JPH11154680A - 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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JPH11154680A
JPH11154680A JP9319561A JP31956197A JPH11154680A JP H11154680 A JPH11154680 A JP H11154680A JP 9319561 A JP9319561 A JP 9319561A JP 31956197 A JP31956197 A JP 31956197A JP H11154680 A JPH11154680 A JP H11154680A
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Shuji Kanamori
修二 金森
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体装置を小型化する場合に、露光装置の
マスク合わせずれの発生を防止する。 【解決手段】 セルフアライン(自己整合)技術によ
り、エミッタ、ベース、コレクタの各領域を形成するこ
とにより、マスクを必要とせず、ずれを防止する。さら
に、N型コレクタ引出し12および外部ベース13の寸
法は、N型ポリシリ10やP型ポリシリ7の膜厚で決ま
り、前記ポリシリ間およびP型ポリシリ7とエミッタ1
5間の距離は、Si34膜8,5の膜厚で決まることに
なる。このポリシリやSi34の膜厚は数十Å単位で制
御することが可能なため、1μm以下で半導体装置をつ
くることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特に
小型・高速化を実現する半導体装置の製造方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置は高集積化・高速化の
ためにサブミクロンの加工を行い、微細化し、寄生容量
の低減を図っている。
【0003】このため、現状の写真蝕刻法では、パター
ンずれによりサブミクロン以下の加工を実現するのが難
しく、セルフアライン(自己整合)技術による微細パタ
ーンの形成を行っている。
【0004】従来の半導体装置の製造方法を図6に基づ
いて説明する。まず図6(a)に示すように、P型半導
体基板31上にn型の埋込みコレクタ層32を形成し、
その上にn型エピタキシャル層33を形成する。さらに
エミッタおよびベース領域の主面を窒化膜34で保護
し、周囲に酸化膜35を形成する。
【0005】次に図6(b)に示すように、酸化膜35
の形成時に窒化膜34が酸化膜36に変化し、その周囲
を写真蝕刻法によりエッチングする。さらに多結晶シリ
コン37を形成し、n型のイオン注入を行い埋込みコレ
クタ層32に届くように熱処理を行った後に、引出しコ
レクタ領域38を形成する。さらに酸化膜36主面の多
結晶シリコンを写真蝕刻法により除去する。
【0006】次に図6(c)に示すように、酸化膜36
を除去し、酸化膜42を全面に気相成長し、外部ベース
領域39を選択的に開孔し、多結晶シリコン40を成長
した後にP+型イオン注入を行い、熱処理により外部ベ
ース領域39を形成する。さらに酸化膜42にベース領
域を選択的に開孔し、P型のイオン注入によりベース領
域41を形成する。
【0007】次に図6(d)に示すように、酸化膜43
を成長し、エミッタ領域を開孔し、n+型のイオン注入
によりエミッタ領域44を形成する。その後、ベース4
5、コレクタ46を開孔すれば、各ベース領域、コレク
タ領域が完成する。
【0008】またセルフアライン技術による半導体装置
の製造方法が、特開平8−293504号及び特開平6
−310520号に開示されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図6に示
す従来例では、外部ベース領域、真性ベース領域、エミ
ッタ領域の寄生容量が大きくなるという問題がある。
【0010】その理由は、現在の露光装置のマスク合わ
せ精度が±0.2μm程度であるため、埋込みコレクタ
領域と外部ベース領域及び外部ベース領域とエミッタ領
域のマージンが0.4μm必要となり、各領域の面積が
