JPH04100239A

JPH04100239A - バイポーラ・トランジスタの製造方法

Info

Publication number: JPH04100239A
Application number: JP2216963A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Tanoi; 聡田野井
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1990-08-20
Filing date: 1990-08-20
Publication date: 1992-04-02

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）本発明はバイポーラ・トランジスタの製造方法に関し、
特に、高周波特性に優れ、微細化に好適なトランジスタ
を、再現性よく得ることの出来る製造方法に関する。

（従来の技術）従来より高周波特性に優れたバイポーラ・トランジスタ
の製造方法としては、特にベース抵抗の低減と、微細化
の２つの観点から、エミッタと外部ベースとをセルフ・
アラインに形成する試みがなされており、高濃度の外部
ベース拡散領域が、エミッタの拡散領域に対して接合の
電気的緒特性が満足される距離だけ離され１、かつ低濃
度の真性ベース拡散領域にできるだけ近づけて形成しよ
うとする種々の提案がなされている。

こうしたものの−例として「超高速バイポーラ・デバイ
ス」菅野雄監修（培風館）　Ｐ２７９〜Ｐ２８０にはＳ
ＳＴプロセスが説明されている。これは、コレクタ補償
拡散後に、外部ヘース引き出し電極となるＰ゛ポリシリ
コン形成し、真性ベース及びエミッタ拡散領域となる部
分に開孔部を設け、その表面部分のみを熱酸化した後に
上記開孔部よりイオンを打ち込み、真性ベース拡散領域
を形成する。

次に、上記開孔部にポリシリコンの側壁を設け、これを
マスクとしてエミッタ拡散領域を形成する。

一方、Ｐ゛ポリシリコンらのオート・ドーピングによっ
て、外部ベース拡散領域が形成される。このように、外
部ベース引き出し電極となるＰ゛ポリシリコン開孔部を
設け、この開孔部を部分酸化や側壁形成によって小さく
しながら、順次ベースやエミッタ拡散領域をセルフ・ア
ラインに形成するので、高周波特性に優れ、微細化に有
利なトランジスタを得るものである。

しかしながら、上記のＳＳＴプロセスにおいては、エミ
ッタ・コンタクト窓の開孔をポリシリコンの側壁をマス
クとして、方向性のあるドライ・エツチングで行なう必
要があり、これらのためエミッタ拡散領域にダメージが
与えられ、電気的特性を損なうという問題がある。Ｐ゛
ポリシリコン部分的に熱酸化しなければならず、酸化時
間、条件の厳密な制御を必要とし、さらに、上記酸化の
直後のチン化膜の化学的なエツチングにおいて適量のサ
イド・エツチングが必要である。このように、制御の困
難な同一物質の部分的酸化や、部分的な化学的エツチン
グが必要である。

（発明が解決しようとする課題）このような問題を解決するものとしてまず活性領域上に
チン化膜を形成しエミッタとなる領域に酸化膜とポリシ
リコンから成るダミーパターンを設ける方法が特開昭５
８−７８４５７号公報に示されている。この方法では、
上記ダミーパターンをマスクとして、外部ベース拡散領
域を形成し、該ダミーパターン直下にのみ、チン化膜を
残して他を除去する。次にダミーパターンをも除去して
熱酸化を行なう。この結果、外部ベース拡散領域の上方
のみが熱酸化されるので、この新たに形成された酸化膜
をマスクとして、真性ベース及びエミッタ拡散領域を形
成する。この方法によれば、同一物質を部分的に化学的
エツチングをする必要はなく、工程数も少なくできる。

しかしながら、上記の方法によっても、同一物質を部分
的に熱酸化するという、制御の困難な工程が必要である
。

また、外部ベース拡散領域の上方を熱酸化する工程を必
要とするため、外部ベース拡散領域のシリコン表面上に
タングステン等の高融点金属を選択成長させるといった
方法を併せて実施する事ができない。

本発明は上記の点に鑑みなされたもので、制御性のよい
セルフ・アラインのバイポーラ・トランジスタの形成法
を提供する事にある。

また、本発明の他の目的は、外部ベース拡散領域にタン
グステン等の高融点金属の選択成長工程を無理なく併用
できて、容易にベース抵抗の低減の図れるバイポーラ・
トランジスタの形成法を提供することにある。

（課題を解決するための手段）半導体基板のエミッタとなる領域上に、ポリシリコンと
高融点金属等から成る２層構造のダミー・パターンを設
け、これをマスクとして外部ベース拡散領域、外部ベー
ス引き出し電極を形成し、絶縁材料を堆積もしくはスパ
ッタした後、上記ダミー・パターンを除去する事でリフ
ト・オフし、この絶縁膜をマスクにして真性ベース拡散
領域及びエミッタ拡散領域を形成した。

