JP3132023B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置の製造方法に
関し、特にバイポーラ集積回路の製造方法に関するもの
である。The present invention relates to a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method of manufacturing a bipolar integrated circuit.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来技術によるバイポーラ集積回路の製
造方法について、図3(a)〜(c)および図4(a)
〜(c)を参照して説明する。2. Description of the Related Art FIGS. 3 (a) to 3 (c) and FIG.
This will be described with reference to FIGS.
【0003】はじめに図3(a)に示すように、P型半
導体基板1の素子予定領域に砒素またはアンチモンを拡
散したN型埋込層2を形成したのちN型エピタキシャル
層3を成長させる。つぎにLOCOS選択酸化法により
絶縁分離用の酸化シリコン膜4を形成し、燐などを拡散
することによりN型埋込層2に接続するコレクタ引き出
し層5を形成する。[0003] First, as shown in FIG. 3 (a), an N-type buried layer 2 in which arsenic or antimony is diffused is formed in a device planned region of a P-type semiconductor substrate 1, and then an N-type epitaxial layer 3 is grown. Next, a silicon oxide film 4 for insulation isolation is formed by LOCOS selective oxidation, and a collector lead layer 5 connected to the N-type buried layer 2 is formed by diffusing phosphorus or the like.
【0004】つぎに図3(b)に示すように、レジスト
(図示せず)をマスクとして硼素などのP型不純物を加
速エネルギー10〜30keV、注入量(ドース)1×
1015〜1×1016cm-2イオン注入してから、窒素雰
囲気で900〜1000℃、数10分アニールして外部
ベース6を形成する。[0004] Next, as shown in FIG. 3 (b), using a resist (not shown) as a mask, a P-type impurity such as boron is accelerated at an energy of 10 to 30 keV and a dose (dose) of 1 ×.
After implanting 10 15 to 1 × 10 16 cm −2 ions, the external base 6 is formed by annealing at 900 to 1000 ° C. for several tens of minutes in a nitrogen atmosphere.
【0005】このときエミッタ近傍に形成された外部ベ
ース6の表面濃度は1×1019cm-3以上となり、エミ
ッタ直下の真性ベースから低抵抗で素子表面上へ電気的
に引き出す役割をもっている。At this time, the surface concentration of the external base 6 formed in the vicinity of the emitter becomes 1 × 10 19 cm −3 or more, and has a role of electrically drawing out from the intrinsic base immediately below the emitter onto the element surface with low resistance.
【0006】つぎに図3(c)に示すように、硼素など
のP型不純物を30keV以下の低エネルギーで注入量
(ドース)1×1013〜1×1014cm-2イオン注入し
て真性ベース7を形成する。Next, as shown in FIG. 3C, a P-type impurity such as boron is ion-implanted at a low energy of 30 keV or less at a dose (dose) of 1 × 10 13 to 1 × 10 14 cm -2 and is intrinsic. The base 7 is formed.
【0007】つぎに図4(a)に示すように、エミッタ
コンタクト10を開口してから厚さ1000〜2000
Aのポリシリコン11を成長させる。つぎに砒素などの
N型不純物を1×1016cm-2以上の高ドースイオン注
入によりポリシリコン11に導入する。[0007] Next, as shown in FIG.
A polysilicon 11 is grown. Next, an N-type impurity such as arsenic is introduced into the polysilicon 11 by high-dose ion implantation of 1 × 10 16 cm −2 or more.
【0008】つぎに図4(b)に示すように、ポリシリ
コン11をCVD酸化シリコン膜12で覆ったのち窒素
雰囲気で900〜1000℃、数10分の熱処理を行な
ってポリシリコン11中のN型不純物を半導体基板1に
導入することによりエミッタ14を形成する。Next, as shown in FIG. 4B, the polysilicon 11 is covered with a CVD silicon oxide film 12 and then heat-treated at 900 to 1000 ° C. for several tens of minutes in a nitrogen atmosphere to form N in the polysilicon 11. An emitter 14 is formed by introducing a mold impurity into the semiconductor substrate 1.
【0009】ここで特に高性能を要求しない、拡散層の
接合を浅くする必要のない場合は、ポリシリコン11を
成長させることなく、レジストをマスクとしてN型不純
物をイオン注入してエミッタ14を形成することがあ
る。In the case where high performance is not required and the junction of the diffusion layer does not need to be made shallow, the emitter 14 is formed by ion-implanting an N-type impurity using a resist as a mask without growing the polysilicon 11. May be.
【0010】つぎに図4(c)に示すように、CVD酸
化シリコン膜12を除去し、ポリシリコン11を選択エ
ッチングしてエミッタ電極とする。Next, as shown in FIG. 4C, the CVD silicon oxide film 12 is removed, and the polysilicon 11 is selectively etched to form an emitter electrode.
