JPS6110274A - 半導体装置およびその製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 この発明は、バイポーラトランジスタを含む半導体装置
およびその製造方法に関する。

（ロ）従来技術 一般に、バイポーラトランジスタを含む半導体装置は、
外部からの汚染の影響を受けないように絶縁膜の膜厚を
厚くして（例えば、６０００〜７０００人位）パシベー
ション効果を持たせている。

しかしながら、各コンタクトホールを形成する場合、前
記絶縁膜の膜厚を比較゛膜厚く形成しているので、その
サイドエツチング量が大きくなる。

そのため、後工程で電極を形成するときに電極の段差切
れを引き起こす原因となる。さらに、エミッタのコンタ
クトホールが大きくなるため、活性領域界面でのベース
、エミソク間ショートを引き起こす原因となる。即ち、
製品としての歩留りおよび信頼性の低下を招くこととな
る。

また、活性領域の面積縮小のために比較的浅いベース層
およびエミッタ層を形成した場合の電極の形成時におい
て、エミッタ電極の電極材料が前記エミッタ層を突き抜
けてベース層まで？＋透し、活性領域を破壊し７てしま
う恐れがある。さらに、ベース層およびエミッタ層をホ
トエツチング工程を用いて形成する関係上、微細加工す
るには一定の限界があった。即ち、活性領域の面積を縮
小するのが困難である結果、トランジスタの高周波特性
の改善は望めない。

（ハ）目的 この発明は、トランジスタの高周波特性の改善を図ると
共に、製品として歩留りおよび信頼性の向上を図ること
のできる半導体装置およびその製造方法を提供すること
を目的としている。

（ニ）構成 第一の発明に係る半導体装置は、バイポーラトランジス
タを含む半導体装置であって、少なくとも、活性領域を
除くセル領域の表面は、オーミックコンタクトが良好で
、しかも抵抗値の小さい第一のコンタクト層と、不純物
を含むシリコン酸化膜と、選択熱酸化のマスクとして用
いられる窒化膜とによって表面保護されており、前記不
純物を含むシリコン酸化膜からの熱拡散によって形成さ
れる外部ベース層と、前記表面保護のために積層された
各層をマスクとして前記外部ベース層に対する自己整合
により形成されるエミッタ層とを具備し、かつ、このエ
ミッタ層とエミッタ電極との間に、オーミックコンタク
トが良好で、しかも抵抗値の小さい第二の一コンタクト
層を設けたことを特徴としている。

第二の発明に係る半導体装置の製造方法は、バイポーラ
トランジスタを含む半導体装置の製造方法であって、半
導体基板の表面にパッドオキサイドおよび窒化膜を積層
し、デバイスを形成する領域以外の前記窒化膜を除去す
る工程と、前記基板を選択熱酸化する工程と、内部ベー
ス層を形成すべき領域に不純物をイオン打込みし、しか
る後、熱処理することにより内部ベース層を形成する工
程と、前記バンドオキサイドおよびこの上部に被着した
窒化膜を除去した基板に、オーミックコンタクトが良好
で、しかも抵抗値の小さい第一のコンタクト層を、この
表面に不純物を含むシリコン酸化膜を、さらにその表面
に窒化膜を積層する工程と、エミッタ層を形成すべき領
域の前記窒化膜および不純物を含むシリコン酸化膜を除
去する工程と、前記基板を選択熱酸化することにより、
前記シリコン酸化膜に含まれている不純物を基板に浸透
させて、外部ベース層を形成すると共に、窒化膜が形成
されている部分以外の基板表面に熱酸化膜を成長させる
工程と、前記窒化膜をマスクとして反応性イオンエツチ
ングすることにより、前記成長された熱酸化膜を除去す
る工程と、前記基板の表面にオーミックコンタクトが良
好で、しかも抵抗値の小さい第二のコンタクト層を被着
する工程と、前記第二のコンタクト層を被着した基板に
エミッタ層を形成する工程と、前記形成されたエミッタ
層の上部以外の第二のコンタクト層を除去する工程とを
具備したことを特徴としている。

