JPS63185061A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS63185061A
JPS63185061A JP62017529A JP1752987A JPS63185061A JP S63185061 A JPS63185061 A JP S63185061A JP 62017529 A JP62017529 A JP 62017529A JP 1752987 A JP1752987 A JP 1752987A JP S63185061 A JPS63185061 A JP S63185061A
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JP
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region
mask
epitaxial layer
conductivity type
oxide film
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JP62017529A
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Takeo Maeda
前田 健夫
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Toshiba Corp
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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に微細化を
目的としたバイポーラトランジスタの製造方法に関する
(従来の技術) 従来の技術を用いて微細なバイポーラトランジスタ素子
を形成する場合には、まず第2図(A)に示すように、
P型シリコン基板11表面にP−拡散1112を形成し
ておき、次いで、基板11上に0.8[μm]程度のシ
リコン酸化l!13を形成した後、これを選択的にエツ
チング除去する。そして、この残存されたシリコン酸化
膜13をマスクとしてアンチモン(Sb)を気相拡散法
によって基板11に注入してN+拡散層14を形成する
しかし、シリコン酸化膜13を選択的にエツチングする
際には、オーバーエツチングにより、そのエツチング領
域の両側で酸化1113の膜厚は薄くなる。この膜厚の
薄い部分はアンチモンを通過させてしまうので、アンチ
モンの注入される領域は所望の領域よりも広くな7てし
まう。また、アンチモンのシリコン中の固溶度が低いた
め、コレクタ抵抗を充分低くするためには、N+拡散1
1j14を深く形成することが必要となるので、その横
方向への広がりも大きくなる。
これらの理由により、N+拡散層14の両側にはaとし
て示されているような2[μm]程度の変換差がそれぞ
れ入り、N+拡散層14の幅は所望の値よりも4[μm
]程大きくなってしまう。これは、4[μm]以下のコ
レクタ領域は形成できないことを意味する。
次に、第2図(B)に示すように、エピタキシャルll
!115を1100℃の温度で全面に堆積形成し、そこ
にN型の不純物を導入する。この際、オートドーピング
によって、N−エピタキシャル層15内には、P”拡散
Ji12、N4″拡散層14の各不純物がそれぞれ混入
される。この結果、エピタキシャル層15内にはP−拡
散層12、N+拡散層14がそれぞれ浸入し、エピタキ
シャル層15は狭められる。
このため、エピタキシャル層15内に第2図(C)に示
すようなP型のベース領域16、およびN型のエミッタ
領域17をそれぞれ形成すると、P型ベース領域16の
膜厚が薄くなり、エミッタ領域17とコレクタ[(エピ
タキシャル層15)間でバンチスルーが発生し易くなる
この問題を解決して信頼性の高いトランジスタを得るた
めには、エピタキシャル層15を厚く形成すればよいが
、エピタキシャル層15を厚く形成すると素子分離領域
もその分厚く形成する必要があるため、第2図(C)に
示されているような溝堀型のフィールド絶縁g2iaを
形成するか、あるいはエピタキシャル層15の厚さ全体
にわたってP型領域を形成する必要がでてくる。
溝堀型のフィールド絶縁膜18はその製造工程を?!雑
にする。また、P型領域をエピタキシャル層15の厚さ
全体にわたって形成するためには、エピタキシャル層1
5の形成館後にP型の不純物、を注入してエピタキシャ
ル@isの上下からそのP型の不純物を拡散させなけれ
ばならない。しかし、エピタキシャル層15の下層から
