JPH0541383A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0541383A
JPH0541383A JP3196244A JP19624491A JPH0541383A JP H0541383 A JPH0541383 A JP H0541383A JP 3196244 A JP3196244 A JP 3196244A JP 19624491 A JP19624491 A JP 19624491A JP H0541383 A JPH0541383 A JP H0541383A
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JP
Japan
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film
base
region
forming
silicon
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Withdrawn
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JP3196244A
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Japanese (ja)
Inventor
Yoji Nagase
洋二 長瀬
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エピタキシャルベースバイポーラトランジス
タの製造方法に関し、自己整合プロセスを用いて高速素
子を安定に製造することを目的とする。 【構成】 エピベース層2上にSi3N4 膜3とSiO2膜4と
ポリSi膜5を堆積し、ポリSi膜5及びSiO2膜4に真性ベ
ース領域2iを画定するベース窓6を形成し、ベース窓6
側面のみにポリSi膜7を形成し、全面にSi3N4 膜8を形
成し、トランジスタ領域9外のSi3N4 膜8及びポリSi膜
5を除去し、SiO2膜4を除去し、ポリSi膜5、7を酸化
してSiO2膜10となし、Si3N4 膜8及び真性ベース領域2i
上以外のSi 3N4 膜3を除去し、露出するベース層2上に
SiO2膜10の下面に達する厚さのベース引出し電極用ポリ
Si膜11を形成し、全面上にSi3N4 膜12を形成し、エミッ
タ電極形成領域13上のSi3N4 膜12及びSi3N4 3を除去し
て真性ベース領域2i面を表出せしめる工程を有するよう
に構成する。
(57) [Summary] [Purpose] Epitaxial base bipolar transistor
For the manufacturing method of the
The purpose is to stably manufacture offspring. [Structure] Si on the epi base layer 23NFourMembrane 3 and SiO2With membrane 4
Deposit poly-Si film 5 and deposit poly-Si film 5 and SiO2Intrinsic film on membrane 4
Forming a base window 6 defining a source region 2i,
Poly-Si film 7 is formed only on the side surface, and Si is3NFourShape membrane 8
Formed outside the transistor area 93NFourFilm 8 and poly-Si film
5 removed, SiO2The film 4 is removed and the poly-Si films 5 and 7 are oxidized.
Then SiO2Without membrane 10, Si3NFourMembrane 8 and intrinsic base region 2i
Other than Si 3NFourRemove the membrane 3 and expose it on the exposed base layer 2
SiO2Poly for the base extraction electrode having a thickness reaching the lower surface of the film 10
A Si film 11 is formed and Si is formed on the entire surface.3NFourForm membrane 12 and
On the electrode forming area 133NFourMembrane 12 and Si3NFourRemove 3
So as to expose the intrinsic base region 2i surface
To configure.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造方
法、特にエピタキシャル成長による非常に薄いベースを
持つエピタキシャルベース(以下、エピベースと称す)
バイポーラトランジスタの製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, particularly an epitaxial base having a very thin base formed by epitaxial growth (hereinafter referred to as an epi base).
The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar transistor.

【0002】半導体集積回路の性能向上のためには、高
速性能に優れた半導体素子を形成することが要求され
る。そのためには、エピタキシャル成長によってベース
のシャロー化を図って遮断周波数を向上させると共に、
自己整合プロセスを導入することよって寄生部分を減
じ、総合的な素子のスピードを向上させる必要がある。
In order to improve the performance of a semiconductor integrated circuit, it is required to form a semiconductor element having excellent high speed performance. For that purpose, the cutoff frequency is improved by making the base shallow by epitaxial growth, and
It is necessary to reduce parasitics and improve overall device speed by introducing a self-aligned process.

【0003】[0003]

【従来の技術】従来のエピベースバイポーラトランジス
タの形成方法においては、寄生素子部分を減ずるため
に、ダブルポリセルフアラインと呼ばれる自己整合プロ
セスが開発され、用いられてきた。
2. Description of the Related Art In a conventional method of forming an epi-base bipolar transistor, a self-alignment process called double poly self-alignment has been developed and used in order to reduce the parasitic element portion.

【0004】この従来方法は、図5(a) に示すように、
例えばn型コレクタ層51上にp型エピベース層52を形成
した後、次いでこのベース層52上にベース電極になるp
+ 型ポリシリコン膜を形成し、このp+ 型ポリシリコン
膜153 上に第1の酸化シリコン(SiO2) 膜54を形成し、
次いでこの第1のSiO2膜54及びポリシリコン膜153 を貫
通して前記ベース層52の真性ベース領域52i を画定する
ベース窓55を異方性エッチング手段により形成する。こ
のパターニングでp+ 型多結晶シリコン膜153はp+
ポリシリコンベース電極53となる。
This conventional method, as shown in FIG.
For example, after the p-type epi base layer 52 is formed on the n-type collector layer 51, the p-type epi base layer 52 to be a base electrode is formed on the base layer 52.
A + type polysilicon film is formed, and a first silicon oxide (SiO 2 ) film 54 is formed on the p + type polysilicon film 153.
Then, a base window 55 penetrating the first SiO 2 film 54 and the polysilicon film 153 and defining the intrinsic base region 52i of the base layer 52 is formed by anisotropic etching means. By this patterning, the p + type polycrystalline silicon film 153 becomes the p + type polysilicon base electrode 53.

