JPS63199462A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にバイポーラ
トランジスタのベース、エミッタ領域の形成方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種の半導体装置の製造方法として、特開昭６
０−８１８６２号公報に開示されているものがある。こ
の半導体装置の製造方法、特にベース、エミッタの形成
に際しては、半導体基板の表面に各種絶縁膜と不純物を
ドープしたポリシリコン膜を多層に形成しておき、これ
らの膜を所要バクーンにエツチングした後、ポリシリコ
ン膜の端部において下層の絶縁膜をオーバエツチングし
てポリシリコン膜をオーバハング状に構成する点に特徴
を有している。

その後、オーバハング部の下側の窪みをポリシリコンで
充填し、かつポリシリコンを熱処理した後、シリコンエ
ツチングしてポリシリコンを除去し、第１のベース領域
を形成する。次に、イオン注入により第２のベース領域
を形成する。

その後、ドライエンチングによりエミッタコンタクトを
形成し、別に設けたポリシリコンから不純物を拡散して
エミッタ領域を形成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように形成される半導体装置には、ポリシリコン膜
の下部における絶縁膜のサイドエツチングのばらつきに
よって、第１ヘース領域の不純物濃度が変動し、その結
果トランジスタのベースーエミソタ間耐圧ＢＶＥＢＯが
変動してトランジスタの歩留が低下される問題を有して
いる。この変動はサイドエツチング量の制御不安定性に
よるものとされているが、この制御不安定性はサイドエ
ツチング量を視認できないことが原因とされている。

本発明はベース−エミッタ間耐圧の安定化及びベース、
エミッタの微細化を図ることのできる半導体装置の製造
方法を提供することを目的とじている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層上に絶縁膜
、一の導電型不純物を含む第１のポリシリコン層及び絶
縁膜を積層形成し、かつその所要箇所に第１の開口を開
設し、この開口内の両側面位置に夫々電気的に分離した
第２のポリシリコンを設けた上でこのポリシリコンを介
して第１のポリシリコンの不純物層を半導体層に拡散し
て一導電型不純物拡散層を形成し、更にこの開口に絶縁
膜を形成した後に、開口を通して一導電型不純物をイオ
ン注入しかつ絶縁膜に小幅寸法の第２の開口を開設し、
この上に形成した第３のポリシリコン層に含まれる反対
導電型不純物を第２の開口を介して前記半導体層に拡散
する工程を含んでおり、一の導電型不純物でベースを、
反対導電型不純物でエミッタを形成している。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図〜第９図は本発明をＮＰＮ　トランジスタの製造
に適用した実施例を製造工程順に示す断面図であり、こ
の中筒３図〜第８図は第２図の破線１４で囲む部分をの
み拡大して示す図である。

先ず、第１図において、Ｐ型車結晶シリコン基板２上に
Ｎ＋埋込層３及びＮ型エピタキシャル層４を形成し、Ｌ
ＯＣＯ３法により熱シリコン酸化膜６で活性化領域を画
成する。その上でＮ゛コレクタ層５形成し、更にＣＶＤ
シリコン窒化膜７゜ＣＶＤシリコン酸化膜８を形成し、
かつこれらを選択除去した後にボロンをドープしたＰ゛
ポリシリコン第１のポリシリコン）９とノンドープポリ
シリコン１０を夫々選択的に形成している。

次に、第２図に示すように、熱酸化によりＰ゛ポリシリ
コン９上ポリシリコン酸化膜１１を形成する。この酸化
膜は以降の説明で判るようにＰ゛ポリシリコン９膜中ボ
ロンがノンドープポリシリコン１０へ拡散移動するのを
防くものである。

そして、前記ポリシリコン酸化膜１１に図外のマスクを
形成してベース及びエミッタ拡散層の形状を定義した後
、前記ポリシリコン酸化膜１１．Ｐ”ポリシリコン９．
ＣＶＤ−シリコン窒化膜７及び熱シリコン酸化膜膜６を
順次選択除去して開口部１２　（第１の開口）を形成す
る。このとき、Ｐ４ポリシリコン９の除去は反応性スパ
ッタイオンエツチング（Ｒｔ　Ｅ）を用い、他はウェッ
トエツチング法を用いている。

