JPS62141767A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS62141767A
JPS62141767A JP28331985A JP28331985A JPS62141767A JP S62141767 A JPS62141767 A JP S62141767A JP 28331985 A JP28331985 A JP 28331985A JP 28331985 A JP28331985 A JP 28331985A JP S62141767 A JPS62141767 A JP S62141767A
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JP
Japan
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film
conductivity type
layer
diffusion layer
insulating film
Prior art date
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Pending
Application number
JP28331985A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaoki Kajiyama
梶山 正興
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP28331985A priority Critical patent/JPS62141767A/en
Publication of JPS62141767A publication Critical patent/JPS62141767A/en
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Abstract

PURPOSE:To improve the high frequency characteristics, the reliability and the yield of production of a transistor using a simple constitution by a method wherein the first isolation silicon oxide film is provided on the outer edge part of a collector region, a base lead out electrode is provided in the prescribed region of a field oxide film located on the circumference of a base region through the first isolation oxide film. CONSTITUTION:The first isolation insulating film 12 is formed on the outer edge part of one conductive type semiconductor layer 4 surrounded by an element insulating film 5, a low density the other conductive type diffusion layer 13c is formed on the prescribed region in the above-mentioned semiconductor layer 4, and a medium density the other conductive type diffusion layer 13a connected to the circumference of said layer 13c and a high density the other conductive type diffusion layer 13b connected to the circumference of the layer 13a are provided. Then, the other conductive type semiconductor film 15b, formed on the prescribed region on the element insulating film 5 through the above-mentioned first isolation insulating film 12 and connected to said high density other conductive diffusion layer 13b, the second isolation insulating film 18 formed on the surface of the film 15b, and a high density other conductive type diffusion layer 13c located on the inner edge part of the second isolation insulating film 18, are provided.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、半導体装置およびその製造方法に関し、特に
高速・高密度なバイポーラ型半導体素子構造およびその
製造方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a high-speed, high-density bipolar semiconductor device structure and a method for manufacturing the same.

従来の技術 バイポー2型トランジスタにおいて、高速・高密度化を
実現するために、パターンの微細化ならびに接合容量の
低減化を図る必要がある。そこで、従来、多結晶シリコ
ン膜(Po1y−5i膜)でベース引き出し電極を形成
することによって、ベース領域の微細化およびエミッタ
・ベース接合容量の低減化の検討がなされている〇 例えば、特開昭60−81862号公報では、第3図に
示す製造方法で、微細なバイポー2型トランジスタの構
造およびセルファライン技術によるその製造方法が提案
されている。
In order to realize high speed and high density in conventional bipolar type 2 transistors, it is necessary to miniaturize the pattern and reduce the junction capacitance. Therefore, studies have been made to miniaturize the base region and reduce the emitter-base junction capacitance by forming the base lead-out electrode with a polycrystalline silicon film (Poly-5i film). Japanese Patent No. 60-81862 proposes a structure of a fine bipolar type 2 transistor and a method of manufacturing the same using the self-line technology using the manufacturing method shown in FIG.

このトランジスタは、フィールド酸化膜aに囲まれたコ
レクタ領域の半導体層32上に、シリコン酸化膜(5i
n2)33およびシリコン窒化膜(Si5Na膜)34
からなる絶縁膜を設け、所定のベース領域の周囲にP+
形Po1y−8i膜36からなるベース引き出し電極を
前記絶縁膜33.34上へ設けることにより、コレクタ
領域2とベース引き出し電極36とが電気的に分離され
る構造となっている。
This transistor has a silicon oxide film (5i
n2) 33 and silicon nitride film (Si5Na film) 34
An insulating film consisting of P+ is provided around a predetermined base region.
By providing a base lead-out electrode made of a Po1y-8i film 36 on the insulating film 33, 34, the collector region 2 and the base lead-out electrode 36 are electrically separated.

そして、上記トランジスタの製造方法では、ベース引き
出し電極となるp+形Po1y−5i膜35をバターニ
ング後、それ自身をマスクに下地の513N4膜34を
適量のサイドエツチングを施してエツチング除去し、次
いで5in2膜33をエツチング除去して、P+形Po
1y−8i膜35のひさし部を形成する。その後、この
ひさし部にベースコンタクトとなるPo1y−3i膜3
6を埋め込み形成し、熱処理を施してP+形Po1y−
3i膜35をソースに針形拡散を行ない、埋め込んだP
o1y−5i膜36を介してコレクタ領域2に外部ベー
ス拡散層37を形成する。その後、活性ベース拡散層3
Bおよびエミッタ領域39を順次形成する。こうすると
、ベース引き出し電極、ベース領域およびエミッタ領域
が同−形成用パターンによって形成される製造方法とな
っている。
In the above transistor manufacturing method, after buttering the p+ type Poly-5i film 35 that will serve as the base extraction electrode, the underlying 513N4 film 34 is etched away by an appropriate amount of side etching using itself as a mask. The film 33 is etched away to form a P+ type Po
The eaves portion of the 1y-8i film 35 is formed. After that, a Po1y-3i film 3 that will become a base contact is placed on this eave part.
6 is embedded and heat treated to form a P+ type Po1y-
Needle-shaped diffusion is performed using the 3i film 35 as a source, and the embedded P
An external base diffusion layer 37 is formed in the collector region 2 via the o1y-5i film 36. After that, the active base diffusion layer 3
B and emitter region 39 are sequentially formed. This provides a manufacturing method in which the base lead-out electrode, the base region, and the emitter region are formed using the same forming pattern.

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構造および製造方法では、次のような
問題点がある。
Problems to be Solved by the Invention These conventional structures and manufacturing methods have the following problems.

