JPS62156869A - バイポ−ラ・トランジスタ構造の製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発り１）は、直接基板表面に析出した後で接続端子
を構成するポリシリコン層構造からのドーパントの拡散
によってエミッタ区域ならびにベース区域がシリコン基
板内に作られ、その際マスク層および絶縁分＃ｌｌ＃Ｉ
として５１０３層を使用して始めにベース区域、次いで
このベース区域の中央にエミッタ区域が作られてエミッ
タ区域の下に能動ベース領域とそれに対称に非能動ベー
ス飴域が形成され、更にＳｔＯ，層とポリシリコン層の
構造化Ｃ二対して■直側面を作る乾式エツチングが採用
される自己整合エミッタ・ベース区域を備えるバイポー
ラ・トランジスタ構造の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

この種の製法の１例は西独国特許出願公開第３２４３０
５９号公報により公知である。この方法は高いスイッチ
ング速度を示す高密度集積バイポーラ・トランジスタ回
路あるいは論理操作時間が極めて短い論理素子の製作を
可能１；する。この回路の場合ベース接続端材料として
ホウ素をドープしたポリシリコンが使用されるが、この
材料は粒径が小さいことにより自己整合バイポーラ・ト
ランジスタの外部ベース通路抵抗を決める層抵抗が不当
に高くなる。

ｐ　型（ホウ素）ドープ・ポリシリコン層抵抗を低下さ
せることは西独国特許出願公開第３４０２１８８号公報
に記載されている。この場合ホウ素ドープ・ポリシリコ
ン層は蒸気相からの化学析出法により非晶質状態に作ら
れた後熱処理によって多結晶状態に移される。この方法
により粒径が大きくしかも平滑な表面をもつ層が作られ
１層抵抗を約１／３に低下させることができる。

ベース通路抵抗を低減させる別の方法は特定の配置設計
の変更によるものである。例えば文献［シーメンス研究
開発報告［Ｓｉｅｍｅｎｓ　Ｆｏｒｓｃｈｕｎ−ｇｓ−
ｕｎｄ　Ｂｎｔｗｉｃｋｌｕｎｇｓｂｅｒｉｅｈｔｅｎ
　）　Ｊ　　１且（１９８４１、８，２４６〜２５２　
Ｃ二発表されている方法では、２つのベース接続端を設
けることによりベース通路抵抗を低減させる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この発明の基本的な目的は、配置設計の変更を行うこと
なく外部ベース通路抵抗の低減が可能であり、特にエミ
ッタを取囲むベース接続端の干渉効果を改善できるポリ
シリコン・ベース接続端を備えるバイポーラ・トランジ
スタ構造の製造方法を提供することである。

この発明の別の目的はこのようなバイポーラ・トランジ
スタ構造を公知のＣＭＯ８工程ｌ：おいて集積するのに
適した製造工程を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕 上記の目的は璽頭に挙げたバイポーラ・トランジスタ構
造の製造方法において、エミッタ接続端を構成するポリ
シリコン層構造の作成後エミッタ層構造をマスクとして
ベース接続端を構成するポリシリコン層構造をエッチし
、両方の層構造の側面絶縁分離層の形成後露出したシリ
コン表面に金属伝導層を選択的に設けることによって達
成される。この金属伝導層としては高融点金属のケイ化
物あるいは高融体金属自体例えばタンタル、タングステ
ン、口金等が使用される。

〔発明の効果〕

エミッタ区域に自己整合してエミッタを環状に包囲する
金属伝導層を作ることにより、外部ベース通路抵抗が著
しく低下するだけではなくエミッタを取囲むベース接続
端の干渉効果が改善され、エミッタ区域は動作中良い近
θをもってベース電位の等電位線で囲まれるようになる
。

