JPH04246821A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH04246821A JPH04246821A JP1207891A JP1207891A JPH04246821A JP H04246821 A JPH04246821 A JP H04246821A JP 1207891 A JP1207891 A JP 1207891A JP 1207891 A JP1207891 A JP 1207891A JP H04246821 A JPH04246821 A JP H04246821A
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
[発明の目的]
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方法
、特に、不純物拡散領域の形成方法に関する。
、特に、不純物拡散領域の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、MOSやバイポーラトランジスタ
製造において、シリコン基板表面に不純物拡散領域を形
成する場合、通常の方法としては、シリコン基板表面に
絶縁酸化膜を堆積させ、不純物をイオン注入し、この後
、例えば、窒素等の非酸化雰囲気中において高温熱拡散
して、不純物拡散領域を形成している。また、上層のポ
リシリコン層等に酸化膜を形成すると同時に、熱拡散を
行う方法も行われている。 その他、拡散領域の基板
表面濃度を高くする方法として、高温熱拡散処理後、コ
ンタクト開口を設けてから、再び基板表面にイオンを注
入し、アニールする工程を繰り返すことも行われている
。
製造において、シリコン基板表面に不純物拡散領域を形
成する場合、通常の方法としては、シリコン基板表面に
絶縁酸化膜を堆積させ、不純物をイオン注入し、この後
、例えば、窒素等の非酸化雰囲気中において高温熱拡散
して、不純物拡散領域を形成している。また、上層のポ
リシリコン層等に酸化膜を形成すると同時に、熱拡散を
行う方法も行われている。 その他、拡散領域の基板
表面濃度を高くする方法として、高温熱拡散処理後、コ
ンタクト開口を設けてから、再び基板表面にイオンを注
入し、アニールする工程を繰り返すことも行われている
。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のような、高温熱
拡散により不純物拡散領域を形成すると、注入したイオ
ンが絶縁酸化膜中にしみ出し、気相中へと飛ぶ外方拡散
が生じる。このため、半導体シリコン基板中の不純物濃
度は低下して行き、特に、シリコン基板表面の不純物濃
度の低下は金属配線等による不純物拡散領域へのコンタ
クト接触を行うときに接触抵抗が高くなるという問題点
がある。
拡散により不純物拡散領域を形成すると、注入したイオ
ンが絶縁酸化膜中にしみ出し、気相中へと飛ぶ外方拡散
が生じる。このため、半導体シリコン基板中の不純物濃
度は低下して行き、特に、シリコン基板表面の不純物濃
度の低下は金属配線等による不純物拡散領域へのコンタ
クト接触を行うときに接触抵抗が高くなるという問題点
がある。
【0004】また、高温熱拡散を酸化雰囲気中で行なっ
た場合、半導体基板が酸化され、酸化膜が半導体基板上
の不純物拡散領域を浸蝕しながら成長するため、不純物
領域の断面積が小さくなると同時に、不純物濃度の高い
部分が酸化され、不純物拡散領域の抵抗が高くなるとい
う問題点があった。いうまでもなく、イオン注入を繰り
返す方法は工程が複雑となるという欠点がある。 [発明の構成]
た場合、半導体基板が酸化され、酸化膜が半導体基板上
の不純物拡散領域を浸蝕しながら成長するため、不純物
領域の断面積が小さくなると同時に、不純物濃度の高い
部分が酸化され、不純物拡散領域の抵抗が高くなるとい
う問題点があった。いうまでもなく、イオン注入を繰り
返す方法は工程が複雑となるという欠点がある。 [発明の構成]
【0005】
【課題を解決するための手段】上述の問題点を解決する
ために、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型
