JPH0523495B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は全般的にトランジスタと集積回路、更
に特定して云えば、水平構造トランジスタ及びそ
の製法に関する。

の製法に関する。

従来の技術及び問題点 バイポーラ・トランジスタ構造は、真実の相補
形バイポーラ・トランジスタの製造に容易に適す
ることが望ましい。更に、この様な相補形バイポ
ーラ構造を製造する方法が、同じ基板の上に絶縁
ゲート電界効果トランジスタ（IGFET）を製造
することゝ両立し得る様にすることが望ましい。
バイポーラ・トランジスタのこの他の望ましい特
徴としては、寸法が小さいこと、設計自動化手段
によつて自動化した配置が容易であること、絶縁
が完全で改善されていること、並びにスイツチン
グ速度が速いことが挙げられる。

現在利用し得るトランジスタ構造は幾つかの重
要な固有の欠点がある。現在でも、効率がよい利
得の高い垂直NPNトランジスタを作ることが出
来るが、一般的には、同じ基板の上に特性が釣合
う相補形PNPトランジスタを製造することは困
難であるか或いは不可能である。一般的に、垂直
NPNトランジスタと同じ基板の上にPNPトラン
ジスタを希望する時、横形PNPトランジスタが
作られる。この様なPNPトランジスタが本当に
は垂直NPNトランジスタと相補形ではなく、速
度及び利得の様な幾つかの固有の制約があること
はよく知られている。更に、比較的効率のよい垂
直PNPトランジスタでも、半導体ウエーハの場
所を浪費し、完全に隔離するのが困難であり、多
数の望ましくない寄生静電容量を持つ。

更に、現在では同じ基板の上にバイポーラ装置
及びIGFET装置を製造することは困難である。
バイポーラ装置と共に１個の基板の上にIGFET
装置を設ける為には、一般的に必要なプロセス工
程の数を大幅に増加する必要があり、歩留りが低
下して、コストが高くなる。

トランジスタ構造が従来のこういう制約をのり
越えることが望ましい。従つて、新しいトランジ
スタ構造としては、小形で、自動化配置方式を容
易に行なえ、同じ基板の上にIGFET装置を取入
れることが出来る様なプロセスを持つことが望ま
しい。この様なトランジスタ構造のこの他の望ま
しい特徴としては、高い利得、完全な隔離、及び
小さい寄生静電容量がある。こういう特徴によ
り、回路のスイツチング速度が格段に改善され
る。更に、トランジスタの通電容量を容易に制御
出来ることが望ましい。この様な改良されたトラ
ンジスタ構造の別の重要な特徴は、真実に相補形
のNPN及びPNPバイポーラ・トランジスタを容
易に製造することが出来ることであろう。

問題点を解決する為の手段及び作用 従つて、本発明の改良されたトランジスタは、
完全に隔離されたエピタキシヤル・アイランド内
に製造された水平構造トランジスタで構成され
る。この隔離は、絶縁体の上又は絶縁材料の層内
にアイランドを形成することによつて達成するこ
とが出来る。エピタキシヤル・アイランドが絶縁
体によつて完全に取囲まれている。隔離されたエ
ピタキシヤル・アイランドは浅くて規則的な形で
あることが好ましく、トランジスタの通電容量を
改善する為に１次元を拡張することが出来る。ベ
ース、エミツタ及びコレクタ領域の適当な拡散を
通じて、水平トランジスタをこの様な浅いエピタ
キシヤル・アイランド内に形成することが出来
る。ポリシリコンのベース接点がアイランドの上
にのつており例えば隔離されたアイランドの１端
で、回路の他の部分と接触する為に利用すること
が出来る。

この水平構造トランジスタを製造する好ましい
幾つかの方法を後で説明する。全般的に云うと、
この様なトランジスタを製造する為に必要な拡散
は、同じ基板の上にIGFET装置を形成するのと
両立し得るものであり、この為には、余分のマス
ク工程はごく少なく又は全く必要としない。抵抗
及びシヨツトキーダイオードの様な他の装置も、
隔離されたエピタキシヤル・アイランド内に作る
ことが出来る。

この様な隔離されたアイランドを製造する幾つ
かの方法を使うことが出来る。好ましい１つの方
法は、多孔質シリコンを陽極酸化によつて形成
し、その後それを酸化シリコンに変換するもので
ある。この方法は、希望する通りのエピタキシヤ
ル・アイランドの隔離されたアイランドを作り、
こういうアイランドは後で説明する様に、トラン
ジスタ及びその他の構造を製造するのに適してい
る。

更に、この小平構造トランジスタにあつては、
極めて薄いベースが垂直に配されることになるの
で、これに対する接点をとるのが難しくなる。そ
こで、この発明にあつては、ベースと同じ導電型
にドープされたポリシリコンを用いることによ
り、ベースへの接点を容易にとれるようにしてい
る。

本発明の新規な特徴は特許請求の範囲に記載し
てあるが、本発明の上記並びにその他の目的及び
利点は、以下の説明から明らかになろう。制約す
るつもりはないが、例として、本発明の幾つかの
好ましい実施例が図面に示されている。

実施例 第１図及び第２図は本発明に従つて製造された
水平構造トランジスタの断面図である。第１図の
NPNトランジスタ１０は、絶縁層１２の上にあ
るエピタキシヤル・アイランド１４内に作られて
いる。第２図は、絶縁層２２内にあるエピタキシ
ヤル・アイランド２４内に作られたNPNトラン
ジスタ２０を示す。

第２図について説明すると、水平構造バイポー
ラ・トランジスタ２０が、絶縁層２２内にあるエ
ピタキシヤル・アイランド２４の中に形成されて
いる。第２図はＮ形井戸の中にあるNPNトラン
ジスタ２０を示す。絶縁層２２は酸化シリコン
（以下単に酸化物と言う）であることが好ましい。
著しくドープされたＮ＋エミツタ２６及びコレク
タ２８の領域がエミツタ及びコレクタ導線３０，
３２とオーミツク接触する。第２図に示す場合、
エミツタ及びコレクタ導線３０，３２が金属であ
るが、ポリシリコンにしても、本発明の範囲内で
ある。

