JPH1092831A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ベース幅の拡大を抑え、高速動作を可能にす
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Ｓｉ基板１上に第１のＳｉＯ_２膜
２、多結晶Ｓｉ層３、第２のＳｉＯ_２膜４を順次形成す
る。次に多結晶Ｓｉ層３にＢをイオン注入でドープした
後ＳｉＮ膜５を形成する。これらの積層膜３〜５をパタ
ーニングしてエミッタ開口部６を形成する。開口部６の
側壁にＳｉＮのサイドウォール７を形成後、湿式エッチ
ングで開口部及び外周部の第１ＳｉＯ_２膜２を除去す
る。開口したＳｉ基板１上に高濃度ドープのＰ型Ｓｉ膜
１０を成長させ、多結晶Ｓｉ層３の庇を形成し、庇から
はＰ型多結晶Ｓｉ層１１も成長し両Ｓｉ層は接続され
る。Ｐ型Ｓｉ膜１０の露出部分を基板に到るまで酸化
し、酸化部分をエッチ除去する。次にＳｉ基板上にＳｉ
−Ｇｅベース層１３とエミッタ層のＮ型Ｓｉ層を成長
後、ＳｉＯ_２の側壁１５とＮ型Ｓｉ層１６、ＳｉＯ_２膜
１７を形成し完成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラトラン
ジスタの製造方法に係り、特に、ベース層の形成にエピ
タキシャル成長技術を用いる、自己整合型ヘテロバイポ
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】一般に、ベースをエミッタよりバンドギ
ャップの狭い材料で構成した、いわゆるヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタが知られている。このトランジスタ
ではバンドギャップの違いにより、エミッタ−ベース接
合の注入効率を大幅に改善することができる。したがっ
て、ベースを高濃度にしてベース抵抗の低減ができると
共に、エミッタを低濃度にしてエミッタ−ベース間の接
合容量を下げることができるので、ホモ型のトランジス
タよりも高速動作が可能になる。

【０００３】このようなトランジスタであって、エミッ
タをシリコン、ベースをシリコンゲルマニウムで構成し
たものが、本願の特許出願人によって既に先行して、特
願平７−１４２１５３号として提案されている。図７は
かかるバイポーラトランジスタの製造工程断面図（その
１）、図８はそのバイポーラトランジスタの製造工程断
面図（その２）である。

【０００４】以下、図７（ａ）〜図８（ｂ）に従い、そ
の製造方法を説明する。ここでは、Ｐ型のシリコン基板
にＮ⁺ 型埋め込み拡散層を形成し、Ｎ^- 型シリコン層を
形成する。次に、この基板のフィールド領域を形成する
予定領域に当たる部分に溝を形成し、絶縁膜を埋め込む
（図示せず）。これをシリコン基板５１とする。

【０００５】以下の図では、基板のトランジスタを形成
する領域のみを拡大して示す。 （１）まず、図７（ａ）に示すように、シリコン基板５
１上に第１のシリコン酸化膜５２、多結晶シリコン層５
３、第２のシリコン酸化膜５４を順次形成する。次に、
多結晶シリコン層５３内にボロンをイオン注入しアニー
ルを行い、５×１０²⁰ｃｍ^-3程度のボロンをドープした
後、シリコン窒化膜５５を形成する。

【０００６】（２）次に、図７（ｂ）に示すように、シ
リコン窒化膜５５、第２のシリコン酸化膜５４、多結晶
シリコン層５３を、公知のリソグラフィ技術および異方
性ドライエッチング技術によりパターニングして、エミ
ッタ開口部５６を形成する。 （３）次に、図７（ｃ）に示すように、エミッタ開口部
５６側壁に窒化シリコンからなるサイドウォール５７を
形成後、等方性のウェットエッチングにより、開口内部
の第１のシリコン酸化膜５２を除去するとともに、開口
端から２００ｎｍ程度後退させる。

【０００７】（４）次に、図８（ａ）に示すように、選
択ＣＶＤ成長技術を用いて開口したシリコン基板５１上
に、第１のＮ型シリコン層６０、その一部に高濃度のボ
ロンをドープしたシリコンゲルマニウムベース層６１、
低濃度エミッタ層となる第２のＮ型シリコン層６２を順
次エピタキシャル成長させる。この時、多結晶シリコン
層５３のひさしから、エピタキシャル層と同様の厚みの
Ｎ型多結晶シリコン層６３、多結晶シリコンゲルマニウ
ム層６４が成長し、エピタキシャル層と多結晶シリコン
層５３は接続される。

【０００８】（５）次に、図８（ｂ）に示すように、窒
化シリコンからなるサイドウォール５７の側壁に酸化シ
リコンからなるサイドウォール６５を形成した後、Ｎ⁺
多結晶シリコン６６を形成し、パターニングを行う。次
に、シリコン酸化膜６７を形成後、熱処理を行う。この
際、高濃度にドープされた多結晶シリコン層５３からの
ボロンの拡散によりＮ型多結晶シリコン層６３は、Ｐ型
化されシリコンゲルマニウムベース層６１と多結晶シリ
コン層５３との電気的な導通がとられる。

【０００９】その後、ベース、エミッタ、コレクタとコ
ンタクトをとるための開口およびメタライゼーション等
を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られる
（図示なし）。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た製造方法で製造したバイポーラトランジスタでは、図
９に示すように、低バイアスでのベース電流が大きく、
電流増幅率のコレクタ電流依存性が大きくなるという問
題があった。大きなベース電流の原因は、高濃度にドー
プされた多結晶シリコン層からのボロンの拡散を熱処理
により行い、Ｎ型多結晶シリコン層はＰ型化されるもの
の、エミッタ−ベース接合の周辺部分が、Ｎ型シリコン
層とＰ型化されたＮ型多結晶シリコン層とが接している
部分に形成され、エミッタ−ベース接合の空乏層内に多
結晶シリコン層が入り、発生電流が大きくなるためであ
る。

