JPH0128507B2 - - Google Patents

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JPH0128507B2
JPH0128507B2 JP56097422A JP9742281A JPH0128507B2 JP H0128507 B2 JPH0128507 B2 JP H0128507B2 JP 56097422 A JP56097422 A JP 56097422A JP 9742281 A JP9742281 A JP 9742281A JP H0128507 B2 JPH0128507 B2 JP H0128507B2
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JP
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oxide film
polycrystalline silicon
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silicon oxide
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JP56097422A
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JPS58172A (ja
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Akira Kawakatsu
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Oki Electric Industry Co Ltd
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Oki Electric Industry Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、バイポーラ型の半導体集積回路装
置の製造方法に関するものである。
半導体集積回路装置の製造において素子面積を
縮小させることは、集積密度の向上のみならず、
寄生容量の低減化により高速動作を可能にする。
集積密度向上のため、現在、最も実用的な従来
のバイポーラ型半導体集積回路装置の製造方法の
一例を第1図に示している。
まず、第1図Aに示すようにP型シリコン基板
1にN+埋込み層2を形成した後、上記シリコン
基板1上にN型エピタキシヤル層3を形成する。
次に、エピタキシヤル層3の選択された表面
に、熱成長シリコン酸化膜4と窒化シリコン膜5
からなる選択酸化のためのマスク層6を形成す
る。そして、表面に窒化シリコン膜5を有しない
エピタキシヤル層3をエツチングして溝7を形成
する。ここで、溝7の深さは、次の酸化工程にお
いて溝部に酸化膜が体積が増大して形成されて
も、基板表面がほぼ平坦となるように設定され
る。
第1図Aに示す基板を酸化処理すると、第1図
Bのように分離酸化膜8が形成され、マスク層6
の下に、エピタキシヤル層3からなるコレクタ領
域3′およびコレクタ電極取出し領域3″が形成さ
れる。
次に、第1図Cに示すように、マスク層6を除
去した後、コレクタ電極取出し領域3″にコレク
タ抵抗低減用のN+領域(デイープコレクタ領域)
9を形成して埋込み層2と結合させ、さらにコレ
クタ領域3′にベース抵抗抵減用のP+領域(サイ
ドベース領域)10を形成する。
次に、第1図Dに示すように、コレクタ領域
3′にP型メインベース領域11を形成する。
次に、第1図Eに示すように、周知のエツチン
グ方法によりコレクタおよびエミツタコンタクト
のための開口部12,13を形成した後、メイン
ベース領域11にN+エミツタ領域14を形成す
る。
そして、次に、第1図Fに示すようにベースの
コンタクト穴を形成した後、配線金属からなる電
極15,16,17を形成する。
このようなバイポーラ型半導体集積回路装置に
おいて、ベース領域10,11およびエミツタ領
域14の縮小化は、サイドベース領域10と電極
15をオーミツクコンタクトさせる開口部と、エ
ミツタ領域14と電極16をオーミツクコンタク
トさせる開口部間に存在するシリコン酸化膜18
の寸法により制限される。このシリコン酸化膜1
