JPH01181464A - バイポーラトランジスタの製造方法 - 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、第１導電型の第１の半導体領域に、第２導電
型の低濃度及び高濃度の不純物領域を形成し、その第２
導電型の不純物領域に第１導電型の第２の不純物領域を
形成するバイポーラトランジスタの製造方法に関する。

〔発明の概要〕

本発明は、第１導電型の第１の半導体領域に、第２導電
型の低濃度及び高濃度の不純物領域を形成し、その第２
導電型の不純物領域に第１導電型の第２の不純物領域を
形成するバイポーラトランジスタの製造方法において、
第２導電型の第１の低濃度不純物領域に凹部を形成し、
その凹部の側壁部に不純物拡散阻止層を形成し、その凹
部に臨んで第２導電型の第２の低濃度不純物領域を形成
することにより、ベース接合を浅くし、しかも第２導電
型の高濃度不純物領域と低濃度不純物領域の接続を確実
にすると共に、第１導電型の第２の不純物領域のサイド
部分の寄与による特性劣化を防止するものである。

〔従来の技術〕

第１導電型の第１の半導体領域に、第２導電型の低濃度
及び高濃度の不純物領域を形成し、その第２導電型の不
純物領域に第１導電型の第２の不純物領域を形成するバ
イポーラトランジスタの製造方法にかかる技術として、
本件出願人は、先に、特願昭６２−１８４８９８号明細
書及び図面に記載したように、第２導電型の低濃度不純
物領域の一部に凹部を形成し、その凹部に臨んでベース
活性領域となる低濃度不純物領域を形成する技術を提案
している。

第３図は上記技術を用いて製造するバイポーラトランジ
スタの一部を示しており、そのベースはベース活性領域
１３７．接続用低濃度不純物領域１３２、グラフトベー
ス領域１３１からベース取り出し電極１２６に至るよう
に形成されている。

そして、そのエミッタは凹部１３４の底部及び側部に亘
って形成された不純物領域１３９を用いている。そして
、このようなバイポーラトランジスタでは、ベース接合
の深さを浅くし、高性能化が実現されると共に、ベース
領域の確実な接続が行われる。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが、上記技術にあっては、エミッタ領域１３９が
凹部１３４の底部及び側部に亘って形成されている。こ
のため、接合部の容量Ｃｊ、が増大して、高周波特性が
劣化する。また、エミッタ領域１３９の接合部全体に亘
って電流ｉ　（第３図中。

破線で模式的に示す、）が流れるため、そのｈｒｔが低
くなる。

そこで、本発明は、そのようなエミッタのサイドインジ
ェクション効果を低減するようなバイポーラトランジス
タの製造方法を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の技術的な課題を解決するために、本発明のバイポ
ーラトランジスタの製造方法は、まず、第１導電型すな
わちＰ型若しくはＮ型の第１の半導体領域に、その反対
の導電型である第２導電型の高濃度不純物領域及び第２
導電型の第１の低濃度不純物領域を形成する０次に、そ
の第２導電型の第１の低濃度不純物領域に凹部を形成す
る。この凹部の形成後、その凹部の側壁部に不純物拡散
阻止層を形成する。上記不純物拡散阻止層は、例えばＣ
ＶＤ法や表面酸化法等によってシリコン酸化層の材料で
形成することができる。また、シリコン酸化層に限定さ
れず、他の材料でも良い、その凹部に臨んで第２導電型
の第２の低濃度不純物領域を形成する。そして、その第
２導電型の第２の低濃度不純物領域に第１導電型の第２
の不純物領域を形成する。

〔作用］ 第１の低濃度不純物領域に凹部を形成して、その後に該
凹部に臨んで第２の低濃度不純物領域を形成することで
、ベース領域を確実に接続して行くことができ、ベース
接合も浅いものにすることができる。そして、特に本発
明のバイポーラトランジスタの製造方法では、第２導電
型の第２の低濃度不純物領域が臨んで形成される不純物
拡散阻止層が第１導電型の第２の不純物領域にも接する
こととなり、サイドインジェクション効果等は有効に防
止される。

