JPH02135738A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に自己整合的
にバイポーラトランジスタのエミッタベース領域を形成
するのに好適の半導体装置の製造方法に関する。

［従来の技術］ 近時、バイポーラトランジスタの製造工程においては、
自己整合技術により、マスク寸法より小さいエミッタス
リットの形成が可能となっている。

自己整合バイポーラ１ヘランジスタの従来の製造方法に
おいては、所定の埋込領域、エピタキシャル層及び絶縁
領域を設けた半導体基板上に、先ず、ベース不純物を含
む多結晶シリコン膜及び酸化膜を順次形成し、パターン
形成されたフォトレジストをマスクとするエツチングに
より、前記多結晶シリコン膜及び酸化膜に活性領域内の
半導体基板に到達する開口を設ける。そして、半導体基
板及び多結晶シリコン膜を酸化した後、熱処理により、
クラフトベース領域を形成する。次いで、イオン注入に
より開口内の半導体基板にベース領域を形成した後、多
結晶シリコン膜又は酸化膜を成長させる。その後、異方
性エツチングにより開口側面にのみ残存させて他の部分
の多結晶シリコン膜又は酸化膜を除去する。更に、半導
体基板の表面が露出するまで、異方性又は等方性のエツ
チングを行う。その後、多結晶シリコン膜を全面に成長
させた後、エミッタ不純物をこの多結晶シリコン膜にイ
オン注入し、熱処理を施すことにより、前記、エミッタ
不純物を多結晶シリコン膜から半導体基板表面に拡散さ
せてエミッタ領域を形成する。

この従来方法は、開口側面に多結晶シリコン膜又は酸化
膜を形成することにより、エミッタ開口幅をマスク幅よ
り微細に形成できるため、エミッタ直下の活性ベース領
域の抵抗が低減されるという利点がある。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した従来の半導体装置の製造方法は
、上述の利点を有する一方で、エミッタ領域とグラフト
ベース領域との間の不活性ベース領域の距離が大きくな
るため、抵抗が増大するという欠点があり、ベース抵抗
の低減に十分な効果を有しているとはいえない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
バイポーラトランジスタの製造に適用した場合に、不活
性ベース領域を低抵抗化させてベース抵抗を有効に低減
することができる半導体装置の製造方法を提供すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板の一
主面を覆う第１の膜に半導体基板に到達する開口を設け
る工程と、前記半導体基板上に第２の膜を形成した後こ
れを異方性エツチングすることにより前記開口の側面に
第２の膜を残存させて他の領域の第２の膜を除去する工
程と、少なくとも前記第２の膜に覆われていない領域の
前記半導体基板の表面を酸化して酸化膜を形成する工程
と、前記第２の膜を除去した後前記酸化膜をマスクとし
て前記半導体基板内に不純物を自己整合的に導入する工
程とを有することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、第１の膜に設けられた開口内にて、
この開口の側面に形成された窒化膜等の耐酸化性を有す
る第２の膜をマスクとして、第２の膜に覆われていない
半導体基板の表面を酸化して酸化膜を形成する。そして
、この第２の膜を除去した後、前記開口内の前記酸化膜
をマスクとして、前記第２の膜が存在していた領域に自
己整合的に不純物を導入する。これにより、この領域が
低抵抗化される。

これをバイポーラトランジスタの製造に適用した場合は
、前記第１の膜に不純物を導入した後熱処理することに
より、半導体基板の表面にグラフ１−ベース領域を形成
する。一方、前記酸化膜の直下に不純物を導入してベー
ス領域を形成し、このベース領域の内部にエミッタ領域
を形成する。そうすると、エミッタ領域とグラフトベー
ス領域との間の不活性ベース領域には、前述の如く、第
２の膜の膜を除去した後自己整合的に不純物が導入され
ているので、この不活性ベース領域は低抵抗化されてい
る。このため、ベース抵抗が低減される。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図（ａ）乃至（ｇ）は本発明の実施例方法を工程順
に示ず縦断面図である。以下に、本実施例方法について
工程を追って説明する。

先ず、第１図（ａ）に示すように、Ｐ−型半導体基板１
の表面に、ｎ＋型型埋領領域２ｎ−型エピタキシャル層
３及び酸化膜による絶縁領域４を形成した後、ボロンを
添加した多結晶シリコン膜５及び酸化膜６を形成する。

