JPH0287527A - 半導体集積回路装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体集積回路装置、特に、突出状島領域の
側壁に形成されたグラフトベース領域にベース引出用電
極を接続するバイポーラトランジスタを有する半導体集
積回路装置に適用して有効な技術に関するものである。

〔従来の技術〕

本発明者が開発中のバイポーラトランジスタはＳ　Ｉ　
ＣＯＳ　（Ｓｉｄｅ　Ｗａｌｌ　Ｂａ５ｅ　Ｃｏｎｔａ
ｃｔ　５ｔｒｕｃｔｕｒｅ）構造を採用している。この
５ＩＣＯＳ構造を採用するバイポーラトランジスタは動
作領域間に形成される寄生容量が小さいので低電流で高
周波特性を得ることができる。なお、この種の５ＩＣＯ
８構造を採用するバイポーラトランジスタについては例
えば特開昭５９−４０５７１号公報に記載されている。

前記５ＩＣＯ８構造を採用するバイポーラトランジスタ
は、活性領域に形成された突出状（凸状）島領域に真性
ベース領域を形成し、突出状島領域の側壁にグラフトベ
ース領域を形成している。突出状島領域の側壁つまりグ
ラフトベース領域にはベース開口を通してベース引出用
電極が接続されている。ベース引出用電極はｐ型不純物
が導入された多結晶珪素膜で形成されている。

この５ＩＣＯ８構造を採用するバイポーラトランジスタ
のベース引出用電極は以下の方法で形成されている。

まず、基板（エピタキシャル、ｌｉ！Ｉ）の活性領域の
主面上に３層構造のマスク層を形成する。第１磨目のマ
スクは熱酸化法で形成した酸化珪素膜で形成されている
。第２層目マスクはＣＶＤ法で堆積した窒化珪素膜で形
成されている。第３ＦＩＪ目マスクはＣＶＤ法で堆積さ
せた酸化珪素膜で形成されている。

次に、荊記第３層目マスクを主体に使用し、基板の非活
性領域の主面を異方性エツチングで除去し、突出状島領
域を形成する。この後、基板の非活性領域の主面に素子
分離用絶縁膜（酸化珪素膜）を形成すると共に、突出状
島領域の側壁に前記素子分１１１Ｍ！！縁膜に比へて薄
い絶縁膜（酸化珪素膜）を形成する。

次に、前記突出状島領域の側壁にベース開口を形成する
。ベース開口は、前記第１層目マスク及び第３層目マス
クをエツチングマスクとして使用し、前記第２層目マス
クをサイドエツチングし、この後、第２層目マスクを用
いて第１層目マスクを部分的に除去することによって形
成されている。

次に、基板全面にＣＶＤ法で多結晶珪素膜を堆積する。

この多結晶珪素膜は、前記ベース開口を通して突出状島
領域の側壁に一部分を接触させ。

突出状島領域等の段差形状に沿って略均一な膜厚で堆積
される。多結晶珪素膜にはｐ型不純物例えばＢが導入さ
れている。

次に、前記多結晶珪素膜の表面にフォトレジスト膜を塗
布し、多結晶珪素膜の表面の段差形状を緩和する平坦化
処理を施す。

次に、多結晶珪素膜、フォトレジスト膜の夫々の表面に
エツチングを施しくエッチバック処理）、多結晶珪素膜
の高さつまりベース引出用電極の高さを制御する。この
エツチングは前記突出状島領域の上部の第３層目マスク
の表面が露出するまで多結晶珪素膜をエツチングする。

この後、前記多結晶珪素膜を所定の平面形状にパターン
ニングすることにより、ベース引出用電極が形成される
。

グラフトベース領域はベース引出用電極に導入されたｐ
型不純物が突出状島領域の側壁部分に拡散されることに
より形成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