Ｐ形ベース領域３４がエミツタ２６に隣接して
Ｐ＋ポリシリコンのベース接点又は導線３６と接
触している。ベース接点３６はコレクタ２８及び
エミツタ２６から酸化物層３８によつて隔てられ
ていて、酸化物４０によつて完全に取囲まれてい
る。ベース３４の幅は一定であり、予測可能な、
厳密に制御し得る装置の特性を持たせる。この構
造２０が以下説明する様に製造された時、ベース
の幅を容易に選ぶことが出来、水平構造２０のト
ランジスタの利得パラメータを希望する通りに設
定することが出来る。

トランジスタ２０をその中に形成したエピタキ
シヤル・アイランド２４の全ての側面が酸化物２
２によつて取囲まれ、同じ基板の上にある他の全
てのトランジスタから極めて良好に隔離され、漂
遊静電容量を減少する。エピタキシヤル・アイラ
ンド２４の深さは典型的には0.5ミクロンであり、
この為その中に形成される水平構造トランジスタ
２０は極めて小さい。トランジスタ２０の寸法が
小さいこと並びに側壁の過大な静電容量を除いた
ことにより、非常に高速のトランジスタが得られ
る。第２図に見られる様に、水平構造トランジス
タ２０は非常に対称性があり、この結果、一般的
に同一ではないが、両方の方向に速いスイツチン
グ時間を持つ。

第２図のトランジスタの斜視図が第２６図に示
されている。アイランド２４の１端だけが第２６
図に示されており、この図はポリシリコンのベー
ス接点３６をアイランド２４から離して露出する
様子を示している。これによつて、チツプ上の残
りの回路に対する接続が容易になる。この様な隔
離されたアイランド２４の典型的な寸法は、電流
の流れの方向（エミツタからコレクタへ）10乃至
20ミクロンであり、エミツタ及びコレクタの長
さ、即ち、ベース接点３６が延びる方向には、50
乃至100ミクロン又はそれ以上である。後でこの
様な隔離されたアイランド２４を形成する好まし
い方法を説明する。

PNPトランジスタは第２図に示すNPN構造と
同一の構造を持つており、種々の領域の導電型が
反転している。PNPトランジスタがＰ形エピタ
キシヤル・アイランド内に形成される。この為、
NPN及びPNPバイポーラ・トランジスタの構造
は略同一であり、多数キヤリアのライフタイム及
び易動度を補償する為に種々の寸法に変更が加え
られている。この結果、バイポーラ・トランジス
タは装置の特性が正確に釣合つている点で、真実
に相補形である。これは、垂直NPNトランジス
タが実質的に異なる装置の特性を持つ横形PNP
トランジスタと釣合わせる従来のバイポーラ構造
に較べて改良されている。第１図及び第２図に示
す様なバイポーラ・トランジスタ構造は現在の横
形PNPトランジスタとは全く似ておらず、むし
ろその脇に配置された垂直NPNトランジスタの
方に近い。

第１図について説明すると、絶縁層１２の上に
のつかるエピタキシヤル・アイランド１４内に
NPNトランジスタ１０が形成される。絶縁層１
２は酸化シリコンであることが好ましい。水平ト
ランジスタ１０の構造は、Ｎ形エピタキシヤル・
アイランド１４の側面に高濃度にドープされたＮ
＋エミツタ４６及びコレクタ４８が配置されてい
る点で、第２図と非常によく似ている。Ｐ形ベー
ス５４がエミツタ４６に隣接しており、ポリシリ
コンのＰ＋ベース接点５６がアイランド１４の上
に配置され、酸化物層５８によつてエミツタ４６
及びコレクタ４８の領域から隔てられ、別の酸化
物層６０によつて覆われている。この場合は金属
接点であるエミツタ及びコレクタ接点５０，５２
が夫々エミツタ４６及びコレクタ４８に接続さ
れ、絶縁層１２の表面の上にある。

第１図のNPNトランジスタ１０と同様なPNP
構造（図に示してない）を使つて、NPN装置１
０と共に相補形トランジスタを形成することが出
来る。第１図の構造は、第２図の構造と同じく、
まとまりのよい装置になり、高いスイツチング速
度が得られる。第１図に示した装置の斜視図が第
４０図に示されている。第４０図は、ポリシリコ
ンのベース接点５６が脇に出されて、露出してい
て、回路の残りの部分と接触することが出来る様
になつている様子を示している。エミツタ及びコ
レクタ導線５０，５２が第４０図には示されてい
ない。

第１図及び第２図の両方の装置の構造は非常に
まとまりがよく、基板上に高レベルの集積化が出
来る様にする。更に、これらの構造は共に矩形で
あつて、装置の配置及びコレクタのレイアウトを
定める為に、設計自動化方法を使うことが出来
る。この為、チツプの面積を最小限にして、コス
トを最低限にして、短いリードタイムで、品質の
高いバイポーラ装置を設計することが出来る。

次に第３図乃至第１２図について、第２図に示
す形式の相補形水平構造トランジスタを製造する
好ましい方法を説明する。第２図と対応する部分
には第２図と同じ参照数字を用いている。この方
法並びに後で述べる方法の説明で挙げる打込みエ
ネルギ及びドーパント濃度の様な種々の好ましい
値は大体の値であり、プロセスの細部を制御する
為に変えられる。

第３図について説明すると、絶縁層２２、好ま
しくは酸化物層２２の中にＮ形及びＰ形エピタキ
シヤル・アイランド２４，７０が形成される。こ
れらのアイランド２４，７０を製造する好ましい
方法は後で説明する。Ｎ形アイランド２４を使つ
てNPNトランジスタ２０を製造し、Ｐ形アイラ
ンド７０をPNPトランジスタ６８に対して使う。
好ましくは厚さ約500Åの酸化シリコンの薄層７
２をウエーハの全面の上に熱成長させる。好まし
くは厚さが約1000Åの窒化物層７４をウエーハの
全面の上にデポジエツトする。窒化物層７４の後
に、ウエーハの全面にデポジツトされた約2000Å
のポリシリコン７６が続く。