8の大きさは、第2図に示す電極15と16間の
離間距離bと、開口部から酸化膜18の表面に、
電極パターン形成のためのマスク合わせ誤差余裕
分だけ延在する寸法aとの和、つまり2a+bに
より決定される。
しかるに、第1図に示す従来方法では、サイド
ベース領域10およびエミツタ領域14の真上に
取出し電極15,16を形成するため、酸化膜1
8の寸法の縮小が困難であり、したがつてベース
領域10,11とエミツタ領域14の面積の縮少
に限界がある欠点を有していた。
この発明は上記の点に鑑みなされたもので、ベ
ースおよびエミツタ領域、ひいては素子全体を大
幅に縮小することができ、高集積化と同時に高速
動作を可能にする半導体集積回路装置の製造方法
を提供することを目的とする。
以下この発明の実施例を図面を参照して説明す
る。第3図はこの発明の実施例を示す図である。
この実施例においては、分離酸化膜の形成および
そのためのマスク層の除去までは従来と同一工程
をとる。そこで、分離酸化膜の形成工程ならびに
そのためのマスク層の除去工程までの説明は、こ
こでは割愛することにし、マスク層除去工程終了
後の状態を第3図Aに示す。第3図Aにおいて
は、21がP型シリコン基板、22がN+埋込み
層、231がN型エピタキシヤル層からなるコレ
クタ領域(第1領域)、232が同エピタキシヤル
層からなるコレクタ電極取出し領域、24が分離
酸化膜である。
分離酸化膜24の形成ならびに、そのためのマ
スク層の除去を終了したならば、次に、シリコン
基板21上の全面に第1の多結晶シリコン層26
を概ね2000〜6000Å厚に育成し、さらにその第1
の多結晶シリコン層26上の所定部分、つまりサ
イドベース形成予定領域上およびベース引出し
部、ならびに抵抗形成予定領域(図示せず)の第
1の多結晶シリコン層26表面に選択酸化のため
のマスク層271,272を形成する。このマスク
層271,272は、下に薄いシリコン酸化膜、上
にシリコン窒化膜を有する2層膜からなる。(第
3図B参照) 次に、マスク層271,272を用いて第1の多
結晶シリコン層26の選択酸化を行う。この選択
酸化を行うと、マスク層271,272直下の第1
の多結晶シリコン層26は依然多結晶シリコン層
261,262として残るが、表面にマスク層を有
しない第1の多結晶シリコン層26は熱成長シリ
コン酸化膜28となる。(第3図C参照) 続いて、マスク層271,272を除去した後、
イオン注入などの手段によつて、多結晶シリコン
層261,262に概ね1015〜1016cm-2程度のP
型不純物たとえば硼素を導入する。そして、その
後、熱処理を行うことにより、多結晶シリコン層
261,262直下のコレクタ領域231にP+型サ
イドベース領域(第2領域)291,292を形成
する。(第3図D参照) 次に、シリコン酸化膜28を全面除去した後、
概ね700℃以上の低温で酸化処理を施す。これに
より、高濃度の不純物を含む多結晶シリコン層2
1,262の表面には厚にシリコン酸化膜301
302が、他方、コレクタ領域231およびコレク
タ電極取出し領域232の表面には薄いシリコン
酸化膜311,312が成長する。(第3図E参照) しかる後、コレクタ電極取出し領域232にN
型不純物たとえば燐を概ね1016cm-2程度イオン注
入などの手段によつて選択的に導入して、非酸化
性雰囲気中で熱処理を施すことにより、コレクタ
電極取出し領域232を、N+埋込み層22に到達
したN+領域、つまりデイープコレクタ領域25
とする。続いて、薄いシリコン酸化膜311を通
してP型不純物たとえば硼素を概ね1014cm-2程度
イオン注入などの手段によつてコレクタ領域23
に導入し、再び非酸化性雰囲気中で熱処理を施
すことによつて、P型メインベース領域(第3領
域)32を、コレクタ領域231内に、P+型サイ
ドベース領域291,292に延在させて形成す
る。この時、デイープコレクタ領域25にも同時
に硼素が拡散されるが、デイープコレクタ領域2
5には、既に高濃度のN型不純物が拡散されてい
るため、P型領域は生じない。(第3図F参照) 続いて、全体をシリコン酸化膜のエツチング液
に浸漬することにより、薄いシリコン酸化膜31
,312を除去してP型メインベース領域32な
どの表面を露出させる一方、厚いシリコン酸化膜
301,302は若干膜厚が減つた状態で残存させ
るようにする。その後、シリコン基板21上の全
