JPS6258152B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置に関し、特に好ましくは超
小形半導体装置の構造に関するものである。

従来の半導体技術に於いては、半導体装置の高
周波特性を向上させる目的で、寄生容量成分を減
ずるために接合面積を縮少し、寄生抵抗成分を減
ずるために接合部と電極部間の距離を縮める努力
が払われてきた。しかるに従来技術では、各々の
パターン加工精度からきまる最少間隔の他に、
各々のパターン間を相対的に合わせるためにパタ
ーン間にある距離を必要とし、為に接合面積も接
合一電極間の距離も共に加工精度できまる最小単
位より大きくならざるを得なかつた。

本発明の目的は微小接合面積を有する超小形半
導体装置を可能ならしめる新規な構造を提供する
ことにある。

本発明の半導体装置は、一導電極の第１の半導
体領域を有する半導体基板と、該基板の一主表面
に被着する絶縁物被膜に設けられた一つの開口部
と、該一つの開口部内の前記第１の半導体領域部
分に位置する反対導電型の第２の半導体領域およ
びその内の一導電型の第３の半導体領域と、該第
１および第２の半導体領域によつて形成される第
１のPN接合と、該第２および第３の半導体領域
によつて形成され端部が前記一つの開口部内の半
導体基板の前記主表面に位置する部分を有する第
２のPN接合と、前記第２および第３の半導体領
域にそれぞれ接続する相異なる不純物を含む第１
および第２の半導体層と、該半導体層の酸化物膜
であつて前記第２のPN接合の前記部分を覆う酸
化物膜とを有することを特徴とする。

本願発明では、絶縁物被膜に一つの開口部を設
け、この開口部内において反対導電型の第２およ
び第３の半導体領域を有し、しかも両領域間の
PN接合の少くとも一部がこの開口部内の基板表
面に位置するとともに、半導体層の酸化物によつ
ておおわれるという構造を特徴としている。

従来技術では絶縁物被膜に設けられた一つの開
口部には一つの半導体領域が存在するだけであ
り、他の半導体領域は他の開口部に設けられ、隣
接領域間のPN接合は開口部内では露出せず、開
口部間の絶縁物被膜に達しているにすぎない。こ
のような構成では、基板上の異なる不純物領域に
対しオーミツク・コンタクトを設けるために、絶
縁物被膜に第１の開口、第２の開口、それら開口
間の目合せを考慮した間隔が必要であり、その上
にのせるコンタクト材料層についても第１、第２
の開口をおおい、かつ目合せを考慮してそれより
大きな電極部が必要であり、両開口間の間隔のう
ち電極の酸化物の幅より大きい部分は無駄な寸法
になる。

本願発明は上記特徴を有するために従来技術に
くらべ超小型化、目合せ回数減少に寄与する大き
な効果をもたらすものである。

次に第１図Ｊを参照して本発明の一実施例を説
明する。この実施例では、コレクタとなる基板１
１上に設けた絶縁被膜１２に開口が存在し、この
開口によつてコレクタ内のベース１５、エミツタ
１８および両者間のPN接合の端が露出し、各露
出面を開口内に設けられたシリコンによるベース
電極１４、シリコンによるエミツタ電極１４′お
よび電極シリコンの酸化物がそれぞれ覆つてい
る。これによりベース・エミツタPN接合及びベ
ース１５、エミツタ１８に対する電極配線１４，
１４′の三者が最小の距離を保つて相対的に配置
されるので、本質的に極めて微小な半導体装置を
得ることができる。

