JPS6378570A - 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】 〔概　要〕 本発明は半導体装置、特にバイポーラ型のトランジスタ
の製造方法において、ベース／エミッタ領域となる所定
位置に窒化膜を異方性成長させた後当該領域の窒化膜を
残して他をポリッシングにより除去してそこに高ドーズ
量のボロンをイオン注入してベース電極を形成し、残さ
れた窓部分の窒化膜を利用してボロンを低ドーズ注入す
ることによりベース領域を形成し、さらにベース領域形
成後、当該部分をポリシリコンにより埋めそこにヒ素を
イオン注入してエミッタ電極を形成するようにしたもの
である。

〔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
型トランジスタの製造方法に関する。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする問題点〕従来
、この種の半導体装置のセルフアライメント技術による
製造方法として、例えば特開昭６０−８１８６２号に開
示される方法がある。第２図（ａ）。

（ｂ）はこの従来方法の工程の一部分を示す要部断面図
である。図において、１０はＮ型単結晶基板、３０はＮ
゛のエミッタ領域、４０はベース領域、５０は酸化シリ
コン（ＳｉＯ□）膜、６０は窒化シリコン（ＳｉＪ４）
膜、７０はベース電極、８０はポリシリコン膜、１００
はエミッタ電極、１１０および１２０は金属電極、およ
び１９０は酸化膜である。

第２図（ａ）に示す如く、この工程の特徴の１つはサイ
ドエソチング工程がもたれていることである。即ち、サ
イドエツチング部ＳＥは、Ｓｉ３Ｎ。

膜６０を熱リン酸等でエツチングして形成され、この場
合、Ｐ＋ポリシリコン膜からなるベース電極７０の下の
５ｉＪ４膜が横方向の深さ０．７ｍ／ｍ程度に′リン酸
ボイル等によりエツチングされる。

そしてこのサイドエツチングの後にノンドープポリシリ
コン膜を形成し、熱処理（アニール）によってＰ゛ポリ
シリコン膜ベース電極７０からボロンをノンドープポリ
シリコン膜に適量拡散する。

この場合、サイドエツチング部分のノンドープポリシリ
コン膜の一部がボロンによりＰ＋ポリシリコン膜に変化
してベース電極７０を延長した形で形成され、基板内の
ベース拡散領域４０ａとコンタクトする。このような工
程の後第２図（ｂ）に示すようなエミッタ電極１００、
金属電極１１０，１２０が形成されてバイポーラ型トラ
ンジスタを形成する。

しかしながら、このような従来工程においては、前述の
如きサイドエソチング工程を含むために種々の面倒があ
る。即ち、サイドエツチングにおいて、５ＬＮａ膜の厚
さが１いので横方向の深さの制御が容易ではなく、実際
の深さとして前述の如く０．７　ｍ　／　ｍの確認も困
難である。さらにこのようなサイドエソチング工程を含
むために素子完成までの工程全体が非常に長いものとな
っている。

〔問題点を解決するための手段および作用〕本発明は上
述の問題点を解決した半導体装置の製造方法を提供する
ことにあり、その手段は、以下の工程により構成される
ことを特徴とする。即ち、単結晶基板の主面上に第１の
シリコン酸化膜を形成し、さらに該第１のシリコン酸化
膜上にノンドープされた第１のポリシリコン膜を形成す
る工程と、形成された該第１のシリコン酸化膜とポリシ
リコン膜上の所定位置に不要部分を除去してベース／エ
ミッタ領域用の窓を明ける工程と、該ポリシリコン膜上
にさらに第２のポリシリコン膜を形成した後、該窓の側
面に形成された該第２のポリシリコン膜を残して他の部
分をエツチングし、平坦部分の該第１のポリシリコン膜
と共にポリシリコン膜を形成し、さらにＮｔイオン注入
により窒化膜を窓の底部を含めた平坦部分のみに異方性
成長させて形成する工程と、該窒化膜の窓の底部以外の
部分をポリッシングにより除去し、さらに該窓の部分を
マスキングした後、該ポリシリコン膜に高ドーズ量のボ
ロンを注入する工程と、該マスキング部分を除去し、窓
の底部の窒化膜上から低ドーズ量のボロンを注入し、単
結晶基板内の所定の深さまでベース領域を形成する工程
と、該ポリシリコン膜上に該窒化膜上の部分を残して酸
化膜を形成し、形成後酸窒化膜を除去した後さらに第３
のポリシリコン膜を形成する工程と、該第３のポリシリ
コン膜上からヒ素を注入し、注入後該窓の部分のベース
／エミッタ領域を残してこれ以外の第３のポリシリコン
膜の部分をエツチングにより除去し、ヒ素の拡散された
窓の部分によりエミッタ電極を形成する工程と、該エミ
ッタ電極上に金属電極を形成し、さらに該ベース電極上
の所定位置のシリコン酸化膜に窓を明けて金属電極を・
形成する工程と、を少なくさも含むことを特徴とする。

