JPH0371638A - バイポーラトランジスタの製造方法 - 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、高速動作の可能なバイポーラトランジスタに
関し、特に、短時間の熱処理工程で安定にエミッタ形成
を行うことができ、バイポーラ・相補型ＭＯ８複合型集
積回路装置（以下Ｂｉ−ＣＭＯ８集積回路装置）等に応
用して好適なバイポーラトランジスタの製造方法に関す
る。

従来の技術 一般に、バイポーラトランジスタの動作速度を高速化す
るにはベース幅を浅く設計することが重要であり、その
為にベース拡散層、エミッタ拡散層を浅く形成すること
が必要不可欠である。

ここで、従来浅い接合を形成する為の方法として、第３
図（ａ）〜（ｄ）に示すように、多結晶シリコン層を不
純物拡散源として用い、エミッタ拡散層を形成する方法
が一般に用いられていた。

即ち第３図において、縦型動作のＮＰＮ　）ランジスタ
を構成する為に第３図（ａ）でＰ型シリコン基板２１に
Ｎ＋型の高濃度埋込コレクタ１１２２を形成し、Ｎ型エ
ピタキシャル層を成長させた後に、既知の選択酸化法に
よって分離酸化膜２４を形成する。

ベース領１！１ｉ２６、グラフトベース領域２７は、エ
ピタキシャル層２３の表面に形成した第１のシリコン酸
化膜２５を介してボロン等のイオン注入により形成する
。エミッタ領域は、第３図（ｂＨｃ）に示すようにベー
ス領域２６を覆う第１のシリコン酸化膜２５に開口部を
設け、多結晶シリコン１２８を堆積成長した後に、Ａｓ
イオン等のイオン注入と熱処理を行うことにより形成す
る。

第３図（ｄ）では、ベース、エミッタ、コレクタの各領
域に金属配線Ｎ３１を形成してバイポーラトランジスタ
を完成する。

発明が解決しようとする課題 」二連した従来の形成方法においては、多結晶シリコン
層はエミッタ拡散層形成用の不純物拡散源として、また
、金属配線層形成後では熱処理時に浅いエミッタ・ベー
ス接合への配線金属材の侵入を防止する緩衝材として重
要である。

しかしながら従来の形成方法では浅いエミッタ・ベース
接合の形成を安定に再現性良く行い、所望の１−ランジ
スタ特性を得ることは、多結晶シリコン層からエピタキ
シャル層へのエミッタ用不純物拡散の為の熱処理工程の
安定性に強く依存するという欠点があった。従って、こ
の熱処理工程ではシリコンウェハ面内とシリコンウェハ
間で均一性の良い処理が行えるように厳密な処理条件の
管理が必要である。

また、多結晶シリコン層がらエピタキシャル層への不純
物拡散の為の熱処理は通常９００°Ｃがら１０００℃程
度の温度にて行われているが、バイポーラトランジスタ
とＭＯＳ　）−ランジスタとを同一のチップ上に集積す
るＢｉ−ＣＭＯ５集積回路装置においては、この熱処理
工程でＭＯＳトランジスタのソース・ドレイン拡散層の
不純物も再拡散して広がる為に、微細なター１〜長のＭ
ＯＳ　＋−ランジスタを形成することに対して制約とな
っていた。

本発明は従来の上記実情に鑑みてなされたものであり、
従って本発明の目的は、従来の技術に内在する上記欠点
を解消し、高速動作可能なバイポーラトランジスタを安
定に形成することができる新規な製造方法を提供するこ
とにある。

発明の従来技術に対する相違点 上述した従来の製造方法に対し、本発明は、エミッタ電
極として用いる多結晶シリコン層の形成に先立ち、エミ
ッタ拡散層を形成ずべき領域の開口部内に、エミッタ用
の不純物イオンを予めイオン注入するという相違点を有
する。

