JPH0418462B2 - - Google Patents

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JPH0418462B2
JPH0418462B2 JP17973285A JP17973285A JPH0418462B2 JP H0418462 B2 JPH0418462 B2 JP H0418462B2 JP 17973285 A JP17973285 A JP 17973285A JP 17973285 A JP17973285 A JP 17973285A JP H0418462 B2 JPH0418462 B2 JP H0418462B2
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Japan
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film
region
oxide film
emitter
base
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Tadashi Hirao
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の製造方法に関し、特
に、バイポーラ型半導体集積回路装置におけるベ
ースの電極引出部の形成方法の改良に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to an improvement in a method for forming an electrode extension portion of a base in a bipolar semiconductor integrated circuit device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

一般にバイポーラ型半導体集積回路装置におけ
るトランジスタは、pn接合分離、選択酸化技術
を用いた酸化膜分離、または3重拡散を用いる方
法などによつて電気的に独立した島内に形成され
る。ここでは、酸化膜分離法によつてnpnトラン
ジスタを形成する方法について述べる。もちろ
ん、これ以外の上記各種分離法を用いる場合、さ
らにはpnpトランジスタについても適用できるも
のである。
Generally, transistors in a bipolar semiconductor integrated circuit device are formed in electrically independent islands by pn junction isolation, oxide film isolation using selective oxidation technology, triple diffusion, or the like. Here, a method for forming an npn transistor using an oxide film separation method will be described. Of course, when using the above-mentioned various separation methods other than this, it can also be applied to pnp transistors.

第5A図ないし第5E図は、従来の製造方法に
よる主要工程段階における半導体装置の断面構造
を示す図である。以下、第5A図〜第5E図を参
照して従来の製造方法について簡単に説明する。
FIGS. 5A to 5E are diagrams showing the cross-sectional structure of a semiconductor device at major process steps according to a conventional manufacturing method. Hereinafter, a conventional manufacturing method will be briefly described with reference to FIGS. 5A to 5E.

第5A図において、低不純物濃度のp型(p-
型)シリコン基板1にコレクタ埋込み層となる高
不純物濃度のn型(n+型)層2が選択的に形成
される。次にシリコン基板1およびn+型層2の
上にn-型エピタキシヤル層3が形成される。
In FIG. 5A, p-type (p -
(type) An n-type (n + -type) layer 2 with a high impurity concentration, which becomes a collector buried layer, is selectively formed on a silicon substrate 1. Next, an n type epitaxial layer 3 is formed on the silicon substrate 1 and the n + type layer 2 .

第5B図において、下敷酸化膜101および窒
化膜201がn-層3上の所定の領域に形成され
る。窒化膜201をマスクとしてチヤンネルカツ
ト用のp型層4のアニールと同時に、窒化膜20
1をマスクとして厚い分離酸化膜102が選択酸
化により形成される。
In FIG. 5B, underlying oxide film 101 and nitride film 201 are formed in predetermined regions on n - layer 3. In FIG. At the same time as annealing the p-type layer 4 for channel cutting using the nitride film 201 as a mask, the nitride film 201 is
A thick isolation oxide film 102 is formed by selective oxidation using 1 as a mask.

第5C図において、まず選択酸化用のマスクと
して用いられた窒化膜201が下敷酸化膜101
とともに除去される。次に、改めてイオン注入保
護用の酸化膜103が形成され、フオトレジスト
膜(この段階でのフオトレジスト膜は図示せず)
をマスクとして、外部ベース層となるp+型層5
が形成される。さらに、上記フオトレジスト膜を
除去し、改めてフオトレジスト膜301を所定の
形状に形成し、これをマスクとして活性ベース層
となるp型層6がイオン注入法により形成され
る。
In FIG. 5C, first, the nitride film 201 used as a mask for selective oxidation is removed from the underlying oxide film 101.
removed along with the Next, an oxide film 103 for protecting ion implantation is formed again, and a photoresist film (the photoresist film at this stage is not shown).
Using as a mask, add p + type layer 5, which becomes the external base layer.
is formed. Further, the photoresist film 301 is removed, a new photoresist film 301 is formed in a predetermined shape, and using this as a mask, a p-type layer 6 that will become an active base layer is formed by ion implantation.

第5D図において、フオトレジスト膜301が
除去され、次に一般に隣ガラス(PSG)である
パツシベーシヨン膜401が披着される。ベース
イオン注入層5,6のアニールとPSG膜401
の焼き締めとを兼ねた熱処理を行なつて、中間段
階の外部ベース層51および活性ベース層61が
形成される。次に、PSG膜401の予め定めら
れた領域にエミツタ電極用コンタクト孔70およ
びコレクタ電極用コンタクト孔80が形成され、
このコンタクト孔70,80を介してイオン注入
法によりエミツタ層となるべきn+型層7および
コレクタ電極取出装置となるべきn+型層8が形
成される。
In FIG. 5D, the photoresist film 301 is removed and then a passivation film 401, typically fused glass (PSG), is deposited. Annealing of base ion implantation layers 5 and 6 and PSG film 401
By performing a heat treatment that also serves as baking and tightening, the intermediate external base layer 51 and active base layer 61 are formed. Next, an emitter electrode contact hole 70 and a collector electrode contact hole 80 are formed in a predetermined region of the PSG film 401.
Through these contact holes 70 and 80, an n + type layer 7 which is to become an emitter layer and an n + type layer 8 which is to be a collector electrode extraction device are formed by ion implantation.

