JPH0425028A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0425028A
JPH0425028A JP12641390A JP12641390A JPH0425028A JP H0425028 A JPH0425028 A JP H0425028A JP 12641390 A JP12641390 A JP 12641390A JP 12641390 A JP12641390 A JP 12641390A JP H0425028 A JPH0425028 A JP H0425028A
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体装置の製造方法に関し、 外部ベース領域と内部ベース領域の接続が不安定になら
ず、しかも、浅くかつ薄いベース接合を有するバイポー
ラトランジスタを形成することができる半導体装置の製
造方法を提供することを目的とし、 コレクタ層上に少なくとも第1の絶縁膜、導電性膜及び
第2の絶縁膜を順次形成する工程と、該第2の絶縁膜及
び該導電性膜を選択的にエツチングして第1の開口部を
形成する工程と、該第1の開口部内の該導電性膜側壁に
第3の絶縁膜を形成する工程と、該第1の開口部内の該
第1の絶縁膜を選択的にエツチングして該導電性膜下ま
で達する第2の開口部を形成する工程と、該第2の開口
部内にベース層を形成する工程と、該ベース層内または
該ベース層上にエミッタ層を形成する工程とを含むよう
に構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、バイポーラトランジスタを有する半導体装置
の製造方法に適用することができ、更に、詳しく述べれ
ば、バイポーラトランジスタのベース、エミッタ領域の
形成方法に関する。
近年、バイポーラトランジスタの高速動作の技術進歩は
著しく、その性能向上は、微細加工技術の進歩と同時に
浅い接合を形成する技術の進歩によりもたらされている
。そして、現在、特に遮断周波数を更に高めるため、よ
り浅い接合の形成がベース及びエミッタ部において特に
必要となってきている。
〔従来の技術〕
第5図(a)〜(g)は従来の半導体装置の製造方法を
説明する図である。第5図において、31はSi等から
なり例えばP型の基板、32は例えばn+型の埋め込み
コレクタ層、33は単結晶Si等からなり例えばn型の
コレクタ層、34はSiO□等からなるフィールド酸化
膜、35は外部ベース引き出し用のポリシリコン膜、3
6はSiC2等からなる絶縁膜、37は絶縁膜36及び
ポリシリコン膜35に形成された開口部、38は5in
2等からなる絶縁膜、39は例えばp゛型の外部ベース
拡散層、40は5i02等からなる絶縁膜、40aはS
iO□等からなるサイドウオール、41はサイドウオー
ル40a間に形成されたエミッタ及び内部ベース形成の
ための開口部、42はポリシリコン膜、43は例えばp
+型の内部ベース拡散層、44は例えばn+型のエミッ
タ拡散層である。
次に、その製造方法について説明する。
ます、第5図(a)に示すように、例えばイオン注入及
びアニール処理によりP型の基板31にn゛型の埋め込
みコレクタ層32を形成し、例えばCVD法(エピタキ
シャル成長法)により埋め込みコレクタ層32を覆うよ
うに単結晶Stを堆積してn型の半導体層を形成した後
、LOCO3法により半導体層を選択的に酸化して素子
分離領域としてのフィールド酸化膜34を形成するとと
もに、フィールド酸化膜34により分離されたn型のコ
レクタ層33を形成する。次いで、例えばCVD法及び
RIEによりp゛型の外部ヘース引き出し用ポリシリコ
ン膜35及びSiC2からなる絶縁膜36のパターンを
形成する。
なお、次工程からは第5図(a)に示すA部分のエミッ
タ、ベースが形成される部分を抜き出して具体的に説明
する。
次に、第5図(b)に示すように、例えばRIEにより
絶縁膜36及びポリシリコン膜35を選択的にエツチン
グして開口部37を形成するとともに、開口部37内に
コレクタ層33を露出させる。
次に、第5図(C)に示すように、例えば熱酸化により
開口部37内のポリシリコン膜35及びコレクタ層33
を酸化して5in2からなる絶縁膜38を形成するとと
もに、この熱酸化時の熱処理により、予めポリシリコン
膜35に導入されたB゛をコレクタ層33に拡散させて
P゛型の外部ベース拡散層39を形成する。ここでの絶
縁膜38は外部ベース引き出し用ポリシリコン膜35側
壁を絶縁するために形成している。
次に、第5図(d)に示すように、外部ベース引き出し
用ポリシリコン膜35側壁の絶縁性を更に向上させるた
めに例えばCVD法により開口部37内を覆うようにS
iC2を堆積して絶縁膜40を形成する。
次に、第5図(e)に示すように、例えばRIEにより
絶縁膜40をエッチハックして開口部37内のポリシリ
コン膜35及び絶縁膜36.38側壁にサイドウオール
40aを形成するとともに、サイドウオール40a間に
エミッタ及び内部ベース形成のだめの開口部41を形成
する。この時、サイドウオール40a間の絶縁膜40.
