JPH0239091B2 - - Google Patents

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JPH0239091B2
JPH0239091B2 JP56155035A JP15503581A JPH0239091B2 JP H0239091 B2 JPH0239091 B2 JP H0239091B2 JP 56155035 A JP56155035 A JP 56155035A JP 15503581 A JP15503581 A JP 15503581A JP H0239091 B2 JPH0239091 B2 JP H0239091B2
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JP
Japan
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layer
emitter
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semiconductor layer
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JP56155035A
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JPS5856460A (ja
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Yoshinobu Monma
Yukio Kaneko
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu 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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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は半導体装置の製造方法、より詳しくは
ウオールドエミツタ型トランジスタを含む半導体
装置の製造方法の改良に関する。
集積回路の集積度を高めるために開発されたウ
オールドエミツタ型トランジスタを含む半導体装
置においては、エミツタとコレクタとの間の間隔
が極端に短くなり、その間に短絡が発生すること
が経験された。かかる点を解決する方法の一つが
特公昭55−38063号公報に開示されている。当該
方法によれば、半導体基板の一主面に選択酸化法
により素子間分離絶縁膜を形成し、次にかかる半
導体表面に多結晶シリコン層を介して不純物を拡
散してベース領域を形成し、多結晶シリコン層上
の一部に耐酸化性膜を形成し、それをマスクとし
て多結晶シリコン層を酸化し多結晶シリコン層を
酸化膜に変え、次に耐酸化性膜を除去して多結晶
シリコン層を露出させ、この露出部を通して不純
物を拡散してエミツタを形成する。かかる方法に
よつて形成された半導体装置を第1図に示す。
同図において、1はP型半導体基板、2はN+
型埋込層、3はアイソレーシヨン用二酸化シリコ
ン層、4はP型ベース領域、5はN+型エミツタ
領域、また6はN+型多結晶シリコン層、7はア
ルミニウム電極でありE,B,Cはエミツタ、ベ
ース、コレクタ電極をそれぞれ示す。
かかる半導体装置において、エミツタ、コレク
タ間には厚いアイソレーシヨン用二酸化シリコン
層3が形成されているため、両者間の短絡は防止
されるが、図から明らかなように、エミツタ電極
E下からベース電極B下までPN接合が存在し、
当該装置は、トランジスタとしては、コレクタ・
ベース接合容量Cobが大になり、トランジスタの
スイツチング速度が遅くなるという欠点がある。
かかる問題点を解決する方法の一つは、例えば
特公昭55−27469号公報に示される。かかる方法
によると、ベースの引出し電極が1〔μm〕以下の
きわめて小さなものとすることにより、コレク
タ・ベース接合容量を減少させ、スイツチング速
度を従来の2倍以上に改善する。その方法は、ベ
ース領域の周囲に多結晶シリコン層のベース引出
し用電極を設け、この電極の表面の一部に絶縁膜
を設け、この絶縁膜によりエミツタ領域とベース
引出し用電極との電気的分離がなされ、ベース領
域、エミツタ領域およびエミツタのコンタクト領
域が同一の形成用パターンによつて形成され、ベ
ース引出し用電極は、エミツタ領域から一定の距
離に位置していることを特徴とする。かかる発明
の集積回路に適用した場合のトランジスタは第2
図に断面図で示され、同図において、B,E,C
はそれぞれベース、エミツタ、コレクタ電極を、
また11はP型半導体基板、12と14は二酸化
シリコン膜、13はほう素(B)添加多結晶シリコン
層、15はベース領域、16はエミツタ領域、1
7はN+型埋込層、17′はコレクタ・コンタクト
領域、18はN型エピタキシヤル層、19はアイ
ソレーシヨンを示す。この方法を実施する工程は
難しく、かつ、エミツタ電極窓とベース電極窓は
