JPH07142702A - バイポーラトランジスタ生成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、バイポーラトランジスタ生成方法に
おいて、ドライエツチングによつてエミツタコンタクト
を形成する際に生じるトランジスタの特性変動を補償す
る。 【構成】ドライエツチングによるエミツタコンタクトの
形成時に侵食されたエミツタコンタクト直下の真性ベー
ス領域にベース不純物を再度イオン注入して当該領域の
特性を補償する。これによりエツチング時に発生するベ
ース幅の減少及びベース不純物プロフアイルの変動をほ
ぼ回復することができる。これによりサイズの小さいバ
イポーラトランジスタを一段と容易に形成することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術 発明が解決しようとする課題（図５） 課題を解決するための手段 作用 実施例（図１〜図４） （１）第１の実施例（図１及び図２） （２）第２の実施例（図３及び図４） （３）他の実施例 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はバイポーラトランジスタ
生成方法に関し、特にエミツタコンタクトの生成方法に
適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】今日、半導体集積回路の高集積化に対す
る要求が一層高まつており、これに伴い各種の回路部分
に使用されるバイポーラトランジスタについても小型化
に対する要求が高まつている。バイポーラトランジスタ
を小型化する技術の一つとしてエミツタコンタクトの微
細化がある。このエミツタコンタクトの加工寸法を微細
加工するにはドライエツチングが適している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが一般にドライ
エツチングはウエツトエツチングに比して層間絶縁膜４
とベース領域２とのエツチング選択比が小さく、層間絶
縁膜４のエツチング時におけるオーバーエツチングの影
響を無視し得なかつた（図５）。すなわちオーバーエツ
チングが深部にまで及ぶと、後工程におけるエミツタ不
純物の打ち込みによつてベース領域がなくなることがあ
つた。またオーバーエツチングによつてベース幅やベー
ス不純物のプロフアイルが変動することがあり、トラン
ジスタの動作特性が変動する問題があつた。

【０００５】このため今日では主にウエツトエツチング
が使用されている。しかしながらウエツトエツチングは
等方性エツチングであるためエミツタコンタクトのサイ
ズを余り小さくできない問題があつた。またエミツタコ
ンタクトのサイズが大きいとエミツタとベース間の容量
が大きくなり、トランジスタの動作速度が低下する問題
があつた。

【０００６】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、エミツタコンタクトをドライエツチングによつて微
細加工する際においても特性変動の小さいバイポーラト
ランジスタを得ることができる生成方法を提案しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、ドライエツチングによるエミツタ
コンタクトの形成後、ベース不純物（ホウ素）をイオン
注入して当該エミツタコンタクト直下の真性ベース領域
１２の特性を補償する工程（１−５）をバイポーラトラ
ンジスタの生成工程に含めるようにする。

【０００８】また本発明においては、ドライエツチング
によるエミツタコンタクトの形成後、ベース不純物（ホ
ウ素）をイオン注入して当該エミツタコンタクト直下の
真性ベース領域２２の特性を補償する第１の工程（２−
４）と、第１の工程の後、エミツタコンタクト直下の真
性ベース領域２２にエミツタ不純物（ヒ素）を注入して
エミツタ領域２６を形成する第２の工程（２−６）と、
第２の工程の後、エミツタ領域上にエミツタ電極２５Ａ
を形成する第３の工程（２−７）と、エミツタ電極２５
Ａの形成時に使用したレジストパターン２７をマスクと
してエミツタ領域２６の外側に位置する真性ベース領域
２２にベース不純物（ホウ素）を注入し、真性ベース領
域中に外部ベース２２Ａを形成する第４の工程（２−
８）とをバイポーラトランジスタの生成工程に含めるよ
うにする。

【０００９】

【作用】ドライエツチングによるエミツタコンタクトの
形成時に侵食されたエミツタコンタクト直下の真性ベー
ス領域１２にベース不純物（ホウ素）を再度イオン注入
して当該領域の特性を補償するようにしたことにより、
ドライエツチングに伴うベース幅の減少及びベース不純
物プロフアイルの変動をほぼなくすことができる。これ
によりバイポーラトランジスタの一段の小型化を実現で
き、半導体集積回路も集積度を高めることができる。

