JPS5835363B2 - 半導体装置の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、半導体装置の製法に関する。

従来の半導体装置たとえばトランジスタやＩＣなどの拡
散層の形成方法は、シリコン領域上にシリコン酸化膜を
形成し、このシリコン酸化膜にホトエッチング技術を用
いて拡散用窓を形成し、このシリコン酸化膜をマスクと
して上記拡散用窓を通して不純物を上記シリコン領域に
拡散して拡散層を形成するというマスク拡散法が一般的
である。

このような従来のマスク拡散法を用いたトランジスタや
ＩＣ中のトランジスタの形成方法は、ベース用拡散層形
成のためのマスク拡散工程と、エミッタ用拡散層形成の
ためのマスク拡散工程とは、別の工程である。

したがって、これらのマスク拡散工程において、マスク
としてのシリコン酸化膜にホトエツチング技術を用いて
それぞれの拡散用窓を形成する際のホトリンでのマスク
合せのずれやそれぞれの拡散層の横方向の広がりそれに
それらの拡散層上に形成されるベースとエミッタとの電
極の間隔およびこれらの電極を形成するためのホトエツ
チング工程での寸法精度のずれなどによりベースおよび
エミッタの拡散層の大きさは必要以上に大となる欠点が
ある。

そのためエミッタの拡散層の横方向の寸法が大きくなり
、しかもベースの拡散層の横方向の寸法が犬となるため
に、ベース抵抗”ｂｂや接合容量が大きくなる欠点があ
った。

それに伴い従来のマスク拡散法を用いて形成したトラン
ジスタあるいはＩＣに含まれるトランジスタは、スイッ
チング速度が小さく、しかも占有面積の大きな素子とな
る欠点があった。

それゆえ本発明の目的は、占有面積が小さく、しかもス
イッチング速度が速くなるようなトランジスタなどの半
導体装置を製造するための新規な半導体装置の製法を提
供することにある。

このような目的を達成するための本発明の第１の要旨は
、単結晶シリコン領域上の一部に絶縁膜が設けられてな
り、不純物が添加されてなる多結晶シリコン層が前記単
結晶シリコン領域の露出面の一部に前記絶縁膜の一部を
も被覆するように設けられてなるものを用意する工程と
、熱酸化処理を行なって表面が露出している単結晶シリ
コン領域にシリコン酸化膜を形成すると共に多結晶シリ
コン層表面にも前記シリコン酸化膜よりも厚膜のシリコ
ン酸化膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層を不
純物源として単結晶シリコン領域に上記単結晶シリコン
領域上に設けられた絶縁膜下にＰＮ接合が終端する拡散
層を形成する工程と、前記シリコン酸化膜をエツチング
して前記多結晶シリコン層周辺のシリコン酸化膜と前記
単結晶シリコン領域上のシリコン酸化膜の膜厚差にもと
づき多結晶シリコン層周辺のシリコン酸化膜の一部を残
存させながら単結晶シリコン領域表面の一部を露出させ
、その表面が露出した単結晶シリコン領域に前記多結晶
シリコン層周辺に残存するシリコン酸化膜下にＰＮ接合
端の一部が位置するような拡散層を形成する工程とを有
する半導体装置の製法にある。

又、第２の要旨は、単結晶シリコン領域上の一部に絶縁
膜が設けられてなり、不純物が添加されてなる多結晶シ
リコン層が前記単結晶シリコン領域の露出面の一部に前
記絶縁膜の一部をも被覆するように設けられてなるもの
を用意する工程と、熱酸化処理を行なって表面が露出し
ている単結晶シリコン領域にシリコン酸化膜を形成する
と共に多結晶シリコン層表面にも前記シリコン酸化膜よ
りも厚膜のシリコン酸化膜を形成する工程と、前記多結
晶シリコン層を不純物源として単結晶シリコン領域に上
記単結晶シリコ／領域上に設けられた絶縁膜下にＰＮ接
合が終端する拡散層を形成する工程と、前記シリコン酸
化膜をエツチングして前記多結晶シリコン層周辺のシリ
コン酸化膜と前記単結晶シリコン領域上のシリコン酸化
膜の膜厚差にもとづき多結晶シリコン層周辺のシリコン
酸化膜の一部を残存させながら単結晶シリコン領域表面
の一部を露出させ、その表面が露出した単結晶シリコン
領域に前記多結晶シリコン層周辺に残存するシリコン酸
化膜下にＰＮ接合端の一部が位置するような拡散層を形
成する工程と、前記絶縁膜上のシリコン酸化膜に前記多
結晶シリコン層と導通するための電極用孔を形成する工
程とを有する半導体装置の製法にある。

