JPH05326689A - 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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JPH05326689A
JPH05326689A JP12653092A JP12653092A JPH05326689A JP H05326689 A JPH05326689 A JP H05326689A JP 12653092 A JP12653092 A JP 12653092A JP 12653092 A JP12653092 A JP 12653092A JP H05326689 A JPH05326689 A JP H05326689A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
silicon layer
region
conductivity type
layer
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JP12653092A
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Yoshiyuki Yamada
淑之 山田
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極多結晶シリコンの分離と同時に、金属配
線・不活性ベース間の酸化膜を厚膜化し、寄生容量が小
さく、急な段差がなくなり、表面段差に起因する後の配
線工程での不良発生を低減する。 【構成】 第1の島領域と第2の島領域を有するシリコ
ン基体のその第1の島領域と接続された第1の多結晶シ
リコン層からなる電極107a,107c、107eを
選択的に形成し、前記第2の島領域及び前記第1の多結
晶シリコン層と接続される第2の多結晶シリコン層11
7を選択的に酸化することにより分離して電極を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高速高集積半導体集積
回路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、特
に、高速動作性を必要とする分野では、一般にECL(E
mitter Coupled Logic) /CML(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。その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
の寄生容量及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。このうち寄生容量の
低減には、特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ことが必要
であり、このためには、多結晶シリコンを用いてベース
電極を素子領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及び金
属配線抵抗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。
【0003】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減少させることが必
要である。また、利得帯域幅積の向上には、エミッタ及
びベース接合を浅接合化すると共に、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。これらの事項
を実現することを目的として提案された従来技術とし
て、特開昭63−261746号公報に記載されるもの
があった。
【0004】図3はかかる従来のバイポーラ型半導体集
積回路装置の製造工程断面図である。以下、そのバイポ
ーラ型半導体集積回路装置の製造方法について説明す
る。図3(a)は、素子分離後約3000Åの多結晶シ
リコン層を形成し、表面を200Å程度酸化(図示せ
ず)した後、1000〜2000Åの窒化膜をベース電
極及びコレクタ電極を形成する部分に選択的に形成した
状態を示しており、201はP- 型シリコン基板、20
2はシリコン基板201上に形成されたN+ 型埋め込み
拡散層、203は埋め込み拡散層202上に形成された
- 型エピタキシャル層、204はシリコン基板201
及び埋め込み拡散層202上に形成した素子分離酸化
膜、205は溝型分離を行なう酸化膜と多結晶シリコン
で充填された深溝、207はエピタキシャル層203及
び素子分離酸化膜204上に形成した多結晶シリコン
層、208は多結晶シリコン層207上に形成した窒化
膜である。
【0005】次いで、図3(b)に示すように、多結晶
シリコン層207を選択酸化し、多結晶シリコン層20
7a,207c,207eを形成する。209は多結晶
シリコン層207の酸化膜である。次に、図3(c)に
示すように、コレクタ電極上の窒化膜208〔図3
(b)参照〕を選択的に除去し、コレクタ電極多結晶シ