(1)  コレクタ領域32とベース引き出し電極36
の分離が、薄膜のSiO□膜33膜上3誘電率の高い5
isN4膜34からなる絶縁膜で構成されるため、コレ
クターベース引き出し電極間の寄生容量は大きく、トラ
ンジスタの高周波特性を劣化させる。また、ベース・コ
レクタ接合が、化学的に不完全な5i3NJ34からな
る前記絶縁膜で表面保護されるため、接合のリーク電流
が大きく、トランジスタの信頼性を低下させる。
(1) Collector region 32 and base extraction electrode 36
The separation of the thin SiO□ film 33 on the film 3 with high dielectric constant 5
Since it is composed of an insulating film made of the isN4 film 34, the parasitic capacitance between the collector base and the lead-out electrode is large, which deteriorates the high frequency characteristics of the transistor. Furthermore, since the surface of the base-collector junction is protected by the insulating film made of chemically incomplete 5i3NJ34, leakage current at the junction is large, reducing the reliability of the transistor.

ね) ベースコンタクトとなるPo1y−3i膜36お
よび外部ベース層37の形成において、P十形Poly
−3i膜35のひさし部の長さは、Si3N4膜3硝サ
イドエツチングによりバラツクので、ベースコンタクト
の幅を一定に制御するのは難しい。
) In the formation of the Poly-3i film 36 and the external base layer 37 that will serve as the base contact,
Since the length of the eaves of the -3i film 35 varies due to side etching of the Si3N4 film, it is difficult to control the width of the base contact to be constant.

また、P加Po1y−3i膜35をソースとしたP1形
拡散は、ひさし部に形成したPo1y−3i膜36を介
して行なうため、外部ベース層370P+形不純物(ボ
ロン)の濃度を一定に制御するのも難しい。これらのこ
とから、トランジスタのベース抵抗を再現性良く制御し
、歩留り良く製造することは困難である。
In addition, since the P1 type diffusion using the P+ Po1y-3i film 35 as a source is performed via the Po1y-3i film 36 formed in the eaves, the concentration of the P+ type impurity (boron) in the external base layer 370 is controlled to be constant. It's also difficult. For these reasons, it is difficult to control the base resistance of transistors with good reproducibility and manufacture them with good yield.

本発明はこのような従来の問題を鑑みてなされたもので
、簡易な構成でトランジスタの高周波特性、信頼性およ
び歩留りの向上が可能な半導体装置およびその製造方法
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can improve the high frequency characteristics, reliability, and yield of a transistor with a simple configuration.

問題点を解決するだめの手段 本発明は上記問題点を解決するために、トランジスタの
構造では、フィールド酸化膜に囲まれたコレクタ領域の
半導体層の外縁部上にベース領域の側面と接する第1の
分離シリコン酸化膜を設け、ベース領域の周囲にベース
引き出し電極を第1の分離酸化膜上を経て前記フィール
ド酸化膜上の所定領域に設けることにより、コレクタ領
域とベース引き出し電極とが電気的に分離されるもので
ある。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a transistor structure with a first layer on the outer edge of the semiconductor layer of the collector region surrounded by the field oxide film, which is in contact with the side surface of the base region. By providing an isolated silicon oxide film around the base region and providing a base lead-out electrode in a predetermined region on the field oxide film via the first isolation oxide film, the collector region and the base lead-out electrode are electrically connected. It is something that is separated.

そして、上記トランジスタの製造方法では、コレクタ領
域の半導体層を有する基板上に、下層および上層が酸化
防止膜で中層が不純物ドープトシリコン膜からなる積層
膜を形成後、選択酸化してコレクタ領域上に分離シリコ
ン酸化膜を、不純物ドープトシリコン膜の周囲に第1の
不純物ドープトシリコン酸化膜を形成する。その後、上
層の酸化防止膜および第1の不純物ドープトシリコン酸
化膜を除去し、残存した不純物ドープトシリコン膜をマ
スクにイオン注入して中濃度の第1の外部ベース拡散層
を形成する。
In the above method for manufacturing a transistor, a laminated film is formed on a substrate having a semiconductor layer in the collector region, the lower and upper layers are anti-oxidation films, and the middle layer is an impurity-doped silicon film, and then selectively oxidized to form a layer on the collector region. A first impurity-doped silicon oxide film is formed around the impurity-doped silicon film. Thereafter, the upper layer anti-oxidation film and the first impurity-doped silicon oxide film are removed, and ions are implanted using the remaining impurity-doped silicon film as a mask to form a medium-concentration first external base diffusion layer.

その後、不純物ドープトシリコン膜を酸化して第2の不
純物ドープトシリコン酸化膜を形成後、これをマスクに
下層の酸化防止膜を除去して、ベース引き出し電極とな
るドープト多結晶シリコン膜を選択形成する。その後、
第2の不純物ドープトンリコン酸化膜を除去し、酸化性
雰囲気中で熱処理してドープト多結晶シリコン膜をソー
スに不純物拡散を行ない、中濃度の第1の外部ベース層
の内側に高濃度の第2の外部ペース拡散層を形成し、同
時に前記ドープト多結晶シリコン膜上に第2の分離シリ
コン酸化膜を形成する。その後、下層の酸化防止膜を除
去し、活性ベース拡散層およびエミッタ拡散層を順次形
成する。こうすると、分離シリコン酸化膜、ベース引き
出し電極−ベース領域およびエミッタ領域が、同一形成
用パターンによってセルファライン形成されるものであ
る。
After that, the impurity-doped silicon film is oxidized to form a second impurity-doped silicon oxide film, and the underlying oxidation prevention film is removed using this as a mask to select the doped polycrystalline silicon film that will become the base extraction electrode. Form. after that,
The second impurity doped recon oxide film is removed, and an impurity is diffused using the doped polycrystalline silicon film as a source by heat treatment in an oxidizing atmosphere. forming a second external space diffusion layer and simultaneously forming a second isolation silicon oxide film on the doped polycrystalline silicon film; Thereafter, the underlying oxidation prevention film is removed, and an active base diffusion layer and an emitter diffusion layer are sequentially formed. In this way, the isolation silicon oxide film, the base lead-out electrode-base region, and the emitter region are formed in a self-aligned manner using the same formation pattern.

