JPS6140057A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS6140057A
JPS6140057A JP16051884A JP16051884A JPS6140057A JP S6140057 A JPS6140057 A JP S6140057A JP 16051884 A JP16051884 A JP 16051884A JP 16051884 A JP16051884 A JP 16051884A JP S6140057 A JPS6140057 A JP S6140057A
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JP
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conductivity type
film
diffusion layer
concentration diffusion
semiconductor device
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JP16051884A
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Shigeru Komatsu
茂 小松
Takao Ito
隆夫 伊藤
Yasuhiro Katsumata
勝又 康弘
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Toshiba Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
    • H10D10/01—Manufacture or treatment
    • H10D10/051—Manufacture or treatment of vertical BJTs

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  • Bipolar Transistors (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】 〔発明の技術分野〕 、          ・本発明
は半導体装置及びその製造方法に関し、特にバイポーラ
型の高速論理動作又は高周波領域におけるアナログ動作
回路用のトランジスタ及びその製造方法に係る。゛ 〔発明の技術的背景とその問題点〕 高速又は高周波領域で回路動作させる・9イポーラ型の
トランジスタは、イオン注入による浅い接合の形成、埋
込み嘩化膜、溝切シ構造等によシ基板−コレクタ間の寄
生容量を低減し、また微細パターニングと自己整合技術
の開発によ)ペース−コレクタ間゛、ペーメーエミ、り
間ノ寄生容量及びぺ−不抵抗を低減することで性能向上
を達成してきた。
例えば、特公昭57−41826号公報には、多結晶シ
リコンの取出しペース電極を採用するこトニよシペース
ーコレクタ間の容量を低減する技術が開示されている。
また、特開昭57−53979号公報には、多結晶シリ
コンを取出しペース電極及び外部ペース形成用の拡散源
として用い、エミ、り及び活性ペース形成用の開口部を
形成した後、熱拡散によシ外部ペース領域を形成し、更
に前記開口部に面する多結晶シリコンの側壁に熱酸化に
よりサブミクロンの酸化膜を形成して活性ペース領域と
エミッタ領域とをセルファラインで形成することにより
、ペース抵抗を低減する技術が開示されている。この特
開昭57−53979号公報と同様な技術は、特公昭5
6−4457号公報、特開昭57−186360号公報
、特開昭57−186359号公報、特開昭57−18
8872号査報にも開示されている。更に、特公昭55
−266’30号公報、特公昭55−27469号公報
、特公昭57−32511夛公報には、多結晶シリコン
のペース取出し電極の形成に際し、酸化膜等の段差を利
用した自己整合技術を導入し、ペース−コレクタ容量を
低減する技術が開宗されている。。
これらの従来技術においては、寄生容量の低減、基板中
のペース領域の低抵抗化はほぼ満足いくまで達成されて
いると考えられる。しかし、多結晶シリコンからなるペ
ース取出し電極の層抵抗値は単結晶シリコンに同量の不
純物を添加した場合と比較して約3〜5倍高い値となる
′。
このため、従来の多結晶シリコンからなるペース取出し
電極は50〜500Ω/口程度の値をとる。
一方、例えばECL回路たついてデ・々イス定数と感度
係数との関係に関する報告(外材、山崎:超高速ECL
ロジックHD100Kシリーズの開発と量産化、日立評
