JPS61108162A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPS61108162A
JPS61108162A JP59231607A JP23160784A JPS61108162A JP S61108162 A JPS61108162 A JP S61108162A JP 59231607 A JP59231607 A JP 59231607A JP 23160784 A JP23160784 A JP 23160784A JP S61108162 A JPS61108162 A JP S61108162A
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Koji Eguchi
江口 剛治
Tatsuhiko Ikeda
龍彦 池田
Kiyoshi Sakagami
阪上 潔
Tadashi Hirao
正 平尾
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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/60Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers characterised by the integration of at least one component covered by groups H10D10/00 or H10D18/00, e.g. integration of BJTs
    • H10D84/611Combinations of BJTs and one or more of diodes, resistors or capacitors
    • H10D84/613Combinations of vertical BJTs and one or more of diodes, resistors or capacitors
    • H10D84/617Combinations of vertical BJTs and only diodes

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  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体装1およびその製造方法に関わり、特
にバイポーラ型半導体集積回路装置(1ス下、BIP−
ICという)におけるトランジスタ、さらに詳しくはシ
ョットキバリアダイオード(以下、SBDという)でク
ランプされたトランジスタおよびその電極引出部の形成
方法の数段に関するものである。
[従来の技術] 一般に、BIP−ICにおける]・ランジスタは、pO
接合分離、選択酸化技術を用いた酸化膜分離、または3
重拡散を用いる方法などによって電気的に独立した島内
に形成されるものであり、ここでは酸化膜分ll11法
によってnpn トランジスタを形成6一 する方法について述べる。もちろん、これ以外の上記各
種分離法を用いる場合、さらにはpnp t−ランジス
タについても適用できるものである。
一方、B I l)・ICにおける1ヘランジスタを用
いた高速1]シック回路においては、1ヘランジスタの
飽和を低減するために、第1図に示すようにコレクタC
・ベース8間に5BD2をクランプしたトランジスタ1
が用いられ、一般に5−TTL(S ChOtliky
丁1’ansfsjor Transistor L 
0(lic)T)1.S−’I−王L (1−1)Il
l  po+*er  5TTL)のロジックICどし
て広く使用されている。
このように5BD2でクランプされたトランジスタ1に
おいては、従来第6A図〜第6F図に示Jti法で製造
されていたものであり、以下この図に基づいて従来の方
法を説明する。まず、第6A図に示すように、低不純物
濃度のp型(p−型)シリコン基板10にコ1ノクタ埋
込層どなる高不純物m度のn型(n+型)層20を選択
的に形成しI、:後、それらの上にn−型エピタキシャ
ル層30を成長さ(Iる。次に、第6B図に示すように
下敷酸化膜101および窒化膜201を0−型エピタキ
シャル層30上に形成し、窒化膜201をバターニング
して、この窒化膜201をマスクとして選択酸化を施し
て厚い分離酸化膜102を形成する。このとき、分11
M酸化膜102の下にはチャネル力・ソト用のp型層1
40が同時に形成される。
次に、第2C図に示すように、上述の選択酸化用のマス
