JPS6239064A - 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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JPS6239064A
JPS6239064A JP17973285A JP17973285A JPS6239064A JP S6239064 A JPS6239064 A JP S6239064A JP 17973285 A JP17973285 A JP 17973285A JP 17973285 A JP17973285 A JP 17973285A JP S6239064 A JPS6239064 A JP S6239064A
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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置の製造方法に関し、特に、バイポ
ーラ型半導体集積回路装置におけるベースの成極引出部
の形成方法の改良に関する。
〔従来の技術〕
一般にバイポーラ型半導体集積回路装置におけるトラン
ジスタは、pn接合分組、選択数化技術を用いた酸化映
分雌、または8重拡散を用いる方法などによって電気的
に独立した島内に形成される。
ここでは、酸化膜分離法にまってnpn l−ランジス
タを形成する方法について述べる。もちろん、これ以外
の上記各種分離法を用いる場合、さらにはpnp )−
ランジスタについても適用できるものである。
@5A図ないし第5E図は、従来の製造方法による主要
工程段階(ζおける半導体装置の断面構造を示す図であ
る。以下、第5A図〜第5E図を参照して従来の製造方
法について簡単に説明する。
第5A図において、低不純物磁度のp型(p−型)シリ
コン基板lにコレクタ埋込みノーとなる高不純物濃度の
n型(n+型)層2が選択的に形成される。次にシリコ
ン基板1およびn中型層2の上にn−型エピタキシャル
膚8が形成される。
第6B図において、下敷酸化@101および窒化[20
1がn−膚8上の所定の領域に形成される。窒化[20
1をマスクとしてチャンネルカット用のp型@4のアニ
ールと同時に、窒化膜201をセスタとして厚い分離酸
化膜102が選択酸化により形成される。
第6C図において、まず選択酸化用のマスクとして用い
られた釡化腺201が下敷酸化膜101とともに除去さ
れる。次に、改めてイオン注入保護用の酸化膜108が
形成され、フォトレジスト族にの段階でのフォトレジス
ト族は図示せず)をマスクとして、外部ベース層となる
p中型層6が形成される。さらに、上記フォトレジスト
課を除去し、改めてフォトレジスト[801を所定の形
状に形成し、こOをマスクとして活性ベース層となるp
型j−6がイオン注入法により形成される。
第5v図において、フォトレジスト1i1801が除去
され、次に一般に隣ガラス()’5(J)であるパッシ
ベーション映401が被着される。ベースイオン圧入膚
6,6のアニールと)’5Gfi401の焼き締めとを
兼ねた熱処理を行なって、中間段階の外部ベース[51
および活性ベース層61が形成される。次に、PSG涙
401の予め定められた領域にエミッタ電極用コンタク
ト孔70およびコレクタ電極用コンタクト孔80が形成
され、このコンタクト孔70.80を介してイオン注入
法lζよりエミッタノーとなるべきn中型、Ill 7
およびコレクタ電極取出装置となるべきn中型層8が形
成される。
第5E図において、各イオン注入層を7ニールし、外部
ベース層52および活性ベース層62が完成され、かつ
エミツタ層71およびコレクタ電極取出JfII81が
形成される。各開孔50.70および80に電極突抜は
防止(たとえばA7と51との反応の防止)用の金属シ