〔実施例〕

本発明の好適な実施例を図面を参照しながら説明する。

本実施例のバイポーラトランジスタの製造方法は、ＮＰ
Ｎ型のバイポーラトランジスタの製造方法であり、不純
物を含有した多結晶シリコン層からの拡散によりグラフ
トベース領域を形成し、ベース活性領域（所謂イントリ
ンシックベース領域）とグラフトベース領域を接続する
接続用の低濃度不純物領域を有する構造のバイポーラト
ランジスタを製造する方法である。以下、本実施例を第
１図ａ〜第１図ｋを参照しながらその工程順に従って説
明する。なお、第１図ｂ〜第１図にでは、簡単のため第
１図ａの破線領域内のみを拡大して図示する。

（ａ）　　まず、第１図ａに示すように、例えばＰ型の
半導体基体２１にＮ０型の埋め込みＮ２２を形成し、そ
の上部に積層したＮ型のエピタキシャル層に選択酸化や
トレンチ等により素子分離領域２４を形成して第１導電
型（Ｎ型）の第１の半導体領域としての島状領域２３を
形成する。続いて、多結晶シリコン層を被着しパターン
ニングしてベース取り出し電極２６を上記島状領域２３
上に形成し、シリコン酸化膜等の絶縁膜２７を被着する
。

次いで、これらベース取り出し電極２６や絶縁膜２７が
上記島状領域２３上で開口され、島状領域２３を露出し
た開口部２８が形成される。なお、上記素子骨ＨＳＲ域
２４の一部の下部にはチャンネル形成阻止領域２５が形
成され、上記埋め込み層２２の一部はコレクタ取り出し
領域２３Ｇと接続する。

（ロ）次に、第１図すに示すように、開口部２８に臨む
半導体領域（すなわち上記ベース取り出し電極２６の開
口端部および露出した島状領域２３の表面）を酸化して
、バッファ酸化膜２９を形成する。このバッファ酸化膜
２８の膜厚は１００人〜２００人或いは数百人程度の厚
みで良く、表面の熱酸化により形成される。この時、第
１導電型の第１の半導体領域である島状領域２３の上記
ベース取り出し電極２６の下部領域には、Ｐ型の不純物
が拡散する。

（Ｃ）　　このようなバッファ酸化膜２９を形成した後
、第１図Ｃに示すように、イオン注入によりＢ゛やＢＦ
、”等のＰ型の不純物を上記開口部２日の領域で上記バ
ッファ酸化ｎ’Ｊ２９を介して導入する。

このイオン注入は、低濃度となるように例えば１０１２
個／ｃ＋ｌｌのオーダーで行われ、−例として打ち込み
エネルギーは３０ｋｅＶである。そして、上記バッファ
酸化膜２９の下部の島状領域２３の表面には、打ち込ま
れた不純物が分布する。

（ｄ）　　次に、第１図ｄに示すように、開口部２８を
含む全面にＣＶＤ５＋　Ｏ□膜３０を例えば膜厚３ＯＯ
Ｏλ〜４０００人程度の厚みで形成する。このＣＶＤ５
＋Ｏｉ膜３０は、アニール時のキャップとして用いられ
る。そして、このようなＣＶＤ５ム０□膜３０を全面に
形成した後、不純物を導入した領域の活性化等のために
、アニールが行われる。このアニール条件は、例えば９
００℃、数十分間程度で行うことができる。アニール処
理によって、上記ベース取り出し電極２６の下部には、
第２導電型（Ｐ型）の高濃度不純物領域であるグラフト
ベースＮ域３１が形成され、上記バッファ酸化膜２９の
下部には、第２導電型（Ｐ型）の第１の低濃度不純物領
域である接続用低濃度不純物領域３２が形成される。な
お、アニール処理を次のサイ゛ドウオール部形成後に行
うことも可能である。

