JPS61166071A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JPS61166071A JPS61166071A JP60006218A JP621885A JPS61166071A JP S61166071 A JPS61166071 A JP S61166071A JP 60006218 A JP60006218 A JP 60006218A JP 621885 A JP621885 A JP 621885A JP S61166071 A JPS61166071 A JP S61166071A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は半導体装置及びその製造方法に関し、特に選択
エピタキシャル法を用いるバイポーラ型半導体装置に使
用されるものである。
エピタキシャル法を用いるバイポーラ型半導体装置に使
用されるものである。
CR明の技術的背景〕
近年、高速バイポーラ型半導体装置を得るための技術と
して選択エピタキシャル技術が注目されテイル(例えば
、N、 0h−uchi et al、 、 ”AN
ew Self−Aligned Transis
tor 5tructurefor )jigカー
3 peed and l ow−p ower
3 1polar LS I’ s ” 、
I EDM Tech、Dig、 、 op、55
−58 (1983))。
して選択エピタキシャル技術が注目されテイル(例えば
、N、 0h−uchi et al、 、 ”AN
ew Self−Aligned Transis
tor 5tructurefor )jigカー
3 peed and l ow−p ower
3 1polar LS I’ s ” 、
I EDM Tech、Dig、 、 op、55
−58 (1983))。
この選択エピタキシャル技術を用いたバイポーラトラン
ジスタの製造方法を第2図を参照して説明する。まず、
P型シリコン基板1の表面にN+型埋込み領域2を形成
した後、全面にCVD酸化膜3を堆積し、更にその一部
を選択的にエツチングして複数の開孔部を設けて前記埋
込み領域2の一部を露出させる(なお、第2図では2つ
の開孔部が設けられている)。次に、選択エピタキシャ
ル法により前記開孔部にN型車結晶シリコン層4を埋設
する(なお、この段階ではCVD酸化膜3上の全面に多
結晶シリコン層が形成されている)。
ジスタの製造方法を第2図を参照して説明する。まず、
P型シリコン基板1の表面にN+型埋込み領域2を形成
した後、全面にCVD酸化膜3を堆積し、更にその一部
を選択的にエツチングして複数の開孔部を設けて前記埋
込み領域2の一部を露出させる(なお、第2図では2つ
の開孔部が設けられている)。次に、選択エピタキシャ
ル法により前記開孔部にN型車結晶シリコン層4を埋設
する(なお、この段階ではCVD酸化膜3上の全面に多
結晶シリコン層が形成されている)。
つづいて、N4″型コレクタ取出し領域5を形成するた
めに選択的にN型不純物をイオン注入する。
めに選択的にN型不純物をイオン注入する。
つづいて、単結晶シリコン層4(及びCVD酸化膜3上
の多結晶シリコン層)の表面に熱酸化膜及び窒化シリコ
ン膜を順次形成した後、全面にホトレジストを塗布し、
反応性イオンエツチングにより全面エッチバックすると
いう方法(例えば、S。
の多結晶シリコン層)の表面に熱酸化膜及び窒化シリコ
ン膜を順次形成した後、全面にホトレジストを塗布し、
反応性イオンエツチングにより全面エッチバックすると
いう方法(例えば、S。
5hibata et al、”A 3ilplif
ied BOX (3uried−Oxide) I
5olation Technoloay for
Megabit Dynamic Memorie
s”、 IEDM Tech、D :o、 、 I
)り。27−30 (1983))により前記開孔部に
対応する単結晶シリコン層4上の凹部にのみ熱酸化膜及
び窒化シリコン膜を介してホトレジストを残存させる。
ied BOX (3uried−Oxide) I
5olation Technoloay for
Megabit Dynamic Memorie
s”、 IEDM Tech、D :o、 、 I
)り。27−30 (1983))により前記開孔部に
対応する単結晶シリコン層4上の凹部にのみ熱酸化膜及
び窒化シリコン膜を介してホトレジストを残存させる。
つづいて、P+型外部ベース領域6を形成するために選
択的にボロンをイオン注入した後、CVD酸化lll3
上の多結晶シリコンの層の部分をエツチングして開孔部
ごとにベース、エミッタ形成領域とコレクタ取出し領域
との部分に分離する。
択的にボロンをイオン注入した後、CVD酸化lll3
上の多結晶シリコンの層の部分をエツチングして開孔部
ごとにベース、エミッタ形成領域とコレクタ取出し領域
との部分に分離する。
次いで、アニールを行ない、N1型コレクタ取出し領域
5とP+型外部ベース領域6の不純物を活性化させる。
5とP+型外部ベース領域6の不純物を活性化させる。
つづいて、残存している窒化シリコン膜を耐酸化性マス
