JPH0466100B2 - - Google Patents

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JPH0466100B2
JPH0466100B2 JP59236208A JP23620884A JPH0466100B2 JP H0466100 B2 JPH0466100 B2 JP H0466100B2 JP 59236208 A JP59236208 A JP 59236208A JP 23620884 A JP23620884 A JP 23620884A JP H0466100 B2 JPH0466100 B2 JP H0466100B2
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
film
forming
selectively
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Junzo Shimizu
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Nippon Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H10D48/34Bipolar devices
    • H10D48/345Bipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions

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  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (技術分野) 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に
自己整合的にエミツタ−ベース分離がなされる半
導体装置の製造方法に関する。
(従来技術) バイポーラ型トランジスタで構成される半導体
集積回路、特に高速デバイスを開発するにあた
り、自己整合的にエミツタ−ベース分離がなされ
る方法がとられている。特にElectronics
Letters 19283(1983)及びSympo.VLSI Tech
Dig.Papers 16(1983)において、T.Sakaiらによ
つて示されたAdvahced Super Self−aligued
process Technology(以下SST−1Aと記す)が
その一例としてあげられる。従来技術としてこの
SST−1Aの製造工程を第2図を用いて簡単に説
明する。
まず、P型シリコン基板であるP型半導体基板
201に選択的にn+型埋込みコレクタ202を
形成し、該n+型埋込みコレクタ202を含むP
型シリコン基板にn-型エピタキシヤル層203
を1μm乃至2μm成長し、熱酸化により形成された
厚いシリコン酸化膜210により素子形成領域を
分離し、n-型エピタキシヤル領域203を第1
の領域と第2の領域に分離する。次に該第2の領
域に、該埋込みコレクタ202迄到達するn+
コレクタコンタクト領域204を形成する。然る
後、該第1及び第2の領域の主面部を露出させ、
該主面部を薄く酸化後(図示せず)シリコン窒化
膜218を成長し、該第2の領域のシリコン窒化
膜218、及び薄い酸化膜を順次除去し該主面部
を再び露出する。然る後、多結晶シリコン221
を成長させ少なくとも該第1の領域及び該第2の
領域上を残して、他の領域を選択酸化することに
より、該第1、第2領域を絶縁分離する。該第1
の領域上の多結晶シリコン221aには、高濃度
のボロンを注入することによりP+型に変換する。
次に第1領域上の該P+型多結晶シリコン221
aの一部を選択的にエツチング除去する。以上の
工程は第2図aに示されている。
第2図bは、エミツタ及びベース形成前の状態
を示す。ここでは、該P+型多結晶シリコン22
1aの露出部を酸化し、シリコン酸化膜211a
を形成する。その後、熱リン酸を用いて、該シリ
コン窒化膜218の露出部をエツチング除去し、
更に該多結晶シリコン221aに被覆されている
領域までアンダーカツトを施こす。そして、該主
面を覆う薄い酸化膜をエツチング除去し、該アン
ダーカツト領域を埋め戻すように第2の多結晶シ
リコンを成長し、再び該主面が露出するまで該多
結晶シリコンをエツチバツクする。
第2図cにおいて、ベース及びエミツタを形成
したものを示す。第2図cは該露出主面を酸化す
ることにより、エミツタ−ベース分離膜を形成す
る。その後、ベースをイオン注入法により形成、
更に異方性イオンエツチング装置(以下RIEと記
す)を用いて、エミツタコンタクトを開孔し、第
3の多結晶シリコン221dを成長する。そし
て、ヒ素をイオン注入することにより、エミツタ
を形成し、各コンタクト部にそれぞれ電極配線を
施すことによつて形成される。
以上のようなSST−1Aプロセスは、エミツタ
−ベース分離が自己整合的に形成され、かつ、微
細化が可能であるが、大きな問題点が露顕してき
