JPS63308377A - バイポ−ラトランジスタの製造方法 - Google Patents

バイポ−ラトランジスタの製造方法

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JPS63308377A
JPS63308377A JP14425787A JP14425787A JPS63308377A JP S63308377 A JPS63308377 A JP S63308377A JP 14425787 A JP14425787 A JP 14425787A JP 14425787 A JP14425787 A JP 14425787A JP S63308377 A JPS63308377 A JP S63308377A
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film
conductivity type
semiconductor layer
opposite conductivity
oxidizing
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Tsunenori Yamauchi
経則 山内
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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】 〔目 次〕 概要 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする問題点 問題点を解決するための手段 作用 実施例 本発明の方法の一実施例の 工程断面図(第1図) 本発明の方法の他の実施例の 工程断面図(第2図) 発明の効果 〔概 要〕 絶縁膜の第1の開孔内に表出する単結晶半導体基体上に
反対導電型単結晶半導体層よりなるベース層を形成し、
サイドエツチング手段により前記第1の開孔にセルファ
ラインして第1の開孔内のベース層上に形成された非酸
化性膜パターンをマスクにしてベース層上に選択酸化膜
を形成し、上記非酸化性膜パターンを除去した選択酸化
膜の第2の開孔から不純物を導入しベース領域の中央部
に周縁部から離間した一導電型エミッタ領域を形成する
方法で、ベース領域周辺部にベース領域と一体に形成さ
れる反対導電型多結晶半導体ベース引出し電極と−4電
型エミッタ領域間の電流リークを防止する。
〔産業上の利用分野〕
本発明はバイポーラトランジスタ及びその製造方法に係
り、特に各能動領域を絶縁膜の開孔内にセルファライン
形成することにより素子面積が縮小されるバイポーラト
ランジスタの製造方法の改良に関するものである。
近時バイポーラICの高集積化を図るために、選択エピ
タキシャル成長技術を用い、コレクタ層上の絶縁膜の開
孔内に該開孔を基準にしてセルファライン的にベース領
域及びエミッタ領域を形成して素子面積を縮小した縦型
のバイポーラトランジスタが提供されている。
そして更に上記ICの高速化を図るために、該バイポー
ラトランジスタの高周波特性の向上が要望されている。
〔従来の技術〕
上記セルファライン構造の縦型バイポーラトランジスタ
は、従来第3図(a)〜(C)に示す製造工程によって
形成されていた。
第3図(al参照 即ち、例えばNPN l−ランジスタの製造方法により
p型シリコン(Si)基板1、n°型埋設置i2、n型
エピタキシャル5iJii3、p゛型素子間分離領域4
を有する被処理基板を形成した後、該基板上に熱酸化に
よりフィールド酸化膜5を形成し、該フィールド酸化膜
5にn型エピタキシャルSi層3の上面を選択的に表出
する第1の開孔6を形成する。
次いで選択エピタキシャル成長法により該基板上に厚さ
3000人程度0p型のシリコン(Si)層7を形成す
る。このp型5ili7は、n型エピタキシャルSi層
3表出面上でベース領域として用いられるp型車結晶S
i層7Aとなり、フィールド酸化膜5上でp型多結晶S
