JPH03222336A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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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】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明の半導体装置の製造方法は、特に高速動作が要
求される高周波用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) 高速動作が要求される高周波用バイポーラトランジスタ
において良好な高周波特性を得るためには、エミッタ周
囲長が長いほど良く、さらにベース抵抗及びコレクタ・
ベース間容量が小さいほど好ましいことは周知である。
第3図(a)〜(C)はそれぞれ高周波用バイポーラト
ランジスタの従来の製造工程を順次示す断面図である。
まず、素子分離したシリコン半導体基板(図示せず)上
にN型のエピタキシャル層31を形成し、このエピタキ
シャル層31内にP型のベース領域32及び後にベース
電極と接続されるP型の不純物が高tfa度に導入され
たP゛型のグラフトベース領域33を選択的に形成する
。次に、全体を熱酸化してシリコン熱酸化膜34を形成
し、さらにその上にシリコン窒化膜35を形成する(第
3図(a))。
次に、エミッタ領域を形成すべく、グラフトベース領域
33に挟まれた領域上のシリコン窒化膜35及びシリコ
ン熱酸化膜34をフォトリソグラフィ技術により選択的
に除去してエミッタコンタクト孔36を開口し、全面(
ごN型の不純物を含む多結晶シリコン層を堆積後、バタ
ーニングしてエミッタ電極37を形成する。その後、エ
ミッタ電極37である前記多結晶シリコン中のN型不純
物を熱処理によってP型のベース領域32内に熱拡散さ
せ、N型のエミッタ領域38を形成する(第3図(b)
)。
次に、グラフトベース頭載33上のシリコン窒化膜35
及びシリコン熱酸化膜34をフォトリソグラフィ技術に
より選択的に除去してベースコンタクト孔39を開口す
る。その後、エミッタ電極用のアルミニウム配線40と
ベース電極用のアルミニウム配線41をバターニング形
成する(第3図(C))。
第4図は第3図(c)の構成を上から見たバタン平面図
である。上述した良好な高周波特性を得るための条件を
備えるようにパターンか形成されている。すなわち、エ
ミッタコンタクト孔36をストライプ状に複数分割して
エミッタ周囲長が長くとれるようにされている。また、
これにより、エミッタコンタクト孔36を挟むようにベ
ースコンタクト孔39が形成され、ベース抵抗の低減化
が図られている。
また、コレクタ・ベース間容量を小さくするためベース
面積を小さくする必要がある。従って、第4図に示すよ
うにエミッタストライプの幅a1エミッタストライプの
ピッチbができるだけ小さく形成される。
しかしながら、エミッタストライプのピッチbを縮小す
るにつれ、エミッタ電極用のアルミニウム配線40とベ
ース電極用のアルミニウム配線41の間隔も短くなり、
フォトリソグラフィ技術によるマスク合わせ余裕が限界
になり、エミッタ電極とベース電極がショートする不良
が発生しゃすくなる。
(発明か解決しようとする課題) このように従来ではフォトリソグラフィ技術による制約
から、エミッタストライプのピッチを最小線幅以下に小
さくすることは不良発生の要因となり、困難である。
この発明は上記のような事情を考慮してなされたもので
あり、その目的は、エミッタストライプのピンチかより
小さくできる高信頼性の高周波用バイポーラトランジス
タを実現する半導体装置の製造方法を提供することにあ
る。
[発明の構成] (3題を解決するための手段) この発明の半導体装置の製造方法は第1導電型の半導体
基板上を熱酸化して第1の熱酸化膜を形成する工程と、
前記第1の熱酸化膜上に窒化膜を形成する工程と、前記
第1の熱酸化膜並びに前記窒化膜の一部を選択的にエツ
チング除去して前記基板を露出させる工程と、前記露出
した基板上に第1導電型の多結晶シリコン膜を選択的に
形成する工程と、全面を熱酸化することにより前記第1
の多結晶シリコン膜の周囲に前記第1の熱酸化膜より膜
厚が厚い第2の熱酸化膜を形成する工程と、前記第2の
