JPH08250511A - パターン化されたベース結合をもつ二重ポリシリコンバイポーラトランジスタのための積み重ねられた障壁−拡散源およびエッチング障害物 - Google Patents

パターン化されたベース結合をもつ二重ポリシリコンバイポーラトランジスタのための積み重ねられた障壁−拡散源およびエッチング障害物

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JPH08250511A
JPH08250511A JP8035134A JP3513496A JPH08250511A JP H08250511 A JPH08250511 A JP H08250511A JP 8035134 A JP8035134 A JP 8035134A JP 3513496 A JP3513496 A JP 3513496A JP H08250511 A JPH08250511 A JP H08250511A
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F Scott Johnson
ジョンソン エフ.スコット
Kelly Taylor
テイラー ケリー
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Texas Instruments Inc
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Texas Instruments Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベースリンクを持つ二重ポリシリコンバイポ
ーラトランジスタを簡単な処理工程で作ることのできる
ようにする。 【解決手段】 コレクタ領域の部分を覆うベースリンク
拡散源層を形成し,ベースリンク拡散源層を覆うエッチ
ングに対する障壁層を形成し,障壁層と該ベースリンク
拡散源層の少なくとも一端部を覆うベース電極層を形成
し,少なくともその一端部を除いて障壁層とベース拡散
源層を除去し,ベース電極から外部ベース領域を形成す
るとともに該ベースリンク層の少なくとも一端部からベ
ースリンク領域を拡散する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は,概略的には半導体
構造および処理に関し,より特定的にはバイポーラトラ
ンジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタ(BJT)は,
特に高速動作および大駆動電流利用の半導体装置として
一般的に使用されている。図7に二重ポリシリコンBJ
T10が示されている。BJT10の領域はフィールド
酸化膜12により分離されている。コレクタ14は一導
電型の軽度にドープされたエピタキシャル層であり,ベ
ース領域は反対導電型のドープ領域16と18により形
成される。ドープ領域16は内部ベース領域と称され,
領域18は外部ベース領域である。外部ベース領域18
はベース領域に接続するための面積を備えている。ベー
ス電極20は第1のドープされたポリシリコン層により
構成される。エミッタ領域22はコレクタと同じ導電型
のドープ領域であり,内部ベース領域16の内側に位置
する。エミッタ電極24は第2のドープされたポリシリ
コン層により達成される。酸化物領域26とベース−エ
ミッタスペーサ28はエミッタ電極24をベース電極2
0から分離する。二重ポリシリコンBJTはより低いベ
ース抵抗と外部的なキャパシタンスが削減される点で単
一ポリシリコンBJTより一層優れるという利点を持
つ。しかしながら,その利点は,活性装置領域からポリ
シリコンをエッチングすることおよび高度にドープされ
たポリシリコン拡散源からのベースリンクのドープ領域
への外部拡散のような複雑な処理が付け加えられること
を是認することにより得られるものである。
【0003】図7のBJTは代表的には,シリコンの活
性領域(コレクタ14)とフィールド酸化物12を覆う
ドープされたポリシリコン層と酸化物層を形成すること
により形作られる。それから,ポリシリコンと酸化物層
はベース電極20を作るために図8に示されるようにエ
ッチングされる。しかしながら,ポリシリコンはシリコ
ンの活性領域の全体にわたって直接にエッチングされる
