JPH1041318A - 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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JPH1041318A
JPH1041318A JP8214297A JP21429796A JPH1041318A JP H1041318 A JPH1041318 A JP H1041318A JP 8214297 A JP8214297 A JP 8214297A JP 21429796 A JP21429796 A JP 21429796A JP H1041318 A JPH1041318 A JP H1041318A
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信夫 稲見
Yoshimitsu Kuromaru
好光 黒丸
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベース抵抗を低減し、かつ薄いベースを形成
することができるバイポーラトランジスタの製造方法を
提供する。 【解決手段】 P型の半導体基板上に成長したN型エピ
タキシャル層中に、N型の埋込層及びコレクタウォール
と、素子分離領域を形成した後、N型エミッタ領域及び
P型ベース領域を形成する製造方法であって、ベース領
域の一部を構成する第1のP型拡散領域を形成した後、
断面形状がエピタキシャル層との接触部より上面で幅広
となるイオン注入用のマスクを形成し、これをマスクに
イオン注入することによって、第1のP型拡散領域を残
し、ベース領域の一部を構成する比較的高濃度の第2の
P型拡散領域を形成する。その後、イオン注入用のマス
クが形成されていた前記第1のP型拡散領域中にN型エ
ミッタ領域を自己整合的に形成する。前記イオン注入用
のマスクは、ホトレジストに開口を形成し、加熱するこ
とで開口の角部を丸くし、SOG膜で平坦化した後、エ
ッチバックし、露出したホトレジストを除去することに
よって形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高速動作が可能な
バイポーラトランジスタの製造方法に関し、特にベース
抵抗を低減し、かつ薄いベースを形成することができる
バイポーラトランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に、一般的なNPN型バイポーラト
ランジスタの断面形状を示す。このバイポーラトランジ
スタは、P型シリコン基板1上にコレクタの一部を構成
するN型埋込層2とチャネルストッパー3となるP型埋
込層を形成し、N型エピタキシャル層4を成長させる。
その後、N型エピタキシャル層4中に、素子分離用のリ
セス型LOCOS酸化膜5を形成する。
【0003】先に形成したN型埋込層2と接触するコレ
クタウォール6を形成することで、コレクタを形成す
る。N型エピタキシャル層4表面には、イオン注入法に
より、P型ベース領域7及びN型エミッタ領域8を形成
し、絶縁膜9を介してエミッタ電極10、ベース電極1
1及びコレクタ電極12を形成する。
【0004】このように形成される従来のバイポーラト
ランジスタは、マスクアラインメント法によるため、エ
ミッタ領域とベース電極11のコンタクト孔を形成する
ため、エミッタ領域8とベース電極11と接触する外部
ベース領域との間の寸法を小さくすることができない。
一方、バイポーラトランジスタの高速化を図るため、ベ
ースを薄く形成すると、ベース抵抗が大きくなり、高速
化に限界があるという問題点があった。
【0005】更にバイポーラトランジスタの高速化を図
るためには、マスクアラインメント法による一般的な製
造方法では難しくなり、SICOS(sidewall base co
ntact structure)、SST(super self-aligned tec
hnology)と呼ばれるセルフアラインメント法を用いた
方法が採用されてきた。しかし、これらセルフアライン
メント法は、製造工程が非常に複雑で、量産には適さな
いという問題点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、バイポーラ
トランジスタの高速化のため従来提案されてきた方法で
は、高速化に限界があったり、製造工程が非常に複雑
で、量産に適さないという問題点を解決するため、通常
使用されているマスクアラインメント法のみによって、
高速バイポーラトランジスタを形成する製造方法を提供
することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、一導電型の半導体基板上に、逆導電型の埋込
層を形成し、該埋込層上に逆導電型のエピタキシャル層
を成長させ、素子分離を行い、コレクタ領域を形成した
半導体基板上にバイポーラトランジスタを形成する製造
方法において、ベース及びエミッタ領域形成予定領域の
エピタキシャル層表面に、ベース領域の一部を構成する
一導電型の第1の拡散領域を形成する工程と、該第1の
拡散領域が形成されたエピタキシャル層表面のエミッタ
形成予定領域上に、断面形状が該エピタキシャル層との
接触部より上面で幅広となるイオン注入用のマスクを形
成する工程と、該マスクと前記エピタキシャル層の接触
部を除く前記エピタキシャル層表面を絶縁膜で被覆する
工程と、前記マスクにより、前記エピタキシャル層表面
に、エミッタ形成予定領域近傍の前記第1の拡散領域を
残し、該第1の拡散領域より不純物濃度の高いベース領
域の一部を構成する一導電型の第2の拡散領域を形成す
