JPH03290932A - 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】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、特に高速バイポーラトランジスタの製造に適
した半導体装置の製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 従来、斯かる高速バイポーラトランジスタは、第５図（
ａ）〜（ｅ）に示すような工程を経て製造される。

即ち、Ｐ型基板１内に、例えば酸化膜を所定のパターン
にフォトエツチングしたマスク（図示せず）により選択
的に高濃度のＮ型不純物の拡散を行なってＮ＋拡散層を
形成し、全面に低濃度のＮ型エピタキシャル成長を行っ
てＮ型エピタキシャル層２を形成するとともに、前述の
Ｎ型拡散によるＮ。

埋込み層をコレクタ領域３とする。続いて、酸化膜分離
法やＰＮ接合分離法を用いてＰ゛分離拡散層４，５を形
成し、Ｎ型エピタキシャル層２を島状とし、それぞれを
分離（アイソレーション）する。

更に、Ｎ型エピタキシャル層２の表面からコレクタ領域
３に達するようにＮ゛拡散行ってコレクタ引き出し領域
６を形成し、その後に全面にシリコン酸化膜等の酸化膜
７を形成する。（同図（ａ））この酸化膜７を所定のパ
ターンに開口し、この開口部よりＮ型エピタキシャル層
２内に選択的に低濃度のＰ−不純物を薄い酸化膜７を介
してのイオン注入により浅く拡散して活性ベース領域８
を形成し、この活性ベース領域８上に酸化膜７を形成す
る。（同図（ｂ）） この活性ベース領域８上の酸化膜７の両側部を開口して
これより活性ベースＭ域８内に選択的にＰ゛拡散行って
ベース引き出し領域９を形成し、これらの上に再び酸化
膜７を形成する。（同図（Ｃ））この酸化膜７における
活性ベース領域８の上方部分を選択的に開口し、この開
口部からＮ゛不純物を拡散して開口部直下にエミッタ領
域１０を形成する。（同図（ｄ）） 次に、ベース引き出し領域９、エミッタ領域１０および
コレクタ引き出し領域６のそれぞれの上方の酸化膜７の
窓開けを行い、その各々の開口部に金属を所定のパター
ンに形成することにより、ベース電極１１、エミッタ電
極１２およびコレクタ電極１３を形成する。（同図（ｅ
）） 〈発明が解決しようとする課題〉 然し乍ら、前述の製造方法では、第５図（Ｃ１の工程に
おいてベース引き出し領域９のパターンニングを行い、
同図（ｄ）の工程でエミッタ領域１０のパターンニング
を行うので、このベース引き出し領域９とエミッタ領域
１０とがセルファラインとならないためにこれら相互間
の位置決めが難しい。

そのため、位置ずれによる両者のタッチにより耐圧劣化
が発生するのを防止する目的で、ベース引き出し領域９
とエミッタ領域１０との間に同図（ｄ）に明示するよう
に成る程度のスペースを必要として微細化が困難となり
、それに伴ってＲｂ（ベース抵抗）や寄生容量が増加し
、十分な高速化を達成できない問題がある。

また、エミッタ領域１０形威用の開口部は極めて小さく
なってフォトエツチングにより形成するのは極めて困難
であるため、−Ｓにはプラズマエツチングにより行われ
る。そのため、エミッタ領域１０を形成すべき部分がエ
ツチングダメージを受けて不良“の発生率が比較的高く
、歩留まりの低下を招いている。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、耐圧劣化を招くことなく可及的な高速性を得られ
る半導体装置を歩留まりよく製造できる方法を提供する
ことを技術的課題とするものである。