t層7Bとなる。
第3図(bl参照 次いで上記p型Si層7上に熱酸化で薄い二酸化シリコ
ン(Sing)膜51を形成し、次いでその上に窒化シ
リコン(SiJ*)膜52を形成し、通常の平面エツチ
ング手段により第1の開孔6の側面及び底面上のp型S
i層7の表面上のみにSing膜51及びSi3N4膜
52を残留せしめる。
そして該Sin、膜51及び5iJn膜52をマスクに
しp型名結晶Si層7Bに選択的に硼素(B゛)を高濃
度にイオン注入し、該p型多結晶St層7Bを低抵抗を
有しベース引出し領域として用いられるp゛型多結晶S
り層107Bとする。
第3図(C)参照 次いで、Si3N、膜52をマスクにして選択酸化を行
ってp1型多結晶Si層107Bの表面に厚さ1000
〜2000人程度の層間絶縁用SiO□膜11を形成し
、次いで5i3N4J15!52及びそのF部のS i
 O2IIり51を除去し、これによって形成された層
間絶縁用5in2膜11の開孔(第2の開孔)12上に
n゛型多結晶Siパターン13を形成し、該n0型多結
晶Siパターン13から固相拡散によりn型不純物を導
入して該p型車結晶St層7Aよりなるベース層内にr
i“型のエミッタ領域14を形成する。この際、同時に
p゛型多結晶Sり層107Bからのp型不純物の固相拡
散により、p゛梨型外ベース領域20が形成される。
このようにセルファライン構造の縦型バイポーラトラン
ジスタにおいては、例えばp型のベース層を構成するp
型車結晶Si層7Aと一体にフィールド酸化膜5上に成
長せしめられたp型名結晶Si層7Bをp゛型多結晶S
i層107Bに変えて低抵抗化し、この該p゛型多結晶
St層107Bをp゛型のベース引出し電極として用い
ることによって動作抵抗の減少が図られるが、上記従来
方法においては、エミッタ形成用の不純物が導入される
第2の開孔12の側面とp゛型多結晶Sり層107Bか
らなるp゛型ベース引出し電極との距離(dl)が、p
゛型多結晶Si層1071’(の表面を酸化して形成さ
れた層間絶縁膜11の厚さく2000人程度人程ほぼ相
当した非常に近い距離になる。
そのため、第2の開孔12上のn0型多結晶Stパター
ン13から該開孔12に整合してn型不純物を固相拡散
して形成されるn°型エミッタ領域14の端部21が、
ベース領域周辺部のベース引出し電極を構成するp°型
多結晶Sり層(107B)或いは該p゛型多結晶Si層
(107B)からの固相拡散によって形成されたp0型
外部ベース領域20に直に接することがあり、これによ
ってエミッターベース間のリーク電流を生じてトランジ
スタの性能が損なわれるという問題があった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明が解決しようとする問題点は、上記のように従来
の製造方法によるセルファライン構造の縦型バイポーラ
トランジスタにおいて生じていたエミッターベース間リ
ークによる性能劣化の問題である。。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点は、一導電型半導体基体上に形成した絶縁膜
に第1の開孔を形成する工程と、該第1の開孔内に表出
する該半導体基体上に反対導電型単結晶半導体層を形成
し、且つ同時に該第1の開孔の側面を含む該絶縁膜上に
該反対導電型単結晶半導体層と一体の反対導電型多結晶
半導体層を形成する工程と、該第1の開孔内に表出する
反対導電型単結晶半導体層及び多結晶半導体層上に選択
的に、第1の非酸化性膜と該第1の非酸化性膜とエツチ
ングの選択性を有する第2の非酸化性膜が順次積層され
てなるマスク膜を形成する工程と、該第2、第1の非酸
化性膜をマスクにして表出する該反対導電型多結晶半導
体層に選択的に反対導電型不純物導入する工程と、該第
2の非酸化性膜をマスクにして該第1の非酸化性膜をサ
イドエツチングする工程と、該サイドエツチングされた
第1の非酸化性膜をマスクにして該反対導電型単結晶半
導体層及び反対導電型多結晶半導体層の表面を選択酸化