次いで、酸化膜６上に絶縁領域４に囲まれた活性領域内
の一部が局部的に開口するフォトレジストパターン（図
示せず）を形成し、このフォトレジストパターンをマス
クとして酸化膜６及び多結晶シリコン膜５を異方性エツ
チングすることにより、第１の開ロアを設ける。なお、
多結晶シリコン膜５へのボロンの添加はイオン注入によ
ればよい。また、酸化膜６は多結晶シリコン膜５の熱酸
化により形成してもよく、又はＣＶＤ成長により多結晶
シリコン膜５上に堆積させてもよい。この酸化膜６の厚
さは例えば約４０００人で°ある。

次いで、第１図（ｂ）に示すように、全面に酸化膜８を
被着した後、異方性エツチングにより開ロアの側面にの
み酸化膜８を残存させて他の部分の酸化Ｍ８を除去する
。その後、露出した半導体基板１の表面上に熱酸化によ
り約４００人の厚さの酸化ＷＡ９を形成し、更に全面に
耐酸化性を有する窒化膜１０を被着する。酸化ｒｙＡ８
及び窒化膜１゜の厚さはいずれも例えば約２０００人で
ある。

次いで、第１図（ｃ）に示すように、異方性エツチング
により第１の開ロアの側面にのみ窒化膜１０を残存させ
、他の部分の窒化膜１ｏを除去する。これにより、開ロ
ア内において窒化膜１ｏにより囲まれた領域の酸化膜９
の表面が露出する。

その後、この露出した酸化膜９をエツチング除去した後
、熱処理することにより約ｉ　ｏｏｏ人の厚さの熱酸化
膜１１を新たに形成し、同時に多結晶シリコンＭ５から
のボロンの拡散により多結晶シリコン膜５と接触するエ
ピタキシャル層３にグラフトベース領域１２を形成する
。

次いで、第１図（ｄ）に示すように、窒化膜１０をエツ
チング除去し、更に窒化膜１ｏの下方の酸化膜９を湿式
エツチングにより除去することにより基板表面を露出さ
せ、酸化膜８と酸化膜１１との間に狭まれた領域に自己
整合的に第２の開口１３を設ける。その後、この第２の
開口１３を窓としてボロンを基板表面に拡散させること
により、不活性ベース領域１４を基板表面のグラフトベ
ース領域１２に隣接する位置に自己整合的に形成する。

従って、この不活性ベース領域には不純物ボロンが高濃
度で導入されている。第２の開口１３の幅、延いては不
活性ベース領域１４の大きさは窒化膜１０の膜厚を調節
することにより自由に設定できる。

次いで、第１図（ｅ）に示すように、酸化膜１１を湿式
エツチングにより除去した後、酸化膜８により囲まれた
領域の基板表面上に熱酸化により酸化膜１５を形成する
。更に、ボロンをイオン注入することにより、ベース領
域１６を不活性ベース領域１４に囲まれた領域の基板表
面に形成する。

次に、第１図（ｆ）に示すように、多結晶シリコン膜１
７を被着した後、異方性エツチングすることにより、第
１の開ロアの側面にのみ多結晶シリコン膜１７を残存さ
せる。そして、この側壁多結晶シリコン膜１７をマスク
にして酸化膜１５をエツチングすることにより、自己整
合的に第３の開口１８を設ける。

その後、第１図（ｇ）に示すように、多結晶シ２１コン
膜１９を全面に被着し、ヒ素を多結晶シリコン膜１９内
にイオン注入する。

次いで、熱処理を施すことにより、多結晶シリコンＭ１
９から基板表面にヒ素を拡散させてエミッタ領域２０を
形成する。その後、メタライズ工程を経てトランジスタ
が完成する。

なお、多結晶シリコンＩｆｉ　１７の厚さは不活性ベー
ス領域１４とエミッタ領域２ｏとが重ならないで０．０
１乃至０．１μｍだけ離れるように設定することが好ま
ｊ〜い。両頭域が重なるとエミッタベース接合耐圧の低
下を招来するがらである。

本実施例においては、不活性ベース領域１４に、窒化膜
１０を除去した後の第２の開口１３を介して不純物ボロ
ンを拡散導入しているがら、この不活性ベース領域１４
は自己整合的に不純物が高濃度に導入されて低抵抗化さ
れている。従って、エミッタ領域２０とグラフトベース
領域１２との間のベース抵抗が低い。

具体的にベース抵抗の低減効果を見積ると、従来の不活
性ベース領域の層抵抗が２．５にΩ／口であり、エミッ
タ直下の活性領域の層抵抗がＩＯＫΩ／口である。また
、本発明の実施例においては、不活性ベース領域の層抵
抗が１．３にΩ／口である。

そこで、エミッタ長（Ｌｔ）を５７１ｍ、エミツタ幅（
Ｗε）を０．５μｍ、不活性ベース領域の幅（Ｗａｎ）
を片側で０．２５μｍとすると、エミッタ直下の活性ベ
ース領域のベース抵抗成分Ｒ＋は＝　　８３Ω である。