リコン層207e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206を形成する。そ
の後、ベース電極多結晶シリコン層207a,207c
に窒化膜を介して、ボロンを1〜5E15cm-2程度イ
オン注入を行ない、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層207a,207
c中のボロン濃度を均一化する。次に、多結晶シリコン
酸化層209のエミッタ形成領域209b〔図3(b)
参照〕を選択的に除去し、内壁を酸化して200Å程度
の内壁酸化膜214を形成する。更に、多結晶シリコン
層207a,207cからの拡散により、P+ 型の不活
性ベース210が形成される。
【0006】次いで、BF2 を1〜5E13cm-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CVD酸化膜215と、2000Å程
度の多結晶シリコン層216をCVDにより形成する。
次に、反応性イオンエッチングを用いて多結晶シリコン
層216をエッチングし、更に、酸化膜214,215
のエッチングを行ない、図3(d)に示すように、エミ
ッタの開口を行なう。多結晶シリコン層216とCVD
酸化膜215は側壁のみに残り、窒化膜208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、同時にコレクタ電極多結晶シリコン層207eが
露出する。次に、全面に3000Å程度の多結晶シリコ
ン層217を堆積し、表面を200Å程度酸化した後、
砒素を1E16cm-2程度イオン注入する。
【0007】次に、図3(e)に示すように、多結晶シ
リコン層217の表面の酸化膜と多結晶シリコン層21
7をエッチングし、そのエッチング断面を100Å程度
酸化し、ベース電極上の窒化膜208〔図3(d)参
照〕を除去し、全表面に2000Å程度の酸化膜220
をCVDで形成する。この後、熱処理により多結晶シリ
コン層217からの拡散で活性ベース211〔図3
(d)参照〕中にエミッタ212を形成する。
【0008】次いで、エミッタ、ベース、コレクタの電
極上の酸化膜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層表面に白金シリ
サイド219を形成する。酸化膜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、金属電極配線
213を形成する。以上のように、上記技術の製造方法
によれば、多結晶シリコン層の選択酸化領域にエミッタ
を形成し、その酸化領域に隣接する残存多結晶シリコン
層からの拡散により高濃度不活性ベースを形成するの
で、高濃度不活性ベースとエミッタとの間隔を著しく縮
小することができ、また、最小設計寸法よりも幅の狭い
エミッタを容易に形成することができる。更に、ベース
領域全体の幅は最小設計寸法の3倍で良いため、ベース
・コレクタ接合容量を低減することができる。更に、エ
ミッタ接合の殆どすべてが、低濃度の活性ベースとの接
合であり、エミッタ幅の縮小と俟まってエミッタ・ベー
ス接合容量も減少させることができる。
【0009】また、最大接合深さを0.3μm以下にす
ることができるので、エピタキシャル層を1μm、又は
それ以下に薄膜化することができ、キャリアのコレクタ
空乏層走行時間を短縮することができる。更に、上述の
接合容量の減少により、コレクタ時定数、エミッタ時定
数が短縮し、これらにより利得帯域幅積を向上させるこ
とができる。
【0010】また、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
ことができるので、著しい高速化を達成することができ
るという特徴を有していた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のバイポーラ型半導体集積回路装置の製造方法で
は、エミッタ電極から引き出された金属配線が、不活性
ベースである多結晶シリコン層上を通る時、その金属配
線と多結晶シリコン層の間には薄い酸化膜が存在するだ
けであるので、比較的大きな寄生容量を持ち、素子の高
速化の障害となっているという問題点があった。
【0012】本発明は、以上述べた寄生容量が大きいと
いう欠点を除去するため、電極多結晶シリコン層の分離
と同時に、金属配線・不活性ベース間の酸化膜を厚膜化
し、優れた素子性能を持つ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ものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、一主面に第1導電型の島領域を有するシ
リコン基体に第1の多結晶シリコン層を堆積し、該多結
晶シリコン層の選択された表面に第1の窒化膜からなる
耐酸化性膜を形成する工程と、前記第1の多結晶シリコ
ン層を耐酸化性膜をマスクとして選択酸化し、前記第1
の島領域上に第1及び第2の多結晶シリコン酸化層領域
を形成する工程と、前記第1の島領域上の前記第1の多
結晶シリコン層中に、第2導電型不純物を導入し、拡散
により前記第1の島領域内に第2導電型の第1領域を形
