JPH0136256B2 - - Google Patents

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JPH0136256B2
JPH0136256B2 JP55132862A JP13286280A JPH0136256B2 JP H0136256 B2 JPH0136256 B2 JP H0136256B2 JP 55132862 A JP55132862 A JP 55132862A JP 13286280 A JP13286280 A JP 13286280A JP H0136256 B2 JPH0136256 B2 JP H0136256B2
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JP
Japan
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mask
base
injector
layer
conductivity type
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JP55132862A
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JPS5758352A (en
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Katsumi Ogiue
Toshio Hayashi
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Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Hitachi Ltd
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/70Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
    • H01L21/77Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate
    • H01L21/78Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices
    • H01L21/82Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components
    • H01L21/822Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components or integrated circuits formed in, or on, a common substrate with subsequent division of the substrate into plural individual devices to produce devices, e.g. integrated circuits, each consisting of a plurality of components the substrate being a semiconductor, using silicon technology
    • H01L21/8222Bipolar technology
    • H01L21/8226Bipolar technology comprising merged transistor logic or integrated injection logic

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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造法に関し、主として
2L(Integrated Injection Logic)形半導体装
置を対象とする。
2L形半導体装置は同一半導体基板に横形pnp
構造のインジエクタ・トランジスタのコレクタと
逆npnトランジスタのベースとを一体構造とした
ものであり、集積度を向上できることに利点を有
する。ところでインジエクタの注入効率を上げる
条件として、インジエクタの不純物濃度を逆npn
トランジスタのベース層のそれよりも高くする必
要がある。このために半導体装置の製造過程でイ
ンジエクタと逆npnトランジスタのベースについ
て別々のマスクを準備して拡散を行なうようにし
ていた。このことにより別々のマスク工程のため
にマスク合せ余裕をとる必要が生じこれが集積度
の向上を阻む一つの原因となつた。第1図に示す
ような2Lを用いるメモリセルでインジエクタ
Q1,Q2を中心にして左右に点対線に逆npnトラン
ジスタQ3,Q4を構成するような場合、インジエ
クタのマスクずれで左右のどちらかに寄つた場合
にインジエクタ・トランジスタのhFEが左右で異
なりメモリセルの特性が不均一になる等の問題が
あつた。又、上記メモリセルにおいては左右に形
成されたR/W(Read and Write)トランジスタ
Q5,Q6のhFEを小さくした方が書き込み特性が早
く、一方保持用トランジスタQ3,Q4のhFEを大き
くする方が保持特性がよいことがわかつている
が、この場合もR/Wトランジスタのベースと保
持用トランジスタのベースとが同一の不純物濃度
ではコントロールが難しく、それを解決するため
に別々のマスク工程で拡散しようとすれば前記の
マスク合せ余裕(マスクずれ)の問題が生じるこ
とになつた。
本発明は上記した問題点を解消するためになさ
れたものである。したがつて本発明の一つの目的
は半導体装置において拡散のためのマスク合せ工
程を少なくし集積度を向上しうる製造法の提供に
ある。本発明の他の一つの目的は集積度が高く、
