JPH05102172A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置の製造方法

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JPH05102172A
JPH05102172A JP28547591A JP28547591A JPH05102172A JP H05102172 A JPH05102172 A JP H05102172A JP 28547591 A JP28547591 A JP 28547591A JP 28547591 A JP28547591 A JP 28547591A JP H05102172 A JPH05102172 A JP H05102172A
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JP
Japan
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base
film
oxide film
polycrystalline silicon
forming
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Application number
JP28547591A
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English (en)
Inventor
Masato Umetani
正人 梅谷
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Oki Electric Industry Co Ltd
Original Assignee
Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速動作が可能でかつ歩留りの高い半導体集
積回路装置の製造方法を提供することを目的とする。 【構成】 半導体基板上の第1の酸化膜105とベース
電極ポリシリコン106と第1の窒化膜107を選択的
に除去して溝を形成し、溝の側壁にのみベース取り出し
ポリシリコン109を残存させて、ボロンをイオン注入
して半導体基板に活性ベース113を形成するとともに
ベース取り出しポリシリコン109からのポロンの拡散
により不活性ベース114を活性ベース113の周辺に
形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、高集積、高速動作を
可能とするバイポーラ型の半導体集積回路装置の製造方
法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】半導体集積回路装置の用途としては、特
に高速動作性を必要とする分野では、一般にECL/C
ML(Emitter Coupled Logic / Current Mode Logic)
系のバイポーラ型半導体集積回路装置が用いられてい
る。このECL/CML系回路においては、消費電力、
論理振幅を一定とした場合、回路を構成する素子、配線
の寄生容量およびトランジスタのベース抵抗、利得帯域
幅積によって動作速度が決定される。
【0003】このうち、寄生容量の低減には、特くに動
作速度への寄与が大きいトランジスタのベース−コレク
タ間の接合容量を低減する事が必要である。このため、
多結晶シリコンを用いてベース電極を素子域の外部に引
き出し、ベース面積を縮小することが有効である。ま
た、多結晶シリコン抵抗および金属配線を厚い分離酸化
膜上に形成して、これらの寄生容量を低減する方法が一
般に採用されている。
【0004】一方、ベース抵抗の低減には、不活性ベー
ス層を低抵抗化して可能な限り、エミッタを細くして、
エミッタ直下の活性ベース層の抵抗を縮少させることが
必要である。
【0005】また、利得帯域幅積の向上には、エミッタ
およびベース接合を浅接合化するとともに、コレクタの
エピタキシャル層を薄くすることが有効である。
【0006】これらの事項を実現することを目的として
提案された特願昭62−095358号明細書に記載さ
れた先願のバイポーラ型半導体集積回路装置の製造方法
を、図4(A)〜図4(D)から図7(a)、図7
(b)について説明する。
【0007】図4(A)〜図4(D)は従来の第1段の
工程断面図であり、図5(A)および図5(B)はその
第2段の工程断面図である。また、図6(a)〜図6
(d)および図7(a)、図7(b)はベースおよびエ
ミッタ領域周辺の部分詳細工程断面図である。なお、図
4および図5では、図面が煩雑になるのをさけるため、
一部の線が省略されている。
【0008】また、図4(A)に示すように、P- 型シ
