JPS63199461A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、特にバイポーラ
トランジスタのベース、エミッタ領域の形成方法に関す
る。

〔従来の技術〕

従来、この種の半導体装置の製造方法として、特開昭６
０−８１８６２号公報に開示されているものがある。こ
の半導体装置の製造方法、特にベース、エミッタの形成
に際しては、半導体基板の表面に各種絶縁膜と不純物を
ドープしたポリシリコン膜を多層に形成しておき、これ
らの膜を所要パターンにエツチングした後、ポリシリコ
ン膜の端部において下層の絶縁膜をオーバエツチングし
てポリシリコン膜をオーバハング状に構成する点に特徴
を有している。

その後、オーバハング部の下側の窪みをポリシリコンで
充填し、かつポリシリコンを熱処理した後、シリコンエ
ツチングしてポリシリコンを除去し、第１のベース領域
を形成する。次に、イオン注入により第２のベース領域
を形成する。

その後、ドライエツチングによりエミッタコンタクトを
形成し、別に設けたポリシリコンから不純物を拡散して
エミッタ領域を形成している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

このように形成される半導体装置には、ポリシリコン膜
の下部における絶縁膜のサイドエツチングのばらつきに
よって、第１ベース領域の不純物濃度が変動し、その結
果トランジスタのベース−エミッタ間耐圧ＢＶＥＩＩＯ
が変動してトランジスタの歩留が低下される問題を有し
ている。この変動はサイドエツチング量の制御不安定性
によるものとされているが、この制御不安定性はサイド
エツチング量を視認できないことが原因とされている。

本発明はベース−エミッタ間耐圧の安定化及びベース、
エミッタの微細化を図ることのできる半導体装置の製造
方法を提供することを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置の製造方法は、半導体層上に絶縁膜
、一の導電型不純物を含む第１のポリシリコン層及び絶
縁膜を積層形成し、かつその所要箇所に第１の開口を開
設し、この開口を含むように第２のポリシリコンを形成
するとともに、これを全厚さに渡って異方性エツチング
して開口内の両側面位置にのみ第２のポリシリコンを設
け、かつこのポリシリコンを介して第１のポリシリコン
の不純物層を半導体層に拡散して一導電型不純物拡散層
を形成し、更にこの開口に絶縁膜を形成した後に、開口
を通して一導電型不純物をイオン注入しかつ絶縁膜に小
幅寸法の第２の開口を開設し、この上に形成した第３の
ポリシリコン層に含まれる反対導電型不純物を第２の開
口を介して前記半導体層に拡散する工程を含んでおり、
一の導電型不純物でベースを、反対導電型不純物でエミ
ッタを形成している。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図〜第９図は本発明をＮＰＮ）ランジスタの製造に
適用した実施例を製造工程順に示す断面図であり、この
中筒３図〜第８図は第２図の破線１４で囲む部分をのみ
拡大して示す図である。

先ず、第１図において、Ｐ型車結晶シリコン基板２上に
Ｎ＋埋込層３及びＮ型エピタキシャル層４を形成し、Ｌ
ＯＣＯ３法により熱シリコン酸化膜６で活性化領域を画
成する。その上でＮ゛コレクタ層５形成し、更にＣＶＤ
シリコン窒化膜７゜ＣＶＤシリコン酸化膜８を形成し、
かつこれらを選択除去した後にボロンをドープしたＰ”
ポリシリコン（第１のポリシリコン）９とノンドープポ
リシリコン１０を夫々選択的に形成している。

次に、第２図に示すように、熱酸化によりＰ゛ポリシリ
コン９上ポリシリコン酸化膜１１を形成する。この酸化
膜は以降の説明で判るようにＰ゛ポリシリコン９膜中ポ
ロンがノンドープポリシリコン１０へ拡散移動するのを
防くものである。

