JPH05211159A - 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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JPH05211159A
JPH05211159A JP1354392A JP1354392A JPH05211159A JP H05211159 A JPH05211159 A JP H05211159A JP 1354392 A JP1354392 A JP 1354392A JP 1354392 A JP1354392 A JP 1354392A JP H05211159 A JPH05211159 A JP H05211159A
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JP
Japan
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film
conductivity type
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region
type
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Withdrawn
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JP1354392A
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English (en)
Inventor
Orie Tsuzuki
織衛 都筑
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】トランジスタの高速化のためにベース領域にお
ける不純物濃度を上げてもエミッタ−ベース間耐圧の低
下を抑えたトランジスタを提供する。 【構成】BSG膜8からN型エピタキシャル層3へホウ
素を拡散し活性ベース領域9を形成した後H2 −O2
囲気中で850℃10分の酸化工程を行う。次に、活性
ベース領域9の表面を露出させN型不純物を含んだ多結
晶シリコンを形成して、熱処理により多結晶シリコンか
らN型不純物を拡散してN型エミッタ領域11を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にバイポーラトランジスタのエミッタ−ベース
接合の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンバイポーラトランジスタでは、
素子の微細化による寄生容量の低減とベースの接合を浅
くすることにより素子の高速化をはかってきた。このた
めベース・コレクタ接合の空乏層が容易にベース領域を
おおいエミッタ領域に達してパンチスルーを生じるた
め、コレクタ−エミッタ間の耐圧低下が生じていた。こ
の耐圧低下を抑えるためベース不純物濃度を高濃度化し
て防いでいた。
【0003】従来、ベースの形成方法には100nm以
下のベース層を形成するために個体不純物ソースからの
拡散を用いている。
【0004】図5は、従来の半導体装置の製造方法の一
例を説明するための工程順に示した半導体チップの断面
図である。まず、図5(a)に示すように、P型半導体
基板1上にコレクタ電極となるN型埋込層2を選択的に
形成し、N型埋込層2を含む表面上にN型エピタキシャ
ル層3を1.0μmの厚さに成長させる。次に、N型エ
ピタキシャル層3の表面を選択酸化してP型半導体基板
1に達する素子分離酸化膜4を形成して素子形成領域を
区画する。次に、多結晶シリコン膜5を0.2μmの厚
さに堆積してホウ素イオンを注入してベース引出し電極
形成のためにパターニングし、多結晶シリコン膜5を含
む表面に窒化シリコン膜6を0.1μmの厚さに堆積す
る。
【0005】次に、図5(b)に示すように、素子形成
領域上の窒化シリコン膜6及び多結晶シリコン膜5を選
択的に順次異方性ドライエッチングして、開口部7を設
ける。次に、開口部7を含む表面上にCVD法により4
mol%のB2 3 を含む酸化シリコン膜(以下BSG
膜と記す)8を堆積する。次に、タングステンハロゲン
ランプを用いた急速アニール装置により窒素雰囲気中で
1000℃20秒の熱処理を施しN型エピタキシャル層
3の表面にホウ素を拡散してP- 型の活性ベース領域9
を形成すると同時に多結晶シリコン層5に含まれるホウ
素をN型エピタキシャル層3の表面に拡散して活性ベー
ス領域9に接続するP++型の外部ベース領域10を形成
する。
【0006】次に、図5(c)に示すように、異方性エ
ッチングによりBSG膜8をエッチバックし、開口部7
の側壁のみにBSG膜8を残して他のBSG膜8を除去
し活性ベース領域9の表面を露出させる。次に、開口部
7を含む表面に多結晶シリコン膜を0.2μmの厚さに
堆積した後ヒ素をドーズ量1×1016cm-2でイオン注
入する。次に、ベースの拡散と同様にタングステンハロ
ゲンランプを用いた急速アニール装置により窒素雰囲気
中で1000℃20秒の熱処理を施し前記多結晶シリコ
ン膜に含まれるヒ素を活性ベース領域9の表面に拡散し
てN型エミッタ領域11を形成する。次に、前記多結晶