する工程と、該第1の非酸化性膜を除去して該選択酸化
膜に第2の開孔を形成する工程と、該第2の開孔から選
択的に不純物を導入して該反対導電型単結晶半導体層の
一部に選択的に一導電型領域を形成する工程とを有する
本発明によるバイポーラトランジスタの製造方法、及び
一導電型半導体基体上に形成した絶縁膜に第1の開花を
形成する工程と、該第1の開孔内に表出する該半導体基
体上に反対導電型単結晶半導体層を形成し、且つ同時に
該第1の開孔の側面を含む該絶縁膜上に該反対導電型単
結晶半導体層と一体の反対導電型多結晶半導体層を形成
する工程と、該第1の開孔内に表出する反対導電型単結
晶半導体層及び多結晶半導体層上に選択的に、該単結晶
半導体層とヘテロ接合を有する一導電型領域シリコン膜
と酸化シリコン系膜が順次積層されてなるマスク膜を形
成する工程と、該酸化シリコン系膜をマスクにして表出
する該反対導電型多結晶半導体層に選択的に反対導電型
不純物導入する工程と、該酸化シリコン系膜をマスクに
して該一導電型炭化シリコン膜をサイドエツチングする
工程と、該サイドエツチングされた一導電型領域シリコ
ン膜をマスクにして該反対導電型単結晶半導体層及び反
対導電型多結晶半導体層の表面を選択酸化する工程と、
該酸化シリコン系膜を除去した後該一導電型炭化シリコ
ン膜上にエミッタ電極を形成する工程とを有する本発明
によるバイポーラトランジスタの製造方法によって解決
される。
〔作 用〕
即ち本発明の方法においては選択エピタキシャル成長手
段等により、絶縁膜に形成された第1の開孔内に表出す
る一導電型Si基体上に反対導電型単結晶Si層を第1
の開孔の側面を含む絶縁膜上に反対導電型多結晶Si層
をそれぞれセルファライン的に形成する。
次いで上記第1の開孔内に該開孔の側面にセルファライ
ンで互にエツチングの選択性を有する2層の非酸化性膜
パターンを形成し、次いで上層の非酸化性膜パターンを
マスクにして下層の非酸化性DJ膜パターンサイドエツ
チングすることにより、第1の開孔内に該開孔の側面に
所要の距離を隔ててセルファラインする下層の非酸化性
膜パターンを形成する。
次いで上記下層の非酸化性膜パターンをマスクにして選
択酸化を行うことによって該下層の非酸化性膜パターン
と前記開孔側面との間を所要の幅を有する選択酸化膜に
よって隔離した後、上記下層の非酸化性膜パターンを除
去して形成した第1の開孔の側面に上記選択酸化膜を介
してセルファラインする第2の開孔から不純物を導入し
て一導電型エミッタ領域を形成する。
この方法によると第1の開孔の側面とエミッタ領域の端
部とは、上記選択酸化膜によって所要の間隔に保たれる
ので、セルファライン的に第1の開孔の側面部に形成さ
れる多結晶Siよりなるペース引出し電極と上記エミッ
タ領域とが直に接することがなくなり、エミッターベー
ス間リークによる素子性能の劣化は防止される。
〔実施例〕
以下本発明を、図示実施例により具体的に説明する。
第1図(a)〜(8)は本発明の方法の一実施例の工程
断面図、第2図は(a)〜(C)は本発明の方法の他の
実施例の工程断面図である。
全図を通じ同一対象物は同一符合で示す。
第1図(a)参照 本発明に係る第1の方法によりセルファライン構造の縦
型バイポーラトランジスタを形成するに際しては、従来
同様にp型St基板1、n゛゛埋設層2、コレクタ領域
となるn型エピタキシャルSt層3、p゛型型素子骨分
離領域4有する被処理基板上に熱酸化によりフィールド
酸化膜5を形成し、該フィールド酸化膜5にn型エピタ
キシャルSi層3の上面を表出する第1の開孔6を形成
した後、例えば選択エピタキシャル成長法により上記基
板上にIQ17cm−”程度の不純物濃度を有する厚さ
3000人程度0p型St層7を形成する。このp型S
i層7は第1の開孔6内に表出するn型エピタキシャル
St層3上でp型車結晶St層7Aになりフィールド酸
化膜5上でp型多結晶Si層7Bとなる。
第1図(bl参照 次いで上記p型Si層7上にCVD法により厚さ500