クとして選択酸化を行ない、熱酸化膜7を形成する。つ
づいて、窒化シリコン膜及びその下の熱酸化膜を除去し
た後、通常の工程によりP型活性ベース領域8及びN+
型エミッタ領域9を形成しく、更にエミッタ電極10、
ベス電極11及びコレクタ電極12を形成する。
クとして選択酸化を行ない、熱酸化膜7を形成する。つ
づいて、窒化シリコン膜及びその下の熱酸化膜を除去し
た後、通常の工程によりP型活性ベース領域8及びN+
型エミッタ領域9を形成しく、更にエミッタ電極10、
ベス電極11及びコレクタ電極12を形成する。
以上のような選択エピタキシャル技術を用いたバイポー
ラトランジスタではベース領域を小さくしてベース抵抗
を低減することができるので、高速、高周波動作が可能
となる。
ラトランジスタではベース領域を小さくしてベース抵抗
を低減することができるので、高速、高周波動作が可能
となる。
上述したような高速動作を要求されるトランジスタにお
いてはコレクタのシリーズ抵抗を下げるために、コレク
タ取出し領域5は高濃度に不純物が添加され、十分低い
抵抗値を有するように設計される。
いてはコレクタのシリーズ抵抗を下げるために、コレク
タ取出し領域5は高濃度に不純物が添加され、十分低い
抵抗値を有するように設計される。
ところで、上述したように薄いエピタキシャル層中に形
成される高速トランジスタにおいては、エミッターコレ
クタ耐圧を保持するために、コレクタ取出し領域5を形
成するためのアニールはできるだけ低温の熱処理である
ことが望ましい。ところが、ベース領域、エミッタ領域
を形成する前に、高濃度でしかも埋込み領域2に達する
コレクタ取出し領域5を形成するためには、1000〜
1100℃程度で数分〜数十分間の熱処理が必要となる
。しかし、このような高温の熱処理を行なうと、埋込み
領域2から不純物が拡散して再分布し、トランジスタの
エミッターコレクタ耐圧を低下させる原因となる。
成される高速トランジスタにおいては、エミッターコレ
クタ耐圧を保持するために、コレクタ取出し領域5を形
成するためのアニールはできるだけ低温の熱処理である
ことが望ましい。ところが、ベース領域、エミッタ領域
を形成する前に、高濃度でしかも埋込み領域2に達する
コレクタ取出し領域5を形成するためには、1000〜
1100℃程度で数分〜数十分間の熱処理が必要となる
。しかし、このような高温の熱処理を行なうと、埋込み
領域2から不純物が拡散して再分布し、トランジスタの
エミッターコレクタ耐圧を低下させる原因となる。
また、このコレクタ取出し領[5は上述したように選択
エピタキシャル後、N型不純物を選択的にイオン注入し
、更にCVD酸化膜3上の多結晶シリコン層の一部を除
去してバターニング(分離)後、アニールすることによ
り形成される。このような工程が用いられるのは、CV
D酸化膜3上に形成された多結晶シリコン層中では不純
物の拡散速度が非常に速く、多結晶シリコン層が存在す
る状態でアニールを行なうとベース領域へN型不純物が
拡散される等の不都合が生じるためである。
エピタキシャル後、N型不純物を選択的にイオン注入し
、更にCVD酸化膜3上の多結晶シリコン層の一部を除
去してバターニング(分離)後、アニールすることによ
り形成される。このような工程が用いられるのは、CV
D酸化膜3上に形成された多結晶シリコン層中では不純
物の拡散速度が非常に速く、多結晶シリコン層が存在す
る状態でアニールを行なうとベース領域へN型不純物が
拡散される等の不都合が生じるためである。
しかし、このような工程は煩雑であり、生産性を低下さ
せる。
せる。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、埋込み
領域からの不純物の拡散、再分布によるエミッターコレ
クタ耐圧の低下が生じず、しかも高速化を達成し得る半
導体装置及びこのような半導体装置を簡便に製造し得る
方法を提供しようとするものである。
領域からの不純物の拡散、再分布によるエミッターコレ
クタ耐圧の低下が生じず、しかも高速化を達成し得る半
導体装置及びこのような半導体装置を簡便に製造し得る
方法を提供しようとするものである。
本願第1の発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基
板表面に選択的に形成された第2導電型の高濃度拡散層
と、基板上に形成され、選択的に複数の開孔部が設けら
れた絶縁膜と、該絶縁膜に設けられた一部の開孔部に埋
設され、前記第2導電型の高濃度拡散層と接続された第
2導電型の高濃度不純物添加導電層と、前記絶縁膜に設
けられた他の一部の開孔部に埋設され、前記第2導電型
の高濃度拡散層と接続された第2導電型の単結晶シリコ
ン層と、該単結晶シリコン層内に選択的に形成された第
1導電型の拡散層と、該第1導電型の拡散層内に選択的
に形成された第2導電型の拡散層とを具備したことを特
徴とするものである。
板表面に選択的に形成された第2導電型の高濃度拡散層
と、基板上に形成され、選択的に複数の開孔部が設けら
れた絶縁膜と、該絶縁膜に設けられた一部の開孔部に埋
設され、前記第2導電型の高濃度拡散層と接続された第
