JPS61236162A - 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】 （ａ）技術分野 この発明は、シリコンウェハ等の半導体基板内に拡散層
を形成するとともにこの基板上の酸化膜にコンタクトホ
ールを開口して電極を形成する半導体装置の製造方法に
関する。

（ｂ）従来技術 一般のｎｐｎプレーナー・モノシリツク・バイポーラ・
トランジスタの製造方法の例を第２図（ａ）〜（ｄｌお
よび（ｄ）′に示す。

まず、第２図（ａ）に示すように、シリコンウェハ１に
おけるｎ形シリコンからなるコレクタ領域２の中央上層
にｐ形シリコンからなるベース領域３を拡散形成し、そ
の上を酸化シリコン膜４で覆う。次に、第２図（ｂ）に
示すように、この酸化シリコン膜４の中央部にフォトエ
ツチングでベース領域３の上面より十分幅ＳＩの狭いエ
ミッタ形成ホール５を開口する。つづいて、第２図（（
＋１に示すように、このエミッタ形成ホール５からリン
等の不純物をシリコンウェハ１内に拡散しエミッタ形成
ホ−ル５の下部にｎ形シリコンからなるエミッタ領域６
を形成し、その上を酸化シリコン膜４で覆う。そして、
第２図（ｄ）に示すように、この酸化シリコン膜４のエ
ミッタ領域６上およびこの両側のベース領域３上にフォ
トエツチングでそれぞれコンタクトホール７．８を開口
し、ここに図外の電極を形成することによりトランジス
タを完成する。

ところが、この製造方法では、エミッタ形成ホール５と
コンタクトホール７．８とを、２枚のフォトマスクで別
個に開口しなければならないので、第２図（ｄ）′に示
すように、マスクアライメントに大きなズレ（第２図（
ｄ）′におけるズレ：ｄ）が生じた場合に、エミッタ電
極形成用のコンタクトホール７がベース領域３上まで開
口しベース・エミッタ間が短絡するおそれが生じる。そ
こで、このような短絡を防止するために、マスクアライ
メントのズレｄを補償するような十分な幅のマスクマー
ジン（第２図（ｄ）に示す幅：ｉ）を予め設定しておく
必要があった。このため、この一般のトランジスタの製
造方法では、十分な幅のマスクマージンβを設けるため
に、エミッタ領域６のストライプ幅（すなわち、第２図
（ｂｌに示すエミッタ形成ホール５の幅：Ｓ、）を広く
しなければならなかった。しかしながら、このエミッタ
領域６のストライプ幅ＳＩは、トランジスタの高周波特
性に影響を及ぼすことになる。

高周波トランジスタは、高周波特性を示す目安としてＦ
、　Ｍ、　（Ｆｉｇｕｒｅ　ｏｆ　Ｍｅｒｉｔ　）が用
いられ、この値が大きいほど特性が良くなる。このＦ。

Ｍ、は、ベースコレクタ時定数をｒｂｂ′・Ｃｅ、最大
しゃ断固波数をｆＴとすると次のように表される。

ｆ。

このため、特性の良い高周波トランジスタを得るには、
最大しゃ断固波数ｆＴを一定と考えると、ベースコレク
タ時定数ｒ。′・Ｃｃを小さくしなければならない。ま
−た、エミッタ領域６のストライプ幅をＳ、単位面積当
たりのコレクタ容量をＣ０，ベース抵抗をｒ、とすると
、このＦ、Ｍ。

は次のように表される。

ｆＴ つまり、高周波トランジスタの高周波特性を改善するに
は、エミッタストライプ幅Ｓをできるだけ狭くするとと
もに、ベース抵抗ｒ０．コレクタ容量Ｃ０をできるだけ
小さくする必要がある。

