NL1006758C2

NL1006758C2 - Werkwijze voor fabricage van een halfgeleiderinrichting.

Info

Publication number: NL1006758C2
Application number: NL1006758A
Authority: NL
Inventors: Takayuki Gomi
Original assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-08-14
Filing date: 1997-08-11
Publication date: 2000-10-10
Also published as: JPH10112507A; NL1006758A1; US5858850A; JP3695029B2; KR19980018636A

Description

"Werkwijze voor fabricage van een halfgeleiderinrichting

Achtergrond van de uitvinding Gebied van de uitvinding

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor fabricage van een halfgeleiderinrich-5 ting.

Beschrijving van de aanverwante techniek

Teneinde te voldoen aan een eis voor toename van de maximale afsnijfrequentie (hierna verwezen als 10 "fTmax") van een bipolaire transistor, is een bipolaire heterojunctie transistor van het smalle basistype uit de siliciumserie voorgesteld, omvattende een basis die is vervaardigd uit een materiaal die in staat is om een smallere bandgap te maken, zoals gemengde kristallen van 15 silicium-germanium (Si1.xGex) . Voorts is gerapporteerd, dat de bovenstaande bipolaire transistor succesvol was bij het verhogen van de fTmax tot een waarde van fTmax=100GHz. Verwacht wordt dat een dergelijke bipolaire transistor wordt gebruikt op het gebied van de telecommu-20 nicatie, welke een veelbelovende markt is bij de nadering van het multimediatijdperk.

De afgelopen jaren is een bipolaire heterojunc-tietransistor van het smalle basistype uit de siliciumserie waarin een silicium-germanium (Si^jGe^ dunne film is 25 gevormd door een selectief groeiproces, voorgesteld en in de praktijk gebracht. Daarnaast zal een bekende bipolaire heterojunctietransistor van het smalle basistype uit de siliciumserie worden beschreven onder verwijzing naar een schematische weergave daarvan, welke in fig. 7 is weerge-30 geven.

In fig. 7 is een N+-type gedoopte laag 2 03 gevormd in een halfgeleider substraat 201 in een gebied 10 0 6 7 5 8 2 dat is geïsoleerd door gedeelten van een veldoxydefilm 202 die aan beide zijden van het gebied is geplaatst. Een Ν'-type collectorlaag 204 is gevormd op de gedoopte laag 203 en een siliciumoxydefilm 207 is aangebracht, waarbij 5 respectievelijke openingsgedeelten 205, 206 op de collectorlaag 204 zijn geplaatst en boven een gedeelte van de gedoopte laag 203 op het halfgeleidersubstraat 201 is gevormd. Een N*-type collectorelektrode 208 is in het openingsgedeelte 206 gevormd en staat in contact met de 10 gedoopte laag 203, en een P-type basislaag 209, welke is vervaardigd uit gemengde kristallen van silicium-germani-um (Si1.xGex) welke is gevormd op de collectorlaag 204 in het openingsgedeelte 205.

Een basiscontactelektrode 210 welke is vervaar-15 digd uit P*-type polykristallijne silicium is aangesloten op de basislaag 209, en een siliciurooxydelaag 211 is gevormd op de basiscontactelektrode 210. Een openingsgedeelte 212 is in de basislaag 210 gevormd, en zijwanden 215 zijn aan beide kanten van een siliciumoxydefilm 213 20 gevormd, en een siliciumnitridefilm 214 is gevormd op de zijwanden van het openingsgedeelte 212. Een N*-type emitter laag 216 is via de zijwanden 215 zodanig gevormd in het openingsgedeelte 212 dat deze een verbinding vormt met de basislaag 209. Een fabricageproces van de hierbo-25 ven genoemde bipolaire heterojunctie transistor van het smalle basistype uit de siliciumserie zal onder verwijzing naar de figuren 8A tot 8C worden beschreven.

Fig. 8A tot 8C tonen fabricagestappen van emitter/basisdelen van een transistor. Gedeelten die 30 corresponderen met degenen die zijn beschreven onder verwijzing naar fig. 7 zijn met dezelfde verwijzingscij-fers aangeduid.

Bij een in fig. 8A getoonde stap is een N'-type collectorlaag 204 gevormd op een N*-type gedoopte laag 35 203, welke is gevormd in het halfgeleidersubstraat (niet getoond), en een siliciumoxydefilm 207, een basiscontac-telektrodelaag 221, een siliciumoxydefilm 211 en een siliciumnitridelaag 222 zijn achtereenvolgens gevormd in 10 0 6 7 58 1 3 een toestand welke de Ν'-type collectorlaag 204 bedekt. Vervolgens is een openingsgedeelte 212 in de silicium-oxydefilm 222 gevormd, waarbij de siliciumoxydefilm 211 aan de basiscontactelektrodelaag 221 voor een gedeelte 5 boven de collectorlaag 204 en zijwanden 223 die zijn vervaardigd uit een siliciumnitridefilm, gevormd op zijwanden van het openingsgedeelte. Daarna is de siliciumoxydef ilm 207 weggeëtst onder gebruikmaking van de siliciumnitridefilm 222, waarbij de zijwanden 223 een 10 etsmasker vormen, om een openingsgedeelte 205 te vormen met een diameter die groter is dan het openingsgedeelte 212 om de collectorlaag 204 op de bodem van het openingsgedeelte 205 bloot te leggen. Bij een in fig. 8B getoonde stap is een P-type basislaag 209 gevormd in het openings- 15 gedeelte 205 door selectieve epitaxiale groei van gemengde kristallen uit silicium-germanium (Si^Ge^) , en de uit de siliciumnitridefilm vervaardigde siliciumnitride film 222 en de zijwanden 223 zijn verwijderd.

Bij een in fig. 8C getoonde stap, zijn zijwan-20 den 215, welke zijn vervaardigd uit een siliciumoxydefilm 213 en een siliciumnitridefilm 214 gevormd op zijwanden van het openingsgedeelte 212, dat is gepositioneerd op de basislaag 209 en is een emitterlaag 216, welke is vervaardigd uit een N*-type polykristallijn silicium, via de 25 zijwanden 215 in het openingsgedeelte 212 gevormd.

Op deze wijze wordt in het proces van de fabricage van bipolaire heterojunctie transistoren van het smalle basistype uit de siliciumserie gebruik gemaakt van selectieve groei, en worden siliciumnitridefilms regelma-30 tig gebruikt.

De bovengenoemde hoge-snelheid bipolaire transistor neemt in hoofdzaak een zogeheten dubbele polysili-cium emitter/basis, zelfuitrichtende structuur aan, waarin elk van de emitterelektroden en een basiselektrode 35 zijn gevormd uit een polykristallijne dunne siliciumfilm. De zelfuitgerichte technologie heeft voordelen bij het verkorten van de emitterbasisafstand, hetgeen een parasitair transistorgedeelte beperkt en bij het redigeren van 10 0 6 7 5 8 1 4 een emitterlengte die minder bedraagt dan de blootstelli-miet door gebruik te maken van een uit een isolerende film gevormde zijwand. Bijvoorbeeld maakt de Japanse octrooipublicatie nr. Hei 6-66325 (B) gebruik van een 5 bipolaire heterojunctie transistor, met de bovengenoemde dubbele polysilicium emitter/basis zelfuitrichtende structuur, waarin de basislaag is gevormd uit een dunne film van silicium-germanium (Si.,.xGex) . In de in dit document geopenbaarde bipolaire transistor wordt gebruik 10 gemaakt van een aantal siliciumnitridefilms.

In het geval van fabricage van een IC, waarbij gebruik gemaakt wordt van de hierboven beschreven bipolaire heterojunctie transistor van het smalle-basis type is het noodzakelijk om passieve elementen, zoals een 15 weerstand, een condensator en een spoel aan te brengen, afgezien van de bipolaire transistor. Echter is er geen enkele structuur geopenbaard, waarin deze passieve elementen, zoals weerstand, condensator en spoel op één substraat zijn gevormd, tezamen met een bipolaire hetero-20 junctie transistor van het smalle-basis type, waarbij gebruik gemaakt wordt van een basislaag die is vervaardigd uit gemengde kristallen uit silicium-germanium, alsmede een fabricageproces daarvan. In het geval van het vormen van een MIS-condensator op één substraat, tezamen 25 met een bipolaire heterojunctie transistor van het smalle-basis type, is het nodig dat de MIS-condensator wordt gevormd door een proces dat verschilt van een fabricageproces voor de bipolaire transistor. 1 2 3 4 5 6 1 0 0 6 7 58

Samenvatting van de uitvinding 2

De onderhavige uitvinding is gedaan om het 3 hierboven beschreven probleem op te lossen, en een doel 4 van de onderhavige uitvinding is het verschaffen van een 5 fabricageproces van een halfgeleiderinrichting waarin een 6 bipolaire transistor en een MIS-condensator op hetzelfde substraat zijn gevormd.

Overeenkomstig met de onderhavige uitvinding is voorzien in een fabricageproces voor een halfgeleiderin- 1 5 richting, omvattende de stappen van: het vormen van een basislaag van een bipolaire transistor op een halfgelei-dersubstraat door selectieve epitaxiale groei; en het vormen van een diëlektrische film van een MIS-condensator 5 op het halfgeleidersubstraat; waarin, wanneer zijwanden voor het isoleren van een basiselektrode die is aangesloten op de basislaag van een emitterlaag die is gevormd op de basislaag, wordt gevormd, de diëlektrische film wordt gevormd uit een film die dezelfde is als één van de 10 filmen die de zijwanden vormen.

In het bovenvermelde fabricageproces kan een bovenelektrode van de MIS-condensator worden gevormd uit een film, welke dezelfde is als een film die de emitterlaag vormt, en kan een onderelektrode van de MIS-conden-15 sator worden gevormd uit een film die dezelfde is als een film die de basiselektrode vormt.

In het proces van het fabriceren van een halfgelei-derinrichting met de configuratie van hierboven, is, wanneer de zijwanden voor het isoleren van de basiselek-20 trode van de emitterlaag zijn gevormd, de diëlektrische film van de MIS-condensator gevormd uit een film die dezelfde is als één van de film die de zijwanden vormen, zodat de diëlektrische film van de condensator niet noodzakelijk te vormen is door een verschillende stap, 25 zoals in de gerelateerde stappen in de techniek.

In het fabricageproces van hierboven, is het, daar de bovenste elektrode van de MIS-condensator is gevormd uit een film die dezelfde is als een film die de emitterlaag vormt, niet nodig om de bovenste elektrode 30 van de condensator door een verschillende stap te vormen; en daar de onderste elektrode van de MIS-condensator is gevormd uit een film die dezelfde is als een film die de basiselektrode vormt, is het niet nodig om de onderste elektrode van de condensator door een verschillende stap 35 te vormen.

10 0 6 / 58 1 6

Korte beschrijving van de tekeningen

Fig. IA tot 1C zijn diagrammen die essentiële stappen weergeven bij fabricage van een halfgeleiderin-richting overeenkomstig met een eerste uitvoeringsvorm 5 van de onderhavige uitvinding.

Fig. 2A tot 2T zijn diagrammen die detailstap-pen weergeven bij fabricage van een halfgeleiderinrich-ting overeenkomstig met de eerste uitvoeringsvorm.

Fig. 3A tot 3G zijn diagrammen die fabricage-10 stappen tonen van een halfgeleiderinrichting volgens een vergelijkend voorbeeld.

Fig. 4A tot 4H zijn diagrammen die stappen weergeven bij de fabricage van een halfgeleiderinrichting overeenkomstig met een tweede uitvoeringsvorm.

15 Fig. 5A tot 5N zijn diagrammen die stappen weergeven bij fabricage van een halfgeleiderinrichting overeenkomstig met een derde uitvoeringsvorm.

Fig. 6A tot 61 zijn diagrammen die stappen weergeven bij fabricage van een halfgeleiderinrichting 20 overeenkomstig met een vierde uitvoeringsvorm.

Fig. 7 is een schematisch aanzicht dat een configuratie weergeeft van een bipolaire heterojunctie transistor in aanverwante techniek.

Fig. 8A tot 8C zijn diagrammen die stappen 25 tonen bij fabricage van de bipolaire heterojunctie transistor uit de aanverwante techniek.

