JPH08203919A - 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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JPH08203919A
JPH08203919A JP2604095A JP2604095A JPH08203919A JP H08203919 A JPH08203919 A JP H08203919A JP 2604095 A JP2604095 A JP 2604095A JP 2604095 A JP2604095 A JP 2604095A JP H08203919 A JPH08203919 A JP H08203919A
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JP
Japan
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film
region
conductivity type
polycrystalline silicon
impurity ions
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Withdrawn
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JP2604095A
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English (en)
Inventor
Tomofune Tani
智船 谷
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチングによるダメージを生じることなく
エミッタ形成窓を形成し、これにより特性の劣化を防止
しうるBSAトランジスタの製造方法を提供する。 【構成】 シリコン基板1にP- 領域2、N+ 領域3、
- 領域4をエピタキシャル成長させたあと、多結晶シ
リコン膜6、窒化シリコン膜7を堆積させ、窒化シリコ
ン膜7に開口部8を設ける。そして残りの窒化シリコン
膜7を酸化防止膜として、開口部8内の多結晶シリコン
膜6を選択酸化した後、多結晶シリコン膜6及び選択酸
化膜の内部へボロンイオンを注入する。そして選択酸化
膜9をウェットエッチングで除去し、エミッタ形成窓を
形成する。このようにウェットエッチングでエミッタ形
成窓を形成するので、選択酸化膜9が除去されたあとの
シリコン表面が受けるダメージは小さい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、特にBSA(BSG Self
-Aligned)トランジスタの製造に好適な半導体装置の製
造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】BSA技術は、バイポーラトランジスタ
において、BSG(Boron-Silicate Glass)膜を、サイ
ドウォールとしてだけでなく、ベース領域のための不純
物の拡散源としても利用することを特徴とする技術であ
る。かかるBSA技術については、例えば、H.Takemura
et al.,“BSA Technology for Sub-100nm Deep Base B
ipolar Transistors”IEEE Int. Electron Devices Mee
ting, pp.375-378, 1987において説明されている。上記
文献によれば、BSA技術を用いることにより、ベース
接合の深さが100nm以下となるセルフアラインメン
ト型バイポーラトランジスタが実現でき、更に、セルフ
アラインメント型バイポーラトランジスタの水平方向及
び垂直方向の寸法を縮小する際の問題を解決することが
できる。
【0003】図10〜図16は、BSAトランジスタの
一般的な製造工程を順を追って示した断面図であり、以
下で、これらの図を参照して、BSAトランジスタの製
造方法を簡単に説明する。
【0004】まず、図10に示すように、シリコン(S
i)基板101上に、P- 領域102、N+ 領域10
3、N- 領域104を順次エピタキシャル成長させたあ
と、素子分離絶縁膜105を形成する。次に、この表面
全体に多結晶シリコン膜106を堆積させ、ボロンをイ
オン注入して導電形をP+ とし、更にその上に酸化シリ
コン膜107を堆積させる。
【0005】その後、フォトリソグラフィ及びエッチン
グによって、酸化シリコン膜107の一部を除去し、図
11に示すように、開口部108を形成する。更に、開
口部108を設けた酸化シリコン膜107をマスクとし
て、第一の多結晶シリコン膜106をドライエッチング
し、図12に示すようなエミッタ形成窓109を形成す
る。
【0006】その後、ドライブ・イン工程を経て、図1
3に示すように、多結晶シリコン膜106の下部領域1
10の導電形をP++とし、更に、表面全体にBSG膜1
12を堆積させる。その後、RTA(Rapid Thermal An
nealing )を行うことにより、図14に示すように、B
SG膜112の下部領域111の導電形をP- とする。