（ｅ）　　続イテ、全面に形成したＣＶＤ５ｔ　Ｏｘ膜
３０をＲＩＥ（反応性イオンエツチング）法等の異方性
エツチングによりエッチバックし、上記開口部２８の側
壁部分にサイドウオール部３３を形成する。すると、周
囲の側壁をサイドウオール部３３に囲まれた開口部２８
の底部には、酸化膜が除去されて島状領域２３の接続用
低濃度不純物領域３２が臨むことになり、そのサイドウ
オール部３３の下部にも接続用低濃度不純物領域３２の
一部が存在することになる。このサイドウオール部３３
はエミッタとベースの分離のための層の一部として機能
する。

（「）　　このようにサイドウオール部３３を形成しな
がら、島状領域２３の表面を露出させ、そこで、第１図
ｆに示すように、上記サイドウオール部３３等の酸化膜
をマスクとして整合的にシリコンエツチングを行う。こ
のエツチングにより接続用低濃度不純物領域３２の一部
には凹部３４が形成され、イオンの打ち込みによる接続
用低濃度不純物領域３２の形成の際のダメージを受けた
部分やチャネリングテールの部分等が当該凹部３４の形
成により除去される。この凹部３４の形成のためのエツ
チングは、上記接続用低濃度不純物領域３２の深さ方向
に亘って行われる。また、このエツチングは、上記サイ
ドウオール部３３をマスクとする。このためそのサイド
ウオール部３３の下部の接続用低濃度不純物領域３２は
エツチングされずに残存する。

このようなシリコンエツチングによって、上記接続用低
濃度不純物領域３２の一部は除去されることになるが、
この除去によって、アニールによる不要な不純物拡散の
拡がりを抑えることができ、後の工程でベース活性領域
を形成しても容易にその接合を浅いものに制御できるこ
とになる。

（（２）このようなシリコンエツチングの後、第１図ｇ
に示すように、全面にシリコン酸化層２０を形成する。

このシリコン酸化層２０は、上記凹部３４にも充填され
、その凹部３４の側壁部３４ａに被着する。

（ｈ）　　シリコン酸化膜２０を全面に形成した後、第
１図りに示すように、そのシリコン酸化膜２０を例えば
ＲＩＥ法によってエッチバックする。すると、シリコン
酸化Ｗｉ２０は、上記凹部３４の側壁部３４ａと上記サ
イドウオール部３３の側部に残存し、これが不純物拡散
阻止層ｌＯとして機能する。そして、凹部３４の底部で
は半導体領域の一部が露出する。

不純物拡散阻止層１０を上記凹部３４の側壁部３４ａに
形成した後、全面に、薄い多結晶シリコン層３５を形成
する。すなわち、薄い多結晶シリコンＮ３５は上記不純
物拡散阻止層１０の表面に接しながら、凹部３４の底部
に至り、その底部で露出している半導体領域上を被って
形成される。

この薄い多結晶シリコン層３５は、ベース活性領域を上
記凹部３４に臨んで拡散させるために形成され、さらに
後の工程ではエミッタの拡散のためにも用いられる。ま
た、その薄い多結晶シリコン層３５の膜厚は例えば１０
００人〜２０００人程度とされる。そして、この薄い多
結晶シリコン層３５には、Ｂ゛やＢＦ、”等の不純物が
導入される。このイオン注入は、例えばＩＱ１３個／Ｃ
−程度のオーダーで行われる。

（＋３　　次に、第１図ｉに示すように、薄い多結晶シ
リコン層３５が形成されてなる凹部３４を含む全面にＣ
ＶＤ、ＳｔＯｇ膜３６が形成される。続いて、ベースの
アニールが比較的低温（例えば１０００°Ｃ以下）で行
われる。このアニールによって上記薄い多結晶シリコン
層３５から拡散したＰ型の不純物により第２導電型（Ｐ
型）の第２の低濃度不純物領域であるベース活性領域３
７が、上記凹部３４の底部に臨んで形成される。このと
き、アニールによって形成されたベース活性領域３７は
、上記サイドウオール部３３及び上記不純物拡散阻止層
１０の下部に残存していた上記接続用低濃度不純物領域
３２と接続する。また、凹部３４の形成時に接続用低濃
度不純物領域３２の形成用の不純物が十分に除去されて
いるために、ベース活性領域３７の接合深さは必要以上
に拡がらないことになる。°なお、低温でアニールを行
うために、ランプアニール等のラピッドサーマルアニー
ル等を用いることもできる。