そして、前記ポリシリコン酸化膜１１に図外のマスクを
形成してベース及びエミッタ拡散層の形状を定義した後
、前記ポリシリコン酸化膜１１．Ｐ”ポリシリコン９．
ＣＶＤ−シリコン窒化膜７及び熱シリコン酸化膜膜６を
順次選択除去して開口部１２（第１の開口）を形成する
。このとき、Ｐ＋ポリシリコン９の除去は反応性スパッ
タイオンエツチング（ＲＩＥ’）を用い、他はウェット
エツチング法を用いている。

次に、第３図のように、開口部１２を含む全面にノンド
ープポリシリコン（第２のポリシリコン）Ｉ３をＣＶＤ
法により形成する。続いて、第４図に示すように、ポリ
シリコン酸化膜１１上のノンドープポリシリコン１３を
ＲＴＥとＫＯＴ（等による異方性エツチングで除去する
。すると、同図のように前記開口部１２の側壁にのみ比
較的厚いノンドープポリシリコン１３が残される。これ
により、開口部１２内の両側壁のノンドープポリシリコ
ン１３間は電気的に分離される。また、このとき開口部
１２の直下にあるＮ型エピタキシャル層４は異方性エツ
チングによってエツチングされることは殆どない。

次に、第５図に示すように、Ｐ″ポリシリコン９非酸化
雰囲気、例えばＮ２ガス雰囲気中で高温の熱処理を行う
。すると、Ｐ”ポリシリコン９中の高濃度ボロンが同図
のように開口部１２の側壁に残るノンドープポリシリコ
ン１３に拡散し、ノンドープポリシリコン１３はＰ＋ポ
リシリコン９ａに変成される。

そして、第６図に示すように、Ｐ＋ポリシリコン９ａを
押込拡散（ドライブイン）することにより、前記Ｎ型エ
ピタキシャル層４にボロンが高濃度に拡散され、ここに
Ｐ゛拡散層１５が形成される。これはＮＰＮ）ランジス
タ１のベース領域の一部を構成することになる。

次に、第７図に示すように、開口部１２を熱酸化して酸
化膜１６を形成する。そして、この酸化膜１６をマスク
としてボロンをイオン注入しかつ熱処理してＰ−拡散層
１７を形成する。これは前記Ｐ゛拡散層１５と合わせて
ベース領域を構成する。

更に、同図に示すように、比較的厚く酸化膜１８とポリ
シリコン１９をＣＶＤにより成長させた後、ポリシリコ
ン１９を方向性のあるドライエツチング（ＲＩＥ又は異
方性エツチング）によって除去する。これにより、前記
開口部１２が存在していた箇所に生じた凹部両側にポリ
シリコンの残渣１９ａが生じる。その後、このポリシリ
コン残渣１９ａをマスクとして前記熱酸化膜１６とＣ■
Ｄ酸化膜１８をエツチングして小幅寸法の開口（第２の
開口）２０を開設し、エミッタ領域の形状定義を行う。

その後、第８図のように、ＣＶＤ酸化膜１８上にポリシ
リコンをＣＶＤによって成長させるとともに、例えばＡ
ｓのようなＮ型不純物を前記ポリシリコンにイオン注入
してＮ＋ポリシリコン（第３のポリシリコン）２１を形
成し、これをドライブイン拡散してエミッタとしてのＮ
＋拡散層２２をベース領域中に形成する。

以下、第９図に示すように、通常のプレーナ技術を用い
てベース電極２３．エミッタ電極２４゜コレクタ電極２
５及び層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜２６を形成す
ることにより、ＮＰＮ）ランジスタ１が完成される。

このような製造方法によれば、第６図で示すように正確
に形状定義された開口部１２の側壁にＰ″″″ポリシリ
コン９成した上でＰ１拡散層（ベース）１５を作るため
、Ｐ＋拡散層１５及びＰ−拡散層１７の形成位置の変動
が少なくなる。したがって、後に形成されるＮ゛拡散層
（エミッタ）２２とベース１５．１７間耐圧ＢＶＥＩＩ
Ｏは比較的安定でかつ再現性が高く、従来構造にみられ
たベースの位置変動による耐圧低下は生じない。これは
またリングラフィ技術による開口部の正確な形状定義の
他に、製造段階においてその正確性を視認によって容易
に検査できることにもよる。