大きくなるためである。
【0011】また、特開平8−293504号及び特開
平6−310520号に開示された製造方法は、コレク
タ領域が大きくなり、寄生容量やトランジスタサイズの
増大を招くという問題がある。
【0012】その理由は、コレクタ引出し領域がロコス
やトレンチの外周にあるためである。通常ベース引出し
電極やコレクタ引出し電極は寄生容量低減のため、ロコ
スやトレンチの上部に配置され、前記ロコスやトレンチ
幅は数μm以上と大きくなり、それにつれて埋込みコレ
クタ領域が大きくなるためである。
【0013】本発明の目的は、セルフアライン技術によ
り、素子の小型化・高速化・高集積化を実現する半導体
装置の製造方法を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板
上に逆導電型の埋込みコレクタ領域を形成し、前記基板
上に逆導電型のエピタキシャル層を形成し、前記エピタ
キシャル層主面に成長された窒化膜を選択的に除去し、
コレクタ引出し、外部ベース、真性ベース、造方法にお
いて、前記窒化膜の下にエミッタ開孔領域となる酸化膜
を成長し、選択的にエッチングし、前記窒化膜をエッチ
バックする工程と、前記エピタキシャル層に導電型の多
結晶シリコンを成長し、エッチバックする工程と、窒化
膜を成長し、エッチバックする工程とを有するものであ
る。
【0015】また、前記エピタキシャル層中から逆導電
型の埋込みコレクタに到達する逆導電型のイオン注入を
行うものである。
【0016】前記エピタキシャル層主面に逆導電型の多
結晶シリコンを成長し、エッチバックする工程と平坦化
のために窒化膜と酸化膜を成長し、エッチバックする工
程と熱処理を行い、逆導電型のコレクタ引出し領域と一
導電型の外部ベースを同時に形成する工程と、前記エミ
ッタ開孔領域となる酸化膜を除去し、一導電型の真性ベ
ースを形成する工程とを有するものである。
【0017】また、前記真性ベース主面から逆導電型の
エミッタをイオン注入により形成するものである。
【0018】また、前記真性ベース主面に逆導電型の多
結晶シリコンを成長し、エッチバックし、熱処理により
エミッタを形成するものである。
【0019】また、前記半導体装置主面に絶縁膜を成長
し、選択的にエミッタ・ベース・コレクタとなる開孔窓
を形成し、各々エミッタ電極、ベース電極、コレクタ電
極を形成するものである。
【0020】本発明のセルフアラインによれば、エミッ
タ・ベース・コレクタ領域は絶縁物や多結晶シリコンの
膜厚で寸法が決定されるため、数十Å単位で領域を形成
でき、素子の大幅な小型化を実現することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。
【0022】(実施形態1)図1(a)は、本発明の実
施形態1に係る半導体装置を示す平面図、図1(b)
は、図1(b)のX−X’線断面図である。
【0023】図1(b)に示すように、ロコス6により
他の素子と分離された後に半導体装置となる領域に、N
-型ポリシリ10より拡散されたN型コレクタ引出し1
2を先にN型イオン注入により拡散されたN型拡散層9
により埋込みコレクタ2と電気的に接続を行う。
【0024】次に、Si34膜8の膜厚によってN型ポ
リシリ10と絶縁されたP型ポリシリ7の拡散によっ
て、外部ベース13が形成される。さらに、Si34
5の膜厚によって分離されたエミッタ開孔窓よりP型イ
オン注入を行い、熱拡散により外部ベース13と接続す
る真性ベース14を形成し、前記開孔窓よりエミッタ1
5となるN型イオン注入を行って各領域が完成する。
【0025】このとき、エミッタ・ベース・コレクタ領
域は、セルフアライン技術により各領域の露光機による
マスク合わせずれをなくすことが可能である。また各領
域の寸法は、ポリシリの膜厚により決定されるため、数
十Åでのコントロールが可能である。
【0026】次に本発明の実施形態1の具体例を実施例
1として図面を参照して詳細に説明する。図2(a)〜
図3(g)は、本発明の実施例1を工程順に示す構造断
面図である。まず図2(a)に示すように、P型半導体
基板1にN型埋込みコレクタ2を形成し、厚さ1μm程
度のN型エピタキシャル層3を成長する。その後に、エ
ピタキシャル層3の主面にSiO2膜4を1000〜2
