JPH1187362A

JPH1187362A - 半導体集積回路装置の製造方法

Info

Publication number: JPH1187362A
Application number: JP9240997A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Kashu; 信義夏秋; Mitsuharu Honda; 光晴本多; Takashi Hashimoto; 尚橋本; Akio Shima; 明生島
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1997-09-05
Publication date: 1999-03-30

Abstract

(57)【要約】【課題】バイポーラトランジスタのベースを浅く形成
することのできる不純物ドーピング法を提供する。【解決手段】（ａ）半導体基板１のベース形成領域に
Ｂ（ホウ素）イオンまたはＢ（ホウ素）を含む分子イオ
ン（ＢＦ₂）を注入し、（ｂ）次いで半導体基板１を乾
式酸化することにより、半導体基板１のベース形成領域
の表面にＢ（ホウ素）の外方拡散を防止するための酸化
シリコン膜１３を形成し、（ｃ）次いで半導体基板１を
略不活性ガス雰囲気中でアニールし、（ｄ）さらに、半
導体基板１を湿式酸化することにより、バイポーラトラ
ンジスタの真性ベース１４Ａを１００nm以下の浅いベー
ス−コレクタ接合で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体集積回路装
置の製造技術に関し、特に、不純物ドーピング法を用い
たバイポーラトランジスタのベースの形成に適用して有
効な技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ホモ接合バイポーラトランジスタ
(Homo Junction Bipolar Transistor)のベースや、ＭＩ
ＳＦＥＴ(Metal Insulator Semiconductor Field Effec
t Transistor) のソース、ドレインの形成には、イオン
注入とアニーリング（熱処理）とを組み合わせた不純物
ドーピング法が典型的な方法として広く用いられている
（特開平７−１８３４１３号公報、特開平８−３３０４
５８号公報など）。

【０００３】ｎｐｎバイポーラトランジスタを例に取っ
てもう少し詳細に述べると、真性ベースを形成すべき領
域の単結晶Ｓｉ（シリコン）基板表面に、多くの場合、
スルー酸化膜と呼ばれる薄い酸化シリコン膜を通してＢ
（ホウ素）イオンもしくはＢを含む分子（ＢＦ₂など）
イオンを注入し、その後、基板表面をできるだけ外方拡
散によるＢ（ホウ素）の損失が生じないような状態にし
て、窒素ガスなどの略不活性な雰囲気中でアニーリング
を施すことにより、イオン注入の損傷を除去すると同時
に、注入されたＢ（ホウ素）の電気的活性化を行ってい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の不純物
ドーピング法は、これまでのような比較的深い（≧１０
０nm）接合を形成する場合には問題はなかったが、トラ
ンジスタの性能向上のために１００nm以下の浅い接合を
形成しようとする場合には、従来法の単純な外挿、すな
わち注入イオンエネルギーの低減とアニーリング熱負荷
の低減だけでは問題が生じる。その理由は以下のようで
ある。

【０００５】すなわち、１００nm程度以下の浅い接合を
形成するためには、注入イオンエネルギーを１個のＢ
（ホウ素）原子イオン換算で１ｋｅＶオーダ以下まで低
減してイオン注入の飛程分布広がりを抑制しなければな
らないが、そのような場合のイオン平均飛程は、基板表
面層数nmの極く浅い領域に存在する（図１８の曲線ａ参
照）。また、このような注入初期分布を有するイオン注
入層を前述した基板表面状態および不活性ガス雰囲気中
の低熱負荷条件でアニールを行うと、注入損傷に起因す
る増速拡散と熱拡散の結果、基板表面からその深さ方向
に沿って濃度が低減する分布となる（図１８の曲線ｂ参
照）。

【０００６】その結果、ｎｐｎバイポーラトランジスタ
のベースを形成する場合について言えば、適当なベース
ガンメル数（エミッタ−ベース接合とベース−コレクタ
接合とによって挟まれた真性ベース領域に存在する単位
面積当たりの有効Ｂ（ホウ素）原子数で、ベース抵抗、
電流増幅率などを決める基本量）を維持しながら接合を
浅くすると、図１９（Ａ）に示すように、必然的にエミ
ッタ−ベース接合の不純物（Ｂ）濃度が増大し、エミッ
タ−ベース接合の容量増大、耐圧低下、接合リーク電流
（トンネル電流）増大といった弊害が生じる。換言する
と、トランジスタの性能向上に必要な諸量を同時に満足
するベースＢ濃度分布を形成することができなくなる。