1枚のマスクで窓開けすることができず、マスク
の位置合わせ公差の問題が発生する。
本発明の目的は上記した従来技術の問題点を解
決するにあり、そのために、実効ベース面積の大
きさをできるだけ小にし、かつ、容易な工程で製
造される半導体装置の製造方法を提供する。すな
わち、一導電型半導体基板上に反対導電型の第1
のエピタキシヤル層を形成し、前記第1のエピタ
キシヤル層表面から前記半導体基板に達して部分
的に絶縁分離領域を形成し、前記第1のエピタキ
シヤル層上に第2のエピタキシヤル層を前記絶縁
分離領域上に多結晶の第1の半導体層を同時に形
成し、前記第2のエピタキシヤル層及び前記第1
の半導体層上に第2の半導体層を形成し、前記第
2の半導体層上のエミツタ形成領域に部分的に窒
化膜を形成し、前記窒化膜をマスクに一導電型の
不純物をイオン注入して前記第2のエピタキシヤ
ル層の前記絶縁分離領域に囲まれた領域に、前記
第1の半導体層に接続された外部ベース領域を形
成し、前記窒化膜をマスクにエミツタ形成領域の
周囲の第2の半導体層を選択酸化して酸化膜を形
成し、前記エミツタ形成領域の窒化膜を除去した
後、前記酸化膜をマスクにエミツタ形成領域の第
2の半導体層を通して第2のエピタキシヤル層に
反対導電型の不純物を導入してエミツタ領域を形
成し、前記外部ベース領域が接続された前記第1
の半導体層につながるベース電極を形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法を提供するも
のである。
以下、本発明の半導体装置の製造方法の実施例
を添付図面を参照して説明する。
第3図には本発明の実施例の半導体装置の製造
方法の製造工程におけるその要部が断面で示され
る。先ず同図aに示される如く、例えば10〜20
〔Ωcm〕のP型シリコン基板21上に二酸化シリ
コン(SiO2)膜22を成長させる。次いで、前
記酸化膜22に窓開きをなし、例えば砒素(As)
を5×1015cm-2のドーズ量でイオン注入し、1200
〔℃〕で50〔分〕アニールしてN+型埋込層23を
形成する。
次に、酸化膜22を除去し、第3図bに示され
る如く、0.5〔Ωcm〕の比抵抗のN-型シリコン層
を1〔μm〕の厚さにエピタキシヤル成長してエ
ピタキシヤル層24を形成する。
次に、全面に、直接にまたは二酸化シリコン膜
を介して窒化シリコン膜25を成長させ、該窒化
シリコン膜をそれが素子形成領域のみを覆う如く
にパターニングする(第3図c)。続いて、次の
酸化工程において基板21の表面と形成される酸
化膜の表面とがほぼ平らになるよう、図に点線で
示す如くエピタキシヤル層24の表面を選択的に
エツチングで除去する。
次いで、例えば1050〔℃〕の熱処理を施して、
第3図dに示されるように素子相互間を分離する
酸化膜22′を形成する。この時、前記埋込層2
3上のエピタキシヤル層24は図の如く24a,
24bに分離される。
続いて、窒化シリコン膜25を除去し、モノラ
ン(SiH4)を用いて半導体層(シリコン層)を
約2000〔Å〕の厚さに選択的にエピタキシヤル成
長する。すなわち、N-エピタキシヤル層24は
単結晶シリコンであるのでその上には図に白地で
示す(以下同様)単結晶シリコン層26が、また
酸化膜22′の上には図に砂地で示す(以下同様)
多結晶シリコン層26′が堆積される(第3図
e)。エピタキシヤル成長に代えて分子ビームエ
ピタキシヤル(M.B.E.)成長を行なつてもよい。
図に見て左のエピタキシヤル層24aのまわりの
多結晶シリコン層26′は後に形成されるべきベ
ース領域と連結する。
次いで、全面に窒化シリコン膜(図示せず)を
選択的に形成し、かかる窒化シリコン膜をマスク
として多結晶シリコン層26′の不要部分を選択
酸化して酸化膜22″に変換する(第3図f)。続
いて窒化シリコン膜を除去する。
引続き第3図gで示される如く、全面に多結晶
シリコン層27(これは後に電極となる)を成長
した後に、レジスト膜(図示せず)をマスクとす
る例えばほう素(B+)のイオン注入によつてエ
ピタキシヤル層24aにP型ベース領域28を形
成し、しかる後に全面に500〔Å〕の膜厚に窒化シ
リコン膜29を形成する。ベース領域28はまわ
りの多結晶シリコン層26′と連結する。
続いて、電極窓など形成のため窒化シリコン膜
29をパターニングして、第3図hに示すように
窒化シリコン膜29を残す。なお、図において3
0は窒化シリコン膜29のパターニングに用いた
レジスト膜である。
ここで、第3図hにB0で示す外部ベース領域
に、例えばほう素(B+)を、30〔KeV〕のエネル
ギー、4×1014cm-2のドーズ量でイオン注入す
る。その理由は、ベース領域の外延部がベース電
極に接するのでその部分を低抵抗に保つためであ
る。次に、多結晶シリコン層を選択酸化して酸化
膜22を形成する(第3図i)。
引続きレジスト膜31を選択的に形成し、かか
るレジスト膜31をマスクとしてベース電極形成
部分に例えばほう素(B+)をイオン注入する。
レジスト膜31を剥離し、更にレジスト膜(図示
せず)を形成し、これをパターニングしてエミツ
タ部分を窓開きし、例えば砒素(As)を、80
