JPH05315343A - 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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JPH05315343A
JPH05315343A JP11784992A JP11784992A JPH05315343A JP H05315343 A JPH05315343 A JP H05315343A JP 11784992 A JP11784992 A JP 11784992A JP 11784992 A JP11784992 A JP 11784992A JP H05315343 A JPH05315343 A JP H05315343A
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Itaru Namura
至 名村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エピタキシャルベースバイポーラトランジス
タの製造に関し,エミッタ・ベース間の絶縁不良を防止
することを目的とする。 【構成】 半導体基板1上に順次堆積したポリシリコン
層3及び絶縁層4を貫通し基板1を表出する開口5を開
設する工程と,開口5の底面に表出する基板1表面にベ
ース層6を堆積する工程と,絶縁物を堆積し,エッチバ
ックして開口5底面にベース層6を表出させ,同時に開
口5の側壁面を掩覆するサイドウオールをスペーサ7と
して形成する工程と,開口5底面に表出するベース層6
と接続し,スペーサ7によりポリシリコン層3から絶縁
されたエミッタ電極9をスペーサ7上に形成する工程と
を有するバイポーラトランジスタの製造において,開口
5を開設した後,ベース層6を堆積する工程に先立ち,
開口5の側壁面に表出するポリシリコン層3の端面を等
方性エッチングする工程を有して構成する。

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,とくにセルフアライメントに形成されたエミッタ
を有するエピタキシャルベースバイポーラトランジスタ
の製造方法に関する。
【0002】バイポーラトランジスタの高速化を図るに
は,素子面積を小さくしかつベース層を薄くすることが
有効である。このため,高速バイポーラトランジスタの
製造では,エピタキシャル成長により堆積された薄い半
導体層をベース層とし,さらにエミッタをセルフアライ
メントに形成する方法が用いられている。
【0003】しかし,かかる微細なトランジスタは,容
易に絶縁不良に至り易く信頼性に優れたものを製造する
ことは難しい。このため,信頼性の高いエピタキシャル
ベースバイポーラトランジスタの製造方法が必要とされ
ている。
【0004】
【従来の技術】従来,エミッタをセルフアライメントに
形成するエピタキシャルベースバイポーラトランジスタ
は以下のように製造されていた。
【0005】図3は従来の実施例断面工程図であり,バ
イポーラトランジスタの形成工程を表している。従来の
トランジスタの製造は,先ず,図3(a)を参照して,
シリコン基板1表面に,例えばLOCOSを用いて絶縁
分離帯2により分離されたコレクタ領域を形成する。次
いで,そのシリコン基板1上に,ベース領域の引出し線
となるポリシリコン層3,及び絶縁層4を順次堆積す
る。
【0006】次いで,フォトエッチングによりベース層
堆積領域を確定する開口5を,絶縁層4及びポリシリコ
ン層3を貫通してその底面に基板1を表出するように開
設する。
【0007】次いで,図3(b)を参照して,開口5の
底面に表出する基板1表面上にシリコンを選択的にエピ
タキシャル成長してベース層6を形成する。次いで,基
板1上全面に絶縁物,例えばSiO2 を堆積し,エッチ
バックすることにより,図3(c)を参照して,開口5
の側壁面を覆う絶縁物のサイドウォールを形成し,これ
をベース引出し線となるポリシリコン層3とスペーサ7
とする。
【0008】なお,このエッチバックにより,開口5の
底面にベース層6が表出される。また,このスペーサ7
は,エミッタ領域以外のベース層,例えば開口5の側壁
