JPS63133571A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPS63133571A
JPS63133571A JP28010586A JP28010586A JPS63133571A JP S63133571 A JPS63133571 A JP S63133571A JP 28010586 A JP28010586 A JP 28010586A JP 28010586 A JP28010586 A JP 28010586A JP S63133571 A JPS63133571 A JP S63133571A
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Abstract

PURPOSE:To achieve the formation of a graft base region having a submicron width by a method wherein, when a polycrystalline semiconductor layer is wet-etched by making use of a side wall as a mask, in undercut part is formed at the polycrystalline semiconductor layer located under the side wall. CONSTITUTION:After a polycrystalline Si layer 7 undoped with an impurity has been formed on the whole surface by a CVD method, an SiO2 layer doped with boron is formed on the surface of this layer by a CVD method. After that, by etching the whole surface by an RIE method, a side wall 9 of SiO2, acting as an etching mask layer, is formed on the side wall of recessed part 8 at the Si layer 7 formed by an opening 6. Then, the Si layer 7 is etched by KOH by making use of side wall 9 as a mask. The etching process is stopped on the substrate 1 due to the selectively of the KOH. In order to keep a distance from a P<+> type graft base region 13 and an N<+> type emitter region 15 which are to be formed later, an undercut part 10 is formed by overetching the Si layer 7.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置における、特に外部電極取出し用
配線層と動作領域とのコンタクト領域の形成方法に関す
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method of forming a contact region between a wiring layer for leading out an external electrode and an operating region in a semiconductor device, particularly.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、半導体装置分製造方法であり、エミッタとベ
ース領域上の多層膜に設けた開口部の側壁にポリSt層
を介して不純物をドープしたサイドウオールを形成し、
このサイドウオールから基板への不純物拡散によってベ
ース領域とのコンタクト領域を形成し、またこのサイド
ウオールを利用して絶縁層を形成することにより、エミ
ッタとベースの分離を確実に行うことができるようにし
たものである。
The present invention is a method for manufacturing a semiconductor device, in which a sidewall doped with impurities is formed on the sidewall of an opening provided in a multilayer film on an emitter and base region through a polySt layer,
By diffusing impurities from this sidewall into the substrate, a contact region with the base region is formed, and by using this sidewall to form an insulating layer, it is possible to reliably separate the emitter and base. This is what I did.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

例えば第3図に示すようにバイポーラトランジスタ(2
1)において、ベース領域(11)からの外部電極取出
し用の配線層としてボロンBをドープした多結晶Si層
(4)を使用した構造がある。同図において、(1)は
St基板、(2)はLOGO3酸化膜、(3)は5i0
2jii、(13)はグラフトベース領域、(15)は
エミッタ領域、(19)はコレクタ領域である。
For example, as shown in Figure 3, a bipolar transistor (2
In 1), there is a structure in which a polycrystalline Si layer (4) doped with boron B is used as a wiring layer for leading out external electrodes from the base region (11). In the figure, (1) is an St substrate, (2) is a LOGO3 oxide film, and (3) is a 5i0
2jii, (13) is a graft base region, (15) is an emitter region, and (19) is a collector region.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

上述した多結晶Si層(4)を外部電極取出し用配線層
とした構造に係るバイポーラトランジスタ(21)を製
造する場合、多結晶S i Fit (4) トLOG
O5酸化膜(2)との間にマスク合せの余裕が必要とな
り、ベース領域(11)の多結晶Si層(4)とのコン
タクト領域となるグラフトベース領域(13)の幅Wを
小さくするのに限界がある。従って、グラフトベース領
域(13)の占める割合が、直接動作に関与するベース
領域(11)と比べて大きくなっているため、この領域
(13)の存在によってバイポーラトランジスタ(21
)の高速化、微細化の障害となっていた。
When manufacturing a bipolar transistor (21) having a structure in which the above-mentioned polycrystalline Si layer (4) is used as a wiring layer for taking out external electrodes, polycrystalline Si Fit (4)
An allowance for mask alignment is required between the O5 oxide film (2) and the width W of the graft base region (13), which is the contact region with the polycrystalline Si layer (4) of the base region (11), to be made small. There are limits to Therefore, the proportion occupied by the graft base region (13) is larger than that of the base region (11) that is directly involved in the operation, so the existence of this region (13) causes the bipolar transistor (21
) has become an obstacle to speeding up and miniaturization.