論、64:P、59〜62.t9sz)によれば、高速
動作が必要とされるものにはペース抵抗rbb’が大き
なウェイトを占める。したがって、ペース取出し電極の
層抵抗値を下げることが、トランジスタの性能を向上さ
せる大きな要因の一つとなる。       −このよ
うにペース取出し電極の抵抗値を下げる技術として、い
わゆるPSAあるいはA −PSA7’ロセス(Po1
ySi Self−Aligned Process)
 (L’Nakaghiba at al、 、 ’A
n Advanced PEA ’Teahniilo
g)rfor high −sp@ed Bipola
r LSl、 ’ 、 IEgE、 Vol。
ED−27,pp、1390〜1394.1980 )
が知られている。この技術ではペース取出し電極を白2
Ω/口まで低減してムる。しかし、この技、術−はエミ
ッタ形成後に高温熱処理が加わらない工程で可能であシ
、ペース領域を取出す多結晶シリ・ン膜のうち一部の領
域のみしか適用され、、ず、しかもペース取出し電極と
エミ、り領域とがサブミクロンの絶縁膜で分離される構
造となっていないため、充分にrbb’を下げるまでに
至;て仏ない。
〔発明の目的〕
シ1、ペース抵抗を低減することにより高速又は高周波
領域での性能が良好なバイポーラ型の半導体装置及びそ
の製造方法を提供(ようとするものである。
〔発明の概要〕  、 本願第1の発明の半導体装置は、第1導電型の半導体基
体(例えばPiシリコン基板上のN型エピタキシャル層
)表面に形成された低濃度拡散層及びこの低濃度拡散層
に接して形成された第2導電型の高濃度拡散層と、該第
2導電型の高濃度拡散層上に順次積層して形成された非
単結晶シリコン膜及び金属シリサイド膜からなる取出し
電極と、該取出し電極の側憶に形成された絶縁膜と、前
記第2導電型の低濃度拡散層内に形成された第1導電型
の高濃度拡散層とを具備したことを特徴とするものであ
る。
このよう彦半導体装置によれば、ペース取出し電極とし
て非単結晶シリコン膜と金属シリサイド膜との積層構造
のものを用いているので、その層抵抗を大幅に低減する
ことができ、ペース抵抗の低減を達成することができる
。このため高速又は高周波領域での性能を向上すること
ができる。
また、本願第2の発明の半導体装置の製造方法は、第1
導電型の半導体基体の一部上に非単結晶シリコン膜・リ
ーン及び金属シリ゛サイド膜ノ々ターンを順次積層して
形成する工程と、これらの74ターンに選択的に第2導
電型の不純物をドーグする工程と、これらのパターンの
一部を選択的に工、チングして取出し電極を形成し、半
導体基体の一部を露出させる工程と、熱処理によシ取出
し電極から不純物を拡散させて第2導電型の高濃度拡散
層を形成する工程と、露出した基体に第2導電型の不純
物をドーグして第2導電型の低濃度拡散層を、形成する
工程と、全面に絶縁膜を堆積した後、異方性工、チング
によシエッチングし、前記取出し電極の側壁に絶縁膜を
残存させる工程と、前記第2導電型の低濃度拡散層内に
第1導電減の高濃度拡散層を形成する工程とを具備した
ことを特徴とするものである。
このような方法によれば、非単結晶シリコンと金属シリ
サイドとの積層構造のペース取出し電極を拡散源として
も用い、しかも異方性工。
チングにより取出し電極の側壁にサブミクロンの絶縁膜
を形成しているので、第2導電型の高濃度拡散層(外部
ペース領域)、第2導電型の低−炭鉱散層(活性ペース
領域)及び第1導電型の高濃度拡散層(エミッタ領域)
をセルファラインで形成し、非常に微細化することがで
きる。したがって、ペース取出し電極の層抵抗の低減及
び活性ペース領域の抵抗値の低減によ)ペース抵抗を大
4幅に低減した本願第1の発明のバイポーラ型の半導体
装置を簡便に製造することができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第1図〜第8図に示す製造方法
を併記して説明する。
まず、P型シリコン基板1の一部に選択的にN+W、!
!!込み領域2を形成した後、全面にN型エピタキシャ
ル層3を成長させる。次に、選択酸化法によ如膜厚60
00〜1ooooXのフィールド酸化膜4を形成する。
。つづいて、フィールド酸化膜4に囲まれたエピタキシ
ャル層3の一部にN型不純物をドーグしてN+派コレク
タコンタクト領域5を形成する。つづいて、LPCVD
法によシ全面に膜厚的5001の不純物無添加多結晶シ
リコン膜6を堆積し、更にツノ4ツタ法によシ全面に膜
厚的3000XのMo S 12膜7を堆積する(第1
図図示)。次いで、MO812膜7及び多結晶シリコン
膜6をケミカルドライエツチング(CDI )又は反応
性イオンエツチング(RIE )によシ順次ノ4ターニ
