JPH07193076A - バイポーラトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 絶縁層１２上に形成されたコレクタとなる単
結晶半導体層３の一部に開口されたエミッタ開口部２３
から、順々に横方向に拡散してベース拡散層４およびエ
ミッタ拡散層５を形成して成るバイポーラトランジスタ
のベース拡散層４とコレクタ電極取り出し層２８との距
離のばらつきをなくし、安定したコレクタ・ベース間耐
圧を得る。 【構成】 コレクタ電極取り出し層２８形成のためのイ
オン注入用のマスクとなるフォトレジストパターン３０
を等方的にエッチングして縮小し、それをマスクにして
下地の窒化膜２９をエッチングし、その後の酸化工程に
より形成した酸化膜３２をマスクにしてベース開口部２
０を開口することにより、ベース開口部２０とコレクタ
電極取り出し層２８との距離を自己整合で決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、半導体装置、特にバ
イポーラトランジスタおよびその製造方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】図３５は例えば特開昭６３−１４０５７
１号公報に示された従来のバイポーラトランジスタの構
造を示す平面図であり、図３６は図３５のＡ−Ａ線断面
図である。図において、１はコレクタ電極取り出し層と
なるｎ⁺型（高濃度の第１導電型）単結晶シリコン層、
２は素子間分離用絶縁膜、３はコレクタ拡散層となるｎ
^-型単結晶シリコン層、４はｐ型ベース拡散層、５はｎ
⁺⁺型エミッタ拡散層、６は後述の多結晶シリコン７と多
結晶シリコン８とを絶縁するための絶縁膜兼パッシベー
ション膜となる酸化膜、７はベース拡散層４につながり
ｐ型不純物濃度の高いベース電極取り出し用多結晶半導
体膜としての多結晶シリコン、８はベース拡散層４、エ
ミッタ拡散層５を形成するために拡散しエミッタ電極取
り出し用多結晶半導体膜としての多結晶シリコン、９は
コレクタ電極配線帯、１０はベース電極配線帯、１１は
エミッタ電極配線帯、１２はシリコン基板（図示せず）
上に形成された絶縁層としてのシリコン酸化膜、１３は
単結晶シリコン層１，３〜５と多結晶シリコン層７を絶
縁するための絶縁層、１４〜１６はシリサイド層であ
る。

【０００３】上記の様に構成されるバイポーラトランジ
スタの、特開昭６３−１４０５７１号公報に示された従
来の製造方法を、図３７〜図５４に基づいて以下に示
す。まず、シリコン基板上のシリコン酸化膜１２上に例
えばレーザ再結晶化法等により単結晶シリコン層３を形
成する（図３７）。このとき所望の不純物を適量導入す
ることにより単結晶シリコン層３をｎ^-型（低濃度第１
導電型）にしておく。次に、トランジスタ等の素子以外
の領域を選択酸化法等により酸化し、素子間分離用絶縁
膜２を形成する（図３８）。

【０００４】次に、トランジスタのコレクタ電極取り出
し領域以外をフォトレジスト１７で覆い、矢印１８で示
すように全面にＡｓ⁺あるいはＳｂ⁺のようなｎ型不純物
イオンを注入する（図３９）。フォトレジスト１７を除
去した後、熱処理によって不純物を活性化し、さらに表
面に絶縁層としての酸化膜１３を形成し、その上にｐ型
不純物がドープされた多結晶シリコン７を形成する（図
４０）。

【０００５】次に、フォトレジスト１９によって、その
端にベース，エミッタを形成すべき領域の多結晶シリコ
ン７および酸化膜１３をエッチングし除去することによ
りベース開口部２０を形成する（図４１）。フォトレジ
スト１９を除去した後、再度ｐ型不純物のドープされた
多結晶シリコン２１を堆積する（図４２）。次に、熱処
理を行い、多結晶シリコン７，２１よりｐ型不純物をわ
ずかに単結晶シリコン層３へ拡散させ、拡散領域２２を
形成する（図４３）。ここで、全面にわたってシリコン
を異方性エッチングし、多結晶シリコン７を残すような
状態でエッチングを終了し、サイドウォールを形成して
エミッタ開口部２３を形成する（図４４）。

【０００６】次に、フォトレジスト２４でベース電極取
り出し用となる部分を覆い、多結晶シリコン７のパター
ニングをし（図４５）、フォトレジスト２４を除去した
後、全面に窒化膜２５を堆積させる（図４６）。この窒
化膜２５を異方性エッチングによって全面エッチング
し、単結晶シリコン層３の側壁に窒化膜のサイドウォー
ル２６を形成する（図４７）。この後全面を酸化する
と、窒化膜のサイドウォール２６が存在する所の酸化が
遅い状態で、多結晶シリコン７の表面が酸化され酸化膜
６を形成する（図４８）。

【０００７】窒化膜のサイドウォール２６を除去後、再
びｐ型不純物を含んだ多結晶シリコン８を堆積して熱処
理を行うことによって、ベース拡散層４を形成する（図
４９）。次に、表面に、例えば高濃度にＡｓ等を含んだ
液体状の絶縁物を回転塗布することによって、多結晶シ
リコン８を一面にｎ型不純物を含んだ絶縁膜２７で覆う
（図５０）。次に、熱処理によって、上記ｎ型不純物が
多結晶シリコン８を通してｎ型層すなわちエミッタ拡散
層５を形成する（図５１）。

