JPS629226B2 - - Google Patents

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JPS629226B2
JPS629226B2 JP56008537A JP853781A JPS629226B2 JP S629226 B2 JPS629226 B2 JP S629226B2 JP 56008537 A JP56008537 A JP 56008537A JP 853781 A JP853781 A JP 853781A JP S629226 B2 JPS629226 B2 JP S629226B2
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JP
Japan
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type
polycrystalline silicon
layer
oxide film
silicon
Prior art date
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Application number
JP56008537A
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English (en)
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JPS57122571A (en
Inventor
Yoshitaka Sasaki
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Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP56008537A priority Critical patent/JPS57122571A/ja
Publication of JPS57122571A publication Critical patent/JPS57122571A/ja
Publication of JPS629226B2 publication Critical patent/JPS629226B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法に関する。
一般に高周波用または高速スイツチング素子に
適したバイポーラ・トランジスタにおいては、利
得帯域幅積fTを大きくすることが要求されてい
る。そこでfTを大にするには素子寸法をできる
だけ小さくすると同時に、少数キヤリヤのベース
走行時間を特に短縮する必要がある。現在シリコ
ントランジスタのほとんどがプレーナ形であり、
エミツタおよびベースは不純物拡散によつて形成
されている。この場合エミツタの寸法が小さくな
ると、接合が曲面となり、実効的なベース走行時
間は単なるベース幅ではなく、コレクタ・ベース
接合深さがどの程度か、にも依存してくる。した
がつて、fTを改善するにはベース幅の縮小と同
時にコレクタ・ベース接合深さも同時に減少する
ことも要求され、結局浅い拡散接合をいかにして
実現するかが問題となる。
ところで、従来のバイポーラ型npnトランジス
タは第1図に示す構造になつている。即ち、第1
図中の1はp-型シリコン基板であり、この基板
1にはn+型埋込層2が、更に同基板1上にはn
型エピタキシヤル層3が設けられている。このエ
ピタキシヤル層3には素子分離のためのp+アイ
ソレーシヨン領域4が設けられている。このアイ
ソレーシヨン領域4で分離された島状のエピタキ
シヤル層3にはp型のベース領域5が、該領域5
内にn+型のエミツタ領域6が、更にエピタキシ
ヤル層3の別の箇所には前記n+埋込層2まで達
するコレクタ接続用拡散層7が、夫々形成されて
いる。また、前記n型エピタキシヤル層3上には
熱酸化膜8が設けられており、かつ該熱酸化膜8
上にはコンタクトホール9,9,9を介し
てエミツタ領域6、ベース領域5及びコレクタ接
続用拡散層7と接続したアルミニウム電極10,
11,12が設けられている。しかしながら、か
かる構造のトランジスタにおいて、ベース領域5
の深さを浅くすると、それに伴なつてベース抵抗
が大きくなつてしまう。とりわけ、ベース領域5
が極端に浅くなると、ベース抵抗はベースコンタ
クトホール9の端とエミツタ領域6との間の距
離に依存することになる。このエミツタ領域6の
拡散窓とベースコンタクトホール9の位置関係
は、フオトエツチング技術で決まり、現在の光に
よる位置合せ技術ではこの距離lを1.5μm以下
にすることは不可能であり、ベース抵抗の低減化
には自ずと限界がある。
一方、バイポーラ論理素子であるI2L
