JPH0750306A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタの製造方法

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JPH0750306A
JPH0750306A JP19478693A JP19478693A JPH0750306A JP H0750306 A JPH0750306 A JP H0750306A JP 19478693 A JP19478693 A JP 19478693A JP 19478693 A JP19478693 A JP 19478693A JP H0750306 A JPH0750306 A JP H0750306A
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JP
Japan
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film
poly
emitter
base
impurities
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JP19478693A
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English (en)
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Kazufumi Naruse
一史 成瀬
Sumio Ono
純夫 小野
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 ボロンとヒ素が注入されたポリSi膜8と酸
化膜6とをマスクにして、外部ベース15形成のための
イオン注入を行うと共に、上記ポリSi膜よりの熱拡散
により、内部ベース14及びエミッタ13を形成する。 【効果】 フォトリソグラフィーの工程回数を減らし、
トランジスタのセル面積を縮小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】本発明はバイポーラトランジスタ
の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5に従い従来技術を説明する。
【0003】(1) p型Si基板21内に埋め込みコ
レクタ層(n型〜1×1017/cm3)22を形成した
後、エピタキシャル層(n型〜5×1015/cm3)2
3を成長させ、続いて分離用拡散領域として高濃度p型
拡散領域(〜1×1019/cm3)24及びコレクタと
の接続用n型拡散領域(〜5×101 9/cm3)25を
形成した後、全面に酸化膜(2000Å)26を成長さ
せる。
【0004】(2) 続いて、フォトリソグラフィー1
によりベース領域27上を開口し、レジストおよび酸化
膜をマスクにp型不純物を注入する。
【0005】(3) 続いて、フォトリソグラフィー2
によりベースコンタクト部を含む外部ベース領域28を
開口し、このレジスト29をマスクとしてp型不純物を
注入した後、レジストを除去する。
【0006】(4) 続いて、フォトリソグラフィー3
によりエミッタ部30を開口し、このレジスト31をマ
スクとしてn型不純物を注入する。
【0007】(5) 続いて、熱処理により不純物の活
性化をはかった後、メタライゼーションにより配線36
を形成する。32は内部ベース、33は外部ベース、3
4はエミッタ、35は層間酸化膜である。
【0008】次に、図6に従い、エミッタベース間を自
己整合的に形成する目的で発明された、本発明に類似し
たグラフトベースを用いた製造方法を述べる。(特開平
2ー10737) (1) p型Si基板41内に埋め込みコレクタ層42
を形成した後、エピタキシャル層43を成長させ、続い
て分離用拡散領域として高濃度p型拡散領域44及びコ
レクタとの接続用n型拡散領域45を形成した後、全面
に酸化膜46を成長させる。
【0009】(2) 続いて、フォトリソグラフィー1
によりグラフトベース(外部ベース)47と活性ベース
(内部ベース)48を決定する部分を開口する。 (3) 続いて、ポリSiを5000Å堆積し、フォト
リソグラフィー2により外部ベース上のポリSi膜49
と内部ベース上のポリSi膜50とを分離する。
【0010】(4) 続いて、全面をおよそ2500Å
酸化する。続いて、フォトリソグラフィー3により内部
ベース領域のみ酸化膜51を残し、外部ベース領域のポ
リSi膜49の上の酸化膜を除去する。続いて、レジス
トを除去する。続いて、p型不純物を注入する。この
時、内部ベース上はポリSi膜50上に酸化膜51があ
るため、外部ベース上のポリSi膜49には高濃度の不
純物が注入されるが、内部ベース上ポリSi膜50は低
濃度となる。
【0011】(5) 続いて、酸化性雰囲気で熱処理を
施す。ここで、外部ベース上ポリSi膜49上に酸化膜
52を成長させる。
【0012】(6) 続いて、フォトリソグラフィー4
によりエミッタ領域のポリSi膜上酸化膜51を除去
