JP3224320B2 - 半導体素子の製造方法 - Google Patents

半導体素子の製造方法

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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体素子の製造方
法の中でも、特にバイポーラトランジスタのベース領域
部の形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の製造方法は、例えば特開
昭59−107573に開示されるものがあり、図3な
いし図4にその製造工程を断面図(参考のため、一部平
面図も合わせて記載)で示し、以下に概略説明する。
【0003】まず、図3(A)に示すように、半導体基
板(この例ではP型シリコン基板、以下、単に基板と称
す)201上に、CVD(化学的気相成長)法により窒
化シリコン膜(耐酸化性膜であり、以下、単に窒化膜と
称す)202を形成し、その上にやはりCVD法で絶縁
膜である酸化膜203を形成する。
【0004】次いで、図3(B)に示すように、公知の
ホトリソ(ホトリソグラフィ)・エッチング技術によ
り、前記酸化膜203を所定領域(素子形成領域)とな
るようエッチングし、続いてその酸化膜203をマスク
にして前記窒化膜202をアンダーカット(前記酸化膜
203の周縁の下が除去されるようエッチングする方
法)する。次いで、露出した基板201にP+ 型不純物
をイオン注入して、P+ 型領域204を形成する(いわ
ゆるフィールド打ち込みである)。
【0005】次に、図3(C)に示すように、前記酸化
膜203を除去し、その後、前記窒化膜202をマスク
にして選択酸化(一般に熱酸化)を行ない、フィールド
酸化膜205を形成する。
【0006】次いで、図3(D)に示すように、前記窒
化膜202を除去し、エネルギー350keV、ドーズ
量2×1012cm-2程度で不純物(例えば燐)をイオン
注入し、1100℃で約6時間加熱してバイポーラトラ
ンジスタとしてのコレクタ領域(n型領域)206を形
成する。
【0007】次に、図3(E)に示すように、再び窒化
膜207、酸化膜208をそれぞれCVD法により形成
し、公知のホトリソ・エッチング技術で所定部分(コレ
クタ取り出し口部分)をエッチング除去する。そして、
その部分にエネルギー120keV、ドーズ量1×10
14cm-2程度で不純物(例えば砒素)をイオン注入し
て、n+ 型領域(コレクタ取り出し部分用)209を形
成する。
【0008】次いで、図4(F)に示すように、前記酸
化膜208を除去し、その後、残った前記窒化膜207
をマスクにして選択酸化を行ない、前記n+ 型領域20
9上を酸化膜210で覆う。次いで、前記窒化膜207
を除去し、再度、窒化膜211、その上に酸化膜212
をCVD法により生成し、ホトリソ・エッチング技術に
より、前記酸化膜212の所定部分(少なくとも真性ベ
ース領域の上の部分を残すよう)をエッチング除去し、
その酸化膜212をマスクにして、前記窒化膜211を
アンダーカットするようエッチングする。そして、ここ
までの構造の酸化膜205,210,211、窒化膜2
12などをマスクにして、基板201に不純物(例えば
硼素)をエネルギー25keV、ドーズ量1×1015
-2でイオン注入し、P+ 型領域(周知のように、これ
はベース取り出し口(図では右側)、コレクタ側接合
(図では左側)のための低抵抗化の役割をもつ、いわゆ
る外部ベースである)213を形成する。
【0009】次いで、図4(G)に示すように、前記酸
化膜212を除去し、その後、残った前記窒化膜211
をマスクにして、選択酸化を行ない所定領域(真性ベー
ス上を残す領域)に酸化膜214を形成する。次いで、
前記窒化膜211を除去し、エネルギー25keV、ド
ーズ量5.25×1012cm-2で不純物(例えば硼素)
をイオン注入し、バイポーラトランジスタの真性ベース
領域(周知のように、前述した外部ベースに対して、ト
ランジスタとしての本来のベースの機能を受け持つ部分
をこのように称す)となるP型領域215を形成する。
【0010】次いで、図4(H)に示すように、前記n
+ 型領域209上の酸化膜210を除去し、コレクタコ
ンタクト部216を開口する。次いで、前記真性ベース
領域215上部に、エネルギー40keV、ドーズ量
3.25×1015cm-2で不純物(例えば砒素)をイオ
ン注入し、前記真性ベース領域215上部にn+ 型層の
エミッタ領域217を形成する。
【0011】次いで、図4(I)に示すように、ホトリ
ソ・エッチング技術により、前記外部ベース(P+ 型領
域)213の一方(ベースコンタクトとなる方、図では
右側)を選択的にエッチング除去し、ベースコンタクト
部218を形成する。以後、図も説明も省略するが、必