く課題を解決するための手段〉 本発明は、上記した課題を遠戚するための技術的手段と
して、以下のような方法で半導体装置を製造するように
した。即ち、第１導電型の埋込み層およびこれから表面
への引き出し領域を有した第１導電型基板上に設けた酸
化膜を選択的に開口し、この開口部に低濃度の第２導電
型不純物をイオン注入した後、全面に、第１導電型のポ
リシリコンを下層に且つ第１の絶縁膜を上層にした二重
膜を形成し、この二重膜をエンチングして前記開口部内
に選択的に残存させ、続いて、全面に第２の絶縁膜を形
成した後に異方性のプラズマエツチングを行って前記第
２の絶縁膜を前記二重膜の側面にのみ残し、次に、全面
に第２導電型のポリシリコンをデポジションして該第２
導電型のポリシリコンを前記開口部全体を覆うようにパ
ターンニングし、所定の熱処理を行って前記第１導電型
のポリシリコン中の第１導電型不純物および前記第２導
電型のポリシリコン中の第２導電型不純物を前記第１導
電型基板における第２導電型不純物のイオン注入された
部分にそれぞれ拡散させる工程を経ることを特徴として
いる。

また、　前記第２の絶縁膜を第２導電型不純物をドープ
した酸化膜で形成し、前記第２導電型のポリシリコンを
前記開口部を覆うようにパターンニングした後に熱処理
を行い、前記第１導電型のポリシリコン中の第１導電型
不純物および前記第２導電型のポリシリコン中の第２導
電型不純物と共に前記第２の絶縁膜中の第２導電型不純
物を、前記第１導電型基板における第２導電型不純物の
イオン注入された部分にそれぞれ拡散させるようにして
もよい。

更に、全面に前記第２導電型のポリシリコンをデポジシ
ョンして該第２導電型のポリシリコンを前記開口部全体
を覆うようにパターンニングした後に所定の熱処理を行
う工程に代えて、前記二重膜をマスクとして高濃度の第
２導電型不純物を前記開口部内にイオン注入した後に、
所定の熱処理を行うようにすることもできる。

〈作用〉 例えば、バイポーラトランジスタを製造する場合におい
て第１導電型をＮ型とし且つ第２導電型をＰ型とすると
、Ｎ型シリコン基板に、コレクタ領域となるＮ゛埋込層
並びにこれの引き出し領域を形成し、このＮ型シリコン
基板上に設けた酸化膜をベースパターンに開口し、この
開口部内に低濃度のＰ型不純物をイオン注入してベース
領域部分にＰ−領域を形成し、更に開口部内に、砒素を
高濃度にドープしたＮ゛ポリシリコン下層に且つノンド
ープシリコン酸化膜からなる第１の絶縁膜を上層にした
二重膜を、全面にデポジションした後に工５　ツタパタ
ーンでエツチングして残存し、全面に形成したノンドー
プシリコン酸化膜からなる第２の絶縁膜を異方性のプラ
ズマエツチングを行って二重膜の側面にのみ第２の絶縁
膜を残存させる。

次に、全面に、ボロンを高濃度にドープしたポリシリコ
ンをデポジションしてＰ゛ポリシリコン形成した後に、
このＰ゛ポリシリコン、開口部全体つまりベース領域全
体を覆うようにパターンニングし、続いて所定の熱処理
を行うことにより、Ｎ゛ポリシリコンら砒素が二重膜直
下のＰ−領域により形成されたベース領域内に拡散し、
それによりＮ″領域工具フタ領域が形成されるとともに
、Ｐ＋ポリシリコンからＰ型不純物がＰ領域に拡散して
高濃度のＰ′領領域らなるベース取り出し領域が形成さ
れる。

この製造方法により製造されるバイポーラトランジスタ
は、一つの工程により形成される二重膜によってベース
取り出し領域とエミッタ領域とのパターンニングを同時
に行っているので、ベース取り出し領域とエミッタ領域
とがセルファラインとなって両者の間隔を可及的に縮小
でき、ベース抵抗や寄生容量が極めて小さくなって十分
な高速化を達成できる。

また、エツチングを行うのはベースパターンで開口部を
設ける時のみで、形状の小さなエミッタ領域を、プラズ
マエツチングによる極めて小さな開口部を設けることな
く形成できるので、不良発生率が大幅に低減して歩留ま
りが格段に向上する。

然も、熱処理によるベース取り出し領域とエミッタ領域
との同時形成に先立って二重膜の側面に第２の絶縁膜を
付着残存させ、この第２の絶縁膜の厚さ分だけベース取
り出し領域とエミッタ領域とが離間して形成されるので
、両者のタッチによる耐圧劣化を確実に防止できる。