成する工程と、前記第2の多結晶シリコン酸化層を選択
的に除去し、前記第1の島領域上の一部を露出する工程
と、該露出された前記第1の島領域に前記第1領域に延
在する第2導電型の第2領域を形成する工程と、前記第
2の多結晶シリコン酸化層除去領域の側壁部に絶縁膜を
形成する工程と、第2の多結晶シリコン層を全面に形成
し、前記第1領域上と前記第2領域上の前記第2の多結
晶シリコン層に第1導電型の不純物を導入する工程と、
前記第2の多結晶シリコン層を選択的に酸化することに
より、異なる導電型を有する第2の多結晶シリコン層を
分離する工程と、前記第2の多結晶シリコン層から第1
導電型不純物を前記第2領域中に拡散する工程とを施す
ようにしたものである。
【0014】
【作用】本発明によれば、上記したように、多結晶シリ
コン層で形成された個々の電極を、その多結晶シリコン
層の熱酸化膜で分離して形成するようにしたので、電極
を通る金属配線とベース領域の間が厚い酸化膜となり、
寄生容量を減少することができる。
【0015】また、エミッタにより多結晶シリコン層の
電極を形成する従来技術の方法に比べ、急な段差がなく
なり、表面段差に起因する後の配線工程での不良発生を
低減するとができる。
【0016】
【実施例】以下、本発明の実施例について図を参照しな
がら詳細に説明する。図1及び図2は本発明の一実施例
を示す半導体集積回路装置の製造工程断面図である。以
下、その製造工程を順次説明する。
【0017】(1)まず、図1(a)は、素子分離後約
3000Åの多結晶シリコン層を形成し、表面を200
Å程度酸化(図示せず)した後、1000〜2000Å
の窒化膜をベース電極及びコレクタ電極を形成する部分
に選択的に形成した状態を示している。ここで、101
はP- 型シリコン基板、102はシリコン基板101上
に形成されたN+ 型埋め込み拡散層、103は埋め込み
拡散層102上に形成されたN- 型エピタキシャル層、
104はシリコン基板101及び埋め込み拡散層102
上に形成した素子分離酸化膜、105は溝型分離を行な
う酸化膜と多結晶シリコン層で充填された深溝、107
はエピタキシャル層103及び素子分離酸化膜104上
に形成した多結晶シリコン層、108は多結晶シリコン
層107上に形成した窒化膜である。
【0018】(2)次に、図1(b)に示すように、多
結晶シリコン層107を選択酸化し、多結晶シリコン層
107a,107c,107eを形成する。109は多
結晶シリコン層107の酸化膜である。 (3)次に、図1(c)に示すように、コレクタ電極上
とベース電極上の一部の窒化膜108〔図1(b)参
照〕を選択的に除去し、コレクタ電極多結晶シリコン層
107eのみ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106を形成する。その
後、ベース電極多結晶シリコン層107a,107cに
窒化膜を介して、ボロンを1〜5E15cm-2程度イオ
ン注入を行ない、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層107a,107c
中のボロン濃度を均一化する。
【0019】次いで、多結晶シリコン酸化層109のエ
ミッタ形成領域109bを選択的に除去し、内壁を酸化
して200Å程度の内壁酸化膜114を形成する。更
に、多結晶シリコン層107a,107cからの拡散に
よりP+ 型の不活性ベース110が形成される。 (4)次に、BF2 を1〜5E13cm-2程度イオン注
入して活性ベース111を形成した後、全面に1000
Å程度のCVD酸化膜115と、2000Å程度の多結
晶シリコン層116をCVDで形成する。次に、反応性
イオンエッチングを用いて、多結晶シリコン層116を
エッチングし、更に、酸化膜114,115のエッチン
グを行ない、図2(a)のようにエミッタの開口を行な
う。
【0020】また、多結晶シリコン層116とCVD酸
化膜115は側壁のみに残り、窒化膜108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、同時に
コレクタ電極多結晶シリコン層107eが露出する。次
に、全面に3000Å程度の多結晶シリコン層117を
堆積し、表面を100Å程度酸化し、CVDにより、1
000Å程度の窒化膜118を全面に生成した後、エミ
ッタ電極に砒素を、ベース電極にボロンをイオン注入す
る。
【0021】(5)次に、図2(b)に示すように、電
極以外の部分の窒化膜118〔図2(a)参照〕を選択
的に除去し、その窒化膜118を除去した部分の多結晶
シリコン層117を低温で選択的に酸化し、酸化膜12
0を形成する。この後、熱処理により多結晶シリコン層
117からの拡散で活性ベース111〔図2(a)参
照〕中にエミッタ112を形成する。
【0022】次に、エミッタ、ベース、コレクタの電極
上の窒化膜、酸化膜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、多結晶シリコン層表面に
白金シリサイド119を形成する。酸化膜上に未反応の
まま残った白金は、王水によって除去する。この後、金