特性のばらつきがなく、かつ特性的にすぐれた
2L形メモリセルの提供にある。
本発明の一つの実施形態は2L形メモリセル
において、インジエクタ、逆npnトランジスタの
ベース及びエミツタ(CN)拡散用の窓孔を有す
る共通のSi3N4マスクを予め形成し、ホトレジス
ト又はSiO2系のマスクで窓孔を交互に覆つて必
要とする不純物導入を行なうものである。以下実
施例にそつて第3図a〜hの各工程に従つて詳細
に説明する。
(a) 高比抵抗p-(型)Si単結晶基板(サブストレ
ート)1を用意し、表面酸化、ホトエツチング
により一主面に埋込みn+層形成用SiO2マスク
2を形成し、Sb(アンチモン)をデポジツト、
拡散して埋込み用n+層3を選択的に形成する。
この後p-基板1反対側主面をバツクエツチす
る。
(b) 上記n+層3を埋込むように比抵抗0.3Ωcm、
厚さ約1.2μmのn-型エピタキシヤルSi層4を成
長させる。次いで熱酸化によりこのSi層4表面
にSiO2膜5を形成し、引きつづいてSi3N4(シ
リコン窒化物)膜6をデポジツトする。
(c) アイソレーシヨン(分離領域)部のSi3N4
びSiO2をホトエツチし、さらにその下のn-
ピタキシヤルSi層も深く(0.5〜0.6μm)エツ
チする。この後エツチ部7表面を酸化し、上記
エツチ部7にB(ボロン)イオン打込みを行な
い、アイソレーシヨン用p+層8をp-基板1に
接続するように形成する。このときのBイオン
打込みにおいて前記SiO2膜5及びSi3N4膜6が
イオン打ち込み時のマスクとなる。
(d) 引きつづいて上記Si3N4膜6をマスクとして
アイソレーシヨン酸化を行ない、厚いアイソレ
ーシヨンSiO2膜9を形成する。この後、前記
のSi3N4膜6をいつたんエツチ除去しさらに
SiO2膜5もエツチ除去し、その後上記シリコ
ン層4を再び酸化してシリコン層4表面に膜厚
約500ÅのSiO2膜10を形成し、その上に
Si3N4をデポジシヨンして膜厚約2100Åの
Si3N4膜11を新たに形成する。
(e) ホトレジスト処理によりSi3N4膜11を選択
的にエツチ除去し、インジエクタ、ベース、
CN(逆npnトランジスタのエミツタ取出し部で
寄生効果を防止するカラーにも使用する)のた
めの不純物導入用窓穴12,13,14を同時
にあける。ここで上記窓穴をあけたSi3N4膜を
マスクとしてSiO2を通してB(ボロン)イオン
打込みを行なう。次いでインジエクタ以外の窓
穴13,14をホトレジストマスク(破線で示
す)15で覆い、高濃度のB+イオン打込みを
インジエクタの窓穴12を通して行なう。この
後アニールを行なつて打込まれたB(ボロン)
をSi内に引伸し拡散することにより、インジエ
クタ用のp+層16、ベース用p層17が形成
され、CN部にはp層18が形成される。
(f) CVD(気相化学成長)法によりPSG(Phosph
Silicate Glass)膜19を全面に形成する。こ
の後、ホトエツチを行なつてp層となつている
CN部18を露出し、上記PSG被膜19をマス
クとしてP(リン)を高濃度にデポジシヨンし
引伸し拡散を行なうことにより逆npnトランジ
スタのエミツタ取出し部となるn+層20をn+
埋込み層3に接続するように形成する。このあ
とCN酸化を行なつてCN部表面に約2800Å程
度の厚さにSiO2膜21を形成する。
(g) エミツタホトエツチを行ない逆npnトランジ
スタのコレクタ(エミツタ)部を窓開し、As
(ヒ素)イオン打込み(As+80KeV、ND:8×
1015cm-2)を行ない、引伸し拡散によつてn+
22を形成する。この後、コンタクトホトエツ
チを行なつて、p+インジエクタ16、pベー
ス17、n+エミツタ取出し部20、n+コレク
タ22の各領域上の絶縁膜に窓開部を形成す
る。
(h) 上記窓開部上にAl(アルミニウム)膜23を
スパツタリングにより形成し、その後Alのホ
トエツチを行なつて上記各領域にオーミツクコ
ンタクトする所定パターンのAl電極INJ、B、
CNE1,E2(第2図参照)を形成する。
この後図示されない層間絶縁膜、スルーホール
形成、第2層Al配線形成、最終パツシベイシヨ
ン膜形成等の諸工程がつづくが詳細は省略する。
以上実施例で述べた本発明によれば、2L形
メモリセルにおけるベース、インジエクタ等の拡
散位置を最初のSiO2―Si3N4マスクによつて規定
し、その後はホトレジストマスクやガラス被膜に
よるマスクによつて選択的な拡散を行なうことが
でき、マスク合せ工程数が少なくなるため、マス
ク合せ余裕を考慮する必要がなく集積度を向上
し、同時に特性のばらつきの小さい2L半導体
装置が得られる。なお、最初のマスクにSiO2
Si2N4を採用することにより、その後のマスクと
してガラス被膜によるマスクを形成する際に
SiO2エツチ液によりSi3N4膜が侵されることがな
く耐食マスクとしての機能が保持される。
本発明の他の一つの実施形態は2L形メモリ
セルにおいて、インジエクタ、逆npnトランジス
タのベース、R/Wトランジスタのベースの拡散
のための窓孔を有する共通のSi3N4マスクを予め
形成し、ホトレジスト又はSiO2系のマスクで窓
孔を交互に覆うことにより、各窓孔を通して所要
とする濃度に選択的拡散を行なうものである。以
下実施例にそつて第4図a〜eの各工程に従つて
詳細に説明する。
(a) 前記した第3図のa〜d工程と同様の工程を
行う。すなわちp-Si基板1の一主面に選択的に
n+埋込層3を形成し、この埋込層3を埋め込
むように上記Si基板1の一主面にn-型エピタキ
シヤル層4を成長させ、このn-エピタキシヤ
ル層4の表面に膜厚約500ÅのSiO2膜10及び
膜厚約2100ÅのSi3N4膜11を形成する。
(b) ホトレジスト処理によりSi3N4膜11を選択
的にエツチし、インジエクタ、ベース(逆npn
型の保持用トランジスタ及びR/Wトランジス
タ)のための窓穴12,13を同時にあける。