Beschrijving van de voorkeursuitvoeringsvormen

Een eerste uitvoeringsvorm van de uitvinding zal worden beschreven onder verwijzing naar de fig. IA 30 tot 1C. Fig. IA tot 1C tonen essentiële fabricagestappen bij het typisch vormen van een MIS (Metal Insulator Semiconductor) condensator, in wezen overeenkomstig met fabricagestappen voor een bipolaire heterojunctie transistor van het smalle-basis type.

35 Bij een in fig. IA weergegeven stap is een N+- type gedoopte laag 12 gevormd in een siliciumsubstraat 11 in een gebied waar een bipolaire transistor te vormen is, alsmede een N-type epitaxiale laag 13 (waarnaar hierna 10 0 6 7 58 1 7 wordt verwezen als een "epitaxiale laag 13”) die is gevormd op het siliciumsubstraat 11 om een dragerbasis halfgeleider 10 te vormen. De epitaxiale laag 13 is een N-type collectorlaag 16 in het gebied waar de bipolaire 5 transistor te vormen is. Elke isolatie-oxydefilm 14 is in de epitaxiale laag 13 gevormd voor het isoleren van het gebied waar de bipolaire transistor te vormen is uit een gebied waar een MIS-condensator te vormen is, en een P+-type isolatiediffusielaag 15 onder elk elementisolerende 10 oxydefilm 14 te vormen is. Een N+-type plugdiffusielaag 17 is in de epitaxiale laag 13 gevormd in het gebied waar de bipolaire transistor te vormen is, en op hetzelfde moment een N*-type diffusielaag 51 voor een onderste elektrode van de MIS-condensator is gevormd in de epitaxiale laag 15 13 in het gebied waar de condensator te vormen is. Een eerste siliciumoxydefilm 31 is vervolgens op de halfge-leiderbasisdrager 10 gevormd.

Een basiselektrode 18 is op de eerste siliciumoxydef ilm 31 gevormd op het gebied waar de bipolaire 20 transistor te vormen is. Een tweede siliciumoxydefilm 32 die de basiselektrode 18 bedekt, is op de eerste siliciumoxydef ilm 31 gevormd. Vervolgens is een emitterope-ningsgedeelte 33 gevormd in zowel de tweede siliciumoxydef ilm 32 als de basiselektrode 18, enwel op de N-type 25 collectorlaag 16, en een basisopeningsgedeelte 34 met een diameter die groter is dan die van het emitteropeningsge-deelte 33 staat in contact met de N-type collectorlaag 16, welke is gevormd in de eerste siliciumoxydefilm 31 onder het emitteropeningsgedeelte 33. Een P-type basis-30 laag 19 vormt een overgang met de N-type collectorlaag 16 en is gevormd in het basisopeningsgedeelte 34 door selectieve epitaxiale groei van gemengde kristallen uit, bijvoorbeeld, P-type silicium-germanium (Si^Ge ) .

Een derde siliciumoxydefilm 35 voor het vormen 35 van zijwanden is gevormd op zowel een binnenwand van het emitteropeningsgedeelte 33 als de tweede siliciumoxyde-film 32. De derde, tweede en eerste siliciumoxydefilms 35, 32, 31 op het siliciumsubstraat 11 in het gebied waar 10 0 6 7 58 8 de condensator te vormen is, worden met lithografie en etsen verwijderd om een condensatoropeningsgedeelte 36 te vormen. Vervolgens worden zowel een siliciumnitridefilm 37 als een polykristallijne siliciurofilm 38 gevormd voor 5 het vormen van zijwanden, welke films achtereenvolgens worden gevormd op binnenwanden van het emitteropeningsge-deelte 33 en het condensatoropeningsgedeelte 36, alsmede ook de derde siliciumoxydefilm 35.

Een fotoweerstandspatroon 39 is door lithogra-10 fie gevormd in een toestand waarbij het de polykristalli jne film 38 in het gebied waar de condensator te vormen is, bedekt, dat wil zeggen het condensatoropeningsgedeelte 36. De polykristallijne siliciumfilm 38, siliciumni-tridefilm 37 en derde siliciumoxydefilm 35 zijn dan 15 anisotroop geëtst onder gebruikmaking van het fotoweer-standsmasker 39 als etsmasker.

Bijgevolg zijn, zoals in fig. 1B is getoond, zijwanden 20, omvattende de derde oxydefilm 35, siliciumnitridef ilm 37, en polykristallijne siliciumfilm 38 20 gevormd op zijwanden van het emitteropeningsgedeelte 33 en is een diëlektrische condensatorfilm 52, opgebouwd uit de siliciumnitridefilm 37, in het condensatoropeningsgedeelte 36 gevormd met behulp van de polykristallijne siliciumfilm 38, welke aldus overeenkomstig een patroon 25 is gevormd en achterblijft op de diëlektrische film 52.

De zijwanden 20 isoleren de basiselektrode 18 die is verbonden met de basislaag van een emitterlaag, welke in de navolgende stap op de basislaag 19 zal worden gevormd. Dan wordt het fotoweerstandspatroon 39 verwijderd. Daar-30 naast toont fig. 1B een toestand waarin het fotoweerstandspatroon 39 is verwijderd.

In een in fig. 1C getoonde stap is een emitter-laag 21, omvattende een N*-type polykristallijne siliciumfilm in het emitteropeningsgedeelte 33 gevormd op de 35 basislaag 19, en is een bovenste elektrode 53, omvattende dezelfde N-type polykristallijne siliciumfilm, welke de emitterlaag 21 vormt, gevormd op de polykristallijne 10 0 5 7 58 1 9 siliciumfilm 38 welke in de vorm van een patroon op het gebied is gelegd waar de condensator te vormen is.

Op deze wijze zijn de N-type collectorlaag 16, P-type basislaag 19, en N*-type emitterlaag 21, welke de 5 bipolaire NPN heterojunctie transistor van het smalle-band type vormt, alsmede de N-type diffusielaag 51 als onderste elektrode, diëlektrische film 52, en bovenste elektrode 53, welke de MIS-condensator 2 vormt, op hetzelfde siliciumsubstraat 11 gevormd.

10 Overeenkomstig het bovenstaande proces van het fabriceren van de halfgeleiderinrichting zijn, daar de zijwanden 20 voor het isoleren van de basiselektrode 18 van de emitterlaag 21 zijn gevormd, de diëlektrische film 52 van de MIS-condensator 2 op de siliciumnitridefilm 37 15 gevormd, welke dezelfde is als een van de films die de zijwanden vormen, waarbij het niet noodzakelijk is dat de diëlektrische film van de MIS-condensator met een verschillende stap wordt gevormd. Daar de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensator 2 is gevormd uit de film welke 20 dezelfde is als de film die de emitterlaag 21 vormt, is het niet noodzakelijk om de bovenste elektrode van de MIS-condensator in een verschillende stap te vormen.

Overeenkomstig het bovenstaande fabricageproces zijn de MIS-condensator 2 en de bipolaire NPN heterojunc-25 tie transistor van het smalle-basis type 1 op hetzelfde siliciumsubstraat 11 gevormd, enkel door toevoeging aan de stappen van het vormen van de bipolaire NPN transistor 1, van een lithografiestap en een etsstap, als essentiële stappen voor het vormen van het condensatoropeningsge-30 deelte 36, en een lithografiestap voor het vormen van de diëlektrische film 52 door het patroonvormen van de siliciumnitridefilm 37.

Vervolgens zullen details van de eerste uitvoeringsvorm worden beschreven onder verwijzing naar de in 35 fig. 2A tot 2T weergegeven fabricagestappen. Deze figuren illustreren een voorbeeld, waarin een bipolaire NPN transistor en een MIS-condensator op hetzelfde substraat zijn gevormd. Delen die corresponderen met degene die 10 0 6 7 58 ί 10 zijn beschreven onder verwijzing naar de fig. IA tot 1C zijn aangeduid met dezelfde referentiecijfers. Daarnaast zijn nummers die tussen haakjes staan van deze cijfers serieel aangegeven.

5 Bij een in fig. 2A weergegeven stap is een siliciumoxydefilm 71 op een P-type <100> siliciumsub-straat 11 gevormd (waarnaar hierna wordt verwezen als een "siliciumsubstraat") door thermische oxydatie van een dikte van bijvoorbeeld 300 nanometer. Een fotoweerstands-10 film (niet getoond) met een opening in gebied, waar een N*-type gedoopte laag van een bipolaire transistor te vormen is, is op de siliciumoxydefilm 71 door lithografie gevormd, en de siliciumoxydefilm 71 is geëtst, zodat deze een raam 72 bezit, waarbij gebruik gemaakt is van de 15 fotoweerstandsfilm als etsmasker. Dan is de fotoweer-standsfilm verwijderd, gevolgd door vacutimfasediffusie van antimonium bij een diffusietemperatuur van ongeveer 1200 onder gebruikmaking van de siliciumoxydefilm 71 als masker. In de bovenstaande dampfasediffusie is antimoni-20 umoxyde (sb203) gebruikt als vaste diffusiebron. Als gevolg daarvan is een N+-type gedoopte laag 12 in het siliciumsubstraat 11 gevormd. Met betrekking tot de N+-type gedoopte laag 12 is een bladweerstand S ingesteld op een waarde van bijvoorbeeld 20Q/D tot 50O/D en een gedif-25 fundeerde diepte Xj, welke is ingesteld op een waarde van bijvoorbeeld 1 μιη tot 2μιη.

Dan is de siliciumoxydefilm 71 verwijderd door middel van etsen. Bij de volgende in fig. 2B getoonde stap is een N-type epitaxiale laag 13 (waarnaar hierna 30 verwezen wordt als een "epitaxiale laag 13") met een resistiviteit/weerstand van bijvoorbeeld 0,30 cm tot 5Ω cm, op het gehele oppervlak van het siliciumsubstraat 11 gevormd in een dikte van ongeveer 0,7 pm tot 2μιη door middel van een epitaxiaal groeiproces. Aldus is een 35 halfgeleider dragerlichaam 10 gevormd.

Op te merken is, dat de N-type gedoopte laag 12 ook is gediffundeerd naar een lager gedeelte van de 10 0 6 7 58 I 11 epitaxiale laag 13, naast de bovenstaande epitaxiale groei.

Het proces gaat verder naar de in fig. 2C weergegeven stap, waarin een siliciumoxydefilm 73 die is 5 genomen als bufferlaag voor locale oxydatie [bijvoorbeeld, LOCOS (Local Oxidation of Silicon)] op de epitaxiale laag 13 is gevormd in een dikte van ongeveer 20 nm tot 50 nm. Een siliciumnitridefilm 74 welke zal worden genomen als masker voor LOCOS is op de siliciumoxydefilm 10 73 gevormd in een dikte van bijvoorbeeld 50 nm tot 100 nm met chemisch dampafzetten onder lage druk (waarnaar hierna verwezen wordt als "LP-CVD"). De dikte van elk van de siliciumoxydefilm 73 en de siliciumnitridefilm 74 is bepaald in afhankelijkheid van de lengte van elke vogel-15 bek die wordt veroorzaakt door LOCOS, spanning veroorzaakt door LOCOS, en controleerbaarheid voor het opwekken van defecten.

Bij de volgende in fig. 2D getoonde stap is een fotoweerstandslaag 75 met een raam 76 in een gebied 20 waardoor LOCOS een isolatie-oxydefilm te vormen is, door lithografie op de siliciumnitridefilm 74 gevormd, en waarbij de siliciumnitridefilm 74, siliciumoxydefilm 73 en epitaxiale laag 13 zijn geëtst onder gebruikmaking van de fotoweerstandsfilm 75 als etsmasker. De geëtste hoe-25 veelheid van de epitaxiale laag 13 is wenselijk ongeveer half zo dik als de dikte van de isolatie-oxydefilm die te vormen is, teneinde ervoor te zorgen dat de oppervlakte-delen van de epitaxiale laag 13 en de isolatie-oxydefilm na formatie van de isolatie-oxydefilm met LOCOS zijn 30 vlakgemaakt. Dienovereenkomstig is de fotoweerstandsfilm 75 gevormd in het gebied waar de bipolaire transistor te vormen is en een gebied waar de MIS-condensator te vormen is.

