JPS60235465A - 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特に高密度・高速化を図った半導体
装置の製造方法に関するものである。

従来例の構成とその問題点 近年、半導体装置はますます高密度化・高速化の要求が
高まり、サブミクロン以下の加工精度を実現するためセ
ルファライン（自己整合）技術の研究が活発に行なわれ
ている。通常、半導体プロセスでは数回のフォトエッチ
によるマスク合せ工程を経て、集積回路が完成源れる。

しかしながら、現状のフォトエッチ技術では１μｍ以下
の微細パターンが形成しにくいこと、寸だマスク合せ工
程で必ず合せずれが生じるため、１μｍ以下の微細パタ
ーンの加工は不可能であった。そこで、マスク合せをし
ないで加工する技術（セルファライン技術）を用いてサ
ブミクロン加工を実現するようになってきた。

第１図に一般的なバイポーラトランジスタ（以下Ｔｒと
略す）の要部構造を示す。１は、たとえばｎ型半導体領
域でコレクタを形成している。２はベース、３はエミッ
タ、４は酸化膜、５はＡ５電極配線である。第１図にお
いて、Ｔｒのペース面積はＡ４電極配線によって決めら
れている０っ一４Ｄ、ｋｅ電極配線の間隔（図中ａで示
す部分）はフォトエッチ及びＡ５の加工精度によって決
められ、ＬＳ　Ｉ　（Ｌａｒｇｅ　５ｃａｌｅ　Ｉｎｔ
ｅｇｒａｔｅｄ）レベルにおいても３〜４μｍ離さなけ
ればならない。まだ、Ａｌ電極配線とコンタク開口部と
の合せ余裕（図中すで示す部分）は、ムｅの加工精度及
びマスク合せによるずれを考慮して１〜２μｍ大きくし
ておかねばならない。したがって、ペース面積もＡ６電
極配線、マスク合せずれを考慮して太きくしなければな
らなくなってしまう。そのため、不活性ベース領域（図
中Ｃで示す部分）が長くなってしまうため、ベース抵抗
ｒｂｂ’が大きくなる。壕だ、ペース面積が大きいため
寄生容量が大きくなり、従来のバイポーラＴｒの構造で
は十分な高密度化・高速化が図られていないのが現状で
ある。

発明の目的 本発明はこのような従来の問題に鑑み、ａｓ１９電極配
線の加工精度によらず、ｐｏｌｙ　Ｓｉ　を電極取出し
に用いることにより、面積を小さく、かつ自己整合的に
コンタクト間距離を１μｍ以下のサブミクロンにして、
高密度・高速化を図った半導体装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

発明の構成 本発明は半導体基板上にｐｏｌｙ　Ｓｉを形成し、この
ｐｏｌｙ　Ｓｉの所定領域が微細な溝により他のｐｏｌ
ｙ　Ｓｉ領域と分離され、この溝から所定領域以外のｐ
ｏｌｙ　Ｓｉ上に絶縁膜を形成するという構造により、
Ａｌ電極配線によらず、この微細な溝上に形成された絶
縁膜によってコンタクトを分離することにより、実質の
Ｔｒ面積を小さくシ、高密度・高速化を実現し、１回の
マスク合せて自己整合的にサブミクロン加工を可能にし
、簡略にＴｒを製造可能とするものである。

