JPS61248556A

JPS61248556A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPS61248556A
Application number: JP8875185A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Goto; 広志後藤
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1985-04-26
Filing date: 1985-04-26
Publication date: 1986-11-05
Anticipated expiration: 2009-08-31
Also published as: JPH0669044B2

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】〔概　要〕バイポーラトランジスタのベース引出電極を金属または
金属シリサイドの選択成長によって形成する。

〔産業上の利用分野〕

本発明は半導体装置の製造方法、より詳しく述べると、
良好な高周波特性を有するバイポーラトランジスタの製
造方法に係る。

（従来の技術〕第２図は従来提案されているバイポーラトランジスタの
要部断面図である。同図中、１はコレクタ領域となるＮ
形シリコン基板、２はその主面、３はＰ形ベース領域、
４はＮ形エミッタ領域、５はＰ形不純物を含む多結晶シ
リコン層によるベース引出電極、６，７は５ｉ０２膜、
８はベース電極、９はエミッタ電極である。このバイポ
ーラトランジスタではベース電極８が多結晶シリコンに
よるベース引出電極５に接続されており、もしベース電
極８がベース引出電極５を介することなくベース領域３
上に直接これと連結された場合に比べて、ベース領域３
の主面２上の面積を小さくすることができる。

しかし、このバイポーラトランジスタにおいても、多結
晶シリコン層からなるベース引出電極５は、ベース領域
３、エミッタ領域４および５ｉ０２膜６上の全面上に形
成された多結晶シリコン層をエツチングして形成される
のが普通であるために、ベース引出電極５がベース領域
３上で占める面積が比較的大きくなる。また、５ｉ０２
膜７が領域３゜４上に占める面積も同様な理由から比較
的大きくならざるを得ない。そこで、多結晶シリコンの
加工性の良さを利用してセルファライン化を押し進めて
これらの問題点を解決したバイポーラトランジスタの製
造方法が提案されている（特公昭５５−２６６３０号公
報、同５７−３２５１１号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前記のバイポーラトランジスタにおいてベース引出電極
を多結晶シリコンで構成した理由は、多結晶シリコンが
加工性に優れているために、微細なバターニングが可能
であり、またセルファライン工程への適合性に優れてい
るからであった。しかしながら、多結晶シリコンは不純
物を高濃度に導入することによって導電性を付与するこ
とが可能であるとはいえ、金属等に比べるとまだ導電性
が低いので、前記のバイポーラトランジスタの側でいう
とベース抵抗がいくらか大きくなるというような問題点
がある。また、多結晶シリコンを導電性にするために不
純物を高濃度に導入する必要があり、そのために後の熱
処理の際に導電性多結晶シリコンからそれとコンタクト
した半導体基板に不純物が拡散するが、この領域の不純
物が常に高濃度になり、素子特性上好ましくない場合が
あるという問題がある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、ベース引出電極を金属ま
たは金属シリサイドの選択成長法によって作成する。

第１導電型半導体基板上に絶縁層を形成し、この絶縁層
に形成すべきエミッタ領域（島状）を包囲するベースコ
ンタクト領域を規定する開口部を穿設すると共に、該絶
縁層上に該開口部の外縁から外方へ延長する所定パター
ン（開口部と合せてベース引出電極のパターンを成す）
を有する層を形成する。この最後の層は後工程で行う金
属または金属シリサイドの選択成長の種となる層（以下
、「種層」と称する。）であり、材料的には成長の種（
核）となり得るものであれば何でもよく、少なくとも上
記基板と同一材質のものは成長の種になり得るであろう
。また、上記開口部のパターンに基づいて基板の主面側
からベースコンタクト領域に第２導電型のドーパントを
導入しておく。

この状態において、特定の成長条件を選択して金属また
は金属シリサイドを成長すれば、金属または金属シリサ
イドは開口部下の基板（ベースコンタクト領域）上と上
記種層上に選択的に成長し、上記絶縁層の露出部上には
成長しないようにすることができる。そして、この選択
成長の結果、ベースコンタクト領域上に成長する金属ま
たは金属シリサイドと種層上に成長する金属または金属
シリサイドは一体化し、良導電体である金属または金属
シリサイドによってベース引出電極が形成される。

