JPH1092833A - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタの製造方法

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JPH1092833A
JPH1092833A JP8245181A JP24518196A JPH1092833A JP H1092833 A JPH1092833 A JP H1092833A JP 8245181 A JP8245181 A JP 8245181A JP 24518196 A JP24518196 A JP 24518196A JP H1092833 A JPH1092833 A JP H1092833A
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JP
Japan
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layer
polycrystalline silicon
silicon layer
silicon oxide
base
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JP8245181A
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Hideji Ito
秀二 伊藤
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベース抵抗とベース−コレクタ容量の両方を
同時に低減することができ、トランジスタの高速動作を
可能にするバイポーラトランジスタの製造方法を提供す
る。 【解決手段】 第1の多結晶シリコン層4の下の絶縁層
を、CVDシリコン酸化膜3と熱酸化により形成したシ
リコン酸化膜2のように、後のエッチングに用いる溶液
に対するエッチング速度が大きい膜を上層に、小さい膜
を下層に位置するようにしたので、これらシリコン酸化
膜3,2をエッチングすると、その側壁形状は順テーパ
ー状となる。従って、第1の多結晶シリコン層4と第2
の多結晶シリコン層9との接触面積を広くとりながら、
トランジスタのベース−コレクタ面積を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラトラン
ジスタの製造方法に係り、特に、ベース層の形成にエピ
タキシャル成長技術を用いた、自己整合型バイポーラト
ランジスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、バイポーラトランジスタのベース
層の薄膜化を図るために、ベース層の形成をエピタキシ
ャル成長法によって行う製造方法が提案されてきてい
る。かかるエピタキシャル成長法では、従来のイオン注
入法で発生するチャネリングの問題、イオン注入ダメー
ジに伴う増速拡散の問題等が解決され、極薄いベース層
が実現される。また、ベース層の厚みおよび不純物濃度
を全く独立に制御できる、ベース層をSiGe合金とす
ることにより、ヘテロ接合バイポーラトランジスタが実
現できるという利点も有している。
【0003】自己整合型バイポーラトランジスタ構造の
ベース層の形成を、選択的なエピタキシャル成長法によ
り行う製造方法の一例として、IEDM90,pp.6
07−610に開示されているものがある。以下、その
バイポーラトランジスタの製造方法について説明する。
図3はかかる従来のバイポーラトランジスタの製造工程
断面図であり、ここでは、そのバイポーラトランジスタ
の主要部分のみを示した工程断面図に従い、その製造方
法を説明する。
【0004】(1)まず、P型のシリコン基板に、N+
型埋め込み拡散層を形成後(図示なし)、その上に、図
3(a)に示すように、N型シリコン層21を成長させ
る。次に、N型シリコン層21上にシリコン酸化膜2
2、基板全面に第1の多結晶シリコン層23を順次形成
する。次に、第1の多結晶シリコン層23内にボロンを
ドープした後、シリコン窒化膜24を形成する。
【0005】(2)次に、図3(b)に示すように、シ
リコン窒化膜24、第1の多結晶シリコン層23を、公
知のリソグラフィ技術および異方性ドライエッチング技
術によりパターニングして、エミッタ開口部25を形成
する。次に、エミッタ開口部25側壁に窒化シリコンか
らなるサイドウォール26を形成後、等方性のウェット
エッチングにより、開口内部のシリコン酸化膜22を除
去するとともに、開口端から後退させる。
【0006】(3)次に、図3(c)に示すように、選
択エピタキシャル成長技術を用いてN型シリコン層21
上に、P型ベース層27を形成する。この時多結晶シリ
コン層23のひさしから、ベース層と同様の厚みの第2
の多結晶層28が成長し、この層を介してベース層27
と第1の多結晶シリコン層23は接続される。次に、窒
化シリコンからなるサイドウォール26の側壁に、酸化
シリコンからなるサイドウォール29を形成した後、N
+ 型多結晶シリコン層30を形成し、パターニングを行
う。次に、シリコン酸化膜31を形成後、熱処理を行
い、ベース層の表面にN+ 型エミッタ層32を形成す
る。
【0007】その後、ベース、エミッタ、コレクタとの
コンタクトをとるための開口及びメタライゼーション等
を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られる
(図示せず)。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来のバイポーラトランジスタの製造方法では、ベー
ス層と第1の多結晶シリコン層との導通を低抵抗でと