Vervolgens wordt de fotoweerstandsfilm 75 35 verwijderd. Het proces gaat verder naar in fig. 2E weergegeven stap, waarin een isolatieoxydefilm 14 op de epitaxiale laag 13 is gevormd door stoomoxydatie (voor LOCOS formatie) bij een temperatuur van 1000°C tot 1010°C

10 0 6 7 58 t 12 gedurende 2 tot 6 uur. De dikte van de isolatieoxydefilm 14 is ingesteld op ongeveer tweemaal de etsdiepte van de epitaxiale laag 13, binnen een gebied van bijvoorbeeld 0,4μιη tot ι,5μιη. Vervolgens is de siliciumnitridefilm 74 5 verwijderd door nat etsen onder gebruikmaking van fosfor-zuur.

Bij de volgende in fig. 2F weergegeven stap is een fotoweerstandsfilm 77 met respectievelijke ramen 78, 79 geplaatst in het gebied waar een N*-type plugdiffusie-10 laag te vormen is en een gebied waar de Mis-condensator te vormen is, is door middel van lithografie gevormd, gevolgd door ionimplantatie van fosforionen (P+) gebruikmakend van het fotoweerstandsmasker 77 als ionenimplan-teermasker, om een N*-type plugdiffusielaag te vormen 15 welke zal worden genomen als collectorcontactgebied van de bipolaire NPN transistor en een N+-type diffusielaag, welke zal worden genomen als een onderste elektrode van de MIS-condensator. De ionimplantie wordt uitgevoerd bij een versnellingsenergie van 40keV tot lOOkeV in een dosis 20 van 1 x 1015 ionen/cm2 tot 1 x 1016 ionen/cm2.

Vervolgens wordt de fotoweerstandsfilm 77 verwijderd. Het proces gaat verder naar een in fig. 2 getoonde stap, waarin een siliciumoxydefilm 80 voor het vlakmaken door CVD is gevormd, in een dikte van ongeveer 25 bijvoorbeeld 100 nm tot 600 nm, gevolgd door tempe- ren/uitgloeien bij een temperatuur van 900°C tot 1000°C, gedurende ongeveer 30 minuten om een N*-type plugdiffusielaag 17 te vormen welke zal worden genomen als collectorcontactgebied van de NPN transistor, alsmede een N*-type 30 diffusielaag 51, welke zal worden genomen als een onderste elektrodegebied van de MIS-condensator. Een fotoweerstandsf ilm 81 is gevormd door het bedekken van de silici-umoxyde film 80 met een fotoresistief materiaal voor het vlakmaken van vogelkoppen die worden veroorzaakt door 35 LOCOS. De fotoweerstandsfilm 81 en de siliciumoxydefilm 80 zijn teruggeëtst door middel van veelal reactief ionetsen (waarnaar hierna verwezen wordt als "RIE"), waardoor aldus oppervlakteplanarisatie plaatsvindt.

10 0 6 7 58 1 13

Bij de volgende in fig. 2H getoonde stap, is een siliciumoxydefilm 82 op het oppervlak van de epitaxi-ale laag 13 gevormd in een dikte van ongeveer 10 nm tot 30 nm, door oxydatie bij 900°C.

5 Het proces gaat verder bij de in fig. 21 weer gegeven stap, waarin een fotoweerstandsfilm 83 met een raam 84 in een gebied waar een isolatiediffusielaag te vormen is, door lithografie wordt gevormd, gevolgd door ionimplantatie van boriumionen (B+) onder gebruikmaking 10 van de fotoweerstandsfilm 83 als ionimplanteermasker, om een P+type isolatiediffusielaag 15 in de epitaxiale laag 13 te vormen, en wel als gedeelte onder de isolatie-oxydefilm 14. De ionimplantatie vindt plaats bij een versnellingsenergie van 200 keV tot 500 keV in een dosis 15 van 1 x 1013 ionen/cmz tot 1 x 1014 ionen/cm2.

Dan wordt de fotoweerstandsfilm 83 verwijderd. Bij de volgende in fig. 2J getoonde stap is een eerste siliciumoxydefilm 31 over het gehele oppervlak van de epitaxiale laag 13 door CVD gevormd, in een dikte van 20 bijvoorbeeld 50 nm tot 300 nm, en is een polykristallijne siliciumfilm 41 op de eerste siliciumoxydefilm 31 gevormd met CVD in een dikte van bijvoorbeeld 200 nm tot 300 nm. Vervolgens is de polykristallijne siliciumfilm 41 geheel met boriumdifluoride-ionen (BF2+) met ionimplanteren 25 gedoopt. Het ionimplanteren vindt plaats bij een versnellingsenergie van 20 keV tot 100 keV en in een dosis van 1 x 1014 ionen/cm2 tot 1 x 1016 ionen/cm2.

Het proces gaat verder naar een in fig. 2K getoonde stap, waarin een fotoweerstandsfilm 85 die een 30 gebied bedekt dat noodzakelijk is voor het vormen van een basiselektrode, door lithografie is gevormd en de polykristallijne siliciumfilm 41 met RIE een patroon heeft gekregen onder gebruikmaking van de fotoweerstandsfilm 85 als etsmasker, dat achterblijft op het gebied dat noodza-35 kelijk is voor het vormen van de basiselektrode.

Vervolgens wordt de fotoweerstandsfilm 85 verwijderd. Bij de volgende in fig. 2L getoonde stap is door CVD een tweede siliciumoxydefilm 32 op de eerste 10 0 6 7 58 14 siliciumoxydefilm 31 gevormd om de aldus van een patroon voorziene polykristallijne siliciumfilm te bedekken, en is met CVD een siliciumnitridefilm 86 op de tweede siliciumoxydef ilm 32 gevormd. Een fotoweerstandsfilm 86 met 5 een raam 88 in het gebied waar een basisgebied (intrinsieke basisgebied) te vormen is, is door lithografie op de siliciumnitridefilm 86 gevormd.

Het proces gaat verder bij een in fig. 2M weergegeven stap, waarin de siliciumnitridefilm 86, 10 tweede siliciumoxydefilm 32 en polykristallijne siliciumfilm 41 zijn geëtst onder gebruikmaking van de fotoweer-standsfilm 87 als masker, teneinde een emitteropeningsge-deelte 33 te vormen. Dan wordt de fotoweerstandsfilm 87 verwijderd. Door CVD is een siliciumnitridefilm gevormd, 15 gevolgd door het terugetsen daarvan, om zijwanden 42 te vormen, welke zijn vervaardigd uit siliciumnitride, en wel op de zijwanden van het emitteropeningsgedeelte 33. Het geheel van het emitteropeningsgedeelte 33, onder uitsluiting van een onderste gedeelte, is met de silici-20 umnitridefilm 86 bedekt en de zijwanden 42, welke zijn gemaakt uit siliciumnitride.

Bij de volgende in fig. 2N getoonde stap is de eerste siliciumoxydefilm 31 geëtst door fluorfosforzuur, waarbij de siliciumnitridefilm 86 en de zijwanden 42 die 25 zijn vervaardigd uit siliciumnitride, zijn gebruikt als masker. Op dat moment wordt de eerste siliciumoxydefilm 31 zijdelings geëtst door het overetsen daarvan, om een basisopeningsgedeelte 34 te vormen met een diameter die groter is dan die van het emitteropeningsgedeelte 33. In 30 dit etsen wordt de polykristallijne siliciumfilm 41 ook gebruikt als etsmasker. Aldus is een basiselektrode 18, omvattende de polykristallijne siliciumfilm 41, gevormd door het bovenstaande etsen.

Het proces gaat verder naar een in fig. 20 35 getoonde stap, waarin het oppervlak is schoongemaakt door wassen en een basislaag 19, gemaakt uit gemengde kristallen van P-type silicium-germanium (Si1.xGex, bij voorkeur 0,05 < x < 0,3, bijvoorbeeld x = 0,15) op de N-type 10 0 6 7 58 ï 15 epitaxiale laag 16 via het basisopeningsgedeelte 34 is gevormd door een selectief epitaxiaal proces zoals UHV-CVD of LP-CVD. In het selectieve epitaxiale proces zijn GeHA, Si2H6 of SiH2Cl2 gassen als brongassen gebruikt om de 5 SiVxGex-basislaag 19 te vormen. Daarna zijn de siliciurani-tridefilm 86 en de zijwanden 42, omvattende siliciumni-tride, door etsen onder gebruikmaking van heet fosforzuur verwijderd.

Bij de volgende in fig. 2P getoonde stap is een 10 derde siliciumoxydefilm 35 op de zijwanden van het emit-teropeningsgedeelte 33 op de basislaag 19 en op de tweede siliciumoxydefilm 32 gevormd in een dikte van bijvoorbeeld 50 nm tot 200 nm. Een fotoweerstandsfilm 89 met een raam 90 bij een gebied waar een MIS-condensator te vormen 15 is, is met lithografie gevormd.

Het proces gaat verder bij een in fig. 2Q getoonde stap, waarin de derde, tweede en eerste siliciumoxydef ilms 35, 32, 31 zijn geëtst, onder gebruikmaking van de fotoweerstandsfilm 89 als etsmasker, teneinde in 20 de derde, tweede en eerste siliciumoxydefilms 35, 32, 31 een condensatoropeningsgedeelte 36 te vormen. Vervolgens is de fotoweerstandsfilm 89 verwijderd.

Een siliciumnitridefilm 37 is gevormd in een dikte van bijvoorbeeld 10 nm tot 200 nm, met behulp van 25 CVD en een polykristallijne siliciumfilm 38 is met CVD gevormd in een dikte van bijvoorbeeld 50 nm tot 200 nm.

De siliciumnitridefilm 37 zal niet alleen als zijwanden worden genomen voor het isoleren van een emitter van een basis van een bipolaire transistor, doch tevens zal een 30 diëlektrische film van de MIS-condensator worden genomen.

De polykristallijne siliciumfilm 38 mag geen verontreiniging bevatten. Deze is evenwel gedoopt met een N-type verontreiniging, hetgeen ter plaatse noodzakelijk is, gezien het bovenstaande CVD of de ionimplantatie van 35 een N-type verontreiniging na formatie van de polykristallijne siliciumfilm 38.

Een fotoweerstandspatroon 39 dat de polykristallijne siliciumfilm 39 bedekt in het gebied waar de 10 0 6 7 58 * 16 MIS-condensator te vórmen is, dat wil zeggen dat het capaciteitsopeningsgedeelte 36 bedekt, is door lithografie gevormd. De polykristallijne siliciumfilm 38, silici-umnitridefilm 37, en derde siliciumoxydefilm 35 zijn 5 anisotroop geëtst, onder gebruikmaking van het fotoweer-standspatroon 39 als etsmasker.

Dientengevolge, zoals in fig. 2R is getoond, worden zijwanden 20, omvattende de derde siliciumoxyde-film 35, siliciumnitridefilm 35 en polykristallijne 10 siliciumfilm 38 op zijwanden van het emitteropeningsge-deelte 33 gevormd, en wordt een diëlektrische condensa-torfilm 52, omvattende de siliciumnitridefilm 37, in het condensatoropeningsgedeelte 36 gevormd, waarbij de van patronen voorziene polykristallijne siliciumfilm achter-15 blijft op de diëlektrische film 52. De zijwanden 20 isoleren de basiselektrode 18 die is aangesloten op de basislaag 19 van een emitterlaag, welke in de navolgende stap op de basislaag 19 zal worden gevormd. Dan wordt het fotoweerstandspatroon 39 verwijderd.