要箇所に配線や保護膜などを形成してバイポーラトラン
ジスタ部を完成する。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来技術の製造方法では、エミッタ・ベース接合耐圧が
劣化するという問題があった。以下にその理由につい
て、図4(F),(H)を用いて説明する。
【0013】まず、酸化膜212をマスクとして、窒化
膜211をアンダーカットエッチングした後、P+ 型領
域213を形成するためのイオン注入を行うと、硼素イ
オンは、酸化膜212の庇を貫通して、P+ 型領域21
3が庇下にまで分布する(図4(F))。
【0014】このP+ 型領域213とエミッタ領域21
7の高濃度領域が接触すると、エミッタ・ベース接合間
にリーク電流が発生し、接合耐圧が劣化する(図4
(H))。
【0015】さらに、エミッタ・ベース接合耐圧は、窒
化膜211のアンダーカットのみに依存しているため、
アンダーカット量の面内分布により、エミッタ・ベース
接合耐圧にバラツキが生じ、歩留が悪くなるという問題
があった。
【0016】この発明は、以上述べたエミッタ・ベース
接合耐圧が、(1)P+ 型領域213とエミッタ領域2
17の接触により劣化する、(2)窒化膜211のアン
ダーカット量に依存しているため、アンダーカット量の
ウェハ面内およびウェハ間バラツキにより、接合耐圧に
バラツキが生ずる、という問題点を除去するため、P+
型領域213を形成するイオン注入前に、酸化膜212
および窒化膜211の側壁に、サイドウォールを形成
し、P+ 型領域213と、エミッタ領域217の間隔の
制御と、エミッタ・ベース接合耐圧の窒化膜アンダーカ
ット依存性の軽減を実現し、エミッタ・ベース接合耐圧
の安定した半導体素子の製造方法を提供することを目的
とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】この発明は、前記目的達
成のため、前述した製造方法において、P+ 型領域21
3を形成するイオン注入前に、窒化膜211および酸化
膜212の側壁に絶縁膜のサイドウォールを形成し、そ
の後、それをマスクにしてイオン注入により、P+ 型領
域を形成するようにしたものである。
【0018】
【作用】本発明は、前述したように、P+ 型領域(外部
ベース)領域を形成するイオン注入の前に、真性ベース
上の窒化膜、酸化膜の積層膜部分にサイドウォールを形
成して、それをマスクにして前記イオン注入するように
したので、前記酸化膜の庇下にまでP+ 型領域が形成さ
れず、エミッタが前記P+ 型領域に接触することがな
く、エミッタ・ベース接合間の接合耐圧が改善される。
【0019】
【実施例】本発明の第1の実施例として、その特徴とす
る部分の製造工程を断面図で図1に示し、以下に説明す
る。なお、同図(B)ないし(D)は真性ベース領域部
分を中心とした部分のみ拡大した図である。
【0020】図1(A)は、前述した従来例の製造工程
の図4(F)と同じ工程段階であって、この工程以前は
従来例の工程の図3(A)ないし(E)と全く同じであ
るので説明は割愛する。
【0021】図1(A)の工程は、従来同様、真性ベー
ス形成領域上に窒化膜101(従来例の図4(F)にお
ける211相当)と、その上に酸化膜102(従来例の
図4(F)における212相当)をホトリソ・エッチン
グ技術で選択的に形成するのであるが、本実施例では、
酸化膜102をマスクにして窒化膜101をエッチング
する際、従来例のようにその窒化膜101をアンダーカ
ットしない。
【0022】次いで、図1(B)に示すように、全面に
耐酸化性膜である窒化膜103をCVD法により形成
し、その上に絶縁膜である酸化膜104をやはりCVD
法により形成する。
【0023】次いで、図1(C)に示すように、前記酸
化膜104を異方性エッチングによりエッチングし、前
記窒化膜101、酸化膜102の部分(窒化膜103も
含めて)の側壁にサイドウォール105を形成する。そ
の後、そのサイドウォール105が形成された前記窒化
膜101、酸化膜102の部分をマスクにして、従来例
同様のイオン注入によりP+ 型領域即ち外部ベース領域
106を形成する。このとき、注入のエネルギーとして
不純物(例えば硼素)イオンが前記窒化膜103を貫通
する程度のエネルギーを従来例のエネルギーに加えて、
不純物プロファイルが従来例と同等になるようにする。
【0024】次いで、図1(D)に示すように、前記サ
イドウォール105を除去する。この後、図1(E)に
示すように、前記窒化膜103を除去し、次いで、前記
酸化膜102をマスクにして、その下の前記窒化膜10
1をアンダーカットする。
【0025】この後は、従来例の図4(G)以後の工程
と全く同様にして、バイポーラトランジスタ部分を完成
させる。従って、その説明は省略する。
【0026】次に、本発明の第2の実施例を、第1の実
