JPH05175222A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ベース領域にヘテロエ
ピタキシャル技術を用いた高速、高性能のバイポーラト
ランジスタ及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high speed and high performance bipolar transistor using a heteroepitaxial technique for a base region and a method for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】高性能バイポーラトランジスタ装置は、
電子計算機、光通信、各種アナログ回路等の様々な分野
で使用されている。最近ヘテロエピタキシャル技術を取
入れたバイポーラトランジスタがいくつか提案され、試
作されたバイポーラトランジスタの遮断周波数は80G
Hzに達しようとしている(例えば、IEEEtranson El
ectron Device, vol. ED-38, Feb. 1991, p378,特開
平2−40923号公報、IEDM' 90, p13 参照)。2. Description of the Prior Art High performance bipolar transistor devices are
It is used in various fields such as electronic computers, optical communications, and various analog circuits. Recently, several bipolar transistors incorporating heteroepitaxial technology have been proposed, and the cutoff frequency of the prototype bipolar transistor is 80G.
Hz is about to be reached (eg IEEE transon El
ectron Device, vol. ED-38, Feb. 1991, p378, Japanese Patent Laid-Open No. 2-40923, IEDM '90, p13).
【0003】図5を参照してバイポーラトランジスタの
従来の製造方法を説明する。先ずP型シリコン基板10
1上にN+ 不純物層102を介してN型エピタキシャル
層103を形成する(図5(a)参照)。その後トレン
チ技術及び酸化膜選択埋込技術を用いて素子間分離とし
ての酸化膜4を形成する(図5(a)参照)。次に、素
子領域表面に、ボロンを含む例えばSiGeからなる層
105をエピタキシャル成長させた後、全面に酸化膜1
06と耐酸化性マスクとなる窒化膜(Si3 N4 膜)1
07を堆積させ、フォトエッチング技術を用いてエミッ
タベース形成予定領域上に窒化膜107と酸化膜106
を残置させる(図5(a)参照)。その後ポリシリコン
膜108を堆積し、このポリシリコン膜108にボロン
イオンを注入し、次いで全面にCVD法を用いて酸化膜
109を堆積させた後、エミッタベース形成予定領域上
のSiGe層105が露出するまで、フォトエッチング
技術を用いてCVD酸化膜109、ポリシリコン膜10
8、窒化膜107、及び酸化膜106を開口して開口部
を設ける(図5(a)参照)。A conventional method for manufacturing a bipolar transistor will be described with reference to FIG. First, the P-type silicon substrate 10
Then, the N-type epitaxial layer 103 is formed on the substrate 1 via the N + impurity layer 102 (see FIG. 5A). After that, the oxide film 4 for element isolation is formed by using the trench technique and the oxide film selective filling technique (see FIG. 5A). Next, after a layer 105 made of, for example, SiGe containing boron is epitaxially grown on the surface of the element region, the oxide film 1 is formed on the entire surface.
06 and a nitride film (Si 3 N 4 film) serving as an oxidation resistant mask 1
07 is deposited, and a nitride film 107 and an oxide film 106 are formed on a region where an emitter base is to be formed by using a photoetching technique.
Are left (see FIG. 5 (a)). After that, a polysilicon film 108 is deposited, boron ions are implanted into this polysilicon film 108, and then an oxide film 109 is deposited on the entire surface by a CVD method. Then, the SiGe layer 105 on the emitter base formation planned region is exposed. Until the CVD oxide film 109 and the polysilicon film 10 are formed by using the photo etching technique.
8, the nitride film 107 and the oxide film 106 are opened to provide openings (see FIG. 5A).