2導電型の高濃度不純物添加導電層と、前記絶縁膜に設
けられた他の一部の開孔部に埋設され、前記第2導電型
の高濃度拡散層と接続された第2導電型の単結晶シリコ
ン層と、該単結晶シリコン層内に選択的に形成された第
1導電型の拡散層と、該第1導電型の拡散層内に選択的
に形成された第2導電型の拡散層とを具備したことを特
徴とするものである。
このような半導体¥fi@によれば、コレクタ取出し領
域となる第2導電型の高濃度不純物添加導電層(例えば
多結晶シリコン、高融点金属又は高融点金属シリサイド
)中での不純物の拡散速度が速いので、高温の熱処理を
必要とせず、埋込み領域からの不純物の拡散、再分布に
よるエミッターコレクタ間の耐圧低下が生じることがな
い。
域となる第2導電型の高濃度不純物添加導電層(例えば
多結晶シリコン、高融点金属又は高融点金属シリサイド
)中での不純物の拡散速度が速いので、高温の熱処理を
必要とせず、埋込み領域からの不純物の拡散、再分布に
よるエミッターコレクタ間の耐圧低下が生じることがな
い。
また、本願第2の発明の半導体装置の製造方法は、第1
導電型の半導体基板表面に選択的に第2導電型の高濃度
拡散層を形成する工程と、全面に絶縁膜を形成した後、
その一部を選択的にエツチングして開孔部を形成する工
程と、該開孔部に第2導電型の高濃度不純物添加導電層
を埋設する工程と、前記絶縁膜の一部を選択的にエツチ
ングして他の開孔部を形成する工程と、該他の開孔部に
第2導電型の単結晶シリコン層を埋設する工程と、該第
2導電型の単結晶シリコン層内に選択的に第1導電型の
拡散層を形成する工程と、該第1導電型の拡散層内に選
択的に第2導電型の拡散層を形成する工程とを具備した
ことを特徴とするものである。このような方法によれば
、本願第1の発明の半導体装置を極めて簡便な工程によ
り製造することができる。
導電型の半導体基板表面に選択的に第2導電型の高濃度
拡散層を形成する工程と、全面に絶縁膜を形成した後、
その一部を選択的にエツチングして開孔部を形成する工
程と、該開孔部に第2導電型の高濃度不純物添加導電層
を埋設する工程と、前記絶縁膜の一部を選択的にエツチ
ングして他の開孔部を形成する工程と、該他の開孔部に
第2導電型の単結晶シリコン層を埋設する工程と、該第
2導電型の単結晶シリコン層内に選択的に第1導電型の
拡散層を形成する工程と、該第1導電型の拡散層内に選
択的に第2導電型の拡散層を形成する工程とを具備した
ことを特徴とするものである。このような方法によれば
、本願第1の発明の半導体装置を極めて簡便な工程によ
り製造することができる。
以下、本発明の実施例を第1図(a)〜(k)に示す製
造方法を併記して説明する。
造方法を併記して説明する。
まず、比抵抗20〜50Ω・傭のP型シリコン基板21
の一部に選択的に例えばsbを拡散してN+型埋込み領
域22を形成する。次に、全面に膜厚0.5〜1譚のC
VD酸化膜23を堆積する。
の一部に選択的に例えばsbを拡散してN+型埋込み領
域22を形成する。次に、全面に膜厚0.5〜1譚のC
VD酸化膜23を堆積する。
つづいて、全面に膜厚0.5〜2譚のボロンドープ多結
晶シリコン膜を堆積した後、パターニングして多結晶シ
リコン膜パターン24を形成する。この多結晶シリコン
膜パターン24は後の工程で外部ベース形成用の拡散源
となり、また残存されて外部ベース取出し用の電極とし
て用いられる(第1図(a)図示)。
晶シリコン膜を堆積した後、パターニングして多結晶シ
リコン膜パターン24を形成する。この多結晶シリコン
膜パターン24は後の工程で外部ベース形成用の拡散源
となり、また残存されて外部ベース取出し用の電極とし
て用いられる(第1図(a)図示)。
つづいて、全面に膜厚1〜2譚のCVD酸化膜25を堆
積し、更に全面にホトレジストRを塗布する(同図(b
)図示)。つづいて、ホトレジストR及びCVD酸化1
!lI25を反応性イオンエツチング(RIE)法によ
り、はぼ同一のエツチング速度となるような条件で全面
エッチバックして、多結晶シリコン膜パターン24及び
CVD酸化膜25の表面を平坦化する。この結果、多結
晶シリコン膜パターン24は酸化膜中に埋込まれた状態
となっている。(同図(C)図示)。
積し、更に全面にホトレジストRを塗布する(同図(b
)図示)。つづいて、ホトレジストR及びCVD酸化1
!lI25を反応性イオンエツチング(RIE)法によ
り、はぼ同一のエツチング速度となるような条件で全面
エッチバックして、多結晶シリコン膜パターン24及び
CVD酸化膜25の表面を平坦化する。この結果、多結
晶シリコン膜パターン24は酸化膜中に埋込まれた状態
となっている。(同図(C)図示)。
次いで、全面に薄いCVD酸化膜26を堆積して多結晶
シリコン膜パターン24上を覆った後、RIE法により
CVD酸化膜26.25.23の一部を埋込み領域22
に達するまでエツチングしてコレクタ取出し領域用の開
孔部27を形成する。
シリコン膜パターン24上を覆った後、RIE法により
CVD酸化膜26.25.23の一部を埋込み領域22
に達するまでエツチングしてコレクタ取出し領域用の開
孔部27を形成する。
つづいて、CVD法により全面に、CVD酸化膜23.