【０００８】この後、全面の絶縁膜２７を除去する（図
５２）。このとき拡散された不純物によって多結晶シリ
コン８はｎ型になっている。この多結晶シリコン８をエ
ミッタ電極取り出し用となるようにパターニングする
（図５３）。ベースおよびコレクタの電極取り出し用の
コンタクト孔を開口し、さらにコンタクト抵抗を減少さ
せるため、コンタクト孔の下部および多結晶シリコン８
のシリコン表面をシリサイド化しシリサイド層１４〜１
６を形成する（図５４）。最後にアルミ等の電極配線帯
９〜１１を形成して、バイポーラトランジスタが完成す
る（図３６参照）。

【０００９】上記の様な従来のバイポーラトランジスタ
は、シリコン酸化膜１２上に形成されたコレクタとなる
単結晶シリコン層３の一部に開口されたエミッタ開口部
２３から、順々に横方向に拡散して、ベース拡散層４お
よびエミッタ拡散層５を形成したものである。このため
ベース拡散層４およびエミッタ拡散層５が、シリコン酸
化膜１２上の薄い単結晶シリコン層３の厚さと、エミッ
タ開口部２３周囲の長さとの積で決まるごく細長い断面
積となるように形成され、ベース４面積を非常に小さく
することができるのでベース４・コレクタ３間の寄生容
量が小さく、高速動作が実現されたものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
バイポーラトランジスタでは、その製造工程において上
記のようにコレクタ電極取り出し層１と、ベース開口部
２０とが、各々別マスクを用いて形成されていた。この
ため、それぞれのマスクによる位置合わせが必要とな
り、マスク合わせずれにより、ベース拡散層４とコレク
タ電極取り出し層１との間の距離のばらつきからコレク
タ・ベース間耐圧のばらつきが生じるものであった。こ
のようなばらつきを含んだコレクタ・ベース間耐圧を確
保するためには、余分なマスクの位置合わせマージンが
必要となり、高速化の妨げとなる不要な寄生抵抗領域の
増加を招くものであった。また、ベース電極取り出し層
が多結晶シリコン７から成るため抵抗が数１０Ω□と高
く、高速化の妨げとなる。さらに、エミッタ拡散層５の
エミッタ長がエミッタ開口部２３周囲の長さで決定され
るためエミッタ長を短くすることが困難である等の問題
点があった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、絶縁層上に形成されたコレクタ
となる単結晶半導体層の一部に開口されたエミッタ開口
部から、順々に横方向に拡散してベース拡散層およびエ
ミッタ拡散層を形成して成るバイポーラトランジスタに
おいて、ベース拡散層とコレクタ電極取り出し層との距
離を一定にして、ばらつきの無いコレクタ・ベース間耐
圧を得るとともにベース電極取り出し層の抵抗を低くし
て高速化を図ることを目的とする。さらにエミッタ長を
短くすることを可能にして小電流にも対応できる素子を
得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明の請求項１に係
るバイポーラトランジスタは、半導体基板上に素子間分
離用絶縁膜で分離して形成した第１導電型のコレクタ層
となる半導体層と、この半導体層上にベース開口部を有
して形成された第１の絶縁膜と、このベース開口部内の
上記半導体層に自己整合的に開口されたエミッタ開口部
より上記半導体層へ横方向に形成された第２導電型ベー
ス拡散層および第１導電型エミッタ拡散層と、上記半導
体層に上記ベース開口部領域と自己整合的に離間して高
濃度に形成されたコレクタ電極取り出し層と、上記ベー
ス開口部または上記エミッタ開口部を介して、上記ベー
ス拡散層および上記エミッタ拡散層のそれぞれに他と絶
縁されて接続形成された電極取り出し用半導体膜とを有
するものである。

【００１３】また、この発明の請求項２に係るバイポー
ラトランジスタは、半導体基板上に素子間分離用絶縁膜
で分離して形成した第１導電型のコレクタ層となる半導
体層と、この半導体層から上記素子分離用絶縁膜にわた
る領域に上記絶縁層に達するように絶縁膜が除去された
ベース開口部を有して、上記半導体層上に形成された第
１の絶縁膜と、上記ベース開口部内に自己整合的に上記
半導体層を除去して開口されたエミッタ開口部より、上
記半導体層へ横方向に形成された第２導電型ベース拡散
層および第１導電型エミッタ拡散層と、上記半導体層に
上記ベース開口部領域と自己整合的に離間して高濃度に
形成されたコレクタ電極取り出し層と、上記ベース開口
部または上記エミッタ開口部を介して、上記ベース拡散
層および上記エミッタ拡散層のそれぞれに他と絶縁され
て接続形成された電極取り出し用半導体膜とを有するも
のである。

【００１４】また、この発明の請求項３に係るバイポー
ラトランジスタは、ベース拡散層に接続形成されたベー
ス電極取り出し層が、半導体膜とその下に形成された金
属シリサイド膜あるいは高融点金属膜との二層構造であ
るものである。

【００１５】また、この発明の請求項４に係るバイポー
ラトランジスタの製造方法は、素子領域に分離された第
１導電型のコレクタ層となる半導体層を形成し、その上
の全面に第１の絶縁膜、第２導電型の半導体膜および耐
酸化性膜を順次堆積し、その上の所定領域にマスクパタ
ーンを形成して上記半導体層のコレクタ電極取り出し層
となる領域に第１導電型の不純物を導入する工程と、次
いで上記マスクパターンを等方的にエッチングして所定
の幅まで縮小させる工程と、次いで縮小した上記マスク
パターンをマスクとして下地の上記耐酸化性膜を除去
し、残存した上記耐酸化性膜をマスクにして酸化するこ
とにより酸化膜を形成する工程と、次いでこの酸化膜を
マスクにして下地の上記第２導電型の半導体膜を除去し
て開口部を形成し、これにより露出した上記開口部領域
の上記第１の絶縁膜および上記酸化膜を除去することに
より、ベース開口部を形成して上記半導体層の所定領域
を露出する工程とを有するものである。