また、第２の絶縁膜をボロン等のＰ型不純物をドープし
た酸化膜で形成すれば、熱処理時にこの第２の絶縁膜中
のＰ゛不純物をもＰ−領域内に拡散できるので、高濃度
のベース取り出し領域と工ミッタ領域との間にＰ″領域
が介在するため、ベース取り出し領域とエミッタ領域と
のタッチの防止を確実に行えるとともに、ベース抵抗を
小さくできることから更に格段の高速化を達成できる。

更に、Ｐ゛ポリシリコン開口部全体を覆うようにパター
ンニングしてから熱処理する工程に代えて、二重膜をマ
スクとして高濃度のＰ゛不純物を開口部内にイオン注入
した後に熱処理するようにすれば、Ｐ＋ポリシリコン膜
を形成しないことによりパッシベーション膜で保護する
必要がなくなる利点がある。

〈実施例〉 以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しな
がら詳細に説明する。

先ず、本発明の製造方法の第１の実施例を、その製造工
程を模式的に示した第１図（ａ）〜（ｈ）に基づいて説
明する。コレクタ引き出し領域６の形成までは従来の製
造方法と同様に行う。即ち、第５図（ａｌと同一構造に
形成した後に、ベース領域のパターンニングを行って酸
化膜７をエツチングし、その開口部に酸化膜７を約５０
０デポ度戒長させ、開口部からＰ型不純物（ボロン）を
２　Ｅ　１３　（ｉｏｎｓ／ｃ１１）程度イオン注入し
てＮ型エタピタキシャル層２の表面におけるベース領域
部分にＰ−領域を形成する。（同図（ａ）） 次に、開口部内の酸化膜７を除去した後に、全表面に、
砒素（Ａｓ）を高濃度（ｌＥ２０）にドープしたポリシ
リコンを２０００人程度デポジションしてＮ１ポリシリ
コン１４を形成し、その上の全表面にノンドープシリコ
ン酸化膜を３０００人程度デポジションして第１の絶縁
膜１５を形成する。

（同図（ｂ）） 続いて、Ｎ゛ポリシリコン１４第１の絶縁膜１５との二
重膜１６におけるエミッタ領域上方の領域を除く部分を
エミッタパターンでエツチングして除去し、二重膜１６
のエミッタ対応領域を開口部内に残存する。（同図（Ｃ
）） 更に、全面に、ノンドープシリコン酸化膜を約４０００
デポ度デポジションして第２の絶縁膜１７を形成した後
に、全面に異方性のプラズマエツチングを行い、二重膜
１６の側面および酸化膜７の開口部側面にのみ第２の絶
縁膜１７を２０００〜３０００人程度残存させるデポ同
図（ｄ）） 次に、全面にボロンを高濃度（４Ｅ１９）にドープした
ポリシリコンを３０００人程度デポジションしてＰ“ポ
リシリコン１８を形成した後に、このＰ゛ポリシリコン
１８、ベース領域全体を覆うようにパターニングする。

（同図（ｅ））この状態で所定の熱処理を行うことによ
り、Ｎ゛ポリシリコン１４ら砒素が、二重膜１日直下の
Ｐ−領域により形成されたベース領域１９に拡散し、そ
れによりＮ３領域のエミッタ領域２０が形成されるとと
もに、Ｐ゛ポリシリコン１８らボロンがＰ−領域に拡散
して高濃度のＰ″領域からなるベース取り出し領域２１
が形成される。（同図（ｆ））最後に、全面にＢＰＳＧ
等のパッシベーション［２２をデポジションし、所定の
パターンにコンタクトホールを開口して、その開口部に
金属を所定のパターンに形成することにより、ベース電
極２３、工５ツタ電極２４およびコレクタ電極２５を形
成する。（同図（制 尚、エミッタ電極２４は、同図（ｈｌに示すようにＰ゛
ポリシリコン１８側方に突出させたＮ゛ポリシリコン１
４上方の第１の絶縁膜１５に開口部を設けて形成する。

