JPS62179720A

JPS62179720A - 多重拡散方法

Info

Publication number: JPS62179720A
Application number: JP61021830A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Shirasawa; 白沢　敏克; Yoshitaka Sugawara; 良孝菅原; Shigeyuki Kawabata; 川畑　重行; Toshibumi Ohata; 大畠　俊文; Hidetoshi Arakawa; 秀俊荒川
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Haramachi Electronics Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Minebea Power Semiconductor Device Inc
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-02-03
Publication date: 1987-08-06
Anticipated expiration: 2011-03-04
Also published as: JPH0821553B2

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】〔発明の利用分野〕本発明は、拡散用マスクを共用して複数回の不純物拡散
を行なう（以下、セルファラインという）多重拡散方法
に関し，特にセルファライン型２重拡散ラテラルｐｎｐ
　トランジスタの拡散方法に関する。

〔発明の背景〕

耐圧３５０Ｖ級で、高いｈ，□（電流増幅率）やｆＴ（
利得帯域幅積）が要求されるセルファライン型２重拡散
うテラルｐｎｐトランジスタについては％第１６回（　
１９８４　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　）　ｒ固体装
置および材料会議（　Ｃｏｎｆ．　ｏｎ　Ｓｏ目ｄ　Ｓ
ｔａｔｅＤｅｖｉｃｅｓ　ａｎｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ
　）において、　Ｓｕｇａｗａｒａ等による「高性能高
電圧ラテラルｐｎｐ　Ｉ’ランジスタ」（人Ｈｉｇｈ　
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　Ｈｉｇｈ　ＶｏｌｔａｇｅＬ
ａｔｅｒａｌ　ｐｎｐ　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ　）とい
う文献で論じられている。

しかし、そこでは、断面構造については論じられている
ものの平面構造については配慮されていなかった◎ ここで、セルファライン型２重拡散うテラルｐｎｐトラ
ンジスタの特徴を説明する。

第４図は従来のラテラルｐｎｐトランジスタの断＋面模式図を示す。これは、ｎ　埋込層１００が形成され
たｎ形の半導体領域１０１に、ボロン等の不純物拡散で
ｐエミッタ（ｐ、）１０４およびｐコレクタ（ｐｃ）１
０５が形成され５次いでリン等の不純物拡散で、ｎベー
スコンタクト層（ｎｎｃ）ｉｏ６が形成された後、更に
電極１２，１３．１４が形成されてなるｐｎｐ　ｌ’ラ
ンジスタである。

このｐｎｐ　ｌ”ランジスタで、耐圧を高くするにはｐ
Ｅ−９０間寸法（ＷｎＢ）を大きくする必要がある◎寸
法ＷｎＢを小さくすると、電流増幅率ｈＰ８や利得帯域
幅積ｆＴは高くできるが、一方ではパンチスルーによる
耐圧低下を招（という問題がある。

従って、第４図のものは、高耐圧で高ｈＦＩｃかつ高ｆ
Ｔなトランジスタを得るには困難な構造であるＯ第５図は、セルファライン型２重拡散ラテラルｐｎｐ　
トランジスタの断面模式図を示す。

このトランジスタは、第４図と同じくｎ　埋込層１００
が形成されたｎ形の半導体領域１０１にｐ、１０４．ｐ
ｃ１０５．ｎＢ、１０６が形成されたものである。

構造上の特徴としてｓ　　ｐＢの周りを高濃度の計ベー
ス（ｎＢ）１０３で囲んだこと、およびｎＢ１０３とｐ
。の間に、ｐｃより若干不純物濃度の低いｐ−コレクタ
＃（ｐｃ）１０２を設けたことがあげられる。

ｎ＋Ｂ１０３はパンチスルーを防ぐためであり、また、
　９−（１０２はｐｇ　−２０間のベース幅を狭くし、
かつ電界を緩和するためである。これらにより狭いベー
スを形成し、高耐圧、高ｈＰｌ及び高ｆＴを確保するも
のである。

ｎ＋ＢＩＯ３を形成する際に用いたのと同じ酸化膜１）
の開口部１）Ａから％ｐＨ１０４を形成するための不純
物を導入することから、第５図のものはセルファライン
ｍ２重拡散ラテラルｐｎｐ　ｌ’ランジスタと呼ばれて
いる。

しかしながら、セルファライン型２重拡散うテラルｐｎ
ｐトランジスタではｂｎＢの拡散端からｐ８の拡散端ま
での距離、すなわちｎＢ幅のばらつきを生じ易く、パン
チスルーによる耐圧低下を招く恐れがある◎ その理由を以下に説明する。

