JPH06140418A - 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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JPH06140418A
JPH06140418A JP4308222A JP30822292A JPH06140418A JP H06140418 A JPH06140418 A JP H06140418A JP 4308222 A JP4308222 A JP 4308222A JP 30822292 A JP30822292 A JP 30822292A JP H06140418 A JPH06140418 A JP H06140418A
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JP
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region
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collector
epitaxial
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JP4308222A
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English (en)
Inventor
Hideo Akahori
英郎 赤堀
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Hitachi Denshi KK
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Hitachi Denshi KK
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波トランジスタを中心としたバイポーラ
の製造方法に関するもので,微細なベース領域内に,サ
ブミクロン幅及び深さを備えた超微細なエミッタ領域を
持つNPN Tr.とPNP Tr.を同時に製造でき
る方法。 【構成】 NPN Tr.の場合は,ベース拡散工程を
工程の後期に行ない,浅いベース拡散を形成することが
可能になり,同時に製造できるPNP Tr.も縦型構
造としたため,高速なトランジスタの製造を可能にし
た。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は,微細化,高速度化を図
った半導体装置,特に高周波トランジスタを中心とした
バイポーラ型トランジスタの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来から高周波トランジスタは,ベース
領域の幅と深さを縮小し,コレクターベース接合容量を
減少することと,浅いベース,エミッタ拡散層を形成す
ることすなわち,シャロー化により,高速度化が進めら
れてきた。しかしながら,NPN,PNPの両トランジ
スタを同一基板内に製造しようとすると,例えばNPN
トランジスタ(NPN Tr.)を縦型にして,高速に
しても,PNPトランジスタ(PNP Tr.)は横型
になり,PNP Tr.の高速性が損なわれてしまう。
図8から図12はNTTにより開発されたSST−2と
言われる縦型NPN Tr.と横型PNP Tr.の基
本的な製造工程の一例である。すなわち,第8図は周知
の技術によりP形シリコン基板1に,N+埋込み層4を
形成した後,N形エピタキシャル層2を形成し,素子分
離のためのP形拡散層5とNPNTr.の補償コレクタ
領域であるN+形拡散層6と,PNP Tr.の補償ベ
ース領域であるN+形拡散層61とを熱拡散等により形
成する。さらにNPN Tr.のベース領域7と,NP
N Tr.のエミッタ領域71,コレクタ領域72にP
形拡散層を同様の方法により形成する。この際PNP
Tr.のベース幅62は,横型であるため,フォトエッ
チング技術の能力に左右され,サブミクロンの形成は不
可能である。その後,全面にノンドープトポリシリコン
16を堆積し,いわゆるLOCOS法により,不要部分
のノンドープトポリシリコンを酸化し,酸化シリコン膜
(SiO2膜)13にする。次に図9では,窒化シリコ
ン膜(Si34膜)17,SiO2膜を順次堆積し,S
iO2膜については,NPN Tr.のエミッタ,コレ
クタ形成予定部分とPNP Tr.のベース形成予定部
分のSiO2膜18のみを残存させ,他の部分を選択除
去する。このSiO2膜18を不純物拡散マスクにして
ノンドープトポリシリコン16にボロン等のP形不純物
をイオン注入法によって導入して,P+形ポリシリコン
12とする。この結果,SiO2膜18直下のノンドー
プトポリシリコン16は,ノンドープのままとなる。次
に図10では,Si34膜17をウェットエッチングに
より除去する。この際,SiO2膜18直下のSi34
膜のみが残存するが,オーバーエッチぎみにエッチング
を行ない,いわゆるサイドエッチングにより,SiO2
膜18よりも細くする。そこで,P+ポリシリコン12
よりノンドープトポリシリコン16の方がエッチ速度の
速いエッチング液を用いてノンドープトポリシリコン1
6をエッチングする。するとエミッタパターンのエッヂ
部分からノンドープトポリシリコン16の一部がエッチ
ングされ,P+ポリシリコン12とノンドープトポリシ
リコン16が分離される。さらに,図11では,SiO
2膜18を除去した後,熱酸化を行ない,ノンドープト
ポリシリコン16,P+ポリシリコン12,及びシリコ
ン基板2のNPN Tr.のベース形成領域の露出部分