25.26の膜厚を合計した厚さの1〜2倍の膜厚、例
えば1〜2pLの多結晶シリコン膜28を堆積する。つ
づいて、多結晶シリコン膜28に例えばPOCffi3
を酸化性雰囲気中で分解することにより、リンを添加す
る。多結晶シリコン膜中では、添加された不純物の拡散
速度が非常に速い。このため、例えば多結晶シリコン膜
28の膜厚が上記のような1〜2譚と薄い場合には、上
記リン添加の条件が例えば900〜950℃で10〜2
0分間程度でも、数〜数十Ωと十分低い抵抗値とするこ
とができる(同図(d)図示)。つづいて、上記(b)
の工程と同様に全面に図示しないホトレジストを塗布す
る。つづいて、このホトレジストと多結晶シリコン膜2
8とのエツチング速度がほぼ同一となるような条件でR
IE法により全面エッチバックすることにより、前記開
孔部27に多結晶シリコン膜28の一部を埋設させ、N
+型コレクタ取出し領域29を形成する(同図(e)図
示)。
25.26の膜厚を合計した厚さの1〜2倍の膜厚、例
えば1〜2pLの多結晶シリコン膜28を堆積する。つ
づいて、多結晶シリコン膜28に例えばPOCffi3
を酸化性雰囲気中で分解することにより、リンを添加す
る。多結晶シリコン膜中では、添加された不純物の拡散
速度が非常に速い。このため、例えば多結晶シリコン膜
28の膜厚が上記のような1〜2譚と薄い場合には、上
記リン添加の条件が例えば900〜950℃で10〜2
0分間程度でも、数〜数十Ωと十分低い抵抗値とするこ
とができる(同図(d)図示)。つづいて、上記(b)
の工程と同様に全面に図示しないホトレジストを塗布す
る。つづいて、このホトレジストと多結晶シリコン膜2
8とのエツチング速度がほぼ同一となるような条件でR
IE法により全面エッチバックすることにより、前記開
孔部27に多結晶シリコン膜28の一部を埋設させ、N
+型コレクタ取出し領域29を形成する(同図(e)図
示)。
次いで、図示しないホトレジストパターンを形成した後
、これをマスクとしてRIE法によりCVD酸化膜26
、多結晶シリコン膜パターン24及びCVD酸化膜23
の一部を選択的にエツチングして埋込み領域22を露出
させ、ベース及びエミッタ領域用の開孔部30を形成す
る。つづいて、前記ホトレジストパターンを除去する。
、これをマスクとしてRIE法によりCVD酸化膜26
、多結晶シリコン膜パターン24及びCVD酸化膜23
の一部を選択的にエツチングして埋込み領域22を露出
させ、ベース及びエミッタ領域用の開孔部30を形成す
る。つづいて、前記ホトレジストパターンを除去する。
(同図(f)図示)。つづいて、選択エピタキシャル法
により、埋込み領域22上に単結晶シリコン膜31を、
CVD酸化膜26及びコレクタ取出し領域29上に多結
晶シリコン層32をそれぞれ形成する、なお、図中に破
線は単結晶シリコン層31と多結晶シリコン層32との
境界領域を示す。つづいて、熱酸化を行ない、単結晶シ
リコン層31及び多結晶シリコン層32の表面に膜厚5
00〜1000人の熱酸化膜33を形成し、更に全面に
膜厚500〜1000人の窒化シリコン膜34を堆積す
る(同図(g)図示)。
により、埋込み領域22上に単結晶シリコン膜31を、
CVD酸化膜26及びコレクタ取出し領域29上に多結
晶シリコン層32をそれぞれ形成する、なお、図中に破
線は単結晶シリコン層31と多結晶シリコン層32との
境界領域を示す。つづいて、熱酸化を行ない、単結晶シ
リコン層31及び多結晶シリコン層32の表面に膜厚5
00〜1000人の熱酸化膜33を形成し、更に全面に
膜厚500〜1000人の窒化シリコン膜34を堆積す
る(同図(g)図示)。
次いで、前記開孔部30に対応する単結晶シリコン層3
1上の凹部にのみ図示しないホトレジストパターンを形
成した後、これをマスクとして前記窒化シリコン膜34
及び熱酸化[133の露出した部分を順次エツチングす
る。つづいて、前記ホトレジストパターンを除去した後
、残存している窒化シリコン膜34を耐酸化性マスクと
して熱酸化を行ない、前記多結晶シリコン層32の大部
分及び単結晶シリコン層31の一部を熱酸化膜35に変
換する。この工程は多結晶シリコン層32の膜厚が10
00〜2000℃人の場合には、900〜1000℃の
高速低温酸化により行なうことができ、膜厚約2000
〜4000人の熱酸化膜35を得ることができる。これ
と同時に前記多結晶シリコン膜パターン24に添加され
ているボロンが拡散してP+型外部ベース領[36が形
成される(同図(h)図示)。
1上の凹部にのみ図示しないホトレジストパターンを形
成した後、これをマスクとして前記窒化シリコン膜34
及び熱酸化[133の露出した部分を順次エツチングす
る。つづいて、前記ホトレジストパターンを除去した後
、残存している窒化シリコン膜34を耐酸化性マスクと
して熱酸化を行ない、前記多結晶シリコン層32の大部
分及び単結晶シリコン層31の一部を熱酸化膜35に変