ここで上記窓穴をあけたSi3N4膜11をマスク
としてSiO2膜10を通してn-層4にB(ボロ
ン)イオン打込みを行ない、インジエクタ及び
ベース部分にp型導入層24を形成する。
(c) 次いでホトレジストマスク25を形成し、イ
ンジエクタ及びベースの一部に高濃度のBイオ
ン打込みを前記のp型導入層に重ねて行なう。
この後アニールを行なつて打込まれたB(ボロ
ン)をSi内に引伸し拡散することにより、イン
ジエクタ用のp+層17とベースの一部にR/W
トランジスタ用のp+ベース層26、ベースの
他部に保持トランジスタ用のpベース層27を
同時に形成する。
(d) 上記ホトレジストマスク25除去後、CVD
法によるPSG膜28を形成する。その後ホト
エツチを行なつて上記PSG膜28の一部を除
去した後、Asイオンを打込み、引伸し拡散に
よりR/Wトランジスタ、保持用トランジスタ
のn+エミツタ29,30を形成する。
(e) コンタクトホトエツチ後Al膜を形成し、ホ
トレジストによるパターニングを行ない各領域
にオーミツクコンタクトする所定パターンの
Al電極31を形成する。上記によつて形成さ
れたメモリセルの平面パターンを第2図に示
す。上記第2図を参照し、高濃度p+ベース領
域26に形成したn+エミツタ29にR/Wトラ
ンジスタの電極E1が接続し、このp+ベース領
域に電極B1又はB2が接続し、低濃度pベース
領域上のn+エミツタ30に保持トランジスタ
の電極E2が接続することになる。上記第2図
において、点線は拡散領域を、実線はAl配線
を示す。
以上実施例で述べた本発明によれば、2L形
メモリセルにおけるベース、インジエクタ等の拡
散位置を最初のSiO2―Si3N4マスクによつて規定
し、その後のホトレジストマスク、SiO2系ガラ
ス被膜によるマスクによつて選択拡散を行なうこ
とで少ないマスク合せ工程によりインジエクタ用
のp+拡散層とR/Wトランジスタのベース層の不
純物拡散層を同じ不純物濃度とし、一方保持用ト
ランジスタののpベース不純物濃度を前記p+
の不純物濃度より低くすることが可能となり、書
き込み特性が良く、かつ保持特性にすぐれた
2L形メモリセルを得ることができる。
本発明は前記実施例に限定されず、これ以外に
種々の変形例を有する。例えば第3図fの工程で
用いたPSG膜19のかわりにSiO2膜を使用して
も良い。又、第3図e工程、第4図c工程で用い
たホトレジスト膜15,25のかわりにPSG膜
等のガラス膜を用いても良い。
本発明は2L形メモリセルの製造法に適用し、
特に16Kビツト以上のバイポーラRAMに適用す
ればその効果を有効に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は2L形メモリセルの一例を示す回路
図、第2図は本発明に従つたメモリセルの平面パ
ターンをあらわす平面図である。第3図a〜hは
本発明の一実施例に従つた2L形メモリセルの
製造プロセスを示す工程断面図、第4図a〜eは
本発明の他の実施例に従つた2L形メモリセル
の製造プロセスを示す一部工程断面図である。 1…p-Si基板、2…SiO2マスク、3…埋込み
用n+層、4…n-エピタキシヤル層、5,10…
SiO2膜、6,11…Si3N4膜、7…エツチ部、8
…アイソレーシヨン用p+層、9…アイソレーシ
ヨンSiO2膜、12,13,14…不純物導入用
窓穴、15,25…ホトレジストマスク、16…
インジエクタ用p+層、17…ベース用p層、1
9,28…SiO2系ガラス被膜、20…CN部(n+
層)、22…n+層、23,31…Al膜電極、26
…B/Wトランジスタ用p+ベース層、27…保持
トランジスタ用pベース層、29…B/Wトラン
ジスタのn+エミツタ、30…保持用トランジス
タのn+エミツタ(コレクタ)、31…Al電極。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型半導体領域に、第2導電型のイン
    ジエクタと、該インジエクタと離間して配置され
    る第2導電型のベースと、該ベース内に配置され
    る第1導電型のコレクタとを有する2L形半導
    体装置を具備する半導体装置の製造法において、
    第1導電型半導体領域表面に、上記2L形半導
    体装置のインジエクタおよびベース、のための不
    純物導入用窓穴を共有するシリコン窒化物からな
    る第1のマスクを形成する工程と、上記第1のマ
    スクを用いて、上記各窓穴を通して上記ベースの
    ための第2導電型不純物の導入を行なう工程と、
    上記第1のマスクのベース不純物導入用窓穴をシ
    リコン窒化物以外の絶縁物からなる第2のマスク
    で覆つた状態で上記第1のマスクのインジエクタ
    用窓穴から第2導電型不純物の導入を行なう工程
    と、シリコン窒化物以外の絶縁物からなる第3の
    マスクによつて、上記第1のマスクのインジエク
    タの不純物導入用窓穴を覆うとともに、上記第1
    のマスクのベースの不純物導入用窓穴内にコレク
    タ不純物導入用窓穴を形成するようにそのベース
    不純物導入用窓穴を部分的に覆つた状態で、上記
    第3のマスクのコレクタ不純物導入用窓穴から第
    1導電型不純物の導入を行ない第1導電型のコレ
    クタを上記ベース領域内に形成する工程と、上記
    第1のマスクを除去することなく、上記第1のマ
    スク上を延在する電極を形成する工程とからなる
    ことを特徴とする半導体装置の製造法。 2 上記第2のマスクはホトレジストからなり、
    上記第3のマスクはシリコン酸化物を含む絶縁物
    からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の半導体装置の製造法。
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