(Integrated Injection Logic)を例にとると、従
来のI2Lは第2図に示す構造になつている。即
ち、第2図中の1はp-型シリコン基板であり、
この基板1にはn+埋込層2が、更に同基板1上
にはp+アイソレーシヨン領域4で分離されたn
型エピタキシヤル層3が、設けられている。この
エピタキシヤル層3にはp型のインジエクタ1
3、p型のベース領域14が、更に該ベース領域
14内には複数のn+型のコレクタ領域15…が
設けられている。そしてn型エピタキシヤル層3
上には熱酸化膜8が設けられており、この熱酸化
膜8上にはコンタクトホール9…を介して前記各
コレクタ領域15…、ベース領域14、インジエ
クタ13及び前記n+埋込層2の延在部2′と接続
したアルミニウム電極16,16,17,1
8,19が設けられている。こうしたI2Lは、通
常のトランジスタのエミツタとコレクタを逆に使
う、いわゆる逆動作形の縦方向npnトランジスタ
と、このトランジスタのベースをコレクタとする
横方向pnpトランジスタの複合構造をもつたバイ
ポーラ論理素子である。しかしながら、上述した
I2Lにあつては、インバータとしての縦方向npn
トランジスタが逆形であるため、エミツタ・ベー
ス接合面積がコレクタ・ベース接合面積に比べて
はるかに大きくなつているため、バイポーラ素子
本来の高速動作が十分実施されていない。
即ち、ベースへのキヤリヤ注入は、コレクタ領
域直下を取り囲む広い面積のエミツタ領域全体か
ら行われているため、実効的なベース幅が大きく
なり、従つて電流増幅率が小さく、fTが低くな
り、これがI2Lの性能、とりわけスイツチングス
ピードを妨げるという欠点があつた。
そこで、これらの欠点を補うため、IEDM
techical digest pp201〜204,(1979)“Sub―
Nanosecond Self―Aligned I2L/MTL
Circuits”にI2Lのコレクタ領域に高濃度n+型ド
ープト多結晶シリコン層を使い、ベースコンタク
トホールとコレクタ領域をシリコン酸化膜の厚み
の相違によるセルフアライン手法で形成すること
を可能とし、さらに表面に露出するベース領域は
金属で被うことでベース抵抗を下げ、かつ素子の
微細化を可能にし、エミツタ・ベースとコレク
タ・ベース接合面積比を1に近づける構造を可能
にしたI2Lが示されており、その性能は、最小伝
播遅延時間tpd minで約0.8nsecという従来のI2L
では最高の性能を示している。しかしその反面、
この“Sub―Nanosecond Self―Aligned I2L/
MTL Circuits”には、数多くの問題点が存在す
る。以下この素子の製造方法を第3図a〜f、第
4図及び第5図を参照して説明する。
まず、n+型半導体基板22にn型エピタキ
シヤル成長層23を形成し、その表面から、高濃
度n+型半導体層22を形成し、エミツタ領域
とする(第3図a図示)。
次に、第3図bのように、シリコン窒化膜24
を約1000Å堆積させ、所望のシリコン窒化膜を一
部開口し、その下のn型エピタキシヤル層23を
選択的にエツチングする。そして熱酸化処理を施
して第3図cのようにエツチング部に約1.0〜1.5
μmのシリコン酸化膜25を形成する。このシリ
コン酸化膜25はI2Lゲートの周辺を囲むように
設けているため、酸化膜カラー又は酸化膜分離層
とも言い、I2Lのゲートとゲート間を分離し、エ
ミツタからベースへ注入される少数キヤリアの効
果を高める役割をはたしている。そして、シリコ
ン窒化膜24を全て除去後、再度5000Åのシリコ
ン酸化膜26を形成し、所望のシリコン酸化膜部
分を開口した(同第3図c図示)。
次にベース領域27とインジエクタ領域28を
形成後、全面に砒素ドープ多結晶シリコン層を
3000Å堆積させ、さらにその上にCVDシリコン
酸化膜(CVD―SiO2)を3000Å堆積させる。そし
てこのCVD―SiO2をフオトエツチング技術でパ
ターニングし、さらにCVD―SiO2パターン30
をマスクとしてHF:HNO3:CH3COOH=1:
3:8の混合液で砒素ドープ多結晶シリコン層を
エツチングした(第3図d図示)。この時、選択
的に残した砒素ドープ多結晶シリコン層29の一
部は、I2Lのコレクタ領域を形成するベース領域
27上に存在し、コレクタ電極引き出し配線とし
て用いる。
次に、砒素ドープ多結晶シリコン層29からコ
レクタ領域31を拡散形成しながら、低温(700
℃〜900℃)で熱酸化処理を施してシリコン酸化
膜32と32を形成した。この時、ベースと
インジエクタ領域上には数100Åのシリコン酸化
膜32が成長され、砒素ドープ多結晶シリコン
層29の面には約1000〜2000Åのシリコン酸化膜
32が形成される。これは、高濃度n+型半導