20 Het proces gaat verder met een in fig. 2S

getoonde stap, waarin een polykristallijne siliciumfilm, die stevig is gedoopt met een N-type verontreiniging zal worden genomen als zowel emitterelektrode van de NPN-transistor als een bovenste elektrode van de MIS-conden-25 sator, en welke is gevormd door CVD, gevolgd door emit-teruitgloeien bij een temperatuur van 700°C tot 1000°C. Bij dit uitgloeien wordt niet alleen de verontreiniging in het emittergebied gediffundeerd doch ook de verontreiniging in de polykristallijne siliciumfilm in het gebied 30 waar de condensator te vormen is, wordt gediffundeerd in de polykristallijne film 38 die daaronder ligt. Aldus bedekt een fotoweerstandsfilm (niet getoond) het gebied waar de emitterelektrode te vormen is, en het gebied waar de bovenste elektrode van de MIS-condensator te vormen 35 is, welke film wordt gevormd door lithografie, en waarbij de polykristallijne siliciumfilm is geëtst door gebruik te maken van een fotoweerstandsfilm als masker om een emitterlaag 21 te vormen, alsmede een bovenste elektrode 10 0 6 7 58 17 53 te vormen, welke ieder zijn vervaardigd uit de poly-kristallijne silicium. Vervolgens wordt de fotoweer-standsfilm (niet getoond) verwijderd.

Een fotoweerstandsfilm 91 met ramen 92, 93 die 5 respectievelijk zijn geplaatst bij gebieden waar een basiselektrode en een collectorelektrode van de bipolaire transistor te vormen zijn, is door lithografie gevormd. Terwijl dit niet is weergegeven, bezit de fotoweerstands-film 91 een raam in een gebied waar een onderste elektro-10 de van de MIS-condensator te vormen is.

Bij de volgende in fig. 2T weergegeven stap zijn de tweede en eerste siliciumoxydefilms 32, 31 geëtst, onder gebruikmaking van de fotoweerstandsfilm 91 als masker, teneinde een basiselektrode-openingsgedeelte 15 45 te vormen dat is verbonden met de basiselektrode 18 in de tweede siliciumoxydefilm 32, en om een collectorelek-trode-openingsgedeelte 46 te vormen dat is verbonden met de N+-type plugdiffusielaag 17 in de tweede en eerste siliciumoxydefilms 32, 31. Terwijl dit niet is weergege-20 ven, is een onderste elektrode-openingsgedeelte dat in verbinding staat met de N+-type diffusielaag 51 welke zal worden genomen als onderste elektrodelaag van de MIS-condensator, gevormd. Vervolgens is de fotoweerstandsfilm 91 verwijderd.

25 Een metalen barrièrefilm en een op aluminium gebaseerde metaalfilm zijn gevormd door sputteren, en zijn van een patroon voorzien door middel van het algemeen bekende lithografiëren en etsen. Het gevolg is dat een basismetaalelektrode 22 die is verbonden met de 30 basiselektrode 18 in het basiselektrode-openingsgedeelte 45 is gevormd; een metalen emitterelektrode 23 is gevormd op de emitterlaag 21; en een metalen collectorelektrode 24 is verbonden met de N+-type plugdif fusielaag 17 welke is gevormd in het collectorelektrode-openingsgedeelte 46. 35 Een bovenste metalen elektrode 54 is ook gevormd op de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensator. Terwijl dit niet is weergegeven, zal een metalen elektrode die is verbonden met de N+-type diffusielaag 51, worden genomen 10 0 6 7 58 i 18 als de onderste elektrodelaag van de MIS-condensator, welke is gevormd in het onderste elektrode-openingsge-bied.

De fotoweerstandsfilm is door lithografie 5 gevormd en dan verwijderd, gevolgd door de bekende stappen van het vormen van meerlaags aangebrachte onderlinge verbindingen (niet getoond). Op deze wijze worden de bipolaire NPN heterojunctie transistor l van het smalle-basis type en de MIS-condensator 2 op hetzelfde silicium-10 substraat 11 gevormd.

In het fabricageproces dat is beschreven onder verwijzing naar de figuren 2A tot 2T, is de N+-type diffu-sielaag 51, welke is genomen als de onderste elektrode, simultaan gevormd met het formeren van de N+-type plugdif-15 fusielaag 17 door hetzelfde ionimplanteren. Ook is de diëlektrische film 52 van de siliciumnitridefilm 37 gevormd, welke de zijwanden 20 van de bipolaire NPN transistor 1 vormt, en is de bovenste elektrode 53 van dezelfde polykristallijne siliciumfilm gevormd, welke de 20 emitterlaag 21 vormt.

Dienovereenkomstig kunnen de bipolaire NPN heterojunctie transistor l van het smalle-band type met de basislaag 19 welke is vervaardigd uit gemengde kristallen van silicium-germanium en de MIS-condensator 2 25 worden gevormd uit hetzelfde siliciumsubstraat 11, enwel door het slechts toevoegen aan de stappen van het fabriceren van de bipolaire NPN transistor 1 van twee lithograf iestappen en een etsstap, dat wil zeggen de lithografie en etsstappen voor het vormen van het condensatorope-30 ningsgedeelte 36 en de lithografiestap voor het aanbrengen van patronen in de diëlektrische film 52. Het gevolg is dat een bipolaire transistor LSI met hoge kwaliteit kan worden gerealiseerd.

Hier wordt een proces beschreven voor het 35 vormen van een MIS-condensator, in wezen in overeenstemming met een fabricageproces voor een bipolaire NPN transistor met een dubbele polysiliciumstructuur, onder verwijzing naar fig. 3A tot 3G, in vergelijking roet de 10 0 6 7 58 I 19 eerste uitvoeringsvorm van het fabricageproces van de onderhavige uitvinding. In deze figuren zijn delen die corresponderen met degene die in de fig. 2A tot 2T zijn getoond, aangeduid door dezelfde referentiecijfers.

5 Allereerst zullen de stappen die zijn beschre ven onder verwijzing naar de fig. 2A tot 21 worden herhaald. In het bijzonder, zoals is getoond in fig. 3A is een N+-type gedoopte laag 12 in een siliciumsubstraat 11 gevormd, een N-type epitaxiale laag 13 is op het silici-10 umsubstraat 11 gevormd; een isolatie-oxydefilm 14 is in de epitaxiale laag 13 gevormd; en een P+-type isolatiedif-fusielaag 15 is in de epitaxiale laag 13 gevormd, en wel gedeeltelijk onder de isolatie-oxydefilm 14. Ook is de epitaxiale laag 13 in een gebied waar een bipolaire 15 transistor te vormen is, genomen als N-type collectorlaag 16, en is een N*-type diffusielaag 51 in de epitaxiale laag 13 gevormd in een gebied waar een condensator te vormen is. De N+-type diffusielaag 51 is simultaan gevormd met de formatie van een N*-type plugdiffusielaag 17 in de 20 epitaxiale laag 13 in het gebied, waar de bipolaire transistor te vormen is.

Bij de volgende in fig. 3B getoonde stap is een eerste siliciumoxydefilm 31 op de epitaxiale laag 13 gevormd, gevolgd door het van een patroon voorzien daar-25 van door middel van lithografie en etsen, teneinde een condensatoropeningsgedeelte 36 daarin te vormen in het gebied waar een condensator te vormen is. Een siliciumni-tridefilm is op de eerste siliciumoxydefilm 31 te vormen, omvattende het condensatoropeningsgedeelte 36, gevolgd 30 door het van een patroon voorzien daarvan,door middel van lithografie en etsen, teneinde een diëlektrische film 52 van de MIS-condensator in het condensatoropeningsgedeelte 36 te vormen.

Het proces gaat verder met een in fig. 3C 35 getoonde stap, waarin de eerste siliciumoxydefilm 31, welke gedeeltelijk op de N-type collectorlaag 16 ligt, door lithografie en etsen van een patroon wordt voorzien, teneinde een basisopeningsgedeelte 34 in de eerste sili- 10 0 6 7 5 8 1 20 ciumoxydefilm 31 te vormen. Het door lithografie gevormde fotoweerstandsmasker wordt verwijderd. Dan wordt een polykristallijne siliciumfilm 111, welke de diëlektrische film 52 bedekt, in het basisopeningsgedeelte 34 en op de 5 eerste siliciumoxydefilm 31 gevormd. De polykristallijne siliciumfilm 111 is dan volledig gedoopt met een P-type verontreiniging, zoals borium of boriumdifluoride door ionimplantatie.

Bij de volgende in fig. 3D getoonde stap, is de 10 polykristallijne siliciumfilm 111 van een patroon voorzien door lithografie en etsen, teneinde een polykristal-lijn siliciumpatroon 112 te vormen dat is aangesloten op de N-type collectorlaag 16 via het basisopeningsgedeelte 34, en een bovenste elektrode 53 is op de diëlektrische 15 film 52 gevormd. Het door lithografie gevormde fotoweerstandsmasker wordt dan verwijderd. Een tweede siliciumfilm 32 die het polykristallijne siliciumpatroon 112 bedekt is met de bovenste elektrode 53 door CVD gevormd.

Het proces gaat verder met een in fig. 3E 20 getoonde stap, waarin de tweede siliciumoxydefilm 32 en het polykristallijne siliciumpatroon 112 door lithografie en etsen van patronen zijn voorzien om een emitterope-ningsgedeelte 33 aan de boven- en onderzijde te vormen van het basisopeningsgedeelte 34, dat over de N-type 25 collectorlaag 16 heen is geplaatst. Aldus is een basiselektrode 18 van het polykristallijne siliciumpatroon 112 gevormd. Vervolgens zijn ionen van borium (B+) of borium-difluoride (BF2*) vanuit het emitteropeningsgedeelte 33 geïmplanteerd.

30 Bij de volgende in fig. 3F getoonde stap is een siliciumoxydefilm voor zijwanden gevormd op de tweede siliciumoxydefilm 32 zodanig dat deze is ingebed in het emitteropeningsgedeelte 33, gevolgd door geactiveerd uitgloeien, om een basislaag 113 en entbasis 114 aange-35 sloten op de basislaag 113 te vormen, en basiselektrode 18 te vormen, gevolgd door het terugetsen van siliciuro-oxydefilm van de zijwanden, om zijwanden 20 op de zijwanden van het emitteropeningsgedeelte 33 te vormen.

10 0 6 7 58 I 21

Het proces gaat verder met een in fig. 3G getoonde stap, waarin een polykristallijne siliciumfilm die stevig is gedoopt met een N-type verontreiniging zal worden genomen als emitterelektrode van de NPN transis-5 tor, welke film is gevormd door CVD, gevolgd door emit-teruitgloeien bij een temperatuur van 700°C tot 1100°C om de verontreiniging in de polykristallijne siliciumfilm te diffunderen naar een oppervlaktelaag van de basislaag 113 die daaronder is gepositioneerd, waardoor een emitterlaag 10 115 wordt gevormd.

Een fotoweerstandsfilm (niet getoond) bedekt een gebied waar een emitterelektrode te vormen is, welke film is gevormd door lithografie, en de polykristallijne siliciumfilm is geëtst door gebruik te maken van een 15 fotoweerstandsfilm als etsmateriaal om een emitterelektrode 116 te vormen welke de polykristallijne siliciumfilm omvat. Dan wordt de fotoweerstandsfilm (niet getoond) verwijderd.

De tweede en eerste siliciumoxydefilms 32, 31 20 zijn van een patroon voorzien door lithografie en etsen om een basiselektrode-openingsgedeelte 45 te vormen, dat is verbonden met de basiselektrode 18 in de tweede siliciumoxydef ilm 32 en om een collectorelektrode-openingsge-bied 46 te vormen dat is verbonden met de N+-type plugdif-25 fusielaag 17 in de tweede en eerste siliciumoxydefilms 22, 31. Op hetzelfde moment is een bovenste elektrode-openingsgedeelte 55 gevormd op een positie over de bovenste elektrode 53 heen. De fotoweerstandsfilm (niet getoond) welke is gebruikt als etsmasker wordt dan verwij-30 derd.

Een metalen barrièrefilm en een op aluminium gebaseerde metaalfilm zijn gevormd door sputteren en zijn van een patroon voorzien door het bekende lithografiëren en etsen door een basismetaalelektrode 22 te vormen die 35 is aangesloten op de basiselektrode 18 in het basiselek-trode-openingsgedeelte 45, een metalen emitterelektrode 23 op de emitterelektrode 116 te vormen en een metalen collectorelektrode 24 te vormen, is verbonden met de N+- 10 0 6 7 58 1 22 type plugdiffusielaag 17 in het collectorelektrode-ope-ningsgedeelte 46. Op hetzelfde moment is een bovenste metalen elektrode 54 die is aangesloten op de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensator, in het bovenste 5 elektrode-openingsgedeelte 55 gevormd. Aldus zijn de bipolaire NPN transistor 101 en de MIS-condensator 102 op hetzelfde siliciumsubstraat 11 gevormd.

