JPS61108168A - バイポ−ラ型半導体装置のエミツタ領域形成方法 - 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、特にバイポーラ型半
導体装置のエミッタ領域形成方法に関する。

〔従来の技術〕

従来、バイポーラ型半導体装置のエミッタ領域形成は、
大部分不純物の熱拡散法によっていた。第３図を参照し
てＮ形のエミッタ領域を形成する従来の方法を説明する
。

ベース領域１の形成が終了した基板上の５ｉｎ２膜２の
所定部分をエツチング除去（同図（ａ）に示す）した後
、オキシ塩化リンを含むキャリアガス中で該基板を熱処
理することで、同図（ｂ）に示すエミッタ領域３が形成
される。熱拡散法では、ウェーハの径が大きくなると、
温度の一様性・不純物ガスの均一性の点からウェーハ内
の特性の均一性が得られず、４インチウェーハがこの方
法の適用される量産上の限界と考えられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記限界を超える手段として、制御性のすぐれているイ
オン注入法によるエミッタ領域形成が検討されている。

しかし、エミッタ領域は、電気的特性上から極めて比抵
抗を低くしなければならず、このだめの不純物注入量を
大きくするので、イオン注入法としては設備コストが高
く経済性に欠ける。また高濃度であるので、イオン注入
による欠陥が大きく、アニールアウトが困難である。以
上のことから、特別の素子に採用されているだけで、一
般には実現されていない。

本発明の目的は、上記の欠点を除去し、大口径のウェー
ハにおいて、特性が均一性であシ経済性を満足させるエ
ミッタ領域形成方法を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明によるエミッタ領域形成方法は、拡散係数の小さ
い第１の不純物を低濃度でイオン注入することでベース
領域と極性を異にする極性反転層を形成する工程と、該
工程によ多形成された極性反転層内に、第２の拡散係数
の大きい同一極性を与える不純物を高濃度で熱拡散によ
って導入する工程とを含ませたものである。

〔作用〕

ＮＰＮ　）ランジスタを例にと９、説明する。

エミッタ領域生成の工程は、Ｐ影領域にＮ形の極性反転
層（以下では反転層と略称する）の残された非反転層を
ベース領域として、そのベース幅を制御するものである
。ベース領域は、トランジスタの特性上、不純物濃度が
少ない。本発明では拡散係数の小さい第１のＮ形不純物
をイオン注入法で基板に注入し、アニールする。

イオン注入であるから注入深さの制御は良好でベース幅
は極めて正確に決められる６また、ベース領域は濃度が
低いので、エミッタ接合位置の決定のためだけにはイオ
ン注入量は少なくてよく、また拡散係数が小さいので、
注入後のアニールの熱処理はエミッタ接合位置の移動を
考慮しないでよいので充分に行なうことができる。

これによって完全に結晶性を回復できる。また、イオン
注入後、不純物拡散のため、アニール温度よシ高い温度
で例えば、基板を１１００ｔＺ’〜１１５０Ｃで熱処理
すると、注入されたイオンが拡散し接合位置が移動する
。この場合にも注入されたイオン量が完全に制御されて
いるので、拡散による接合位置移動量は設計どおりに行
ないうる。

次に第２の同一極性を与えるＮ形の不純物を高濃度で熱
拡散する。この拡散は、イオン注入で形成されたＮ形の
反転層内にとどめるもので、エミッタ接合位置に変更を
及ぼさないようにする。この工程はトランジスタの特性
であるエミッタ効率を高めるためである。ベース領域不
純物総量をＱＥ３．エミッタ領域不純物総量をＱＥとす
ればエミッタ効率はＱＦ、／Ｑｎできまるので、ＱＥを
大きくするため、第２の不純物を高濃度で熱拡散しＱＥ
を充分の大きさにする。　この工程ハヘース幅を何ら変
更しないので、ベース幅できまるトランジスタ特性例え
ば伝達率などは設計どおりに保たれる。

〔実施例〕

第１図、第２図にもとづき、本発明の詳細な説明する。

第１図は第１の実施例を説明するだめの半導体横断面図
である。同図（ａ）に示すように通常の方法によってベ
ース領域４が形成された基板５上の５ｉ０２膜６上に開
口を所定位置につくる。その後同図（ｂ）に示すように
開口部表面に数１００＾程度の５ｉ０２膜７を形成し、
この上から拡散係数の小さい第１のＮ形不純物として砒
素を選定し、１０１５−１０１６ｃｍ−２注入し反転層
８を形成する。イオン注入後基板をＮ２ふんい気中でア
ニールして欠かんを除いておく。アニールの条件はベー
ス領域の深さにより決定されるが、ベース領域の深さが
１μｍ前後の場合は１００ＯＣ〜１０５０ｔ：’で行な
う。