ングする。つづいて、これらのノJ?ターンに選択的に
加速エネルギー40〜50 key、  ドーズ量10
15〜10”cm−2の条件でがロンをイオン注入する
。つづいて、全面に膜厚3000〜4ooo1ocvo
酸化膜8を堆積する(第2図図示)。
次いで、活性ペース形成領域以外を覆うホトレジストパ
ターン9を形成した後、これをマスクとしてSF6を用
いたRIEによ、6 cvo酸化膜8をエツチングし、
つづいてBCt〆t2を用いたRIEによl) Mo8
12膜で及び多結晶シリコン膜6をエツチングしてペー
ス取出し電極lOを形成する。更にこれらの膜厚のバラ
ツキを考慮してエピタキシャル層3を0.1〜0,2μ
mエッチングする(第3図図示)、、次いで、ホトレジ
ストツクターン9を除去した後、RIBによシ生じたエ
ピタキシャル層3の表面に生じたダメージをアルカリウ
ニ、トエ、チングによシ除去する。つづいて、熱酸化を
行ないエピタキシャル層30表面に(膜厚500Xの)
熱酸化膜11を形成する。つづいて、1000〜110
0℃で熱処理を行なItsXMoSi□gv及び多結晶
シリコン膜6にドーグされたゾロンを拡散させ、P+型
外部ペース領域12を形成する。更に、加速エネルギ4
0 keV 、  ドーズ量約1014/112の条件
でゾロンをイオン注入することによりP′″型活性ペー
ス領域13を形成する(第4図図示)。
次いで、全面に膜厚3000〜5ooolのCVD酸化
膜14を堆積する。つづいての00〜1000℃で熱処
理を行ガい、CVD酸化膜14のアニールと活性づ−ス
領域13のアニールとを行なう(第5図図示)。つづい
て、SF6を用いたRIBによシCVD酸化膜14及び
熱酸化膜11を工、チングし、CVD酸化膜8及びMo
812 * ”と多結晶シリコン膜6とからなる取出し
電極10の側壁にCVD酸化膜14′を残存させる。つ
づいて、RIEにより活性ペース領域13表面に生じた
ダメージをアルカリウニ、トエッチングによシ除去する
(第6図図示)。
次いで、全面に多結晶シリコン膜を堆積した後、加速エ
ネルギー40〜50keV、  ドーズ量1015〜l
 Q” /1wr2 の条件でリンもしくはヒ素又はリ
ンとヒ素の両者をイオン注入する。つづいて、多結晶シ
リコン膜を/臂ターニングして多結晶シリコン膜パター
ン15を形成する。つづいて、800〜900℃で数十
分間熱処理して多結晶シリコン膜/JPターン15から
不純物を拡散させ、N+型エミ、り領域16を形成する
(第7図図示)。つづいて、CvD酸化膜80所定位置
を選択的にエラチン?してコンタクトホールを開孔する
。つづいて、全面に配線金、属を堆積した後、・臂ター
ニングしてエミッタ電極17、ペース電極18及びコレ
クタ電極19を形成しζNPNバイポーラトランジスタ
を製造する(第”8図図示)。つづいて、全面にパッシ
ベーション膜を堆積した後、表面安定化等の最終工程を
行なう。
しかして、第8図図示のNPNパイポーラトランゾスタ
においては、ペース取出し電極10を多結晶シリコン膜
6と高温熱処理に耐えうるMo812膜7との積層構造
としているので層抵抗を低減する仁とができる。例えば
、約3000又のMoSi□膜を用いた場合、3〜4V
口の値となシ、多結晶シリコン膜を取出し電極とし庭場
合の#1150〜1/200とすることができる。
また、第4図の工程で取出し電極10を拡蔽源として用
いて外部ペース領域12を形成し、取出し電極10(及
びその上のCVD酸化膜8)゛をマスクとするイオン注
入により活性ペース領域13を形成し、更に第5図及び
第6図のニーてRIB法を用いて取出し電極10の側壁
にザブミクロンのCVD酸化膜14′を形成した後、第
7図の工程で多結晶シリコン膜ノリ―ン15からAJ+
&&Ll+P−L−S  jl1Mム譬−一一驚湯璽−
1゜デので、これらの領域をセルファラインで非常に微
細に形成することができる。このため基板中のペース領
域(活性ペース領域の寄与分)を低減することができる
。
したがって、高速動作が必要とされるデバイスにおいて
最大の感度/母うメータと々るぺ―ス抵抗rbb’を従
来め約1/10以下とすることができ、約20チの性能
向上が期待できる。
なお、Mo81z膜とシリコン基板とを直接接触させる
場合には、シリコン基板側の表面濃度が約1020程度
の高濃度でないとショツトキー性の接触を形成してしま
うが、本発明の構造では多結晶シリコン膜が2膜71層
となるので、良好なオーミック接触を取ることができる
。またζMo5t  膜の下層に多結晶シリコン膜が存
在しているので、MoSi  膜中に基板の浅い接合中
のシリコンが吸い上げられることによシ生じる突き抜け
を防止することができる。