【０００７】従って、解決すべき課題は、所望の深さの
接合を形成する際に、基板表面より少し内部の不純物濃
度（バイポーラトランジスタで言えば、ベースガンメル
数）を所望の量に維持しながら、従来法に比べ、基板表
面の極く近傍領域（バイポーラトランジスタで言えば、
エミッタ−ベース接合部よりも浅い表面領域）で濃度が
増大しない、もしくは減少するような濃度分布（図１９
（Ｂ）の曲線ｂ参照）を実現する不純物ドーピング法を
実現することである。

【０００８】本発明の目的は、バイポーラトランジスタ
のベースを浅く形成することのできる不純物ドーピング
法を提供することにある。

【０００９】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
次のとおりである。

【００１１】（１）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、不純物ドーピング法を用いてバイポーラトラン
ジスタのベースを形成するにあたり、以下の工程（ａ）
〜（ｄ）を含む；（ａ）半導体基板のベース形成領域にホウ素イオンまた
はホウ素を含む分子イオンを注入する工程、（ｂ）前記
半導体基板を乾式酸化することにより、前記半導体基板
のベース形成領域の表面にホウ素の外方拡散を防止する
ための酸化シリコン膜を形成する工程、（ｃ）前記半導
体基板を略不活性ガス雰囲気中でアニールする工程、
（ｄ）前記半導体基板を湿式酸化する工程。

【００１２】（２）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記（ｂ）工程の乾式酸化温度を６００〜７０
０℃とする。

【００１３】（３）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記（ｃ）工程のアニール温度を８００〜１１
００℃、アニール時間を１〜３００秒とする。

【００１４】（４）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記（ｄ）工程の湿式酸化温度を８００〜１０
００℃、酸化時間を１０〜６００秒とする。

【００１５】（５）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記（ｄ）工程の湿式酸化を、基板表面に膜厚
１５nm以下の酸化シリコン膜が形成される条件で行う。

【００１６】（６）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記ベース−コレクタの接合深さが１００nm以
下である。

【００１７】（７）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、前記ベースが、エミッタ−ベース接合部よりも
浅い表面領域で濃度が平坦または減少するような不純物
濃度分布を有する。

【００１８】（８）本発明の半導体集積回路装置の製造
方法は、触媒作用によって水素と酸素とから生成した水
蒸気を含む酸素ガスを所定の温度に加熱された前記半導
体基板の主面またはその近傍に供給することによって、
前記（ｄ）工程の湿式酸化を行う。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明す
るための全図において同一機能を有するものは同一の符
号を付し、その繰り返しの説明は省略する。

【００２０】本発明の一実施の形態であるｎｐｎバイポ
ーラトランジスタの製造方法を図１〜図１５を用いて説
明する。

【００２１】まず、図１に示すような半導体基板１を用
意する。半導体基板１は、例えば支持基板１ａ上に絶縁
層１ｂを挟んで半導体層１ｃを形成したＳＯＩ（Silico
n OnInsulator）基板である。支持基板１ａおよび半導
体層１ｃは単結晶シリコンからなり、絶縁層１ｂは酸化
シリコンからなる。

【００２２】次に、半導体層１ｃをエッチングして形成
した溝に酸化シリコン膜などを埋め込んで素子分離溝２
を形成した後、図２に示すように、半導体基板１のバイ
ポーラトランジスタ形成領域（図の右側）にｎ型不純物
（例えばＰ（リン）またはＡｓ（ヒ素））をイオン打ち
込みしてコレクタ４を形成する。また、半導体基板１の
ＭＯＳトランジスタ形成領域（図の左側）にｐ型不純物
（例えばＢ（ホウ素））をイオン打ち込みしてｐ型ウエ
ル３を形成する。続いて半導体基板１を湿式酸化するこ
とにより、その表面にＭＯＳトランジスタのゲート酸化
膜５を形成する。

