JPH0496332A - 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〕 本発明は高速バイポーラ集積回１ｉｌａ　＋こ関づるも
のである。

〔従来の技術〕

フィールド酸化膜およびトレンチ分離による基板−コ１
ノクタ間の寄生容量低減や、セルファライン構造を活用
したザブミクロン加工によるベース−コレクタ問および
ベース−・・エミッタ間の寄生容量低減などにより、バ
イポーラトランジスタの性能が向上してきた。

バイポーラトランジスタのパターン微細化、高速化を図
る方法として２層ポリシリニコンを用いたセルファライ
ン技術がある。しかし２層のポリシリコンを用いる方法
は工程が複雑で、選択エツチングが不安定、使用する半
導体基板に制限があるなどの欠点がある。

そこでもっと簡単な方法として考え出された、１層ポリ
シリコンを用いたセルファライン技術について、第３図
（ａ）〜（ｄ）を参照して説明する。

はじめに第３図（ａ）に示すように、Ｐ型シリコン基板
１に高濃度Ｎ型埋込層２を形成したのち、Ｎ型エピタキ
シャル層３を形成する。

そのあと選択酸化法により素子分離用の埋め込みフィー
ルド酸化膜１０を形成する。

つぎに全面にベース引き出し用の高濃度Ｐ型ポリシリコ
ン１１を堆積する。

つぎに第３図（ｂ）に示すように、高濃度Ｐ型ポリシリ
コン１１の表面を熱酸化して酸化シリコン膜２１を形成
して、フォトリソグラフィーによりベース形成予定領域
に開口を形成する。

つぎに第３図（Ｃ）に示すように、熱酸化により高濃度
Ｐ型ポリシリコン１１の側面およびＮ型エピタキシャル
層３の露出面に酸化シリコン膜１２を形成する。このと
き高濃度Ｐ型ポリシリコン１１からＮ型エピタキシャル
層３にＰ型の不純物が拡散され、外部ベース１３が形成
される。

さらにイオン注入により内部ベース１４を形成する。

つぎに第３図（ｄ）に示すように、全面に窒化シリコン
膜を堆積してからＲＩＥ法によりエッチバックして酸化
シリコン膜１２．２１の側面に窒化シリコン膜１８が形
成される。

つぎにこれをマスクとして酸化シリコン膜１２をエツチ
ングしてエミッタ拡散窓を開口し、その上に形成した高
濃度Ｎ型ポリシリコン１９からＮ型不純物を拡散してエ
ミッタ１５を形成して素子部が完成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ベース引き出し用の高濃度Ｐ型ポリシリコンを選択エツ
チングするときに、加工精度の優れたＲＩＥ法を用いる
と単結晶シリコン層との選択比がとれない、Ｎ型エピタ
キシャル層表面のベース−エミッタ形成予定領域（活性
領域）にプラズマダメージやスパッタダメージが残るな
どの問題がある。

ウェットエツチングを用いるとプラズマダメージやスパ
ッタダメージの問題はなくなる反面、加工寸法制度が低
下する、単結晶シリコン層との選択比がとれないなどの
問題がある。

このように活性領域に表面損傷が入る、シリコン単結晶
との選択比がとれないなどの問題があった。

そのためトランジスタのリーク電流増大を特徴とする特
性劣化の原因となり、歩留りが低くて量産を困難にして
いた。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板表面のベ
ース形成予定領域に第１の酸化シリコン膜、第１の耐酸
化性膜、第１の絶縁膜を順次堆積して絶縁層を形成する
工程と、前記ベース形成予定領域以外に第２の酸化シリ
コン膜を形成する工程と、全面に第２の耐酸化性膜およ
びＳＯＧ膜を堆積してからエッチバックして前記絶縁層
に側壁を形成する工程と、前記絶縁層と前記側壁とをマ
スクとして熱酸化し、フィールド酸化膜を形成する工程
と、前記側壁および前記第１の絶縁膜を除去する工程と
、全面に第１のポリシリコンを堆積し一導電型の不純物
を導入する工程と、全面に第２の絶縁膜を形成する工程
と、前記第１の耐酸化性膜と前記第１の酸化シリコン膜
とを選択エツチングして開口を形成する工程と、前記第
１のポリシリコンに導入した一導電型の不純物を前記半
導体基板に拡散したのち、前記開口の側壁に絶縁膜を形
成する工程と、逆導電型の第２のポリシリコンを堆積し
前記半導体基板に逆導電型の不純物を拡散する工程とを
備えている。

〔実施例〕

本発明の第１の実施例について、第１図（ａ）〜（ｈ）
を参照して説明する。

はじめに第１図（ａ）に示すように、Ｐ型シリコン基板
１に高濃度Ｎ型埋込層２を形成し、厚さ１〜・３　ｌ１
ｍのＮ型エピタキシャル層３を成長させる。

つぎに熱酸化により厚さ５００〜７００人の酸化シリコ
ン膜４を形成したのち、耐酸化性膜として厚さ１０００
〜２０００人の窒化シリコン膜５を堆積し、ＬＰＣＶＤ
法により厚さ３０００＝５０００人の酸化シリコン膜６
を堆積する。