この発明の種々の実施態様は特許請求の範囲第２項以下
に示されている。

〔実施例〕

次に図面を参照し実施例についてこの発明によるバイポ
ーラ・トランジスタの製造過程を更に詳細に説明する。

図面に示されている製造過程は例えばｐ型にドープされ
たシリコン基板にｎ型ドープ区域が作られ、このｎ型ド
ープ区域にｎｐｎバイポーラ・トランジスタがｎ型ドー
プ区域をコレクタとして設けられ、ｎ型ドープ区域の下
に置か几ているｎ　型ドープ領域は深部にあるコレクタ
接続端を通して接続されるようにするものである。

第１因に示されている構造は次の工程段１ａｌ・・・（
ｏ）によって作られる。これらの工程段の中ａからｉｌ
＋までは既に前述の文献に発表された公知のものである
。

（ａｌ　　ｌ）型ドープ・シリコン基板）に面密度３×
１０”Ｃ１１″″１　、イオンエネルギー８０　ｋｅ　
Ｖのアンチモン又はヒ素イオン注入により埋込みコレク
タ区域２を形成させる。

（ｂｌ　　ｎ−型ドープ・エピタキシャル１ｉｉ５（Ａ
ｓ　　ドープ密度］　Ｘ　］　０”　Ｃｍ−”　　）　
ｉｏ、５乃至２μ鶏の厚さに析出させる。

（ｃｌ　　隣接コレクタ領域間を確実に絶縁分離するた
めのチャネル・ヌトッパ区域２１を形成させるホク素の
イオン注入又は拡散処理を実施する。

（ｄ）　　酸化シリコンと窒化シリコンから成る二重層
を設け、続＜　ＬＯＣＯ８過程のため窒化シリコン層に
構造を作る。

（ｅ）　　基板ｌ内の能動トランジスタ区域間の分離に
必要なフィールド酸化膜６を工程段ｔｄｌで作られた窒
化シリコン構造を酸化マスクとする局部酸化によって作
る。

（ｆ）　窒化物・酸化物マスクを除去する。

（ｇ＋　　フォトレジスト技術の実施後リンのイオン注
入又は拡散によりコレクタ区域４を形成させる。

ｍｌ　９００乃至１１００℃の高温処理を実施し、その
際コレクタ接続端４もコレクタ区域２に達するまで拡げ
る。

＋ｉｌ　　ｐ　　型の＄１ポリシリコン層７を全面的に
析出させる。

む）第１絶縁分離層８を全面的に析出させる。

（ｋｌ　　フォトレジスト技術を行った後乾式エツチン
グにより両層７．８に垂直側面をもつ構造を作す、基板
表面の一部を露出させてベース区域を画定する。

―　第２絶縁分離層１８を析出させ、この層を再エッチ
してｐ　型ポリシリコン層構造７の縁端に側面絶縁分離
ＮＩＩ］９（スペーサ）を形成させる。

ｆｎｌ第２ポリシリコン層１０を全面析出させる。

（ｏ）　　フォトレジスト技術を実施し、第２ポリシリ
コン施】θに構造を作って基板１上Ｃニエミツタとコレ
クタの接続端を形成させる。

フィールド酸化膜区域又は厚い酸化膜区域はシリコン深
部エツチングと局部酸化あるいは溝の形成と絶縁材料に
よる埋込み等の公知方法によって作ることができる。

第２図に示すように、第２ポリシリコン層】０の構造化
の際のフォトレジスト・マスク（これは図面に示されて
いない］を使用するかポリシリコン層１０自体をマスク
として売方性エツチング例えはトリフルオルメタン・酸
素Ｉ　ＣＨＦ５１０ｓ　）混合ガス中の反応性イオンエ
ツチングを実施し、その際第１ポリシリコン層７を覆う
絶縁ｒ？ＩＩ８をｐ型ｆｉｘポリシリコン層７が露出す
るまで除去する。

