JPH05315348A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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Publication number
JPH05315348A
JPH05315348A JP11946392A JP11946392A JPH05315348A JP H05315348 A JPH05315348 A JP H05315348A JP 11946392 A JP11946392 A JP 11946392A JP 11946392 A JP11946392 A JP 11946392A JP H05315348 A JPH05315348 A JP H05315348A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
epitaxial layer
conductivity type
layer
collector
type
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP11946392A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tetsumasa Okamoto
哲昌 岡本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP11946392A priority Critical patent/JPH05315348A/en
Publication of JPH05315348A publication Critical patent/JPH05315348A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To reduce junction capacities between an emitter.base and a collector.base and to improve transistor characteristics by forming a collector, a base and an emitter in a self-alignment manner by using a selectively epitaxial method. CONSTITUTION:An insulating film 25 is formed on a predetermined part on a first conductivity type collector 6, a second conductivity type first epitaxial layer 7 surrounding it is formed, and the film 25 is then removed to form an opening 8 in the layer 7. Then, a sidewall 9 of an insulating film is formed on a sidewall of the opening 8 except its lower part, a second conductivity type second epitaxial layer 12 to be connected to the layer 7 is formed, and then a semiconductor layer 11 including a first conductivity type impurity is formed in contact with an upper surface of the layer 12. Thereafter, the impurity is implanted in the layer 12 to form a first conductivity type impurity region 13 in the opening 8, and a bipolar transistor in which the layer 7 is used as an outer base, the layer 12 is used as an intrinsic base and the region 13 is used as an emitter is formed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
に係わり、とくに超高速バイポーラトランジスタの製造
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing an ultra high speed bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術のNPNトランジスタの製造方
法を説明する。図4,図5に従来技術の縦断面図を示
す。まず、熱酸化膜をマスクとして、イオン注入法ある
いはスピンオン拡散法によりP型シリコン基体41にN
+ 型不純物埋込拡散層44を形成する。続いて、表面の
シリコン酸化膜をすべて除去した後、減圧エピタキシャ
ル装置により低不純物濃度のN- 型エピタキシャル層4
6を形成する(図4(a))。次に、絶縁のためのボロ
ン拡散を行い、P+ 型拡散層48を形成する。続いて、
パターニングされたシリコン窒化膜45をマスクとし
て、加圧酸化法により、素子分離領域42(以下LOC
OS)を形成する(図4(b))。次に、パターニング
されたフォトレジスト61をマスクとしてイオン注入装
置によりリン(P)を導入し、熱処理を施すことにより
前記N+ 埋込層44で達するN+ 型のコレクタ引出し領
域43を形成する(図4(c))。次に、ベース抵抗を
下げるため、高濃度のP+ 型外部ベース領域47を形成
するため、パターニングされたフォトレジスト62をマ
スクにイオン注入法により、ボロンを導入するか、ある
いは、パターニングされたシリコン酸化膜(図示せず)
をマスクとして熱拡散法により高濃度のボロンを導入す
る(図4(d))。次に、上記外部ベース形成法と同様
な方法(ただし、導入条件は異なる)を用いて、所定の
濃度プロファイル(例えば、接合深さ0.1μm,濃度
1×1018cm-3)を有するP型真性ベース領域52を
フォトレジスト63をマスクとして形成する(図4
(e))。次に、化学気相成長法(CVD法)により、
ウェハ表面にシリコン酸化膜49とシリコン窒化膜51
を順次形成する。次に、リソグラフィ技術によりパター
ニングされたフォトレジスト(図示せず)をマスクとし
て、ドライエッチ法によりコレクタ,ベース及びエミッ
タ領域上の前記シリコン窒化膜51及びシリコン酸化膜
49を順次除去していき、上記領域を同時開口するコン
タクト開孔部50を形成する(図5(a))。次に、C
VD法により、ウェハ表面に多結晶シリコン膜54を堆
積させた後、イオン注入法により、ウェハ全面のポリシ
リコン中に所定の濃度のヒ素(As)を導入する(図5
(b))。続いて、エミッタ及びコレクタ領域上以外の
前記ヒ素ドープ・ポリシリコン54をドライエッチ法に
より除去した後、窒素雰囲気中で熱処理することにより
+ 型エミッタ拡散領域53を形成する(図5
(c))。最後に、スパッタ法によりウェハ表面にアル
ミ(Al)等のメタルを形成した後、フォトレジストに
より電極配線パターンを形成し、それ以外の領域のメタ
ルをドライエッチ法を用い除去することによりメタル配
線を施し、ベース金属電極14,エミッタ金属電極1
5,コレクタ金属電極16を形成する(図5(d))。
2. Description of the Related Art A conventional method for manufacturing an NPN transistor will be described. 4 and 5 are vertical sectional views of the prior art. First, with the thermal oxide film as a mask, the P-type silicon substrate 41 is N-doped by ion implantation or spin-on diffusion.