次に、第３図のように、開口部１２を含む全面にノンド
ープポリシリコン（第２のポリシリコン）１３をＣＶＤ
法により形成する。続いて、第４図に示すように、ポリ
シリコン酸化膜１１上のノンドープポリシリコン１３を
ＲＩＢにより一定量エツチングする。すると、同図のよ
うに前記開口部１２の側壁にのみ比較的厚いノンドープ
ポリシリコン１３が残され、他の部分は薄く残される。

その後、このノンドープポリシリコン１３の前記した薄
い部分を全厚さに渡って酸化処理して酸化膜１５を形成
すれば、第５図に示すように、開口部１２内の両側壁の
ノンドープポリシリコン１３間は電気的に分離された杖
態とされる。このとき開口部１２の直下にあるＮ型エピ
タキシャル層４は異方性エツチングによってエツチング
されることは殆どない。

その上で、前記Ｐ９ポリシリコン９を非酸化雰囲気、例
えばＮ２ガス雰囲気中で高温の熱処理を行う。すると、
Ｐ＋ポリシリコン９中の高濃度ボロンが同図のように開
口部１２の側壁に残るノンドープポリシリコン１３に拡
散し、ノンドープポリシリコン１３はＰ１ポリシリコン
９ａに変成される。

そして、第６図に示すように、Ｐ１ポリシリコン９ａを
押込拡散（ドライブイン）することにより、前記Ｎ型エ
ピタキシャル層４にボロンが高濃度に拡散され、ここに
Ｐ１１拡散１６が形成される。これはＮＰＮトランジス
タ１のベース領域の一部を構成することになる。その後
、前記酸化膜１５はエツチング除去する。

次に、第７図に示すように、開口部１２を熱酸化して酸
化膜１７を形成する。そして、この酸化膜１７をマスク
としてボロンをイオン注入しかつ熱処理してＰ−拡散層
１８を形成する。これは前記Ｐ゛拡散層１６と合わせて
ベース領域を構成する。

更に、同図に示すように、比較的厚く酸化膜１９とポリ
シリコン２０をＣＶＤにより成長させた後、ポリシリコ
ン２０を方向性のあるドライエツチング（ＲＴＥ又は異
方性エツチング）によって除去する。これにより、前記
開口部１２が存在していた箇所に生じた凹部両側にポリ
シリコンの残渣２０ａが生じる。その後、このポリシリ
コン残渣２０ａをマスクとして前記熱酸化膜１７とＣ■
Ｄ酸化膜１９をエツチングして小幅寸法の開口（第２の
開口）２１を開設し、エミッタ領域の形状定義を行う。

その後、第８図のように、ＣＶＤ酸化膜１９上にポリシ
リコンをＣＶＤによって成長させるとともに、例えばＡ
ｓのようなＮ型不純物を前記ポリシリコンにイオン注入
してＮ１ポリシリコン（第３のポリシリコン）２２を形
成し、これをドライブイン拡散してエミッタとしてのＮ
＋拡散層２３をベース領域中に形成する。

以下、第９図に示すように、通常のプレーナ技術を用い
てベース電極２４．エミッタ電極２５゜コレクタ電極２
６及び層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜２７を形成す
ることにより、ＮＰＮトランジスタ１が完成される。

このような製造方法によれば、第６図で示すように正確
に形状定義された開口部１２の側壁にＰ゛ポリシリコン
９形成した上でＰ＋拡散層（ベース）１６を作るため、
Ｐ゛拡散層１６及びＰ−拡散層１８の形成位置の変動が
少なくなる。したがって、後に形成されるＮ４拡散層（
エミッタ）２３とベース１６．１８間耐圧ＢＶＥＢＯは
比較的安定でかつ再現性が高く、従来構造にみられたベ
ースの位置変動による耐圧低下は生じない。これはまた
リソグラフィ技術による開口部の正確な形状定義の他に
、製造段階においてその正確性を視認によって容易に検
査できることにもよる。

