JPH0945703A - 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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JPH0945703A
JPH0945703A JP7214086A JP21408695A JPH0945703A JP H0945703 A JPH0945703 A JP H0945703A JP 7214086 A JP7214086 A JP 7214086A JP 21408695 A JP21408695 A JP 21408695A JP H0945703 A JPH0945703 A JP H0945703A
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Akio Matsuoka
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極とのコンタクトを取るP型層を形成する
際に、その界面や表面にSiB層が生じ、トランジスタ
の順方向電圧や順方向電圧利得が低下される。 【解決手段】 NPNトランジスタやPMOSトランジ
スタ等における電極にコンタクトされるP型層11aを
形成する際に、半導体層3の表面に絶縁膜5bを設け、
この絶縁膜5bを介して半導体層にP型不純物を導入す
る際に、P型層11aの絶縁膜との界面濃度が1.8×
1020cm-3程度になるようにイオン注入する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にNPN型バイポーラトランジスタを含む半導体装置
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】本発明者が検討しているNPNトランジ
スタの製造方法を図5及び図6の工程図に示す。まず、
図5(a)のように、半導体基板1上に写真食刻法を用
いた選択熱拡散法やイオン注入法等によりN+ 型埋込層
2を形成し、その上にN型エピタキシャル層3を成長す
る。また、同様にして素子分離用P+ 型拡散層4をエピ
タキシャル層3から半導体基板1にかけて形成する。
【0003】そして、トランジスタ領域に窒化膜等の絶
縁膜を写真食刻法とエッチングにより選択的に形成した
後、加圧酸化することにより、トランジスタ領域の周囲
のフィールド酸化膜5aとトランジスタ領域表面の酸化
膜b5を形成する。その後、フォトレジストを写真食刻
法により選択形成してコレクタ領域を開孔した後、これ
をマスクとしてN型となる不純物をイオン注入して、N
+ 型引出層6を形成する。同様にして、フォトレジスト
でベース領域を開孔した後、浅い接合を形成するために
低加速のイオン注入法を用いてP+ 型ベース層7aを形
成する。
【0004】次に、図5(b)のように、酸化膜5a,
5bの表面に窒化膜等の絶縁膜8を成長し、フォトレジ
スト等による写真食刻法を用いてベース,エミッタ,コ
レクタコンタクト領域の絶縁膜8と酸化膜5bの表面側
の一部をエッチングし、ベースコンタクト凹部10a、
エミッタコンタクト凹部10b、コレクタコンタクト凹
部10cを形成する。
【0005】次に、図5(c)のように、フォトレジス
ト9aを写真食刻法を用いてベースコンタクト領域10
aのみを開孔し、これをマスクにしてB+ ,BF2 等を
イオン注入してP+ 型ベースコンタクト領域11aを形
成する。このイオン注入は深さ方向に対してP+ 型ベー
ス層7aを越えない事が望ましい。また、P+ 型ベース
層7aと後述するベース電極15aは良好なオーミック
接触が必要とされるため、P+ 型ベースコンタクト領域
11aは浅い接合でかつ高濃度層となるように形成す
る。
【0006】次に、図6(a)のように、エッチングに
対する第1のマスク材9bに写真食刻法とエッチングを
行い、エミッタコンタクト開孔部10b,コレクタコン
タクト開孔部10cに残る酸化膜5bを選択的に除去す
る。次に、全面にポリシリコンを成長した後に、N型に
形成するためにAs等のN型の不純物をイオン注入によ
り導入した後、エミッタドライブインを行い、N+ 型エ
ミッタ領域13を形成する。さらに、図6(b)のよう
に、写真食刻法及びエッチング法を用いて前記ポリシリ
コンを選択エッチングし、エミッタ,コレクタ上に選択
的にそれぞれエミッタポリシリコン14b、コレクタポ
リシリコン14cを残す。
【0007】次に、図6(c)のように、酸化膜5のエ
ッチングに対する第2のマスク材9cに写真食刻法を用
いて開孔を設け、さらにこの開孔を通して弗化水素酸等
でベースコンタクト開孔部10aに残る酸化膜5bを選
択的に除去する。次いで、図6(d)のように、ベース
電極15a、エミッタ電極15b、コレクタ電極15c
をAu,Al等の金属で形成する。なお、バリアメタル
としてTiN等を用いてもよい。
【0008】なお、同様な方法として、例えば特開平3
−126254号公報には、PMOSトランジスタとN
PNトランジスタを含む半導体装置の製造方法が記載さ
れている。この製造方法は、図7に示すように、P型シ
リコン基板1にn+ 埋込層2、N型エピタキシャル層
3、素子分離用P+ 型拡散層4、フィールド酸化膜5を
形成しし、かつゲート酸化膜16を形成した後、ゲート
電極12を形成する。次にP+ 型ベース層7aをP+
ース,ドレインのP型層7bと兼ねて設ける。次いで所
望のP+ ソース,ドレインのシート抵抗が得られる程度
に高濃度で、かつそのP+ ソース,ドレインのP型層7
bより拡散深さの浅いP+ 型ソース,ドレインのコンタ