更に、ベース１５を開口部の側壁に設けたＰ゛ポリシリ
コンらボロンを拡散して作るため、この寸法が開口部１
２のマスク寸法より小さくなり、また第８図に示すよう
に開口部１２内に更に開設された小幅寸法の第２の開口
２０内のＮ゛ポリシ コン２１を通して砒素を拡散してエミッタ（Ｎ”拡散層
）２２を形成するため、実際のマスク寸法より小さなエ
ミッタが実現できる。

このような製造方法は、上述した特開昭６０−８１８６
２号公報のものに比較して極めて簡単でであることは明
らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、半導体層上に設けた第１
のポリシリコン層に第１の開口を開設し、この開口に第
２のポリシリコンを形成するとともにこれを全厚さに渡
って異方性エツチングして開口内の両側面位置にのみ第
２のポリシリコンを設け、その上でこのポリシリコンを
介して第１のポリシリコンの不純物層を半導体層に拡散
して一導電型不純物拡散層を形成し、更にこの開口を通
して一導電型不純物をイオン注入した後、小幅寸法の第
２の開口を開設し、この開口を介して第３のポリシリコ
ン層に含まれる反対導電型不純物を前記半導体層に拡散
して一の導電型不純物でベースを、反対導電型不純物で
エミッタを夫々形成しているので、ベース、エミッタを
正確に形状定義してしかも微小寸法に形成でき、これに
よりベース−エミッタ間耐圧の安定なトランジスタを製
造できる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第９図は本発明の製造方法を工程順に示す断
面図であり、第１図、第２図及び第９図はバイポーラト
ランジスタ全体の断面図、第３図乃至第８図は第２図に
破線１４で囲む領域の拡大断面図である。 ■・・・ＮＰＮトランジスタ、２・・・Ｐ型車結晶シリ
コン基板、３・・・Ｎ”埋込層、４・・・Ｎ型エピタキ
シャル層、５・・・Ｎ“コレクタ層、６・・・熱シリコ
ン酸化膜、７・・・ＣＶＤシリコン窒化膜、８・・・Ｃ
Ｖ　Ｄ　シ’Ｊコン酸化膜、９・・・Ｐ゛ポリシリコン
第１のポリシリコン）、１０・・・ノンドープポリシリ
コン、１１・・・ポリシリコン酸化膜、１２・・・開口
部（第１の開口）、１３・・・ノンドープポリシリコン
（第２のポリシリコン）、１５・・・Ｐ°拡散層８　（
ベース）、１６・・・酸化膜、１７・・・Ｐ−拡散層（
ベース）、１８・・・酸化膜、１９・・・ポリシリコン
、１９ａ・・・残渣、２０・・・開口（第２の開口）、
２１・・・Ｎ＋ポリシリコン（第３のポリシリコン）、
２２・・・Ｎ＋拡散層（エミッタ）、２３・・・ベース
電極、２４・・・エミッタ電極、２５・・・コレクタ電
極、２６・・・酸化膜。 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体層上に絶縁膜、一の導電型不純物を含む第
   １のポリシリコン層及び絶縁膜を積層形成し、かつその
   所要箇所に第１の開口を開設する工程と、全面に第２の
   ポリシリコン層を形成し、かつこれを全厚さに渡って異
   方性エッチングして前記第１の開口内の両側面位置にの
   み前記第２のポリシリコンを残す工程と、前記第１のポ
   リシリコンに含まれている不純物を前工程で残された第
   ２のポリシリコンに拡散し、更に前記半導体層に拡散し
   て一導電型不純物拡散層を形成する工程と、前記第１の
   開口を埋めるように絶縁膜を形成した上で、前記開口を
   通して前記半導体層に一の導電型不純物をイオン注入す
   る工程と、この絶縁膜に小幅寸法の第２の開口を開設す
   る工程と、少なくともこの開口を含む領域に反対導電型
   の不純物を含む第３のポリシリコン層を形成する工程と
   、この第３のポリシリコン層に含まれる不純物を前記半
   導体層に拡散する工程を含むことを特徴とする半導体装
   置の製造方法。