体層の酸化膜成長速度は、低温(700℃〜900℃)
で酸化することにより、低濃度p-型半導体層と
比べて数倍から十数倍の酸化膜成長速度を持つて
いるためである。ひきつづき、金属電極膜とコン
タクト抵抗を減らすため、高濃度p+型のイオン
注入を行い、インジエクタ領域28と外部ベース
27′を再度拡散形成する(第3図e図示)。
次に、前記インジエクタ領域28と外部ベース
領域27′上の数100Åのシリコン酸化膜32
セルフアライン手法でエツチングし、すべてのコ
ンタクトホールをフオトエツチング技術によつて
開口し、金属電極膜を被着後、電極分離を行なつ
て、ベース取出し電極33、インジエクタ取出し
電極34及びエミツタ接地用電極35を形成して
I2Lを製造した(第3図f図示)。なお、第3図f
の平面図を第4図に、第4図のV―V線に沿う断
面図を第5図に示した。
上述した工程により製造されたI2Lでは、素子
の電極はベースとインジエクタ及びエミツタを金
属電極膜で取出し、コレクタ電極を砒素ドープ多
結晶シリコンで取出すことができるため、既述の
如き種々の特長を有する。しかし、こうした製造
方法にあつては以下に列挙する種々の問題点があ
る。
前述した第3図d工程において、CVD―SiO2
膜パターン30をマスクとして砒素ドープ多結晶
シリコン層(厚さ3000Å)をエツチングする際、
該多結晶シリコン膜の膜厚だけサイドエツチング
され、CVD―SiO2膜パターン30がオーバーハ
ング形状となる。こうした状態で砒素ドープ多結
晶シリコン層29を酸化すると、第6図aに示す
如く砒素ドープ多結晶シリコン層29の周側面に
異状な形でシリコン酸化膜32が成長し、その
上に存在するCVD―SiO2膜パターン30を押し
上げる。その結果、この砒素ドープ多結晶シリコ
ン層29を横切るベース取出し電極の断切れを誘
発する欠点がある。しかも、この砒素ドープ多結
晶シリコン層29は素子間を結線する1層配線と
して用いることから、素子領域以外の酸化膜部分
において、この上を横切る2層配線の断切れを誘
発する。
また、前述した第3図e工程において、ベース
コンタクトホールと、コレクタ領域31をセルフ
アライン手法で構成する手段として、低温酸化に
よる、シリコン酸化膜の成長速度の違いを利用し
ているため、ベース・コレクタ間は、金属電極に
よるシヨートがしばしば生じる。この原因とし
て、砒素ドープ多結晶シリコン層29を低温酸化
することによつて、そこに成長されるシリコン酸
化膜32は、温度が低いほとベース領域27上
に形成されるシリコン酸化膜32より数倍厚く
形成される。しかしながら、反面、膜質の緻密さ
では劣り、絶縁性も数倍悪くなり、特に砒素ドー
プ多結晶シリコン層29を700℃で酸化させて形
成したシリコン酸化膜をHF系エツチヤントで処
理後の絶縁性は非常に悪く、単結晶シリコン層を
高温(1000℃以上)で酸化させて形成したシリコ
ン酸化膜1000Åで80〜90Vの絶縁耐圧をもつてい
るのに比較して、2000Åで10〜20V程度か、或い
は絶縁耐圧が零の場合もある。更に、熱酸化後の
状態を観察すると、単結晶シリコン層に形成され
たベース領域27上に存在する砒素ドープ多結晶
シリコン層29の両側面に成長したシリコン酸化
膜32は単結晶シリコン層(ベース領域27)
との接触部においてシリコン酸化膜が少なく成長
し、凹部形状になる。このため、砒素ドープ多結
晶シリコン側面のシリコン酸化膜32をHF系
エツチヤントで除去すると、前述の如く砒素ドー
プ多結晶シリコン層29のシリコン酸化膜32
は緻密性に劣り、HF系のエツチヤントに弱く、
しかもベース領域27との接触部は他の部分に比
べて薄いので、第6図bに示す如く、コレクタ領
域31の砒素ドープ多結晶シリコン層29の側面
下部がエツチングされ、同多結晶シリコン層29
を拡散源として形成されたn+型のコレクタ領域
31が該多結晶シリコン層29側面より露出す
る。その結果、ベース取出し電極33を形成した
場合、該電極33が前記コレクタ領域31の露出
部に接触してベース・コレクタの短絡を招く。
本発明は上記問題点を解消するためになされた
もので、高性能で高集積化が可能な半導体装置の
製造方法を提供しようとするものである。
すなわち、本発明は第1導電型の半導体層の表
面に耐酸化性絶縁膜を形成した後、該絶縁膜の1
箇所以上に開孔部を形成する工程と、この耐酸化
性絶縁膜の開孔部から前記半導体層に第2導電型
の不純物をドーピングして第2導電型の第1半導
体領域を形成する工程と、多結晶シリコン層を堆
積した後、パターニングして少なくとも前記耐酸
化性絶縁膜の開孔部に第1導電型の不純物を含む
多結晶シリコンパターンを形成する工程と、熱酸
化処理を施して少なくとも多結晶シリコンパター
ン周囲にシリコン酸化膜を成長させる工程と、前
