JPS5941308B2 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS5941308B2
JPS5941308B2 JP6858780A JP6858780A JPS5941308B2 JP S5941308 B2 JPS5941308 B2 JP S5941308B2 JP 6858780 A JP6858780 A JP 6858780A JP 6858780 A JP6858780 A JP 6858780A JP S5941308 B2 JPS5941308 B2 JP S5941308B2
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film
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元 上岡
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にウオールド
・エミッタ構造の半導体素子の製造方法の改良に関する
IC、LSI等を構成するバイポーラ素子を形成するに
当り、第1図に示すようにP型半一体基板1の表面のn
型のエピタキシャル成長層2の素子形成領域を画定する
素子間絶縁分離領域、例えば選択酸化法により形成され
たフィールド酸化膜3の端部にn型エミッタ領域4の少
なくとも一端を接触させて配設した所謂ウオールド・エ
ミッタ構造がしばしば用いられている。
なお同図において5はp型ベース領域、6はn型コレク
タ領域、Tはコレクタ領域の一部であるn型の高不純物
濃度の埋没層、8はp型の素子分離領域、9E、9B、
9Cはそれぞれエミッタ、ベース及びコレクタ電極であ
る。上記ウオールド・エミッタ構造素子は、エミッタ領
域4及びベース領域5をフィールド酸化膜3と自己整合
させて形成するので位置合せ余裕を設ける必要がなく、
従つて素子が微細化され、高い集積度が得られる。
その反面、p型のベース領域5の端部5aはフィールド
酸化膜3と接触しているので両者の界面にnチャネルが
形成され易く、そのためエミッタ領域4とコレクタ領域
6との間にnチャネルが橋絡された状態となり、コレク
タ・エミッタ間の逆方向耐圧が低下或いは短絡するとい
う問題がある。
上述のnチャネルは上記界面におけるp型不純物濃度が
約10”7〔Cm−3〕以下になると容易に生成、され
るのであるが、上記ベース領域5の不純物濃度はエミッ
タ・ベース接合10が形成される深さのあたりで既に1
017〔儂−3〕近くまで低下しているので、第1図に
示す従来のウオールド・エミッタ構造ではチャネル形成
を防止できない。そこでかねてより上記問題点を解消す
るための方法が種々提唱されているが、いずれも自己整
合されない或いは煩雑な工程を必要とするという難点を
有し、必ずしも満足し得るものではなかつた。本発明の
目的は上記チャネル形成を防止し、且つ自己整合し得る
ウオールド’・エミッタ構造素子の形成方法を提供する
ことにある。本発明の特徴は、一導電型を有する半導体
基板上に素子形成領域を被覆する第1の薄膜と該第1の
薄膜の上に形成されかつ該第1の薄膜上にありかつ該第
1の薄膜より狭い領域を被覆する第2の薄膜とからなる
二重層を形成し、該二重層をマスクとしてフイールド絶
縁膜を形成し、上記二重層の上記フイールド絶縁膜に隣
接する一端を含むエミツタ形成区域を除く他の部分を除
去し、イオン注入法により逆導電型不純物を素子形成領
域に導入してベース領域を形成し、上記素子形成領域の
二重層を除去した部分に第3の薄膜を形成し、上記残留
せる二重層を除去して形成された第3の薄膜の開口部内
に一導電型不純物を導入してエミツタ領域を形成する工
程を含むことにある。
以下本発明の一実施例を図面により説明する。
第4図a−gは本発明の一実施例を工程の順に示す要部
断面図で、第1図に示したコレクタ領域等は示していな
い。先ず同図aに見られるごとく、例えばn型シリコン
エピタキシヤル層2上に二酸化シリコン(SiO2)膜
と窒化シリコン(Si3N4)膜からなる第1の薄膜1
1を全面に形成する。
このSIO2膜はシリコン基板1表面を加熱酸化して3
00〔λ〕程の厚さに形成したもので、シリコン基板1
とSl3N4膜との間に発生する歪応力に対する緩衝層