第１図Ｊのバイポーラトランジスタの構造は、
第１図Ａ〜Ｊに示した工程で作ることができる。
すなわち、Ｎ形シリコン基板１１を熱酸化してシ
リコン酸化被膜１２を生成し、所望部分に基板表
面に達する開口部１３を設ける（第１図Ａ）。次
にシリコン酸化被膜１２及び開口部１３により露
出された基板表面の全面にわたつて0.5ミクロン
厚のシリコン薄膜１４を気相反応により生成被着
させ（第１図Ｂ）、シリコン薄膜１４を通して硼
素原子を熱拡散法により半導体基板１１内に導入
する。この際にはシリコン酸化被膜１２が硼素原
子に対してマスク作用を有するため、硼素原子
は、シリコン薄膜１４の全体及び、半導体基板の
開口部１３に対応する部分領域にのみ導入され、
Ｐ形ベース領域１５が形成される（第１図Ｃ）。
次にシリコン薄膜１４の表面に0.2ミクロン厚の
シリコン窒化膜１６を気相反応により生成被着さ
せ（第１図Ｄ）、ホトレジストを用いて将来の電
極配線路となるべき部分の上を除く他のすべての
シリコン窒化膜部分を除去する（第１図Ｅ）。シ
リコン窒化膜の選択除去にはフレオンのガスプラ
ズマ反応を用いるのが好適である。次に熱酸化処
理によりシリコン薄膜をシリコン酸化物１７に変
換する。この際、シリコン窒化膜のマスク作用に
よりシリコン窒化膜１６，１６′で覆われた部分
は酸化を受けずシリコン薄膜のままで残存し、か
つ側面が酸化物に変換されることにより互に分離
された電極配線路１４，１４′が形成される。（第
１図Ｆ）。次いで将来のエミツタ電極配線路に対
応する部分のシリコン薄膜１４′を覆うシリコン
窒化膜部分１６′のみを選択的に除去し、熱拡散
法により燐原子を導入する。この際には、シリコ
ン酸化被膜１２，１７及びシリコン窒化膜１６が
燐原子に対してマスク作用を有するため、燐原子
はシリコン窒化膜を除去されたシリコン薄膜部分
１４′及びシリコン薄膜部分１４′が半導体基板に
接着する部分の半導体基板領域部分に導入され、
先に導入した硼素よりも燐の濃度を高く保つこと
によりＮ形に変換されたエミツタ領域１８及びエ
ミツタ領域にオーム接続するエミツタ電極配線路
１４′を得る（第１図Ｇ）。次に残存するシリコン
窒化膜をすべて除去したのち再び酸化処理をおこ
ないシリコン薄膜１４，１４′の表面にシリコン
酸化膜１７′を生成し（第１図Ｈ）、所望部分のシ
リコン酸化膜に開口１９を設け（第１図Ｉ）、外
部接続のための金属電極２０を設置して（第１図
Ｊ）、バイポーラ形NPNトランジスタを完成す
る。なお、第１図Ａ〜Ｃの工程においてシリコン
薄膜１４を設ける前にベース領域１５を拡散また
はイオン打込で形成しその後Ｐ形不純物をドープ
したシリコン薄膜１４を付着せしめてもよい。

第２図Ｆには本発明のさらに他の実施例として
半導体集積回路におけるバイポーラ・トランジス
タに本発明を適用した例を示した。この構造は次
のようにして作ることができる。