【００１６】また、この発明の請求項５に係るバイポー
ラトランジスタの製造方法は、素子領域に分離された第
１導電型のコレクタ層となる半導体層を形成し、その上
の全面に第１の絶縁膜、第２導電型の半導体膜、および
耐酸化性膜を順次堆積し、その上の所定領域に酸化膜パ
ターンを形成する工程と、次いで全面に半導体膜を形成
した後、この半導体膜を介して上記酸化膜パターン側壁
に酸化膜のサイドウォールを形成し、このサイドウォー
ルが形成された酸化膜パターンをマスクにして上記半導
体層のコレクタ電極取り出し層となる領域に第１導電型
の不純物を導入する工程と、次いで上記サイドウォール
と上記半導体膜とを除去し、残存した上記酸化膜パター
ンをマスクとして下地の上記耐酸化性膜を除去し、残存
した上記耐酸化性膜をマスクにして酸化することにより
酸化膜を形成する工程と、次いでこの酸化膜をマスクに
して下地の上記第２導電型の半導体膜を除去して開口部
を形成し、これにより露出した上記開口部領域の上記第
１の絶縁膜および上記酸化膜を除去することにより、ベ
ース開口部を形成して上記半導体層の所定領域を露出す
る工程とを有するものである。

【００１７】この発明の請求項６に係るバイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、素子領域に分離された第１導電
型のコレクタ層となる半導体層を形成し、その上の全面
に第１の絶縁膜を形成した後、その上の所定領域に第２
の絶縁膜のパターンを形成し、このパターンをマスクに
して上記半導体層のコレクタ電極取り出し層となる領域
に第１導電型の不純物を導入する工程と、次いで上記第
２の絶縁膜パターン形成領域以外に第２導電型の半導体
膜を形成後、上記第２の絶縁膜パターンを除去する工程
と、次いで上記第２導電型の半導体膜の側壁に、同じく
第２導電型の半導体膜から成るサイドウォールを形成す
る工程と、次いでこのサイドウォールが形成された上記
第２導電型の半導体膜をマスクにして下地の第１の絶縁
膜を除去することによりベース開口部を形成して、上記
半導体層の所定領域を露出する工程とを有するものであ
る。

【００１８】

【作用】この発明の請求項１によるバイポーラトランジ
スタは、ベース開口部領域とコレクタ電極取り出し層と
を自己整合的に離間させたものである。このためベース
開口部とコレクタ電極取り出し層との距離は、従来のよ
うなマスク合わせずれによるばらつきのない一定のもの
となる。これにより、ベース拡散層とコレクタ電極取り
出し層との距離も一定となり安定したコレクタ・ベース
耐圧が得られる。

【００１９】また、この発明の請求項２によるバイポー
ラトランジスタは、ベース開口部が、コレクタ電極取り
出し層と自己整合的に離間され、しかも半導体層から素
子分離用絶縁膜にわたる領域に、上記半導体層の下に形
成された絶縁層に達するように形成されたものである。
このため、ベース開口部内に自己整合的に形成されるエ
ミッタ開口部は、従来のようにシリコン層のみに囲まれ
るものではなく、ベース拡散層およびエミッタ拡散層は
エミッタ開口部周囲の一部に形成される。このためエミ
ッタ長をエミッタ開口部周囲の長さよりも短くでき、微
細化が促進できるとともに小電流用に達するバイポーラ
トランジスタでしかも上述した様に安定したコレクタ・
ベース耐圧を持つものが得られる。

【００２０】また、この発明の請求項３によるバイポー
ラトランジスタは、ベース電極取り出し層が、半導体膜
とその下に形成された金属シリサイド膜あるいは高融点
金属膜との二層構造である。このため、半導体膜のみで
構成されていた従来のものよりも、ベース電極取り出し
層の抵抗が低くなり、高速化が図れる。

【００２１】この発明の請求項４によるバイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、第１導電型の半導体層のコレク
タ電極取り出し層形成のためのマスクパターンを、等方
的にエッチングして縮小し、それをマスクにして下地の
耐酸化性膜を除去して、その後の酸化工程により縮小し
たマスクパターンの形成領域以外に酸化膜を形成し、こ
の酸化膜をマスクにしてベース開口部を形成する。すな
わち、酸化膜のパターンは縮小したマスクパターンと逆
のパターンとなっているため、ベース開口部は縮小した
マスクパターン形成領域に形成される。このように、第
１導電型の半導体層のコレクタ電極取り出し層とベース
開口部との距離がマスクパターンの縮小分によって自己
整合的に決まり、安定したコレクタ・ベース耐圧が得ら
れるバイポーラトランジスタを容易に製造できる。

【００２２】また、この発明の請求項５によるバイポー
ラトランジスタの製造方法は、その形成領域に後工程で
ベース開口部が形成される酸化膜パターンに、半導体膜
を介してサイドウォールを形成し、それをマスクにして
第１導電型の半導体層のコレクタ電極取り出し層形成を
行う。このため半導体膜とサイドウォールとの横方向の
幅によって、コレクタ電極取り出し層とベース開口部と
の距離が自己整合的に決まるため、上記請求項４による
場合と同様に安定したコレクタ・ベース耐圧が得られる
バイポーラトランジスタを容易に製造できる。

【００２３】また、この発明による請求項６によるバイ
ポーラトランジスタの製造方法は、コレクタ電極取り出
し層形成のためのマスクとなる第２の絶縁膜パターンの
形成領域以外に第２導電型の半導体膜を形成し、それに
サイドウォールを形成したものをマスクとしてベース開
口部を形成する。このため、第２の絶縁膜のパターンと
逆のパターンである第２導電型の半導体膜に形成された
サイドウォールの幅によって、コレクタ電極取り出し層
とベース開口部との距離が自己整合的に決まるため、上
記請求項４による場合と同様の効果がある。