【0004】その後、全面に酸化膜110を形成し、異
方性エッチングを用いてエッチバックすることにより、
上記開口部の側部にのみ酸化膜110が残るようにする
(図5(b)参照)。そして高濃度に砒素を添加したポ
リシリコン膜111を堆積して上記開口部を埋める(図
5(c)参照)。その後熱処理を施すことにより砒素が
SiGe層105に拡散されてSiGe層105にN型
エミッタ層が形成されるとともに、ポリシリコン膜10
8に注入されたボロンがSiGe層105を介してN型
エピタキシャル層103に拡散されて外部ベース領域1
13がN型エピタキシャル層103に形成される(図5
(c)参照)。なお、ポリシリコン膜108,111は
各々ベース電極、エミッタ電極として用いられる。After that, an oxide film 110 is formed on the entire surface and is etched back by using anisotropic etching.
The oxide film 110 is left only on the sides of the opening (see FIG. 5B). Then, a high concentration arsenic-added polysilicon film 111 is deposited to fill the opening (see FIG. 5C). Thereafter, heat treatment is performed so that arsenic is diffused into the SiGe layer 105 to form an N-type emitter layer in the SiGe layer 105, and the polysilicon film 10 is also formed.
The boron injected into the N-type epitaxial layer 103 is diffused into the N-type epitaxial layer 103 through the SiGe layer 105 to form the external base region 1.
13 is formed on the N-type epitaxial layer 103 (FIG. 5).
(See (c)). The polysilicon films 108 and 111 are used as a base electrode and an emitter electrode, respectively.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の製造
方法においては、ヘテロエピタキシャル技術によってベ
ース層が形成されるとともに、ポリシリコンエミッタ技
術により幅が50nm以下の拡散層形成が可能になり、こ
れによって高速動作可能なバイポーラトランジスタを得
ることができる。しかし、従来の方法では、外部ベース
拡散層113の形を制御することが困難であり、ともす
ればこの外部ベース拡散層によるコレクタベース容量が
大きくなって、バイポーラトランジスタの高速化を妨げ
るという問題があった。In such a conventional manufacturing method, the base layer is formed by the heteroepitaxial technique, and the diffusion layer having a width of 50 nm or less can be formed by the polysilicon emitter technique. Thus, a bipolar transistor that can operate at high speed can be obtained. However, in the conventional method, it is difficult to control the shape of the external base diffusion layer 113, and the collector base capacitance due to the external base diffusion layer becomes large, which hinders the speedup of the bipolar transistor. there were.
【0006】本発明は上記問題点を考慮してなされたも
のであって、高速かつ高性能な半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。The present invention has been made in consideration of the above problems, and an object of the present invention is to provide a high-speed and high-performance semiconductor device and a manufacturing method thereof.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】第1の発明による半導体
装置の製造方法は、第1導電型のコレクタ層と素子分離
領域が形成された半導体基板上に第1の絶縁膜、第2導
電型の第1の導電体膜、及び第2の絶縁膜、を順次積層
する第1の工程と、エミッタベース形成用領域内の、第
1の絶縁膜、第1の導電体膜、第2の絶縁膜、及び金属
膜を半導体基板が露出するまで除去することによって開
口部を形成する第2の工程と、開口部の側面に露出して
いる第1の導電体膜を所定量エッチング除去し開口部の
側面にくぼみを形成する第3の工程と、開口部の側面に
形成されたくぼみを第3の絶縁膜で埋める第4の工程
と、開口部の底面上に第1導電型の単結晶シリコンから
なるシリコン膜を、第1の絶縁膜の上面とほぼ同じ高さ
となるまで選択的に成長させる第5の工程と、開口部の
側面のくぼみに埋められた第3の絶縁膜を除去する第6
の工程と、開口部の底面のシリコン膜上及び露出してい
る第1の導電体膜の側面に第2導電型の半導体層を選択
的に形成する第7の工程と、開口部の側面に第4の絶縁
膜からなる側壁を形成する第8の工程と、半導体基板の
全面に、第1導電型の第2の導電体膜を形成する第9の
工程と、熱処理を行うことによって第2の導電体膜内の
第1導電型の不純物原子を半導体層に拡散させてエミッ
タ層を形成する第10の工程と、を備えていることを特