【0005】次いで図5(b) に示すように前記ベース窓
55の側面に第2のSiO2膜からなるSiO2サイドウォール56
を形成した後、このベース窓55上にn+ 型ポリシリコン
からなるエミッタ電極57を形成し、次いで熱処理を行
い、図5(c) に示すようにエミッタ電極57からの不純物
の固相拡散によりp型真性ベース領域52i 内にn+ 型エ
ミッタ領域58を形成すると共に、ベース電極53からの不
純物の固相拡散によりp型ベース層52内にp+ 型外部ベ
ース領域59を形成する方法である。
Next, as shown in FIG. 5 (b), the base window is
A SiO 2 side wall composed of a second SiO 2 film on the side surface of 55
Then, an emitter electrode 57 made of n + type polysilicon is formed on the base window 55, and then heat treatment is performed, and solid phase diffusion of impurities from the emitter electrode 57 is performed as shown in FIG. 5C. This is a method of forming an n + type emitter region 58 in the p type intrinsic base region 52i and forming ap + type external base region 59 in the p type base layer 52 by solid phase diffusion of impurities from the base electrode 53. ..

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記エピベースバイポ
ーラトランジスタは、ベース幅を縮小し高速化を図るの
が目的であり、そのためにベース層52は非常に薄く形成
される。
The purpose of the epi-base bipolar transistor is to reduce the base width and increase the speed, and therefore the base layer 52 is formed very thin.

【0007】そのため上記従来の方法によると、図5
(a) を参照して述べたp+ 型ポリシリコン膜153 にベー
ス窓55を形成する際の異方性エッチング工程において、
+ 型ポリシリコン膜153 とp型ベース層52との間にエ
ッチングの選択性がなく、且つストッパ膜もないので、
オーバエッチングによって、薄く形成されている真性ベ
ース領域52i が消失してしまう可能性があり、また、た
とえ消失しないまでも、真性ベース領域52i がエッチン
グされて一層薄くなった際には、エミッタ領域58の固相
拡散に際してエミッタ−コレクタ間のショートを生ずる
可能性もあって、自己整合プロセスを用いて形成される
微細なエピベースバイポーラトランジスタが安定して供
給できないという問題があった。
Therefore, according to the above-mentioned conventional method, as shown in FIG.
In the anisotropic etching process for forming the base window 55 in the p + type polysilicon film 153 described with reference to (a),
Since there is no etching selectivity between the p + -type polysilicon film 153 and the p-type base layer 52 and there is no stopper film,
Over-etching can cause the thinly formed intrinsic base region 52i to disappear, and even if it does not disappear, when the intrinsic base region 52i is etched to a thinner thickness, the emitter region 58i is removed. There is a possibility that an emitter-collector short circuit may occur during solid-state diffusion, and there is a problem that a fine epi-base bipolar transistor formed by using a self-alignment process cannot be stably supplied.