【００２４】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。なお、従来の技術と重複する箇所は適宜その説明
を省略する。図１はこの発明の実施例１によるバイポー
ラトランジスタの構造を示す断面図である。図におい
て、２〜１６，２０および２３は従来のものと同じも
の、２８はベース開口部２０と自己整合的に離間して形
成された、ｎ⁺型単結晶シリコン層から成るコレクタ電
極取り出し層である。

【００２５】以下、製造方法を図２〜図７に基づいて説
明する。まず、従来のものと同様に、シリコン基板（図
示せず）上の絶縁層としてのシリコン酸化膜１２上で素
子領域に分離されたコレクタ拡散層となるｎ^-型の単結
晶半導体層としての単結晶シリコン層３を形成し（図３
７、図３８参照）、その上の全面に第１の絶縁膜として
の酸化膜１３を形成する。さらにその上の全面にｐ型不
純物がドープされた多結晶半導体膜としての多結晶シリ
コン膜７および耐酸化性膜としての窒化膜２９を順次堆
積する。続いて、後工程でトランジスタのコレクタ電極
取り出し層２８となる領域以外にマスクパターンとして
のフォトレジストパターン３０を形成し、これをマスク
にして、矢印３１に示す様に高エネルギー注入によって
単結晶シリコン層３中に例えばリン等のｎ型不純物イオ
ンを注入する。このとき注入エネルギーを調節すること
により、多結晶シリコン膜７には注入されないようにす
る（図２）。

【００２６】次に、例えば酸素プラズマ等を用いてフォ
トレジストパターン３０を等方的にエッチングして縮小
しフォトレジストパターン３０ａを形成する（図３）。
次に、縮小されたフォトレジストパターン３０ａをマス
クにして下地の窒化膜２９をエッチング除去した後、フ
ォトレジストパターン３０ａを除去して窒化膜２９の一
部を残存させる（図４）。次に、基板表面を酸化する
と、窒化膜２９形成領域以外の多結晶シリコン膜７上に
酸化膜３２が形成される。このときの熱処理で、単結晶
シリコン層３中に既に注入されていたｎ型不純物イオン
は活性化して、ｎ⁺型のコレクタ電極取り出し層２８を
形成する（図５）。

【００２７】次に、窒化膜２９を除去した後、酸化膜３
２をマスクとして、下地の多結晶シリコン膜７をエッチ
ングして開口部を形成する（図６）。次に、基板上の全
面に酸化膜の異方性エッチングを施し、多結晶シリコン
膜７の膜上および開口部下の酸化膜３２，１３を除去し
て、多結晶シリコン膜７および酸化膜１３にベース開口
部２０を形成する（図７）。

【００２８】次に、従来のものと同様に、基板上の全面
にｐ型の多結晶半導体膜としての多結晶シリコン膜２１
を堆積した後、熱処理によりベース開口部２０を介して
単結晶シリコン層３へｐ型不純物を拡散してｐ型の拡散
領域２２を形成し、その後シリコンの異方性エッチング
により多結晶シリコン膜７の一部を残してサイドウォー
ルを形成し、単結晶シリコン層３にエミッタ開口部２３
を開口する（図４２〜図４４参照）。この後の処理も従
来のものと全く同様に施し、エミッタ開口部２３から横
方向に順々に拡散してｐ型のベース拡散層４およびｎ型
のエミッタ拡散層５を形成しバイポーラトランジスタを
完成する（図４５〜図５４，図１参照）。

【００２９】このように構成されるバイポーラトランジ
スタでは、コレクタ電極取り出し層２８とベース開口部
２０との距離、すなわち、コレクタ電極取り出し層２８
とベース拡散層４との距離は自己整合的に決定されるも
のであるため、従来のようなマスク合わせずれによるば
らつきのない一定のものとなり、安定したコレクタ・ベ
ース間耐圧が得られる。また、上記実施例１では、コレ
クタ電極取り出し層１形成のためのイオン注入のマスク
となるフォトレジストパターン３０を、等方的にエッチ
ングして縮小し、この縮小したフォトレジストパターン
３０ａによってベース開口部２０の領域が決定される。
このように、コレクタ電極取り出し層２８とベース開口
部２０とは、フォトレジストパターン３０の縮小分だけ
離間して形成されるため、自己整合的に一定の距離で離
間させることが容易に行える。

【００３０】実施例２．図８〜図１０は、この発明の実
施例２によるバイポーラトランジスタの製造方法を示す
断面図である。まず、従来のものと同様に、シリコン基
板上の酸化膜１２上で素子領域に分離されたコレクタ拡
散層となるｎ^-型単結晶シリコン層３を形成し（図３
７、図３８参照）、その上の全面に酸化膜１３を形成す
る。さらにその上の全面にｐ型不純物がドープされた多
結晶シリコン膜７および窒化膜２９を順次堆積する。そ
の後窒化膜２９上の全面に酸化膜を形成し、フォトリソ
グラフィ技術およびエッチング技術によりパターニング
して、後工程でベース開口部２０となる領域上に酸化膜
パターン３３を形成する（図８）。

【００３１】次に、基板上の全面に半導体膜としての多
結晶シリコン膜３４を堆積後、その上の全面に酸化膜を
堆積し、例えばＲＩＥ等により異方性エッチングを施し
て酸化膜パターン３３側壁に多結晶シリコン膜３４を介
して酸化膜のサイドウォール３５を形成する。このと
き、バイポーラトランジスタ完成後に所望のコレクタ・
ベース間耐圧が得られるように、サイドウォール３５の
幅を調節する。この後矢印３６に示す様に、基板上から
全面に高エネルギー注入を行い、単結晶シリコン３中に
例えばリン等のｎ型不純物イオンを注入する。このとき
注入エネルギーを調節することにより、多結晶シリコン
膜７には注入されない様にする（図９）。

