JPH04102334A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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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。
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NPN型ンリソリバイポーラトランジスタに関
し、特にベースおよびエミッタを分子線エピタキシャル
成長装置で成長したNPNシリコンバイポーラトランジ
スタおよびその複合素子に関するものである。
し、特にベースおよびエミッタを分子線エピタキシャル
成長装置で成長したNPNシリコンバイポーラトランジ
スタおよびその複合素子に関するものである。
従来技術によるソリコンバイポーラトランジスタの製造
方法について、第6図(a)〜(f)を参照して説明す
る。
方法について、第6図(a)〜(f)を参照して説明す
る。
はじめに第6図(a)に示すように、P型シリコン基板
11の上に厚さ1.3〜1.6μm1比抵抗1.3〜1
.0ΩcmのN−型エピタキシャル層13を成長し、ス
ポットLOCO8法で厚さ500〜600人の酸化ソリ
コン膜6を形成する。
11の上に厚さ1.3〜1.6μm1比抵抗1.3〜1
.0ΩcmのN−型エピタキシャル層13を成長し、ス
ポットLOCO8法で厚さ500〜600人の酸化ソリ
コン膜6を形成する。
つぎに第6図(b)に示すように、フォトレジストをマ
スクとして燐をイオン注入して、N+型コレクタ引き出
し部23を形成したのち、フォトレジストをマスクとし
て硼素をイオン注入してベース14を形成する。
スクとして燐をイオン注入して、N+型コレクタ引き出
し部23を形成したのち、フォトレジストをマスクとし
て硼素をイオン注入してベース14を形成する。
つぎに第6図(C)に示すように、CVD法により厚さ
1000−1500人の窒化シリコン膜7を堆積したの
ち、CF4などのガスを用いたRIE法によりエミッタ
とコレクタコンタクトとの酸化シリコン膜6およびエミ
ッタ、コレクタコンタクト、ベースコンタクトの窒化シ
リコン膜7をエツチングする。そのあとCVD法により
厚さ1500人のポリシリコンエフを成長し、砒素をイ
オン注入してN2型エミッタ16を形成する。
1000−1500人の窒化シリコン膜7を堆積したの
ち、CF4などのガスを用いたRIE法によりエミッタ
とコレクタコンタクトとの酸化シリコン膜6およびエミ
ッタ、コレクタコンタクト、ベースコンタクトの窒化シ
リコン膜7をエツチングする。そのあとCVD法により
厚さ1500人のポリシリコンエフを成長し、砒素をイ
オン注入してN2型エミッタ16を形成する。
つぎに第6図(d)に示すように、フォトレジストをマ
スクとしてCF4などのガスを用いたドライエツチング
により、不要のポリシリコンを除去する。
スクとしてCF4などのガスを用いたドライエツチング
により、不要のポリシリコンを除去する。
つぎに第6図(e)に示すように、フォトレジストをマ
スクとしてベースコンタクト部の酸化シリコン膜6をエ
ツチングし、硼素を熱拡散することにより、P+型外部
ベース15を形成する。
スクとしてベースコンタクト部の酸化シリコン膜6をエ
ツチングし、硼素を熱拡散することにより、P+型外部
ベース15を形成する。
つぎに第6図(f)に示すように、ベース電極9、エミ
ッタ電極101コレクタ電極22を形成することにより
素子部が完成する。
ッタ電極101コレクタ電極22を形成することにより
素子部が完成する。
このようにシリコンバイポーラトランジスタのエミッタ
は、ポリシリコン成長および砒素イオン注入法もしくは
DOPO8法が用いられる。
は、ポリシリコン成長および砒素イオン注入法もしくは
DOPO8法が用いられる。
そのあと高温熱処理により砒素の活性化およびエミッタ
接合形成を行っている。
接合形成を行っている。
一方MBE装置は急峻な不純物分布やシリコンゲルマニ
ウム混晶(以下5iGe混晶と略す)が得られる低温成
長手段としてシリコンバイポーラトランジスタの薄いベ
ース層形成に応用され始めている。
ウム混晶(以下5iGe混晶と略す)が得られる低温成
長手段としてシリコンバイポーラトランジスタの薄いベ