A + type impurity buried diffusion layer 44 is formed. Then, after removing all the silicon oxide film on the surface, a low impurity concentration N -type epitaxial layer 4 is formed by a low pressure epitaxial device.
6 is formed (FIG. 4A). Next, boron diffusion for insulation is performed to form a P + -type diffusion layer 48. continue,
Using the patterned silicon nitride film 45 as a mask, the element isolation region 42 (hereinafter referred to as LOC) is formed by a pressure oxidation method.
OS) is formed (FIG. 4B). Then, by introducing a phosphorus (P) by an ion implantation apparatus with the photoresist 61 is patterned as a mask to form the N + buried layer N + -type collector lead-out region 43 reaching at 44 by heat treatment ( FIG. 4 (c)). Next, in order to reduce the base resistance and form a high-concentration P + -type external base region 47, boron is introduced by the ion implantation method using the patterned photoresist 62 as a mask, or patterned silicon is used. Oxide film (not shown)
A high concentration of boron is introduced by a thermal diffusion method using the mask as a mask (FIG. 4D). Next, using the same method as the above external base forming method (however, the introduction conditions are different), P having a predetermined concentration profile (for example, junction depth 0.1 μm, concentration 1 × 10 18 cm −3 ) is formed. The mold intrinsic base region 52 is formed using the photoresist 63 as a mask (FIG. 4).
(E)). Next, by the chemical vapor deposition method (CVD method),
Silicon oxide film 49 and silicon nitride film 51 on the wafer surface
Are sequentially formed. Next, using the photoresist (not shown) patterned by the lithography technique as a mask, the silicon nitride film 51 and the silicon oxide film 49 on the collector, base and emitter regions are sequentially removed by the dry etching method. A contact opening portion 50 that simultaneously opens the regions is formed (FIG. 5A). Then C
After depositing a polycrystalline silicon film 54 on the wafer surface by the VD method, arsenic (As) having a predetermined concentration is introduced into the polysilicon on the entire surface of the wafer by the ion implantation method (FIG. 5).
(B)). Subsequently, the arsenic-doped polysilicon 54 other than on the emitter and collector regions is removed by a dry etching method and then heat-treated in a nitrogen atmosphere to form an N + -type emitter diffusion region 53 (FIG. 5).
(C)). Finally, a metal such as aluminum (Al) is formed on the wafer surface by a sputtering method, an electrode wiring pattern is formed by a photoresist, and the metal in other regions is removed by a dry etching method to form a metal wiring. Apply, base metal electrode 14, emitter metal electrode 1
5, The collector metal electrode 16 is formed (FIG. 5D).

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】バイポーラトランジス
タを高性能化するには、エミッタ・ベース接合容量,コ
レクタ・ベース接合容量などの各種寄生容量を低減する
ために平面寸法を縮小しなければならない。さらに、高
速化のためには、ベース抵抗の増加を抑えつつ、ベース
層を浅い接合にする必要がある。ベース層の浅い接合化
に対しては、シリコン分子線エピタキシー(MBE)法
などにより0.03μmの接合深さまで安定形成が可能
になっている。
In order to improve the performance of a bipolar transistor, it is necessary to reduce the planar size in order to reduce various parasitic capacitances such as emitter-base junction capacitance and collector-base junction capacitance. Furthermore, in order to increase the speed, it is necessary to make the base layer a shallow junction while suppressing an increase in the base resistance. For the shallow junction of the base layer, it is possible to stably form a junction depth of 0.03 μm by a silicon molecular beam epitaxy (MBE) method or the like.