【００１１】更に、シリコンゲルマニウムベース層と多
結晶シリコン層との電気的な導通をとらせる目的で、Ｎ
型多結晶シリコン層をＰ型化するため、多結晶シリコン
層からＮ型多結晶シリコン層へボロンを拡散する熱処理
が必要であった。しかし、この熱処理によってシリコン
ゲルマニウムベース層中のボロンも拡散してしまうた
め、ベース幅が広がってしまい、トランジスタを高速に
動作させることが難しくなるという問題があった。

【００１２】本発明は、上記問題点を除去し、ベース幅
の広がりを抑え、トランジスタの高速動作を可能にする
バイポーラトランジスタの製造方法を提供することを目
的とする。

【００１３】

【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、 （１）バイポーラトランジスタの製造方法において、第
１導電型シリコンからなるコレクタ層上に第１の絶縁膜
を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に第１の多結晶
シリコン層を形成する工程と、前記第１の多結晶シリコ
ン層に第２導電型の不純物をドープしアニールする工程
と、前記第１の多結晶シリコン層上に第２の絶縁膜を形
成する工程と、前記第２の絶縁膜と第１の多結晶シリコ
ン層の所定の一部に開口部を形成する工程と、前記開口
部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウォールを形成
する工程と、前記開口部および開口外周部の第１の絶縁
膜を除去し前記第１の多結晶シリコン層からなるひさし
部分を形成する工程と、露出したコレクタ層上に第２導
電型のシリコン層を形成するとともに、前記多結晶シリ
コン層のひさし部分から第２の多結晶シリコン層を成長
させる工程と、前記開口部に露出した第２導電型のシリ
コン層を酸化する工程と、この酸化された酸化膜を除去
し、コレクタ層を露出させる工程と、この露出したコレ
クタ層上に第２導電型の不純物を少なくともその一部に
含むシリコンゲルマニウム層、第１導電型のシリコン層
を順次成長させる工程とを施すようにしたものである。

【００１４】（２）バイポーラトランジスタの製造方法
において、第１導電型シリコンからなるコレクタ層上に
第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に
第１の多結晶シリコン層を形成する工程と、前記第１の
多結晶シリコン層に第２導電型の不純物をドープしアニ
ールする工程と、前記第１の多結晶シリコン層上に第２
の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜と第１の
多結晶シリコン層の所定の一部に開口部を形成する工程
と、露出した第１の絶縁膜の一部をエッチングする工程
と、前記開口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウ
ォールを形成する工程と、前記開口部および開口外周部
の第１の絶縁膜を除去し第１の多結晶シリコン層からな
るひさし部分を形成する工程と、露出したコレクタ層上
に第２導電型のシリコン層を形成するとともに、前記多
結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結晶シリコン
層を成長させる工程と、前記開口部に露出した第２導電
型のシリコン層を酸化する工程と、この酸化された酸化
膜を除去し、コレクタ層を露出させる工程と、この露出
したコレクタ層上に第２導電型の不純物を少なくともそ
の一部に含むシリコンゲルマニウム層、第１導電型のシ
リコン層を順次成長する工程とを施すようにしたもので
ある。

【００１５】（３）バイポーラトランジスタの製造方法
において、第１導電型シリコンからなるコレクタ層上に
第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に
第１の多結晶シリコン層を形成する工程と、前記第１の
多結晶シリコン層に第２導電型の不純物をドープしアニ
ールする工程と、前記第１の多結晶シリコン層上に第２
の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜と第１の
多結晶シリコン層の所定の一部に開口部を形成する工程
と、前記開口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウ
ォールを形成する工程と、前記開口部および開口外周部
の第１の絶縁膜を除去し第１の多結晶シリコン層からな
るひさし部分を形成する工程と、露出したコレクタ層上
に第２導電型のシリコン層を形成するとともに、前記多
結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結晶シリコン
層を成長させる工程と、前記開口部に露出した第２導電
型のシリコン層を除去する工程と、露出したコレクタ層
上に第２導電型の不純物を少なくともその一部に含むシ
リコンゲルマニウム層、第１導電型のシリコン層を順次
成長させる工程とを施すようにしたものである。

【００１６】（４）バイポーラトランジスタの製造方法
において、第１導電型シリコンからなるコレクタ層上に
第１の絶縁膜を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に
第１の多結晶シリコン層を形成する工程と、前記第１の
多結晶シリコン層に第２導電型の不純物をドープしアニ
ールする工程と、前記第１の多結晶シリコン層上に第２
の絶縁膜を形成する工程と、前記第２の絶縁膜と第１の
多結晶シリコン層の所定の一部に開口部を形成する工程
と、露出した第１の絶縁膜の一部をエッチングする工程
と、前記開口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウ
ォールを形成する工程と、前記開口部および開口外周部
の第１の絶縁膜を除去し第１の多結晶シリコン層からな
るひさし部分を形成する工程と、露出したコレクタ層上
に第２導電型のシリコン層を形成するとともに、前記多
結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結晶シリコン
層を成長させる工程と、前記開口部に露出した第２導電
型のシリコン層を除去する工程と、露出したコレクタ層
上に第２導電型の不純物を少なくともその一部に含むシ
リコンゲルマニウム層、第１導電型のシリコン層を順次
成長する工程とを施すようにしたものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の第１実
施例を示すバイポーラトランジスタの製造工程断面図
（その１）、図２は本発明の第１実施例を示すバイポー
ラトランジスタの製造工程断面図（その２）、図３は本
発明の第１実施例を示すバイポーラトランジスタの製造
工程断面図（その３）である。

