミッタ領域４３と
電気的に接続されている。

なお、ベース引き出し電極層３３にはｐ型不純物が高濃
度で導入されており、グラフトベース３８はこのベース
引き出し電極層３３から接続部３７ｂを介してエピタキ
シャル層３１の表面に不純物を拡散させることにより形
成される。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の半導体装置においては、
ベース引き出し電極層３３が多結晶シリコンにより形成
されているため、その抵抗値が高いという欠点がある。

ベース引き出し電極層３３の抵抗値を低減するためには
ベース引き出し電極層３３の層厚を厚くすることが考え
られるが、そうするとエミッタ開口部４６のアスペクト
比が大きくなるため、エミッタ領域４３と接続する多結
晶シリコン膜４２に断線が発生しやすくなるという新た
な問題点が発生する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
基板表面に形成された拡散領域と電気的に接続された引
き出し電極層の抵抗値が低く、開口部のアスペクト比を
低減できる半導体装置を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置は、第１導電型半導体基板上に
形成された第１の絶縁膜と、金属膜及び第２導電型不純
物を含有するガラス膜の積層体により構成され前記第１
の絶縁膜上に形成された引き出し電極層と、この引き出
し電極層上に形成された第２の絶縁膜と、この第２の絶
縁膜に設けられた第１の開口部と、前記金属膜及びガラ
ス膜の少なくとも一方に形成され前記第１の開口部より
も大きい第２の開口部と、この第２の開口部の側部に前
記引き出し電極層の金属膜及び前記半導体基板の双方に
接触して形成された多結晶シリコンからなる接続部と、
この接続部の直下の前記基板表面に形成された第２導電
型拡散領域とを有することを特徴とする。

［作用コ 本発明においては、引き出し電極層が金属膜と不純物が
導入されたガラス膜との積層体により構成されている。

そして、半導体基板の表面に形成された拡散領域は、多
結晶シリコンからなる接続部を介して、前記金属膜と電
気的に接続されている。タングステン等の高融点金属は
、従来引き出し電極層用材料として使用されている多結
晶シリコン等に比して抵抗値が極めて低い。このため、
タングステン等の金属膜で引き出し電極層を構成すると
、引き出し電極層の抵抗値が従来に比して著しく低減す
る。また、引き出し電極層の厚さを従来よりも薄くして
も引き出し電極層の抵抗値を従来に比して低減すること
ができる。これにより、開口部のアスペクト比が低減さ
れる。

更に、従来は不純物が導入された多結晶シリコンからな
る引き出し電極層から接続部を介して半導体基板表面に
不純物を拡散させることにより前記拡散領域を形成して
いた。これに対し、本発明においては引き出し電極層に
不純物が導入されたガラス膜が設けられているため、こ
のガラス膜から前記接続部を介して半導体基板表面に不
純物を導入して前記拡散領域を形成することができる。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図である。

半導体基板のエピタキシャル層１の表面には、従来の自
己整合型バイポーラトランジスタと同様に、真性ベース
領域１０、エミッタ領域１３及びグラフトベース８が形
成されている。

エピタキシャル層１上には酸化シリコン膜２、ボロンシ
リカガラス膜３、タングステン膜４及び窒化シリコン膜
５等が形成されている。

グラフトベース８上には多結晶シリコンからなる接続部
７ｂがボロンシリカガラス３及びタングステン膜４と接
触するようにして形成されている。

この接続部７ｂの側面及びエミッタ領域１３とグラフト
ベース領域８との間の真性ベース領域１０の表面には酸
化シリコン膜９ｂが形成されている。

そして、この酸化シリコン膜９ｂ上には窒化シリコン膜
１１ｂが形成されている。この窒化シリコン膜１１ｂに
囲まれた領域がエミッタ開口部１６となっている。

窒化シリコン膜Ｓ上には多結晶シリコン膜１２が形成さ
れている。この多結晶シリコン膜１２は開口部１６の内
側に延出しており、エミッタ領域１３と接触している。

本実施例においては、自己整合型バイポーラトランジス
タのグラフトベース８と電気的に接続されたベース引き
出し電極層が、ボロンシリカガラス膜３とタングステン
膜４との積層体により構成されている。このタングステ
ン膜４のために、ベース引き出し電極層の抵抗値が従来
に比して低減される。