【００１０】

【実施例】以下図面について、本発明の一実施例を詳述
する。

【００１１】（１）第１の実施例 この実施例における製造工程は、エミツタコンタクトの
ドライエツチングにおいて狭まつたベース幅をベース不
純物イオンの再打ち込みによつて回復し、その後エミツ
タ領域を形成することを主工程とする。以下順にＮＰＮ
型バイポーラトランジスタの製造工程を用いて説明す
る。

【００１２】まずシリコン基板１０のうちベース領域を
形成する部分を除く表面領域を選択的にウエツト酸化
し、素子分離酸化膜（ＬＯＣＯＳ：local oxidation of
silicon）１１を形成する。次に素子分離酸化膜１１の
形成時にマスクとして使用したシリコン窒化膜を熱リン
酸によつて選択的にエツチングし、素子形成領域を露出
させる。続いて素子形成領域にＰ型不純物であるホウ素
イオンを１０¹³個／cm²オーダでイオン注入し、真性ベ
ース領域１２を形成する（図１（１−１））。

【００１３】この真性ベース領域１２の表面にレジスト
を塗布して一面を覆つた後、一部領域をパターニングし
て外部ベース形成用のレジストパターン１３を形成す
る。続いてこの開口部分にホウ素イオンを１０¹⁵個／cm
² オーダでイオン注入することにより外部ベース１２Ａ
を形成する（図１（１−２））。この外部ベース１２Ａ
が完成時におけるベース取出し電極のコンタクト領域と
なる。

【００１４】この外部ベース１２Ａの形成後、レジスト
パターン１３を基板表面から取り除いた後は、その表面
に 100〔nm〕の膜厚の層間絶縁膜１４を化学気相堆積
（ＣＶＤ：chemical vapor deposition ）によつて成長
させる。次にこの層間絶縁膜１４の表面をレジストによ
つて覆い、その一部領域をパターニングしてエミツタコ
ンタクト窓形成用パターン１５を形成する（図１（１−
３））。

【００１５】この工程の後、ドライエツチングによつて
層間絶縁膜１４を取り除き、真性ベース領域１２を露出
させる。通常、このドライエツチング時におけるエツチ
ング量は層間絶縁膜１４の膜厚に比して30％程度余分に
エツチングがかかるように設定されているため先の工程
において形成された真性ベース領域１２は削られ膜厚が
薄くなる（図１（１−４））。

【００１６】そこで今回は薄くなつた真性ベース領域１
２の膜厚を回復すべく、ベース不純物イオンを追加注入
する。この実施例ではホウ素イオンを１０¹²〜１０¹³個
／cm² オーダでイオン注入する。このイオン注入によつ
てエミツタコンタクト部分のベース領域１２Ｂは下方へ
広がり、その周辺部分の真性ベース領域１２の膜厚とほ
ぼ同じ膜厚までに回復される。同時にベース不純物のプ
ロフアイルもエツチング前の状態に回復される（図１
（１−５））。

【００１７】この後、化学気相堆積によつてエミツタ電
極を形成するため基板の表面にポリシリコン膜１６を成
長させる。続いてＮ型不純物であるヒ素イオンをポリシ
リコン膜１６の全面にイオン注入し、他の領域に比して
膜厚が薄くなつているエミツタコンタクト部分直下に位
置する真性ベース領域１２Ｂにヒ素イオンを注入する
（図２（１−６））。

【００１８】この後、真性ベース領域１２Ｂ中に注入さ
れたヒ素イオンを熱拡散することによりエミツタ領域１
７を形成する。次にエミツタ電極の形成工程に移る。ま
ずポリシリコン膜１６の表面にレジストを塗布し、パタ
ーニングしてレジストパターン１８を形成する（図２
（１−７））。続いてこのレジストパターン１８を用い
てポリシリコン膜１６をパターニングし、エミツタポリ
シリコン電極１６Ａを形成する（図２（１−８））。