〔実施例〕

第１図（ａ）〜（ｉ）は本発明に係る半導体装置の製造
方法を説明する図である。図において（ａ）〜（ｉ）は
工程順に図示しである。

（ａ）において、この工程では、Ｎ型単結晶基板１の主
面上に、絶縁膜として既に知られた熱酸化法あるいはＣ
ＶＤ　（気相成長）法等により、第１のシリコン酸化（
Ｓｔｏｗ）膜２を形成し、この膜２上にシランガス等の
熱分解によりノンドープの第１のポリシリコン（Ｐｏ　
ｌ　ｙ　Ｓｉ）膜３を形成する。

（ｂ）において、この工程では、膜１および２の不要部
分を除去するためのレジストパターンに基づいて、ベー
ス／エミッタ領域用の窓（Ｈ）を例えばプラズマによる
ドライエツチング（ＲＩＢ）法により明ける。

（Ｃ）において、この工程では、（ｂ）に示す工程にお
いて設けられた窓（Ｈ）を中心として再度ポリシリコン
膜を成長させてノンドープの第２のポリシリコン膜（図
示せず）を形成する。その後、ドライエツチングすると
、粒子の直進性によって側面ａ、ｂは粒子が衝突せずエ
ツチングされず、ノンドープのＰｏ１ｙ　５ｉＨ９３ａ
が残される。即ち、基板の主面上からのドライエツチン
グを行うため、平坦部分のＰｏｊｌ’ｙＳｉ膜は所定膜
厚を残して除去されるが、ｂ子の衝突しない側面ａ、ｂ
部分では図示の如（ＰｏＪｙＳｉ膜が形成される。即ち
、（ａ）に示す工程にて形成されたｐ□ｊ２ｙＳｉ膜３
と（ｃ）にて形成された側面ａ、ｂのＰｏｆｆｙＳｉ膜
によって、図示の如き形状のノンドープのＰｏ１ｙＳｉ
膜３ａが得られる。この場合、側面ａ、ｂは後述する如
くベース電極の一部としてコンタクト機能を担う。

（ｄ）において、この工程では、表面に窒化膜（Ｓｉ３
Ｎ４）　４ａ　、　４ｂが同時に形成される。即ち、窒
素分子Ｎ２をイオン注入し、さらに活性化するためにア
ニールする。この場合、注入される窒素粒子の量、即ち
、ドーズ量は１０′？〜１０”コ／　ｃｎｌ程度である
。図示の如＜　％　Ｓｉ３Ｎ４膜４ａ　、　４ｂは平坦
部分のみに形成される異方性成長である。

（ｅ）において、この工程では、前述の５ｊ３Ｎ４膜の
うち膜４ａのみを除去するためポリッシングが行われる
。ポリッシングは例えば石英粉末等の研暦剤により行わ
れる。この場合、膜４ｂはポリッシングされず残される
。次に窓（Ｈ）のベース／エミッタ領域をレジスト５に
よりマスキングする。これは後述するボロン（Ｂ）の注
入工程によってベース／エミッタ領域に高ドーズのボロ
ンが注入されるのを防止するためである。この場合、５
ｉｚＮａ膜４ｂが窓（Ｈ）の底部に残されているが、こ
れだけでは高ドーズボロンの注入防止としては不足なた
めである。このようにマスキング５をした後、ｐ（＋１
２ｙＳｉ膜３ａ上にボロンがイオン注入される。この時
のボロン注入は前述の如く高ドーズ量として１０Ｉ６コ
／　ｃｒＡで行われる。

（ｆ）において、この工程では、レジストマスキング５
がまず除去され、窓（Ｈ）の部分のＳｉ３Ｎ４膜４ｂの
上方から低ドーズ量１０′３〜１０′４コ／　ｃｎｌの
ボロン注入がなされる。このような低ドーズで行われる
のは前述の高ドーズ注入では基板１の深部まで高ドーズ
量ボロンが注入されるためで、残された５ｊ３Ｎ４膜４
ｂと低ドーズ量注入によって深部までボロンが注入され
ないようにしている。このようにしてベース拡散領域と
して低ドーズ量注入された内部ベースＢ１と高ドーズ量
注入された外部ベースＢ２が図示の形状の如く基板内に
形成される。そしてアニールされて活性化される。低ト
′−ズ量の内部ベースＢ１は本来のトランジスタのベー
スとしての機能をはたし領域であり、高ドーズ量の外部
ベースＢ２はドープされたベース電極３ａとベースＢ１
とのコンタクトとしての機能を有する。