ここでフォトレジスト・マスクが残っていればそれを溶
解除去して縁端と良好に被覆する絶縁分離層１１を設け
、スペーサ酸化膜とする。層】】には８ｉ０．が有利で
ある。このスペーサ酸化膜】ｌは売方性エツチング例え
ばＣＨＦ＠１０ｘ混合ガス中の反応性イオンエツチング
により構造化して、第１スペーサ酸化膜】９を備える第
１ポリシリコン層構造および第２ポリシリコン層構造】
０の側面だけに横絶縁分離片１１が残るようにする。

最後に第２ポリシリコン層１０のドーピングを（析出時
に行われていないとき）ヒ素イオン注入によって実施す
る。その際不必要部分はフォトレジスト・マスクで覆う
。この段階におけるヒ素イオン注入は特にこの発明によ
る方法をＣＭＯ８過程と組合せてバイポーラ／０Ｍ０８
回路の製作に利用すると同時にｎ　型ソース・ドレン領
域が形成されることから極めて有利である。

第３図に示されているデバイスは次の工程段を通して構
成されたものである。

（ａｌ　　異方性エツチングによって、ｌＩ；ｈ出した
ポリシリコン層構造７と１０中のシリコン表面に例えば
タングステン又はケイ化タンタルから成る金属層Ｓ層を
選択析出させるかあるいはケイ化物層を辿択的に形成さ
せる。

（ｈ）　　エミッタ区域］３とベース区域】４にドーパ
ントを拡散させ、エミッタ、ベースおよびコレクタの接
続端区域７．１０に安定なケイ化物１２を形成させるた
め約９００て゛において約３０分の熱鋸３１！Ｊを実施
する、 ｌｅｔ　　中間酸化膜】５の析出とエミッタ（Ｅ）とベ
ース（Ｂ）およびコレクタ（Ｃ）の接続端に釣下る接触
孔の形成と金属化処理を公知の標準的工程に従って行う
。