第5E図において、各イオン注入層をアニール
し、外部ベース層52および活性ベース層62が
完成され、かつエミツタ層71およびコレクタ電
極取出層81が形成される。各開孔50,70お
よび80に電極突抜け防止(たとえばAlとSIと
の反応の防止)用の金属シリサイド膜501が形
成される。この金属シリサイド膜501には、白
金シリサイド(Pt−Si)、パラジウムシリサイド
(Pd−Si)などが用いられる。金属シリサイド膜
501上にアルミニウムAlのような低抵抗金属
を用いてベース電極配線9、エミツタ電極配線1
0およびコレクタ電極配線11が形成される。
In FIG. 5E, each ion implantation layer is annealed to complete the external base layer 52 and active base layer 62, and to form the emitter layer 71 and collector electrode extraction layer 81. A metal silicide film 501 for preventing electrode penetration (for example, preventing reaction between Al and SI) is formed in each of the openings 50, 70, and 80. For this metal silicide film 501, platinum silicide (Pt-Si), palladium silicide (Pd-Si), or the like is used. A base electrode wiring 9 and an emitter electrode wiring 1 are formed on the metal silicide film 501 using a low resistance metal such as aluminum.
0 and collector electrode wiring 11 are formed.

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

ところで、トランジスタの周波数特性はベース
−コレクタ容量およびベース抵抗などに依存す
る。したがつて、トランジスタの周波数特性の向
上を図るには、これらを小さくする必要がある。
上述の従来の構造におけるp+型外部ベース層5
2はベース抵抗を低下させるために設けられてい
る。
Incidentally, the frequency characteristics of a transistor depend on base-collector capacitance, base resistance, and the like. Therefore, in order to improve the frequency characteristics of the transistor, it is necessary to reduce these.
p + type external base layer 5 in the above conventional structure
2 is provided to lower the base resistance.

しかし、この外部ベース層52はベース−コレ
クタ容量を増大させるという欠点がある。
However, this external base layer 52 has the disadvantage of increasing base-collector capacitance.

第6図は従来の方法で製造されたトランジスタ
の平面パターン図である。ベース抵抗は第6図に
示されるエミツタ層71とベース電極取出用開孔
50との距離D1に依存する。従来の装置におい
ては、ベース電極配線9とエミツタ電極配線10
との間隔と電極配線9,10のそれぞれの開孔5
0,70からのはみ出し分との合計距離となつて
いる。したがつて、フオトエツチングの精度を向
上して電極配線間隔を小さくしても、上述のはみ
出し分はどうしても残る。また、第6図に示され
るエミツタ層71と分離酸化膜境界Aとの間のベ
ース領域は非活性領域であり、ベース−コレクタ
容量を増大させる。この非活性領域をなくすため
に、エミツタ層71が分離酸化膜に接するウオー
ルド・エミツタ構造とする方法がある。しかしこ
の方法においても種々の欠点が生じる。
FIG. 6 is a plan pattern diagram of a transistor manufactured by a conventional method. The base resistance depends on the distance D1 between the emitter layer 71 and the base electrode extraction hole 50 shown in FIG. In the conventional device, the base electrode wiring 9 and the emitter electrode wiring 10
and the respective openings 5 of the electrode wirings 9 and 10.
This is the total distance including the protrusion from 0.70. Therefore, even if the accuracy of photoetching is improved and the electrode wiring spacing is reduced, the above-mentioned protrusion will inevitably remain. Further, the base region between the emitter layer 71 and the isolation oxide film boundary A shown in FIG. 6 is an inactive region, increasing the base-collector capacitance. In order to eliminate this inactive region, there is a method of forming a wall emitter structure in which the emitter layer 71 is in contact with the isolation oxide film. However, this method also has various drawbacks.

第7A図ないし第7C図は、第6図のX−X線
における断面の一部を示す図である。以下、第7
A図〜第7C図を参照して従来のウオールド・エ
ミツタ構造の問題点について説明する。
7A to 7C are views showing a part of the cross section taken along the line XX in FIG. 6. FIG. Below, the seventh
Problems with the conventional wall emitter structure will be explained with reference to FIGS. A to 7C.

第7A図はベース形成のためにフオトレジスト
膜301をマスクとして、p型不純物であるボロ
ンを注入した状態を示す。次に、コンタクトホー
ルを形成するためにエミツタ領域7上の酸化膜1
03を除去する必要がある。しかし、このウオー
ルド・エミツタ構造においては、第7B図に示さ
れるように、分離酸化膜102の境界Aが酸化膜
除去時にオーバエツチングされ、エミツタ領域が
第7C図にBで示されるように深くなる。この結
果、電流増幅率の制御性の低下、さらには第7C
図に示される部分Bのところでエミツタ−コレク
タ間のシヨートが生ずる危険性が大きい。
FIG. 7A shows a state in which boron, which is a p-type impurity, is implanted using the photoresist film 301 as a mask to form a base. Next, an oxide film 1 on the emitter region 7 is formed to form a contact hole.
03 needs to be removed. However, in this wall emitter structure, as shown in FIG. 7B, the boundary A of the isolation oxide film 102 is overetched when the oxide film is removed, and the emitter region becomes deeper as shown by B in FIG. 7C. . As a result, the controllability of the current amplification factor deteriorates, and furthermore, the
There is a great risk that an emitter-collector shoot will occur at part B shown in the figure.

さらに、ベース抵抗を減少させる方法として、
第8図に示されるようなダブル・ベース構造とす
ることが多々ある。しかし、従来方法において
は、ベース電極取出しなどでベース領域が増大
し、却つてベース−コレクタ容量の増大を招くと
いう欠点がある。
Additionally, as a way to reduce base resistance,
A double base structure as shown in FIG. 8 is often used. However, the conventional method has the disadvantage that the base area increases due to extraction of the base electrode, which leads to an increase in base-collector capacitance.