【0004】一方、寄生容量の低減に対しては、もっぱ
らフォトリソグラフィ技術に依存し、使用する露光装置
により微細化の限界が存在するため、進展はあるものの
デバイスの微小化の要求に対応できず、これによりデバ
イス特性の限界を決めている。このため、より微細化を
図るためには、多額の設備投資により、新しい方式の設
備を導入する必要がある。また、特に、エミッタ・ベー
ス容量においては、従来の方法であるヒ素・ドープド・
ポリシリコンからのヒ素拡散により形成されるエミッタ
では、せっかく微小なエミッタを形成してもヒ素拡散に
よる拡散層の側壁の面積が増加して寄生容量は小さくな
らない恐れがある。
On the other hand, in order to reduce the parasitic capacitance, the photolithography technique is exclusively used, and there is a limit to miniaturization depending on the exposure apparatus used. Therefore, although progress has been made, it is not possible to meet the demand for miniaturization of devices. , Which limits the device characteristics. Therefore, in order to achieve further miniaturization, it is necessary to introduce a new type of equipment by a large amount of equipment investment. Also, especially for emitter-base capacitance, arsenic-doped
In an emitter formed by arsenic diffusion from polysilicon, even if a very small emitter is formed, the side wall area of the diffusion layer due to arsenic diffusion may increase and the parasitic capacitance may not be reduced.

【0005】また一方、ベース接合を浅くした場合、ベ
ース抵抗が高くなってしまうため、一般には、外部ベー
ス領域を設け、ベース抵抗の低抵抗化を図っている。し
かし、従来の方法では、ベース・コレクタ降伏電圧が外
部ベースで決まってしまい、耐圧低下をまねく。これ
は、外部ベースの接合が真性ベースに比べ深いためであ
る。
On the other hand, when the base junction is made shallow, the base resistance becomes high. Therefore, in general, an external base region is provided to reduce the base resistance. However, in the conventional method, the breakdown voltage of the base-collector is determined by the external base, and the breakdown voltage is lowered. This is because the bond of the external base is deeper than that of the intrinsic base.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、第1導
電型のコレクタの上面の所定部上に第1の絶縁膜を形成
する工程と、前記第1の絶縁膜を取り囲みかつ前記コレ
クタ領域に接する第2導電型の第1のエピタキシャル層
を形成する工程と、前記第1の絶縁膜を除去することに
より前記第1のエピタキシャル層に前記コレクタ領域の
所定部が露出する開口部を形成する工程と、前記開口部
の側壁にその下部分を除いて第2の絶縁膜によるサイド
ウォールを形成しこれにより該側壁の下部分は露出し該
側壁の他の部分は該サイドウォールにより被覆せしめる
工程と、前記側壁の下部分において前記第1のエピタキ
シャル層に接続する第2導電型の第2のエピタキシャル
層を前記開口部内に形成する工程と、第1導電型の不純
物を含む半導体層を前記第2のエピタキシャル層の上面
に接して形成する工程と、前記第1導電型の不純物を、
たとえばランプアニール、炉アニールにより前記第2の
エピタキシャル層に導入して前記開口部内に第1導電型
の不純物領域を形成する工程とを有し、これにより前記
第1のエピタキシャル層を外部ベース、前記開口部内の
第2導電型の第2のエピタキシャル層を真性ベース、前
記不純物領域をエミッタとするバイポーラトランジスタ
を形成する半導体装置の製造方法にある。前記第1の絶
縁膜はシリコン酸化膜であり、前記第1のエピタキシャ
ル層はボロンを含むP型のシリコンエピタキシャル層で
あり、前記第2の絶縁膜によるサイドウォールはシリコ
ン酸化膜上にシリコン窒化膜を積層してこれに異方性エ
ッチングを行って形成し、前記第2のエピタキシャル層
はボロンを含むP型のシリコンエピタキシャル層であ
り、かつ前記半導体層はヒ素を含む多結晶シリコン層で
あってNPNバイポーラトランジスタを形成することが
できる。
A feature of the present invention is to form a first insulating film on a predetermined portion of an upper surface of a first conductivity type collector, and to surround the first insulating film and to collect the first insulating film. Forming a first conductive type second epitaxial layer in contact with the region, and forming an opening in the first epitaxial layer to expose a predetermined portion of the collector region by removing the first insulating film. And the side wall of the opening is formed with a side wall of the second insulating film except the lower part thereof, whereby the lower part of the side wall is exposed and the other part of the side wall is covered with the side wall. A step of forming a second conductive type second epitaxial layer connected to the first epitaxial layer in the lower portion of the side wall in the opening, and a semiconductor layer containing a first conductive type impurity Forming in contact with an upper surface of the second epitaxial layer, said first conductivity type impurity,
Introducing into the second epitaxial layer by, for example, lamp annealing or furnace annealing to form an impurity region of the first conductivity type in the opening, whereby the first epitaxial layer is formed into an external base, It is a method of manufacturing a semiconductor device in which a bipolar transistor having the second epitaxial layer of the second conductivity type in the opening as an intrinsic base and the impurity region as an emitter is formed. The first insulating film is a silicon oxide film, the first epitaxial layer is a P-type silicon epitaxial layer containing boron, and the sidewall of the second insulating film is a silicon nitride film on the silicon oxide film. And a second epitaxial layer is a P-type silicon epitaxial layer containing boron, and the semiconductor layer is a polycrystalline silicon layer containing arsenic. NPN bipolar transistors can be formed.