記開孔部を介して第1半導体領域に接する第1導
電型の不純物を含む多結晶シリコンパターンを拡
散源として第1半導体領域に第1導電型の第2半
導体領域を形成する工程と、前記耐酸化性絶縁膜
を除去して開口窓を形成する工程と、電極配線材
料層を被覆し、パターニングして前記多結晶シリ
コンパターンに対してその周囲に設けられたシリ
コン酸化膜で絶縁された電極配線を形成する工程
とを具備したことを特徴とするものである。
本発明における耐酸化性絶縁膜は1箇所以上に
開孔部が形成され、第1導電型の半導体層に第2
導電型の第1半導体領域を形成する際のマスクと
して作用する。こうした第1半導体領域を形成す
るには、前記耐酸化性絶縁膜の開孔部を通して半
導体層に第2導電型の不純物を熱拡散する方法、
同不純物をイオン注入し、活性化する方法等を採
用し得る。また、耐酸化性絶縁膜は熱酸化時、該
絶縁膜下の半導体層への酸化剤の侵入を阻止し
て、その半導体層部分に熱酸化膜が成長されるの
を防止する役目をする。更に、耐酸化性絶縁膜は
熱酸化膜に対して良好な選択エツチング性を有す
るため、熱酸化後に該絶縁膜を除去して開口窓を
形成する際、多結晶シリコンパターン周囲のシリ
コン酸化膜の膜減りを招くことなく該絶縁膜を除
去できる。かかる耐酸化性絶縁膜としては、例え
ばシリコン窒化膜、アルミナ膜等を挙げることが
できる。
本発明における第1導電型の不純物を含む多結
晶シリコンパターンの形成手段としては、例えば
アンドープ多結晶シリコン層をCVD法等で堆積
し、この多結晶シリコン層に第1導電型の不純物
をドーピングした後、写真蝕刻法によりパターニ
ングして不純物を含む多結晶シリコンパターンを
形成する方法、或いは第1導電型の不純物を含む
多結晶シリコン層を堆積した後、写真蝕刻法によ
りパターニングして同パターンを形成する方法等
を挙げることができる。特に、このパターニング
に際し、シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の2層
パターンをマスクとして選択エツチングして多結
晶シリコンパターンを形成した後、同2層パター
ンを残置した状態で熱酸化処理を施すと、多結晶
シリコンパターンの膜厚方向の酸化がシリコン窒
化膜パターンにより阻止され、電極配線として利
用される多結晶シリコンパターンの膜減り、つま
り抵抗増大、を考慮せずに多結晶シリコンパター
ン周側面に十分厚く緻密なシリコン酸化膜を成長
できる。こうした多結晶シリコンパターンは第2
半導体領域の取出し電極、或いはジヤンパ配線等
の電極配線として利用される。
本発明における第1導電型の不純物を含む多結
晶シリコンパターンを拡散源として第1導電型の
第2半導体領域を形成するには、熱酸化工程で同
時に行なう場合、あるいは熱酸化とは別の工程で
行なう場合とがある。
本発明に用いる電極配線材料としては、例えば
AlもしくはAl―Si、Al―Cu、Al―Si―Cuなどの
Al合金、或いはMo、W、Pt、Taなどの高融点金
属、またはモリブテンシリサイド、、タングステ
ンシリサイドなどの金属硅化物等を挙げることが
できる。
次に、本発明をI2Lの製造に適用した例につい
て第7図a〜h或いは第8図a〜dを参照して説
明する。
実施例 1 〔〕 まず、第7図aに示す如く高濃度n+型の
シリコン層101上にn型シリコンエピタキシ
ヤル層102(第1導電型の半導体層)をエピ
タキシヤル成長させた後、該エピタキシヤル層
102の一部表面から高濃度の燐を拡散して
n+型の拡散層103を形成し、これらにより
エミツタ領域を構成した。つづいて、全面に厚
さ1000Åのシリコン窒化膜104を堆積し、該
窒化膜104の所望部分を開口した後、該窒化
膜104をマスクとしてn型シリコンエピタキ
シヤル層102を深さ0.5〜0.7μm程度選択エ
ツチングした(第7図b図示)。ひきつづき、
同シリコン窒化膜104を耐酸化性マスクとし
て高温ウエツト酸素雰囲気中で熱酸化処理して
エピタキシヤル層102のエツチング部に厚さ
約1.0〜1.5μmのシリコン酸化膜105を形成
した(第7図c図示)。このシリコン酸化膜1
05はI2Lゲートの周辺を囲むように設けられ
ているため、酸化膜カラー又は酸化膜分離層と
も言い、I2Lのゲートとゲート間を分離し、エ
ミツタからベースへ注入される少数キヤリアの
効果を高める役目を果たしている。更に、シリ
コン窒化膜104を全て除去した後、再度熱酸
化処理を施して、同第7図cに示す如く厚さ
4000Åの熱酸化膜106を形成した。
〔〕 次いで、熱酸化膜106を選択エツチン
グしてn型シリコンエピタキシヤル層102上
の一部に熱酸化膜パターン106′を形成し
た。つづいて、全面に耐酸化性絶縁膜としての
厚さ1000Åのシリコン窒化膜107を図示しな
い厚さ100Åの下地酸化膜(バツフアオキサイ
