JPS62235777A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
31\−2′
産業上の利用分野
本発明は半導体装置特にエミッタとの自己整合・ 的ベ
ースコンタクトを有するバイポーラトランジスタの製造
方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 31\-2' Field of Industrial Application The present invention relates to a semiconductor device, particularly to a method for manufacturing a bipolar transistor having a self-aligned base contact with an emitter.
従来の技術
従来、高周波特性のすぐれたバイポーラトランジスタと
前記トランジスタを用いた集積回路を実現するためにN
PN)ランジスタのエミッタ領域をメサ構造にするのが
一般的に行なわれている。Conventional technology Conventionally, in order to realize bipolar transistors with excellent high frequency characteristics and integrated circuits using the transistors, N
It is common practice to form the emitter region of a PN transistor into a mesa structure.
第2図にその構成を示す。第2図において1はN型エピ
タキシャル層、2はシリコン酸化膜、3は第1の多結晶
シリコン膜、4はシリコン窒化膜。Figure 2 shows its configuration. In FIG. 2, 1 is an N-type epitaxial layer, 2 is a silicon oxide film, 3 is a first polycrystalline silicon film, and 4 is a silicon nitride film.
7はN 層(エミッタ領域)、8はP一層(活性ベース
領域)、9はP 層(ベースコンタクト領域)を示す。7 is an N layer (emitter region), 8 is a P layer (active base region), and 9 is a P layer (base contact region).
すなわち、第2図において、コレクタ領域となるN型エ
ピタキシャル層1の表面に。That is, in FIG. 2, on the surface of the N-type epitaxial layer 1 which becomes the collector region.
シリコン酸化膜2をマスクとしてP一層(活性ベース領
域)8を形成後、その上に選択的に砒素をドープした第
1の多結晶膜を耐着し砒素を不純物として浅いN 層(
エミッタ領域)7を、窒素雰囲気中、95o〜1ooo
℃でエピタキシャル層中に拡散させ、ついで、P一層(
活性ベース領域)8を形成する際のマスクとしてのシリ
コン酸化膜2とN 層7上の第1の多結晶シリコン層の
全面に減圧CVD法でシリコン窒化膜4を蒸着する。After forming a single P layer (active base region) 8 using the silicon oxide film 2 as a mask, a first polycrystalline film selectively doped with arsenic is deposited thereon, and a shallow N layer (active base region) is formed using arsenic as an impurity.
emitter region) 7 in a nitrogen atmosphere at a temperature of 95o to 1ooo.
℃ into the epitaxial layer, and then one layer of P (
A silicon nitride film 4 is deposited by low pressure CVD on the entire surface of the first polycrystalline silicon layer on the silicon oxide film 2 and the N layer 7, which serves as a mask for forming the active base region) 8.
次に、シリコン窒化膜4を1例えば0FPR−8ooな
どのポジ型ホトレジストパターンをマスクにして、異方
性ドライエツチング法によりエツチングする。ついで、
シリコン窒化膜4をマスクとしてP一層8をエツチング
して、N 型エミッタ領域を形成した後、熱酸化法によ
り、P一層8とN 層7と第1の多結晶シリコン膜3の
露出部にシリコン酸化膜2を形成する。さらに、シリコ
ン窒化膜4を熱リン酸でエツチング除去し、第1の多結
晶シリコン膜3を露出させエミッタコンタクト窓を形成
した後、P一層8上のシリコン酸化膜2の所定の領域を
、ホトレジストパターンをマスクとして1選択的にエツ
チング除去しベースコンタクト窓を形成し、続いて前記
ホトレジストパターンをマスクとして、イオン注入法に
より、加速電圧50〜100 Key、 ドーズ量1
〜3 x I C3”Cyn2程度で硼素イオン(B)
を注入し、ホトレジストパターンをエツチング除去後、
熱拡散してP 層(ベースコンタクト領域)9を形成す
る。Next, the silicon nitride film 4 is etched by an anisotropic dry etching method using a positive type photoresist pattern such as 0FPR-8oo as a mask. Then,
After etching the P layer 8 using the silicon nitride film 4 as a mask to form an N-type emitter region, silicon is etched on the exposed parts of the P layer 8, the N layer 7, and the first polycrystalline silicon film 3 by thermal oxidation. An oxide film 2 is formed. Furthermore, after removing the silicon nitride film 4 by etching with hot phosphoric acid to expose the first polycrystalline silicon film 3 and forming an emitter contact window, a predetermined region of the silicon oxide film 2 on the P layer 8 is etched with photoresist. Using the pattern as a mask, one layer is selectively etched away to form a base contact window, and then, using the photoresist pattern as a mask, ion implantation is performed at an acceleration voltage of 50 to 100 Key and a dose of 1.