ところが、第２図（ａ）〜（ｄ）に示す一般のトランジ
スタの製造方法では、前記のようにエミッタストライプ
幅Ｓｌを広くしなければならず、また、！、としてマス
クマージンｌを含む距離を設定するためベース抵抗ｒ０
も大きくなり、さらにマスクマージンｌを設定するため
ｊ！２が太き（なり、全体的にベース面積が増加する結
果、コレクタ容量Ｃ０が増大するので高周波トランジス
タの製造方法には不適当なものであった。

そこで、従来の高周波トランジスタの製造方法は、第３
図（ａ）〜（ｄ）および（ｄ）′に示すウォッシュドエ
ミッタタイプを採用していた。

このウォッシュドエミッタタイプの製造方法は、まず、
第３図（ａ）に示すように、シリコンウェハ１における
ｎ形シリコンからなるコレクタ領域２の中央上層にｐ形
シリコンからなるベース領域３を拡散形成し、その上を
酸化シリコン膜４で覆う、次に、第３図（ｂ）に示すよ
うに、この酸化シリコン膜４の中央部にフォトエツチン
グで幅Ｓ２のエミッタ形成ホール５を開口する。づづい
て、第３図（Ｃ）に示すように、このエミッタ形成ホー
ル５からリン等の不純物をシリコンウェハ１内に拡散し
エミッタ形成ホール５の下部にｎ形シリコンからなるエ
ミッタ領域６を形成する。そして、第３図＋ｄ）に示す
ように、酸化シリコン膜４の両側のベース領域３上にフ
ォトエツチングでそれぞれコンタクトホール８，８を開
口し、最後に各ホール５゜８に図外の電極を形成するこ
とにより高周波トランジスタを完成する。なお、この場
合、エミ、り形成ホール５がエミッタ電極形成用のコシ
タクトホールとしても兼用されることになるが、エミッ
タ領域６は拡散形成の際にエミッタ形成ホール５の下方
のみならず横方向にもある程度拡散し、実際には、エミ
ッタ形成ホール５の幅Ｓ２よりもエミッタ領域６のスト
ライプ幅Ｓｔの方が若干広くなるので、このエミッタ形
成ホール５に電極を形成してもベース領域３と短絡する
おそれはない。

このウォッシュドエミッタタイプの製造方法では、エミ
ッタ形成ホール５をエミッタ電極形成用のコンタクトホ
ールとしても利用することができるので、エミッタ形成
ホール５にコンタクトホール７を重ねて開口する場合の
ような大きなマスクマージンｌが不要となり、ベース電
極形成用のコンタクトホール８開口の際のマスクアライ
メントに多少のズレがあってもベース・エミッタ間が短
絡するということはほとんどない、このため、このエミ
ッタホール５の幅Ｓ２は、第２図中）に示すエミッタ形
成ホール５の幅ＳＩはど広くする必要がないので、エミ
ッタ領域６のストライプ幅Ｓ２も狭くすることができる
。ところが、このような製造方法を採用した場合であっ
ても、第３図（ｄ）゛に示すようなマスクアライメント
のズレｄが生じたときには、ベース電極がエミッタ領域
６に対して不均衡な位置に形成されることになるために
、トランジスタの単位面積当たりのベース抵抗ｒ０が増
加する。また、たとえ第３図（ｄ）′の如く、ベース・
コンタクトホール８．８を開口するためのマスクアライ
メントズレが生じてもエミッタ領域との短絡を防ぐため
のマージン！、は最低限設ける必要があり、ベース抵抗
ｒ０の減少にはまだ不十分であった。このため、従来の
ウオッシュドエミヮタタイプの高周波トランジスタ製造
方法は、エミッタ領域６のストライプ幅Ｓ２を狭くする
ことはできるが、単位面積当たりのベース抵抗ｒ０を十
分に小さくすることができないので、高周波トランジス
タの高周波特性の改善に限界を生じていた。

（Ｃ）発明の目的 この発明は、このような事情に鑑みなされたものであっ
て、拡散層形成用ホールと電極形成用のコンタクトホー
ルとを兼用して１枚のフォトマスクで同時に開口するこ
とにより、マスクアライメントのズレをなくし高周波特
性の向上を図ることができる半導体装置の製造方法を提
供することを目的とする。