ース層形成に応用され始めている。
せっかく薄いベースをMBE装置で成長しても、そのあ
とエミッタ中の砒素を活性化するため高温熱処理すると
、不純物プロファイルか変化し特性が劣化してしまう。
とエミッタ中の砒素を活性化するため高温熱処理すると
、不純物プロファイルか変化し特性が劣化してしまう。
MBE装置で成長した結晶欠陥がない5iGe混晶をベ
ースとしても、そのあと成長温度以上で熱処理を行うと
ミスフィツトやディスロケーションが発生してリーク電
流が増大するなとの問題があった。
ースとしても、そのあと成長温度以上で熱処理を行うと
ミスフィツトやディスロケーションが発生してリーク電
流が増大するなとの問題があった。
MBE装置を用いてエミッタを低温で形成しようとしよ
うとしても、通常MBEのN型不純物源として用いられ
ているアンチモンは固溶度が低いためにエミッタとして
必要な高4度ドーピングができないという問題もあった
。
うとしても、通常MBEのN型不純物源として用いられ
ているアンチモンは固溶度が低いためにエミッタとして
必要な高4度ドーピングができないという問題もあった
。
本発明の半導体装置の製造方法は、N型エピタキンヤル
層の上にMBE装置で成長したP型エピタキシャル層を
ベースとし、その上にMBEaffでアンチモンドープ
アモルファスシリコン層を成長したのち、熱処理により
固相成長させてエピタキシャル層に変換し、エミッタと
するものである。
層の上にMBE装置で成長したP型エピタキシャル層を
ベースとし、その上にMBEaffでアンチモンドープ
アモルファスシリコン層を成長したのち、熱処理により
固相成長させてエピタキシャル層に変換し、エミッタと
するものである。
MBE装置でアンチモンドープシリコン層を成長する過
程を第4図(a)〜(d)を参照して説明する。
程を第4図(a)〜(d)を参照して説明する。
通常は第4図(a)に示すようにP型シリコン基板11
を約650 ’Cに加熱し、ノリフン分子およびアンチ
モン分子をクヌーセンセルがら同時に蒸発させてアンチ
モンドープエピタキシャル層19を成長させる。
を約650 ’Cに加熱し、ノリフン分子およびアンチ
モン分子をクヌーセンセルがら同時に蒸発させてアンチ
モンドープエピタキシャル層19を成長させる。
低濃度ドーピングの場合はこの方法で問題はないが、エ
ミッタ形成のような高濃度ドーピングの際は第4図(b
)に示すように、固溶度以上のアンチモン分子がエピタ
キシャル層の表面に偏析してアンチモン偏析層20を形
成してしまう。
ミッタ形成のような高濃度ドーピングの際は第4図(b
)に示すように、固溶度以上のアンチモン分子がエピタ
キシャル層の表面に偏析してアンチモン偏析層20を形
成してしまう。
そこで本発明ではつぎのようなアモルファスシリコンの
固相成長法を用いる。
固相成長法を用いる。
はじめに第4図(C)に示すように、常温のP型シリコ
ン基板1にノリフン分子およびアンチモン分子をクヌー
センセルから同時に蒸発させてアモルファスシリコン層
21を成長させる。このアモルファスシリコン層21に
は蒸発させたアンチモン分子がすへて含まれている。
ン基板1にノリフン分子およびアンチモン分子をクヌー
センセルから同時に蒸発させてアモルファスシリコン層
21を成長させる。このアモルファスシリコン層21に
は蒸発させたアンチモン分子がすへて含まれている。
つぎに第4図(d)に示すように、600〜650°C
でアニールすると固相成長により、アンチモンドープエ
ピタキシャル層19に変換される。
でアニールすると固相成長により、アンチモンドープエ
ピタキシャル層19に変換される。
この方法ではアンチモンの表面偏析が生じないので、固
溶度以上のアンチモンの高濃度ドーピングが可能になる
。
溶度以上のアンチモンの高濃度ドーピングが可能になる
。
つぎに第5図(a)に理想的なヘテロバイポーラトラジ
スタの不純物プロファイルを示す。ここではP−N接合
の位置とへテロ界面の位置とが同一であるためへテロ効
果が現われ、電流利得が上がる。
スタの不純物プロファイルを示す。ここではP−N接合
の位置とへテロ界面の位置とが同一であるためへテロ効
果が現われ、電流利得が上がる。
これに対し高温熱処理を行なうと内部拡散により第5図
(b)に示すように不純物プロファイルが変化する。す