【0011】[0011]
【発明が解決しようとする課題】従来のバイポーラ集積
回路において、真性ベースから低抵抗で電気的に引き出
すための高濃度P型拡散層からなる外部ベースがN型エ
ミッタの側面に形成されている。In a conventional bipolar integrated circuit, an external base composed of a high-concentration P-type diffusion layer for electrically extracting the intrinsic base with low resistance is formed on the side surface of an N-type emitter.
【0012】N型エミッタとP型外部ベースとが表面で
近接することにより、エミッタ−ベース逆方向印加電圧
による接合間リーク電流を増加させる。Since the N-type emitter and the P-type external base are close to each other on the surface, the leakage current between the junctions caused by the reverse applied voltage between the emitter and the base is increased.
【0013】そのためNPN型バイポーラ集積回路のエ
ミッタ−ベース逆方向印加電圧の許容限界を低く抑えな
ければならなかった。Therefore, the allowable limit of the reverse voltage applied to the emitter-base of the NPN-type bipolar integrated circuit must be kept low.
【0014】本発明の半導体装置の製造方法は、少なく
ともベース層とコレクタ引き出し層とが形成された半導
体基板の一主面上に第1の絶縁膜を形成する工程と、前
記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前
記第2の絶縁膜の前記ベース層上部に位置する部分を選
択エッチングしてエミッタよりも広い開口を形成する工
程と、前記第2の絶縁膜の開口に露出した前記第1の絶
縁膜を選択エッチングしてエッミタコンタクトを開口す
る工程と、全面にポリシリコンを堆積して前記エミッタ
コンタクトを埋め込む工程と、前記エミッタコンタクト
の極く近傍のみを残して前記ポリシリコンを選択エッチ
ングする工程と、N型不純物をイオン注入して前記第2
の絶縁膜の開口に露出した前記第1の絶縁膜直下の前記
半導体基板および前記ポリシリコンに前記N型不純物を
導入する工程と、熱処理により前記ポリシリコン中の前
記N型不純物を前記エミッタコンタクトから前記半導体
基板に導入すると同時に、前記第2の絶縁膜の開口に露
出した前記第1の絶縁膜直下の前記半導体基板内に導入
した前記N型不純物を活性化させることにより、前記ベ
ース層内に、前記ポリシリコン直下に位置する高濃度N
型不純物層と該高濃度N型不純物層の両側部と重なり合
う低濃度N型不純物層とからなるエミッタ層を形成する
工程とからバイポーラトランジスタを形成するものであ
る。[0014] The method of manufacturing a semiconductor device of the present invention is less
Forming a first insulating film on one main surface of the semiconductor substrate on which the base layer and the collector extraction layer are formed ; and forming a second insulating film on the first insulating film. Forming an opening wider than the emitter by selectively etching a portion of the second insulating film located above the base layer ; and forming the second opening exposed in the opening of the second insulating film . A step of selectively etching the insulating film to open an emitter contact, a step of depositing polysilicon over the entire surface and embedding the emitter contact, and a step of selecting the polysilicon while leaving only the immediate vicinity of the emitter contact. Etching, and ion-implanting an N-type impurity to form the second
Immediately below the first insulating film exposed at the opening of the insulating film
At the same time introducing said N-type impurity into the semiconductor substrate and the polysilicon, the introduction of the N-type impurity in the polysilicon by thermal treatment from said emitter contact to said semiconductor substrate, the opening of the second insulating film Dew
By activating the N-type impurity introduced into the semiconductor substrate immediately below the first insulating film that issued the base
In the source layer, a high concentration N located immediately below the polysilicon is used.
Type impurity layer and both sides of the high concentration N-type impurity layer
Forming an emitter layer made of a low-concentration N-type impurity layer .
【0015】[0015]
【実施例】本発明の一実施例について、図1(a)〜
(c)および図2(a)〜(c)を参照して説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to (c) and FIGS. 2 (a) to (c).
【0016】はじめに図1(a)に示すように、P型半
導体基板1にN型埋込層2を形成し、N型エピタキシャ
ル層3を成長させ、LOCOS選択酸化法により酸化シ
リコン膜4を形成する。つぎにN型埋込層2に接続する
コレクタ引き出し層5を形成し、外部ベース6および真
性ベース7を形成する。First, as shown in FIG. 1A, an N-type buried layer 2 is formed on a P-type semiconductor substrate 1, an N-type epitaxial layer 3 is grown, and a silicon oxide film 4 is formed by a LOCOS selective oxidation method. I do. Next, a collector extraction layer 5 connected to the N-type buried layer 2 is formed, and an external base 6 and an intrinsic base 7 are formed.