その後、ベース引出電極の露出表面に絶縁層を形成する
。この絶縁層はベース引出電極の陽極酸化によって好ま
しく形成することができるが、初めからあるいは付加的
に絶縁層を堆積し、パターニングして形成してもよい。

次いで、この絶縁層およびベース引出電極をマスクとし
て、その絶縁層で包囲された領域、すなわち、上記開口
部の内側の島状領域に対応する領域の下の半導体基板内
の領域に、その主面側から、第２導電型ドーパントを導
入してベースコンタクト領域と連接した活性ベース領域
を形成すると共に、該活性ベース領域内に第１導電型ド
ーパントを導入してエミ’７り領域を形成する。

その他の工程は慣用的なバイポーラトランジスタの製法
と同様であることができ、またその他いろいろに変形さ
れてもよい。

〔作　用〕

この製法において、ベース引出電極は金属または金属シ
リサイドによって構成されているので、その導電率が高
く、ベース抵抗を低減することができる。

また、最初に半導体基板上の絶縁層に穿設した開口部（
ベースコンタクト窓）のパターンと自己整合してベース
コンタクト領域が形成されかつベースコンタクト窓と自
己整合的にその窓から外方へ延びる種層上にベース引出
電極が形成されるので、ベースコンタクトをとるために
ベースコンタクト領域の面積を不必要に大きくする必要
がまったくない。

さらに、選択成長法で形成したベース引出電極の内縁に
基づいてそれと自己整合碇勺にエミッタ領域およびエミ
ッタ電極を形成することができるので、ベースコンタク
ト領域とエミッタ領域の間の面積あるいはベース引出電
極とエミッタ電極の間の絶縁分離のための面積も不必要
に大きくする必要かまった（ない。

こうして、本発明の方法によれば、ベース領域とエミッ
タ領域を必要最小限の面積にし、かつ金属あるいは金属
シリサイドを用いてベース引出電極およびエミッタ電極
を形成することが可能である。従って、安全容量、寄生
抵抗が低減された極めて高周波特性の良好なトランジス
タが得られることになる。

〔実施例〕

第１図を参照して本発明の実施例を詳述する。

第１図Ａを参照すると、主面１２を有する単結晶シリコ
ン半導体基板１１、ｎ　形埋込層１３、ｎ　形エピタキ
シャル成長単結晶シリコン層１４、分離用選択酸化膜１
５、ｎ　形コレクタコンタクト領域１６をそれぞれ慣用
のバイポーラトランジスタの製法により作成する。更に
、１１　、１３　、１４および１６を含むシリコン半導
体本体の選択酸化膜１５で覆われていない表面にも厚さ
０．１μｍ程度の酸化膜　１７を形成する。この酸化膜
１７はシリコン基体表面を酸化するかＣＶＯ法で作成す
ればよい。

酸化膜１５　、１７上にＣＶＯ法で厚さ０．１〜０．３
μｍの多結晶シリコン層１日、さらにその上に厚さ０．
３〜０．５μｍ程度の窒化シリコン層１９を堆積した後
、窒化シリコンＦｉ１９をパターニングして、エミッタ
形成部（第１図Ｆの２０）を残し、それを包囲するべ一
゛ス引出電極の形成部（第１図Ｆの２１）を除去する。

ベース引出電極の形成部２１の周囲の窒化シリコンＮ（
第１図Ｆの２２）は残す。エミッタ形成部２０の寸法は
例えば１．０μｍ角である。

次に、窒化シリコン５１９と多結晶シリコン層１８の上
全面にプラズマＣＶＤあるいは減圧ＣＶＤ等により例え
ばＰＳＧ層２３を厚さＱ、　３〜０．５μｍ程度堆積す
ると、下地パターンのステップ部ではカバレージが悪い
ので、窒化シリコン層１９のパターンの端縁に沿って層
２３に凹部あるいはくびれ２４ができる。