次にレジスト（図に示してない）をデポジツト
し、パターンを定めてセルフアライン・ベース構
造を形成する。次に、ポリシリコン層及び窒化物
層７６，７４をレジスト・パターンと同形になる
様にエツチして、第４図に示す積重ね構造にす
る。500Åの酸化物層７２を残しておいて、この
後のドーパントの打込みをこの層７２を介して行
なつてもよいし、或いはこれを取去つてもよい。
ここで説明する方法では、層７２を残す。第４図
で、トランジスタ２０のコレクタ部分及びPNP
トランジスタ６８の区域全体をレジスト７８で封
鎖することにより、NPNトランジスタ２０のベ
ース３４が形成される。次にＮ形領域２４に硼素
を打込む。この硼素を30KEVで打込んで、ドー
パント表面濃度を２×10¹³原子／cm²にすることが
好ましい。この段階で、この打込み部をアニール
して拡散してもよいし、或いはこの手順はこの後
の段階まで延ばすことが出来る。第４図に示す場
合、随意選択の硼素のアニールはこの時実施しな
い。

第５図について説明すると、PNPトランジス
タ６８のベース領域８０を作る。レジスト８２を
使つて、PNPトランジスタ６８のエミツタ領域
を除き、ウエーハ全体を覆い、エミツタ領域に燐
を打込む。この燐は２×10¹³の濃度になるまで、
70KEVで打込むことが好ましい。この段階で、
アニールを実施し、これによつて硼素及び燐の両
方が拡散し、両方のトランジスタ２０，６８のベ
ース領域３４，８０を形成する。

第６図について説明すると、PNPトランジス
タのエミツタ及びコレクタ領域８４，８６を形成
する。レジスト・パターン８８を用いて、NPN
トランジスタ２０の全体を覆い、PNPトランジ
スタ６８を全体的に露出する。硼素の打込みは、
100KEVで行なつて、最終的な濃度を２×10¹⁵に
することが好ましい。この打込み部をこの後アニ
ールし、第６図に示す構造を形成する。硼素の打
込みがエミツタ領域８４をＰ＋領域に変換すると
共に、一層小さいＮ形ベース領域８０が残ること
に注意されたい。ベース及びエミツタ領域８０，
８４の両方が打込みの後の拡散によつて形成され
るので、それらは事実上同一のプロフイルを持
ち、この結果ベース幅が一定になる。

第７図について説明すると、NPNトランジス
タ２０のエミツタ２６及びコレクタ２８が形成さ
れる。レジスト・パターン９０を使つて、PNP
トランジスタ６８の全体を覆うと共に、NPNト
ランジスタ２０の全体を露出する。この後薄い酸
化物層７２がタンク２４，７０の表面に残されて
いれば、この酸化物層を介して燐の打込みを好ま
しくは70KEVで行なつて、５×10¹⁵の濃度にす
る。この打込み部をその後アニールして、第７図
に示すエミツタ及びコレクタ領域２６，２８を形
成する。第６図について述べたのと同様に、エミ
ツタ及びベース領域２６，３４のプロフイルは同
じであり、この為ベース３４は一定の幅を持つ。

第８図について説明すると、両方のトランジス
タ２０，６８に対するセルフアライン・ベース構
造が形成される。ポリシリコン・キヤツプ７０の
下に残つている窒化物層７４を、好ましくは90／
10の比の燐酸／硫酸混合物を用いて、アンダカツ
トが出来る様にエツチする。窒化物７４を既知の
速度でエツチし、ポリシリコン・キヤツプに実質
的に影響しない任意のエツチヤントを使うことが
出来る。エツチ時間を制御することにより、窒化
物７４が予め選ばれた距離だけエツチバツクす
る。

第９図について説明すると、ポリシリコン・キ
ヤツプ７６を剥がしウエーハを約2500Åの深さに
酸化する。第９図に示す場合、エミツタ及びコレ
クタの上の酸化物９０が、残つている窒化物７４
の下で成長し、こうしてエミツタ２６，８４及び
コレクタ２８，８６の領域を、ベース接点が形成
される区域から隔離する。ベース領域３４，８０
を完全に覆うことなく、酸化物９０がエミツタ２
６，８４及びコレクタ２８，８６を隔離する様
に、窒化物層７４を精密に予め選ばれた距離だけ
エツチパツクすることが重要である。ベース領域
３４，８０は典型的には差渡し0.25ミクロンであ
るから、窒化物７４のアンダカツトを作る様なエ
ツチは注意深く制御しなければならない。

この後、窒化物７４を剥がし、500Åの酸化物
の除去を行なう。これによつてベース接点領域の
上から薄い酸化物層７２が除去されるが、エミツ
タ及びコレクタ領域２６，２８，８４，８６の上
の酸化物９０が残る。この結果第１０図の構造に
なる。

第１０図について説明すると、両方の水平構造
に対するベース接点を形成する為に、ウエーハ全
体の上にポリシリコン層９２をデポジツトする。
レジスト・ブロツク（図に示してない）のパター
ンを定めて、PNPトランジスタ６８全体を覆い、
ベース接点に対するＰ形ポリシリコンを形成する
為に、好ましくは100KEVで５×10¹⁵の濃度ま
で、硼素を打込む。次に、レジスト・ブロツク
（図に示してない）のパターンを定めてNPNトラ
ンジスタ２０の全体を覆い、Ｎ形ベース接点を作
る為に、好ましくは70KEVで５×10¹⁵の濃度ま
で燐を打込む。随意選択により、ポリシリコン９
２の上にチタン又は白金の様な金属をデポジツト
し、アニールを行なうことにより、この時点でチ
タンシリサイド又は白金シリサイドの様な金属シ
リサイド層を形成することが出来る。この層はベ
ース接点内のシート抵抗を大幅に引下げる。この
様に引下げることが、長いポリシリコンのベース
接点３６，９６を使う時に重要になることがあ
る。第１０図にはシリサイド層を示してない。

