JPS592370A - 半導体装置及びその製造方法 - 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】 本発明は半導体装置及びその製造方法にかかり、特に浅
い接合を有する半導体装置及びその製造方法に関する。

バイポーラトランジスタはデバイス寸法の微小化、低浮
遊谷童化と高速化の要求から、その製造はＰＳＡ（ｐｏ
ｌｙ　５ｉｓｅｌｆ　ａｌｉｇｎｅｄ）技術、すなわち
ポリシリコンを通してエミッタを拡散する方法が多用さ
れている。第１図（ａ）〜（ｅ）は従来用いられている
ＰＳＡ技術による半導体装置及びその製造方法を示す工
程断面図である。先づＮ型領域１を有する半導体基板に
通常の選択酸化技術により厚いフィールド酸化膜２．２
”ｉ形成する。次にトランジスタのベース領域以外にホ
ト１／シスト膜３′ｆ：形成する０しかるのちボロンを
イオン注入法により導入しＰ型のベース領域４全形成す
る（第１図（ａｌ）。

次にトランジスタのエミッタ領域を区画するため従来の
選択酸化法によりベース領域４の表面に厚い酸化膜２１
を形成する。図面で５．５′はシリコン表面に形成した
薄い酸化膜であり、６は酸化膜２ｍを形成するための耐
酸化性マスクとしてのシリコン窒化膜である（第１図（
ｂ））。次の工程としては酸化膜２“形成のために０看
した酸化膜５およびシリコン窒化膜６を除去する。ただ
しベース電極数ｐ出し部上のシリコン窒化膜は残す（第
１図（０００次に基板表面にポリシリコンＪ？４７　ｅ
約５００ＯＡ形成する（第１図（ｄ））。

しかるのちエミッタ形成領域上のポリシリコン層τを残
し、他のポリシリコンは除去する。またそれ以外の界面
には窒化膜９を形成する。このように準備された基板に
はＮ型不純物の燐が熱拡散れる（第１図（ｅ））。

その後エミッタ、ベース、コレクタの電極、配線を形成
すれば、浅い接合を持つバイポーラトランジスタが完成
する。このように形成したトランジスタはポリシリコン
層を介してＮ型不純物を熱拡散又はイオン注入法により
Ｐ副領域に拡散するので浅いＰＮ接合が出来る。しかし
ながら第１図（ｄｌのポリシリコン層７の形成はＣＶＤ
法によるがこの形成には最低７００°０の温度が加わり
、またエミッタ拡散ではより高い温度が加わるので、先
にベース領域の形成に導入した不純物、例えばボロンが
ポリシリコン層７に拡散してくる。特にベース領域の不
純物濃度が高いときはなおさらその程度が大きくなる。

第３図は上記工程でつくられたトランジスタの不純物濃
度分布全示す図である。

図において縦軸は不純物濃度、横軸はＡＢはポリシリコ
ン、ＢＸ’はシリコン結晶を示す。図において（イ）曲
線は理想的エミッタ不純物、（ロ）曲線はベース不純物
、０１曲線は実際のエミッタ不純物濃度分布曲線である
。

すなわち第１図（ｄ）のポリシリコンの形成時ＢＸ’に
拡散したベースの不純物は形成したポリシリコン層に拡
散して（ロ）曲線の分布を示す。これに対し浅いエミッ
タ領域を形成するためベース領域と反対導電型不純物で
ある燐を設計時の濃度分布（イ）曲線で導入する。しか
しポリシリコン形成時読にポリシリコンにベース領域よ
ＪＰ型不純物が拡散しており、またエミッタ拡散の加熱
によってもＰ型不純物がポリシリコン層に拡散するので
、（イ）曲線による拡散を実施しても実質的にはＮ型不
純物の燐の濃度分布は大幅に変化しくハ）曲線となる。