【0007】また前記コレクタは前記上面を含む第1導
電型のコレクタ活性領域と、高不純物濃度の第1導電型
のコレクタ引出し部および高不純物濃度の第1導電型の
埋込拡散層とを有し、第2導電型の半導体基体を選択的
に除去して平坦面および該平坦面より突出する突出部を
形成し、該平坦面の所定個所より第1導電型の不純物を
導入して前記埋込拡散層を形成すると同時に該突出部に
第1導電型の不純物を導入して前記コレクタ引出し部を
形成し、しかる後に前記埋込拡散層上に選択的にエピタ
キシャル層を成長させて前記コレクタ活性領域を形成す
ることが好ましい。前記埋込拡散層上のエピタキシャル
層の成長は、多結晶シリコンを酸化して得られた素子分
離絶縁層をマスクとして行なわれることができる。この
様な製造方法により自己整合的にエミッタを形成するこ
とにより、ベース・コレクタ間の降伏電圧を下げること
無くベース抵抗を低減する事が出来、かつベース・エミ
ッタ間の寄生容量を低減する事が出来る。したがって高
速のバイポーラトランジスタを形成することができる。
The collector has a first-conductivity-type collector active region including the upper surface, a high-impurity-concentration first-conductivity-type collector lead portion, and a high-impurity-concentration first-conductivity-type buried diffusion layer. Then, the second conductivity type semiconductor substrate is selectively removed to form a flat surface and a protrusion protruding from the flat surface, and impurities of the first conductivity type are introduced from a predetermined portion of the flat surface to fill the buried portion. At the same time when the buried diffusion layer is formed, impurities of the first conductivity type are introduced into the protruding portion to form the collector extraction portion, and thereafter, an epitaxial layer is selectively grown on the buried diffusion layer to perform the collector activation. It is preferable to form a region. The growth of the epitaxial layer on the buried diffusion layer can be performed by using a device isolation insulating layer obtained by oxidizing polycrystalline silicon as a mask. By forming the emitter in a self-aligned manner by such a manufacturing method, the base resistance can be reduced without lowering the breakdown voltage between the base and the collector, and the parasitic capacitance between the base and the emitter can be reduced. I can. Therefore, a high speed bipolar transistor can be formed.

【0008】[0008]

【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および図2は本発明の一実施例を工程順に示し
た断面図であり、図3は一実施例におけるエミッタおよ
びその近傍を拡大して示した断面図である。
The present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 are sectional views showing an embodiment of the present invention in the order of steps, and FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an emitter and its vicinity in the embodiment.

【0009】まず、パターニングしたフォトレジスト6
0をマスクとして、ドライエッチングにより、下地のP
型シリコン基体1のコレクタ引出し領域が形成される個
所に突出部2をエッチングで形成する。このときのエッ
チング量Hは0.5〜2.0μmの範囲内の所定の値と
する(図1(a))。続いて、マスクのフォトレジスト
60をプラズマ剥離等により除去した後スチーム酸化に
より膜厚500nm(ナノメータ)前後のシリコン酸化
膜21をウェハ表面に形成する。次に、N+ 型埋込拡散
層領域が形成される部分のシリコン酸化膜21を除去し
た後、CVD法あるいはスピンオン拡散法を用いてリン
あるいはヒ素を含むシリコン酸化膜23を形成し、10
00〜1250℃で数%のO2 を含む雰囲気中で拡散す
ることによりN+ 型埋込拡散層4を形成し、これと同時
に突出部2にもリンあるいはヒ素を導入してN+ 型コレ
クタ引出し領域3とする。ここで突出部2、コレクタ引
出し領域3の幅Wcは、上記拡散深さXjの2倍より小
さい値とすることによってコレクタ引出し領域3がN+
型として形成することが出来る。続いて、シリコン酸化
膜21の全部を除去した後、スチーム酸化により膜厚5
0nm前後のシリコン酸化膜23を形成し、続けて、上