【００１８】以下、図１（ａ）〜図３（ｂ）に従い、本
発明による第１実施例を示すバイポーラトランジスタの
製造方法を説明する。ここでは、Ｐ型のシリコン基板に
Ｎ⁺ 型埋め込み拡散層を形成し、その上に、Ｎ^- 型シリ
コン層を形成する。次に、この基板のフィールド領域を
形成する予定領域に当たる部分に溝を形成し、絶縁膜を
埋め込む（図示なし）。これをシリコン基板１とする。

【００１９】以下の図では、基板のトランジスタを形成
する領域のみを拡大して示す。 （１）まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１
上に、第１のシリコン酸化膜２を約１５０ｎｍ、多結晶
シリコン層３、第２のシリコン酸化膜４を順次形成す
る。次いで、多結晶シリコン層３内にボロンをイオン注
入しアニールを行い、５×１０²⁰ｃｍ^-3程度のボロンを
ドープした後、シリコン窒化膜５を形成する。

【００２０】（２）次に、図１（ｂ）に示すように、シ
リコン窒化膜５、第２のシリコン酸化膜４、多結晶シリ
コン層３を、公知のリソグラフィ技術および異方性ドラ
イエッチング技術によりパターニングして、エミッタ開
口部６を形成する。 （３）次に、図１（ｃ）に示すように、エミッタ開口部
６の側壁に窒化シリコンからなるサイドウォール７を形
成後、等方性のウエットエッチングにより開口部内の第
１のシリコン酸化膜２を除去するとともに、開口端から
２００ｎｍ程度後退させる。

【００２１】（４）次に、図２（ａ）に示すように、選
択ＣＶＤ成長技術を用いて開口したシリコン基板１上
に、高濃度にドープされたＰ型シリコン膜１０を１６０
ｎｍ程度エピタキシャル成長させる。この時、Ｐ型シリ
コン膜１０の厚さは第１のシリコン酸化膜２と比べて、
同じ厚さ、もしくはそれよりも厚く成長するようにす
る。また、多結晶シリコン層３のひさしからは、Ｐ型シ
リコン膜１０と同様の厚さのＰ型多結晶シリコン層１１
も成長し、Ｐ型シリコン膜１０とＰ型多結晶シリコン層
１１は接続される。

【００２２】（５）次に、Ｐ型シリコン膜１０の酸化を
行い、図２（ｂ）に示すように、成長したＰ型シリコン
膜１０の露出した部分を酸化し、その酸化された部分１
２が形成される。この時、Ｐ型シリコン膜１０の酸化さ
れた部分１２は、シリコン基板１に達するまでの厚さを
酸化することとする。 （６）次に、図２（ｃ）に示すように、等方性のウエッ
トエッチングにより酸化された部分１２を除去する。こ
れによりエミッタ開口部内のＰ型シリコン膜１０の一部
のみが除去され、シリコン基板１の表面があらわれる。

【００２３】（７）次に、図３（ａ）に示すように、選
択ＣＶＤ成長技術を用いて開口したシリコン基板１上
に、その一部に高濃度のボロンをドープしたシリコンゲ
ルマニウムベース層１３、厚さ５０ｎｍ程度の低濃度エ
ミッタ層となる第２のＮ型シリコン層１４を順次エピタ
キシャル成長させる。 （８）その後、図３（ｂ）に示すように、窒化シリコン
からなるサイドウォール７の側壁に、酸化シリコンから
なるサイドウォール１５を形成した後、Ｎ⁺ 多結晶シリ
コン膜１６を形成し、パターニングを行う。次に、シリ
コン酸化膜１７を形成する。この後、シリコンゲルマニ
ウムベース層１３と多結晶シリコン層３との電気的な導
通は、Ｐ型多結晶シリコン層１１およびＰ型シリコン層
１０によってすでにとれているため熱処理は行わない。

【００２４】その後、ベース、エミッタ、コレクタとの
コンタクトをとるための開口およびメタライゼーション
等を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られ
る（図示なし）。このように第１実施例によれば、高濃
度にドープされたＰ型シリコン膜を第１のシリコン絶縁
膜より厚くエピタキシャル成長し、その中央部のみを酸
化し除去するようにしたため、多結晶シリコン層のひさ
しから成長したＰ型多結晶シリコン層と低濃度エミッタ
層となる第２のＮ型シリコン層は、Ｐ型シリコン膜によ
って隔てられている。

【００２５】したがって、エミッタ−ベース接合の空乏
層内に多結晶シリコン層が入ることはなくなり、発生電
流を小さくすることが可能となり、ベース電流が抑えら
れるという効果を奏する。更に、シリコンゲルマニウム
ベース層と多結晶シリコン層との電気的な導通をとるた
めの熱処理、つまり、Ｎ型多結晶シリコン層をＰ型化す
るための熱処理は行わない。したがって、シリコンゲル
マニウムベース層中のボロンが熱処理により拡散するこ
とがない。このため、ベース幅を小さく保つことがで
き、トランジスタの高速動作が可能となる。

【００２６】また、Ｐ型シリコン膜の中央部を除去する
工程において、酸化して等方性ウエットエッチングによ
り除去する工程を採用した場合、酸化する工程において
は酸化のレートは時間制御が容易にできるので、シリコ
ン基板のオーバーエッチング量を極力少なくすることが
可能である。さらに、等方性ウエットエッチングにより
除去する工程では、酸化された部分や周辺部分に与える
ダメージがなく、製造工程的に安定である。

【００２７】次に、本発明の第２実施例について説明す
る。図４は本発明の第２実施例を示すバイポーラトラン
ジスタの製造工程断面図（その１）、図５は本発明の第
２実施例を示すバイポーラトランジスタの製造工程断面
図（その２）、図６は本発明の第２実施例を示すバイポ
ーラトランジスタの製造工程断面図（その３）である。