（ボ）実施例 策二■発班 第１図は第一の発明に係る半導体装置の一実施例を示し
た断面説明図である。

同図において、１はバイポーラ素子としてのバイポーラ
トランジスタ、１０はＰ型のシリコンからなる半導体基
板であり、Ｎ十埋め込み拡散層１１と、特にコレクタを
形成するエピタキシャル層１２と、各素子を分離する分
離拡散１１３と、コレクタ・ウオール１４とが形成され
ている。

１５はＰ−型の内部ベース層、１６はＰ中型の外部ベー
ス層であり、不純物を含むシリコン酸化膜４０からの熱
拡散によっ゛ζ形成され′（いる。前記内部ベース層１
５は、外部ヘースＦｉｔ１６と接続し°ζいる。

１７はＮ中型のエミッタ層であり、第一のコンタクト層
３０とシリコン酸化膜４０と窒化膜５０とをマスクとし
て前記外部ベース層１６に対する自己整合により形成さ
れている。１８はＮ中型のコレクタのコンタクト層であ
る。

２０は熱酸化膜であり、選択熱酸化によっていわゆるバ
ーズビーク２１が形成されている。

３０．３■は例えば不純物を含まないポリシリコンから
なる第一および第二のコンタクト層である。

この第二のコンタクト層３１は、エミッタ層１７および
コレクタのコンタクト層１８と、これらの電極との間に
設けられている。

４０は例えばボロン等の不純物を含むシリコン酸化膜（
ボロンシリケートガラス）である。４０ｂは外部ヘース
ｌ１ｉ１６の熱拡散時に前記第一のコンタクト層３０の
端部を酸化することにより形成される酸化膜の壁である
。

５０は選択酸化のマスクとして用いられる窒化膜である
。前記第一のコンタクト層３０とシリコン酸化膜４０お
よび窒化膜５０とで基板１０のセル領域の表面保護をし
ている。

６０ａはエミッタ層に接続するエミッタ電極、６０ｂは
外部ベース層１６に接続するヘース電極、６０ｃはコレ
クタウオール１４のコンタクトＦｔｉ１８に接続するコ
レクタ電極である。

笈；立衾凱 第２図は第二の発明に係る製造方法の一実施例を略示し
た説明図である。尚、第１図と同一部分は同一符合で示
して、いる。

ｆａｌ　　Ｐ型のシリコンからなる半導体基板１０の所
定位置にＮ十埋め込み拡散層１１を形成し、さらにその
基板表面にエピタキシャル層１２を成長させる。

このエピタキシャル層１２は分離拡散層１３によって各
素子ごとに分離される。尚、バイポーラトランジスタに
あっては、コレクタの直列抵抗を一部げるためにコレク
タウオール１４が形成される。次に、このエピタキシャ
ル層１２の表面に、パッドオキサイド２０“を成長させ
て、さらにこの表面に窒化膜５０′を気相成長さ−Ｕる
。

（ｂｌ　　このエビクキシャル［１２のデノ入イスを形
成する領域の表面のみをホトレジスト７０で覆う。この
ホトレジストマ０をマスクとして前記窒化膜５０′を選
択エツチングすることにより一部のパッドオキサイド２
０゛を露出させる。しかる後、前記ホトレジストマ０を
除去する。

ｆｃｌ　　前記エピタキシャル層１２を選択熱酸化する
ことにより、前記露出されたバ・ノドオキサイｌ’２０
’に熱酸化膜２０が成長し、いわゆる）＜−ズヒ゛−り
２１が形成される。次に、内部ヘース領域を形成する部
分以外の基板表面を新たなホトレジスト７１で覆う。こ
のホトレジストマ１をマスクとし′ζ例えばホロン等の
低濃度不純物をイオン打込みする。そして、前記ポトレ
ジストマ１を除去した後、ｐ）処理して拡散さゼること
により内部ベース層１５を形成する。前記ポトレジスト
マｌ、窒化膜５０’、ツマノド′メ′キサイド２０’を
除去する。

