JPS622657A - 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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JPS622657A
JPS622657A JP60143206A JP14320685A JPS622657A JP S622657 A JPS622657 A JP S622657A JP 60143206 A JP60143206 A JP 60143206A JP 14320685 A JP14320685 A JP 14320685A JP S622657 A JPS622657 A JP S622657A
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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iWの製造方法に関し、特に、バイポ
ーラ型半導体集積回路装置におけるベースのIII引出
部の形成方法の改良に関する。
[従来の技術] 一般にバイポーラ型半導体集積回路装置におけるトラン
ジスタは、pn接合分離、選択酸化技術を用いた践化膿
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。
ここでは、酸化膜分離法によってnpn トランジスタ
を形成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p+1p l
−ランジスタについても適用できるものである。
第5八図ないし第5E図は、従来の製造方法による主要
工程段階における半導体装置の断面構造を示す図である
。以下、第5A図〜第5E図を参照して従来の製造方法
について簡単に説明する。
第5A図において、低不純物濃度のp型(p−型)シリ
コン基板1にコレクタ埋込み層となる高不純物濃度のn
型(n+型)層2が選択的に形成される。次にシリコン
基板1およびn+型層2の上にn−型エピタキシャル層
3が形成される。
第5B図において、下敷酸化膜101および窒化1!2
01がn −lIa上の所定の領域に形成される。窒化
11201をマスクとしてチャンネルカット用のp型層
14のアニールと同時に、窒化11201をマスクとし
て厚い分離酸化膜102が選択酸化により形成される。
第5C図において、まず選択酸化用のマスクとして用い
られた窒化膜201が下敷酸化11101とともに除去
される。次に、改めてイオン注入保護用の酸化膜103
が形成され、フォトレジストII(この段階でのフォト
レジスト膜は図示せず)をマスクとして、外部ベース層
となるp+型115が形成される。さらに、上記フォト
レジスト膜を除去し、改めてフォトレジスト11130
1を所定の形状に形成し、これをマスクとして活性ベー
ス層となるp型層6がイオン注入法により形成される。
第5D図において、フォトレジスト膜301が除去され
、次に一般に燐ガラス(PSG)であるパッシベーショ
ン喚401が被着される。ベースイオン注入層5.6の
アニールとPSGI11401の焼き締めとを兼ねた熱
処理を行なって、中間段階の外部ベース層51および活
性ベース層61が形成される。次に、PSGl1401
の予め定められたWA域にエミッタ電極用コンタクト孔
70およびコレクタ1!楡用コンタクト孔80が形成さ
れ、このコンタクト孔70.80を介してイオン注入法
によりエミツタ層となるべきn+型717およびコレク
タ電極取出装置となるべきn+型層8が形成される。
第5E図において、各イオン注入gをアニールし、外部
ベース152および活性ベース1162が完成され、か
つエミツタ層71およびコレクタ電極取出!181が形
成される。各開孔50.70および80に電機突扱は防
止(たとえばAmとSiとの反応の防止)用の金属シリ
サイドl11501が形成される。この金属シリサイド
11501には、白金シリサイド(Pt −8i ) 
、パラジウムシリサイド(pd−s+ >などが用いら
れる。金属シリサイド膜501上にアルミニウムAiの