作用 本発明は上記したトランジスタの構造により、コレクタ
領域とベース引き出し電極とは、ベース領域の側面に接
する厚い第1の分離シリコン酸化膜によって分離される
ので。コレクターペース引き出し電極間の寄生容量は十
分に小さくなり、トランジスタの高周波特性を向上でき
る。
Function: According to the structure of the transistor described above, the collector region and the base lead-out electrode are separated by the thick first isolation silicon oxide film that is in contact with the side surface of the base region. The parasitic capacitance between the collector paste lead electrodes becomes sufficiently small, and the high frequency characteristics of the transistor can be improved.

また、ベース・コレクタ接合は、化学的に完全な第1の
シリコン酸化膜で表面保護されているので、接合のリー
ク電流は小さく、接合も平坦になるので逆方向耐圧は低
下しないことから、トランジスタの信頼性を向上できる
In addition, since the surface of the base-collector junction is protected by a chemically perfect first silicon oxide film, the leakage current of the junction is small and the junction is flat, so the reverse breakdown voltage does not decrease, so the transistor reliability can be improved.

そして、上記した製造方法により、ベースコンタクト窓
の幅は、第1の不純物ドープトシリコン酸化膜の量によ
って一定に制御される。又、外部ベース層は、不純物ド
ープトシリコン膜をマスクによるイオン注入と、ドープ
ト多結晶シリコン膜をソースとして直接不純物拡散で形
成されるので、その不純物濃度は一定に制御される。こ
れらのことから、トランジスタのベース抵抗を再現性良
く制御することができ、歩留りも向上できる。
According to the manufacturing method described above, the width of the base contact window is controlled to be constant depending on the amount of the first impurity-doped silicon oxide film. Further, since the external base layer is formed by ion implantation using the impurity-doped silicon film as a mask and by direct impurity diffusion using the doped polycrystalline silicon film as a source, the impurity concentration is controlled to be constant. For these reasons, the base resistance of the transistor can be controlled with good reproducibility, and the yield can also be improved.

実施例 第1図A−Bは本発明による半導体装置の一例を示す断
面構成図および要部断面構成図である。同図Bにおいて
、4はコレクタ領域のN形シリコン半導体層、5は素子
間分離のフィールド酸化膜、12はコレクターベース引
き出し電極間の第1の分離シリコン酸化膜、13LはP
+形第1の外部ベース拡散層、13bはp++形第2の
外部ベース拡散層、13CはP形活性ペース拡散層、1
5bはP←形多結晶シリコン膜のベース引き出し電極、
1Bはエミッターベース引き出し電極間の第2の分離シ
リコン酸化膜、194は1形多結晶シリコンのエミッタ
電極、20tLはN+形エミッタ拡散層、21&はエミ
ッタ金属電極、21Gはベース金属電極である。
Embodiment FIGS. 1A and 1B are a cross-sectional configuration diagram and a cross-sectional configuration diagram of essential parts showing an example of a semiconductor device according to the present invention. In the same figure B, 4 is an N-type silicon semiconductor layer in the collector region, 5 is a field oxide film for isolation between elements, 12 is a first isolation silicon oxide film between collector base extraction electrodes, and 13L is a P
+ type first extrinsic base diffusion layer, 13b is p++ type second extrinsic base diffusion layer, 13C is p type active pace diffusion layer, 1
5b is a base extraction electrode of P← type polycrystalline silicon film;
1B is a second isolation silicon oxide film between the emitter base extraction electrodes, 194 is a type 1 polycrystalline silicon emitter electrode, 20tL is an N+ type emitter diffusion layer, 21& is an emitter metal electrode, and 21G is a base metal electrode.

このような構成において、第1の分離シリコン酸化膜1
2が、第2の外部ベース層13bの側面からフィールド
酸化膜6に接続するように形成されているので、ベース
引き出し電極16bとコレクタ領域4とは、この第1の
分離シリコン酸化膜12で電気的に絶縁されている。そ
してこの第1の分離シリコン酸化膜12の膜厚は厚く形
成することができるので、コレクターベース引き出し電
極間の奇生容量は十分に小さくなる。このことから、ト
ランジスタのしゃ断層波数(fア)は改善されるので、
高周波特性を向上できる。
In such a configuration, the first isolation silicon oxide film 1
2 is formed so as to be connected to the field oxide film 6 from the side surface of the second external base layer 13b, so that the base extraction electrode 16b and the collector region 4 are electrically connected to each other by this first isolation silicon oxide film 12. is insulated. Since the first isolation silicon oxide film 12 can be formed thickly, the parasitic capacitance between the collector base and the lead-out electrodes can be sufficiently small. From this, the cutoff layer wavenumber (fa) of the transistor is improved, so
High frequency characteristics can be improved.