この製造方法によると、同図（Ｃ）の工程による二重膜
１６によりベース取り出し領域２１とエミッタ領域２０
とのパターニングを同時に行っているので、ベース取り
出し領域２１と工ごツタ領域２０とがセルファラインと
なって両者の間隔を可及的に縮小でき、ベース抵抗や寄
生容量を極めて小さくすることができ、十分な高速化を
達成できる。

また、エツチングを行うのはベース領域の開口部を設け
る時のみで、形状の小さなエミッタ領域を、プラズマエ
ツチングによる開口部を設けることなく形成できるので
、不良発生率が大幅に低減して歩留まりが格段に向上す
る。

然も、熱処理によるベース取り出し領域２１とエミッタ
領域２０との同時形成に先立って、同図（ｄ）の工程に
おいて二重膜１６の側面に第２の絶縁膜１７を付着残存
させ、この第２の絶縁膜１７の厚さ分だけベース取り出
し領域２１とエミッタ領＋！ｉ２０とが離間して形成さ
れるので、両者のタッチによる耐圧劣化を確実に防止で
きる。

次に、第２の実施例として、第１図（ｅｌ〜（ｆ）の工
程に代えて第２図（ｅ）′〜（ｆ）′の工程を用いるよ
うにしても、前記第１の製造方法と同様の効果を得るこ
とができる。

即ち、第１図（ｄ）の工程の後に、二重Ｊｉ１６をマス
クとして開口部内に高濃度のボロン等のＰ１不純物をイ
オン注入してＮ型エピタキシャル層２内に拡散し、イオ
ン注入部分をエミッタ対応領域より高濃度のＰ″領域し
てベース取り出し領域２１を形成し、これより濃度の低
いエミッタ対応領域のＰ−層をベース領域１９とする。

（同図（ｅ）′この状態で所定の熱処理を行うことによ
り、Ｎ゛ポリシリコン１４ら砒素が、二重膜１６直下の
Ｐ−領域により形成されたベース領域１９に拡散し、そ
れによりＮ′″領域のエミッタ領域２０が形成され、Ｐ
゛ポリシリコン１８無いだけで第１図（ｆ）と略同様の
構成となる。（同図（ｆ）’）この実施例では、第１の
実施例と同様の効果を得られる他に、第１の実施例のよ
うなＰ゛ポリシリコン１８形成しないことによりパンシ
ベーション膜２２をデポジションして保護しなくてもよ
い利点がある。また、電極の形成において、ベース取り
出し領域２１が露呈されていてベース電極は即座に形成
できるが、このベース電極の形成に先立って、第２の絶
縁膜１５にエミッタ電極用の開口部を、且つ酸化膜７に
コレクタ電極用の開口部を予め形成しておき、各電極を
同時に形成する。

続いて、第３の実施例として、第１図（Ｃ１の工程と同
図（ｄｌの工程との間に第３図（ａ）の工程を追加する
ことができる。即ち、第１図（ｅ）に示したと同様の構
成とした後に、酸化膜７の開口部内に残存した二重膜１
６をマスクとして開口部内に中濃度のＰ型不純物（例え
ばボロン）を２　Ｅ　１３　（ｉｏｎｓ／　ｃＪ）程度
イオン注入し、イオン注入部分にエミッタ対応領域より
高濃度のＰ″領域２６を形成し、これより濃度の低いエ
ミッタ対応領域のＰ−領域をベース領域１９とする。　
（第３図（ａ））その後は第１図＋ｄ１〜（ｈｌの各工
程と同様の処理を順次行う。つまり、全面にノンドープ
シリコン酸化膜をデポジションした後に、全面に異方性
のプラズマエツチングを行って二重膜１６の側面および
酸化膜７の開口部側面にのみ第２の絶縁膜１７を残存さ
せる。（同図（ｂ）） 次に、全面に高濃度のボロンドープポリシリコンをデポ
ジションしてＰ゛ポリシリコン１８形成した後に、この
Ｐ４ポリシリコン１８を、ベース領域全体を覆うように
パターンニングする。