以下実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図〜第４図は、本発明の一実施例を示す断面図であ
る。

同図において、１は、Ｐ型シリコン基板、２は、Ｎ十型
埋込層、３は、Ｎ型エピタキシャル層、４は、シリコン
酸化膜、５は、Ｐ十型分離層、６は、Ｎ十型層、Ｔは、
Ｐ型不純物が添加された多結晶シリコン層、８は、°多
結晶シリコン層７表面に形成したシリコン酸化膜、８ａ
は、Ｐ型層表面に形成したシリコン酸化膜、９は、ＮＰ
Ｎ）ランジスタのベースであるＰ型層、１０は、エミッ
タであるＮ十型層、Ｂは、ベース電極、Ｃは、コレクタ
電極、Ｅは、エミッタ電極である。

さて、本発明の一実施例であるバイポーラＩＣの製法を
詳述すると、まず第１図に示すように、Ｐ型シリコン基
板１表面の選択的な領域にＮ十型埋込層２が形成され、
これらの表面上にＮ型エピタキシャル層３が形成され、
この表面にシリコン酸化膜４、Ｐ十型分離層５とＮ十型
層６が形成され、表面が露呈している単結晶シリコン領
域であるＮ型エピタキシャル層３表面にシリコン酸化膜
４表面の一部をも被覆しているようなＰ型不純物が添加
された多結晶シリコン層７が形成されているものを用意
する。

つぎに第２図に示すように、加熱処理を行なって、上記
多結晶シリコン層７表面および単結晶シリコン領域３表
面にシリコン酸化膜８，８ａを形成すると共に、この多
結晶シリコン層Ｉに添加しているＰ型不純物をＮ型エピ
タキシャル層３に拡散して第２図に示すようなＰ型層９
を同時に形成する。

なお、上記シリコン酸化膜８，８ａを形成する加熱処理
は、上記Ｐ型層９を形成するための加熱処理とは別個な
加熱処理により行なうこともできる。

また、上記加熱処理により形成したシリコン酸化膜８，
８ａの膜厚は、第２図に示すように、多結晶シリコン層
１表面に形成したもの８の膜厚は、単結晶シリコン領域
であるＰ型層９表面に形成したもの８ａの膜厚よりもお
よそ２倍の厚いものが形成することができる。

したがって第２図〜第３図に示すように、多結晶シリコ
ン層７表面のシリコン酸化膜８をマスクとして、Ｐ型層
９表面のシリコン酸化膜８ａを膜厚の差を利用してエツ
チング除去することができる。

そして、このシリコン酸化膜８ａをエツチング除去した
のち、この領域に第３図に示すようにＮ型不純物を拡散
してＮ生型層１０を形成する。

つぎに第４図に示すように、ホトエツチング技術を用い
てそれぞれの電極用開口部をシリコン酸化膜４，８に形
成したのち、アル□ニウム蒸着とホトエツチング技術と
を用いて各電極すなわちベース電極Ｂ１コレクタ電極Ｃ
１エミッタ電極Ｅを形成する。

なお、この場合、同図からあきらかのように、ベース電
極Ｂ用孔はシリコン酸化膜４上のシリコン酸化膜８に設
ける。

このような本発明にかかるバイポーラＩＣに含まれるＮ
ＰＮ）ランジスタは、シリコン酸化膜４の一部を覆うド
ープド多結晶シリコン層１を用いてベースとなるＰ型層
９を形成し、この多結晶シリコン層７を電極として用い
るため、ベース層９の形成、電極（多結晶シリコン層）
７の形成及びそれらの間を電気的に絶縁するシリコン酸
化膜の形成を同時に行うことができる。

しかも第２図〜第３図に示すようにエミッタとなるＮ生
型層１０の形成には、同一加熱処理により形成されるシ
リコン酸化膜の膜厚が、多結晶シリコン層表面と単結晶
シリコン領域表面とでは異なることを利用して、エミッ
タとなるＮ生型層１０の形成のための拡散用窓をエミッ
タ用のマスクパターンを用いることなくセルフアライメ
ント方式で形成できる。

そのためマスク合せ作業が不必要となり、０．５〜２μ
扉程度の極めて小さな拡散用窓がセルフアライメント方
式で形成できる。

この工程において、ホトレジストを用いて、エツチング
することも可能である。

したがって上述のＮＰＮ）ランジスタは、エミッタであ
るＮ生型層１０およびベースであるＰ型層９の占有面積
を可及的に小とできるため、ベース抵抗ｒ’ｂｂが極め
て小さくできると共に、接合容量も極めて小さくできる
。