また、コレクタ・ベース接合は、熱酸化法により形成さ
れた化学的に完全な第1の分離シリコン酸化膜12で表
面保護されているので、ンリコンーシリコン酸化膜の界
面は電気的に安定にになり、接合のリーク電流は小さく
なる。そして、この第1の分離シリコン酸化膜12は第
1および第2の外部ベース層13a、13bの側面に接
しているので、コレクタ・ベース接合面は平面になり、
逆方向耐圧は低下しない。これらのことから、コレクタ
・ペース接合の電気的特性は改善されるので、トランジ
スタの信頼性を向上できる。
In addition, since the surface of the collector-base junction is protected by a chemically perfect first isolated silicon oxide film 12 formed by a thermal oxidation method, the interface between silicon oxide film and silicon oxide film is electrically stable. , and the junction leakage current becomes smaller. Since this first isolation silicon oxide film 12 is in contact with the side surfaces of the first and second external base layers 13a and 13b, the collector-base junction surface becomes a plane.
Reverse breakdown voltage does not decrease. For these reasons, the electrical characteristics of the collector-paste junction are improved, so the reliability of the transistor can be improved.

さらに、外部ベース領域は、第1および第2の外部ベー
ス層131L、 13bで構成されているので、高濃度
の第2の外部ベース層13bは高濃度のエミッタ拡散層
、20&と接することなく、そして中濃度の第1の外部
ベース層13+Lを介して低濃度の活性ベース層130
と接続している。このことより、エミッタ・ベース接合
容量(Cj、)は小さく、かつベース抵抗(rbb)も
小さくすることができ、トランジスタの高周波特性を向
上できる。
Furthermore, since the external base region is composed of the first and second external base layers 131L and 13b, the highly doped second external base layer 13b does not come into contact with the highly doped emitter diffusion layer 20&. and a low concentration active base layer 130 via a medium concentration first external base layer 13+L.
is connected to. As a result, the emitter-base junction capacitance (Cj,) can be made small, and the base resistance (rbb) can also be made small, and the high frequency characteristics of the transistor can be improved.

次に、本発明による半導体装置の製造方法について説明
する。
Next, a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be explained.

第2図ム〜工は、本発明による半導体装置の製造方法を
NPN形トランジスタの製造方法に適用した一例を示す
断面工程図である。
FIG. 2 is a cross-sectional process diagram showing an example in which the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is applied to a method for manufacturing an NPN transistor.

第2図において、P形半導体基板(ここではシリコン基
板で以下Si基板という)1に、周知の技術を用いて、
コレクタ埋込としてN+形埋込層2%蔦チャンネルスト
ッパーとしてP十形拡散層、コレクタとしてH形半導体
層(ここではエピタキシャル層で以下エビ層という)4
を順次形成する。その後、選択酸化法により、素子間分
離としてフィールド酸化膜(以下5i02膜という)5
を形成後、周知の技術を用いて、コレクタウオールとし
てN+十形拡散層を形成する。その後、熱酸化法により
Si基板1上に下地膜としてSiO2膜7を形成後、c
vn法により、第1の酸化防止膜としてシリコン窒化膜
(以下5isN4膜という)8を、不純物ドープトシリ
コン膜としてリン(P)ドープト多結晶シリコン膜(以
下リンドープトPo1y−3i膜という)9を、第2の
酸化防止膜として5j−5N4膜1oを順次積層形成す
る。なお、ドープ) Po1y−8i膜9を形成するの
に、C”/D法によりSi基板1上にノンドープトPo
1y−8i膜を堆積後、例えばイオン注入により所定の
不純物をドーピングを行なうことも可能である。
In FIG. 2, a P-type semiconductor substrate (here, a silicon substrate, hereinafter referred to as a Si substrate) 1 is prepared using a well-known technique.
2% N+ type buried layer as collector embedding, P 10 type diffusion layer as channel stopper, H type semiconductor layer as collector (herein epitaxial layer, hereinafter referred to as shrimp layer) 4
are formed sequentially. After that, a field oxide film (hereinafter referred to as 5i02 film) 5 is applied as an element isolation by selective oxidation method.
After forming, a well-known technique is used to form an N+ decadal diffusion layer as a collector all. Thereafter, after forming a SiO2 film 7 as a base film on the Si substrate 1 by thermal oxidation method, c.
By the vn method, a silicon nitride film (hereinafter referred to as 5isN4 film) 8 as the first oxidation prevention film, a phosphorus (P) doped polycrystalline silicon film (hereinafter referred to as phosphorus doped Po1y-3i film) 9 as the impurity-doped silicon film, A 5j-5N4 film 1o is sequentially laminated as a second oxidation prevention film. Note that, in order to form the Po1y-8i film 9 (doped), a non-doped Po1y-8i film 9 is formed on the Si substrate 1 by the C''/D method.
After depositing the 1y-8i film, it is also possible to perform doping with a predetermined impurity, for example, by ion implantation.

次に、ホトエッチ技術を用いて、所定のエミッタ領域お
よびコレクタコンタクト領域上に、第1のSi 5N 
4膜8&、8b、リンドープトPo1y−8i膜91L
、sbおよび第2の5i5N4膜からなる積層膜パター
ンを形成する(第2図人)。
Next, using a photoetch technique, a first Si 5N layer is deposited on the predetermined emitter and collector contact regions.
4 films 8&, 8b, phosphorous-doped Po1y-8i film 91L
, sb and a second 5i5N4 film are formed (see FIG. 2).