000Å成長する。このときの膜厚は最終的にエミッタ
・ベース・コレクタ電極の寄生容量の設計値により調整
する。さらに写真蝕刻法により選択的に最終のエミッタ
幅になるように数百Å〜1000Å程度の幅になるよう
に酸化膜4を形成する。
【0027】次に図2(b)に示すように、Si34
5(窒化膜)を全面に1000Å程度成長し、ロコス6
を形成する部分を写真蝕刻法により選択除去し、熱酸化
によりロコス6を形成する。
【0028】次に図2(c)に示すように、Si34
5をエッチバックしてSiO2膜4の側壁に残し、ボロ
ンドープのポリシリ7を1000Å成長し、エッチバッ
クによりSi34膜5の側壁に残るようにする。同様
に、Si34膜8を1000Å成長し、エッチバックに
よりボロンドープのポリシリ7の側壁に残す。その後、
N型のイオン注入を行い、エピタキシャル層深さ0.5
μm位から埋込みコレクタ2に接続されるようにする。
【0029】次に図2(d)に示すように、リンドープ
のポリシリ10を1000Å成長し、エッチバックによ
りSi34膜8の側壁に形成し、各エッチバック領をカ
バーするように2000Å以上のSi34膜11および
平坦化のためのSiO2膜19(シリコン酸化膜)を5
000Å以上成長する。
【0030】次に図3(e)に示すように、各エッチバ
ック領域が平坦になるようにエッチバックを行う。その
後に熱処理を加えて、ポリシリ10、7の真下にN型コ
レクタ引出し12、P型外部ベース13をそれぞれ形成
する。このとき、ボロンドープポリシリ7は1×1020
cm-3程度、リンドープポリシリ10は1×1021cm
-3程度の濃度にしておく。
【0031】次に図3(f)に示すように、SiO2
4を除去し、P型のイオン注入を1×1016cm-3程度
で行い、熱処理により外部ベース13と接続するように
真性ベース14を形成し、N型のイオン注入を1×10
21cm-3程度で行い、エミッタ15を形成する。
【0032】次に図3(g)に示すように、SiO2
16を成長し、各コンタクト領域(エミッタ・ベース・
コレクタ)を選択的に開孔し、エミッタ電極、コレクタ
電極をそれぞれ形成すれば、各領域が完成する。
【0033】(実施形態2)次に、本発明の実施形態2
について図4を参照して説明する。図4(a)は正面
図、図4(b)は図4(a)のX−X’線断面図であ
る。
【0034】本発明の実施形態2は、上述した実施形態
1よりさらに高周波に動作を実現させるため、N型エピ
タキシャル層3を0.5μm程度に薄くしてコレクタ抵
抗を低減させることを特徴とするものである。この場
合、エピタキシャル層3が十分薄いため、埋込みコレク
タ2にはN型ポリシリ10の拡散のみで接続されるた
め、N型拡散層9は不要である。また、エミッタ15を
真性ベース14主面からイオン注入を直接行うと、深さ
方向にチャンネルが生じエミッタ接合を浅くすることが
困難であるため、N型をドープしたポリシリ18から拡
散することにより、浅いエミッタ15を形成することが
可能である。
【0035】さらに本発明の実施形態2の具体例を実施
例2として説明する。図5(a)〜(c)は、本発明の
実施例2を工程順に示す示す断面図である。図5(a)
に示すように、エピタキシャル層3が0.5μmと十分
薄い場合は、リンドープ・ポリシリ10の拡散のみで埋
込みコレクタ2にN型コレクタ引出し12が接続される
ためイオン注入によるN型拡散層9は不要となる。
【0036】次に図5(b)に示すように、SiO2
4を除去し、真性ベース14となるイオン注入を行い、
N型にドープされたポリシリ18(リンまたはヒ素)を
2×1021cm-3程度の濃度で成長しエッチバックを行
い、熱処理によりエミッタ15を形成する。
【0037】次に図5(c)に示すように、SiO2
10を成長し、各コンタクト(エミッタ・ベース・コレ
クタ)領を選択的に開孔し、電極を形成すれば、各領域
(エミッタ・ベース・コレクタ)が完成する。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、露
光装置によるマスク合わせずれを防止することができ、
ずれによる寸法補正が不要になり、その分だけ素子を小
さくすることができる。
【0039】その理由は、エミッタ・ベース・コレクタ
がセルフアライン技術で形成されるためである。