なわちエミッタ中の砒素がベース内にベース中の硼素が
エミッタおよびコレクタ内に拡散されてしまう。その結
果へテロ界面の位置とP−N接合の位置とがずれてしま
い、十分なヘテロ効果が得られないばがりが、I−■特
性の劣化やVRの低下を招いている。
(b)に示すように不純物プロファイルが変化する。す
なわちエミッタ中の砒素がベース内にベース中の硼素が
エミッタおよびコレクタ内に拡散されてしまう。その結
果へテロ界面の位置とP−N接合の位置とがずれてしま
い、十分なヘテロ効果が得られないばがりが、I−■特
性の劣化やVRの低下を招いている。
そこで100〜200人の厚さのノンドープシリコン層
をエミッタとベースとの間に入れると、ベース中の硼素
およびエミッタ中の砒素(あるいはアンチモン)の拡散
がこのバッファ層内で行なわれて、ヘテロ界面とP−N
接合との位置するが緩和され、ヘテロ効果が得られる。
をエミッタとベースとの間に入れると、ベース中の硼素
およびエミッタ中の砒素(あるいはアンチモン)の拡散
がこのバッファ層内で行なわれて、ヘテロ界面とP−N
接合との位置するが緩和され、ヘテロ効果が得られる。
本発明の第1の実施例について第1図(a)〜(e)を
参照して説明する。
参照して説明する。
はじめに第1図(a)に示すように、N型シリコン基板
1に比抵抗0.5〜1.00cm、厚さ0.8〜1.0
μmのN−型エピタキシャル層2を成長し、熱酸化によ
り厚さ100λの二酸化シリコン膜3を形成し、フォト
レジストをマスクとしてベース予定領域を開口する。
1に比抵抗0.5〜1.00cm、厚さ0.8〜1.0
μmのN−型エピタキシャル層2を成長し、熱酸化によ
り厚さ100λの二酸化シリコン膜3を形成し、フォト
レジストをマスクとしてベース予定領域を開口する。
つぎにMBE装置を用いて850″Cて成長時の真空度
を約1O−8Torrに保ってシリコンおよび硼素を同
時に蒸発させて厚さ300〜500人、キャリア濃度1
018c m−3のP型エピタキシャル層4を成長する
。
を約1O−8Torrに保ってシリコンおよび硼素を同
時に蒸発させて厚さ300〜500人、キャリア濃度1
018c m−3のP型エピタキシャル層4を成長する
。
さらにMBE装置を用いて650°Cで/リコンおよび
硼素を同時に蒸発させて厚さ50〜200人のP−型エ
ピタキシャル層5を形成する。このP−型エピタキシャ
ル層5はエミッタトベースノ界面の結晶性およびP−N
接合を良好に保つためのバッファ層となる。またここで
硼素と同時にゲルマニウムを蒸発させることにより、5
i−Geヘテロバイポーラトランジスタとなる。
硼素を同時に蒸発させて厚さ50〜200人のP−型エ
ピタキシャル層5を形成する。このP−型エピタキシャ
ル層5はエミッタトベースノ界面の結晶性およびP−N
接合を良好に保つためのバッファ層となる。またここで
硼素と同時にゲルマニウムを蒸発させることにより、5
i−Geヘテロバイポーラトランジスタとなる。
そのあと二酸化シリコン膜3上に成長したポリシリコン
を、フォトレジストをマスクとしてCF4などのガスを
用いた異方性エツチングにより除去する。
を、フォトレジストをマスクとしてCF4などのガスを
用いた異方性エツチングにより除去する。
つぎに第1図(b)に示すように、CVD法により厚さ
1000人の二酸化シリコン膜6および厚さ1000ス
の窒化シリコン膜7を形成し、フォトレジストをマスク
として異方性エツチングによりエミッタ予定領域を開口
する。
1000人の二酸化シリコン膜6および厚さ1000ス
の窒化シリコン膜7を形成し、フォトレジストをマスク
として異方性エツチングによりエミッタ予定領域を開口
する。
つぎに第1図(C)に示すようにMBE装置を用いて常
温で7リフンおよびアンチモンを同IIに蒸発させて高
濃度にドーピングしたアモルファスシリコンを堆積する
。
温で7リフンおよびアンチモンを同IIに蒸発させて高
濃度にドーピングしたアモルファスシリコンを堆積する
。
つぎに650°Cに加熱して固相成長させ、アモルファ
スシリコンを厚さ1000〜200OAのN”型エピタ
キシャル層8に変換する。
スシリコンを厚さ1000〜200OAのN”型エピタ
キシャル層8に変換する。
つぎに第1図(d)に示すように、フォトレジストをマ
スクとしてCFJ十02などのガスを用いた異方性エツ