し、n型不純物を注入する。続いて、熱処理により不純
物の活性化をはかる。
【0013】(7) 続いて、層間酸化膜53を堆積
し、メタライゼーションにより配線57を形成する。5
4は内部ベース、55は外部ベース、56はエミッタで
ある。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】上で述べた従来方法で
は、エミッタ、ベース領域を決定するため合計3回のフ
ォトリソグラフィーが必要である。又、エミッタ−外部
ベース間は自己整合的に形成されない。このため、フォ
トリソグラフィーでのマージン確保のためトランジスタ
のセル面積が大きくなる等の欠点がある。
【0015】又、グラフトベースを用いた自己整合的形
成方法では、合計4回フォトリソグラフィーを用い、従
来方法より多くのフォトリソグラフィーが必要である。
【0016】本発明は、これらの方法の欠点を改良、す
なわち、フォトリソグラフィーの工程回数を減らし、ト
ランジスタのセル面積を縮小する事を可能ならしめるも
のである。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明のバイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、半導体基板上にポリSi膜を堆
積する工程と、上記ポリSi膜中に、互いに拡散係数の
異なるn型不純物とp型不純物とを導入する工程と、上
記ポリSi膜をパターニングし、エミッタ形成領域上に
のみ上記ポリSi膜を残存させる工程と、該残存ポリS
i膜をマスクとして、外部ベース形成領域に不純物注入
を行う工程と、上記残存ポリSi膜よりの不純物熱拡散
によって、該残存ポリSi膜下にエミッタ及び内部ベー
スを形成する工程とを有することを特徴とするものであ
る。
【0018】また、本発明の製造方法は、半導体基板上
にポリSi膜を堆積する工程と、上記ポリSi膜中に、
互いに拡散係数の異なるn型不純物とp型不純物とを導
入する工程と、上記ポリSi膜をパターニングし、エミ
ッタ形成領域上にのみ上記ポリSi膜を残存させる工程
と、該残存ポリSi膜の側面にサイドウォールを形成す
る工程と、上記残存ポリSi膜とサイドウォールとをマ
スクとして、外部ベース形成領域に不純物注入を行う工
程と、上記残存ポリSi膜よりの不純物熱拡散によっ
て、該残存ポリSi膜下にエミッタ及び内部ベースを形
成する工程とを有することを特徴とするものである。
【0019】更に、本発明の製造方法は、半導体基板上
にポリSi膜を堆積する工程と、上記ポリSi膜中に、
互いに拡散係数の異なるn型不純物とp型不純物とを導
入する工程と、上記ポリSi膜上に絶縁膜を堆積する工
程と、上記ポリSi膜と絶縁膜との積層膜をパターニン
グし、エミッタ形成領域上にのみ上記積層膜を残存させ
る工程と、該残存積層膜の側面にサイドウォールを形成
する工程と、上記残存積層膜とサイドウォールとをマス
クとして、外部ベース形成領域に不純物注入を行う工程
と、上記残存積層膜中のポリSi膜よりの不純物熱拡散
によって、該残存積層膜下にエミッタ及び内部ベースを
形成する工程とを有することを特徴とするものである。
【0020】
【作用】本発明は、以下の手法により高精度のバイポー
ラトランジスタを提供するものである。
【0021】 エミッタ、内部ベースの形成にn型と
p型の不純物をドープしたポリSiを拡散源として用
い、両不純物の拡散係数が異なる事と、両不純物が全く
同じ熱工程を経ることを有効に利用できる。これによ
り、電流増幅率等の電気特性などベース幅に依存する特
性を精度よく制御出来る。例えば、通常用いる不純物活
性化のための熱処理1050℃でのB(ボロン)とAs
(ひ素)の拡散係数は、各々約5×10-14cm2/se
c及び5×10-15cm2/secで、1時間の熱処理を
施すことによる拡散長さは、各々1300Å、400Å
となる。ここで、ポリSiへの両不純物のドープ量は、
目的となるトランジスタのエミッタとベースの不純物濃
度に合わせ設定出来る。(ここで、BとAsの拡散源と
してのポリSiを、異なる二つのポリSi層からなる積
層膜とする方法、すなわちAsをドープしたポリSi
を、BをドープしたポリSiの上層に配する事により、
基板中への不純物の拡散がBに較べAsのほうが時間的
に遅れ、As/Bの接合を形成させる事も可能ではある
が、本発明では拡散係数の違いを有効に利用する。) ポリSiに形成するサイドウォールは、所望のエミ
ッタベース間耐圧などの電気特性にあわせて、その幅を
設定することができる。又、ポリSi上の酸化膜は、設
定したいサイドウォールの形状や幅の制御性を考慮し、
採用の有無または厚さを選べば良い。例えば、ポリSi
上酸化膜の厚さ2500Åに対して、サイドウォール形
成用酸化膜の厚さを2500Åとすれば、サイドウォー
ル幅2000Åを得ることが出来る。この時に得られる
エミッタ−ベース間耐圧(BVEBO)は十分に5Vを得
られる。
【0022】
【実施例】本発明の実施例を図1〜図4により説明す
る。
【0023】<実施例1:図1> (1) p型Si基板1内に埋め込みコレクタ層(n型