前述の５ＩＣＯ５構造を採用するバイポーラトランジス
タの製造プロセスにおいて、ベース引出用電極の高さを
決めるエツチングは前記第３層目マスクの膜厚の範囲内
で制御する必要がある。ところが、エツチング量は第３
層目マスクが露出するまでの時間を目安として決めてい
るので、製造プロセス条件のばらつきによって前記エツ
チング量が変化する。オーバエツチングの場合、突出状
島領域の側壁（グラフトベース領域）までエツチングさ
れ、グラフトベース領域とベース引出用電極との導通不
良を生じる。また、アンダーエツチングの場合、第３Ｊ
ｊｌ目マスクの表面が多結晶珪素膜で覆われるので、ベ
ース引出用電極の形成後に第３層目マスクを除去するこ
とができない製造プロセス不良を生じる。このため、５
ＩＣＯ３構造を採用するバイポーラトランジスタを有す
る半導体集積回路装置の製造上の歩留りが低下する。

本発明の目的は、５ＩＣＯ８構造を採用するバイポーラ
トランジスタを有する半導体集積回路装置において、ベ
ース引出用電極の高さを高精度で制御することが可能な
技術を提供することにある。

本発明の他の目的は、前記目的を達成し、製造上の歩留
りを向上することが可能な技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

５ＩＣＯ５構造を採用するバイポーラトランジスタを有
する半４体集積回路装置の製造方法において、前記突出
状島領域の側壁に選択的に第１弓出用電極膜を形成し、
この第１引出用電極膜の上部にエツチングマスクを形成
し、前記第１引出用電極膜上及びエツチングマスク上を
含む基板全面に、下地の段差形状に沿って略均一な膜厚
で堆積される第２引出用電極膜を形成し、この第２引出
用電極膜の表面上に段差形状を緩和する有機物膜を塗布
して平坦化処理を施し、前記第２引出用電極膜、有機物
膜の夫々の表面を前記エツチングマスクが露出する程度
まで略均一にエツチング除去する工程を備える。

〔作　　用〕

上述した手段によれば、前記第１引出用電極膜の上部の
エツチングマスクがエツチングストッパとして作用する
ので、前記グラフトベース領域に接続される部分の引出
用電極の高さを精密に制御することができる。この結果
、グラフトベース領域とベース引出用電極との導通不良
を防止し、又マスクの除去ができない等の製造プロセス
不良を防止することができるので、半導体集積回路装置
の製造上の歩留りを向上することができる。

以下、本発明の構成について、一実施例とともに説明す
る。

なお、実施例を説明するための全図において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例である半導体集積回路装置の５ｒｃｏ
ｓ構造を採用するバイポーラ１−ランジスタを第１図（
要部断面図）で示す。

第１図に示すように、半導体集積回路装置は単結晶珪素
からなるｐ−型半導体基板１の主面上にｎ型エピタキシ
ャル層ＩＡを積層している。５ＩＣＯ８構造を採用する
バイポーラトランジスタは分離領域で他の素子と電気的
に分離されている。分離領域は、半導体基板１．素子分
離用絶縁膜４及び図示しない分離用ｐ°型半導体領域で
構成されている。素子分離用絶縁膜４はエピタキシャル
層ＩＡの非活性領域の主面を酸化して形成した酸化珪素
膜で形成されている。

前記５ＩＣＯ８構造のバイポーラトランジスタは、ｎ型
コレクタ領域、ｐ型ベース領域及びｎ型エミッタ領域で
形成されたｎｐｎ型構造で構成されている。

コレクタ領域は、埋込型のｎ°型半導体領域２、ｎ型半
導体領域７及びコレクタ電位用上用ｎ°型半導体領域１
５で構成されている。埋込型のｎ゛型半導体領域２は半
導体基板１とエピタキシャル層ＩＡとの間に設けられて
いる。ゴ型半導体領域７は。

活性領域に形成された突出状（凸状）島領域３のエピタ
キシャルＪＷＩＡの主面部に設けられている。

この突出状島領域３はメサエッチングでエピタキシャル
層ＩＡの非活性領域を除去することによって形成されて
いる。コレクタ電位用上用ｎ°型半導体領域１５は、前
記ｎ゛型半導体領域７が設けられた突出状島領域３と異
なる活性領域に形成された突出状島領域３のエピタキシ
ャル層ＩＡの主面部に設けられている。ｎ゛型半導体領
域７とコレクタ電位用上用ｎ型半導体領域７導体領域込
型のｎ°型半導体領域２を介在させて電気的に接続され
ている。