次に、前記第1の5i5N4膜81Lをマスクに、前記
フィールド5i02膜に囲まnた前記エビ層にはさまれ
た前記リンドープトPo1y−3i膜9も周囲から酸化
され、第1のリンドープ) 5i02膜(以下PSG膜
という)11N、11bが形成される。このとき、第1
のPSGSi膜8Lの酸化景を制御すると、エミッタ領
域上に微細な幅を有するリンドープトPOIY−si膜
9aを残存させることが可能である(第2図B)。
Next, using the first 5i5N4 film 81L as a mask, the phosphorus-doped Po1y-3i film 9 surrounded by the field 5i02 film and sandwiched between the shrimp layers is also oxidized from the surroundings, and the first phosphorus-doped 5i02 film 11N and 11b (hereinafter referred to as PSG film) are formed. At this time, the first
By controlling the oxidation pattern of the PSGSi film 8L, it is possible to leave the phosphorous-doped POIY-Si film 9a having a fine width on the emitter region (FIG. 2B).

次に、前記第2のSi3N4膜10a、1Qbをケミカ
ルドライエツチングで、前記第1のPSG膜11a、1
1bを希フッ酸溶液で順次エツチング除去する。その後
、残存したリンドープトPo1y−3i膜9aをマスク
に、例えばボロン(B)をイオン注入して、前記第1の
分離SiO2膜12横のエビ層4にP十形第1の外部ペ
ース拡散層13iLを形成する(第2図C)。
Next, the second Si3N4 films 10a, 1Qb are etched by chemical dry etching, and the first PSG films 11a, 1Qb are etched.
1b is sequentially removed by etching with a dilute hydrofluoric acid solution. Thereafter, using the remaining phosphorus-doped Po1y-3i film 9a as a mask, ions of, for example, boron (B) are implanted into the shrimp layer 4 next to the first separated SiO2 film 12 into the P-type first external space diffusion layer 13iL. (Figure 2C).

次に、前記リンドープトPo1y−Si膜9a、9bを
熱酸化して、前記第1のSi 5N 4膜8ZL18b
上に第2のpsc膜142L、14bを形成する。この
とき、第2のPSG膜14aは体積膨張するので、第2
のpse膜1膜孔4亀端は前記P+形第1の外部ペース
拡散層13a上に延び出す。つまり、第2のpsG膜1
41Lの外端2 p +形第1の外部ベース拡散層13
2Lの内端と間に間隔が生ずる(第2図D) 次に、前記第2のpse膜14a、14bをマスクに、
前記第1の5i5N4膜8a、8bをケミカルドライエ
ツチングで、前記5i02膜7をフッ酸溶液で順次エツ
チング除去する。この時、第2のPSG膜142L周囲
の前記エビ層4が露出しベースコンタクト領域がセルフ
ァライン形成される。
Next, the phosphorous-doped Po1y-Si films 9a and 9b are thermally oxidized to form the first Si 5N 4 film 8ZL18b.
Second psc films 142L and 14b are formed thereon. At this time, the second PSG film 14a expands in volume, so the second PSG film 14a expands in volume.
The ends of the membrane pores 4 of the PSE membrane 1 extend onto the P+ type first external pace diffusion layer 13a. In other words, the second psG film 1
41L outer end 2 p + type first external base diffusion layer 13
A gap is created between the inner end of 2L (FIG. 2D) Next, using the second PSE films 14a and 14b as a mask,
The first 5i5N4 films 8a and 8b are removed by chemical dry etching, and the 5i02 film 7 is removed by etching with a hydrofluoric acid solution. At this time, the shrimp layer 4 around the second PSG film 142L is exposed, and a base contact region is formed as a self-line.

次に、CVD法によりSi基板1上に半導体膜(ここで
は多結晶シリコン膜で以下Po1y−Si膜という)1
5を積層形成する。その後、塗布被膜(ここではホトレ
ジスト膜)を用いたエッチバック法により、第2のPS
GSi膜2L、14b上のPo1y−8i膜16だけを
選択的に除去する(第2図E)。
Next, a semiconductor film (herein, a polycrystalline silicon film, hereinafter referred to as a Poly-Si film) 1 is formed on the Si substrate 1 by the CVD method.
5 is laminated. After that, the second PS is formed by an etchback method using a coating film (here, a photoresist film)
Only the Po1y-8i film 16 on the GSi films 2L and 14b is selectively removed (FIG. 2E).

次に、前記Si基板1の所定の領域上に、周知の技術を
用いて5i5N4膜16を形成する。その後、第20P
SG膜14bだけを希フッ酸溶液によりエツチング除去
する。その後、Si3N4膜16をマスクに前記Po1
y−Si膜15を選択酸化して、ペース引き出し電極と
なるPo1y−3i膜161Lおよび5102膜17形
成する(第2図F)。
Next, a 5i5N4 film 16 is formed on a predetermined region of the Si substrate 1 using a well-known technique. After that, the 20th page
Only the SG film 14b is removed by etching with a dilute hydrofluoric acid solution. After that, using the Si3N4 film 16 as a mask, the Po1
The y-Si film 15 is selectively oxidized to form a Po1y-3i film 161L and a 5102 film 17 which will serve as a pace extraction electrode (FIG. 2F).

なお、ペース引き出し電極となるPo1y−3i膜15
aを形成するのに、他の方法を用いることも可能である
。例えば、周知のホトエッチ技術を用いて、所定の領域
外のPo1y−5i膜16をエツチング除去すると、P
o1y−3i膜162Lを選択的に形成できる。
Note that the Po1y-3i film 15, which serves as a pace extraction electrode,
Other methods can also be used to form a. For example, if the Po1y-5i film 16 outside a predetermined area is etched away using a well-known photoetching technique, P
The o1y-3i film 162L can be selectively formed.