リコン基板201上にN- 埋込拡散層202を形成した
後、このシリコン基板201とN- 型埋込拡散層202
上に素子分離酸化膜204を形成する。
【0009】この素子分離酸化膜204の形成後、N-
型埋込拡散層202上にN- 型エピタキシャル層203
を形成し、その後N- 型エピタキシャル層203上と素
子分離酸化膜204上に約3000Å程度酸化(図示せ
ず)した後、1000〜2000Åの窒化膜207をベ
ース電極とコレクタ電極を形成する部分に選択的に形成
する。
【0010】次に、図4(B)に示すように、多結晶シ
リコン206を選択酸化し、ベース電極多結晶シリコン
206a,206c、コレクタ電極多結晶シリコン20
6dを形成する。209は多結晶シリコン酸化膜であ
る。
【0011】次に、図4(C)に示すように、コレクタ
電極上の窒化膜207を選択的に除去し、コレクタ電極
多結晶シリコン206dに燐をイオン注入し、熱処理を
行なって、コレクタ抵抗低減用N- 型領域205を形成
する。
【0012】その後、ベース電極多結晶206a,20
6cに窒化膜を介してホウ素を1×5×1015cm-2程度
にイオン注入を行い、900℃程度の温度でアニールを
行なってベース電極多結晶シリコン206a,206c
中のホウ素濃度を均一化する。
【0013】次いで、多結晶シリコン酸化膜209のエ
ミッタ形成領域209bを選択的に除去し、図6(a)
より明らかなように、内壁を酸化して200Å程度の内
壁酸化膜214を形成する。
【0014】さらに、ベース多結晶シリコン膜206
a,206cからの拡散によりP+ 型の不活性ベース2
10が形成される。
【0015】次に、図4(D)および図6(b)に示す
ように、BF2 を1〜5×1013cm-2程度イオン注入して
活性ベース211を形成した後、全面に1000Å程度
の多結晶シリコン216をCVDで形成する。なお、図
4(D)では、CVD酸化膜215は省略されている。
【0016】次に、図6(c)より明らかなように、反
応性イオンエッチングを用いて、多結晶シリコン216
をエッチングし、さらに内壁酸化膜214、酸化膜21
5のエッチングを行い、図5(A)、図6(c)のよう
に、エミッタの開口を行なう。多結晶シリコン215は
図6(c)のように、内壁のみに限り、窒化膜207の
開口部よりも狭いエミッタがセルフアラインで開口され
る。また、同時に図5(A)のように、コレクタ多結晶
シリコン206dが露出する。
【0017】次に、図6(d)に示すように、全面に3
000Å程度の多結晶シリコン217を堆積し、その表
面を2000Å程度酸化して酸化膜218を形成した
後、ヒ素を1016cm-2程度イオン注入する。
【0018】次に、図7(a)に示すように、ベース、
エミッタ形成領域以外の酸化膜218、多結晶シリコン
217をエッチングし、そのエッチング断面を100Å
程度の酸化膜220をCVDで形成する。
【0019】この後、熱処理により多結晶シリコン21
7からの拡散で活性ベース211にエミッタ212を形
成する。
【0020】次に、図7(b)に示すように、エミッ
タ、ベース、コレクタの電極上の酸化膜220を選択的
に除去した後、全面に白金を蒸着し、熱処理を行なっ
て、多結晶シリコン217の表面に白金シリサイド21
9を形成する。
【0021】酸化膜220上に未反応のまま残った白金
は王水によって除去する。この後、図5(B)より明ら
かなように、金属電極配線213の形成を行なう。
【0022】以上のように、上記従来の製造方法によれ
ば、多結晶シリコン206の選択酸化領域にエミッタ2
12を形成し、この選択酸化領域に隣接する残存した多
結晶シリコンからの拡散により、高濃度の不活性ベース
210を形成するので、高濃度の不活性ベース210
と、エミッタ212との間隔を著しく縮小することがで
きる。
【0023】さらに、ベース領域全体の幅は最小設計寸
法の3倍でよいため、ベース、コレクタ接合容量を低減
することができる。
【0024】加えて、エミッタ接合の殆ど全てが低濃度
の活性ベース211との接合であり、エミッタ幅の縮少
と相まってエミッタ、ベース接合容量も減少されるとと
もに、最大接合深さを0.3μm以下にすることが出来
るので、N- 型エピタキシャル層203を1μm以下ま
たはそれ以下に薄膜化することが出来、キャリアのコレ
クタ空乏層走行時間が短縮する。
【0025】また、上述の接合容量の減少により、コレ
クタ時定数が短縮し、これらにより利得帯域幅積を向上
させることが出来る。
【0026】さらに、上記のように、トランジスタのベ
ース抵抗、寄生容量を低減し、利得帯域幅積を向上させ
ることが出来るので、著しい高速化が出来るという特徴
を有していた。