換する。この工程は多結晶シリコン層32の膜厚が10
00〜2000℃人の場合には、900〜1000℃の
高速低温酸化により行なうことができ、膜厚約2000
〜4000人の熱酸化膜35を得ることができる。これ
と同時に前記多結晶シリコン膜パターン24に添加され
ているボロンが拡散してP+型外部ベース領[36が形
成される(同図(h)図示)。
次いで、残存している窒化シリコン躾34を除去した後
、ボロンを熱酸化膜33を通して単結晶シリコン層31
にイオン注入する。つづいて、1000℃以下の低温ア
ニールを行ない、ボロンを活性化してP復活性ベース領
域37を形成する(同図(1)図示)。つづいて、前記
熱酸化膜33を除去した後、熱酸化膜35をマスクとし
て例えばヒ素をイオン注入し、更にアニールしてN+型
エミッタ領域38を形成する(同図(j)図示)。
、ボロンを熱酸化膜33を通して単結晶シリコン層31
にイオン注入する。つづいて、1000℃以下の低温ア
ニールを行ない、ボロンを活性化してP復活性ベース領
域37を形成する(同図(1)図示)。つづいて、前記
熱酸化膜33を除去した後、熱酸化膜35をマスクとし
て例えばヒ素をイオン注入し、更にアニールしてN+型
エミッタ領域38を形成する(同図(j)図示)。
つづいて、熱酸化膜35及びCVD酸化WA26の一部
を選択的にエツチングしてベース取出し開孔部及びコレ
クタ取出し開孔部を形成する。つづいて、全面にAn−
8i膜を蒸着した侵、パターニングしてエミッタ電極3
9、ベース電極40及びコレクタ電極41を形成し、N
PNバイポーラトランジスタを製造する(同図(k)図
示)。
を選択的にエツチングしてベース取出し開孔部及びコレ
クタ取出し開孔部を形成する。つづいて、全面にAn−
8i膜を蒸着した侵、パターニングしてエミッタ電極3
9、ベース電極40及びコレクタ電極41を形成し、N
PNバイポーラトランジスタを製造する(同図(k)図
示)。
以上のようにして製造された第1図(k)図示のバイポ
ーラトランジスタでは、N+型コレクタ取出し領域29
が、不純物の拡散速度が速い多結晶シリコン膜により形
成されているので、これにリンを高濃度に添加する際に
は900〜950℃の低温で短時間の温度条件でよい。
ーラトランジスタでは、N+型コレクタ取出し領域29
が、不純物の拡散速度が速い多結晶シリコン膜により形
成されているので、これにリンを高濃度に添加する際に
は900〜950℃の低温で短時間の温度条件でよい。
また、コレクタ取出し領域29形成後には、熱酸化膜3
5形成のための低温の選択酸化及びベース、エミッタ形
成のための不純物拡散という穏やかな条件の熱処理工程
があるだけであり、N+型埋込み領域22からN型単結
82922層31へ不純物が拡散して再分布することは
ほとんどない。したがって、N型単結82922層31
の膜厚が1〜2mと薄くとも、高いエミッターコレクタ
耐圧を維持することができる。
5形成のための低温の選択酸化及びベース、エミッタ形
成のための不純物拡散という穏やかな条件の熱処理工程
があるだけであり、N+型埋込み領域22からN型単結
82922層31へ不純物が拡散して再分布することは
ほとんどない。したがって、N型単結82922層31
の膜厚が1〜2mと薄くとも、高いエミッターコレクタ
耐圧を維持することができる。
実際に、表面の結晶方位(100)のP型シリコン基板
表面に比抵抗20Ω・値、深さ3〜4ptのsb埋込み
領域を形成し、更に比抵抗1.5〜2゜0Ω・画、膜厚
1JR及び2IIrItのN型エピタキシャル層(単結
晶シリコンII)を形成しておき、従来の方法(比較例
1.2)及び本発明の方法(実施例)でN+型コレクタ
取出し領域を形成した場合の単結晶シリコン中の不純物
の分布及びエミッターコレクタ耐圧を調べたところ以下
のような結果が得られた。なお、比較例1の条件は、1
000℃でPOCa3拡散源を気相中で酸素と反応によ
り分解してリンを添加、拡散した場合、又は不純物をイ
オン注入した後、1000℃で拡散した場合に相当する
。また、比較例2の条件は、無歪拡散を目的として11
00℃でPSG膜又はASGS膜から不純物を拡散した
場合に相当する。
表面に比抵抗20Ω・値、深さ3〜4ptのsb埋込み
領域を形成し、更に比抵抗1.5〜2゜0Ω・画、膜厚
1JR及び2IIrItのN型エピタキシャル層(単結
晶シリコンII)を形成しておき、従来の方法(比較例
1.2)及び本発明の方法(実施例)でN+型コレクタ
取出し領域を形成した場合の単結晶シリコン中の不純物
の分布及びエミッターコレクタ耐圧を調べたところ以下
のような結果が得られた。なお、比較例1の条件は、1
000℃でPOCa3拡散源を気相中で酸素と反応によ
り分解してリンを添加、拡散した場合、又は不純物をイ
オン注入した後、1000℃で拡散した場合に相当する
。また、比較例2の条件は、無歪拡散を目的として11
