JPS6122866B2 - - Google Patents

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JPS6122866B2
JPS6122866B2 JP10521178A JP10521178A JPS6122866B2 JP S6122866 B2 JPS6122866 B2 JP S6122866B2 JP 10521178 A JP10521178 A JP 10521178A JP 10521178 A JP10521178 A JP 10521178A JP S6122866 B2 JPS6122866 B2 JP S6122866B2
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JP
Japan
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layer
insulating layer
semiconductor layer
semiconductor
conductivity type
Prior art date
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JP10521178A
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JPS5533051A (en
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Junji Sakurai
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS5533051A publication Critical patent/JPS5533051A/ja
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は埋込絶縁層を有する半導体装置の製造
方法に係り、特に埋込絶縁層を開口部にエミツタ
或いはゲート等として用いられる拡散層を自己整
合で形成し得る半導体装置の製造方法に関する。
製造が容易であつてしかも高周波帯域での動作
が可能である等の利点を有する埋込絶縁層型の半
導体装置は、既に種々の構造が提案されている
が、例えばNPN型のバイポーラ・トランジスタ
に適用された例には第1図のようなものがある。
同図において、1はN型のシリコンSi基板であ
り、この基板1には埋込絶縁層2、P+型の多結
晶シリコン層3、絶縁層4が積層されていて、こ
れら埋込絶縁層2、多結晶シリコン層3、絶縁層
4を貫通する開口部には基板1とは反対導電型の
P-型の半導体層5が形成されている。この半導
体層5はベース領域であつて、ベース電極となる
多結晶シリコン層3に対しオーミツクに接続され
ている。また、半導体層5の表面にはエミツタ領
域となるN+型の拡散層6が形成されている。そ
して、基板1からコレクタ電極が導出されて
NPN型のバイポーラ・トランジスタが構成され
ている。尚、必要に応じて基板1の表面にN+
拡散層7が設けられることもある。またP-型の
半導体層5のエピタキシヤル成長時時にP+型多
結晶シリコン層3側から不純物が拡散してその近
傍がP+型多結晶シリコン層8になる。
このような構造の半導体装置で重要なことは、
エミツタ領域となるN+型半導体層6をベース領
域となるP-型半導体層6をベース領域となるP-
型半導体層5の表面中央部に位置させて該N+
半導体層6の端部を可能な限りP+型半導体層
3,8の端部に接触することなく近接させN+
層7についても同様にすることである。しかしな
がら、従来はこれらを端部間の間隔の下限がホト
プロセスの精度によつて限定されていたので、通
常余り狭くすることができずに集積度および素子
特性の向上を阻止していた。
本発明は上述した埋込絶縁層を有する半導体装
置を製造するに際し、自己整合(Silf align)に
よる製造工程を導入することで、集積度および素
子特性の向上を図つた半導体装置の製造方法を提
供することを目的としている。
以下、図面に示す実施例を参照して本発明を詳
細に説明する。第2図は本発明の第1の実施例を
示す図で、同図A乃至Fに製造工程に従つた半導
体装置の断面図が示されている。まず、第2図A
に示すように、比抵抗2〔Ω・cm〕のN型のシリ
コン基板1上に同表面を酸化したりして厚さ1
〔μm〕の二酸化シリコン(SiO2)層を形成し、
これを埋込絶縁層(第1の絶縁層)2として用い
る。次いで、この埋込絶縁層2の表面に厚さ0.5
〔μm〕のP+型多結晶シリコン層(第1の半導体
層)3を成長させた後、その上に厚さ0.3〔μ
m〕のSiO2からなる第2の絶縁層4を成長さ
せ、更に第2の絶縁層4の表面に厚さ0.1〔μ
m〕の窒化シリコン(Si3N4)膜9を成長させる。
その後、第2図Bに示すように、窒化シリコン
膜9表面にホトレジストを塗布し、ホトプロセス
によりバターニングして開口部10aを持つホト
レジスト膜10を作り、これをマスクとするホト
