JPH04340721A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH04340721A
JPH04340721A JP3112088A JP11208891A JPH04340721A JP H04340721 A JPH04340721 A JP H04340721A JP 3112088 A JP3112088 A JP 3112088A JP 11208891 A JP11208891 A JP 11208891A JP H04340721 A JPH04340721 A JP H04340721A
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JP
Japan
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film
silicon
silicon film
polycrystalline silicon
oxide film
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Pending
Application number
JP3112088A
Other languages
English (en)
Inventor
Hitoshi Abiko
安彦 仁
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【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、特に縦型バイポーラトランジスタの製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の縦型バイポーラトランジスタの製
造方法を、図3,図4を参照して説明する。この縦型バ
イポーラトランジスタは(111)面の単結晶シリコン
基板に形成されている。
【0003】まず、図3(a)に示すように、(111
)面を有するN型の単結晶シリコン基板100b上に、
ベース電極コレクタ間絶縁用の酸化シリコン膜101,
高濃度のボロンを含む多結晶シリコン膜からなるベース
取り出し電極102,酸化シリコン膜103,および窒
化シリコン膜104を形成し、エミッタ形成予定領域上
の窒化シリコン膜104,酸化シリコン膜103,およ
びベース取り出し電極102を選択的にエッチング除去
して開口部を設ける。続いて、開口部側壁にスペーサ用
の窒化シリコン膜105を形成し、ベース取り出し電極
102の下に空洞106ができるまで酸化シリコン膜1
01を弗酸でエッチングする。その後、開口部からボロ
ンをイオン注入してベース拡散層107を形成する。
【0004】次に、図3(b)に示すように、空洞10
6を多結晶シリコン膜108で埋め込み、熱処理による
ベース取り出し電極102からのボロンの拡散により空
洞106の部分の多結晶シリコン膜108を高濃度のボ
ロンを含む多結晶シリコン膜108aに変換し、さらに
多結晶シリコン膜108aを介して高濃度のボロンを単
結晶シリコン基板100b表面に拡散し、グラフトベー
ス拡散層109を形成する。グラフトベース拡散層10
9はベース拡散層107と接続する。
【0005】続いて、図3(c)に示すように、多結晶
シリコン膜108をヒドラジンでエッチングする。この
とき、ヒドラジンでは(111)面の単結晶シリコン,
高濃度のボロンを含むシリコンのエッチレートが極端に
低くなるため、単結晶シリコン基板100b表面のベー
ス拡散層107,多結晶シリコン膜108aが露出した
段階でエッチングの進行は停止する。
【0006】次に、図4に示すように、窒化シリコン膜
104,105を除去した後、絶縁膜110によるスペ
ーサを開口部の側壁に形成し、開口部を覆うエミッタ電
極用の高濃度のN型の多結晶シリコン膜111を形成し
、熱処理によりベース拡散層107表面にエミッタ拡散
層112を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来技術を用い
て(100)面の単結晶シリコン基板上にバイポーラト
ランジスタを形成すると、トランジスタの諸特性のばら
つきが大きくなるという欠点がある。
【0008】即ち、図3(c)で説明したように、多結
晶シリコン膜108をヒドラジンでエッチング(プラズ
マエッチングを用いないのは、エミッタ形成予定領域の
シリコン基板100b表面にダメージを与えないためで
ある)する際に(111)面でエッチンレートが極端に
低くなることを利用してベース拡散層107が露出した
段階でエッチングを停止させていたが、(100)面に
ベース拡散層が形成されている場合にはベース拡散層が
露出した段階ではエッチングが自動的に停止しない。更
に、エミッタ拡散層が形成される領域での基板表面が異
方性エッチングされ、(111)面が表面に形成される
ことにより荒らされることになる。更にまた、図3(b
)に示した多結晶シリコン膜108によりベース取り出
し電極104下の空洞106を埋め込むには減圧CVD
法で多結晶シリコンを堆積すれば良いが、堆積膜の膜厚
は全体で±10%程度はばらつく。空洞の高さは酸化シ
リコン膜101の膜厚で規定され、これはベース取り出