すなわちベース領域不純物のボロンのセリ上りのためエ
ミッタは必要な深さまで入らず、それにともない必要な
濃度が得られないと共にエミッタとベースの不純物の濃
度差も得られないという結果となり、ｈＦＥ等の必要な
特性が得られないという問題が発生する。

５− 従って本発明は以上の問題点に対処してなされたもので
浅い接合と好ましい不純物濃度分布を持った半導体装置
及びその製造方法を提供するにあるＯ すなわち本第１の発明の要旨は、半導体基板の一導電型
の第１領域と、該第１領域の表面領域内に形成した反対
導電型の第２領域と、該第２領域かつポリシリコン、第
２領域界面の反対導電型不純物濃度と第１領域の第２領
域との界面の一導電型不純物の濃度の差は十分大きく、
かつ第１領域の内部の一導電型不純物濃度は第１領域の
第２領域との界面の一導電型不純物濃度より大きいこと
を特徴とする半導体装置にある。

また本第２の発明の要旨は、−導電型の第１領域の表面
に反対導電型の第２領域形成用の麹出面を形成する工程
と、該露出面を含む半導体基板表面にＮ１のポリシリコ
ン層を形成する工程と、該６一 紀ｌのポリシリコン層を形成した半４０一基板を熱処理
する工程と、該熱処理した第１のポリシリコン層を除去
する工程と、該第１のポリシリコン層を除去した半導体
基板表面に再び第２のポリシリコン層を形成する工程と
、該第２のポリシリコン層を通して反対導電型の不純物
を拡散し第２領域を形成する工輸）含むことを特徴とす
る半導体装置の製造方法にある。

以下図面を参ＩＩＩ　ｌ、本絹１および第２の発明の詳
細な説明 第２の発明の一実施例説明のための半導体装置の工程断
面図である。

本絹１の発明の一実施例を第２図Ｇ）に示す、この半導
体装置は次の工程によｐ実施することができる。

（１）Ｎ型領域１を有する半導体基板の表面にシリコン
窒化膜等の耐熱酸化性マスク全使用し選択酸化して活性
領域、こ＼ではベース領域、を形成する部分以外のとこ
ろに厚い酸化膜２．２”ｉ形成し、更にベース拡散領域
以外にホトレジスト膜３を形成する。しかるのちＰ型不
純物のボロンをイオン注入法により導入しＰ型のベース
領域４を形成する（第２図（ａ））。

（２）次にトランジスタのエミッタを区画するための酸
化膜２１を従来の選択酸化法によｐベース領域４０表面
に形成する。図面の５，５′はシリコン表面に形成１〜
だ５００Ａ程度の薄い酸化膜でるシ、６は酸化膜２′ヲ
形成するための耐熱酸性マスクとしてのシリコン窒化膜
である（第２図（ｂ））。

（８）次に酸化膜２“形成に用いた耐酸化性マスクの酸
化膜５及びシリコン窒化膜６を除去する。たたしベース
の電極取夛出し部上のシリコン窒化膜及び薄い酸化膜は
コンタクト部の不純物濃度をさげないために残す（第２
図（Ｃ））。

（４）次に基板表面に第１のポリシリコン層７ｆｒ約５
０００Ａ　ＣＶＤ法によシ形成し、その後次工程のエミ
ッタ領域形成時の熱処理と同程度の効果を持つ熱処理、
例えば９５０゜０３０分の熱処理を加える（第２図（ｄ
ｌ　）。この熱処理並びに形成時の加熱によりベース領
域に拡散した不純物のボロンは第１のポリシリコン層に
拡散し結晶表面の濃度は低下する。

（５）　　次に前記ボロンの拡散した第１のポリシリコ
ン層７を除去する（第２図（ｅ））。この第１のポリシ
リコンの除去はシリコンとポリシリコンのエツチング率
が異なるので容易にエツチングすることができ、また同
じ元素なのでシリコン表面を傷つけることもずくない。