【００２８】以下、図４（ａ）〜図６（ｂ）に従い、本
発明による第２実施例を示すバイポーラトランジスタの
製造方法を説明する。ここでは、Ｐ型のシリコン基板に
Ｎ⁺ 型埋め込み拡散層を形成し、その上にＮ ^- 型シリコ
ン層を形成する。次に、この基板のフィールド領域を形
成する予定領域に当たる部分に溝を形成し、絶縁膜を埋
め込む（図示せず）。これをシリコン基板２１とする。

【００２９】以下の図では、基板のトランジスタを形成
する領域のみを拡大して示す。 （１）まず、図４（ａ）に示すように、シリコン基板２
１上に第１のシリコン酸化膜２２を約１５０ｎｍ、多結
晶シリコン層２３、第２のシリコン酸化膜２４を順次形
成する。次に、多結晶シリコン層２３内にボロンをイオ
ン注入し、アニールを行い、５×１０²⁰ｃｍ^-3程度のボ
ロンをドープした後、シリコン窒化膜２５を形成する。

【００３０】（２）次に、図４（ｂ）に示すように、シ
リコン窒化膜２５、第２のシリコン酸化膜２４、多結晶
シリコン層２３を、リソグラフィ技術および異方性ドラ
イエッチング技術によりパターニングして、エミッタ開
口部２６を形成するとともに、オーバーエッチングによ
り第１のシリコン酸化膜２２も、その半分の厚さまで、
つまり７５ｎｍ程度エッチングする。

【００３１】（３）次に、図４（ｃ）に示すように、エ
ミッタ開口部２６の側壁に窒化シリコンからなるサイド
ウォール２７を形成後、等方性のウエットエッチングに
より開口内部の第１のシリコン酸化膜２２を除去すると
ともに、開口端から２００ｎｍ程度後退させる。 （４）次に、図５（ａ）に示すように、選択ＣＶＤ成長
技術を用いて開口したシリコン基板２１上に、第１シリ
コン酸化膜２２の半分の厚さ、つまり７５ｎｍ以上の厚
さに高濃度にドープされたＰ型シリコン膜３０をエピタ
キシャル成長させる。この時、エピタキシャル成長した
Ｐ型シリコン膜３０の表面は、窒化シリコンからなるサ
イドウォール２７の下端と同じ位置、もしくはＰ型シリ
コン膜３０の表面が窒化シリコンからなるサイドウォー
ル２７の下端より上に位置するまでエピタキシャル成長
させる。

【００３２】また、多結晶シリコン層２３のひさしか
ら、Ｐ型シリコン膜３０と同様の厚さのＰ型多結晶シリ
コン層３１も成長するので、Ｐ型シリコン膜３０とＰ型
多結晶シリコン層３１は接続される。 （５）次に、Ｐ型シリコン膜３０の酸化を行い、図５
（ｂ）に示すように、成長したＰ型シリコン膜３０の露
出した部分を酸化し、酸化された部分３２を形成する。
この時、Ｐ型シリコン膜３０の酸化された部分３２はシ
リコン基板２１に達するまでの厚さを酸化するようにす
る。

【００３３】（６）次に、図５（ｃ）に示すように、等
方性のウエットエッチングによりＰ型シリコン膜３０の
酸化された部分３２を除去する。これによりエミッタ開
口部内のＰ型シリコン膜３０の一部のみが除去され、シ
リコン基板２１の表面があらわれる。 （７）次に、図６（ａ）に示すように、選択ＣＶＤ成長
技術を用いて開口したシリコン基板２１上に、その一部
に高濃度のボロンをドープしたシリコンゲルマニウムベ
ース層３３、厚さ５０ｎｍ程度の低濃度エミッタ層とな
るＮ型シリコン層３４を順次エピタキシャル成長する。

【００３４】（８）その後、図６（ｂ）に示すように、
窒化シリコンからなるサイドウォール２７の側壁に酸化
シリコンからなるサイドウォール３５を形成した後、Ｎ
⁺ 多結晶シリコン膜３６を形成し、パターニングを行
う。次に、シリコン酸化膜３７を形成する。この後、シ
リコンゲルマニウムベース層３３と多結晶シリコン層２
３との電気的な導通は、Ｐ型多結晶シリコン層３１とＰ
型シリコン膜３０を介して既にとれているため熱処理は
行わない。

【００３５】その後、ベース、エミッタ、コレクタとの
コンタクトをとるための開口およびメタライゼーション
等を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られ
る（図示なし）。このように第２実施例によれば、窒化
シリコンからなるサイドウォールの下端を第１のシリコ
ン酸化膜の半分の厚さまで下げるようにしたので、高濃
度にドープされたＰ型シリコン膜をエピタキシャル成長
させる膜厚は、第１のシリコン酸化膜の半分の厚さとす
ることが可能となる。更に、高濃度にドープされたＰ型
シリコン膜の膜厚を、第１のシリコン酸化膜の半分の厚
さにしたため、Ｐ型シリコン膜の酸化される部分を薄く
することが可能となる。このため、製造工程の所要時間
を短縮することができる。

【００３６】更に、Ｐ型シリコン膜の酸化される部分を
薄くすることによって、酸化される部分の横方向の広が
りを狭くすることが可能となり、多結晶シリコン層のひ
さしから成長したＰ型多結晶シリコン層と低濃度エミッ
タ層となる第２のＮ型シリコン層の距離を広くすること
が可能となる。このため、製造工程的に安定化すること
ができる。

【００３７】また、Ｐ型シリコン膜の中央部を除去する
工程において、酸化して等方性ウエットエッチングによ
り除去する工程を採用した場合、酸化する工程において
は、酸化のレートは時間制御が容易にできるので、シリ
コン基板のオーバーエッチング量を極力少なくすること
が可能である。更に、等方性ウエットエッチングにより
除去する工程では、酸化された部分や周辺部分に与える
ダメージがなく、製造工程的に安定である。