リサイド涙601が形成される。この金属シリサイド涙
501には、口金シリサイド(Ft−bi)、パラジウ
ムシリサイド(Pd−Sl)などが用いられる。金属シ
リサイド涙501上にアルミニウムAlのような低抵抗
金属を用いてベースIIE極配線9.エミッタ屯極配縁
10およびコレクタ電極配線11が形成される。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところで、トランジスタの周波数特性はベース−コレク
タ容置およびベース抵抗などに依存する。
したがって、トランジスタの周波数特性の向とを図るに
は、これらを小さくする必要がある。上述の従来の構造
におけるp+梨型外ベース1−52はベース抵抗を低下
させるために設けられている。
しかし、この外部ベース層52はベース−コレクタ容量
を増大させるという欠点がある。
第6図は従来の方法で製造されたトランジスタの平面パ
ターン図である。ベース抵抗は第6図Eこ示されるエミ
ッタJ−71とベース電極取出用開孔50との距14’
L L’ tに叙任する。従来の装置においては、ベー
ス電極配線9とエミッタ電極配株10との同温と電極配
線9,10のそれぞれの開孔50.70からのはみ出し
分との合計距離となっている。したがって、フォトエツ
チングの精度を同上してyittm配線間隔を小さくし
ても、上述のはみ出し分はどうしても残る。また、第6
図に示されるエミツタ層71と分嘔酸化課境界Aとの間
のベース領域は非活性領域であり、ベース−コレクタ谷
鼠を増大させる。この非活性領域をなくすために、エミ
ツタ層71が分層酸化腺に接するウォールド・エミッタ
構造とする方法がある。しかしこの方法においても極々
の欠点が生じる。
第7A図ないし第7C図は、第6図のX−X線における
断面の一部を示す図である。以下、第7A図〜第7C図
を参照して従来のウォールド・エミッタ構造の問題点i
こついて説明する。
第7A図はベース形成のためlこフォトレジスト腺80
1をマスクとして、pを不純物であるボロンを注入した
状態を示す。次に、コンタクトホールを形成するために
エミッタ領域7上の酸化膜108を除去する必要がある
。しかし、このウォールド・エミッタ構造においては、
第7B図に示されるように、分am化ill 102の
境界Aが酸化腺除去時にオーバエツチングされ、エミッ
タ領域が第7C図にBで示されるように深くなる。この
結果、電流増幅率の制御性の低下、さらには第7C図に
示される部分Bのところでエミッターコレクタ間のショ
ートが生ずる危険性が大きい。
さらに、ベース抵抗を減少させる方法として、第8図に
示されるようなダブル・ベース構造とすることが多々あ
る。しかし、従来方法においては、ベース電極取出しな
どでベース領域が増大し、却ってベース−コレクタ容量
の増大を招くという欠点がある。
また、従来の製造方法においては、エミッターベース接
合が外部ベース領域の表面より深くされており、電流増
幅率のviL&依存性が太き(なるという欠点もあった
。すなわち、微少低電流領域において、界ml(エミッ
ター外部ベース領域等)において再結合等により電流が
設収され、電流増幅率の制@注が劣化するという問題点
があった。
それゆえ、この開明の目的は上述の欠点を除去しベース
抵抗およびベース−コレクタ電極配線を低下させ、かつ
低tUt頭域における電流増幅率の電流依存性を小さく
し、さらに周波数特性の良好な半導体装kを得ることが
可能な半導体装置の製造方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明における半導体の製造方法は、エミッタ領域と
なる半導体i板領域上にエミッタ領域形成用の不純物拡
散−を有するシリコン族(単結晶非晶質および多結晶の
いずれか)を形成し、ベース領域を一部このシリコン族