ような低抵抗金属を用いてベース電極配線9.エミッタ
電極配線10およびコレクタ電極配線11が形成される
[発明が解決しようとする問題点] ところで、トランジスタの周波数特性はへ−スーコレク
タ容量およびベース抵抗などに依存する。
したがって、トランジスタの周波数特性の向上を図るに
は、これらを小さくする必要がある。上述の従来の構造
におけるp+型外部ベース層52はベース抵抗を低下さ
せるために設けられている。
しかし、この外部ベース層52はベース−コレクタ容量
を増大させるという欠点がある。
第6図は従来の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。ベース抵抗は第6図に示されるエミツ
タ層71とベース電極取出用開孔50との距離り、に依
存する。従来の装置においては、ベース電極配1iiI
9とエミッタ電極配線10どの間隔と’;m極配線9,
10のそれぞれの開孔50.70からのはみ出し分との
合計距離となっている。したがって、フォトエツチング
の精度を向上して′R橿配線間隔を小さくしても、上述
のはみ出し分はどうしても残る。また、第6図に示され
るエミッタM71ど分a!in化!IWWAとの間のベ
ースfIJ域は非活性amrあり、ベース−コレクタ容
量を増大させる。この非活性領域をなくすために、エミ
ッタH71が分wiI化躾に接するウォールド・エミッ
タF331とする方法がある。しかしこの方法において
も種々の欠点が生じる。
第7八図ないし第7C図は、第6図のX−X線における
断面の一部を示す図である。以下、i17八図へ第7C
図を参照して従来のウォールド・エミッタ構造の問題点
について説明する。
第7AIZはベース形成のためにフォトレジスト膜30
1をマスクとして、p型不純物であるボロンを注入した
状態を示す。次に、コンタクトホールを形成するために
エミッタ領域7上の酸化w1103を除去する必要があ
る。しかし、このウォールド・エミッタ構造においては
、第7B図に示されるように、分離酸化膜102の境界
Aが酸化膜除去時にオーバエツチングされ、エミッタ領
域が第7C図にBで示されるように深くなる。この結果
、′2!流増幅率の制御性の低下、ざらには第7C図に
示される部分Bのところでエミッターコレクタ間のショ
ートが生ずる危険性が大きい。
さらに、ベース抵抗を減少させる方法として、第8図に
示されるようなダブル・ベース構造とすることが多々あ
る。しかし、従来方法においては、ベース電極取出しな
どでベース領域が増大し、却ってベース−コレクタ容量
の増大を招くという欠点がある。
また、従来の製造方法においては、エミッターベース接
合が外部ベース領域の表面より深くされており、電流増
幅率の電流依存性が大きくなるという欠点もあった。す
なわち、微少低電流fIi域において、界面(エミッタ
ー外部ベース情域等)において再結合等により電流が吸
収され、電流増幅率の制御性が劣化するという問題点が
あった。
それゆえ、この発明の目的は上述の欠点を除去しベース
抵抗およびベース−フレフタ容量を低下させ、かつ低電
流領域における電流増幅率の電流依存性を小さくし、さ
らに周波数特性の良好な半導体装置を得ることが可能な
半導体装置の1造方法を提供することである。
[問題点を解決するための手段] この発明における半導体の製造方法は、エミッタ領域と
なる半導体基板領域上にエミッタ領域形成用の不純物拡
散源を有するシリコン膜(単結晶。
非晶質および多結晶のいずれか)を形成し、ベース領域
を一部このシリコン膜を介してイオン注入して形成し、
次にこのシリコン膜を用いてエミッタ領域を自己整合的
にベース領域内に形成する。
ざらに、自己整合的にエミッタ領域上のポリシリコン膜
とベース電極取出領域との間に絶縁膜を形成してベース
−エミッタ電極間を絶縁し、さらに自己整合的にベース
電極取出領域を形成する。このとき、エミッターベース
接合は外部ベース領域表面より浅くされてベース電極取
出部と同一の深さに形成される。
[作用コ 自己整合的にベース領域内にエミッタ領域を形成してい
るので、エミッタ領域拡散源となり、かつ金属電極に接