（ｄ）発明の構成および効果 この発明の半導体装置の製造方法は、半導体基板上の酸
化膜に複数のホールを開口するホール形成工程と、この
半導体基板上に薄い酸化膜を形成する酸化膜形成工程と
、この半導体基板上をフォトレジストで覆い、酸化膜に
開口したホールのうち一部のホールの上方のフォトレジ
ストを開口するフォトエツチング工程と、フォトレジス
トを開口したホール下部の半導体基板内に拡散層を形成
する不純物拡散工程と、各ホールにそれぞれ電極を形成
する電極形成工程とを有することを特徴とする。

なお、酸化膜形成工程において形成した薄い酸化膜は、
不純物拡散工程の際にフォトレジストを開口したホール
について必要があれば除去する。

また、この薄い酸化膜は、電極形成工程の際に全てのホ
ールについて除去することになるが１．ＭＯ８形トラン
ジスタの場合には、そのまま除去することなく半導体と
電極との間の酸化膜として利用　−することもできる。

この発明の半導体装置の製造方法を上記のように構成す
ると、ｐ形とｎ形とのそれぞれの領域に１枚のフォトマ
スクで同時に不純物拡散用無電極形成用のホールを開口
することができるので、マスクマージンを設定する必要
がなく、不純物拡散領域のストライプ幅を十分に狭くす
ることができるばかりでなく、マスクアライメントのズ
レにより電極位置が不均衡となるということがないので
、電極間抵抗が上昇するのを防ぐことができる。

このため、この半導体装置の製造方法は、製品の歩留ま
りの低下を防止するとともに、トランジスタの高周波特
性の向上に貢献し、特に高周波トランジスタの製造の際
に極めて有効な発明となる。

また、この発明は、ホールを形成する際のマスクアライ
メントのズレが生じないので、酸化膜がズして半導体基
板の半導体面が露出したままになるということがなく、
信鯨性のある素子を得ることができる。さらに、薄い酸
化膜除去の際のマスクアライメントの精度が緩和される
ので、製造工程の省力化および高効率化を図ることがで
きる。

（８）実施例 以下、この発明を高周波トランジスタの製造に適用した
場合を例にとって説明する。

第１図（ａｌ〜（１）は、それぞれ、この発明の実施例
である高周波トランジスタの製造における各工程のシリ
コンウェハの断面図であり、実際のブレーナ・トランジ
スタを単純化９模式化して示している。

まず、第１図（ａｌに示すように、シリコンウェハ１に
おけるｎ形シリコンからなるコレクタ領域２の中央上層
にｐ形シリコンからなるベース領域３を拡散形成し、そ
の上を酸化シリコン膜４で覆う。このベース領域３は、
ｎ形シリコンからなるコレクタ領域２上に１００００人
程度の厚さの酸化シリコン膜４を形成し、この酸化シリ
コン膜４の中央部をフォトエツチングによって開口し、
この開口部から気相拡散またはイオン注入後の熱拡散に
よってホウ素等の不純物をシリコンウェハ１内に拡散さ
せることにより形成される。第１図（ａ）は、この後、
開口部を６０００人程度０厚さの酸化シリコン膜４で覆
い塞いだ状態を示す。次に、第１図（ｂ）に示すように
、この酸化シリコン膜４の中央およびその両側に本実施
例では３箇所のホール９を等間隔に開口する。このホー
ル９は、フォトエツチングで開口され、図はフォトレジ
スト除去後の状態を示す。この工程は、特許請求の範囲
第１項記載のホール形成工程に対応する。つづいて、第
１図（Ｃ）に示すように、シリコンウェハ１上に薄い酸
化シリコン膜４を形成する。この薄い酸化シリコン膜４
は、化学的気相成長または熱酸化により各ホール９部分
で２０００人程度０厚さになるように形成される。この
工程は、特許請求の範囲第１項記載の酸化膜形成工程に
対応する。つづいて、第１図（ｄ）に示すように、シリ
コンウェハ１上をフォトレジストｌＯで覆いフォトエツ
チングによって中央のホール９上のフォトレジスト１０
のみを少し広目に開口する。この際、フォトレジスト１
０の開口のために行うフォトマスクのマスクアライメン
トは、両側のホール９，９にまで開口部が及ばなければ
よいので、この開口部の幅を中央のホール９の幅よりも
十分に広い適当な大きさにすれば特に高い精度は必要と
せず、通常の作業であってもなんら不都合は生じない。