課題を解決するための手段 前記目的を遠戚する為に、本発明に係るバイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、エミッタ領域及びそのコンタク
ト電極の形成工程として、シリコン基板表面に形成した
絶縁膜に開口部を設け、開口部内にイオン注入によりエ
ミッタ拡散層形成用の不純物を導入する工程と、開口部
を覆って、コンタクト電極として用いる多結晶シリコン
層を堆積形成する工程と、多結晶シリコン層中にイオン
注入により、エミッタ拡散層と同導電型の不純物を導入
する工程とを備えて構成される。

実施例 次に本発明をその好ましい一実施例について図面を参照
して具体的に説明する。

第１図（ａ）〜（ｅ）は本発明による第１の実施例の主
要工程における縦断面図である。

第１図（ａ）〜（ｅ）を参照するに、先ず第１図（ａ）
ではＰ型シリコン基板１の主面上に選択的にＡｓまたは
ｓｂイオンを加速注入し、１１００’Ｃ〜１２００℃の
温度で熱処理を行ってＮ＋型埋込コレクタ層２を形成す
る。続いてＮ型エピタキシャルＮ３を膜厚１μｍ成長さ
せる。エピタキシャル層３には成長と同時にリン原子を
濃度５Ｘ１０１５〜１ｘＩＱ＋６＋＋ｓ−３程度ドープ
しておく。既知の選択酸化法を用いて分離酸化ＪＩｉ４
を形成し、またエピタキシャル１１！３の表面に第１の
シリコン酸１ヒｌ１ｉ５を熱酸化により形成する。ベー
ス領域６とグラフトベース領域７はそれぞれボロン原子
を選択的にイオン注入することで形成するが、このとき
例えば第１のシリコン酸化膜５のＭ厚を１５００人程度
に形成すれば、ベース領域６はボロン原子を加速エネル
ギ５０ｋｅＶ　、ドーズ量１〜５Ｘ１０”ｃｍ−２にて
、ま、たグラフトベース領域７はボロン原子を加速エネ
ルギ５０ｋｅＶドーズ量５　ｘ　１０’　ｓ　ｃｒａ−
２にて行うことができる。

次に第１図（ｂ）ではエミッタ領域形成の為に、Ｐ型ベ
ース領域上の第１のシリコン酸化膜５に開口部を設け、
Ａｓイオンを加速エネルギ５０ｋｅＶドーズＪＬＩＸＩ
Ｏ”ｃｍ−２にて加速注入する。

第１図（ｃ）では全面に多結晶シリコン層８を気相成長
法により成長せしめ、これにもＡｓイオンを加速注入す
る。このときの条件は例えば加速エネルギ８０ｋｅＶド
ーズｊｔ　１ｘ１０１６ｃｍ−２にて行うことができる
。

次に第１図（ｄ）では、多結晶シリコン層８を写真食刻
工程を用いて、エミッタｆｉｌｌ域を残して選択的にエ
ツチング除去し、また気相成長法により第２のシリコン
酸化膜を堆積成長させる。ここで熱処理を行ってベース
領域６の表面にイオン注入したＡｓ原子を再拡散させ、
所望の深さのＮ１型エミッタ領域１０を形成するが、多
結晶シリコン層の表面にイオン注入したＡｓ原子を下方
拡散させて、エミッタ形成を行う従来の製造方法（第３
図）に比べ、熱処理時間が短くて良く、また、多結晶シ
リコン層中の結晶粒と結晶粒界との拡散速度の違いによ
る拡散の不均一性等の問題を考慮する必要がない。

第１図（ｅ）ではグラフトベース、エミッタ、コレクタ
の各領域の第１のシリコン酸化膜５及び第２のシリコン
酸化膜９にコンタクト孔を開口し、金属配線！１１を形
成して、バイポーラトランジスタを完成する。

第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明による第２の実施例を示
す縦断面図である。

第２図（ａ）〜（ｄ）を参照するに、第２の実施例にお
いても、ベース領域の形成工程までは上記第１の実施例
と同じである為にその説明を省略し、また第２図では第
１図におけるエミッタ形成部分のみを拡大して示した。