（ｇ）において、この工程では、まず表面を酸化させて
酸化膜６を形成する。この場合、Ｓｉ＋Ｎａ膜４ｂの酸
化レートが他に比べて遅い性質を利用してこの部分に酸
化膜を形成しないように残して他の部分に酸化膜６を形
成する。そしてその後、Ｓｉ３Ｎ４膜４ｂが除去される
。これはこの部分にエミッタを形成するためである。Ｓ
ｉ３Ｎ４膜４ｂの除去は既に知られたリン酸ボイル（ｐ
ｚｏｓ）の水溶液で行われる。そしてこの上から第３の
Ｐｏ６ｙＳｉ膜７が再度形成される。

（ｈ）において、この工程では、第３のポリシリコン膜
７上からヒ素（Ａｓ）のイオン注入が行われる。Ａｓイ
オン注入後、エミッタ領域をマスキングして他のＰｏＪ
ｙＳｉ膜をドライエツチングにより除去する。残された
Ｐｏｊｌ’ｙＳｉ膜７ａに注入されたヒ素はアニール処
理と共に拡散しエミッタ電極を形成する。

（ｉ）において、この工程では、アルミニウム（Ａ１）
によりエミッタの金属電極（Ｅ）とベースの金属電極（
Ｂ）が形成される。即ち、ＡＩ！によって、エミッタ電
極７ａ上に電極（Ｅ）を、また酸化膜６の所定位置に窓
を明けてＡ１により電極を形成する。ドープされたポリ
シリコン膜３ａは既に導体となっているのでベース電極
として金属電極（Ｂ）と外部ベース領域（Ｂ２）との間
をコンタクトする。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、製造工程の途中
において窒化膜の異方性成長をとり入れたことによって
従来行われていたサイドエソチング工程を除去しこれに
よって製造工程を大幅に改善することができる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｉ）は本発明に係る半導体装置の製造
方法を説明する要部工程図、および第２図（ａ）、（ｂ
）は従来工程の一部を示す図である。 （符号の説明） １・・・基板、　　　　　　　　２．６・・・ＳｉＯ２
膜、３　、７　・＝Ｐｏ＃ｙ　Ｓｉ膜、　　３　ａ　・
−ベース電極、７ａ・・・エミッタ電極、　　４ａ　、
　４ｂ・・・窒化膜、５・・・マスク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体装置の製造方法において、 単結晶基板の主面上に第１のシリコン酸化膜を形成し、
   さらに該第１のシリコン酸化膜上にノンドープされた第
   １のポリシリコン膜を形成する工程と、 形成された該第１のシリコン酸化膜とポリシリコン膜上
   の所定位置に不要部分を除去してベース／エミッタ領域
   用の窓を明ける工程と、 該ポリシリコン膜上にさらに第２のポリシリコン膜を形
   成した後、該窓の側面に形成された該第２のポリシリコ
   ン膜を残して他の部分をエッチングし、平坦部分の該第
   １のポリシリコン膜と共にポリシリコン膜を形成し、さ
   らにＮ＿２イオン注入により窒化膜を窓の底部を含めた
   平坦部分のみに異方性成長させて形成する工程と、 該窒化膜の窓の底部以外の部分をポリッシングにより除
   去し、さらに該窓の部分をマスキングした後、該ポリシ
   リコン膜に高ドーズ量のボロンを注入する工程と、 該マスキング部分を除去し、窓の底部の窒化膜上から低
   ドーズ量のボロンを注入し、単結晶基板内の所定の深さ
   までベース領域を形成する工程と、該ポリシリコン膜上
   に該窒化膜上の部分を残して酸化膜を形成し、形成後該
   窒化膜を除去した後さらに第３のポリシリコン膜を形成
   する工程と、該第３のポリシリコン膜上からヒ素を注入
   し、注入後該窓の部分のベース／エミッタ領域を残して
   これ以外の第３のポリシリコン膜の部分をエッチングに
   より除去し、ヒ素の拡散された窓の部分によりエミッタ
   電極を形成する工程と、 該エミッタ電極上に金属電極を形成し、さらに該ベース
   電極上の所定位置のシリコン酸化膜に窓を明けて金属電
   極を形成する工程と、 を少なくとも含むことを特徴とする半導体装置の製造方
   法。