エツチングにより窒化シリコン膜9から埋込絶縁
層2にかけて各層を順次除去して基板1の表面を
露出させる。この際、サイドエツチング効果によ
り各層の開口部はホトレジスト10の開口部より
大径になり、且つ各層の開口部径の寸法はそれぞ
れ異なる。このサンドエツチ効果による各層の開
口部径の相違は以後の工程において重要である。
殊に、ホトレジスト膜10の開口部が埋込絶縁層
2の開口部より小径である点、並びに窒化シリコ
ン膜9の開口部が多結晶シリコン層3の開口部よ
り小径である点、以下述べる自己整合による各拡
散層の形成を可能とする。次にホトレジスト膜1
0を付けたままでヒ素イオン(As+)をドーズ量
1×1015cm-2、加速電圧150〔KeV〕でイオン注
入すると、基板1の表面で埋込絶縁層2の開口部
中央にAs+が打込まれた第1の注入領域7が自己
整合で形成される。
この後、ホトレジスト10を除去して第2図C
に示すように、基板1の表面にP-型シリコンか
らなる第2の半導体層5を厚さ約1.5μm程度に
形成する。つまり、成長源としての0.1%SiHCl2
と不純物源としてのB2H6とをキヤリアガスH2
混入して1050〔℃〕で基板1の表面にシリコンを
成長させると、第2の半導体層5となるP-型Si
エピタキシヤル成長層(不純物濃度約1×1017cm
-3)5が形成される。この際、成長温度等を調整
することにより窒化シリコン膜9表面にシリコン
が成長することを防止できる。また、このエピタ
キシヤル成長の熱処理で第1の注入領域7は電気
的に活性化されN+型埋没層になる。尚、この過
程で第2の半導体層5中の多結晶シリコン層3の
開口部近傍は層5から不純物が拡散してP+層に
なる。また半導体層5のエピタキシヤル成長の際
にシリコンの一部が窒化シリコン膜9の表面に付
着して多結晶シリコン膜が形成されることがある
が、これは半導体層5をエツチングすることなく
簡単に除去することができる。また詳しくみる
と、開口部に充填された半導体層5のP+多結晶
シリコン層3の近傍は多結晶になることがある
が、これは格別支障はない。
次いで、第2図Dに示すように、窒化膜9をマ
スクとしてヒ素イオン(As+)をドーズ量1×
1015cm-2加速電圧40〔KeV〕でイオン注入する
と、ベース領域となる第2の半導体層5の表面に
自己整合で第2の注入領域6が形成される。この
第2の注入領域6はその後熱処理により電気的に
活性化されN+のエミツタ領域となるが、その端
部とベース電極3の端部とは一定の間隔を保つて
いる。そして、第1の半導体層3と接続されてい
る同一導電型の多結晶シリコン層8の端部を同第
1の半導体層3の端部と見做しても、第2の注入
領域6の端部は第1の半導体層3の端部と確実に
接触することなく近接させることが可能である。
この後、窒化シリコン膜9を除去して露出した
半導体層5,8の表面を酸化した後、ホトプロセ
スでベースおよびエミツタ電極の窓開け並びに導
出電極着けを行つてもよいが、以下のようにする
こともできる。即ち、前記第2図Dに示す工程で
As+イオン注入後半導体層表面に厚さ500〔Å〕
程の二酸化シリコン膜を形成した後、再び全面に
シリコンの窒化膜9aを600〔Å〕程度の厚さで
成長させ、開口部でオーバハングする窒化膜9を
マスクにアルミニウム(Al)を垂直蒸着する
と、第2図Eに示すようにその開口部内では第2
の注入領域6の領域上にのみアルミニウム層11
が付着され窒化シリコン膜9のオーバハング部の
下部の窒化シリコン膜9a′表面にはアルミニウム
は蒸着されない。そこでこのアルミニウムをマス
クにしてこの露出した窒化シリコン膜9a′を除去
(窒化シリコン膜9aは残存させる)した後、ア
ルミニウム層11を剥離する。
しかる後、窒化膜9,9aをマスクとして半導
体層5,8の露出表面を選択酸化して同部分(窒
化膜9a′があつた部分)に厚さ3000〔Å〕程度の
SiO2からなる選択酸化層を形成する。この選択
酸化層は第2の絶縁層4と一体化される。次いで
窒化シリコン膜9を剥離すると、この第2の絶縁
層4により、表面はすべて覆われてパツシベーシ
ヨンが行なわれ、唯第2の注入領域6の表面のみ
露出し、こゝに自己整合でコンクタトホールが形
成される。この後は、ホトプロセスにより第1の
半導体層3上の第2の絶縁層4にもコンタクトホ
ールを設けたのち、アルミニウム蒸着を行なつて
電極12a,12b,12cを形成する。これに
より第2図Fに示すようにNPN型のバイポー
ラ・トランジスタを完成する。
上述した第1の実施例で製造された半導体装置
は、電極12a,12cをベースとし、また電極
12bをエミツタとし、さらに基板1をコレクタ
として用いる縦型のNPNトランジスタであつた
が、第3図に示す本発明の第2の実施例のよう
に、第2の半導体層5′を基板1と同一導電型で
比抵抗5〜10Ω・cm程度のN-型にエピタキシヤ
ル成長させれば、電極12a,12cをゲートと
し、また電極12bをドレイン(またはソース)
とし、更に基板1をソース(またはドレイン)と
する縦極のNチヤネルの接合型FETが製造でき
る。
また、第1および第2の実施例ではいずれも半