第２の実施例では、第２図（１））に示すように、エミ
ッタ領域形成の為に第１のシリコン酸化膜５に開口部を
設けた後に熱酸化を行って開口部のベース領域６の表面
に１５０人程度の第３のシリコンｖｉ１ヒ膜１２を形成
し、この第３のシリコン酸化膜１２を通してＡｓ原子の
イオン注入を行う。イオン注入は第１図（ｂ）と同じく
加速電圧８０ｋｅＶドーズ量ｌＸｌ０”ｃｍ−２にて行
うことができる。その後全面にドライエツチングを行い
、第３のシリコン酸化膜１２を除去しく第２図（Ｃ）　
）　、多結晶シリコン層８を気相成長法により堆積成長
させる。第１図（ｄ）に示すように多結晶シリコンＮ８
の表面にＡｓ原子をイオン注入し、以下第１の実施例と
同様にしてバイポーラトランジスタを完成する。

第２の実施例では、エミッタ拡散層形成用のＡｓ原子の
イオン注入を膜厚の薄い第３のシリコン酸化膜１２を通
して行う為に、イオン注入時のチャネリング現象を抑制
することができ、より浅い接合の形成を容易にできる利
点がある。

発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、エミッタｔｆ１と
して用いる多結晶シリコン層の形成に先立ち、エミッタ
拡散層を形成すべき領域の開口部内にエミッタ用の不純
物イオンを予めイオン注入することにより、エミッタ拡
散層形成の為の熱処理を短縮することができ、またエミ
ッタ・ベース接合の深さを主としてイオン注入により制
御することも可能であり、浅い接合を形成することによ
り高速動作の可能なバイポーラ１〜ランジスタを安定に
形成することができる。

本発明では、従来の製造方法と同じく、エミッタ拡散層
上のコンタクト電極としては、多結晶シリコン層を用い
る為に、上述のように浅い接合を形成した場合にも、上
層に形成するＡｊ等の金属配線材による接合のアロイス
パイク現象を有効に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第ｉ図（ａ）〜（ｅ）は本発明による第１の実施例の主
要工程における縦断面図、第２図（ａ）〜（ｄ）は本発
明による第２の実施例の主要工程を示す縦断面図、第３
図（ａ）〜（ｄ）は従来のバイポーラ１〜ランジスタの
製造方法を説明する為の縦断面図である。 １．２１・・・Ｐ型シリコン基板、２，２２・・・Ｎ＋
型埋込コレクタ層、３，２３・・・Ｎ型エピタキシャル
層、４．２４・・・分離酸化膜、５，２５・・・第１の
シリコン酸化膜、６，２６・・Ｐ型ベース領域、７．２
７・・・ピ型グラフトベース領域、８，２８・・・多結
晶シリコン層、９．２９・・・第２のシリコン酸化膜、
１０．３０・・・Ｎ＋型エミッタ領域、１１．３１・・
・金属配線層、１２・・・第３のシリコン酸化膜

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. シリコン基板の主面上に設けた第１導電型の第１の半導
   体領域内に第２導電型の第２の半導体領域と、該第２の
   半導体領域内に第１導電型の第３の半導体領域とを備え
   、これら第１第２及び第３の半導体領域をそれぞれコレ
   クタ、ベース、エミッタとするバイポーラトランジスタ
   の製造方法に関し、前記第３の半導体領域及びそのコン
   タクト電極の形成工程として、シリコン基板表面に形成
   した絶縁膜に開口部を設け、該開口部内にイオン注入に
   より第１導電型の不純物を導入する工程と、前記開口部
   を覆ってコンタクト電極として用いる多結晶シリコン層
   を堆積形成する工程と、前記多結晶シリコン層中にイオ
   ン注入により第１導電型の不純物を導入する工程とを有
   することを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方
   法。