第１図Ｂを参照すると、ここで例えば−ノ＼ツファ、τ
フッ酸を用いて層２３を徐々にウェットエツチングする
と、層２３の表面からエツチングが進み、層２３の厚み
が徐々に減少するとき、上記凹部２４、すなわち、エミ
ッタ形成部２０の外縁部とベース引出電極形成部２１の
外縁部では、エッチングが他の部分２３°より一層深く
まで進行してそこだけ窒化シリコン［１９および多結晶
シリコンＦｆ１８の表面が露出するようになる。すなわ
ち、開口部２４ができる。この開口部２４の開口幅は窒
゛化シリコン層１９の厚み、層２３の形成条件、層２３
のエツチング条件、層２３のエツチング厚さ等によって
定まるが、最終的には層２３のエツチングを停止する時
期を適当に選択することによって一定の範囲内で所望の
開口幅の開口部２４を形成することができる。例えば、
この例では０．２〜０．３μｍの開口幅である。

第１図Ｃを参照すると、残ったＪＷ２３″をマスクとし
て多結晶シリコンＦＪ１８をエツチングすると、開口部
２４下の部分２５だけが選択的にエツチングされる。次
いで層２３゛　を除去するが、このとき、結果的に、前
の多結晶シリコン層１８のエツチングで露出した酸化膜
１５　、１７の部分もエツチングされる。層２３”はＰ
ＳＧ、酸化膜１５　、１７は５ｉ０２だからである。そ
れから、ホウ素イオン（Ｂ＋）を全面に打込むと、ｎ　
形エピタキシャル層１４中に窒化シリコン層１９と多結
晶シリコン層１８がマスクとして働いてエミッタ形成部
２０が外縁に沿う前記開口部２５下のベースコンタクト
領域２６だけにホウ素イオンが選択的に打込まれるが、
このとき同時に、多結晶シリコンＪｉｆ１８には窒化シ
リコン層１９がマスクとして働いてベース引出電極であ
る。

第１図りを参照すると、窒化シリコン層１９をエツチン
グ除去した後、水酸化カリウムを用いて多結晶シリコン
層１８をエツチングすると、上記工程でホウ素イオンが
選択的に打込まれた部分はエツチング速度が低下してい
るために、多結晶シリコン層１８はベース引出電極形成
部（２１）だけ選択的に残る。

こうして得られた第１図りに示す構造は、エミッタ領域
およびコレクタ領域を形成すべきｎ　形エピタキシャル
シリコン層１４の主面１２上に絶縁層（酸化膜）１７が
あり、絶縁層１７は島状のエミッタ形成部（２０）の外
縁に沿ってそれを包囲する開口部２５を有し、絶縁層１
７上に開口部２５の外縁から外方に延長する所定パター
ン（ベース引出電極を形成すべきパターン）の層（多結
晶シリコン層）１８を有している。そして、領域２６の
単結晶シリコンおよび層１８の多結晶シリコンは後記の
タングステン等の選択的な成長の種となる物質である。

層１５　、１７の５ｉ０２上にはタングステン等は成長
しない。本発明の方法は、このような構造を出発点とし
て、ベース引出電極を金属または金泥シリサイドの選択
成長により作成することを特徴とするものである。従っ
て、第１図Ａ−Ｄを参照して以上に説明した一連の工程
は、あ（まで、第１図りに示す如き構造を得るための工
程の１例にすぎないものである。ただし、この一連の工
程では、ベースコンタクト領域あるいはベースコンタク
ト窓がエミッタ形成部のパターンに隣接してサブミクロ
ンオーダーで得られ、しかも、第１図Ａにおける窒化シ
リコンＦｉ１９のパターンを出発点として以降はすべて
自己整合的プロセスによって第１図りに示す構造が得ら
れるという利点を有している。

次に、第１図Ｅを参照すると、金属または金属シリサイ
ドを開口部２５下に露出したエピタキシャル成長単結晶
シリコン２６（１４）上と多結晶シリコン層１８上に選
択的に成長させる。例えば、２５０〜５００℃の低温お
よび０．１〜５トルの低圧におけるＣＶＤでフッ化タン
グステン（ＷＦ５　）とアルゴンまたは水素の混合ガス
からタングステンを選択的に成長することができる〔例
えば、イー・ケー・ブロードベント、シー・エル・ラミ
ラー著「タングステンの選択的減圧ＣＶＤ法」、ジャー
ナル・オフ電エレクトロケミカル・ソサイエティ固体状
態の科学と技術１９８４年６月、　１４２７〜１４３３
頁参照〕。また、例えば、トリクロルチタン（ＴｉＣ１
４）とキャリヤガスとしての水素（Ｈ２）中のトリクロ
ルシラン（５ｉｔｌＣｂ　）の混合ガスから１００トル
以下の圧力、６００〜９００℃の温度でチタンシリサイ
ド（ＴｉＳｉ２）を選択的に成長することができる〔例
えば、特願昭６０−　２３４８０号明細書参照〕。