【００３８】次に、本発明の第３実施例について説明す
る。図１０は本発明の第３実施例を示すバイポーラトラ
ンジスタの製造工程断面図（その１）、図１１は本発明
の第３実施例を示すバイポーラトランジスタの製造工程
断面図（その２）である。以下、図１０（ａ）〜図１１
（ｃ）に従い、本発明の第３実施例のバイポーラトラン
ジスタの製造方法を説明する。

【００３９】ここでは、Ｐ型のシリコン基板にＮ⁺ 型埋
め込み拡散層を形成し、その上に、Ｎ^- 型シリコン層を
形成する。次に、この基板のフィールド領域を形成する
予定領域に当たる部分に溝を形成し、絶縁膜を埋め込む
（図示なし）。これをシリコン基板７１とする。以下の
図では、基板のトランジスタを形成する領域のみを拡大
して示す。

【００４０】（１）まず、図１０（ａ）に示すように、
シリコン基板７１上に第１のシリコン酸化膜７２を約１
５０ｎｍ、多結晶シリコン層７３、第２のシリコン酸化
膜７４を順次形成する。次いで、多結晶シリコン層７３
内にボロンをイオン注入しアニールを行い、５×１０²⁰
ｃｍ^-3程度のボロンをドープした後、シリコン窒化膜７
５を形成する。

【００４１】（２）次に、図１０（ｂ）に示すように、
シリコン窒化膜７５、第２のシリコン酸化膜７４、多結
晶シリコン層７３を、公知のリソグラフィ技術および異
方性ドライエッチング技術によりパターニングして、エ
ミッタ開口部７６を形成する。 （３）次に、図１０（ｃ）に示すように、エミッタ開口
部７６の側壁に窒化シリコンからなるサイドウォール７
７を形成後、等方性のウエットエッチングにより開口内
部の第１のシリコン酸化膜７２を除去するとともに、開
口端から２００ｎｍ程度後退させる。

【００４２】（４）次に、図１０（ｄ）に示すように、
選択ＣＶＤ成長技術を用いて開口したシリコン基板７１
上に、高濃度にドープされたＰ型シリコン膜８０を１６
０ｎｍ程度エピタキシャル成長する。この時、Ｐ型シリ
コン膜８０の厚さは第１のシリコン酸化膜７２と比べ
て、同じ厚さ、もしくはそれよりも厚く成長するように
する。また、多結晶シリコン層７３のひさしからは、Ｐ
型シリコン膜８０と同様の厚さのＰ型多結晶シリコン層
８１も成長し、Ｐ型シリコン膜８０とＰ型多結晶シリコ
ン層８１は接続される。

【００４３】（５）次に、図１１（ａ）に示すように、
異方性ドライエッチングによりＰ型シリコン膜８０を除
去する。これによりエミッタ開口部内のＰ型シリコン膜
８０の一部のみが除去され、シリコン基板７１の表面が
あらわれる。ここでシリコン基板７１の表面が多少オー
バーエッチングされてもよい。ただし、オーバーエッチ
ングの量は次工程で成長させる、その一部に高濃度のボ
ロンをドープしたシリコンゲルマニウムベース層８２の
厚さより厚くならないようにする。

【００４４】（６）次に、図１１（ｂ）に示すように、
選択ＣＶＤ成長技術を用いて開口したシリコン基板７１
上に、その一部に高濃度のボロンをドープしたシリコン
ゲルマニウムベース層８２、厚さ５０ｎｍ程度の低濃度
エミッタ層となる第２のＮ型シリコン層８３を順次エピ
タキシャル成長させる。 （７）その後、図１１（ｃ）に示すように窒化シリコン
からなるサイドウォール７７の側壁に、酸化シリコンか
らなるサイドウォール８４を形成した後、Ｎ⁺多結晶シ
リコン膜８５を形成し、パターニングを行う。次に、シ
リコン酸化膜８６を形成する。この後、シリコンゲルマ
ニウムベース層８２と多結晶シリコン層７３との電気的
な導通は、Ｐ型多結晶シリコン層８１およびＰ型シリコ
ン層８０によってすでにとれているため熱処理は行わな
い。

【００４５】その後、ベース、エミッタ、コレクタとの
コンタクトをとるための開口およびメタライゼーション
等を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られ
る（図示なし）。このように第３実施例によれば、高濃
度にドープされたＰ型シリコン膜を第１のシリコン酸化
膜より厚くエピタキシャル成長し、その中央部のみをド
ライエッチングにより除去するようにしたため、多結晶
シリコン層のひさしから成長したＰ型多結晶シリコン層
と低濃度エミッタ層となる第２Ｎ型シリコン層は、Ｐ型
シリコン膜により隔てられる。したがって、エミッタ−
ベース接合の空乏層内に多結晶シリコン層が入ることは
なくなり、発生電流を小さくすることが可能となる。

【００４６】更に、シリコンゲルマニウムベース層と多
結晶シリコン層との電気的な導通をとるための熱処理、
つまりＮ型多結晶シリコン層をＰ型化するための熱処理
は行わないので、シリコンゲルマニウムベース層中のボ
ロンが熱処理により拡散することがない。このため、ベ
ース幅を小さく保つことができ、トランジスタの高速動
作が可能となる。

【００４７】また、Ｐ型シリコン膜の中央部を除去する
工程において、異方性ドライエッチングにより除去する
工程を採用した場合、Ｐ型シリコン膜の中央部を酸化す
る工程がないので、製造工程を簡略化することができ
る。また、異方性ドライエッチングを用いれば、除去す
る部分の横方向の広がりが抑えられるため、多結晶シリ
コン層のひさしから成長したＰ型多結晶シリコン層と、
低濃度エミッタ層となる第２のＮ型シリコン層との距離
が狭まることが少なく、製造工程的に安定である。