続されるポリシリコン膜等のバターニングマスクによっ
て自己整合的にエミッターシリコン膜周辺に最小のベー
ス電極数出鋼域が形成される。
また、エミッタ領域上のシリコン膜とベース領域上の金
属配線との間には絶縁膜が介在するだけであるので、エ
ミッターベース[1はほぼこの絶縁膜の膜厚となり小さ
くなる。
さらに、不純物拡散源となるポリシリコン膜からの不純
物をエミッタ領域となるべき領域に拡散してエミッタ領
域を形成しているので、エミッタ領域形成時のイオン注
入用にコンタクト孔を形成する必要がない。したがって
、エミッタ領域上の酸化膜を除去する必要がなく、分1
111t酸化膜境界でのオーバエツヂングは生じること
はないので、エミッタ領域とベース領域上がほぼ平行な
状態で分離領域に接するようになる。
ざらに、エミッターベース接合が外部ベース領域表面よ
り浅(されており、再結合による電流の吸収がなく、低
電流領域における電流増幅率の電流依存性が小さくなっ
ている。
[発明の実施例] 第1八図ないし第1J図はこの発明の一実施例である半
導体装置の製造方法の主要工程段階における断面図であ
る。以下、第1八図ないし第1J図を参照してこの発明
の一実施例である半導体装置の製造方法について説明す
る。
第1A図を参照して、p−型シリコン基板1の所定の領
域にn++コレクタ埋込み層2.n−型エビタキシヤル
層3.チャンネルカット用のp型層40分離酸化111
02.コレクタ電極数出鋼域となるn+型型数散層8形
成される。この各領域の形成は、第5A図および第5B
図に示される従来と同様の方法を用いて行なわれる。次
に第5B図に示される下敷酸化11101および窒化1
m201が除去された後、シリコン膜、好ましくはポリ
シリコン膜600.窒化膜202および図化膜104が
この順に半導体基板1の表面上に形成される。次に、予
め定められたパターン形状を有するレジスト膜303を
マスクとして、ポリシリコン[1600,i化1!20
2.t5.にび酸化膜1o4からなる多重膜をエツチン
グする。このバターニングにより、後にコレクタ電極取
出層およびエミツタ層となるm域にのみ、酸化膜104
.窒化WJ202、ポリシリコン膜600が残される。
第1B図を参照する。上述の工程で多層膜のバターニン
グに用いられたレジスト膜303をマスクとして、多層
膜に含まれる酸化11104の側壁のみをサイドエツチ
ングする。この結果、酸化膜104はポリシリコン11
600および窒化110202より内側に後退する。
第1C図において、窒化11202をマスクとして選択
酸化を行なって、酸化膜105が半導体基板表面上の所
定の領域に形成される。
第1D図において、酸化膜104をマスクとしてエツチ
ングを行なって窒化膜202Ll15よび窒化膜202
の下地のポリシリコン膜600をバターニングし、さら
にはシリコン基板(n″層3の予め定められた膜厚そエ
ツチング除去し、ベース電極となるべき部分は薄くされ
る。これは、エミッタ接合(活性ベース領域−エミッタ
領域間の接合)がベース電極取出層と同一の深さに形成
されるようにすることにより電流増幅率の電流依存性を
小さくするためである。すなわち、再結合にあけるiI
流Φ吸収を除去し、低電流領域においても確実に電流増
幅率を制御できるようにする。
第1E図を参照する。W化膜104が除去された後、窒
化111202をマスクとする選択酸化により、酸化1
1106がポリシリコン11600と酸化!11105
との間の半導体基板表面上に形成される。
このとき、選択酸化は薄くされたポリシリコン膜600
のみならずその下のn−型半導体領域3も若干酸化され
る程度に行なわれる。酸化膜106はポリシリコン11
11600の側壁を覆う。
第1F図において、まず窒化膜202が除去ざれる。次
に、酸化11106をマスクとしてポリシリコン116
00にn+型不純物を導入し、不純物含有ポリシリコン
m601が形成される。これによりポリシリコンIII
 601はエミッタ領域形成用の不純物拡散源となる。
第1G図において、酸化膜106が除去された後、p型
不純物がイオン注入され、イオン注入層52”、51.