本発明は、上記問題点を解決することができる半導体装
置の製造方法を提供するものである。
The present invention provides a method for manufacturing a semiconductor device that can solve the above problems.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明においては、半導体基板(1)上に少なくとも配
線層(4)とこの上に形成された絶縁層(3)から成る
多層III! (5)を形成する工程と、この多層膜(
5)に基板(1)への開口部(6)を形成する工程と、
この開口部(6)も含めて全面に多結晶半導体層(7)
を形成する工程と、この開口部(6)により形成された
多結晶半導体層(7)の凹部(8)側壁に工・ノチング
マスク層となるサイドウオール(9)を異方性エツチン
グにより形成する工程と、このサイドウオール(9)に
より多結晶半導体N(7)をエツチングする工程と、開
口部(6)側壁に形成された多結晶半導体層(7)とサ
イドウオール(9)の上に異方性エツチングにより絶縁
層(12)を形成する工程と、半導体基板(1)へ多結
晶半導体層(7)を介してサイドウオール(9)又は配
線層(4)から不純物を導入してグラフトベース領域(
13)を形成する工程を有する。
In the present invention, a multilayer III! consisting of at least a wiring layer (4) and an insulating layer (3) formed on the wiring layer (4) on the semiconductor substrate (1). (5) and the process of forming this multilayer film (
5) forming an opening (6) to the substrate (1);
A polycrystalline semiconductor layer (7) covers the entire surface including this opening (6).
and a step of forming, by anisotropic etching, a sidewall (9) which will serve as a notching mask layer on the sidewall of the recess (8) of the polycrystalline semiconductor layer (7) formed by this opening (6). and a step of etching the polycrystalline semiconductor N (7) using this sidewall (9), and anisotropically etching the polycrystalline semiconductor layer (7) formed on the sidewall of the opening (6) and the sidewall (9). A step of forming an insulating layer (12) by etching, and a step of introducing impurities into the semiconductor substrate (1) from the sidewall (9) or wiring layer (4) via the polycrystalline semiconductor layer (7) to form a graft base region. (
13).

上記工程において、半導体基板(1)へ不純物を導入す
るためのサイドウオール(9)又は配線層(4)には所
要の不純物をドープしておく、また、サイドウオール(
9)をマスクとして多結晶半導体層(7)をウェットエ
ツチングする際、サイドウオール(9)の下の多結晶半
導体層(7)にはアンダカット部(lO)を生じさせて
おく。
In the above step, the sidewall (9) or wiring layer (4) for introducing impurities into the semiconductor substrate (1) is doped with a required impurity;
When wet-etching the polycrystalline semiconductor layer (7) using 9) as a mask, an undercut portion (lO) is created in the polycrystalline semiconductor layer (7) under the sidewall (9).

〔作用〕[Effect]

グラフトベース領域(13)を微細に形成するための、
不純物を含んだサイドウオール(9)又は配線層(4)
からの半導体基板(1)への拡散は、多結晶半導体N(
7)をエツチングする際、サイドウオール(9)の下の
アンダカット部(10)を制御性良く形成することによ
り可能になる。また、このアンダカフト部(10)の形
成をサイドウオール(9)をマスクとしたウェットエツ
チングにより行うことにより、マスク合せなしで形成す
ることができる。更に、エミ・7タとベースの分離は、
その不純物を含んだサイドウオール(9)に絶縁層(1
2)を被せた新たなサイドウオールを形成することによ
り行うことができる。
For finely forming the graft base region (13),
Sidewall (9) or wiring layer (4) containing impurities
Diffusion into the semiconductor substrate (1) from the polycrystalline semiconductor N(
This is made possible by forming an undercut (10) under the sidewall (9) with good controllability when etching 7). Further, by forming the undercaft portion (10) by wet etching using the sidewall (9) as a mask, it can be formed without mask alignment. Furthermore, the separation of emmi 7ta and bass,
The insulating layer (1) is placed on the sidewall (9) containing the impurity.
2) can be achieved by forming a new sidewall that covers the above.