38がエツチングされて開口部41内にコレクタ層33
が露出される。
次に、第5図(f)に示すように、例えばCVD法によ
り開口部41を覆うようにポリSiを堆積してポリシリ
コン膜42を形成し、例えばBのイオン注入によりポリ
シリコン膜42にB゛を導入した後、アニール処理する
ことによりポリシリコン膜42に導入したB+をコレク
タ層33に拡散させてコレクタ層33内にp゛型の内部
ベース拡散層43を形成する。
そして、例えばAsのイオン注入によりポリシリコン膜
42にA s ”を導入し、アニール処理することによ
りポリシリコン膜42に導入したAs+を内部ベース拡
散層43内に拡散させて内部ベース拡散層43内にn゛
型のエミッタ拡散層44を形成した後、ポリシリコン膜
42をパターニングすることにより、第5図(g)に示
すような半導体装置を得ることができる。
上記した従来の製造方法は、より浅いベース拡散39.
43を形成するに際し、ベース領域へのイオン注入時の
チャネリングを防止することを主眼において、ポリシリ
コン膜35.42を介したイオン注入と熱拡散の組合せ
による方法を採っていた。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、上記したポリシリコン膜42を介してイ
オンを拡散させて内部ベース拡散層43を形成する従来
の半導体装置の製造方法では、内部へ一ス拡散層43形
成のための開口部41と同じ開口部41からイオンを拡
散させてエミッタ拡散層44を形成する必要があるため
、外部ベース拡散層39と内部ベース拡散層43を安定
に接続させることが困難であり、外部ベース拡散層39
とエミッタ拡散層44形成の際の拡散を十分行っていな
い場合、第6図(a)に示すように、外部ベース拡散層
39と内部ベース拡散層43が離れてp型で十分接続さ
れなくなり外部ベース拡散層39と内部ベース拡散層4
3間で濃度の低い領域が生じてエミッタ・コレクタ間の
パンチスルー不良が多発したり、一方性部ベース拡散層
39の拡散をし過ぎた場合は、第6図(b)に示すよう
に、外部ベース拡散層39がエミッタ拡散層44と接続
してしまい、ベース・エミッタ間の接合逆耐圧が低下し
てリーク不良が生じたりする問題を抱えていた。
したがって、浅いベース領域を安定に形成することがで
きなかった。
そこで、本発明は、以上の点を鑑み、外部ベース領域と
内部ベース領域の接続が不安定にならず、しかも、浅く
かつ薄い一ベース接合を有するバイポーラトランジスタ
を形成することができる半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。
(課題を解決するための手段〕 本発明による半導体装置の製造方法は上記目的達成のた
め、コレクタ層上に少なくとも第1の絶縁膜、導電性膜
及び第2の絶縁膜を順次形成する工程と、該第2の絶縁
膜及び該導電性膜を選択的にエツチングして第1の開口
部を形成する工程と、該第1の開口部内の該導電性膜側
壁に第3の絶縁膜を形成する工程と、該第1の開口部内
の該第1の絶縁膜を選択的にエツチングして該導電性膜
下まで達する第2の開口部を形成する工程と、該第2の
開口部内にベース層を形成する工程と、該ベース層内ま
たは該ベース層上にエミッタ層を形成する工程とを含む
ものである。
〔作用〕
本発明では、第1図(a)〜(f)に示すように、予め
オーバーハング状に形成された外部ヘース引き出し電極
となるポリシリコン膜7とコレクタN3に接するように
、かつ開口部11内を埋め込むようにベース層12を形
成し、ベース層12内にエミッタ層13を形成するよう
にしたため、外部ベース領域と内部ベース領域を安定し
接続することができ、しかも、浅くかつ薄いベース接合
を有するバイポーラトランジスタを形成することができ
る。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第1図(a)〜(f)は本発明に係る半導体装置の製造
方法の一実施例を説明する図である。第1図において、
1はSt等からなり例えばp型の基板、2は例えばn゛
型の埋め込みコレクタ層、3は単結晶Si等からなり例
えばn型のコレクタ層、4は5iOz等からなるフィー
ルド酸化膜、5はS 10 z等からなるシリコン酸化