た。第1の問題点は、多結晶シリコン膜221a
を酸化することによる抵抗値のバラツキあるいは
ベース引き出し抵抗の増大であり、第2の問題点
は、該シリコン窒化膜218のアンダーカツト部
の加工精度が悪い点であり、第3の問題点は第2
の多結晶シリコン膜のエツチバツク時におけるコ
レクタ・コンタクト部の該多結晶シリコン膜22
1bのオーバーエツチングの発生がある点であ
る。
(発明の目的) 本発明の目的は、以上の問題点がなく、かつ
SST−1Aの製造工程の優れた特徴を損なわない
半導体装置の製造方法を提供するにある。
(発明の構成) 本発明によれば、一導電型の半導体基板の一主
面の表面に選択的に反対導電型の埋込み層を形成
する工程と、半導体基板および埋込み層を覆つて
反対導電型のエピタキシヤル層を形成する工程
と、エピタキシヤル層のあらかじめ定められた第
1の領域と第2の領域との間を誘電体で分離する
工程と、第1の領域のエピタキシヤル層の表面に
選択的に第1のシリコン酸化膜を形成する工程
と、第2の領域のエピタキシヤル層の上面と第1
のシリコン酸化膜の上面と誘電体の上面とを覆う
第1の多結晶シリコン膜を形成する工程と、第1
の多結晶シリコン膜を第1の領域と第2の領域と
の間で選択的に分離する工程と、第2の領域の第
1の多結晶シリコン膜および第2の領域のエピタ
キシヤル層に反対導電型の不純物を選択的に拡散
する工程と、第1の領域の第1の多結晶シリコン
膜に一導電型の不純物を添加する工程と、第1の
多結晶シリコン膜の上面や誘電体の上面を覆つて
絶縁層を形成する工程と、第1の領域の中央部の
絶縁層および第1の多結晶シリコン膜を選択的に
除去して第1の開孔を形成して第1のシリコン酸
化膜の上面の一部を露出する工程と、絶縁層の表
面と第1の開孔内に露出した第1の多結晶シリコ
ン膜の側面と第1のシリコン酸化膜の上面の一部
とを覆つてシリコン窒化膜を形成する工程と、シ
リコン窒化膜を異方性エツチングして第1の開孔
の側壁にシリコン窒化膜を残して第2の開孔を形
成しかつ第2の開孔の底のシリコン窒化膜を除去
する工程と、第2の開孔の側壁のシリコン窒化膜
および絶縁層をマスクとして第2の開孔の底に露
出した第1のシリコン酸化膜を第1の多結晶シリ
コン膜の下面の一部が露出するまで選択的にエツ
チング除去してアンダーカツトする工程とを有す
る半導体装置の製造方法を得る。
(実施例) 以下、本発明の実施例について、図面を参照し
て詳細に説明する。
第1図a〜kは本発明の第一の実施例を説明す
るための工程順に示した断面図である。
本発明の一実施例の半導体装置は次の工程によ
り製造することができる。
まず、第1図aに示すように、一導電型半導体
基板としてのP型シリコン基板101に選択的に
反対導電型のn+型埋込みコレクタ102を形成
し、次いでn+型埋込みコレクタ102を含むP
型シリコン基板101にn-型エピタキシヤル層
103を1μm乃至2μm成長する。次いで選択酸化
法により誘電体としてのシリコン酸化膜110を
形成しトランジスタ形成領域の第1の領域と第2
の領域を分離する。次いで第1の領域上の耐酸化
性被膜115をエツチング除去し、露出主面を酸
化することにより第1のシリコン酸化膜110a
を1000乃至2000Å形成する。
次いで、第1図bに示すように、該第2の領域
上の耐酸化性被膜115をエツチング除去し、全
面に第1の多結晶シリコン膜121を2000乃至
5000Å成長し、更に第2の耐酸化性被膜116を
成長する。
次いで、第1図cに示すように、この第2の耐
酸化性被膜116は、少なくとも該第1及び第2
の領域を覆い、かつ該第1の領域と該第2の領域
との間を分離すべく選択酸化(または選択的にエ
ツチング除去しても良い)を行なう。
第1図dに示すように、前述の分離された第2
の領域を覆う多結晶シリコン121b上の耐酸化
性被膜116をエツチング除去し、高濃度のリン
を拡散し、コレクタ電極部104を形成後、表面
部を1000乃至2000Å酸化する。然る後、該第1の
領域を覆う多結晶シリコン121a上の耐酸化性
被膜116をエツチング除去し、高濃度のボロン
をイオン注入あるいは拡散する。更に、絶縁層と
して全面にシリコン酸化膜112を1000乃至2000
Å、第1のシリコン窒化膜113を1000乃至2000
Å成長する。
次いで、第1図eに示すように、該第1の領域
の中央部上のシリコン窒化膜113、シリコン酸
化膜112及び多結晶シリコン膜のある領域をフ
オトレジストをマスクにしてRIEを用いて順次異
方性エツチング除去して第1の開孔を形成し、該
シリコン酸化膜110aを露出させる。
次いで、第1図fに示すように、第2のシリコ
ン窒化膜113aを1000乃至2000Å成長し、再び
RIEを用いて、該第2のシリコン窒化膜113a
のみを異方性エツチングして第1の開孔の側壁に
残し、第2の開孔を形成する。
第1図gに示すように該シリコン窒化膜11
3,113aをマスクにして、露出した該シリコ
ン酸化膜110aをフツ酸でエツチング除去し、
更に該多結晶シリコン膜121aにより覆われた