【００３２】次に、ウェットエッチング等によりサイド
ウォール３５を除去し、さらに多結晶シリコン膜３４を
除去して、窒化膜２９上に酸化膜パターン３３のみを残
存させる（図１０）。次に、酸化膜パターン３３を、上
記実施例１で用いた縮小したフォトレジストパターン３
０ａと同様のマスクに用いて、上記実施例１と同様の処
理を施すことにより、酸化膜パターン３３形成領域にベ
ース開口部２０が形成される（図４〜図７参照）。この
後、従来のものおよび上記実施例１と同様の処理を施す
ことにより、図１に示すバイポーラトランジスタを完成
する（図４２〜図５４参照）。

【００３３】上記実施例２では、後工程でベース開口部
２０の領域が決定されるマスクとなる酸化膜パターン３
３に、多結晶シリコン膜３４を介してサイドウォール３
５を形成して、これを注入マスクにしてコレクタ電極取
り出し層２８形成のためのイオン注入を行う。このため
コレクタ電極取り出し層２８とベース拡散層４との距離
は容易に自己整合的に決定され、上記実施例１と同様の
効果を奏する。

【００３４】実施例３．図１１〜図１６は、この発明の
実施例３によるバイポーラトランジスタの製造方法を示
す断面図である。まず、従来のものと同様に、シリコン
基板上の酸化膜１２上で素子領域に分離されたコレクタ
拡散層となるｎ^-型単結晶シリコン層３を形成し（図３
７、図３８参照）、その上の全面に酸化膜１３を形成す
る。続いて酸化膜１３上の全面に第２の絶縁膜としての
窒化膜を堆積し、フォトリソグラフィ技術およびエッチ
ング技術によりパターニングして、後工程でトランジス
タのコレクタ電極引き出し層２８となる領域以外に窒化
膜パターン３７を形成する。その後、この窒化膜パター
ン３７をマスクにして矢印３８に示す様に、高エネルギ
ー注入によって単結晶シリコン層３中に例えばリン等の
ｎ型不純物イオンを注入する（図１１）。

【００３５】次に、基板上の全面にｐ型の不純物がドー
プされた多結晶半導体膜としての多結晶シリコン膜３９
を堆積し、さらにその上の全面にフォトレジスト膜４０
を塗布して表面を平坦化する（図１２）。次に、多結晶
シリコン膜３９とフォトレジスト膜４０とを、２つの膜
に同一のエッチングレートを持つエッチング方法でエッ
チバックを施し、窒化膜パターン３７を露出するまでエ
ッチングする（図１３）。次に、窒化膜パターン３７を
除去し、基板上の全面にｐ型の多結晶半導体膜としての
多結晶シリコン膜４１を再度堆積する（図１４）。

【００３６】次に、例えばＲＩＥ等により多結晶シリコ
ン膜４１に異方性エッチングを施して、多結晶シリコン
膜３９側壁に多結晶シリコン膜４１のサイドウォール４
１ａを形成して、後工程でベース電極取り出し用となる
多結晶シリコン膜７を形成する。このとき、多結晶シリ
コン膜４１の膜厚により決まるサイドウォール４１ａの
幅によって、トランジスタのコレクタ・ベース間耐圧が
決定される。この後、基板に熱処理を施して、単結晶シ
リコン層３中に既に注入されていたｎ型不純物イオンを
活性化してｎ⁺型のコレクタ電極取り出し層２８を形成
する（図１５）。次に、多結晶シリコン膜３９とサイド
ウォール４１ａとから成る多結晶シリコン膜７をマスク
にして、下地の酸化膜１３をエッチング除去し、ベース
開口部２０を形成する（図１６）。この後、従来のもの
および上記実施例１と同様の処理を施すことにより、図
１に示すバイポーラトランジスタを完成する（図４２〜
図５４参照）。

【００３７】上記実施例３では、まず窒化膜パターン３
７を注入マスクにしてコレクタ電極取り出し層２８形成
のためのイオン注入を行い、この窒化膜パターン３７形
成領域以外に多結晶シリコン膜３９を形成してその側壁
にサイドウォール４１ａを形成する。その後この多結晶
シリコン膜３９とサイドウォール４１ａとをマスクにし
てベース開口部２０を形成する。このためコレクタ電極
取り出し層２８とベース拡散層４との距離は容易に自己
整合的に決定され、上記実施例１と同様の効果を奏す
る。

【００３８】実施例４．図１７はこの発明の実施例４に
よるバイポーラトランジスタの構造を示す断面図であ
る。図において、２〜１６、２０、２３および２８は実
施例１のものと同じもの、４２は金属シリサイド膜、４
３は金属シリサイド膜４２とその上に形成されベース拡
散層４に接続された多結晶シリコン膜７とで構成される
ベース電極取り出し層である。

【００３９】以下、製造方法を図１８〜図２３に基づい
て説明する。まず、実施例１のものと同様に、シリコン
酸化膜１２上で素子領域に分離されたｎ^-型単結晶シリ
コン層３を形成し（図３７、図３８参照）、その上の全
面に酸化膜１３を形成する。さらにその上の全面にＷＳ
ｉ等の金属シリサイド膜４２、Ｐ型の多結晶シリコン膜
７、および窒化膜２９を順次堆積する。この後上記実施
例１と同様に、コレクタ電極取り出し層２８となる領域
以外にフォトレジストパターン３０を形成して、これを
マスクにして矢印３１に示す様にｎ型不純物イオンを注
入する（図１８）。