（同図（Ｃ）） この状態で所定の熱処理を行うことにより、Ｎ゛ポリシ
リコン１４ら砒素が、二重膜１６直下のＰ−領域により
形成されたベース領域１９に拡散し、それによりＮ″″
″領域業フタ領域２ｏが形成されるとともに、Ｐ゛ポリ
シリコン１８らボロンがＰ′領域２６に拡散してこれよ
りも高濃度のＰ”領域からなるベース取り出し領域２７
が形成される。（同図（ｄ）） 最後に、全面にＢＰＳＧ等のパンシベーション膜２２を
デポジションし、所定のパターンにコンタクトホールを
開口して、その開口部に金属を所定のパターンに形成す
ることにより、ベース電極２３、エミッタ領域２４およ
びコレクタ電極２５を形成する。（同図（ｅ）） この実施例では、第１の実施例と同様の効果を得られる
他に、高濃度のベース取り出し領域２７とエミッタ領域
２０との間にＰ″領域２６が介在するため、ベース取り
出し領域とエミッタ領域とのタッチの防止を確実に行え
るとともに、ベース抵抗を小さくできることから更に格
段の高速化を達成できる。

この第３の実施例の変形例として、第３図（ｅ）〜ｆｄ
）の工程に代えて第２図（ｅ）′および（ｆ）′の各工
程と同様の処理を行うようにしてもよい。即ち、第３図
（ｂ）の工程の後に、二重層１６をマスクとして開口部
内に高濃度のボロン等のＰ゛不純物をイオン注入してＰ
″領域２６内に拡散してこれより高濃度のＰ”領域とし
てベース取り出し領域２７を予め形成する。その後に、
熱処理を行ってベース領域１９にＮ＋ポリシリコン１４
から砒素を拡散してＮ″領域のエミッタ領域２０を形成
する。

次に本発明の第４の実施例について、その一部の製造工
程を模式的に示した第４図に基づいて説明する。第１図
（ｅ）に示す構成とした後に、全面に、ボロンドープシ
リコン酸化膜（Ｂ　Ｓ　Ｇ）を約４０００大枚度デポジ
ションして第２の絶縁膜２８を形成した後に、全面に異
方性のプラズマエツチングを行い、二重膜１６の側面お
よび酸化膜７の開口部側面にのみ第２の絶縁膜２８を２
０００〜３０００人程度残存させるデポ同図（ａ）） 次に、全面にボロンを高濃度（４Ｅ１９）にドープした
ポリシリコンを３０００人程度デポジションしてＰ１ポ
リシリコン１８を形成した後に、このＰ＋ポリシリコン
膜１８を、ベース領域全体を覆うようにパターニングす
る。（同図（ｂ））この状態で所定の熱処理を行うこと
により、Ｎ゛ポリシリコン膜１４から砒素が、二重膜１
６直下のＰ−領域により形成された活性ベース領域１９
に拡散し、それによりＮ″領域のエミッタ領域２０が形
成されるとともに、Ｐ゛ポリシリコン１８らボロンがＰ
−領域に拡散して高濃度のＰ’ＪＭ域からなるベース取
り出し領域２９が形成され、ボロンドープシリコン酸化
膜からなる第２の絶縁膜２８からボロンがＰ−領域に拡
散して、ベース取り出し領域２９とエミッタ領域２０並
びに活性ベース領域１９との各間にＰ″領域３０が形成
される。（同図（Ｃ）） 最後に、全面にＢＰＳＧ等のパッシベーション膜２２を
デポジションし、所定のパターンにコンタクトホールを
開口して、その開口部に金属を所定のパターンに形成す
ることにより、ベース電極２３、エミッタ電極２４およ
びコレクタ電極２５を形成する。（同図（ｄ）） この実施例によるｐ　＋　Ａｌｉ域３０は、第３の実施
例におけるＰ″領域２６と同様に機能する。

尚、本発明は前記説明並びに図面の内容にのみ限定され
るものではなく、請求の範囲を逸脱しない限り種々の変
形例をも包含し得る。例えば、前述の各実施例における
二重膜１６を構成するＮ゛ポリシリコン１４第１の絶縁
膜１５との間に高融点金属膜を形成すれば、二重膜１６
を側方に延設してその先端部にエミッタ電極２４を設け
ることによるエミッタ抵抗の増大を防止することができ
る。