ｆｄ＋　　このエピタキシャル層１２の表面に第一のコ
ンタクトＮ３０と、ボロン等の不純物を含むンリコン酸
化膜４０と、窒化膜５０とを積層する。

ｔｅｌ　　エミッタ領域およびコレクタのコンタクト領
域を形成する部分以外の基板表面を新たなホトレジスト
マ２で覆う。このホトレジスト７２をマスクとして窒化
膜５０およびシリコン酸化膜４０をそれぞれ選択エツチ
ングする。

（ｆｌ　　前記ホトレジストマ２を除去したエピタキシ
ャル層１２の表面を選択熱酸化する。このとき、シリコ
ン酸化膜４０に含んでいるポロン等の不純物が第一のコ
ンタクト層３０を通過して基板内に浸透することにより
外部ベース層１６が形成される。一方、窒化膜５０がな
いエピタキシャル層１２の表面には熱酸化膜４０　ａが
成長される。尚、この熱酸化によって第一のコンタクト
層３０の端部が酸化され、酸化膜の壁４０ｂができる。

（幻　前記窒化膜５０をマスクとして反応性イオンエツ
チングして、前記成長された熱酸化膜４０ａを除去する
ことにより、エミッタ領域およびコレクタのコンタクト
領域のコンタクトホールを開口する。

但し、前記酸化膜の壁４０ｂは窒化膜５０にカバーされ
ているため除去されない。

ｔｈ＋　　前記エピタキシャル［１２の表面にオーミッ
クコンタクトが良好で、しかも抵抗値の小さい第二のコ
ンタクト層３１を形成する。その後、エミッタ領域およ
びコレクタのコンタクト領域を形成すべき高濃度不純物
（例えば砒素、リン等）をイオン打込みする。

ｆｉ＋　　前記イオン打込みした部分の上部のみを新た
なホトレジスト７３で覆う。ごのポトレジストマ３をマ
スクとして前記第二のコンタクト層３１を選択エツチン
グする。

０）　　前記ホトレジスト７３を除去した後、熱処理し
て拡散させることにより、エミノ列引７、コレクタのコ
ンタクト層１８を同時に形成する。

ｆｋｌ　　前記一方の熱酸化ＭｆＪ２０の上部の窒化膜
５０およびシリコン酸化膜４０を選択エツチングするこ
とにより、ベースコンタクトホールを開口する。以下、
通電の半導体装置の製造方法と同様に、各電極が形成さ
れる。

尚、上述したように工程ｆｆｌで酸化膜の壁４０ｂが形
成されるので、ベース層の導電層となる第一のコンタク
ト層３０とエミッタ電極６０ａとのショートを防止する
ことができる。

また、第一および第二の発明の実施例において、第一お
よび第二のコンタクト層３０．３１は、不純物を含まな
いポリシリコンに限られず、オーミックコンタクト性が
良好で、しかも抵抗分の少ない物質であればよいことは
勿論である。

しかして、第二の発明の実施例でエミッタＰｔ　１７お
よびコレクタのコンタクトＮ１８は不純物イオン打込み
によって形成しているが、例えば、第二のコンタクトＮ
３１に不純物（例えば、砒素）を含ませたものを使用し
、熱処理してエミッタ層１７およびコレクタのコンタク
ト層１８を形成してもよい。

（へ）効果 第一の発明によれば、上述したようにエミッタ層は、表
面保護のための第一のコンタクト層とシリコン酸化膜と
窒化膜とをマスクとして外部ベース層に対する自己整合
により形成されており、外部ベース層は、不純物を含む
シリコン酸化膜の熱拡散によって形成されている。従っ
て、ベース層とエミッタ層との間隔を接することなく近
づけているので、ヘース拡がり抵抗ｒｂｂ’の低減を図
ることができる。ひいては、活性領域の面積を縮小させ
ることができる結果、トランジスタの高周波特性の改善
を図ることができる。

また、活性領域のエミッタ層に直接電極を形成セす、前
記エミッタ層とエミッタ電極との間に第二のコンタクト
層を介在さセているから、浅いベース層、エミッタ層を
形成し°Ｃも電極材料の浸透を防止することができる。

