JPH0240921A - 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） 本発明はバイポーラトランジスタの製造方法に関し、特
に高周波特性を改善したバイポーラトランジスタの製造
方法に関する。

〔従来の技術〕

従来から、ベース抵抗及びその接合容量を低減して高速
のトランジスタを実現するために、ベース電極の多結晶
シリコン膜を拡散源としてグラフトベースを自己整合的
に形成した構造が知られている。例えば、第２図は従来
のこの種のバイポーラトランジスタの断面図である。

この構造を製造するためには、先ず、ｐ型シリコンから
なる半導体基板３１上にｎ゛型埋込層３２を形成し、こ
の上にｎ型エピタキシャル層３３を成長した後、Ｓｉｎ
、からなる厚い絶縁領域３４で素子形成領域を絶縁分離
し、かつ素子形成領域に薄い絶縁膜３５を形成する。

そして、ｐ型の不純物を含有した多結晶シリコン膜３６
及び絶縁膜３７を順次形成した後に絶縁膜３７に窓を開
口し、この絶縁膜３７をマスクとして多結晶シリコン膜
３６と絶縁膜３５とをエツチングしてより広い窓を開口
する。

更に、ｐ型の不純物を含有した多結晶シリコン膜３８を
絶縁膜３７の庇の下に形成し、この多結晶シリコン膜３
８を拡散源として自己整合的にエピタキシャル層３３の
表面にグラフトベース領域３９を形成する。

続いて、前記開口内にエミッタ・ベース電極分離用の絶
縁膜４０を形成し、エピタキシャル層３３０開孔部表面
にイオン注入法等によりｐ型不純物を導入してベース領
域４１を形成する。また、開口上に多結晶シリコン４２
を成長し、ｎ型不純物をイオン注入法により導入してエ
ミッタ領域４３を形成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来のバイポーラトランジスタの製造方法は、
自己整合的にグラフトベース領域３９を形成しているた
め、ベース抵抗及びコレクタ接合容量の低減が可能であ
るが、このグラフトベース領域３９を形成するための多
結晶シリコン膜３８が絶縁膜３７の開口の外側に形成さ
れるので、グラフトベース領域３９を含むベース領域全
体の面積がリソグラフィ技術上可能な最小寸法の開口よ
りも広くなる。このため、ベース領域の抵抗を一層低減
して接合容量の低減と遮断周波数等の高周波特性を改善
するためには限度が生じている。

また、エミッタ領域４３を形成すべく開口上に成長され
た多結晶シリコン４２を除去する際に、下地のエピタキ
シャル層３３との選択比を考慮してエツチングを制御し
なければならず、この制御が難しいという問題もある。

本発明は接合容量を低減し、かつ高周波特性に優れたバ
イポーラトランジスタを容易に得ることができるバイポ
ーラトランジスタの製造方法を提供することを目的とし
ている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明のバイポーラトランジスタの製造方法は、絶縁膜
の開口の内側に設けた第１の側壁を利用して浸食部を形
成し、この浸食部を通してグラフトベース領域を形成す
るとともに、開口内側に設けた第２の側壁を利用してベ
ース領域及びエミッタ領域を順次形成している。

〔作用〕

上述した製造方法では、開口内の浸食部を利用すること
により開口内にグラフトベース領域を形成し、更にこの
内側にベース領域及びエミッタ領域を形成し、これらの
領域をリソグラフィ技術で制約されるよりも微細寸法に
形成する。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）乃至第１図（ｉ）は本発明の一実施例を工
程順に示す縦断面図である。

先ず、第１図（ａ）に示すように、シリコンからなるｐ
型半導体基板１の表面にｎ゛型埋込層２を形成し、この
上に０．５〜１．０μｍの厚さにｎ型エピタキシャル層
３を形成する。更に、ＳｉＯ□から・なる絶縁領域４と
図外のｐｎ接合とで絶縁分離した素子形成領域を区画す
る。そして、素子形成領域にＳｉＯ□からなる第１の絶
縁膜５と、ｐ型の不純物を含有する第１の多結晶シリコ
ン膜６とを順次堆積し、素子形成領域上を含む所定領域
に残すにように選択的に第１の多結晶シリコン膜６を除
去する。なお、エピタキシャル層３の一部にはｎ型の不
純物を高濃度に導入してｎ型コレクタ引き出し拡散層７
を形成しておく。