徴とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device comprising: a first insulating film and a second conductivity type on a semiconductor substrate having a first conductivity type collector layer and an element isolation region formed therein. First step of sequentially stacking the first conductive film and the second insulating film, and the first insulating film, the first conductive film, and the second insulating film in the emitter base formation region. The second step of forming the opening by removing the film and the metal film until the semiconductor substrate is exposed, and the first conductor film exposed on the side surface of the opening is removed by etching by a predetermined amount. Forming a recess on the side surface of the opening, a fourth step of filling the recess formed on the side surface of the opening with a third insulating film, and a first conductivity type single crystal silicon on the bottom surface of the opening. The silicon film of is selectively formed until the height is almost the same as the upper surface of the first insulating film. 6 of removing the fifth step to length, the third insulating film buried in a recess of the side surface of the opening
And the seventh step of selectively forming a semiconductor layer of the second conductivity type on the silicon film on the bottom surface of the opening and on the exposed side surface of the first conductor film, and on the side surface of the opening. An eighth step of forming a side wall made of a fourth insulating film, a ninth step of forming a second conductive film of the first conductivity type on the entire surface of the semiconductor substrate, and a second step by performing heat treatment. And a tenth step of forming an emitter layer by diffusing first-conductivity-type impurity atoms in the conductor film into the semiconductor layer.
【0008】又第2の発明による半導体装置は、第1導
電型のコレクタ層及び素子分離領域が形成された半導体
基板と、この半導体基板上に順次積層される、第1の絶
縁膜、第2導電型の第1の導電体膜、及び第2の絶縁膜
からなる積層体と、エミッタ領域を形成するために積層
体中に設けられてコレクタ層と接続するための開口部で
あって第1の導電体膜の開口幅が第1の絶縁膜の開口幅
よりも大きい開口部と、この開口部の底面に形成されて
第1の絶縁膜の上面とほぼ同じ高さの上面を有する第1
導電型の単結晶シリコン膜と、開口部内の、単結晶シリ
コン膜の表面及び第1の導電体膜の側面に形成される第
2導電型の半導体層と、開口部の側面に形成される第3
の絶縁膜からなる側壁と、開口部の底面の半導体層中に
形成される第1導電型のエミッタ領域と、を備えている
ことを特徴とする。A semiconductor device according to a second aspect of the present invention includes a semiconductor substrate on which a collector layer of the first conductivity type and an element isolation region are formed, a first insulating film, and a second insulating film which are sequentially stacked on the semiconductor substrate. A laminated body composed of a conductive-type first conductive film and a second insulating film; and an opening provided in the laminated body to form an emitter region and connected to the collector layer, Of the first conductive film having an opening width larger than that of the first insulating film, and an upper surface formed at a bottom surface of the opening and having substantially the same height as an upper surface of the first insulating film.
A conductive type single crystal silicon film, a second conductive type semiconductor layer formed on the surface of the single crystal silicon film and the side surface of the first conductor film in the opening, and a second conductive type semiconductor layer formed on the side surface of the opening. Three
A side wall made of an insulating film and a first conductivity type emitter region formed in the semiconductor layer on the bottom surface of the opening.