52.53が形成される。このとき、酸化膜106が除
去さた部分のn−型半導体領域が外部ベース層となる。
一方、酸化膜105・はベース領域とコレクタ領域とを
分離するために残される。このため、酸化III 05
は第1C図における選択酸化において1μ鴎と厚く、か
つ酸化ll1106は第1E図における選択酸化におい
て200〜300 nilと薄く形成される。また、コ
レクタ電極取出領域にイオン注入して形成される0層5
2−.52はコレクタ電極取出用のn+拡散層8により
ほとんど無視できる不純物量であり、コレクタ電極取出
拡散層8にほとんど影響を及ぼさない。また、ポリシリ
コン膜602 (p型不純物が注入されたポリシリコン
m601)の下の活性ベース層となるべきイオン注入領
域は、ポリシリコン膜602を介してp型不純物がイオ
ン注入されるので、外部ベース層となるべき領域53に
比べ浅く形成される。
第1H図において、p型不純物イオン注入ツのアニーリ
ングおよびポリシリコン膜602からのn+型不純物の
シリコン基板3への拡散が同時に行なわれる。この結果
、エミッタ領域7が自己整合的に形成されるとともに、
外部ベース領域54が活性ベース領域6よりも若干深く
かつ低抵抗に形成される。次に低m(800℃〜900
’C8度)での酸化を行ない、n+型ポリシリコンII
!!603゜604上に厚い酸化11107が、p+型
シリコン基板54上に薄い酸化[1108が各々形成さ
れる。
これは、n型不純物の燐または砒素などを高濃度に含む
シリコン、ポリシリコンにおいては、低温はど増速酸化
が行なわれるというよく知られた事実を利用している。
第11図において、ポリシリコン1603.604上に
形成された酸化11107.108に異方性エツチング
(RIE)を行なって、外部ベース領域54上の薄い酸
化膜108が除去される。ここで、ベース電極のエミツ
タ層7へのショートを防止する方法として、第1H図に
示される全表面上に窒化膜203を被着させ、異方性エ
ツチングによってポリシリコン膜603の側壁にのみ窒
化膜203を残した後に、再びRI E (ReacN
vel onbeam  E tching)法を用い
て酸化11108を除去し、ポリシリコン91603側
壁に酸化膜−窒化膜を残す方法があり、第11図にはこ
の状態が示される。
第1J図において、まず、コレクタ電極取出領域8上の
厚い酸化膜108が除去される。次に、予め定められた
領域に選択エツチングが施され、エミッタ電極用コンタ
クト孔70(第1J図には図示せず)およびコレクタ電
極用コンタクト孔80が形成される。次に、たとえば1
1などの低抵抗金属を用いてベース電極配置i19.エ
ミッタ電極配線10(第1J図には図示せず)みよびコ
レクタ電極配線11がそれぞれ形成される。第1J図か
ら見られるように、エミッターベース間間隔はほぼポリ
シリコン11603側豐の酸化膜197と窒化ff12
03との膜厚であって、ベース抵抗は非常に小さくなっ
ている。
第2図上述の発明の一実施例において製造されたトラン
ジスタの平面パターン図であり、第6図に示される従来
法のトランジスタの平面パターン図に対応するものであ
る。第2図に示されるように、エミッタ電極配4111
0につながるポリシリコン11603は、エミッタ領域
7の拡散源となって ・いるから、図中のAのところで
エミッタ!ti27が分離酸化膜102に接することに
なる。また、第7図に示される従来の方法と異なり、エ
ミッタ領域7はポリシリコン膜603からの不純物拡散
により自己整合的に形成されるので、ベース領域が分離
酸化11102近傍でオーバエツチングされて狭くなる
ことはない。すなわち、第3図に示されるように、エミ
ッタ領域70と活性ベース領域6とはポリシリコンl1
lI603を介して同時に形成されるので、はぼ平行で
あり、ベース幅は一定である。したがって、ベース面積
はエミッターベースIK極間のはみ出し領域がなくなっ
ていることとベース電極数出頭域が自己整合的に最小面
積で形成されていることと合わせて大幅に小さくなりベ
ース−コレクタ容量が低減される。また、第2図に見ら
れるように、ベース電極配ta9はエミッタ領域7の三
方周囲に形成されているので、自動的にダブル・ベース