クとして用いた窒化[I201を下敷酸化111101
とともに除去して、改めてイオン注入保護用の酸化膜1
03をn−型エビタキシャルW30上に形成し、フォト
レジスト111!(この段階での7オトレジスト膜は図
示せず)をマスクとして外部ベース層およびSBDのガ
ードリング層となるp+型[250,51を形成する。
さらに、上述のフォトレジスト膜を除去し、改めてフォ
トレジスト膜301を形成し、これをマスクとして活性
ベース層となるp型層60をイオン注入法によって形成
する。
続いて、第6D図に示すようにフォトレジスト膜301
を除去し、一般にホスシリケートガラス(P S G 
)からなるパッシベーション膜401を被着させ、ベー
スイオン注入層50.60の7ニールどPSG暎401
の焼き締めとを兼ねた熱処理を行なっで、中間段階の外
部ベース1150および活性ベース層60とした後、P
SGpA401に所要の開孔70および71を形成して
、イオン注入法にJ:つてエミツタ層となるべき11+
型層80おにびコレクタ電極取出層となるべきn+型層
81を形成する。その侵、第6E図に示すように各イオ
ン注入層をアニールし、外部ベース1i150および活
性ベース層60を完成させるとともにエミッタ闇80お
よび]レクタ電極取出!1181を形成【ノた後に、P
 S G膜401にベース電極取出用の開孔およびSB
D用の11℃孔となる開花部72を形成し、各開花部7
0.71および72に電極の突IM tJ防止をかねた
金属シリサイド[白金シリサイド(Pt −8i ) 
、パラジウムシリサイド(Pd−8t >など]膜50
1を形成する。このとき、開孔部72においてn−型エ
ピタキシャル11130とその上の金属シリサイド膜5
01とでSBDが形成される。その後、金属シリサイド
l11501 J:にアルミニウム(AN)のような低
抵抗金属によってベース電極配線91.エミッタ電極配
置i+92およびコレクタ電極配線93を形成する。
また抵抗形成領ti11および配線形成領域においては
同様な工程を改めて行なう。
従来のSBDでクランプされた半導体素子を含む半導体
装置は上述のような工程を経て形成されていた。
[発明が解決しようとする問題点] 第7図はこの従来方法で製造されたトランジスタの平面
パターン図である。トランジスタの周波数特性はベース
・コレクタ容Iおよびベース抵抗などに依存し、周波数
特性の向上にはとれらな小さくする必要がある。しかし
、−1−述の構造ではベース抵抗を低下するためにp+
型外部ベース層50@設けたのであるが、これはベース
・コレクタ容量の増大を招くという欠点がある。また、
ベース抵抗はエミッタ1180とベース電極開孔72と
の距1111D+  (第7図に図示)にも依存し、従
来の半導体装置においてはベース電極配線91とエミッ
タ電極配線92との間隔と各電極配線91,92の各開
孔72.70からのはみ出し分との合計距離となってお
り、フォトエツチングの精度を向上して電極配線間隔を
小さくしてもこのはみ出し分はどうしても残り、距離り
、を小さくするには限度があった。
さらに、素子部の製造工程のほかにも、実デバイスどし
て抵抗や配線の工程を追加せねばならず、工程的にも複
雑であった。
この発明の目的は、上述の欠点を除去し、周波数特性の
自好なSBDでクランプされた半導体装置おにび製造工
程を簡略化した半導体装置の製造方法を促供づ′ること
である。
[問題向を解決するための手段] この発明に関わるSBDでクランプされた半導体素子を
含む半導体装置においては、ショットキバリアダイオー
ドのガードリング層の一部に接続されるとどもに分離領
域に延在したシリコン膜を形成し、ショットキバリアダ
イ゛オードを形成する金属シリサイド膜をベース領域の
一部、ガードリング層およびシリコン謹上に形成し、ベ
ース電極をシリコン膜上の金属シリサイド膜上に形成す
る。
この発明の他の発明である半導体装置の製造工程におい
ては、トランジスタ実装用の電極形成に必要となるコン
タクト部の金属シリサイド形成工程において、抵抗およ
び配線を上記金属シリサイド膜形成時に同時に形成し、
抵抗および配線用電極を素子部の製造と並行して形成す
る。
[作用] シリコン膜と金属シリサイド膜との重積層を介してベー
ス領域にベース電極を接続しているので、高不純物濃度
の外部ベース層が不要となり、ベース抵抗およびベース
コレクタ容量を低減することができる。さらに、ベース
電極取出領域と■ミッタ領域との距離が小さくなるので
各電極配線の各開孔からのはみ出し分を考慮する必要が
ない。
また、抵抗および配線用N極を素子部の製造工程と並行
