JPS61218168A - グラフトベ−スを有する半導体装置の製造法 - Google Patents

グラフトベ−スを有する半導体装置の製造法

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JPS61218168A
JPS61218168A JP60058333A JP5833385A JPS61218168A JP S61218168 A JPS61218168 A JP S61218168A JP 60058333 A JP60058333 A JP 60058333A JP 5833385 A JP5833385 A JP 5833385A JP S61218168 A JPS61218168 A JP S61218168A
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JP
Japan
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emitter
layer
graft base
base
semiconductor device
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Pending
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JP60058333A
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English (en)
Inventor
Norio Anzai
安済 範夫
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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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】 〔技術分野〕 本発明はセルファライン(自己整合技術)によるグラフ
トベースを有する半導体装置に関し、主としてグラフト
ベースIILの製造□技術に関する。
〔背景技術〕
高速パイボーラド2ンジスタの性能は、遮断周波数(f
t)とベース抵抗(rbb’ )であられされる。高い
ft を得るには接合を浅く形成すること及びトランジ
スタ金微細化して寄生容量を低減することが効果的であ
るが、それに伴りてrbb’は増大する傾向があシ、標
準トランジスタを単に小さくしただけでは十分な性能が
得られない。そこで多結晶シリコンt−用いてベースと
エミッタをセルファライン的に形成し、ベース幅のせま
い仮濃度真性ベースと、深くて高濃度のグラフトベース
を有するグラフトベース形トランジスタが提案されてお
り、そのための種々な製造プロセスが報告されている。
■サイエンスフオーム社昭和58年11月18日発行「
超LSIデバイスハンドブックJP68−7ま たとえば、選択酸化法として従来から知られているグラ
フトベース形成法によれば、第14図乃至1lc17図
に示すように、(1)n−製81基板lの表面に真性ペ
ースのための浅い低濃度P″″″型層形成した後、(2
)シリコン・ナイトライド(S bN+ )膜4をマス
ク圧してB(ボロン)′t−拡散することによりグラフ
トベースとなる深い高1!1度P 型層5金形成しく第
14図)、(31酸化することにより81、N、膜4の
形成されないSi基基体表部部分Jlt/Jk化膜6 
トナシ(第15図)、(4)SisNi a金とりのぞ
き上記の卑い酸化膜6をマスクにエミッタ拡散してn+
型層7を形成しく第16図)、(5)このあと全面にポ
リ51t−デポジットし、ホトレジストを用いてバター
ニングし、ポリSlエミッタ電極8を得る。(第17図
)。ポリSiを電極に使うのはAJ電極を直接に81基
体に接続するとAノが91に拡散して浅いエミッタ接合
を破壊するおそれがあシ、これをポリSlによシ防止す
ることによる。
この方法によれば、ポリS1電極はセル7アラインによ
らないため、バターニングで大きな面積がとられ、St
衣表面グラフトベースP 型層とエミッタnfi層とが
接近し、エミッタ・ベース耐圧が小さくなる問題がある
従来から知られている他のグラフトベース形成法にポリ
Stスタック利用法がある。この方法は第18図乃至第
20図に示すように、(1)Si基板1表面に真性ベー
スP−型層2形成後、酸化膜3の窓孔全通してエミッタ
拡散することによシ浅いn+呈層7を形成し、(第18
図)、(2)n+型層7にオーミック接続するポリS1
エミツタ電極8を形成する(第19図)、(3)ポリS
1電極8t−マスクにB(ボロン)t−81内に導入す
ることによジグラフトベースP 型層5t−形成する(
第20図)。
この方法においても、ポリS1電極はセル7アラインに
よらないことによシ、グラフトベース・エミッタ間の耐
圧金小さくしないためにはマスク合わせ余裕が必要で、
このことによりエミッタ電極が真性ベースP  42に
オーバラップすることによりて薔生容量が増大する問題
がある。
〔発明の目的〕
本発明は上記した間@を克服するためになされたもので
ある。したがって本発明の一つの目的はエミッタとグラ
フトベースと金セル7アラインにより形成し、高性能の
半導体装&を得ることにある。
本発明の他の一つの目的はグラフトベースとエミッタの
重なシがなく耐圧の高いIILなどの半導体装置を提供
することにある。
〔発明の概要〕
