JPS59186368A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置の製造方法に関し、そのうち特に、
面密度、高速度な半導体装置の製造方法に関するもので
ある。

従来例の１１４成とその問題点 半導体装置は最近１す捷す高密度化、高性能化される傾
向にあり、絶縁分離を用いて接合容量の低減化がなされ
ている。しかし、従来の製造方法では、エビ層の厚さを
薄くしなければならず、しかも、接合容量の低減化に限
度がある。

以下に従来のＮＰＮ形バイポーラ１−ランシスタについ
て第１図を用いて説明する。

第１図において、１はＰ形半導体基板、２はＮ＋埋込層
（コレクタ）、３は素子分離絶縁層、４はコレクタトベ
ース間の分離絶縁層、ａはエミッタとベース間の分離絶
縁層、６はＮ形エピ層（コレクタ）、γはＮ＋コレクタ
ウオール拡散層、　８はＰ−拡散層（活性ベース）、９
はＰ＋拡散層（クラフトヘーヌ）　、　１０１ｄ、、　
Ｎ＋拡散ＪＫｉ　（エミッタ）である。

この第１図に示す構造において、素子間の接合容量は、
分離絶縁層３によって低減され、コレクタとベース間及
びエミッタとベース間の側面の接合容量は分離絶縁層４
及び５によって低減される。

しかしながら、活性領域以外のコレクタとベースＩｊＪ
　１１の接合容量は低減することができない。なぜなら
ば、従来の製造方法では、分離絶縁層３゜４は、エビ層
６を形成した後、選択酸化によって〕１′導体基板１に
到達するまで酸化して形成するため、コレクタとべ一ヌ
間１１に絶縁層を形成することは不ｉｊＪ能である。し
かも、従来の製造方法では選択酸化により分離絶縁層３
，４を形成するためにエビ層の厚さを薄くする必要かあ
る。そのため、耐圧が低くなるという問題点がある。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、接合容量の低減
化ができ、しかも、活性領域のエヒリｒ・フの１早さを
厚くすることができる半導体装置の聾ψ造方θくを提供
することを目的とする。

発明の１ｔ７７成 本発明ｄ１、°１′導体基板上に絶縁膜パターンを形成
した後、選択エビ成長法により半導体基板表面が露出し
ている領域に絶縁膜パターンの厚さと同程度の岸さをイ
Ｊする第１のエビ層を形成する。その後、エビ成長法に
よυ第１のエビ層上に第２のエビ層を形成するのと同時
に絶縁膜パターン上に多結晶シリコン膜（Ｐｏ　Ｉｙ　
Ｓｉ膜）を形成する。

次に、所定の領域に酸化防止膜パターンを形成した後、
酸化防止膜パターンをマスクにして選択酸化により酸化
膜を形成し、この酸化膜と絶縁膜パターンとで分離絶縁
層を形成することを第１の特徴とするものである。そし
て、第１及び第２のエビ層領域を活性領域として用い、
第２のエビ層に接続しているＰｏ　Ｉｙ　Ｓｉ層を活性
領域の引き出し電極として用いることを第２の特徴とす
るものである。すなわち、活性領域以外のＰｏ　Ｉｙ　
Ｓｉ　％　と半導体基板との間が絶縁膜パターンにより
絶縁分層された構造を得ることができるというものであ
る。

実施例の説明 第２図はＮＰＮ形のバイポーラトランジスタを形成する
本発明の第１の実施例を示す。

Ｐ形半導体基板（Ｓｉ基板）２０」−に酸化膜（Ｓｉ　
０２膜）パターン２１を形成した後、Ａｓ拡散によシ「
埋込Ｎ２２を形成する（第２図ａ）。次に、５１０２膜
パクーン２１を除去した後、所望の１！？、さ例えは１
０μ？ア・の厚さをイ］するＳｉＯ２膜パターン２３を
形成する（第２図ｂ）。次は選択エビ成長法例えばＳｉ
　Ｈ２Ｃ１２／　Ｈ２系ガヌにＨＣＩガヌを加え、減圧
状態でエビ成長を行なうことによって８１基板２０表面
が露出している領域２４のみにエビ層２５を形成する（
第２図Ｃ）。本実施例のコービＡ’７２５はＮ形で、１
．０ｐｍ　　程度の１！？さとする。

次に、上記Ｓｉ基板にエビ成長を行ないエビ層２５」ユ
にＮ形エピ層２６を形成するのと同時にＳｉＯ２膜パタ
ーン２３」−にＰｏ　Ｉｙ　Ｓｉ膜２７を形成する（第
２１ンｌｄ）。

次に、酸化防止膜パターンとなる５１０２膜２８とＳｉ
３Ｎ４膜２９を形成し、選択酸化法により酸化し５１０
２膜３０を形成する（第２図ｅ）。このとき、酸化する
領域のＰｏ　Ｉｙ　Ｓｉ膜２７を厚さの半分程度捷でエ
ツチングした後、酸化しても良い。また、この工程によ
り５１０２膜３０と５１０２膜パターン２３から成る分
離絶縁層が形成される。