また、従来の製造方法においては、エミツター
ベース接合が外部ベース領域の表面より深くされ
ており、電流増幅率の電流依存性が大きくなると
いう欠点もあつた。すなわち、微少低電流領域に
おいて、界面(エミツター外部ベース領域等)に
おいて再結合等により電流が吸収され、電流増幅
率の制御性が劣化するという問題点があつた。
Furthermore, in the conventional manufacturing method, the emitter-base junction is made deeper than the surface of the external base region, which has the disadvantage of increasing the current dependence of the current amplification factor. That is, in the extremely low current region, there is a problem in that current is absorbed by recombination or the like at the interface (emitter external base region, etc.), and the controllability of the current amplification factor deteriorates.

それゆえ、この発明の目的は上述の欠点を除去
しベース抵抗およびベースーコレクタ容量を低下
させ、かつ低電流領域における電流増幅率の電流
依存性を小さくし、さらに周波数特性の良好な半
導体装置を得ることが可能な半導体装置の製造方
法を提供することである。
Therefore, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks, reduce the base resistance and base-collector capacitance, reduce the current dependence of the current amplification factor in the low current region, and furthermore provide a semiconductor device with good frequency characteristics. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that can be obtained.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

この発明における半導体の製造方法は、エミツ
タ領域となる半導体基板領域上にエミツタ領域形
成用の不純物拡散源を有するシリコン膜(単結晶
非晶質および多結晶のいずれか)を形成し、ベー
ス領域を一部このシリコン膜を介してイオン注入
して形成し、次にこのシリコン膜を用いてエミツ
タ領域を自己整合的にベース領域内に形成する。
さらに、自己整合的にエミツタ領域上のポリシリ
コン膜とベース電極取出領域との間に絶縁膜を形
成してベースーエミツタ電極間を絶縁し、さらに
自己整合的にベース電極取出領域を形成する。こ
のとき、エミツターベース接合は外部ベース領域
表面より浅くされてベース電極取出部と同一の深
さに形成される。
The semiconductor manufacturing method according to the present invention includes forming a silicon film (either single crystal amorphous or polycrystalline) having an impurity diffusion source for forming an emitter region on a semiconductor substrate region that will become an emitter region, and forming a base region. A portion of the emitter region is formed by implanting ions through this silicon film, and then an emitter region is formed in the base region in a self-aligned manner using this silicon film.
Furthermore, an insulating film is formed in a self-aligned manner between the polysilicon film on the emitter region and the base electrode lead-out region to insulate the base-emitter electrode, and furthermore, the base electrode lead-out region is formed in a self-aligned manner. At this time, the emitter-base junction is made shallower than the surface of the external base region and is formed at the same depth as the base electrode lead-out portion.

〔作用〕[Effect]

自己整合的にベース領域内にエミツタ領域を形
成しているので、エミツタ領域拡散源となり、か
つ金属電極に接続されるポリシリコン膜等のパタ
ーニングマスクによつて自己整合的にエミツター
シリコン膜周辺に最小のベース電極取出領域が形
成される。
Since the emitter region is formed in the base region in a self-aligned manner, it can be formed around the emitter silicon film in a self-aligned manner by using a patterning mask such as a polysilicon film that serves as a diffusion source for the emitter region and is connected to the metal electrode. A minimum base electrode extraction area is formed.

また、エミツタ領域上のシリコン膜とベース領
域上の金属配線との間には絶縁膜が介在するだけ
であるので、エミツターベース間隔はほぼこの絶
縁膜の膜厚となり小さくなる。
Further, since only an insulating film is interposed between the silicon film on the emitter region and the metal wiring on the base region, the emitter-base distance becomes small due to the thickness of this insulating film.

さらに、不純物拡散源となるポリシリコン膜か
らの不純物をエミツタ領域となるべき領域に拡散
してエミツタ領域を形成しているので、エミツタ
領域形成時のイオン注入用にコンタクト孔を形成
する必要がない。したがつて、エミツタ領域上の
酸化膜を除去する必要がなく、分離酸化膜境界で
のオーバエツチングは生じることはないので、エ
ミツタ領域とベース領域とがほぼ平行な状態で分
離領域に接するようになる。
Furthermore, since the emitter region is formed by diffusing impurities from the polysilicon film, which serves as an impurity diffusion source, into the region that is to become the emitter region, there is no need to form a contact hole for ion implantation when forming the emitter region. . Therefore, there is no need to remove the oxide film on the emitter region, and overetching at the isolation oxide film boundary does not occur. Therefore, the emitter region and base region are almost parallel and contact the isolation region. Become.

さらに、エミツターベース接合が外部ベース領
域表面より浅くされており、再結合による電流の
吸収がなく、低電流領域における電流増幅率の電
流依存性が小さくなつている。
Furthermore, the emitter base junction is made shallower than the surface of the external base region, so there is no current absorption due to recombination, and the current dependence of the current amplification factor in the low current region is reduced.

〔発明の実施例〕 第1A図ないし第1J図はこの発明の一実施例
である半導体装置の製造方法の主要工程段階にお
ける断面図である。以下、第1A図ないし第1J
図を参照してこの発明の一実施例である半導体装
置の製造方法について説明する。
[Embodiment of the Invention] FIGS. 1A to 1J are cross-sectional views at main process steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. Below, Figures 1A to 1J
A method of manufacturing a semiconductor device, which is an embodiment of the present invention, will be described with reference to the drawings.