第２図（ａ）乃至（ｉ）は本実施例に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す断面図である。

先ず、第２図（ａ）に示すように、半導体基板のエピタ
キシャル層１上に酸化シリコン膜２、ボロンシリカガラ
ス膜３、タングステン膜４及び窒化シリコン膜５を例え
ば夫々約３０００人、約１０００人、約１００θ人及び
約５０００人の厚さで形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、フォトリングラフィ
技術を使用して、窒化シリコン膜５及びタングステン膜
４を選択的に開口し、直径が例えば２μｍの開口部６を
設ける。

次に、第２図（Ｃ）に示すように、タングステン膜４及
び窒化シリコン膜５をマスクとして、バフアートフッ酸
等により、ボロンシリカガラス膜３及び酸化ンリコン膜
２に選択的にエツチングを施す。この場合に、ボロンシ
リカガラス膜３及び酸化シリコン膜２が夫々約５０００
人サイドエツチングされるようにエツチング条件を設定
する。

次に、第２図（ｄ）に示すように、不純物が添加されて
いない多結晶シリコン膜７をエピタキシャル層１の全面
に形成する。このとき、平坦部における多結晶シリコン
膜７の膜厚を約２０００人にする。その後、９００°Ｃ
の温度で１０分間熱処理を行なう。これにより、ボロン
シリカガラス膜３内のボロン原子は多結晶シリコン膜７
を介してエピタキシャル層１内に拡散し、ｐ型グラフト
ベース８が選択的に形成される。

次に、第２図（ｅ）に示すように、例えばＫＯＨ１ヒド
ラジン又はエチレンジアミン等のアルカリ性エツチング
液により、多結晶シリコン膜７をエツチング除去する。

この場合に、前記アルカリ性エツチング液により、ｐ型
不純物（ボロン原子）が拡散していない多結晶シリコン
膜７が選択的に除去され、ボロン原子が拡散導入された
領域の多結晶シリコン膜７は殆ど除去されることなく残
存する。この多結晶シリコン膜７の残存した部分が接続
部７ｂとなる。

次に、第２図（ｆ）に示すように、接続部７ｂの側面及
び露出しエピタキシャル層１の表面に酸化シリコン膜９
を約５００人の厚さで形成する。その後、イオン注入法
により、この酸化シリコン膜９を介してエピタキシャル
層１にボロン原子を導入して、真性ベース領域１０を形
成する。

次に、第２図（ｇ）に示すように、全面に窒化シリコン
膜１１を形成する。

次に、第２図（ｈ）に示すように、この窒化シリコン膜
１１及び酸化シリコン膜９に異方性工・ソチングを施す
ことにより、基板表面の真性ベース領域１０上及び窒化
シリコン膜Ｓ上の窒化シリコン膜１１を選択的に除去し
、各層の開口部６の側壁にのみ窒化シリコン膜１１ｂを
残存させると共に、この窒化シリコン膜１１ｂに被覆さ
れた部分の酸化シリコン膜９ｂのみを残して他の領域の
酸化シリコン膜９を除去する。この側壁窒化シリコン膜
ｉｔｂに囲まれて、エミッタ開口部１６が形成され、こ
のエミッタ開口部１６内でエピタキシャル層１の表面が
露出される。

次いで、第２図（ｉ）に示すように、全面に多結晶シリ
コン膜１２を形成する。この多結晶シリコン膜１２の厚
さは、平坦部で２０００人である。そして、この多結晶
シリコン膜１２にイオン注入法によりヒ素原子を導入し
た後、３００°Ｃの温度で１０分間熱処理を施すことに
よりヒ素を真性ベース領域１０の表面に拡散させて、エ
ミッタ領域１３を形成する。

このようにして、本実施例に係る半導体装置を製造する
ことができる。上述の製造方法においては、高融点金属
であるタングステン膜４をベース引き出し電極に使用す
るため、ベース引き出し電極の抵抗値を従来に比して低
減できる。このため、ボロンシリカガラス膜３及びタン
グステン膜４の積層体により構成されたベース引き出し
電極層の厚さを薄くして開口部１６のアスペクト比を低
減することができる。

第３図は本発明の第２の実施例に係る半導体装置を示す
断面図である。

本実施例が第１の実施例と異なる点はベース引き出し電
極層の構成が異なることにあり、その他の構成は基本的
には第１の実施例と同様であるので、第３図において第
１図と同一物には同一符号を付してその詳しい説明は省
略する。

本実施例においては、酸化シリコン膜２上にタングステ
ン膜２３が形成されており、このタングステン膜２３上
にボロンシリカガラス膜２４が形成されている。そして
、このタングステン膜２３及びボロンシリカガラス膜２
４の積層体によりベース引き出し電極層が構成されてい
る。