ド)を介してCVD法により堆積し、更に該シ
リコン窒化膜107及びその下のバツフアオキ
サイドの一部を写真蝕刻法により選択的に除去
して開孔部108を形成した後、同開孔部10
8からn型シリコンエピタキシヤル層102に
第2導電型の不純物であるボロンを熱拡散もし
くはイオン注入、活性化してp型の内部ベース
領域109(第1半導体領域)を形成した(第
7図d図示)。
〔〕 次いで、全面にn型不純物である砒素が
ドープされた厚さ2000〜3000Åのn+型多結晶
シリコン層110を堆積した(第7図e図
示)。つづいて、このn+型多結晶シリコン層1
10を写真蝕刻法によりパターニングして一部
が開孔部108内に存在し、前記シリコン酸化
膜105上まで延びるn+型多結晶シリコンパ
ターン111、シリコン窒化膜107及びシ
リコン酸化膜105上に存在するn+型多結晶
シリコンパターン111を形成した(第7図
f図示)。ひきつづき、950℃で熱酸化処理を施
した。この時、n+型多結晶シリコンパターン
111,111周囲に緻密で絶縁性の優れ
た酸化膜112,112が形成されると共
に、シリコン窒化膜107が存在するn型シリ
コンエピタキシヤル層102には、酸化剤の侵
入が阻止され、酸化膜は生成しなかつた。ま
た、この熱酸化時に開孔部108を介してp型
内部ベース領域109に接触するn+型多結晶
シリコンパターン111から砒素が拡散して
n+型のコレクタ領域113が形成された(同
第7図f図示)。なお、こうしたコレクタ領域
113の形成によりn+型多結晶シリコンパタ
ーン111はコレクタ取出し電極として機能
し、シリコン窒化膜107及びシリコン酸化膜
105上のn+型多結晶シリコンパターン11
はジヤンパ配線として機能する。
〔〕 次いで、シリコン窒化物のエツチヤント
である熱リン酸又はフレオン系ドライエツチヤ
ントでエツチングを行なつた。この時、シリコ
ン窒化膜107はn+型多結晶シリコンパター
ン111,111周囲の酸化膜112
112に対して十分な選択エツチング性を有
することから、第7図gに示す如く、酸化膜1
12,112が膜減りすることなくマスク
として作用し、シリコン窒化膜107が選択的
に除去され、該酸化膜112,112及び
熱酸化膜パターン106′に対して自己整合的
に開口窓114,114が形成された。ひ
きつづき、この開口窓114,114をイ
オン注入窓として高濃度のボロンを開口窓11
,114から露出したバツフアオキサイ
ドを通してイオン注入し、活性化して開口窓1
14下のシリコンエピタキシヤル層102に
p+型のインジエクタ115、開口窓114
下のシリコンエピタキシヤル層102にp+
の外部ベース領域116を形成した(第7図g
図示)。なお、この活性化工程において、イン
ジエクタ115、外部ベース領域116の表面
はバツフアオキサイドで覆われているため、熱
処理時、それら表面への欠陥発生を防止でき
る。このため、後記する開口窓114,11
から露出するバツフアオキサイドを除去
し、インジエクタ、ベース取出し電極を形成し
た場合、低抵抗でコンタクトすることが可能と
なる。
〔〕 次いで、開口窓114,114から
露出したバツフアオキサイドを除去した。この
時、バツフアオキサイドは100Åを極めて薄
く、かつn+型多結晶シリコンパターン111
,111周囲の酸化膜112,112
は緻密性に優れているため、該酸化膜112
,112の膜減りは極めて少なく、コレク
タ領域113の露出は全く起きなかつた。つづ
いて、全面に厚さ1μmのAl膜を真空蒸着し
写真蝕刻法により電極分離を行なつてバツフア
オキサイドが除去された開口窓114を介し
てp+型外部ベース領域116に接続し、かつ
コレクタ取出し電極、シヤンパ配線としての
n+型多結晶シリコンパターン111,11
に対しその周囲の酸化膜112,112
で絶縁されたベース取出しAl電極117、
開口窓114を介してp+型インジエクタ1
15に接続したインジエクタ取出しAl電極1
18、及びn+型拡散層103にコンタクトホ
ール119を介して接続したエミツタ取出し
Al電極120を形成してI2Lを製造した(第7
図h図示)。
上述した実施例1の方法によればシリコン窒化
膜107の開孔部108を通してn型シリコンエ
ピタキシヤル層102にp型内部ベース領域10
9を形成し、ジヤンパ配線(n+型多結晶シリコ
ンパターン111)直下にp型内部ベース領域
が存在しないため、p型内部ベース領域109の
面積を有効かつ最小にすることができる。しかも
p型内部ベース領域109上には同様な開孔部1
08を拡散窓として形成されたn+型のコレクタ
領域113が設けられている。その結果、第7図
hに示す如くp型内部ベース領域109の面積が
減少すること等により、エミツタ・ベース接合と