【００２３】次に、図３に示すように、ゲート酸化膜５
の上部に堆積した多結晶シリコン膜などのゲート電極材
料をパターニングしてＭＯＳトランジスタ形成領域にゲ
ート電極６を形成した後、半導体基板１にｎ型不純物
（例えばＰ（リン）またはＡｓ（ヒ素））をイオン打ち
込みしてＭＯＳトランジスタ形成領域にソース、ドレイ
ン７を形成し、バイポーラトランジスタ形成領域にコレ
クタ取り出し層８を形成する。

【００２４】次に、図４に示すように、半導体基板１上
に酸化シリコン膜９および窒化シリコン膜１０を堆積し
た後、バイポーラトランジスタ形成領域の窒化シリコン
１０をエッチングして除去し、さらにその下層の酸化シ
リコン膜９をエッチングしてベース形成領域の半導体基
板１を露出させる。窒化シリコン膜１０は、以下のバイ
ポーラトランジスタ形成工程でＭＯＳトランジスタを保
護するために形成する。

【００２５】次に、図５に示すように、半導体基板１上
にＢ（ホウ素）をドープしたｐ型の多結晶シリコン膜１
１ａを堆積した後、この多結晶シリコン膜１１ａをエッ
チングしてベース形成領域の半導体基板１の表面および
その周囲の酸化シリコン膜９の上部に残す。

【００２６】次に、図６に示すように、半導体基板１上
に酸化シリコン膜１２を堆積した後、ベース形成領域の
酸化シリコン膜１２およびその下層の多結晶シリコン１
１ａをエッチングすることにより、ベース形成領域の半
導体基板１の一部を露出させると共に、その周囲に上記
ｐ型の多結晶シリコン１１ａからなるベース引き出し電
極１１を形成する。

【００２７】次に、図７に示すように、半導体基板１の
ベース形成領域にＢＦ₂(フッ化ホウ素）をイオン注入す
る。このとき、ＢＦ₂イオンの注入に先だってベース形
成領域の半導体基板１の表面に薄い酸化シリコン膜（ス
ルー酸化膜）を形成しておいてもよい。ＢＦ₂イオン
は、浅いベースを形成するために１〜５ＫｅＶ程度の低
エネルギーで数十nm以下の浅い領域に注入する。ＢＦ₂
イオンのドーズ量は、例えば５×１０¹³〜２×１０¹⁴/c
m²である。あるいは、ＢＦ₂イオンに代えてＢ（ホウ
素）イオンをエネルギー０. ２〜１ＫｅＶ、ドーズ量５
×１０¹³〜２×１０¹⁴/cm²の条件で注入してもよい。

【００２８】次に、図８に示すように、半導体基板１を
乾式酸化することにより、半導体基板１のベース形成領
域の表面にＢ（ホウ素）の外方拡散を防止するための酸
化シリコン膜（キャップ酸化膜）１３を形成する。乾式
酸化の温度は、例えば６００〜７００℃である。乾式酸
化をこのような低温で行うことにより、Ｂ（ホウ素）の
外方拡散を確実に防止することができると共に、酸化シ
リコン膜（キャップ酸化膜）１３の膜厚制御性が良好に
なる。

【００２９】次に、図９に示すように、半導体基板１を
窒素などの略不活性ガス雰囲気中で短時間アニールす
る。このときのアニール温度は、例えば８００〜１１０
０℃、アニール時間は、例えば１〜３００秒である。こ
のアニールにより、イオン注入による基板表面の損傷、
欠陥が除去されると共に、Ｂ（ホウ素）が基板の表層部
にドライブインされ、後述する酸化工程でベースを形成
するための初期分布状態が形成される。また、このアニ
ールにより、ベース引き出し電極１１中のＢ（ホウ素）
が基板に拡散し、ベース形成領域の周辺部に外部ベース
１４Ｂが形成される。