面、つまり、シリコン酸化膜301,302、メイ
ンベース領域32、デイープコレクタ領域25お
よび分離酸化膜24などの表面に第2の多結晶シ
リコン層33を育成する。(第3図G参照) しかる後、イオン注入などの手段により、第2
の多結晶シリコン層33に、N型不純物たとえば
砒素を概ね1016cm-2程度導入する。続いて、第2
の多結晶シリコン層33の選択除去を行うことに
より、第2の多結晶シリコン層33を、メインベ
ース領域32およびデイープコレクタ領域25の
表面など必要部分にのみ残す。第3図Hでは、メ
インベース領域32の表面に残された第2の多結
晶シリコン層33を多結晶シリコン層331で示
すとともに、デイープコレクタ領域25の表面に
残された第2の多結晶シリコン層33を多結晶シ
リコン層332で示してある。その後、シリコン
基板21上の全面にシリコン酸化膜などの絶絶膜
34を育成し、熱処理することにより、多結晶シ
リコン層331からメインベース領域32中にN
型不純物が拡散され、エミツタ領域(第4領域)
35がメインベース領域32中に形成される。
(第3図H参照) しかる後は、図示しないが通常の手段によつて
コンタクトホールを開口し、金属配線を形成する
ことにより、バイポーラ型半導体集積回路装置が
完成する。
第4図はこのようにして完成された半導体集積
回路装置の主要部の平面図の一例であり、ベース
コンタクトを形成するための多結晶シリコン層2
1,262は互いに接続され、能動素子領域の外
部に引き出されている。第4図の例では、多結晶
シリコン層261,262をコの字型に接続してい
るが、ロの字型に接続してもよい。また、エミツ
タ、コレクタのコンタクトを形成するための多結
晶シリコン層331,332も、必要に応じて能動
素子領域の外部に引き出すことができることはい
うまでもない。
以上のような実施例によれば、次のように効果
を得ることができる。
自己整合によつてエミツタ領域35およびベ
ース領域291,292,32の電極取出し部分
の間隔をサブミクロン、すなわち第3図Hにd
で示すシリコン酸化膜301,302の厚み分だ
けに縮小でき、またベース電極を、高濃度にP
型不純物が含まれた多結晶シリコン層261
262によつて両者を接続して能動素子領域の
外部に引出しているため、配線合わせ余裕を減
じることなく、エミツタ領域35およびベース
領域291,292,32ひいては素子全体を極
限まで微細化し、高集積化することができ、さ
らには、寄生容量が殆どない多結晶シリコン抵
抗を同時に形成できることと相まつて高速化な
らびに低消費電力化を達成できる。
従来の方法では、メインベース領域、サイド
ベース領域およびエミツタ領域を形成するため
に3回のマスキング工程を要するが、実施例に
よれば、第1の多結晶シリコン層26の選択酸
化および第2の多結晶シリコン層33の選択除
去の2回のマスキング工程ですみ、工程を簡略
化できる。
なお、上記実施例では素子間分離に酸化膜分離
を用いたが、PN分離、あるいはPN分離と酸化
膜分離の両者を併用するなどの分離法を用いるこ
ともできる。
また、ノンドープの多結晶シリコンを用いて第
2の多結晶シリコン層33を形成し、以後、第2
の多結晶シリコン層33にN型不純物を導入する
ようにしたが、予め高濃度のN型不純物たとえば
砒素を含んだ多結晶シリコンを用いて第2の多結
晶シリコン層33を形成するようにしてもよい。
さらに、第2の多結晶シリコン層33の選択除去
は選択酸化に代えることができ、その場合には、
選択酸化後に不純物を導入する工程が望ましい。
また、実施例では、サイドベース領域291
292をコレクタ領域231に配置したが、エミツ
タ領域35を分離酸化膜24に接近させて、サイ
ドベース領域291,292の一方をなくす構成と
することもできる。このようにすれば、さらにベ
ース・エミツタ領域の表面積の大幅な縮少が可能
となる。
以上の説明から明らかなように、この発明の半
導体集積回路装置の製造方法においては、表面に
コレクタとなる一導電型の第1領域を有する逆導
電型のシリコン基板上に第1の多結晶シリコン層
を形成して、これを選択酸化した後、逆導電型の
不純物を第1の多結晶シリコン層に導入する工程
を経て第1領域内にサイドベースとなる逆導電型
の第2領域を形成し、上記選択酸化によるシリコ
ン酸化膜を除去した上で、再度、第1の多結晶シ