の半導体層に、第2導電型の不純物イオンを注入する工
程と、前記半導層の少なくとも前記不純物イオンを注入
した領域上に、保護膜を形成する工程と、熱拡散により
前記不純物イオンを半導体層に拡散し、不純物拡散領域
を形成する工程とを順次行うことを特徴とする。また、
前記半導体層上に酸化膜を形成しておき、前記半導体層
に不純物イオンを注入する工程と、少なくとも前記不純
物イオンを注入した領域を含む前記酸化膜上に、保護膜
を形成して拡散を行うことを特徴とするものである。ま
た、前記酸化膜を形成し、前記不純物イオンを注入し、
前記酸化膜を除去した後、前記保護膜を形成して拡散を
行うことを特徴とするものである。また、前記保護膜は
窒化膜を用いても良い。
ために、本発明の半導体装置の製造方法は、第1導電型
の半導体層に、第2導電型の不純物イオンを注入する工
程と、前記半導層の少なくとも前記不純物イオンを注入
した領域上に、保護膜を形成する工程と、熱拡散により
前記不純物イオンを半導体層に拡散し、不純物拡散領域
を形成する工程とを順次行うことを特徴とする。また、
前記半導体層上に酸化膜を形成しておき、前記半導体層
に不純物イオンを注入する工程と、少なくとも前記不純
物イオンを注入した領域を含む前記酸化膜上に、保護膜
を形成して拡散を行うことを特徴とするものである。ま
た、前記酸化膜を形成し、前記不純物イオンを注入し、
前記酸化膜を除去した後、前記保護膜を形成して拡散を
行うことを特徴とするものである。また、前記保護膜は
窒化膜を用いても良い。
【0006】
【作用】イオン注入法により、イオンを半導体層に注入
後、熱拡散で不純物拡散領域を形成する場合、あらかじ
め半導体層上に保護膜を堆積しておくと、熱拡散時にイ
オンの外方拡散を防止でき、不純物拡散領域の表面の不
純物濃度を高くすることができる。この結果、この後工
程で引き出し電極等を設けても、接触抵抗を小さくする
ことができる。また、保護膜を形成した後に、酸化工程
を経たとしても、窒化膜が半導体層保護し、半導体層が
酸化等による浸蝕を受けずにすむことになる。さらに、
イオンを半導体層に注入した後、保護膜を形成する前に
、処理温度が650℃程度を越えない工程を経ても問題
はない。
後、熱拡散で不純物拡散領域を形成する場合、あらかじ
め半導体層上に保護膜を堆積しておくと、熱拡散時にイ
オンの外方拡散を防止でき、不純物拡散領域の表面の不
純物濃度を高くすることができる。この結果、この後工
程で引き出し電極等を設けても、接触抵抗を小さくする
ことができる。また、保護膜を形成した後に、酸化工程
を経たとしても、窒化膜が半導体層保護し、半導体層が
酸化等による浸蝕を受けずにすむことになる。さらに、
イオンを半導体層に注入した後、保護膜を形成する前に
、処理温度が650℃程度を越えない工程を経ても問題
はない。
【0007】
【実施例】本発明の第1の実施例を図1を参照して説明
する。本実施例は、本発明をMOSトランジスタに用い
たものである。
する。本実施例は、本発明をMOSトランジスタに用い
たものである。
【0008】図1(a)のように、n型の半導体層10
1の上に絶縁酸化膜102を30nm程度形成した後、
ポリシリコンを300nm程度堆積し、ゲート電極10
3を形成する。
1の上に絶縁酸化膜102を30nm程度形成した後、
ポリシリコンを300nm程度堆積し、ゲート電極10
3を形成する。
【0009】次に、図1(b)のように、高濃度のソー
ス、ドレイン領域となる不純物領域を形成するために、
ゲート電極103をマスクに、ボロンを不純物イオンと
して1.0 ×1015cm−2程度イオン注入し、不
純物イオン領域104を形成した後、不純物イオン領域
104を覆う絶縁酸化膜102上に保護膜として、窒化
膜105を100nm程度堆積する。
ス、ドレイン領域となる不純物領域を形成するために、
ゲート電極103をマスクに、ボロンを不純物イオンと
して1.0 ×1015cm−2程度イオン注入し、不
純物イオン領域104を形成した後、不純物イオン領域
104を覆う絶縁酸化膜102上に保護膜として、窒化
膜105を100nm程度堆積する。
【0010】この後、図1(c)のように、窒素雰囲気
