JPS60251664A - 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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Publication number
JPS60251664A
JPS60251664A JP10810284A JP10810284A JPS60251664A JP S60251664 A JPS60251664 A JP S60251664A JP 10810284 A JP10810284 A JP 10810284A JP 10810284 A JP10810284 A JP 10810284A JP S60251664 A JPS60251664 A JP S60251664A
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JP
Japan
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junction
region
conductivity type
base
type
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Pending
Application number
JP10810284A
Other languages
English (en)
Inventor
Akio Kashiwanuma
栢沼 昭夫
Minoru Nakamura
稔 中村
Hiroyuki Miwa
三輪 浩之
Kazuo Nishiyama
西山 和夫
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP10810284A priority Critical patent/JPS60251664A/ja
Publication of JPS60251664A publication Critical patent/JPS60251664A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
    • H01L29/1004Base region of bipolar transistors

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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)

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、第1導電型の半導体基層中に形成されている
第2導電型の半導体領域と、この第2導電型の半導体領
域中に形成されている第1導電型の半導体領域とをそれ
ぞれ具備する半導体装置の製造方法に関する。
背景技術とその問題点 高速シリコンバイポーラL、SIを実現するためには、
LSIを構成する素子と1Jでのバイポーラトランジス
タのベース幅Wおを狭くすることが重要である。このベ
ース幅Wllの制御は、従来、例えば第1A図〜第1D
図に示すような方法により行われていた。即ち、第1A
図に示すように、まずp型シリコン基板1にn゛型の埋
込層2を形成し、次いでp型シリコン基板1上にn型の
エピタキシャル成長層3を形成する。次にこのエピタキ
シャル成長層3の表面を熱酸化して薄いSiO2膜4を
形成した後、このSiO□膜4を介してエピタキシャル
成長層3にp型不純物、例えばホウ素Bを選択的にイオ
ン注入する(エピタキシャル成長層3中のBを0で示す
)。次に所定のアニールを行うことにより、上記Bを電
気的に活性化させると共に、上記イオン注入によるエピ
タキシャル成長層3の損傷を回復させ、第1B図に示す
ようにエピタキシャル成長層3中にp型のベース領域5
を形成する。次に上記SiO□膜4の所定部分をエソチ
ング除去して開口4aを形成した後、第1C図に示すよ
うに、例えばヒ素As等のn型不純物が高濃度にドープ
された多結晶シリコン膜8をCVD法により上記エピタ
キシャル成長層3上に被着形成する。次に所定の高温熱
処理(エミッタ拡散)を行うことにより、上記多結晶シ
リコン膜8に含まれているn型不純物をエピタキシャル
成長層3に拡散させて、第1D図に示すようにベース領
域5中にn゛型のエミッタ領域9を形成する。またこの
エミッタ拡散において、ベース領域5の接合深さXjb
とエミッタ領域9の接合深さXj、とが所定の値に制御
され、従ってエピタキシャル成長層3とエミッタ領域9
との間のベース領域5の幅、即ちベース幅WBが制御さ
れるようになっている。
この後、エミッタ領域9、ベース領域5及びコレ。
フタ領域10のための電極(図示せず)を形成してnp
n型のバイポーラトランジスタを製造する。
なおこのようにして製造されたnpn型のバイポーラト
ランジスタにおける矢印入方向の不純物濃度分布を第2
図に示す。
上述のような製造方法によりベース幅Wl!の狭いバイ
ポーラトランジスタを得るためには、X j b +X
iaを小さくすること、即ち接合のシャロー化が通常行
われている。これらのうちXjbを小さくするための方
法としては、Bのイオン注入(第1B図)を低エネルギ
ーで行ったり、Bの代わりにBF2をイオン注入する方
法、SiO□膜4の膜厚を用いる注入エネルギーに対し
て厚めに選んでイオン注入を行う方法、Bのイオン注入
後に行うアニールの温度を低温化したり、アニールを赤