この下部領域111は、バイポーラトランジスタのベー
ス領域となる。このとき、BSG膜112は、ベース領
域111内へ拡散するボロンイオンの拡散源として利用
される。
【0007】更に、図15に示すように、エミッタ形成
窓109のサイドウォールとなる部分112aだけを残
し、RIE(Reactive Ion Etching)技術を用いてBS
G膜112を除去する。そして図16に示すように、エ
ミッタ電極として、砒素イオンを注入した多結晶シリコ
ン層114を堆積させたあと、再びRTAを実行する。
このRTAによって、多結晶シリコン層114から砒素
イオンがその下部領域に注入され、ベース領域111の
上層部分に、エミッタ領域となるN+ 領域115が形成
される。これにより、非常に浅いエミッタ接合が得られ
る。
【0008】このとき、同時に、サイドウォールのBS
G112aからもボロンがサイドウォールの下部の層へ
拡散されるため、サイドウォール112aの下部にはP
+ 領域113が形成される。そして、このP+ 領域11
3によってP++領域110とP- のベース領域111と
が電気的に接続される。こうして、BSAトランジスタ
が得られる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上で説明し
たBSAトランジスタの製造方法では、ドライエッチン
グで多結晶シリコン膜106を除去することによって、
エミッタ形成窓109を形成するので、ドライエッチン
グの際に、エミッタ形成窓109の下部のシリコン基板
にダメージが生じることがある。この部分は、バイポー
ラトランジスタのベース及びエミッタ接合を形成する部
分であり、かかるダメージが生じると、これに起因して
接合リークが発生することがあり、最終的に得られるト
ランジスタの特性も劣化するという問題がある。
【0010】本発明は、上記事情に基づいてなされたも
のであり、エッチングによるダメージを生じることなく
エミッタ形成窓を形成し、これにより特性の劣化を防止
しうるBSAトランジスタの製造方法を提供することを
目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの請求項1記載の発明は、表層部が第一の導電形とさ
れたシリコン基板上に第一の多結晶シリコン膜を形成す
る工程と、前記第一の多結晶シリコン膜の上に窒化シリ
コン膜を形成する工程と、前記窒化シリコン膜の一部を
除去して開口部を設け、前記第一の多結晶シリコン膜を
露出させる工程と、前記窒化シリコン膜を酸化防止膜と
して、露出された前記第一の多結晶シリコン膜を選択酸
化して選択酸化膜を形成する工程と、前記第一の多結晶
シリコン膜中に不純物イオンを注入して前記第一の導電
形とは異なる第二の導電形とする工程と、ウェットエッ
チングによって前記選択酸化膜を除去し、エミッタ形成
窓を形成する工程と、前記エミッタ形成窓を含む表面全
体に不純物イオンを含む絶縁膜を堆積させる工程と、前
記第一の多結晶シリコン膜中の不純物イオンを前記シリ
コン基板の表層部の第一の領域に拡散させて第一の領域
を第二の導電形にするとともに、前記絶縁膜中の不純物
イオンを前記シリコン基板の表層部の第二の領域に拡散
させて第二の領域を第二の導電形にする工程と、エミッ
タ形成窓内のサイドウォールとなる部分を残して前記絶
縁膜を除去する工程と、前記エミッタ形成窓の内部を含
む表面全体に、第一の導電形とされた第二の多結晶シリ
コン膜を形成する工程と、前記第二の多結晶シリコン膜
中の不純物イオンを前記第二の領域の表層部の第三の領
域に拡散させて第一の導電形にするとともに、前記サイ
ドウォールの中の不純物イオンを前記シリコン基板中に
拡散させて前記第一の領域と第二の領域をつなぐ部分を
第二の導電形とする工程と、を具備し、第一の導電形で
ある前記シリコン基板の表層部をコレクタ、第二の導電
形である前記一及び第二の領域をベース、第一の導電形
である前記第三の領域をエミッタとするトランジスタを
作製することを特徴とするものである。
【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記不純物イオンを含む絶縁膜は、BSG
(Boron-Silicate Glass)膜であることを特徴とするも
のである。
【0013】請求項3記載の発明は、請求項1又は2記
載の発明において、前記不純物イオンを注入する工程
は、前記不純物イオンに付与するエネルギーの範囲を、
前記不純物イオンが前記選択酸化膜を突き抜けず、か
つ、前記絶縁膜を突き抜けて前記第一の多結晶シリコン
膜に達する範囲としたイオン注入によって行うことを特
徴とするものである。
【0014】
【作用】請求項1記載の発明は、前記の構成により、エ
ミッタ形成窓は、窒化シリコン膜の一部を除去して開口
部を設け、第一の多結晶シリコン膜を露出させ、窒化シ
リコン膜を酸化防止膜として、露出された第一の多結晶
シリコン膜を選択酸化して選択酸化膜を形成し、第一の
多結晶シリコン膜中に不純物イオンを注入して第一の導
電形とは異なる第二の導電形とした後、ウェットエッチ
ングによって選択酸化膜を除去し、エミッタ形成窓を形
成することによって形成される。このため、エミッタ形
成窓を形成するためにドライエッチングは不要であり、