人程0の第1の非酸化性膜である5jJt H8を形成
し、次いでCVD法により該Si、N、膜8上に厚さ2
000〜3000人程度の第2の非酸化性膜である燐珪
酸ガラス(PSG)膜9を形成し、次いで通常の平面エ
ツチング手段により第1の開孔6の内面番 (底面及び側面)のSi層7の表面部みにSIJ<膜8
及びPSG膜9を残留せしめる。
次いで上記Si3N+膜8及びPSG膜9をマスクにし
表出するp型多結晶Si層7Bに硼素(B゛)を高濃度
にイオン注入しこれらをIQ”cm−”程度の高不純物
濃度を有するp゛型多結晶Si層107Bとする。
第1図(C)参照 次いで熱燐酸処理等により上記5isN<膜8を選択的
にサイドエツチングする。このサイドエツチングは、第
1の開孔6の大きさが例えば2μm口程度の場合、Si
J*膜8の端部が該開孔6の側面に被着されているp゛
型多結晶Si層107Bの上面から0.5μm程度中央
側に後退する程度の貴行われる。10はサイドエツチン
グ部を示す。
第1図(d)参照 次いで図示しないが、p+型多結晶St層107Bをベ
ース電極となる所定の形状にパターニングしたのち、5
t3N4膜8をマスクにして選択酸化を行ってp型車結
晶Si層7A及びp゛型多結晶Sり層107Bの表面に
厚さ1000〜2000人程度の眉間絶縁用5i(h膜
11を形成する。
次いでPSG膜9及び5i3Ni膜8を除去し、これに
よって形成された層間絶縁用SiO□膜11の開孔(第
2の開孔)12上にn゛型多結晶Stパターン13を形
成し、f、5 n++多結晶Siパターン13から固相
拡散によりn型不純物を導入して、該p型車結晶Si層
7Aよりなるベース層内に、IQ”am−”程度の不純
物濃度を有する深さ例えば500〜1000人程度のn
゛型のエミッタ領域14を形成する。この際、p゛型多
結晶Si層107Bからのp型不純物の固相拡散により
深さ2000人程度0p゛型郊外部ベース領域20形成
される。
なおここで、前記のように第2の開孔12の側面は第1
の開孔6の側面に被着されているp゛型多結晶Sり層1
07Bの上面から0.5μm程度中央側に後退せしめら
れたSi3N4膜8の端部に整合して形成されるので、
該第2の開孔12の縁部と第1の開孔6の側面に被着さ
れているp゛型多結晶Si層107Bとの間の距離(d
2)も第2のSiO□膜11膜上1てほぼ0.5μm程
度隔てられ、また前記p+型郊外部ベース領域0との距
離(d3)も0.3μm程度隔てられる。
従って上記n゛型のエミッタ領域14の端部が上記p゛
型多結晶Si層107Bよりなるベース引出し電極及び
p゛型郊外部ベース領域20直に接触することはなく、
エミッターベース間の電流リークは防止される。
第1図(e)参照 次いで通常の方法によりPSG等よりなる層間絶縁膜1
5を形成し、該層間絶縁膜15に上記n°型多結晶St
パターン13及びp゛型多結晶Si層107B等の一部
を個々に表出するコンタクト窓を形成し、該コンタクト
窓上にエミッタ配線16、ベース配線17等を形成し本
発明の第1の方法によるセルファライン構造の縦型バイ
ポーラトランジスタが完成する。
なお上記実施例においては、ベース層になる単結晶St
層7A及びベース引出し電極となる多結晶Si層7Bを
選択エピタキシャル成長法で形成したが、これらは化学
気相成長法で形成したアモーファスSt層を通常のレー
ザアニール法等のエネルギー線照射によって再結晶化す
ることによって形成しても差支えない。
また上記実施例に示したSiJ、膜8のSi面に対する
密着性を高めるため、該Si、N、膜8の下部に薄いS
i0g膜を介在せしめることもある。
更にまた、上記実施例の工程は、第1の非酸化性膜にS
in、等の酸化Si系の膜を用い、第2の非酸化性膜に
St 、N、膜を用いても同様に実施することができる
また本発明の第2の方法は下記実施例に示すような工程
により実施される。
第2図(a)参照 即ち上記第1の実施例と同様な上程を経て一?−p型S
i層7 (単結晶Si層7A及び多結晶Si層7Bより