【００１９】このエミツタ電極の形成が終了した後は、
エミツタポリシリコン電極１６Ａの表面を厚い層間絶縁
膜で覆うと共に、外部ベース領域１２Ａの上方に位置す
る層間絶縁膜にコンタクト窓を形成し、開口部分にアル
ミニウムを蒸着させてベース電極を形成すれば良い。こ
の結果、トランジスタサイズが小さいにも係わらず特性
が安定なＮＰＮ型バイポーラトランジスタが実現され
る。

【００２０】以上の構成によれば、ドライエツチングに
よるエミツタコンタクト窓の形成後、当該エミツタコン
タクトにホウ素イオンを追加注入するようにしたことに
より、エツチングで狭くなつた真性ベース領域１２のベ
ース幅及び不純物プロフアイルの変動を補償することが
できる。これによりＮＰＮ型バイポーラトランジスタの
微細加工に対する要求を満たすことができ、半導体集積
回路の小型化を促進することができる。

【００２１】（２）第２の実施例 ここではドライエツチングによるエミツタコンタクトの
微細加工に加えて、エミツタ領域と外部ベースの距離が
短く全体として素子サイズの小さいバイポーラトランジ
スタの製造工程について説明する。この製造工程は外部
ベースの形成工程をエミツタ領域の形成工程の後とし、
エミツタ電極加工時に使用したレジストパターンをマス
クとして外部ベースを形成することを主工程とする。以
下順にＮＰＮ型トランジスタの製造工程を説明する。

【００２２】まずシリコン基板２０のうちベース領域を
形成する部分を除く表面領域を選択的にウエツト酸化
し、素子分離酸化膜２１を形成する。次に素子分離酸化
膜２１の形成時にマスクとして使用したシリコン窒化膜
を熱リン酸によつて選択的にエツチングし、素子形成領
域を露出させる。続いて素子形成領域にＰ型不純物であ
るホウ素イオンを１０¹³個／cm² オーダでイオン注入
し、真性ベース領域２２を形成する（図３（２−
１））。

【００２３】次に化学気相堆積（ＣＶＤ：chemical vap
or deposition ）によつて層間絶縁膜２３を形成した
後、その上面に塗布されたレジストをパターニングして
エミツタコンタクト開口用のレジストパターン２４を形
成する（図３（２−２））。ここで層間絶縁膜２３は 1
00〔nm〕の膜厚を有する酸化膜であり、 850〔℃〕程度
に加熱した基板上に反応ガスを20〜30分間流すことによ
り形成される。

【００２４】続いて前工程によつて形成されたレジスト
パターン２４をマスクとして開口部に位置する層間絶縁
膜２３をドライエツチングによつて取り除き、エミツタ
コンタクトを形成する。この工程の後、先に形成された
真性ベース領域２２を露出させる。通常、このドライエ
ツチング時におけるエツチング量は層間絶縁膜２３の膜
厚に比して30％程度余分にエツチングがかかるように設
定されているため先の工程において形成された真性ベー
ス領域２２は削られ膜厚が薄くなる（図３（２−
３））。

【００２５】そこで今回は薄くなつた真性ベース領域２
２の膜厚を回復すべく、ベース不純物イオンを追加注入
する。先の実施例の場合と同様、ホウ素イオンを１０¹²
〜１０¹³個／cm² オーダでイオン注入する。このイオン
注入によつてエミツタコンタクト部分の真性ベース領域
２２Ｂは下方へ広がり、その周辺部分の真性ベース領域
２２の膜厚とほぼ同じ膜厚まで回復される。同時にベー
ス不純物のプロフアイルもエツチング前の状態に回復さ
れる（図３（２−４））。

【００２６】この後、エミツタ電極を形成するため基板
の表面に化学気相堆積によつてポリシリコン膜２５を成
長させる。続いてＮ型不純物であるヒ素イオンをポリシ
リコン膜２５の全面にイオン注入し、他の領域に比して
膜厚が薄くなつているエミツタコンタクト部分下層に位
置する真性ベース領域２２Ｂにヒ素イオンを注入する
（図３（２−５））。

【００２７】このポリシリコン膜２５へのヒ素イオンの
注入が終了すると、加熱処理によつて打ち込まれたヒ素
イオンを真性ベース領域２２中に拡散させてエミツタ領
域２６を形成する（図４（２−６））。次にヒ素イオン
導入後のポリシリコン膜２５をパターニングするためそ
の表面にレジストを塗布し、パターニングする（図４
（２−７））。