従来の不活性ベース領域のベース抵抗成分ＲｅＣは ＝　　６３Ω である。

一方、本実施例の不活性ベース領域のベース抵抗成分Ｒ
−は ＝　　３３Ω である。

従って、従来のベース抵抗はＲｉ　＋ＲｅＣ＝１４６Ω
であるのに対し、本実施例においては、Ｒ，＋Ｒ！＋！
＝　１１６Ωとなり、従来に比してベース抵抗が著しく
低減される。

次に、本発明の第２の実施例について第２図を参照して
説明する。第２図（ａ）乃至（Ｃ）は本実施例方法を工
程順に示す縦断面図である。

第１図（ｂ）に示すように、酸化膜８及び酸化膜９を形
成する工程までは第１の実施例と同一である。

その後、第２図（ａ）に示すように、窒化Ｍ２１及び多
結晶シリコン膜２２を順次被着する。但し、窒化膜２１
の厚さは例えば５００人であり、第１の実施例の窒化膜
１０　［２０００人、第１図（ｂ）参照］に比して薄く
てよい、また、多結晶シリコン膜２２の厚さは形成せん
とするエミッタ領域の幅に応じて設定する。

次いで、多結晶シリコン膜２２を異方性エツチングして
第１の開ロアの側面にのみ多結晶シリコン膜２２を残存
させる。そして、この多結晶シリコン膜２２をマスクに
して窒化膜２１をエツチングするこにより、第２図（ｂ
）に示すように、第１の開ロアの側面及び基板表面上の
若干の領域に窒化膜２１を残存させる。そして、残存し
ていた多結晶シリコン膜２２をエツチング除去した後、
残存している窒化膜２１をマスクとして半導体基板を熱
酸化することにより、窒化１１！２１が存在りない基板
表面上に酸化膜２３を形成する。

次いで、第２図（Ｃ）に示すように、残存していた窒化
膜２１をエツチング除去した後、酸化膜９及び酸化Ｊｉ
！２３を通過させて基板表面にボロンをイオン注入する
ことにより、不活性ベース領域２４及びベース領域２５
を同時に形成する。爾後、第１図（ｆ）、（ｇ）と同様
の工程によりエミッタ領域を形成する。

本実施例では、例えば、酸化膜２３の厚さを９００人と
し、イオン注入をエネルギが３０ＫｅＶ　、注入量が３
　Ｘ　１０　”／ｃｒｄの条件で行うことにより、イオ
ン注入の飛程が酸化膜２３の厚さと略々等しくなる。こ
のなめ、ベース領域２５に比して不活性ベース領域２４
の不純物量を約２倍に、即ち、層抵抗を約１／２にでき
るため、従来の−様な酸化膜厚でのベース領域形成に比
して、低ベース抵抗化が達成できる。また、イオン注入
の工程で更に低いエネルギによるボロンのイオン注入を
追加することにより、不活性ベース領域に効果的に不純
物を注入して更に低抵抗化することもできる。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明は、例えばバイポーラトラン
ジスタのエミッタ領域とグラフトベース領域との間の不
活性ベース領域を自己整合的に高不純物濃度に形成する
から、不活性ベース領域が低抵抗１ヒし、ベース抵抗を
低減することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｇ＞は本発明の第１の実施例を工程
順に示す縦断面図、第２図（ａ）乃至（Ｃ）は本発明の
第２の実施例を工程順に示す縦断面図である。 １；半導体基板、２；埋込領域、３；エピタキシャル層
、４；絶縁領域、５，１７，１９，２２；多結晶シリコ
ン膜、６，８，９，１１，１５゜２３；酸化膜、７；第
１の開口、１０，２１；窒化膜、１２；グラフトベース
領域、１３；第２の開口、１４，２４；不活性ベース領
域、１６，２５；ベース領域、１８；第３の開口、２０
；エミッタ領域

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の一主面を覆う第１の膜に半導体基板
   に到達する開口を設ける工程と、前記半導体基板上に第
   ２の膜を形成した後これを異方性エッチングすることに
   より前記開口の側面に第２の膜を残存させて他の領域の
   第２の膜を除去する工程と、少なくとも前記第２の膜に
   覆われていない領域の前記半導体基板の表面を酸化して
   酸化膜を形成する工程と、前記第２の膜を除去した後前
   記酸化膜をマスクとして前記半導体基板内に不純物を自
   己整合的に導入する工程とを有することを特徴とする半
   導体装置の製造方法。