~3 x I C3” Boron ion (B) at about Cyn2
After injecting and removing the photoresist pattern by etching,
A P layer (base contact region) 9 is formed by thermal diffusion.
発明が解決しようとする問題点
このような従来の構成では、メサ構造のN 層(エミッ
タ領域)7のエミッタコンタクト窓はマスク工程を経ず
に形成できるが、P 層(ベースコンタクト領域)9を
形成するにはマスク工程が必要であり、また相互のマス
ク合わせ精度も考慮しなければならず、したがって、か
かるマスク工程の存在が、高周波特性の向上に不可欠な
パターンの微細化に対する大きな問題点になっていた。Problems to be Solved by the Invention In such a conventional structure, the emitter contact window of the N layer (emitter region) 7 of the mesa structure can be formed without a mask process, but the emitter contact window of the P layer (base contact region) 9 can be formed without going through a mask process. A mask process is required to form the pattern, and the accuracy of mutual mask alignment must also be taken into account. Therefore, the existence of such a mask process poses a major problem in pattern miniaturization, which is essential for improving high frequency characteristics. It had become.
本発明の目的は、上述マスク工程での問題点を解決した
半導体装置の製造方法を提供するものである。An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device that solves the problems in the mask process described above.
問題点を解決するための手段
前記の問題点を解決するために本発明は、−導電型半導
体基板上に前記半導体基板と同一導電型のエピタキシャ
ル層を形成する工程と、前記エピ6ベーノ
タキシヤル層上に第1の多結晶シリコン膜と第1の絶縁
膜とを順次積層する工程と、前記第1の多結晶シリコン
膜中に前記半導体基板と同導電型の高濃度の第1の不純
物イオンと前記半導体基板と逆導電型の第2の不純物イ
オンとを、前記第2の不純物イオンが前記第1の不純物
イオンよりも深部に達するように注入する工程と、公知
のフォトリソグラフィ法により前記第1の絶縁膜と前記
第1の多結晶シリコン膜とその直下の前記エピタキシャ
ル層の一部との所定領域を選択的に異方性エツチングす
る工程と、前記第1の絶縁膜と前記第1の多結晶シリコ
ン膜と前記エピタキシャル層の露出面とに第2の絶縁膜
を蒸着する工程と、前記第2の絶縁膜を、異方性エツチ
ングにより、前記第1の多結晶シリコン膜とその直下の
エピタキシャル層との側壁にのみ形成する工程と、前記
第1の絶縁膜と前記第2の絶縁膜と前記エピタキシャル
層との露出面上に、前記半導体基板と逆導電型不純物を
高濃度にドープした第2の多結晶シリコン膜を蒸着し、
異方性エツチングにより、前記第7・′−2
2の多結晶シリコン膜を前記第2の絶縁膜の側壁露出面
とエピタキシャル層の露出面の一部に形成する工程と、
前記第1の多結晶シリコン膜中の前記半導体基板と同導
電型不純物と前記半導体基板と逆導電型不純物と前記第
2の多結晶シリコン膜中の前記半導体基板と逆導電型不
純物とを前記エピタキシャル層中に同時に拡散して接合
を形成すると共に、前記第1の多結晶シリコン膜から拡
散された前記半導体基板と逆導電型不純物領域と前記第
2の多結晶シリコン膜から拡散された前記半導体基板と
逆導電型不純物領域とを前記エピタキシャル層中で接触
させる工程とを具備することを特徴とする半導体装置の
製造方法を提供する。Means for Solving the Problems In order to solve the above problems, the present invention provides the following steps: - forming an epitaxial layer of the same conductivity type as the semiconductor substrate on a conductivity type semiconductor substrate; a step of sequentially stacking a first polycrystalline silicon film and a first insulating film, and a step of sequentially laminating a first polycrystalline silicon film and a first insulating film; a step of implanting second impurity ions of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate so that the second impurity ions reach a deeper part than the first impurity ions, and a step of implanting the first impurity ions by a known photolithography method. a step of selectively anisotropically etching a predetermined region of an insulating