上記の製造工程の変形としてベースとエミッタの拡散処
理を金属層又はケイ化物層の選択析出の前に行うことが
できる。これによって高温劇性のない金属又はケイ化物
例えばケイ化口金を自己整合接触形成に使用することが
可能となる。従ってこの発明の方法は慣行のケイ化白金
・チタン−タングステン・アルミニウム金属化技術と完
全に両立性がある。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３因はこの発明による製造工程の３
つの段階においてのデバイスの断面構成を示すもので、
】はｐ型ドープ基板、２はｎ＋如ドープ領域、５はｎ−
型ドープエピタキシャル層、６はフィール酸化膜、７は
ベース接続端となるポリシリコン層構造、１０はエミッ
タ接続端となるポリシリコン層構造、１１は側面絶縁分
離層、１２は金属伝導層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）シリコン半導体基板内のエミッタ区域とベース区域
   が、直接基板表面に析出した後で接続端となるポリシリ
   コン層構造からのドーパントの拡散によつて作られ、そ
   の際マスキングならびに絶縁分離層としてのＳｉＯ＿２
   を層を使用して最初にベース区域が作られ、次いでエミ
   ッタ区域がこのベース区域の中央に作られてエミッタ区
   域の下に能動ベース領域とそれに対称に非能動ベース領
   域が形成され、ＳｉＯ＿２層とポリシリコン層の構造化
   に対して垂直側面を作る乾式エッチング処理が採用され
   る自己整合エミッタ・ベース区域を備えるバイポーラ・
   トランジスタ構造の製造方法において、エミッタ接続端
   を構成するポリシリコン層構造（１０）の作成後ベース
   接続端を構成するポリシリコン層構造（７）がエミッタ
   層構造（１０）をマスクとしてエッチされること、両方
   の層構造（７、１０）に側面絶縁分離層（１１）を作つ
   た後露出しているシリコン表面に選択的に金属伝導層（
   １２）を設けることを特徴とするバイポーラ・トランジ
   スタ構造の製造方法。 ２）金属伝導層（１２）を高融点金属のケイ化物で構成
   することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の方法
   。 ３）金属伝導層（１２）をタングステン又はケイ化白金
   で構成することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 ４）次の工程段： （ａ）注入不要個所をマスクで覆つた後ｎ型ドーパント
   のイオン注入によりｐ型ドープ基 板（１）内にｎ＾＋型埋込み領域（２）を作る； （ｂ）ｎ＾−型にドープされたエピタキシイ層（５）を
   ０．５乃至２．０μｍの厚さに析出させる； （ｃ）チャネル・ストッパ区域を作るためのホウ素イオ
   ンの注入又は拡散を実施する； （ｄ）酸化シリコンと窒化シリコンから成る二重層を設
   け、その窒化シリコン層を次の局 所酸化（ＬＯＣＯＳ）のために構造化する；（ｅ）基板
   （１）内の能動トランジスタ区域の分離に必要なフィー
   ルド酸化膜（６）を、 フォトレジスト・マスクの除去後窒化シリ コン層構造を酸化マスクとして局部酸化に よつて作る； （ｆ）窒化物・酸化物マスクを除去する； （ｇ）フォトレジスト技術の実施後リンイオンの注入又
   は拡散によつてコレクタ区域（４ ）を作る； （ｈ）高温熱処理を実施する： （ｉ）ポリシリコンから成るｐ＾＋型第１層（７）を全
   面的に析出させる； （ｊ）絶縁分離層（８）を全面的に析出させる；（ｋ）
   フォトレジスト技術を実施し、両層（７、８）を基板（
   １）に達する垂直側面を持 つように乾式エッチングによつて構造化し てベース区域（Ｂ）を画定する； （ｌ）ホウ素イオン注入によつて能動ベース区域（９）
   を作る； （ｍ）第２絶縁分離層（１８）を析出させた後エッチし
   てｐ＾＋型ポリシリコン層（７）の縁端に側面絶縁分離
   体（１９）を形成させ る； （ｎ）第２ポリシリコン層（１０）を全面析出させる； （ｏ）フォトレジスト技術を実施し、第２ポリシリコン
   層（１０）を構造化して基板（１）上にエミッタ接続端
   とコレクタ接続端を作 る； （ｐ）異方性エッチングを実施してｐ＾＋型の第１ポリ
   シリコン層（７）を覆う絶縁分離層 （８）をｐ＾＋型第１ポリシリコン層（７）の表面が露
   出するまで除去する； （ｑ）ｐ＾＋型の第１ポリシリコン層（７）の構造と第
   ２ポリシリコン層（１０）の構造の 縁端を良好に被覆する別の絶縁分離層（１１）を全面析
   出させる； （ｒ）別の絶縁分離層（１１）の異方性エッチングによ
   つて第１ポリシリコン層（７）と 第２ポリシリコン層（１０）の構造側面に 絶縁分離片（１１）を形成させると共にこ れらの層のシリコン表面を露出させる； （ｓ）圧入不要部分をマスクした後第２ポリシリコン層
   （１０）のエミッタ区域とコレク タ区域にヒ素イオン注入を実施する； （ｔ）マスクを除去した後露出したシリコン表面（７、
   １０）に金属層（１２）又はケイ 化物層（１２）を選択析出あるいは形成さ せる； （ｕ）高温熱処理を実施して金属又はケイ化物で覆われ
   た表面（１２）を安定なケイ化物 層に変え、又第１と第２のポリシリコン層 構造（７、１０）からドーパントをシリコ ン基板内に拡散させる； （ｖ）絶縁分離酸化膜（１５）としての中間層の形成と
   ドープされたポリシリコン構造か ら成る能動トランジスタ区域接続端に対す る接触孔の開設を公知方法によつて行う によることを特徴とする埋込みコレクタ区域と深部に達
   するコレクタ接続端を備えるバイポーラ・トランジスタ
   の製造方法。 ５）高温熱処理が約９００℃の温度で３０分間行われる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６）高温熱処理が急速焼なましの形で行われ、１０００
   乃至１２００℃の温度が最高６０秒間加えられることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 ７）工程段（ｕ）が工程段（ｔ）の前に置かれることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載の方法。