外線アニール(IRA)等の瞬間アニ、−ル法により行
って不純物の再分布を少なくする方法等がある。またX
jeを小さくするための方法としては、エミッタ拡散の
温度を低温化したり、上述のようなIRAを用いる方法
、多結晶シリコン膜8の膜厚を薄めに選ぶ方法等がある
。そしてこれらの方法により、エミッタのストライプ幅
WE (第1D図参照)が例えば2〜3μmである場合
、XJe会0.2μm、Xjb会0.3−0.35μm
、 Wa =0.15μmが得られている。
しかしながら、動作の高速化等のために素子をさらに微
細化する場合には、X、いX=eを上述の値よりもさら
に小さくする必要がある。特にxJ。
は、エミソタ−ベース接合におけるいわゆるsidew
all current 1njection効果によ
るhFEの低下を考慮するとWEの1/10程度以下に
するのが好ましい。このため例えばwE=0.5μmと
する場合、xJ、、=0.05μm以下が好ましいこと
になる。Xj、をこの程度の値にすることは、従来の方
法により比較的容易であると考えられる。一方xJbは
、WE =0.05μmとする場合、0.1 pm程度
にする必要があるが、この値を達成することは上述のよ
うな従来の方法では次のような理由により難しい。即ち
、例えば最も浅い接合を形成することができると考えら
れるBF2の低エネルギーイオン注入を用いても、イオ
ン注入時に既に0.1 μm程度の深さまで不純物が侵
入してしまうので、その後に行われる低温アニールまた
はIRAによるアニールの際にいわゆる増速拡散により
Xjeが0.15μm程度以上となってしまうからであ
る。
発明の目的 本発明は、上述の問題にかんがみ、従来の半導体装置の
製造方法が有する上述のような欠点を是正した半導体装
置の製造方法を提供することを目的とする。
発明の概要 本発明に係る半導体装置の製造方法は、第1導電型の半
導体基層(例えばn型のエピタキシャル成長層)中に形
成されている第2導電型の半導体領域(例えばp型のベ
ース領域)と、この第2導電型の半導体領域中に形成さ
れている第1導電型の半導体領域(例えばn゛型のエミ
ッタ領域)とをそれぞれ具備する半導体装置(例えばn
pn型のバイポーラトランジスタ)の製造方法において
、上記第1導電型の半導体基層と上記第2導電型の半導
体領域との接合の近傍に第1R電型の不純物を導入し、
これにより上記第2導電型の半導体領域の接合深さを小
さくするようにしている。このようにすることによって
、第1導電型の半導体基層と第1導電型の半導体領域と
の間の第2導電型の半導体領域の幅を簡単な工程で確実
に狭くすることができ、従って高速動作の可能な半導体
装置を製造することができる。
実施例 以下本発明に係る半導体装置の製造方法をnpn型のバ
イポーラトランジスタの製造に適用した一実施例につき
図面を参照しながら説明する。なお第3A図及び第3B
図においては、第1A図〜第1D図と同一部分には同一
の符号を(=Jし、必要に応じて説明を省略する。
まず第1A図及び第1B図と同様に工程を進めた後、第
3A図に示すように、開口4aを通してエピタキシャル
成長層3中にn型不純物、例えばリンP等を例えば20
0KeV 、 2 ×lQI2cm−2の条−件でイオ
ン注入する(エピタキシャル成長層3中のPを・で示す
)。なおこのイオン注入時のエネルギーは、エピタキシ
ャル成長層3中におけるPの分布のピークが第4図(P
の分布曲線を一−−−−−−−−−−で示す)に示すよ
うにほぼベース領域5とコレクタ領域10との接合(C
B接合)の位置に位置するように選ぶ。
次に第1C図と同様にn型不純物が高濃度にドープされ
た多結晶シリコン膜8を形成し、次いで第1D図と同様
にエミッタ拡散を行うことにより、第3B図に示すよう
にnpn型のバイポーラトランジスタを製造する。
上述のようにして製造されたnpn型のバイポーラトラ
ンジスタにおける矢印C方向(第3B図)の不純物濃度
分布を第5図に示す。この図から、xjbが従来に比べ
て浅くなり、この結果ベース幅W、が極めて小さくなっ
ていることがわかる。このようにXj’bが浅くなるの
は、第3A図に示す工程においてイオン注入されたP 
(n型不純物)かベース領域5中のp型不純物を補償す
ると共にCB接合近傍に位置するエピタキシャル成長層
3のn型不純物濃度を高め、この結果CB接合がエピタ
キシャル成長層3の表面側に移動するためである。また
上述のPのイオン注入によりベース領域5の不純物濃度
が減少する結果、トランジスタの動作時においては、各
接合における空乏層がベース領域5の側に伸びやすくな
るので、実効的なベース幅がさらに狭くなるという利点
もある。
このように上述の実施例によれば、第3A図に示す状態
において分布のピークがほぼCB接合に位置するように
Pをイオン注入することにより、ベース幅W、を極めて
小さくすることができ、従って高速動作の可能なnpn
型バイポーラトランジスタを得ることができる。またW
Bを小さくすることができるので 、hFEを従来に比
べて極めて高くすることができる(例えばhyt=50
〜100)。なおWBの一例を挙げると、Pのイオン注
入前においてはwB=0.1 μmであったが、イオン
注入後においてはWE =0.06μ川となった。
なおWIlの測定はボール・ランプ法により行った。
本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、本発
明の技術的思想に基づく種々の変更が可能である。例え
ば、上述の実施例においては、はぼCB接合の位置に分