に形成されるベース層と後工程で形成されるエミッタ電
極との間の絶縁に用いられる。
【0009】次いで,図3(d)を参照して,電極材料
の堆積とフォトエッチング工程を含む,エミッタの形成
に通常用いられる方法により,開口5の底面に表出する
ベース層6にエミッタ・ベース接合を形成するようにエ
ミッタ電極9を形成する。
【0010】上記ベース層6をエピタキシャル成長する
工程において,ベース層6は,開口5の底面に表出する
基板1表面以外に,開口5の側壁面に表出するポリシリ
コン層3表面にも堆積する。
【0011】このため,ベース層6を堆積した後の開口
5は,ポリシリコン層6のある位置より深い部分でベー
ス層6の厚さだけ狭まり,開口5の側壁は途中に段が付
いた形になる。
【0012】従って,かかる開口5側壁の段を掩覆する
スペーサ7は,この段の部分が薄くなるため,ベース層
6とエミッタ電極9間の絶縁不良を生じ易いのである。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
バイポーラトランジスタの製造方法では,ポリシリコン
層上に絶縁層を積層した二層構造の層を貫通する開口に
ベース層をエピタキシャル成長する際,開口側壁に表出
するポリシリコン層の端面にベース層が堆積して開口側
壁に開口下部を狭めるように段を形成するため,その上
に開口側壁を掩覆するサイドウォールを形成し,これを
エミッタ電極とポリシリコン層間のスペーサとして用い
るとき,段の部分のスペーサが薄くなり,エミッタ・ベ
ース間の絶縁不良を生じ易いという問題があった。
【0014】本発明は,ベース層のエピタキシャル成長
に先立ち,開口側壁に表出するポリシリコン層の端面を
予めベース層の厚さだけエッチングすることにより,開
口側壁の段差を小さくし,エミッタ・ベース間の絶縁不
良を防止する半導体装置の製造方法を提供することを目
的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】図1及び図2はそれぞれ
本発明の第一及び第二実施例断面工程図であり,バイポ
ーラトランジスタの製造工程を表している。
【0016】上記課題を解決するための本発明の第一の
構成は,図1を参照して,半導体基板1上にポリシリコ
ン層3及び絶縁層4を順次堆積する工程と,該絶縁層4
及び該ポリシリコン層3を貫通し該基板1を表出する開
口5を開設する工程と,該開口5の底面に表出された該
基板1表面上にベース層6を堆積する工程と,該ベース
層6を覆い該基板1上に絶縁物を堆積したのち該絶縁物
をエッチバックして該開口5の底面に該ベース層6を表
出し,同時に該開口5の側壁面を掩覆するサイドウオー
ルをスペーサ7として形成する工程と,該開口5の底面
に表出された該ベース層6に形成されるエミッタ領域と
接続し,該スペーサ7により該ポリシリコン層3から絶
縁されたエミッタ電極9を該スペーサ7上に形成する工
程とを有するバイポーラトランジスタを含む半導体装置
の製造方法において,該開口5を開設した後,該ベース
層6を堆積する工程に先立ち,該開口5の側壁面に表出
する該ポリシリコン層3の端面及び該開口5の底面に表
出する該基板1表面を等方性エッチングする工程を有す
ることを特徴として構成し,及び,第二の構成は,図2
を参照して,バイポーラトランジスタを含む半導体装置
の製造方法であって,絶縁分離されたコレクタ領域11
が形成された半導体基板1表面上に窒化シリコンからな
る窒化膜10を堆積する工程と,該窒化膜10上にポリ
シリコン層3及び絶縁層4を順次堆積する工程と,該絶
縁層4及び該ポリシリコン層3を貫通し該コレクタ領域
11上にベース層6の堆積領域を画定する開口5を該窒
化膜10をストッパとする異方性エッチングにより開設
する工程と,該開口5の側壁面に表出するポリシリコン
層3の端面を等方性エッチングする工程と,次いで,該
ポリシリコン層3をマスクとする選択的エッチングによ
り該開口5の底面に表出する該窒化膜10を除去し,該
基板1表面を表出する工程と,該開口5の底面に表出さ
れた該基板1表面上にベース層6を堆積する工程と,次
いで,該ベース層6を覆い該基板1上に絶縁物を堆積し
たのち該絶縁物をエッチバックして該開口5の底面に該