る工程と、前記マスクを除去し、露出するエピタキシャ
ル層表面に、逆導電型のエミッタ領域を形成する工程
と、前記ベース領域及びエミッタ領域に接触する電極を
形成する工程とを含むことを特徴とし、エミッタ領域と
高濃度のベース領域を自己整合的に形成することが可能
とし、ベース抵抗の低減を図るものである。
【0008】また、前記イオン注入用のマスクを形成す
る工程は、エミッタ形成予定領域を開口する膜を形成
し、該膜を加熱することにより、開口の角部を丸くし、
開口の断面形状をエピタキシャル層との接触部より上面
で幅広とする工程と、該断面形状を有する開口中に、イ
オン注入用マスク材を充填し、その後前記膜を除去する
工程とからなることを特徴とするもので、簡便な方法で
イオン注入用マスクを形成することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、NPN型バイポーラトラン
ジスタの製造方法を例に取り、本発明の実施の形態を説
明する。まず、P型シリコン基板1上にコレクタの一部
を構成するN型埋込層2とチャネルストッパー3となる
P型埋込層を形成し、N型エピタキシャル層4を成長さ
せる。次に、N型エピタキシャル層4中に、素子分離用
のリセス型LOCOS酸化膜5を形成する。ここで、素
子分離はリセス型LOCOS酸化膜の他、通常のLOC
OS酸化膜、エピタキシャル層と逆導電型の拡散領域に
より行うことも可能である。その後、先に形成したN型
埋込層2とコレクタウォール6を接触させ、コレクタを
形成する。エピタキシャル層4表面に400オングスト
ローム程度の酸化膜13を形成し、この酸化膜13を通
して、N型エピタキシャル層4中に、BF2イオンを注
入エネルギー55KeV、ドーズ量1×1014/cm2
の条件で注入する。その後酸化膜13上に1000オン
グストローム程度の窒化膜14を形成する。その結果、
ベース領域を構成する不純物濃度が1018/cm3オー
ダーの第1の拡散領域15が形成される(図1)。尚、
コレクタウォール6中にも同様に不純物イオンが注入さ
れるが、コレクタウォール6は不純物濃度が高く、導電
型が変化することはない。
【0010】次に、窒化膜14上にホトレジスト16を
形成する。ホトレジスト16は、エミッタ形成予定領域
に開口が形成されるように露光、現像される(図2)。
ここで、コレクタウォール6上にも開口を形成している
が、後工程でコレクタウォール6に不要の不純物が注入
させないために、イオン注入用マスクを形成するのが好
ましいためであり、必ずしもこの開口は必要ではない。
その後、ホトレジスト16の開口の角部を丸くするた
め、150℃、10分程度加熱処理を行う。この加熱処
理は、使用するホトレジスト(ホトレジスト固有のガラ
ス軟化点)に応じて設定される。その温度及び時間は、
ホトレジスト16と窒化膜14の接触する位置(パター
ン形状)は変化させず、開口上部の角部が丸くなるよう
な温度及び時間である。その結果、図2に点線で示すよ
うに、開口の断面形状が、窒化膜14と接触する部分の
寸法に比べて、上面の寸法が大きくなる。
【0011】開口内に露出する窒化膜14を、ホトレジ
スト16をマスクにウエットエッチング除去し、全面に
SOG(スピンオングラス)膜17をコーティングし、
平坦化する(図3)。ここでSOG膜は、厚膜形成が可
能で、ひび割れ等の少ないシラノール化合物等を含む有
機系SOG膜を用いるのが好ましい。その後、異方性エ
ッチングによりSOG膜17をエッチングし、ホトレジ
スト16表面が露出したところでエッチングを停止す
る。
【0012】露出したホトレジスト16を硫酸系エッチ
ング液によるウエットエッチング法、あるいは酸素プラ
ズマによるドライエッチング法により除去し、窒化膜1
4を露出させる。残されたSOG膜17は、その断面形
状が、酸化膜13との接触部より上面で幅広となる。
【0013】このような断面形状を有するSOG膜17
をイオン注入用のマスクとして使用し、N型エピタキシ
ャル層4中に、ボロン(B11)イオンを注入エネルギー
30KeV、ドーズ量1×1014/cm2の条件で注入
する。その結果、不純物濃度が1019/cm3オーダー
の第2の拡散領域18が形成される(図4)。この第2
の拡散領域は、先に形成した第1の拡散領域より不純物
濃度が高く、ベース抵抗を低減させることができる。
【0014】第2の拡散領域18を形成した後、マスク
として使用したSOG膜17をエッチング除去する。同
時に、SOG膜17が接触していた酸化膜13もエッチ
ング除去され、エミッタ形成予定領域の第1の拡散領域
15が形成されたN型エピタキシャル層4が露出する。
窒化膜14で被覆された酸化膜13は、エッチングされ
ずに残る。全面にポリシリコン膜19を形成し、ポリシ
リコン膜中に砒素イオンを注入エネルギー80KeV、
ドーズ量8×1015/cm2の条件で注入する。ノンド
ープポリシリコン膜に不純物を注入する代わりにドープ
ドポリシリコン膜を使用することも可能である。その
後、エミッタ形成予定領域以外のポリシリコンをエッチ
ング除去する。
【0015】全面にノンドープの酸化膜及びBPSG膜
等からなる層間絶縁膜20を形成し、エミッタ領域、ベ
ース領域及びコレクタ領域に接続するためのコンタクト
ホールを形成する。コンタクトホールの開口面の角部を
丸くするため、加熱処理を行う。このとき同時に、ポリ
シリコン膜19から第1の拡散領域15中に不純物が拡
散し、エミッタ領域8が形成される。ベースコンタクト
領域及びコレクタコンタクト領域の窒化膜及び酸化膜を
エッチング除去し、N型エピタキシャル層を露出させ、