【0009】又第3の発明による半導体装置の製造方法
は、第1導電型のコレクタ層が形成された半導体基板上
の素子分離形成予定領域及び電極間分離形成予定領域に
第1の絶縁膜を埋込むことにより素子分離領域及び電極
間分離領域並びに真性素子領域を形成する第1の工程
と、基板全面に第2導電型の半導体層からなるベース層
を形成する第2の工程と、このベース層上に真性素子領
域を覆うように第2の絶縁膜及び耐酸化性絶縁膜を順次
積層した積層体を形成する第3の工程と、ベース層及び
積層体を覆う第2導電型の第1の導電体膜を形成する第
4の工程と、第1の導電体膜上に第3の絶縁膜を形成し
た後、エミッタ領域を形成するためにベース層が露出す
るまで真性素子領域上の、第3の絶縁膜、第1の導電体
膜及び積層体を開口して開口部を設ける第5の工程と、
開口部の側面に第4の絶縁膜からなる側壁を形成する第
6の工程と、半導体基板全面に第1導電型の第2の導電
体膜を形成した後、第2の導電体膜からベース層に第1
導電型の不純物を拡散させることによってベース層中に
第1導電型のエミッタ領域を形成する第7の工程と、を
備えていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, wherein a first insulating film is formed in a device isolation formation-scheduled region and an inter-electrode separation formation-scheduled region on a semiconductor substrate on which a collector layer of the first conductivity type is formed. A first step of forming an element isolation region, an electrode isolation region, and an intrinsic element region by burying; a second step of forming a base layer made of a second conductivity type semiconductor layer on the entire surface of the substrate; A third step of forming a laminated body in which a second insulating film and an oxidation resistant insulating film are sequentially laminated so as to cover the intrinsic element region on the layer, and a second conductivity type first layer covering the base layer and the laminated body. And a fourth step of forming a conductor film on the intrinsic element region until a base layer is exposed to form an emitter region after forming a third insulating film on the first conductor film. Open the third insulating film, the first conductor film, and the laminated body A fifth step of providing openings Te,
A sixth step of forming a side wall made of a fourth insulating film on the side surface of the opening, and a second conductive film of the first conductivity type formed on the entire surface of the semiconductor substrate, and then the second conductive film being used as a base. First in layer
A seventh step of forming a first conductivity type emitter region in the base layer by diffusing a conductivity type impurity.
【0010】又第4の発明による半導体装置は、第1導
電型の真性素子領域、及び素子分離領域が形成された半
導体基板と、この半導体基板上に形成される第2導電型
の半導体層からなるベース層と、真性素子領域を覆うよ
うにベース層上に第1の絶縁膜及び耐酸化性絶縁膜を順
次積層した積層体と、この積層体及びベース層を覆うよ
うに形成される第2導電型の第1の導電体膜と、この第
1の導電体膜上に形成される第2の絶縁膜と、エミッタ
領域を形成するために、ベース層が露出するまで真性素
子領域上の、第2の絶縁膜、第1の導電体膜、及び積層
体を開口することによって設けられる開口部と、この開
口部の側面に形成される第3の絶縁膜からなる側壁と、
開口部の底面のベース層中に形成される第1導電型のエ
ミッタ領域と、を備えていることを特徴とする。A semiconductor device according to a fourth invention comprises a semiconductor substrate having a first conductivity type intrinsic element region and an element isolation region, and a second conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate. And a laminated body in which the first insulating film and the oxidation resistant insulating film are sequentially laminated on the base layer so as to cover the intrinsic element region, and the second laminated body formed so as to cover the laminated body and the base layer. A conductive type first conductor film, a second insulating film formed on the first conductor film, and an emitter region on the intrinsic element region until the base layer is exposed to form an emitter region; An opening provided by opening the second insulating film, the first conductor film, and the stacked body, and a side wall formed of a third insulating film on a side surface of the opening,
And a first conductivity type emitter region formed in the base layer on the bottom surface of the opening.
【0011】[0011]
【作用】上述のように構成された第1の発明の半導体装
置の製造方法によれば、ベース電極となる第1の導電体
膜の側面にくぼみが設けられることによりその開口幅が
第1の絶縁膜の開口幅よりも大きく形成されて、第1の
絶縁膜の開口部にコレクタ領域となる単結晶シリコン膜
が埋込まれ、そしてベース層となる半導体層が、単結晶
シリコン膜上及び第1の導電体膜の側面に形成される。
これにより第1の導電体膜と単結晶シリコン膜との間の
平均距離が従来の場合に比べて長くすることが可能とな
って、第1の導電体膜から半導体層を介して単結晶シリ
コン膜に第2導電型の不純物が拡散するのを抑制でき
る。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the first aspect of the invention configured as described above, the opening width of the first conductor film serving as the base electrode is reduced by forming the recess on the side surface of the first conductor film. The insulating film is formed to have a width larger than that of the insulating film, the single crystal silicon film serving as the collector region is embedded in the opening of the first insulating film, and the semiconductor layer serving as the base layer is formed on the single crystal silicon film and on the first insulating film. 1 is formed on the side surface of the conductor film.