構造となっており、ベース領域の増大をもたIうことな
くベース抵抗が大幅に低減される。
また、エミッタ接合が外部ベース端域表面より浅く形成
されベース電極取出層と同一の深さに形成されているの
で、界面における再結合による電流の吸収がなく、低電
流領域における電流増幅率の電流依存性が小さくなって
いる。
なお、他の実施例として第4図に示されるように、コレ
クタ電極取出領域形成用のn型不純物拡散を行なう代わ
りに、第1G図に示される工程においてレジスト1I3
04をマスクとして、ベース領域の酸化51106を除
去した優、選択的にp型不純物注入を行ない、アニール
処理を行なう。この結果、n型不純物が注入されたポリ
シリコン膜604からn型不純物が拡散しC1極取出層
を形成することができる。
また言うまでもないが、この発明はpnp ?−ランジ
スタの製造にも適用できるものである。
[発明の効!l!] 以上のように、この発明によれば、エミッタ領域上のシ
リコン膜とベースw4域上の金属電極p!A閣には絶縁
膜が介在するだけであるので、エミッターベース間隔を
実効的に小さくでき、その結果ベース抵抗が小さくなっ
て半導体装置の周波数特性が向上する。
また、エミッタ領域形成用の不純物をエミッタ領域とな
るべき領域にポリシリコン膜を拡散源として不純物拡散
してエミッタ領域を形成し、これと同時にベース領域形
成用の不純物をさらに半導体基板に拡散してベースvA
域を完成させているので、分離領域境界がオーバエツチ
ングされることがなく、エミッタ領域とベースIN域と
をほぼ平行な状態で分離酸化膜領域に接するようにする
ことができる。
また、ベース電極数出鋼域がエミッタ領域形成のパター
ンに対し自己整合的に最小面積で形成されるので、非活
性ベース領域が大幅に低減される。
ざらに、第1A図のレジスト5303のパターン寸法か
らサイドエツチングおよび選択酸化時のいわゆるバード
ビークの食い込みによって、エミツタ層を形成するポリ
シリコン膜603のパターン寸法は1/3以下になるの
で、容易にサブミクロン幅のエミッタ領域を実現するこ
とができる。
また、エミッタ接合が外部ベース領域表面より浅く形成
されてベース電極取出層と同一の深さとなっているので
、電流増幅率の電流依存性が小さくなっている。以上の
ようにして、周波数特性が向」11ノだ半導体集積回路
装置の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1八図ないし第1J図はこの発明の一実施例による1
造方法の主要工程段階における断面構造を示す因である
。第2図はこの発明の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。第3図はこの発明における半導
体装置の分離酸化膜境界近傍の断面模式垣である。第4
図はこの発明の他の実施例である半導体装置の製造方法
における断面構造図である。第5八図ないし第5E図は
従来の製造方法の主要工程段階にお番プる半導体装置の
状態を示す断面図である。第6図は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。第7八図ない
し第7C図は従来方法でエミツタ層を分離酸化膜に接す
るように形成した場合における分離酸化膜近傍の断面模
式図である。第8図は従来方法で製造されたダブル・ベ
ース構造のトランジスタの平面パターン図である。 図において、1はp−型シリコン基板、2はn÷型コレ
クタ埋込み層、3はn−型エピタキシャル層、5は外部
ベース層となるべき領域、52゜54は外部ベース領域
、6.62は活性ベース領域、7.71はエミッタ領域
、8.81はコレクタ電極取出領域、9はベース電極配
線、10は工ミッタ電極配線、11はコレクタ電極配線
、50はベース電極用コンタクト孔、70はエミッタ電
極用コンタクト孔、80はコレクタ電極用コンタクト孔
、102は分離酸化膜、103,104.。 105.106,107.108は酸化膜、201.2
02.203は窒化層、303,304はフォトレジス
ト躾、401はパッシベーション膜、600.601,
602,603.604はポリシリコン膜である。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を。 示す。 代  理  人     大  岩  増  雄第1A