として介在せしめた。Sl3N4膜はその酸化レートが
シリコンエピタキシヤル層2より小さい薄膜で後述のフ
イールド酸化膜形成工程のマスク層として用いるもので
、厚さは凡そ500〔人〕とした。上記第1の薄膜11
上に化学気相成長(CVD)法を用いて燐シリケートガ
ラス(PSG)層12のような第1の薄膜11及び後述
のフイールド酸化膜より被エツチレートの速い材質より
なる第2の薄膜12を凡そ2500〔人〕の厚さに被着
して薄膜の二重層を形成する。
第2の薄膜12としては上記PSG層に代えてプラズマ
CVD法或いは蒸着法により形成したSlO2膜等を用
いることができる。そしてさらにフオトレジスト13を
塗布し、上記第1及び第2の薄膜11,12を通常のプ
ラズマエツチング法或いはスパツタエツチング法等によ
り素子形成領域を除く他の部分を選択的に除去し、更に
第2の薄膜12を弗酸系の薬品により所望の寸法(約1
μm)だけサイド・エツチングして、第1の薄膜11よ
り稍小さな寸法とする。
これは第2の薄膜が第1の薄膜より被エツチレートが速
いため可能である。次いで同図bに示すように、シリコ
ンエピタキシヤル層2を高圧酸化法を用いて選択的に酸
化してフイールド酸化膜3を形成する。
前述のごとくSi3N4膜は本工程におけるマスク層と
して働く。また本工程において高圧酸化法を用いるのは
、第2の薄膜12の融点より低い温度で酸化処理を行な
うためである。次いで同図cに示すようにプラズマエツ
チング法或いはスパツタエツチング法を用いて上記第1
及び第2の薄膜11,12を選択的に除去する。
本工程において残留せしめた第1、第2の薄膜11,1
2は、フイールド酸化膜3の端部に接触する一端を含み
かつその部分14では階段状になつており、シリコンエ
ピタキシヤル層2のエミツタ形成領域表面を被覆するよ
うに形成され、エミツタとコレクタの境界部15では同
一垂直面を有するよう形成されている。次いで同図dに
示すようにボロンBのようなp型不純物をイオン注入法
を用いてシリコンエピタキシヤル層2表面に導入してベ
ース領域5を形成する。
周知のごとくシリコン(Si)及びSiO!,Si3N
4,PSG等のSi化合物のイオン注入に対する阻止力
はほぼ等しいので、注入されたボロン(B+)の到達深
さはエピタキシヤル層2表面の最上面からの深さがほぼ
同一となり、従つてベース・コレクタ接合16は図示の
ごとき形状となる。即ち接合16の深さは第1及び第2
の薄膜11,12を透過してボロンが注入されるエミツ
タ形成領域部で最も浅く、エピタキシヤル層2表面が露
出せる部分で最も深く、フイールド酸化膜3端部近傍で
は両者の中間となる。本実施例では注入エネルギを10
0〔KeV)、ボロンのドーズ量を2×1014〔?−
2〕とし、上記接合16のエピタキシヤル層2表面から
の深さを最深部が約6300〔入〕、エミツタ形成領域
で約2500〔λ〕とした。
次いで同図eに示すように、第2の薄膜12を除去した
後、加熱処理を施こしてボロンを注入されたベース領域
をアニールすると共に、シリコンニピタキシヤル層2の
表面を酸化してSlO2膜(第3の薄膜)17を形成す
る。
この工程においても前述と同様に第1の薄膜11の下に
はSIO2膜は形成されない。そこで上記第1の薄膜1
1を除去することにより同図fに示すように開口18を
形成し、該開口18を通して廓P)或いは砒素(As)
のようなn型不純物を拡散法またはイオン注入法により
シリコンエピタキシヤル層2の表面に導入してエミツタ
領域4を形成する。
該エミツタ領域4は前記第1の薄膜11を除去して得ら
れた開口18の部分に形成されるので、図示のごとく一
端がフイールド酸化膜3に接触して形成される。このあ
とは通常の工程に従つて進めてよく、即ち同図gに示す
ごとくSiO2膜17にベース電極窓を開口し、エミツ
タ電極9E1ベース電極9B及びコレクタ電極(図示せ
ず)を形成してウオールド・エミツタ構造の半導体素子
が完成する。
なお最終的な素子の断面図を第3図に示し、図に付した
番号は各々第1図に対応するものである。上述の工程に
おいて重要なことはベース領域5形成のためのイオン注
入を行なうに当り、第1及び第2の薄膜11,12の厚
さ及びイオンの注入エネルギを制御して注入されたイオ
ン分布の最大値の位置がエミツタ・ベース接合10の位