ベース層6を表出し,同時に該開口5の側壁面を掩覆す
るサイドウオールをスペーサ7として形成する工程と,
次いで,該開口5の底面に表出された該ベース層6に形
成されるエミッタ領域と接続し,該スペーサ7により該
ポリシリコン層3から絶縁されたエミッタ電極9を該ス
ペーサ7上に形成する工程とを有して構成する。
【0017】
【作用】本発明の第一の構成では,図1を参照して,ベ
ース層6を堆積するために,ポリシリコン層3及び絶縁
層4を垂直に貫通する開口5を開設したのち,その開口
5の内壁面に表出するシリコン,即ちポリシリコン層3
の端面及び基板1の表面を等方性エッチングする。
【0018】このとき,開口5上部の絶縁層4で画定さ
れる開口入口の大きさはシリコンのエッチングによって
は変化しない。従って,開口5上部はその儘の大きさで
残り,開口5の絶縁層4より底の部分にあるポリシリコ
ン層3及び基板1の表層が除去され,その結果,開口5
は図1(b)に示す如く底が広い形に形成される。
【0019】ベース層6はこの予め表層を除去したポリ
シリコン層3及び基板1上に選択的に堆積するから,堆
積したベース層6が絶縁層で画定される開口5入口の内
壁よりも開口5内部にはみだすことにより形成される開
口5内壁の段は,本構成においてはベース層6堆積前に
予め除去した表層の厚さだけ段差が小さくなる。
【0020】従って,この段差を覆い,開口5内壁面を
掩覆するスペーサ7を形成する際,段差に起因してスペ
ーサに薄い部分が生ずることを回避することができる。
このため,エミッタ電極とポリシリコン層との絶縁が確
実となり,エミッタ・ベース間の絶縁不良を生ずること
が少なく,信頼性の高いバイポーラトランジスタを製造
することができる。
【0021】本発明の第二の構成では,図2(a)を参
照して,第一の構成における基板1とポリシリコン層3
との間に窒化膜10を設けたもので,第一の構成と同様
に開口5内壁面の段差を小さくして,スペーサに薄い部
分を生ずることを防止するとともに,以下の作用と効果
を奏するのである。
【0022】この窒化膜10は,絶縁層4及びポリシリ
コン層3の異方性エッチングにより開口5を形成する際
のストッバとして用いられる。そして,開口5を開設
後,第一の構成と同様にポリシリコン層3をエッチング
する。次いで,そのポリシリコン層3をマスクとして開
口5の底面に表出する窒化膜10をエッチングにより除
去し,ベース層6を堆積すべき基板表面を表出する。
【0023】従って,本構成では開口5を開設する際の
異方性エッチングではストッパが使用されるから,基板
に生ずる欠陥が少ない。なお,ポリシリコン層3をサイ
ドエッチングするのは第一の構成と同じであるから,第
一の構成と同様,開口壁面の段差を減少しスペーサに薄
い部分が発生することを防止することができるという効
果を奏する。
【0024】また,本第二の構成では,図2(d)を参
照して,分離帯2により絶縁分離されたコレクタ領域1
1上に開設された,コレクタ領域11よりも小さな開口
5内にベース層6が堆積される。
【0025】従って,ベース層6とコレクタ領域11と
の接合面は,ベース層6が堆積した開口5底面でのみ形
成され,開口5部分以外の領域では,ベース領域に接続
するポリシリコン層3とコレクタ領域11とは,基板表
面に形成された窒化膜10により絶縁される。
【0026】従って,ベース・コレクタ間の接合面はベ
ース層堆積領域に限られるから,ベース・コレクタ間容
量が小さくなり,本構成により製造されたバイポーラト
ランジスタは高速に動作する。
【0027】
【実施例】以下,本発明を実施例を参照して説明する。
本発明の第一実施例は,図1(a)を参照して,n型シ
リコン基板1の表面に分離帯2を例えばLOCOSによ
り形成し,コレクタ領域11を形成する。
【0028】次いで,基板1上にp型ポリシリコン層
3,絶縁層4を順次堆積する。絶縁層4は例えばSiO
2 とすることができる。次いで,ベース層6が堆積され
るべき領域を画定する窓を有するレジストパターンを絶
縁層4上に形成し,これをマスクとして絶縁層4をエッ
チングし,さらにポリシリコン層3をエッチングして,
絶縁層4及びポリシリコン層3を貫通する開口5を開設
する。