次に、コレクタウオールとなる領域のＳｉｓ　Ｎａ膜２
９　トＳｉＯ２膜２８を除去し、コレクタウオール拡散
を行ないＮ＋コレクタウオール拡散層３１を形成する。

その後、Ｎ”コレククウォール拡散層３１上にホトレジ
ストパターン３２を形成し、イオン注入により活性ベー
ス及びクラフｌ−ヘーヌとなるエビ層２６及びＰｏ　Ｉ
ｙ　Ｓｉ　）蕾２７に例えばホロンをｔＦ人してＰ−拡
散層３３を形成する（第２図ｆ）３、このとき、Ｐ−拡
散層３３の拡散深さは、　エビ層２６及びＰｏ　Ｉｙ　
Ｓｉ層２了の厚さよりも浅くても深くても問題はないの
で所望の深さにすれはよい。

次に、ホトレシヌＩ−パターン３２を除去した後、所望
の領域のＳ１３　Ｎ　４膜２９及びＳｉＯ２膜２８全２
８チングし、選択酸化により５１０２膜３４を形成する
（第２図ｑ）。このとき、５１０２膜３４の底面がエミ
ッタの拡散深さより深くなるようにし、５１０２膜３４
の厚さは０．１〜０．２μ〃７とする。

しだがッテ、ＳｉＯ２膜３４全３４するｉ：ｉＪ　ＫＰ
ｏ　Ｉｙ　Ｓｉ膜２７を所望の深さだけエツチングした
後酸化しても良い。

次に、Ｓｉ３Ｎ４膜２９　及ヒＳｉ　０２膜２８を除去
した後、ホトレシヌトパターン３５を形成シ、イオン注
入によりエビ層２６に例えば砒素を注入してＮ＋拡散層
３６を形成する（第２図ｈ）。このＮ＋拡散層３６はエ
ミッタになる。

次に、ホＩ・レジストパターン３５を除去した後、ホ１
−レジストパターン３７を形成し、イオン注入によりＰ
ｏ、　Ｉｙ　Ｓｉ　ＪＪ　２７に例えばボロンを注入し
てＰ″拡散１曽３８を形成する（第２１図１）。このＰ
＋拡散層３８は、クラブ１−ベースとなるのでＰｏ　Ｉ
ｙＳｉｊ苦２７の苦痛７で拡散する。

次に、ホトレシヌトパターン３７を除去した後、コンタ
クト窓を開け、Ａ１配線パターン３９１４０゜４１を形
成すれば、第２図コのよりなＪｉ’／ｊ造を得ることが
できる。第２図コにおいて、２２はＮ＋狸込層（コレク
タ）、２５はＮ形エピ層（コレクタ）、３１ばＮ＋コレ
クタウオール拡散層、３３はＰ−拡ｌ′ＩＪｉ、層り活
１イ１ベース）、３６はＮ４拡散層（エミッタ）、３８
はＰ”拡１枚層（グラフトベース）、３９はコレクタ’
ｒｌｆｌＬ　４０はエミッタＴ［４；Ｗ、　４１　ｉｊ
：ベース電極、２３，３０．３４は分離用５１ｏ２膜で
ある。

以上、第１の実施例によれば、グラフトベースとなるＰ
＋拡散層３８と８１基板２０との間が５ｉ０２ＢＫハタ
ーン２３によって絶縁分離されているので接合容量が低
減される。さらに、　Ｎ＋埋込層２２の面積も縮小され
るため、　Ｎ＋埋込層２２とｓ１基板２０との間の接合
容量が低減される。また、コレクタとなるエビ層２５は
、５ｌＯ２膜パターン２３の厚さを厚くすればいくらで
も厚くすることができ、エビ層２６も従来の絶縁分離を
行なっている程度の厚さ捷で厚くすることができる。し
たがって、活性領域のエビ層の厚さをｐｐ’、　くする
ことができ耐圧を向上することができる。丑だ、各型棒
の取り出し表ｉ？ｉ７及び分離Ｓｉ　０２膜表面がほぼ
平坦な構造を得ることができる。

次に、本発明の第２の実施例について第３図を用いて説
明する。

本発明の第１の実施例である第２図ａかり第２図Ｃの工
程と同様な方法により第２図Ｃの１７４造を得る。

次に、第２図Ｃの８１基板上にエビ成長を行ないエビ層
２５上にＰ形のエビ層２６′を形成するのと同時［５ｉ
０２膜ハターン２３　Ｊｌ　Ｋ　Ｐｏ　ＩｙＳｉ膜２７
′を形成する（第３図ａ）。

次に、酸化防市膜となる５１０２膜２８′と５ｉｓＮ４
膜２９′を形成し、選択酸化法により酸化しＳｉＯ２膜
３０′を形成する（第３図ｂ）１、 次にコレクタウオールとなる領域のＳｉ３Ｎ４膜２９′
ト８１０２膜２８′を除去し、コレクタウオール拡散を
行ないＮ＋コレクタウオール拡散層３１′を形成する。

