JPH07288284A - 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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JPH07288284A
JPH07288284A JP6078420A JP7842094A JPH07288284A JP H07288284 A JPH07288284 A JP H07288284A JP 6078420 A JP6078420 A JP 6078420A JP 7842094 A JP7842094 A JP 7842094A JP H07288284 A JPH07288284 A JP H07288284A
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JP6078420A
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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】 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寄生容量の少な
いNPNトランジスタと、横型構造のPNPトランジス
タを同時に同一基板上に製造できる方法を提供すること
を目的とする。 【構成】 NPN Tr.の真性ベース領域の形成を製造プ
ロセスの後期(高温熱処理後)に行うことにより、浅い
ベース領域及びエミッタ領域を形成し、またトランジス
タ側壁及び素子分離膜をシリコン酸化膜にする構造と
し、さらに、これと同時に同一基板上にベース幅の狭い
高速のPNP Tr.も製造するもので、トランジスタの微
細化と同時に寄生容量(ベース・エミッタ接合容量、コ
レクタ・基板接合容量)を低減させることができ、高速
度のNPN Tr.と高速度のPNP Tr.を同一基板上に製
造することが可能となる。

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・ベース接合容量を
減少すること、浅いベース・エミッタ拡散層を形成する
こと、すなわち、拡散層のシャロー化により、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(以下、NPN Tr.と略す)を縦
型にして高速にしても、PNPトランジスタ(以下、P
NP Tr.と略す)は横型になり、PNP Tr.の高速性が
損なわれてしまう。
【0003】図2の(a)から(e)は、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、図2の(a)は、周知の技術によりP形シリコン基
板1に、N+ 形埋込層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N
PN Tr.のグラフトコレクタ領域であるN+ 形拡散層6
と、PNP Tr.のグラフトベース領域であるN+ 形拡散
層61とを熱拡散等により形成する。さらに、NPN T
r.のベース領域7とPNP Tr.のエミッタ領域71、コ
クレタ領域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に変える。
【0004】次に、図2(b)では、窒化シリコン膜(Si
34膜)17、SiO2膜を順次堆積し、SiO2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に変える。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。
【0005】次に図2の(c)では、Si34膜17をウ
エットエッチングにより除去する。この際、SiO2膜1
8直下のSi34膜のみが残存するが、オーバーエッチ
ングぎみにエッチングを行い、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+
形ポリシリコン12よりノンドープトポリシリコン16
の方がエッチング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16をエッチングする。する
と、エミッタパターンのエッジ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+ 形ポリシ
リコン12とノンドープトポリシリコン16が分離され
る。
【0006】さらに図2の(d)では、SiO2膜18を除
去した後、熱酸化を行い、ノンドープトポリシリコン1
6、P+ 形ポリシリコン12、およびシリコン基板2の
NPN Tr.のベース拡散領域の露出部分をSiO2膜13
(絶縁膜)に変える。そして、Si34膜17を除去す
る。最後に図2の(e)では、ノンドープトポリシリコン
16に砒素(As)等のN形不純物を熱拡散等の方法で導
入して、N+ 形ポリシリコンに変え、これを不純物源に
して、エミッタ領域を形成する。そして、NPNTr.の
ベース電極42、エミッタ電極41、コレクタ電極4
3、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。
【0007】
【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
の初期に行わなければならず、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PN