〈発明の効果〉 以上のように本発明の半導体装置の製造方法によると、
−工程によりベース取り出し領域と工くフタ領域とのパ
ターニングを同時に行っているので、ベース取り出し領
域とエミッタ領域とがセルファラインとなって耐圧劣化
を招くことなく両者の間隔を可及的に縮小でき、ベース
抵抗や寄生容量を極めて小さくすることができ、十分な
高速化を達成できる。

また、ベース取り出し領域とエミッタ領域とを同時にパ
ターニングする二重膜の側面に第２の絶縁膜を付着残存
させるので、この第２の絶縁膜の厚さ分だけベース取り
出し領域とエミッタ領域とを離間して形成することがで
き、両者のタッチによる耐圧劣化を確実に防止できる。

更に、形状の小さなエミッタ領域を、エツチングによる
開口部を要することなく形成できるので、不良発生率が
大幅に低減して歩留まりを格段に向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈｌは本発明の第１の実施例を模式的
に示した製造工程図、 第２図（ｅ）′〜（ｆ）′は本発明の第２の実施例を模
式的に示した一部の製造工程図、 第３図（ａ）〜（ｅ）は本発明の第３の実施例を模式的
に示した一部の製造工程図、 第４図（８１〜ｔｅｌは本発明の第４の実施例を模式的
に示した一部の製造工程図、 第５図ｆａ）〜（ｅ）は従来の製造方法を模式的に示し
た製造工程図である。 ２−Ｎ型エピタキシャルＮ（第１導電型基板）３・・・
コレクタ領域（第１導電型の埋込み層）６−　コレクタ
引き出し領域（引き出し領域）１４ ５ ６ ７ １８・ ８ 酸化膜 Ｎ“ポリシリコン（第１１電型のポリシリコン）第１の
絶縁膜 二重膜 第２の絶縁膜 Ｐ３ポリシリコン（第２導電型のポリシリコン）不純物
をドープした第２の絶縁膜

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）第１導電型の埋込み層およびこれから表面への引
   き出し領域を有した第１導電型基板上に設けた酸化膜を
   選択的に開口し、この開口部に低濃度の第２導電型不純
   物をイオン注入した後、全面に、第１導電型のポリシリ
   コンを下層に且つ第１の絶縁膜を上層にした二重膜を形
   成し、この二重膜をエッチングして前記開口部内に選択
   的に残存させ、続いて、全面に第２の絶縁膜を形成した
   後に異方性のプラズマエッチングを行って前記第２の絶
   縁膜を前記二重膜の側面にのみ残し、次に、全面に第２
   導電型のポリシリコンをデポジシヨンして該第２導電型
   のポリシリコンを前記開口部全体を覆うようにパターン
   ニングし、所定の熱処理を行って前記第１導電型のポリ
   シリコン中の第１導電型不純物および前記第２導電型の
   ポリシリコン中の第２導電型不純物を前記第１導電型基
   板における第２導電型不純物のイオン注入された部分に
   それぞれ拡散させることを特徴とする半導体装置の製造
   方法。
2. （２）前記第２の絶縁膜を第２導電型不純物をドープし
   た酸化膜で形成し、前記第２導電型のポリシリコンを前
   記開口部を覆うようにパターンニングした後に熱処理を
   行い、前記第１導電型のポリシリコン中の第１導電型不
   純物および前記第２導電型のポリシリコン中の第２導電
   型不純物と共に前記第２の絶縁膜中の第２導電型不純物
   を、前記第１導電型基板における第２導電型不純物のイ
   オン注入された部分にそれぞれ拡散させることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方
   法。
3. （３）全面に前記第２導電型のポリシリコンをデポジシ
   ョンして該第２導電型のポリシリコンを前記開口部全体
   を覆うようにパターンニングした後に所定の熱処理を行
   う工程に代えて、前記二重膜をマスクとして高濃度の第
   ２導電型不純物を前記開口部内にイオン注入した後に、
   所定の熱処理を行うようにしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。