を介してイオン注入して形成し、次にこのシリコン族を
用いてエミッタ領域を自己整合的にベース領域内1こ形
成する。
さらに、自己整合的にエミッタ領域上のポリシリコン膜
とベース電極取出領域との間に絶縁膜を形成してベース
−エミッタ電極間を絶縁し、さらに自己整合的にベース
電極取出領域を形成する。このとき、エミッターベース
接合は外部ベース砿域:tc面より浅くされてベース電
極取出部と向−の深さに形成さnる。
〔fμ用〕
自己投合的にベース領域内にエミッタ領域を形成してい
るので、エミッタ領域拡散諒となり、かつ金属−極に接
続されるポリシリコン族等のパターニングマスクによっ
て自己整合的にエミッターシリコン涙周辺に最小のベー
ス11Ic極取出領域が形成される。
また、エミッタ領域上のシリコン膜とベース領域上の金
属配線との間には絶縁膜が介在するだけであるので、エ
ミッターベース間隔はほぼこの絶縁膜の朕厚となり小さ
くなる。
さらに、不純物拡散−となるポリシリコン膜からの不純
物をエミッタ領域となるべき領域に拡散してエミッタ領
域を形成しているので、エミッタ領域形成時のイオン注
入用にコンタクト孔を形成する必要がない。したがって
、エミッタ領域上の酸化膜を除去する必要がなく、分離
酸化膜境界でのオーバエツチングは生じることはないの
で、エミッタ頭載とベースeJ[IXとがほぼ平行な状
態で分離領域に接するようになる。
さらに、エミッターベース接合が外部ベース領域表面よ
り浅くされており、再結合による一派の吸収がなく、低
電流領域における電流増幅率の電流依存性が小さくなっ
ている。
〔発明の実厖例〕
第1八図ないし第1J図はこの発明の一実施例である半
導体装置の製造方法の主要工程段階における断面図であ
る。以下、第1A図ないし第1j図を参照してこの発明
の一実施例である半導体装置の製造方法奢こついて説明
する。
第1A図を参照して、p−型シリコン基板1の所定の領
域にn生型コレクタ埋込み62.n−型エピタキシャル
1−3.チヤンネルカツト用のp型m4.分離酸化&1
02.コレクタ電極取出領域となるn+型拡散ノー8が
形成される。この各領域の形成は、第6A図および第5
B図に示される従来と同様の方法を用いて行なわれる。
次に第5B図に示される下敷酸化膜101および窒化膜
201が除去゛された伎、シリコン族、好ましくはポリ
シリコン腺600.釡化映202および酸化膜104が
この順に半纏体基板1の表面上に形成される。
次に、予め定めらnたパターン形状を有するレジスト族
808をマスクとして、ポリシリコン族600、m上映
202および酸化膜104からなる多層膜をエツチング
する。このパターニングにより、後にコレクタ電極取出
層およびエミツタ層となる領域にのみ、酸化線104.
菫化涙202゜ポリシリコン族600が残される。
第1B図を参照する。上述の工程で多層膜のパターニン
グに用いられたレジスト映808をマスクとして、多層
膜に含まれる酸化膜104の側壁のみをサイドエツチン
グする。この結果、酸化膜104はポリシリコン!60
0および窒化膜202より内側醗こ後退する。
第1C図において、窒化膜202をマスクとして選択酸
化を行なって、酸化膜105が半導体基板表面上の所定
の領域に形成される。
第lv図において、酸化膜104をマスクとしてエツチ
ングを行なって窒化a5@202および釡化涙202の
下地のポリシリコンH600をパターニングし、さらに
はシリコン基板(n一層8)の予め定められた涙厚をエ
ツチング除去し、ベース電極となるべき部分は4くされ
る。これは、エミッタ接合(活性ベース領域−エミッタ
領域間の接合)がベース電極取出層と同一の深さに形成
されるようにすることにより電流増幅率の電流依存性を
小さくするためである。すなわち、再結合lζおける9
1t流の吸収を除去し、低電流領域においても確実に電