【００３０】次に、図１２に示すように、半導体基板１
を湿式酸化することにより、真性ベース１４Ａを形成す
る。この湿式酸化は、例えば酸化温度を８００〜１００
０℃、酸化時間を１０〜６００秒とし、真性ベース１４
Ａの表面に膜厚１５nm以下の薄い酸化シリコン膜１５が
形成されるような条件で行う。

【００３１】図１０（ａ）は、上記湿式酸化に使用する
枚葉式酸化炉の一例を示す概略平面図、図１０（ｂ）
は、図１０（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【００３２】この枚葉式酸化炉１００は、多重壁石英管
で構成されたチャンバ１０１を備えており、その上部お
よび下部には半導体基板（ウェハ）１を加熱するランプ
１０７が設置されている。チャンバ１０１の内部には、
このランプ１０７から供給される熱を半導体基板１の全
面に均等に分散させる円盤状の均熱リング１０３が収容
され、その上部に半導体基板１を水平に保持するサセプ
タ１０４が載置されている。均熱リング１０３は、石英
あるいはＳｉＣ（シリコンカーバイド）などの耐熱材料
で構成され、チャンバ１０１の壁面から延びる支持アー
ム１０５によって支持されている。均熱リング１０３の
近傍には、サセプタ１０４に保持された半導体基板１の
温度を測定する熱電対１０６が設置されている。

【００３３】チャンバ１０１の壁面の一部には、チャン
バ１０１内に水蒸気／酸素混合ガスとパージガスとを導
入するためのガス導入管１０８の一端が接続されてい
る。このガス導入管１０８の他端には、後述する触媒方
式のガス生成装置が接続されている。ガス導入管１０８
の近傍には、多数の貫通孔１０９を備えた隔壁１１０が
設けられており、チャンバ１０１内に導入された気体
は、この隔壁１１０の貫通孔１０９を通過してチャンバ
１０１内に均等に行き渡る。チャンバ１０１の壁面の他
の一部には、チャンバ１０１内に導入された上記ガスを
排出するための排気管１１１の一端が接続されている。

【００３４】図１１は、上記枚葉式酸化炉１００のチャ
ンバ１０１に接続された触媒方式の水蒸気／水素混合ガ
ス生成装置を示す概略図である。このガス生成装置１４
０は、耐熱耐蝕性合金（例えば商品名「ハステロイ(Has
telloy) 」として知られるＮｉ合金など）で構成された
反応器１４１を備えており、その内部にはＰｔ（プラチ
ナ）、Ｎｉ（ニッケル）あるいはＰｄ（パラジウム）な
どの触媒金属からなるコイル１４２とこのコイル１４２
を加熱するヒータ１４３とが収容されている。

【００３５】上記反応器１４１には、水素および酸素か
らなるプロセスガスと、窒素あるいはＡｒ（アルゴン）
などの不活性ガスからなるパージガスとがガス貯留槽１
４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃから配管１４５を通じて導
入される。ガス貯留槽１４４ａ、１４４ｂ、１４４ｃと
配管１４５の間には、ガスの量を調節するマスフローコ
ントローラ１４６ａ、１４６ｂ、１４６ｃと、ガスの流
路を開閉する開閉バルブ１４７ａ、１４７ｂ、１４７ｃ
とが設置され、反応器１４１内に導入されるガスの量お
よび成分比がこれらによって精密に制御される。

【００３６】反応器１４１内に導入されたプロセスガス
（水素および酸素）は、３５０〜４５０℃程度に加熱さ
れたコイル１４２に接触して励起され、水素分子からは
水素ラジカルが生成し（Ｈ₂→２Ｈ* ）、酸素分子から
は酸素ラジカルが生成する（Ｏ₂→２Ｏ* ）。これら２
種のラジカルは化学的に極めて活性であるために、速や
かに反応して水を生成する（２Ｈ* ＋Ｏ* →Ｈ₂Ｏ）。
そこで、水（水蒸気）が生成するモル比（水素：酸素＝
２：１）よりも過剰の酸素を含んだプロセスガスを反応
器１４１内に導入することにより、水蒸気／酸素混合ガ
スが生成する。この混合ガスは、前記ガス導入管１０８
を通って枚葉式酸化炉１００のチャンバ１０１に導入さ
れる。