をSiO2膜13(絶縁膜)とする。そして,Si34
膜17を除去する。最後に,図12ではノンドープポリ
シリコン16にヒ素(As)等のN形不純物を熱拡散等
の方法により,N+ポリシリコン15にして,これを不
純物源にして,エミッタ領域9を形成する。そして,N
PN Tr.のベース電極42,エミッタ電極41,コ
レクタ電極43,PNP Tr.のベース電極44,エ
ミッタ電極45,コレクタ電極46を形成する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このように,従来法に
よる製造方法では,NPN Tr.の場合,ベース拡散
を工程の初期に行なわれなければならず,その後の熱処
理により,拡散が進行し,ベース拡散が深く形成される
ため,十分な高速性が得られなかった。また同時に製造
されるPNP Tr.は横型であるため,NPN T
r.と同様,ベース幅が広くなり,高速性が得られない
という欠点があった。本発明は,上記欠点を解消し,N
PN Tr.の場合は,微細なベース領域内にサブミク
ロン幅及び深さを備えた超微細なエミッタ領域を形成し
寄生容量の少ないTr.とPNP Tr.は,NPN
Tr.と同様の縦型構造とし,高速なTr.の製造方法
を提供することを目的とする。
【0004】
【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,NPN Tr.の真性ベース領域の形成を
製造方法の後期(高温熱処理後)に行なうことにより,
浅いベース領域及びエミッタ領域を形成し,また側壁を
シリコン酸化膜とすることにより,ベース・エミッタ接
合容量を低減できる構造としたものである。また同時
に,ベース幅の狭い縦型PNP Tr.をも製造するも
のである。
【0005】
【作用】その結果,Tr.の微細化と同時に寄生容量
(ベース・エミッタ接合容量)を低減させることがで
き,高速度のNPN Tr.と高速の縦型PNP T
r.を同一基板上に製造することが可能となる。
【0006】
【実施例】以下本発明の実施例を参照して詳細に説明す
る。図1から図6は,本発明の実施例を説明するための
各工程における断面図である。これらの図において,左
側がPNP Tr.右側がNPN Tr.についての説
明である。図1は,周知の技術によりP形シリコン基板
1の上に,N形埋込み層4とP形埋込み層5,51を夫
々形成する。この時のP形埋込み層51は,N形埋込み
層4より高濃度で形成する。その後N形エピタキシャル
層2を形成し,この上に例えばCUD法による窒化シリ
コン膜(Si34膜)等の耐酸化性かつ耐シリコンエッ
チング性膜を全面に堆積した後,フォトエッチング技術
により,NPN Tr.のベースコレクタ,PNP T
r.のベース,エミッタ,コレクタ電極の設置予定領域
及び素子分離領域上の上記Si34膜を除去し,その他
の部分のSi34膜17を残す。次に図2では,Si3
4膜17をエッチングマスクにして,N形エピタキシ
ャル層2をエッチングする。この時,N形エピタキシャ
ル層2の結晶面が(100)で,エッチング液がヒドラ
ジン−水−イワ2−プロピルアルコールの3元混合液で
ある場合は,エッチング溝の形状はV字形になる。ま
た,このとき,素子分離領域とPNP Tr.のコレク
タ領域10は,その他の部分より深くエッチングする。
この実施例の場合はエッチングを途中で中止しているの
で,溝の底面は平坦になる。図3では上記Si34膜1
7の残存する状態で熱酸化を行なう。するとN形エピタ
キシャル層2の露出面のみが酸化され,絶縁膜であるシ
リコン酸化膜(SiO2膜)3が形成される。このとき
酸化を十分行なうと,Si34膜17の下のN形エピタ
キシャル層2も酸化されて,SiO2膜3となり,体積
膨張して,この上のSi34膜17がもち上がり,いわ
ゆるバーズピーク(鳥のくちばし)と言われる部分が形
成される。次に図4では,NPN Tr.のコレクタ電
極形成予定領域16,PNP Tr.のベース電極形成
予定領域26をフォトレジスト等の耐エッチング材を選
択的に形成し,この状態で,ステップカバレジの悪い付
着物の堆積を伴う反応性イオンエッチングとか,方向性
の良いドライエッチングを行なうと,図3で説明したS
34膜17の下のSiO2膜3だけが残る。この側壁
SiO3膜がNPN Tr.のエミッタ領域とベース引
き出し電極との分離膜となる。次に,図5では,P形ポ
リシリコンをCUD法により全面に堆積する。この時の
P形ポリシリコンは先のエッチング溝の深さの二倍以上
の厚さで堆積する。こうすると,堆積後は,ほとんど段
差がなくなり,表面はほぼ平坦になる。そしてこの状態
で等方性エッチングを行ない,エッチング溝にのみP形
ポリシリコン12を残存させる。この方法は,いわゆる
エッチバック法と言われる方法である。さらにこの状態
で熱酸化を行なうとP形ポリシリコン12の露出部分が
酸化され,SiO2膜13が形成される。この熱酸化処
理の間に,P形ポリシリコン12からP形不純物がN形
エピタキシャル層2に拡散され,NPN Tr.では,
グラフトベース領域7が,PNPTr.ではP形埋込み
層51と接続するコレクタ層71,及びエミッタ層72
が形成され,また素子分離領域ではP形埋込み層5と接
続して素子分離領域が完成する。最後に図6ではNPN
Tr.の真性ベース,エミッタ形成予定領域20のS
34膜17のみを除去し,この開口からP形不純物を
導入して,グラフトベース領域7と導通する真性ベース
領域8をイオン注入法等により形成する。次にNPN
Tr.のコレクタ16,PNP Tr.のベース26形
成予定領域上のSiO2膜13を除去する。この状態で
例えばイオン注入法でN形不純物を導入するとNPN
Trのエミッタ領域9とコレクタ領域6及びPNP T
r.のベース引き出し領域61が形成できる。さらに,