すなわち、Ｐ形半導体基板４１内にＮ形コレク
タ領域４３を設け基板表面を覆う酸化被膜４２に
あけた窓を介してこのコレクタ領域４３に接する
シリコン薄膜４４を基板上に被着せしめる（第２
図Ａ）。この構成を得るためには、先の実施例に
おいて第１図Ａから第１図Ｃの工程について説明
したのと同様の方法、すなわちシリコン薄膜４４
を予め設けそのうち酸化被膜４２の窓を介して基
板４１に接した部分からＮ形不純物を基板４１内
に導入してコレクタ領域４３を形成する方法に依
つてもよく、あるいは酸化被膜４２の窓を通して
予め基板４１に不純物の気相拡散またはイオン打
込等によつてコレクタ領域４３を形成し次いでこ
の領域４３に接するようにＮ形不純物をドープし
た、または不純物をドープしないシリコン薄膜４
４を被着させてもよい。次に、シリコン薄膜４４
の表面のうち、少なくともコレクタ電極配線路と
他の電極配線路との間を絶縁する領域４７′とな
るべき部分を除いて窒化シリコン膜４６，４６′
で覆い、この窒化シリコン膜４６，４６′をマス
クとして熱酸化または陽極酸化によりシリコン薄
膜４４のうち露出した部分を厚さ全体にわたつて
酸化シリコン膜４７′，４７に変換する（第２図
Ｂ）。なお、ここではシリコン薄膜のうち素子周
縁外の部分４７をも酸化しているが、この部分４
７は窒化シリコン４６，４６′でマスクしてお
き、第二回目の酸化工程（第２図Ｄ）のときに露
出させて酸化してもよい。本例では、第２図Ｂに
示すように第一回目の酸化工程によつて他の電極
配線４４′と絶縁されたコレクタ電極配線路４４
が形成される。次にコレクタ電極配線路４４の表
面を覆う窒化シリコンはそのままにして他の窒化
シリコン４６′を除去し、露出した他の電極配線
路４４′を介してＰ形不純物をコレクタ領域４３
中に導入しＰ形ベース領域４５を形成する（第２
図Ｃ）。その後、一部酸化したシリコン薄膜の表
面のうち、少なくともベース電極配線路とエミツ
タ電極配線路との間を絶縁する領域４７″となる
べき部分は露出するように、かつ少なくともコレ
クタ、ベース、エミツタ電極配線路４４，４
４′，４４″は覆うように窒化シリコン膜４６，４
６″を設け（その一部４６はすでに存在していた
ものをそのまま用いてもよい）二回目の酸化処理
を行ない、露出したシリコン薄膜の厚さ全体を、
酸化シリコン膜４７″に変換する（第２図Ｄ）。こ
の結果、互に絶縁されたベース、エミツタ配線路
４４′，４４″が形成される。次いでエミツタ配線
路４４″の表面を露出させ、Ｎ形不純物をエミツ
タ配線路４４″を経てベース領域４５中に導入し
てＮ形エミツタ領域４８を形成する（第２図
Ｅ）。最初に設けたシリコン薄膜（第２図Ａにお
ける４４）が不純物添加されていないものである
場合、またはコレクタ・コンタクトを確実にした
い場合には、エミツタ配線路４４″だけでなくコ
レクタ配線路４４の表面をも露出させ、両者を経
てＮ形不純物を導入して、エミツタ領域４８の形
成と同時にコレクタ領域４３内にN⁺形領域４９
を形成する（第２図Ｇ）。次いで各電極配線路４
４，４４′，４４″を酸化による酸化シリコン膜４
７または気相成長等による絶縁物膜で覆い、必
要な部分には窓をあけて上層の配線またはボンデ
イングパツド５０を接続する（第２図Ｆ）。かく
してNPN形バイパーラ・トランジスタ５２が形
成され、このトランジスタ５２は基板４１とコレ
クタ領域４３との間のPN接合によつて、基板４
１内に設けられた他の素子たとえば５２と同様の
トランジスタから絶縁される。

以上実施例につき説明したが、この発明の技術
的範囲は上記実施例に限定されるものではなく、
この発明の権利は特許請求の範囲に示す全ての装
置に及ぶ。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｊは本発明の一実施例を説明する装
置断面図。第２図Ａ〜Ｆは本発明の他の実施例を
説明する断面図である。 図中、１，１１，２１，４１……半導体基板、
２，１２，２２，４２……酸化被膜、３，１４，
２４，４４……シリコン薄膜、４，１７，２７，
４７……酸化シリコン膜である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 一導電型の第１の半導体領域を有する半導体
   基板と、該基板の一主表面に被着した第１の絶縁
   物被膜に設けられた一つの開口部と、該一つの開
   口部内の前記第１の半導体領域部分に位置する反
   対導電型の第２の半導体領域と、該第１および第
   ２の半導体領域によつて形成されるPN接合と、
   前記第１および第２の半導体領域にそれぞれ接続
   する相異なる不純物を含む第１および第２の半導
   体層と、前記第１の半導体層の酸化物膜であつて
   前記開口部内の前記第１の半導体領域の一部を覆
   う第２の絶縁物被膜とを有し、前記第２の半導体
   層が前記第２の半導体領域に接する部分下の前記
   PN接合は前記第２の半導体層を経由して前記第
   １の半導体領域に導入された不純物によつて決定
   されており、前記第１の半導体層が接する前記第
   １の半導体領域の表面部分は前記第２の絶縁物被
   膜下の前記第１の半導体領域の部分より高不純物
   濃度になされていることを特徴とする半導体装
   置。