In het hierboven beschreven vergelijkende fabricageproces is het noodzakelijk voor het vormen van 10 de diëlektrische film 52 van de MIS-condensator 102 om de stappen van het fabriceren van de bipolaire transistor, de lithografie- en etsstappen voor het vormen van het condensatoropeningsgedeelte 36 in de eerste silicium-oxydefilm 31, de stap van het vormen van de diëlektrische 15 film 52 en de stap van het van een patroon voorzien van de diëlektrische film 52 toe te voegen. Dat wil zeggen, de twee lithografiestappen, een filmformatiestap en twee etsstappen zijn noodzakelijkerwijze toe te voegen.

Het fabricageproces van de onderhavige uitvin-20 ding dat is beschreven onder verwijzing naar de fig. 2A tot 2T omvat een kleiner aantal van de additionele stappen dan het fabricageproces van het vormen van de MIS-condensator 102 op hetzelfde siliciumsubstraat 11, waarbij de stappen van het fabriceren van de bipolaire tran-25 sistor van de dubbele polysiliciumstructuur worden gebruikt.

Dienovereenkomstig kan het fabricageproces van de onderhavige uitvinding een LSI met hoge kwaliteit realiseren, waarin de bipolaire NPN heterojunctie tran-30 sistor 1 van het smalle-basistype met hoge kwaliteit, waarvan de basislaag is gemaakt van gemengde kristallen van silicium-germanium en de MIS-condensator 2 op hetzelfde substraat 11 zijn gevormd door het toevoegen van het minimale aantal stappen aan de stappen van het vormen 35 van de bipolaire NPN transistor 1. Aansluitend zal een tweede uitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding worden beschreven onder verwijzing naar in fig. 4A tot 4H getoonde fabricagestappen.

1006758 j 23

In deze figuren zijn fabricagestappen getoond van het vormen van een MIS-condensator, welke in wezen overeenstemmen met de stappen voor het vormen van een bipolaire heterojunctie transistor van het smalle-basis-5 type, zoals in de eerste uitvoeringsvorm. Daarnaast zullen de stappen kort worden beschreven die soortgelijk zijn aan degene in de eerste uitvoeringsvorm en bijgevolg zal naar de details van de stappen dienen te worden verwezen welke betrekking hebben op de beschrijving van 10 de eerste uitvoeringsvorm.

De stappen die zijn beschreven onder verwijzing naar de fig. 2A tot 2C zullen worden herhaald. Specifiek is, zoals is getoond in fig. 4A een N*-type gedoopte laag 12 gevormd in een siliciumsubstraat ll, in een gebied 15 waar een bipolaire transistor te vormen is. Een N-type epitaxiale laag 13 is over het gehele oppervlak van het siliciumsubstraat 11 gevormd door een epitaxiaal groeiproces. Aldus is een halfgeleiderbasisdrager 10 gevormd. Op te merken is, dat de N+-type gedoopte laag 12 ook is 20 gediffundeerd naar een lager gedeelte van de epitaxiale laag 13 bovenop de bovenstaande epitaxiale groei. Een siliciumoxydefilm 73, welke een bufferlaag zal zijn voor LOCOS is gevormd, en een siliciumnitridefilm 74, welke een masker zal zijn voor LOCOS is door LP-CVD gevormd.

25 In de volgende in fig. 4B getoonde stap is een fotoweerstandsfilm 121 die het gebied bedekt waar de bipolaire transistor te vormen is, op de siliciumnitride-film 74 door lithografie gevormd en zijn de siliciumnitridef ilm 74, siliciumoxydefilm 73, en epitaxiale laag 13 30 geëtst onder gebruikmaking van het fotoweerstandsmasker 121 als etsmasker. De geëtste hoeveelheid aan epitaxiale laag 13 is wenselijk in een dikte van ongeveer de helft van de dikte van een isolerende oxydefilm, welke door LOCOS zal worden gevormd, teneinde ervoor te zorgen dat 35 oppervlaktedelen van de epitaxiale laag 13 en de isola-tie-oxydefilm na formatie van de isolatie-oxydefilm zijn vlakgemaakt.

10 0 6 7 58 J 24

Vervolgens is de fotoweerstandsfilm 121 verwijderd. Het proces gaat verder met een in fig. 4C getoonde stap waarin een isolerende oxydefilm 14 in de epitaxiale laag 13 is gevormd door stoomoxydatie bij een temperatuur 5 van 1000°C tot 1050°C; gedurende twee uur tot zes uur, en wel door LOCOS. De dikte van de isolerende oxydefilm 14 is ingesteld op ongeveer tweemaal de etsdiepte van de epitaxiale laag 13, binnen een gebied van bijvoorbeeld 0,4 μιη tot 1,5 μπι. De siliciumnitridefilm 74 is verwij-10 derd door nat etsen onder gebruikmaking van heet fosfor-zuur. Dienovereenkomstig is de isolatie-oxydefilm 14 ook gevormd in een gebied, waarin een MIS-condensator te vormen is.

Bij de volgende in fig. 4D getoonde stap is een 15 fotoweerstandsfilm 77 met een raam 78 in een gebied door lithografie gevormd, waarin een N+-type plugdiffusielaag te vormen is, gevolgd door ionimplantatie van fosforionen (P+) onder gebruikmaking van de fotoweerstandsfilm 77 als ionimplanteermasker voor het vormen van een N*-type plug-20 diffusielaag, welke zal worden genomen als een collector-contactgebied van de bipolaire NPN transistor. De ionimplantatie vindt onder dezelfde omstandigheden plaats als degene die zijn beschreven onder verwijzing naar fig. 2F.

Vervolgens wordt de fotoweerstandsfilm 77 25 verwijderd. De stappen die zijn beschreven onder verwijzing naar de fig. 2G tot 2J zullen worden herhaald. Specifiek, zoals getoond is in fig. 4E, is een silicium-oxydefilm (niet getoond) voor planarisatie gevormd, gevolgd door uitgloeien om een N+-type plugdiffusielaag 17 30 te vormen welke zal worden genomen als een collectorcon-tactgebied van de bipolaire NPN transistor.

Een fotoweerstand/gevoelig materiaal (niet getoond) dat de siliciumoxydefilm (niet getoond) bedekt, is gevormd, gevolgd door het terugetsen van de fotoweer-35 standsfilm en de siliciumoxydefilm om de door LOCOS veroorzaakte vogelkoppen vlak te maken. Een siliciumoxydef ilm (niet getoond) is op het oppervlak van de epitaxiale laag 13 gevormd in een dikte van ongeveer 10 10 0 6 7 58 1 25 nm tot 30 ran door oxydatie bij een temperatuur van 900. Een P+-type isolatiediffusielaag 15 is in de epitaxiale laag 13 gevormd, waarbij een gedeelte onder de isolatie-oxydefilm 14 ligt, en is gevormd door selectieve ionim-5 plantatie van een P-type verontreiniging (bijvoorbeeld boriumionen).

Een eerste siliciumoxydefilra 31 is over het gehele oppervlak van de epitaxiale laag 13 heen gevormd door CVD in een dikte van bijvoorbeeld 50 nm tot 300 nm 10 en een polykristallijne siliciumfilm 41 is op de eerste siliciumoxydefilm 31 gevormd in een dikte van bijvoorbeeld 200 nm tot 300 nm, door middel van CVD. Vervolgens is de polykristallijne siliciumfilm 41 geheel gedoopt met boriumdifluoride-ionen (BF2+) door ionimplantatie. De 15 ionimplantatie is uitgevoerd bij een versnellingsenergie van 20 keV tot 100 keV in een dosis van 1 x 10u ionen/cm2 tot 1 x 1016 ionen/cm2.

Het proces gaat verder bij een in fig. 4F getoonde stap, waarin een fotoweerstandsfilm 85 die een 20 gebied bedekt dat noodzakelijk is voor de formatie van een basiselektrode en een gebied waar de MIS-condensator te vormen is, worden gevormd door lithografie. De poly-kristallijne siliciumfilm 41 is van een patroon voorzien door RIE onder gebruikmaking van de fotoweerstandsfilm 85 25 als etsmasker, dat in het gebied achterblijft dat noodzakelijk is voor de formatie van de basiselektrode en dat achterblijft als onderste elektrode 56 in het gebied waar de MIS-condensator te vormen is.

Vervolgens wordt de fotoweerstandsfilm 85 30 verwijderd. Het proces gaat verder bij een in fig. 4G getoonde stap, waarin een tweede siliciumoxydefilm 32 op de eerste siliciumoxydefilm 31 is gevormd in een toestand waarin het de van een patroon voorziene polykristallijne siliciumfilm 41 en de onderste elektrode 56 bedekt. Ook 35 is een siliciumnitridefilm 86 door CVD op de tweede siliciumoxydefilm 32 gevormd. Een fotoweerstandsfilm 87 met een raam 88 in een gebied waar een basisgebied (in- 1 0 0 6 7 58 1 26 trinsiek basisgebied) te vormen is, is door CVD op de siliciumnitridefilm 86 te vormen.

Vervolgens kunnen de onder verwijzing naar de fig. 2M tot 2T beschreven stappen worden herhaald. Aldus 5 is, zoals is getoond in fig. 4H een emitteropeningsge-deelte 33 in de siliciumnitridefilm, tweede siliciumnitridef ilm 32, en polykristallijne siliciumfilm 41 gevormd en is een basiselektrode 18 van de polykristallijne siliciumfilm 41 gevormd. De fotoweerstandsfilm 87 wordt 10 dan verwijderd. Dan worden de zijwanden van siliciumni-tride (niet getoond) op zijwanden van het emitterope-ningsgedeelte 33 gevormd en wordt de eerste silicium-oxydefilm 31 geëtst door fluorfosforzuur onder gebruikmaking van de zijwanden van siliciumnitride en de silicium-15 nitridefilm als masker. De eerste siliciumoxydefilm 31 is zijdelings geëtst door het overetsen daarvan, teneinde een basisopeningsgedeelte 34 te vormen met een diameter die groter is dan die van het emitteropeningsgedeelte 33. Bij dit etsen is de polykristallijne siliciumfilm 41 als 20 masker gebruikt. Aldus is een basiselektrode 18 van de polykristallijne siliciumfilm 41 door het bovenstaande etsen gevormd. Een basislaag 19, omvattende gemengde kristallen van P-type silicium-germanium (Si1.xGex, bij voorkeur 0,05 < x < 0,3, bijvoorbeeld x=0,15) is gevormd 25 op de N-type collectorlaag via het basisopeningsgedeelte 34. GeH4, Si2H6 of SiH2Cl2 gassen zijn als brongassen gebruikt om de Si1.xGex basislagen 19 te vormen.

Een derde siliciumoxydefilm 35 is gevormd aan de zijwanden van het emitteropeningsgedeelte 33 op de 30 basislaag 19 en op de tweede siliciumoxydefilm 35 en een condensatoropeningsgedeelte 36 is gevormd in de derde en tweede siliciumoxydefilms 35, 32 op een plaats boven de onderste elektrode 56. Vervolgens zijn achtereenvolgens een siliciumnitridefilm 37 en een polykristallijne sili-35 ciumfilm 38 gevormd. Zijwanden 20, omvattende de polykristallijne siliciumfilm 38, siliciumnitridefilm 37 en derde siliciumoxydefilm 35 zijn op de zijwanden van het emitteropeningsgedeelte 33 gevormd en een diëlektrische 1 0 0 6 7 58 27 condensatorfilm 52, samengesteld uit de siliciumnitride-film 37, is in het condensatoropeningsgedeelte 36 gevormd, waarbij de van patronen voorziene polykristallijne siliciumfilxn 38 op de diëlektrische film 52 achterblijft.

5

Een N*-type emitterlaag 21, samengesteld uit een polykristallijne siliciumfilm is in het emitteropenings-gedeelte 33 gevormd, en een bovenste elektrode 53 omvattende dezelfde polykristallijne siliciumfilm vormt de 10 emitterlaag 21 en is gevormd in het gebied waarin de condensator te vormen is. De tweede en eerste silicium-oxydefilms 32, 31 zijn geëtst om een basiselektrode-openingsgedeelte 45 te vormen dat in contact staat met de basiselektrode 18 in de tweede siliciumoxydefilm 32 en om 15 een collectorelektrode-openingsgedeelte 46 te vormen dat in contact staat met de N+-type plugdiffusielaag 17 in de tweede en eerste siliciumoxydefilms 32, 31.