第1A図を参照して、p-型シリコン基板1の
所定の領域にn+型コレクタ埋込み層2、n-型エ
ピタキシヤル層3、チヤンネルカツト用のp型層
4、分離酸化膜102、コレクタ電極取出領域と
なるn+型拡散層8が形成される。この各領域の
形成は、第5A図および第5B図に示される従来
と同様の方法に用いて行なわれる。次に第5B図
に示される下敷酸化膜101および窒化膜201
が除去された後、シリコン膜、好ましくはポリシ
リコン膜600、窒化膜202および酸化膜10
4がこの順に半導体基板1の表面上に形成され
る。次に、予め定められたパターン形状を有する
レジスト膜303をマスクとして、ポリシリコン
膜600、窒化膜202および酸化膜104から
なる多層膜をエツチングする。このパターニング
により、後にコレクタ電極取出層およびエミツタ
層となる領域にのみ、酸化膜104、窒化膜20
2、ポリシリコン膜600が残される。
Referring to FIG. 1A, in a predetermined region of a p - type silicon substrate 1, an n + type collector buried layer 2, an n - type epitaxial layer 3, a p type layer 4 for channel cut, an isolation oxide film 102, a collector An n + -type diffusion layer 8 is formed to serve as an electrode extraction region. The formation of each region is performed using a method similar to the conventional method shown in FIGS. 5A and 5B. Next, the underlying oxide film 101 and nitride film 201 shown in FIG. 5B
is removed, a silicon film, preferably a polysilicon film 600, a nitride film 202 and an oxide film 10 are removed.
4 are formed on the surface of the semiconductor substrate 1 in this order. Next, using the resist film 303 having a predetermined pattern shape as a mask, the multilayer film consisting of the polysilicon film 600, the nitride film 202, and the oxide film 104 is etched. By this patterning, the oxide film 104 and the nitride film 20 are formed only in the regions that will later become the collector electrode extraction layer and the emitter layer.
2. The polysilicon film 600 is left.

第1B図を参照する。上述の工程で多層膜のパ
ターニングに用いられたレジスト膜303をマス
クとして、多層膜に含まれる酸化膜104の側壁
のみをサイドエツチングする。この結果、酸化膜
104はポリシリコン膜600および窒化膜20
2より内側に後退する。
See Figure 1B. Using the resist film 303 used for patterning the multilayer film in the above process as a mask, only the side walls of the oxide film 104 included in the multilayer film are side etched. As a result, the oxide film 104 is replaced by the polysilicon film 600 and the nitride film 20.
Retreat inward from 2.

第1C図において、窒化膜202をマスクとし
て選択酸化を行なつて、酸化膜105が半導体基
板表面上の所定の領域に形成される。
In FIG. 1C, selective oxidation is performed using the nitride film 202 as a mask to form an oxide film 105 in a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate.

第1D図において、酸化膜104をマスクとし
てエツチングを行なつて窒化膜202および窒化
膜202の下地のポリシリコン膜600をパター
ニングし、さらにはシリコン基板(n-層3)の
予め定められた膜厚をエツチング除去し、ベース
電極となるべく部分は薄くされる。これは、エミ
ツタ接合(活性ベース領域−エミツタ領域間の接
合)がベース電極取出層と同一の深さに形成され
るようにすることにより電流増幅率の電流依存性
を小さくするためである。すなわち、再結合にお
ける電流の吸収を除去し、低電流領域においても
確実に電流増幅率を制御できるようにする。
In FIG. 1D, etching is performed using the oxide film 104 as a mask to pattern the nitride film 202 and the underlying polysilicon film 600 of the nitride film 202, and furthermore, a predetermined film on the silicon substrate (n - layer 3) is patterned. The thickness is removed by etching, and the portion that becomes the base electrode is made thinner. This is to reduce the current dependence of the current amplification factor by forming the emitter junction (junction between the active base region and the emitter region) at the same depth as the base electrode extraction layer. That is, current absorption during recombination is eliminated, and the current amplification factor can be reliably controlled even in a low current region.

第1E図を参照する。酸化膜104が除去され
た後、窒化膜202をマスクとする選択酸化によ
り、酸化膜106がポリシリコン膜600と酸化
膜105との間の半導体基板表面上に形成され
る。酸化膜106はポリシリコン膜600の側壁
を覆う。
See Figure 1E. After the oxide film 104 is removed, an oxide film 106 is formed on the surface of the semiconductor substrate between the polysilicon film 600 and the oxide film 105 by selective oxidation using the nitride film 202 as a mask. Oxide film 106 covers the sidewalls of polysilicon film 600.

第1F図において、まず窒化膜202が除去さ
れる。次に、酸化膜106をマスクとしてポリシ
リコン膜600にn+型不純物を導入し、不純物
含有ポリシリコン膜601が形成される。これに
よりポリシリコン膜601はエミツタ領域形成用
の不純物拡散源となる。次いでエミツタ抵抗を低
減する目的で金属シリサイド膜701を自己整合
的に形成する。例えば、チタンシリサイド
(TiSi2)はシリコン面と接した部分のみ自己整合
的に形成され、後の高温処理を行えることはよく
知られている。
In FIG. 1F, the nitride film 202 is first removed. Next, using the oxide film 106 as a mask, n + -type impurities are introduced into the polysilicon film 600 to form an impurity-containing polysilicon film 601. Thereby, the polysilicon film 601 becomes an impurity diffusion source for forming an emitter region. Next, a metal silicide film 701 is formed in a self-aligned manner for the purpose of reducing emitter resistance. For example, it is well known that titanium silicide (TiSi 2 ) is formed in a self-aligned manner only in the portion in contact with the silicon surface, allowing subsequent high-temperature treatment.