【００４８】次に、本発明の第４実施例について説明す
る。図１２は本発明の第４実施例を示すバイポーラトラ
ンジスタの製造工程断面図（その１）、図１３は本発明
の第４実施例を示すバイポーラトランジスタの製造工程
断面図（その２）である。以下、図１２（ａ）〜図１３
（ｃ）に従い、本発明の第４実施例のバイポーラトラン
ジスタの製造方法を説明する。

【００４９】ここでは、Ｐ型のシリコン基板にＮ⁺ 型埋
め込み拡散層を形成し、その上にＮ ^- 型シリコン層を形
成する。次に、この基板のフィールド領域を形成する予
定領域に当たる部分に溝を形成し、絶縁膜を埋め込む
（図示なし）。これをシリコン基板９１とする。以下の
図では、基板のトランジスタを形成する領域のみを拡大
して示す。

【００５０】（１）まず、図１２（ａ）に示すように、
シリコン基板９１上に第１のシリコン酸化膜９２を約１
５０ｎｍ、多結晶シリコン層９３、第２のシリコン酸化
膜９４を順次形成する。次に、多結晶シリコン層９３内
にボロンをイオン注入しアニールを行い、５×１０²⁰ｃ
ｍ^-3程度のボロンをドープした後、シリコン窒化膜９５
を形成する。

【００５１】（２）次に、図１２（ｂ）に示すように、
シリコン窒化膜９５、第２のシリコン酸化膜９４、多結
晶シリコン層９３を、公知のリソグラフィ技術および異
方性ドライエッチング技術によりパターニングして、エ
ミッタ開口部９６を形成すると共に、オーバーエッチン
グにより、第１のシリコン酸化膜９２も第１のシリコン
酸化膜の半分の厚さまで、つまり７５ｎｍ程度エッチン
グする。

【００５２】（３）次に、図１２（ｃ）に示すように、
エミッタ開口部９６の側壁に窒化シリコンからなるサイ
ドウォール９７を形成後、等方性のウエットエッチング
により、開口内部の第１のシリコン酸化膜９２を除去す
るとともに、開口端から２００ｎｍ程度後退させる。 （４）次に、図１２（ｄ）に示すように、選択ＣＶＤ成
長技術を用いて開口したシリコン基板９１上に、第１シ
リコン酸化膜９２の半分の厚さ、つまり７５ｎｍ以上の
厚さに高濃度にドープされたＰ型シリコン膜１００をエ
ピタキシャル成長させる。この時、エピタキシャル成長
したＰ型シリコン膜１００の表面は窒化シリコンからな
るサイドウォール９７の下端と同じ位置、もしくはＰ型
シリコン膜１００の表面が窒化シリコンからなるサイド
ウォール９７の下端より上に位置するまでエピタキシャ
ル成長させる。また、多結晶シリコン層９３のひさしか
ら、Ｐ型シリコン膜１００と同様の厚さのＰ型多結晶シ
リコン層１０１も成長するので、Ｐ型シリコン膜１００
とＰ型多結晶シリコン層１０１は接続される。

【００５３】（５）次に、図１３（ａ）に示すように、
異方性ドライエッチングによりＰ型シリコン膜１００を
除去する。これによりエミッタ開口部内のＰ型シリコン
膜１００の一部のみが除去され、シリコン基板９１の表
面があらわれる。ここで、シリコン基板９１の表面が多
少オーバーエッチングされてもよい。ただし、オーバー
エッチングの量は次工程で成長させる、その一部に高濃
度のボロンをドープしたシリコンゲルマニウムベース層
１０３の厚さより厚くならないようにする。

【００５４】（６）次に、図１３（ｂ）に示すように、
選択ＣＶＤ成長技術を用いて開口したシリコン基板９１
上に、その一部に高濃度のボロンをドープしたシリコン
ゲルマニウムベース層１０３、厚さ５０ｎｍ程度の低濃
度エミッタ層となるＮ型シリコン層１０４を順次エピタ
キシャル成長する。 （７）その後、図１３（ｃ）に示すように、窒化シリコ
ンからなるサイドウォール９７の側壁に、酸化シリコン
からなるサイドウォール１０５を形成した後、Ｎ⁺ 多結
晶シリコン膜１０６を形成し、パターニングを行う。次
に、シリコン酸化膜１０７を形成する。この後、シリコ
ンゲルマニウムベース層１０３と多結晶シリコン層９３
との電気的な導通は、Ｐ型多結晶シリコン層１０１とＰ
型シリコン膜１００を介してすでにとれているため熱処
理は行わない。

【００５５】その後、ベース、エミッタ、コレクタとの
コンタクトをとるための開口およびメタライゼーション
等を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られ
る（図示なし）。このように第４実施例によれば、窒化
シリコンからなるサイドウォールの下端を第１のシリコ
ン酸化膜の半分の厚さまで下げるようにしたので、高濃
度にドープされたＰ型シリコン膜をエピタキシャル成長
させる膜厚は、第１のシリコン酸化膜の半分の厚さとす
ることが可能となる。更に、高濃度にドープされたＰ型
シリコン膜の膜厚を第１のシリコン酸化膜の半分の厚さ
にしたため、Ｐ型シリコン膜をエッチングする時間を半
分の時間まで短くすることが可能となる。このため、製
造工程の所要時間を短縮することができる。

【００５６】また、Ｐ型多結晶シリコン層と低濃度エミ
ッタ層となる第２のＮ型シリコン層は、窒化シリコンか
らなるサイドウォールによって隔てられるため、製造工
程を安定化することができる。また、Ｐ型シリコン膜の
中央部を除去する工程において、異方性ドライエッチン
グにより除去する工程を採用した場合、Ｐ型シリコン膜
の中央部を酸化する工程がないので、製造工程を簡略化
することができる。また、異方性ドライエッチングを用
いれば、除去する部分の横方向の広がりが抑えられるた
め、多結晶シリコン層のひさしから成長したＰ型多結晶
シリコン層と、低濃度エミッタ層となる第２のＮ型シリ
コン層との距離が狭まることが少なく、製造工程的に安
定である。