して形成するので半導体装置のlit造工程が簡略化さ
れる。
[発明の実施例] 第2図A図〜第2G図、第3A図〜第3F図および第4
A図〜第4F図はこの発明の一実施例による製造方法の
主要工程段階における状態を示す断面図で、第2図は素
子部の製造工程を、第3図は抵抗領域の製造工程を、第
4図は配線領域の製造工程をそれぞれ示す。まず、第6
B図に示す状態までは従来と同様に、p−型シリコン基
板10にn+型コレクタ埋込1120.0+型工ピタキ
シヤル層30.チャネルカット用p型層40および分離
用酸化ml!1102を形成した後、第6B図にお番ノ
る窒化IM(201)および下敷酸化膜101を除去し
、第2図(a)に示すように、改めてイオンロー人保護
用の酸化vA103を形成し、図示しないフォトレジス
トマスクを介して活性ベース領域どなるp型層60どS
BDのガードリング層61どをイへン注へ法によって形
成し、ベース電極開孔どなるべき領域近例の酸化膜10
3を除去し、その除去部分を含めて全上面にポリシリコ
ン膜601を被着させる。このとき、抵抗形成領域およ
び配線形成領域の上面にもポリシリコン膜602゜60
3が形成される。(第3A図、第4A図を参照)。
次に、第2B図に示すように、このポリシリコンII 
601の表面にp型不純物を全面に導入してから、シン
タリングを行なうことによってp型層60を中間段階の
活性ベース領域60とした後、ポリシリコン膜601を
選択エツチング除去する。
同時に、第3A図ならびに第4A図に示すように、抵抗
形成領域および配線形成領域においても選択エツチング
を行ない、ポリシリコン膜602.603を残す。次に
、改めて酸化を行なって、酸化膜103があった位置に
酸化III 105 、残されたポリシリコン膜601
.602おにび603の−1−に酸化11106を形成
し、さらに全上面にPEG膜401を形成する。
次に第2C図、第3B図および第4B図に示すように、
フォトレジストマスク302を用いて選択エツチングに
よって、第3B図に示す抵抗形成領域となるポリシリコ
ン膜602を除くポリシリコン膜601.603の上、
エミツタ層およびコレクタ電極取出層となるべき領域、
ならびに分離酸化膜102の上の酸化膜105.106
およびPSG膜401を除去する。次に、第2D図、第
3C図および第4C図に示すように、新しいフォ1ヘレ
ジストIl$303でベース電極部とSBDの形成され
る領域と第3図、第4図で示される全領域を覆った後、
n型不純物を高濃度にイオン注入してエミッタ領域とな
るべきn+型層80およびコレクタ電極取出層となるべ
きn+型層81を形成する。
次に、第2E図、第3D図および第4D図に示1ように
、フォトレジストマスク302.303を除去した後、
Pi、Pd、Ti、W、Moなどのシリコンどの間に金
属シリサイドを形成する金属層500を全上面に蒸着ま
たはスパッタリングによって形成した後、シンタリング
を行なって金属シリサイド膜501をシリコン基体の露
出面およびポリシリコン膜601.602および603
表面の上に形成するとともに、活性ベース領域60、S
BD領域、エミッタ領域80おJ:びコレクタ領t*8
1を形成する。
次に、第2F図、第3E図および第4E図に示すように
、金属シリサイド膜501を残して金属H3O0をエツ
チング除去した後、窒化膜202を被着させ、さらにそ
の−トに各1fli!のためのコンタクト孔形成用のフ
オl−1ノジストマスク30,1を形成する。
そして、第2G図、第3F図および第41:図に示すよ
うに、窒化膜202に選択Tツチングを施してベース電
極用コンタクト孔72.Tミッタ電極用コンタクト孔7
0およびコレクタ電極用コンタクト孔71.抵抗パター
ンのコンタクト孔72および配線パターンコンタクト孔
73を形成した後、たとえばAUなどの低抵抗金属によ
2てベース電極配線91.エミッタ電極部!92および
コレクタ電極配置1193.他の電極Ii!線94をそ
れぞれ形成する。
第5図はこのようにして製造されたSB[)でクランプ
されたトランジスタの平面パターン図で、図に示すよう
に、エミッタ領域80と、ベース電極91につながって
いるポリシリコン膜601および金属シリサイド膜50
1との距離D2はマスク寸法によって本質的に決まり、
従来の場合のように電極配線のはみ出し分が含まれない
ので、従来の第7図で示した距離り、に比べて小さくで
きる。ベース抵抗はその分だけ小さくなるのみでなく、
従来のp+型外部ベース層52(数10Ω/口〜100
Ω/口)の代わりに低非抵抗の金属シリサイドll60