P Tr.は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、NPN
Tr.では、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
少ないトランジスタと、またPNP Tr.はセルフアライ
ンによりベース幅の狭い、高速なトランジスタの製造方
法を提供することを目的とする。
【0008】
【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、NPN Tr.の真性ベース領域の形成を製造
プロセスの後期(高温熱処理後)に行うことにより、浅い
ベース領域及びエミッタ領域を形成し、またトランジス
タ側壁及び素子分離膜をシリコン酸化膜にする構造とし
たものである。さらに、これと同時に同一基板上にベー
ス幅の狭い高速のPNP Tr.をも製造するものである。
【0009】
【作用】その結果、トランジスタの微細化と同時に寄生
容量(ベース・エミッタ接合容量、コレクタ・基板接合
容量)を低減させることができ、高速度のNPN Tr.と
高速度のPNP Tr.を同一基板上に製造することが可能
となる。
【0010】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図1によって、詳
細に説明する。図1の(a)から(g)は、本発明の一実施
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の(a)は、周知の技術によ
りP形シリコン基板1の上にN形埋込層4を形成する。
その後、N形エピタキシャル層2を形成し、この上の素
子分離領域以外の部分に、例えばCVD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17をパターニングにより選択的に形成す
る。次に、耐酸化性かつ耐シリコンエッチング性膜17
が存在する状態で、熱酸化を行い絶縁膜であるシリコン
酸化膜13(SiO2膜)をいわゆるLOCOS法により形
成する。ここで、シリコン酸化膜13はP形シリコン基
板1に達する厚さまで形成する。このシリコン酸化膜1
3は素子分離膜となりP形シリコン基板1との接合容量
(Csub)を減少させる。
【0011】図1の(b)において、NPN Tr.ではコレ
クタ引き出し電極設置予定領域の耐酸化性かつ耐シリコ
ンエッチング性膜17を、PNP Tr.ではベース引き出
し電極設置予定領域の耐酸化性かつ耐シリコンエッチン
グ性膜17を除去して、直下のN形エピタキシャル層2
をN+ 形埋込層4に達するまで除去して、開口10と2
0を形成する。これは、例えばHF−HNO3−CH3
OOH系とかKOH系のシリコンウエットエッチング液
を用いる。この際のウエットエッチングは等方性である
ため、耐酸化性かつ耐シリコンエッチング性膜17の下
端もややエッチングされ、いわゆるアンダーカットが生
じる。この状態で熱酸化を行うと、開口10と20の側
壁及び底部のN形エピタキシャル層2にシリコン酸化膜
(絶縁膜)32と33が形成される。
【0012】図1の(C)では、この状態で開口側壁のシ
リコン酸化膜32と33だけを残し底部のシリコン酸化
膜32と33を除去する。このような選択エッチング法
としては、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を行うか、方向性の良いドライ
エッチングを行う。次にコレクタ引き出し電極となるN
+ 形ポリシリコン15と16を堆積する。この方法とし
ては、まずCVD法により全面にN+ 形ポリシリコンを
開口10と20の深さの2倍以上の厚さまで堆積する。
すると、表面は開口10と20の凹みがなくなり、表面
はほぼ平坦になる。そこで通常のエッチングを行い開口
10と20のN+ 形ポリシリコン15と16を残す。
【0013】図1の(d)では、熱酸化を行い、N+ 形ポ
リシリコン15と17の露出部分をシリコン酸化膜33
と34に変え、NPN Tr.のベース引き出し電極設置予
定領域とPNP Tr.のエミッタ、コレクタ引き出し電極
設置予定領域の耐酸化性かつ耐シリコンエッチング性膜
17を除去する。さらに、図1の(b)で示した開口10
と20の形成方法と同様の方法で開口11,21,31
を形成する。この際の開口11,21,31の深さはN
形エピタキシャル層2の半分以下とする。さらに同様の
方法でシリコン酸化膜34を形成する。この際、開口2
1,31に形成されたシリコン酸化膜はウエットエッチ
ング等ですべて除去する。
【0014】図1の(e)では、図1の(c)で示した同様
の方法で開口側壁のシリコン酸化膜34(絶縁膜)だけを
残し、さらに同様の方法でP+ 形ポリシリコン12,2
2,32を形成する。さらに、この状態で再び熱酸化を
行い、P+ 形ポリシリコン12,22,32の露出部分
をシリコン酸化膜35,36,37に変える。この際P
+ 形ポリシリコン12,22,32からP形不純物がN
形エピタキシャル層2に拡散し、NPN Tr.のグラフト
ベース領域7と、PNP Tr.のコレクタ領域71とエミ
ッタ領域72が形成される。
【0015】図1の(f)では、NPN Tr.のベース、エ
ミッタ形成予定領域の耐酸化性かつ耐シリコンエッチン
グ性膜17を選択的に除去して、開口31を形成し、こ
の開口からP形不純物を導入して、それぞれグラフトベ
ース領域7と導通する真性ベース領域8とエミッタ領域
72を形成する。最後に図1の(g)では、NPN Tr.の
ベース、コレクタ、PNP Tr.のベース、エミッタ、コ
レクタ領域上のシリコン酸化膜を選択的に除去して開口