As a result, the average distance between the first conductor film and the single crystal silicon film can be made longer than in the conventional case, and the first conductor film and the single crystal silicon film are interposed via the semiconductor layer. It is possible to suppress the diffusion of the second conductivity type impurities into the film.
【0012】したがって、コレクタベース容量を大幅に
減少させることが可能となり、遮断周波数を大きく向上
させて高速かつ高性能の半導体装置を得ることができ
る。Therefore, the collector-base capacitance can be greatly reduced, the cutoff frequency can be greatly improved, and a high-speed and high-performance semiconductor device can be obtained.
【0013】又上述のように構成された第2の発明の半
導体装置によれば、ベース電極となる第1の導電体膜の
開口幅が第1の絶縁膜の開口幅よりも大きく形成され
て、第1の絶縁膜の開口部にコレクタ領域となる単結晶
シリコン膜が埋込まれ、そしてベース層となる半導体層
が、単結晶シリコン膜上及び第1の導電体膜の側面に形
成されている。これにより第1の導電体膜と単結晶シリ
コン膜との間の平均距離が従来の場合に比べて長くする
ことが可能となって、第1の導電体膜から半導体層を介
して単結晶シリコン膜に第2導電型の不純物が拡散する
のを抑制できる。According to the semiconductor device of the second aspect of the invention configured as described above, the opening width of the first conductor film serving as the base electrode is larger than the opening width of the first insulating film. A single crystal silicon film to be a collector region is buried in the opening of the first insulating film, and a semiconductor layer to be a base layer is formed on the single crystal silicon film and on the side surface of the first conductor film. There is. As a result, the average distance between the first conductor film and the single crystal silicon film can be made longer than in the conventional case, and the first conductor film and the single crystal silicon film are interposed via the semiconductor layer. It is possible to suppress the diffusion of the second conductivity type impurities into the film.
【0014】したがって、コレクタベース容量を大幅に
減少させることが可能となり、遮断周波数を大きく向上
させて高速かつ高性能の半導体装置を得ることができ
る。Therefore, the collector-base capacitance can be greatly reduced, the cutoff frequency can be greatly improved, and a high-speed and high-performance semiconductor device can be obtained.
【0015】又上述のように構成された第3の発明の半
導体装置の製造方法によれば、ベース層上に積層体がコ
レクタ領域となる真性素子領域を覆うようにして形成さ
れ、更にこの積層体とベース層を覆うようにしてベース
電極となる第1導電体膜が形成される。これにより第1
導電体膜からベース層を介して真性素子領域への第2導
電型の不純物の拡散を抑制できる。したがってコレクタ
ベース容量を大幅に減少させることが可能となり、遮断
周波数を大きく向上させて高速かつ高性能の半導体装置
を得ることができる。According to the method of manufacturing a semiconductor device of the third invention having the above-mentioned structure, the laminated body is formed on the base layer so as to cover the intrinsic element region which becomes the collector region, and the laminated body is further formed. A first conductor film serving as a base electrode is formed so as to cover the body and the base layer. This makes the first
It is possible to suppress the diffusion of the second conductivity type impurity from the conductor film to the intrinsic element region through the base layer. Therefore, the collector-base capacitance can be greatly reduced, the cutoff frequency can be greatly improved, and a high-speed and high-performance semiconductor device can be obtained.