P型不純物を充分に混入するためにそのP型不純物濃度
を高くすると、基板11とコレクタ領域(エピタキシャ
ル1i!is、N”拡散!114)間のPN接合のブレ
ークダウン耐圧の劣化を招くことになる。また、エピタ
キシャル層15の上層からのP型不純物の注入量は、フ
ィールド反転電圧等に影響を与えるため、あまり高濃度
にはできない。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、従来
の製造方法ではコレクタ抵抗を下げるための埋込み層の
幅を縮小できず素子の微細化が困難であった点、またエ
ミッタ・コレクタ間のパンチスルーを避けるためにエピ
タキシャル層を厚く形成した場合には素子分1領域の形
成が困難になる点を改善し、素子の微細化が可能で、し
かも簡単な製造工程で高い信頼性を得ることができる半
導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段と作用)この発明に係る
半導体装置の製造方法にあっては、第1導電型の半導体
基板上に耐酸化性膜を形成する工程と、前記耐酸化性膜
上にレジストを塗布し、エツチング用のマスクを形成す
る工程と、前記マスクを用いて前記耐酸化性膜を等方性
エツチングで選択的に除去する工程と、前記マスクを用
いて前記半導体基板内に第1導電型の不純物を導入し、
前記基板表面に基板よりも高S度の第1導電型の半導体
領域を形成する工程と、前記耐酸化性腺をマスクとして
前記半導体基板を酸化し、前記半導体基板上に酸化膜を
形成する工程と、前記酸化模をマスクとして前記半導体
基板内に第2導電型の不純物を導入し、前記第1導電型
の半導体領域と離間した第2導電型の半導体WA域を形
成する工程と、前記半導体基板上に第1導電型のエピタ
キシャル層を成長させる工程とを具備したものである。
このような製造方法を用いれば、前記基板よりも^濃度
の第1導電型の半導体領域と前記第2導電型の半導体領
域とを離間した状態で自己整合的に形成できるので、第
2導電型の半導体領域の幅を効果的に縮小できるように
なると共に、基板と第2導電型半導体領域間のPN接合
のブレークダウン耐圧を充分に維持した状態で素子分離
領域を形成できるようになる。さらに、前記第2導電型
の不純物としてヒ素を使用すれば、第2導電型の半導体
領域の幅をさらに縮小することができる。
また、エピタキシャル層を950℃以下の低温で成長さ
せることにより、このエピタキシャル層への第2導電型
不純物のオートドーピングを押えることができ、エピタ
キシャル層を厚く形成する必要がなくなる。また、第1
導電型半導体領域は高濃度に形成するので、エピタキシ
ャル層を低温で成長させても、このエピタキシャル層へ
の第1導電型不純物混入量を充分に得ることができる。
したがって、素子分離領域の形成は容易となる。
(実施例) 以下、第1図を参照してこの発明の実施例をNPNバイ
ポーラトランジスタを形成する場合について説明する。
まず第1図(A)に示すように、比抵抗が0.5〜20
 [Ωcm]のP型(100)シリコン基板21の主表
面上に900〜1000’Cの熱処理によって膜厚が5
00〜2000人程度の熱酸化膜22を形成した後、こ
の熱酸化膜22上にシリコン窒化膜23をCVD法によ
って1000〜5000人程度堆積形成する。
次に、第11J(B)に示すように選択的に残存された
レジスト層24をマスクとしてシリコン窒化膜23をC
DE等の等方性エツチングで選択的にエツチング除去す
る。この場合、レジスト@24下のシリコン窒化992
3もオーバーエツチングされ、その両側にはそれぞれ0
.2−5[μm]程度の変換差すが入る。そして、前記
レジスト層24をマスクとしてボロンを基板21内にイ
オン注入してP+不純物1域25を形成する。
次に、第1図(C)に示すように、レジスト層24を剥
離した後に残存されたシリコン窒化膜23をマスクとし
て、950〜1000℃の燃焼酸化雰囲気中で0.5〜
1.0[μm]程度の熱酸化膜26を形成する。そして
、この熱酸化膜26をマスクとしてN型不純物をイオン
注入してN+不純物領域27を形成する。この場合、酸
化膜23を選択的にエツチングする際に入った変換差す
により、N+不純物@WJ27は前記P1不純物領域2
5と離間された状態で形成される。このように、Nゝ不
純物領域27をP+不純物領域25と離間した状態で自
己整合的に形成することにより、N+不純物領域27を
微細に形成することが可能になると共に、基板21とN
ゝ不純物領域27間のPN接合耐圧を向上できるように