こうして、例えば、タングステンをベースコンタクト領
域２６上と多結晶シリコン層１８上に選択成長させると
、これら２つの領域上に成長するタングステンは最終的
に一体になりベース引出電極２７を成す。このときタン
グステン層あるいはベース引出電極２７の厚みは、例え
ば０．３〜０．５μｍ程度である。

第１図Ｆは第１図Ｅの平面図である。同図中、斜線部２
７がベース引出電極、破線２８はベースコンタクト領域
２６の外縁、破線２９はｎ　形エピタキシャル層１４の
外縁、破線３０はｎ　形コレクタコンタクト領域１６の
外縁、鎖線３１はｎ形埋込層１３の外縁である。

第１図Ｇを参照すると、金属または金属シリサイドから
なるベース引出電極２７の表面３２を陽極酸化して絶縁
化する。次いで、ベース引出電極ｋｅＶ、５ＸＩＱｃｍ
　　程度の条件で活性ベース領域３３に選択的に打込む
。このとき、図示されていないが、コレクタコンタクト
領域にはイオンが打ち込まれるのを避けるためにレジス
トでマスクする。

第１図Ｈを参照すると、直ちにエミッタ拡散を行っても
よいが、エミッタ領域の外縁が高濃度のベースコンタク
ト領域中に入り込むのを避けるために、絶縁層３２の内
縁の内側に所望の幅の絶縁膜３４を設ける。この絶縁膜
３４は、例えば、ＣＶＤで５ｉ０２を全面に堆積した後
、例えばイオンミリングで主面１２に対して垂直な方向
に異方的にエツチングを行うことによって形成すること
ができる。平坦な絶縁層３２の上および活性ベース領域
３３の上に比べてステップの垂直な壁に付着した部分は
ミリング方向（主面１２に垂直な方向）に関してより大
きい厚さを有しているので、前者の部分がエツチング除
去されても後者の部分では５ｉ０２が残る。このとき、
ミリングの量をコントロールすれば、絶縁膜３４の横方
向の厚さを調整プした多結晶シリコン層３５をエピタキ
シャルシリコンＷ１１４上の絶縁膜３４の内側に形成し
、例えば、９５０〜１０００℃、３０分程度の熱処理を
行うことによって、ドープ多結晶シリコン層３５からヒ
素が主面１２を介して拡散して深さ０．１５μｍ程度の
エミッタ領域３６が形成される。この熱処理の際、先に
ベース領域２６　、３３に打ち込まれていたホウ素イオ
ンも同時に活性化される。ベースコンタクト領域２６お
よび活性ベース領域３３は一体化し、活性ベース領域３
３は０．３μｍ程度の深さになる。

第１図１を参照すると、あとは、慣用的な手法で絶縁膜
３７、エミッタ電極３８、ベース電極３９、コレクタ電
極４０を形成する。同図に見られるように、ベース電極
３９はベース引出電極２７に接続される。

以上、第１図り以降の一連の工程では、開口部２５の外
縁に基づいてベースコンタクト領＠２６の外縁と、従っ
てまたベース領域全体（２６＋　３３）の外縁と、ベー
ス引出電極２７の内縁とが自己整合的に規定され、かつ
開口部２５の内縁に基づいてベースコンタクト領域２６
の内縁と、エミッタ領域３６の外縁が自己整合的に規定
される。従って、エミッタ領域を包囲するベース領域の
面積は開口部２５のパターンだけによって規定されるの
で、容易にその面積の縮小化が可能である。しかも、前
述の第１図Ａ−Ｄの工程と組み合せれば、窒化シリコン
層１９のエミッタ形成部のパターンだけから開口部２５
のパターンがサブミクロンのオーダーで精度良く形成さ
れるので、ベース領域の面積も必要最小限の大きさとす
ることが可能になる。

しかも、この方法で得られるバイポーラトランジスタの
ベース引出電極は従来例の多結晶シリコンではなく、金
属または金属シリサイドからなるので、その導電率が高
く、従ってベース引出電極の抵抗がトランジスタ特性を
悪くするという問題も解消している。