【００４０】次に、上記実施例１と同様に、フォトレジ
ストパターン３０を等方的に縮小してそれをマスクとし
て下地の窒化膜２９を選択的に除去してパターニングし
（図１９）、その後基板表面を酸化し窒化膜２９を除去
した後、酸化膜３２をマスクとして下地の多結晶シリコ
ン膜７および金属シリサイド膜４２を順次エッチング除
去する（図２０）。その後、上記実施例１と同様の処理
を施して、ベース開口部２０を形成し（図２１）、多結
晶シリコン膜７のサイドウォールを形成してエミッタ開
口部２３を開口する（図２２）。

【００４１】次に、ベース電極取り出し層４３となる部
分をフォトレジスト２４で覆い、多結晶シリコン膜７お
よび金属シリサイド膜４２のパターニングを行ってベー
ス電極取り出し層４３を形成する（図４５参照）。その
後窒化膜のサイドウォール２６を形成して基板全面を酸
化して酸化膜６を形成する（図４６〜図４８参照，図２
３）。このとき、金属シリサイド膜４２の露出面に酸化
膜６が形成されない部分が存在した場合は、後工程で、
電極配線帯９〜１１形成のためのコンタクト孔開口の前
に、ＣＶＤ法等により酸化膜を基板上の全面に堆積する
ことにより絶縁する。この後、上記実施例１と全く同様
の処理を施して図１７に示すバイポーラトランジスタを
完成する（図４９〜図５４参照）。

【００４２】このように構成されるバイポーラトランジ
スタでは、上記実施例１と同様の効果を持つとともにベ
ース電極取り出し層４３が、多結晶シリコン膜７と金属
シリサイド膜４２との二層構造であるため、多結晶シリ
コン膜７のみであった従来のものより抵抗が低くなり素
子の高速化が図れる。

【００４３】なお、上記実施例４では金属シリサイド膜
４２を用いたが、高融点金属膜を代わりに用いても同様
の効果を奏する。また、上記実施例４では、コレクタ電
極取り出し層２８とベース開口部２０とを自己整合的に
離間して形成するのに上記実施例１で示した方法を用い
たが、上記実施例２または３による方法を用いても良
い。

【００４４】実施例５．図２４はこの発明の実施例５に
よるバイポーラトランジスタの構造を示す平面図であ
り、図２５は図２４のＢ−Ｂ線断面図である。図におい
て、２〜１６および２８は従来のものと同じもの、４４
は単結晶シリコン層２８、３、４、５から素子間分離用
絶縁膜２にわたる領域に、絶縁層としてのシリコン酸化
膜１２まで達するように、第１の絶縁膜としての酸化膜
１３および素子間分離用絶縁膜２に設けられたベース開
口部、４５はベース開口部４４領域内に形成されたエミ
ッタ開口部である。

【００４５】以下、製造方法を図２６〜図３４に基づい
て説明する。まず、上記実施例１と同様に、シリコン酸
化膜１２上で素子領域に分離されたｎ^-型単結晶シリコ
ン層３を形成し、酸化膜１３、多結晶シリコン膜７およ
び窒化膜２９を順次堆積する。その後、フォトレジスト
パターン３０を、後工程でコレクタ電極取り出し層２８
となる領域以外の単結晶シリコン層３上から素子分離用
絶縁膜２上にわたる領域に形成し、これをマスクにし
て、矢印３１に示す様にｎ型不純物イオンを単結晶シリ
コン層３中に注入する（図２６）。

【００４６】次に、上記実施例１と同様にフォトレジス
トパターン３０を縮小してフォトレジストパターン３０
ａを形成し（図２７）、それをマスクとして下地の窒化
膜２９を選択的に除去してパターニングし、その後基板
表面を酸化して酸化膜３２を形成し（図２８）、さらに
窒化膜２９を除去後酸化膜３２をマスクとして下地の多
結晶シリコン膜７を除去して開口部を形成する（図２
９）。次に、基板上の全面に酸化膜の異方性エッチング
を施し、酸化膜３２および上記開口部下の酸化膜１３を
除去して単結晶シリコン層３表面を露出させ、さらに上
記開口部領域の素子分離用絶縁膜２を除去して、単結晶
シリコン層３のパターン側面を露出させてベース開口部
４４を形成する（図３０）。

【００４７】次に、上記実施例１と同様に、基板上の全
面に多結晶シリコン膜２１を堆積した後、熱処理により
Ｐ型の拡散領域２２を形成し、その後多結晶シリコン膜
７の一部を残してサイドウォールを形成し、それをマス
クとして下地の単結晶シリコン層３を除去する（図３
１）。次に、多結晶シリコン膜７のベース電極取り出し
用となる部分を残してパターニングして、ベース開口部
４４領域内に、単結晶シリコン層３と素子分離用絶縁膜
２とで囲まれるエミッタ開口部４５を形成する（図３
２）。

【００４８】次に上記実施例１と同様に、単結晶シリコ
ン層３の側壁に窒化膜のサイドウォール２６を形成し、
それをマスクとして酸化膜６を形成する（図３３）。そ
の後も上記実施例１と同様の処理を施して、エミッタ開
口部４５から単結晶シリコン層３に横方向に順々に拡散
してＰ型のベース拡散層４およびｎ型のエミッタ拡散層
５を形成し、エミッタ電極取り出し用多結晶シリコン膜
８を形成し（図３４）、コンタクト孔を開口してシリサ
イド層１４〜１６および電極配線帯９〜１１を形成して
バイポーラトランジスタを完成する（図２５参照）。