【0027】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の製造方法で製造された半導体集積回路装置では、不
活性ベースが分離酸化膜までに達っしているため、不活
性ベース領域の面積が活性ベース領域の面積に比較して
大きい。そのため、コレクタ−ベース間容量が大きく、
高速動作に悪影響を与える。
【0028】また、コレクタ−ベース接合が分離酸化膜
と接しているため、接合リーク電流が大きくなり、素子
の歩留りが低くなると言う問題点があった。この接合リ
ーク電流が大きくなる理由のはっきりしたメカニズムは
わかっていないが、分離酸化膜近傍には転位や積層欠陥
などの結晶欠陥が多いため、コレクタ−ベース接合が接
することの欠陥によりリーク電流が大きくなると考えら
れている。
【0029】この発明は前記従来技術が持っていた問題
点のうち、コレクタ−ベース間の容量が大きいと言う点
とコレクタ−ベース接合リーク電流が大きいという問題
点について解決した半導体集積回路装置の製造方法を提
供するものである。
【0030】
【課題を解決するための手段】この発明は前記問題点を
解決するために半導体集積回路装置の製造方法におい
て、第1の多結晶シリコンと半導体基板との間に酸化膜
を形成して選択酸化エッチングにより溝を形成した後に
第2の多結晶シリコンを形成し、再度選択酸化エッチン
グにより、溝の側壁にのみ、第2の多結晶シリコンを残
し、第2の多結晶シリコンからの拡散で不活性ベースを
形成する工程を導入したものである。
【0031】
【作用】この発明によれ、半導体集積回路装置の製造方
法において、以上のような工程を導入したので、溝の側
壁のみに残存した第2の多結晶シリコンからの拡散によ
り活性ベースの周辺のみに不活性ベースが形成されるこ
とになり、コレクタ−ベース間の寄生容量が小さくな
り、したがって、前記問題点を除去することができる。
【0032】
【実施例】以下、この発明の半導体集積回路装置の製造
方法の実施例について図面に基づいて説明する。図1
(a)ないし図1(e)はこの発明の第1の実施例の第
1段の工程断面図である。また、図2(a)ないし図2
(e)はその第2段の工程断面図である。さらに、図3
(a)ないし図3(d)はその第3段の工程断面図であ
る。
【0033】まず、図1の第1段の工程から説明する。
図1(a)に示すように、従来技術と同工程を最初から
順次施し、半導体基板101に埋め込み層102、エピ
タキシャル層103、分離酸化膜104を形成した後、
熱酸化により厚さ2500Å程度の第1の酸化膜105
を形成する。
【0034】次に、CVD法により厚さ3000Å程度
のベース電極多結晶シリコン(以下、ポリシリコンと言
う)106を形成する。次に、このCVD法により、厚
さ1500Å程度の第1の窒化膜107を形成する。
【0035】次に、図1(b)に示すように、ホトリソ
エッチングにより前記第1の窒化膜107のベース形成
領域の部分を除去する。
【0036】次に、図1(c)に示すように、前記第1
の窒化膜107をマスクとする選択酸化により、前記ベ
ース電極ポリシリコン106のベース形成領域の部分を
酸化し、第1の選択酸化膜108を形成する。次いで、
前記ベース電極ポリシリコン106にボロンを1〜5×
1015ions/cm2 程度イオン注入を行う。
【0037】次に、図1(d)に示すように、エッチン
グにより、前記第1の選択酸化膜108を除去した後に
異方性エッチングにより、前記第1の酸化膜105のベ
ース形成領域の部分を除去する。
【0038】次に、図1(e)に示すように、CVD法
により、厚さ1500Å程度にボロンを1×1019ions
/cm2 程度含んだベース取り出しポリシリコン109お
よび厚さ1000Å程度の第2の窒化膜110を形成す
る。
【0039】次に、第2段の工程段階に入り、図2
(a)に示すように、異方性エッチングにより、前記第
2の窒化膜110を溝の側壁のみを残して除去する。
【0040】次に、図2(b)に示すように、前記第2
の窒化膜110をマスクとする選択酸化により、第2の
選択酸化膜111を形成する。
【0041】次に、図2(c)に示すように、エッチン
グにより、前記第2の窒化膜110を除去する。
【0042】次に、図2(d)に示すように、エッチン
グにより、前記第2の選択酸化膜111を除去する。
【0043】次に、ボロンを1〜5×1013ions/cm2
程度イオン注入し、活性ベース113を形成し、前記ベ
ース取り出しポリシリコン109からのボロンの拡散に
より、不活性ベース114を形成する。
【0044】次に、図2(e)に示すように、熱酸化に
より、厚さ500Å程度のキャップ酸化膜115を形成
する。
【0045】次に、図3に示す第3段の工程段階に入
り、図3(a)に示すように、CVDにより、厚さ30
00Å程度の埋め込み酸化膜116を形成する。