次に、周知の技術を用いて前記5i5N4膜16をエツ
チング除去する。その後、例えばホトリソ技術を用いて
、前記Po1y−3i膜15aにボロン(B)を選択的
にイオン注入した後、前記第2のPSG膜14aを希7
ノ酸溶液によりエツチング除去する。その後、酸化性雰
囲気中で前記Si基板1を熱処理すると、Po1y−3
i膜15aはP+十形Po1y−Si膜15bになり、
そ(−てこのP+十形Po1y−3i膜16b’iソー
スとしてボロンが前記エビ層4に固相拡散し、前記P+
形第1の外部ベース拡散層13&の内側tc p ++
十形第2外部ベース拡散層13bが形成される。この時
同時に、前記第1の5i5N4膜8aをマスクとして、
P+十形Po1y−5i膜15b表面が選択酸化され、
第2の分離5i02膜18が形成される(第2図G)。
Next, the 5i5N4 film 16 is etched away using a well-known technique. Thereafter, boron (B) is selectively ion-implanted into the Poly-3i film 15a using, for example, photolithography, and then the second PSG film 14a is
Remove by etching with acid solution. Thereafter, when the Si substrate 1 is heat-treated in an oxidizing atmosphere, Po1y-3
The i film 15a becomes a P+ 10-type Po1y-Si film 15b,
Then, boron diffuses into the shrimp layer 4 in a solid phase as a source of the P+ ten-shaped Po1y-3i film 16b'i of the P+
Inside the first external base diffusion layer 13 &tc p ++
A ten-shaped second external base diffusion layer 13b is formed. At the same time, using the first 5i5N4 film 8a as a mask,
The surface of the P+ decade Po1y-5i film 15b is selectively oxidized,
A second isolation 5i02 film 18 is formed (FIG. 2G).

次に、前記Si 5N4膜8a、8bをエツチング除去
して、下地のSiO2膜7を通してボロンをイオン注入
し、熱処理を施してP形活性ベース拡散層130をセル
ファライン形成する。その後、5iOJTをエツチング
除去し、所定のエミッタ領域およびコレクタコンタクト
領域に、周知の技術を用いて、エミッタPo1y−3i
電極およびコレクタPo1y−8i電極となるN十形P
o1y−8i膜192L、19b を形成する。その後
、熱処理を施してN十形Po1y−8i膜19をソース
としてN形不純物拡散(ここではヒ箪)を行ない、N+
十形ミッタ拡散層20&およびN十形コレクタコンタク
ト拡散層20bを形成する。こうすると、P++形第2
の外部ベース拡散層13b&−iN+N工形ッタ拡散層
202Lと接することなく、P+十形第1外部ペース拡
散層13&を介してP形活性ベース拡散層13Cと接続
する構造がセルファラインで形成できる(第2図)1)
Next, the Si5N4 films 8a and 8b are removed by etching, boron ions are implanted through the underlying SiO2 film 7, and heat treatment is performed to form a P-type active base diffusion layer 130 in a self-lined manner. Thereafter, the 5i OJT is etched away, and the emitter Po1y-3i
N-shaped P which becomes the electrode and collector Po1y-8i electrode
o1y-8i films 192L and 19b are formed. Thereafter, heat treatment is performed to diffuse N-type impurities (in this case, H) using the N+ type Po1y-8i film 19 as a source.
A ten-shaped emitter diffusion layer 20& and an N-shaped collector contact diffusion layer 20b are formed. In this way, the P++ form 2nd
A structure in which the P-type active base diffusion layer 13C is connected to the P-type active base diffusion layer 13C via the P+ 10-shaped first external base diffusion layer 13& without contacting with the external base diffusion layer 13b&-iN+N-shaped patterned diffusion layer 202L can be formed by self-line. (Figure 2) 1)
.

ミッタアルミ合金電極(ここではアルミニウムーシリコ
ン合金で以下ム1−8iという)211L。
Miter aluminum alloy electrode (hereinafter referred to as aluminum-silicon alloy, hereinafter referred to as M1-8i) 211L.

コL/ りp kl−3i電極21b1ベースムIJ−
8i電極21cを形成する。こうすると、本実施例のH
PN形トランジスタはでき上がる(第2図工)。
KL/RIp kl-3i electrode 21b1 base IJ-
8i electrode 21c is formed. In this way, H in this example
The PN type transistor is completed (Fig. 2).

このように製造されたトランジスタでは、ベース引き出
し電極のp++形Po1y−5i膜15bとp++形外
部ベース層13bとを接続するベースコンタクト窓は、
リンドープトシリコン膜パターン9aの周囲を酸化形成
したPSG膜11&を用いて形成されるので、その窓の
幅はその酸化量で一定に制御され、その結果窓のコンタ
クト抵抗も一定に制御される。また p++形外形成部
ベース層16b形活性ペース層130とを接続するP十
形第1の外部ベース層13&およびP++形第2の外部
ベース層13bは、前者はリンドープトPo1y−3i
膜9&をマスクとしたボロンのイオン注入により、後者
はベースコンタクト窓からP升形Po1y−5i膜13
bをポロンソースとして直接固相拡散により形成される
ので、それぞれのボロン濃度は一定に制御され、その結
果この拡散抵抗も一定に制御される。以上のことから、
トランジスタのベース抵抗を再現性良く制御することが
でき、その歩留りも向上できる。
In the transistor manufactured in this way, the base contact window connecting the p++ type Po1y-5i film 15b of the base extraction electrode and the p++ type external base layer 13b is
Since the periphery of the phosphorus-doped silicon film pattern 9a is formed using the PSG film 11&, which is oxidized, the width of the window is controlled to be constant depending on the amount of oxidation, and as a result, the contact resistance of the window is also controlled to be constant. In addition, the P-type first external base layer 13& and the P++-type second external base layer 13b connecting the p++-type external forming part base layer 16b with the active space layer 130 are formed of phosphorous-doped Po1y-3i.
By implanting boron ions using the film 9& as a mask, the latter is removed from the base contact window to the P-cube-shaped Poly-5i film 13.
Since they are formed by direct solid-phase diffusion using b as a poron source, the respective boron concentrations are controlled to be constant, and as a result, the diffusion resistance is also controlled to be constant. From the above,
The base resistance of the transistor can be controlled with good reproducibility, and the yield can also be improved.