その後、所望の領域の５ｉ３Ｎａ膜２９′及び５１ｏ２
膜２８′をエンチングし、選択酸化により５ＩＯ２膜３
４′を形成する（第３図Ｃ）。

次に、５ｉｓＮ、＋膜２９′及び５１０２膜２８′を除
去した後、第１の実施例である第２図りがらコの工程と
同様な方法によって、第２図Ｊと同様な構造をイ１する
第３図ｄの如き構造を得ることができる。

第３図ｄにおいて、２２はＮ＋埋込層（コレクタ）、２
５はＮ形エビ層（コレクタ）、３１’ＨＮ”コレクタウ
オール拡散層、２６′はＰ形エピ層（活性ベーク）、３
６’は「拡散層（エミッタ）、’３８’はＰ＋拡散層（
クラフトベーヌ）、３９’（ｄコレクタ電ｉ、４０′ハ
エミツタ電榛、４１’ハヘース電Ｈｉｄ、２３．　３０
’、　　３４’は分離用ＳｉＯ２膜である。

以」二、第２の実施例によれば、第１の実施例と同様に
、接合容量を低減でき、活性領域のエビ層の厚さを厚く
することができる。さらに、活性へ一ヌをＰ形エビ層で
形成するため工程か簡略化できる。

以」二、第１及び第２の実施例では、ＮＰＮ形のバイポ
ーラトランジスタを用いて説明したが、ＰＮＰ形でも同
様な結果を得ることができる。

発明の効果 以」二のように、本発明によれば、クラフトベース拡散
層と半導体基板間に絶縁分離となる絶縁膜を形成するこ
とができる。このことにより、接合容量が低減される。

さらに、埋込層の面積も縮少できるので、埋込層と８１
基板間の接合容量か低減される。また、活性領域のエビ
層の厚さをＩ！？ｉ　＜することができ、このことによ
り１耐圧を向−にすることができる。従って、本発明を
用い！１ば、高速度な半導体装置を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従味の製造方法で形成できるバイポーラトラン
ジスタの構造断面図、第２図（ａ）〜（ｊ）は本発明の
−￥施例にかかるバイポーラ１−ランジヌタの製逍工程
断面図、第３図（ａ）〜（ｄ’）は本発明の他の実施例
にかかるバイポーラトランジスタの製造断面図である。 ２０・　　８１基板、２５．　２６．　２６’　　・・
エビ層、２７．　２７’　−−Ｐｏ　１ｙＳｉ　７７．
２３．　３０゜３０’、　３４．３４’・・　５１０２
膜。 代卯人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ？２ 第２図 第２図 第　３　図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の一主ｍｊ上に絶縁膜を形成する工程
   と、１）ｉｊ記絶絶縁膜所定の領域をエノチンクし前記
   半導体ノｊ（板表面を露出する工程と、前記露出した半
   導体基板領域に選択エビ成長法によシ前記絶縁膜と同程
   度の膜厚を有する第１のエビ層を形成する工程と、エビ
   成長法により自１丁記第１のエビ層上に第２のエビ層を
   形成すると同時に前記絶縁膜」二に多結晶半導体層を形
   成する工程と、前記崖導体基板上に所定の酸化防止膜パ
   クーンを形成する工程と、前記酸化防止膜パターンをマ
   スクにして酸化を行ない酸化膜を形成し、前記絶縁膜と
   前記酸化膜から成る分犀層を形成する工程とを有するこ
   とを特徴とする半導体装置の製造方法。
2. （２）絶縁膜に酸化膜を用いていることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項に記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）一方導電形の半導体基板にコレクタになる他方導
   電形の第１の不純物拡散層を形成する工程と、前記半導
   体基板上に所望の絶縁膜パターンを形成する工程と、前
   記半導体基板の表面が露出している領域に選択エビ成長
   法により前記絶縁膜パターンと同程度の膜厚を有し、し
   かも、前記第１の不純物拡散層と同導電形を有する第１
   のエビ層を形成する工程と、エビ成長法により前記第１
   のエビ層上に第１のエビ層と同導電形め第２のエビ層を
   形成すると同時に前記絶縁膜パターン」二に多結晶半導
   体層を形成するＴ°桿と、前記半導体基板上に所定の酸
   化膜１」−膜パクーンを形成する工程と、前記酸化防止
   膜パターンをマスクにして酸化を行ない第１の酸化膜を
   形成し、前記絶縁膜パターンと前記第１の酸化膜から成
   る分離層を形成する工程と、少なくとも前記第２のエビ
   層に活性ベークとなる半導体基板と同導電形の第２の不
   純物拡散層を形成する工程と、エミッタ領域となる前記
   第２のエピ層とグラフ１−ベース領域になる多結晶半導
   体層の間にエミッタの拡散深さより深い分離用の第２の
   酸化膜を形成する工程と、前記第２のエビ層にエミッタ
   となる第１の不純物拡散層と同導電形の第３の不純物拡
   散層を形成する工程と、活性ベースである前記第２のエ
   ビ層中の田１記第２の不純物拡散層に接続している前記
   多結晶半導体層にグラフ１−ベースになる第２の不純物
   拡散層と同導電形の第４の不純物拡散層を形成する工程
   とを有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. （４）絶縁膜に酸化膜を用いていることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項に記載の半導体装置の製造方法。