クト領域11bをP+ 型ベースコンタクト領域11aと
同時にBF2 のイオン注入あるいは低加速電圧でのBの
イオン注入で形成する。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このように本発明者が
検討を加えている半導体装置の製造方法では、図5
(c)の工程においてB+ ,BF2 等を浅い接合でかつ
高濃度となるようにイオン注入しているが、このイオン
注入によりベースコンタクト開孔部10aに残る酸化膜
5とP+ 型ベースコンタクト領域11aとの界面はBが
高濃度となり、SiB層といわれる層を形成され、この
SiB層は弗化水素酸等で完全に除去できなくなる。ま
た、図6(d)の工程において、P+ 型ベースコンタク
ト領域11aとベース電極15aの間にSiB層が残
る。
【0010】このようなSiB層が存在すると、電気的
には良好なオーミック接触がとれず、余分な抵抗成分を
持つことになる。このため、NPNトランジスタの順方
向電圧(VF )が悪化し、高周波特性の1つである順方
向電圧利得(|S21e 2 )の特性が悪化するという問
題が生じる。また、同様な問題は図7のP+ 型ベースコ
ンタクト領域11a、P+ 型ソース,ドレインのコンタ
クト領域11bにおいしても生じることになる。本発明
の目的は、酸化膜と拡散領域との界面におけるSiB層
の発生を抑制してコンタクトに対して良好なオーミック
接触を取ることを可能にした半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の製造方法は、半
導体層の表面に絶縁膜を設け、この絶縁膜を介して半導
体層にP型不純物を導入して電極とのコンタクトを行う
ためのP型層を形成するに際し、P型層の絶縁膜との界
面濃度が1.8×1020cm-3程度になるようにイオン
注入することを特徴とする。また、本発明では、露呈さ
れた半導体層の表面からP型不純物を導入して電極との
コンタクトを行うためのP型層を形成するに際し、P型
層の表面濃度が1.8×1020cm-3程度になるように
イオン注入することを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図1及び図2は本発明の第1の実施
形態を工程順に示す断面図である。先ず、図1(a)の
ように、半導体基板1上に写真食刻法を用いた選択熱拡
散法やイオン注入法等によりN+ 型埋込層2を形成し、
その上にN型エピタキシャル層3を成長する。また、同
様にして素子分離用P+ 型拡散層4をエピタキシャル層
3から半導体基板1にわたって形成する。
【0013】そして、トランジスタ領域に窒化膜等の絶
縁膜を写真食刻法とエッチングにより選択的に形成した
後、加圧酸化することにより、トランジスタ領域の周囲
のフィールド酸化膜5aと表面酸化膜5bを形成する。
その後、フォトレジストを写真食刻法により選択形成し
てコレクタ領域を開孔した後、これをマスクとしてN型
となる不純物をイオン注入して、N+ 型引出層6を形成
する。同様にして、フォトレジストでベース領域を開孔
した後、浅い接合を形成するために低加速のイオン注入
法を用いてP+ 型ベース層7aを形成する。
【0014】次に、図1(b)のように、酸化膜5a,
5bの表面に窒化膜等の絶縁膜8を成長し、フォトレジ
スト等による写真食刻法を用いてベース,エミッタ,コ
レクタコンタクト領域の絶縁膜8と酸化膜5bの表面側
の一部をエッチングし、ベースコンタクト凹部10a、
エミッタコンタクト凹部10b、コレクタコンタクト凹
部10cを形成する。
【0015】次に、図1(c)のように、フォトレジス
ト等のイオン注入に対するマスク材9aに写真食刻法を
用いてベースコンタクト領域10aのみを開孔し、
+ ,BF2 等をイオン注入してP+ 型ベースコンタク
ト領域11aを形成する。このとき、P+ ベースコンタ
クト領域11aは、SiB層を生じないよう注入エネル
ギー、ドース量を選択する。少なくともP+ 型ベースコ
ンタクト領域11aの濃度プロファイルは、図3に示す
ように、Si/SiO2 界面濃度N1は1.8×1020
cm-3程度にする必要がある。前記濃度を越えるとSi
B層が発生する。
【0016】例えば、イオン注入の条件はBF2 を注入
エネルギー50KeV,ドース量1×1015cm-2で、
ベースコンタクト開孔部10a部分のフィールド酸化膜
5の膜厚470Åでイオン注入すれば、SiO2 /Si
界面濃度が1.8×1020cm-3程度となる。この時、
図3に示すピーク濃度N2についてはP+ 型ベースコン
タクト領域11aの層抵抗をできるだけ低くするために
N2≧N1とする事が望ましい。
【0017】次に、図2(a)のように、エッチングに
対する第1のマスク材9bに写真食刻法とエッチングを
行い、エミッタコンタクト開孔部10b,コレクタコン
タクト開孔部10cに残る表面酸化膜5bを選択的に除
去する。次に、全面にポリシリコンを成長した後に、N
型に形成するためにAs等のN型の不純物をイオン注入
により導入した後、エミッタドライブインを行い、N+
型エミッタ領域13を形成する。さらに、図2(b)の
ように、写真食刻法及びエッチング法を用いて前記ポリ
シリコンを選択エッチングし、エミッタ,コレクタ上に
選択的にそれぞれエミッタポリシリコン14b、コレク
タポリシリコン14cを残す。
【0018】次に、図2(c)のように、酸化膜5bの
エッチングに対する第2のマスク材9cに写真食刻法を
用いて開孔を設け、さらにこの開孔を通して弗化水素酸
等でベースコンタクト開孔部10aに残る表面酸化膜5
bを選択的に除去する。次いで、図2(d)のように、