【００２８】このレジストパターン２７をマスクとして
ポリシリコン膜２５をエツチングし、エミツタポリシリ
コン電極２５Ａを形成する。この工程によつて形成され
るエミツタポリシリコン電極２５Ａの配線パターン端部
は先の工程で形成されたエミツタ領域２６に対して 0.5
〔μｍ〕程度外側に位置する。

【００２９】このエツチング工程の後、露出された層間
絶縁膜２３を通して下層の真性ベース領域２２中にイオ
ンを注入することによる外部ベース形成工程に移る。因
に層間絶縁膜２３を介して真性ベース領域２２に導入さ
れるホウ素イオンは１０¹⁵個／cm² のオーダである。こ
のときエミツタポリシリコン電極２５Ａの表面にはレジ
ストパターン２７が付いたままの状態であり、このレジ
ストパターン２７がホウ素イオンを注入する際のマスク
として使用される（図４（２−８））。

【００３０】このようにレジストパターン２７をマスク
としてホウ素イオンを注入することにより外部ベース２
２Ａのエミタ側端部はエミツタ電極のエツジ部分直下か
ら形成することができる。従来の場合には素子分離酸化
膜を基準にマスクを位置合わせする必要があつたために
位置合わせのマージン分だけ外部ベース２２Ａとエミツ
タ間の距離が離れて形成され、ベース広がり抵抗が大き
くなる問題があつたがこのおそれを低減することができ
る。

【００３１】このイオン注入工程が終了した後は、外部
ベース２２Ａの形成に用いたレジストパターン２７を取
り除いて 300〔nm〕の膜厚の層間絶縁膜（ホウ素・リン
・シリケート・ガラス（ＢＰＳＧ））２８で基板の全表
面を覆う工程に移る。続いて層間絶縁膜２３及び２８に
ベース電極取り出し用のコンタクト窓を形成し、形成さ
れた開口にアルミニウムを蒸着させて外部ベース２２Ａ
に取出電極２９を形成する。これによりベース広がり抵
抗の小さいバイポーラトランジスタを得ることができる
（図４（２−９））。

【００３２】このように外部ベース２２Ａを形成するた
めに打ち込むイオン注入時のマスク合わせが不要である
ため素子分離酸化膜２１を用いた位置合わせ工程が従来
の２回から１回に減る。この結果、位置合わせの際に必
要とされたマージンも従来の半分になり、従来に比して
エミツタ領域２６と外部ベース２２Ａを近づけて形成す
ることができる。因にこの例の場合にはレジストパター
ン２７の端部がエミツタ領域２６に対して 0.5〔μｍ〕
程度外方に位置しているため外部ベース２２Ａとエミツ
タ領域２６との距離も 0.5〔μｍ〕程度に形成すること
ができる。

【００３３】以上の工程によれば、エミツタコンタクト
をドライエツチングによつて加工し、かつエミツタポリ
シリコン電極２５Ａの形成に用いたレジストパターン２
７をマスクとして外部ベース形成用のイオンを打ち込ん
だことにより、従来に比して一段とトランジスタサイズ
の小さいバイポーラトランジスタを実現することができ
る。 この結果、半導体集積回路の集積度も一段と高め
ることができる。

【００３４】（３）他の実施例 なお上述の実施例においては、エミツタコンタクトをド
ライエツチングによつて加工した後、真性ベース領域１
２のベース幅及び不純物プロフアイルを補償するためホ
ウ素イオンを注入する場合について述べたが、本発明は
これに限らず、他のベース不純物をイオン注入する場合
にも広く適用し得る。

【００３５】また上述の実施例においては、ＮＰＮ型バ
イポーラトランジスタの製造方法について述べたが、本
発明はこれに限らず、ＰＮＰ型バイポーラトランジスタ
の製造方法に適用しても良い。