【００４９】このように構成されるバイポーラトランジ
スタは、エミッタ開口部４５が従来のように単結晶シリ
コン層３によってのみ囲まれるものではなく、単結晶シ
リコン層３から素子分離用絶縁膜２にわたる領域に形成
されている。このため、ベース拡散層４およびエミッタ
拡散層５は、従来のようにエミッタ開口部２３の周囲に
環状に形成されるのではなく、エミッタ開口部４５周囲
の一部に形成されるものである。このためエミッタ長を
短くすることができ、小電流用に最適なバイポーラトラ
ンジスタが得られる。また上記実施例１と同様に、コレ
クタ電極取り出し層２８とベース開口部４４との距離が
自己整合的に決定され一定であるため、安定したコレク
タ・ベース耐圧が得られる。

【００５０】なお、上記実施例５では、コレクタ電極取
り出し層２８とベース開口部４４とを自己整合的に離間
して形成するのに上記実施例１で示した方法を用いた
が、上記実施例２または３による方法を用いても良い。

【００５１】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、コレ
クタ電極取り出し層とベース拡散層との距離が、自己整
合的に決定されるため、安定したコレクタ・ベース間耐
圧が得られる。また余分なマスクの位置合わせマージン
が不要であるため、寄生抵抗が少なく、より高速化が図
れる。

【００５２】また、この発明によれば、ベース開口部が
半導体層から素子分離用絶縁膜にわたる領域に形成さ
れ、ベース拡散層およびエミッタ拡散層がエミッタ開口
部周囲の一部に形成されるため、エミッタ長を短く形成
でき、微細化が促進できるとともに、小電流用に最適な
バイポーラトランジスタが得られる。

【００５３】また、この発明によれば、ベース電流取り
出し層を、下層部に金属シリサイド層あるいは高融点金
属が形成された二層構造としたため、上記ベース電極取
り出し層の抵抗を低くでき、高速化が図れる。

【００５４】また、この発明によれば、コレクタ電極取
り出し層形成のためのマスクパターンを等方的にエッチ
ングして縮小し、この縮小したマスクパターン形成領域
にベース開口部を形成する。このためコレクタ電極取り
出し層とベース開口部との距離がマスクパターンの縮小
分によって自己整合的に決まり、安定したコレクタ・ベ
ース耐圧を持つバイポーラトランジスタを容易に製造で
きる。

【００５５】また、この発明によれば、その形成領域に
後工程でベース開口部が形成される酸化膜パターンに、
半導体膜を介してサイドウォールを形成して、それをマ
スクにしてコレクタ電極取り出し層を形成する。このた
めコレクタ電極取り出し層とベース開口部との距離は、
上記半導体膜とサイドウォールとの横方向の幅によって
自己整合的に決まり、安定したコレクタ・ベース耐圧を
持つバイポーラトランジスタを同様に容易に製造でき
る。

【００５６】また、この発明によれば、第２の絶縁膜の
パターンをマスクとしてコレクタ電極取り出し層を形成
し、上記第２の絶縁膜のパターンと逆のパターンである
第２導電型半導体膜にサイドウォールを形成し、それを
マスクとしてベース開口部を形成する。このためコレク
タ電極取り出し層とベース開口部との距離は、上記サイ
ドウォールの幅によって自己整合的に決まり、安定した
コレクタ・ベース耐圧を持つバイポーラトランジスタを
同様に容易に製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの構造を示す断面図である。

【図２】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図４】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図５】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図６】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図７】この発明の実施例１によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図８】この発明の実施例２によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図９】この発明の実施例２によるバイポーラトランジ
スタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１０】この発明の実施例２によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１１】この発明の実施例３によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１２】この発明の実施例３によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１３】この発明の実施例３によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１４】この発明の実施例３によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１５】この発明の実施例３によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１６】この発明の実施例３によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１７】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの構造を示す断面図である。

【図１８】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図１９】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２０】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２１】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２２】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２３】この発明の実施例４によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２４】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの構造を示す平面図である。

【図２５】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの構造を示す断面図である。

【図２６】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２７】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２８】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図２９】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３０】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３１】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３２】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３３】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３４】この発明の実施例５によるバイポーラトラン
ジスタの製造方法の一工程を示す断面図である。

【図３５】従来のバイポーラトランジスタの構造を示す
平面図である。

【図３６】従来のバイポーラトランジスタの構造を示す
断面図である。

【図３７】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図３８】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図３９】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４０】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４１】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４２】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４３】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４４】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４５】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４６】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４７】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４８】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図４９】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図５０】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図５１】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図５２】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図５３】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【図５４】従来のバイポーラトランジスタの製造方法の
一工程を示す断面図である。