コレクタ領域のうちコレクタ電位用上用ｎ°型半導体領
域１５には絶縁膜４Ａ及び１２に形成された接続孔１６
を通して配ＲＩＡ１７が接続されている。絶縁膜４Ａは
例えば酸化珪素膜で形成され、絶縁膜１２は例えば窒化
珪素膜で形成されている。配線１７は例えばアルミニウ
ムやアルミニウム合金（Ｓｉ又は及びＣｕが添加されて
いる）で形成されている。

前記ベース領域は、真性ベース領域としてのｐ型半導体
領域９及びグラフトベース領域としてのｐ°型半導体領
域８で構成されている。ｐ型半導体領域８は突出状島領
域３のｎ゛型半導体領域７の主面部に設けられている。

ｐ°型半導体領域８は突出状島領域４の側壁具体的には
肩部分においてｒ＋’型半導体領域７の主面部に設けら
れている。

ベース領域のうちグラフトベース領域であるｐ。

型半導体領域８の側壁にはベース開口５を通してベース
引出用電極６が接続されている。ベース引出用電極６は
例えばＣＶＤ法で堆積した多結晶珪素膜で形成し、この
多結晶珪素膜にはｐ型不純物例えばＢが導入されている
。ｐ型不純物は、ベース引出用電極６の抵抗値を低減す
ると共に、グラフトベース領域であるｐ゛型半導体領域
８を形成するようになっている。ベース引出用電極６に
は絶縁膜１０及び１２に形成された接続孔１６を通して
配線１７が接続されている。

前記エミッタ領域はｎ°型半導体領域１４で構成されて
いる。ｎ°型半導体領域１４は突出状島領域３の真性ベ
ース領域であるｐ型半導体領域９の主面部に設けられて
いる。

エミッタ領域のｎ゛型半導体領域１４は絶縁膜１０に形
成されたエミッタ開口１１を通してエミッタ引出用電極
１３が接続されている。エミッタ引出用電極１３は例え
ばＣＶＤ法で堆積された多結晶珪素膜で形成され、この
多結晶珪素膜にはｎ型不純物例えばＡｓが導入されてい
る。ｎ型不純物はエミッタ引出用電極１３の抵抗値を低
減すると共にｎ°型半導体領域１４を形成するようにな
っている。このエミッタ引出用電極１３には配線１７が
接続されている。

次に、前記５ＩＣＯ３構造のバイポーラトランジスタの
製造方法の要部について、第２図乃至第８図（製造工程
毎に示す要部拡大断面図）を用いて説明する。

まず、半導体基板１の主面に成長させたｎ−型エピタキ
シャル層ＩＡの活性領域の主面上に、第１層目マスク１
８、第２層目マスク１９、第３層目マスク２０の夫々を
順次積層する。第１層目のマスク１８は１例えば熱酸化
法で形成した酸化珪素膜を用い、５００〜１０００［人
］程度の膜厚で形成されている。第２層目マスク１９は
、例えばＣＶＤ法で堆積した窒化珪素膜を用い、１００
０〜２００　ＱＣ人］程度の膜厚で形成されている。第
３層目マスク２０は、例えばＣＶＤ法で堆積させた酸化
珪素膜を用い、７０００〜８０００［人］程度の膜厚で
形成されている。

次に、前記第３層目マスク２０を主体として使用し、エ
ピタキシャル層ＩＡの非活性領域の主面を異方性エツチ
ングで除去し、突出状島領域３を形成する。この後、半
導体基板ｌの非活性領域の主面上に素子分離用絶縁膜（
酸化珪素膜）４を形成すると共に、突出状島領域３の側
壁に前記素子分離絶縁膜４に比べて薄い膜厚の図示しな
い酸化珪素膜（４Ａ）を形成する。

次に、第２図に示すように、前記突出状島領域３の側壁
にベース開口５を形成する。ベース開Ｌ１５は、前記第
１層目マスク１８及び第３層目マスク２０をエツチング
マスクとして使用し、前記第２層目マスク１９をサイド
エツチングし、この後、第２層目マスク１９を用いて第
１層目マスク１８及び前記絶縁膜（４Ａ）を部分的に除
去することによって形成されている。