つぎに第１図（ｂ）に示すように、フォト１／シスト８
をマスクとしてＣＦ４なとのガスを用いたＲＩＥ法によ
り、酸化シリコン膜６、窒化シリコン膜５、酸化シリコ
ン膜４をエツチングする。

つぎに第１図（Ｃ）に示すように、フォト１／シスト８
を除去１７てから、熱酸化により厚さ５００人の酸化シ
リコン膜２１を形成し、全面に窒化シリコン膜７および
ＳＯＧ膜９を形成する。ＳＯＧ膜としてここではＰＳＧ
膜を用いたが、素子分離用の埋め込みフィールド酸化膜
を形成するときに、バーズビークが生じても外部ベース
領域を確保するために、平坦な部分ては薄（、段差をな
だらかに埋めるものが望ましい。

つぎに第１図（ｄ）に示すように、ＣＦ４などのガスを
用いてＲＩＥ法によりエッチバックして側壁となる窒化
シリコン膜７を形成したのち、窒化シリコン膜５，７を
マスクとして選択的に熱酸化することにより、フィール
ド酸化膜１０を形成する。

つぎに第１図（ｅ）に不ずように、酸化シリコンＭ６を
マスクとして燐酸（８３ＰＯ，）を主体とするウェット
エツチングにより、窒化シリコン膜７を除去する。

つぎに酸化シリコン膜６，２１を除去１７で全面に厚さ
２０００−＝−３０００人のポリシリコンを堆積し、硼
素をイオン注入して高濃度Ｐ型ポリシリコン１１を形成
する。

つぎに第１図（ｆ）に示づ−ように、全面に厚さ３００
０−５０００人の酸化シリコン膜１２を堆積し、フォト
レジスト８をマスクとして酸化シリコン膜１２、高濃度
Ｐ型ポリシリコン１１、窒化シリコン膜５、酸化シリコ
ン膜４をエツチングする。酸化シリコン膜１２および窒
化シリコン膜５のエツチングにはＣＦ４−Ｎ２系のガス
を、高濃度Ｐ型ポリシリコン１１のエツチングにはＣＦ
４−Ｏ２、ＣＦ、ｌＩ　Ｃ，ｔ；、Ｃ２Ｆｅなとのガス
を用いる。ここでは単結晶シリコンとポリシリコンとが
接触していないので、選択比を１分にとることができる
ため、最後につ、ットエッチングにより酸化シリコン膜
４を除去すれば単結晶シリコン面にダメージを与えるこ
とはない。

つぎに第１図（ｇ）に示すように、Ｎ２雰囲気で９００
〜・９５０℃、３０〜・６０分の熱処理を行なうことに
より、高濃度Ｐ型ポリシリコン】１からＮ型、エピタキ
シャル層３にＰ型不純物を拡散して外部べ・−ス１３を
形成する。

つぎに熱酸化により酸化シリコン膜１６．１７を形成し
、Ｐ型不純物をイオン注入し２て内部ベース１４を形成
する。

つぎに第１図（ｈ）に示すように、ＬＰＣＶＤ法により
全面る４−厚さ１０００〜３０００人の窒化シリコン膜
を成長させてからＣＦ４　０２またはＣＦ４−Ｎ２など
のガスを用いたＲＩＥ法によりエッチパックして側壁と
なる窒化シリコン膜１８を形成する。

つぎにエミッタ形成予定領域の酸化シリニ７ン膜１６を
除去し、厚さ３０００−５０００人のポリシリコンを成
長させ、砒素なとのＮ型不純物をイ２１−７　注入して
高濃度Ｎ型ポリシリコン１７を形成し、Ｎ２雰囲気で９
００＝９５０°ｃ、ｉｏ〜３０分熱処理するこ志により
、エミッタ１５を形成［。

て素子部が完成する。

ベース引き出し用ポリシリコンおよび外部ベースがセル
ファラインで形成され、ブラスマダメ・−ジやスパッタ
ダメージを生じることなく、内部ベースやエミッタを形
成することができる。

イメン注入する代りに、ＬＰＣＶＤ法によって予めＮ型
不純物をドープしたポリシリコンを形成し、こノポリシ
リコンから熱拡散することによりエミッタを形成するこ
ともできる。

つぎに本発明の第２の実施例について、第２図（ａ）〜
（ｆ）を参照して説明する。

第１図（ｄ）に示すところまでは、第１の実施例と同様
である。

そのあと酸化シリコン膜６をマスクとして燐酸（Ｎ３　
ＰＯ，）を主体としたウェットエツチングにより窒化シ
リコン膜７を除去してから、酸化シリコン膜２１を除去
して第２図（ａ）に示す構造を得る。