【0008】そこで本発明は、前記ベース窓形成の際の
異方性エッチングにおいてエピベース層がエッチングさ
れることがなく、均一な特性を有するエピベースバイポ
ーラトランジスタを安定して形成することが可能な自己
整合プロセスによるエピベースバイポーラトランジスタ
の形成方法の提供を目的とする。
Therefore, the present invention is capable of stably forming an epi-base bipolar transistor having uniform characteristics without etching the epi-base layer in the anisotropic etching for forming the base window. An object is to provide a method for forming an epi-base bipolar transistor by a matching process.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】図1(a) 〜(l) は本発明
の原理説明用工程断面図である。上記課題は、エピタキ
シャルベースバイポーラトランジスタの製造方法であっ
て、シリコンからなるコレクタ層(1) 上にエピタキシャ
ル成長によりベース層(2)を形成する工程、該ベース層
(2)上に第1の窒化シリコン膜(3) と第1の酸化シリコ
ン膜(4) と第1のポリシリコン膜(5) を順次堆積する工
程、〔(a) 図参照〕該第1のポリシリコン膜(5) 及び第
1の酸化シリコン膜(4) を貫通し該ベース層(2) におけ
る真性ベース領域(2i)を画定するベース窓(6) を形成す
る工程、〔(b) 図参照〕該ベース窓(6) 側面に選択的に
第2のポリシリコン膜(7) を形成する工程、〔(c) 図参
照〕該ベース窓(6) の内面及び該第1のポリシリコン膜
(5) 上に第2の窒化シリコン膜(8) を形成する工程、
〔(d) 図参照〕トランジスタ領域(9) 外の第2の窒化シ
リコン膜(8) 及び第1のポリシリコン膜(5) を選択的に
除去する工程、〔(e) 図参照〕該第1の酸化シリコン膜
(4) を除去する工程、〔(f) 図参照〕該第1及び第2の
ポリシリコン膜(5)(7)を完全に酸化して第2の酸化シリ
コン膜(10)を形成する工程、〔(g) 図参照〕該第2の窒
化シリコン膜(8) 及び真性ベース領域(2i)上以外の該第
1の窒化シリコン膜(2) を除去する工程、〔(h) 図参
照〕該ベース層(2) の露出領域上に選択的に、該第2の
酸化シリコン膜(10)の下面に達する厚さを有し、ベース
引出し電極となる第3のポリシリコン膜(11)を堆積形成
する工程、〔(i) 図参照〕該基板の全面上に第3の窒化
シリコン膜(12)を形成する工程、〔(j) 図参照〕トラン
ジスタ領域(9) の内側のエミッタ電極形成領域(13)上の
該第3の窒化シリコン膜(12)及び第1の窒化シリコン膜
(3) を除去して真性ベース領域(2i)面を表出せしめる工
程、〔(k) 図参照〕該真性ベース領域(2i)上にエミッタ
電極となる第4のポリシリコン膜(14)を形成する工程、
該第4のポリシリコン膜(14)からの不純物の固相拡散に
より真性ベース領域(2i)内にエミッタ領域(15)を形成す
る工程〔(l) 図参照〕を有する本発明による半導体装置
の製造方法によって解決される。
1 (a) to 1 (l) are process sectional views for explaining the principle of the present invention. The above-mentioned problem is a method for manufacturing an epitaxial base bipolar transistor, which comprises forming a base layer (2) by epitaxial growth on a collector layer (1) made of silicon,
(2) a step of sequentially depositing a first silicon nitride film (3), a first silicon oxide film (4) and a first polysilicon film (5), [see (a) figure] Forming a base window (6) penetrating the polysilicon film (5) and the first silicon oxide film (4) and defining an intrinsic base region (2i) of the base layer (2), [(b) (See the figure) Step of selectively forming a second polysilicon film (7) on the side surface of the base window (6), (see (c) figure) Inner surface of the base window (6) and the first polysilicon film film
(5) a step of forming a second silicon nitride film (8) on it,
[See (d) figure] Step of selectively removing the second silicon nitride film (8) and the first polysilicon film (5) outside the transistor region (9), [see (e) figure] 1 silicon oxide film
Step of removing (4), [(f) FIG.] Step of completely oxidizing the first and second polysilicon films (5) and (7) to form a second silicon oxide film (10) , [See (g) figure] Step of removing the second silicon nitride film (8) and the first silicon nitride film (2) except on the intrinsic base region (2i), [see (h) figure] A third polysilicon film (11) having a thickness reaching the lower surface of the second silicon oxide film (10) and serving as a base extraction electrode is selectively formed on the exposed region of the base layer (2). Deposition step, [see (i) figure] Step of forming third silicon nitride film (12) on the entire surface of the substrate, [see (j) figure] Formation of emitter electrode inside transistor region (9) The third silicon nitride film (12) and the first silicon nitride film on the region (13)
(3) is removed to expose the surface of the intrinsic base region (2i), [see (k) figure] A fourth polysilicon film (14) serving as an emitter electrode is formed on the intrinsic base region (2i). Forming process,
A semiconductor device according to the present invention having a step [see (l) figure] of forming an emitter region (15) in an intrinsic base region (2i) by solid phase diffusion of impurities from the fourth polysilicon film (14). It is solved by the manufacturing method.

【0010】[0010]