00℃でPSG膜又はASGS膜から不純物を拡散した
場合に相当する。
まず、N型単結晶シリコン層内での不純物濃度は、比較
例1及び2ではそれぞれ第3図(a)及び(b)に示す
ように、エピタキシャル工程後と、コレクタ取出し領域
形成のための不純物拡散工程後とでは変化していること
が認められた。これはN+型埋込み領域からの不純物の
拡散、再分布によるものである。これに対して本発明の
バイポーラトランジスタではこのような変化はほとんど
認められなかった。
例1及び2ではそれぞれ第3図(a)及び(b)に示す
ように、エピタキシャル工程後と、コレクタ取出し領域
形成のための不純物拡散工程後とでは変化していること
が認められた。これはN+型埋込み領域からの不純物の
拡散、再分布によるものである。これに対して本発明の
バイポーラトランジスタではこのような変化はほとんど
認められなかった。
また、エミッターコレクタ耐圧については、下記表に示
すような結果が得られた。
すような結果が得られた。
上記表から明らかなように、従来の方法ではECLの5
■動作を保証するのが困難であるが、本発明ではエピタ
キシャル!(単結晶シリコン層)の厚さが1mと非常に
薄くともECLの5v動作を十分に保証することができ
る。
■動作を保証するのが困難であるが、本発明ではエピタ
キシャル!(単結晶シリコン層)の厚さが1mと非常に
薄くともECLの5v動作を十分に保証することができ
る。
なお、上記実施例ではコレクタ取出し領域を構成する材
料として多結晶シリコンを用いたが、これに限らず12
00℃程度の高温熱処理に耐え得るMo、Ti、W等の
高融点金属あるいはこれらの金属のシリサイドを用いて
もよい。これらの材料を用いた場合、第1図(e)に対
応する工程で、レジストとほぼ同一のエツチング速度が
得られるようなRIEの条件を設定するのが困難なこと
があるが、このような場合には選択CVD技術(例えば
、T 、1yloriya et al、、 °’A
P 1anar MetalliZatiOn
p rocess −its Δpplicatto
n t。
料として多結晶シリコンを用いたが、これに限らず12
00℃程度の高温熱処理に耐え得るMo、Ti、W等の
高融点金属あるいはこれらの金属のシリサイドを用いて
もよい。これらの材料を用いた場合、第1図(e)に対
応する工程で、レジストとほぼ同一のエツチング速度が
得られるようなRIEの条件を設定するのが困難なこと
があるが、このような場合には選択CVD技術(例えば
、T 、1yloriya et al、、 °’A
P 1anar MetalliZatiOn
p rocess −its Δpplicatto
n t。
T ri−level A Iumintlll I
ntercOnnection″。
ntercOnnection″。
IEDM Tech、Dio、 、 pll、 55
0−553(1983))を用いることにより、開孔部
に選択的にこれらの材料を埋設することができる。
0−553(1983))を用いることにより、開孔部
に選択的にこれらの材料を埋設することができる。
また、上記実施例では第1図1>の工程において、多結
晶シリコン膜パターン24上にCVD酸化膜26を形成
し、その上に多結晶シリコン膜28を堆積したが、CV
D酸化膜26の代わりに多結晶シリコン膜パターン24
の表面に熱酸化膜を形成してもよい。
晶シリコン膜パターン24上にCVD酸化膜26を形成
し、その上に多結晶シリコン膜28を堆積したが、CV
D酸化膜26の代わりに多結晶シリコン膜パターン24
の表面に熱酸化膜を形成してもよい。
以上詳述した如く本発明の半導体装置及びその製造方法
によれば、バイポーラ型の半導体装置においてエミッタ
ーコレクタ耐圧の低下を生じることなく、高速化を達成
できるものである。
によれば、バイポーラ型の半導体装置においてエミッタ
ーコレクタ耐圧の低下を生じることなく、高速化を達成
できるものである。
第1図(a)〜(k)は本発明の実施例におけるバイポ
ーラトランジスタを得るための製造工程を示す断面図、
第2図は従来のバイポーラトランジスタの断面図、第3
図(a)及び(1))はそれぞれ従来の方法を用いた場
合のN型エピタキシャル層中の濃度プロファイルを示す
図である。 21・・・P型シリコン基板、22・・・N++埋込み
領域、23.25.26・・・CVD酸化膜、24・・
・多結晶シリコン膜パターン、27.30・・・開孔部
、28・・・多結晶シリコン膜、29・・・N+コレク
タ取出しH域、31・・・単結晶シリコン層、32・・
・多結晶シリコン層、33.35・・・熱酸化膜、34
・・・窒化シリコン膜、36・・・P+型外部ベース領
域、37・・・P復活性ベース領域、N+型型板ミッタ
領域39・・・エミッタ電極、40・・・ベース電極、