ので,シリコンの活性領域14のいくらかのオーバエッ
チと除去が生じる。これは,ポリシリコンとシリコンを
選択的にエンチングすることの困難性に基づくものであ
る。これは,平坦でない活性領域を生じることになる。
オーバエッチの量は制御することが困難であり,表面に
粗さを生じ,表面に欠陥と不純物を生じる。
【0004】図9を参照すると,外部ベース領域18は
第1のポリシリコン層(ベース電極20)から拡散され
る。ベースリンク形成(外部および内部ベース領域の
間)はベース電極20からの外部拡散により達成され
る。それから,内部ベース領域16が埋め込まれ,そし
てベース−エミッタスペーサ28が形成される。低抵抗
ベースリンク形成のための拡散長はオーバエッチととも
に変化する。“過度に結合された”ベースはエミッタ−
ベース接合のブレークダウン電圧を引下げ,“結合不
足”のベースは外部ベースの抵抗を増大する。さらに,
ベース電極のシート抵抗が外部ベース領域18の深さを
制御するために調整されなければならない。処理は,エ
ミッタ電極24を形成するために後にエッチングされる
第2のトープされたポリシリコン層の形成すること,お
よびエミッタ領域を22を形成するためにエミッタ電極
24から不純物を拡散することに続く。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】二重ポリシリコンBJ
Tの利点は,現在のところは上記の複雑な処理に相殺さ
れなければならない。従って,このような複雑な処理を
削減したBJTの形成方法の必要性がある。
【0006】
【課題を解決するための手段】バイポーラ接合トランジ
スとそれを形成するための方法がここに開示されてい
る。ベース接合拡散源層はコレクタ領域の部分を覆って
形成される。ベースリンク拡散源層は,不純物源として
使用でき,シリコンに対して選択的にエッチングされる
材料で構成される。障壁層が,後に連続的に処理する間
にベースリンク拡散源層を保護するためにベースリンク
拡散源層を覆って形成される。ベース電極は少なくと
も,障壁層とベースリンク拡散源層の一端部を覆うよう
に形成され,そして障壁層の露出部分とその下のベース
リンク拡散源層が除去される。ベースリンク拡散源層
は,コレクタ領域(即ち,シリコン)に対して選択的に
様々に除去できるので,この領域の損傷(選択性の小さ
いポリシリコンのエッチングの結果として生じるよう
な)が避けられる。外部ベース領域はベース電極から拡
散され,ベースリンク形成領域はベースリンク拡散層源
から拡散される。処理は内部ベース領域,エミッタ領
域,およびエミッタ電極の形成に継続する。
【0007】この発明の利点は,バイポーラ接合トラン
ジスの製造において,ベースリンク拡散源層を処理の間
に損傷と過度のエッチンクから保護することができるこ
とである。この発明のさらに利点は,バイポーラ接合ト
ランジスの製造において,障壁層により保護されるベー
スリンク拡散源層を使用することで,ポリシリコン部分
のエミッタエッチの間の過度のエッチと損傷が避けられ
ことである。これらおよび他の利点は,図面とともに明
細書に関連する技術をもつ熟達者には明らかであろう。
【0008】
【発明の実施の形態】BiMOS処理を使用して作られ
る二重ポリシリコンバイポーラトランジス(BJT)に
ついて本発明を開示する。本発明がバイポーラ処理およ
び装置と同様に他のBiMOS処理および装置に応用可
能であることはこれらの技術に熟達したものには明白で
あろう。
【0009】本発明に従うBJT100は図1に示され
る。フィールド絶縁層104はBJT100をBJT,
MOSトランジスタ,ダイオードおよび抵抗等の他の装
置(図示せず)から分離する。領域102はコレクタ領
域である。多くの適切なコレクタ領域がその技術におい
て良く知られている。例えば,コレクタ領域102は埋
め込みコレクタおよび米国特許第4,958,213号
明細書(出願日1990年9月18日であって,テキサ
スインストルメントに譲渡された)に記載されたような
軽度にドープされたエピダキシャル層で構成することが
できる。
【0010】ベース領域106は,内部ベース領域10
8,外部ベース領域110およびベースリンク形成領域
112から構成される。内部ベース領域108はエミッ
タ領域が位置する領域である。外部ベース領域110は