【0029】次いで,図1(b)を参照して,シリコン
の等方性エッチングにより,開口5内面に露出するシリ
コンの表面,即ち,基板1表面及びポリシリコン層3端
面の表層を除去する。この除去量は,ベース層6の厚さ
と同じ深さとすることが,開口5内壁面の段差を小さく
するために好ましい。
【0030】次いで,図1(c)を参照して,シリコン
上に選択的にエピタキシャル成長するシリコンのエピタ
キシャル成長法により,ベース層6を堆積する。このベ
ース層は,シリコンのエッチング工程で除去したポリシ
リコン層3端面の表層部分を埋め込み堆積するから,絶
縁層4の開口壁面から大きくはみ出すことがない。この
ため,ポリシリコン層3端面に堆積したベース層6が形
成する開口壁面の段差は小さい。
【0031】次いで,基板上全面に絶縁物,例えばSi
2 を堆積し,これをエッチバックする。これにより,
図1(d)を参照して,開口5の底面にベース層6が表
出され,開口5の側壁面を覆うスペーサがサイドウォー
ルとして形成される。
【0032】次いで,図1(e)を参照して,n型ポリ
シリコンを堆積し,フォトエッチングして開口5の底面
に表出するベース層6に接合するエミッタ電極9を形成
する。
【0033】次いで,活性化熱処理により,エミッタ電
極9と接合するベース層6表面にn型のエミッタ領域9
aを形成する。なお,このときポリシリコン層3と基板
1の界面近傍にポリシリコン層3からの不純物拡散によ
るp型領域が形成される。
【0034】かかる工程で形成されたバイポーラトラン
ジスタは,セルフアライメントに形成された微細なエミ
ッタを有するにもかかわらず,ベース・エミッタ間の絶
縁の信頼性に優れたものが製造される。
【0035】本発明の第二実施例は,図2(a)を参照
して,先ず,n型シリコン基板表面に分離帯2で絶縁分
離されたコレクタ領域11を形成する。次いで,窒化シ
リコンからなる窒化膜10を堆積する。
【0036】次いで,p型ポリシリコン層3及び絶縁層
4を堆積し,第一実施例と同様に,絶縁層4及びポリシ
リコン層3を貫通する開口5を開設する。このとき,ポ
リシリコン層3のエッチングは,窒化膜10をストッパ
としてなされる。また,ベース層6を堆積すべき領域を
画定するための開口5は,コレクタ領域11より小さく
かつコレクタ領域内に設けられる。
【0037】次いで,図1(b)を参照して,開口5側
壁に表出するポリシリコン層3端面の表層を,シリコン
の等方性エッチングにより除去する。次いで,図2
(c)を参照して,ポリシリコン層3をマスクとして開
口5底面の窒化膜10をエッチングして除去し,基板1
表面を表出する。
【0038】次いで,第一実施例と同様に,ベース層を
堆積し,エッチバックによりサイドウォールを形成して
スペーサとし,スペーサ上に開口5の底面でベース層6
と接するn型ポリシリコンのエミッタ電極を形成し,さ
らに活性化熱処理をしてバイポーラトランジスタを完成
する。
【0039】本実施例では,ベースの引出し線となるポ
リシリコン層3は,窒化膜10によりコレクタ領域11
と絶縁されているから,この間に接合容量を生ずること
がない。従って,ベース・コレクタ接合容量が小さい高
速動作に適したトランジスタを製造することができる。
【0040】
【発明の効果】本発明によれば,開口底面のシリコン表
面にベース層を堆積するとき開口側壁面に生ずる段差が
小さいから,開口側壁面を掩覆するスペーサに薄い部分
が発生することがない。このため,エミッタ・ベース間
の絶縁不良を防止することができ,信頼性に優れた半導
体装置の製造方法を提供することができる。
【0041】また,ベース・コレクタ接合面が小面積に
なるからベース・コレクタ容量が小さく高速動作に適し
たトランジスタを含む半導体装置を容易に製造すること
ができる半導体装置の製造方法を提供することができ
る。
【0042】従って,半導体装置の性能向上に寄与する
ところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第一実施例断面工程図
【図2】 本発明の第二実施例断面工程図
【図3】 従来の実施例断面工程図
【符号の説明】