〔KeV〕のエネルギー、5×1015cm-2のドーズ量
でイオン注入し、950〔℃〕で約30〔分〕アニール
して、第3図jに示されるようにN+型エミツタ
領域32を形成する。かかるベース電極窓とエミ
ツタ拡散窓の形成は1枚のマスクを用いてなされ
うる。次いで、前記レジスト膜を除去した後、全
面にアルミニウムを厚さ1〔μm〕程に被着し、
これをパターニングして、前記多結晶シリコン層
27上に電極、配線層を形成する。33はベース
電極、34はエミツタ電極、35はコレクタ電極
を示す。
以上の如くにして形成された半導体装置の要部
は第4図に平面図で示され、同図において、2
2,22″は酸化膜、B,E,Cはベース電極窓、
エミツタ電極窓、コレクタ電極窓をそれぞれ示
す。
かくして、本発明にかかる半導体装置において
は、第3図jと第4図から理解される如く、ベー
ス領域28とその内部に形成されたエミツタ領域
32と、コレクタ領域すなわちエピタキシヤル層
24との間に、十分に厚い酸化膜22が形成され
ているので、エミツタとコレクタとの短絡が防止
されるだけでなく、コレクタ・ベース間の容量が
小になり、形成される半導体集積回路のスイツチ
ング速度を早める効果がある。また、ベース電極
Bすなわち多結晶シリコン層27は、酸化膜22
の上に形成された多結晶シリコン層26′すなわ
ちベース領域外延部と接触しており、それを通し
てベース領域28と接続している。従つて、ベー
ス領域28を小さく形成しても、ベース電極Bと
エミツタ電極Eとを第4図に示される如く十分に
離して形成しうるものであり、ベース領域をこの
ようにして小さく形成しうるために所期の半導体
集積回路を小型化するに効果的である。更に、ベ
ース電極とエミツタ電極の窓開きは、基板全面に
形成された多結晶シリコン層に、1枚のマスクを
用い、1回のリソグラフイ工程でなされるので、
半導体集積回路の製造工程がその分だけ簡略化さ
れる効果がある。
また、本発明の半導体装置の製造方法によれ
ば、ベース領域及びエミツタ領域が形成される第
2のエピタキシヤル層と、絶縁分離領域上に設け
られてベース引出し電極に用いられる多結晶の第
1の半導体層とを同時に形成し、それらの上に第
2の半導体層を形成し、その第2の半導体層上の
エミツタ形成領域に窒化膜を形成し、それをマス
クにして第2のエピタキシヤル層内に、ベース引
出し電極用の第1の半導体層に横方向に接続さ
れ、且つエミツタ形成領域に自己整合する外部ベ
ース領域を形成し、窒化膜をマスクに選択酸化し
てエミツタ領域を形成するためのマスクとなる酸
化膜を形成することにより、絶縁分離領域で囲ま
れる領域内にベース引出し電極用の多結晶層を設
けずに外部ベース領域を形成できるので、高集積
化でき、更にエミツタ領域に自己整合する外部ベ
ース領域を形成できるので、より高集積化でき、
且つベース抵抗を低抵抗にできる。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は従来方法により製造される半
導体装置の断面図、第3図は本発明の実施例の半
導体装置の製造方法の製造工程における当該装置
の要部の断面図、第4図は本発明にかゝる半導体
装置の要部の平面図である。 21…P型シリコン基板、22,22′,2
2″,22…酸化膜、23…N+型埋込層、24
…N-型エピタキシヤル層、25,29…窒化シ
リコン膜、26…単結晶シリコン層、26′,2
7…多結晶シリコン層、28…ベース領域、3
0,31…レジスト膜、32…エミツタ領域、B
…ベース電極窓、E…エミツタ電極窓、C…コレ
クタ電極窓、B0…外部ベース部分。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一導電型半導体基板上に反対導電型の第1の
    エピタキシヤル層を形成し、前記第1のエピタキ
    シヤル層表面から前記半導体基板に達して部分的
    に絶縁分離領域を形成し、前記第1のエピタキシ
    ヤル層上に第2のエピタキシヤル層を前記絶縁分
    離領域上に多結晶の第1の半導体層を同時に形成
    し、前記第2のエピタキシヤル層及び前記第1の
    半導体層上に第2の半導体層を形成し、前記第2
    の半導体層上のエミツタ形成領域に部分的に窒化
    膜を形成し、前記窒化膜をマスクに一導電型の不
    純物をイオン注入して前記第2のエピタキシヤル
    層の前記絶縁分離領域に囲まれた領域に、前記第
    1の半導体層に接続された外部ベース領域を形成
    し、前記窒化膜をマスクにエミツタ形成領域の周
    囲の第2の半導体層を選択酸化して酸化膜を形成
    し、前記エミツタ形成領域の窒化膜を除去した
    後、前記酸化膜をマスクにエミツタ形成領域の第
    2の半導体層を通して第2のエピタキシヤル層に
    反対導電型の不純物を導入してエミツタ領域を形
    成し、前記外部ベース領域が接続された前記第1
    の半導体層につながるベース電極を形成すること
    を特徴とする半導体装置の製造方法。
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