全面に電極用のポリシリコン膜を形成し、パターニング
を行い、エミッタ電極10、ベース電極11、コレクタ
電極12を形成する。ベース領域にコンタクト用に高濃
度の不純物拡散領域21を形成しても良い。以下、通常
の製造方法に従い、バイポーラトランジスタを完成す
る。
【0016】以上のように形成したバイポーラトランジ
スタは、外部ベース領域の構造が、比較的抵抗の低い高
濃度のベース領域を真性ベース領域に近づけた構造とし
ているため、ベース抵抗の低減を図ることができた。一
方、真性ベース領域の構造は、従来同様狭く形成してい
るため、従来に比べて、高速化を実現することが可能と
なった。また本発明の製造方法は、通常の製造方法のみ
を使用し、SST等のような複雑な製造工程を必要とし
ない。従って、再現性良く、製造することが可能となっ
た。
【0017】更にこのように形成したバイポーラトラン
ジスタは、ベース抵抗の増大を防止すると同時に、エミ
ッタ領域近傍は不純物濃度が低く、エミッタ、ベース間
耐圧が低下することもない。
【0018】以上、NPN型バイポーラトランジスタを
例に取り説明を行ったが、PNP型バイポーラトランジ
スタも同様に形成することが可能である。更にベース抵
抗を低減するために、第2の拡散領域を形成する際のイ
オン注入用マスクは、ホトレジストとSOG膜以外の材
料で形成することも可能である。
【0019】更に、イオン注入用マスクは、シリコン基
板との接触面より上面で幅広となる形状であれば、図面
に示す断面形状に限定されることはない。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ベ
ース抵抗を低減し、自己整合的にベース、エミッタ領域
を形成することが可能であり、高速動作可能なバイポー
ラトランジスタを形成することが可能となった。また本
発明の製造方法は、通常のマスクアラインメント法のみ
使用しているため、複雑な製造工程を必要とせず、歩留
まり良くバイポーラトランジスタを形成することが可能
となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図2】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図3】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図4】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図5】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図6】本発明の実施の形態を説明する断面図である。
【図7】従来のバイポーラトランジスタを説明する断面
図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N型埋込層 3 チャネルストッパー 4 N型エピタキシャル層 5 LOCOS酸化膜 6 コレクタウォール 7 ベース領域 8 エミッタ領域 9 絶縁膜 10 エミッタ電極 11 ベース電極 12 コレクタ電極 13 酸化膜 14 窒化膜 15 第1の拡散領域 16 ホトレジスト 17 SOG膜 18 第2の拡散領域 19 ポリシリコン膜 20 層間絶縁膜 21 ベースコンタクト領域

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板上に、逆導電型の
    埋込層を形成し、該埋込層上に逆導電型のエピタキシャ
    ル層を成長させ、素子分離を行い、コレクタ領域を形成
    した半導体基板上にバイポーラトランジスタを形成する
    製造方法において、 ベース及びエミッタ領域形成予定領域のエピタキシャル
    層表面に、ベース領域の一部を構成する一導電型の第1
    の拡散領域を形成する工程と、 該第1の拡散領域が形成されたエピタキシャル層表面の
    エミッタ形成予定領域上に、断面形状が該エピタキシャ
    ル層との接触部より上面で幅広となるイオン注入用のマ
    スクを形成する工程と、 該マスクと前記エピタキシャル層の接触部を除く前記エ
    ピタキシャル層表面を絶縁膜で被覆する工程と、 前記マスクにより、前記エピタキシャル層表面に、エミ
    ッタ形成予定領域近傍の前記第1の拡散領域を残し、該
    第1の拡散領域より不純物濃度の高いベース領域の一部
    を構成する一導電型の第2の拡散領域を形成する工程
    と、 前記マスクを除去し、エピタキシャル層を露出させ、該
    エピタキシャル層表面に、逆導電型のエミッタ領域を形
    成する工程と、 前記ベース領域及びエミッタ領域に接触する電極を形成
    する工程とを含む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】 請求項1記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、前記イオン注入用のマスクを形成
    する工程は、エミッタ形成予定領域を開口する膜を形成
    し、該膜を加熱することにより、開口の角部を丸くし、
    開口の断面形状をエピタキシャル層との接触部より上面
    で幅広とする工程と、該断面形状を有する開口中に、イ
    オン注入用マスク材を充填し、その後前記膜を除去する
    工程とからな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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