film, the first polycrystalline silicon film, and a part of the epitaxial layer directly below the first insulating film and the first polycrystalline silicon film; Depositing a second insulating film on the exposed surface of the silicon film and the epitaxial layer, and anisotropically etching the second insulating film to form the first polycrystalline silicon film and the epitaxial layer immediately below it. a second insulating film doped with impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate at a high concentration on exposed surfaces of the first insulating film, the second insulating film, and the epitaxial layer; evaporate a polycrystalline silicon film of
forming the seventh polycrystalline silicon film on the exposed sidewall surface of the second insulating film and a part of the exposed surface of the epitaxial layer by anisotropic etching;
An impurity of the same conductivity type as the semiconductor substrate in the first polycrystalline silicon film, an impurity of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in the second polycrystalline silicon film, and an impurity of a conductivity type opposite to the semiconductor substrate in the second polycrystalline silicon film are formed in the epitaxial layer. The semiconductor substrate and the opposite conductivity type impurity region diffused from the first polycrystalline silicon film and the semiconductor substrate diffused from the second polycrystalline silicon film while simultaneously diffusing into the layers to form a junction. and an opposite conductivity type impurity region in contact with each other in the epitaxial layer.
作用
従来、バイポーラトランジスタを用いた集積回路におい
て、NPN)ランジスタのペース:、7タクト領域とし
てP型窩濃度領域を形成するために、ベースコンタクト
窓形成用のマスク工程が必要であり、かかるマスク工程
の存在が、特に高周波特性の向上に不可欠なパターンの
微細化に対して犬きな障害となる。ここで1本発明では
、第1図に示したように、マスク工程を経ずに、高濃度
にP型不純物をドープした第2の多結晶シリコン膜6を
選択的に形成した後、熱拡散してP 層(ベースコンタ
クト領域)9を形成することが可能であり、それ故、ベ
ースコンタクト窓形成用のマスク工程も必要なく、高周
波特性の向上に不可欠なパターンの微細化全容易にする
ことができる。Function Conventionally, in an integrated circuit using a bipolar transistor, a masking process for forming a base contact window is required in order to form a P-type cavity concentration region as a tact region of an NPN transistor. In particular, the presence of these elements poses a serious obstacle to the miniaturization of patterns, which is essential for improving high frequency characteristics. Here, in the present invention, as shown in FIG. 1, the second polycrystalline silicon film 6 doped with a P-type impurity at a high concentration is selectively formed without going through a mask process, and then thermally diffused. Therefore, there is no need for a mask process for forming a base contact window, making it easy to miniaturize the pattern that is essential for improving high frequency characteristics. I can do it.