続いて、第２の絶縁膜８として耐酸化性被膜である窒化
シリコン膜を、第３の絶縁膜９として酸化シリコン膜を
順次堆積し、エミッタ形成領域の第３の絶縁膜９．第２
の絶縁膜８．第１の多結晶シリコン膜６．及び第１の絶
縁膜５を順次選択的に異方性エツチングして開口を形成
する。

次に、第１図（ｂ）に示すように、第２の絶縁膜８と同
一の窒化シリコン膜を厚さ１５００〜３０００人堆積し
、かつ反応性イオンエツチング（以下ＲＩＥと称す）で
垂直側壁部を除いてエツチングすることにより第１の側
壁１０を形成する。このようなＲＩＥ技術は公知であり
、例えば米国特許第４２３４３６２号に開示されている
。その後、露出されたｎ型エピタキシャル層３表面を１
０００〜２０００人酸化し、酸化シリコン膜からなる第
４の絶縁膜１１を形成する。この時、エミッタ形成領域
の開口の側面は第１の側壁１０により保護され、内部の
第１の多結晶シリコン膜６の酸化を防ぐ役目をしている
。

次いで、第１図（Ｃ）に示すように、第１の側壁１０を
熱リン酸によりエンチングして除去する。

この時、その近傍の第２の絶縁膜８を２０００〜３００
０人サイドエツチングして浸食部８ａを形成する。

そして、浸食部８ａの形成により露呈された側壁跡の開
口部からｐ型不純物を熱拡散あるいはイオン注入法によ
りｎ型エピタキシャル層３へ導入し、ｐ型のグラフトベ
ース領域１２を形成する。

次に、第１図（ｄ）に示すように、少なくとも側壁跡を
覆うように厚＜　２０００〜４０００人の第２の多結晶
シリコン膜１３を全面に形成する。この第２の多結晶シ
リコン膜１３にはｐ型不純物を添加しており、ここから
ｐ型不純物を前記グラフトベース領域１２に拡散するこ
とにより該グラフトベース領域１２の濃度を一層高める
ことになる。この場合、第２の多結晶シリコン膜１３に
ｐ型不純物を含ませなくても、第１の多結晶シリコン膜
６にｐ型不純物が存在しているため、この不純物が第２
の多結晶シリコン膜１３を通ってグラフトベース領域１
２へ拡散することも可能である。

次に、第１図（ｅ）に示すように、耐酸化性被膜である
窒化シリコン膜あるいはアルミナ膜等の絶縁膜を１００
０〜２０００人成長し、かつこれをＲＩＥ法でエツチン
グすることにより、第２の多結晶シリコン膜１３の内側
面に第２の側壁１４を形成する。

次に、第１図（ｆ）に示すように、第２の多結晶シリコ
ン膜１３をＲＩＥを用いてエツチングする。エツチング
量としては、３０〜１００％オーバーエツチングを行う
が、このとき第２の側壁１４の外側位置において第２の
多結晶シリコン膜１３の一部が第２の側壁１４に対して
２０００〜２５００人の深さにえぐられて凹みが形成さ
れるようにする。その後、露出した第２の多結晶シリコ
ン膜１３の表面を９００’Ｃの温度で約５００人酸化し
て酸化シリコン膜１５とする。この酸化シリコン膜１５
には凹み１５ａが形成される。この後、開口を通してｐ
型不純物をイオン注入し、活性ベース領域１６を形成す
る。

次に、第１図（ｇ）に示すように、第２の側壁１４と同
じ窒化シリコン膜あるいはアルミナ膜等からなる第５の
絶縁膜１７を減圧ＣＶＤ法で段差被覆性よく成長する。

この時の膜厚は第２の多結晶シリコン膜１３の膜厚２０
００〜４０００人の少なくとも１／２以上の膜厚を成長
して凹み１５ａを埋戻す。

次に、第１図（ｈ）に示すように、第５の絶縁膜１７を
ＲＩＥにより異方性エツチングし、引き続いて第４の絶
縁膜１１も同様に異方性エツチングし、活性ベース領域
１６を露出する。