記エッチング量Hの1/2倍の膜厚のポリシリコン5を
CVD法により堆積させる(図1(c))。次に、トラ
ンジスタ活性領域(エミッタ・ベース形成領域及びコレ
クタ引出し領域)上のポリシリコン5をドライエッチに
て除去した後、加圧酸化法により残りのポリシリコン5
を酸化し、シリコン酸化膜24に変える。次に、パター
ニングされたフォトレジストをマスクとして、ベース・
エミッタ領域下のシリコン酸化膜24,23をウェット
エッチにて除去した後(図1(d))、シリコン選択エ
ピタキシャル法により、同領域にN- 型エピタキシャル
層6を形成する(図1(e))。次に、スチーム酸化に
より、膜厚が50〜200nmのシリコン酸化膜25を
形成した後、フォトリソグラフィ技術により、エミッタ
領域が形成される個所以外のシリコン酸化膜25を除去
する。ここで、残されたシリコン酸化膜25の幅がエミ
ッタコンタクトサイズになる。続いて1×1019cm-3
以上のボロンを含むP+ 型エピタキシャル層7をウェハ
表面に形成する。この際、シリコン酸化膜25上はエピ
タキシャル成長せずポリシリコン(図示省略)が形成さ
れる。続いて、ベース領域以外の上記P+ エピタキシャ
ル層7を除去する。またエミッタ領域形成個所上部のポ
リシリコンも除去する(図2(a))。次にシリコン酸
化膜25を除去して開口部8を形成する。そしてスチー
ム酸化により膜厚数十nmのシリコン酸化膜26を形成
する。ここで、この膜厚が深さ方向のベース幅を決定す
るため、トランジスタ毎に所定の値をとるようにする。
続いて、100〜200nmのシリコン窒化膜31をC
VD法により堆積させる(図2(b))。次に、前記シ
リコン窒化膜31を異方性ドライエッチングにより除去
する。この際、開口部8の側壁にはシリコン窒化膜31
が除去されないで残ってサイドウォール9を形成する。
この厚さ分だけエミッタコンタクト幅を小さくできる。
続いて、フォトリソグラフィ技術により、開口部8内に
露出するシリコン酸化膜26すなわちサイドウォール9
下を含め開口部8の底部のシリコン酸化膜26をウェッ
トエッチングで除去して空洞10を形成する。そしてこ
の際のマスクとして用いたフォトレジスト(図示せず)
を有機溶剤により剥離する(図2(c))。次に104
torr以下の高真空下で1×1018〜1019cm-3
ボロンをドープしたシリコンエピタキシャル層12を選
択的に形成する。この真性ベース領域となるP型エピタ
キシャル層12はサイドウォール9の下の開口部8の側
壁下部で外部ベースとなるP+型エピタキシャル層7と
接続する。この時のエピ厚は、100nm前後とするこ
とにより、次項以下のエミッタ形成におけるヒ素ドープ
・ポリシリコンからのヒ素拡散深さ(Xje)は50n
m以内が最適となり、この場合のベース幅は50nm前
後となる。続いて、同様の条件下で1×1020cm-3
上のヒ素を含むポリシリコン11を選択的に堆積させる
(図2(d))。次に、ランプアニール及び炉アニール
により上記ベース中にヒ素拡散を行い、エミッタ領域1
3を形成する。続いて、CVD法によりシリコン窒化膜
32を堆積した後エミッタ,コレクタ及びベースコンタ
クト部のシリコン窒化膜32及びシリコン酸化膜26,
23を順次除去する。その後、ウェハ全面にスパッタ法
によりアルミ(Al)等のメタル層を形成し、パターニ
ングされたフォトレジストを用いてドライエッチ法によ
り、ベース金属電極14,エミッタ金属電極15,コレ
クタ金属電極16を形成する(図2(e)および図
3)。
First, the patterned photoresist 6
Using 0 as a mask, dry etching is performed to form the underlying P
The protrusion 2 is formed by etching at the location where the collector lead-out region of the mold silicon substrate 1 is formed. The etching amount H at this time is a predetermined value within the range of 0.5 to 2.0 μm (FIG. 1A). Then, the photoresist 60 of the mask is removed by plasma stripping or the like, and then a silicon oxide film 21 having a film thickness of about 500 nm (nanometer) is formed on the wafer surface by steam oxidation. Next, after removing the silicon oxide film 21 in the portion where the N + type buried diffusion layer region is formed, a silicon oxide film 23 containing phosphorus or arsenic is formed by the CVD method or the spin-on diffusion method, and then 10
The N + type buried diffusion layer 4 is formed by diffusing in an atmosphere containing several% of O 2 at 00 to 1250 ° C. At the same time, phosphorus or arsenic is introduced also into the protrusion 2 to form an N + type collector. The drawing area 3 is used. Here, the width Wc of the protruding portion 2 and the collector extraction region 3 is set to a value smaller than twice the diffusion depth Xj, so that the collector extraction region 3 has N +.