【0046】次に、図3(b)に示すように、反応性イ
オンエッチングにより、前記埋め込み酸化膜116およ
び前記キャップ酸化膜115をエッチングし、エミッタ
の開口を行なう。
【0047】次に、図3(c)に示すように、CVDに
より、厚さ3000Å程度のエミッタ電極ポリシリコン
117を形成した後、ヒ素を1×1016ions/cm2 程度
イオン注入する。
【0048】次に、図3(e)に示すように、熱処理に
より、前記エミッタ電極ポリシリコン117からのヒ素
の拡散でエミッタ118を形成する。
【0049】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、この発明に
よれば、第1のポリシリコンと基板の間に酸化膜を形成
し、選択、酸化、エッチングにより、溝を形成した後、
第2のポリシリコンを形成し、再度選択酸化により、溝
の側壁のみに第2のポリシリコンを残して第2のポリシ
リコンからの拡散で不活性ベースを活性ベースの周辺の
みに形成するようにしたので、コレクタ−ベース間の寄
生容量が小さく高速動作が可能であり、また、コレクタ
−ベース間のリーク電流が少なく歩留りの高い半導体集
積回路装置を製造することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の半導体集積回路装置の製造方法の一
実施例の第1段の工程断面図。
【図2】同上実施例の第2段の工程断面図。
【図3】同上実施例の第3段の工程断面図。
【図4】従来の半導体集積回路装置の製造方法の第1段
の工程断面図。
【図5】従来の半導体集積回路装置の製造方法の第2段
の工程断面図。
【図6】従来の半導体集積回路装置の製造方法の前段の
部分の詳細工程断面図。
【図7】従来の半導体集積回路装置の製造方法の後段の
部分の詳細工程断面図。
【符号の説明】
101 基板 102 埋め込み層 103 エピタキシャル層 104 分離酸化膜 105 第1の酸化膜 106 ベース電極ポリシリコン 107 第1の窒化膜 108 第1の選択酸化膜 109 ベース取り出しポリシリコン 110 第2の窒化膜 111 第2の選択酸化膜 113 活性ベース 114 不活性ベース 115 キャップ酸化膜 116 埋め込み酸化膜 117 エミッタ電極ポリシリコン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1の導電型を有する半導体基板の主表
    面に第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の絶縁膜上に前記半導体基板とは逆の第2の導
    電形を有する第1の多結晶シリコン膜を形成する工程
    と、 前記第1の多結晶シリコン膜上に第1の耐酸化性膜を形
    成した後この第1の耐酸化性膜の一部を除去する工程
    と、 前記第1の耐酸化性膜をマスクとする選択酸化により前
    記第1の多結晶シリコン膜を酸化し、第1の選択酸化膜
    を形成する工程と、 前記第1の選択酸化膜を除去してこの第1の選択酸化膜
    を除去した部分の前記第1の絶縁膜を除去する工程と、 第2の多結晶シリコン膜を形成した後に第2の耐酸化性
    膜を形成して異方性エッチングにより、前記第2の耐酸
    化性膜を溝の側壁のみに残して除去する工程と、 前記第2の耐酸化性膜をマスクとする選択酸化により前
    記第2の多結晶シリコン膜を酸化し、第2の選択酸化膜
    を形成した後この第2の選択酸化膜を除去する工程と、 イオン注入により活性ベースを形成するとともに前記第
    2の多結晶シリコンからの不純物の拡散により前記活性
    ベースの周辺に不活性ベースを形成する工程と、 よりなる半導体集積回路装置の製造方法。
JP28547591A 1991-10-07 1991-10-07 半導体集積回路装置の製造方法 Pending JPH05102172A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015202176A1 (de) 2014-02-07 2015-10-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gasdetektor

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102015202176A1 (de) 2014-02-07 2015-10-01 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Gasdetektor

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