【００３６】さらに上述の実施例においては、真性ベー
ス領域１２、２２の形成時にはホウ素イオンを１０¹³／
cm² オーダによつて打ち込むこととし、また真性ベース
領域１２、２２のベース幅の補償時にはホウ素イオンを
１０¹²〜１０¹³／cm² オーダによつて打ち込む場合につ
いて述べたが、本発明はこれに限らず、ドーズ量は他の
値に設定しても良い。またエミツタポリシリコン電極１
６Ａ、２５Ａの形成後に外部ベース１２Ａ、２２Ａを形
成する場合にはホウ素イオンを１０¹⁵／cm² のドーズ量
によつて打ち込む場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、同じくドーズ量は他の値でも良い。

【００３７】さらに上述の実施例においては、エミツタ
領域１７、２６の形成時にはヒ素イオンを１０¹⁵／cm²
のドーズ量によつて打ち込む場合について述べたが、本
発明はこれに限らず、ドーズ量は他の値で良い。

【００３８】さらに上述の実施例においては、真性ベー
ス領域１２、２２にホウ素イオンを注入し、かつエミツ
タ領域１７、２６にヒ素イオンを注入する場合について
述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれ他の不純物
イオンを注入してＰ型領域及びＮ型領域を形成するよう
にしても良い。

【００３９】さらに上述の実施例においては、エミツタ
電極をポリシリコンによつて形成する場合について述べ
たが、本発明はこれに限らず、他の導電性部材によつて
形成しても良い。

【００４０】さらに上述の実施例においては、外部ベー
スとエミツタ間の距離を 0.5〔μｍ〕程度に形成する場
合について述べたが、本発明はこれに限らず、エミツタ
電極の配線幅の設計値を変更することにより２つの領域
を 0.3〔μｍ〕程度まで短縮することができる。

【００４１】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ドライエ
ツチングによるエミツタコンタクトの形成工程の後、開
口部にベース不純物を再度イオン注入して真性ベース領
域のベース幅の減少を補償することにより、エミツタ電
極が小さく、かつ特性変動の少ないバイポーラトランジ
スタを容易に得ることができる生成方法を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるバイポーラトランジスタの生成方
法による製造工程の一実施例を示す略線図である。

【図２】その製造工程の続きを示す略線図である。

【図３】本発明によるバイポーラトランジスタの生成方
法による製造工程の一実施例を示す略線図である。

【図４】その製造工程の続きを示す略線図である。

【図５】従来のバイポーラトランジスタの製造工程の説
明に供する略線図である。

【符号の説明】

１、１０、２０……基板、２、１２、２２……真性ベー
ス領域、３、１１、２１……素子分離酸化膜、４、１
４、２３、２８……層間絶縁膜、５、１３、１５、１
８、２４、２７……レジストパターン、６……エミツタ
コンタクト、１２Ａ、２２Ａ……外部ベース、１６、２
５……ポリシリコン膜、１６Ａ、２５Ａ……エミツタポ
リシリコン電極、１７、２６……エミツタ領域、２９…
…取出電極。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドライエツチングによるエミツタコンタク
   トの形成後、ベース不純物をイオン注入して当該エミツ
   タコンタクト直下の真性ベース領域の特性を補償する工
   程を有することを特徴とするバイポーラトランジスタ生
   成方法。
2. 【請求項２】上記ベース不純物のイオン注入量は、１０
   ¹²〜１０¹³個／cm² オーダとすることを特徴とする請求
   項１に記載のバイポーラトランジスタ生成方法。
3. 【請求項３】ドライエツチングによるエミツタコンタク
   トの形成後、ベース不純物をイオン注入して当該エミツ
   タコンタクト直下の真性ベース領域の特性を補償する第
   １の工程と、 上記第１の工程の後、上記ユミツタコンタクト直下の真
   性ベース領域にエミツタ不純物を注入してエミツタ領域
   を形成する第２の工程と、 上記第２の工程の後、上記エミツタ領域上にエミツタ電
   極を形成する第３の工程と、 上記エミツタ電極の形成時に使用したレジストパターン
   をマスクとして上記エミツタ領域の外側に位置する真性
   ベース領域にベース不純物を注入し、上記真性ベース領
   域中に外部ベースを形成する第４の工程とを有すること
   を特徴とするバイポーラトランジスタの生成方法。