布のピークが位置するようなエネルギーでPのイオン注
入を行ったが、これに限定されるものではなく、必要に
応じて注入エネルギーを変えることによりピーク位置を
変更することができる。しかし、分布のピーク位置がC
B接合から離れ過ぎると、注入不純物によるへ一ス領域
5中の不純物の補償の程度が小さくなってベース幅WI
lを小さくするのが難しいので、分布のピークが例えば
イオン注入前におけるCB接合の深さXjb±ΔRpの
範囲内に位置するようにするのが好ましい。ここでΔR
pは注入不純物イオンの投影標準偏差であり、例えばP
を200KeVでシリコンにイオン注入する場合にはΔ
Rp=775人である。
また上述のPのイオン注入のドーズ量は必要に応して上
述の実施例とは異なる値を用いてもよいが、ドーズ量が
ヘ−ス領域5におけるいわゆるGummel数06より
数似6ぎる(例えば2桁以上)とベース幅WBを十分に
狭くするのが難しく、またドーズ量がQ、よりも高すぎ
る(例えば2桁以上)とベース幅WIlがあまりに小さ
くなり過ぎてバンチスルーが起きてしまうので、ドーズ
量は0.01 q、〜100QBであるのが好ましく、
(115)Qm〜(1/3)口8であるのがより好まし
い。
さらに上述の実施例においては、ベース幅WBを狭くす
るための上記イオン注入を第3A図に示す工程において
行ったが、イオン注入後に不純物の活性化のためのアニ
ールを行うことができれば必要に応じて他の工程におい
て行ってもよい。
なお第6図に示すようなセルファライン型トランジスタ
(SAT)においては、ベース領域5及びp”型のグラ
フト・ベース領域13を形成し、次いでベース引出し電
極14の表面に形成されている5iOz膜15をイオン
注入のマスクとして、ベース幅W8を狭くするための上
記イオン注入を行うことにより、次に形成するエミンタ
領域9 (図示せず)に対してセルファラインで不純物
を導入することができるので、ヘ−ス領域5とコレクタ
領域10との間の寄生容量CTCを殆ど増加させること
なくベース幅WBを狭くすることができるという利点が
ある。
発明の効果 本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、第1導電
型の半導体基層と第2導電型の半導体領域との接合の近
傍に第1導電型の不純物を導入し、これにより上記第2
導電型の半導体領域の接合深さを小さくするようにして
いるので、上記第1゜電型の半導体基層と第1導電型の
半導体領域との間の上記第2導電型の半導体領域の幅を
簡単な工程で確実に狭くすることができ、このため高速
動作の可能な半導体装置を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1D図は従来のnpn型バイポーラトラン
ジスタの製造方法を工程順に示す断面図、第2図は第1
D図の矢印A方向の不純物濃度分布を示す模式図、第3
A図及び第3B図は本発明に係る半導体装置の製造方法
をnpn型バイポーラトランジスタの製造に適用した一
実施例を工程順に示す断面図、第4図は第3A図の矢印
B方向の不純物濃度分布を示す第2図と同様な模式図、
第5図は第3B図の矢印C方向の不純物濃度分布を示す
第2図及び第4図と同様な模式図、第6図は本発明に係
る半導体装置の製造方法をセルファライン型トランジス
タの製造に適用した別の実施例を示す断面図である。 なお図面に用いた符号において、 1−−−−−−−m−−−−−−−,p型シリコン基板
2−=−一−−−−−−−−埋込層 8 −−−−−一−−−−多結晶シリコン膜10−−−
−−−− コレクタ領域 13−−−−−−−−−グラフト・ヘ−ス領域14−−
−−−一−−−−ベース引出し電極である。 代理人 上屋 勝 常包芳男 第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型の半導体基層中に形成されている第2導電型
    の半導体領域と、この第2導電型の半導体領域中に形成
    されている第1導電型の半導体領域とをそれぞれ具備す
    る半導体装置の製造方法において、上記第1導電型の半
    導体基層と上記第2導電型の半導体領域との接合の近傍
    に第1導電型の不純物を導入し、これにより上記第2導
    電型の半導体領域の接合深さを小さくするようにしたこ
    とを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP10810284A 1984-05-28 1984-05-28 半導体装置の製造方法 Pending JPS60251664A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0329401A2 (en) * 1988-02-16 1989-08-23 Sony Corporation Bipolar transistors and methods of production

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5269277A (en) * 1975-12-03 1977-06-08 Siemens Ag Method of producing planar transistor
JPS5678162A (en) * 1980-11-10 1981-06-26 Hitachi Ltd Semiconductor device

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