ベース領域106に結合するための領域を備える。ベー
スリンク形成領域112は外部および内部ベース領域1
10,108の間の低抵抗結合により構成される。内
部,外部およびベースリンク形成領域108,110お
よび112は全て,同じ導電型を持つ。例えば,もし,
コレクタ領域102がn型であれば,ベース領域10
8,110,および112はp型である。反対に,もし
コレクタ領域102がp型であれば,ベース領域10
8,110,および112はn型である。
【0011】ベース電極114はドープされたポリシリ
コンにより構成されおよび外部ベース領域110に接続
される。ベース電極114は外部ベース領域110を形
成するための不純物源である。このようにして,NPN
BJTに対して,ベース電極114はp型にドープされ
る。あるいは,PNPバイポーラ接合トランジスタに対
して,ベース電極114はn型にドープされる。ベース
電極114のドーピングはベース電極に対して望みの導
電度を備えるように調整される。これに対して,先行技
術は,低抵抗のリンク形成領域を構成することを基準に
ベース電極のドーピングが調整されることを必要とし
た。ベース電極114はベースリンク形成領域112に
対する不純物源ではないので,ベース電極の不純物濃度
はベースリンク形成領域112の抵抗率には関係しな
い。
【0012】ベースリンク拡散源層118はベース電極
114の下の端部に位置し,そしてベースリンク形成領
域112に対する不純物源である。層118は,n型お
よび/もしくはp型不純物のための不純物源として作用
することができ,そしてシリコンに対して選択的にエッ
チングされる材料である。それは,通常の半導体処理お
いて共通的なものであるべきである。例としては,シリ
コン−ゲルマニューム(SiGe)と同様のホウ珪酸ガ
ラス(BSG)とリン珪酸ガラス(PSG)のような珪
酸塩ガラスを含む。
【0013】処理の間に層118を保護するために層1
18とベース電極114の間でベー1リンク拡散源層1
18の上部表面に障壁層119が配置される。フォトレ
ジストマスキング層の除去(即ち,“はぎ取り”)およ
び洗浄のような処理工程はベースリンク拡散源層118
に損傷を生じる。また,障壁層119はベース電極11
4の形成に先立って,空気および蒸気にさらされること
を防ぐことによりベースリンク拡散源層118の安定性
の維持を目的とする。障壁装置119は,例えば,シリ
コン二酸化物もしくは窒化シリコンにより構成される。
望ましい実施例としては窒化シリコンが使用される。
【0014】ベース−エミッタスペーサ120は,エミ
ッタ領域126の端部と内部ベース領域108の端部の
間にスペースを与える。さらに,ベース−エミッタスペ
ーサ120と誘電体層122はエミッタ電極124とベ
ース電極114を分離する。エミッタ電極124は好ま
しくは,ドープされたポリシリコンにより構成され,そ
してエミッタ領域126の不純物源である。エミッタ電
極124はベース電極114と反対導電型を持つ。
【0015】図2はコレクタ領域102とフィールド絶
縁領域104を形成した後の半導体母体101を示す。
コレクタ領域102は埋め込み層,エピタキシャル層お
よびその技術において良く知られている深いN+埋め込
みコレクタ(N+collector sink)によ
り構成される。図2の構造の本発明によるBJT100
の作成はここで説明される。
【0016】図3を参照すると,ベースリンク拡散源層
118が図2の構造を覆うように500Åのオーダの厚
さで堆積される。上記で論じたように,ベースリンク拡
散源層118はシリコンに対して選択的にエッチングさ
れる材料であって後の処理において形成されるベースリ
ンク形成領域のための不純物源として作用する材料によ
り構成される。層118が絶縁性であるかあるいは導電
性であるかどうかは重要でない。ベースリンク拡散源層
118は予め本来の位置にドープされるかあるいは堆積
の後に注入ドープされる。例えば,ベースリンク拡散源
層はBSG,PSGもしくはドープされたSiGeであ
る。ベースリンク拡散源層118の不純物濃度は後に形
成されるベースリンク形成領域に望む抵抗により決定さ
れる。
【0017】次に,障壁層119が,100−500Å
の範囲の厚さ,通常は300Åのオーダでベース拡散源
層118を覆って堆積される。障壁層119は洗浄もし