Een metalen barrièrefilm en een metaalfilm op aluminiumbasis zijn gevormd, gevolgd door het van een 20 patroon voorzien daarvan, teneinde een metalen basiselektrode 22 te vormen die in verbinding staat met de basiselektrode 18 in het basiselektrode-openingsgedeelte 45, een metalen emitterelektrode 23 op de emitterlaag 21, en een metalen collectorelektrode 24 die is aangesloten op 25 de N+-type plugdiffusielaag 17 in het collectoropenings-elektrodegebied 46. Voorts is een bovenste metalen elektrode 54 gevormd op de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensator. De bipolaire NPN heterojunctie transistor 3 van het smalle-basistype en de MIS-condensator 5 zijn 30 aldus op hetzelfde siliciumsubstraat 11 gevormd.

Overeenkomstig met de tweede uitvoeringsvorm van het fabricageproces is het niet nodig dat de diëlektrische condensatorfilm in een verschillende stap wordt gevormd, daar wanneer de zijwanden 20 voor het isoleren 35 van de basiselektrode die is aangesloten op de basislaag 19 van de emitterlaag 21 die is gevormd op de basislaag 19, zijn gevormd, de diëlektrische film 52 van de silici- 10 0 6 7 58 28 umnitridefilm 37 is gevormd, welke dezelfde is als een van de films die de zijwanden 20 vormen.

Voorts is het niet nodig dat de onderste elektrode van de condensator in een verschillende stap wordt 5 gevormd, daar de onderste elektrode 56 van de MIS-conden-sator 4 uit dezelfde polykristallijne siliciumfilm 41 is gevormd, welke de basiselektrode 18 vormt, en daar de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensator uit dezelfde polykristallijne siliciumfilm die de emitterlaag 21 vormt 10 is het niet noodzakelijk dat de bovenste elektrode van de condensator in een verschillende stap wordt gevormd.

De MIS-condensator 4 kan aldus tezamen met de bipolaire NPN heterojunctie transistor 3 van het smalle-basis type op het siliciumsubstraat 11 worden gevormd, 15 waarbij de basislaag 19 is gemaakt van gemengde kristallen uit silicium-germanium, door middel van het slechts aan de stappen van het fabriceren van de bipolaire NPN transistor toevoegen van de twee lithografiestappen en de ene etsstap, dat wil zeggen de lithografie- en etsstappen 20 voor het vormen van het condensatoropeningsgedeelte 36 en de lithografiestap voor het van een patroon voorzien van de diëlektrische film 52. Dienovereenkomstig kan slechts een hoog kwaliteits LSI, omvattende de bipolaire NPN transistor 3 en de MIS-condensator 4, worden gerealiseerd 25 door het toevoegen van het minimale aantal stappen aan de stappen van het vormen van de bipolaire NPN transistor 3.

Vervolgens zal een derde uitvoeringsvorm van het fabricageproces van een halfgeleiderinrichting over-30 eenkomstig met de onderhavige uitvinding worden beschreven onder verwijzing naar in de fig. 5A tot 5L getoonde fabricagestappen. In deze figuren zijn delen die corresponderen met degene die zijn beschreven in de fig. 2A tot 2T door middel van dezelfde verwijzingscijfers aangege-35 ven. Dezelfde stappen, als degene die zijn beschreven onder verwijzing naar fig. 2A tot 21 zullen worden herhaald. Aldus, zoals is getoond in fig. 5A, is een N-type gedoopte laag 12 in een siliciumsubstraat 11 gevormd en 1006758 1 29 is een N-type epitaxiale laag 13 op het siliciumsubstraat 11 gevormd. Een isolerende oxydefilm 14 is in de epitaxiale laag 13 gevormd. De epitaxiale laag 13 in een gebied, waarin een bipolaire transistor te vormen is, is genomen 5 als N-type collector laag 16. Vervolgens is door ionim-plantatie een N+-type plugdiffusielaag 17 aangesloten op de N-type gedoopte laag 12, in de epitaxiale laag 13 gevormd in het gebied, waarin de bipolaire transistor te vormen is, en is een N+-type diffusielaag 51 in de epi-10 taxiale laag 13 gevormd in een gebied, waarin een MIS-condensator te vormen is. Bovendien is een P+-type isola-tie-oxydediffusielaag 15 onder de isolatie-oxydefilm 14 gevormd door ionimplantatie. Terwijl dit niet is getoond, is de siliciumoxydefilm 82, welke is beschreven onder 15 verwijzing naar fig. 2H, op het oppervlak van de epitaxiale laag 13 gevormd.

In de volgende, in fig. 5B getoonde stap is een eerste siliciumoxydefilm 31 op de epitaxiale laag 13 gevormd in een dikte van bijvoorbeeld 50 nm tot 300 nm.

20 Een basisopeningsgedeelte 34 is in de eerste siliciumoxydef ilm 31 op de N-type collector laag 16 gevormd door lithografie en etsen (bijvoorbeeld RIE). De weerstands-film die door lithografie is gevormd, wordt vervolgens verwijderd. Door CVD is een polykristallijne siliciumfilm 25 41 gevormd aan het binnenvlak van het basisopeningsgedeelte 34 en op de eerste siliciumoxydefilm 31, in een dikte van 100 nm tot 300 nm. Vervolgens is de polykris-tallijne siliciumfilm 41 volledig gedoopt met boriumdif-luoride-ionen (BF2+) door ionimplantatie. De ionimplanta-30 tie is uitgevoerd bij een versnellingsenergie van 20 keV tot 100 keV en in een dosis van 1 x 10u ionen/cm2 tot 1 x 1016 ionen/cm2.

Het proces gaat verder naar een in fig. 5C getoonde stap, waarbij een weerstandsfilm 85 door litho-35 grafie is gevormd in een gebied waar een basiselektrode te vormen is. De polykristallijne siliciumfilm 41 is van een patroon voorzien door RIE, onder gebruikmaking van de weerstandsfilm 85 als etsmasker, teneinde de polykristal- 10 0 6 7 58 4 30 lijne siliciumfilm 41 achter te laten in het gebied waar de basiselektrode te vormen is.

In de volgende in fig. 5D getoonde stap is een tweede siliciumoxydefilm 30 door CVD gevormd op de eerste 5 siliciumoxydefilm 31, op zodanige wijze dat deze de van een patroon voorziene polykristallijne siliciumfilm 41 bedekt. Dan is een siliciumnitridefilm 86 op de tweede siliciumoxydefilm 32 gevormd door CVD. Een weerstandsfilm 87 is op de siliciumnitridefilm 86 gevormd door lithogra-10 fie, zodanig dat een raam 88 in het weerstandsmateriaal 87 op een gebied is gevormd, waar het basisgebied (intrinsieke basisgebied) te vormen is. De siliciumnitride-film 86, tweede siliciumoxydefilm 32 en polykristallijne siliciumfilm 41 zijn aan etsing onderworpen (bijvoorbeeld 15 RIE) onder gebruikmaking van de weerstandsfilm 87 als masker, teneinde een openingsgedeelte 131 te vormen. Hierna zal naar de polykristallijne siliciumfilm 41 worden verwezen als een basiselektrode 18.

Vervolgens wordt de weerstandsfilm 87 verwij-20 derd. Het proces gaat verder naar in fig. 5E getoonde stap waarbij een dunne oxydefilm 132 door oxydatie is gevormd op de N-type collectorlaag 16, op het bodemge-deelte van het openingsgedeelte 131, enwel in een dikte van 10 nm tot 30 nm. Op dit moment, hoewel niet te zien, 25 wordt ook het blootgelegde oppervlak van de basiselektrode 18 geoxydeerd. Vervolgens wordt een bovenlaag van de N-type collectorlaag 16 gedoopt met een P-type verontreiniging, typisch ionen van boriumdifluoride (BF2+) via het openingsgedeelte 131 voor het vormen van een verbindings-30 basislaag. De ionimplantatie wordt uitgevoerd bij een versnellingsenergie van 10 keV tot 40 keV in een dosis van ongeveer 1 x 1012 ionen/cm2 tot 1 x 10u ionen/cm2. Opgemerkt wordt, dat in de opvolgende figuren, afgezien van de vergrote aanzichten, de illustratie van de dunne 35 oxydefilm 132 is weggelaten. Een weerstandsfilm 89 is op de siliciumnitridefilm 86 gevormd en een raam 90 is in de weerstandsfilm 89 gevormd op het gebied waar door lithografie de MIS-condensator te vormen is.

10 0 6 7 58 31

De siliciumnitridefilm 86 en de tweede en eerste siliciumoxydefilms 32, 31 zijn geëtst door gebruik te maken van de weerstandsfilm 89 als etsmasker. Het gevolg is dat een condensatoropeningsgedeelte 36 in de 5 siliciumnitridefilm 86 en de tweede en eerste in fig. 5F getoonde siliciumoxidfilms 32, 31 is gevormd. De weerstandsf ilm 89 is verwijderd.

Een siliciumnitridefilm 37 is door CVD gevormd in een dikte van 10 nm tot 200 nm en vervolgens is door 10 CVD een siliciumoxydefilm 133 gevormd. De verontreiniging die is gedoopt door ionimplantatie is gediffundeerd door uitgloeien, teneinde een verbindingsbasislaag 61 op de bovenlaag van de N-type collectorlaag 16 op het bodemge-deelte van het openingsgedeelte 131 te vormen. Op het-15 zelfde moment is een P-type entbasislaag 62 op zodanige wijze gevormd dat deze is aangesloten op de verbindingsbasislaag 61 door diffusie van de verontreiniging van de basiselektrode 18.

Een weerstandspatroon 39 is door lithografie op 20 de siliciumoxydefilm 133 op het gebied gevormd waar de MIS-condensator te vormen is, dat wil zeggen aan de binnenwand van het condensatoropeningsgedeelte 36. De siliciumoxydefilm 133 en de siliciumnitridefilm 37 zijn onderworpen aan anisotroop etsen onder gebruikmaking van 25 het weerstandspatroon 39, als een etsmasker.

Bijgevolg is, zoals getoond in fig. 5G een zijwand 20, omvattende de siliciumoxydefilm 133, siliciumnitridef ilm 37 en dunne oxydefilm 132 tegen de zijwand van het openingsgedeelte 131 gevormd, en is er een di-30 elektrische film 52 als capaciteit gevormd, welke de siliciumnitridefilm 37 omvat, welke is gevormd tegen de binnenwand van het condensatoropeningsgedeelte 36.

De van een patroon voorziene siliciumoxydefilm 133 is op de diëlektrische film 52 geplaatst. De zijwand 35 20 isoleert de basiselektrode 18 van een emitterlaag, welke in de navolgende stap zal worden gevormd. Vervolgens wordt het weerstandspatroon 39 verwijderd.

10 0 6 7 58 32

Vervolgens, zoals getoond in de vergrote illustratie van een bipolaire transistor in de fig. 5H en 51, is de verbindingsbasislaag 61 in een gedeelte dat het gebied vormt waar de intrinsieke basislaag te vormen is, 5 verwijderd door etsen (bijvoorbeeld isotroop etsen) onder gebruikmaking van de zijwand 20, siliciumnitridefilm 86 en de diëlektrische film 52 als masker. Dienovereenkomstig is een ondersneden gedeelte gevormd aan de onderzijde van de zijwand 20. Daarnaast is de etshoeveelheid 10 zodanig ingesteld dat alles of een gedeelte van de verbindingsbasislaag 61 wordt verwijderd. Het isotrope etsen is uitgevoerd onder gebruikmaking van een zogeheten SC-l kokende vloeistof, welke is verkregen door het koken van een gemengde oplossing van waterstofperoxyde en waterige 15 ammonia, of is uitgevoerd met een isotroop plasma-etspro-ces.

De oxydefilm 133 (getoond door een dubbele punt-streeplijn) van de zijwand 20 is verwijderd door middel van nat etsen onder gebruikmaking van fluorzuur.