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を簡単に説明すれば下記のとおシである。
すなわち、S1半導体基体の表面に真性ペースとなるP
−型層全形成した後、この上にマスク材を設けて窓孔を
あけ、この窓孔全通してエミッタ拡散してn 型層を形
成し、上記マスク材の段差全便りてその窓孔内にポリS
i層を形成し、このポリ81 m?マスクにグラフトベ
ースのためのベース拡散するものであって、このように
、エミッタとグラフトベースとがセルファラインにより
、形成される九めの微細化が可能となり、高性能化でき
るとともに、エミッタベース耐圧も高められ前記目的を
達成できる。
〔実施例1〕 第1図乃至第6図は本発明の一実施例を示すものであっ
て、グラフトベースを有する高速バイポーラnpn  
トランジスタ製造プロセスの要部工程断面図である。
以下各工程にそって詳細に説明する。
(17第1図に示すようにn−型St半導体装置(通常
P″″温基板基板上ピタキシャル成長させたn″″型S
型層1層1を用意し、その表面に低濃度のB(ボロン)
t−イオン打込みによシドープし、真性ベースとなるP
−型層12を形成する。このP″″屋層120表面上に
100OA程度の薄い窒化膜(5isN4)13を介し
て、低温(470℃)常圧又は高温(700℃)低圧で
気相よシブポジットしたsio!膜(以下)(LD膜1
4と称する)15000A程度の厚さに形成し、ホトレ
ジスト15をマスクにHLD膜及び5laN+  [’
をエッチしてエミッタとなるべき部分に窓孔16をあけ
る。
(2)上記窓孔全通してP″″″″12表面に高濃度の
As (ヒ素)t−イオン打込み、拡散し、エミッタと
なる浅いn+製拡散層17を形成する。(第2図) (3)気相より全面に51t−デポジットし、上記窓孔
16tl−埋め込むようにポリsi膜18t−2000
〜3000Aの厚さに形成する。次いでこの上にレジス
ト19′fc塗付し、エツチングすると上記窓孔16部
分のボIJSi膜18の段差によってそのくほみ内のレ
ジス)19aのみが残される。このレジスト19を残し
た状態でポリ5i18t:エッチすることにより、HL
D膜1膜上4上リSi 18がエッチされ上記窓孔16
部分のみにポリ5ij118&がセル7アライン的に残
存する(第3図)。
なお、HLD膜1膜管4分に厚い場合は、第6図に示す
ように窓孔部16t−埋め込むように充分く厚く形成し
九ポリ5i18t−全面エッチすることにより、窓孔部
分のみにポリ81換18aとして選択的に残存し、n+
型層17の上にボIJSi膜18をセルファライン的に
形成することができる。
(4)HF系エッチ液でHLD膜1膜管4ツチングして
取除き、次いでSi、N、膜13をCHF、ガス等によ
シト2イエツチして取除く。
(5)基板表面に熱酸化膜21を生成しB(ボロン)を
基板内にイオン打込みし拡散することにより、ポリSi
展18mがマスクとなりてセルファライン的にグラフト
ベースP 部層20f:第5図に示すように形成する。
このめと、図示されないが、グラフトベース部分にコン
タクト孔をあけ、AI蒸着によるベース電極を設けると
ともに、コレクタ部の電極引き出しを行うことによシ高
速バイポーラnpn トランジスタが完成する。
〔発明の効果〕 、  以上、実施例1で述べた本発明によれば下記のよ
うに効果が得られる。
(13ポリS量換18aはエミッタn+型層形成に用い
た酸化膜の段差を用いてエミッタに対しセルファジイン
的に形成することができる。
(2)ポリ81膜18a’iマスクとしてグラフトベー
ス拡散を行うことにより、エミッタに対し、グラフトベ
ースをセルファライン的に形成することができ、したが
りて微細化が可能となる。
(3)上記(2)と同じ理由で、グラフトベースとエミ
ッタとが互いにオーバラップすることなく、耐圧の高い
バイボー2トランジスタが得られる。
(4)ポリS1を用いたスタッド・エミッタ構造である
ためにコンタクト面積を小さくすることができ、又、浅
いエミッタ接合の場合に利用できる。
(5)上記(1)〜(4)より高速、大容量のパイポー
2トランジスタを製造することができる。
〔実施例2〕 第7図乃至第12図は本発明の他の一実施例を示すもの
でありて、グラフトベースを有するIILの製造プロセ
スの要部工程断面図でるる。第13図は第12図に対応
する完成時のIILの平面図である@ 以下、各工程にそりて詳細に説明する。
(1)  St基板(図示されない)の表面にエピタキ
シャルn″″ff1si層22をn+型埋込層33t−
介して形成し、n″″凰St層22を厚いアイソレージ
冒ンStO,膜23によって島領域に分離したものを用
意する。(第7図)このn−型層22島領域の表面には
薄い810.膜24と、アイソレージ■ン酸化を行う際
にマスクとして用いたSi、N。
膜25が形成されている。このS is N2H425
の上にたとえば高温低圧処理によるS10.膜(HLD
i)26t−0,3μmの厚さで部分的に形成する。
このHLDM26=にマスクとしてB(ボロン)イオン
打込みを行い、HLD膜の形成されないn″″製81層
嵌面に真性ベースとなるP−ffi層27゜28を選択
的に形成する。
(2)全面に第2のHLD膜29をデポジットし、ホト
レジスト30を使用してエミッタ(IILではコレクタ
となる)部分のホトエッチを行い、窓孔31をあけ九部
分を通してSt層にAs (ヒ素)をイオン打込みする
ことによりエミッタ(コレクタ)n+型拡散鳥32を第
8図のように形成する。