【0017】つぎに図1(b)に示すように、熱酸化法
により厚さ500〜1000Aの酸化シリコン膜8を成
長させたのち、CVD法により厚さ1000〜2000
Aの窒化シリコン膜9を成長させる。Next, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide film 8 having a thickness of 500 to 1000 A is grown by a thermal oxidation method, and then a thickness of 1000 to 2000 A is formed by a CVD method.
A silicon nitride film 9 is grown.
【0018】つぎに図1(c)に示すように、CF4 ガ
スを用いたケミカルドライエッチングにより窒化シリコ
ン膜9をエッチングしてエミッタコンタクトより広い開
口を形成する。Next, as shown in FIG. 1C, the silicon nitride film 9 is etched by chemical dry etching using CF 4 gas to form an opening wider than the emitter contact.
【0019】つぎに図2(a)に示すように、レジスト
(図示せず)をマスクとしてバッファード弗酸を用いて
酸化シリコン膜8をエッチングしてエミッタコンタクト
10を開口する。つぎにCVD法により厚さ1000〜
2000Aのポリシリコン11を成長させてエミッタコ
ンタクト10を埋め込む。Next, as shown in FIG. 2A, the silicon oxide film 8 is etched using buffered hydrofluoric acid using a resist (not shown) as a mask to open an emitter contact 10. Next, the thickness of 1000 to 1000
A 2000 A polysilicon 11 is grown and the emitter contact 10 is buried.
【0020】つぎに第2図(b)に示すように、エミッ
タコンタクト10開口よりも片側0.2μmずつ広く残
して、RIE法などによりポリシリコン11を異方性エ
ッチングする。[0020] Then, as shown in FIG. 2 (b), the emitter contact 10 and wide rather remaining <br/> each side 0.2μm than the opening, anisotropically etching the polysilicon 11 by RIE or the like .
【0021】ここで砒素などのN型不純物を1×1016
cm-2以上の高ドースイオン注入することにより、ポリ
シリコン11の両側の窒化シリコン膜9の開口から、酸
化シリコン膜8を通してN型不純物が導入されて、低濃
度エミッタ12,13が形成される。Here, an N-type impurity such as arsenic is added to 1 × 10 16
By implanting a high dose ion of cm −2 or more, N-type impurities are introduced from the openings of the silicon nitride film 9 on both sides of the polysilicon 11 through the silicon oxide film 8 to form low concentration emitters 12 and 13.
【0022】つぎに図2(c)に示すように、窒素雰囲
気で900〜1000℃の熱処理を行なうことによりポ
リシリコン11からN型不純物が拡散して、高濃度エミ
ッタ14が形成される。同時に低濃度エミッタ12,1
3のN型不純物が活性化されるとともに、基板1内を拡
散して高濃度エミッタ14と重なり合う。Next, as shown in FIG. 2C, an N-type impurity is diffused from the polysilicon 11 by performing a heat treatment at 900 to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere to form a high concentration emitter 14. At the same time, low concentration emitters 12,1
The N-type impurity 3 is activated and diffuses in the substrate 1 to overlap with the high-concentration emitter 14.
【0023】このとき低濃度エミッタ12,13の表面
濃度は、真性ベース7の表面濃度と同等になるように、
高濃度エミッタ14の表面濃度の1/10〜1/100
に調整する。At this time, the surface concentration of the low-concentration emitters 12 and 13 is set to be equal to the surface concentration of the intrinsic base 7.
1/10 to 1/100 of the surface concentration of the high concentration emitter 14
Adjust to
【0024】[0024]
【発明の効果】真性エミッタとなる高濃度エミッタ外周
部に低濃度エミッタを形成することにより、近接する外
部ベースとの濃度勾配を緩和することができた。By forming a low-concentration emitter on the periphery of a high-concentration emitter serving as an intrinsic emitter, a concentration gradient with an adjacent external base can be reduced.
【0025】その結果エミッタ−ベース接合面の空乏層
内の電界強度を弱めることができた。エミッタ−ベース
間の逆方向印加電圧によるリーク電流が減少して、許容
できる逆方向印加電圧値を上げることができる。As a result, the electric field intensity in the depletion layer at the emitter-base junction surface could be reduced. The leakage current due to the reverse applied voltage between the emitter and the base is reduced, and the allowable reverse applied voltage value can be increased.