中で850℃、1時間程度のアニールを行い、不純物イ
オン領域104のイオンを熱拡散し、不純物領域106
を形成する。
中で850℃、1時間程度のアニールを行い、不純物イ
オン領域104のイオンを熱拡散し、不純物領域106
を形成する。
【0011】以上のようにして、不純物領域106を形
成した時の、深さ方向の濃度分布を図3に示す。図中、
301は半導体層101中の、302は絶縁酸化膜10
2中の、303は窒化膜105中の濃度分布である。絶
縁酸化膜中にも1×1020cm−3程度不純物が拡散
するものの、その上に堆積する窒化膜により、外方拡散
が大きく抑制され、絶縁酸化膜中の不純物濃度はすぐに
飽和し、半導体表面からのイオン流出が防止され、熱拡
散処理後も半導体層表面で3.0 ×1020cm−3
の濃度を保っている。
成した時の、深さ方向の濃度分布を図3に示す。図中、
301は半導体層101中の、302は絶縁酸化膜10
2中の、303は窒化膜105中の濃度分布である。絶
縁酸化膜中にも1×1020cm−3程度不純物が拡散
するものの、その上に堆積する窒化膜により、外方拡散
が大きく抑制され、絶縁酸化膜中の不純物濃度はすぐに
飽和し、半導体表面からのイオン流出が防止され、熱拡
散処理後も半導体層表面で3.0 ×1020cm−3
の濃度を保っている。
【0012】比較のため、図4に絶縁酸化膜上に窒化膜
を形成しないで熱拡散を行った場合を示す。図中、40
1は半導体層中の、402は絶縁酸化膜中の濃度分布で
ある。図3と同じ条件でイオン注入、熱拡散を行った結
果、絶縁酸化膜を通して、外方拡散が生じ、半導体層表
面での不純物濃度は1.8 ×1020cm−3で、本
発明を行った場合の60%程度でしかない。
を形成しないで熱拡散を行った場合を示す。図中、40
1は半導体層中の、402は絶縁酸化膜中の濃度分布で
ある。図3と同じ条件でイオン注入、熱拡散を行った結
果、絶縁酸化膜を通して、外方拡散が生じ、半導体層表
面での不純物濃度は1.8 ×1020cm−3で、本
発明を行った場合の60%程度でしかない。
【0013】以上の工程で、半導体層表面で高濃度の不
純物を含有するソース、ドレイン領域となる不純物領域
106を容易に形成することができ、ソース、ドレイン
引き出し電極107を設けても、接触抵抗を低くするこ
とができるのである。図6は、Al配線で接続した場合
の接触抵抗を計測したものである。図中、601は従来
の方法により不純物領域を形成した場合の接触抵抗値で
、602は本実施例によって形成した場合の値である。 例えば、コンタクト径1.0 μmのとき、従来技術で
は接触抵抗500Ωであるのに対し、本実施例では実に
接触抵抗150Ωである。
純物を含有するソース、ドレイン領域となる不純物領域
106を容易に形成することができ、ソース、ドレイン
引き出し電極107を設けても、接触抵抗を低くするこ
とができるのである。図6は、Al配線で接続した場合
の接触抵抗を計測したものである。図中、601は従来
の方法により不純物領域を形成した場合の接触抵抗値で
、602は本実施例によって形成した場合の値である。 例えば、コンタクト径1.0 μmのとき、従来技術で
は接触抵抗500Ωであるのに対し、本実施例では実に
接触抵抗150Ωである。
【0014】また、上記熱拡散工程は窒素雰囲気中で行
ったが、窒化膜が保護膜の役割をするため、酸化雰囲気
中で行っても、半導体層は浸蝕を受けること無く、やは
り不純物濃度の高い半導体表面を形成することができる
。 (実施例2)本発明の第2の実施例を図2を参照しなが
ら説明する。第2の実施例は第1の実施例の絶縁酸化膜
102を除去し、保護膜として窒化膜を堆積させるもの
である。図2(a)のように、n型の半導体層201の
上に絶縁酸化膜202を30nm程度形成した後、ポリ
シリコンを堆積し、ゲート電極203を形成する。
ったが、窒化膜が保護膜の役割をするため、酸化雰囲気
中で行っても、半導体層は浸蝕を受けること無く、やは
り不純物濃度の高い半導体表面を形成することができる
。 (実施例2)本発明の第2の実施例を図2を参照しなが
ら説明する。第2の実施例は第1の実施例の絶縁酸化膜
102を除去し、保護膜として窒化膜を堆積させるもの