【作用】即ち、本発明の方法においては、自己整合プロ
セスによりバイポーラトランジスタを形成する際の整合
基準であるベース窓(6) (真性ベース領域(2i)を画定す
る)を異方性エッチング手段で形成する際に、図1(b)
に示すようにベース層(2) 上が第1の窒化シリコン膜
(3) で覆われており、オーバエッチングで真性ベース領
域(2i)がエッチングされることがなく、真性ベース領域
(2i)の厚さは、エピタキシャル成長により精度良く制御
された厚さのままで最後まで維持される。そのため本発
明によれば、エピベースバイポーラトランジスタを自己
整合プロセスによって形成することが可能になって寄生
素子領域の少ないエピベースバイポーラトランジスタが
形成できる同時に、厚さ(深さに対応)の高精度に制御
された真性ベース領域(2i)にエミッタ電極となるポリシ
リコン膜(14)からの固相拡散によりエミッタ領域(15)を
高精度の深さに形成することにより極めて狭い均一なベ
ース幅を有するエピベーストランジスタを安定して得る
ことが可能になる。
That is, in the method of the present invention, the base window (6) (defining the intrinsic base region (2i)), which is the matching reference when forming the bipolar transistor by the self-alignment process, is anisotropically etched. Fig. 1 (b)
The first silicon nitride film is on the base layer (2) as shown in
It is covered with (3) and the intrinsic base region (2i) is not etched by overetching.
The thickness of (2i) is maintained to the end with the thickness accurately controlled by epitaxial growth. Therefore, according to the present invention, the epi-base bipolar transistor can be formed by the self-alignment process, and the epi-base bipolar transistor with a small parasitic element region can be formed, and at the same time, the thickness (corresponding to the depth) can be accurately adjusted. The emitter region (15) is formed in the controlled intrinsic base region (2i) to a highly precise depth by solid-phase diffusion from the polysilicon film (14) to be the emitter electrode, resulting in a very narrow and uniform base width. It is possible to stably obtain the epi-base transistor.

【0011】従って本発明によれば、均一な高速動作速
度を有するバイポーラトランジスタを安定に製造するこ
とが可能になる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to stably manufacture a bipolar transistor having a uniform high speed operation speed.

【0012】[0012]

【実施例】以下本発明を、図示実施例により具体的に説
明する。図2、図3及び図4は本発明の方法の一実施例
の工程断面図である。全図を通じ同一対象物は同一符合
で示す。
EXAMPLES The present invention will be described in detail below with reference to illustrated examples. 2, 3 and 4 are process sectional views of an embodiment of the method of the present invention. The same object is denoted by the same reference numeral throughout the drawings.

【0013】図2(a) 参照 本発明の方法により自己整合方式のエピベースバイポー
ラトランジスタを形成するに際しては、通常通り、例え
ば比抵抗15〜20Ωcm程度のp型シリコン基板21面にイオ
ン注入等により、1018〜1019cm-3程度の不純物濃度を有
するn+ 型埋込み層22を形成した後、この基板上にエピ
タキシャル成長により、 0.3Ωcm程度の比抵抗を有する
厚さ 1.0μm程度のn型シリコンコレクタ層23を形成す
る。
Referring to FIG. 2 (a), when a self-aligned type epi-base bipolar transistor is formed by the method of the present invention, as usual, for example, by ion implantation or the like on the p-type silicon substrate 21 surface having a specific resistance of about 15 to 20 Ωcm. , An n + type buried layer 22 having an impurity concentration of about 10 18 to 10 19 cm -3 is formed, and then an epitaxial growth is performed on this substrate to form an n type silicon layer having a specific resistance of about 0.3 Ωcm and a thickness of about 1.0 μm. The collector layer 23 is formed.

【0014】図2(b) 参照 次いで通常通り上記コレクタ層23及び埋込み層22をトラ
ンジスタ毎に分離する図示しない素子間分離領域を形成
した後、上記コレクタ層23上にエピタキシャル成長手段
により、1×1018程度の不純物濃度を有する厚さ1000Å
程度のp型単結晶シリコンベース層24を形成し、次いで
化学気相成長により厚さ 200Å程度の第1の窒化シリコ
ン(Si3N4) 膜25、厚さ3000Å程度の第1の酸化シリコン
(SiO2)膜26及び厚さ 500Å程度の第1のポリSi膜27を順
次形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, after forming an element isolation region (not shown) for separating the collector layer 23 and the buried layer 22 for each transistor as usual, 1 × 10 1 is formed on the collector layer 23 by an epitaxial growth means. 1000 Å with an impurity concentration of about 18
After forming the p-type single crystal silicon base layer 24 to a thickness of about 1 μm, the first silicon nitride (Si 3 N 4 ) film 25 having a thickness of about 200 Å and the first silicon oxide having a thickness of about 3000 Å are formed by chemical vapor deposition.
A (SiO 2 ) film 26 and a first poly-Si film 27 having a thickness of about 500Å are sequentially formed.

【0015】図2(c) 参照 次いで図示しないレジスト膜をマスクにし、異方性エッ
チング手段例えばリアクティブイオンエッチング(RI
E)処理により、上記第1のポリSi膜27及び第1のSiO2
膜26を選択的に除去して、真性ベース領域24i を画定す
る例えば幅 0.8μm程度のベース窓28を形成する。この
RIE処理には、ポリSiに対しては例えば[Cl2+SiCl4]
ガスが、またSiO2に対しては例えば[CF4+CHF3] ガスが
それぞれエッチングガスとして用いられる。
Referring to FIG. 2C, using a resist film (not shown) as a mask, anisotropic etching means such as reactive ion etching (RI) is used.
E) processing is performed to remove the first poly-Si film 27 and the first SiO 2 film.
The film 26 is selectively removed to form a base window 28 having a width of, for example, 0.8 μm, which defines the intrinsic base region 24i. For this RIE treatment, for poly-Si, for example, [Cl 2 + SiCl 4 ]
Gas is used as an etching gas, and for SiO 2, for example, [CF 4 + CHF 3 ] gas is used as an etching gas.