流増幅率を制御できるようにする。
第1E図を参照する。酸化膜104が除去された夜、窒
化膜202をマスクとする選択酸化により、酸化i 1
06がポリシリコン族600と酸化膜105との間の半
導体基板表面上1こ形成される。
このとき、選択酸化は薄くされたポリシリコン族600
のみならずその下のn−型半導体領域3も若干酸化され
る程度に行なわれる。酸化膜106はポリシリコン膜6
00の側壁を覆う。
第1F図において−1まず釡化映202が除去される。
次に、眼化朕106をマスクとしてポリシリコンy 6
00にn+型不純物を尋人し、不純物含有ポリシリコン
族601が形成される。これによりポリシリコン映60
1はエミッタ領域形成用の不純物拡散源となる。次いで
エミッタ抵抗を低減する目的で金属シリサイド族701
を自己整合的に形成する。例えば、チタンシリサイド(
Ti512 )はシリコン面と接した部分のみ自己整合
的に形成され、恢の=m処理を行えることはよる知られ
ている。
第1(J図において、酸化膜106が除去された後、p
型不純物がイオン注入され、イオン注入層52’  、
51,52.58が形成される。このとき、酸化膜10
6が除去さた部分のn−型半導体領域か外部ベース層と
なる。一方、酸化膜106はベース領域とコレクタ領域
とを分離するために残される。このため、酸化膜105
は第1C図における選択酸化において1μmと厚く、か
つ酸化膜106は第1b図fこおける選択酸化において
200〜a o o nmと博く形成される。また、コ
レクタ電極取出領域にイオン注入して形成される1)層
52’、52はコレクタ電極取出用のn+拡散@8によ
りほとんど無視できる不純物量であり、コレクタ電極収
出拡散層8にほとんど影響を及ぼさない。また、ポリシ
リコン@602(P型不純物が注入されたポリシリコン
fi601)の下の活性ベース層となるべきイオン注入
領域は、ポリシリコンy 602を介してp型不純物が
イオン注入されるので、外部ベース層となるべき領域6
8に比べ浅く形成される。
第1)i図において、p型下純物イオン注入膚のアニー
リングおよびポリシリコン族602からのn十型不純物
のシリコン基板8への拡散が同時に行なわれる。この結
果、エミッタ領域7が自己整合的に形成されるとともに
、外部ベース領域54が活性ベース領域6よりも若干深
くかつ低抵抗に形成される。次iこ低温(800’C〜
900 ”C程度)での酸化を行ない、金属シリサイド
膜を含むn+型ポリシリコン課608.604上に厚い
酸化膜107がIjp+型シリコン基板54上に傅い酸
化@108が各々形成される。これは、n型不純物の填
または砒素などを高酸度に含むシリコン、ポリシリコン
においては、低温はど増速酸化が行なわれるというよく
知られた事実を利用している。
第11図において、金属シリサイド狭を含むポリシリコ
ンl5oa、soa上に形成された酸化@107,10
8に異方性エツチング(KIE)を行なって、外部ベー
ス領域54上の薄い酸化膜108が除去される。ここで
、ベースllk、&のエミッタJJ 7へのショートを
防止する方法として、第1B図に示される全表面上に璽
化腺208を被着させ、異方性エツチングによってポリ
シリコン族608の側壁にのみ屋化朕208を残した彼
に、再びRI E (K eactive I onb
eam E tching )法を用いて酸化膜108
を除去し、ポリシリコン映608%壁に酸化腺−金化展
を残す方法があり、第11図にはこの状態か示される。
第1J図において、まず、コレクタ電極取出領域8上の
厚い酸化11i108が除去される。次に、予め定めら
れた領域に選択エツチングが施され、エミッタ心極用コ
ンタクト孔70(第1J図には図示せず)およびコレク
タ電極用コンタクト孔80が形成されゐ。仄に、たとえ
ばA7(などの低抵抗金属を用いてベースに極配紗9.