20 Op hetzelfde moment is ook de dunne oxydefilm 132 op het onderste gedeelte van de zijwand 20 geëtst in de richting van de basiselektrode 18. Als gevolg daarvan is de zijwand 20, welke de siliciumnitride 37 omvat, gevormd in een vorm die overhangt in het openingsgedeelte 131. In 25 het bovenstaande nat etsen is de siliciumoxydefilm 133 (getoond door een twee punt-streeplijn) op het gebied, waar de condensator te vormen, ook verwijderd.

Vervolgens is, zoals is getoond in de vergrote illustratie van een eerste bipolaire transistor in fig.

30 5J en fig. 5K een intrinsieke basislaag 63, omvattende een kristalmengsel van silicium-germanium (Sit_xGex, bij voorkeur 0,05 £ x < 0,3, bijvoorbeeld x=0,15) gevormd op de N-type collectorlaag 16 in het gedeelte waar de verbindingsbasislaag 61 en de dunne oxydefilm 132 aan het 35 onderste gedeelte van de zijwand 20 zijn geëtst door selectieve epitaxiale aangroei, onder gebruikmaking van een chemische dampafzetting onder hoog vacuüm (UHV-CVD) of lage-druk CVD. Daar een gedeelte van de dunne oxyde- 10 0 6 7 58 33 film 132 aan het onderste gedeelte van de zijwand 20 is verwijderd door etsen onder gebruikmaking van fluorzuur is op dit moment de intrinsieke basislaag 63 uitgevoerd in een vorm die aan de basiselektrodezijde 18 uitsteekt.

5 Het proces gaat verder bij een in fig. 5L

weergegeven stap waarbij een polykristallijne silicium-film die sterk is gedoopt met een N-type verontreiniging is gevormd door CVD. De aldus gevormde polykristallijne siliciumfilm zal worden genomen als een emitterelektrode 10 van een NPN transistor en een bovenste elektrode van een MIS-condensator. Vervolgens vindt het emitteruitgloeien plaats bij een temperatuur van 700°C en 1000°C voor het sterk diffunderen van de N-type verontreiniging van de polykristallijne siliciumfilm naar de bovenlaag van de 15 intrinsieke basislaag 63, teneinde aldus een emitterlaag te vormen.

Een weerstandsmasker (niet getoond) is door lithografie in een gebied gevormd waar de emitterelektrode te vormen is en in een gebied waar de bovenste elek-20 trode van de MIS-condensator te vormen is. De polykristallijne siliciumfilm is geëtst onder gebruikmaking van de weerstandsfilm als masker, teneinde een emitterelektrode 65 te vormen die is aangesloten op de emitterlaag 64 en ook om een bovenste elektrode 53 op de diëlektri-25 sche film 52 te vormen. Het weerstandsmasker dat is gevormd door lithografie wordt verwijderd.

Het proces gaat verder bij een in fig. 5M getoonde stap, waarbij een weerstandsfilm 134 boven het gehele oppervlak van de siliciumnitridefilm zijde 86 is 30 gevormd en ramen 135, 136 in de weerstandsfilm 134 op de basiselektrode 18 zijn gevormd, alsmede op de N-type plugdiffusielaag 17, door middel van lithografie. De siliciumnitridefilm 86 en de tweede, eerste silicium-oxydefilms 32, 31 en dergelijke zijn geëtst onder ge-35 bruikmaking van de weerstandsfilm 134 als masker, teneinde in de siliciumnitridefilm 86 en de tweede silicium-oxydefilm 32 een basiselektrode-openingsgedeelte 45 te vormen dat in verbinding staat met de basiselektrode 18 10 0 6 7 58 34 ( en om in de siliciumnitride film 86 en de tweede en eerste siliciumitridefilms 32, 31 een collectorelektrode-openingsgedeelte 46 te vormen dat in verbinding staat roet de N*-type plugdiffusielaag 17. Vervolgens is de weer-5 standsfilm 134 verwijderd.

Bij de volgende in fig. 5N getoonde stap, zijn een barrièremetaal en een legering op aluminiumbasis afgezet door sputteren, gevolgd door het van een patroon voorzien onder gebruikmaking van lithografie en etsen.

10 Het gevolg is dat een basismetaalelektrode 22 die is aangesloten op de basiselektrode 18 via het basiselektro-de~openingsgedeelte 45, is gevormd; waarbij een metalen emitterelektrode 23 op de emitterelektrode 65 is gevormd; en een collectorelektrode 24 is gevormd, die is aangeslo-15 ten op de N+-type plugdiffusielaag 17 via het collectore-lektrode-openingsgedeelte 46. Bovendien is een bovenste metalen elektrode 54 gevormd die is aangesloten op de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensator. Op deze wijze zijn een bipolaire NPN transistor 5 en een MIS-20 condensator 6 op hetzelfde siliciumsubstraat 11 gevormd.

In het fabricageproces overeenkomstig de derde uitvoeringsvorm is zowel de N+-type diffusielaag 51 als de onderste elektrode gevormd door hetzelfde ionimplanteren, als hetgeen is uitgevoerd voor de N*-type plugdiffusielaag 25 17. Ook is de diëlektrische film 52 van de MIS-condensator 6 uit dezelfde siliciumnitridefilm 37 gevormd, welke de zijwand 20 van de bipolaire NPN transistor 5 vormt. Voorts is de bovenste elektrode 53 uit dezelfde polykris-tallijne siliciumfilm gevormd als welke de emitterelek-30 trode 65 vormt.

Dienovereenkomstig kan de bipolaire NPN hetero-junctie transistor 5 van het smalle-basis type met de intrinsieke basislaag 63 gevormd uit het kristalmengsel van silicium en germanium en de MIS-condensator 6 op 35 hetzelfde siliciumsubstraat ll worden gevormd door het slechts aan de stappen van het vormen van de bipolaire NPN transistor 5 toevoegen van twee lithografiestappen en een etsstap, meer in het bijzonder bij het toevoegen van 10 0 6 7 58 35 een lithografiestap en een etsstap voor het vormen van het condensatoropeningsgedeelte 36 en een andere litho-grafiestap voor het van patronen voorzien van de diëlek-trische film 52.

5 Aldus kan een LSI met hoge kwaliteit worden gerealiseerd, omvattende de bipolaire NPN transistor 5 en de MIS-condensator 6, slechts bij toevoeging van het minimale aantal fabricagestappen.

Vervolgens zal een vierde uitvoeringsvorm van 10 het proces van het fabriceren van een halfgeleiderinrich-ting overeenkomstig met de onderhavige uitvinding worden beschreven onder verwijzing naar in fig. 6A tot 6G getoonde fabricagestappen. In deze figuren zijn delen die corresponderen met degene die zijn beschreven onder 15 verwijzing naar fig. 2A tot fig. 5N door middel van dezelfde verwijzingscijfers aangeduid.

Dezelfde stappen als degene die zijn beschreven onder verwijzing naar de fig. 4A tot 4D zullen worden herhaald. Aldus, zoals is getoond in fig. 6A is een N+-20 type gedoopte laag 12 in het siliciumsubstraat 11 in een gebied gevormd waar een bipolaire transistor te vormen is, en is een N-type epitaxiale laag 13 op het siliciumsubstraat 11 gevormd door epitaxiale aangroei, in overeenstemming met de stappen, zoals omschreven onder ver-25 wijzing naar de fig. 4A tot 4D. Op dit moment is de N+-type gedoopte laag 12 gediffundeerd in een onderste gebied van de epitaxiale laag 13. In de epitaxiale laag 13 is een isolatie-oxydefilm 14 gevormd. Ook is de isola-tie-oxydefilm 14 gevormd in een gebied waar een MIS-30 condensator te vormen is. De epitaxiale laag 13 in een gebied waar een bipolaire transistor te vormen is, wordt genomen als een N-type collectorlaag 16. Terwijl dit niet is weergegeven, is de siliciumoxydefilm 82, welke onder verwijzing naar fig. 2H is beschreven, op het oppervlak 35 van de epitaxiale laag 13 gevormd.

Een N+-type plugdiffusielaag 17 die is aangesloten op de N*-type gedoopte laag is in de epitaxiale laag 13 in het gebied gevormd waar de bipolaire transistor ï 0 0 6 7 58 36 door ionimplanteren te vormen is. Ook is een P*-type isolatiediffusielaag 15 gevormd in een onderste gedeelte van de isolatie-oxydefilm 14, door middel van ionimplan-tering.

5 Bij de volgende in fig. 6B weergegeven stap, waarbij een eerste siliciumoxydefilra 31 door CVD is gevormd over het gehele oppervlak van de N-type epitaxia-le laag 13 is dit geschied in een dikte van 50 nm tot 300 nm. Een basisopeningsgedeelte 34 is in de eerste silici-10 umoxydefilm 31 op de N-type collectorlaag 16 met lithografie en etsen gevormd. Vervolgens is het door lithografie gevormde weerstandsmasker verwijderd. Een polykris-tallijne siliciumfilm 41 is door CVD gevormd aan de binnenzijde van het basisopeningsgedeelte 34 en aan de 15 eerste siliciumoxydefilm 31, en wel in een dikte van bijvoorbeeld 100 nm tot 300 nm. De polykristallijne siliciumfilm 41 is volledig gedoopt met een P-type verontreiniging, typisch ionen van boriumdifluoride (BF2+) door ionimplantatie. De ionimplantatie wordt uitgevoerd 20 bij een versnellingsenergie van 20 keV tot 100 keV in een dosis van 1 x 10u ionen/cm2 tot 1 x 1016 ionen/cm2.

Het proces gaat verder bij een in fig. 6C getoonde stap, waarbij een weerstandsfilm 5 door lithografie in een gebied is gevormd waar een basiselektrode 25 te vormen is en in een gebied waar een MIS-condensator te vormen is. De polykristallijne siliciumfilm 41 is door RIE van patronen voorzien, onder gebruikmaking van de weerstandsfilm 85 als etsmasker. Om de polykristallijne siliciumfilm 41 achter te laten in het gebied waar de 30 basiselektrode te vormen is. Op hetzelfde moment is een onderste elektrode 56 van de polykristallijne siliciumfilm 41 gevormd, links in het gebied waar de MIS-condensator te vormen is.

Vervolgens wordt de weerstandsfilm 85 verwij-35 derd. In de volgende in fig. 6D getoonde stap is door CVD een tweede siliciumoxydefilm 32 op de eerste siliciumoxydef ilm 31 gevormd, teneinde de van patronen voorziene polykristallijne siliciumfilm 41 en de onderste elektrode 10 0 6 7 58 f 35 een lithografiestap en een etsstap voor het vormen van het condensatoropeningsgedeelte 36 en een andere litho-grafiestap voor het van patronen voorzien van de diëlek-trische film 52.

Dezelfde stappen als degene die zijn beschreven onder verwijzing naar de fig. 4A tot 4D zullen worden herhaald. Aldus, zoals is getoond in fig. 6A is een N*-20 type gedoopte laag 12 in het siliciumsubstraat 11 in een gebied gevormd waar een bipolaire transistor te vormen is, en is een N-type epitaxiale laag 13 op het siliciumsubstraat 11 gevormd door epitaxiale aangroei, in overeenstemming met de stappen, zoals omschreven onder ver-25 wijzing naar de fig. 4A tot 4D. Op dit moment is de N+-type gedoopte laag 12 gediffundeerd in een onderste gebied van de epitaxiale laag 13. In de epitaxiale laag 13 is een isolatie-oxydefilm 14 gevormd. Ook is de isola-tie-oxydefilm 14 gevormd in een gebied waar een MIS-30 condensator te vormen is. De epitaxiale laag 13 in een gebied waar een bipolaire transistor te vormen is, wordt genomen als een N-type collectorlaag 16. Terwijl dit niet is weergegeven, is de siliciumoxydefilm 82, welke onder verwijzing naar fig. 2H is beschreven, op het oppervlak 35 van de epitaxiale laag 13 gevormd.

Een N+-type plugdiffusielaag 17 die is aangesloten op de N*-type gedoopte laag is in de epitaxiale laag 13 in het gebied gevormd waar de bipolaire transistor i ü 0 6 7 58 38 siliciumoxydefilm 32 is gevormd. De weerstandsfilm 89 is verwijderd.