次に、第３図に示すように、突出状島領域３の側壁及び
第３層目マスク２０の側壁に選択的に引出用電極膜６Ａ
を形成する。引出用電極膜６Ａはベース引出用電極６の
一部を形成するようになっている。引出用電極膜６Ａは
１例えば、基板全面に約３０００［入］程度の膜厚の多
結晶珪素膜をＣＶＤ法で堆積し、この多結晶珪素膜にＲ
ＩＥ等の異方性エツチングを施し、平坦部分の多結晶珪
素膜を除去することにより形成することができる。

次に、第４図に示すように、引出用電極膜６Ａの上部を
除き、前記引出用電極膜６Ａの側壁に選択的に耐酸化マ
スク２１を形成する。耐酸化マスク２１は１例えば、基
板全面に約１０００〜２０００［人］程度の膜厚の窒化
珪素膜をＣＶＤ法又はスパッタ法で堆積し、この窒化珪
素膜にＲＩＥ等の異方性エツチングを施し、平坦部分の
窒化珪素膜を除去することにより形成することができる
。

次に、第５図に示すように、耐酸化マスク２１及び第３
層目マスク２０の夫々から露出する引出用電極膜６Ａの
上部にエツチングマスク２２を形成する。

エツチングマスク２２は熱酸化法で引出用電極膜６Ａの
上部を酸化した酸化珪素膜で形成する。このエツチング
マスク２２は例えば３００〜１０００［人］８度の膜厚
で形成する。つまり、エツチングマスク２２はベース引
出用電極６を形成する多結晶珪素膜に対してエツチング
選択比を有する材質で形成する。また、突出状島領域３
、引出用電極膜６Ａ、耐酸化マスク２１の夫々は第３！
ｌ目マスク２０に対して自己整合的に形成されているの
で、前記エツチングマスク２２は結果的に第３層目マス
ク２０に対して自己整合的に形成することができる。こ
の後、耐酸化マスク２１を選択的に除去する。

次に、引出用電極膜６Ａ上及び第３層目マスク２０上を
含む基板全面に引出用電極膜Ａ膜６Ｂを形成する。引出
用電極膜６Ｂはベース引出用電極６を形成するようにな
っている。引出用電極膜６Ｂは。

例えばＣＶＤ法で堆積した多結晶珪素膜を用い。

６０００〜８０００［人コ程度の膜厚で形成する。

引出用電極膜６ＢはＣＶＤ法で堆積されるので下地の段
差形状に沿って略均一な膜厚で形成されている。この後
、第６図に示すように、引出用電極膜６Ｂの表面上に有
機物膜２３を塗布し、引出用電極１１ｉ６Ｂの表面を見
かけ上平坦化する。つまり。

引出用電極膜６Ｂの表面の段差形状を緩和するために平
坦化処理を施す。有機物膜２３は例えばフォトレジスト
膜を用いる。

次に、第７図に示すように、前記引出用電極膜６Ａの上
部のエツチングマスク２２が露出する程度まで、引出用
電極膜６Ｂの表面、有機物膜２３の表面の夫々を均一に
エツチングする（エッチバック処理）。このエツチング
によって、ベース引出用電極６の高さが決定される。こ
の後、前記エツチングマスク２２及び有機物膜２３を除
去し、引出用電極膜６Ａ、６Ｂの夫々の表面を露出する
。

次に、露出された引出用電極ｌ摸６Ａ、６Ｂの夫々にｐ
型不純物を導入し、所定のパターンニングを施すことに
より、ベース引出用電極６を形成することができる。こ
のベース引出用電極６に導入されたｐ型不純物は、ベー
ス開口５部分において。

突出状島領域３の側壁のｎ型半導体領域７の主面部に拡
散され、グラフトベース領域であるｐ°型半導体領域８
を形成する。

次に、前記第３層目マスク２０を除去し、この後、露出
する第２層１］マスク１９を耐酸化マスクとして使用し
、ベース引出用電極６の表面に熱酸化で形成した酸化珪
素膜からなる絶縁膜１０を形成する。