ベース電極15a、エミッタ電極15b、コレクタ電極
15cをAu,Al等の金属で形成する。なお、バリア
メタルとしてTiN等を用いてもよい。
【0019】したがって、この製造方法により製造され
たNPNトランジスタでは、SiO2 /Si界面濃度が
1.8×1020cm-3程度に抑制されるため、P+ 型ベ
ースコンタクト領域にSiB層を生じることがなくな
り、P+ 型ベースコンタクト領域と電極は良好なオーミ
ック接触がとれ、NPNトランジスタの順方向電圧は低
減でき、かつ順方向電圧特性も向上される事ができる。
【0020】ここで、本発明においては、図1(c)の
工程においては、図4に示すように、ベースコンタクト
開孔部10a部分の酸化膜5bをエッチングした後、フ
ォトレジスト等のイオン注入に対するマスク材9aに写
真食刻法を用いてベースコンタクト領域10aのみを開
孔し、B+ ,BF2 等をイオン注入してP+ 型ベースコ
ンタクト領域11aを形成する。この時、P+ 型ベース
コンタクト領域11aはSiB層を生じないイオン注入
エネルギー条件にする必要があり、かつN2≧N1とす
る事が望ましい。
【0021】また、本発明においては、図1(a)の工
程において、P+ 型ベースコンタクト領域11aをP+
型ベース層7aの前に形成してもよい。また、P+ 型ベ
ースコンタクト領域11aの形成後、アニールを行って
もよいし、図2(b)の工程において、N+ 型エミッタ
領域13の形成におけるエミッタドライブインでアニー
ルを兼用してもよい。
【0022】なお、本発明は、NPNトランジスタを単
独で形成するのみならず、図7に示したように、PMO
SトランジスタとNPNトランジスタを含む半導体装置
において、NPNトランジスタのP+ 型ベースコンタク
ト領域11aをPMOSトランジスタのドレイン,ソー
スと同時に形成してもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明はNPNト
ランジスタやPMOSトランジスタのP型層、特に電極
が接続される高濃度のP型層を形成する場合でも、その
界面や表面にSiB層を生じることがなくなり、電極と
良好なオーミック接触がとれる半導体装置を得ることが
でき、NPNトランジスタの順方向電圧(VF )を低減
し、かつ順方向電圧利得(|S21e 2 )も向上させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の一実施形態を工程順に示す
断面図のその1である。
【図2】本発明の製造方法の一実施形態を工程順に示す
断面図のその2である。
【図3】P+ 型ベースコンタクト領域の不純物濃度プロ
ファイルである。
【図4】本発明の他の実施形態の一部の工程断面図であ
る。
【図5】従来の製造方法の一例を工程順に示す断面図の
その1である。
【図6】従来の製造方法の一例を工程順に示す断面図の
その2である。
【図7】従来の製造方法で形成された半導体装置の断面
図である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2 N+ 型埋込層 3 N型エピタキシャル層 4 素子分離用P+ 型拡散層 5a フィールド酸化膜 5b 酸化膜 6 N+ 型引出層 7a P+ 型ベース層 8 絶縁膜 9a マスク材 10a ベースコンタクト開孔部 11a P+ 型ベースコンタクト領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/336

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 NPNトランジスタやPMOSトランジ
    スタ等のように電極とコンタクトされるP型層を有する
    素子を含む半導体装置の製造に際し、半導体層の表面に
    絶縁膜を設け、この絶縁膜を介して前記半導体層にP型
    不純物を導入して前記P型層を形成し、その際に前記P
    型層の絶縁膜との界面濃度が1.8×1020cm-3程度
    になるようにイオン注入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】 NPNトランジスタやPMOSトランジ
    スタ等のようにP型層を有する素子を含む半導体装置の
    製造に際し、露呈された半導体層の表面からP型不純物
    を導入して前記P型層を形成し、その際に前記P型層の
    表面濃度が1.8×1020cm-3程度になるようにイオ
    ン注入することを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 P型層はNPNトランジスタのP型ベー
    ス層の一部内に形成される高濃度のP型ベースコンタク
    ト層である請求項1または2の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 高濃度のP型ベースコンタクト層をP型
    ベース層よりも前工程で形成する請求項1ないし3のい
    ずれかの半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 P型層はPMOSトランジスタのドレイ
    ン,ソースである請求項1または2の半導体装置の製造
    方法。
  6. 【請求項6】 PMOSトランジスタのドレイン,ソー
    スとNPNトランジスタのP型ベースコンタクト層を同
    時に形成する請求項1ないし5のいずれかの半導体装置
    の製造方法。
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