また、この方法では、金属または金属シリサイドによる
ベース引出電極を形成するためにマスク合せをする必要
がないばかりでなく、ベース引出電極となる金属または
金属シリサイドのエッチング工程ｉ不要である。これは
、金属または金属シリサイドのエツチング制御性が悪い
ことを考えると、本発明の方法の利点をなすものである
。

以上、本発明の実施例について説明したが本発明はその
他種々に変形することが可能である。例えば、半導体本
体上の絶縁層に設ける開口部の形成方法、形状および寸
法は任意である。ベースコンタクト領域、活性ベース領
域、エミッタ領域のドーピング方法（イオン打込あるい
は熱拡散）、ドーパントの種類、形成条件、また活性ベ
ース領域とエミッタ領域の形成順序は任意である。選択
成長の際における絶縁膜および成長の種となる層の材質
は選択成長する金属または金属シリサイドの種類および
その成長条件に応じて適当に選択すればよい。ベース引
出電極の表面の絶縁層は陽極酸化以外の方法、例えば、
ＣＶＤ法等でも形成することができる、等々。

〔発明の効果〕

本発明によれば、バイポーラトランジスタのベース引出
電極を金属または金属シリサイドで構成し、かつベース
引出電極とベースコンタクト窓とベースコンタクト拡散
領域を自己整合的に形成することにより、ベースコンタ
クト拡散領域の面積を必要最小限とし、かつベース引出
電極の抵抗を低減することができる。さらに、ベース引
出電極およびベースコンタクト拡散領域に対してエミッ
タ電極およびエミッタ拡散領域をそれぞれ自己整合的に
形成することができるので、この意味でもベース拡散領
域およびエミッタ拡散領域の面積を小さくすることが可
能である。こうして、寄生容量及び寄生抵抗が大巾に低
減され、高周波特性の極めて優れたバイポーラトランジ
スタが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜！は本発明の実施例における工程要部のバイ
ポーラトランジスタの要部断面図、第２図は従来例のバ
イポーラトランジスタの要部断面図である。１２・・・主面、　　　　１３・・・ｎ　形埋込層、１
４・・・ｎ　形エピタキシャル層、１５・・・選択酸化膜、１６・・・ｎ　形コレクタコンタクト領域、１７・・・
酸化膜、　　１８・・・多結晶シリコン層、１９・・・
窒化シリコン層、　　　２３・・・ＰＳＧ層、２４　、
２５・・・開口部、２６・・・ベースコンタクト領域、２７・・・タングステン層、　　　　３２・・・絶縁層
、３３・・・活性ベース領域、３５・・・多結晶シリコン層、３６・・・エミッタ領域、　　３Ｂ　、　３９　、４０
・・・電極。＋６　　　　　　　１４　　　　ＤＩ７実施例の工程要
部Ｗｈｌ　因嶋１　囚る１　囚

Claims

【特許請求の範囲】１、第１導電型半導体基板上に、島状の第１絶縁層と該
第１絶縁層の外縁に沿ってそれを包囲する開口部とを介
して該開口部の外縁から外方へ延在する第２絶縁層とを
有し、該第２絶縁層上に該開口部の外縁から外方へ延在
する所定パターンを有する後記金属または金属シリサイ
ド成長の種となる層（以下、「種層」という。）を有し
、かつ上記半導体基板内にその主面側から上記開口部下
に形成された第２導電型ベースコンタクト領域を設けた
構造を提供する工程と、上記開口部下に露出する上記ベースコンタクト領域上と
上記種層上に、金属または金属シリサイドを選択的に成
長して、上記第２絶縁層上に該種層の上記所定パターン
を有しかつ該ベースコンタクト領域と接合したベース引
出電極を形成する工程と、上記ベース引出電極の露出表面に第３絶縁層を形成する
工程と、上記ベース引出電極および上記第３絶縁層で包囲された
領域下の上記半導体基板内に、その主面側から、上記第
２導電型ベースコンタクト領域と連接する第２導電型活
性ベース領域と、該活性ベース領域内に第１導電型エミ
ッタ領域を形成する工程とを含み、そして上記第１導電型半導体基板の上記ベース
領域を包囲する領域をコレクタ領域とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。