リコン層の表面および第1領域の露出表面に厚さ
の異なるシリコン酸化膜を形成し、その状態で、
第1領域上の薄いシリコン酸化膜を通して第1領
域に逆導電型不純物を導入する工程を経て第1領
域内に、メインベースとなる逆導電型の第3領域
を上記第2領域に延在して形成し、しかる後、薄
いシリコン酸化膜を除去して第2の多結晶シリコ
ン層を厚いシリコン酸化膜および上記第3領域の
表面に形成し、第3領域にエミツタとなる一導電
型の第4領域を形成するものである。したがつ
て、ベースおよびエミツタ領域、ひいては素子全
体を大幅に縮小することができ、高集積化と同時
に、高速動作など特性の向上と低消費電力化を図
ることができる。さらには、工程も非常に簡略化
されたものとなる。特に、この発明の方法によれ
ば、選択酸化シリコン酸化膜を除去した後、それ
により露出した第1領域の表面に薄いシリコン酸
化膜を形成し、同時に第1の多結晶シリコン層の
表面に厚いシリコン酸化膜を形成し、その後、膜
厚差を利用して自己整合で薄いシリコン酸化膜の
みを除去することによりエミツタ形成用の開口部
を形成しているから、工程の簡略化を図れること
に加えて、エミツタとベースの電極取出し部分の
間隔を、第1多結晶シリコン層の端部に残つたシ
リコン酸化膜の厚み分だけにし得、エミツタ電極
取出し部とベース電極取出し部間距離を著しく縮
小化することができる。このような効果を有する
この発明の製造方法は、いわゆるECL,STTL,
IILなど、あるいはそれらの混在する高密度かつ
高速のバイポーラ型の半導体集積回路装置の製造
方法に広く利用することができるものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のバイポーラ型半導体集積回路装
置の製造方法の一例を示す断面図、第2図は従来
の方法による装置の一部を取出して示す断面図、
第3図はこの発明の半導体集積回路装置の製造方
法の実施例を示す断面図、第4図は実施例により
得られた装置の要部を示す平面図である。 21…P型シリコン基板、231…コレクタ領
域、26…第1の多結晶シリコン層、261,2
2…多結晶シリコン層、271,272…マスク
層、28…熱成長シリコン酸化膜、291,292
…P+型サイドベース領域、301,302…厚いシ
リコン酸化膜、311…薄いシリコン酸化膜、3
2…P型メインベース領域、33…第2の多結晶
シリコン層、331…多結晶シリコン層、35…
エミツタ領域。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 表面にコレクタとなる一導電型の第1領域を
    有する逆導電型のシリコン基板を準備する工程
    と、このシリコン基板の表面に第1の多結晶シリ
    コン層を形成する工程と、この第1の多結晶シリ
    コン層の選択された表面に選択酸化のためのマス
    ク層を形成する工程と、選択酸化により、表面に
    上記マスク層を有しない上記第1の多結晶シリコ
    ン層をシリコン酸化膜に変換する工程と、上記マ
    スク層を除去した後、逆導電型の不純物を上記第
    1の多結晶シリコン層に導入する工程と、上記第
    1の多結晶シリコン層直下の上記第1領域内にサ
    イドベースとなる逆導電型の第2領域を形成する
    工程と、上記シリコン酸化膜を除去して上記第1
    領域の表面を露出させる工程と、700℃以下の低
    温酸化により上記第1の多結晶シリコン層の表面
    に厚いシリコン酸化膜を形成すると同時に上記第
    1領域の表面に薄いシリコン酸化膜を形成する工
    程と、上記薄いシリコン酸化膜を通して上記第1
    領域に逆導電型不純物を導入する工程と、上記第
    2領域へ延在し、かつメインベースとなる逆導電
    型の第3領域を上記第1領域内に形成する工程
    と、膜厚差を利用して自己整合で上記薄いシリコ
    ン酸化膜を除去した後、一導電型の第2の多結晶
    シリコン層を上記厚いシリコン酸化膜および上記
    第3領域の表面に形成する工程と、上記第3領域
    に、エミツタとなる一導電型の第4領域を形成す
    る工程とを具備してなるパイポーラ型の半導体集
    積回路装置の製造方法。
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