膜、6はSi3N4等からなる耐酸化性膜としてのシリ
コン窒化膜、7はポリシリコン膜、8ば5i02等から
なるシリコン酸化膜、9はシリコン酸化膜8及びポリシ
リコン膜7に形成された開口部、10はSiO□等から
なるシリコン酸化膜、11は開口部、12は例えばp゛
型のベース層、13はn゛型のエミッタ拡散層、14は
ポリシリコン膜である。
次に、その製造方法について説明する。
まず、第1図(a)に示すように、例えばsbのイオン
注入及びアニール処理によりp型の基板1にn“型の膜
厚が例えば10000人の埋め込みコレクタ層2を形成
し、例えばCVD法(エピタキシャル成長法)により埋
め込みコレクタ層2を覆うように単結晶Siを堆積して
n型の膜厚が例えば5000人の半導体層を形成した後
、L OCOS法により半導体層を選択的に酸化して素
子分離領域としての膜厚が例えば8000人のフィール
ド酸化膜4を形成するとともに、フィールド酸化膜34
により分離されたn型のコレクタ層3を形成する。
なお、次工程からは第1図(a)に示すX部分のエミッ
タ、ベースが形成される部分を抜き出して具体的に説明
する。
次に、第1図(b)に示すように、例えばCVD法によ
りn型のコレクタ層3」二にS i、 o2.5j3N
4、ポリSi、SiO□を堆積して膜厚が例えば100
〜300人のシリコン酸化膜5、膜厚が例えば300〜
500人のシリコン窒化膜6、p型で膜厚が例えば30
00人の外部ベース引き出し用のポリシリコン膜7及び
膜厚が例えば3000人のシリコン酸化膜8を順次形成
した後、例えばRIEによりシリコン酸化膜8及びポリ
シリコン膜7のベース及びエミッタとなる領域をエツチ
ングして開口部9を形成する。この場合、開口部9内に
シリコン窒化膜6が露出される。
次に、第1図(C)に示すように、例えば熱酸化により
開口部9内のポリシリコン膜7を酸化してポリシリコン
膜7側壁にシリコン酸化膜10を形成する。
次に、第1図(d)に示すように、例えばウェットエツ
チングにより開口部9内のシリコン窒化膜6及びシリコ
ン酸化膜5を選択的にエツチングしてポリシリコン膜7
下まで達する開口部11を形成する。この時、開口部1
1内にコレクタ層3が露出され、ポリシリコン膜7がオ
ーバーハング状に形成される。なお、シリコン窒化膜6
のウェットエンチングは例えば熱リン酸溶液を用いれば
よ(、シリコン酸化膜5のウェットエツチングは例えば
フン酸?容液を用いればよい。
次に、第1図(e)に示すように、例えば低温CVD法
(MBE法等でもよい)による選択的なエビ・ポリ成長
法により例えば不純物濃度が1×1018〜5X10′
87cc程度のB゛を含んだSi層を堆積して開口部1
1内にp゛型のベース層12を形成する。この時、単結
晶Siからなるコレクタ層3上には単結晶Siがエピタ
キシャル成長し、ポリシリコン膜7とコレクタ層3間に
はポリSiが成長する。
そして、例えば低温CVD法(MBE法等でもよい)に
よりポリSiを堆積してポリシリコン膜14を形成し、
例えばAsのイオン注入によりポリシリコン膜14にA
s”を導入し、アニール処理することによりポリシリコ
ン膜14に導入したAs”をベース層12内に拡散させ
てn゛型のエミッタ拡散層13を形成した後、ポリシリ
コン膜14をパターニングすることにより、第1図(f
)に示すような半導体装置を得ることができる。
すなわち、上記実施例では、予めオーバーハング状に形
成された外部ベース引き出し電極となるポリシリコン膜
7とコレクタ層3に接するように、かつ開口部11内を
埋め込むようにベース層12を形成し、ベース層12内
にコレクタ層3を形成するようにしたため、外部ベース
領域と内部ベース領域を安定に接続することができ、し
かも、浅くかつ薄いベース接合を有するバイポーラトラ
ンジスタを形成することができる。
なお、」1記実施例では、開口部9内のポリシリコン膜
7側壁に熱酸化によりシリコン酸化膜10を形成してポ
リシリコン膜7側壁を絶縁する場合について説明したが
、本発明はこれに限定されるものではなく、第2図(a
)に示すように、例えばCVD法により開口部9内を覆
うようにSiO□を堆積してシリコン酸化膜20を形成
した後、例えばRIEによりシリコン酸化膜20をエッ
チバックしてポリシリコン膜7側壁にサイドウオール2