なお、窓孔31ホトエツチの際に第2のHLD膜29拡
ホトレジスト30よりも0.5〜1μmオーバエッチさ
れる。
(3)レジスト30t−除去し、ポリSlをデポジット
して前記窓孔31を埋め込むようにボ!jsIM34を
形成する。さらにこの上にレジスト35を塗布し、プラ
ズマエッチすることによ)、上記ポ!JSilk34に
2次的にあけられた窓孔の上のレジスト膜35を第9図
のようにのこして他のレジストを取除く。
(4)残ったレジスト腹35t−マスクにポリSi展3
4t−ウェットエッチすることにより、第10図に示す
ように上記窓孔上のボIJSij[36のみを残して他
を取除く。
(5)第2のHLD膜29をウェットエッチで取除き、
次いでSl、N、展25をドライエッチで取除いた後、
B(ボロン)を第11図に示すようにイオン打込みする
(6)  B t S i基体内に引伸し拡散して第1
2図に示すようにグラフトベースP 型層37t−充分
に深く形成する。このとき同時にインジェクタとな÷ るP 厘層38も形成する。次いで、インジェクタ電極
域シ出し部39及びグラフトベース電極数シ出し部40
のコンタクトホトエッチを行う。
第13図は第12図に対応する平面図でインジェクタ電
極Injsコレクタ電極C,C,、ベース電極Bのコン
タクト部が示される。
このあと、図示されないが、全面を無機又は有機の絶縁
膜で被覆し、必要部のスルーホールホトエッチ(コンタ
クトホトエッチ)を行りた後、M蒸着、アニール及びパ
ターニングエッチしてA!電極(配線)を形成し、II
Lを完成する。
〔発明の効果〕
実施例2で述べ九本発明によれば、前掲実施例1におけ
る諸効果と同様の効果が得られ、高速・大容量のIIL
’を製造することが可能となりた。
以上本発明によってなされた発明を実施例にもとづき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。
〔利用分野〕
本発明はIIL(一つの基板上でリニア回路と共存する
場合を含める)、バイポーラメモリー等の極微細(たと
えば2μm)プロセスに適用した場合にもつとも有効で
ある。
本発明はIIL以外にECLなどグラフトベースを有す
るトランジスタメモリにも同様に適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第5図は本発明の一実施例を示し、グラフト
ベースを有するバイポーラトランジスタープロセスの工
程断面図である。 第6図は第3図で示される実施例工程の変形例を示す工
程断面図である。 第7図乃至第12図は本発明の他の一実施例を示し、グ
ラフトベースを有するIILプロセスの工程断面図であ
る。第13図は第12図に対応する平面図である。 第14図乃至第17図はグラフトベース・プロセスの従
来の一例を示す工程断面図である。 第18図乃至第20図はグラフトベース・プロセスの従
来の他の一例を示す工程断面図である。 11・・・n−型Sl基体、12・・・真性ベースP−
型層、13・・・Si、N、膜、14・・・HLD膜、
15・・・ホトレジスト、16・・・窓孔、17・・・
エミッタn+型層、18・・・ポリSi II、19・
・・ホトレジスト、20・・・グラフトベースPa層、
21・・・sio、膜。 第  1  図 第  2  図 第  3  図 第  4  図 第  5  図 /Z 第  6  図 第13図 第18図 第19図 第20図 Z   /

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体基体の表面に真性ベースとなる低濃度不純物
    ドープ層を形成し、この上にマスク材を形成し、そのマ
    スク材の一部にあけた窓孔を通して上記基体の表面の一
    部にエミッタとなる高濃度不純物拡散層を形成し、次い
    で上記マスク材の段差を利用して上記エミッタ上に多結
    晶半導体膜を形成した後、上記多結晶半導体膜をマスク
    として上記基体表面に不純物を導入して自己整合的にグ
    ラフトベースとなる高濃度不純物拡散層を形成すること
    を特徴とするグラフトベースを有する半導体装置の製造
    法。 2、上記半導体基体の表面はn型シリコンよりなり、上
    記真性ベース及びグラフトベースはP型シリコン層より
    なるとともに上記エミッタはn型シリコン層よりなる特
    許請求の範囲第1項に記載の半導体装置の製造法。 3、上記半導体装置はバイポーラnpnトランジスタで
    ある特許請求の範囲第2項に記載のグラフトベースを有
    する半導体装置の製造法。 4、上記半導体装置はIIL(注入集積論理)における
    逆方向npnトランジスタであって、そのコレクタ(マ
    ルチコレクタ)が上記エミッタに相当するものである特
    許請求の範囲第2項に記載のグラフトベースを有する半
    導体装置の製造法。
JP60058333A 1985-03-25 1985-03-25 グラフトベ−スを有する半導体装置の製造法 Pending JPS61218168A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001217317A (ja) * 2000-02-07 2001-08-10 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法

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