コレクタ・ベース接合の比を1に近づけることが
でき、性能、とりわけスイツチングスピードの速
いI2Lを得ることができる。
また、熱酸化処理、シリコン窒化膜107除去
後のn+型多結晶シリコンパターン111,1
11周囲の酸化膜112,112はその周
側面がオーバハング構造とならないため、この上
を横切るベース取出しAl配線117の断切れを
防止でき、高信頼性のI2Lを得ることができる。
更に、シリコン窒化膜107の開孔部108
を、内部ベース領域109形成のためのイオン注
入窓、及び同ベース領域109上にn+型コレク
タ領域113の形成のための拡散窓として利用で
きると共に、シリコン窒化膜107を除去するこ
とによつてn+型多結晶シリコンパターン111
,111周囲の酸化膜112,112
対して自己整合的にp+)型のインジエクタ、外部
ベース領域形成用のドーピング窓並びに同インジ
エクタ、外部ベース領域のコンタクトホールとし
て利用し得る開口窓114,114を形成で
き、高集積度のI2Lを得ることができる。
更にまた、熱酸化に際してはn+型多結晶シリ
コンパターン111,111以外のp+型イ
ンジエクタ、外部ベース領域となるn型シリコン
エピタキシヤル層102はシリコン窒化膜107
で覆われているため、そのシリコンエピタキシヤ
ル層102部分への熱酸化膜の成長を防止でき、
その部分の熱酸化膜成長を考慮せずに、多結晶シ
リコンパターン111,111を好適な条件
で熱酸化でき、十分厚く、緻密な酸化膜112
,112を成長できる。しかも、インジエク
タ、外部ベース領域の形成窓及びコンタクトホー
ルとして利用される開口窓114,114
形成する目的でシリコン窒化膜107をエツチン
グ除去する際、該窒化膜107はn+型多結晶シ
リコンパターン111,111周囲の酸化膜
112,112に対して十分な選択エツチン
グ性を有するため、該酸化膜112,112
の膜減りを生じることなく行なうことができる。
当然、シリコン窒化膜107の除去部分には既述
したように熱酸化膜が成長されず、n型シリコン
エピタキシヤル層102のバツフアオキサイド露
出されているため、該オキサイドの除去に伴なう
前記酸化膜112,112が膜減りするとい
う問題も緩和できる。その結果、開孔部108に
位置するn+型多結晶シリコンパターン111
(コレクタ取出し電極)部分の下に形成されたn+
型コレクタ領域113が前記外部ベース領域のコ
ンタクトホールとして機能する開口窓114
出するのをn+型多結晶シリコンパターン111
周囲の厚い酸化膜112の存在により防止で
き、該開口窓114を介してp+型外部ベース
領域116を形成し、更にベース取出しAl電極
117を形成した場合、該電極117によるベー
ス・コレクタの短絡を阻止できると共に、ベー
ス・コレクタの絶縁耐圧も十分向上できる。
実施例 2 () 前記実施例1の〔〕,〔〕の工程に従
つてシリコン窒化膜107の開孔部108を通
してn型シリコンエピタキシヤル層102にp
型内部ベース領域109を形成し、全面に厚さ
2000〜3000Åの砒素ドープ多結晶シリコン層を
堆積した後、この多結晶シリコン層上にCVD
―SiO2膜及びシリコン窒化膜を堆積し、更に
これらをパターニングしてシリコン窒化膜パタ
ーン121,121及びCVD―SiO2パタ
ーン122,122を形成し、これらパタ
ーン121,121,122,122
をマスクとして多結晶シリコン層を選択エツチ
ングした。この時、第8図aに示す如く一部が
開孔部108内に存在し、酸化膜分離層として
のシリコン酸化膜(図示せず)上まで延びる
n+型多結晶シリコンパターン1111′、並びに
シリコン窒化膜107及びシリコン酸化膜上に
存在するn+型多結晶シリコンパターン111
2′が形成された。なお、n+型多結晶シリコンパ
ターン1111′は位置合せ誤差により右側に数
μmずれ、開孔部108の左側周壁とn+型多
結晶シリコンパターン1111′の間に数μmの
隙間が生じると共に、同パターン1111′の右
側がシリコン窒化膜107上に数μmオーバラ
ツプした。
() 次いで、CVD―SiO2パターン122
122及びシリコン窒化膜パターン121
,121を残存した状態で950℃の熱酸化
処理を施した。この時、第8図bに示す如く
n+型多結晶シリコンパターン1111′,111
2′は膜厚方向の酸化がそれらの上のシリコン窒
化膜パターン121,121により阻止さ
れ、該パターン1111′,1112′の周側面及
び露出したp型内部ベース領域109表面に緻
密で十分厚い酸化膜1121′,1122′が形成
された。同時に、開孔部108を介してp型内
部ベース領域109に接するn+型多結晶シリ
コンパターン1111′から砒素が拡散してn+
のコレクタ領域113′が形成された(同第8
図b図示)。なお、こうしたコレクタ領域11