この工程は、特許請求の範囲第１項記載のフォトエツチ
ング工程に対応する。つづいて、第１図（ｅ）に示すよ
うに、フォトレジスト１０が開口した部分の酸化シリコ
ン膜４のエツチングを行う。この際、エツチング量を３
０００人程度人程ントロールすることにより、ホール９
部分のみシリコンウェハ１の表面が露出し、その周囲は
酸化シリコン膜４がまだａｏｏｏ人程度残った状態にす
る。つづいて、第１図（ｆ）に示すように、残ったフォ
トレジスト１０を除去した後に、気相拡嘘によりシリコ
ン面が露出した中央のホール９からリン等の不純物をシ
リコンウェハ１内に拡散し、このホール９の下部にエミ
ッタ領域６を形成する。なお、このエミッタ領域６は、
気相拡散の代わりにイオン注入後に熱拡散を行うことに
よって形成してもよい。また、イオン注入後の熱拡散に
よってエミッタ領域６を形成する場合には、フォトレジ
スト１０を除去する前にイオン注入を行うようにしても
よい。この場合には、両側のホール９の薄い酸化シリコ
ン膜４をフォトレジスト１０がマスクするので、イオン
注入の際の電界を強くしても両側のホール９の下部に不
純物が浸透するおそれはない。さらに、このエミッタ領
域６は、酸化シリコン膜４のエツチングを行う前の第１
図（ｄ）の状態で、２０００人の厚さの酸化シリコン膜
４は貫通し６０００人の厚さの酸化シリコン膜４は貫通
しない程度の強さの電界を印加してイオン注入を行い、
その後に熱拡散を行うことによって形成してもよい。こ
の場合、中央のホール９の薄い酸化シリコン膜４は、後
の両側のホール９．９の薄い酸化シリコン膜４を除去す
る工程で同時に除去すればよい。このエミッタ領域６を
形成する工程は、特許請求の範囲第１項記載の不純物拡
散工程に対応する。つづいて、第１図（幻に示すように
、シリコンウェハ１上をフォトレジスト１０で覆い、フ
ォトエッチングによって中央のホール９上のフォトレジ
スト１０のみを残してその他のフォトレジスト１０を除
去する。この際、フォトレジスト１０の除去のために行
うフォトマスクのマスクアライメントは、中央のホール
９にまで除去部が及ばなければよいので、残したフォト
レジスト１０の幅を中央のホール９の幅よりも十分に広
い適当な大きさにすれば、特別高い精度のマスクアライ
メントは不要であり、通常の作業であってもなんら不都
合は生じない、なお、実施例では、中央のホール９上だ
けでなく、周囲の酸化シリコン膜４上のフォトレジスト
１０も十分の間隔を開けて残している。これは、配線部
分の酸化シリコン膜４の厚さをできるだけ厚く残すこと
により、ＭＯ３容量の低減化を図るためである。つづい
て、第１図（ｈ）に示すように、フォトレジスト１０が
開口した部分の酸化シリコン膜４のエツチングを行う。