置近傍に来るようにすること、及びエミツタ・ベース接
合10の位置におけるベース領域5の不純物濃度を10
17〔α−3〕以上とすることである。このようにする
ことによりベース領域5の端部5aとフイールド酸化膜
3との界面のボロン濃度を、エミツタ・ベース接合10
の近傍において1017〔?−3〕以上に保つことがで
きるので、上記界面におけるn型反転チヤネルの生成を
防止できる。しかもフイールド酸化膜3に沿つたエミツ
タ領域4とコレクタ領域5との間隔は前述のごとく従来
の製造方法により製作されたウオールド・エミツタ構造
の素子よりも遥かに長いものとされる。この2つの効果
によりエミツタ領域3とコレクタ領域間がn型チヤネル
により橋絡されることがなく、従つてエミツタ・コレク
タ間耐圧が低下したり短絡したりすることがない。この
ようにエミツタ・コレクタ間の耐圧低下や短絡の危険が
ないので、エミツタ領域4直下の活性ベース領域の巾を
従来の製造方法により製作された素子と同等或いはそれ
以下とすることが可能である。
従つて周波数特性も従来と同等或いはそれ以上とするこ
とができる。更に前述の説明により既に明らかなごとく
、本実施例では最初に形成した第1及び第2の薄膜の二
重層を用いてフイールド酸化膜、ベース領域及びエミツ
タ領域を形成するので、この三者の位置は完全に自己整
合され、従つて位置合せ余裕を設ける必要がない。
以上説明したごとく本発明によればウオールド・エミツ
タ構造素子のエミツタ・コレクタ間耐圧を他の特性に影
響を及ぼすことなく十分高くすることができ、しかもそ
の製作に当つては完全に自己整合法を用いることが可能
となるので、素子を微細化して集積度を高めようとする
ウオールド・エミツタ構造の目的を達成することができ
る。
本発明は前記実施例に限定されることなく、更に種々変
形して実施できる。例えば前記実施例ではNPN構造の
場合について説明したが、PNP構造の場合にも適用し
得る。
その場合には前記実施例において述べたn型、p型をす
べて逆にすればよい。また薄膜二重層の構成及び厚さも
前記実施例に限定されるものではなく、イオン注入の際
のマスキング効果及び薄膜のエツチング方法等を考慮し
て適宜選択し得るものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の製造方法により製作されたウオールド・
エミツタ構造の素子を示す要部断面図、第2図は本発明
の一実施例を示す要部工程断面図、第3図は本発明によ
り形成された素子の要部断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・エピタキシ
ヤル層、3・・・・・・フイールド絶縁膜、4・・・・
・・エミツタ領域、5・・・・・・ベース領域、5a・
・・・・・ベース領域端部、11・・・・・・第1の薄
膜、12・・・・・・第2の薄膜、16・・・・・・ベ
ース・コレクタ接合、10・・・・・・エミツタ・ベー
ス接合。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 エミッタ領域の少なくとも一端を素子間絶縁分離領
    域に接触させて配設する構造の半導体装置の製造方法に
    おいて、表面が一導電型を有する半導体基板上の所定の
    領域を被覆する第1の薄膜と該第1の薄膜上にありかつ
    該第1の薄膜より狭い領域を被覆する第2の薄膜とから
    なる二重層を形成する工程と、該二重層をマスクとして
    フィールド絶縁膜を形成する工程と、前記二重層を選択
    的に除去して該二重層の前記フィールド絶縁膜に隣接せ
    る一端を含む所定の区域を残留せしめる工程と、該残留
    せる二重層をマスクとして逆導電型不純物をイオン注入
    法により前記半導体基板表面に選択的に導入してベース
    領域を形成する工程と、前記二重層が被着せる領域にエ
    ミッタ領域を形成する工程を含むことを特徴とする半導
    体装置の製造方法。
JP6858780A 1980-05-23 1980-05-23 半導体装置の製造方法 Expired JPS5941308B2 (ja)

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