3′の形成によりn+型多結晶シリコンパターン
1111′はコレクタ取出し電極として機能し、
シリコン窒化膜107及びシリコン酸化膜(図
示せず)上のn+型多結晶シリコンパターン1
112′はジヤンパ配線として機能する。
() 次いで、シリコン窒化物のエツチヤント
である熱リン酸又はフレオン系ドライエツチヤ
ントでエツチングを行なつた。この時、シリコ
ン窒化膜107はn+型多結晶シリコンパター
ン1111′,1112′周側面の酸化膜112
1′,1122′に対して十分な選択エツチング性
を有することから、第8図cに示す如く、酸化
膜1121′,1122′が膜減りすることなくマ
スクとして作用し、シリコン窒化膜107が選
択的に除去され、該酸化膜1121′,112
2′及び熱酸化膜パターンに対して自己整合的に
2つ開口窓1142′,1141′が形成された。
同時にn+型多結晶シリコンパターン1111′,
1112′上のシリコン窒化膜パターン121
,121も除去された。ひきつづき、開口
窓1142′,114をイオン注入窓として高
濃度のボロンを開口窓1142′,1141′から
露出したバツフアオキサイド(図示せず)を通
してイオン注入し、活性化して開口窓114
1′下のシリコンエピタキシヤル層102にp+
のインジエクタ(図示せず)、開口窓114
2′下のシリコンエピタキシヤル層102にp+
の外部ベース領域116′を形成した(第8図
c図示)。
() 次いで前記実施例1の〔〕工程に従つ
て開口窓1142′,1141′から露出したバツ
フアオキサイドを除去した後、Al膜の真空蒸
着、電極分離を行なつて、n+型多結晶シリコ
ンパターン1111′,1122′に対して酸化膜
1121′,1122′及びCVD―SiO2パターン1
22,122で絶縁されたベース取出しA
電極117、インジエクタ取出しAl電極及
びエミツタ取出しAl電極(いずれも図示せ
ず)を形成してI2Lを製造した(第8図d図
示)。
上述した実施例2によれば前記実施例1と同様
な効果を有する他、第8図b及びこの拡大断面図
である第9図に示す如く熱酸化時にn+型多結晶
シリコンパターン1111′,1112′の膜厚方向
の酸化がそれらの上に設けたシリコン窒化膜パタ
ーン121,121により阻止されn+型多
結晶シリコンパターン1111′,1112′の膜減
り、つまり配線抵抗増加、を考慮せずにn+型多
結晶シリコンパターン1111′,1112′周側面
に充分厚く緻密な酸化膜1121′,1122′を成
長できる。このため、前記実施例1の方法に比べ
てn+型多結晶シリコンパターン1111′,111
2′(コレクタ電極、ジヤンパ配線)の低抵抗化が
可能となり、とりわけコレクタ電極として機能す
るn+型多結晶シリコンパターン1111′の低抵抗
化が可能となることにより高速動作を達成した
I2Lを得ることができる。しかも、シリコン窒化
膜107除去後の開口窓1142′にn+型コレクタ
領域113′が露出するのをより確実に防止で
き、高信頼性のI2Lを製造できる。
また、第8図aに示すように砒素ドープ多結晶
シリコン層をCVD―SiO2パターン122,1
22及びシリコン窒化膜パターン121,1
21をマスクとしてパターニングした際、形成
されたn+型多結晶シリコンパターン1111′,1
112′のうちの1111′が開孔部108に対して
位置ずれを起こしてもシリコン窒化膜107を除
去する場合、第8図cに示すようにn+型多結晶
シリコンパターン1111′及びその周側面の酸化
膜1121′がオーバラツプされたシリコン窒化膜
部分107′は残存し、形成されたベースコンタ
クトホールとなる開口窓1142′にはn+型多結晶
シリコンパターン1111′を拡散源として作られ
たn+型コレクタ領域113′は露出しない。した
がつて、本発明によればn+型多結晶シリコンパ
ターンの形成に際して高精度の位置合せを行なわ
ずに、従来問題となつていたI2Lのベース・コレ
クタ間の短絡を防止できる。
なお、本発明は上記実施例の如くシリコン窒化
膜を除去して開口窓を設け、これをマスクとして
下地のバツフアオキサイドを通してボロンをn型
シリエンエピタキシヤル層にイオン注入し、活性
化してp+型のインジエクタ、外部ベース領域を
形成する方法に限定されない。例えば、上記
〔〕或いは〔〕の工程において、シリコン窒
化膜の上からn+型多結晶シリコンパターン及び
その周囲の酸化膜をマスクとしてボロンのイオン
注入、活性化を行ない、I2Lのインジエクタと外
部ベース領域を形成した後、熱リン酸又はフレオ
ン系のドライエツチングにてシリコン窒化膜を除
去して開口窓を形成してもよい。
また、本発明は上記実施例の如きI2Lの製造の
みに限定されず、npn型バイポーラトランジス
タ、電界効果トランジスタ(静電誘導型トランジ