（作　用）こうすることで、外部ベース引き出し電極、外部ベース
拡散領域、真性ベース拡散領域、エミッタ拡散領域を、
制御困難な工程を用いる事な（、容易にセルフ・アライ
ンに形成できる。

（実施例）第１図（ａ）〜（樽は本発明の方法の一実施例を例示す
るための各工程段階での素子断面を示す図である。以下
、図面と対応させつつ説明する。なお、ここではｎｐｎ
）ランジスタを例として説明するが、本発明はｐｎｐ）
ランジスタに対しても適用できることはもちろんである
。

第１図（ａ）に示すようにＰ型シリコン基板１０にＮ゛
埋め込みコレクタ層１１．Ｐ”素子分離層１２ａ１２ｂ
を拡散により設け、Ｎ−シリコン１３をエピタキシー成
長させ、再度Ｐ゛素子分離層１４ａ、１４ｂを拡散によ
って形成する。次にチン化膜（ＳｉＪａ）１５ａ、１５
ｂを所定の領域に設けて選択酸化により、フィールド酸
化膜１６ａ、１６ｂ、１６ｃを形成し、Ｎ゛外部コレク
タ拡散領域１７をイオンン打ち込みにて形成する。これ
らの過程を通して、Ｎ゛埋め込みコレクタ層１１及びＰ
゛素子分離層１２ａ。

１２ｂはエピタキシー成長させたＮ−シリコン１３へと
拡散する。

次に第１図（ｂ）に示すようにＣＶＤによりポリシリコ
ン１８を堆積し、タングステン（ＷＢ２をリフトオフに
よりパターン直下グし、このタングステン１９をマスク
にして、例えばＣＣ１４等を用いたドライ・エツチング
によりポリシリコン１８をエツチングして、エミッタと
なる領域の上部にダミー・パターンＤを形成する。この
時、ポリシリコン１８に適量のサイド・エツチングを施
こす。

このサイド・エツチングは、ウェット・エツチングでは
なく制御が容易なドライ・エツチングである。

次に第１図（Ｃ）に示すようにレジスト２０を所定の領
域に設け、ダミー・パターンＤのタングステン１９をマ
スクとしてイオン打ち込みにより、Ｐ゛外部ベース拡散
領域２１ａ、２１ｂを形成する。

この後レジスト２０を除去する。

続いて第１図（ｄ）に示すようにダミー・パターンＤの
タングステン１９をマスクとし、例えばＣ，Ｆ、等を用
いた方向性のあるドライ・エツチングによって、ダミー
・パターン直下のみを残してチン化膜１５ａ、１５ｂを
除去する。（この時、フィールド酸化膜も多少エツチン
グされるが、厚さが数倍具なるので支障はない。）次に
タングステンの選択成長によって外部ヘース引き出し電
極２２ａ、２２ｂ、及び外部コレクタ引き出し電極２３
を形成する。

その後第１図（ｅ）に示すように二酸化シリコン（Ｓｉ
Ｏ□）２４をＣＶＤにより堆積させる。この時、減圧す
る等の適当な条件によってダミー・パターンＤのタング
ステン１９の下にまで二酸化シリコンがまわり込むよう
にする。

次に第１図げ）に示すようにポリシリコン１８を除去し
、二酸化シリコン２４をリフト・オフし、二酸化シリコ
ン２４をマスクとして、イオン打ち込みによりＰ−真性
ベース領域２５を形成する。

そして第１図（ｇ）に示すように二酸化シリコン２４を
マスクとして、例えばＣＦ４＋Ｈ！＋Ｎ、等を用いた方
向性のあるドライ・エツチングによりチン化膜１５ａに
エミッタ・コンタクト窓を開け、Ｎ゛ポリシリコンＣＶ
Ｄにより堆積リソグラフしてエミッタ・ポリシリコン２
６を形成する。そしてアニールし、エミッタ・ポリシリ
コン２６からの拡散によりエミッタ拡散領域２７を形成
する。なお、図示するごとく、以上の過程を通して、Ｐ
真性ベース拡散領域２４は外側に拡散しており、適切な
ベース幅が得られる。

このようにして外部ベース引き出し電極２２ａ。

２２ｂ、外部ベース拡散領域２１ａ、２１ｂ、真性ベー
ス拡散領域２４、エミッタ拡散領域２７、エミッタ・ポ
リシリコン２６が、制御性のよい工程のみでセルフ・ア
ラインに形成できる。また、外部ベース拡散領域上方を
酸化する工程がないので、タングステンの選択成長等に
よりベース抵抗の低減を無理なく図ることが可能である
。

なお、本発明は、上記実施例にのみ限られるものではな
く、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であ
る。

例えばダミー・パターンＤの上層としてタングステン１
９の代りに二酸化シリコンを用いてもよい。この場合は
第１図（ｂ）において、ポリシリコン１８と二酸化シリ
コンを順次ＣＶＤで堆積した後、所定の領域にレジスト
を設け、まずＣ，Ｆ、等を用いたプラズマ・エツチング
で二酸化シリコンをエツチングし、反応物の組成の変化
を検出してエッチング・ガスをＣＣ１ｍに切り替えてポ
リシリコンエ８をエツチングすればよく、その後の工程
は同一となる。