41・・・コレクタ電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1[ (a) フL (c) 第3図 (a) 手続補正書(方式) 1゜事件の表示 特願昭60−6218号 2゜発明の名称 半導体装置及びその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307) 株式会社 東芝 4゜代理人 東京都港区虎ノ門1丁目26番5号第 17森ビル昭和
60年4月30日 6、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書第4頁第12行から同頁第16行にかけて
、「(例えば、・・・ ・・・(1983))。」とあ
るを下記の通り訂正する。 記 〔例えば、エヌ・オオウチら、“高速、低電力バイポー
ラLSIのための新しいセルファライントランジスタ構
造”、アイ・イー・ディー・エムテクニカルダイジェス
ト、ρl)、 55−58 (1983)。(N、 0
h−uchl et at、 、 ”A New3
elf−Aligned Transistor 5
tructure forHigh−s peed a
nd L ow −P ower B 1pola
rLS I’ s ” 、 I EDM Tech
、Dia、 、 op。 55−58 (1983)))。 (2)明細書第5頁第14行から同頁第18行にかけて
、「(例えば、・・・・・・(1983))Jとあるを
下記の通り訂正する。 記 〔例えば、ニス・シバタら、゛メガビットダイナミック
メモリのための簡易化されたBOX (埋込み酸化膜)
分離技術゛′、アイ・イー・ディー・エム テクニカル
ダイジェスト、pp、27−30(1983)。(S、
5hibata et al、 ”A Simp
lified B OX (B uried−Oxid
e) I solationTechnology f
or Me!1labit DVnalliCMem
Ories”、 I EDM Tech、Dig、
、 Elf)。 27−30 (1983))、1 (a 明細書第19頁第2行から同頁第7行にかけて、
[(例えば、・・・ ・・・(1983))Jとあるを
下記の通り訂正する。 記 〔例えば、ティー・モリャら、“平滑なメタライゼーシ
ョンプロセス−3層のアルミニウムの相互接続への応用
″、ファイイー・ディー・エムテクニカルダイジェスト
、pp、550−553(1983)。(T、 Mor
iya et al、、 ”A PlanarMe
tallization Process−its
AppliCation to 7ri−level
A Iuminua+ I nterconnec
tion“、 IEDM Tech、DiO,、l
1l)、 550−553(1983))、1
ーラトランジスタを得るための製造工程を示す断面図、
第2図は従来のバイポーラトランジスタの断面図、第3
図(a)及び(1))はそれぞれ従来の方法を用いた場
合のN型エピタキシャル層中の濃度プロファイルを示す
図である。 21・・・P型シリコン基板、22・・・N++埋込み
領域、23.25.26・・・CVD酸化膜、24・・
・多結晶シリコン膜パターン、27.30・・・開孔部
、28・・・多結晶シリコン膜、29・・・N+コレク
タ取出しH域、31・・・単結晶シリコン層、32・・
・多結晶シリコン層、33.35・・・熱酸化膜、34
・・・窒化シリコン膜、36・・・P+型外部ベース領
域、37・・・P復活性ベース領域、N+型型板ミッタ
領域39・・・エミッタ電極、40・・・ベース電極、
41・・・コレクタ電極。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第1[ (a) フL (c) 第3図 (a) 手続補正書(方式) 1゜事件の表示 特願昭60−6218号 2゜発明の名称 半導体装置及びその製造方法 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 (307) 株式会社 東芝 4゜代理人 東京都港区虎ノ門1丁目26番5号第 17森ビル昭和
60年4月30日 6、補正の対象 7、補正の内容 (1)明細書第4頁第12行から同頁第16行にかけて
、「(例えば、・・・ ・・・(1983))。」とあ
るを下記の通り訂正する。 記 〔例えば、エヌ・オオウチら、“高速、低電力バイポー
ラLSIのための新しいセルファライントランジスタ構
造”、アイ・イー・ディー・エムテクニカルダイジェス
ト、ρl)、 55−58 (1983)。(N、 0
h−uchl et at、 、 ”A New3
elf−Aligned Transistor 5
tructure forHigh−s peed a
nd L ow −P ower B 1pola
rLS I’ s ” 、 I EDM Tech
、Dia、 、 op。 55−58 (1983)))。 (2)明細書第5頁第14行から同頁第18行にかけて
、「(例えば、・・・・・・(1983))Jとあるを
