JPS63263766A - バイポーラ・トランジスタ・デバイスの製造方法 - Google Patents

バイポーラ・トランジスタ・デバイスの製造方法

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JPS63263766A
JPS63263766A JP63032010A JP3201088A JPS63263766A JP S63263766 A JPS63263766 A JP S63263766A JP 63032010 A JP63032010 A JP 63032010A JP 3201088 A JP3201088 A JP 3201088A JP S63263766 A JPS63263766 A JP S63263766A
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    • Y10S148/00Metal treatment
    • Y10S148/011Bipolar transistors

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】 A、産業上の利用分野 この発明はスペーシングが最小限の、高性能高実装密度
のバイポーラ・トランジスタ、ならびに絶縁領域によっ
てデバイスを自己整合させるためのマスキング工程を1
回使用し、かつ分子線エピタキシ結晶成長法を用いる、
上記トランジスタの製造方法に関するものである。
B、従来技術 米国特許第4428111号が興味深いのは、これが分
子線エピタキシを使用する方法に関するものだからであ
る。この特許には、コレクタ層、ベース層およびエミツ
タ層を先ず分子線エピタキシ(MBE)を使用して成長
させるという、高速バイポーラ・トランジスタの製造方
法が記載されている。これは、メサ・エッチを行なって
、ベース・エミッタ領域を絶縁し、MBEを使用して接
触層をこの絶縁領域上に成長させ、薄いベース層と接触
させる。接触層を選択的にエッチして、エミツタ層を露
出させ、金属を堆積させて、エミッタ、ベースおよびコ
レクタの接点を形成するものである。
米国特許第4571817号には、密接して配置された
接点を、バイポーラ・トランジスタのベースおよびエミ
ッタなどの半導体領域に隣接して形成し、その結果接点
と介在接合部との間の横方向電圧降下を最小限とする手
段および方法が記載されている。これによれば、エミッ
タおよびベース、ならびにこれらに対する接点は自己整
合される。
このことは1枚またはそれ以上の数の中間誘電体層によ
って分離された、2枚のポリレイヤを利用した構造によ
って達成される。2枚のポリレイヤの上方のものは、接
点形状および分離部を画定する選択的エツチング・マス
クとして機能する。2枚のポリレイヤの下方のものは、
ベース領域に対するポリコンタクトおよび拡散源となる
部分、ならびにエミッタ領域に対するポリコンタクトお
よび拡散源となる第2の部分を有している。イオン衝撃
に関して単一のマスクを使用し、ポリレイヤの部分のエ
ッチ速度を変更する。このマスクはその後のエッチ工程
とともに、エミッタの幅および絶縁部を画定し、かつベ
ース・エミッタの接点分離部を画定する。この処理は自
己整合である。
下記の参照文献が興味深いのは、これらがバイポーラの
製造中の側壁法を示すものだからである。
米国特許第4586988号は、ベース・フィンガ、ベ
ース拡散部を形成するチッ化チタン・コーティング、お
よびチッ化シリコン・コーティングを含むトランジスタ
を開示している。
帯状体で構成されたサンドイッチの縁部には、付加的な
マスキングを行なうことなく、堆積および異方性腐食に
よって自動的に形成されるシリコン・バンクの境界が設
けられる。エミッタ・フィンガを多結晶シリコン層によ
ってオーバーハングさせ、この多結晶シリコン層からこ
れらのフィンガのドーピングを行なう。
これによれば、自動的に、かつマスクの整合を行なわず
に、エミッタとベースのフィンガを最小限の保護距離で
、堅固に合致させる可能性も得られる。
仏国特許出願第2549−293号は、表面にエミッタ
およびベースのためのフィンガを形成する、伝導形が交
互となっている帯域を有する半導体ウェハからなってい
るトランジスタを記載している。ベース・フィンガは少
なくとも、金属シリコン化合物(特に、チッ化チタン)
からなる第1伝導ストリツプと、第2の絶縁ストリップ
とによってサンドイッチを形成する。絶縁バンクがサン
ドイッチの側壁を支持し、ベースおよびエミッタのフィ
ンガの端部を覆うのに十分なところまで延びている。
エミッタのフィンガは2つの隣接する絶縁ストリップ上
を延びている、少なくとも1枚の伝導層によって覆われ
ている。
米国防衛刊行物(Defensive Publica
tion) T104102には、ベースの外因性領域
に対するポリシリコン接点によってベースをコレクタ接
点から分離している浅い埋込酸化物を有する深い埋込酸
化物によって絶縁されたバイポーラ・トランジスタが記
載されており、ポリシリコンはエミッタおよびエミッタ
接点と自己整合させられる。
米国特許第4521952号はシリコン・デバイスに対
するケイ化金属接点を開示しており、各種の半導体デバ
イスのほとんどすべてに対して広い用途を持っているこ
とが、記載されている。実質的な側部構成部を有するこ
の接点は、バイポーラ・トランジスタ用のベース接点と
して特に有利なものである。
IBMテクニカル・ディスクロージャ・プルテン、Vo
l、27、No、2.1984年7月、pp、1008
−1009の「自己整合バイポーラ・トランジスタ(S
elf−aligned BipolarTransi