第６図を参照して、第５図に示したセルファライン型２
重拡散ｐｎｐ　トランジスタのｎＢ及びｐ８の形成方法
を説明する。同図の（１）はｎＢ及びｐ８の断面及び斜
右上からの斜視図を示す。

半導体領域１０１の表面に形成された酸化膜１）の開口
部１）Ａよりリンを拡散してｎＢ１０３を形成し、その
後、酸化膜１）の同じ開口部１）Ａよりボロンを拡散し
てｐ、１０４を形成する〇第６図の（２）は開口部１）
Ａの直線部分１２０に垂直な線ｘ−ｘ’にそった断面図
であり、（３）は開口部１）Ａのコーナ部分１２１のＹ
　−Ｙ’線にそりた断面図である。

第６図の（１）おはび（２）の対比から分る様に、開口
部１）Ａのパターンの直線部分１２０とコーナ部１２１
とでは、同じ濃度のリンを拡散してｎ　ＢＩ　Ｏ３を形
成する場合、拡散の広がり方が異なる。

つまり単位体積当りの不・純物量を考えた場合。

直線部分１２０では、不純物は単一平面状に拡散される
。しかし、コーナ部ｉｚｌでは１／４球体状に不純物が
拡散されるので、ｎＢｌｏａの拡散数がりは直線部の方
がコーナ部よりも大きくなる。

すなわち、第６図（２）＋３）においては、Ｌ＞Ｌ　　
でｎＸ　　　　　ＩＩＹあるＯ次に、同じ酸化膜１）の開口部１）Ａよりボロンを拡散
してｐ、１０４を形成する。この際に酸化膜の開口部１
）人の寸法、形状に変化がないとすると、前述と同様に
Ｌ　　）Ｌ　　となる。したかっ１）Ｘ　　　　　ｐｌて、それぞれの拡散数がりの差であるｆｌＢ幅は。

コーナ部の方が直線部よりも狭くなる。

すなわち、第６図（２１（３）において、ＷｎＢ８〉Ｗ
ＩＩＢ。

である。それ故に、パンチスルーに関しては、直線部分
よりコーナ部の方が影響を与えやすくなる。

また、ボロン拡散前に酸化膜がサイドエツチングされる
とＷｌｌＢ、は更に小さくなり、この部分でパンチスル
ーを起こしやすくなる。

これまでの本発明者らの試作結果では、耐圧が１０〜３
５０ｖの範囲でばらつき１歩留りも非常に悪かった。

以上のように、セルファライン型２重拡散ラテラルｐｎ
ｐ　）ランジスタの平面構造には改善すべき問題点があ
った。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、セルファライン型２重拡散うテラルｐ
ｎｐトランジスタにおいてｔ　　ｐＢを形成するセルフ
ァラインホトエツチング時のサイドエッチ量がばらつい
ても、必要なｎベース幅を確保し。

パンチスルーによる耐圧低下を防ぐパターン構造を提供
することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、拡散用マスクの開口を共用して多重拡
散を行なう場合に、前記マスク開口の屈曲部の曲率半径
を予定値以上に設定するか、あるいは屈曲部におけるマ
スク開口を、後続の拡散処理時には、その前の拡散の時
よりも小さく選定することにより、屈曲部におけるｎベ
ース幅が他の部分より狭くなってパンチスルーを起すこ
とを防止した点にある。

〔発明の実施例〕

■ 以下、本発明の第１実施例を第１図により説明する。

本発明によるｐｎｐ　トランジスタの製造法では。

まずｎ形の半導体領域１０１にボロン拡散によりｐ″−
ｃ　１０２を形成し１次いで酸化膜１）の開口部１）４
（酸化膜１）３の下の点線部分も含むすなわち、酸化膜
１）３がない状態で）よりリン拡散によりｎ＋Ｂ１０３
を形成する。

次に、セルファラインホトにより、ｎＢ１０３を形成し
た時の酸化膜の開口部１）４の屈曲部またはコーナ部に
酸化膜１）３を残して、実効開口面積を狭くした開口部
より、ボロン拡散によりｐ、　ｌ　０４を形成する。更
に酸化膜１）の開口部１）５よりｐｃｌ　０５を、また
酸化膜１）の開口部１）６より”ｎｃ　１０６を、それ
ぞれ形成する。

明らかなように、本実施例の特徴は、ｎＢｃ１０３のコ
ーナ部には、厳密な意味でのセルフアライメント手法を
適用せず、ボロン拡散時のマスク開口を、その前のリン
拡散時におけるマスク開口よりも狭くした点にある。