【0016】又上述のように構成された第4の発明の半
導体装置によれば、ベース層上に積層体がコレクタ領域
となる真性素子領域を覆うようにして形成されており、
更にこの積層体とベース層を覆うようにしてベース電極
となる第1導電体膜が形成されている。これにより第1
導電体膜からベース層を介して真性素子領域への第2導
電型の不純物の拡散を抑制できる。したがってコレクタ
ベース容量を大幅に減少させることが可能となり、遮断
周波数を大きく向上させて高速かつ高性能の半導体装置
を得ることができる。Further, according to the semiconductor device of the fourth aspect of the invention configured as described above, the laminated body is formed on the base layer so as to cover the intrinsic element region serving as the collector region,
Further, a first conductor film serving as a base electrode is formed so as to cover the laminated body and the base layer. This makes the first
It is possible to suppress the diffusion of the second conductivity type impurity from the conductor film to the intrinsic element region through the base layer. Therefore, the collector-base capacitance can be greatly reduced, the cutoff frequency can be greatly improved, and a high-speed and high-performance semiconductor device can be obtained.
【0017】[0017]
【実施例】第1の発明による半導体装置の製造方法の一
実施例を図1乃至図2を参照して説明する。図1及び図
2は本実施例によって製造される半導体装置の製造工程
を示す断面図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT An embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the first invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views showing a manufacturing process of a semiconductor device manufactured according to this embodiment.
【0018】まずP型シリコン基板1上にN型の高濃度
不純物を含んでいる高濃度不純物層2を形成し、その後
トレンチ技術及び酸化膜選択埋込み技術を用いて素子間
分離としての酸化膜からなるトレンチ領域4を形成する
(図1(a)参照)。次にCVD法を用いて厚さ500
nm程度のCVD酸化膜5を基板全面に形成し、その後ポ
リシリコン膜6を厚さ400nm程度基板全面に成長させ
る。そして、多結晶シリコン膜6に例えばボロンをドー
ズ量が50KeV 、1.0×1016cm-2の条件でイオン注
入し、その後CVD法を用いてCVD酸化膜7を堆積す
る(図1(a)参照)。そして例えば900℃で30分
間程度のアニールを施した後、例えばアルミニウムから
なる厚さ100nm程度の金属膜8を形成する(図1
(a)参照)。次に、後にエミッタベース領域となる領
域上の、金属膜8、CVD酸化膜7、ポリシリコン膜6
及びCVD酸化膜5を、基板1上の高濃度不純物層2が
露出するまで異方性エッチング技術を用いて除去し、開
口幅が1μm程度の開口部9を形成する(図1(a)参
照)。First, a high-concentration impurity layer 2 containing N-type high-concentration impurities is formed on a P-type silicon substrate 1, and then an oxide film for element isolation is formed by using a trench technique and an oxide film selective burying technique. A trench region 4 is formed (see FIG. 1A). Next, using the CVD method, a thickness of 500
A CVD oxide film 5 having a thickness of about nm is formed on the entire surface of the substrate, and then a polysilicon film 6 is grown to have a thickness of about 400 nm on the entire surface of the substrate. Then, for example, boron is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 6 under the conditions of a dose amount of 50 KeV and 1.0 × 10 16 cm -2 , and then a CVD oxide film 7 is deposited by the CVD method (see FIG. )reference). After annealing at 900 ° C. for about 30 minutes, for example, a metal film 8 made of aluminum and having a thickness of about 100 nm is formed (FIG. 1).
(See (a)). Next, the metal film 8, the CVD oxide film 7, and the polysilicon film 6 are formed on the region that will later become the emitter base region.
Then, the CVD oxide film 5 is removed using an anisotropic etching technique until the high-concentration impurity layer 2 on the substrate 1 is exposed to form an opening 9 having an opening width of about 1 μm (see FIG. 1A). ).