なる)が形成された基板上に通常行われるSiとカーボ
ンを含んだガスによる気相成長手段により第1の非酸化
性膜として、単結晶51mTa上でヘテロ接合を有する
厚さ2000人程度0n°型型化化シリコンSiC)膜
18を形成し、次いで該SiC膜1膜上8上2の非酸化
性膜としてCVD法により厚さ2000人程度0nSG
膜19を形成し、通常の平面エツチング手段により第1
の開孔6の内面(底面及び側面)のSt層7の表面部み
に上記PSG膜19及びSiC層膜18を残留せしめる
次いで例えば6弗化硫黄(SF、)系のガスによるドラ
イエツチング手段により、SiC膜18を所要の深さに
サイドエツチングする。20はサイドエツチング部を示
す。
第2図中)参照 次いで、前記実施例同様硼素(B゛)を導入して多結晶
Si層7Bをp゛型多結晶Si層107Bとし、該p“
型多結晶Si層107Bをベース引出し電極となる所定
の形状にパターニング(図示せず)した後、上記SiC
膜18をマスクにして選択酸化を行って、前記実施例と
同様に層間絶縁用SiO□膜11を形成する。
第2図(C)参照 次いでPSG膜19を除去した後、該基板上に眉間絶縁
膜15を形成し、該層間絶縁膜15に上記n゛型SiC
膜18及びp4型多結晶St層107B等の一部を個々
に表出するコンタクト窓を形成し、該コンタクト窓上に
エミッタ配線16、ベース配線17等を形成し本発明桁
の方法によるセルファライン構造の縦型バイポーラトラ
ンジスタが完成する。なおこの構造においては、p型車
結晶St層7会よりなるp型ベース層にヘテロ接合を介
して接しているn中型SiC膜18のパターンがn0型
エミツタ領域として機能する。そしてこのn+型SiC
膜18のパターンは前記SiC膜18のサイドエツチン
グ量に対応するして形成された層間絶縁用SiO□膜1
1によってp+型多結晶Si層107Bよりなるベース
引出し電極と所要の距離隔てられているので、n+型S
iC膜18パターンとp“型多結晶Si層107Bの接
触によるエミッターベース間リークは防止される。
〔発明の効果〕
以上説明のように本発明の方法によれば、セルファライ
ン構造の縦型バイポーラトランジスタにおけるエミッタ
ーベース間リークによる性能劣化が防止される。
従って本発明は、高集積化されるバイポーラICの性能
及び歩留り向上に有効である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の方法の一実施例の工程断面図、第2図
は本発明の方法の他の実施例の工程断面図、 第3図は従来の製造方法の工程断面図 である。 図において、 lはp型Si基板、 5はフィールド酸化膜、 7はp型Si層、 7Aはp型車結晶Si層、 7Bはp多結結晶Si層、 8は5tJ4膜、 9.19はPSG膜、 10はサイドエツチング部、 11は層間絶縁用Si0g膜、 12は第2の開孔、 13はnゝ型多結晶Siパターン、 14はn゛型エミッタ領域、 18はn+型SiC膜 を示す。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型半導体基体上に形成した絶縁膜に第1の
    開孔を形成する工程と、 該第1の開孔内に表出する該半導体基体上に反対導電型
    単結晶半導体層を形成し、且つ同時に該第1の開孔の側
    面を含む該絶縁膜上に該反対導電型単結晶半導体層と一
    体の反対導電型多結晶半導体層を形成する工程と、 該第1の開孔内に表出する反対導電型単結晶半導体層及
    び多結晶半導体層上に選択的に、第1の非酸化性膜と該
    第1の非酸化性膜とエッチングの選択性を有する第2の
    非酸化性膜が順次積層されてなるマスク膜を形成する工
    程と、 該第2、第1の非酸化性膜をマスクにして表出する該反
    対導電型多結晶半導体層に選択的に反対導電型不純物導
    入する工程と、 該第2の非酸化性膜をマスクにして該第1の非酸化性膜
    をサイドエッチングする工程と、該サイドエッチングさ
    れた第1の非酸化性膜をマスクにして該反対導電型単結