次に、第１図（ｉ）に示すように、第３の多結晶シリコ
ン膜゛１８を成長し、ヒ素のイオン注入及び９００〜９
５０″Ｃの熱処理により活性ベース領域１６にヒ素を拡
散してエミッタ領域１９を形成する。

その後、第３の多結晶シリコン膜１８を選択的にエツチ
ングし、コレクタコンタクト開口２０及びベースコンタ
クト開口２１等を設ける。

以下の工程は図示していないが、アルミニウム膜等によ
る電極配線形成等の通常の電極形成を行うことによりバ
イポーラトランジスタが完成される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、絶縁膜の開口の内側に設
けた第１の側壁を利用して浸食部を形成し、この浸食部
を通してグラフトベース領域を形成するとともに、開口
内側に設けた第２の側壁を利用してベース領域及びエミ
ッタ領域を順次形成しているので、ベース領域及びエミ
ッタ領域をリソグラフィ技術で制約されるよりも微細寸
法に形成でき、接合容量を低減し、ベース抵抗を低減し
、かつ遮断周波数等の高周波特性を改善したバイポーラ
トランジスタの製造が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至第１図（ｉ）は本発明の一実施例を工
程順に示す断面図、第２図は従来構造の断面図である。 １・・・ｐ型半導体基板、２・・・ｎ゛型埋込層、３・
・・ｎ型エピタキシャル層、４・・・絶縁領域、５・・
・第１の絶縁膜、６・・・第１の多結晶シリコン膜、７
・・・ｎ゛型コレクタ引き出し拡散層、８・・・第２の
絶縁膜、８ａ・・・浸食部、９・・・第３の絶縁膜、１
０・・・第１の側壁、１１・・・第４の絶縁膜、１２・
・・グラフトベース領域、１３・・・第２の多結晶シリ
コン膜、１４・・・第２の側壁、１５・・・酸化膜、１
５ａ・・・凹み、１６・・・活性ベース領域、１７・・
・第５の絶縁膜、１８・・・第３の多結晶シリコン膜、
１９・・・エミッタ領域、２０．２１・・・コンタクト
開口、３１・・・半導体基板、３２・・・ｎ°型埋込層
、３３・・・ｎ型エピタキシャル層、３４・・・絶縁領
域、３５・・・薄い絶縁膜、３６・・・多結晶シリコン
膜、３７・・・絶縁膜、３８・・・多結晶シリコン膜、
３９・・・グラフトベース領域、４０・・・絶縁膜、４
１・・・ベース領域、４２・・・多結晶シリコン、４３
・・・エミッタ領域。 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、周囲と絶縁分離された素子形成領域の一導電型半導
   体層の上に第１の絶縁膜、逆導電型不純物を含む第１の
   多結晶シリコン膜、第２の絶縁膜及び第３の絶縁膜を順
   次積層する工程と、前記各膜を異方性エッチングして前
   記一導電型半導体層の表面を露呈する工程と、開口内側
   に第１の側壁を形成する工程と、開口内における前記一
   導電型半導体層の表面に第４の絶縁膜を形成する工程と
   、少なくとも第１の側壁を除去して浸食部を形成し、こ
   の浸食部を通して一導電型半導体層に逆導電型不純物を
   導入してグラフトベース領域を形成する工程と、この浸
   食部に第２の多結晶シリコン膜を埋込んでグラフトベー
   ス領域に接続させる工程と、この第２の多結晶シリコン
   膜の内側に第２の側壁を形成するとともに、第２の多結
   晶シリコン膜を表面酸化しかつ第５の絶縁膜を形成する
   工程と、この第２の側壁内で一導電型半導体層に逆導電
   型不純物を導入して活性ベース領域を形成する工程と、
   前記第２の側壁の内側で前記一導電型半導体層を露呈さ
   せ、この上に第３の多結晶シリコン膜を形成する工程と
   、この第３の多結晶シリコン膜を通して前記ベース領域
   に一導電型不純物を導入してエミッタ領域を形成する工
   程とを含むことを特徴とするバイポーラトランジスタの
   製造方法。