熱酸化膜が形成されない前記窒化膜の一部分及びその下
層の前記第1の熱酸化膜を選択的にエツチング除去して
前記基板を露出させる工程と、前記露出した基板上に第
2導電型の第2の多結晶シリコン膜を選択的に形成する
工程とから構成される。
(作用) この発明では、前記ベース電極としての前記第1の多結
晶シリコン膜上に、第1の熱酸化膜より膜厚が厚くかつ
各ベース電極間に前記窒化膜の一部表面が露出するよう
な第2の熱酸化膜を形成し、同時に前記ベース領域内に
第1導電型の不純物が高l農度に導入されグラフトベー
ス領域を形成する。その後、前記露出した窒化膜及びそ
の下層の前記第1の熱酸化膜を選択的にエツチング除去
して前記基板を露出させ、第2導電型の不純物を含む第
2の多結晶シリコン膜を堆積しエミッタ電極をパターニ
ングする。つまり、ベース電極上に形成する第2の熱酸
化膜がエミッタのコンタクト孔を形成するマスクとなり
、自己整合的にエミッタ電極か形成される。この第2の
熱酸化膜はエミッタ電極とベース電極間のショート防1
トに寄与し、さらに、エミッタ電極とベース電極は同じ
方向から導出されないので各電極間の間隔を縮小できる
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により説明する
第1図(a)〜(f)はこの発明の一実施例古注に係る
嵩周波用バイポーラトランジスタの製造工程を順次示す
断面図である。まず、素子分離したシリコン半導体基板
(図示せず)上にN型の不純物が導入されたエピタキシ
ャル層1を形成し、このエピタキシャル層1内にボロン
等のP型の不純物を注入することによって、P型のベー
ス領域2を形成する。その後、全体を熱酸化して膜厚が
1000λ程度のシリコン熱酸化膜3を形成し、さらに
このシリコン熱酸化膜3上に減圧CVD法等により膜厚
が1000λ程度のシリコン窒化膜4を形成する(第3
図(a))。
次に、フォトリソグラフィ技術を用いてRIE(rea
ctive ton etching) Lにより、前
記シリコン窒化膜4及びシリコン熱酸化膜3の一部を順
次除去して幅0.7μm程度のベースコンタクト孔5を
開口する。続いて、全面にP型の不純物を含む多結晶シ
リコン層を堆積後、パターニングしてベース電極6を形
成する(第1図(b))。
次に、全面を熱酸化することにより、前記ベース電極6
としてのP型の不純物を含む多結晶シリコン膜上に前記
熱酸化膜3より膜厚か厚い例えば3000大の熱酸化膜
7を形成する。この熱酸化膜7は各ベース電極6との間
に前記シリコン窒化膜4の一部表面が露出するような状
態で形成される。これと同時に前記ベース領域2の不純
物が前記エピタキシャル層内に熱拡散することによって
その厚みか伸びる。そして、さらにこのベース領域2内
にベース電極6内のP型の不純物が熱拡散することによ
って、P型の不純物が高眉度に導入されてなるP“型の
グラフトベース領域8が形成される(第1図(C))。
次に、前記露出したシリコン窒化膜4及びその下層の熱
酸化膜3をRIE法によりエツチング除去して基板を露
出させる。ここでは、まず、シリコン窒化膜4のみかエ
ツチングされるようなエツチングレートて選択的にシリ
コン窒化膜4をエツチングし、その後、前記熱酸化膜3
をエツチングする。このとき、ベース電極6上の熱酸化
膜7は熱酸化膜3より膜厚か十分に厚いので残存する。
これにより、熱酸化膜7をマスクとしてエミッタコンタ
クト孔9か開口される(第1図(d))。
次に、全体にN型の不純物を含む多結晶シリコン膜を堆
積し、フォトリソグラフィ技術によりパターニングして
エミッタ電極lOを形成する。その後、エミッタ電極1
0における前記多結晶シリコン中のN型不純物を熱処理
によってP型のベース領域2内に熱拡散させ、N型の、
エミッタ領域11を形成する(第1図(e))。
次に、エミッタ電極用のアルミニウム配線12とベース
電極用のアルミニウム配線13(後述する第2図に図示
)をパターニング形成する。(第1図(f))。
第2図は第1図(f)の構成を上から見たパターン平面
図である。前記第1図に示す熱酸化膜7に覆われたベー
ス電極6は、エミッタ電極10とは異なる方向、つまり
基板と水平な方向からアルミニウム配線13により導出
されている。
従来、エミッタコンタクト孔はフォトリソグラフィ技術
によって形成されるようにしていたので、その幅は0.