第１１図について説明すると、ポリシリコン９
２及び随意選択のシリサイド層のパターンを定
め、第１１図に示すベース領域を形成する為にエ
ツチする。これによつてシリサイド層９４を持つ
Ｐ形ポリシリコンのベース接点３６及びシリサイ
ド層９８を持つＮ形ポリシリコンのベース接点９
６が出来る。この後、ベース接点３６，９６を酸
化物層１０４によつて完全に隔離する為に、ポリ
シリコン及びシリサイド層３６，９４，９６，９
８を酸化する。好ましい実施例では、接点３６，
９６の上に薄い自然の酸化物を成長させた後に、
一層厚手の酸化物をデポジツトする。これによつ
て接点３６，９６及びシリサイド層９４，９８の
大部分が酸化物に変換されることが防止される。
この時点で、ポリシリコンのベース接点３６，９
６内からの不純物が、図示の様に、エピタキシヤ
ル・アイランド２４，７０の一番上の薄層の中に
拡散する。

このように、ベース３４，８０とそれに接する
コレクタの一部を残してマスクしたアイランド２
４，７０上に設けられたポリシリコン３６，９６
（ベースと同導電型で高濃度にドープ）により、
ベース３４，８０への接点が構成されているか
ら、極めて薄いベース３４，８０への接点を容易
にとることができ、しかも、ポリシリコン３６，
９６からベース３４，８０へは同導電型の不純物
が拡散されるから、極めて良好な接触を得ること
ができる。

第１２図について説明すると、NPN及びPNP
トランジスタ２０，６８の両方のエミツタ２６，
８４及びコレクタ２８，８６に対する接点をつけ
る。接点領域から酸化物９０を除去し、オーミツ
ク接点を形成する為に白金シリサイド１０６を形
成する。チタン・タングステン層１０８をデポジ
ツトした後、アルミニウム層１１０を設ける。次
に、ウエーハ上の第１のメタライズ層を形成する
為に、チタン・タングステン層及びアルミニウム
層１０８，１１０のパターンを定める。白金シリ
サイド及びチタン・タングステン／アルミニウム
のエミツタ及びコレクタ接点を使うことが好まし
いが、この他の方法も知られており、この代りに
使うことが出来る。上に述べた製造方法の変更は
当業者に明らかであろう。例えば、装置にNPN
バイポーラ・トランジスタだけを設けることが望
まれることがある。PNP装置の製造に関係する
処理工程を省略して、上に述べた方法を使うこと
が出来る。これによつて、必要とする処理工程の
合計の数が減少し、この為NPNだけの装置が非
常に簡単に製造される。

更に、当業者であれば、上に述べた処理方法
が、バイポーラ装置と同じ基板の上にIGFET装
置を形成するのと両立し得ることは明らかであろ
う。一般的に、IGFET装置を製造するのにバイ
ポーラ方法を適応させるには、第４図及び第５図
に示すベース打込み及び拡散工程を省略し、ポリ
シリコン接点と隔離されたアイランドの中心領域
との間にゲート酸化物層を形成しさえすればよ
い。この１例が第４１図に示されており、第４１
図では、相補形バイポーラ・トランジスタ２０，
６８に使われた形式の隔離アイランド１２４，１
２６内に相補形のｎチヤンネル・トランジスタ１
２０及びＰチヤンネル・トランジスタ１２２が製
造されることが示されている。これらは簡単な断
面図であつて、ｎチヤンネルのソース及びドレイ
ン領域１２８，１３０、ｐチヤンネルのソース及
びドレイン領域１３２，１３４及びポリシリコ
ン・ゲート１３６，１３８だけを示している。追
加の１つのマスク工程を使うことによつて成長さ
せることが出来る薄いゲート酸化物１４０によ
り、ポリシリコン・ゲート１３６，１３８がエピ
タキシヤル・アイランド１２４，１２６から隔て
られている。第１０図について説明した様に500
Åの酸化物の除去を実施した後、IGFETゲート
領域の上に好ましくは500Åの薄いゲート酸化物
を成長させる。ソース及びドレイン領域１２８，
１３０，１３２，１３４は、第６図及び第７図に
示した夫夫のバイポーラ・トランジスタ２０，６
８のエミツタ及びコレクタ領域２６，２８，８
４，８６と同時に形成することが出来る。ポリシ
リコンのゲート１３６，１３８は、第４１図に示
す様に、シート抵抗を減少する為にシリサイド層
１４２を持つているが、バイポーラ・トランジス
タのポリシリコンのベース接点３６，９６と同時
に形成される。基板の接点は第４１図に示してな
いが、バイポーラ・トランジスタのベース接点と
同様に作ることが出来、ポリシリコンのゲート接
点１３６，１３８とは反対のエピタキシヤル・ア
イランド１２４，１２６の端から突出している。
ゲート接点１３６，１３８がエピタキシヤル・ア
イランド１２４，１２６の１端を越えて延び、バ
イポーラの場合について第２６図に示すのと同様
に、ウエーハ上の残りの回路と接続される。

実際には、セルフアライン・ゲートの様な周知
の方法を用いて、IGFET装置を製造するのが望
ましいのが普通である。これは一般的に余分のマ
スク工程を必要とし、この余分の処理工程の間、
全てのバイポーラ装置は完全にマスクされる。こ
こで説明した形式の隔離されたエピタキシヤル・
アイランドに使うのに適した製造方法は、当業者
に明らかであろう。