し電極103と単結晶シリコン基板100b(コレクタ
)との間の寄生容量を低減するために少なくとも数百n
m程度必要であり、このため多結晶シリコン膜の膜厚の
ばらつきは±数十nm程度見込まれる。
【0009】このため、図3(c)に示したように多結
晶シリコン膜108をヒドラジンでエッチングする際に
多結晶シリコン膜108aではエッチングが停止するが
、ベース拡散層107に対するエッチングは±数十nm
程度以上のばらつきが生じることになる。このばらつき
はベース幅(即ち、ベース拡散層107の接合の深さ)
のばらつきとなり、これと上述のベース拡散層107表
面の荒れとによりバイポーラトランジスタの増幅率,耐
圧等の諸特性のばらつきが大きくなる。
【0010】
【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、自己整合型の縦型バイポーラトランジスタを
形成するにあたり、ベース取り出し電極下に空洞を形成
した後、少なくとも露出したシリコン基板表面に空洞を
埋め込まない姿態で第2の酸化シリコン膜を形成する工
程と、空洞を第1のシリコン膜で埋め込む工程と、第1
の酸化シリコン膜の一部を除去して第1のシリコン膜と
シリコン基板との間の一部に空隙を形成する工程と、少
なくとも空隙を埋め込む第2のシリコン膜を形成する工
程と、を有している。
【0011】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明する
。図1は本発明の第1の実施例を説明するための工程順
の断面図である。
【0012】まず、図1(a)に示すように、(100
)表面を有するN型の単結晶シリコン基板100a上に
、ベース電極コレクタ間絶縁用の酸化シリコン膜101
,高濃度のボロンを含む多結晶シリコン膜からなるベー
ス取り出し電極102を形成し、エミッタ形成予定領域
上のベース取り出し電極102を選択的にエッチング除
去して開口部を設ける。続いて、酸化シリコン膜101
を弗酸でエッチングしてベース取り出し電極102の下
に空洞を形成する。
【0013】次に、膜厚10nm程度の酸化シリコン膜
113を減圧CVD法で堆積し、続いて全面に多結晶シ
リコン膜を減圧CVD法で堆積して空洞を埋め込み、こ
の多結晶シリコン膜を当方性エッチングで除去し、図1
(b)に示すように、開口部底部,開口部側壁,および
ベース引き出し電極102上面の酸化シリコン膜113
を露出させる。この段階で、空洞は酸化シリコン膜11
3,および多結晶シリコン膜114により埋め込まれる
。
【0014】次に、多結晶シリコン膜114と単結晶シ
リコン基板100aとの間に空隙が形成されるまで酸化
シリコン膜113のエッチングを行ない、図1(c)に
示すように、多結晶シリコン膜115を減圧CVD法で
堆積して空隙を埋め込む。このとき、空隙の高さは10
nm程度なので、多結晶シリコン膜115は5nm程度
堆積すれば空隙は埋め込まれる。なお、減圧CVD法で
はなく熱酸化を利用することもできる。
【0015】次に、開口部底部のシリコン基板100a
が露出するまで多結晶シリコン膜115をヒドラジンに
よりエッチングする。この場合、従来と同様にシリコン
基板表面100aは異方性エッチングされ,かつエッチ
ング膜厚のばらつきが生じるが、多結晶シリコン膜11
5の膜厚が薄いためこのばらつきは±5オングトローム
程度であり、従来より1桁小さなばらつきとなり、バイ
ポーラトランジスタの諸特性のばらつきを大幅に減少で
きる。なお、ビドラジンによるエッチングの代りにプラ
ズマエッチングを用いることもできる。これも、被エッ
チング量が少ないため、シリコン基板100aが受ける
ダメージも微量であるためである。
【0016】その後、図1(d)に示すように、熱拡散
によりベース取り出し電極102からボロンを拡散し、
空隙に埋め込まれた多結晶シリコン膜115,空洞に埋
め込まれた多結晶シリコン膜114をP型に変換し、グ
ラフトベース拡散層109を形成する。更に、ボロンの
イオン注入によりベース拡散層107を形成し、ベース
取り出し電極102上および開口部側壁に絶縁膜116
を形成し、エミッタ電極となる高濃度のN型の多結晶シ
リコン膜111により開口部を覆い、熱拡散によりエミ
ッタ拡散層112を形成する。
【0017】本実施例によりバイポーラトランジスタは
、従来技術によるバイポーラトランジスタに比べて増幅
率のばらつきが30%程度改善される。
【0018】なお、本実施例は(111)面を有する単
結晶シリコン基板に対しても適用できることは明かであ
る。
【0019】図2は本発明の第2の実施例を説明するた
めの工程順の断面図である。第1の実施例では、ベース
取り出し電極102の下の空洞を酸化シリコン膜113
と多結晶シリコン膜114とで埋め込み、多結晶シリコ
ン膜114と単結晶シリコン基板100aとの間の空隙
を多結晶シリコン膜115で埋め込んだが、空隙に対す
る埋め込みはこの方法に限定するものではない。本実施
例では、選択エピタキシャル成長を用いることにより、
工程を更に簡略化している。
【0020】まず、図2(a)に示すように、第1の実
施例と同様にして多結晶シリコン膜114と単結晶シリ
コン基板100aとの間に空隙を形成する。続いて、シ