シリコン膜をパターニングしエミッタ電極12を形成す
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
の製造方法で作成したトランジスタの2次イオン質量分
析の結果を図6に示す。BSG膜8より拡散されたホウ
素濃度のピークは2×1019cm-3、エミッタ電極より
拡散されたヒ素濃度のピークは5×1019cm-3となっ
ており、いずれも表面近傍に位置している。したがっ
て、エミッタ−ベース間の耐圧はエミッタ領域表面に位
置するベースのピーク濃度で決まり、1V程度になり、
より高い耐圧性能を備えた素子の製造は困難であった。
また、その耐圧を決める接合が電気的に不安定なシリコ
ン表面にできてしまうため、素子機能の安定性が低下す
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一導電
型半導体基板上に逆導電型の半導体層を形成しこの半導
体層に半導体基板に達する素子分離層を設けて素子形成
領域を区画する工程と、素子形成領域を含む表面に第1
の絶縁膜を設ける工程と、逆導電型の半導体層を露出さ
せた開口部を設ける工程と、この開口部を含む表面に一
導電型不純物を含む第2の絶縁膜または導電膜を設ける
工程と、熱処理により第2の絶縁膜または導電膜から逆
導電型の半導体層の表面に不純物拡散し一導電型ベース
領域を形成する工程と、一導電型ベース領域の表面不純
物濃度を下げる工程と、第1の絶縁膜に設けた開口部に
おいて一導電型ベース領域の表面を露出させる工程とこ
の一導電型ベース領域の露出した表面から逆導電型不純
物を導入しエミッタ領域を形成する工程とを含む半導体
装置の製造方法を得る。
【0009】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の第1の実施例を工程順に示した半導
体チップの断面図である まず、図1(a)に示すように、P型半導体基板1上に
コレクタ電極となるN型埋込層2を選択的に形成し、N
型埋込層2を含む表面上にN型エピタキシャル層3を
1.0μmの厚さに成長させる。次に、N型エピタキシ
ャル層3の表面を選択酸化してP型半導体基板1に達す
る素子分離酸化膜4を形成して素子形成領域を区画す
る。次に、多結晶シリコン膜5を0.2μmの厚さに堆
積してホウ素イオンを注入してベース引出し電極形成の
ためにパターニングし、多結晶シリコン膜5を含む表面
に窒化シリコン膜6を0.1μmの厚さに堆積する。
【0010】次に、図1(b)に示すように、素子形成
領域上の窒化シリコン膜6及び多結晶シリコン膜5を選
択的に順次異方性ドライエッチングにて、開口部7を設
ける。次に、開口部7を含む表面上にCVD法によりホ
ウ素を含む酸化シリコン膜(以下BSG膜と記す)8を
堆積する。次に、タングステンハロゲンランプを用いた
急速アニール装置により窒素雰囲気中で1000℃20
秒の熱処理を施しN型エピタキシャル層3の表面にホウ
素を拡散してP- 型の活性ベース領域9を形成すると同
時に多結晶シリコン膜5に含まれるホウ素をN型エピタ
キシャル層3の表面に拡散して活性ベース領域9に接続
するP++型の外部ベース領域10を形成する。次に、H
2 −O2 雰囲気で850℃10分の酸化を行う。この酸
化工程により、シリコン−BSG界面では、不純物の再
分布が生じて表面のホウ素をBSG膜中に取り込み表面
濃度を下げることが出来る。
【0011】次に、図1(c)に示すように、異方性エ
ッチングによりBSG膜8をエッチバックし、開口部7
の側壁のみにBSG膜8を残して他のBSG膜8を除去
し活性ベース領域9の表面を露出させる。次に、開口部
7を含む表面に多結晶シリコン膜を0.2μmの厚さに
堆積した後ヒ素をドーズ量1×1016cm-2でイオン注
入する。次に、ベースの拡散と同様にタングステンハロ
ゲンランプを用いた急速アニール装置により窒素雰囲気
中で1000℃20秒の熱処理を施し前記多結晶シリコ
ン膜に含まれるヒ素を活性ベース領域9の表面に拡散し
てN型エミッタ領域11を形成する。次に、前記多結晶
シリコン膜をパターニングしエミッタ電極12を形成す
る。
【0012】本実施例を用いて試作したトランジスタの
2次イオン質量分析の結果を図2に示す。ホウ素濃度の
ピークは2×1018cm-3深さ35nmに位置し、表面
濃度は1×1018cm-3となった。エミッタ−ベース間
耐圧はベース表面での不純物濃度の低下と不純物ピーク
濃度の低下で3.5Vとなった。その耐圧を決める接合
の位置は図3に示すようにA点からB点に移動し、深く
なった。
【0013】図4は本発明の第2の実施例を工程順に示
した半導体チップの断面図である。
【0014】まず、図4(a)に示すように、第1の実
施例と同様にして、P型半導体基板1上にN型埋込層2
を、さらにN型エピタキシャル層3、素子分離酸化膜
4、多結晶シリコン膜5、窒化シリコ膜6を、形成す
る。
【0015】次に、図4(b)に示すように、第1の実
施例と同様の開口部7を設ける。次に開口部7を含む表
面上に多結晶シリコン膜13を堆積してホウ素イオンを
注入し、タングステンハロゲンランプを用いた急速アニ
ール装置により窒素雰囲気中で1000℃20秒の熱処
理を施し、N型エピタキシャル層3の表面にホウ素を拡