くははぎ取りのような後の処理工程において層118を
保護する材料により構成される。これらの処理工程は層
118は,薄い有効な厚さに薄くすることができ,それ
がなければ層を損傷する。障壁層119はベース電極の
形成に先き立って生じ得る空気もしくは蒸気にさらされ
ることを防ぐことにより層118の安定性を維持する助
けになるであろう。障壁層119は,好ましくは二酸化
層シリコンもしくは窒化シリコンのような誘電体で構成
される。
【0018】それから,層118と119はパターン化
され,例えば,エミッタパターンの特大レプリカを用い
てエッチングされる。層118に対する望みのエッチン
グ化学物質はシリコンに対して高度に選択的なものであ
る。適切な化学物質は明細書に関連する技術に熟達した
者には明白である。障壁層119のエッチングは層11
9で停止するので,シリコンに対する選択性はエッチン
グのその部分においては要求されない。
【0019】次に,ポリシリコンの第1層と挿入(in
terpoly)誘電体がそれぞれ厚さ2KÅと3KÅ
のオーダの厚さで堆積される。ポリシリコンの第1層
は,低抵抗ベース電極114が形成されるように適切な
位置にドープもしくは堆積の後に埋め込まれる。それか
ら,ポリシリコンの第1層と挿入誘電体は図4に示され
るようにベース電極114とエミッタ窓を形成するため
にエッチングングされる。挿入誘電体のエッチングはポ
リシリコンで停止し,ポリシリコンエッチングは障壁層
119もしくはベースリンク拡散層118で停止する。
その結果として,活性領域はオーバエッチングと結晶損
傷から保護される。図4に示されるように,ベース電極
114は障壁層119とベースリンク拡散源層118に
オーバラップする。オーバラップの量は設計により変わ
るが,0.2μmのオーダである。層118と119に
対するパターンは装置領域を切り詰めるために1サイド
もしくはそれ以上のサイドでフィールド酸化物層104
にオーバラップして良い。これは4サイド以下のコンタ
クトをベース領域に残す。
【0020】それから,図5に示されるように,障壁層
119の露出部分と隠されたベースリンク拡散源層11
8は除去される。例えば,選択的ドライエッチが使用で
きる。しかし,エッチングはシリコンに逆らうように高
度に選択的である。結果としてポリシリコンを直接にエ
ッチング時にシリコンを除去するようなアクティブ領域
の損傷は避けられる。アニールサイクルが続く。アニー
ルは遮蔽酸化物130を成長させるためになされ,同時
にその間に,ベース電極114から外部ベース領域11
0を拡散し,残っているベース拡散源層118の残りの
部分からベースリンク領域112を拡散する。これは図
6に示される。ベースリンク形成領域112はベースリ
ンク拡散源層118から拡散されるので,ベースリンク
拡散源層118の不純物濃度はベース電極114の抵抗
に影響することなく低抵抗のベースリンク領域112を
構成するように調整される。接触面における表面不純物
の濃度はこのましくは5E10cm3 (5×1010cm
3 )である。
【0021】処理は図1の構造を完成するために慣用的
な方法で継続される。内部ベース領域108は遮蔽酸化
物130を通して埋め込まれ,そして拡散される。それ
から,ベース−エミッタスペーサ120は,後に形成さ
れるエミッタ領域の端部と内部ベース領域の端部を分離
するために形成される。ベース−エミッタスペーサ12
0は,例えば,シリコン酸化物により構成できる。ポリ
シリコン132の第2層は,それから2.5KÅのオー
ダの厚さに堆積される。ポリシリコン層132は適切な
位置にドープされるか,あるいは堆積の後に埋め込まれ
る。最終的に,第2のポリシリコン層がパターン化さ
れ,エミッタ電極124を形成するためにエッチングさ
れ,エミッタ領域126は第2のポリシリコンエッチン
グに先行するか後に続くかのいずれかで第2のポリシリ
コン層/エミッタ電極から拡散され。
【0022】本発明は実例的な実施例を参照して説明さ
れたが,この記述は意味を限定的に解釈するためになさ
れたものでない。発明の他の実施例と同様に,実施例の
様々な変更と組合せが記述にかかわりある技術に熟達し
た者にはあきらかであろう。それ故に,請求範囲はその
ような変更もしくは実施例を包含することを意図するも
のである。本発明は以下を含むものである。