【００３７】上記のような触媒方式のガス生成装置１４
０は、水の生成に関与する水素と酸素の量およびそれら
の比率を高精度に制御できるので、チャンバ１０１に導
入される水蒸気／酸素混合ガス中の水蒸気濃度をppm オ
ーダの極低濃度から数１０％程度の高濃度まで広範囲
に、かつ高精度に制御することができる。また、反応器
１４１にプロセスガスを導入すると瞬時に水が生成され
るので、所望する水蒸気濃度の水蒸気／酸素混合ガスが
リアルタイムで得られる。またこれにより、異物の混入
も最小限に抑えられるので、クリーンな水蒸気／酸素混
合ガスをチャンバ１０１に導入することができる。すな
わち、上記のような触媒方式のガス生成装置１４０を備
えた枚葉式酸化炉１００を使用することにより、前記湿
式酸化を高精度に制御することができる。

【００３８】なお、反応器１４１内の触媒金属は、水素
および酸素をラジカル化できるものであれば前述した金
属に限定されない。また、触媒金属はコイル状に加工し
て使用する他、例えば中空の管あるいは細かい繊維フィ
ルタなどに加工し、その内部にプロセスガスを通しても
よい。

【００３９】前記湿式酸化は、上記のような触媒方式の
ガス生成装置１４０を備えたバッチ式縦型酸化炉などを
使って行ってもよい。また、触媒方式に比べて制御性は
劣るが、水素ガスを酸素ガス中で燃焼させて水蒸気を生
成するパイロジェニック方式の酸化炉を使用して行うこ
とも可能である。

【００４０】次に、図１３に示すように、半導体基板１
上に堆積した酸化シリコン膜をエッチングして、ベース
引き出し電極１１の上部を覆う酸化シリコン膜１２の側
壁にサイドウォールスペーサ１６を形成すると共に、酸
化シリコン膜１５を除去して真性ベース１４Ａを露出さ
せる。

【００４１】次に、図１４に示すように、半導体基板１
上にＰ（リン）をドープしたｎ型の多結晶シリコン膜を
堆積した後、この多結晶シリコン膜をパターニングする
ことにより、真性ベース１４Ａの上部にエミッタ引き出
し電極１７を形成する。

【００４２】次に、図１５に示すように、半導体基板１
上に酸化シリコン膜１９を堆積した後、半導体基板１を
窒素などの略不活性ガス雰囲気中でアニールすることに
より、エミッタ引き出し電極１７中のＰ（リン）が基板
に拡散し、真性ベース１４Ａの表面にエミッタ１８が形
成される。その後、ＭＯＳトランジスタのソース、ドレ
イン７、バイポーラトランジスタのベース引き出し電極
１１、エミッタ引き出し電極１７およびコレクタ取り出
し層８の上部にアルミニウム（Ａｌ）−Ｓｉ−銅（Ｃ
ｕ）合金などからなる配線２０Ａ〜２０Ｅを形成する。

【００４３】このように、本実施の形態においては、
（ａ）半導体基板１のベース形成領域にＢ（ホウ素）イ
オンまたはＢ（ホウ素）を含む分子イオン（ＢＦ₂）を
注入し、（ｂ）次いで半導体基板１を乾式酸化すること
により、半導体基板１のベース形成領域の表面にＢ（ホ
ウ素）の外方拡散を防止するための酸化シリコン膜１３
を形成し、（ｃ）次いで半導体基板１を略不活性ガス雰
囲気中でアニールし、（ｄ）さらに、半導体基板１を湿
式酸化することにより、バイポーラトランジスタの真性
ベース１４Ａを１００nm以下の浅いベース−コレクタ接
合で形成する。