したがって本発明にかかるバイポーラＩＣのＮＰＮ）ラ
ンジスタは、スイッチングスピー下を極めて速くするこ
とができ、しかも寄生容量などの寄生効果を小として、
占有面積の極めて小さいものとできる。

なお、本発明＆東上述した実施例に限定されることなく
、ドープド多結晶シリコン層を拡散源とした第１拡散層
の形成工程と、上記多結晶シリコン層に形成された拡散
用窓を通して形成する第２拡散層の形成工程とを用いる
ＰＮ接合を有する半導体装置に適用でき、上記第１拡散
層の導電型と上記第２拡散層の導電型を任意に設定でき
ると共に、その組み合わせも任意に設定できることより
、受動素子である抵抗素子、容量素子、それにダイオー
ド、トランジスタなどの能動素子にも容易に適用できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、本発明にかかるバイポーラＩＣに含
まれるＮＰＮトランジスタの製造方法を示す断面図であ
る。 １・・・Ｐ型シリコン基板、２・・・Ｎ十型埋込層、３
・・・Ｎ型エピタキシャル層、４・・・シリコン酸化膜
、５・・・Ｐ十型分離層、６・・・Ｎ生型層、７・・・
ドープド多結晶シリコン層、８・・・多結晶シリコン層
７表面に形成したシリコン酸化膜、８ａ・・・単結晶シ
リコン領域表面に形成したシリコン酸化膜、９・・・Ｐ
型層、１０・・・Ｎ生型層、Ｂ・・・ベース電極、Ｃ・
・・コレクタ電極、Ｅ・・・工くツタ電極。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 単結晶シリコン領域上の一部に絶縁膜が設けられて
   なり、不純物が添加されてなる多結晶シリコン層が前記
   単結晶シリコン領域の露出面の一部に前記絶縁膜の一部
   をも被覆するように設けられてなるものを用意する工程
   と、熱酸化処理を行なって表面が露出している単結晶シ
   リコン領域にシリコン酸化膜を形成すると共に多結晶シ
   リコン層表面にも前記シリコン酸化膜よりも厚膜のシリ
   コン酸化膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層を
   不純物源として単結晶シリコン領域に上記単結晶シリコ
   ン領域上に設げられた絶縁膜下にＰＮ接合が終端する拡
   散層を形成する工程と、前記シリコン酸化膜をエツチン
   グして前記多結晶シリコン層周辺のシリコン酸化膜と前
   記単結晶シリコン領域上のシリコン酸化膜の膜厚差にも
   とづき多結晶シリコン層周辺のシリコン酸化膜の一部を
   残存させながら単結晶シリコン領域表面の一部を露出さ
   せ、その表面が露出した単結晶シリコン領域に前記多結
   晶シリコン層周辺に残存するシリコン酸化膜下にＰＮ接
   合端の一部が位置するような拡散層を形成する工程とを
   有する半導体装置の製法。 ２ 単結晶シリコン領域上の一部に絶縁膜が設けられて
   なり、不純物が添加されてなる多結晶シリコン層が前記
   単結晶シリコン領域の露出面の一部に前記絶縁膜の一部
   をも被覆するように設けられてなるものを用意する工程
   と、熱酸化処理を行なって表面が露出している単結晶シ
   リコン領域にシリコン酸化膜を形成すると共に多結晶シ
   リコン層表面にも前記シリコン酸化膜よりも厚膜のシリ
   コン酸化膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン層を
   不純物源として単結晶シリコン領域に上記単結晶シリコ
   ン領域上に設けられた絶縁膜下にＰＮ接合が終端する拡
   散層を形成する工程と、前記シリコン酸化膜をエツチン
   グして前記多結晶シリコン層周辺のシリコン酸化膜と前
   記単結晶シリコン領域上のシリコン酸化膜の膜厚差にも
   とづき多結晶シリコン層周辺のシリコン酸化膜の一部を
   残存させながら単結晶シリコン領域表面の一部を露出さ
   せ、その表面が露出した単結晶シリコン領域に前記多結
   晶シリコン層周辺に残存するシリコン酸化膜下にＰＮ接
   合端の一部が位置するような拡散層を形成する工程と、
   前記絶縁膜上のシリコン酸化膜に前記多結晶シリコン層
   と導通するための電極用孔を形成する工程とを有する半
   導体装置の製法。