【0023】(1) 次の工程よりなるバイポーラトラン
ジスタの形成方法:コレクタ領域を形成すること;該コ
レタク領域の部分を覆うベースリンク拡散源層を形成す
る工程;該ベースリンク拡散源層を覆う障壁層を形成す
ること;該障壁層の部分と該ベースリンク拡散源層の端
部の少なくとも一端部を覆うベース電極を形成するこ
と;少なくとも該一端部を除いて該障壁層と該ベース拡
散源層を除去すること;そして,該ベース電極から外部
ベース領域を形成するとともに該ベースリンク層の少な
くとも一端部からベースリンク領域を拡散すること. (2) 第1項記載の方法,ここに該ベースリンク拡散源
層は珪酸塩ガラスにより構成される。 (3) 第1項記載の方法,ここに該障壁層は二酸化シリ
コンにより構成される。 (4) 第1項記載の方法,ここに該障壁層は窒化シリコ
ンにより構成される。 (5) 第1項記載の方法,ここに該ベースリンク拡散源
層はシリコン−ゲルマニュームにより構成される。 (6) 第1項記載の方法,ここに該ベース電極を形成す
る工程は,次の工程からなる:該コレクタ領域と該障壁
層を覆うポリシリコンの第1層を堆積すること;そして
該ベース電極を形成するために該ポリシリコンの第1層
をエッチングすること,ここに該障壁層はエッチング障
害物として作用する。 (7) 第6項記載の方法はさらに次の工程を構成する:
該ポリシリコンの第1層を覆う誘電体層を形成するこ
と;そして該第1のポリシリコン層をエッチングする工
程に先き立って,該ベース拡散源層を覆う該誘電体層の
一部を除去するためにエッチングすること. (8) 第6項記載の方法はさらに次の工程を構成す
る。:内部ベース領域を埋め込むこと;該内部ベース領
域を覆うエミッタ電極を形成すること;そして該内部ベ
ース領域の内側にエミッタ領域を形成すること。
【0024】(9) 次の工程を備える二重ポリシリコン
バイポーラトランジスタを形成する方法:コレクタ領域
を形成すること。、該コレクタ領域の第1の部分覆っ
て,ベースリンク拡散源層を形成すること;該ベース拡
散源層を覆う障壁層を形成すること;該コレクタ領域と
該障壁層を覆うポリシリコンの第1の層を堆積するこ
と;該障壁層の端部と該ベースリンク拡散源層の少なく
とも一端部を覆うベース電極を形成するために該ポリシ
リコンの第1層をエッチングすること,ここに該障壁層
はエッチング障害物となる;該コレクタ領域の第2の部
分,該第1の部分の内側の第2の部分を露出するため
に,少なくとも一端部を除いて該障壁層と該ベースリン
ク拡散源層を除去すること;そして該ベース電極から外
部ベース領域および該ベースリンク層の少なくとも一端
部からベースリンク形成領域を拡散すること。 (10) 第9項に記載の方法は,さらに次の工程を構成
する:該コレクタ領域の該第2の部分に外部ベース領域
を埋め込むこと;該ベース電極に林政してベース−エミ
ッタスペーサを形成すること;該外部ベース領域と該ベ
ース−エミッタスペーサを形成すること;そして該内部
ベース領域の内側にエミッタを形成すること。 (11) 第9項に記載の方法,ここに該ベース拡散源層は
珪酸塩ガラスにより構成される。 (12) 第9項に記載の方法,ここに障壁層は二酸化シリ
コンにより構成される。 (13) 第9項に記載の方法,ここに障壁層は窒化シリコ
ンにより構成される。 (14) 第9項に記載の方法,ここにベース拡散源層はシ
リコン−ゲルマニュームにより構成される。
【0025】(15) 次により構成されるバイポーラト
ランジスタ:コレクタ領域;該コレクタの内側の内部ベ
ース領域;該コレクタの内側の外部ベース領域;該内部
ベース領域と該外部ベース領域の間の該コレクタ領域の
内側のベースリンク形成領域;該ベースリンク形成領域
上のベースリンク拡散源層;該ベースリンク拡散源層を
覆う障壁層;該障壁層と該外部ベース層を下にするベー
ス電極層;および該内部ベース領域の内側のエミッタ領
域。 (16) 語彙15項に記載の方法,ここに該ベースリンク
拡散源層は珪酸塩ガラスにより構成される。 (17) 第15項に記載の方法,ここに該障壁層は二酸化
シリコンにより構成される。 (18) 第15項に記載の方法,ここに該障壁層は窒化シ
リコンにより構成される。 (19) 第15項に記載の方法,ここに該ベース拡散源層
はシリコン−ゲルマニュームにより構成される。 (20) 第15項に記載のバイポーラトランジスタ,ここ