チングにより不要のN3型エピタキシャル層8を除去す
る。
スクとしてCFJ十02などのガスを用いた異方性エツ
チングにより不要のN3型エピタキシャル層8を除去す
る。
つぎにフォトレノストをマスクとして異方性エツチング
によりベースコンタクトを開口する。
によりベースコンタクトを開口する。
つぎに第1図(e)に示すように、ベース電極9および
エミッタ電極10を形成して素子部が完成する。
エミッタ電極10を形成して素子部が完成する。
つぎに本発明の第2の実施例について第2図を参照して
説明する。
説明する。
MBE装置でP型エピタキシャル層4を成長したのち、
P−型エピタキシャル層5を成長しないで、バッファ層
となる低濃度不純物層(P型でもN型でも良い)18を
成長してから、第1の実施例と同様の方法でN゛型エピ
タキ/ヤル層8を成長する。
P−型エピタキシャル層5を成長しないで、バッファ層
となる低濃度不純物層(P型でもN型でも良い)18を
成長してから、第1の実施例と同様の方法でN゛型エピ
タキ/ヤル層8を成長する。
このあとベース電極9およびエミッタ電極1゜を形成し
て素子部が完成する。
て素子部が完成する。
つぎに本発明の第3の実施例としてバイポーラ集積回路
について、第3図を参照して説明する。
について、第3図を参照して説明する。
こんどはP型シリコン基板11を用いて N +型埋込
層12を形成してから比抵抗0.5〜1゜0オーム、厚
さ0.8〜1.0μmのN−型エピタキシャル層13を
成長する。
層12を形成してから比抵抗0.5〜1゜0オーム、厚
さ0.8〜1.0μmのN−型エピタキシャル層13を
成長する。
このあとP型エピタキシャル層4およびP−型エピタキ
シャル層5を成長し、二酸化シリコン膜6および窒化シ
リコン膜7を形成し、エミッタとなるアモルファスシリ
コンを成長してから熱処理してN”型エピタキシャル層
8に変換してから、ベース電極9、エミッタ電極10、
コレクタ電極22を形成することにより素子部が完成す
る。
シャル層5を成長し、二酸化シリコン膜6および窒化シ
リコン膜7を形成し、エミッタとなるアモルファスシリ
コンを成長してから熱処理してN”型エピタキシャル層
8に変換してから、ベース電極9、エミッタ電極10、
コレクタ電極22を形成することにより素子部が完成す
る。
このほかMBE装置を用いたアンチモンを含んだ固相成
長によって得られるN+エピタキシャル層はシリコンダ
イオードにおけるカソードとしても応用できる。
長によって得られるN+エピタキシャル層はシリコンダ
イオードにおけるカソードとしても応用できる。
NPN型シリコンバイポーラトランジスタのベースたけ
でなくエミッタもMBE装置を用いた低温成長により製
造することができる。
でなくエミッタもMBE装置を用いた低温成長により製
造することができる。
そのためMBE成長後の工程で高温熱処理が不要になり
、不純物プロファイルの変化がなく、特性の悪化がなく
なるという効果がある。
、不純物プロファイルの変化がなく、特性の悪化がなく
なるという効果がある。
またアンチモンを高濃度に含むアモルファスシリコンの
固相成長を行なうことにより、これまで不可能だったア
ンチモンの高濃度ドーピングが可能になった。
固相成長を行なうことにより、これまで不可能だったア
ンチモンの高濃度ドーピングが可能になった。
第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例を工程順
に示す断面図、第2図は本発明の第2の実施例を示す断
面図、第3図は本発明の第3の実施例を示す断面図、第
4図(a)〜(d)はMBE装置による結晶成長を示す
断面図、第5図(a)、(b)はへテロバイポーラトラ
ンジスタの不純物プロファイルを示すグラフ、第6図(
a)〜(f)は従来技術によるMBE装置を用いたバイ
ポーラトランジスタの製造方法を工程順に示す断面図で
ある。 1・・・N型シリコン基板、2・・・N−型エピタキシ
ャル層、3・・・二酸化シリコン膜、4・・・P型エピ
タキシャル層、5・・・P−型エピタキシャル層、6・
・・二酸化シリコン膜、7・・・窒化シリコン膜、8・
・・N“型エピタキシャル層、9・・・ベースi4極、
10・・・エミッタ電極、11・・・P型ソリコン基板
、12・・・N+型埋込層、13・・・N−型エピタキ
シャル層、14・・・P−型ベース、15・・・Pl!