【００４４】周知のように、酸化速度が速い高温の湿式
酸化をシリコン基板に施すと、熱励起によるものに比べ
て遙かに過剰のＳｉ格子間原子が酸化界面から放出され
るので、Ｂ（ホウ素）のように格子間原子介在型（イン
タースティシャルシー）機構によって拡散する不純物で
は、増速拡散が顕著に生じる。また、Ｂ（ホウ素）のよ
うに酸化界面で捕捉されるか、もしくは酸化膜に偏析す
る不純物は、酸化界面でシリコン基板内での拡散活量を
失うため、酸化界面に向かって効率よく拡散し、流れて
行く。その結果、図１６に示すように、同じ熱負荷を加
えた場合、湿式酸化雰囲気でアニールする場合は、不活
性雰囲気（もしくは酸化速度の遅い乾式酸化雰囲気）で
アニールする場合に比べて初期（アニール前）の不純物
分布よりも基板内部に向かっては不純物濃度が増大し
（特に、不純物拡散に高濃度効果が発現する場合には、
高濃度領域で顕著に濃度増大が生じ）、基板表面に向か
っては（ある時間経過後）不純物濃度が減少するような
不純物濃度分布を実現することができる。さらに、イオ
ン注入を含めて処理条件を適当にすると、中央部で平坦
な領域（プラトー）を有する分布を実現することも可能
である。

【００４５】本実施の形態のように、バイポーラトラン
ジスタのベース形成に適用した場合には、従来法に比
べ、同じ接合深さ、同じガンメル数を持つ条件下でエミ
ッタ−ベース接合より浅い領域の不純物濃度を低減する
ことができる（図１９（Ｂ）の曲線ｂ参照）ので、エミ
ッタ−ベース接合でのキャリアのバンド間トンネル確率
が減少する結果として、図１７に示すように、エミッタ
−ベース接合のリーク電流が低減され、空乏層が広がる
結果として容量が低減され、また耐圧向上が可能とな
る。さらに、エミッタ−ベース接合を従来のように不純
物濃度分布が傾斜した部分に配置するのではなく、平坦
な領域（プラトー）に配置できるので、エミッタ−ベー
ス接合の位置が若干変動した場合でも接合部のＢ（ホウ
素）濃度は殆ど変動しないので、トランジスタ特性のば
らつきの低減も可能となる。

【００４６】そして、接合トンネルリーク電流が低減す
ればホットキャリアの生成も低減されることとなるの
で、基板表面に接したエミッタ−ベース接合部の酸化膜
−基板界面での電荷捕獲などによるトランジスタ特性の
変動も軽減される結果として、ＬＳＩの信頼性が向上す
る。また、製造工程でエミッタ−ベース接合の位置が若
干変動した場合でも、トランジスタ特性の変動が少なく
なるので、プロセスマージンが向上する結果として、製
造歩留まりが向上すると共に、回路設計マージンが向上
する。すなわち、バイポーラＬＳＩの高集積化、高速化
の推進がより容易になる。

【００４７】なお、本実施の形態のベース形成方法によ
れば、ベース抵抗、接合容量、接合耐圧、高周波特性な
どの諸特性についても、従来と同等もしくはそれ以上の
特性が得られることが確認された。

【００４８】以上、本発明者によってなされた発明を実
施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実
施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱し
ない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４９】

【発明の効果】本願によって開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下の通りである。

【００５０】本発明によれば、浅接合を形成する場合で
も基板内部で不純物濃度が高く、基板表面で不純物濃度
が低い不純物分布（レトログレード分布）を持ったベー
スを形成することができるので、従来法による場合に比
べ、同じ接合深さ、ガンメル数を持つ条件下で、エミッ
タ−ベース接合のリーク電流低減、容量低減、耐圧向上
が可能となる。また、分布の中央部でより広い平坦な領
域（プラトー）を有する不純物分布を実現することがで
きるので、このプラトー部にエミッタ−ベース接合を配
置することができ、トランジスタ特性のばらつき低減も
可能となる。

【００５１】これにより、プロセスマージンが向上する
結果として、製造歩留まりが向上すると共に、回路設計
マージンが向上する。すなわち、バイポーラＬＳＩの高
集積化、高速化の推進がより容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図２】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図３】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図４】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図５】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図６】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図７】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図８】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図９】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラン
ジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図１０】（ａ）は、本発明で使用する枚葉式酸化炉の
一例を示す概略平面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ’線
に沿った断面図である。