スタ;SITも含む)、静電誘導型トランジスタロ
ジツク(SITL)等の製造にも同様に適用でき
る。
以上詳述した如く、本発明によれば電流増幅率
が高く、スイツチングスピードが速いなどの優れ
た性能を有すると共に、配線の断切れやベース・
コレクタ間の短絡を防止して信頼性の向上を達成
でき、更に高集積化が可能なI2L等の半導体装置
を製造し得る方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のnpn型バイポーラトランジスタ
の断面図、第2図は従来のI2Lの断面図、第3図
a〜fは従来の改良されたI2Lの製造工程を示す
断面図、第4図は第3図fの平面図、第5図は第
4図のV―V線に沿う断面図、第6図aは第3図
eの熱酸化工程の状態を示す断面図、第6図bは
前記第6図a工程をエツチングした後の状態を示
す断面図、第7図a〜hは本発明の実施例1にお
けるI2Lの製造工程を示す断面図、第8図a〜d
は本発明の実施例2におけるI2Lの製造工程を示
す断面図、第9図は第8図bの部分拡大断面図で
ある。 101……n+型シリコン層、102……n型
シリコンエピタキシヤル層(第1導電型の半導体
層)、105……シリコン酸化膜(酸化膜カラー
又は酸化膜分離層)、107……シリコン窒化
膜、108……開孔部、109……p型内部ベー
ス領域(第2導電型の第1半導体領域)、110
……砒素ドープ多結晶シリコン層、111,1
111′……n+型多結晶シリコンパターン(コレク
タ電極)、111,1112′……n+型多結晶シ
リコンパターン(ジヤンパ配線)、112,1
12,1121′,1122′……酸化膜、11
3,113′……n+型コレクタ領域(第1導電型
の第2半導体領域)、114,114,11
1′,1142′……開口窓、115……p+型イン
ジエクタ、116,116′……p+型外部ベース
領域、117……ベース取出しAl電極、118
……インジエクタ取出しAl電極、120……エ
ミツタ取出しAl電極、121,121……
シリコン窒化膜パターン、122,122
…CVD―SiO2パターン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型の半導体層の主面に耐酸化性絶縁
    膜を形成した後、該絶縁膜の1箇所以上に開孔部
    を形成する工程と、この耐酸化性絶縁膜の開孔部
    から前記半導体層に第2導電型の不純物をドーピ
    ングして第2導電型の第1半導体領域を形成する
    工程と、多結晶シリコン層を堆積した後、パター
    ニングして少なくとも前記耐酸化性絶縁膜の開孔
    部に多結晶シリコンパターンを形成する工程と、
    熱酸化処理を施して少なくとも多結晶シリコンパ
    ターンの周囲にシリコン酸化膜を成長させる工程
    と、前記開孔部を介して第1半導体領域に接触す
    る第1導電型の不純物を含む多結晶シリコンパタ
    ーンを拡散源として第1半導体領域に第1導電型
    の第2半導体領域を形成する工程と、前記耐酸化
    性絶縁膜を除去して開口窓を形成する工程と、電
    極配線材料層を被覆し、パターニングして前記多
    結晶シリコンパターンに対してその周囲に設けら
    れたシリコン酸化膜で絶縁された電極配線を形成
    する工程とを具備したことを特徴とする半導体装
    置の製造方法。 2 多結晶シリコン層のパターニングに際し、シ
    リコン酸化膜とシリコン窒化膜の2層パターンを
    マスクとして選択エツチングして耐酸化性絶縁膜
    の開孔部に多結晶シリコンパターンを形成し、し
    かる後、前記シリコン酸化膜とシリコン窒化膜の
    2層パターンを多結晶シリコンパターン上に残置
    した状態で熱酸化処理を施して少なくとも多結晶
    シリコンパターンの周側面にシリコン酸化膜を成
    長させることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造方法。 3 半導体層及び第2半導体領域がn型で、第1
    半導体領域がp型であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項又は第2項記載の半導体装置の製
    造方法。 4 半導体層をエミツタ領域、第1半導体領域を
    ベース領域、第2半導体領域をコレクタ領域とす
    るバイポーラ型逆動作トランジスタの製造工程を
    含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項又は
    第2項記載の半導体装置の製造方法。
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