It can be formed as a mold. Then, after removing the entire silicon oxide film 21, a film thickness of 5 is obtained by steam oxidation.
A silicon oxide film 23 having a thickness of about 0 nm is formed, and subsequently, polysilicon 5 having a film thickness half the etching amount H is deposited by the CVD method (FIG. 1C). Next, after removing the polysilicon 5 on the transistor active region (emitter / base formation region and collector extraction region) by dry etching, the remaining polysilicon 5 is formed by a pressure oxidation method.
Is oxidized and converted into a silicon oxide film 24. Next, using the patterned photoresist as a mask,
After removing the silicon oxide films 24 and 23 under the emitter region by wet etching (FIG. 1D), an N type epitaxial layer 6 is formed in the same region by the silicon selective epitaxial method (FIG. 1E). ). Next, the silicon oxide film 25 having a film thickness of 50 to 200 nm is formed by steam oxidation, and then the silicon oxide film 25 other than the portion where the emitter region is formed is removed by the photolithography technique. Here, the width of the remaining silicon oxide film 25 becomes the emitter contact size. Then 1 × 10 19 cm -3
The P + type epitaxial layer 7 containing boron is formed on the wafer surface. At this time, polysilicon (not shown) is formed on the silicon oxide film 25 without epitaxial growth. Subsequently, the P + epitaxial layer 7 other than the base region is removed. Further, the polysilicon above the emitter region forming portion is also removed (FIG. 2A). Next, the silicon oxide film 25 is removed to form the opening 8. Then, a silicon oxide film 26 having a film thickness of several tens nm is formed by steam oxidation. Here, since this film thickness determines the base width in the depth direction, a predetermined value is set for each transistor.
Then, the silicon nitride film 31 having a thickness of 100 to 200 nm is removed by C
It is deposited by the VD method (FIG. 2B). Next, the silicon nitride film 31 is removed by anisotropic dry etching. At this time, the silicon nitride film 31 is formed on the sidewall of the opening 8.
Are not removed and remain to form sidewalls 9.
The emitter contact width can be reduced by this thickness.
Then, the silicon oxide film 26 exposed in the opening 8, that is, the sidewall 9 is formed by photolithography.
The silicon oxide film 26 at the bottom of the opening 8 including the bottom is removed by wet etching to form the cavity 10. Then, a photoresist (not shown) used as a mask at this time
Is peeled off with an organic solvent (FIG. 2 (c)). Next 10 4
The silicon epitaxial layer 12 doped with 1 × 10 18 to 10 19 cm −3 of boron is selectively formed under a high vacuum of not more than torr. The P-type epitaxial layer 12 that serves as the intrinsic base region is connected to the P + -type epitaxial layer 7 that serves as an external base below the sidewall of the opening 8 below the sidewall 9. By setting the epi thickness at this time to about 100 nm, the arsenic diffusion depth (Xje) from the arsenic-doped polysilicon in the formation of the emitters described in the following paragraph is 50 n.
The optimum value is within m, and the base width in this case is around 50 nm. Subsequently, polysilicon 11 containing arsenic of 1 × 10 20 cm −3 or more is selectively deposited under the same conditions (FIG. 2D). Next, arsenic is diffused into the base by lamp annealing and furnace annealing to form an emitter region 1
3 is formed. Subsequently, after depositing a silicon nitride film 32 by a CVD method, the silicon nitride film 32 and the silicon oxide film 26 in the emitter, collector and base contact portions,
23 is sequentially removed. After that, a metal layer such as aluminum (Al) is formed on the entire surface of the wafer by a sputtering method, and a base metal electrode 14, an emitter metal electrode 15, and a collector metal electrode 16 are formed by a dry etching method using a patterned photoresist. (FIG. 2 (e) and FIG. 3).