領域の所定の所迄、おおよそ5000乃至10000Åア
ンダーカツトさせる。然る後、第2の多結晶シリ
コン121c、1000乃至3000Å成長させ、アンダ
ーカツト部を第2の多結晶シリコン膜である多結
晶シリコン121cで埋め戻し、該多結晶シリコ
ン121aと接続させる。
次いで、第1図hで示すように該多結晶シリコ
ン121cを酸化し、多結晶シリコン121cの
アンダーカツト部以外とアンダーカツト部のボロ
ンが添加されなかつた部分とをエツチング除去す
る。この酸化時における熱処理によつて、該多結
晶シリコン121a中の高濃度のボロンは、該埋
め戻し領域の多結晶シリコン121cを通つて、
更に該n-型エピタキシヤル層103に拡散され、
ベースコンタクト部107が形成される。
次いで、第1図i及び第1図jに示すように、
露出多結晶シリコン121c及び該n-型エピタ
キシヤル層103を酸化し、シリコン酸化膜11
0bを形成する。あるいは、シリコン酸化膜11
7を全面に成長することにより、エミツターベー
ス間の絶縁離を施こす。これらの工程の次に、活
性ベース領域108をイオン注入により2000乃至
4000Åの深さで形成する。
最後に、第1図kに示すように、RIEを用いて
該シリコン酸化膜110bあるいは該シリコン酸
化膜117を第2の多結晶シリコンの表面に形成
した部分を少なくとも残して異方性エツチング除
去し、ヒ素添加した第3の多結晶シリコン121
dにより、エミツタを形成する。その後、ベース
電極配線取り出し口及びコレクタ電極配線取り出
し口を開口するため、フオトレジストをマスクに
して、該シリコン窒化膜113及び該シリコン酸
化膜112を順次エツチング除去する。そして、
各電極配線122を各取り出し口に形成する。あ
るいは、第1図kのように、電極配線122を形
成する前に、例えば、リン珪酸ガラス膜114を
2000乃至5000Å形成してもよい。
以上、説明したように、本実施例によればベー
スコンタクトとエミツタの分離が、自己整合的に
形成されかつ微細化が可能なSST−1Aプロセス
の優れた特徴を損なわずに、第1の問題点である
多結晶シリコン膜221aを酸化することによる
抵抗値のバラツキあるいはベース引き出し抵抗の
増大を解決することができる。また、第2の問題
点である該シリコン窒化膜218のアンダーカツ
ト部の加工精度に関しても、シリコン酸化膜のア
ンダーカツトを利用することによつて大幅な改善
が得られた。そして、最後に第3の問題点である
該第2の多結晶シリコン膜のエツチバツク時にお
けるコレクタコンタクト部の該多結晶シリコン膜
221bのオーバーエツチの問題も該コレクタコ
ンタクト部がシリコン窒化膜113及びシリコン
酸化膜112によつて覆われていることにより解
決せられた。
次に、第3図a〜cにおいて本発明の第2の実
施例を説明する。
第3図aに示すように前述の第1図aの工程を
経たものに、多結晶シリコン膜321を2000乃至
5000Å成長し、高濃度のボロンをイオン注入ある
いは拡散し引き続き該多結晶シリコン321を、
該第1の領域上及びその周縁の領域のみを残し
て、少なくとも該第2の領域上はエツチング除去
する。
次いで、第3図bに示すように、該第2の領域
上の耐酸化性被膜315をエツチング除去し、全
面にシリコン酸化膜312を1000乃至2000Å、第
1のシリコン窒化膜313を1000乃至2000Å成長
し、該第2の領域上の該第1のシリコン窒化膜3
13及び該シリコン酸化膜312をフオトレジス
トをマスクにして選択的にエツチング除去し、開
孔された該第2の領域に高濃度のリンを拡散する
ことによりコレクタコンタクト部を形成する。
以下の工程は前述の第1図e〜kで説明した工
程を繰り返すことにより第3図cの状態を得るこ
とができる。
以上、説明したように、本実施例において、ベ
ースコンタクトとエミツタの分離が自己整合的に
形成され、かつ微細化が可能なSST−1Aの優れ
た特徴を損なわず、前述の3つの問題点を第1の
実施例と同様に全て斯決することが可能になつ
た。
最後に、前述の第1の問題点としてあげられた
ベース引き出し抵抗に関して、第1及び第2の実
施例においても十分な低抵抗化が達成されるもの
の更に大幅な低抵抗化の方法について説明する。
第1図dあるいは第3図aにおいて、高濃度の
ボロンが注入された多結晶シリコン121aある
いは321の表面層を高融点金属によるポリサイ
ド化を施こすことにより、達成される。ここで、
用いられる高融点金属としては、Ti,W,Pt,
Moなどがあげられるが本第3の実施例において
は、Tiを用いて層抵抗5乃至10Ω/口が達成され
大幅なベース抵抗の低減化が得られた。
(発明のまとめ) 以上説明したとおり、本発明によれば、バイポ
ーラ型トランジスタで構成される半導体装置にお
いて、エミツタ−ベースコンタクト分離が自己整
合的に形成できるSST−1Aの優れた特徴を損な
わずに、まず第1の問題点である多結晶シリコン
膜の酸化による抵抗値のバラツキ、あるいはベー
ス引き出し抵抗の増大第2の問題点である。アン
ダーカツトの加工精度の問題そして、第3の問題