シリコン基板の表層部が受けるダメージは非常に小さく
なる。
【0015】請求項2記載の発明は、前記の構成によ
り、BSG膜は不純物イオンとしてボロンを含んでお
り、これがシリコン中に拡散されることにより、シリコ
ンの導電形はP形となる。したがって、第一の導電形は
N形、第二の導電形はP形となる。
【0016】請求項3記載の発明は、前記の構成によ
り、イオン注入の際の不純物イオンに付与するエネルギ
ーの範囲を、不純物イオンが選択酸化膜を突き抜けず、
かつ、絶縁膜を突き抜けて第一の多結晶シリコン膜に達
する範囲とすることで、選択酸化膜の下部のシリコンの
導電形に影響を与えずに、第一の多結晶シリコン膜を有
効に第二の導電形とすることができる。
【0017】
【実施例】以下に図1〜図9を参照して、本発明の一実
施例について説明する。ここで図1〜図9は、本実施例
のBSAトランジスタの製造方法を工程順に示した断面
図である。
【0018】まず、図1に示すように、シリコン基板1
上に、P- 領域2、N+ 領域3、N- 領域4を順次エピ
タキシャル成長させて、素子分離絶縁膜5を形成する。
そして、図2に示すように、この上に第一の多結晶シリ
コン膜である多結晶シリコン膜6を堆積させ、ボロンを
注入して導電形をP形とし、その上に窒化シリコン膜7
を堆積させる。その後、フォトリソグラフィ及びエッチ
ングによって前記窒化シリコン膜7の一部を除去するこ
とにより、図3に示すように、窒化シリコン膜の開口部
8を形成する。
【0019】次に、窒化シリコン膜7を酸化防止膜とし
て、窒化シリコン膜7の開口部8によって露出している
部分の多結晶シリコン膜6を選択酸化することにより、
図4に示すような多結晶シリコンの選択酸化膜9を形成
する。このとき、多結晶シリコン膜6が下のN+ 領域に
達する部分まで十分に選択酸化を行うこと、言い換える
と、選択酸化されない多結晶シリコン膜6が完全に分離
されるまで行うことに注意する。
【0020】その後、不純物イオンの注入を行い、図5
に示すように多結晶シリコン膜6内に不純物10を導入
する。このとき用いる不純物イオンは、ボロンイオンで
ある。ところで、この不純物注入を行う場合、エネルギ
ーを所定の範囲に制御することが重要である。すなわ
ち、注入される不純物のエネルギーは、不純物が選択酸
化膜9を突き抜けない範囲であるとともに、窒化シリコ
ン膜6を突き抜けて多結晶シリコン膜6に達する範囲で
ある、という条件を満たすものとする。これにより、選
択酸化膜9に照射されたボロンイオンは、シリコン基板
のN- 領域4へは達せず、選択酸化膜9の内部に止ま
る。
【0021】次に、フッ化水素(HF)溶液によるウェ
ットエッチングによって、選択酸化膜9を除去し、図6
に示すようなエミッタ形成窓11を形成する。このよう
に、本実施例では、エミッタ形成窓11を形成する際に
ウェットエッチングが用いられ、ドライエッチングは行
なわない。したがって、エミッタ接合が形成される前の
+ 領域4のシリコン表面4aに生じるダメージは、従
来に比べ、極めて小さい。
【0022】そして、図7に示すように、表面全体にB
SG膜13を堆積させた後、RTAを行う。このRTA
によって、エミッタ形成窓内のBSG膜13の下部の領
域14には、BSG膜13からボロンイオンが拡散され
て、P- 領域が形成される。また、多結晶シリコン膜6
の下部領域15へは、既に多結晶シリコン膜6内にイオ
ン注入されているボロンイオン10が拡散されて、P++
領域が形成される。
【0023】このあと、図8に示すように、異方性エッ
チングによって、エミッタ形成窓11の中のサイドウォ
ール16となる部分だけを残して、BSG膜13を除去
する。この後は、図16の説明で述べたのと同様の方法
で、第二の多結晶シリコン膜である多結晶シリコン膜1
7、P+ 領域18、N+ 領域19を形成し、最終的に図
17に示すようなBSAトランジスタを得る。
【0024】尚、本発明は、上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨の範囲内で種々の変更が可能であ
る。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
窒化シリコン膜の一部を除去して開口部を設け、第一の
多結晶シリコン膜を露出させ、窒化シリコン膜を酸化防
止膜として、露出された第一の多結晶シリコン膜を選択
酸化して選択酸化膜を形成し、第一の多結晶シリコン膜
中に不純物イオンを注入して第一の導電形とは異なる第
二の導電形としたあと、ウェットエッチングによって選
択酸化膜を除去し、エミッタ形成窓を形成することによ
って、エミッタ形成窓が形成されるので、エミッタ形成
窓を形成する際にドライエッチングを行う必要がなく、
したがって、エミッタ接合が形成されるシリコンの表面
に生じるダメージは極めて少なく、最終的にBSAトラ
ンジスタを完成したときに接合リークが生じる割合は極
めて小さく、したがって、歩留りが高く安定した特性を
有するBSAトランジスタが得られる半導体装置の製造
方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】シリコン基板にP- 領域、N+ 領域、N- 領域
を順次堆積形成した状態を示す断面図である。
