JPH05347311A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH05347311A
JPH05347311A JP15488892A JP15488892A JPH05347311A JP H05347311 A JPH05347311 A JP H05347311A JP 15488892 A JP15488892 A JP 15488892A JP 15488892 A JP15488892 A JP 15488892A JP H05347311 A JPH05347311 A JP H05347311A
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JP
Japan
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type
base
layer
emitter
contact
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP15488892A
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Japanese (ja)
Inventor
Shinichi Miyazaki
紳一 宮崎
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JPH05347311A publication Critical patent/JPH05347311A/en
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Abstract

PURPOSE:To form a shallow junction, by forming an insulating film with which a reverse conductive type base is covered on a conductive type collector formed on one main surface of a semiconductor substrate and selectively growing a conductive type silicon layer in an opening of a candidate emitter region. CONSTITUTION:After an N<+>-type buried layer 2 is formed on a P-type silicon substrate 1, an N-type epitaxial layer 3 is grown. Next, after a field oxide film 4 is formed, an N<+>-type collector pull layer 5 and a base oxide film 6 are formed. Then, after a P-type base layer 7 is formed and an interlayer insulating film 8 is deposited and then a base contact 9b, an emitter contact 9a and a collector contact 9c are opened, a residue 8a other than the base contact 9b is removed. Further, after an N<+>-type silicon layer 12 is selectively grown, the residue 8a is removed and electrodes 13 of the contacts 9a to 9c are formed and an element part is completed. Thus, a shallow junction can be 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】本発明は極めて浅い接合を有する
高性能バイポーラトランジスタの製法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a high performance bipolar transistor having an extremely shallow junction.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バイポーラトランジスタの高性能
化は著しい。
2. Description of the Related Art In recent years, the performance of bipolar transistors has been remarkably improved.

【0003】高性能化するには、第1にパターンを微細
化して、ベース抵抗および寄生抵抗を低減する。第2に
接合を浅く形成して、キャリア走行時間を短縮する。こ
とが必要である。リソグラフィ技術が進歩して、サブミ
クロンパターンが実用化されている。またSi−MBE
により極めて浅いベース接合を形成することが可能にな
った。
In order to improve the performance, first, the pattern is miniaturized to reduce the base resistance and the parasitic resistance. Secondly, the junction is formed shallow to shorten the carrier transit time. It is necessary. With advances in lithography technology, submicron patterns have been put to practical use. Also Si-MBE
This made it possible to form an extremely shallow base junction.

【0004】つぎに従来のNPNトランジスタについ
て、図3(a)を参照して工程順に説明する。
Next, a conventional NPN transistor will be described in the order of steps with reference to FIG.

【0005】P型シリコン基板1にN+ 型埋込層2を形
成したのち、N型エピタキシャル層3を成長させる。つ
ぎに選択酸化法により素子間分離用のフィールド酸化膜
4を形成したのち、ベース酸化膜6を形成してからN+
型コレクタ引上層5を形成する。つぎにSi−MBEに
よりP型ベース7を形成する。つぎにN型不純物をドー
プしたエミッタポリシリコン12aを堆積してから90
0〜1100℃でアニールして、N+ 型エミッタ12b
を形成する。
After the N + type buried layer 2 is formed on the P type silicon substrate 1, the N type epitaxial layer 3 is grown. Next, a field oxide film 4 for element isolation is formed by a selective oxidation method, and then a base oxide film 6 is formed and then N +
A mold collector pull-up layer 5 is formed. Next, the P-type base 7 is formed by Si-MBE. Next, after depositing the emitter polysilicon 12a doped with N-type impurities,
N + type emitter 12b is annealed at 0 to 1100 ° C.
To form.

【0006】さらに高速ディジタル回路に用いられる自
己整合型のNPNトランジスタについて、図3(b)を
参照して工程順に説明する。
A self-aligned NPN transistor used in a high-speed digital circuit will be described in the order of steps with reference to FIG.

【0007】これはP+ 型ポリシリコン10を堆積して
から、熱処理してP型ベース層7を形成する。つぎにP
+ 型ポリシリコン10をエッチングしてエミッタ予定領
域を開口したのち、層間絶縁膜11を形成する。つぎに
N型不純物をドープしたエミッタポリシリコン12aを
堆積してから、熱処理してN+ 型エミッタ12bを形成
して素子部が完成する。
This is done by depositing P + type polysilicon 10 and then heat treating it to form a P type base layer 7. Then P
After the + type polysilicon 10 is etched to open the intended emitter region, an interlayer insulating film 11 is formed. Next, an emitter polysilicon 12a doped with an N-type impurity is deposited and then heat-treated to form an N + -type emitter 12b to complete the element portion.