散してP- 型の活性ベース領域9を形成すると同時に、
多結晶シリコン膜5に含まれるホウ素をN型エピタキシ
ャル層3の表面に拡散して活性ベース領域に接続するP
++型の外部ベース領域10を形成する。次に異方性ドラ
イエッチングにより多結晶シリコン膜5をエッチバック
し、活性ベース領域9の表面を露出させる。次にH2
2 雰囲気で850℃10分間の酸化を行う。この酸化
工程により、シリコン−酸化シリコン界面では、不純物
の再分布が生じて、表面のホウ素を酸化シリコン膜中に
取り込み、表面濃度を下げることができる。
【0016】次に、図4(c)に示すように、窒化シリ
コン膜14を堆積し、異方性エッチングにより窒化シリ
コン膜14をエッチバックし、開口部7の側壁のみに窒
化シリコン膜14を残して他の窒化シリコン膜14を除
去し、活性ベース領域9の表面を露出させる。
【0017】次に、開口部7を含む表面に多結晶シリコ
ン膜を0.2μmの厚さに堆積した後ヒ素をドーズ量1
×1016cm-2でイオン注入する。次に、ベースの拡散
と同様にタングステンハロゲンランプを用いた急速アニ
ール装置により窒素雰囲気中で1000℃20秒の熱処
理を施し前記多結晶シリコン膜に含まれるヒ素を活性ベ
ース領域9の表面に拡散してN型エミッタ領域11を形
成する。次に、前記多結晶シリコン膜をパターニングし
エミッタ電極12を形成する。
【0018】第2の実施例では、工程が増加するものの
ベース不純物の拡散ソースとして多結晶シリコン膜を用
いて、ホウ素をイオン注入により導入しているため、拡
散ソース中の不純物濃度コントロールが容易にできる。
【0019】第1の実施例、第2の実施例ともに、拡散
ソース中の不純物濃度の調整、または酸化条件の調整に
より、ベース不純物濃度のピークをエミッタ領域内に設
けることができ、このときベース不純物プロファイルが
傾斜型となる。従って、トランジスタ動作時にはベース
内電界の効果によりベース内を通過する少数キャリアの
走行時間が短縮され、より高速なトランジスタ動作が可
能となる。
【0020】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、ベース
不純物を個体拡散により形成した後に酸化工程を行いベ
ース不純物の表面濃度を下げることにより、エミッタ−
ベース間耐圧を向上させることが出来る。またエミッタ
−ベース間耐圧を決める接合の位置がシリコン酸化膜に
接するシリコン表面近傍からベースの不純物ピーク濃度
が位置する部分まで深くなることから電気的に安定し、
素子の信頼性を高めることができるという効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程断
面図。
【図2】本発明を用いて試作したトランジスタのエミッ
タ直下に於ける2次イオン質量分析結果。
【図3】エミッタ部の縦断面図。
【図4】本発明の第2の実施例を説明するための工程断
面図。
【図5】従来技術を説明するための工程断面図。
【図6】従来技術を用いて試作したトランジスタのエミ
ッタ直下に於ける2次イオン質量分析結果である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2 N型埋込層 3 N型エピタキシャル層 4 素子分離酸化膜 5 多結晶シリコン膜 6 窒化シリコン膜 7 開口部 8 BSG膜 9 活性ベース領域 10 外部ベース領域 11 N型エミッタ領域 12 エミッタ電極 13 多結晶シリコン膜 14 窒化シリコン膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板上に逆導電型の半導
    体層を形成する工程と、前記素子形成領域を含む表面に
    第1の絶縁膜を設ける工程と、前記第1の絶縁膜に前記
    逆導電型の半導体層を露出させた開口部を設ける工程
    と、前記開口部を含む表面に一導電型不純物を含む第2
    の絶縁膜または導電膜を設ける工程と、熱処理により前
    記第2の絶縁膜または導電膜から前記半導体層の表面に
    不純物拡散し一導電型ベース領域を形成する工程と、前
    記一導電型ベース領域の表面の酸化により前記一導電型
    ベース領域の表面不純物濃度を下げる工程と、前記開口
    部において前記一導電型ベース領域の表面を露出させる
    工程と、前記一導電型ベース領域の露出した表面から逆
    導電型不純物を導入しエミッタ領域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. 【請求項2】 特許請求の範囲第1項の半導体装置の製
    造方法において、ベース不純物濃度のピークの位置をエ
    ミッタ−ベース接合の深さより浅くすることを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
JP1354392A 1992-01-29 1992-01-29 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05211159A (ja)

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Effective date: 19990408