実施例
以下本発明の一実施例について第1図を用いて説明する
。第1図において、1はN型エピタキシャル層%2はシ
リコン酸化膜、3は第1の多結晶シリコン膜、4はシリ
コン窒化膜、5は減圧CVD法により形成した高温酸化
膜(HTO)、6は高濃度にP型不純物をドープした第
2の多結晶シリコン膜、7はN 層(エミッタ領域)、
8はP一層(活性ベース領域)、9はP 層(ベースコ
ンタクト領域)を示す。すなわち、第1図において、コ
レクタ領域となるN型エピタキシャル層1の表面に熱酸
化によりシリコン酸化膜2を形成し、所定の領域のシリ
コン酸化膜2をフォトレジストパターンをマスクとして
エツチングしてN型エピタキシャル層1の所定の領域を
露出させた後、第1の多結晶シリコン膜3とシリコン窒
化膜4を減圧cvn法ニヨリ、各々、2000〜300
0A。EXAMPLE An example of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is an N-type epitaxial layer, 2 is a silicon oxide film, 3 is a first polycrystalline silicon film, 4 is a silicon nitride film, 5 is a high temperature oxide film (HTO) formed by low pressure CVD, 6 7 is a second polycrystalline silicon film heavily doped with P-type impurities; 7 is an N layer (emitter region);
8 indicates a P layer (active base region), and 9 indicates a P layer (base contact region). That is, in FIG. 1, a silicon oxide film 2 is formed by thermal oxidation on the surface of an N-type epitaxial layer 1 that will become a collector region, and a predetermined region of the silicon oxide film 2 is etched using a photoresist pattern as a mask to form an N-type epitaxial layer. After exposing a predetermined region of the epitaxial layer 1, the first polycrystalline silicon film 3 and the silicon nitride film 4 are coated using a low pressure CVN method at a temperature of 2,000 to 300%, respectively.
0A.
100Q〜150o人程度に順次蒸着し、ついで。Evaporate sequentially on about 100Q~150o people, and then.
イオン注入法により、全面に、打ち込みエネルギー 4
0 KeV 、 ドーズ量6×1oα 程度で砒素イ
オン(As)を第1の多結晶シリコン中に注入した後、
さらに、全面に、打ち込みエネルギー160KeV 、
ドーズ量1×10m 8度で硼素イオン(B)を、
N 層(エミッタ領域)7を追い越す深さに第1の多結
晶シリコン中に注入してN 層(エミッタ領域)7の直
下にP一層を形成する。Using the ion implantation method, implantation energy is applied to the entire surface 4
After implanting arsenic ions (As) into the first polycrystalline silicon at 0 KeV and a dose of about 6×1oα,
Furthermore, the entire surface was implanted with an energy of 160 KeV,
Boron ions (B) at a dose of 1 x 10 m and 8 degrees,
A P layer is formed directly under the N layer (emitter region) 7 by implanting it into the first polycrystalline silicon to a depth that overtakes the N layer (emitter region) 7.
次に、ホトレジストハターンをマスクにして、異、 方
性ドライエツチング法により、シリコン窒化膜4と第1
の多結晶シリコン膜3と直下のN型エピタキシャル層1
の一部(深さ方向へ3000人程度)ヲエッチングした
後、減圧CVD法により。Next, using the photoresist pattern as a mask, the silicon nitride film 4 and the first
polycrystalline silicon film 3 and the N-type epitaxial layer 1 immediately below
After etching a portion (approximately 3,000 people in the depth direction), low-pressure CVD was used.