【図１１】図１０に示す枚葉式酸化炉のチャンバに接続
された触媒方式の水蒸気／水素混合ガス生成装置を示す
概略図である。

【図１２】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラ
ンジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図１３】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラ
ンジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図１４】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラ
ンジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図１５】本発明の一実施の形態であるバイポーラトラ
ンジスタの製造方法を示す半導体基板の要部断面図であ
る。

【図１６】エミッタ−ベース接合位置と不純物濃度の関
係を示すグラフである。

【図１７】ベース−エミッタ間電圧とベース電流の関係
を示すグラフである。

【図１８】半導体基板の深さ方向に沿った不純物濃度分
布を示すグラフである。

【図１９】（Ａ）は、エミッタ−ベース接合位置と不純
物濃度の関係を示すグラフ、（Ｂ）は、半導体基板の深
さ方向に沿った不純物濃度分布を示すグラフである。

【符号の説明】

１半導体基板１ａ支持基板１ｂ絶縁層１ｃ半導体層２素子分離溝３ｐ型ウエル４コレクタ５ゲート酸化膜６ゲート電極７ソース、ドレイン８コレクタ取り出し層９酸化シリコン膜１０窒化シリコン膜１１ベース引き出し電極１１ａ多結晶シリコン膜１２酸化シリコン膜１３酸化シリコン膜（キャップ酸化膜）１４Ａ真性ベース１４Ｂ外部ベース１５酸化シリコン膜１６酸化シリコン膜１７エミッタ引き出し電極１８エミッタ１９酸化シリコン膜２０Ａ〜２０Ｅ配線１００枚葉式酸化炉１０１チャンバ１０３均熱リング１０４サセプタ１０５支持アーム１０６熱電対１０７ランプ１０８ガス導入管１０９貫通孔１１０隔壁１１１排気管１４０ガス生成装置１４１反応器１４２コイル１４３ヒータ１４４ａ〜１４４ｃガス貯留槽１４５配管１４６ａ〜１４６ｃマスフローコントローラ１４７ａ〜１４７ｃ開閉バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者島明生東京都青梅市今井2326番地株式会社日立製作所デバイス開発センタ内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】不純物ドーピング法を用いてバイポーラ
トランジスタのベースを形成するにあたり、以下の工程
（ａ）〜（ｄ）を含むことを特徴とする半導体集積回路
装置の製造方法；（ａ）半導体基板のベース形成領域にホウ素イオンまた
はホウ素を含む分子イオンを注入する工程、（ｂ）前記
半導体基板を乾式酸化することにより、前記半導体基板
のベース形成領域の表面にホウ素の外方拡散を防止する
ための酸化シリコン膜を形成する工程、（ｃ）前記半導
体基板を略不活性ガス雰囲気中でアニールする工程、
（ｄ）前記半導体基板を湿式酸化する工程。
【請求項２】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記（ｂ）工程の乾式酸化温度は６０
０〜７００℃であることを特徴とする半導体集積回路装
置の製造方法。
【請求項３】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記（ｃ）工程のアニール温度は８０
０〜１１００℃、アニール時間は１〜３００秒であるこ
とを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項４】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記（ｄ）工程の湿式酸化温度は８０
０〜１０００℃、酸化時間は１０〜６００秒であること
を特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
【請求項５】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記（ｄ）工程の湿式酸化は、基板表
面に膜厚１５nm以下の酸化シリコン膜が形成される条件
で行うことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方
法。
【請求項６】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記ベース−コレクタの接合深さは１
００nm以下であることを特徴とする半導体集積回路装置
の製造方法。
【請求項７】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、前記ベースは、エミッタ−ベース接合
部よりも浅い表面領域で濃度が平坦または減少するよう
な不純物濃度分布を有することを特徴とする半導体集積
回路装置の製造方法。
【請求項８】請求項１記載の半導体集積回路装置の製
造方法であって、触媒作用によって水素と酸素とから生
成した水蒸気を含む酸素ガスを所定の温度に加熱された
前記半導体基板の主面またはその近傍に供給することに
よって、前記（ｄ）工程の湿式酸化を行うことを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。