【0008】このエミッタポリシリコン12aはNPN
トランジスタの高速化に対して大きく貢献してきたが、
今後さらに接合を浅くして高性能化を図るには、つぎの
ような問題がある。 エミッタポリシリコンに高濃度にドープされた不純物
は、そのままでは活性化していないうえ、ポリシリコン
の結晶性も悪い。そのため高温でアニールしてP型ベー
ス層の中にエミッタ・ベース接合を形成しなければなら
ない。この高温アニールによってP型ベース層の不純物
が拡散・再分布してプロファイルが崩れるので、エミッ
タ・ベース接合が深くなって高性能化が達成できない。 図3(b)に示す自己整合型トランジスタには、さら
につぎのような問題がある。P+ 型ポリシリコン10を
用いてベース電極を引出しているので、ベース抵抗を低
減するためP+ 型ポリシリコン10の層抵抗ρs を下げ
る必要がある。そこでP+ 型ポリシリコン10を厚くす
るとエミッタポリシリコン12aのアスペクト比(厚さ
と幅との比)が大きくなる。N+ 型エミッタ12bへの
不純物の供給が減少してキャリャ注入効率が低下してし
まう。ポリシリコンを堆積してから砒素をイオン注入し
てエミッタポリシリコン12aを形成する場合に特に深
刻な問題となる。高速化するためエミッタサイズを微細
化しようとすると、さらに大きな障害になる。
The emitter polysilicon 12a is an NPN.
Although it has contributed greatly to the speedup of transistors,
In order to make the junction shallower to achieve higher performance in the future, there are the following problems. Impurities heavily doped in the emitter polysilicon are not activated as they are, and the crystallinity of the polysilicon is poor. Therefore, it has to be annealed at high temperature to form an emitter-base junction in the P-type base layer. This high-temperature annealing causes impurities in the P-type base layer to be diffused and redistributed to destroy the profile, so that the emitter-base junction becomes deep and high performance cannot be achieved. The self-aligned transistor shown in FIG. 3B has the following problems. Since the drawer of the base electrode with the P + -type polysilicon 10, it is necessary to lower the sheet resistance [rho s of P + -type polysilicon 10 in order to reduce the base resistance. Therefore, if the P + type polysilicon 10 is made thick, the aspect ratio (ratio of thickness to width) of the emitter polysilicon 12a becomes large. The supply of impurities to the N + type emitter 12b is reduced and the carrier injection efficiency is reduced. This becomes a particularly serious problem when the emitter polysilicon 12a is formed by ion-implanting arsenic after depositing polysilicon. When trying to miniaturize the emitter size in order to increase the speed, it becomes an even greater obstacle.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】従来のエミッタポリシ
リコンを用いた構造では活性化のために高温アニールを
必要とする。自己整合型トランジスタにおいては、さら
にエミッタポリシリコンのアスペクト比が大きくなって
キャリャ注入効率の低下する。このように浅い接合を形
成するには、問題があって高性能化が難しかった。
The conventional structure using emitter polysilicon requires high temperature annealing for activation. In the self-aligned transistor, the aspect ratio of the emitter polysilicon is further increased and the carrier injection efficiency is lowered. There was a problem in forming such a shallow junction, and it was difficult to achieve high performance.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、半導体基板の一主面上に形成された一導電型
のコレクタ上に逆導電型のベースを形成する工程と、前
記ベースを覆う絶縁膜を形成したのち、エミッタ予定領
域に開口部を形成する工程と、前記開口部のみに一導電
型のシリコン層を選択成長する工程とを含むものであ
る。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention comprises a step of forming a base of opposite conductivity type on a collector of one conductivity type formed on one main surface of a semiconductor substrate, and the base. After forming an insulating film covering the above, a step of forming an opening in the expected emitter region and a step of selectively growing a silicon layer of one conductivity type only in the opening are included.

【0011】[0011]

【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
〜(d)を参照して工程順に説明する。
EXAMPLE FIG. 1A shows a first example of the present invention.
The process order will be described with reference to FIGS.

【0012】はじめに図1(a)に示すように、P型シ
リコン基板1上にN+ 型埋込層2を形成したのち、N型
エピタキシャル層3を成長させる。つぎに選択酸化によ
り素子間分離用のフィールド酸化膜4を形成したのち、
+ 型コレクタ引上層5およびベース酸化膜6を形成す
る。
First, as shown in FIG. 1A, an N + type buried layer 2 is formed on a P type silicon substrate 1, and then an N type epitaxial layer 3 is grown. Next, after forming a field oxide film 4 for element isolation by selective oxidation,
An N + type collector pulling layer 5 and a base oxide film 6 are formed.