7μmが限界であった。また、同じ方向に導出されるエ
ミッタ電極とベース電極の間隔はショートする恐れがあ
るためこれ以上狭めることは困難であった。
これに対し、この実施例方法では、熱酸化膜7がエミッ
タのコンタクト孔を形成するマスクとなり、自己整合的
にエミッタ電極が形成される。そして、熱酸化膜7によ
ってエミッタ電極とベース電極間のショートが防ILさ
れ、しかも、エミッタ電極とベース電極は同じ方向から
導出されないので、従来と同様なマスク合わせ余裕を用
いたフォトリソグラフィ技術を用いても、各電極間の間
隔を大幅に縮小できる。
例えば、マスク合わせ余裕を0.5μm、フォトリソグ
ラフィ技術による最小寸法の幅が0.7μmとすれば、
ベースコンタクト孔5の幅aが0.7μm1ベース電極
用の多結晶シリコン膜6の幅すは1.7μmとなる。こ
れを熱酸化して幅Cで示されるように0.3μm (3
000Å)の熱酸化膜7を形成後、開口するエミッタコ
ンタクト孔9の幅dを0.5μmにしたとすると、エミ
ッタストライプの幅eを2.8μmまで縮小できる。
なお、この実施例方法ではベース電極、エミッタ電極と
しての多結晶シリコン膜は予め不純物を含んたものとし
たが、不純物を含まない多結晶シリコン膜に後からイオ
ン注入等により不純物を導入してもよい。また、ベース
領域2はベースコンタクト孔を開口する前に形成したが
、エミッタコンタクト孔の形成後にエミッタコンタクト
孔を通してイオン注入等により形成してもよい。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明の方法によれば、エミッタ
電極とベース電極はシリコン熱酸化膜によって絶縁され
ているので、エミッタストライプの間隔を小さくしても
ショートの心配はない。従って、エミッタストライプの
間隔を小さくしてベース抵抗とコレクタベース容量を低
減することができる。さらに、エミッタコンタクトの幅
も小さくできるのでベース抵抗の低減化に寄与する。こ
の結果、高速動作する高信頼性の高周波用バイポーラト
ランジスタを実現する半導体装置の製造方法が提供でき
る。
【図面の簡単な説明】
m1図(a)〜(f)はそれぞれこの発明の一実施例方
法による構成を工程順に示す断面図、第2図は第1図(
f)の構成を上から見たパターン平面図、第3図(a)
〜(c)はそれぞれ従来の高周波用バイポーラトランジ
スタの製造方性を順次承す断面図、第4図は第3図(c
)の構成を上から見たパターン平面図である。 1・・・エピタキシャル層、2・・・ベース領域、3゜
7・・・シリコン熱酸化膜、4・・・シリコン窒化膜、
5・・・ベースコンタクト孔、6・・・ベース電極、8
・・・グラフトベース領域、9・・・エミッタコンタク
ト孔、IO・・・エミッタ電極、11・・・エミッタ領
域、12.13・・・アルミニウム配線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 第1導電型の半導体基板上を熱酸化して第1の熱酸化膜
    を形成する工程と、 前記第1の熱酸化膜上に窒化膜を形成する工程と、 前記第1の熱酸化膜並びに前記窒化膜の一部を選択的に
    エッチング除去して前記基板を露出させる工程と、 前記露出した基板上に第1導電型の多結晶シリコン膜を
    選択的に形成する工程と、 全面を熱酸化することにより前記第1の多結晶シリコン
    膜の周囲に前記第1の熱酸化膜より膜厚が厚い第2の熱
    酸化膜を形成する工程と、 前記第2の熱酸化膜が形成されない前記窒化膜の一部分
    及びその下層の前記第1の熱酸化膜を選択的にエッチン
    グ除去して前記基板を露出させる工程と、 前記露出した基板上に第2導電型の第2の多結晶シリコ
    ン膜を選択的に形成する工程と を具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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