〔実施例〕〔Example〕

図面を参照して、本発明をNPN I−ランジスタのベ
ース領域へのコンタクトに適用した場合の実施例を説明
する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which the present invention is applied to a contact to a base region of an NPN I-transistor will be described with reference to the drawings.

先ず第1図Aに示すように、<111 >のN型St基
板(11にLOCOS法により酸化1!i! (21を
形成した後、基板(1)上に順番に5tCh層(3)、
外部電極取出し用配線層となるボロンBを高濃度にドー
プした多結晶(ポリ)St層(4)及び5i(h層(3
)を積層して多層膜(5)を形成する。この後、この多
層膜(5)の所定部分(エミッタとベースに対応する部
分)に開口部(6)をRIE(反応性イオンエツチング
)により形成する。この開口部(6)形成の際、最下層
のSiO2層(3)は、低ダメージRIEで行うか、又
は途中までRIEで行い、その後は溶液エツチングで行
うことにより、基板(1)へのダメージを少なくする。
First, as shown in FIG. 1A, after forming an oxidized 1!i! (21) on a <111> N-type St substrate (11) by the LOCOS method, a 5tCh layer (3),
A polycrystalline (poly) St layer (4) and a 5i (h layer (3) doped with boron B at a high concentration, which will serve as a wiring layer for taking out external electrodes)
) are stacked to form a multilayer film (5). Thereafter, openings (6) are formed in predetermined portions of the multilayer film (5) (portions corresponding to the emitter and base) by RIE (reactive ion etching). When forming this opening (6), the lowermost SiO2 layer (3) is formed by low-damage RIE, or by RIE halfway and then solution etching to prevent damage to the substrate (1). Reduce.

次に第1図Bに示すように、不純物の添加されていない
(ピエア)多結晶(ポリ)St層(7)を全面にCVD
で形成した後、この上にベース領域(11)と同じP型
の不純物であるボロンBをドープした5i02層をCV
Dで形成する。この後、全面にRIEによるエツチング
を施して、開口部(6)により形成されたピュアポリS
i層(7)の凹部(8)側壁にエツチングマスク層とな
る5i02のサイドウオール(9)を形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a polycrystalline (poly) St layer (7) to which no impurities have been added is deposited by CVD on the entire surface.
After that, a 5i02 layer doped with boron B, which is the same P-type impurity as the base region (11), is formed by CVD.
Form with D. After this, the entire surface is etched by RIE, and the pure poly S formed by the opening (6) is etched.
A sidewall (9) of 5i02, which will serve as an etching mask layer, is formed on the sidewall of the recess (8) of the i-layer (7).

次に第1図Cに示すように、サイドウオール(9)をエ
ツチングマスクとして使用し、KOHによりピュアポリ
Si層(7)をエツチングする。このエツチングの際、
KOJIの選択性により<111 >基板(1)上でエ
ツチングが止まるが、後で形成するP中型のグラフトベ
ース領域(13)とN+型のエミッタ領域(工5)との
距離を取るために、ピュアポリStJ’ii (7)を
オーバエツチングしてアンダカット部(10)を生じさ
せる。
Next, as shown in FIG. 1C, the pure poly-Si layer (7) is etched with KOH using the sidewall (9) as an etching mask. During this etching,
Due to the selectivity of KOJI, etching stops on the <111> substrate (1), but in order to maintain a distance between the P medium-sized graft base region (13) to be formed later and the N+ type emitter region (Step 5), Overetch the pure poly StJ'ii (7) to create an undercut (10).

次に第1図りに示すように、イオン注入等によりP型不
純物をSt基板(1)に導入してベース領域(11)を
形成した後、SiN層(12)又は5i02層等の絶縁
層を全面に形成し、次にアニールを施す。
Next, as shown in the first diagram, a P-type impurity is introduced into the St substrate (1) by ion implantation or the like to form a base region (11), and then an insulating layer such as a SiN layer (12) or a 5i02 layer is formed. It is formed on the entire surface and then annealed.