その結果、活性領域の破壊を防止することができる。さ
らに、セル領域の表面保護として窒化膜を被着させてい
るから、外部からの汚染の影響を受は難いというパンヘ
ーション効果が増大する。さらに、シリコン酸化膜およ
び窒化膜の膜厚を比較的薄く形成しているから、各電極
のコンタクトホールを形成する場合におりるサイドエツ
チング量を少なくし、電極の段差切れを防止している。

その結果、製品としての歩留りおよび信頼性を向」二さ
セることができる。

第二の発明によれば、上述したようにホトエソチング工
程が少ないので、マスクずれによる不具合を防止するこ
とができる。さらに、特殊な技術を必要とせず、従来か
らの製造プロセスを利用することができる。そのため、
比較的簡単な製造工程でもって上述のような効果を達成
しうる半導体装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は第一の発明の半導体装置の一実施例を示した断
面説明図、第２図は第二の発明に係る製造方法の一実施
例を示した説明図である。 ■・・・バイポーラトランジスタ、１０・・・半導体基
板、１５・・・内部ベース層、１６・・・外部ベース層
、１７・・・エミッタ層、２０・・・熱酸化膜、２０１
・・・パッドオキサイド、２１・・・バーズビーク、３
０・・・第一のコンタクト層、３１・・・第二のコンタ
クト層、４０・・・シリコン酸化膜、５０・・・窒化膜
。 特許出願人　　　　　ローム株式会社 代理人　　弁理士　　大　西　孝　治 第１図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バイポーラトランジスタを含む半導体装置におい
   て、少なくとも、活性領域を除くセル領域の表面は、オ
   ーミックコンタクトが良好で、しかも抵抗値の小さい第
   一のコンタクト層と、不純物を含むシリコン酸化膜と、
   選択熱酸化のマスクとして用いられる窒化膜とによって
   表面保護されており、前記不純物を含むシリコン酸化膜
   からの熱拡散によって形成される外部ベース層と、前記
   表面保護のために積層された各層をマスクとして前記外
   部ベース層に対する自己整合により形成されるエミッタ
   層とを具備し、かつ、このエミッタ層とエミッタ電極と
   の間に、オーミックコンタクトが良好で、しかも抵抗値
   の小さい第二のコンタクト層を設けたことを特徴とする
   半導体装置。
2. （２）バイポーラトランジスタを含む半導体装置の製造
   方法において、半導体基板の表面にパッドオキサイドお
   よび窒化膜を積層し、デバイスを形成する領域以外の前
   記窒化膜を除去する工程と、前記基板を選択熱酸化する
   工程と、内部ベース層を形成すべき領域に不純物をイオ
   ン打込みし、しかる後、熱処理することにより内部ベー
   ス層を形成する工程と、前記パッドオキサイドおよびこ
   の上部に被着した窒化膜を除去した基板に、オーミック
   コンタクトが良好で、しかも抵抗値の小さい第一のコン
   タクト層を、この表面に不純物を含むシリコン酸化膜を
   、さらにその表面に窒化膜を積層する工程と、エミッタ
   層を形成すべき領域の前記窒化膜および不純物を含むシ
   リコン酸化膜を除去する工程と、前記基板を選択熱酸化
   することにより、前記シリコン酸化膜に含まれている不
   純物を基板に浸透させて、外部ベース層を形成すると共
   に、窒化膜が形成されている部分以外の基板表面に熱酸
   化膜を成長させる工程と、前記窒化膜をマスクとして反
   応性イオンエッチングすることにより、前記成長された
   熱酸化膜を除去する工程と、前記基板の表面にオーミッ
   クコンタクトが良好で、しかも抵抗値の小さい第二のコ
   ンタクト層を被着する工程と、前記第二のコンタクト層
   を被着した基板にエミッタ層を形成する工程と、前記形
   成されたエミッタ層の上部以外の第二のコンタクト層を
   除去する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置
   の製造方法。