【0016】なお、このベース窓28形成のRIE処理に
際し、エピベース層即ちp型単結晶シリコンベース層24
上は第1のSi3N4膜25で覆われているので、真性ベース
領域24i はエッチングされることはなく、エピタキシャ
ル成長の厚さがそのまま維持される。
During the RIE process for forming the base window 28, the epi base layer, that is, the p-type single crystal silicon base layer 24.
Since the upper part is covered with the first Si 3 N 4 film 25, the intrinsic base region 24i is not etched and the epitaxial growth thickness is maintained as it is.

【0017】図2(d) 参照 次いで、上記基板の全面に厚さ1000Å程度の第2のポリ
Si膜を気相成長し、次いで上記エッチングガスを用いた
RIE処理による全面エッチングを行い、ベース窓28の
側面に選択的に厚さ1000Å程度の第2のポリSi膜29を残
留形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (d), a second poly with a thickness of about 1000Å is formed on the entire surface of the substrate.
The Si film is vapor-phase grown, and then the entire surface is etched by RIE using the above etching gas to selectively form a second poly-Si film 29 having a thickness of about 1000Å on the side surface of the base window 28.

【0018】図2(e) 参照 次いで、上記基板の全面上に気相成長により厚さ 200Å
程度の第2のSi3N4 膜30を堆積する。
Then, referring to FIG. 2 (e), a thickness of 200 Å is formed on the entire surface of the substrate by vapor phase growth.
A second Si 3 N 4 film 30 is deposited to a degree.

【0019】図3(a) 参照 次いで、図示しないレジスト膜をマスクにしRIE処理
により例えば幅4μm程度のトランジスタ領域31上のみ
に第2のSi3N4 膜30及びその下部の第1のポリSi膜27
(第2のポリSi膜29を含む)を残すパターニングを行
い、次いで弗酸系の液によるウェットエッチングを行
い、表出領域及び上記第1のポリSi膜27下部の第1のSi
O2膜26を完全に除去する。ここで、第2のSi3N4 膜とそ
の下部の第1のポリSi膜27(第2のポリSi膜29を含む)
からなる傘状パターンが形成される。なお、上記Si3N4
膜30のエッチングには例えば[CF4] ガスが用いられる。
Next, as shown in FIG. 3A, the second Si 3 N 4 film 30 and the first poly-Si film 30 below the second Si 3 N 4 film 30 are formed only on the transistor region 31 having a width of, for example, about 4 μm by RIE using a resist film (not shown) as a mask. Membrane 27
Patterning that leaves (including the second poly-Si film 29) is performed, and then wet etching is performed with a hydrofluoric acid-based solution to expose the exposed region and the first Si under the first poly-Si film 27.
The O 2 film 26 is completely removed. Here, the second Si 3 N 4 film and the first poly-Si film 27 (including the second poly-Si film 29) therebelow.
An umbrella-shaped pattern is formed. The above Si 3 N 4
For etching the film 30, for example, [CF 4 ] gas is used.

【0020】図3(b) 参照 次いで、熱酸化により第1、第2のポリSi膜27、29を総
て酸化し第2のSiO2膜32を形成する。ここで、この第2
のSiO2膜32と前記第2のSi3N4 膜30が積層されてなる傘
状パターンが形成される。
Next, as shown in FIG. 3B, the first and second poly-Si films 27 and 29 are all oxidized by thermal oxidation to form a second SiO 2 film 32. Where this second
The SiO 2 film 32 and the second Si 3 N 4 film 30 are laminated to form an umbrella pattern.

【0021】図3(c) 参照 次いで、熱燐酸によるウェットエッチング処理を行い、
前記第2のSi3N4 膜30を除去して、前記第2のSiO2膜32
のみによる傘状パターンを形成する。この際、前記傘状
パターンの下部の第1のSi3N4 膜25の表出部も同時に除
去される。なお極度のオーバエッチングを避けて、第1
のSi3N4 膜25と第2のSi3N4 膜30とが積層されている真
性ベース領域24i 上には第1のSi3N4 膜25を残留させる
ようにする必要がある。
Next, referring to FIG. 3 (c), a wet etching treatment with hot phosphoric acid is performed,
The second Si 3 N 4 film 30 is removed to remove the second SiO 2 film 32.
An umbrella pattern is formed by the chisel. At this time, the exposed portion of the first Si 3 N 4 film 25 under the umbrella-shaped pattern is also removed at the same time. Avoid excessive over-etching
It is necessary to leave the first Si 3 N 4 film 25 on the intrinsic base region 24i in which the Si 3 N 4 film 25 and the second Si 3 N 4 film 30 are laminated.