り、トランジスタのベース抵抗を低減するためには、等
方性のウェットエッチングによる第1のシリコン酸化膜
の開口端からの後退量を200〜300nm程度とし、
第1の多結晶シリコン層と第2の多結晶シリコン層との
接触面積を増やす必要があった。しかし、このように後
退量を大きくすることは、トランジスタのベース−コレ
クタ接合面積の増加を招き、ベース抵抗と共にトランジ
スタの高速動作にとって重要な、ベース−コレクタ容量
を増加させるという問題点があった。
【0009】本発明は、上記問題点を除去し、ベース抵
抗とベース−コレクタ容量の両方を同時に低減すること
ができ、トランジスタの高速動作を可能にするバイポー
ラトランジスタの製造方法を提供することを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、(1)バイポーラトランジスタの製造方
法において、第1導電型シリコンからなるコレクタ層上
に第1の絶縁層を形成する工程と、前記第1の絶縁層上
に第1の多結晶シリコン層を形成する工程と、前記第1
の多結晶シリコン層に第2導電型の不純物をドープする
工程と、前記第1の多結晶シリコン層上に第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記第2の絶縁膜と前記第1の多結
晶シリコン層の所定の一部に開口部を形成する工程と、
前記開口部の側壁に第3の絶縁膜からなるサイドウォー
ルを形成する工程と、前記開口部および開口外周部の第
1の絶縁層を溶液によりエッチングし第1の多結晶シリ
コン層からなるひさし部分を形成する工程と、前記開口
部に露出したコレクタ層上に第2導電型の不純物を少な
くともその一部に含むベース層を選択的に成長し、それ
と同時に多結晶シリコン層のひさし部分から第2の多結
晶シリコン層を成長させる工程とを施し、前記開口部お
よび開口外周部の前記第1の絶縁層をエッチングする溶
液に対するエッチング速度が第1の絶縁層の上部ではそ
の下部に比べ大きくなるようにしたものである。
【0011】このように、第1の多結晶シリコン層の下
の絶縁層を、CVDシリコン酸化膜と熱酸化により形成
したシリコン酸化膜のように、後のエッチングに用いる
溶液に対するエッチング速度が大きい膜を上層に、小さ
い膜を下層に位置するようにしたので、これらシリコン
酸化膜をエッチングすると、その側壁形状は順テーパー
状となる。従って、第1の多結晶シリコン層と第2の多
結晶シリコン層との接触面積を広くとりながら、トラン
ジスタのベース−コレクタ接合面積を低減できる。
【0012】したがって、トランジスタの高速動作にと
って重要なパラメータである、ベース抵抗とベース−コ
レクタ容量の両方を同時に低減することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を参照しながら詳細に説明する。図1は本発明の実
施例を示すバイポーラトランジスタの製造工程断面図
(その1)、図2はそのバイポーラトランジスタの製造
工程断面図(その2)である。ここでは、主要部分のみ
を示した工程断面図に従い、本発明によるバイポーラト
ランジスタの製造方法を説明する。
【0014】(1)まず、P型のシリコン基板に、N+
型埋め込み拡散層を形成後(図示なし)、その上に、図
1(a)に示すように、N型シリコン層1を成長させ
る。次に、N型シリコン層1を熱酸化し、100nm程
度の厚みのシリコン酸化膜2を形成する。次に、SiH
4 ガスとN2 Oガスを用いた200〜350℃でのプラ
ズマCVD法で、50nm程度の厚みのCVDシリコン
酸化膜3を形成後、基板全面に第1の多結晶シリコン層
4を形成する。次に、第1の多結晶シリコン層4内にボ
ロンをイオン注入しアニールを行った後、シリコン窒化
膜5を形成する。
【0015】(2)次に、図1(b)に示すように、シ
リコン窒化膜5、第1の多結晶シリコン層4を公知のリ
ソグラフィ技術および異方性ドライエッチング技術によ
り、パターニングして、エミッタ開口部6を形成する。
次に、エミッタ開口部6側壁に窒化シリコンからなるサ
イドウォール7を形成する。 (3)次に、図1(c)に示すように、5%(重量%)
程度の弗酸溶液を用いて開口内部のCVDシリコン酸化
膜3、シリコン酸化膜2のエッチングを行う。この時、
CVDシリコン酸化膜3のエッチング速度は、熱酸化に
より形成したシリコン酸化膜2のエッチング速度に比べ
大きいために、エッチングとともに、CVDシリコン酸
化膜3が横方向にエッチングされ、N型シリコン層1が
露出するまでエッチングを行うと、CVDシリコン酸化
膜3とシリコン酸化膜2の側壁は、図1(c)に示すよ
うな順テーパー状の形状となる。なお、CVDシリコン
酸化膜3のエッチング速度を、熱酸化により形成したシ
リコン酸化膜2に比べ、どの程度大きくするかは、CV
Dの成長温度、成長後のアニール条件等によってコント
ロールできる。従って、テーパーの角度もコントロール
できる。
【0016】(4)次に、図2(a)に示すように、選
択エピタキシャル成長技術を用いてN型シリコン層1上
に、少なくともその一部に高濃度のボロンをドープした
厚み約80nmのベース層8を形成する。この時、第1
の多結晶シリコン層4のひさしから、エピタキシャル層
と同様の厚みの第2の多結晶シリコン層9が成長し、こ
の層を介してベース層8と第1の多結晶シリコン層4は
接続される。
【0017】(5)次に、図2(b)に示すように、窒
化シリコンからなるサイドウォール7の側壁に、酸化シ
リコンからなるサイドウォール10を形成した後、N+
型多結晶シリコン層11を形成し、パターニングを行
う。次に、シリコン酸化膜12を形成後、熱処理を行
い、ベース層8の表面にN+ 型エミッタ層13を形成す
る。