%部ベース、16・・・N+型エミッタ、17・・・N
“型ポリソリコン、18・・・低1度不純物層、19・
・・アンチモンドープエピタキシャル層、20・・・ア
ンチモン偏析層、21・・・アンチモンドープアモルフ
ァス7937層、22コレクタ電極、23・・・N1型
コレクタ引き出し部。
に示す断面図、第2図は本発明の第2の実施例を示す断
面図、第3図は本発明の第3の実施例を示す断面図、第
4図(a)〜(d)はMBE装置による結晶成長を示す
断面図、第5図(a)、(b)はへテロバイポーラトラ
ンジスタの不純物プロファイルを示すグラフ、第6図(
a)〜(f)は従来技術によるMBE装置を用いたバイ
ポーラトランジスタの製造方法を工程順に示す断面図で
ある。 1・・・N型シリコン基板、2・・・N−型エピタキシ
ャル層、3・・・二酸化シリコン膜、4・・・P型エピ
タキシャル層、5・・・P−型エピタキシャル層、6・
・・二酸化シリコン膜、7・・・窒化シリコン膜、8・
・・N“型エピタキシャル層、9・・・ベースi4極、
10・・・エミッタ電極、11・・・P型ソリコン基板
、12・・・N+型埋込層、13・・・N−型エピタキ
シャル層、14・・・P−型ベース、15・・・Pl!
%部ベース、16・・・N+型エミッタ、17・・・N
“型ポリソリコン、18・・・低1度不純物層、19・
・・アンチモンドープエピタキシャル層、20・・・ア
ンチモン偏析層、21・・・アンチモンドープアモルフ
ァス7937層、22コレクタ電極、23・・・N1型
コレクタ引き出し部。
Claims (1)
- コレクタとなるN型シリコンエピタキシャル層の上に分
子線エピタキシャル成長装置でベースとなるP型シリコ
ンエピタキシャル層を成長する工程と、該P型シリコン
エピタキシャル層の上に分子線エピタキシャル成長装置
でエミッタとなるアンチモンドープN型シリコンアモル
ファス層を成長する工程と、アニール熱処理による固相
成長法で前記N型シリコンアモルファス層をN型シリコ
ンエピタキシャル層に変換する工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2220215A JP3033155B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 半導体装置の製造方法 |
US07/748,694 US5219767A (en) | 1990-08-22 | 1991-08-22 | Process for preparing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2220215A JP3033155B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04102334A true JPH04102334A (ja) | 1992-04-03 |
JP3033155B2 JP3033155B2 (ja) | 2000-04-17 |
Family
ID=16747690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2220215A Expired - Lifetime JP3033155B2 (ja) | 1990-08-22 | 1990-08-22 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5219767A (ja) |
JP (1) | JP3033155B2 (ja) |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5350700A (en) * | 1993-12-02 | 1994-09-27 | United Micro Electronics Corporation | Method of fabricating bipolar transistors with buried collector region |
US6271093B1 (en) * | 1994-06-30 | 2001-08-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Methods for reducing anomalous narrow channel effect in trench-bounded buried-channel p-MOSFETs |
JP3062065B2 (ja) * | 1995-10-20 | 2000-07-10 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
FR2779572B1 (fr) * | 1998-06-05 | 2003-10-17 | St Microelectronics Sa | Transistor bipolaire vertical a faible bruit et procede de fabrication correspondant |
US7029995B2 (en) * | 2003-06-13 | 2006-04-18 | Asm America, Inc. | Methods for depositing amorphous materials and using them as templates for epitaxial films by solid phase epitaxy |
KR20060056331A (ko) * | 2003-07-23 | 2006-05-24 | 에이에스엠 아메리카, 인코포레이티드 | 절연체-상-실리콘 구조 및 벌크 기판 상의 SiGe 증착 |
KR20220033596A (ko) * | 2020-09-08 | 2022-03-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 다결정 실리콘층의 제조 방법, 표시 장치 및 이의 제조 방법 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS59186367A (ja) * | 1983-04-06 | 1984-10-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体装置の製造方法 |
JPS6445166A (en) * | 1987-08-14 | 1989-02-17 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPS6476760A (en) * | 1987-09-18 | 1989-03-22 | Toshiba Corp | Manufacture of semiconductor device |
-
1990
- 1990-08-22 JP JP2220215A patent/JP3033155B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-08-22 US US07/748,694 patent/US5219767A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US5219767A (en) | 1993-06-15 |
JP3033155B2 (ja) | 2000-04-17 |
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