なる。また、前記N型不純物としてはヒ素が使用される
ヒ素はアンチモンに比しシリコン中の固溶度が高いため
、N+不純物領域27を浅く形成してもコレクタ抵抗を
充分に下げることができる。したがって、N+不純物領
域27の横方向への広がりを押えることが可能となる。
次に、第1図(D)に示すように、熱酸化膜26aをN
84 FW液液中剥離した後、950℃以下(例えば8
00〜950℃程度)の低温でN−エピタキシャル層2
8を全面に堆積形成する。
このエピタキシャル層28の形成時には、オートドーピ
ングによって、P+不純物領域25およびN0不純物領
域27からエピタキシャル層28にそれぞれ不純物が混
入される。但し、この場合、エピタキシャル層28は9
50℃以下の低温で形成しているので、このエピタキシ
ャル$28内に浸入するN+不純物領域27の量は従来
に比し少なくなる。
また、このエピタキシャルH28を形成する前に、10
00〜1190℃の熱処理を行なってN+不純物領域2
7を拡散させてその表面濃度を下げておけば、ざらにN
4″不純物領域27のN−エピタキシャル1128への
浸入量を減少させることもできる。
したがって、エピタキシャル層28を従来のように厚く
形成しなくても、コレクタ領域となるN−エピタキシャ
ル層28の膜厚を十分に確保できる。
そして、通常の方法でP型ベース領域29、N型エミッ
タ領域30、および素子分離のためのP−不純物領域3
1を形成する。この場合、P+不純物領域25がms度
に形成されていることによりN−エピタキシャル層28
を低温で形成してもこの層28へのP型不純物混入量を
充分に多くできることと、前述のようにエピタキシャル
12Bを薄く形成できることによって、P−不純物m域
31を形成する際に必要な不純物量は少なくて済み、素
子分離領域の形成が容易になる。
尚、前記酸化g926の膜厚によっては、この酸化11
26を除去した後にエピタキシャルH28を成長させた
際に、Nゝ不純物領M、27表面に形成されるエピタキ
シャル層28に対しP+不純物領域25表面に形成され
るエピタキシャル層28の護岸が薄くなり段差ができる
ので、この段差を航記P型ベース領域29、N型エミッ
タ領!1ii30、P−不純物領域31を形成する際の
マスクアライメント基準として利用すれば、合せずれを
少なくさせるこもできる。
[発明の効果] 以上のようにこの発明によれば、素子の微細化が可能と
なると共に、簡単な製造工程で信頼性の高い半導体装置
を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る半導体装置の製造方
法を説明する断面構造図、第2図は従来の半導体装置の
製造方法を説明する断面構造図である。 21・・・シリコン基板、22・・・シリコン酸化膜、
23・・・シリコン窒化膜、24・・・レジスト、25
・・・P+不純物領域、26・・・熱酸化膜、27・・
・N′+不純物領域、28・・・エピタキシャル層、2
9・・・P型ベース領域、30・・・N型エミッタ領域
、31・・・P−不純物領域。 出、願人代理人  弁理士 鈴江武彦 (A) (B) (C) (D) 第1図 (A) CB) 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板上に耐酸化性膜を形成す
    る工程と、 前記耐酸化性膜上にレジストを塗布し、エッチング用の
    マスクを形成する工程と、 前記マスクを用いて前記耐酸化性膜を等方性エッチング
    で選択的に除去する工程と、 前記マスクを用いて前記半導体基板内に第1導電型の不
    純物を導入し、前記基板表面に基板よりも高濃度の第1
    導電型の半導体領域を形成する工程と、 前記耐酸化性膜をマスクとして前記半導体基板を酸化し
    、前記半導体基板上に酸化膜を形成する工程と、 前記酸化膜をマスクとして前記半導体基板内に第2導電
    型の不純物を導入し、前記第1導電型の半導体領域と離
    間した第2導電型の半導体領域を形成する工程と、 前記半導体基板上に第1導電型のエピタキシャル層を成
    長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。
  2. (2)前記第2導電型の不純物としてヒ素を使用し、前
    記エピタキシャル層の成長工程を950℃以下の低温で
    行なう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。
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