である。図2(a)のように、n型の半導体層201の
上に絶縁酸化膜202を30nm程度形成した後、ポリ
シリコンを堆積し、ゲート電極203を形成する。
【0015】次に、図2(b)のように、ゲート電極2
03をマスクにして、ボロンを1.0×1015cm−
2程度イオン注入し、不純物イオン領域204を形成す
る。続いて、半導体層表面の絶縁酸化膜を異方性エッチ
ングにより除去し、保護膜として窒化膜を全面に100
nm程度堆積させる。
03をマスクにして、ボロンを1.0×1015cm−
2程度イオン注入し、不純物イオン領域204を形成す
る。続いて、半導体層表面の絶縁酸化膜を異方性エッチ
ングにより除去し、保護膜として窒化膜を全面に100
nm程度堆積させる。
【0016】この後、図2(c)のように、窒素雰囲気
中で850℃、1時間程度のアニールを行い、不純物イ
オン領域204のイオンを熱拡散し、不純物領域206
を形成する。
中で850℃、1時間程度のアニールを行い、不純物イ
オン領域204のイオンを熱拡散し、不純物領域206
を形成する。
【0017】以上のようにして、不純物領域206を形
成した時の、深さ方向の濃度分布を図5に示す。図中、
501は半導体層201中の、502は窒化膜205中
の濃度分布である。図より明らかなように、窒化膜によ
り外方拡散が大きく抑制され、熱拡散処理後も半導体層
表面で4.0 ×1020cm−3の濃度を保っている
。図4の絶縁酸化膜上に窒化膜を形成しないで熱拡散を
行った場合と比較すると、窒化膜を形成しない場合は半
導体層表面での不純物濃度は1.8 ×1020cm−
3であるから、本実施例の場合の45%程度でしかない
。 (実施例3)第3の実施例を図7を参照しながら説明す
る。本実施例は、本発明をバイポーラトランジスタに用
いたものである。
成した時の、深さ方向の濃度分布を図5に示す。図中、
501は半導体層201中の、502は窒化膜205中
の濃度分布である。図より明らかなように、窒化膜によ
り外方拡散が大きく抑制され、熱拡散処理後も半導体層
表面で4.0 ×1020cm−3の濃度を保っている
。図4の絶縁酸化膜上に窒化膜を形成しないで熱拡散を
行った場合と比較すると、窒化膜を形成しない場合は半
導体層表面での不純物濃度は1.8 ×1020cm−
3であるから、本実施例の場合の45%程度でしかない
。 (実施例3)第3の実施例を図7を参照しながら説明す
る。本実施例は、本発明をバイポーラトランジスタに用
いたものである。
【0018】図7(a)のように、p型半導体基板70
1上にn型半導体層702を形成し、選択酸化法により
、フィールド酸化膜703を形成し、素子領域に絶縁酸
化膜704、705を30nm程度形成する。また、n
型不純物をイオン注入し、n+のコレクタ領域706を
形成しておく。
1上にn型半導体層702を形成し、選択酸化法により
、フィールド酸化膜703を形成し、素子領域に絶縁酸
化膜704、705を30nm程度形成する。また、n
型不純物をイオン注入し、n+のコレクタ領域706を
形成しておく。
【0019】次に、図7(b)のように、p型のベース
領域707を形成するため、ボロンイオンを3×101
3cm−2程度注入し、さらに、外部ベース領域708
を形成するため、ボロンを2×1015cm−2程度注
入する。この後、絶縁酸化膜704上に窒化膜709を
100nm程度堆積し、窒素雰囲気中で850℃、1時
間程度の熱拡散処理を行う。この時、窒化膜709をあ
らかじめ堆積させてあるので、注入した不純物の外方拡
散を抑制でき、高濃度の外部ベース領域708を形成す
ることができる。
領域707を形成するため、ボロンイオンを3×101
3cm−2程度注入し、さらに、外部ベース領域708
を形成するため、ボロンを2×1015cm−2程度注
入する。この後、絶縁酸化膜704上に窒化膜709を
100nm程度堆積し、窒素雰囲気中で850℃、1時
間程度の熱拡散処理を行う。この時、窒化膜709をあ
らかじめ堆積させてあるので、注入した不純物の外方拡
散を抑制でき、高濃度の外部ベース領域708を形成す
ることができる。
【0020】続いて、図7(c)のように、窒化膜70