そして、第８図に示すように、第２層目マスク１９、第
１層目マスク１８の夫々を除去する。

この後、通常の製造プロセスを行うことにより、前記第
１図に示す５ＩＣＯ３構造のバイポーラトランジスタが
完成する。

なお、前記ベース引出用電極６に導入されるｐ型不純物
は、エツチングマスク２２を除去せずに導入してもよい
。この場合、ベース引出用電極６から突出状島領域３の
側壁のｎ型半導体領域７の主面部に拡散されるｐ型不純
物の拡散距離を低減することができる。つまり、グラフ
トベース領域であるＰ°型半導体領域８の拡散距離を低
減することができる。

このように、５ＩＣＯ３構造を採用するバイポーラトラ
ンジスタを有する半導体集積回路装置の製造方法におい
て、前記突出状島領ｆｔ１３の側壁に選択的に引出用電
極膜６Ａを形成し、この引出用電極膜６Ａの上部にエツ
チングマスク２２を形成し、前記引出用電極膜６Ａ上及
びエツチングマスク２２上を含む基板全面に、下地の段
差形状に沿って略均一な膜厚で堆積される引出用電極膜
６Ｂを形成し、この引出用電極膜６Ｂの表面上に段差形
状を緩和する有機物膜２３を塗布して平坦化処理を施し
。

前記引出用電極膜６Ｂ、有機物膜２３の夫々の表面を前
記エツチングマスク２２が露出する程度まで略均一にエ
ツチング除去する工程を備えることにより、前記引出用
電極膜６Ａの上部のエツチングマスク２２がエツチング
ストッパとして作用するので、前記グラフトベース領域
（ｐ”型半導体領域８）に接続される部分のベース引出
用電極６の高さを精密に制御することができる。この結
果、グラフトベース領域であるＰ°型半導体領域８とベ
ース引出用電極６との導通不良を防止し、又第３層目マ
スク２０の除去ができない等の製造プロセス不良を防止
することができるので、半導体集積回路装置の製造上の
歩留りを向上することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に
基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限
定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲にお
いて種々変更可能であることは勿論である。

〔発明の効果〕

本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりであ
る。

５ＩＣＯ５構造を採用するバイポーラトランジスタを有
する半導体集積回路装置の製造上の歩留りを向上するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例である半導体集積回路装置
の５ＩＣＯ３構造を採用するバイポーラ１−ランジスタ
の要部断面図、 第２図乃至第８図は、前記半導体集積回路装置を製造工
程毎に示す要部拡大断面図である。 図中、１・・・半導体基板、２・・・エピタキシャル層
。 ３・・・突出状島領域、５・・・ベース開口、６・・ベ
ース引出用電極、６Ａ、６Ｂ・・・引出用電極膜、２，
７゜８、９．１４．１５・・・半導体領域、１８．１９
．２０・・マスク、２１・耐酸化マスク、２２・・・エ
ツチングマスク、２３・・・有機物１漠である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、突出状島領域の側壁に形成されたグラフトベース領
   域に引出用電極を接続するバイポーラトランジスタを有
   する半導体集積回路装置の製造方法において、前記突出
   状島領域の側壁に選択的に第１引出用電極膜を形成する
   工程と、該第１引出用電極膜の上部にエッチングマスク
   を形成する工程と、前記第１引出用電極膜上及びエッチ
   ングマスク上を含む基板全面に、下地の段差形状に沿っ
   て略均一な膜厚で堆積される第２引出用電極膜を形成す
   る工程と、該第２引出用電極膜の表面上に段差形状を緩
   和する有機物膜を塗布して平坦化処理を施す工程と、前
   記第２引出用電極膜、有機物膜の夫々の表面を前記エッ
   チングマスクが露出する程度まで略均一にエッチング除
   去する工程とを備えたことを特徴とする半導体集積回路
   装置の製造方法。 ２、前記第１引出用電極膜、第２引出用電極膜の夫々は
   多結晶珪素膜で形成され、前記エッチングマスクは酸化
   珪素膜で形成されていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の半導体集積回路装置の製造方法。 ３、前記エッチングマスクを形成する工程は、前記第１
   引出用電極膜の側壁に第１引出用電極膜の上部が露出す
   る耐酸化マスクを選択的に形成し、この耐酸化マスクを
   用いて第１引出用電極膜の上部を酸化する工程であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の半導体集
   積回路装置の製造方法。