リコンの選択エピタキシャル成長を行なうと、図2(b
)に示すように、開口部底面のシリコン基板100a表
面には(100)面を有するシリコンエピタキシャル層
118が選択的に成長し、他の部分は多結晶シリコン膜
117が成長する。これにより、ベース取り出し電極1
02とシリコン基板100aとがシリコンにより接続す
る。その後、熱処理によりグラフトベース拡散層109
,ベース拡散層107を形成し、ベース取り出し電極1
02上および開口部側壁に絶縁膜116を形成し、エミ
ッタ電極用の多結晶シリコン膜111,エミッタ拡散層
112を形成して、図2(c)に示した構造のバイポー
ラトランジスタを得る。
【0021】本実施例では、選択エピタキシャル成長の
際に成長する多結晶シリコン膜により、ベース引き出し
電極とシリコン基板とを接続するため、シリコンエピキ
シャル層の膜厚分だけエミッタ形成予定領域のシリコン
基板表面が高くなる。この多結晶シリコン膜およびシリ
コンエピキシャル層をエッチングせずにエミッタ電極,
エミッタ拡散層を形成できることから、第1の実施例よ
り製造工程が簡略化される。加えて、ベース幅のばらつ
きもシリコンエピキシャル層の膜厚のばらつきのみとな
り、特性のばらつきが第1の実施例より更に低減する。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、シリコン
基板とベース取り出し電極とを接続するためのシリコン
膜の成長膜厚を従来より1桁少なくすることができるた
め、バイポーラトランジスタの諸特性のばらつきを大幅
に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための断面図
である。
【図2】本発明の第2の実施例を説明するための断面図
である。
【図3】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
断面図である。
【図4】従来の半導体装置の製造方法を説明するための
断面図である。
【符号の説明】
100a,100b    単結晶シリコン基板101
,103,113    酸化シリコン膜102   
 ベース取り出し電極 104,105    窒化シリコン膜106    
空洞 107    ベース拡散層 108,108a,111,114,115,117 
   多結晶シリコン膜 109    グラフトベース拡散層 110,116    絶縁膜 112    エミッタ拡散層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  一導電型の単結晶シリコン基板の一主
    面に縦型バイポーラトランジスタを形成する半導体装置
    の製造方法において、前記単結晶シリコン基板上に第1
    の酸化シリコン膜を介して逆導電型の多結晶シリコン膜
    を形成する工程と、エミッタ形成予定領域の前記逆導電
    型の多結晶シリコン膜を選択的に除去して開口部を設け
    、前記開口部底部に前記第1の酸化シリコン膜を露出さ
    せ、前記逆導電型多結晶シリコン膜からなるベース取り
    出し電極を形成する工程と、前記開口部から弗酸により
    前記第1の酸化シリコン膜のエッチングを行ない、前記
    開口部端部から前記ベース取り出し電極側に空洞を形成
    し、かつ、前記開口部底部に前記単結晶シリコン基板表
    面の露出面を形成する工程と、前記空洞を埋め込まない
    姿態で、少なくとも前記露出面に第2の酸化シリコン膜
    を形成する工程と、前記空洞を第1のシリコン膜で埋め
    込む工程と、前記第2の酸化シリコン膜をエッチングし
    て、少なくとも前記第1のシリコン膜と前記露出面との
    間の一部に空隙を形成する工程と、前記空隙を第2のシ
    リコン膜で埋め込む工程と、を有することを特徴とする
    半導体装置の製造方法。
  2. 【請求項2】  前記空隙を前記第2のシリコン膜で埋
    め込む工程において、前記露出面に選択的に単結晶シリ
    コン膜を形成することを特徴とする請求項1記載の半導
    体装置の製造方法。
JP3112088A 1991-05-17 1991-05-17 半導体装置の製造方法 Pending JPH04340721A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103196596A (zh) * 2013-03-21 2013-07-10 揣荣岩 基于牺牲层技术的纳米膜压力传感器及其制造方法
JP2021534424A (ja) * 2018-08-29 2021-12-09 クアンタム−エスアイ インコーポレイテッドQuantum−Si Incorporated サンプルウェル作製技法および集積センサデバイス用の構造
US12179204B2 (en) 2018-12-03 2024-12-31 Quantum-Si Incorporated Sample well fabrication techniques and structures for integrated sensor

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