施例同様その特徴部分の工程を図2に断面図で示し、以
下に説明する。なお同図(B)(C)は第1の実施例同
様、真性ベース領域部分を中心とした部分のみの拡大図
である。
【0027】図2(A)は、第1の実施例同様、前述し
た従来例の製造工程の図4(F)と同じ工程段階であ
る。即ち、この工程以前は従来例の工程の図3(A)な
いし(E)と全く同じであるので説明は割愛する。
【0028】図2(A)の工程は、従来同様、真性ベー
ス形成領域上に窒化膜301(従来例の図4(F)にお
ける211相当)と、その上に酸化膜302(従来例の
図4(F)における212相当)をホトリソ・エッチン
グ技術で選択的に形成する。本実施例では、第1の実施
例と違い、酸化膜302をマスクにして窒化膜301を
エッチングする際、従来例同様、その窒化膜301をア
ンダーカットする。
【0029】次に、図2(B)に示すように、酸化膜3
03をCVD法により全面に生成する。次いで、図2
(C)に示すように、前記酸化膜303を異方性エッチ
ングによりエッチングして、前記窒化膜301と酸化膜
302の積層膜側壁にサイドウォール304を形成す
る。そして、該サイドウォール304が形成された前記
積層膜(301,302)の部分をマスクにして、従来
例同様、不純物をイオン注入してP+ 型領域(外部ベー
ス)305を形成する。
【0030】この後、図2(D)に示すように、前記サ
イドウォール304を除去するとともに、前記酸化膜3
02も除去する。
【0031】この後は、従来例の図4(G)以後の工程
と全く同様にして、バイポーラトランジスタ部分を完成
させる。従って、その説明は省略する。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
によれば、真性ベース領域上に形成した窒化膜、酸化膜
の積層膜部分の側壁にサイドウォールを形成して、それ
をマスクにしてP+ 型領域即ち外部ベース領域形成のた
めの不純物イオン注入をするようにしたので、従来例の
ように前記窒化膜のアンダーカットによってできた前記
酸化膜の庇下まで前記P+ 型領域が分布せず、エミッタ
と外部ベースとの接触が生じない。従って、エミッタ・
ベース接合間のリーク電流が低減され、接合耐圧が改善
され、接合容量の低減が図れる。
【0033】また、前記サイドウォールを形成すること
により、特に第1の実施例では前記窒化膜を最初にアン
ダーカットしないので、前記窒化膜とP+ 型領域との間
隔を制御し易い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の工程断面図
【図2】本発明の第2の実施例の工程断面図
【図3】従来技術の工程断面図(その1)
【図4】従来技術の工程断面図(その2)
【符号の説明】
101,103 窒化膜 102,104 酸化膜 105 サイドウォール 106 P+ 型領域(外部ベース)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にバイポーラトランジスタ
    を形成する方法として、 (a)半導体基板に形成する前記トランジスタの真性ベ
    ース領域上に、第1の耐酸化性膜とその上に第1の絶縁
    膜をそれぞれ選択的に形成した後、全面に第2の耐酸化
    性膜を形成する工程、 (b)前記選択的に形成した第1の耐酸化性膜と第1の
    絶縁膜との積層膜の部分の両側壁に、第2の絶縁膜でサ
    イドウォールを形成する工程、 (c)前記第1の耐酸化性膜と第1の絶縁膜とサイドウ
    ォールの部分をマスクにして、前記第2の耐酸化性膜を
    介して半導体基板に不純物を導入する工程、 (d)前記サイドウォールと第2の耐酸化性膜を除去し
    た後、前記第1の絶縁膜をマスクにして前記第1の耐酸
    化性膜をアンダーカットする工程、以上の工程を含むこ
    とを特徴とする半導体素子の製造方法。
  2. 【請求項2】 半導体基板上にバイポーラトランジスタ
    を形成する方法として、 (a)半導体基板に形成する前記トランジスタの真性ベ
    ース領域上に、第1の耐酸化性膜とその上に第1の絶縁
    膜をそれぞれ選択的に形成し、該第1の絶縁膜をマスク
    にして前記第1の耐酸化性膜をアンダーカットする工
    程、 (b)前記第1の耐酸化性膜と第1の絶縁膜との積層膜
    の両側壁に、第2の絶縁膜でサイドウォールを形成する
    工程、 (c)前記第1の耐酸化性膜と第1の絶縁膜とサイドウ
    ォールの部分をマスクにして、半導体基板に不純物を導
    入する工程、 (d)前記サイドウォールと第1の絶縁膜を除去する工
    程、以上の工程を含むことを特徴とする半導体素子の製
    造方法。
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