また、ダミー・パターンＤの上層部として、感光性ポリ
イミド等の耐熱性の高いレジストを用いることも可能で
ある。この場合、第１図（Ｃ）のレジスト２０としては
、該ポリイミドと組成の異なる環化ゴム系のレジスト等
（例えば東京応用化学■のＱＭＲ）を用いればよく、第
１図（ｅ）における二酸化シリコン２４は、ＣＶＤを用
いず低温スパッタによって形成すればよい。この場合、
第１図（ｄ）での、外部ベース拡散領域上方のタングス
テンの選択成長はできなくなり、ベース抵抗低減のうえ
で不利となるが、第１図（ト））でのりソグラフ工程が
簡単となるという利点がある。なお、この場合も、制御
性のよい工程のみで、セルフ・アラインなトランジスタ
が得られるという利点にかわりはない。

さらに、第１図（Ｃ）における外部ベース拡散領域２１
ａ、２１ｂ形成のためのイオン打ち込みは、第１図（ｄ
）でのタングステン選択成長の後にしてもよい。こうす
るとタングステン成長工程によって、ダミー・パターン
Ｄの上層部１９がさらに厚くなるから、イオン打ち込み
に対してより確実なマスクとなる。

なお、ダミー・パターン１９としてはポリシリコン１８
およびＳｉＮ層１５ａに対しエツチングの選択性があれ
ばタングステン以外の金属または非金属を使用すること
が出来る。

（発明の効果）以上のごとく、本発明によれば、エミッタ上方にダミー
・パターンを設け、これをマスクとして外部ベース領域
を形成し、絶縁材料を全面に形成し、ダミー・パターン
を除去して該絶縁材料をリフトオフして、真性ベース及
びエミッタ領域のための窓を開けたので、制御性のよい
工程のみで高周波特性に優れ、微細化に適したセルフ・
アラインのバイポーラ・トランジスタを得ることができ
る。

また、外部ベース拡散領域上方に、タングステン選択成
長を行なう工程を無理なく併用できるので、ベース抵抗
の低減が容易である。

さらに、フィールド酸化膜形成以後、熱酸化工程を用い
ないことから、低温プロセスの実現に有利であり、サブ
ミクロン・クラスのＣＭＯＳプロセスとの両立が有利で
あり、超高速Ｂ　ｉ　−ＣＭＯＳプロセスに用いて極め
て有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（６）は本発明の方法の各工程段階にお
ける素子断面の説明図である。１０・・・Ｐ−シリコン基板、１１・・・Ｎ゛埋め込み
コレクタ領域、１２ａ、１２ｂ、１４ａ、　　１４ｂ−
Ｐ”素子分離領域、１３・・・エピタキシー成長させた
Ｎ−領域、１５ａ、１５ｂ−チッ化膜、１６ａ、１６ｂ
。１６ｃ・・・フィールド酸化膜、１７・・・外部コレク
タ拡散領域、１８・・・ダミー・パターンのポリシリコ
ン、１９・・・ダミー・パターンの上層部材料、２０・
・・レジスト、２１ａ、２１ｂ・・・外部ベース拡散傾
城、２２ａ、２２ｂ・・・タングステンの外部ベース引
き出し電極、２３・・・タングステンの外部コレクタ引
き出し電極、２４・・・二酸化シリコン、２５・・・ｐ
−真性ベース拡散頭載、２６・・・エミッタ・ポリシリ
コン、２７・・・Ｎ°エミンタ拡散領域、Ｄ・・・ダミ
ー・パターン。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基板のエミッタとなる領域の上方に、下側
にポリシリコン層および上側にポリシリコン以外の第１
の材料からなる層を有する二層構造のダミー・パターン
を設け、このダミー・パターンをマスクとして外部ベース拡散領
域及び外部ベース引き出し電極を形成し、次にウェハ全
面に二酸化シリコン膜を形成し、上記ダミー・パターン
のポリシリコン層を除去することにより上記の二酸化シ
リコン膜をリフトオフして窓開けし、窓開けされた二酸
化シリコン膜をマスクとして真性ベース拡散領域及びエ
ミッタ拡散領域を形成することを特徴とするバイポーラ
・トランジスタの製造方法。
（２）前記第１の材料は高融点金属であることを特徴と
する請求項１記載のバイポーラ・トランジスタの製造方
法。
（３）前記第１の材料は、二酸化シリコンであることを
特徴とする請求項１記載のバイポーラ・トランジスタの
製造方法。
（４）前記第１の材料は、耐熱性の高い感光性ポリイミ
ドであることを特徴とする請求項１記載のバイポーラ・
トランジスタの製造方法。