〜1×1017/cm3)2を形成した後、エピタキシャ
ル層(n型〜5×1015/cm3)3を1.5μm成長
させ、続いて分離用拡散領域として高濃度p型拡散領域
(〜1×1019/cm3)4及びコレクタとの接続用n
型拡散領域(〜5×1019/cm3)5を形成した後、
全面に酸化膜6を2000Å成長させる。
【0024】(2) 続いて、フォトリソグラフィー1
によりベース領域7上の酸化膜を開口し、レジストを除
去する。
【0025】(3) 続いて、ポリSi膜8を1500
Å堆積し、全面にp型不純物(B)とn型不純物(A
s)を各々10KV・4×1013/cm2、30KV・
8×1015/cm2程度注入する。
【0026】(4) 続いて、フォトリソグラフィー2
によりエミッタ領域10のみを残すようにポリSi膜を
加工する。
【0027】(5) 続いて、p型不純物(B)を20
KV・2×1015/cm2程度注入する。続いて、層間
酸化膜(5000Å)12を堆積し、熱処理により不純
物の活性化を窒素雰囲気中で1050℃・60分の条件
下で行う。ここで得られるエミッタ(n型)13、内部
ベース(p型)14、外部ベース(p型)15の濃度
は、それぞれ3×1020/cm3、1×1018/cm3
1×1020/cm3程度である。この時、外部ベース1
5の横方向の拡散長は1400Å程度であり、エミッタ
13の幅が0.5μm程度以上であれば内部ベース領域
が確保される。
【0028】(6) 続いて、メタライゼーションによ
り配線16を形成する。
【0029】<実施例2:図2> (1) p型Si基板1内に埋め込みコレクタ層2を形
成した後、エピタキシャル層3を1.5μm成長させ、
続いて分離用拡散領域として高濃度p型拡散領域4及び
コレクタとの接続用n型拡散領域5を形成した後、全面
に酸化膜6を2000Å成長させる。
【0030】(2) 続いて、フォトリソグラフィー1
によりベース領域7上の酸化膜を開口し、レジストを除
去する。
【0031】(3) 続いてポリSi膜8を1500Å
堆積し、全面にp型不純物(B)とn型不純物(As)
を各々10KV・4×1013/cm2、30KV・8×
1015/cm2程度注入する。
【0032】(4) 続いて、フォトリソグラフィー2
によりエミッタ領域10のみを残すようにポリSi膜を
加工する。
【0033】(5) 続いて、酸化膜2500Åを堆積
する。続いて、異方性エッチングによりエッチバックを
施し、エミッタ部のポリSi膜回りにサイドウォール1
1を形成する。
【0034】(6) 続いて、p型不純物(B)を20
KV・2×1015/cm2程度注入する。続いて、層間
酸化膜(5000Å)12を堆積し、熱処理により不純
物の活性化を窒素雰囲気中で1050℃/60分の条件
下で行う。ここで得られるエミッタ13、内部ベース1
4、外部ベース15の濃度は、それぞれ3×1020/c
3,1×1018/cm3、1×1020/cm3程度であ
る。この時、外部ベース15の横方向の拡散長は160
0Å程度である。又、内部ベースの横方向拡散は900
Å程度であり、ポリSiを拡散源とする内部ベースとイ
オン注入による外部ベースの電気的リンクは確保され
る。
【0035】(7) 続いて、メタライゼーションによ
り配線16を形成する。
【0036】<実施例3:図3> (1) p型Si基板1内に埋め込みコレクタ層2を形
成した後、エピタキシャル層3を1.5μm成長させ、
続いて分離用拡散領域として高濃度p型拡散領域4及び
コレクタとの接続用n型拡散領域5を形成した後、全面
に酸化膜6を2000Å成長させる。
【0037】(2) 続いて、フォトリソグラフィー1
によりベース領域7上の酸化膜を開口し、レジストを除
去する。
【0038】(3) 続いて、ポリSi膜8を1500
Å堆積し、全面にp型不純物(B)とn型不純物(A
s)を各々10KV・4×1013/cm2、30KV・
8×1015/cm2程度注入する。
【0039】(4) 続いて、酸化膜9を2500Å堆
積する。
【0040】(5) 続いて、フォトリソグラフィー2
によりエミッタ領域10のみを残すように酸化膜/ポリ
Si積層膜を加工する。
【0041】(6) 続いて、酸化膜2500Åを堆積
する。続いて、異方性エッチングによりエッチバックを
施し、エミッタ部の酸化膜/ポリSi積層膜にサイドウ
ォール11を形成する。
【0042】(7) 続いて、p型不純物(B)を20
KV・2×1015/cm2程度注入する。続いて、層間
酸化膜12を堆積し、熱処理により不純物の活性化を窒
素雰囲気中で1050℃・60分の条件下で行う。ここ
で得られるエミッタ13、内部ベース14、外部ベース
15の濃度は、それぞれ3×1020/cm3、1×10
18/cm3、1×1020/cm3程度である。この時、外
部ベース15の横方向の拡散長は1600Å程度であ
る。又、内部ベースの横方向拡散は900Å程度であ
り、ポリSiを拡散源とする内部ベースとイオン注入に
よる外部ベースの電気的リンクは確保される。
【0043】(8) 続いて、メタライゼーションによ
り配線16を形成する。