つぎに第２図（ｂ）に示すように、酸化シリコン膜６、
窒化シリコン膜５をマスクとしてＰ型の不純物として硼
素をイオン注入したのち、酸化シリコン膜８を除去し、
全面にベース引き出しのため厚さ３０００〜５０００人
のノンドープポリシリコン２０を成長させる。

つぎにＮ２雰囲気で９００〜９５０℃、３０〜６０分熱
処理することにより、Ｎ型エピタキシャル層３およびフ
ィールド酸化膜１０にドープされていたＰ型の不純物が
ノンドープポリシリコン２０に拡散して、窒化シリコン
膜５の上を除いて高濃度ポリシリコン１１に変る（９０
０℃、３０分の熱処理により、硼素がポリシリコン中を
約０゜６５μｍ移動する）。

このとき同時に外部ベース１３が形成される。

つぎに第２図（Ｃ）に示すように、ＫＯＨ系の溶液を用
いてウェットエツチングすると、高濃度Ｐ型ポリシリコ
ン１１を残してノンドープポリシリコン２０のみが選択
的に除去される。

つぎに第２図（ｄ）に示すように、高濃度Ｐ型ポリシリ
コン１１の表面を熱酸化して酸化シリコン膜２１を形成
する。

つぎに第２図（ｅ）に示すように、酸化シリコ膜２１を
マスクとして窒化シリコン膜５および酸化シリコン膜４
を除去する。

つぎに熱酸化により厚さ５００人の酸化シリコン膜１６
を形成し、Ｐ型の不純物をイオン注入して、内部ベース
１４を形成する。

つぎに第２図（ｆ）に示すように、第１の実施例と同様
に、側壁となる窒化シリコン膜１８を形成し、エミッタ
形成予定領域の酸化シリコン膜１６を除去し、ポリシリ
コンを成長させ、砒素をイオン注入して高濃度Ｎ型ポリ
シリコン１９を形成し、熱処理によりエミッタ１５を形
成して素子部が完成する。

本実施例においてはベース引き出しポリシリコンや内部
ベースだけでなく、エミッタもセルファラインで形成す
ることができる。

このことは微細パターンデバイスを製造するうえで非常
に重要である。

〔発明の効果〕

ベース引キ出しポリシリコン、ベース、エミッタをセル
ファラインで形成し、ベース、エミッタにプラズマダメ
ージ、スパッタダメージの全くない製造工程が確立され
た。

トランジスタのパターン微細化が容易になり、製造歩留
りが高く安定した特性をもつトランジスタを提供するで
きるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｈ）は本発明の第１の実施例を工程順
に示す断面図、第２図（ａ）〜（ｆ）は本発明の第２の
実施例を工程順に示す断面図、第３図（ａ）〜（ｄ）は
従来技術によるバイポーラ集積回路の製造方法を示す断
面図である。 １・・・Ｐ型シリコン基板、２・・・高濃度Ｎ型埋込層
、３・・・Ｎ型エピタキシャル層、４・・・酸化シリコ
ン膜、５・・・窒化シリコン膜、６・・・酸化シリコン
膜、７・・・窒化シリコン膜、８・・・フォトレジスト
、９・・・ＳＯＧ膜、１０・・・フィールド酸化膜、１
１・・・高濃度Ｐ型ポリシリコン、１２・・・酸化シリ
コン膜、１３・・・外部ベース、１４・・・内部ベース
、１５・・・エミッタ、１６．１７・・・酸化シリコン
膜、１８・・・窒化シリコン膜、１９・・・高濃度Ｎ型
ポリシリコン、２０・・・ノンドープポリシリコン、２
１・・・酸化シリコン膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　半導体基板表面のベース形成予定領域に第１の酸化シ
   リコン膜、第１の耐酸化性膜、第１の絶縁膜を順次堆積
   して絶縁層を形成する工程と、前記ベース形成予定領域
   以外に第２の酸化シリコン膜を形成する工程と、全面に
   第２の耐酸化性膜およびＳＯＧ膜を堆積してからエッチ
   バックして前記絶縁層に側壁を形成する工程と、前記絶
   縁層と前記側壁とをマスクとして熱酸化し、フィールド
   酸化膜を形成する工程と、前記側壁および前記第１の絶
   縁膜を除去する工程と、全面に第１のポリシリコンを堆
   積し一導電型の不純物を導入する工程と、全面に第２の
   絶縁膜を形成する工程と、前記第１の耐酸化性膜と前記
   第１の酸化シリコン膜とを選択エッチングして開口を形
   成する工程と、前記第１のポリシリコンに導入した一導
   電型の不純物を前記半導体基板に拡散したのち、前記開
   口の側壁に絶縁膜を形成する工程と、逆導電型の第２の
   ポリシリコンを堆積し前記半導体基板に逆導電型の不純
   物を拡散する工程とを備えたことを特徴とする半導体装
   置の製造方法。