実施例の説明 第２図は本発明の一実施例におけるバイポーラＴｒの構
造を示している。１１はたとえばｎ型半導体基板でコレ
クタを形成している。１２は低濃度活性ベース、１３は
エミッタ、１４は酸化膜、１５．１５′はｐｏｌｙ　Ｓ
ｉで１６はエミッタ電極、１６′はベース電極を取出し
ている。１６は酸化膜、打は高濃度不活性ベース、１８
はＡ４電極配線である。本発明の特長はエミッタ電極取
出し用のｐｏｌｙ　Ｓｉ１５とベース電極取出し用のｐ
ｏｌｙ　５ｉ１５′とが１μｍ以下のサブミクロンで離
れており、酸化膜１６はエミッタ電極取出し用ｐｏｌｙ
　Ｓｉ１５とベース電極取出し用ｐｏｌｙ　５ｉ１ｅ’
との間及びベース電極取出し用ｐｏｌｙ　５ｉ１ｅ＞’
上にのみ形成されておシ、エミッタ電極取出し用ｐｏｌ
ｙ　Ｓ工１５上には形成されていないことである。それ
故、Ａ７Ｊ電極配線１８はこのｐｏｌｙ　Ｓｉ上で従来
のＡ７１加工精度、マスク合せ精度で決められるが、実
際のＴｒ形成領域はこのＡ７！電極配線によらないので
従来のＴｒに比べて、ベース面積を大幅に小さくするこ
とができ、る。すなわち、エミッタ領域とベース・コン
タクトが１μｍ以下の酸化膜で分離されているので不活
性ベース領域が従来に比べてほとんどないので、その分
だけ大幅にペース面積を小さくすることができるのであ
る。そのため寄生容量も大幅に減少し、ＴｒＯ高密度・
高速化を図ることができる。また、エミッタ領域とベー
ス・コンタクトまでの距離が１μｍ以下なのでベース抵
抗ｒｂｂ　’が非常に小さくなり、高速化を大幅に改善
することになる。また酸化膜１６′によってエミツタ１
３と高濃度不活性１７は分離されているので、ベースか
らエミッタへのホールの注入が小さく、電流増幅率ｈｙ
ｘを大きくすることができる〇しかも、エミッタ接合は
低濃度活性ベース１２との間で形成されているので耐圧
も大きくすることができる。

以下、第３図龜〜ｅとともに本発明の一実施例にかかる
バイポーラＴｒ製造方法を示す。第３図ａにおいて２１
はｎ型半導体基板でコレクタを形成している。２２は酸
化膜、２３は低濃度活性ベースでここまでは従来の製造
方法と同じである。

２４はｐｏｌｙ　Ｓｉ５０００人形成している。２６は
窒化ケイ素膜で８００人、２６はｐｏｌｙ　Ｓｉで１０
０Ｏ人形成している。２７は窒化ケイ素膜で８００人、
２８はＧ　Ｖ　Ｄ　（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　ＶａｐｏｒＤ
ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ　）法で形成した５１０２膜で１０
００人形成している。２９はレジスト膜でエミッタ形成
領域にパターニングしている。その後、レジスト膜２９
をマスクとしてＧ　Ｖ　Ｄ　５ｉｎ２膜２８．窒化ケイ
素膜２了を各々エツチングする。そして、レジスト膜２
９を除去した後、Ｇ　Ｖ　Ｄ　５ｉｎ２膜２８をマスク
として窒化ケイ素膜２７をサイドエツチングしてサイド
エツチング部３０を形成する。すなわち、ＣＶ　Ｄ　５
ｉ０２膿２８のパターンより窒化ケイ素膜２７（７）パ
ターンを小さくしておくことが必要である（第３図ｂ）
。

第３図ｇにおいては、窒化ケイ素膜２７をマスクとして
、熱酸化しｐｏｌｙ　Ｓｉ２　ｅを酸化膜３１にする。

酸化膜の厚さは２０００人である。このときの酸化でｐ
ｏｌｙ　５ｉ２ｅは完全に酸化膜３１にしておく。ｐｏ
ｌｙ　Ｓｉ２６の下には窒化ケイ素膜２５が形成しであ
るので、ｐｏｌｙ　Ｓｉ２６が完全に酸化されると、そ
れ以上酸化は進まない０ＣｖＤＳ１０２膜２８も下が窒
化ケイ素膜２了であるので酸化は進壕ない。その後、再
びＯＶ　Ｄ　ＳｉＯ２［２８をマスクとして窒化ケイ素
膜２７をサイドエツチングして、ｐｏｌｙ　５ｉ２６の
露出部（サイドエツチング部）３２を形成する。このサ
イドエツチングにより、窒化ケイ素膜２７と酸化膜３１
の間にｐｏｌｙ　５ｉ２６の犀、山部３２（サイドエツ
チング部３２と同じ）がサブミクロンで形成されること
が本発明の特長である。