1(数Ω口〜数10Ω口)を用いたので、小さくなる。
さらに、p十型外部ベース領域52を用いず、ベース領
域60自体若干小さくなっているので、ベース・コレク
タ容量も小さくなり、トランジスタの周波数特性は改良
される。
またSBDとポリシリコン膜602.603による配線
や抵抗形成はこの発明の製造工程で追加工程な〈従来通
り形成される。
なお、コレクタ・ベースおよびベース・エミッタ接合の
ウェハ表面での端部はPSG躾401で保護されており
、ざらに、コンタクト孔形成時の被膜として窒化m20
2を用いたのは、開孔としては酸化膜105.PSG膜
401の開孔を用いるためで、したがって、窒化膜20
2への開孔はPSGII401の開孔より若干大きめに
する。
[発明の効果] この発明は以上に述べたように、ショットキバリアダイ
オードを有する半導体装置において、ショットキバリア
ダイオードのガードリング層の一部に接続されるととも
に分離領域に延在したシリコン膜を形成し、ショットキ
バリアダイオードを形成する金属シリサイド躾を、ベー
ス領域の一部。
ガードリング層、およびシリコン膜上に形成し、ベース
電極をシリコン膜上の金属シリサイド膜上に形成したの
で、ベース電極取出領域とエミッタ領域との距離を小さ
くしベース抵抗を小さくでき、高不純物濃度の外部ベー
ス層を設けないので、ベース・コレクタ間容量を小さく
でき、周波数特性の良好なSBDクランプされた半導体
装置が得られる。
またさらに製造工程において抵抗形成および配線形酸を
同時に行なっているので追加の製造工程がなく製造工程
が簡略化される。
【図面の簡単な説明】
第1図はSBDをクランプしたnpn トランジスタの
回路図。第2A図〜第2G図はこの発明の一実施例によ
る製造方法の主要工程段階における状態を示す断面図で
ある。第3A図〜第3F図はポリシリコンによる抵抗形
成の主要工程段階にお番−」る状態を示す断面図である
。第4A図〜第4F図はポリシリコンによる配線形成の
主要製造工程段階における状態を示す断面図である。第
5図はこの発明の一実施例により製造されたトランジス
タの平面パターン図である。第6A図〜第6E図は従来
の半導体装置の製造方法の主要工程段階における状態を
示す断面図である。第7図は従来の半導体装置の平面パ
ターン図である。 図において、1はトランジスタ、2はショットキバリア
ダイオード、10はp−型シリコン基板、30はn−型
エピタキシャル層、60はベース領域、61はガードリ
ング層、80はエミッタ領域、91はベース電極、92
1;lエミッタ電極、93はコレクタ電極、94は他の
電極配線、102は分1111酸化膜、501は金属シ
リサイド膜、601゜602.603はシリコン膜であ
る。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部を示す。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ショットキバリアダイオードでクランプされた半
    導体素子を含む半導体装置であつて、半導体基板の一主
    面上に分離領域に囲まれて形成された第1伝導型のコレ
    クタ領域と、 前記コレクタ領域内に形成され、表面が露出された第2
    伝導型のベース領域と、 前記コレクタ領域内に主表面が露出して形成され、一側
    面が前記分離領域と接するとともに、前記ショットキバ
    リアダイオードの形成領域を囲うように前記ベース領域
    に接続された第2伝導型のガードリング層と、 前記ベース領域内に表面が露出して形成された第1伝導
    型のエミッタ領域と、 前記ガードリング層の少なくとも一部に接続されるとと
    もに前記分離領域上まで延在された第1のシリコン膜と
    、 配線および抵抗領域に前記第1のシリコン膜と同時に形
    成される第2のシリコン膜と、 前記コレクタ領域に接続されたコレクタ電極と、前記エ
    ミッタ領域に接続されたエミッタ電極と、前記ベース領
    域の一部、前記ガードリング層の一部、前記第2のシリ
    コン膜、および前記コレクタ領域に形成されるショット
    キバリアダイオード形成領域上に各々形成され、前記シ
    ョットキバリアダイオード形成領域とでショットキバリ
    アダイオードを形成し、かつ、前記配線用耐2シリコン
    膜上および前記抵抗用第2シリコン膜の少なくとも両端
    に形成される金属シリサイド膜と、 前記第1のシリコン膜上に形成された金属シリサイド膜
    上に形成されるベース電極と、 前記第2のシリコン膜上の前記金属シリサイド膜上に形