（６）次に第１のポリシリコン層７を除去した表面に再
びＣＶＤ法により第２のポリシリコン層７１を約５００
ＯＡ付着形成する（第２図（ｆ））。このポリシリコン
の形成にあたっては、前工程でポリシリコン形成時の加
熱およびエミッタ拡散時と同程度のより高い熱処理が加
えられポリシリコン層に拡散するボロンは殆んど拡散し
除去されているので、新しく形成したポリシリコン層７
１にはベース領域表面からのボロンのセリ上シ拡散は殆
んど起らない。

（７）　しかる稜エミッタ形成領域上にポリシリコンＮ
７””を残し、他のポリシリコン層を除去し、９− それ以外の部分の酸化膜上にはシリコン窒化膜９を形成
する。このように準備された基板にはＮ型不純物の燐が
熱拡散又はイオン注入法によシ導入され、トランジスタ
のエミッタ領域１０が形成される（第２図（ｇ））。

その抜エミッタ，ベース，コレクタの電極並びに配ｆｔ
Ｍを形成すれば浅い接合を備え、各領域の不純物濃度分
布を持つトランジスタが完成する。

以下第４図並びに第５図を使用し本発明の構成並びに原
理につき説明する。第４図は本発明の一実施例によシ形
成された半導体装置の不純物濃度分布を示す図、第５図
は本発明の原理を説明するための工程と不純物濃度分布
の関係を示す図である。第５図（ａｌは結晶にベース拡
散をしたときの不純物濃度分布を示す図であるが、別に
他の影響がないので表面から逐次不純物濃度が減少して
いる。

第５図（ｂｌは第１のポリシリコン層を付着形成したあ
と９５０℃３０分の熱処理をしたあとの不純物分布で、
結晶に導入されたベースの不純物はポリシリコン層にセ
リ上ル相当量がポリシリコン層に拡１０− 散し結晶表面の不純物濃度は内部より相当低くなってい
る。この熱処理は９５０℃３０分に限定されナイカ、エ
ミッタ拡散時の不純物ボロンのポリシリコン層へ、の拡
散を少なくしエミッタ拡散を設計値に近い状態で行うた
め本実施例では後工程と同じ条件で熱処理した。第５図
（Ｃ１は不純物ボロンのセリ上ったボリンリコン層會除
去したところを示す図である。捷た第ｆｉ［Ｉ（ｄｌは
再びボＶクリコン層を前と同様５０００Ａ付着形成した
ところを示しているが、この第２のポリシリコン層の形
成は７００°０程度のＣＶＤ法により形成できるが、前
工程において、これ以上の温度で熱処理が加えられてい
るので、ベース層のボロンは殆んどポリシリコン層には
拡散することがなく、第２のポリシリコン層は次の拡散
に好都合な状態で形成できる。第５図（ｅ）は第２のポ
リシリコン層を通してエミッタ拡散をしたときの不純物
分布を示すもので、既に熱処理を加え拡散し易いものは
拡散させ、それを除去し新たなポリシリコン層を形成し
ているので、ポリシリコン層界面に近いベース層の不純
物濃度は尚初に比べ相当低くなっているためベース層の
不純物の影響をさほど受けることなくベース領域にエミ
ッタ領域を形成することができる。