下記の通り訂正する。 記 〔例えば、ニス・シバタら、゛メガビットダイナミック
メモリのための簡易化されたBOX (埋込み酸化膜)
分離技術゛′、アイ・イー・ディー・エム テクニカル
ダイジェスト、pp、27−30(1983)。(S、
5hibata et al、 ”A Simp
lified B OX (B uried−Oxid
e) I solationTechnology f
or Me!1labit DVnalliCMem
Ories”、 I EDM Tech、Dig、
、 Elf)。 27−30 (1983))、1 (a 明細書第19頁第2行から同頁第7行にかけて、
[(例えば、・・・ ・・・(1983))Jとあるを
下記の通り訂正する。 記 〔例えば、ティー・モリャら、“平滑なメタライゼーシ
ョンプロセス−3層のアルミニウムの相互接続への応用
″、ファイイー・ディー・エムテクニカルダイジェスト
、pp、550−553(1983)。(T、 Mor
iya et al、、 ”A PlanarMe
tallization Process−its
AppliCation to 7ri−level
A Iuminua+ I nterconnec
tion“、 IEDM Tech、DiO,、l
1l)、 550−553(1983))、1
Claims (6)
- (1)第1導電型の半導体基板表面に選択的に形成され
た第2導電型の高濃度拡散層と、基板上に形成され、選
択的に複数の開孔部が設けられた絶縁膜と、該絶縁膜に
設けられた一部の開孔部に埋設され、前記第2導電型の
高濃度拡散層と接続された第2導電型の高濃度不純物添
加導電層と、前記絶縁膜に設けられた他の一部の開孔部
に埋設され、前記第2導電型の高濃度拡散層と接続され
た第2導電型の単結晶シリコン層と、該単結晶シリコン
層内に選択的に形成された第1導電型の拡散層と、該第
1導電型の拡散層内に選択的に形成された第2導電型の
拡散層とを具備したことを特徴とする半導体装置。 - (2)絶縁膜の表面近傍に埋設され、その端面が第2導
電型の単結晶シリコン層が埋設される開孔部に面した第
1導電型の高濃度不純物添加導電層を有し、該導電層に
隣接する単結晶シリコン層内に第1導電型の高濃度拡散
層が形成された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。 - (3)絶縁膜に設けられた一部の開孔部に埋設され、第
2導電型の高濃度拡散層と接続された第2導電型の高濃
度不純物添加導電層が多結晶シリコン、高融点金属又は
高融点金属シリサイドからな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。 - (4)第1導電型の半導体基板表面に選択的に第2導電
型の高濃度拡散層を形成する工程と、全面に絶縁膜を形
成した後、その一部を選択的にエッチングして開孔部を
形成する工程と、該開孔部に第2導電型の高濃度不純物
添加導電層を埋設する工程と、前記絶縁膜の一部を選択
的にエッチングして他の開孔部を形成する工程と、該他
の開孔部に第2導電型の単結晶シリコン層を埋設する工
程と、該第2導電型の単結晶シリコン層内に選択的に第
1導電型の拡散層を形成する工程と、該第1導電型の拡
散層内に選択的に第2導電型の拡散層を形成する工程と
を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - (5)基板上に形成された絶縁膜に第2導電型の高濃度
不純物添加導電層が埋設される開孔部を設ける前に、前
記絶縁膜の表面近傍に第1導電型の高濃度不純物添加導
電層を埋設し、第2導電型の単結晶シリコン層が埋設さ
れる他の開孔部を設ける際に前記導電層及びその下の絶
縁膜を順次エッチングし、更に前記他の開孔部に単結晶
シリコン層を埋設した後、熱処理を行ない、前記導電層
から不純物を拡散させて前記単結晶シリコン層内に第1
導電型の高濃度拡散層を形成することを特徴とする特許
請求の範囲第4項記載の半導体装置の製造方法。 - (6)絶縁膜に開孔部を設け、全面に第2導電型の高濃
度不純物添加導電層を堆積し、更に全面にホトレジスト
を塗布した後、異方性エッチングによりホトレジスト及
び導電層をほぼ同一のエッチング速度で全面エッチバッ
クし、前記開孔部に表面が平坦化された導電層を埋設す
ることを特徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体
装置の製造方法。
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JP60006218A JPS61166071A (ja) | 1985-01-17 | 1985-01-17 | 半導体装置及びその製造方法 |
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