クラフトベース８上に形成された多結晶シリコンからな
る接続部２７ｂは、窒化シリコン膜５の下面まで延出し
ており、従ってこの接続部２７ｂの側面に形成された酸
化シリコン膜２９ｂも窒化シリコン膜５の下面に接触し
ている。

本実施例においても、第１の実施例と同様に、ベース引
き出し電極層の抵抗値が低く、このためベース引き出し
電極層の層厚を従来に比して薄く形成することができる
。

第４図（ａ）乃至（Ｃ）は本実施例に係る半導体装置の
製造方法を工程順に示す断面図である。

先ず、第４図（ａ）に示すように、半導体基板のエピタ
キシャル層１上に酸化シリコン膜２、タングステン膜２
３、ボロンシリカガラス膜２４及び窒化シリコン膜５を
夫々２０００乃至３０００人、約１０００人、約１００
０人及び約５０００人の厚さに形成する。

次に、第４図（ｂ）に示すように、フォトリソグラフィ
技術を使用して、窒化シリコン膜５及びボロンシリカガ
ラス膜２４の所定位置に開口部２６を設ける。その後、
過酸化水素等の等方性ウェットエツチング液を使用して
、前記開口部２６内に露出したタングステン膜２３をエ
ツチング除去し、更に等方性ウェットエツチングにより
酸化シリコン膜２を開口して、エピタキシャル層１を露
出させる。このとき、タングステン膜２３及び酸化シリ
コン膜２２を夫々上層の膜に対して約３０００λサイド
エツチングする。

次に、第４図（Ｃ）に示すように、第１の実施例と同様
にして、ｐ型子結晶シリコンからなる接続部２７ｂ及び
グラフトベース８を形成する。

次いで、第３図に示すように、第１の実施例と同様にし
て酸化シリコン膜２９ｂ１真性ベース領域１０、酸化シ
リコン膜１１ｂ１多結晶シリコン膜１２及びエミッタ領
域１３を形成する。

本実施例においては、グラフトベース８を形成するため
の不純物拡散源であるボロンシリカガラス膜２４がタン
グステン膜２３の上に配置されているため、グラフトベ
ース８以外の領域にボロン原子が拡散することが抑制さ
れる。このため、酸化シリコン膜２を第１の実施例に比
して薄くすることができる。これにより、エミッタ開口
部１６のアスペクト比が一層低減され、多結晶シリコン
膜１２の被覆性が一層向上する。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、半導体基板の表面
に拡散領域を形成するための不純物を含有するガラス膜
と、抵抗値を低減させるための金属膜との積層体により
引き出し電極層が構成されているから、引き出し電極層
の抵抗値が極めて低い。このため、引き出し電極層を従
来に比して薄くすることが可能であり、例えば自己整合
型バイポーラトランジスタのエミッタ開口部等の開口部
のアスペクト比を低減することができるという効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図（
ａ）乃至（ｉ）は同じくその製造方法を工程順に示す断
面図、第３図は本発明の第２の実施例に係る半導体装置
を示す断面図、第４図（ａ）乃至（Ｃ）は同じくその製
造方法を工程順に示す断面図、第５図は従来の半導体装
置の１例を示す断面図である。 １．３１；エピタキシャル層、２，９，９ｂ。 ３２．３９ｂ；酸化シリコン膜、３．２４；ボロシリカ
ガラス膜、４，２３；タングステン膜、５．１１．ｆｌ
ｂ、３４．４１ｂ；窒化シリコン膜、７，１２，４２；
多結晶シリコン膜、７ｂ。 ２７ｂ、３７ｂ；接続部、８．３８；グラフトベース、
１０．４０；真性ベース領域、１３，４３；エミッタ領
域、１６．４６；エミッタ開口部、３３；ベース引き出
し電極層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型半導体基板上に形成された第１の絶縁
   膜と、金属膜及び第２導電型不純物を含有するガラス膜
   の積層体により構成され前記第１の絶縁膜上に形成され
   た引き出し電極層と、この引き出し電極層上に形成され
   た第２の絶縁膜と、この第２の絶縁膜に設けられた第１
   の開口部と、前記金属膜及びガラス膜の少なくとも一方
   に形成され前記第１の開口部よりも大きい第２の開口部
   と、この第２の開口部の側部に前記引き出し電極層の金
   属膜及び前記半導体基板の双方に接触して形成された多
   結晶シリコンからなる接続部と、この接続部の直下の前
   記基板表面に形成された第２導電型拡散領域とを有する
   ことを特徴とする半導体装置。