に該バイポーラトランジスタは二つのポリシリコン層に
より構成される。
【0026】(21) バイポーラトランジスタ100と
それを形成するための方法。ベースリンク拡散層源層1
18がコレクタ領域102の部分の全体にわたって形成
される。ベースリンク拡散源層118は不純物源として
使用できそしてシリコンに対して選択的にエッチングで
きる材料により構成される。障壁層119がベースリン
ク拡散源層118を覆って形成される。ベース電極11
4が,障壁層119とベースリンク拡散源層118の少
なくとも一端部を覆って形成され,そして障壁層119
と隠されたベースリンク拡散源層118が除去される。
該ベース領域110がベース電極114から拡散され,
ベースリンク形成領域がベースリンク拡散源層118か
ら拡散する。処理は内部ベース領域108,エミッタ領
域126,およびエミッタ電極124を形成することに
続く。
【0027】本出願に関連する相互参照文献 下記の譲渡された特許出願は,参照することによりここ
に合併される。 整理番号 (TI−19243) 出願日 1995年9月1日 名称 パターンエッチング障害物および拡散源を
使用する高速バイポーラトランジスタ
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に従うBJTの断面図である。
【図2】図1のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【図3】図1のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【図4】図1のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【図5】図1のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【図6】図1のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【図7】従来のBJTの断面図である。
【図8】図7のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【図9】図7のBJTの様々な製造工程の断面図であ
る。
【符号の説明】
100 バイポーラトランジスタ 104 フィールド絶縁層 106 ベース領域 108 内部ベース領域 110 外部ベース領域 112 ベースリンク形成領域 114 ベース電極 122 誘電体層 124 エミッタ電極 126 エミッタ領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 コレクタ領域を形成し,該コレタク領域
    の部分を覆うベースリンク拡散源層を形成し,該ベース
    リンク拡散源層を覆う障壁層を形成し,該障壁層と該ベ
    ースリンク拡散源層の少なくとも一端部を覆うベース電
    極層を形成し,少なくとも該一端部を除いて該障壁層と
    該ベース拡散源層を除去し,該ベース電極から外部ベー
    ス領域を形成するとともに該ベースリンク層の少なくと
    も一端部からベースリンク領域を拡散することを特徴と
    するベースリンクをもつバイポーラトランジスタの製造
    方法。
  2. 【請求項2】 コレクタ領域と,該コレクタ領域の内
    側の内部ベース領域と,該コレクタ領域の内側の外部ベ
    ース領域と,該内部ベース領域と該外部ベース領域の間
    の該コレクタ領域の内側のベースリンク形成領域と,該
    ベースリンク形成領域上のベースリンク拡散源層と,該
    ベースリンク拡散源層を覆う障壁層と,該障壁層と該外
    部ベース層を下にするベース電極層および該内部ベース
    領域の内側のエミッタ領域とを備えることを特徴とする
    バイポーラトランジスタ。
JP8035134A 1995-02-23 1996-02-22 パターン化されたベース結合をもつ二重ポリシリコンバイポーラトランジスタのための積み重ねられた障壁−拡散源およびエッチング障害物 Pending JPH08250511A (ja)

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