第３図ｇにおいては、窒化ケイ素膜２７及び酸化膜３１
をマスクとして、ｐｏｌｙ　５ｉ２６の露出部３２を硝
酸：フッ酸：酢酸の混合液を用いてエツチングし、開口
部３３を形成する。硝酸：フッ酸：酢酸の混合液でｐｏ
ｌｙ　５ｉ２ｅをエツチングするので、窒化ケイ素膜２
７．酸化膜３１及びｃｖｎＳｉｎ２２８はｐｏｌｙ　５
ｉ２６に比べてエツチングレートが非常に小さいのでほ
とんどエツチングされない。この開口部３３もサブミク
ロンで加工されている。その後、ｐｏｌｙ　Ｓｉ２６及
び酸化膜３１をマスクとして、開口部３３から窒化ケイ
素膜２６を熱りん酸でエツチングして開口部３４を形成
する。

熱りん酸を用いているので、窒化ケイ素膜２６はエツチ
ングされるが、ｐｏｌｙ　Ｓｉ２６ｅ酸化膜３１及びＣ
Ｖ　Ｄ　Ｓｉｎ、膜２８はエッチレートが非常に小さい
のでほとんどエツチングされない（第３図ｆ）○ 第３図ｇにおいては酸化膜３１及びＧ　Ｖ　Ｄ　５ｉｎ
２膜２８をフッ酸二フッ化アンモニウムの混合液で除去
している。ｐｏｌｙ　Ｓｉ２６．窒化ケイ素膜２５゜２
７はほとんどエツチングされない。その後、全土 面にＢをｅｏＫｅＶ、５ｘ１ｏ　／ばでイオン注入する
。この条件では、ｐｏｌｙ　５ｉ２６は膜厚が２０００
人、窒化ケイ素膜２７はＳＯＯ八あるので、窒化ケイ素
Ｍ２５′の下部のｐｏｌｙ　Ｓｉ２４’はノンドープｐ
ｏｌｙ　Ｓ工のままであるが、鰐がイオン注入された窒
化ケイ素膜２５下部のｐｏｌｙ　Ｓｉ２４上は鱈ドープ
トｐｏｌｙ　Ｓｉ［なる（第３図ｈ）。

第３図ｉにおいては、窒化ケイ素膜２５．２５’をマス
クＫ　ｐｏｌｙ　Ｓｉ　２４．　２４’を５０００人工
ツチングして開口部３５を形成している。この開口部も
サブミクロンで加工されておシ、ここまでの工程はすべ
てセルファラインで行なわれている。

その後、窒化ケイ素膜２７，２５を熱りん酸で除去し、
ｐｏｌｙ　５ｉ２６をフッ酸：硝酸：酢酸の混合液で１
０００人工ツチングして除去する。このとき、開口部３
５から活性ベース領域２３の一部も同時にエツチングさ
れて開口部３６が形成される。

ｐｏｌｙ　５ｉ２４も１０００人程度エツチングされる
が、約４０００人のｐｏｌｙ　Ｓｉはまだ残っている（
第３図Ｊ）。

第３図ｋにおいては、窒化ケイ素膜２６′をマスクにし
て、露出したｐｏｌｙ　５ｉ２４表面及び開口部３５・
　３６を熱酸化して酸化膜３７を２５００人形成する。

この熱酸化時にｐｏｌｙ　５ｉ２４中にドーグされた鱈
は活性ベース中へ拡散していき、高濃度不活性ベース３
日も同時に形成される。また、ｐＯＩＹ　５ｉ２４’と
活性ベース２３の界面から活性ベース中にも酸化膜３７
′は形成されている。その後、酸化膜３７をマスクにＡ
ｓをｐｏｌｙ　５ｉ２４’中にイオン注入し、熱処理に
よシエミッタ３９を形成する。このエミ７１夕は０．２
μｍの深さまで形成するが、酸化膜３７′によって高濃
度不活性ベース３８と分離されているので、エミッタ接
合は低濃度の不活性ベース２３と形成されているので、
ベースからエミッタへのホールの注入が小さく、電流増
幅率ｈｙｘを大きくすることができ、また、エミッタ接
合の耐圧も大きくできる。そして、ベースコンタクトを
開口し、ムｌ電極配線４０を形成して、バイポーラＴｒ
が完成する（第３図１）。