【符号の説明】

２ 素子間分離用絶縁膜 ３ ｎ^-型単結晶シリコン層 ４ ベース拡散層 ５ エミッタ拡散層 ７ ベース電極取り出し用となるｐ型の半導体膜として
の多結晶シリコン膜 ８ エミッタ電極取り出し用半導体膜としての多結晶シ
リコン膜 １２ 絶縁層としてのシリコン酸化膜 １３ 第１の絶縁膜としての酸化膜 ２０ ベース開口部 ２３ エミッタ開口部 ２８ コレクタ電極取り出し層 ２９ 耐酸化性膜としての窒化膜 ３０ マスクパターンとしてのフォトレジストパターン ３０ａ 縮小したマスクパターンとしてのフォトレジス
トパターン ３２ 酸化膜 ３３ 酸化膜パターン ３４ 半導体膜としての多結晶シリコン膜 ３５ 酸化膜のサイドウォール ３７ 第２の絶縁膜のパターンとしての窒化膜パターン ３９ ｐ型の半導体膜としての多結晶シリコン膜 ４１ ｐ型の半導体膜としての多結晶シリコン膜 ４１ａ サイドウォール ４２ 金属シリサイド膜 ４３ ベース電極取り出し層 ４４ ベース開口部 ４５ エミッタ開口部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板上に素子間分離用絶縁膜で分
   離して形成した第１導電型のコレクタ層となる半導体層
   と、この半導体層上にベース開口部を有して形成された
   第１の絶縁膜と、このベース開口部内の上記半導体層に
   自己整合的に開口されたエミッタ開口部より上記半導体
   層へ横方向に形成された第２導電型ベース拡散層および
   第１導電型エミッタ拡散層と、上記半導体層に上記ベー
   ス開口部領域と自己整合的に離間して高濃度に形成され
   たコレクタ電極取り出し層と、上記ベース開口部または
   上記エミッタ開口部を介して、上記ベース拡散層および
   上記エミッタ拡散層のそれぞれに他と絶縁されて接続形
   成された電極取り出し用半導体膜とを有することを特徴
   とするバイポーラトランジスタ。
2. 【請求項２】 半導体基板上に素子間分離用絶縁膜で分
   離して形成した第１導電型のコレクタ層となる半導体層
   と、この半導体層から上記素子分離用絶縁膜にわたる領
   域に上記絶縁層に達するように絶縁膜が除去されたベー
   ス開口部を有して、上記半導体層上に形成された第１の
   絶縁膜と、上記ベース開口部内に自己整合的に上記半導
   体層を除去して開口されたエミッタ開口部より、上記半
   導体層へ横方向に形成された第２導電型ベース拡散層お
   よび第１導電型エミッタ拡散層と、上記半導体層に上記
   ベース開口部領域と自己整合的に離間して高濃度に形成
   されたコレクタ電極取り出し層と、上記ベース開口部ま
   たは上記エミッタ開口部を介して、上記ベース拡散層お
   よび上記エミッタ拡散層のそれぞれに他と絶縁されて接
   続形成された電極取り出し用半導体膜とを有することを
   特徴とするバイポーラトランジスタ。
3. 【請求項３】 ベース拡散層に接続形成されたベース電
   極取り出し層が、半導体膜とその下に形成された金属シ
   リサイド膜あるいは高融点金属膜との二層構造であるこ
   とを特徴とする請求項１または２記載のバイポーラトラ
   ンジスタ。
4. 【請求項４】 素子領域に分離された第１導電型のコレ
   クタ層となる半導体層を形成し、その上の全面に第１の
   絶縁膜、第２導電型の半導体膜および耐酸化性膜を順次
   堆積し、その上の所定領域にマスクパターンを形成して
   上記半導体層のコレクタ電極取り出し層となる領域に第
   １導電型の不純物を導入する工程と、次いで上記マスク
   パターンを等方的にエッチングして所定の幅まで縮小さ
   せる工程と、次いで縮小した上記マスクパターンをマス
   クとして下地の上記耐酸化性膜を除去し、残存した上記
   耐酸化性膜をマスクにして酸化することにより酸化膜を
   形成する工程と、次いでこの酸化膜をマスクにして下地
   の上記第２導電型の半導体膜を除去して開口部を形成
   し、これにより露出した上記開口部領域の上記第１の絶
   縁膜および上記酸化膜を除去することにより、ベース開
   口部を形成して上記半導体層の所定領域を露出する工程
   とを有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに
   記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
5. 【請求項５】 素子領域に分離された第１導電型のコレ
   クタ層となる半導体層を形成し、その上の全面に第１の
   絶縁膜、第２導電型の半導体膜、および耐酸化性膜を順
   次堆積し、その上の所定領域に酸化膜パターンを形成す
   る工程と、次いで全面に半導体膜を形成した後、この半
   導体膜を介して上記酸化膜パターン側壁に酸化膜のサイ
   ドウォールを形成し、このサイドウォールが形成された
   酸化膜パターンをマスクにして上記半導体層のコレクタ
   電極取り出し層となる領域に第１導電型の不純物を導入
   する工程と、次いで上記サイドウォールと上記半導体膜
   とを除去し、残存した上記酸化膜パターンをマスクとし
   て下地の上記耐酸化性膜を除去し、残存した上記耐酸化
   性膜をマスクにして酸化することにより酸化膜を形成す
   る工程と、次いでこの酸化膜をマスクにして下地の上記
   第２導電型の半導体膜を除去して開口部を形成し、これ
   により露出した上記開口部領域の上記第１の絶縁膜およ
   び上記酸化膜を除去することにより、ベース開口部を形
   成して上記半導体層の所定領域を露出する工程とを有す
   ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のバ
   イポーラトランジスタの製造方法。
6. 【請求項６】 素子領域に分離された第１導電型のコレ
   クタ層となる半導体層を形成し、その上の全面に第１の
   絶縁膜を形成した後、その上の所定領域に第２の絶縁膜
   のパターンを形成し、このパターンをマスクにして上記
   半導体層のコレクタ電極取り出し層となる領域に第１導
   電型の不純物を導入する工程と、次いで上記第２の絶縁
   膜パターン形成領域以外に第２導電型の半導体膜を形成
   後、上記第２の絶縁膜パターンを除去する工程と、次い
   で上記第２導電型の半導体膜の側壁に、同じく第２導電
   型の半導体膜から成るサイドウォールを形成する工程
   と、次いでこのサイドウォールが形成された上記第２導
   電型の半導体膜をマスクにして下地の第１の絶縁膜を除
   去することによりベース開口部を形成して、上記半導体
   層の所定領域を露出する工程とを有することを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれかに記載のバイポーラトランジ
   スタの製造方法。