第４図は第５図にて説明したような理由により設計に近
い状態に形成された本発明の一実施例による半導体装置
の構成を示す不純物の濃度分布曲線を示す図である。図
において（ロ）曲線は本発明の工程により形成されたト
ランジスタのＰ型不純物濃度分布でポリシリコン層への
セリ上りは非常にすくなく、しかも前工程で熱処理して
拡散し除去しているので結晶表面近傍の不純物濃虻は中
に入った部分より濃度が下っているので、エミッタ拡散
のＮ型不純物への影４１ヲ最小限におさえることができ
る。図中（イ）曲線は設計値によるＮ型不純物濃度分布
曲祿、まｆｃ←う曲線は本発明による実際のＮ型不純物
濃度分布曲艇で、ベース領域のＰ型不純物の影響を受け
ることはすくなく設計値による（イ）曲線と大差のない
曲線を示し、希望通９の浅いエミッタ拡散がベース領域
表面に形成されたことを示している。すなわち半導体基
板の一導電型の第１領域と、該第１領域の表面領域内に
形成した反対導電型の第２領域と、該第２領域の表面に
形シリコン層、第２領域界面の反対導電型不純物濃度と
第１領域のＭ２領域との界面の一導電型不純物濃度の差
は十分大きく、かつ第１領域の内部の一導電型不純物濃
度は第１領域の第２領域との界面の一導電型不純物濃度
よ漫大きいことを特徴とする奉納１の発明の半導体装置
が容易に得られる。

これは第５図によル説明した理由により容易に理解する
ことができる。

なおポリ７リコン層、第２領域界面と第１領域の第２領
域界面近傍の濃度差は少くとも１０倍程度が要求される
が本発明によればこの程度の差は容易に形成することが
できる。

それと同時に浅い接合の要求されるバイポーラトランジ
スタでエミッタ不純物が必要な深さまで入らない、まに
必要な濃度が得られない、エミッ１３− タとベースの必要な不純物濃度差が得られない等に起因
しｈｒＥｋ初めとする必要な特性が得られないという問
題点は解決することができる。

以上説明したとおり、本発明によれば浅い接合と好まし
い不純物濃度分布を持った半導体装置を容易に得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｔ〜（ｅｌは従来の半導体装置及びその製造
方法の説明用の工程断面図、第２図は本発明の一実施例
による半導体装置及びその製造方法の説明用の工程断面
図、Ｍ３図は従来の半導体装置の不純物濃度分布曲線を
示す図、第４図は本発明の一実施例による半導体装置の
不純物濃度分布曲線を示す図、第５図は本発明の原理説
明用の工程と不純物濃度分布の関係を示す図。 ｌ・・・・・・−導電型領域（Ｎ型）を有する半導体基
板、２　、２’　、２”・・・・・・厚い酸化膜、３・
・・・・・ホトレジスト膜、５・・・・・・ベース領域
（Ｐ型領域）、５．５′・・・・・・薄い酸化膜、６，
９・・・・・・シリコン屋化膜、７゜１４− ７１　、７＋　、　７１１１・・・・・・ボリンリコン
層、１０・・・・・・エミッタ領域（Ｎ型領域）。 第２凹 第２　図 茅３図 ：ＡツＳソゴ、／：、−告Ｃ＾テ 単４　口 Ｌ５　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　半導体基板の一４電型の第１領域と、該第１
   領域の狭面領域内に形成した反対導電型の第２領域と、
   該第２領域の表面に形成した第２領域と同一導電型のポ
   リシリコン層とを有し、上記各領域不純物濃度は、前記
   ポリシリコン層が他の２つの領域よシ高くかつ前記第１
   領域が最低であり、かつポリシリコン、第２領域界面の
   反対導電型不純物濃度と第１領域の第２領域との界面の
   一導電型不純物濃度の差は十分大きく、かつ第１領域の
   内部の一導電型不純物濃度は第１領域の第２領域との界
   面の一導電型不純物濃度よシ大きいことを特徴とする半
   導体装置。
2. （２）−導電型の第１領域の表面に反対導電型の第２領
   域形成用の繕出向を形成する工程と、該繕出面を含む半
   導体基板表面に第１のポリシリコン層を形成する工程と
   、該第１のポリシリコン層を形成した半導体基板を熱処
   理する工程と、該熱処理した第１のポリシリコン層を除
   去する工程と、該第１のポリシリコン層を除去した半導
   体基板表向に再び第２のポリシリコン層を形成する工程
   と、該第２のポリシリコン１−を通して反対等電型の不
   純物を拡散し第２慣域を形成する工程とを含むことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。