このアニールの際、同時にBがドープされたサイドウオ
ール(9)からピュアポリSi層17)を介して基板(
11へBが拡散することによってグラフトベース領@(
13)を形成する。なお、本実施例のように5t02J
W(3)上の配線層であるポリS i 514)にBを
高濃度にドープしておけば、サイドウオール(9)にB
をドープしておかなくてもこのポリS i Jii(4
)から基板(1)への拡散によってグラフトベース領域
(13)を形成することができる。なお、全面にSiN
 M (12)を形成する際、アンダカソト部(10)
内にもSiNが良好に入り込むように減圧CVDで行う
のが好ましい。
During this annealing, the substrate (
By diffusing B to 11, the graft base region @(
13). In addition, as in this example, 5t02J
If the poly Si (514) which is the wiring layer on W (3) is doped with B at a high concentration, B will be added to the sidewall (9).
This poly S i Jii (4
) into the substrate (1) to form the graft base region (13). In addition, the entire surface is SiN
When forming M (12), the undercasing part (10)
It is preferable to carry out low pressure CVD so that SiN can be well penetrated into the inside.

次に第1図Eに示すように、RIEによる異方性エツチ
ングで開口部(6)側壁に形成されたピュアポリSi層
(7)とサイドウオール(9)の上にsiN 5(12
)を残す、このよ゛うにサイドウオール(9)の回りに
更にSiN Jii (12)を被せて新たなサイドウ
オールを形成することにより、エミッタとベースとの分
離を確実にすることができる。
Next, as shown in FIG. 1E, SiN 5 (12
), and by further covering the sidewall (9) with SiN Jii (12) to form a new sidewall, separation between the emitter and base can be ensured.

次に第1図Fに示すように、例えば全面にN型不純物を
高濃度にドープしたポリSi層(14)を形成して拡散
させることにより、エミッタ領域(15)を形成する。
Next, as shown in FIG. 1F, an emitter region (15) is formed, for example, by forming and diffusing a poly-Si layer (14) heavily doped with N-type impurities over the entire surface.

最後に第1図Gに示すように、通常のプロセスによりエ
ミッタ電極(16)、ベース電極(17)及びコレクタ
電極(図示せず)を形成して、本発明のバイポーラトラ
ンジスタ(18)を得る。  (19)がコレクタ領域
となる。
Finally, as shown in FIG. 1G, an emitter electrode (16), a base electrode (17), and a collector electrode (not shown) are formed by a normal process to obtain a bipolar transistor (18) of the present invention. (19) becomes the collector area.

次にcJεとVε80のばらつきを抑えるため、アンダ
カット部(lO)を制御性良く形成するたの実施例を示
す。
Next, an example will be described in which an undercut portion (lO) is formed with good controllability in order to suppress variations in cJε and Vε80.

第2図Aに示すように、ピュアポリSi層(′/)の凹
部(8)側壁にサイドウオール(8)を形成するまでは
、上記実施例と同様のプロセスで行う。
As shown in FIG. 2A, the same process as in the above embodiment is performed until the side wall (8) is formed on the side wall of the recess (8) of the pure poly-Si layer ('/).

次に第2図Bに示すように、サイドウオール(9)をマ
スクとして全面にN2.02などをイオン注入して露出
した部分のポリSi層(7)に不純物を導入する。この
後、アニールは施さない。
Next, as shown in FIG. 2B, impurities are introduced into the exposed portion of the poly-Si layer (7) by ion-implanting N2.02 or the like into the entire surface using the sidewall (9) as a mask. After this, no annealing is performed.

次に第2図Cに示すように、ホットリン酸等を使用して
エツチングを施すことにより、不純物が注入された部分
のポリSi層(7)を選択的に除去する。
Next, as shown in FIG. 2C, etching is performed using hot phosphoric acid or the like to selectively remove the portions of the poly-Si layer (7) into which impurities have been implanted.