更に、ベース１６を開口部の側壁に設けたＰ＋ポリシリ
コンからボロンを拡散して作るため、この寸法が開口部
１２のマスク寸法より小さくなり、また第８図に示すよ
うに開口部１２内に更に開設された小幅寸法の第２の開
口２１内のＮ＋ポリシリコン２２を通して砒素を拡散し
てエミッタ（Ｎ”拡散層）２３を形成するため、実際の
マスク寸法より小さなエミッタが実現できる。

このような製造方法は、上述した特開昭６０−８１８６
２号公報のものに比較して極めて簡単でであることは明
らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、半導体層上に設けた第１
のポリシリコン層に第１の開口を開設し、この開口内の
両側面位置に電気的に分離された状態で第２のポリシリ
コンを設けた上でこのポリシリコンを介して第１のポリ
シリコンの不純物層を半導体層に拡散して一導電型不純
物拡散層を形成し、更にこの開口を通して一導電型不純
物をイオン注入した後、小幅寸法の第２の開口を開設し
、この開口を介して第３のポリシリコン層に含まれる反
対導電型不純物を前記半導体層に拡散して一の導電型不
純物でベースを、反対導電型不純物でエミッタを夫々形
成しているので、ベース、エミッタを正確に形状定義し
てしかも微小寸法に形成でき、これによりベース−エミ
ッタ間耐圧の安定なトランジスタを製造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明の製造方法を工程順に示す断
面図であり、第１図、第２図及び第９図はバイポーラト
ランジスタ全体の断面図、第３図乃至第８図は第２図に
破線１４で囲む領域の拡大断面図である。 ■・・・ＮＰＮ）ランジスタ、２・・・Ｐ型車結晶シリ
コン基板、３・・・Ｎ゛埋込層、４・・・Ｎ型エピタキ
シャル層、５・・・Ｎ゛コレクタ層６・・・熱シリコン
酸化膜、７・・・ＣＶＤシリコン窒化膜、８・・・ＣＶ
Ｄシリコン酸化膜、９・・・Ｐ＋ポリシリコン（第１の
ポリシリコン）、１０・・・ノンドープポリシリコン、
１１・・・ポリシリコン酸化膜、１２・・・開口部（第
１の開口）、１３・・・ノンドープポリシリコン（第２
のポリシリコン）、１５・・・酸化膜、１６・・・Ｐ゛
拡散層８　（ベース）、１７・・・酸化膜、１８・・・
Ｐ−拡散層（ベース）、１９・・・酸化膜、２０・・・
ポリシリコン、２０ａ・・・残渣、２１・・・開口（第
２の開口）、２２・・・Ｎ＋ポリシリコン（第３のポリ
シリコン）、２３・・・Ｎ１拡散層（エミッタ）、２４
・・・ベース電極、２５・・・エミッタ電極、２Ｇ・・
・コレクタ電極、２７・・・酸化膜。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体層上に絶縁膜、一の導電型不純物を含む第
   １のポリシリコン層及び絶縁膜を積層形成し、かつその
   所要箇所に第１の開口を開設する工程と、全面に第２の
   ポリシリコン層を形成し、かつこれをエッチング及び酸
   化処理して前記第１の開口内の両側面位置に夫々電気的
   に分離された前記第２のポリシリコンを残す工程と、前
   記第１のポリシリコンに含まれている不純物を前記工程
   で残された第２のポリシリコンに拡散し、更に前記半導
   体層に拡散して一導電型不純物拡散層を形成する工程と
   、前記第１の開口を埋めるように絶縁膜を形成した上で
   、前記開口を通して前記半導体層に一の導電型不純物を
   イオン注入する工程と、この絶縁膜に小幅寸法の第２の
   開口を開設する工程と、少なくともこの開口を含む領域
   に反対導電型の不純物を含む第３のポリシリコン層を形
   成する工程と、この第３のポリシリコン層に含まれる不
   純物を前記半導体層に拡散する工程を含むことを特徴と
   する半導体装置の製造方法。