第３図は本発明の第２の実施例の一部断面斜視図である
。

本実施例によるｐｎｐ　トランジスタの製造方法では、
第１の実施例と同じく、ｎ形の半導体領域１０１にボロ
ン拡散によりＰ−ｃ　１０２を形成し。

次いでリン拡散によりｎＢ１０３を形成する。

次に１図に示すように％　ｎ　ＢＩ　Ｏ３を形成した時
の酸化膜１）の開口部１）４のコーナ部に酸化膜１）３
が残った。新たな開口部を形成し、この開口部よりボロ
ンを拡散してｐつ１０４　　を形成する。そして更に、
酸化膜１）の開口部１）５゜１）６よりｐｃｌ　０５　
、　’ａｃ　１０６を形成する。

第２実施例の特徴は、ボロン拡散時のマスク開口を、そ
の前のリン拡散時の酸化膜の開口部１）４のコーナ部分
に酸化膜１）３を残した形状とすることにより、第１の
実施例より動作領域を広く（エミッタの周辺長を長＜）
シた点にある。

第２図は１本発明の製造方法を適用したトランジスタの
コレクターエミッタ間耐圧ＢＶｃＥｏ　　の分布を示す
図であるＯｎ＋Ｂ１０３２よびｐＢ　１０４の拡散に完全なセルフ
ァライン方式を適用した場合に比べ高耐圧（約３５０Ｖ
）で、しかもばらつきの少ないトランジスタを開発でき
ることが分る。

また％ｎＢの全周にセルファラインを適用した場合に比
べ％　ｐ８８重領域が狭くなっているが、ｈア、やｆＴ
等は実用上の問題はなかった。

また、開口部１）６，１）４のコーナ部が曲率半径をも
つように、酸化膜１）４，１）３を残しても、同様の結
果が得られた。

以上に述べた実施例では、前に行なわれるリン拡散時の
マスク開口を矩形状とし、後続のボロン拡散時には、前
の拡散時のマスク開口の少なくともコーナ部、すなわち
屈曲部を櫟ってマスク開口の形状、寸法をリン拡散時よ
りも小さくするか。

あるいは曲率半径を大きくすることによって、コレクタ
・エミッタ間耐圧の向上を実現した。

しかし、第６図に関する説明から分るように。

マスク開口の形状を、コーナ部の無いものか、あるいは
コーナまたは屈曲部の曲率半径の太きいものにすれば、
マスク開口の形状１寸法を全く同じにして、完全なセル
ファライン法を適用しても。

第１．第２実施例と同等の効果を期待できる。

したがって、マスクの開口形状を１曲率半径が予定１直
以上の円または楕円としたり、あるいは、矩形の短辺を
円または楕円の一部で置換した形状としでもよいことは
当然である。この場合の許容最小曲率は、不純物の種類
、拡散温度２時間などに応じて実験的に求めることがで
きる。

さらに１以上では２重拡散の例について述べたが、それ
以上の多重拡散にも本発明が適用できることは明らかで
あろう。

〔発明の効果〕

本発明によれば、コレクタ・エミッタ間耐圧が高く、シ
かもそのばらつきの少ないラテラルトランジスタが得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の断面斜視図。第２図は本発明によるラテラルトランジスタのコレクタ
・エミッタ間耐圧分布を従来法によるものと比較して示
す図、第３図は本発明の第２の実施例の断面斜視図、第
４図は従来のラテラル構造のｐｎｐ　ｌ’ランジスタの
断面図、第５図はセルファライン型２重拡散うテラルｐ
ｎｐトランジスタの断面図、第６図はセルファライン型
２重拡散ｐｎｐトランジスタのＤＢ及びｐＨ形成方法の
説明図である＠１）．１）３・・・酸化膜、１００・・
・ｎ埋込層。１０１・・・ｎ形単結晶シリコン領域、１０２・・・ｐ
−（２領域、１）４・・・酸化膜の開口部、１０３・・
・ｎベース領域、１０４・・・ｐエミッタ領域、１０５
・・・ｐコレクタ領域％　１０６・・・ｎベースコンタ
クト領域代理人弁理士　　平　　木　　道　　人第４図第　　５　　図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体基体表面に拡散用マスクを形成し、前記マ
スクの開口を共用して前記半導体基体に複数回の不純物
拡散を行なう多重拡散方法において、前記マスクの開口
は、予定曲率半径以下の屈曲部を有しないことを特徴と
する多重拡散方法。
（２）拡散は、相異なる不純物を用いて２回行なわれる
ことを特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の多重
拡散方法。
（３）半導体基体表面に拡散用マスクを形成し、前記マ
スクの開口を共用して前記半導体基体に複数回の不純物
拡散を行なう多重拡散方法において、後続の拡散に用い
られるマスクの開口が、少なくともその屈曲部において
は、前の拡散に用いられたマスクの開口よりも狭く選定
されることを特徴とする多重拡散方法。