0aを形成してポリシリコン膜7側壁を絶縁する場合で
あってもよい。
上記実施例は、イオン注入及び熱拡散によりベース層1
2内にエミッタ拡散層13を形式する場合について説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、第3
図に示すように、ベース層12上に例えば低温CVD法
(MB2法等でもよい)等の成長法によりエミッタ層2
1を形成する場合であってもよい。
上記実施例は、ベース層12の形成を選択的なエビ・ポ
リ成長により形成する場合について説明したが、本発明
はこれに限定されるものではなく、第4図(a)に示す
ように、非選択的なエビ・ポリ成長によりシリコン酸化
膜8.10上にもポリSjを成長させてポリシリコン層
22を形成した後、第4図(b)に示すように、不要な
ポリシリコン層22をエッヂング除去することによりベ
ース層23を形成する場合であってもよい。
上記各実施例は、Siからなるベース層12.23を用
いる場合について説明したが、本発明はこれに限定され
るものではなく、ベース層12.23のバンドギャップ
がエミッタ拡散層13(エミッタ層21)よりも狭くな
るようにS ] X G e t−X(0< X <1
)からなるベース層12.23を用いる場合であっても
よく、この場合、ナローギャップヘテロバイポーラトラ
ンジスタを実現することができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、外部ベース領域と内部ベース領域の接
続が不安定にならず、しかも、浅くかつ薄いベース接合
を有するバイポーラトランジスタを形成することができ
るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る半導体装置の製造方法の一実施例
の製造方法を説明する図、 第2図〜第4図は他の実施例の製造方法を説明する図、 第5図は従来例の製造方法を説明する図、第6図は従来
例の課題を説明する図である。 3・・・・・・コレクタ層、 5・・・・・・シリコン酸化膜、 6・・・・・・シリコン窒化膜、 7・・・・・・ポリシリコン膜、 8・・・・・・シリコン酸化膜、 9・・・・・・開口部、 10・・・・・・シリコン酸化膜、 11・・・・・・開口部、 12・・・・・・ベース層、 13・・・・・・エミッタ拡散層、 21・・・・・・エミッタ層、 23・・・・・・ベース層。 他の実施例の製造方法を説明する図 第2図 Φ 21:エミッタ層 他の実施例の製造方法を説明する図 第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)コレクタ層(3)上に少なくとも第1の絶縁膜(
    5、6)、導電性膜(7)及び第2の絶縁膜(8)を順
    次形成する工程と、 該第2の絶縁膜(8)及び該導電性膜(7)を選択的に
    エッチングして第1の開口部(9)を形成する工程と、 該第1の開口部(9)内の該導電性膜(7)側壁に第3
    の絶縁膜(10)を形成する工程と、該第1の開口部(
    9)内の該第1の絶縁膜 (5、6)を選択的にエッチングして該導電性膜(7)
    下まで達する第2の開口部(11)を形成する工程と、 該第2の開口部(11)内にベース層(12、23)を
    形成する工程と、 該ベース層(12、23)内または該ベース層(12、
    23)上にエミッタ層(13、21)を形成する工程と
    を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記ベース層(12、23)が前記エミッタ層(
    13、21)よりも狭いバンドギャップを有する半導体
    材料からなることを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置の製造方法。
  3. (3)前記エミッタ層(13、21)がSiからなり、
    前記ベース層(12、23)がSi_xGe_1_−_
    x(0<x<1)からなることを特徴とする請求項2記
    載の半導体装置の製造方法。
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