図 萬IE図 萬IF図 第1J図 名2図 q、ベース電社輔10:エミ/ン電施鴫r+:コレ7り
IJ!h=和覧    bo3,6o+ :h−ノシ’
)フ4第3図 第SA図 第58図 第SD図 第7A図 第8閏 9:ベース゛を掃配線−lO:工3ッ7電穂配環11:
  コレ7り電仕杓陳 釦、兄77o、 go : つン77ト乳手続補正書(
自発) 特許庁長官殿                圃1、
事件の表示   特願昭60−143206号2、発明
の名称 半導体装置の製造方法 3、補正をする者 5、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄および図面の第1D図 6、補正の内容 (1) 明細書第17頁第14行の「次に」を「同時に
」に訂正する。 (2) 図面の第1D図を別紙のとおり。 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板上に形成され、かつエミ
    ッタ領域、コレクタ領域およびベース領域を備える半導
    体装置の製造方法であつて、前記半導体装置は分離領域
    により隣接する半導体装置と電気的に絶縁されており、 前記半導体基板表面上の予め定められた領域に、シリコ
    ン膜、窒化膜および酸化膜がこの順に堆積されてなる多
    層膜を形成する第1のステップと、前記多層膜に含まれ
    る酸化膜のみをサイドエッチングして前記窒化膜および
    前記シリコン膜より内側に後退させる第2のステップと
    、 前記窒化膜をマスクとして選択酸化を行なって前記半導
    体基板上の予め定められた領域に第1の酸化膜を形成す
    る第3のステップと、 前記サイドエッチングされた酸化膜をマスクとして前記
    窒化膜、前記シリコン膜および前記半導体基板の予め定
    められた深さの領域を選択的に異方性エッチングを行な
    つて除去する第4のステップと、 前記選択的にエッチングされた窒化膜をマスクとして選
    択酸化を行なつて、前記シリコン膜と前記第1酸化膜と
    の間の前記半導体基板表面上に第2の酸化膜を形成する
    第5のステップと、 前記第2の酸化膜をマスクとして、前記第1導電型の不
    純物を前記シリコン膜に導入する第6のステップと、 前記ベース領域の電極取出部となる領域上の前記第2の
    酸化膜を除去する第7のステップと、前記ベース領域と
    なるべき領域に、第2導電型の不純物を導入する第8の
    ステップと、 前記半導体基板に加熱処理を施して前記シリコン膜から
    前記第1導電型の不純物を前記エミッタ領域となるべき
    領域へ拡散して前記エミッタ領域を形成し、かつ同時に
    前記ベース領域を完成する第9のステップと、 前記半導体基板に低温酸化処理を施して、前記エミッタ
    領域に接続されるシリコン膜の側壁および上表面に第3
    の酸化膜を形成する第10のステップと、 前記シリコン膜上の予め定められた領域に形成される前
    記第3の酸化膜を貫通する開孔を通してエミッタ電極を
    形成し、かつ前記半導体基板上の予め定められた領域上
    にベース電極およびコレクタ電極となる電極配線を各々
    設ける第11のステップとを含む半導体装置の製造方法
  2. (2)前記第10のステップと前記第11のステップと
    の間において、前記エミッタ領域に接続されるシリコン
    膜に形成された第3の酸化膜の側壁にさらに窒化膜を形
    成するステップを備える、特許請求の範囲第1項記載の
    半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記第4の工程において、選択的に除去される前
    記半導体基板の予め定められた深さは、エミッターベー
    ス接合が外部ベース領域表面よりも浅くなるようにされ
    た深さである、特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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