【0044】実施例3ではポリSi上の酸化膜9を導入
した。これは、後で形成するサイドウォール巾の制御性
を向上する目的で導入するものである。実施例1の様に
ポリSi単層膜を加工するとき、レジストの形状を反映
し、図4の如くテーパー形状となってしまうことはよく
経験する。この形状では、後で形成するサイドウォール
の巾の制御性が困難であり、実施例3はいわゆるキャッ
プSiO2を導入することにより、サイドウォール巾の
制御性を向上させることが出来る。ここで、キャップS
iO2の導入の有無は、ポリSiの加工形状やサイドウ
ォール酸化膜のカバレッジ等の形状を考慮して決定すれ
ば良い。
【0045】
【発明の効果】本発明によれば以下の効果を奏するもの
である。
【0046】1. 従来方法では、エミッタ、内部ベー
ス、外部ベースのそれぞれにフォトリソグラフィー工程
が必要である。又、自己整合的グラフトベースを用いる
手法では、合計4回のフォトリソグラフィーが必要であ
るが、本発明によれば、2回に削減出来る。
【0047】2. 従来方法や自己整合的グラフトベー
スを用いる手法では、内部ベースはイオン注入後2回、
又、エミッタはイオン注入後1回の熱処理を経る。これ
に対して、本発明では、内部ベースとエミッタの不純物
は全く同じ一回の熱処理に削減出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明(請求項1)の実施例を示す各工程断面
図である。
【図2】本発明(請求項2)の実施例を示す各工程断面
図である。
【図3】本発明(請求項3)の実施例を示す各工程断面
図である。
【図4】請求項3の本発明の説明に供する図である。
【図5】従来方法を示す各工程断面図である。
【図6】他の従来方法を示す各工程断面図である。
【符号の説明】
1 p型Si基板 2 埋め込みコレクタ層 3 エピタキシャル層 4 高濃度p型拡散領域 5 コレクタ接続用n型拡散領域 6 酸化膜 7 ベース領域 8 ポリSi膜 9 酸化膜 10 エミッタ領域 11 サイドウォール 12 層間酸化膜 13 エミッタ 14 内部ベース 15 外部ベース 16 配線

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にポリSi膜を堆積する工
    程と、 上記ポリSi膜中に、互いに拡散係数の異なるn型不純
    物とp型不純物とを導入する工程と、 上記ポリSi膜をパターニングし、エミッタ形成領域上
    にのみ上記ポリSi膜を残存させる工程と、 該残存ポリSi膜をマスクとして、外部ベース形成領域
    に不純物注入を行う工程と、 上記残存ポリSi膜よりの不純物熱拡散によって、該残
    存ポリSi膜下にエミッタ及び内部ベースを形成する工
    程とを有することを特徴とする、バイポーラトランジス
    タの製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にポリSi膜を堆積する工
    程と、 上記ポリSi膜中に、互いに拡散係数の異なるn型不純
    物とp型不純物とを導入する工程と、 上記ポリSi膜をパターニングし、エミッタ形成領域上
    にのみ上記ポリ膜を残存させる工程と、 該残存ポリSi膜の側面にサイドウォールを形成する工
    程と、 上記残存ポリSi膜とサイドウォールとをマスクとし
    て、外部ベース形成領域に不純物注入を行う工程と、 上記残存ポリSi膜よりの不純物熱拡散によって、該残
    存ポリSi膜下にエミッタ及び内部ベースを形成する工
    程とを有することを特徴とする、バイポーラトランジス
    タの製造方法。
  3. 【請求項3】 半導体基板上にポリSi膜を堆積する工
    程と、 上記ポリSi膜中に、互いに拡散係数の異なるn型不純
    物とp型不純物とを導入する工程と、 上記ポリSi膜上に絶縁膜を堆積する工程と、 上記ポリSi膜と絶縁膜との積層膜をパターニングし、
    エミッタ形成領域上にのみ上記積層膜を残存させる工程
    と、 該残存積層膜の側面にサイドウォールを形成する工程
    と、 上記残存積層膜とサイドウォールとをマスクとして、外
    部ベース形成領域に不純物注入を行う工程と、 上記残存積層膜中のポリSi膜よりの不純物熱拡散によ
    って、該残存積層膜下にエミッタ及び内部ベースを形成
    する工程とを有することを特徴とする、バイポーラトラ
    ンジスタの製造方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5801385A (en) * 1995-10-06 1998-09-01 Canon Kabushiki Kaisha X-ray image pickup device
JP2007531292A (ja) * 2004-04-02 2007-11-01 プレマ セミコンダクター ゲーエムベーハー バイポーラトランジスタおよびバイポーラトランジスタの製造方法

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