9の素子予定領域以外を異方性エッチングにより除去し
、エミッタ開口710、コレクタ開口711を形成し、
図7(d)のように、ポリシリコン等の導体層712を
300nm程度堆積させる。
9の素子予定領域以外を異方性エッチングにより除去し
、エミッタ開口710、コレクタ開口711を形成し、
図7(d)のように、ポリシリコン等の導体層712を
300nm程度堆積させる。
【0021】次に、図7(e)のように、導体層712
にn型不純物としてヒ素を、この後の工程でエミッタを
形成するに十分な濃度で注入し、熱拡散することにより
、エミッタ領域713を形成する。この後、異方性エッ
チングによりエミッタ引き出し電極714、コレクタ引
き出し電極715を設ける。続いて、酸化膜717を堆
積させた後、通常のメタライゼイションを施すことによ
り図7(f)のように、ベース電極716を設け、バイ
ポーラトランジスタを形成することができる。
にn型不純物としてヒ素を、この後の工程でエミッタを
形成するに十分な濃度で注入し、熱拡散することにより
、エミッタ領域713を形成する。この後、異方性エッ
チングによりエミッタ引き出し電極714、コレクタ引
き出し電極715を設ける。続いて、酸化膜717を堆
積させた後、通常のメタライゼイションを施すことによ
り図7(f)のように、ベース電極716を設け、バイ
ポーラトランジスタを形成することができる。
【0022】以上の方法により、外部ベース領域708
の表面の不純物濃度を高くすることができるので、ベー
ス電極716と外部ベース領域708との接触抵抗を小
さく抑えることができ、良好なコンタクトを形成するこ
とができる。
の表面の不純物濃度を高くすることができるので、ベー
ス電極716と外部ベース領域708との接触抵抗を小
さく抑えることができ、良好なコンタクトを形成するこ
とができる。
【0023】第1、第2、第3の実施例では保護膜とし
てシリコン窒化膜を用いたが、シリコン窒化膜の代わり
に、炭素を含んだSiCx や酸素を含んだSiNx
Oy 、SiCx Oy を用いても同様の効果が得ら
れる。
てシリコン窒化膜を用いたが、シリコン窒化膜の代わり
に、炭素を含んだSiCx や酸素を含んだSiNx
Oy 、SiCx Oy を用いても同様の効果が得ら
れる。
【0024】
【発明の効果】以上の説明により明らかなように、不純
物を熱拡散する工程の前に窒化膜を形成しておくことに
より、不純物イオンの外方拡散を大幅に抑制することが
でき、半導体表面に高濃度の不純物拡散領域を形成する
ことができる。この結果、後の配線工程で電極との接触
抵抗を小さくすることができる。
物を熱拡散する工程の前に窒化膜を形成しておくことに
より、不純物イオンの外方拡散を大幅に抑制することが
でき、半導体表面に高濃度の不純物拡散領域を形成する
ことができる。この結果、後の配線工程で電極との接触
抵抗を小さくすることができる。
【0025】また、窒化膜形成後、熱拡散工程前に高温
の熱処理工程がなければ、酸化等の工程があっても不純
物拡散領域を浸蝕することがなく、接触抵抗を小さくす
ることができる。
の熱処理工程がなければ、酸化等の工程があっても不純
物拡散領域を浸蝕することがなく、接触抵抗を小さくす
ることができる。
【図1】第1の実施例の工程断面図である。
【図2】第1の実施例の工程断面図である。
【図3】第1の実施例の工程断面図である。
【図4】第2の実施例の工程断面図である。
【図5】第2の実施例の工程断面図である。
【図6】第2の実施例の工程断面図である。
【図7】第1の実施例の深さ方向のイオン濃度を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図8】従来技術による深さ方向のイオン濃度を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図9】第2の実施れの深さ方向のイオン濃度を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図10】第1の実施例と従来技術によるの接触抵抗を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図11】第3の実施例の工程断面図である。