stor) Jという、シェパード(Shepard 
)の文献も、バイポーラ・トランジスタの側壁構造を記
載している。
以下の参照文献は、トランジスタ加工法の現状を示す典
型的なものである。
米国特許第4508579号。
米国特許第4572785号。
米国特許第4433470号。
米国特許第4252582号。
米国特許第4378830号。
米国特許第4392149号。
C0発明が解決しようという問題点 この発明の目的は、ベースの幅が狭い、改良されたバイ
ポーラ・トランジスタの構造を提供することである。
この発明の他の目的は、分子線エピタキシによって半導
体基板上に成長させられたコレクタ、ベースおよびエミ
ッタの層を有する、改良されたバイポーラ・トランジス
タを提供することである。
この発明のさらに他の目的は、エミッタ領域および絶縁
領域が1回のマスキング工程によって画定され、完全な
自己整合をもたらす、改良されたバイポーラ・トランジ
スタを提供することである。
D0問題点を解決するための手段 この発明は完全に整合したデバイスおよび絶縁の領域を
有するバイポーラ・トランジスタを製造する方法を提供
するものである。トランジスタは、コレクタ、ベースお
よびエミッタの層が分子線エピタキシ手法によって、半
導体基板上に順次形成される方法を使用して製造される
エミツタ層は絶縁層によって覆われ、次いで、フォトレ
ジスト層が絶縁層上に形成される。
フォトレジスト層はマスクされ、露出され、現像されて
、デバイスのエミッタ領域と絶縁領域の両方を形成する
ためのエッチ・マスクとして使用されるパターンをもた
らす。したがって、絶縁領域、エミッタ領域、ならびに
ベースおよびコレクタの領域が形成される。
E、実施例 第1図には、半導体基板10を含む、この発明の製造法
の開始時に用いられる構造の略断面図が示されている。
基板10は説明のため、および例として選択されたもの
であって、p型の単結晶シリコンである。次いで、n 
+ / nコレクタ層12、p+ベース層14およびn
+/nエミッタ層16を含む薄いデバイス層が、周知の
最新の分子線エピタキシ(MBE)手法を使用したMB
E成長によって形成される。
次に、二酸化シリコン(SiO2)の層18、チッ化シ
リコン(Si3N+)の層20およびフォトレジスト材
料の層22が付着される。フォトレジスト層はマスクさ
れ、露出され、現像されて、第2図に示すようなデバイ
ス領域用のパターンを形成する。チッ化物層20および
酸化物層18を、パターン化されたフォトレジストをマ
スクとして使用してエッチし、絶縁領域24およびエミ
ッタ領域26を形成し、これらの領域を第3図に示すよ
うに堆積によって、タングステンーチッ化タングステン
−タングステンのスタックを用いて充填する。
ブロック・アウト・マスクを使用して、エッチ工程を行
ない、タングステンおよびチッ化タングステンを絶縁領
域24から除去し、かつトレンチ28を周知のエッチ法
によって、チャネル・ストップ・インブラントを含めて
、下方の基板10内に形成する。トレンチ28に二酸化
シリコン絶縁材料を充填したのち、平坦化する。このこ
とによって、第4図に示すように、エミッタ領域26が
絶縁領域28と自己整合させられる。
チッ化物層20および酸化物層18を次いで、エツチン
グによって、エミッタ領域26および絶縁領域28の間
から除去する。次いで、ドーパント・レベル選択エッチ
を用いてN n + / nエミツタ層16をエッチし
、かつp十ベース層14をエッチする。側壁30を第5
図に示すように、シリコン材料28から成長させる。
インブラント・ブロック・アウト・マスクを使用して、
外因性ベース領域32および外因性コレクタ領域34を
別々に、インプランテーシヨンおよびアニール・サイク
ルによって形成する。外因性ベース領域32はホウ素ま
たはガリウムであってもかまわす゛、また外因性コレク
タ領域34はヒ素またはリンであってもかまわない。次
いで、ケイ化物技術を使用して、第6図に示すように、
ベースおよびコレクタの接点36を形成する。
第7図は、エミッタ、ベースおよびコレクタの接点窓を
開け、かつ接点の金属酸化物被膜40と相互接続部を形
成したのち、化学蒸着によって酸化物38を形成したの
ちの最終構造の略断面図である。
第6図は、エミッタ81、ベース82およびコレクタ8
3、ならびにそれぞれの接点位置50.52および54
とトレンチ幅84を含む、デバイスの関係を示す略平面
図である。
F0発明の効果 上記のように、この発明はベース幅が狭い、改良された
バイポーラ・トランジスタの構造を提供するものである
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第7図は、この発明によるバイポーラ・ト
ランジスタの製造工程および構造を示す略断面図である
。 第6図は、エミッタ、ベースおよびコレクタ、ならびに
それぞれの接点位置を含む、デバイスの関係を示す略平
面図である。 10・・・・半導体基板、12・・・・n+/nコレク
タ層、14・・・・p+ベース層、16・・・・n+/
nエミッタ層、18゛・・・・二酸化シリコン層、20
・・・・チッ化シリコン層、22・・・・フォトレジス
ト層、24・・・・絶縁領域、26・・・・エミッタ領
域、28・・・・トレンチ、30・・・・側壁、32・
・・・外因性ベース領域、34・・・・外因性コレクタ
領域、38・・・・接点、38・・・・酸化物、40・
・・・金属酸化物、50.52.54・・・・接点位置
。 出願人  インターナシeナル・ビジネス・マシーンズ
・コーポレーシロン 代理人  弁理士  山  本  仁  朗(外1名) FIG、I FIG、2 FIG、3 FIG、4 FIG、5 FIG、6 6フ ”             0二ニツク S(