【００５７】なお、上記第１実施例乃至第４実施例で
は、ＮＰＮ型バイポーラトランジスタに適用した例を説
明したが、不純物の種類を変更することにより、ＰＮＰ
型にも適用できる。また、本発明は上記実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形
が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するもの
ではない。

【００５８】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。 （１）請求項１記載の発明によれば、高濃度にドープさ
れたＰ型シリコン膜を第１のシリコン絶縁膜より厚くエ
ピタキシャル成長し、その中央部のみを酸化し除去する
ようにしたため、多結晶シリコン層のひさしから成長し
たＰ型多結晶シリコン層と低濃度エミッタ層となる第２
のＮ型シリコン層は、Ｐ型シリコン膜によって隔てられ
ている。

【００５９】したがって、エミッタ−ベース接合の空乏
層内に多結晶シリコン層が入ることはなくなり、発生電
流を小さくすることが可能となり、ベース電流が抑えら
れる効果を奏する。 （２）請求項２記載の発明によれば、窒化シリコンから
なるサイドウォールの下端を第１のシリコン酸化膜の半
分の厚さまで下げるようにしたので、高濃度にドープさ
れたＰ型シリコン膜をエピタキシャル成長させる膜厚
は、第１のシリコン酸化膜の半分の厚さとすることが可
能になる。更に、高濃度にドープされたＰ型シリコン膜
の膜厚を、第１のシリコン酸化膜の半分の厚さにしたた
め、Ｐ型シリコン膜の酸化される部分を薄くすることが
可能となる。このため、製造工程の所要時間の短縮を図
ることができる。

【００６０】また、Ｐ型シリコン膜の酸化される部分を
薄くすることによって、酸化される部分の横方向の広が
りを狭くすることが可能となり、多結晶シリコン層のひ
さしから成長したＰ型多結晶シリコン層と低濃度エミッ
タ層となる第２のＮ型シリコン層の距離を広くすること
が可能となる。このため、製造工程的に安定化すること
ができる。

【００６１】（３）請求項３記載の発明によれば、高濃
度にドープされたＰ型シリコン膜を第１のシリコン酸化
膜より厚くエピタキシャル成長し、その中央部のみをド
ライエッチングにより除去するようにしたため、多結晶
シリコン層のひさしから成長したＰ型多結晶シリコン層
と低濃度エミッタ層となる第２Ｎ型シリコン層は、Ｐ型
シリコン膜により隔てられる。したがって、エミッタ−
ベース接合の空乏層内に多結晶シリコン層が入ることは
なくなり、発生電流を小さくすることが可能となる。

【００６２】更に、シリコンゲルマニウムベース層と多
結晶シリコン層との電気的な導通をとるための熱処理、
つまりＮ型多結晶シリコン層をＰ型化するための熱処理
は行わない。そのため、シリコンゲルマニウムベース層
中のボロンが熱処理により拡散することがない。このた
め、ベース幅を小さく保つことができ、トランジスタの
高速動作が可能となる。

【００６３】（４）請求項４記載の発明によれば、窒化
シリコンからなるサイドウォールの下端を第１のシリコ
ン酸化膜の半分の厚さまで下げるようにしたので、高濃
度にドープされたＰ型シリコン膜をエピタキシャル成長
させる膜厚は、第１のシリコン酸化膜の半分の厚さとす
ることが可能となる。更に、高濃度にドープされたＰ型
シリコン膜の膜厚を第１のシリコン酸化膜の半分の厚さ
にしたため、Ｐ型シリコン膜をエッチングする時間を半
分の時間まで短くすることが可能となる。このため、製
造工程の所要時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すバイポーラトランジ
スタの製造工程断面図（その１）である。