第１３図乃至第１５図は隔離されたアイランド
１５２内に抵抗１５０を形成する好ましい１つの
方法を示す。この方法を、ｎ形エピタキシヤル・
アイランド１５２内にＰ形抵抗１５０を打込むも
のとして例示してあるが、好ましい場合、導電型
を逆にすることが出来る。第１３図について説明
すると、第４図のベースに対する硼素と打込みと
同時に抵抗チヤンネル領域１５４の打込み及びア
ニールが行なわれる。この領域はエピタキシヤ
ル・アイランド１５２の長さにわたつて延びてい
てもよいし、或いは極めて小さい抵抗値を希望す
る場合、エピタキシヤル・アイランド１５２の幅
にわたつて延びていてよい。第１４図について説
明すると、第６図に示すPNPトランジスタ６８
のエミツタ及びコレクタ領域８４，８６を形成す
るのと同じ工程の間に、硼素の打込み及びアニー
ルにより、Ｐ＋接点領域１５６が形成される。一
般的に接点１５６はエピタキシヤル・アイランド
１５２の両端に形成され、抵抗１５０がアイラン
ド１５２の長さに沿つて延びる様にする。第９図
の酸化物の成長並びに第１２図のメタライス部の
形成を除き、抵抗１５０は他の全てのプロセス工
程からマスクされる。この結果、抵抗は酸化物層
１５８を持つと共に第１５図に示す様に白金シリ
サイド接点領域１６０及びチタン・タングステ
ン／アルミニウムの金属接点１６２を持つ。第１
３図乃至第１５図の処理工程は、NPNトランジ
スタ２０に対するベースの打込み並びにPNPト
ランジスタ６８に対するエミツタ／コレクタの打
込みを利用しているから、相補形バイポーラ・ト
ランジスタ２０，６８の形成と両立し得る。
NPNトランジスタだけを製造したい場合、PNP
トランジスタに対するエミツタ／コレクタの打込
みは使わず、代りの抵抗形成方法を使わなければ
ならない。

第１６図乃至第１８図には、NPN水平構造ト
ランジスタ２０だけを形成する時に使うのに適し
た、抵抗１６８を形成する代りの方法が示されて
いる。第１３図と同様に、Ｎ形アイランド１７２
にＰ形領域１７０が打込まれる。第１７図につい
て説明すると、ポリシリコンのベース接点３６が
形成されるまで、酸化物層１７３の成長以外の他
の全ての処理工程から抵抗アイランド１７２をマ
スクする。ベース接点３６が形成された時、抵抗
１６８の接点領域に重なる酸化物があればそれを
除去し、ポリシリコンの抵抗導線１７４の形を定
め、前に第１０図について説明した様に硼素を打
込む。この後導線１７４のパターンを定め、その
後のマニール工程により接点領域１７６全体がＰ
形になり、この結果、エピタキシヤル・アイラン
ド１７２の長さにわたつて延びる抵抗１６８が出
来る。これが第１８図に示されている。ポリシリ
コン接点１７４が、第１１図について説明した様
に、ベース接点と共に酸化され；酸化物隔離層１
７８を形成する。これらのポリシリコン接点１７
４は別の装置、例えばトランジスタ２０のベース
接点まで直接延びていて、それと結合してもよ
く、或いは酸化物層１７８を第１８図に示す様に
開けて、金属接点１８０をそこに取付けることが
出来る。

当業者であれば、希望により、アイランド１７
２の導電型を逆にすることが出来ることは明らか
であろう。この為には、反対にドープされたポリ
シリコン接点１７４を必要とする。

上に述べた様にして製造される相補形バイポー
ラ・トランジスタの寸法が極めて小さい為、シヨ
ツトキ・トランジスタを作るのは困難である。シ
ヨツトキ・ダイオードを希望する場合、それは別
個に隔離されたアイランド内に製造することが好
ましい。第１９図は、この発明のトランジスタ構
成方法と両立し得るシヨツトキ・ダイオード構造
１９０を示す。第１９図では、Ｎ形エピタキシヤ
ル・アイランド１９２を利用し、NPNトランジ
スタのエミツタ及びコレクタを形成するのに使わ
れる工程を除く全ての処理工程から封鎖する。第
７図のエミツタ及びコレクタと同時に燐を打込
み、アニールして、オーミツク接点領域１９４を
形成する。必要とする追加の処理工程は、図示の
様にオーミツク接点１９５及び金属シヨツトキ接
点１９６を形成することだけである。第１９図の
接点１９５，１９６は全ての白金シリサイド１９
８及びチタン・タングステン／アルミニウム金属
１９９を含む。第１９図の構造は共通の陽極を持
つ２つのシヨツトキ・ダイオードを示している。

第２０図乃至第２５図について、第２図に示す
形式の水平構造トランジスタを製造する好ましい
代りの方法を説明する。これらの図面では、
NPNバイポーラ構造２００だけを説明する。

第２０図について説明すると、酸化物の絶縁層
２０２の上にＮ形エピタキシヤル・アイランド２
０１が形成される。好ましくは厚さ約1000乃至
2000Åの酸化物の薄層２０４を基板の表面の上に
成長させる。窒化シリコンの様な耐酸化性マスク
２０６を好ましくは約2000Åの深さになるまで、
酸化物層２０４の上に形成する。窒化物層２０６
の上に別の薄い酸化物層２０８を形成する。これ
らの３つの層２０４，２０６，２０８の重要な特
徴は、この３層サンドイツチ体の中心層２０６
が、上側及び下側の層２０４，２０８に実質的に
影響しない材料によつてエツチされることであ
る。この理由は後で明らかになる。

第２１図について説明すると、レジスト層２１
０をデポジツトし、パターンを定めてエピタキシ
ヤル・アイランド２０１の中心の上に開口２１２
を限定する。上側層の酸化物２０８をこのパター
ンと同形になる様にエツチし、窒化物層２０６を
除去する為にウエツトエツチを使う。窒化物層２
０６は、第２１図に示す様に、上側酸化物層２０
８の開口よりも一層大きな開口を作る様にオーバ
ーエツチする。この区域に形成すべきこの後のポ
リシリコン・ベース領域が正しく整合する様にす
る為この距離は精密に制御すべきである。