Een siliciunnitridefilm 37 is door CVD gevormd in een dikte van 10 nm tot 200 nm en vervolgens is door 5 CVD een siliciumoxydefilm 133 gevormd. De verontreiniging die is gedoopt door ionimplantatie is gediffundeerd door uitgloeien om een verbindingsbasislaag 61 op de bovenlaag van de N-type collectorlaag 16 op het bodemgedeelte van het openingsgedeelte 131 te vormen. Op hetzelfde moment 10 is een P*-type entbasislaag 62 op zodanige wijze gevormd dat deze is aangesloten op de verbindingslaag 61 door diffusie van verontreiniging vanuit de basiselektrode 18.

Een weerstandspatroon 39 is gevormd door een 15 lithografie op de siliciumoxydefilm 133 in het gebied waar de MIS-condensator te vormen is, dat wil zeggen aan de binnenwand van het condensatoropeningsgedeelte 36. De siliciumoxydefilm 133 en de siliciumnitridefilm 37 zijn onderworpen aan anisotroop etsen onder gebruikmaking van 20 het weerstandspatroon 39 als etspatroon.

Daarna zullen dezelfde stappen als degene die zijn beschreven onder verwijzing naar fig. 5G tot 5N worden herhaald. Als gevolg daarvan is, zoals is getoond in fig. 6G, een zijwand 20, omvattende een siliciumoxyde-25 film 133, siliciumnitridefilm 37 en dunne oxydefilm 132 op de zijwand van het openingsgedeelte 131 gevormd, tezamen met een diëlektrische film 52 voor de condensator welke is samengesteld uit de siliciumnitridefilm 37, en is gevormd aan de binnenwand van het condensatoropenings-30 gedeelte 36. De van patronen voorziene siliciumoxydefilm 133 is achtergebleven op de diëlektrische film 52. Het weerstandspatroon 39 is verwijderd.

Vervolgens, zoals is getoond door de vergrote illustratie van een bipolaire transistor in fig. 6H en 35 61, is de verbindingsbasislaag 61 bij een gedeelte dat het gebied vormt waar de intrinsieke basislaag te vormen is, verwijderd door etsen (bijvoorbeeld isotroop etsen) onder gebruikmaking van de zijwand 20, siliciumnitride- 10 0 6 7 58 1 39 film 86 en de diëlektrische film 52 als masker. Dienovereenkomstig is een ondersneden gedeelte gevormd aan de onderzijde van de zijwand 20. De oxydefilm 133 (niet getoond) van de zijwand 20 is verwijderd door nat etsen 5 onder gebruikmaking van fluorzuur. Op dit moment is de dunne oxydefilm 132 aan het onderste gedeelte van de zijwand 20 ook geëtst in de richting van de basiselektrode 18. Het gevolg is dat de zijwand 20, omvattende de siliciumnitride 37, is uitgevoerd in een vorm die over-10 hangt in het openingsgedeelte 131. Bij het hierboven genoemde nat etsen is de siliciumoxydefilm 133 (niet getoond) in het gebied waar de condensator te vormen is, ook verwijderd.

Een intrinsieke basislaag 63, samengesteld uit 15 een kristalmengsel van silicium-germanium (Si^Ge^ bij voorkeur 0,05 <, x < 0,3, bijvoorbeeld x=0,15) gevormd op de N-type collectorlaag 16 bij het gedeelte waar de verbindingsbasislaag 61 en de dunne oxydefilm 132 in het onderste gedeelte van de zijwand 20 zijn geëtst door 20 selectieve epitaxiale aangroei. Daar een gedeelte van de dunne oxydefilm 132 aan de onderzijde van de zijwand 20 op dit moment is verwijderd door etsen onder gebruikmaking van fluorzuur, is de intrinsieke basislaag 63 uitgevoerd in een vorm die uitsteekt aan de zijde van de 25 basiselektrode 18.

Een polykristallijne siliciumfilm die sterk is gedoopt met een N-type verontreiniging is dan door CVD gevormd. De aldus gevormde polykristallijne siliciumfilm zal worden genomen als emitterelektrode van een NPN 30 transistor en een bovenste elektrode van een MIS-conden-sator. Het emitteruitgloeien vindt dan plaats bij een temperatuur van 700°C en 1000°C voor het sterk diffunderen van de N-type verontreiniging van de polykristallijne siliciumfilm naar de bovenlaag van de intrinsieke basis-35 laag teneinde aldus een emitterlaag 64 te vormen.

Een weerstandsmasker (niet getoond) is door lithografie gevormd in een gebied waar de emitterelektrode te vormen is en op een gebied waar de bovenste elek- f0 0 6 7 58 40 trode van de MIS-condensator te vormen is. De polykris-tallijne siliciumfilra is geëtst onder gebruikmaking van de weerstandsfilm als masker, teneinde een emitterelek-trode 65 te vormen die is aangesloten op de emitterlaag 5 64 en ook om een bovenste elektrode 53 op de diëlektri-sche film 52 te vormen. Het door lithografie gevormde weerstandsmasker wordt verwijderd.

Door lithografie en etsen is een basiselektro-de-openingsgedeelte 45 dat in verbinding staat met een 10 basiselektrode 18 in de siliciumnitridefilm 86 en de tweede siliciumoxydefilm 32 gevormd, en een collectore-lektrode-openingsgedeelte 46 dat in verbinding staat met het N*-type plugdiffusielaag 17 is in de siliciumnitride-film 86 en de tweede en eerste siliciumoxydefilms 32, 31 15 gevormd. De door lithografie gevormde weerstandsfilm (niet getoond) is vervolgens verwijderd.

Een barrièremetaal en een legering op basis van aluminium zijn afgezet door sputteren, gevolgd door het van patronen voorzien onder gebruikmaking van lithografie 20 en etsen. Het gevolg is dat een metalen basiselektrode 22 die is aangesloten op de basiselektrode 18 via het basi-selektrode-openingsgedeelte 45, is gevormd; een metalen emitterelektrode 23 is op de emitterelektrode 65 gevormd; en een collectorelektrode 24 is aangesloten op de N+-type 25 plugdiffusielaag 17 via het collectorelektrode-openings-gedeelte 46, welke achtereenvolgens zijn gevormd. Bovendien is een bovenste metalen elektrode 54 die is aangesloten op de bovenste elektrode 53 van de MIS-condensa-tor, gevormd.

30 Op deze wijze zijn een bipolaire NPN transistor 7 en een MIS-condensator 8 op hetzelfde siliciumsubstraat 11 gevormd. In het fabricageproces overeenkomstig met de vierde uitvoeringsvorm zijn de onderste elektrode 56 en de basiselektrode 18 beide gevormd uit de polykristallij-35 ne siliciumfilm 41, en is de diëlektrische film 52 van de MIS-condensator 8 uit dezelfde siliciumnitridefilm 37 gevormd, welke film de zijwand vormt van de bipolaire NPN transistor 7. Bovendien is de bovenste elektrode 53 uit .1® 0 6 7 5 8 41 dezelfde polykristallijne siliciumfilm gevormd, welke film de emitterelektrode 65 vormt.

Dienovereenkomstig kan de bipolaire NPN hetero-junctie transistor 7 van het smalle-basis type met de 5 intrinsieke basislaag 63 die is gevormd op het kristal-mengsel van silicium en germanium, alsmede de MIS-conden-sator 8 worden gevormd op hetzelfde siliciumsubstraat 11, slechts door het aan de stappen van het vormen van de bipolaire NPN transistor 1 toevoegen van twee lithogra-10 fiestappen en een etsstap, meer in het bijzonder het toevoegen van een lithografiestap en een etsstap voor het vormen van het condensatoropeningsgedeelte 36 alsmede een andere lithografiestap voor het van patronen voorzien van de diëlektrische film 52. Aldus kan slechts een hoge 15 kwaliteit LSI, omvattende de bipolaire NPN transistor 7 en de MIS-condensator 8 worden gerealiseerd door het alleen maar toevoegen van het minimale aantal van de fabricagestappen.

Overeenkomstig de hierboven beschreven onderha-20 vige uitvinding is, wanneer de zijwanden worden gevormd voor het isoleren van de basiselektrode die is aangesloten op de basislaag van de emitterlaag die is gevormd op de basislaag, de diëlektrische film van de MIS-condensa-tor gevormd uit de film dezelfde film als de filmen die 25 de zijwanden vormen, zo dat de diëlektrische film van de condensator niet hoeft te worden gevormd door middel van een onderscheiden stap, zoals dat bij aanverwante processen het geval is.

Daar, de bovenste elektrode van de condensator 30 niet hoeft te worden gevormd in een verschillende stap, gezien de bovenste elektrode van de MIS-condensator die is gevormd uit de film, welke dezelfde is als de film die de emitterlaag vormt, en daar de onderste elektrode van de MIS-condensator die is gevormd uit de film die het-35 zelfde is als de film die de basiselektrode vormt, is het niet nodig dat de onderste elektrode van de condensator in een onderscheiden stap wordt gevormd.

10 06 7 58 42

Aldus kan een MIS-condensator op één substraat worden gevormd, tezamen met een bipolaire transistor, door slechts het minimale aantal stappen toe te voegen aan de stappen van het vormen van de bipolaire transis-5 tor. Dit maakt het mogelijk om te voorzien in een LSI met hoge kwaliteit die tegen lage kosten is aangepast aan het multimedianiveau.

De onderhavige uitvinding is het onderwerp van vele variaties, modificaties en gedetailleerde wijzigin-10 gen. Het is de bedoeling dat alle materie die in de specificatie is beschreven en is getoond in de bijgaande tekeningen slechts wordt gezien als illustratief. Dienovereenkomstig is het de bedoeling dat de uitvinding slechts wordt beperkt door de geest en het gebied van de 15 bijgaande conclusies.

^ 0 6 7 58

Claims

1. Werkwijze voor het fabriceren van een half-geleiderinrichting, omvattende de stappen van: het vormen van een basislaag van een bipolaire transistor op een halfgeleidersubstraat door selectieve 5 epitaxiale aangroei; en het vormen van een diëlektrische filmlaag van een MIS-condensator op het halfgeleidersubstraat; waarin, wanneer zijwanden voor het isoleren van een basiselektrode die is aangesloten op de basislaag van een emitter- 10 laag, op de basislaag zijn gevormd, de diëlektrische filmlaag ook een film is die één van de filmen vormt die de zijwanden vormen.

2. Werkwijze voor het fabriceren van een half-geleiderinrichting volgens conclusie 1, waarin een boven- 15 ste elektrode van de MIS-condensator een filmlaag omvat, welke ook een filmlaag is die de emitterlaag vormt.

3. Werkwijze voor het fabriceren van een halfgeleider inrichting volgens conclusie 1, waarin een onderste elektrode van de MIS-condensator een filmlaag omvat, 20 welke ook een filmlaag is die de basiselektrode vormt.

4. Werkwijze voor het fabriceren van een half-geleiderinrichting volgens conclusie 2, waarin een onderste elektrode van de MIS-condensator een filmlaag omvat, welke ook een filmlaag is die de basiselektrode vormt.

5. Werkwijze voor het fabriceren van een half- geleiderinrichting volgens conclusie 1, waarin de bipolaire transistor een bipolaire heterojunctie transistor is, waarin de basislaag is samengesteld uit gemengde kristallen van silicium-germanium.

6. Werkwijze voor het fabriceren van een half- geleiderinrichting volgens conclusie 2, waarin de bipolaire transistor een bipolaire heterojunctie transistor is, waarin de basislaag is samengesteld uit gemengde kristallen van silicium-germanium.

7. Werkwijze voor het fabriceren van een half geleider inrichting volgens conclusie 3, waarin de bipo- 1006758 * laire transistor een bipolaire heterojunctie transistor is, waarin de basislaag is samengesteld uit gemengde kristallen van silicium-germanium.

8. Werkwijze voor het fabriceren van een half-5 geleiderinrichting volgens conclusie 4, waarin de bipolaire transistor een bipolaire heterojunctie transistor is, waarin de basislaag is samengesteld uit gemengde kristallen van silicium-germanium. 10 0 6 / 58