    成される配線用および抵抗用電極とを備えた、半導体装
    置。
  2. (2)前記シリコン膜は多結晶シリコン膜である、特許
    請求の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)ショットキバリアダイオードでクランプされた半
    導体素子を含む半導体装置の製造方法であって、 半導体基板の一主面上に分離領域に囲まれるコレクタ領
    域を構成すべき第2伝導型層を形成する第1の工程と、 前記第1伝導型層のコレクタ領域の表面部の一部に、第
    2伝導型のベース領域および前記分離領域に一側面が接
    するとともにショットキバリアダイオード形成領域を囲
    うように前記ベース領域に接続されるガードリング層を
    形成する第2の工程と、 前記ガードリング層の少なくとも一部と接続されるとと
    もに前記分離領域上まで延在された第1のシリコン膜と
    抵抗形成領域および配線形成領域に第2のシリコン膜と
    を形成する第3の工程と、前記ベース領域および前記ガ
    ードリング層上を含む前記第1伝導型層の表面上ならび
    に前記第1、第2のシリコン膜の上にシリコン酸化膜を
    形成する第4の工程と、 前記シリコン酸化膜に選択エッチングを施して、前記コ
    レクタ領域の電極取出部および前記ベース領域における
    エミッタ領域形成部の上、前記ベース領域の一部、前記
    コレクタ領域におけるショットキバリアダイオード形成
    領域、および前記ガードリング層の上、ならびに前記第
    1、第2のシリコン膜の上の前記シリコン酸化膜を除去
    する第5の工程と、 前記ベース領域の一部、前記ショットキバリアダイオー
    ド形成領域、および前記ガードリング層の上、ならびに
    前記第1、第2シリコン膜との上をレジスト膜で覆った
    後、前記コレクタ領域の電極取出部および前記エミッタ
    領域形成部に第1伝導型の不純物を高濃度に注入し、前
    記レジスト膜を除去後アニーリングを施してエミッタ領
    域およびコレクタ電極取出層を形成する第6の工程と、
    前記エミッタ領域の上、前記コレクタ電極取出層の上、
    ならびに前記ベース領域の一部、前記ショットキバリア
    ダイオード形成領域、前記ガードリング層および前記第
    1、第2シリコン層の上に金属シリサイド膜を形成し、
    前記ショットキバリアダイオード形成領域において、前
    記金属シリサイド膜と前記第1伝導型層とでショットキ
    バリアダイオードを形成する第7の工程と、 前記分離領域の上、前記分離領域で囲まれて前記各工程
    を経た領域および前記抵抗形成領域ならびに前記配線形
    成領域に窒化膜を形成し、それぞれ前記窒化膜に設けた
    開孔を介して、前記第1のシリコン膜上位置にベース電
    極、前記エミッタ領域上位置にエミッタ電極、前記コレ
    クタ電極取出層上位置にコレクタ電極、前記第2シリコ
    ン膜上に抵抗用および配線用電極を形成する第8の工程
    とを備えた、半導体装置の製造方法。
  4. (4)前記第1および第2のシリコン膜は多結晶シリコ
    ン膜であり、前記第3工程では多結晶シリコン膜を全上
    面に形成し、第2伝導型の不純物を導入後、パターニン
    グを施してベース領域上の一部からこれに接する分離領
    域の上にわたって残すことを特徴とする、特許請求の範
    囲第3項記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)前記第8の工程におけるエミッタ領域およびコレ
    クタ電極取出層上に位置する窒化膜の開孔はそれぞれ当
    該部位におけるシリコン酸化膜の開孔より大きくするこ
    とを特徴とする、特許請求の範囲第3項または第4項記
    載の半導体装置の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6393151A (ja) * 1986-10-07 1988-04-23 Toshiba Corp 半導体装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS6393151A (ja) * 1986-10-07 1988-04-23 Toshiba Corp 半導体装置

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