第２２図について説明すると、下側酸化物層２
０４をエツチして、上側酸化物層２０８のパター
ンを再現する。これは適当なプラズマ・エツチに
よつて達成することが出来る。その後、レジスト
層２１０を除去する。こうして窒化物層及び酸化
物層２０４，２０６，２０８に出来た空間を次に
ポリシリコン２１４又はポリシリコン／部分的な
エピタキシヤル・シリコンを用いて充填する。
AMT7800反応器で公知の方法を使うことによ
り、基板接点の上にエピタキシヤル単結晶が成長
し、窒化物２０６の壁からポリシリコンが成長す
る。

第２３図について説明すると、上側酸化物層２
０８を除去しベース接点となるべきポリシリコン
領域２１４を拡散又は打込みによつてドープす
る。次に、ポリシリコン２１４の上に酸化物層２
１６を成長させる。この酸化物層２１６は下側酸
化物層２０４よりも一層厚手にすることが好まし
い。

第２４図について説明すると、窒化物２０６を
剥かし、下側酸化物層２０４の露出部分を除去す
る。ポリシリコン酸化物２１６が下側酸化物２０
４よりも一層厚手であるから、この工程にはマス
クを必要としない。次にレジスト２１８をブロツ
クとして使い、硼素を打込み、アニールして、第
３図乃至第１２図の最初の好ましい製造方法につ
いて説明した様に、ベース領域２２０を限定す
る。

第２５図について説明すると、エミツタ２２２
及びコレクタ２２４の領域を形成する為に、次に
燐を打込んでアニールする。この時、トランジス
タ２００の構造は第２図と略同じであり、この時
メタライズが出来る状態にある。

上に述べた方法で説明した様に、バイポーラ・
トランジスタ及びIGFETトランジスタの製造に
使うのに適した隔離されたエピタキシヤル・アイ
ランドは、幾通りかの方法で形成することが出来
る。好ましい１つの方法が第２７図乃至第２９図
に示されている。第２７図について説明すると、
シリコン基板２５２の上に第１のＮ＋エピタキシ
ヤル層２５０を成長させる。次に随意選択とし
て、第１の層２５０よりもドーパント濃度がずつ
と低い第２のエピタキシヤル層２５４を成長させ
る。好ましい方法は図示の様にこの層２５０を含
んでいる。層２５４は、事実上ドープしないでお
くことが出来るが、この層を含めることにより、
層２５０と階段接合を作り、それが後で説明する
酸化を改善する。次に第１及び第２の層２５０，
２５４の中間の濃度を持つ第３のエピタキシヤル
層２５６を成長させる。この第３のエピタキシヤ
ル層２５６が最終的には、その中に装置を製造す
るエピタキシヤル・アイランドを形成する。次に
窒化シリコン層２５８を第３のエピタキシヤル層
２５６の上に形成し、第２７図に示す様にパター
ンを定める。

第２８図について説明すると、高エネルギの燐
の打込みを実施して、第２及び第３のエピタキシ
ヤル層２５４，２５６を、第１のエピタキシヤル
層２５０と略等しい濃度を持つ高濃度にドープさ
れたＮ＋に変換する。変換されない区域は、窒化
マスク２５８によつて定められている区域だけで
ある。この結果出来る構造は基本的に中位のＮ形
材料のアイランド２６０であり、その下にごく低
濃度にドープされたＮ形材料の薄層２６２があ
る。このアイランドの全ての側面を高濃度にドー
プされたＮ形エピタキシヤル材料２５０，２５
４，２５６が取囲んでいる。

第２８図に示す基板は、高濃度にドープされた
Ｎ＋領域を多孔質シリコンに変換する為に、陽極
酸化が出来る状態にある。この多孔質シリコンを
次に酸化シリコンに変換する。この変換を行なう
方法及び機構が、アプライド・フイジイツクス・
レターズ誌第42巻第４号、（1983年２月15日号）
所載のR.P.ホームストローム及びJ.Y.チの論文
「酸化多孔質シリコンの高度に選択的な自己停止
作用を持つ形成による完全な誘電体の隔離」に記
載されている。

第２９図について説明すると、こうして形成さ
れた多孔質シリコンのHF内での陽極酸化及びそ
の後の酸化により、Ｎ＋層が酸化物２６４に変換
される。この結果、非常に薄いＮ形領域２６２の
上にのつかるＮ形エピタキシヤル・タンク２６０
が出来る。第２９図ではその寸法を著しく誇張し
てあり、その全ての側面が酸化シリコン２６４に
よつて取囲まれている。

隔離されたアイランドを形成する別の方法が第
３０図乃至第３２図に示されている。第２７図に
ついて説明した様に、基板２６８の上にドープさ
れた第１のエピタキシヤル層２７０、第２のエピ
タキシヤル層２７２及び第３のエピタキシヤル層
２７４が形成される。次に窒化物層２７６をデポ
ジツトし、その後に酸化物層２７８が続く。この
後、酸化物層及び窒化物層２７８，２７６のパタ
ーンを定める。酸化物層２７６の目的は、第３２
図について説明する後の選択的なエピタキシヤル
成長工程に於けるポリシリコン核づけ箇所の数を
最小限に抑えることである。

第３１図について説明すると、パターンを定め
た酸化物２７８及び窒化物２７６がマスクとして
作用し、適度の濃度にドープされたエピタキシヤ
ル層２７４及びごく低濃度ドープされたエピタキ
シヤル層２７２の露出部分がエツチングによつて
除かれる。

第３２図について説明すると、好ましくは第１
のエピタキシヤル層２７０と同一のドーパント濃
度を持つ高濃度にドープされたエピタキシヤル・
シリコンを選択的に成長させて、適度の濃度にド
ープされた並びに低濃度にドープされたアイラン
ド区域２７４，２７２を高濃度にドープされたＮ
＋エピタキシヤル・シリコン２７０で取囲む。こ
の結果第３２図の構造が出来る。この構造は前に
述べた様に陽極酸化し且つ酸化して、第２９図に
示した隔離されたエピタキシヤル・アイランドに
することが出来る。