第1G図において、酸化膜106が除去された
後、p型不純物がイオン注入され、イオン注入層
52′,51,52,53が形成される。このと
き、酸化膜106が除去さた部分のn-型半導体
領域が外部ベース層となる。一方、酸化膜105
はベース領域とコレクタ領域とを分離するために
残される。このため、酸化膜105は第1C図に
おける選択酸化において1μmと厚く、かつ酸化
膜106は第1E図における選択酸化において
200〜300nmと薄く形成される。また、コレクタ
電極取出領域にイオン注入して形成されるp層5
2′,52はコレクタ電極取出用のn+拡散層8に
よりほとんど無視できる不純物量であり、コレク
タ電極取出拡散層8にほとんど影響を及ぼさな
い。また、ポリシリコン膜602(P型不純物が
注入されたポリシリコン膜601)の下の活性ベ
ース層となるべきイオン注入領域は、ポリシリコ
ン膜602を介してp型不純物がイオン注入され
るので、外部ベース層となるべき領域53に比べ
浅く形成される。
In FIG. 1G, after the oxide film 106 is removed, p-type impurities are ion-implanted to form ion-implanted layers 52', 51, 52, and 53. At this time, the n - type semiconductor region from which the oxide film 106 has been removed becomes an external base layer. On the other hand, the oxide film 105
is left to separate the base and collector regions. Therefore, the oxide film 105 is as thick as 1 μm in the selective oxidation shown in FIG. 1C, and the oxide film 106 is as thick as 1 μm in the selective oxidation shown in FIG. 1E.
It is formed as thin as 200 to 300 nm. In addition, a p layer 5 formed by ion implantation into the collector electrode extraction region.
2' and 52 have an almost negligible amount of impurity due to the n + diffusion layer 8 for taking out the collector electrode, and have almost no effect on the diffusion layer 8 for taking out the collector electrode. In addition, the ion implantation region that is to become the active base layer under the polysilicon film 602 (polysilicon film 601 implanted with P-type impurities) is ion-implanted with p-type impurities through the polysilicon film 602. It is formed shallower than the region 53 that is to become the external base layer.

第1H図において、p型不純物イオン注入層の
アニーリングおよびポリシリコン膜602からの
n+型不純物のシリコン基板3への拡散が同時に
行なわれる。この結果、エミツタ領域7が自己整
合的に形成されるとともに、外部ベース領域54
が活性ベース領域6よりも若干深くかつ低抵抗に
形成される。次に低温(800℃〜900℃程度)での
酸化を行ない、金属シリサイド膜を含むn+型ポ
リシリコン膜603,604上に厚い酸化膜10
7が、p+型シリコン基板54上に薄い酸化膜1
08が各々形成される。これは、n型不純物の燐
または砒素などを高濃度に含むシリコン、ポリシ
リコンにおいては、低温ほど増速酸化が行なわれ
るというよく知られた事実を利用している。
In FIG. 1H, annealing of the p-type impurity ion implantation layer and removal of the polysilicon film 602 are shown.
Diffusion of n + type impurities into the silicon substrate 3 is performed at the same time. As a result, the emitter region 7 is formed in a self-aligned manner, and the external base region 54 is formed in a self-aligned manner.
is formed slightly deeper and with lower resistance than active base region 6. Next, oxidation is performed at a low temperature (approximately 800°C to 900°C), and a thick oxide film 10 is formed on the n + type polysilicon films 603 and 604 including metal silicide films.
7 is a thin oxide film 1 on a p + type silicon substrate 54.
08 are formed respectively. This utilizes the well-known fact that in silicon and polysilicon containing n-type impurities such as phosphorus or arsenic at a high concentration, accelerated oxidation occurs at lower temperatures.

第11図において、金属シリサイド膜を含むポ
リシリコン膜603,604上に形成された酸化
膜107,108に異方性エツチング(RIE)を
行なつて、外部ベース領域54上の薄い酸化膜1
08が除去される。ここで、ベース電極のエミツ
タ層7へのシヨートを防止する方法として、第1
H図に示される全表面上に窒化膜203を被着さ
せ、異方性エツチングによつてポリシリコン膜6
03の側壁にのみ窒化膜203を残した後に、再
びRIE(Reactive Ionbeam E tching)法を用
いて酸化膜108を除去し、ポリシリコン膜60
3側壁に酸化膜−窒化膜を残す方法があり、第1
1図にはこの状態が示される。
In FIG. 11, anisotropic etching (RIE) is performed on oxide films 107 and 108 formed on polysilicon films 603 and 604 including metal silicide films, and a thin oxide film 1 on external base region 54 is etched.
08 is removed. Here, as a method for preventing the base electrode from shooting into the emitter layer 7, the first method is as follows.
A nitride film 203 is deposited on the entire surface shown in Figure H, and a polysilicon film 6 is formed by anisotropic etching.
After leaving the nitride film 203 only on the sidewalls of the polysilicon film 60, the oxide film 108 is removed again using the RIE (Reactive Ionbeam Etching) method.
3. There is a method of leaving an oxide film-nitride film on the side wall.
This state is shown in FIG.