    晶半導体層及び反対導電型多結晶半導体層の表面を選択
    酸化する工程と、 該第1の非酸化性膜を除去して該選択酸化膜に第2の開
    孔を形成する工程と、 該第2の開孔から選択的に不純物を導入して該反対導電
    型単結晶半導体層の一部に選択的に一導電型領域を形成
    する工程とを有することを特徴とするバイポーラトラン
    ジスタの製造方法。
  2. (2)前記反対導電型単結晶半導体層と反対導電型多結
    晶半導体層が、選択エピタキシャル成長法により形成さ
    れることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のバイ
    ポーラトランジスタの製造方法。
  3. (3)前記反対導電型単結晶半導体層及び反対導電型多
    結晶半導体層が、アモーファス半導体層のエネルギー線
    照射アニールによって形成されることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載のバイポーラトランジスタの製造
    方法。
  4. (4)前記第1の非酸化性膜が窒化シリコン膜を含み、
    前記第2の非酸化性膜が酸化シリコン系膜よりなること
    を特徴とする特許請求の範囲第1項記載のバイポーラト
    ランジスタの製造方法。
  5. (5)前記第1の非酸化性膜が酸化シリコン系膜よりな
    り、前記第2の非酸化性膜が窒化シリコン膜よりなるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のバイポーラ
    トランジスタの製造方法。
  6. (6)一導電型半導体基体上に形成した絶縁膜に第1の
    開孔を形成する工程と、 該第1の開孔内に表出する該半導体基体上に反対導電型
    単結晶半導体層を形成し、且つ同時に該第1の開孔の側
    面を含む該絶縁膜上に該反対導電型単結晶半導体層と一
    体の反対導電型多結晶半導体層を形成する工程と、 該第1の開孔内に表出する反対導電型単結晶半導体層及
    び多結晶半導体層上に選択的に、該単結晶半導体層とヘ
    テロ接合を有する一導電型炭化シリコン膜と酸化シリコ
    ン系膜が順次積層されてなるマスク膜を形成する工程と
    、 該酸化シリコン系膜をマスクにして表出する該反対導電
    型多結晶半導体層に選択的に反対導電型不純物導入する
    工程と、 該酸化シリコン系膜をマスクにして該一導電型炭化シリ
    コン膜をサイドエッチングする工程と、該サイドエッチ
    ングされた一導電型炭化シリコン膜をマスクにして該反
    対導電型単結晶半導体層及び反対導電型多結晶半導体層
    の表面を選択酸化する工程と、 該酸化シリコン系膜を除去した後該一導電型炭化シリコ
    ン膜上にエミッタ電極を形成する工程とを有することを
    特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05243248A (ja) * 1992-03-02 1993-09-21 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
JPH0883805A (ja) * 1994-09-12 1996-03-26 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
KR100314347B1 (ko) * 1995-12-15 2001-12-28 니시무로 타이죠 반도체장치및그제조방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05243248A (ja) * 1992-03-02 1993-09-21 Nec Corp 半導体装置及びその製造方法
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