【0040】さらに、各領域(エミッタ・ベース・コレ
クタ)の寸法法や前記各領域間の距離が、数十Å単位で
制御できるため、素子の大幅な縮小化を実現することが
できる。
【0041】その理由は、各領域(エミッタ・ベース・
コレクタ)や各領域間の距離は、絶縁物や多結晶シリコ
ンの膜厚で決定されるためである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の実施形態1を示す平面図、
(b)は図1(a)のX−X’線断面図である。
【図2】本発明の実施形態1を製造工程順に示す断面図
である。
【図3】本発明の実施形態1を製造工程順に示す断面図
である。
【図4】(a)は、本発明の実施形態2を示す平面図、
(b)は図4(a)のX−X’線断面図である。
【図5】本発明の実施例2を製造工程順に示す断面図で
ある。
【図6】従来例を製造工程順に示す断面図である。
【符号の説明】
1 P型基板 2 埋込みコレクタ 3 エピタキシャル層 4,6,16,19 SiO2膜 5・8・11 Si34膜 7 ボロンドープポリシリ 10 リンドープポリシリ 9 N型拡散層 12 N型コレクタ引出し 13 P型外部ベース 14 P型真性ベース 15 エミッタ 16 エミッタ電極 17 コレクタ電極 18 N型ポリシリ

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に逆導電型の埋込みコレク
    タ領域を形成し、前記基板上に逆導電型のエピタキシャ
    ル層を形成し、前記エピタキシャル層主面に成長された
    窒化膜を選択的に除去し、コレクタ引出し、外部ベー
    ス、真性ベース、エミッタを形成する予定領域を取り囲
    んでなる絶縁膜を有する半導体装置の製造方法におい
    て、 前記窒化膜の下にエミッタ開孔領域となる酸化膜を成長
    し、選択的にエッチングし、前記窒化膜をエッチバック
    する工程と、 前記エピタキシャル層に導電型の多結晶シリコンを成長
    し、エッチバックする工程と窒化膜を成長し、エッチバ
    ックする工程とを有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】 前記エピタキシャル層中から逆導電型の
    埋込みコレクタに到達する逆導電型のイオン注入を行う
    ことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記エピタキシャル層主面に逆導電型の
    多結晶シリコンを成長し、エッチバックする工程と平坦
    化のために窒化膜と酸化膜を成長し、エッチバックする
    工程と熱処理を行い、逆導電型のコレクタ引出し領域と
    一導電型の外部ベースを同時に形成する工程と、 前記エミッタ開孔領域となる酸化膜を除去し、一導電型
    の真性ベースを形成する工程とを有することを特徴とす
    る請求項1叉は2に記載の半導体装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記真性ベース主面から逆導電型のエミ
    ッタをイオン注入により形成することを特徴とする請求
    項1に記載の半導体装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記真性ベース主面に逆導電型の多結晶
    シリコンを成長し、 エッチバックし、熱処理によりエミッタを形成すること
    を特徴とする請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記半導体装置主面に絶縁膜を成長し、
    選択的にエミッタ・ベース・コレクタとなる開孔窓を形
    成し、各々エミッタ電極、ベース電極、コレクタ電極を
    形成することを特徴とする請求項4叉は5に記載の半導
    体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024506901A (ja) * 2021-07-28 2024-02-15 無錫華潤上華科技有限公司 スーパーβトライオードトランジスタ、及びその製造方法

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