上に述べた別の方法により、酸化物絶縁層２６
４によつて取囲まれたＮ形エピタキシヤル・アイ
ランド２６０，２７４が出来る。陽極酸化工程の
後、Ｎ形アイランド２６０又は２７４に硼素を拡
散又は打込んでアニールすることにより、Ｐ形ア
イランドを形成することが出来る。硼素は周囲の
酸化物２６４を介して拡散しないので、マスク・
アライメント及びアニール時間は臨界的ではな
い。

本発明の別の実施例では、絶縁層の中に形成さ
れる代りに、絶縁層の上にのつかる露出したアイ
ランド内に水平構造トランジスタを形成すること
が出来る。第１図の水平構造トランジスタ１０を
形成するこの様な方法を次に第３３図乃至第３９
図について説明する。第４０図はこの方法によつ
て形成された構造の斜視図である。

第３３図について説明すると、〈100〉基板３０
０に、好ましくは200KEVで１×10¹⁸の濃度にな
るまで酸素を打込む。この打込み部をアニールす
ることにより、酸化シリコン絶縁層１２が形成さ
れ、この上に薄い基板層３０２が残る。この基板
層３０２を使つてエピタキシヤル・シリコンを成
長させることが出来る。次に、露出した基板３０
２の上に好ましくは深さ約0.6ミクロンで抵抗が
0.3ohm−cmのエピタキシヤル層１４を成長させ
る。このエピタキシヤル層１４を酸化して酸化層
３０４を形成する。これは厚さが1000Åであるこ
とが好ましい。

第３４図について説明すると、絶縁層３０２の
上にのつかるエピタキシヤル・アイランド１４を
形成する為に、エピタキシヤル層１４のパターン
を定めてエツチする。最初に薄い酸化物３０４を
除去し、配向依存性エツチを用いて、シリコン１
４を除去する。次に、エピタキシヤル・アイラン
ド１４の上に残つている酸化物３０４の除去をす
る。

この段階に於ける選択的な処理工程は、酸化物
層１２までの半分の所までエピタキシヤル層１４
をエツチすることである。この工程の後に、露出
したエピタキシヤル部分を酸化し、それを膨張さ
せて、酸化していないエピタキシヤル・アイラン
ド１４と同一面を形成する。この結果第３図に示
すアイランド２４，７０の様に、全ての側面が酸
化物の絶縁層によつて取囲まれたエピタキシヤ
ル・アイランドが得られる。この選択的な処理工
程を選ぶ場合、第３図乃至第１２図の方法に従つ
て処理を完了することが好ましい。

再び第３４図について説明すると、次に薄い酸
化物層３０６を約500Åの厚さになるまで成長さ
せる。これによつてエピタキシヤル・アイランド
１４が酸化物３０６によつて完全に取囲まれ、基
板の露出部分が薄い酸化物層３０８に変換され
る。次に1000Åの窒化物３１０、その後に2000Å
のポリシリコン３１２をデポジツトし、パターン
を定めて、トランジスタ１０のベース領域を限定
する。これによつて第３４図の構造が得られる。

第３５図について説明すると、レジスト３１４
のパターンを定めてコレクタを封鎖し、ベースの
打込みが出来る様にする。硼素を好ましくは
80KEVで１×10¹⁴の濃度まで打込み、次に窒素
の様な不活性雰囲気内で1000℃で30分間マニール
して、ベース領域５４を形成する。この結果第３
５図の構造になる。

第３６図について説明すると、レジスト３１４
を除去し、酸化物の除去を実施する。これによつ
て酸化物層３１２と、層３０６の内、窒化物３１
０によつて覆われていない部分とが除去される。
次に燐を好ましくは70KEVで５×10¹⁵の濃度ま
で打込む。これによつてエミツタ４６及びコレク
タ４８の領域が形成される。第３７図について説
明すると、燐をアニールし、水蒸気内で30分間
900℃で酸化する。この結果、露出区域に約2500
Åの酸化物５８が出来る。第３７図に示す様に、
酸化物５８が窒化物ブロツク３１０の下に或る程
度成長する。

第３８図について説明すると、窒化物３１０を
除去し、500Åの酸化物の除去を実施して、トラ
ンジスタ１０のベース領域５４を露出する。酸化
物５８の余分の厚さにより、これをマスクしない
作業で行なうことが出来る。次に、ウエーハの全
面の上に4000Åのポリシリコンをデポジツトす
る。硼素を好ましく100KEVで１×10¹⁵の濃度に
なるまで打込み、ポリシリコンのパターンを定
め、ベース接点５６を形成する様にエツチする。
その後900℃で水蒸気内での30分の酸化を実施し
て、酸化物６０内にベース接点５６を隔離し、第
３８図の構造となる。

第３９図について説明すると、盛上がつたエピ
タキシヤル・アイランド１４を取囲む酸化物４６
のパターンを定め、エツチして接点のメタライズ
部分を適用することが出来る様に、エミツタ４６
及びコレクタ４８を露出する。第１図に示す最終
的な構造を形成するのに使われる好ましい接点材
料としては、白金シリサイド及びチタン・タング
ステン／アルミニウムがある。

当業者であれば、絶縁層１２の上にのつかる盛
上つたエピタキシヤル・アイランド１４内に
NPN水平トランジスタ１０を形成する方法は、
沈み込んだエピタキシヤル・アイランド２４内に
水平トランジスタ２０を形成するのに使われる方
法と事実上同じであることが理解されよう。従つ
て、第３図乃至第１２図に示す方法を第３３図乃
至第３９図に示す方法に適応させることにより、
盛上つたエピタキシヤル・アイランド内に相補形
バイポーラ水平構造トランジスタを形成すること
が出来ることは明らかである。