第1J図において、まず、コレクタ電極取出領
域8上の厚い酸化膜108が除去される。同時、
予め定められた領域に選択エツチングが施され、
エミツタ電極用コンタクト孔70(第1J図には
図示せず)およびコレクタ電極用コンタクト孔8
0が形成される。次に、たとえばAlなどの低抵
抗金属を用いてベース電極配線9、エミツタ電極
配線10(第1J図には図示せず)およびコレク
タ電極配線11がそれぞれ形成される。第1J図
から見られるように、エミツターベース間間隔は
ほぼポリシリコン膜603側壁の酸化膜197と
窒化膜203との膜厚であつて、ベース抵抗は非
常に小さくなつている。
In FIG. 1J, first, the thick oxide film 108 on the collector electrode extraction region 8 is removed. simultaneous,
Selective etching is applied to predetermined areas,
Contact hole 70 for emitter electrode (not shown in Figure 1J) and contact hole 8 for collector electrode
0 is formed. Next, a base electrode wiring 9, an emitter electrode wiring 10 (not shown in FIG. 1J), and a collector electrode wiring 11 are formed using a low resistance metal such as Al, respectively. As seen in FIG. 1J, the emitter-base spacing is approximately the thickness of the oxide film 197 and nitride film 203 on the side wall of the polysilicon film 603, and the base resistance is extremely small.

第2図上述の発明の一実施例において製造され
たトランジスタの平面パターン図であり、第6図
に示される従来法のトランジスタの平面パターン
図に対応するものである。第2図に示されるよう
に、エミツタ電極配線10につながるポリシリコ
ン膜603は、エミツタ領域7の拡散源となつて
いるから、図中のAのところでエミツタ領域7が
分離酸化膜102に接することになる。また、第
7図に示される従来の方法と異なり、エミツタ領
域7はポリシリコン膜603からの不純物拡散に
より自己整合的に形成されるので、ベース領域が
分離酸化膜102近傍でオーバエツチングされて
狭くなることはない。すなわち、第3図に示され
るように、エミツタ領域70と活性ベース領域6
とはポリシリコン膜603を介して同時に形成さ
れるので、ほぼ平行であり、ベース幅は一定であ
る。したがつて、ベース面積はエミツターベース
電極間のはみ出し領域がなくなつていることとベ
ース電極取出領域が自己整合的に最小面積で形成
されていることと合わせて大幅に小さくなりベー
スーコレクタ容量が低減される。また、第2図に
見られるように、ベース電極配線9はエミツタ領
域7の三方周囲に形成されているので、自動的に
ダブル・ベース構造となつており、ベース領域の
増大をもたらすことなくベース抵抗が大幅に低減
される。
FIG. 2 is a plan pattern diagram of a transistor manufactured in one embodiment of the above-described invention, and corresponds to the plan pattern diagram of a conventional transistor shown in FIG. As shown in FIG. 2, the polysilicon film 603 connected to the emitter electrode wiring 10 serves as a diffusion source for the emitter region 7, so that the emitter region 7 comes into contact with the isolation oxide film 102 at point A in the figure. become. Furthermore, unlike the conventional method shown in FIG. 7, the emitter region 7 is formed in a self-aligned manner by impurity diffusion from the polysilicon film 603, so the base region is overetched and narrowed near the isolation oxide film 102. It won't happen. That is, as shown in FIG. 3, the emitter region 70 and the active base region 6
and are formed at the same time via the polysilicon film 603, so they are almost parallel and the base width is constant. Therefore, the base area is significantly reduced due to the fact that the protruding area between the emitter and base electrodes is eliminated and the base electrode extraction area is formed with the minimum area in a self-aligned manner, resulting in a reduction in base-collector capacitance. is reduced. Furthermore, as shown in FIG. 2, the base electrode wiring 9 is formed around the three sides of the emitter region 7, so a double base structure is automatically formed, and the base electrode wiring 9 is formed around the emitter region 7 on three sides, so that the base electrode wiring 9 automatically forms a double base structure without increasing the base area. Resistance is significantly reduced.

また、エミツタ接合が外部ベース領域表面より
浅く形成されベース電極取出層と同一の深さに形
成されているので、界面における再結合による電
流の吸収がなく、低電流領域における電流増幅率
の電流依存性が小さくなつている。
In addition, since the emitter junction is formed shallower than the surface of the external base region and at the same depth as the base electrode extraction layer, there is no absorption of current due to recombination at the interface, and the current amplification factor in the low current region does not depend on the current. gender is getting smaller.

なお、他の実施例として第4図に示されるよう
に、コレクタ電極取出領域形成用のn型不純物拡
散を行なう代わりに、第1G図に示される工程に
おいてレジスト膜304をマスクとして、ベース
領域の酸化膜106を除去した後、選択的にp型
不純物注入を行ない、アニール処理を行なう。こ
の結果、n型不純物が注入されたポリシリコン膜
604からn型不純物が拡散して電極取出層を形
成することができる。
As another example, as shown in FIG. 4, instead of performing the n-type impurity diffusion for forming the collector electrode extraction region, in the step shown in FIG. 1G, the resist film 304 is used as a mask to form the base region. After removing the oxide film 106, p-type impurities are selectively implanted and annealing is performed. As a result, the n-type impurity is diffused from the polysilicon film 604 into which the n-type impurity has been implanted, and an electrode extraction layer can be formed.

また言うまでもないが、この発明はpnpトラン
ジスタの製造にも適用できるものである。
Needless to say, this invention can also be applied to the manufacture of PNP transistors.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、エミツタ領
域上のシリコン膜とベース領域上の金属電極膜間
には絶縁膜が介在するだけであるので、エミツタ
ーベース間隔を実効的に小さくでき、その結果ベ
ース抵抗が小さくなつて半導体装置の周波数特性
が向上する。
As described above, according to the present invention, since only an insulating film is interposed between the silicon film on the emitter region and the metal electrode film on the base region, the emitter-base spacing can be effectively reduced. As a result, the base resistance is reduced and the frequency characteristics of the semiconductor device are improved.