そして、同−形成用のリンドープ)Poly−8工膜9
aによって、第1の分離SiO2膜12、ベース引き出
し電極のP++形Po1y−8i膜16b 、 p+十
形第1外部ベース層13&、P++形活性ベース層13
b、第2の分離5102膜18、P形活性ベース層13
CおよびH十形エミッタ層20iLが、順次セルファラ
インでしかも微細に形成することができる。
And phosphorus dope for the same formation) Poly-8 film 9
By a, the first isolated SiO2 film 12, the P++ type Po1y-8i film 16b of the base extraction electrode, the p+ 10 type first external base layer 13&, the P++ type active base layer 13
b, second isolation 5102 membrane 18, P-type active base layer 13
The C and H 10-type emitter layers 20iL can be sequentially formed in a self-aligned manner and finely.

特に、活性領域となるP形活性ベース層130およびN
十形エミツタ層20aは、マスクのデザイン寸法に依存
することなく、微細寸法で形成することが可能である。
In particular, the P-type active base layer 130 and N
The 10-shaped emitter layer 20a can be formed with fine dimensions without depending on the design dimensions of the mask.

なお、本実施例において、N+十形ミッタ層202Lは
N十形Po1y−8i膜194からの固相拡散により形
成したが、これは他の方法で、例えばN形不純物のイオ
ン注入等により形成しても良い〇さらにNPN形トラン
ジスタの製造方法について述べたが、これは他の半導体
装置の製造方法としても、本効果が得られるのは言うま
でもない。
In this embodiment, the N+ type transmitter layer 202L was formed by solid phase diffusion from the N+ type Poly-8i film 194, but it could also be formed by other methods such as ion implantation of N type impurities. Further, although the method for manufacturing an NPN transistor has been described, it goes without saying that this effect can also be obtained using a method for manufacturing other semiconductor devices.