する。そして、アルミニウム等の電極材料を堆積して、
NPN Tr.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。なおNPN
Tr.のエミッタ電極41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。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、NPN Tr.のベース、
エミッタ、コレクタの各領域間と素子分離領域がシリコ
ン酸化膜であるため、各間の接合容量が低減できる。ま
た、真性ベース形成以降に、熱酸化等の高温熱処理工程
を用いないので、浅いベース、エミッタ領域が形成で
き、いわゆるシャロー化が達成できる。さらに同時に横
型のベース幅の狭いPNP Tr.が製造できる。その結
果、高速トランジスタが製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を説明するための各工程にお
ける断面図。
【図2】従来法を説明するための各工程における断面
図。
【符号の説明】 1 P形シリコン基板 2 N形エピタキシャル層 3,13,32,33,34,35,36,37 Si
2膜 4 N形埋込層 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 11,21,31 開口 12,22,32 P形ポリシリコン 15,17 N形ポリシリコン 16 ノンドープトポリシリコン 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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/73

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導電形の埋込コレクタ層を形成し、それと同時に上記
    半導体基板の第2主面に第2導電形の埋込ベース層を形
    成し、これらの上に第2導電形のエピタキシャル層を形
    成し、さらに第1主面と第2主面を分離する絶縁層を形
    成する工程と、上記エピタキシャル層上の第1主面のグ
    ラフトコレクタ領域と第2主面のグラフトベース領域の
    上記エピタキシャル層を除去し、その側壁のみに絶縁膜
    を形成し、上記エピタキシャル層を除去した溝に、前記
    第2導電形の埋込コレクタ層と埋込ベース層が導通する
    第2導電形の引出し電極を形成する工程と、上記エピタ
    キシャル層上の第1主面のグラフトベース領域と第2主
    面のエミッタ、コレクタ領域の上記エピタキシャル層を
    除去し、第1主面のグラフトベース領域は、その側壁の
    みに絶縁膜を形成し、上記エピタキシャル層を除去した
    溝にそれぞれ第1導電形の引き出し電極を形成し、さら
    にこれら引出し電極とオーミック接続する第1導電形の
    拡散層を形成し、それぞれグラフトベース領域、エミッ
    タ、コレクタ領域とする工程と、上記エピタキシャル層
    上の第1主面のベース形成領域に第1導電形の拡散層を
    形成し、ベース領域とし、上記グラフトベース領域と導
    通するよう形成する工程と、上記エピタキシャル層上の
    第1主面のエミッタ形成領域に第2導電形の拡散層を形
    成し、エミッタ領域とする工程と、上記エピタキシャル
    層上の第1、第2主面の各ベース、エミッタ、コレクタ
    領域とオーミック接続する電極を形成する工程とを含む
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP6078420A 1994-04-18 1994-04-18 半導体装置の製造方法 Pending JPH07288284A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008235891A (ja) * 2007-03-19 2008-10-02 Dongbu Hitek Co Ltd バイポーラトランジスタ及びその製造方法
US11355585B2 (en) 2019-10-01 2022-06-07 Analog Devices International Unlimited Company Bipolar junction transistor, and a method of forming a charge control structure for a bipolar junction transistor
US11404540B2 (en) 2019-10-01 2022-08-02 Analog Devices International Unlimited Company Bipolar junction transistor, and a method of forming a collector for a bipolar junction transistor
US11563084B2 (en) 2019-10-01 2023-01-24 Analog Devices International Unlimited Company Bipolar junction transistor, and a method of forming an emitter for a bipolar junction transistor

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