なお、上記実施例ではペース取出し電極を構成する金属
シリサイド膜としてMo5tう膜を用いたが、これに限
らずTi1l□膜、WS12膜等不純物添加多結晶シリ
コンに比べ充分に低い層抵抗を示し、多結晶シリコンと
同様に拡散源となシうる性質を有し、しかも900〜1
000℃以上の高温熱処理により変化しないか、変質度
の低いシリサイドを用いれば上記実施例と同様の効果を
得ることができる。
′ また、上記実施例では多結晶シリコン膜・り一ンを
拡散源としてエミ、り領域を形成したが、イオン注入に
よシエミ、り領域を形成してもよい。ただし、イオン注
入を用いた場合、電極形成前の処理及び・ぐツシペーシ
ョン膜の形成が困難となる場合があるので、多結晶シリ
コンを拡散源として用いることが望ましい。
更に、上記実施例では多結晶シリコン膜にイオン注入法
によシN型不純゛物をドーグしたが、LPCVD法によ
シあらかじ迭不純物がドーグされた多結晶シリコン膜を
形成してもよい。なおN型不純物がヒ素だけの場合には
リンに比べて拡散係数が小さいので不純物としてリン又
はリンとヒ素とを含む場合よシも高温の900〜100
0℃で拡散処理を行なうことが望ましい。
〔廃明の効果〕
以上詳述した如く本発明によれば、高速又は高周波領域
での性能が良好なバイポーラ型の半:□it□ヤ。よう
、、、オ□□ケ□ 造し得る方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第8図は本発明の実施例におけるNPNパイポ
ーラトランゾスタを得るための製造工程を示す断面図で
ある。 1・・・pgシリコン基板、2・・・N+W埋込み領域
、3・・・Nuエピタキシャル層、4・・・フィールド
酸化膜、5・・・N+型コレクタコンタクト領域、6・
・・多結晶シリコン膜、7・・・MOSi2膜、8・・
・CVD酸化膜の・・・ホトレゾミストパターン、10
・・・ペース取出し電極、11′・・・熱酸化膜、12
・・・外部ペース領域、13・・・活性ペース領域、1
4,1a’・・・CVD酸化膜、15・・・多結晶シリ
コン膜ノ4ターン、16・・・N+型エミッタ領域、1
7・・・エミ、り電極、18・・・ペース電極、19・
・・コレクタ電極。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦弔1図 4′ 耶 一 窮

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基体表面に形成された第2導
    電型の低濃度拡散層及びこの低濃度拡散層に接して形成
    された第2導電型の高濃度拡散層と、該第2導電型の高
    濃度拡散層上に順次積層して形成された非単結晶シリコ
    ン膜及び金属シリサイド膜からなる取出し電極と、該取
    出し電極の側壁に形成された絶縁膜と、前記第2導電型
    の低濃度拡散層内に形成された第1導電型の高濃度拡散
    層とを具備したことを特徴とする半導体装置。
  2. (2)取出し電極を構成する金属シリサイドがMoSi
    _2、TiSi_2又はWSi_2のうちいずれかであ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体
    装置。
  3. (3)第1導電型の半導体基体の一部上に第2導電型の
    不純物がドープされた非単結晶シリコン膜パターン及び
    これに積層された金属シリサイド膜パターンを形成する
    工程と、これらのパターンの一部を選択的にエッチング
    して取出し電極を形成し、半導体基体の一部を露出させ
    る工程と、熱処理により取出し電極から不純物を拡散さ
    せて第2導電型の高濃度拡散層を形成する工程と、露出
    した基体に第2導電型の不純物をドープして第2導電型
    の低濃度拡散層を形成する工程と、全面に絶縁膜を堆積
    した後、異方性エッチングによりエッチングし、前記取
    出し電極の側壁に絶縁膜を残存させる工程と、前記第2
    導電型の低濃度拡散層内に第1導電型の高濃度拡散層を
    形成する工程とを具備したことを特徴とする半導体装置
    の製造方法。
  4. (4)非単結晶シリコン膜及び金属シリサイド膜を順次
    積層した後、これらをパターニングし、この後に第2導
    電型の不純物をイオン注入することにより前記非単結晶
    シリコン膜パターンと金属シリサイド膜パターンを積層
    させる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。
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