原料ガスとして、ジクロールシラン(5iH2C12)
10ページ
と亜酸化窒素(N20 ) ’!i=用いて、85o〜
900℃程度の成長温度で、高温酸化膜(HTO)5i
1ooo〜2000人程度に蒸着し、ついで、マスク工
程を経ずに、異方性ドライエツチング装置を用いてエツ
チングして、シリコン窒化膜4と第1の多結晶シリコン
膜3とその直下のエピタキシャル層との側壁露出面に1
選択的に高温酸化膜(HTO)5を形成し、さらに減圧
CVD法によす、原料ガスとして、モノシラン(SiH
4)を用いて、560〜650℃程度の成長温度で第2
の多結晶シリコン膜6’1z2000〜3000八程度
に蒸着した後、イオン注入法により、全面に、打ち込み
エネルギー20 KeV、ドーズ量1〜3×10α 程
度で硼素イオンC1)e注入し、ついで、マスク工程を
経ずに異方性ドライエツチング装置を用いてエツチング
することにより、高温酸化膜(HTO)5の側壁露出面
とN型エピタキシャル層1の露出面の一部に選択的に高
濃度のP型不純物を含んだ第2の多結晶シリコン膜6を
形成し、さらに、窒素雰囲気中、960〜1ooo℃程
度111+−ノ
の温匿で熱処理することにより、N 層(エミッタ領域
)7とP−層(活性ベース領域)8と1層(ベースコン
タクト領域)9を同時形成する。Dichlorosilane (5iH2C12) as raw material gas
Page 10 and nitrous oxide (N20) '! Using i=, 85o~
At a growth temperature of about 900°C, high temperature oxide film (HTO) 5i
The silicon nitride film 4, the first polycrystalline silicon film 3, and the epitaxial layer immediately below are etched using an anisotropic dry etching device without going through a mask process. 1 on the exposed side wall of the
A high temperature oxide film (HTO) 5 is selectively formed, and monosilane (SiH
4) at a growth temperature of about 560 to 650°C.
After depositing a polycrystalline silicon film 6'1z of about 2000 to 30008, boron ions C1) are implanted into the entire surface using an ion implantation method at an implantation energy of 20 KeV and a dose of about 1 to 3 x 10α, and then a mask is applied. By etching using an anisotropic dry etching device without any process, a high concentration of P is selectively formed on the exposed sidewall surface of the high temperature oxide film (HTO) 5 and a part of the exposed surface of the N-type epitaxial layer 1. A second polycrystalline silicon film 6 containing type impurities is formed and then heat treated at a temperature of about 960 to 100°C at 111+- in a nitrogen atmosphere to form a bond between the N layer (emitter region) 7 and the P- A layer (active base region) 8 and a layer (base contact region) 9 are formed simultaneously.
発明の効果
以上のように本発明によれば、第1図に示したように、
マ哀り工程を経ることな(、P 層(ベースコンタク
ト領域)9を形成することができ、エミッタとベースの
コンタクトは自己整合コンタクト構造になるため、それ
だけ相互のマスク合わせ精匿を問題にしなくともよいの
で、高周波特性のすぐれたバイポーラトランジスタ等を
容易に実現することが可能となる。Effects of the Invention As described above, according to the present invention, as shown in FIG.
Since the P layer (base contact region) 9 can be formed without going through a process, and the emitter and base contacts have a self-aligned contact structure, there is no problem with mutual mask alignment. Therefore, it is possible to easily realize a bipolar transistor or the like with excellent high frequency characteristics.
第1図は本発明の一実施例によるメサ構造エミッタをも
ったバイポーラトランジスタの断面図。
第2図は従来のメサ構造エミッタをもったバイポーラト
ランジスタの断面図である。
1・・・・・・Nfiエピタキシャル層、2・・・・・
・シリコン酸化膜、3・・・・・・第1の多結晶シリコ
ン膜、4・・・・・・シリコン窒化膜、6・・・・・・
高温酸化膜(HTO)。
6・・・・・・第2の多結晶シリコン膜、7・・・・・
・N 層(エミッタ領域)、8・・・・・・P一層(活
性ベース領域)、9・・・・・・P 層(ベースコンタ
クト領域)。FIG. 1 is a cross-sectional view of a bipolar transistor with a mesa structure emitter according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional bipolar transistor having a mesa structure emitter. 1... Nfi epitaxial layer, 2...
・Silicon oxide film, 3...First polycrystalline silicon film, 4...Silicon nitride film, 6...
High temperature oxide film (HTO). 6...Second polycrystalline silicon film, 7...
・N layer (emitter region), 8...P single layer (active base region), 9...P layer (base contact region).