点であるコレクタコンタクト部でのオーバーエツ
チの問題全てにおいて解決し、大幅な改善が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜kは本発明の第1の実施例を説明す
るための工程順に示した断面図、第2図a〜cは
従来の半導体装置の製造方法の一例を説明するた
めの工程順に示した断面図、第3図a〜cは本発
明の第2の実施例を説明するための工程順に示し
た断面図である。 101,201,301……P型シリコン基
板、102,202,302……n+型埋め込み
コレクタ、103,203,303……n-型エ
ピタキシヤル層、104,204,304……コ
レクタコンタクト部、107,207,307…
…ベースコンタクト部、108,208,308
……活性ベース、109,209,309……エ
ミツタ、110,110a,110b,111,
112,210,211,211a,310,3
10a,312……シリコン酸化膜、113,1
13a,218,313……シリコン窒化膜、1
15,116,216,315……耐酸化性被
膜、121,121a,121b,121c,1
21d,221,221a,221b,221
d,321,321a,321d……多結晶シリ
コン膜、122,222,322……電極配線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 一導電型の半導体基板の一主面の表面に選択
    的に反対導電型の埋込み層を形成する工程と、前
    記半導体基板および前記埋込み層を覆つて前記反
    対導電型のエピタキシヤル層を形成する工程と、
    前記エピタキシヤル層のあらかじめ定められた第
    1の領域と第2の領域との間を誘電体で分離する
    工程と、前記第1の領域の前記エピタキシヤル層
    の表面に選択的に第1のシリコン酸化膜を形成す
    る工程と、前記第2の領域の前記エピタキシヤル
    層の上面と前記第1のシリコン酸化膜の上面と前
    記誘電体の上面とを覆う第1の多結晶シリコン膜
    を形成する工程と、前記第1の多結晶シリコン膜
    を前記第1の領域と前記第2の領域との間で選択
    的に分離する工程と、前記第2の領域の前記第1
    の多結晶シリコン膜および前記第2の領域の前記
    エピタキシヤル層に反対導電型の不純物を選択的
    に拡散する工程と、前記第1の領域の前記第1の
    多結晶シリコン膜に一導電型の不純物を添加する
    工程と、前記第1の多結晶シリコン膜の上面や前
    記誘電体の上面を覆つて絶縁層を形成する工程
    と、前記第1の領域の中央部の前記絶縁層および
    前記第1の多結晶シリコン膜を選択的に除去して
    第1の開孔を形成して前記第1のシリコン酸化膜
    の上面の一部を露出する工程と、前記絶縁層の表
    面と前記第1の開孔内に露出した前記第1の多結
    晶シリコン膜の側面と前記第1のシリコン酸化膜
    の上面の一部とを覆つてシリコン窒化膜を形成す
    る工程と、前記シリコン窒化膜を異方性エツチン
    グして前記第1の開孔の側壁に前記シリコン窒化
    膜を残して第2の開孔を形成しかつ前記第2の開
    孔の底の前記シリコン窒化膜を除去する工程と、
    前記第2の開孔の側壁の前記シリコン窒化膜およ
    び前記絶縁層をマスクとして前記第2の開孔の底
    に露出した前記第1のシリコン酸化膜を前記第1
    の多結晶シリコン膜の下面の一部が露出するまで
    選択的にエツチング除去してアンダーカツトする
    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 前記第1の多結晶シリコン膜を前記第1の領
    域と前記第2の領域との間で選択的に分離する工
    程において、前記第1の多結晶シリコンを選択酸
    化によつて分離することを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。 3 前記第1の多結晶シリコン膜を前記第1の領
    域と前記第2の領域との間で選択的に分離する工
    程において、前記第1の多結晶シリコンをエツチ
    ング除去することによつて分離することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製
    造方法。 4 前記第1の領域の前記第1の多結晶シリコン
    膜に一導電型の不純物を添加する工程と前記第1
    の多結晶シリコン膜や前記第1の多結晶シリコン
    膜間の誘電体を覆つて絶縁層を形成する工程との
    間に、前記第1の領域の第1の多結晶シリコン膜
    の表面層に高融点金属によるポリサイドを形成す
    る工程を有することを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。
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