JPH0327531A

JPH0327531A - 半導体装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0327531A
Application number: JP1161703A
Authority: JP
Inventors: Hisashi Takemura; 武村　久
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1989-06-23
Filing date: 1989-06-23
Publication date: 1991-02-05
Anticipated expiration: 2013-10-30
Also published as: JP2817213B2

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〕本発明は半導体装置の製造方法に関し、特に浅いベース
領域を有するバイポーラ１・ランジスタの製造方法に関
する。

〔従来の技術〕

従来、バイポーラトランジスタのベース領域を形成する
方法としては、イオン注入法により不純物原子をコレク
タ領城中に注入する方法と、多結晶シリコン膜等から熱
拡散法により不純物原子を拡散する方法とがある。

第２図（ａ）及び（ｂ）に後者のベース領域形成方法を
工程順に示す。

先ず、第２図（ａ）のように、Ｐ型シリコン基板２１に
Ｎ型コレクタ領域２２を形威し、更にこの上にＮ型エピ
タキシャル威長層２３を戒長し、その一部に厚いシリコ
ン酸化膜２４を選択的に形威し、素子間を分離する。そ
して、このシリコン酸化膜２４上にＰ型の多結晶シリコ
ン膜２５及びシリコン酸化膜２６を形威し、これを選択
的にエッチングする。また、この多結晶シリコン膜２５
の側面にシリコン酸化膜の側壁２７を形成する。

その後、Ｐ型不純物原子を多結晶シリコン膜２５より拡
散させ、補償ベース領域２８を形成する。

しかる上で、前記側壁の間を含む領域に多結晶シリコン
膜２９を形成する。

次に、第２図（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜２
９にＰ型不純物原子、例えばボヮン原子をイオン注入法
により添加し、熱拡散法によりエビタキシャル或長層に
拡散させ、ベース領域３ｏを形成する。

続いて、多結晶シリコン膜２９にＮ型不純物原子例えば
ヒ素原子をイオン注入法で添加し、熱拡散法によりベー
ス領域中に添加し、工くツタ領域３１を形威する。この
時ベース領域３ｏは横方向拡散により補償ベース領域２
８に接続するように拡散条件を決める必要がある。

〔発明が解決しようとする課題〕上述した従来のバイポーラＩ・ランジスタの製造方法で
は、次のような問題が生じている。

前者のイオン注入法でヘース領域を形威した場合には、
イオン注入のチャネリング現象によって第３図の曲線ａ
のようにＰ型不純物プロファイルにテールが発生し、浅
い接合の形成は難しい。

また、第２図に示した後者の多結晶シリコン膜から不純
物原子を拡散してヘース領域を形成する方法では、多結
晶シリコン膜２９から熱拡散によって不純物原子を導入
しているため、第３図の曲線ｂのようにテールのない浅
いベース層が形威できる。しかしながら、多結晶シリコ
ン膜２９の周辺部での実効的な膜厚が厚いことにより、
不純物原子の拡散が抑制され、ベース領域周辺部でのベ
ース深さが更に浅くなる。このため、補償ベース領域２
８とベース領域３０の接続が弱くなりベース抵抗の増大
等の問題が生しる。

この場合、周辺部での不純物原子の拡散を促進するため
に多結晶シリコン膜２９を薄くずると、工くツタ形威の
ためヒ素原子を同じ多結晶シリコン膜から拡散させたと
きに、高濃度のヒ素原子の拡散によって周辺部でのヒ素
濃度が高くなり、横方向にも拡散が進んで周辺部での実
効的ベース膜厚が薄くなり、コレクタ・工藁ツタ間のパ
ンチスルーを生じるという問題が生じる。

本発明は上述した問題を解消し、好適な浅いベース領域
を有するバイポーラトランジスタ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〕

本発明の半導体装置の製造方法は、第１の多結晶シリコ
ン膜を利用して補償ベース領域を形威した後、この第１
の多結晶シリコン膜の側面に形威した側壁で囲まれる領
域に逆導電型の不純物を含む第２の多結晶シリコン膜を
形威する工程と、この第２の多結晶シリコン膜から半導
体層に不純物を拡散してベース領域を形威する工程と、
第２の多結晶シリコン膜の上に第３の多結晶シリコン膜
を重ねて形成する工程と、この第３の多結晶シリコン膜
に一導電型の不純物を導入し、かつこの不純物を第２の
多結晶シリコン膜を通してヘース領域に拡散して工ξツ
タ領域を形成する工程を行っている。