属電極配線113の形成を行なう。なお、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づ
き種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から
排除するものではない。
【0023】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、多結晶シリコン層で形成された個々の電極を、
その多結晶シリコン層の熱酸化膜で分離するようにした
ので、電極を通る金属配線とベース領域の間が厚い酸化
膜となり、寄生容量を減少することが可能となる。
【0024】また、エッチングにより多結晶シリコン層
の電極を形成する従来技術の方法に比べ、急な段差がな
くなり、表面段差に起因する後の配線工程での不良発生
を低減するとができる。したがって、優れた素子性能を
持つ高速高集積半導体集積回路装置を得ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の一実施例を示す半導体集積回
路装置の製造工程断面図(その1)である。
【図2】本発明の実施例の一実施例を示す半導体集積回
路装置の製造工程断面図(その2)である。
【図3】従来のバイポーラ型半導体集積回路装置の製造
工程断面図である。
【符号の説明】
101 P型シリコン基板 102 N+ 型埋め込み拡散層 103 N- 型エピタキシャル層 104 素子分離酸化膜 105 深溝 106 コレクタ抵抗低減用N+ 型領域 107,116,117 多結晶シリコン層 107a,107c ベース電極多結晶シリコン層 107e コレクタ電極多結晶シリコン層 108,118 窒化膜 109 多結晶シリコンの酸化膜 109b エミッタ形成領域 110 P+ 型の不活性ベース 111 活性ベース 112 エミッタ 113 金属電極配線 114 内壁酸化膜 115 CVD酸化膜 119 白金シリサイド 120 酸化膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)一主面に第1導電型の第1の島領域
    を有するシリコン基体に第1の多結晶シリコン層を堆積
    し、該多結晶シリコン層の選択された表面に第1の窒化
    膜からなる耐酸化性膜を形成する工程と、(b)前記第
    1の多結晶シリコン層を耐酸化性膜をマスクとして選択
    酸化し、前記第1の島領域上に第1及び第2の多結晶シ
    リコン酸化層領域を形成する工程と、(c)前記第1の
    島領域上の前記第1の多結晶シリコン層中に、第2導電
    型不純物を導入し、拡散により前記第1の島領域内に第
    2導電型の第1領域を形成する工程と、(d)前記第2
    の多結晶シリコン酸化層を選択的に除去し、前記第1の
    島領域上の一部を露出する工程と、(e)該露出された
    前記第1の島領域に、前記第1領域に延在する第2導電
    型の第2領域を形成する工程と、(f)前記第2の多結
    晶シリコン酸化層除去領域の側壁部に絶縁膜を形成する
    工程と、(g)第2の多結晶シリコン層を全面に形成
    し、前記第1領域上と前記第2領域上の前記第2の多結
    晶シリコン層に第1導電型の不純物を導入する工程と、
    (h)前記第2の多結晶シリコン層を選択的に酸化する
    ことにより、異なる導電型を有する第2の多結晶シリコ
    ン層を分離する工程と、(i)前記第2の多結晶シリコ
    ン層から第1導電型不純物を前記第2領域中に拡散する
    工程とを施すことを特徴とする半導体集積回路装置の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 前記第1導電型をN型、前記第2導電型
    をP型、第1導電型不純物を砒素、第2導電型不純物を
    ホウ素、またはホウ素を含む化合物としたことを特徴と
    する請求項1項記載の半導体集積回路装置の製造方法。
JP12653092A 1992-05-20 1992-05-20 半導体集積回路装置の製造方法 Withdrawn JPH05326689A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810663A (en) * 1981-12-07 1989-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Method of forming conductive path by low power laser pulse

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4810663A (en) * 1981-12-07 1989-03-07 Massachusetts Institute Of Technology Method of forming conductive path by low power laser pulse

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