【0026】エミッタ外周部に導入された低濃度N型拡
散層は、ベース層表面近傍の高濃度P型不純物を補償す
るのみで、エミッタ−ベースの順方向特性に影響を与え
ることはない。The low-concentration N-type diffusion layer introduced into the outer periphery of the emitter only compensates for high-concentration P-type impurities near the surface of the base layer, and does not affect the forward characteristics of the emitter-base.
【図1】本発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention in the order of steps.
【図2】本発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。FIG. 2 is a sectional view showing one embodiment of the present invention in the order of steps.
【図3】従来技術によるバイポーラ集積回路の製造方法
を工程順に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a method for manufacturing a bipolar integrated circuit according to a conventional technique in the order of steps.
【図4】従来技術によるバイポーラ集積回路の製造方法
を工程順に示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a bipolar integrated circuit according to a conventional technique in the order of steps.
1 P型半導体基板 2 N型埋込層 3 N型エピタキシャル層 4 酸化シリコン膜 5 コレクタ引き出し層 6 外部ベース 7 真性ベース 8 酸化シリコン膜 9 窒化シリコン膜 10 エミッタコンタクト 11 ポリシリコン 12,13 低濃度エミッタ 14 高濃度エミッタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 P-type semiconductor substrate 2 N-type buried layer 3 N-type epitaxial layer 4 Silicon oxide film 5 Collector extraction layer 6 External base 7 Intrinsic base 8 Silicon oxide film 9 Silicon nitride film 10 Emitter contact 11 Polysilicon 12, 13 Low concentration emitter 14 High concentration emitter
Claims (1)
層とが形成された半導体基板の一主面上に第1の絶縁膜
を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜
を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の前記ベース層上
部に位置する部分を選択エッチングしてエミッタよりも
広い開口を形成する工程と、前記第2の絶縁膜の開口に
露出した前記第1の絶縁膜を選択エッチングしてエッミ
タコンタクトを開口する工程と、全面にポリシリコンを
堆積して前記エミッタコンタクトを埋め込む工程と、前
記エミッタコンタクトの極く近傍のみを残して前記ポリ
シリコンを選択エッチングする工程と、N型不純物をイ
オン注入して前記第2の絶縁膜の開口に露出した前記第
1の絶縁膜直下の前記半導体基板および前記ポリシリコ
ンに前記N型不純物を導入する工程と、熱処理により前
記ポリシリコン中の前記N型不純物を前記エミッタコン
タクトから前記半導体基板に導入すると同時に、前記第
2の絶縁膜の開口に露出した前記第1の絶縁膜直下の前
記半導体基板内に導入した前記N型不純物を活性化させ
ることにより、前記ベース層内に、前記ポリシリコン直
下に位置する高濃度N型不純物層と該高濃度N型不純物
層の両側部と重なり合う低濃度N型不純物層とからなる
エミッタ層を形成する工程とからバイポーラトランジス
タを形成する半導体装置の製造方法。At least a base layer and a collector drawer
Forming a first insulating film on one main surface of the semiconductor substrate on which the layers have been formed, forming a second insulating film on the first insulating film, and forming the second insulating film on the first insulating film. On the base layer of
Forming an opening wider than the emitter by selectively etching a portion located in the portion ; and forming an opening in the second insulating film.
Selectively etching the exposed first insulating film to open an emitter contact, depositing polysilicon over the entire surface and embedding the emitter contact, and removing the emitter contact only in the immediate vicinity thereof. Selectively etching polysilicon, and introducing the N-type impurity into the semiconductor substrate and the polysilicon immediately below the first insulating film exposed to the opening of the second insulating film by ion-implanting an N-type impurity; And introducing the N-type impurity in the polysilicon from the emitter contact into the semiconductor substrate by heat treatment .
The N-type impurity introduced into the semiconductor substrate immediately below the first insulating film exposed to the opening of the second insulating film is activated, so that the polysilicon layer is formed in the base layer.
A high-concentration N-type impurity layer located below and the high-concentration N-type impurity
A low-concentration N-type impurity layer overlapping both sides of the layer
Method of manufacturing a semiconductor device forming a bipolar transistor and a step you form an emitter layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03053041A JP3132023B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Method for manufacturing semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03053041A JP3132023B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Method for manufacturing semiconductor device |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04290233A JPH04290233A (en) | 1992-10-14 |
JP3132023B2 true JP3132023B2 (en) | 2001-02-05 |
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JP03053041A Expired - Fee Related JP3132023B2 (en) | 1991-03-19 | 1991-03-19 | Method for manufacturing semiconductor device |
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Country | Link |
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JP (1) | JP3132023B2 (en) |
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1991
- 1991-03-19 JP JP03053041A patent/JP3132023B2/en not_active Expired - Fee Related
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JPH04290233A (en) | 1992-10-14 |
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