PNP Tr.のエミッタ,コレクタ部のSiO2膜1
3を開口する。さらに,NPN Tr.のグラフトベー
ス上のP形ポリシリコン6の上のSiO2膜13の一部
を開口する。以上でNPN,PNPの両Tr.のベー
ス,エミッタ,コレクタ領域の形成を終了した。最後
に,アルミニウム等の電極材料を堆積して,NPN T
r.のエミッタ電極41,ベース電極42,コレクタ電
極43と,PNP Tr.のエミッタ電極45,コレク
タ電極46,ベース電極44を形成する。なお,NPN
Tr.のエミッタ電極41とコレクタ電極43とPN
P Tr.のベース電極44をN形ポリシリコンで形成
し,これを拡散源として上記領域を形成してもよい。
【0007】
【発明の効果】以上,説明したようにNPN Tr.を
製造するとベース領域とエミッタ領域の分離膜がシリコ
ン酸化膜であるため,エミッタ・ベース接合容量
(CCB)が小さくでき素子分離領域も,エッチングによ
りエピタキシャル層を薄くしているため,コレクタ・基
板接合容量(Csub)が,小さくできる。また,真性
ベース形成以後に,熱酸化等の高温熱処理工程を用いな
いので,浅いベース,エミッタ領域ができ,いわゆるシ
ャロー化が達成できる。その結果,高速トランジスタが
製造できる。さらに同時に縦型のベース幅の狭いPNP
Tr.が製造でき,高速性が増す。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す各工程における断面図。
【図2】本発明の実施例を示す各工程における断面図。
【図3】本発明の実施例を示す各工程における断面図。
【図4】本発明の実施例を示す各工程における断面図。
【図5】本発明の実施例を示す各工程における断面図。
【図6】本発明の実施例を示す各工程における断面図。
【図7】従来技術を説明する各工程の断面図。
【図8】従来技術を説明する各工程の断面図。
【図9】従来技術を説明する各工程の断面図。
【図10】従来技術を説明する各工程の断面図。
【図11】従来技術を説明する各工程の断面図。
【符号の説明】
1 P形Si基板 2 N形エピタキシャル層 3,13 SiO2膜 4 N形埋込み層 5,51 P形埋込み層 6 補償コレクタ領域 7 グラフトベース領域 8 真性ベース領域 9 エミッタ領域 10 PNP Tr.コレクタ形成予定領域 12 P形ポリシリコン 16 ノンドープポリシリコン 17 Si34膜 41,42,43,44,45,46 アルミ電極 61 PNP Tr.ベース領域 71 PNP Tr.コレクタ領域 72 PNP Tr.エミッタ領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電形の半導体基板の第1主面に,
    第2導電形の埋込みコレクタ層と,これをとり囲むよう
    に第1導電形の埋込み素子分離層を形成し,それと同時
    に上記半導体基板の第2主面に,第2導電形の素子分離
    層を形成し,その層の内側に第1導電形の埋込みコレク
    タ層を形成し,それをとり囲むように,第1導電形の埋
    込み素子分離層を形成し,その後,第2導電形のエピタ
    キシャル層を形成する工程と,上記エピタキシャル層上
    の第1主面のベース引き出し電極,コレクタ補償領域,
    第2主面のベース,エミッタ,コレクタ領域,及びそれ
    らをとり囲む素子分離領域以外に耐シリコンエッチング
    性かつ耐酸化性を有する膜を形成し,この状態で上記エ
    ピタキシャル層にエッチング溝を形成する。この際,第
    2エピタキシャル主面のコレクタ領域と素子分離領域の
    エッチング溝は,他のエッチング溝より深く形成し,上
    記エッチング溝の全面にシリコン酸化膜を形成した後,
    上記エッチング溝のうち,上記第1エピタキシャル主面
    の上記コレクタ補償領域と,上記第2エピタキシャル主
    面のベース領域以外のエッチング溝の底面のシリコン酸
    化膜を除去する工程と,上記エッチング溝のすべてに,
    第1導電形のエピタキシャル層とオーミック接続する電
    極を形成する工程と,上記電極の露出部分を酸化し,第
    1エピタキシャル主面内に,グラフトベース,第2エピ
    タキシャル主面内にエミッタ,ベース領域,及び素子分
    離領域を形成する工程と,上記グラフトベース領域と隣
    接する上記耐シリコンエッチングかつ耐酸化性膜を除去
    し,その開口部に上記グラフトベース領域と導通する第
    1導電形の不純物を導入して,真性ベース領域を形成
    し,上記第1エピタキシャル主面内のコレクタ補償領域
    と第2エピタキシャル主面内のベース,エミッタ,コレ
    クタ領域上に開口を形成する工程と,上記第1,第2エ
    ピタキシャル主面内のベース,エミッタ,コレクタ領域
    とオーミック接続する電極を夫々形成することを含むこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP4308222A 1992-10-22 1992-10-22 半導体装置の製造方法 Pending JPH06140418A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6146387A (en) * 1998-08-26 2000-11-14 Linvatec Corporation Cannulated tissue anchor system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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