エミッタ電極配h l O(第I J図には図示せず)
およびコレクタ電極配縁11がそれぞれ形成される。E
IJ図から見られるように、エミッターベース間間隔は
ほぼポリシリコン朕608側壁の酸化膜197と窒化@
208との膜厚であって、ベース抵抗は非常に小さくな
っている。
第2図上述の見開の一実施例において製這されたトラン
ジスタの平面パターン図でめり、第6図に示される従来
法のトランジスタの平面パターン図に対応するものであ
る。第2図に示されるように、エミ゛ンタ電極白己縁1
0につながるポリシリコンM 608は、エミッタ領域
7の拡散源となっているから、図中のへのところでエミ
ッタ領域7が万石酸化映102に接することになる。ま
た、第7図に示される従来の方法と異なり、エミッタ領
城7はポリシリコン族608からの不純物拡散により自
己整合ばソに形成されるので、ベース領域が分層酸化$
102近傍でオーバエツチングされて狭くなることはな
い。すなわち、第8図に示されるように、エミッタ領域
70と活性ベース領域6とはポリシリコン族608を介
して同時fこ形成されるので、はぼ平行であり、ベース
幅は一定である。
したがって、ベース面積はエミッターベース−極間のは
み出し領域がなくなっていることとベース−檎収出領域
が自己整合的に最小面積で形成されていることと合わせ
て大幅に小さくなりベース−コレクタ容態が低減される
。また、第2図に見られるように、ベース電極配線9は
エミッタ領域7の三方周囲に形成されているので、自動
的にダブル・ベース構造となっており、ベース領域の増
大をもたらことなくベース抵抗が大幅に低減される。
また、エミッタ接合が外部ベース領域表面より浅く形成
されベース電極取出I−と同一の深さに形成されている
ので、界面における再結合による電流の吸収がなく、低
翫流狽域Eこおける電流増幅率の電流依存性が小さくな
っている。
なお、他の夷九例として#4図に示されるように、コレ
クタ電極取出領域形成用のn型不純物拡散を行なう代わ
りに、第1G図に示される工程1こおいてレジスト族8
04をマスクとして、ベース領域の酸化涙106を除去
した後、選択的にp型不純物注入を行ない、アニール処
理を行なう。この結果、n型不純物が注入されたポリシ
リコン族604からn型不純物が拡散して電極取出層を
形成することができる。
また言うまでもないが、この発明はpnp )ランジス
タの製造にも遊用できるものである。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、エミッタ領域上のシ
リコン膜とベース領域土の金属電極展間には絶縁膜が介
在するだけであるので、エミッターベース間−を実効的
に小さくでき、その結果ベース抵抗が小さくなって半導
体装置の周波数特性が向上する。
また、エミッタ領域形成用の不純物をエミッタ領域とな
るべき値域にポリシリコン族を拡散源として不純物拡散
してエミッタ領域を形成し、これと同時にベース頭載形
成用の不純物をさらに半導体基板に拡散してベース領域
を完成させているので、分離領域境界がオーバエツチン
グされることがなく、エミッタ領域とベース領域とをほ
ぼ平行な状態で分IIIII駁化腺領域に接するように
することができる。
また、ベースtilt極取出領域がエミッタ領域形成の
パターンに対し自己整合的に最小面積で形成されるので
、非活性ベース領域が大幅に低減されるさらに、第1A
図のレジスト映808のパターン寸法からサイドエツチ
ングおよび選択酸化時のいわゆるバードビークの食い込
みによって、エミツタ層を形成するポリシリコン族60
8のパターン寸法は178以下になるので、容易にサブ
ミクロン幅のエミッタ領域を実現することができる。
また、エミッタ接合が外部ベース領域表面より浅く形成
されてベース電極取出層と同一の床さとなっているので
、電流増幅率の電流依存性が小さくなっている。以上の
ようにして、周波数特性が向上した半導体集積口@装置
の製造が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1八図ないし第1J図はこの発明の−・実施例による
製造方法の主要工程段階における〜r面椹造を示す図で
ある。第2図はこの発明の方法で製造されたトランジス
タの平面パターン図である。第8図はこの発明における
半導体装置の分離領域境界近傍の断面模式図である。第
4図はこの発明の他の実施例である半導体装置の製造方
法における断面構造図である。第5八図ないしgg5i
図は従来の製造方法の主要工程段階における半導体装置
の状態を示す断面図である。第6図は従来方法で製造さ