1 基板 2 分離帯 3 ポリシリコン層 4 絶縁層 5 開口 6 ベース層 7 スペーサ 8 エミッタ形成領域 9 エミッタ電極 10 窒化膜 11 コレクタ領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(1)上にポリシリコン層
    (3)及び絶縁層(4)を順次堆積する工程と,該絶縁
    層(4)及び該ポリシリコン層(3)を貫通し該基板
    (1)を表出する開口(5)を開設する工程と,該開口
    (5)の底面に表出された該基板(1)表面上にベース
    層(6)を堆積する工程と,該ベース層(6)を覆い該
    基板(1)上に絶縁物を堆積したのち該絶縁物をエッチ
    バックして該開口(5)の底面に該ベース層(6)を表
    出し,同時に該開口(5)の側壁面を掩覆するサイドウ
    オールをスペーサ(7)として形成する工程と,該開口
    (5)の底面に表出された該ベース層(6)に形成され
    るエミッタ領域と接続し,該スペーサ(7)により該ポ
    リシリコン層(3)から絶縁されたエミッタ電極(9)
    を該スペーサ(7)上に形成する工程とを有するバイポ
    ーラトランジスタを含む半導体装置の製造方法におい
    て, 該開口(5)を開設した後,該ベース層(6)を堆積す
    る工程に先立ち,該開口(5)の側壁面に表出する該ポ
    リシリコン層(3)の端面及び該開口(5)の底面に表
    出する該基板(1)表面を等方性エッチングする工程を
    有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 バイポーラトランジスタを含む半導体装
    置の製造方法であって, 絶縁分離されたコレクタ領域(11)が形成された半導
    体基板(1)表面上に窒化シリコンからなる窒化膜(1
    0)を堆積する工程と, 該窒化膜(10)上にポリシリコン層(3)及び絶縁層
    (4)を順次堆積する工程と, 該絶縁層(4)及び該ポリシリコン層(3)を貫通し該
    コレクタ領域(11)上にベース層(6)の堆積領域を
    画定する開口(5)を該窒化膜(10)をストッパとす
    る異方性エッチングにより開設する工程と, 該開口(5)の側壁面に表出するポリシリコン層(3)
    の端面を等方性エッチングする工程と, 次いで,該ポリシリコン層(3)をマスクとする選択的
    エッチングにより該開口(5)の底面に表出する該窒化
    膜(10)を除去し,該基板(1)表面を表出する工程
    と, 該開口(5)の底面に表出された該基板(1)表面上に
    ベース層(6)を堆積する工程と, 次いで,該ベース層(6)を覆い該基板(1)上に絶縁
    物を堆積したのち該絶縁物をエッチバックして該開口
    (5)の底面に該ベース層(6)を表出し,同時に該開
    口(5)の側壁面を掩覆するサイドウオールをスペーサ
    (7)として形成する工程と, 次いで,該開口(5)の底面に表出された該ベース層
    (6)に形成されるエミッタ領域と接続し,該スペーサ
    (7)により該ポリシリコン層(3)から絶縁されたエ
    ミッタ電極(9)を該スペーサ(7)上に形成する工程
    とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP11784992A 1992-05-12 1992-05-12 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH05315343A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0897227A (ja) * 1994-09-26 1996-04-12 Nec Corp バイポーラトランジスタ及びその製造方法

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0897227A (ja) * 1994-09-26 1996-04-12 Nec Corp バイポーラトランジスタ及びその製造方法

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