Claims (1)
エピタキシャル層を形成する工程と、前記エピタキシャ
ル層上に第1の多結晶シリコン膜と第1の絶縁膜とを順
次積層する工程と、前記第1の多結晶シリコン膜中に前
記半導体基板と同導電型の高濃度の第1の不純物イオン
と前記半導体基板と逆導電型の第2の不純物イオンとを
、前記第2の不純物イオンが前記第1の不純物イオンよ
りも深部に達するように注入する工程と、フォトリソグ
ラフィ法により前記第1の絶縁膜と前記第1の多結晶シ
リコン膜と其の直下の前記エピタキシャル層の一部との
所定領域を選択的に異方性エッチングする工程と、前記
第1の絶縁膜と前記第1の多結晶シリコン膜と前記エピ
タキシャル層の露出面とに第2の絶縁膜を蒸着する工程
と、前記第2の絶縁膜を、異方性エッチングにより、前
記第1の多結晶シリコン膜とその直下のエピタキシャル
層との側壁にのみ形成する工程と、前記第1の絶縁膜と
前記第2の絶縁膜と前記エピタキシャル層との露出面上
に、前記半導体基板と逆導電型不純物を高濃度にドープ
した第2の多結晶シリコン膜を蒸着し、異方性エッチン
グにより、前記第2の多結晶シリコン膜を前記第2の絶
縁膜の側壁露出面とエピタキシャル層の露出面の一部に
形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン膜中の前記
半導体基板と同導電型不純物と前記半導体基板と逆導電
型不純物と前記第2の多結晶シリコン膜中の前記半導体
基板と逆導電型不純物とを前記エピタキシャル層中に同
時に拡散して接合を形成すると共に、前記第1の多結晶
シリコン膜から拡散された前記半導体基板と逆導電型不
純物領域と前記第2の多結晶シリコン膜から拡散された
前記半導体基板と逆導電型不純物領域とを前記エピタキ
シャル層中で接触させる工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。a step of forming an epitaxial layer of the same conductivity type as the semiconductor substrate on a semiconductor substrate of one conductivity type; a step of sequentially laminating a first polycrystalline silicon film and a first insulating film on the epitaxial layer; Highly concentrated first impurity ions of the same conductivity type as the semiconductor substrate and second impurity ions of the opposite conductivity type to the semiconductor substrate are formed in the first polycrystalline silicon film. a step of implanting the first impurity ions to a depth deeper than the first impurity ions; and a step of implanting the first insulating film, the first polycrystalline silicon film, and a portion of the epitaxial layer immediately below them using a photolithography method. selectively anisotropically etching a region; depositing a second insulating film on the first insulating film, the first polycrystalline silicon film, and the exposed surface of the epitaxial layer; forming the second insulating film by anisotropic etching only on the sidewalls of the first polycrystalline silicon film and the epitaxial layer directly below the first insulating film and the second insulating film; A second polycrystalline silicon film doped with impurities of a conductivity type opposite to that of the semiconductor substrate is deposited on the exposed surface of the epitaxial layer, and anisotropic etching is performed to remove the second polycrystalline silicon film. a step of forming an impurity of the same conductivity type as the semiconductor substrate in the first polycrystalline silicon film and a conductivity opposite to that of the semiconductor substrate; type impurities and the semiconductor substrate in the second polycrystalline silicon film and opposite conductivity type impurities are simultaneously diffused into the epitaxial layer to form a junction, and at the same time, the semiconductor substrate and the opposite conductivity type impurities in the second polycrystalline silicon film are diffused from the first polycrystalline silicon film. The method further comprises a step of bringing the semiconductor substrate and the opposite conductivity type impurity region diffused from the second polycrystalline silicon film into contact in the epitaxial layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7976086A JPS62235777A (en) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Manufacture of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP7976086A JPS62235777A (en) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Manufacture of semiconductor device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPS62235777A true JPS62235777A (en) | 1987-10-15 |
Family
ID=13699175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7976086A Pending JPS62235777A (en) | 1986-04-07 | 1986-04-07 | Manufacture of semiconductor device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS62235777A (en) |
-
1986
- 1986-04-07 JP JP7976086A patent/JPS62235777A/en active Pending
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