【図12】第3の実施例の工程断面図である。
【図13】第3の実施例の工程断面図である。
【図14】第3の実施例の工程断面図である。
【図15】第3の実施例の工程断面図である。
【図16】第3の実施例の工程断面図である。
101、201、702 半導体層
102、202、704、705 絶縁酸化膜103
、203 ゲート電極 104、204 不純物イオン領域 105、205、709 窒化膜 106、206 不純物領域 107 ソース、ドレイン引き出し電極601 従
来技術による接触抵抗 602 本発明による接触抵抗 701 半導体基板 703 フィールド酸化膜 706 コレクタ領域 707 ベース領域 708 外部ベース領域 710 エミッタ開口 711 コレクタ開口 712 導体層 713 エミッタ領域 714 エミッタ引き出し電極 715 コレクタ引き出し電極 716 ベース電極 717 酸化膜
、203 ゲート電極 104、204 不純物イオン領域 105、205、709 窒化膜 106、206 不純物領域 107 ソース、ドレイン引き出し電極601 従
来技術による接触抵抗 602 本発明による接触抵抗 701 半導体基板 703 フィールド酸化膜 706 コレクタ領域 707 ベース領域 708 外部ベース領域 710 エミッタ開口 711 コレクタ開口 712 導体層 713 エミッタ領域 714 エミッタ引き出し電極 715 コレクタ引き出し電極 716 ベース電極 717 酸化膜
Claims (4)
- 【請求項1】第1導電型の半導体層に、第2導電型の不
純物イオンを注入する工程と、前記半導体層の少なくと
も前記不純物イオンを注入した領域上に、保護膜を形成
する工程と、熱拡散により前記不純物イオンを半導体層
に拡散し、不純物拡散領域を形成する工程とを順次行う
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】前記半導体層上に酸化膜を形成する工程と
、前記半導体層に前記不純物イオンを注入する工程と、
少なくとも前記不純物イオンを注入した領域上の前記酸
化膜上に、保護膜を形成する工程と、熱拡散により前記
不純物イオンを半導体層に拡散し、不純物拡散領域を形
成する工程とを順次行うことを特徴とする特許請求の範
囲請求項1記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】前記保護膜が、前記酸化膜を除去した後、
少なくとも前記不純物を注入した領域を含む半導体層上
に形成されてなることを特徴とする特許請求の範囲請求
項2記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】前記保護膜が、窒化膜からなることを特徴
とする特許請求の範囲請求項1乃至3記載の半導体装置
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207891A JPH04246821A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1207891A JPH04246821A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04246821A true JPH04246821A (ja) | 1992-09-02 |
Family
ID=11795551
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1207891A Pending JPH04246821A (ja) | 1991-02-01 | 1991-02-01 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04246821A (ja) |
-
1991
- 1991-02-01 JP JP1207891A patent/JPH04246821A/ja active Pending
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