〔作用〕

この製造方法では、ベース領域の形成に際しては第２の
多結晶シリコン膜を利用し、工ξツタ領域の形成に際し
ては第２及び第３の多結晶シリコン膜を利用し、これに
よりエミック領域形成時の多結晶シリコン膜の膜厚をベ
ース領域形成時の膜厚よりも厚くでき、エミッタ拡散を
抑制し、パンチスルーを防止する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の製造方法の一実施例
をＴ程順に示す断面図である。

先ず、第ｌ図（ａ）のように、Ｐ型シリコン基板１にヒ
素原子を選択的に拡散してＮ型コレクタ領域２を形威し
、この上にＮ型エピタキシャル戒長層３を１μｍ厚に形
威する。また、このＮ型エピタキシャル威長層３の表面
には、選択酸化法により素子分離用のシリコン酸化膜４
を形成する。

次に、第１図（ｂ）のように、ＣＶＤ法により第１の多
結晶シリコン膜５を２５００人厚に堆積し、かつこれを
選択酸化してシリコン酸化膜６を形成し、この多結晶シ
リコン膜５を絶縁分離する。そして、第ｌの多結晶シリ
コン膜５の一部にボロン原子をイオン注入法により添加
し、Ｐ型多結晶シリコン膜５ａを形成する。同様に、多
結晶シリコン膜５の他の部分にヒ素原子或いはリン原子
をイオン注入法或いは拡散法により添加し、Ｎ型多結晶
シリコン膜５ｂを形成する。しかる後、ＣＶＤ法により
全面にシリコン酸化膜７を２０００入厚に堆積する。

次いで、第１図（ｃ）のように、熱処理を施し、Ｐ型多
結晶シリコン膜５ａからボロン原子をエビタキシャル或
長層３に拡散し、Ｐ型の補償ベース領域９を形威する。

このとき、同時にＮ型多結晶シリコン膜５ｂからエビタ
キシャル戊長層３にヒ素原子或いはリン原子を拡散し、
コレクタ接続層１０を形威ずる。

また、シリコン酸化膜７とＰ型多結晶シリコン膜５ａの
ベース形ｔｃｗＡ域に異方性蝕剣法により選沢的に開孔
し、エビタキシャル或長層３を露呈する。そして、ＣＶ
Ｄ法により全面にシリコン酸化膜を３０００入厚に堆積
した後、これを異方性蝕刻法により蝕刻し、開孔の側面
にシリコン酸化膜を残して側壁８を形成する。そして、更に、ＣＶＤ法により前記開孔を含む全面に第２の多結
晶シリコン膜１１を１０００人厚に堆積し、この多結晶
シリコン膜１１にボロン原子をイオン注入法で添加する
。そして、９５０゜Ｃの熱処理を施し、ボロン原子を第
２の多結晶シリコン膜１１よりエビタキシャル或長層３
中に拡散させ、ベース領域１２を形成する。

次に、第１図（ｄ）に示すように、ＣＶＤ法により第３
の多結晶シリコン膜１３を２０００人厚に堆積し、前記
第２の多結晶シリコン膜１１に一体化する。そして、こ
の第３の多結晶シリコン膜１３にはヒ素原子をイオン注
入法により添加し、９００゛Ｃの熱処理を施し、ヒ素原
子を第３の多結晶シリコン膜１３から第２の多結晶シリ
コン膜１１に拡散し、更にこれを通してベース領域１２
中に拡散し、工くツタ領域１４を形威する。この熱処理
ば開孔の周辺でヒ素濃度が開孔の中央より低くなるよう
にコントロールする。その後、写真蝕刻法により第３，
第２の多結晶シリコン膜１３．１１を順次選択的に蝕刻
する。