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (a)第1の導電型の基板上に、デバイス・コレクタ層
    を与えるようにエピタキシャル半導体材料からなる第1
    の層を形成し、 (b)上記第1の層上に、デバイス・ベース層を与える
    ように第2の導電型半導体材料から成る第2の層を形成
    し、 (c)上記第2の層上に、デバイス・エミッタ層を与え
    るように第1の導電型半導体材料からなる第3の層を形
    成し、 (d)上記第3の層上に、絶縁材料からなる第4の層を
    形成し、 (e)上記第4の層上に、上記第4の層とは異なる絶縁
    材料からなる第5の層を形成し、(f)上記第5の層上
    に、フォトレジスト材料からなる第6の層を形成し、 (g)上記第6の層を、マスク、露光および現像して上
    記第6の層に、上記第5の層上にトランジスタ・デバイ
    ス領域を画定するためのパターン化された開口を形成し
    、 (h)上記パターン化された第6の層をエッチ・マスク
    として使用することにより、上記第4および第5の層の
    対応する部分をエッチング除去してトレンチ領域を形成
    し、 (i)上記トレンチ領域を、金属および金属ケイ化物で
    充填し、 (j)上記トレンチ領域の一部をマスクしてエッチング
    することにより、上記トレンチ領域の選択された領域か
    ら金属および金属ケイ化物をエッチング除去することに
    より、選択されなかった上記トレンチ領域中の金属およ
    び金属ケイ化物をデバイス・エミッタ領域として残し、 (k)上記選択されたトレンチ領域において、上記基板
    中に到達するように上記第1、第2および第3の層をさ
    らにエッチングし、 (l)上記さらにエッチングされた上記選択されたトレ
    ンチ領域に、上記デバイス・エミッタ領域と自己整合で
    あるデバイス分離領域を形成するために絶縁材料を充填
    し、 (m)上記分離領域と上記エミッタ領域の間に外因性ベ
    ースおよびコレクタ領域を形成する工程を有するバイポ
    ーラ・トランジスタ・デバイスの製造方法。
JP63032010A 1987-04-13 1988-02-16 バイポーラ・トランジスタ・デバイスの製造方法 Expired - Lifetime JPH0622240B2 (ja)

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