【0018】その後、ベース、エミッタ、コレクタとの
コンタクトをとるための開口及びメタライゼーション等
を行うことにより、バイポーラトランジスタが得られる
(図示なし)。このように、本発明によれば、第1の多
結晶シリコン層4の下の絶縁層を、CVDシリコン酸化
膜3と熱酸化により形成したシリコン酸化膜2のよう
に、後のエッチングに用いる溶液に対するエッチング速
度が大きい膜を上層に、小さい膜を下層に位置するよう
にしたので、これらシリコン酸化膜3,2をエッチング
すると、その側壁形状は順テーパー状となる。
【0019】従って、第1の多結晶シリコン層4と第2
の多結晶シリコン層9との接触面積を広くとりながら、
トランジスタのベース−コレクタ接合面積を低減でき
る。例えば、エミッタ開口部の幅を500nm程度とし
た場合、本発明ではベース−コレクタ接合面積を従来の
半分程度にすることができる。即ち、本発明によりトラ
ンジスタの高速動作にとって重要なパラメータである、
ベース抵抗とベース−コレクタ容量の両方を同時に低減
することができる。
【0020】なお、本発明によれば、以下のような利用
形態を有する。上記実施例では、多結晶シリコン層の下
の絶縁層を、CVDシリコン酸化膜と熱酸化により形成
したシリコン酸化膜との2層構造について説明したが、
本発明は、このような構造に限られない。例えば、絶縁
層を1層とし、その上部のみに燐をドープする等によ
り、1層の絶縁膜内でエッチング速度を変化させること
もできる。
【0021】また、この実施例では、NPN型バイポー
ラトランジスタに適用した例を説明したが、不純物の種
類を変更することにより、PNP型にも適用できる。更
にベース層をSiGe合金としてヘテロ接合型のバイポ
ーラトランジスタにも適用できる。また、本発明は上記
実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づ
いて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲か
ら排除するものではない。
【0022】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、以下のような効果を奏することができる。第1
の多結晶シリコン層の下の絶縁層を、CVDシリコン酸
化膜と熱酸化により形成したシリコン酸化膜のように、
後のエッチングに用いる溶液に対するエッチング速度が
大きい膜を上層に、小さい膜を下層に位置するようにし
たので、これらシリコン酸化膜をエッチングすると、そ
の側壁形状は順テーパー状となる。従って、第1の多結
晶シリコン層と第2の多結晶シリコン層との接触面積は
広くとりながら、トランジスタのベース−コレクタ接合
面積を低減できる。
【0023】したがって、トランジスタの高速動作にと
って重要なパラメータである、ベース抵抗とベース−コ
レクタ容量の両方を同時に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示すバイポーラトランジスタ
の製造工程断面図(その1)である。
【図2】本発明の実施例を示すバイポーラトランジスタ
の製造工程断面図(その2)である。
【図3】従来のバイポーラトランジスタの製造工程断面
図である。
【符号の説明】
1 N型シリコン層 2,12 シリコン酸化膜 3 CVDシリコン酸化膜 4 第1の多結晶シリコン層 5 シリコン窒化膜 6 エミッタ開口部 7,10 サイドウォール 8 ベース層 9 第2の多結晶シリコン層 11 N+ 型多結晶シリコン層 13 N+ 型エミッタ層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)第1導電型シリコンからなるコレク
    タ層上に第1の絶縁層を形成する工程と、(b)前記第
    1の絶縁層上に第1の多結晶シリコン層を形成する工程
    と、(c)前記第1の多結晶シリコン層に第2導電型の
    不純物をドープする工程と、(d)前記第1の多結晶シ
    リコン層上に第2の絶縁膜を形成する工程と、(e)前
    記第2の絶縁膜と前記第1の多結晶シリコン層の所定の
    一部に開口部を形成する工程と、(f)前記開口部の側
    壁に第3の絶縁膜からなるサイドウォールを形成する工
    程と、(g)前記開口部および開口外周部の第1の絶縁
    層を溶液によりエッチングし第1の多結晶シリコン層か
    らなるひさし部分を形成する工程と、(h)前記開口部
    に露出したコレクタ層上に第2導電型の不純物を少なく
    ともその一部に含むベース層を選択的に成長させ、それ
    と同時に多結晶シリコン層のひさし部分から第2の多結
    晶シリコン層を成長させる工程とを施し、(i)前記開
    口部および開口外周部の前記第1の絶縁層をエッチング
    する溶液に対するエッチング速度が第1の絶縁層の上部
    ではその下部に比べ大きくなるようにしたことを特徴と
    するバイポーラトランジスタの製造方法。
JP8245181A 1996-09-17 1996-09-17 バイポーラトランジスタの製造方法 Withdrawn JPH1092833A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003088362A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-23 Renesas Technology Corp. Semiconductor device and manufacturing method thereof

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