れたトランジスタの平面パターン図である。第7八図な
いし第7C図は従来方法でエミツタ層を分離酸化膜に接
するように形成した場合における分離酸化映近傍の断面
模式図である。第8図は従来方法で製造されたダブル・
ベース構造のトランジスタの平面パターン図で゛ある。 図において、1はp−5シリヨン基板、2は。 +型コレクタ埋込み脂、8はn−型エピタキシャル加、
5は外部ベース1=となるべき領域、52゜54は外部
ベース領域、6.62は活性ベース領域、7,71はエ
ミッタ頭載、8,81はコレクタ電極取出領域、9はベ
ースl!極配線、10はエミッタ電極配線、11はコレ
クタ電電配線、50はベースXtljt用コンタクト孔
、70はエミッタ電極用コンタクト孔、80はコレクタ
電極用コンタクト孔、102は分離酸化膜、108,1
04゜105.106,107,108は酸化膜、20
1゜202.208は璽化膜、808,104はフォト
レジストi、401はパッシベーション族、600.6
01.602,608,604はポリシリコンである。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)第1導電型の半導体基板上に形成され、かつエミ
    ッタ領域、コレクタ領域およびベース領域を備える半導
    体装置の製造方法であつて、前記半導体装置は分離領域
    により隣接する半導体装置と電気的に絶縁されており、 前記半導体基板表面上の予め定められた領域に、シリコ
    ン膜、窒化膜および酸化膜がこの類に堆積されてなる多
    層膜を形成する第1のステップと、前記多層膜に含まれ
    る酸化膜のみをサイドエッチングして前記窒化膜および
    前記シリコン膜より内側に後退させる第2のステップと
    、 前記窒化膜をマスクとして選択酸化を行なつて前記半導
    体基板上の予め定められた領域に第1の酸化膜を形成す
    る第3のステップと、 前記サイドエッチングされた酸化膜をマスクとして前記
    窒化膜、前記シリコン膜および前記半導体基板の予め定
    められた深さの領域を選択的に異方性エッチングを行な
    つて除去する第4のステップと、 前記選択的にエッチングされた窒化膜をマスクとして選
    択酸化を行なつて、前記シリコン膜と前記第1酸化膜と
    の間の前記半導体基板表面上に第2の酸化膜を形成する
    第5のステップと、 前記第2の酸化膜をマスクとして、前記第1導電型の不
    純物を前記シリコン膜に導入する第6のステップと、 前記シリコン膜の上部を金属シリサイド膜に変換する第
    7のステップと、 前記ベース領域の電極取出部となる領域上の前記第2の
    酸化膜を除去する第8のステップと、前記ベース領域と
    なるべき領域に、第2導電型の不純物を導入する第9の
    ステップと、 前記半導体基板に加熱処理を施して前記シリコン膜から
    前記第1導電型の不純物を前記エミッタ領域となるべき
    領域へ拡散して前記エミッタ領域を形成し、かつ同時に
    前記ベース領域を完成する第10のステップと、 前記半導体基板に低温酸化処理を施して、前記エミッタ
    領域に接続される金属シリサイド膜を含むシリコン膜の
    側壁および上表面に第3の酸化膜を形成する第11のス
    テップと、 前記シリコン膜上の予め定められた領域に形成される前
    記第3の酸化膜を貫通する開孔を通してエミッタ電極を
    形成し、かつ前記半導体基板上の予め定められた領域上
    にベース電極およびコレクタ電極となる電極配線を各々
    設ける第12のステップとを含む半導体装置の製造方法
  2. (2)前記第11のステップと前記第12のステップと
    の間において、前記エミッタ領域に接続される金属シリ
    サイド膜を含むシリコン膜に形成された第3の酸化膜の
    側壁にさらに窒化膜を形成するステップを備える、特許
    請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記第4の工程において、選択的に除去される前
    記半導体基板の予め定められた深さは、エミッターベー
    ス接合が外部ベース領域表面よりも浅くなるようにされ
    た深さである、特許請求の範囲第1項または第2項記載
    の半導体装置の製造方法。
JP17973285A 1985-08-14 1985-08-14 半導体装置の製造方法 Granted JPS6239064A (ja)

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