導体層3のエピタキシヤル層5,5′の左側およ
び右側部分が前後で連通してリング状をなしてお
り、これらがベースまたはゲートとして用いてい
るが、第4図に示す本発明の第3の実施例のよう
に半導体層3の左側、右側部分3a,3bを分離
して用いてもよい。第4図の例は、第2図で示し
た第1の実施例と同様に製造された半導体装置に
おいて、電極12bおよ基板1をゲートとし、電
極12a,12cをソースおよびドレインのいず
れか一方として使用する横型のPチヤネルFET
である。
以上述べたように本発明に係る半導体装置の製
造方法では、基板上に積層した第1の絶縁層、第
1の半導体層、および第2の絶縁層を貫通する開
口部に第2の半導体層を形成し該第2の半導体層
の表面中央部に拡散層を設けた構造の半導体装置
を製造するに際し、前記拡散層を形成する工程を
従来のマスクを用いる方式から自己整合法による
方式に代えたため、前記拡散層の端部を前記第1
の半導体層の端部を接触させることなくかつ可能
な限り近接させることができる。このため、一素
子の占有面積が縮小されて集積度が向上すると共
に、ベース抵抗の減少、gmの増大などを図るこ
とができ、かつ浮遊容量の減少など埋込絶縁層型
の半導体装置の持つ利点を保持することができる
効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の埋込絶縁層型NPNトランジス
タの一例を示す断面図、第2図A乃至Fは本発明
の第1の実施例を工程順に示す断面図、第3図は
本発明の第2の実施例を示す完成後の断面図、第
4図は本発明の第3の実施例を示す完成後の断面
図である。 1……N型シリコン基板、2……埋込絶縁層
(第1の絶縁層)、3……P+型多結晶シリコン層
(第1の半導体層)、4……第2の絶縁層、5,
5′……第2の半導体層、6……N+型領域(第2
の注入領域)、7……N+型埋没層(第1の注入領
域)、8……P+型多結晶シリコン層、9,9a…
…窒化シリコン膜、10……ホトレジスト、11
……アルミニウム層、12a〜12c……アルミ
ニウム電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型を有する半導体基板上に積層された
    第1の絶縁層、反対導電型を有する第1の半導体
    層、および第2の絶縁層と、これらの層を貫通す
    る開口部に形成された反対導電型を有する第2の
    半導体層と、該第2の半導体層の表面中央部に設
    けた一導電型領域とを備える半導体装置の製造方
    法において、前記一導電型半導体基板上に順次形
    成した第1の絶縁層、第1の半導体層、および第
    2の絶縁層の上にこれら第1、第2の絶縁層とは
    異なる材料の第3の絶縁層を被着し、該第3の絶
    縁層をレジストをマスクにパターニングし、次い
    て前記第1の絶縁層、第1の半導体層および第2
    の絶縁層をエツチングして前記開口部を形成し、
    更にエピタキシヤル成長を行なつて該開口部を埋
    める前記第2の半導体層を形成し、該第2の半導
    体層上にオーバハングする前記第3の絶縁層をマ
    スクとして不純物の導入を行なつて該第2の半導
    体層に前記一導電型領域を形成することを特徴と
    する半導体装置の製造方法。 2 開口部に第2の半導体層をエピタキシヤル成
    長させる前に、該開口部にオーバハングするレジ
    ストをマスクとして不純物のイオン注入を行な
    い、半導体基板の露出表面に一導電型領域を形成
    す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 第2の半導体層に第3の絶縁層をマスクとし
    て不純物のイオン注入を行なつた後、全面に耐酸
    化性の絶縁層を形成させ、ついで垂直金属蒸着を
    行なつて金属膜を被着し、該金属膜をマスクとし
    てエツチングして第3の絶縁層のオーバハング部
    の下部の前記第2の半導体層の表面に被着した前
    記絶縁膜を除去し、次いで該金属膜を除去しかつ
    熱酸化して該絶縁層を除去した第2の半導体層表
    面を絶縁物にし、然るのち残りの前記絶縁膜を除
    去して露出した領域の表面に電極付けを行なうこ
    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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5893373A (ja) * 1981-11-30 1983-06-03 Nec Corp 半導体装置およびその製造方法
JPS594165A (ja) * 1982-06-30 1984-01-10 Fujitsu Ltd 半導体装置
JPS59161867A (ja) * 1983-03-07 1984-09-12 Hitachi Ltd 半導体装置

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