この際、エツチング量を３０００人程度シフントロール
することにより、両側のホール９部分のみシリコン面が
露出し、その周囲は酸化シリコン膜４がまだ３０００人
程度シフた状態にする。図は、この後、フォトレジスト
１０を除去した状態を示す。そして、第１図（１）に示
すように、各ホール９に電極１）を形成することにより
、高周波トランジスタを完成する。この電極１）は、シ
リコンウェハ１上にフォトレジストをパターン形成し、
この上から例えばアルミニウムを真空蒸着した後にフォ
トレジストを除去することにより形成される。なお、こ
の電極１）は、実施例の他、シリコンウェハ１上全体に
真空蒸着したアルミニウムをフォトエツチングにより部
分的に除去することによって形成してもよい。この第１
図（ｇ）〜（１）に示す工程は、特許請求の範囲第１項
記載の電極形成工程に対応する。

上記のように構成されたこの実施例の高周波トランジス
タの製造方法は、エミッタ形成ホールとエミッタ電極形
成用のコンタクトホールとが中央のホール９によって兼
用されるとともに、ベース電極形成用のコンタクトホー
ルも両側のホ〒ル９として１枚のフォトマスクで同時に
形成されるので、マスクマージンを設定する必要がなく
、エミッタ・ベース電極間隔を縮小できる。その結果ベ
ース抵抗ｒ０を小さくでき、さらにエミッタ領域６のス
トライプ幅をウォッシュドエミッタタイプの高周波トラ
ンジスタの製造方法による場合のエミッタ領域６のスト
ライプ幅Ｓｔと同様に十分に狭くすることができる。ま
た、マスクアライメントに対しては、マスクアライメン
トのズレによりベース電極の位置がエミッタ領域６に対
して不均衡となるということがないので、単位面積当た
りのベース抵抗ｒ０が増大するのを防ぐことができる。

このため、前記Ｆ、Ｍ、を表す式、ｉ において、エミッタ領域６のストライプ幅Ｓを狭（する
ととも゛に単位当たりのベース抵抗ｒ０を小さくできる
ので、Ｆ、Ｍ、の値を大きくでき高周波特性の向上を図
ることができる。また１、この高周波トランジスタの製
造方法は、マスクアライメントの精度が緩和されるので
、製造工程の省力化および高効率化を図ることができる
。

以上はＮＰＮバイポーラトランジスタにおいてエミッタ
ストライプが１本、ベースストライプが２本の例で述べ
ているが、ＰＮＰ　）ランジスタにおていも同様であり
、さらにエミッタおよびベースストライプ本数は本例に
限られるものではない

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（１）は、それぞれ、この発明の実施例
である高周波トランジスタの製造方法における各工程の
シリコンウェハの断面図、第２図（ａｌ〜（ｄ）は、そ
れぞれ、一般のトランジスタの製造方法における各工程
のシリコンウェハの断面図、第２図（ｄ）゛は、同トラ
ンジスタの製造方法における第２図（ｄ）の工程でのマ
スクアライメントがズした場合のシリコンウェハの断面
図、第３図（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、従来の高周波
トランジスタの製造方法における各工程のシリコンウェ
ハの断面図、第３図１ｄ）’は、同高周波トランジスタ
の製造方法における第３図（ｄ）の工程でのマスクアラ
イメントがズした場合のシリコンウェハの断面図である
。 ニーシリコンウェハ（半導体基板）、 ４−酸化シリコン膜（酸化膜）、 ６−エミッタ領域（拡散層）、９−ホール、１０−フォ
トレジスト、１）−電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上の酸化膜に複数のホールを開口する
   ホール形成工程と、 この半導体基板上に薄い酸化膜を形成する酸化膜形成工
   程と、 この半導体基板上をフォトレジストで覆い、酸化膜に開
   口したホールのうち一部のホールの上方のフォトレジス
   トを開口するフォトエッチング工程と、 フォトレジストを開口したホール下部の半導体基板内に
   拡散層を形成する不純物拡散工程と、各ホールにそれぞ
   れ電極を形成する電極形成工程とを有することを特徴と
   する半導体装置の製造方法。