【図2】図1の示す層の上に多結晶シリコン膜及び窒化
シリコン膜を形成した状態を示す、BSAトランジスタ
の製造過程の断面図である。
【図3】図2の窒化シリコン膜に開口部を設けた状態を
示す、BSAトランジスタの製造過程の断面図である。
【図4】選択酸化膜を形成した状態を示す、BSAトラ
ンジスタの製造過程の断面図である。
【図5】多結晶シリコン膜内に、不純物イオンを注入し
た状態を示す断面図である。
【図6】選択酸化膜を除去した状態を示す断面図であ
る。
【図7】BSG膜を堆積させた状態を示す断面図であ
る。
【図8】サイドウォールを残してBSG膜を除去した状
態を示す断面図である。
【図9】本発明の一実施例の方法によって作製したBS
Aトランジスタを示す断面図である。
【図10】シリコン基板の上に多結晶シリコン膜及び酸
化シリコン膜を形成した状態を示す、従来の製造方法を
説明するための断面図である。
【図11】図10の酸化シリコン膜の一部を除去して開
口部を設けた状態を示す断面図である。
【図12】図11の開口部に露出する多結晶シリコン膜
を除去した状態を示す断面図である。
【図13】図12の層の上にBSG膜を堆積させた状態
を示す断面図である。
【図14】RTAによって不純物をシリコン層に拡散さ
せた状態を示す断面図である。
【図15】図14の状態からサイドウォールを残してB
SG膜を除去した状態を示す断面図である。
【図16】従来の方法によって作製されたBSAトラン
ジスタを示す断面図である。
【符号の説明】
1、101 シリコン基板 2、102 P- 領域 3、103 N+ 領域 4、104 N- 領域 5、105 素子分離絶縁膜 6、106 多結晶シリコン膜 7 窒化シリコン膜 8、108 開口部 9 選択酸化膜 10 ボロンイオン 11、109 エミッタ形成窓 13、112 BSG膜 14、111 P- 領域 15、110 P++領域 16、112a サイドウォール 17、114 多結晶シリコン膜 18、113 P+ 領域 19、115 N+ 領域

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 表層部が第一の導電形とされたシリコン
    基板上に第一の多結晶シリコン膜を形成する工程と、 前記第一の多結晶シリコン膜の上に窒化シリコン膜を形
    成する工程と、 前記窒化シリコン膜の一部を除去して開口部を設け、前
    記第一の多結晶シリコン膜を露出させる工程と、 前記窒化シリコン膜を酸化防止膜として、露出された前
    記第一の多結晶シリコン膜を選択酸化して選択酸化膜を
    形成する工程と、 前記第一の多結晶シリコン膜中に不純物イオンを注入し
    て前記第一の導電形とは異なる第二の導電形とする工程
    と、 ウェットエッチングによって前記選択酸化膜を除去し、
    エミッタ形成窓を形成する工程と、 前記エミッタ形成窓を含む表面全体に不純物イオンを含
    む絶縁膜を堆積させる工程と、 前記第一の多結晶シリコン膜中の不純物イオンを前記シ
    リコン基板の表層部の第一の領域に拡散させて第一の領
    域を第二の導電形にするとともに、前記絶縁膜中の不純
    物イオンを前記シリコン基板の表層部の第二の領域に拡
    散させて第二の領域を第二の導電形にする工程と、 エミッタ形成窓内のサイドウォールとなる部分を残して
    前記絶縁膜を除去する工程と、 前記エミッタ形成窓の内部を含む表面全体に、第一の導
    電形とされた第二の多結晶シリコン膜を形成する工程
    と、 前記第二の多結晶シリコン膜中の不純物イオンを前記第
    二の領域の表層部の第三の領域に拡散させて第一の導電
    形にするとともに、前記サイドウォールの中の不純物イ
    オンを前記シリコン基板中に拡散させて前記第一の領域
    と第二の領域をつなぐ部分を第二の導電形とする工程
    と、 を具備し、第一の導電形である前記シリコン基板の表層
    部をコレクタ、第二の導電形である前記一及び第二の領
    域をベース、第一の導電形である前記第三の領域をエミ
    ッタとするトランジスタを作製することを特徴とする半
    導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記不純物イオンを含む絶縁膜は、BS
    G膜であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置
    の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記不純物イオンを注入する工程は、前
    記不純物イオンに付与するエネルギーの範囲を、前記不
    純物イオンが前記選択酸化膜を突き抜けず、かつ、前記
    絶縁膜を突き抜けて前記第一の多結晶シリコン膜に達す
    る範囲としたイオン注入によって行うことを特徴とする
    請求項1又は2記載の半導体装置の製造方法。
JP2604095A 1995-01-20 1995-01-20 半導体装置の製造方法 Withdrawn JPH08203919A (ja)

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