【0013】つぎに図1(b)に示すように、Si−M
BEにより不純物濃度1×1018〜3×1020cmー3
厚さ20〜100nmのP型ベース層7を形成する。
Next, as shown in FIG. 1 (b), Si-M
According to BE, the impurity concentration is 1 × 10 18 to 3 × 10 20 cm -3 ,
The P-type base layer 7 having a thickness of 20 to 100 nm is formed.

【0014】ここでSi−MBEの代りに光CVDなど
のCVD法や、イオン注入法や拡散法を用いて、P型ベ
ース層7を形成することができる。あるいはP型ベース
層7の代りにSiGe混晶などのヘテロ結晶を形成して
も同様の効果を得ることができる。
Here, the P-type base layer 7 can be formed by using a CVD method such as photo CVD, an ion implantation method or a diffusion method instead of Si-MBE. Alternatively, a similar effect can be obtained by forming a heterocrystal such as a SiGe mixed crystal instead of the P-type base layer 7.

【0015】つぎに層間絶縁膜8を堆積してからベース
コンタクト9b、エミッタコンタクト9aおよびコレク
タコンタクト9cを開口したのち、ベースコンタクト9
b上以外の残渣8aを除去する。
Next, after the interlayer insulating film 8 is deposited and the base contact 9b, the emitter contact 9a and the collector contact 9c are opened, the base contact 9 is formed.
The residue 8a other than on b is removed.

【0016】つぎに図1(c)に示すように、ガスソー
スMBEやCVD法などを用いて、エミッタコンタクト
9aおよびコレクタコンタクト9cに、砒素(As)、
アンチモン(Sb)、燐(P)のうち1つを5×1019
cm-3〜1×1021cm-3ドープした厚さ100〜50
0nmのN+ 型シリコン層12を選択成長させたのち、
残渣8aを除去する。使用するガスおよびその流量、圧
力を最適化して、ベースコンタクト9bの残渣8a上に
シリコンが成長しないようにする。
Next, as shown in FIG. 1 (c), arsenic (As),
5 × 10 19 of one of antimony (Sb) and phosphorus (P)
cm −3 to 1 × 10 21 cm −3 Doped thickness 100 to 50
After selectively growing a 0 nm N + type silicon layer 12,
The residue 8a is removed. The gas used and its flow rate and pressure are optimized to prevent silicon from growing on the residue 8a of the base contact 9b.

【0017】つぎに図1(d)に示すように、コンタク
ト9a,9b,9c上に厚さ1μmの金属電極13を形
成して素子部が完成する。金属電極13としてアルミニ
ウム系金属(Al、Al−Si、Al−Si−Cu)ま
たは多層金属(Ti/Pt/Au)を用いることができ
る。
Next, as shown in FIG. 1D, a metal electrode 13 having a thickness of 1 μm is formed on the contacts 9a, 9b, 9c to complete the element portion. Aluminum metal (Al, Al-Si, Al-Si-Cu) or multilayer metal (Ti / Pt / Au) can be used as the metal electrode 13.

【0018】つぎに本発明の第2の実施例として自己整
合型のトランジスタについて、図2(a)〜(c)を参
照して説明する。
Next, a self-aligned transistor as a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2 (a) to 2 (c).

【0019】はじめに図2(a)に示すように、P型シ
リコン基板1にN+ 型埋込層2、N型エピタキシャル層
3、フィールド酸化膜4、N+ 型コレクタ引上層5、ベ
ース酸化膜6を形成する。ここまでは第1の実施例と同
様である。
First, as shown in FIG. 2A, an N + type buried layer 2, an N type epitaxial layer 3, a field oxide film 4, an N + type collector pulling layer 5, a base oxide film are formed on a P type silicon substrate 1. 6 is formed. The process up to this point is the same as in the first embodiment.

【0020】つぎに図2(b)に示すように、11+
イオン注入するか、またはBCl3ガスを熱拡散してP
型ベース層7を形成する。つぎに厚さ150〜500n
mのP+ 型ポリシリコン10および厚さ150〜300
nmの層間絶縁膜11を形成したのち、N+ 型シリコン
層12を選択成長させる。
Next, as shown in FIG. 2B, 11 B + is ion-implanted or BCl 3 gas is thermally diffused to form P.
The mold base layer 7 is formed. Next, thickness 150-500n
m P + type polysilicon 10 and thickness 150-300
After the interlayer insulating film 11 having a thickness of 10 nm is formed, the N + type silicon layer 12 is selectively grown.

【0021】つぎに図2(c)に示すように、エミッ
タ、ベース、コレクタのコンタクトの上に厚さ1μmの
金属電極13を形成して素子部が完成する。
Next, as shown in FIG. 2C, a metal electrode 13 having a thickness of 1 μm is formed on the contacts of the emitter, base and collector to complete the element portion.