【0022】図3(d) 参照 次いで、例えば [SiH4+B2H6+H2] ガスを用いる通常の
選択気相成長手段により、ベース層24の表出領域上に、
例えば1×1020cm-3程度の不純物(硼素)濃度を有し、
上面が前記第2のSiO2膜32による傘状パターンの下面に
達する3000Å程度の厚さのベース引出し電極になるp+
型の第3のポリSi膜33を堆積する。
Next, referring to FIG. 3 (d), on the exposed region of the base layer 24, for example, by a usual selective vapor deposition method using [SiH 4 + B 2 H 6 + H 2 ] gas,
For example, it has an impurity (boron) concentration of about 1 × 10 20 cm -3 ,
A base lead-out electrode having a thickness of about 3000 Å, whose upper surface reaches the lower surface of the umbrella-shaped pattern formed by the second SiO 2 film 32, p +
A third poly-Si film 33 of the mold is deposited.

【0023】図3(e) 参照 次いで、上記基板の全面上に気相成長により厚さ 200Å
程度の第3のSi3N4 膜34を形成する。
Next, referring to FIG. 3 (e), a thickness of 200Å is formed on the entire surface of the substrate by vapor phase epitaxy.
A third Si 3 N 4 film 34 having a thickness of about 3 is formed.

【0024】図4(a) 参照 次いで、上記第3のSi3N4 膜34に、燐酸によるウェット
エッチング手段を用いるフォトリソグラフィにより、前
記トランジスタ領域31の内側に位置するエミッタ電極形
成領域35を表出する開孔を形成し、且つベース窓28側面
の第3のSi3N4 膜34を除去した後、[CF4] ガスによるR
IE処理を行ってベース窓28の底部に表出する第1のSi
3N4 膜25を選択的に除去し、真性ベース領域24i のエミ
ッタ形成領域を表出させる。
Referring to FIG. 4A, the emitter electrode formation region 35 located inside the transistor region 31 is exposed on the third Si 3 N 4 film 34 by photolithography using a wet etching method using phosphoric acid. After forming the opening, and removing the third Si 3 N 4 film 34 on the side surface of the base window 28, R by the [CF 4 ] gas is removed.
The first Si exposed on the bottom of the base window 28 by performing the IE process
The 3 N 4 film 25 is selectively removed to expose the emitter formation region of the intrinsic base region 24i.

【0025】図4(b) 参照 次いで、例えば [SiH4+PH3 +H2] ガスを用いる通常の
選択気相成長手段により、表出された真性ベース領域24
i上に1×1020cm-3程度の不純物(砒素)濃度を有する
厚さ 700Å程度のn+ 型の第4のポリSi膜即ちn+ 型ポ
リSiエミッタ電極34を形成し、次いで所定の熱処理を施
し、上記n+ 型ポリSiエミッタ電極34からの固相拡散に
より、前記1000Å程度の厚さを有する真性ベース領域24
i 内に深さ例えば 500〜700 Å程度のn+ 型エミッタ領
域35を形成する。
See FIG. 4 (b). Then, the intrinsic base region 24 exposed by a conventional selective vapor deposition method using, for example, [SiH 4 + PH 3 + H 2 ] gas is used.
An n + -type fourth poly-Si film having an impurity (arsenic) concentration of about 1 × 10 20 cm -3 and a thickness of about 700 Å, that is, an n + -type poly-Si emitter electrode 34 is formed on i, and then a predetermined amount is formed. An intrinsic base region 24 having a thickness of about 1000Å is formed by heat treatment and solid phase diffusion from the n + type poly-Si emitter electrode 34.
An n + type emitter region 35 having a depth of, for example, about 500 to 700 Å is formed in i.

【0026】なお、コレクタ引出し電極は上記工程とは
別に、図示されない紙面の前後方向の場所で行われる。
そして以後図示しないが、通常の絶縁膜の形成、配線形
成等がなされて、セルフアライン方式のエピベースバイ
ポーラトランジスタが完成する。
Incidentally, the collector extraction electrode is formed at a location in the front-back direction on the paper surface (not shown) separately from the above steps.
Then, although not shown, ordinary insulating film formation, wiring formation, etc. are performed to complete the self-aligned epi-base bipolar transistor.