【0010】[0010]

【発明の効果】以上説明したように本発明はコレクタ,
ベース及びエミッタ部を選択エピタキシャル法を用いて
自己整合的に形成するため、特別な設備投資を要するこ
となしに微細な面積を要するエミッタ及びベースを形成
できるためエミッタ・ベースおよびコレクタ・ベース間
の接合容量を低減してバイポーラトランジスタの特性を
飛躍的に構造することができる。
As described above, according to the present invention, the collector,
Since the base and the emitter are formed in a self-aligned manner using the selective epitaxial method, it is possible to form the emitter and the base requiring a small area without requiring a special capital investment. It is possible to reduce the capacitance and dramatically structure the characteristics of the bipolar transistor.

【0011】また、N+ 型コレクタ埋込拡散層と同時に
コレクタ引出し部を形成するためコレクタ抵抗を小さく
することができる。また、外部ベース領域をエピタキシ
ャル法によって形成することにより、ベース抵抗を下げ
ることができるためトランジスタ特性を向上させること
ができる。また、従来外部ベース領域によりコレクタ・
ベース間降伏電圧が低下していたものを真性ベースによ
り決めることによりコレクタ・ベース間降伏電圧の低下
を防ぐことができる。
Further, since the collector extraction portion is formed at the same time as the N + type collector buried diffusion layer, the collector resistance can be reduced. In addition, since the external base region is formed by the epitaxial method, the base resistance can be reduced, so that the transistor characteristics can be improved. In addition, the conventional external base region
It is possible to prevent the collector-base breakdown voltage from decreasing by determining the breakdown voltage between bases that has been reduced by the intrinsic base.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のNPNバイポーラトランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing an NPN bipolar transistor according to an embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本発明の一実施例のNPNバイポーラトランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing an NPN bipolar transistor of one embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の一実施例によるNPNバイポーラトラ
ンジスタのエミッタおよびその近傍を拡大して示した断
面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing an emitter of an NPN bipolar transistor according to an embodiment of the present invention and its vicinity.

【図4】従来技術のNPNバイポーラトランジスタの製
造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional NPN bipolar transistor in process order.

【図5】従来技術のNPNバイポーラトランジスタの製
造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a conventional NPN bipolar transistor in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,41 P型シリコン基板 2 突出部 3,43 N+ 型コレクタ引出し領域 4,44 N+ 型埋込拡散層 5,11,54 多結晶シリコン 6,46 N- 型エピタキシャル層 7 P+ 型エピタキシャル層(外部ベース領域) 8 開口部 9 サイドウォール 10 空洞 12 P型エピタキシャル層(真性ベース領域) 13,53 エミッタ領域 14 ベース金属電極 15 エミッタ金属電極 16 コレクタ金属電極 21,23,24,25,26,42,49 シリコ
ン酸化膜 22 N型不純物含有シリコン酸化膜 31,32,45,51 シリコン窒化膜 47 P+ 型外部ベース領域 48 P+ 型拡散層 50 コンタクト開孔部 52 P型真性ベース領域 60,61,62,63 フォトレジスト
1,41 P-type silicon substrate 2 Projection part 3,43 N + type collector extraction region 4,44 N + type buried diffusion layer 5,11,54 Polycrystalline silicon 6,46 N type epitaxial layer 7 P + type epitaxial layer Layer (External Base Region) 8 Opening 9 Sidewall 10 Cavity 12 P-type Epitaxial Layer (Intrinsic Base Region) 13,53 Emitter Region 14 Base Metal Electrode 15 Emitter Metal Electrode 16 Collector Metal Electrode 21,23,24,25,26 , 42, 49 silicon oxide film 22 N-type impurity-containing silicon oxide film 31,32,45,51 silicon nitride film 47 P + type external base region 48 P + -type diffusion layer 50 contact openings 52 P-type intrinsic base region 60 , 61, 62, 63 Photoresist

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 第1導電型のコレクタの上面の所定部上
に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶縁膜を
取り囲みかつ前記コレクタ領域に接する第2導電型の第
1のエピタキシャル層を形成する工程と、前記第1の絶
縁膜を除去することにより前記第1のエピタキシャル層
に前記コレクタ領域の所定部が露出する開口部を形成す
る工程と、前記開口部の側壁にその下部分を除いて第2
の絶縁膜によるサイドウォールを形成しこれにより該側
壁の下部分は露出し該側壁の他の部分は該サイドウォー
ルにより被覆せしめる工程と、前記側壁の下部分におい
て前記第1のエピタキシャル層に接続する第2導電型の
第2のエピタキシャル層を前記開口部内に形成する工程
と、第1導電型の不純物を含む半導体層を前記第2のエ
ピタキシャル層の上面に接して形成する工程と、前記第
1導電型の不純物を前記第2のエピタキシャル層に導入
して前記開口部内に第1導電型の不純物領域を形成する
工程とを有し、これにより前記第1のエピタキシャル層
を外部ベース、前記開口部内の第2導電型の第2のエピ