（ｊ）　　このようなベース活性領域３７の形成の後、
第１図ｊに示すように、上記ＣＶＤ５．Ｏ□膜３６を除
去し、再び上記薄い多結晶シリコン層３５を露出させる
。その露出後、例えば砒素等のＮ型の不純物とするイオ
ン注入がおよそ１０”個／ｃｄ程度のオーダーで行われ
る。

（リ　次に、再びＣＶＤＳｉ　ｏｘ膜３８が全面にエミ
ッタ拡散のキャップ用に形成される。そして、第１図ｋ
に示すように、およそ８００　’Ｃ〜１０００°Ｃ程度
の温度でエミッタ拡散が行われ、第１導電型（Ｎ型）の
第２の不純物領域であるエミッタ領域３９が上記凹部３
４の表面のベース活性領域３７に形成される。このとき
、本実施例のバイポーラトランジスタの製造方法では、
特に不純物拡散阻止層ＩＯが上記凹部３４の側壁部３４
ａに形成されているために、その凹部３４の側壁部３４
ａには、上記Ｎ型の不純物は拡がらない、従って、エミ
ッタのサイドインジェクション効果が有効に制限される
ことになる。

そして、上記ＣＶＤ５１０□膜を除去し、全面にアルミ
配線層を形成する。以後、そのアルミ配線層をパターニ
ングして配線電極を形成してバイポーラトランジスタを
完成する。

上述の工程より行われる本実施例のバイボーラトランジ
スタの製造方法は、上記不純物拡散阻止層１０が凹部３
４の側壁部３４ａに形成されることから、エミッタ領域
３９を横方向に拡散させずに形成することができる。こ
のため、寄生容量の低減やｈＦｔの低減の防止やベース
抵抗の低減等を図ることができる。また、接続用低濃度
不純物領域３２によって、グラフトベース領域３１とベ
ース活性領域３７との間の接続は確実に行われ、且つ接
続用低濃度不純物領域３２の濃度により、耐圧Ｖ。。を
高くすることができ、エミッターベース間の容量を小さ
くすることができる。また、凹部３４の形成によって、
イオン注入によりダメージを受けた部分やチャネリング
テールの部分等を除くことができ、本来のベース領域で
あるベース活性領域３７は、アニールによって余分な拡
がりを生ずることもなく、浅い接合とすることができ、
ベース走行時間τ８の低減やベース抵抗Ｒｂｂの低減等
を図ることができる。

次に、上述のバイポーラトランジスタの製造方法を適用
して製造されるバイポーラトランジスタについても第２
図を参照しながら説明する。

このバイポーラトランジスタは、ＮＰＮ型のバイポーラ
トランジスタであって、第２図に断面図を示すように、
Ｐ型の半導体基板５１上にＮ０型の埋め込み層５２を有
し、素子分離領域５４で分離されたＮ型のエピタキシャ
ル層からなる島状領域５３を有している。この島状領域
５３には、酸化膜６０に被覆され且つ不純物を含有した
多結晶シリコンであるベース取り出し電極５９からの拡
散によって形成されたＰ°型の高濃度不純物領域（グラ
フトベース領域）５５と、薄い多結晶シリコン層６１か
らの拡散で形成されたＰ型の低濃度不純物領域であるベ
ース活性領域（イントリンシックベース領域）５７とが
形成され、さらにこれらベース活性領域５７とＰ゛型の
高濃度不純物領域５５の間を電気的に接続するための接
続用低濃度不純物領域５６とが形成されている。