次に同図（ｅ）に示すように、開口部の５ｉ０２膜７を
エツチング除去した後、第２のＮ形不純物のリンを用い
通常の熱拡散法により高不純物濃度の領域９を反転層８
内に形成する。拡散条件は第１の不純物による反転層８
の深さによるが、０．５〜０．７ｔｔｍの場合９００Ｃ
〜９５０Ｃで拡散が行なわれる。

上記のようにして、エミッタ領域形成後、通常のコンタ
クト開口工程、配線工程を経て、素子形成を終了する。

第２の不純物としては、高不純物濃度領域９を反転層８
内にとどめ、エミッタ接合にがからないように制御しな
ければならないことから、第１の不純物より拡散係数の
大きい不純物を用い、上記のように９００Ｃ〜９５０ｃ
という低温度の拡散を行なっている。この目的にはリン
が適当している。

次に第２の実施例を第２図にもとづいて説明する。この
実施例はベース領域をイオン注入法で形成した場合であ
る。まず、同図（ａ）に示すように、通常の方法により
絶縁分離工程を終了した基板１０上の５ｉ０２膜１１に
エツチング除去によ、リエミッタ形成用開口をつくる。

その後筒１のＮ形不純物の砒素を１０”　ｃｍ−２ａ度
イオン注入する。

次に同図（ｂ）に示すように、Ｓｉｏ２膜１１にベース
形成用開口をエツチングにより形成し、ベース不純物で
あるホウ素を１０１４〜１０１５ｃｍ−２程度イオン注
入する。その後、基板１０を１１００ｃ〜１１５０ｃで
熱処理することにより、イオン注入された不純物を拡散
させベース領域１２および反転層１３を形成する。この
反転層１３はＮ形で不純物濃度は低く、次の工程で、こ
の反転層１３内に高不純物濃度領域を形成する。

すなわち、前記基板１０を酸化処理して、ベース形成用
開口部に２０００λ〜５０００ＸのＳｉＯ□膜１４を成
長させ、そして同図（ｃ）に示すように、ＳｉＯ２膜１
４の所定の部分をエツチングして開口し、さらにリンを
ドープした５ｉＯｚ膜１５を気相成長法によシ基板全面
に成長させ、１０００ｔＺ’程度の熱処理を行々うこと
で、５ｔ０２膜１５中のリンが反転層１３内に拡散し、
高濃度領域１６をエミッタ領域内に生ずる。

第２の実施例では、ベース層・反転層をともにイオン注
入法で製作している。このときイオン注入濃度はともに
低濃度であり、またイオン注入であるから注入濃度の制
御の確度が高い。

従って、その後の注入された不純物の熱拡散による各領
域の決定が設計どおシに行なわれる。

〔発明の効果〕

以上、詳しく説明したように、本発明においてはエミッ
タ領域の形成を２段階にわけている。

第１段階では、イオン注入法によシ低濃度の不純物を注
入することで、ベース層と極性を異にする反転層をつく
る。これによってベース幅ヲ正確に決めることを可能と
した。次に前記反転層内に熱拡散法で高濃度の領域を生
成する。エミッタ効率はベース領域内およびエミッタ領
域内の不純物総量比できまるので、エミッタ効率を高め
ることができる。従来の熱拡散法はエミッタ領域を高濃
度不純物拡散で直ちにつくるため、エミッタ効率は高く
できるが、ベース幅等の制御が困難であった欠点を除去
できる。また高濃度のエミッタ領域を全面的にイオン注
入法で製作する方法では、設備面・量産性の点から難点
があったが、本発明では低濃度のイオン注入法を一部用
いるのみで前記問題点がない。

本発明により、４インチ以上の大型のウェーハを処理し
て、特性が均一で、結晶性が良く、かつ経済的なバイポ
ーラトランジスタを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図・第２図は本発明の工程を示すだめの半導体横断
面図、第３図は従来例である。 １　、４　、１２・・・ベース領域、 ２　、６　、７　、１１　、１４・・・ＳｉＯ２膜、３
・・・エミッタ領域、 ５．１０・・・シリコン基板、 ８．１３・・・反転層、 ９．１６・・・高不純物濃度領域、 １５・・・リンドープＳｉＯ２膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）バイポーラ型半導体装置のエミッタ領域形成に際
   し、拡散係数の小さい第１の不純物を低濃度でイオン注
   入することで、ベース領域と極性を異にする極性反転層
   を形成する工程と、該工程により形成された極性反転層
   内に、第２の同一極性を与える不純物を高濃度で熱拡散
   によつて導入する工程とを含むことを特徴とするエミッ
   タ領域形成方法。
2. （２）Ｎ形エミッタ領域形成に際し第１の不純物が砒素
   であり、第２の不純物がリンである特許請求の範囲の第
   １項記載のエミッタ領域形成方法。