また、エミツタ領域形成用の不純物をエミツタ
領域となるべき領域にポリシリコン膜を拡散源と
して不純物拡散してエミツタ領域を形成し、これ
と同時にベース領域形成用の不純物をさらに半導
体基板に拡散してベース領域を完成させているの
で、分離領域境界がオーバエツチングされること
がなく、エミツタ領域とベース領域とをほぼ平行
な状態で分離酸化膜領域に接するようにすること
ができる。
In addition, the emitter region is formed by diffusing impurities for forming the emitter region into the region that is to become the emitter region using the polysilicon film as a diffusion source, and at the same time, the impurity for forming the base region is further diffused into the semiconductor substrate. Since the base region is completed, the isolation region boundary is not over-etched, and the emitter region and base region can be brought into contact with the isolation oxide film region in a substantially parallel state.

また、ベース電極取出領域がエミツタ領域形成
のパターンに対し自己整合的に最小面積で形成さ
れるので、非活性ベース領域が大幅に低減される さらに、第1A図のレジスト膜303のパター
ン寸法からサイドエツチングおよび選択酸化時の
いわゆるバードビークの食い込みによつて、エミ
ツタ層を形成するポリシリコン膜603のパター
ン寸法は1/3以下になるので、容易にサブミクロ
ン幅のエミツタ領域を実現することができる。
In addition, since the base electrode extraction region is formed with the minimum area in self-alignment with the pattern for forming the emitter region, the inactive base region is significantly reduced. Due to the so-called bird's beak encroachment during etching and selective oxidation, the pattern size of the polysilicon film 603 forming the emitter layer is reduced to 1/3 or less, so that an emitter region with a submicron width can be easily realized.

また、エミツタ接合が外部ベース領域表面より
浅く形成されてベース電極取出層と同一の深さと
なつているので、電流増幅率の電流依存性が小さ
くなつている。以上のようにして、周波数特性が
向上した半導体集積回路装置の製造が可能とな
る。
Furthermore, since the emitter junction is formed shallower than the surface of the external base region and has the same depth as the base electrode extraction layer, the current dependence of the current amplification factor is reduced. In the manner described above, it is possible to manufacture a semiconductor integrated circuit device with improved frequency characteristics.