【0027】なお、本発明の方法により形成されるセル
フアライン方式のエピベースバイポーラトランジスタ
は、エミッタ層をベース窓28内に表出する真性ベース領
域上に選択エピタキシャル成長することによっても形成
でき、この場合は前記実施例と異なり、ベース幅がエピ
ベース層の厚さのみで高精度に規定されるので、エピベ
ース層を一層薄く形成することにより、より高速の均一
な動作特性を有するバイポーラトランジスタを容易に形
成できる。
The self-aligned epi-base bipolar transistor formed by the method of the present invention can also be formed by selective epitaxial growth of the emitter layer on the intrinsic base region exposed in the base window 28. In this case, Unlike the above embodiment, since the base width is defined with high accuracy only by the thickness of the epi base layer, the epi base layer can be formed thinner to easily form a bipolar transistor having higher speed and uniform operation characteristics. it can.

【0028】更にまた、ベース層を、シリコンよりもバ
ンドギャップの狭いシリコン・ゲルマニウム混晶(Six
Gex-1 x=0〜1)等のヘテロエピタキシャル成長層に
よりシリコンからなるコレクタ層上に形成し、且つエミ
ッタを、ベース窓を介し上記ベース層の真性ベース領域
上にシリコンからなるヘテロエピタキシャル層により形
成することによって、本発明の方法はヘテロバイポーラ
トランジスタの製造にもそのまま適用することが可能で
あり、これによってエミッタの注入効率が増して、一層
の高速化が図れる。
Furthermore, the base layer is made of a silicon-germanium mixed crystal (Si x having a bandgap narrower than that of silicon).
Ge x-1 x = 0 to 1 ) formed on the collector layer made of silicon by a heteroepitaxial growth layer, and the emitter formed by a heteroepitaxial layer made of silicon on the intrinsic base region of the base layer through the base window. By forming it, the method of the present invention can be directly applied to the production of a hetero-bipolar transistor, which increases the injection efficiency of the emitter and further increases the speed.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明の
方法によれば、エピベースバイポーラトランジスタを自
己整合プロセスによって形成することが可能になって寄
生素子領域の少ないエピベースバイポーラトランジスタ
が形成できると同時に、厚さ(深さに対応)の高精度に
制御された真性ベース領域にエミッタ電極となるポリシ
リコン膜(14)からの固相拡散によりエミッタ領域(15)を
高精度の深さに形成することにより極めて狭い均一なベ
ース幅を有するエピベーストランジスタを安定して得る
ことが可能になる。
As is apparent from the above description, according to the method of the present invention, the epi-base bipolar transistor can be formed by the self-alignment process, and the epi-base bipolar transistor with a small parasitic element region can be formed. At the same time, the emitter region (15) is made to have a high precision depth by solid phase diffusion from the polysilicon film (14) which will be the emitter electrode to the intrinsic base region whose thickness (corresponding to the depth) is controlled with high precision. By forming it, it becomes possible to stably obtain an epi-base transistor having an extremely narrow and uniform base width.

【0030】従って本発明によれば、均一な動作速度を
有する高速のバイポーラトランジスタを安定に製造する
ことが可能になる。また、ベース層を、シリコンよりも
バンドギャップの狭い半導体材料のヘテロエピタキシャ
ル成長層により形成することにより、更に一層の高速化
が図れる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to stably manufacture a high speed bipolar transistor having a uniform operation speed. Further, by forming the base layer by a heteroepitaxial growth layer of a semiconductor material having a bandgap narrower than that of silicon, it is possible to further increase the speed.

【0031】以上により本発明は、半導体集積回路の回
路動作の高速化に寄与するところが大きい。
As described above, the present invention largely contributes to speeding up the circuit operation of the semiconductor integrated circuit.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の原理説明用工程断面図FIG. 1 is a process sectional view for explaining the principle of the present invention.

【図2】 本発明の方法の一実施例の工程断面図(その
1)
FIG. 2 is a process sectional view of an embodiment of the method of the present invention (No. 1)

【図3】 本発明の方法の一実施例の工程断面図(その
2)
FIG. 3 is a process sectional view of an embodiment of the method of the present invention (No. 2)

【図4】 本発明の方法の一実施例の工程断面図(その
3)
FIG. 4 is a process sectional view of an embodiment of the method of the present invention (No. 3)

【図5】 従来方法の工程断面図FIG. 5 is a process sectional view of a conventional method.