発明の効果 以上述べてきたように、本発明によれば、簡易な構成で
トランジスタの高周波特性、信頼性および歩留りの向上
が可能な高速・高密度なバイポーラ型半導体装置を実現
できるものである。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, it is possible to realize a high-speed, high-density bipolar semiconductor device that can improve the high frequency characteristics, reliability, and yield of transistors with a simple configuration.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明の一実施例における半導体装置の断面図
、第2図は本実施例の半導体装置の製造方法を示す工程
図、第3図は従来の半導体装置の製造方法を示す工程図
である。 4・・・・・・N形Si半導体層、6・・・・・・フィ
ールド5i02膜、12・・・・・・第1の分離510
2膜13&・・・・・・P十形第1の外部ペース層、1
3b・・・・・・P++形第2の外部ベー4s 130
・・・・・・P形活性ヘース層、16b・・・・・・P
++形Po1y−8i膜、18・・・・・・第2の分離
5102膜、19a・・・・・・N十形Po1y−8i
膜、 20 a・・・・・・N+十形ミッタ層、211
L・・・・・・エミッタム1−Si電極、21C・・・
・・・ベース人4Si電極。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名a)
FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a process diagram showing a method for manufacturing the semiconductor device of this embodiment, and FIG. 3 is a process diagram showing a conventional method for manufacturing a semiconductor device. It is. 4... N-type Si semiconductor layer, 6... Field 5i02 film, 12... First separation 510
2 membranes 13&...P 10-shaped first external paste layer, 1
3b...P++ type second external base 4s 130
...P type active heath layer, 16b...P
++ type Po1y-8i membrane, 18... second separation 5102 membrane, 19a... N ten type Po1y-8i
Membrane, 20 a...N+decade transmitter layer, 211
L... Emitter 1-Si electrode, 21C...
...Base person 4Si electrode. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person a)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)一方導電形半導体層を有する基板の一主面側に形
成した前記一方導電形半導体層を分離する素子絶縁膜と
、前記素子絶縁膜に囲まれた前記一方導電形半導体層の
外縁部上に形成した第1の分離絶縁膜と、前記一方導電
形半導体層内の所定領域に形成した低濃度他方導電形拡
散層と、前記低濃度他方導電形拡散層の周囲に接続した
中濃度他方導電形拡散層と、前記中濃度他方導電形拡散
層の周囲に接続した高濃度他方導電形拡散層と、前記高
濃度他方導電形拡散層と接続し前記第1の分離絶縁膜上
を経て前記素子絶縁膜上の所定領域に形成した他方導電
形半導体膜と、前記他方導電形半導体膜表面に形成され
た第2の分離絶縁膜と、前記第2の分離絶縁膜の内縁部
の前記低濃度他方導電形拡散層に形成された高濃度一方
導電形拡散層とを備えてなる半導体装置。
(1) An element insulating film that separates the one conductivity type semiconductor layer formed on one main surface side of a substrate having the one conductivity type semiconductor layer, and an outer edge portion of the one conductivity type semiconductor layer surrounded by the element insulating film. a first isolation insulating film formed above, a low concentration diffusion layer of the other conductivity type formed in a predetermined region within the semiconductor layer of the one conductivity type, and a medium concentration diffusion layer of the other conductivity type connected to the periphery of the diffusion layer of the low concentration diffusion layer of the other conductivity type. a high concentration diffusion layer of the other conductivity type connected around the middle concentration diffusion layer of the other conductivity type; the other conductive type semiconductor film formed in a predetermined region on the element insulating film, the second isolation insulating film formed on the surface of the other conductive type semiconductor film, and the low concentration at the inner edge of the second isolation insulating film. A semiconductor device comprising a high concentration diffusion layer of one conductivity type formed on a diffusion layer of the other conductivity type.
(2)一方導電形半導体層にN形シリコン単結晶層を、
他方導電形半導体膜にP形多結晶シリコン膜を、素子絶
縁膜、第1の分離絶縁膜および第2の分離絶縁膜にシリ
コン酸化膜を用いている特許請求の範囲第1項記載の半
導体装置。
(2) On the other hand, an N-type silicon single crystal layer is used as the conductivity type semiconductor layer,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a P-type polycrystalline silicon film is used as the conductive type semiconductor film, and a silicon oxide film is used as the element insulating film, the first isolation insulating film, and the second isolation insulating film. .
(3)一方導電形半導体層を有する基板の一主面上に素
子絶縁膜を選択形成する工程と、前記一方導電形半導体
層の所定領域に下層および上層が酸化防止膜で中層が不
純物ドープトシリコン膜からなる積層膜パターンを形成
する工程と、前記酸化防止膜をマスクに前記一方導電形
半導体層を選択酸化して第1の分離絶縁膜を形成し、同
時に、前記不純物ドープトシリコン膜の周囲も酸化して
第1の不純物ドープトシリコン酸化膜を形成する工程と
、前記上層の酸化防止膜および第1の不純物ドープトシ
リコン酸化膜を順次除去する工程と、前記不純物ドープ
トシリコン膜をマスクにイオン注入して前記一方導電形
半導体層に中濃度、他方導電形拡散層を形成する工程と
、前記不純物ドープトシリコン膜を酸化して第2の不純
物ドープトシリコン酸 化膜を形成する工程と、前記不純物シリコン酸化膜をマ
スクに下層の酸化防止膜を除去する工程と、前記第2の
不純物ドープトシリコン酸化膜の外縁周囲の所定領域上
に他方導電形半導体膜を選択形成する工程と、前記第2
の不純物ドープトシリコン酸化膜を除去する工程と、前
記基板を酸化性雰囲気中で熱処理して、前記他方導電形
半導体膜とした前記中濃度他方導電形拡散層の内側に高
濃度他方導形拡散層を形成し、前記下層の酸化防止膜を
マスクに前記他方導電形半導体膜表面に第2の分離絶縁
膜を形成する工程と、前記下層の酸化防止膜を除去する
工程と、前記第2の分離絶縁膜の内縁部の前記一方導電
形半導体層内に前記中濃度他方導電形拡散層と接続した
低濃度他方導電形拡散層を形成する工程と、前記低濃度
他方導電形拡散層内に高濃度一方導電形拡散層を形成す
る工程とを含んでなる半導体装置の製造方法。
(3) A step of selectively forming an element insulating film on one principal surface of a substrate having a semiconductor layer of one conductivity type, and doping a predetermined region of the semiconductor layer of one conductivity type with an anti-oxidation film as a lower layer and an upper layer and an impurity doped layer as a middle layer. forming a laminated film pattern made of a silicon film, selectively oxidizing the one conductivity type semiconductor layer using the oxidation prevention film as a mask to form a first isolation insulating film, and at the same time forming a first isolation insulating film; a step of oxidizing the surrounding area to form a first impurity-doped silicon oxide film; a step of sequentially removing the upper layer oxidation prevention film and the first impurity-doped silicon oxide film; and a step of sequentially removing the impurity-doped silicon oxide film. A step of implanting ions into a mask to form a medium concentration diffusion layer in the semiconductor layer of one conductivity type and a diffusion layer of the other conductivity type; and a step of oxidizing the impurity-doped silicon film to form a second impurity-doped silicon oxide film. a step of removing the underlying oxidation prevention film using the impurity silicon oxide film as a mask; and a step of selectively forming the other conductivity type semiconductor film on a predetermined region around the outer edge of the second impurity doped silicon oxide film. , said second
removing the impurity-doped silicon oxide film, and heat-treating the substrate in an oxidizing atmosphere to form a high concentration diffusion layer of the other conductivity type inside the medium concentration diffusion layer of the other conductivity type semiconductor film. forming a second isolation insulating film on the surface of the other conductive type semiconductor film using the lower oxidation prevention film as a mask; removing the lower oxidation prevention film; forming a low concentration diffusion layer of the other conductivity type connected to the medium concentration diffusion layer of the other conductivity type in the semiconductor layer of the one conductivity type at the inner edge of the isolation insulating film; 1. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming a one-concentration conductivity type diffusion layer.
(4)不純物ドープトシリコン膜にリンドープト多結晶
シリコン膜を、第1および第2の不純物ドープトシリコ
ン酸化膜にリンドープトシリコン酸化膜を用いている特
許請求の範囲第3項記載の半導体装置の製造方法。
(4) The semiconductor device according to claim 3, wherein a phosphorus-doped polycrystalline silicon film is used as the impurity-doped silicon film, and a phosphorous-doped silicon oxide film is used as the first and second impurity-doped silicon oxide films. Production method.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4980305A (en) * 1988-06-27 1990-12-25 Nec Corporation Method of manufacturing bipolar transistor
JPH03278436A (en) * 1989-04-25 1991-12-10 Matsushita Electron Corp Semiconductor device and manufacture thereof

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