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

第1A図ないし第1J図はこの発明の一実施例
による製造方法の主要工程段階における断面構造
を示す図である。第2図はこの発明の方法で製造
されたトランジスタの平面パターン図である。第
3図はこの発明における半導体装置の分離酸化膜
境界近傍の断面模式図である。第4図はこの発明
の他の実施例である半導体装置の製造方法におけ
る断面構造図である。第5A図ないし第5E図は
従来の製造方法の主要工程段階における半導体装
置の状態を示す断面図である。第6図は従来方法
で製造されたトランジスタの平面パターン図であ
る。第7A図ないし第7C図は従来方法でエミツ
タ層を分離酸化膜に接するように形成した場合に
おける分離酸化膜近傍の断面模式図である。第8
図は従来方法で製造されたダブル・ベース構造の
トランジスタの平面パターン図である。 図において、1はp-型シリコン基板、2はn+
型コレクタ埋込み層、3はn-型エピタキシヤル
層、5は外部ベース層となるべき領域、52,5
4は外部ベース領域、6,62は活性ベース領
域、7,71はエミツタ領域、8,81はコレク
タ電極取出領域、9はベース電極配線、10はエ
ミツタ電極配線、11はコレクタ電極配線、50
はベース電極用コンタクト孔、70はエミツタ電
極用コンタクト孔、80はコレクタ電極用コンタ
クト孔、102は分離酸化膜、103,104,
105,106,107,108は酸化膜、20
1,202,203は窒化膜、303,304は
フオトレジスト膜、401はパツシベーシヨン
膜、600,601,602,603,604は
ポリシリコン、701はシリサイド膜である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を
示す。
1A to 1J are diagrams showing cross-sectional structures at main process steps of a manufacturing method according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan pattern diagram of a transistor manufactured by the method of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the semiconductor device in the present invention near the isolation oxide film boundary. FIG. 4 is a cross-sectional structural diagram of a method of manufacturing a semiconductor device according to another embodiment of the present invention. 5A to 5E are cross-sectional views showing the state of a semiconductor device at major process steps in a conventional manufacturing method. FIG. 6 is a plan pattern diagram of a transistor manufactured by a conventional method. FIGS. 7A to 7C are schematic cross-sectional views of the vicinity of the isolation oxide film when the emitter layer is formed in contact with the isolation oxide film by the conventional method. 8th
The figure is a plan pattern diagram of a transistor with a double base structure manufactured by a conventional method. In the figure, 1 is a p - type silicon substrate, 2 is an n +
type collector buried layer, 3 is an n - type epitaxial layer, 5 is a region to be an external base layer, 52,5
4 is an external base region, 6 and 62 are active base regions, 7 and 71 are emitter regions, 8 and 81 are collector electrode extraction regions, 9 is a base electrode wiring, 10 is an emitter electrode wiring, 11 is a collector electrode wiring, 50
is a contact hole for the base electrode, 70 is a contact hole for the emitter electrode, 80 is a contact hole for the collector electrode, 102 is an isolation oxide film, 103, 104,
105, 106, 107, 108 are oxide films, 20
1, 202, 203 are nitride films, 303, 304 are photoresist films, 401 is a passivation film, 600, 601, 602, 603, 604 are polysilicon, and 701 is a silicide film. In addition, in the figures, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 第1導電型の半導体基板上に形成され、かつ
エミツタ領域、コレクタ領域およびベース領域を
備える半導体装置の製造方法であつて、前記半導
体装置は分離領域により隣接する半導体装置と電
気的に絶縁されており、 前記半導体基板表面上の予め定められた領域に
シリコン膜、窒化膜および酸化膜がこの類順に堆
積されてなる多層膜を形成する第1のステツプ
と、 前記多層膜に含まれる酸化膜のみをサイドエツ
チングして前記窒化膜および前記シリコン膜より
内側に後退させる第2のステツプと、 前記窒化膜をマスクとして選択酸化を行なつて
前記半導体基板上の予め定められた領域に第1の
酸化膜を形成する第3のステツプと、 前記サイドエツチングされた酸化膜をマスクと
して前記窒化膜、前記シリコン膜および前記半導
体基板の予め定められた深さの領域を選択的に異
方性エツチングを行なつて除去する第4のステツ
プ、 前記選択的にエツチングされた窒化膜をマスク
として選択酸化を行なつて、前記シリコン膜と前
記第1酸化膜との間の前記半導体基板表面上に第
2の酸化膜を形成する第5のステツプと、 前記第2の酸化膜をマスクとして、前記第1導
電型の不純物を前記シリコン膜に導入する第6の
ステツプと、 前記シリコン膜の上部を金属シリサイド膜に変
換する第7のステツプと、 前記ベース領域の電極取出部となる領域上の前
記第2の酸化膜を除去する第8のステツプと、 前記ベース領域となるべき領域に、第2導電型
の不純物を導入する第9のステツプと、 前記半導体基板に加熱処理を施して前記シリコ
ン膜から前記第1導電型の不純物を前記エミツタ
領域となるべき領域へ拡散して前記エミツタ領域
を形成し、かつ同時に前記ベース領域を完成する
第10のステツプと、 前記半導体基板に低温酸化処理を施して、前記
エミツタ領域に接続される金属シリサイド膜を含
むシリコン膜の側壁および上表面に第3の酸化膜
を形成する第11のステツプ、 前記シリコン膜上の予め定められた領域に形成
される前記第3の酸化膜を貫通する開孔を通して
エミツタ電極を形成し、かつ前記半導体基板上の
予め定められた領域上にベース電極およびコレク
タ電極となる電極配線を各々設ける第12のステツ
プとを含む半導体装置の製造方法。 2 前記第11のステツプと前記第12のステツプと
の間において、前記エミツタ領域に接続される金
属シリサイド膜を含むシリコン膜に形成された第
3の酸化膜の側壁にさらに窒化膜を形成するステ
ツプを備える、特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置の製造方法。 3 前記第4の工程において、選択的に除去され
る前記半導体基板の予め定められた深さは、エミ
ツターベース接合が外部ベース領域表面よりも浅
くなるようになされた深さである、特許請求の範
囲第1項または第2項記載の半導体装置の製造方
法。
[Scope of Claims] 1. A method for manufacturing a semiconductor device formed on a semiconductor substrate of a first conductivity type and comprising an emitter region, a collector region, and a base region, wherein the semiconductor device is separated from adjacent semiconductor devices by an isolation region. a first step of forming a multilayer film in which a silicon film, a nitride film, and an oxide film are deposited in this order on a predetermined region on the surface of the semiconductor substrate, the multilayer film being electrically insulated from the semiconductor substrate; a second step in which only the oxide film contained in the film is side-etched to retreat inward from the nitride film and the silicon film, and selective oxidation is performed using the nitride film as a mask to form a predetermined area on the semiconductor substrate. a third step of forming a first oxide film in the etched region; and selectively forming a first oxide film on the nitride film, the silicon film, and the semiconductor substrate at a predetermined depth using the side-etched oxide film as a mask; a fourth step of performing anisotropic etching to remove the semiconductor layer between the silicon film and the first oxide film, performing selective oxidation using the selectively etched nitride film as a mask; a fifth step of forming a second oxide film on the substrate surface; a sixth step of introducing impurities of the first conductivity type into the silicon film using the second oxide film as a mask; a seventh step of converting the upper part of the film into a metal silicide film; an eighth step of removing the second oxide film on the region of the base region that will become the electrode extraction portion; and the region that will become the base region. a ninth step of introducing impurities of a second conductivity type, and performing a heat treatment on the semiconductor substrate to diffuse the impurities of the first conductivity type from the silicon film into the region to become the emitter region; a tenth step of forming an emitter region and completing the base region at the same time; performing a low-temperature oxidation treatment on the semiconductor substrate to form a sidewall and upper surface of a silicon film including a metal silicide film connected to the emitter region; an eleventh step of forming a third oxide film on the silicon film, forming an emitter electrode through an opening penetrating the third oxide film formed in a predetermined region on the silicon film, and forming an emitter electrode on the semiconductor substrate; a twelfth step of providing electrode wirings serving as a base electrode and a collector electrode on the predetermined regions. 2. Between the eleventh step and the twelfth step, a step of further forming a nitride film on the sidewall of the third oxide film formed on the silicon film including the metal silicide film connected to the emitter region. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, comprising: 3. In the fourth step, the predetermined depth of the semiconductor substrate that is selectively removed is a depth such that the emitter base junction is shallower than the surface of the external base region. A method for manufacturing a semiconductor device according to item 1 or 2.
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