次に第2図りに示すように、KOHを使用してエツチン
グし、ピュアポリS i Jii(71にアンダカソト
部(10)を形成する。この後は、上記実施例における
第1図り以下の工程と同様にしてバイポーラトランジス
タ(第1図G参照)を作製する。本製法によってアンダ
カット部(10)形成の再現性が増し、これに伴ってエ
ミッタとベースとの分離の確実性が増す。
Next, as shown in the second diagram, etching is performed using KOH to form an undercast part (10) on the pure poly Si Jii (71).After this, the process is the same as the process from the first diagram in the above example. A bipolar transistor (see FIG. 1G) is manufactured by using this method.This manufacturing method increases the reproducibility of forming the undercut portion (10), thereby increasing the reliability of separation between the emitter and the base.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

本発明によれば、不純物をドープした絶縁物のサイドウ
オールをマスクとして多結晶半導体層をエツチングし、
多N膜に形成した開口部内の側壁にサブミクロン幅の多
結晶半導体層を残し、このサイドウオールから多結晶半
導体層と半導体基板へ不純物を拡散させることにより、
外部電極取出し用の配線層とのコンタクト領域となるグ
ラフトベース領域をサブミクロン幅で、且つマスク合せ
なしで形成することができる。また、不純物を導入した
サイドウオールを残したままこの上に絶縁層を形成して
新たなサイドウオールを形成することにより、エミッタ
とベースのショートを防止するための分離を確実に行う
ことができる。
According to the present invention, a polycrystalline semiconductor layer is etched using an insulating sidewall doped with impurities as a mask,
By leaving a submicron-wide polycrystalline semiconductor layer on the sidewall of the opening formed in the polyN film, and diffusing impurities from this sidewall into the polycrystalline semiconductor layer and the semiconductor substrate,
A graft base region that becomes a contact region with a wiring layer for taking out an external electrode can be formed with a submicron width and without mask alignment. In addition, by forming a new sidewall by forming an insulating layer on the sidewall with impurities left in place, it is possible to reliably separate the emitter and base to prevent short-circuiting.

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

第1図は実施例の工程図、第2図は他の実施例の工程図
、第3図は従来例の断面図である。 illはSt基板、(4)はドープトポリSi層、(5
)は多層膜、(6)は開口部、(7)はピエアボリSt
層、(8)は凹部、(9)はサイドウオール、(10)
はアンダカソト部、(12)はSiN層、(13)はグ
ラフトベース領域、(18)はバイポーラトランジスタ
である。
FIG. 1 is a process diagram of an embodiment, FIG. 2 is a process diagram of another embodiment, and FIG. 3 is a sectional view of a conventional example. ill is an St substrate, (4) is a doped polySi layer, (5
) is a multilayer film, (6) is an opening, (7) is a Piervory St.
layer, (8) is the recess, (9) is the sidewall, (10)
(12) is a SiN layer, (13) is a graft base region, and (18) is a bipolar transistor.

Claims (1)

【特許請求の範囲】  半導体基板上に少なくとも配線層とこの上に形成され
た絶縁層とからなる多層膜を形成する工程と、 該多層膜に基板への開口部を形成する工程と、該開口部
内も含めて全面に多結晶半導体層を形成する工程と、 該開口部により形成された多結晶半導体層の凹部側壁に
エッチングマスク層を異方性エッチングにより形成する
工程と、 該エッチングマスク層により上記多結晶半導体層をエッ
チングする工程と、 上記開口部側壁に形成された上記多結晶半導体層とエッ
チングマスク層の上に異方性エッチングにより絶縁層を
形成する工程と、 上記半導体基板へ上記多結晶半導体層を介して不純物を
導入する工程 を有する半導体装置の製造方法。
[Claims] A step of forming a multilayer film including at least a wiring layer and an insulating layer formed thereon on a semiconductor substrate; a step of forming an opening to the substrate in the multilayer film; and a step of forming an opening to the substrate in the multilayer film. a step of forming a polycrystalline semiconductor layer on the entire surface including the inside of the polycrystalline semiconductor layer; a step of forming an etching mask layer by anisotropic etching on the sidewall of the recess of the polycrystalline semiconductor layer formed by the opening; etching the polycrystalline semiconductor layer; forming an insulating layer by anisotropic etching on the polycrystalline semiconductor layer formed on the sidewall of the opening and the etching mask layer; and etching the polycrystalline semiconductor layer on the semiconductor substrate. A method for manufacturing a semiconductor device including a step of introducing impurities through a crystalline semiconductor layer.
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