【図２】本発明の第１実施例を示すバイポーラトランジ
スタの製造工程断面図（その２）である。

【図３】本発明の第１実施例を示すバイポーラトランジ
スタの製造工程断面図（その３）である。

【図４】本発明の第２実施例を示すバイポーラトランジ
スタの製造工程断面図（その１）である。

【図５】本発明の第２実施例を示すバイポーラトランジ
スタの製造工程断面図（その２）である。

【図６】本発明の第２実施例を示すバイポーラトランジ
スタの製造工程断面図（その３）である。

【図７】従来のバイポーラトランジスタの製造工程断面
図（その１）である。

【図８】従来のバイポーラトランジスタの製造工程断面
図（その２）である。

【図９】従来のバイポーラトランジスタのＶ_BEに対する
Ｉ_C ，Ｉ_B 特性図である。

【図１０】本発明の第３実施例を示すバイポーラトラン
ジスタの製造工程断面図（その１）である。

【図１１】本発明の第３実施例を示すバイポーラトラン
ジスタの製造工程断面図（その２）である。

【図１２】本発明の第４実施例を示すバイポーラトラン
ジスタの製造工程断面図（その１）である。

【図１３】本発明の第４実施例を示すバイポーラトラン
ジスタの製造工程断面図（その２）である。

【符号の説明】

１，２１，７１，９１ シリコン基板 ２，２２，７２，９２ 第１のシリコン酸化膜 ３，２３，７３，９３ 多結晶シリコン層 ４，２４，７４，９４ 第２のシリコン酸化膜 ５，２５，７５，９５ シリコン窒化膜 ６，２６，７６，９６ エミッタ開口部 ７，１５，２７，３５，７７，８４，９７，１０５
サイドウォール １０，３０，８０，１００ Ｐ型シリコン膜 １１，３１，８１，１０１ Ｐ型多結晶シリコン層 １２，３２ Ｐ型シリコン膜の酸化された部分 １３，３３，８２，１０３ シリコンゲルマニウムベ
ース層 １４，３４，８３，１０４ Ｎ型シリコン層 １６，３６，８５，１０６ Ｎ⁺ 多結晶シリコン膜 １７，３７，８６，１０７ シリコン酸化膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ａ）第１導電型シリコンからなるコレク
   タ層上に第１の絶縁膜を形成する工程と、（ｂ）前記第
   １の絶縁膜上に第１の多結晶シリコン層を形成する工程
   と、（ｃ）前記第１の多結晶シリコン層に第２導電型の
   不純物をドープしアニールする工程と、（ｄ）前記第１
   の多結晶シリコン層上に第２の絶縁膜を形成する工程
   と、（ｅ）前記第２の絶縁膜と第１の多結晶シリコン層
   の所定の一部に開口部を形成する工程と、（ｆ）前記開
   口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウォールを形
   成する工程と、（ｇ）前記開口部および開口外周部の第
   １の絶縁膜を除去し前記第１の多結晶シリコン層からな
   るひさし部分を形成する工程と、（ｈ）露出したコレク
   タ層上に第２導電型のシリコン層を形成するとともに、
   前記多結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結晶シ
   リコン層を成長させる工程と、（ｉ）前記開口部に露出
   した第２導電型のシリコン層を酸化する工程と、（ｊ）
   該酸化された酸化膜を除去し、コレクタ層を露出させる
   工程と、（ｋ）該露出したコレクタ層上に第２導電型の
   不純物を少なくともその一部に含むシリコンゲルマニウ
   ム層、第１導電型のシリコン層を順次成長させる工程と
   を施す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】（ａ）第１導電型シリコンからなるコレク
   タ層上に第１の絶縁膜を形成する工程と、（ｂ）前記第
   １の絶縁膜上に第１の多結晶シリコン層を形成する工程
   と、（ｃ）前記第１の多結晶シリコン層に第２導電型の
   不純物をドープしアニールする工程と、（ｄ）前記第１
   の多結晶シリコン層上に第２の絶縁膜を形成する工程
   と、（ｅ）前記第２の絶縁膜と第１の多結晶シリコン層
   の所定の一部に開口部を形成する工程と、（ｆ）露出し
   た第１の絶縁膜の一部をエッチングする工程と、（ｇ）
   前記開口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウォー
   ルを形成する工程と、（ｈ）前記開口部および開口外周
   部の第１の絶縁膜を除去し第１の多結晶シリコン層から
   なるひさし部分を形成する工程と、（ｉ）露出したコレ
   クタ層上に第２導電型のシリコン層を形成するととも
   に、前記多結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結
   晶シリコン層を成長させる工程と、（ｊ）前記開口部に
   露出した第２導電型のシリコン層を酸化する工程と、
   （ｋ）該酸化された酸化膜を除去し、コレクタ層を露出
   させる工程と、（ｌ）該露出したコレクタ層上に第２導
   電型の不純物を少なくともその一部に含むシリコンゲル
   マニウム層、第１導電型のシリコン層を順次成長する工
   程とを施す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】（ａ）第１導電型シリコンからなるコレク
   タ層上に第１の絶縁膜を形成する工程と、（ｂ）前記第
   １の絶縁膜上に第１の多結晶シリコン層を形成する工程
   と、（ｃ）前記第１の多結晶シリコン層に第２導電型の
   不純物をドープしアニールする工程と、（ｄ）前記第１
   の多結晶シリコン層上に第２の絶縁膜を形成する工程
   と、（ｅ）前記第２の絶縁膜と第１の多結晶シリコン層
   の所定の一部に開口部を形成する工程と、（ｆ）前記開
   口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウォールを形
   成する工程と、（ｇ）前記開口部および開口外周部の第
   １の絶縁膜を除去し第１の多結晶シリコン層からなるひ
   さし部分を形成する工程と、（ｈ）露出したコレクタ層
   上に第２導電型のシリコン層を形成するとともに、前記
   多結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結晶シリコ
   ン層を成長させる工程と、（ｉ）前記開口部に露出した
   第２導電型のシリコン層を除去する工程と、（ｊ）露出
   したコレクタ層上に第２導電型の不純物を少なくともそ
   の一部に含むシリコンゲルマニウム層、第１導電型のシ
   リコン層を順次成長する工程とを施すことを特徴とする
   バイポーラトランジスタの製造方法。
4. 【請求項４】（ａ）第１導電型シリコンからなるコレク
   タ層上に第１の絶縁膜を形成する工程と、（ｂ）前記第
   １の絶縁膜上に第１の多結晶シリコン層を形成する工程
   と、（ｃ）前記第１の多結晶シリコン層に第２導電型の
   不純物をドープしアニールする工程と、（ｄ）前記第１
   の多結晶シリコン層上に第２の絶縁膜を形成する工程
   と、（ｅ）前記第２の絶縁膜と第１の多結晶シリコン層
   の所定の一部に開口部を形成する工程と、（ｆ）露出し
   た第１の絶縁膜の一部をエッチングする工程と、（ｇ）
   前記開口部の側壁に第３の絶縁膜からなるサイドウォー
   ルを形成する工程と、（ｈ）前記開口部および開口外周
   部の第１の絶縁膜を除去し第１の多結晶シリコン層から
   なるひさし部分を形成する工程と、（ｊ）露出したコレ
   クタ層上に第２導電型のシリコン層を形成するととも
   に、前記多結晶シリコン層のひさし部分から第２の多結
   晶シリコン層を成長させる工程と、（ｋ）前記開口部に
   露出した第２導電型のシリコン層を除去する工程と、
   （ｌ）露出したコレクタ層上に第２導電型の不純物を少
   なくともその一部に含むシリコンゲルマニウム層、第１
   導電型のシリコン層を順次成長する工程とを施すことを
   特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。