そして、上記ベース活性領域５７には、不純物拡散阻止
層１１．１１の間に設けられた薄い多結晶シリコン層６
１からの不純物の拡散を用いてエミッタ領域５８が形成
されている。このエミッタ領域５日は上記不純物拡散阻
止層１１によって、凹部の側壁部に不純物が拡散するの
が抑制されている。上記不純物拡散阻止１ｉ１１は、サ
イドウオール部１３の側面に亘って形成され、凹部の側
壁部に至っている。なお、上記エミッタ領域５Ｂは上記
薄い多結晶シリコン層６１を介してエミッタ電極６２Ｅ
に接続し、上記ベース活性領域５７は、接続用低濃度不
純物領域５６およびＰ゛型の高濃度不純物領域５５およ
び上記ベース取り出し電極５９を介してベース電極６２
Ｂに接続し、上記埋め込み層５２はコレクタ取り出し領
域６３を介してコレクタ電極６２Ｃと接続している。

このような構造を有するバイポーラトランジスタは、上
述のように、エミッタ領域５８が、不純物拡散阻止層１
１によって、横方向に拡がらないようにされている。こ
のため、その寄生容量が小さくなり、高周波特性等が改
善される。また、ｈｎの低下も防止することができる。

さらに、ベース活性領域５７とＰ゛型の高濃度不純物領
域５５の間を接続用低濃度不純物領域５６で接続してい
ることから、ベース接合深さを浅くすることができ、同
時に耐圧（Ｖ！ｍｏ　）の向上環を図ることができる。

なお、上述の実施例では、ＮＰＮ型のバイポーラトラン
ジスタについて説明したが、ＰＮＰ型であっても良い。

また、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更が
可能である。

〔発明の効果〕

本発明のバイポーラトランジスタの製造方法は、不純物
拡散阻止層が凹部の側壁部に形成されることから、第１
導電型の第２の不純物領域の横方向の不純物拡散が抑え
られ、その結果として、エミッタのサイドインジェクシ
ョン効果を抑制することができる。また、第２導電型の
第１の低濃度不純物領域によってそれぞれ第２導電型の
第２の低濃度不純物領域と高濃度不純物領域との間の接
続を確実に行うことができる。さらに凹部の形成によっ
て、第１の低濃度不純物領域の形成時のダメ−ジ等を除
去し、第２の低濃度不純物領域の接合深さを所定の深さ
に制御できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ〜第１図には本発明のバイポーラトランジスタ
の製造方法の工程に従ったそれぞれ工程断面図、第２図
は本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を適用し
て製造されるバイポーラトランジスタの一例の要部断面
図、第３図は本願発明に関連する技術を説明するための
概略断面図である。 １０・・・不純物拡散阻止層 ２０・・・シリコン酸化層 ２３・・・島状領域 ２６・・・ベース取り出し電極 ３１・・・グラフトベース領域 ３２・・・接続用低濃度不純物領域 ３３・・・サイドウオール部 ３４・・・凹部 ３４ａ・・・側壁部 ３５・・・薄い多結晶シリコン層 ３７・・・ベース活性領域 ３９・・・エミッタ領域 特許出願人　　　ソニー株式会社 代理人弁理士　小池　晃（他２名） 第１図ａ 第１図す 第１図Ｃ ！ 第１図ｄ 第１図ｅ 第１図ｆ 第１図９ ぎ＋ｙＢＦ盗 第１図り 第１図ｉ 第１図ｊ 第１図に 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 　第１導電型の第１の半導体領域に第２導電型の高濃度
   不純物領域及び第２導電型の第１の低濃度不純物領域を
   形成する工程と、 その第２導電型の第１の低濃度不純物領域に凹部を形成
   する工程と、 その凹部の側壁部に不純物拡散阻止層を形成する工程と
   、 その凹部に臨んで第２導電型の第２の低濃度不純物領域
   を形成する工程と、 その第２導電型の第２の低濃度不純物領域に第１導電型
   の第２の不純物領域を形成する工程とを順次有するバイ
   ポーラトランジスタの製造方法。