【0022】以上、N+ 型シリコン層12上に直接、金
属電極13を形成したが、N+ 型シリコン層12と金属
電極13との間にN+ 型ポリシリコンを挟むことができ
る。N+ 型ポリシリコンを形成することにより、アロイ
スパイクによるエミッタ・ベース接合の破壊を防ぐこと
ができる。
The above, directly on the N + -type silicon layer 12 has formed the metal electrodes 13 can sandwich the N + -type polysilicon between the N + -type silicon layer 12 and the metal electrode 13. By forming the N + type polysilicon, the breakdown of the emitter-base junction due to the alloy spike can be prevented.

【0023】また、本発明は半導体集積回路のほか、N
+ 型シリコン基板上にN型エピタキシャル層を成長する
ことによりディスクリート・トランジスタ(個別トラン
ジスタ)にも適用することができる。さらに、NPNト
ランジスタだけでなく、不純物の極性を変更することに
より、PNPトランジスタにも適用することができる。
In addition to the semiconductor integrated circuit, the present invention is applicable to N
It can also be applied to a discrete transistor (individual transistor) by growing an N-type epitaxial layer on a + type silicon substrate. Further, not only the NPN transistor but also the PNP transistor can be applied by changing the polarity of impurities.

【0024】[0024]

【発明の効果】選択成長したN+ 型シリコン層をエミッ
タとすることにより、バイポーラトランジスタの性能を
向上させるうえで、つぎのような効果がある。 ポリシリコンを用いたときのような、熱処理による活
性化が不要になった。N+ 型シリコン層を成長しただけ
でN+ 型エミッタが形成されるので、P型ベース層の再
分布が生じない。浅いP型ベース層を維持することがで
きる。 自己整合型トランジスタにおいては、ベース抵抗を低
減するためP+ 型ポリシリコン層を厚くしてアスペクト
比が大きくなっても、注入効率が低下しない。
The use of the selectively grown N + type silicon layer as the emitter has the following effects in improving the performance of the bipolar transistor. Activation by heat treatment is no longer necessary, as is the case with polysilicon. Since N + only N + -type emitter grown type silicon layer is formed, no redistribution of P-type base layer. A shallow P-type base layer can be maintained. In the self-aligned transistor, the implantation efficiency does not decrease even if the P + -type polysilicon layer is thickened to increase the aspect ratio in order to reduce the base resistance.

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

【図1】本発明の第1と実施例を工程順に示す断面図で
ある。
1A to 1C are cross-sectional views showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本発明の第2の実施例を工程順に示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second embodiment of the present invention in process order.

【図3】従来のNPNトランジスタを示す断面図であ
る。
FIG. 3 is a sectional view showing a conventional NPN transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型シリコン基板 2 N+ 型埋込層 3 N型エピタキシャル層 4 フィールド酸化膜 5 N+ 型コレクタ引上層 6 ベース酸化膜 7 P型ベース層 8 層間絶縁膜 8a 残渣 9a エミッタコンタクト 9b ベースコンタクト 9c コレクタコンタクト 10 P+ 型ポリシリコン 11 層間絶縁膜 12 N+ 型シリコン層 12a エミッタポリシリコン 12b N+ 型エミッタ 13 金属電極1 P-type silicon substrate 2 N + type buried layer 3 N type epitaxial layer 4 Field oxide film 5 N + type collector pull-up layer 6 Base oxide film 7 P type base layer 8 Interlayer insulating film 8a Residue 9a Emitter contact 9b Base contact 9c Collector contact 10 P + type polysilicon 11 Interlayer insulating film 12 N + type silicon layer 12a Emitter polysilicon 12b N + type emitter 13 Metal electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の一主面上に形成された一導
電型のコレクタ上に逆導電型のベースを形成する工程
と、前記ベースを覆う絶縁膜を形成したのち、エミッタ
予定領域に開口部を形成する工程と、前記開口部のみに
一導電型のシリコン層を選択成長する工程とを含む半導
体装置の製造方法。
1. A step of forming a base of opposite conductivity type on a collector of one conductivity type formed on one main surface of a semiconductor substrate, and an insulating film covering the base, and then forming an opening in an intended emitter region. And a step of selectively growing a silicon layer of one conductivity type only in the opening.
JP15488892A 1992-06-15 1992-06-15 Manufacture of semiconductor device Withdrawn JPH05347311A (en)

Priority Applications (1)

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JP15488892A JPH05347311A (en) 1992-06-15 1992-06-15 Manufacture of semiconductor device

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1521306A2 (en) * 2003-09-30 2005-04-06 Agere Systems, Inc. Bipolar transistor and method of manufacturing the same

Cited By (1)

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