【符号の説明】 1 コレクタ層 2 ベース層(エピベース層) 2i 真性ベース領域 3 第1の窒化シリコン膜 4 第1の酸化シリコン膜 5 第1のポリシリコン膜 6 ベース窓 7 第2のポリシリコン膜 8 第2の窒化シリコン膜 9 トランジスタ形成領域 10 第2の酸化シリコン膜 11 第3のポリシリコン膜 12 第3の窒化シリコン膜 13 エミッタ電極形成領域 14 第4のポリシリコン膜 15 エミッタ領域[Description of Reference Signs] 1 collector layer 2 base layer (epi base layer) 2i intrinsic base region 3 first silicon nitride film 4 first silicon oxide film 5 first polysilicon film 6 base window 7 second polysilicon film 8 Second Silicon Nitride Film 9 Transistor Forming Area 10 Second Silicon Oxide Film 11 Third Polysilicon Film 12 Third Silicon Nitride Film 13 Emitter Electrode Forming Area 14 Fourth Polysilicon Film 15 Emitter Area

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 エピタキシャルベースバイポーラトラン
ジスタの製造方法であって、 シリコンからなるコレクタ層(1) 上にエピタキシャル成
長によりベース層(2)を形成する工程、 該ベース層(2) 上に第1の窒化シリコン膜(3) と第1の
酸化シリコン膜(4) と第1のポリシリコン膜(5) を順次
堆積する工程、 該第1のポリシリコン膜(5) 及び第1の酸化シリコン膜
(4) を貫通し該ベース層(2) における真性ベース領域(2
i)を画定するベース窓(6) を形成する工程、 該ベース窓(6) 側面に選択的に第2のポリシリコン膜
(7) を形成する工程、 該ベース窓(6) の内面及び該第1のポリシリコン膜(5)
上に第2の窒化シリコン膜(8) を形成する工程、 トランジスタ領域(9) 外の第2の窒化シリコン膜(8) 及
び第1のポリシリコン膜(5) を選択的に除去する工程、 該第1の酸化シリコン膜(4) を除去する工程、 該第1及び第2のポリシリコン膜(5)(7)を完全に酸化し
て第2の酸化シリコン膜(10)を形成する工程、 該第2の窒化シリコン膜(8) 及び真性ベース領域(2i)上
以外の該第1の窒化シリコン膜(3) を除去する工程、 該ベース層(2) の露出領域上に選択的に、該第2の酸化
シリコン膜(10)の下面に達する厚さを有し、ベース引出
し電極となる第3のポリシリコン膜(11)を堆積形成する
工程、 該基板の全面上に第3の窒化シリコン膜(12)を形成する
工程、 該トランジスタ領域(9) の内側のエミッタ電極形成領域
(13)上の該第3の窒化シリコン膜(12)及び第1の窒化シ
リコン膜(3) を除去して真性ベース領域(2i)面を表出せ
しめる工程、 該真性ベース領域(2i)上にエミッタ電極となる第4のポ
リシリコン膜(14)を形成する工程、 該第4のポリシリコン膜(14)からの不純物の固相拡散に
より、真性ベース領域(2i)内にエミッタ領域(15)を形成
する工程を有することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
1. A method of manufacturing an epitaxial base bipolar transistor, comprising a step of forming a base layer (2) on a collector layer (1) made of silicon by epitaxial growth, and first nitriding on the base layer (2). A step of sequentially depositing a silicon film (3), a first silicon oxide film (4) and a first polysilicon film (5), the first polysilicon film (5) and the first silicon oxide film
(4) penetrates through the base layer (2) and the intrinsic base region (2
forming a base window (6) defining i), a second polysilicon film selectively on the side surface of the base window (6)
(7) forming step, inner surface of the base window (6) and the first polysilicon film (5)
A step of forming a second silicon nitride film (8) thereon, a step of selectively removing the second silicon nitride film (8) and the first polysilicon film (5) outside the transistor region (9), A step of removing the first silicon oxide film (4), a step of completely oxidizing the first and second polysilicon films (5) and (7) to form a second silicon oxide film (10) , A step of removing the first silicon nitride film (3) other than on the second silicon nitride film (8) and the intrinsic base region (2i), selectively on the exposed region of the base layer (2) A step of depositing and forming a third polysilicon film (11) having a thickness reaching the lower surface of the second silicon oxide film (10) and serving as a base extraction electrode, a third polysilicon film (11) formed on the entire surface of the substrate. Forming a silicon nitride film (12), forming an emitter electrode inside the transistor region (9)
A step of removing the third silicon nitride film (12) and the first silicon nitride film (3) on (13) to expose the intrinsic base region (2i) surface, on the intrinsic base region (2i) A step of forming a fourth polysilicon film (14) serving as an emitter electrode on the semiconductor substrate, and solid phase diffusion of impurities from the fourth polysilicon film (14) to form an emitter region (15 ) Are formed, the manufacturing method of the semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 前記ベース層(2) にシリコンより狭いバ
ンドギャップを有する半導体を用い、前記エミッタ領域
(15)を該ベース層(2) 上へのシリコンの選択ヘテロエピ
タキシャル成長により形成する工程を有することを特徴
とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
2. A semiconductor having a bandgap narrower than that of silicon is used for the base layer (2), and the emitter region is formed.
2. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, further comprising the step of forming (15) on the base layer (2) by selective heteroepitaxial growth of silicon.
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