タキシャル層を真性ベース、前記不純物領域をエミッタ
とするバイポーラトランジスタを形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。
1. A step of forming a first insulating film on a predetermined portion of an upper surface of a collector of the first conductivity type, and a first conductivity type of a second conductivity type surrounding the first insulating film and in contact with the collector region. Forming an epitaxial layer, forming an opening for exposing a predetermined portion of the collector region in the first epitaxial layer by removing the first insulating film, and forming a side wall on the sidewall of the opening. Second except the lower part
A side wall of the insulating film is formed, thereby exposing the lower part of the side wall and covering the other part of the side wall with the side wall, and connecting to the first epitaxial layer in the lower part of the side wall. Forming a second epitaxial layer of a second conductivity type in the opening; forming a semiconductor layer containing an impurity of the first conductivity type in contact with the upper surface of the second epitaxial layer; Introducing a conductivity type impurity into the second epitaxial layer to form a first conductivity type impurity region in the opening, whereby the first epitaxial layer is formed as an external base in the opening. Of the second conductivity type second epitaxial layer as an intrinsic base, and the impurity region as an emitter, forming a bipolar transistor. Production method.
【請求項2】 前記第1の絶縁膜はシリコン酸化膜であ
り、前記第1のエピタキシャル層はボロンを含むP型の
シリコンエピタキシャル層であり、前記第2の絶縁膜に
よるサイドウォールはシリコン酸化膜上にシリコン窒化
膜を積層してこれに異方性エッチングを行って形成し、
前記第2のエピタキシャル層はボロンを含むP型のシリ
コンエピタキシャル層であり、かつ前記半導体層はヒ素
を含む多結晶シリコン層であってNPNバイポーラトラ
ンジスタを形成することを特徴とする請求項1に記載の
半導体装置の製造方法。
2. The first insulating film is a silicon oxide film, the first epitaxial layer is a P-type silicon epitaxial layer containing boron, and the sidewall of the second insulating film is a silicon oxide film. It is formed by stacking a silicon nitride film on top and performing anisotropic etching on it.
2. The second epitaxial layer is a P-type silicon epitaxial layer containing boron, and the semiconductor layer is a polycrystalline silicon layer containing arsenic to form an NPN bipolar transistor. Of manufacturing a semiconductor device of.
【請求項3】 前記コレクタは前記上面を含む第1導電
型のコレクタ活性領域と、高不純物濃度の第1導電型の
コレクタ引出し部および高不純物濃度の第1導電型の埋
込拡散層とを有し、第2導電型の半導体基体を選択的に
除去して平坦面および該平坦面より突出する突出部を形
成し、該平坦面の所定個所より第1導電型の不純物を導
入して前記埋込拡散層を形成すると同時に該突出部に第
1導電型の不純物を導入して前記コレクタ引出し部を形
成し、しかる後に前記埋込拡散層上に選択的にエピタキ
シャル層を成長させて前記コレクタ活性領域を形成する
ことを特徴とする請求項1もしくは請求項2に記載の半
導体装置の製造方法。
3. The collector has a first conductive type collector active region including the upper surface, a high impurity concentration first conductive type collector lead portion, and a high impurity concentration first conductive type buried diffusion layer. The semiconductor substrate of the second conductivity type is selectively removed to form a flat surface and a protrusion protruding from the flat surface, and impurities of the first conductivity type are introduced from a predetermined portion of the flat surface. At the same time that the buried diffusion layer is formed, impurities of the first conductivity type are introduced into the protrusion to form the collector extraction portion, and then an epitaxial layer is selectively grown on the buried diffusion layer to form the collector. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an active region is formed.
【請求項4】 前記埋込拡散層上のエピタキシャル層の
成長は、多結晶シリコンを酸化して得られた素子分離絶
縁層をマスクとして行なわれることを特徴とする請求項
3に記載の半導体装置の製造方法。
4. The semiconductor device according to claim 3, wherein the growth of the epitaxial layer on the buried diffusion layer is performed by using an element isolation insulating layer obtained by oxidizing polycrystalline silicon as a mask. Manufacturing method.
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