以上説明した方法及び装置を用いて集積回路を
製造することは、従来に較べて数多くの利点があ
る。種々の部品がエピタキシヤル・シリコンの規
則的な形、好ましくは矩形のアイランド内に全て
製造され、自動化したレイアウトシステムが効率
よく作用し得る様にする。トランジスタ構造は非
常に小形であり、この為動作速度が速く、高レベ
ルの集積化が出来る。

幾つかの要因の為、トランジスタの効率と速度
が改善される。装置の寸法が小さいと共に、全体
的に酸化物で隔離することにより、静電容量が減
少する。ベース幅を狭くしたことにより、利得が
高くなり、その結果スイツチング速度が上昇す
る。ベース幅が狭いことは、パンチスルー効果を
避ける為に、この幅が一定であることを必要とす
る。ベース及びエミツタが同じ場所から拡散され
ているから夫々の拡散領域の導体の端部分は同じ
形を持ち、その結果、一定のベース幅になる。こ
の幅は、ベース拡散時間を短縮することにより、
希望する程度に小さく作ることが出来る。

以上説明した構造は水平方向に製造されるが、
垂直トランジスタの特徴を持つていて、欠点がな
い。例えば、水平構造トランジスタには高濃度に
ドープした埋込み層を必要としない。従来の垂直
素子は、ベース及びコレクタに接点をつけること
が出来る様にする為に、垂直方向及び水平方向の
両方の電流の流れが出来る様にしなければならな
かつた。こういう接点は、他の装置に接続する為
側面に取出し、その後ウエーハの表面に持つて来
なければならなかつた。これはウエーハの場所を
非常に浪費するものであり、大きな寄生静電容量
を導入し、コレクタ抵抗を高くする。こういう問
題が本発明によつて解決される。

１ミクロン末端のリソグラフイーを必要とせず
に、本発明の方法によつて１ミクロン未満の装置
が得られることに注意されたい。上に述べた様に
して、0.2ミクロンのベース幅が容易に得られる。
重要なパラメータであるエミツタ幅は実際にはエ
ピタキシヤル・アイランドの高さであり、上に説
明した場合、典型的には0.5ミクロンである。エ
ピタキシヤル・アイランドの長寸法を単に長くす
ることにより、通電容量を増加することが出来る
が、これはチヤンネル幅を増加することによつて
MOS装置の通電容量を増加する常套手段と同様
である。

本発明の方法及び構造を例によつて説明した
が、当業者であれば、この実施例に種々の変更を
加えることが出来ることは明らかであろう。これ
らの変更は、特許請求の範囲によつて限定された
本発明の範囲内に属するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は絶縁層の上にのつかるアイランド内に
形成されたNPNトランジスタの断面図、第２図
は絶縁層内にあるアイランドに形成したNPNト
ランジスタの断面図、第３図乃至第１２図は絶縁
層内にあるエピタキシヤル・アイランド内に相補
形バイポーラ・トランジスタを製造する好ましい
方法を例示する断面図、第１３図乃至第１５図は
隔離（絶縁）されたエピタキシヤル・アイランド
内に抵抗を製造する好ましい１つの方法を示す断
面図、第１６図乃至第１８図は隔離されたエピタ
キシヤル・アイランド内にトランジスタを製造す
る好ましい２番目の方法を示す断面図、第１９図
は隔離されたエピタキシヤル・アイランド内に製
造されたシヨツトキ障壁ダイオードを示す断面
図、第２０図乃至第２５図は絶縁層の中にある隔
離されたエピタキシヤル・アイランド内にバイポ
ーラ・トランジスタを製造する好ましい選択的な
方法を示す断面図、第２６図は絶縁層内にある隔
離されたエピタキシヤル・アイランド内に製造さ
れたバイポーラ・トランジスタの斜視図並びに断
面図であつて、エミツタ及びコレクタの相互接続
部は省略してある。第２７図乃至第２９図は絶縁
層内に隔離されたエピタキシヤル・アイランドを
形成する好ましい方法を示す断面図、第３０図乃
至第３２図は絶縁層内に隔離されたエピタキシヤ
ル・アイランドを形成するもう１つの好ましい方
法を示す断面図、第３３図乃至第３９図は絶縁層
の上にのつかるエピタキシヤル・アイランド内に
バイポーラ・トランジスタを形成する好ましい方
法を示す断面図、第４０図は絶縁層の上にのつか
るエピタキシヤル・アイランド内に製造された水
平バイポーラ・トランジスタの遠近法で描かれた
断面図、第４１図は絶縁層内にある隔離されたエ
ピタキシヤル・アイランド内に形成された相補形
IGFET装置の断面図である。 主な符号の説明、１２，２２……絶縁層、２
４，７０……アイランド、２６，８４……エミツ
タ、２８，８６……コレクタ、３４，８０……ベ
ース。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バイポーラトランジスタの製造方法であつて
   第１導電型の半導体層の上に酸化バリアーを形成
   する行程、 上記酸化バリアーをマスクとして、上記半導体
   層中でかつ上記酸化バリアーの１方の側に、第２
   導電型の第１のドーパントイオンの打込みを行う
   行程、 上記半導体層でかつ上記酸化バリアーの上記１
   方の側と上記酸化バリアーの反対の側に、上記第
   １導電型の第２のドーパントイオンの打込みを行
   う行程、 上記酸化バリアーでカバーされない上記基板の
   露出部分を拡大するため上記酸化バリアーのサイ
   ドをエツチングし、上記酸化バリアーの下部以外
   の上記半導体層の表面を熱的に酸化する行程、 上記酸化バリアーを除く行程、 上記酸化バリアーを除くことによつて露出され
   た上記半導体層の部分にベースコンタクトを形成
   し、このベースコンタクトは上記第２導電型の第
   ３のドーパントイオンを含み、この第３のドーパ
   ントイオンを上記半導体層に拡散させて上記半導
   体層に拡散領域を形成し、この拡散領域を上記第
   １のドーパントイオンによつて形成された拡散領
   域と導電的に接触させる行程、 を具備することを特徴とする上記バイポーラトラ
   ンジスタの製造方法。