以上述べてきたように、本発明をバイポーラＴｒに適用
しｐｏｌｙ　Ｓｉをエミッタ及びベース電極取出しに用
いることにより、Ａｄ電極配線の加工精度・マスク合せ
ズレにかかわらず、実質的なベース面積を大幅に小さく
することができる。しかもベース形成後は１回のマスク
合せにより、ｐｏｌｙ　Ｓｉを１μｍ以下のサブミクロ
ンで加工することができ、エミッタとベース・コンタク
ト筐での距離を１　μｍ以下にできるので、ベース抵抗
を非常に小きくすることができる０また、自己整合的に
高濃度不活性ベース、エミッタを形成することができ、
工程的にも簡略化することができる。

発明の効果 以上のように、本発明はｐｏｌｙ　Ｓｉ　を電極取出し
に用いることにより、１回のマスク合せて自己整合的に
１μｍ以下の加工を実現することができ、実質的なＴｒ
面積を小さくシ、工程を非常に簡略化するとともに高密
度・高速化を図った半導体装置の製造方法に大きく寄与
し、また工業的にも非常に価値の高いものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバイポーラＴｒの要部構造断面図、第２
図は本発明を適用したバイポーラＴｒの要部構造断面図
、第３図Ｉ！Ｌ〜１は本発明の一実施例にかかる半導体
装置の要部製造工程図である。 １５、　１５’ｓ　２４９　２４’・・・・・・ｐｏｌ
ｙ　Ｓｉ、１ｅ。 ３７．３７’・・・・・・選択酸化により形成された酸
化膜、２５．２５’・・・・・・窒化ケイ素膜、１２．
２３・・・・・・低濃度活性ベース、１３．３９・・・
・・・エミッタ、１７゜３８・・・・・・高濃度不活性
ベース。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 第２図 ／？　／、７ 第３図 Ｃ）Ｑ 第３図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に第１の導電性物質、第１の耐酸化
   性膜、第１の被膜、第２の耐酸化性膜及び第２の被膜を
   各々形成し、前記第２の被膜より第２の耐酸化性膜のパ
   ターンを小さく形成する工程と、前記第２の耐酸化性膜
   をマスクに前記第１の被膜を酸化して第１の酸化膜を形
   成し、前記第２の耐酸化性被膜と同一パターンの前記第
   １の被膜を形成する工程と、前記第２の被膜をマスクと
   して前記第２の耐酸化性膜のパターンを前記第１の被膜
   より小さく形成し、前記第２の耐酸化性膜をマスクに前
   記第１の被膜を前記第２の耐酸化性膜と同一パターンに
   エツチングする工程と、前記第１の被膜及び第１の絶縁
   膜をマスクに前記第１の耐酸化性膜に第１の開口部を形
   成する工程と、前記第１の耐酸化性膜をマスクに前記第
   １の導電性物質をエツチングして第２の開口部を形成す
   る工程と、前記第１の絶縁膜及びその下部の第１の耐酸
   化性膜を除去する工程と、前記第１の耐酸化性膜をマス
   クに、前記第１の導電性物質を酸化して第２の開口部を
   酸化膜で充てんする工程とを備えたことを特徴とする半
   導体装置の製造方法。
2. （２）　第１の被膜が第２の導電性物質であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置の製造
   方法。
3. （３）第２の被膜がＣＶＤ法で形成された５ｉｎ２膜で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導
   体装置の製造方法。