その後、第１図（ｅ）のように、ＣＶＤ法により層間絶
縁膜としてのシリコン酸化膜１５を１０００人厚に堆積
し、これに選択的に開孔を設けた後、アルくニウム電極
１６を選択的に形威し、コレクタ．ベース，工くツタの
各電極とする。

この製造方法によれば、ヘース領域１２の形威時には、
第２の多結晶シリコン膜１１にボロン原子をイオン注入
した上でこれを拡散して形威しているため、比較的に薄
い多結晶シリコン膜を通しての拡散となり、著しいボロ
ン原子濃度の低下は無くなり、補償ベース領域９とベー
ス領域１２を良好に接続し、ベース抵抗の増加を防止す
る。

方、工ξツタ領域１４の形威時には、第２の多結晶シリ
コン膜ｌ１に重ねて第３の多結晶シリコン膜１３を形威
し、これにより厚くされた多結晶シリコン膜にヒ素原子
等をイオン注入しかつこれを拡散させているので、周辺
部での多結晶シリコン膜中でのヒ素原子の拡散距離が長
くなり、ヒ素濃度が低下する。これにより、ベース領域
周辺部でのヒ素の拡散を抑制し、コレクタ・エミッタ間
のパンチスルーを防止する。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ベース領域の形成に際し
ては第２の多結晶シリコン膜のみを利用しているので、
ベース拡散を促進し、ヘース領域と補償ヘース領域との
接続を充分なものとし、ベース抵抗の増大を防止する。

また、工ξツタ領域の形成に際しては第２及び第３の多
結晶シリコン膜を利用しているので、多結晶シリコン膜
の膜厚を厚くし、ベース領域周辺部での工ξンタ形威原
子の濃度を抑制し、コレクタ・エミッタ間のパンチスル
ー現象を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｅ）は本発明の一実施例を製造工程
順に示す断面図、第２図（ａ）及び（ｂ）９１０は従来の製造方法の一部の工程を示す断面図、第３図は
ベース領域の不純物濃度のプロファイル図である。１・・・Ｐ型シリコン基板、２・・・Ｎ型コレクタ領域
、３・・・Ｎ型エピタキシャル或長層、４・・・シリコ
ン酸化膜、５・・・第ｌの多結晶シリコン膜、５ａ・・
・Ｐ型多結晶シリコン膜、５ｂ・・・Ｎ型多結晶シリコ
ン膜、６・・・シリコン酸化膜、７・・・シリコン酸化
膜、８・・・側壁、９・・・補償ベース領域、１０・・
・コレクタ接続層、ｌ１・・・第２の多結晶シリコン膜
、ｌ２・・・ベース領域、１３・・・第３の多結晶シリ
コン膜、ｌ４・・・エミッタ領域、１５・・・シリコン
酸化膜、ｌ６・・・アル≧ニウム電極、２１・・・Ｐ型
シリコン基板、２２・・・Ｎ型コレクタ領域、２３・・
・Ｎ型エピクキシャル或長層、２４・・・シリコン酸化
膜、２５・・・多結晶シリコン膜、２６・・・シリコン
酸化膜、２７・・・側壁、２８・・・補償ベース領域、
２９・・・多結晶シリコン膜、３０・・・ベース領域、
３１・・・エミッタ領域。１１城

Claims

【特許請求の範囲】

１、一導電型のコレクタ領域を形成した半導体層上に逆
導電型の不純物を含む第１の多結晶シリコン膜を選択的
に形成する工程と、この多結晶シリコン膜から前記半導
体層に不純物を拡散して補償ベース領域を形成する工程
と、前記多結晶シリコン膜の側面に絶縁膜の側壁を形成
する工程と、この側壁で囲まれた領域に逆導電型の不純
物を含む第２の多結晶シリコン膜を形成する工程と、こ
の第２の多結晶シリコン膜から半導体層に不純物を拡散
してベース領域を形成する工程と、前記第２の多結晶シ
リコン膜の上に第３の多結晶シリコン膜を重ねて形成す
る工程と、この第３の多結晶シリコン膜に一導電型の不
純物を導入し、かつこの不純物を前記第２の多結晶シリ
コン膜を通して前記ベース領域に拡散してエミッタ領域
を形成する工程とを含むことを特徴とする半導体装置の
製造方法。