【0019】次に等方性の反応性プラズマエッチングに
よって開口部の側面及び底面に各々露出しているポリシ
リコン膜6及び高濃度不純物層2を150nm程度エッチ
ング除去する。すると、開口部9の側面の露出してい
る、ポリシリコン膜6及び高濃度不純物層2の部分に深
さが150nm程度のくぼみ(図示せず)が形成される。
その後CVD法を用いてCVD酸化膜10を全面に被着
した後、開口部9の側面に形成された上記くぼみ部分に
のみCVD酸化膜10が残るように反応性イオンエッチ
ングを用いて他の部分のCVD酸化膜10をエッチング
除去する(図1(b)参照)。Next, the polysilicon film 6 and the high-concentration impurity layer 2 exposed on the side surface and the bottom surface of the opening are removed by etching by about 150 nm by isotropic reactive plasma etching. Then, a recess (not shown) having a depth of about 150 nm is formed in the exposed portion of the side surface of the opening 9 of the polysilicon film 6 and the high-concentration impurity layer 2.
After that, the CVD oxide film 10 is deposited on the entire surface by using the CVD method, and then the other portion is formed by reactive ion etching so that the CVD oxide film 10 remains only in the recessed portion formed on the side surface of the opening 9. The CVD oxide film 10 is removed by etching (see FIG. 1B).
【0020】次に開口部9の底面に露出した高濃度不純
物層2上のみに、低濃度(ほぼ1.0×1016cm-3程
度)にN型にドープされた単結晶シリコンエピタキシャ
ル層11を、その厚さがCVD酸化膜5の厚さに上記く
ぼみの深さを加えた値にほぼ等しくなるまで成長させる
(図1(c)参照)。すなわち、エピタキシャル層11
の上面はCVD酸化膜5の上面とほぼ同じ高さとなる。
なお、この時N型の高濃度不純物層2はコレクタコンタ
クト(図示せず)に接続されているため、低濃度エピタ
キシャル層11はコレクタの一部を形成している。その
後、例えばNH4 F溶液に浸漬することにより開口部9
の側面のくぼみに残されたCVD酸化膜10を除去する
(図1(c)参照)。この時開口部9の側面に露出して
いる、CVD酸化膜7の一部分も除去される。その後例
えば硫酸過酸化水素混合液に浸漬することによりアルミ
ニウム膜8を除去する(図1(c)参照)。Next, only on the high-concentration impurity layer 2 exposed on the bottom surface of the opening 9, the single-crystal silicon epitaxial layer 11 doped with N-type at a low concentration (approximately 1.0 × 10 16 cm -3 ) is formed. Is grown until its thickness is approximately equal to the thickness of the CVD oxide film 5 plus the depth of the depression (see FIG. 1 (c)). That is, the epitaxial layer 11
Has an almost same height as the upper surface of the CVD oxide film 5.
At this time, since the N-type high concentration impurity layer 2 is connected to the collector contact (not shown), the low concentration epitaxial layer 11 forms a part of the collector. After that, for example, by immersing in an NH 4 F solution, the opening 9
The CVD oxide film 10 left in the depressions on the side surface of is removed (see FIG. 1C). At this time, a part of the CVD oxide film 7 exposed on the side surface of the opening 9 is also removed. Thereafter, the aluminum film 8 is removed by, for example, immersing in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide (see FIG. 1C).
【0021】次に開口部9の側面に露出しているポリシ
リコン膜6及び開口部9の底面に露出しているエピタキ
シャル層11上にのみ選択的にエピタキシャル成長によ
り厚さ100nm程度の、高濃度(5×1018cm-3程度)
にボロンが添加されたSiGeからなるSiGe層12
を形成する(図2(a)参照)。Next, only the polysilicon film 6 exposed on the side surface of the opening 9 and the epitaxial layer 11 exposed on the bottom surface of the opening 9 are selectively epitaxially grown to a high concentration of about 100 nm ( 5 × 10 18 cm -3 )
SiGe layer 12 made of SiGe to which boron is added
Are formed (see FIG. 2A).
【0022】続いてCVD法を用いて厚さが200nm程
度のCVD酸化膜13を基板全面に被着し、反応性イオ
ンエッチングを用いてエッチングすることにより開口部
9の側面にのみCVD酸化膜13を残す(図2(b)参
照)。その後厚さが200nm程度のポリシリコン膜14
を形成し、このポリシリコン膜14に砒素をドーズ量5
0KeV 、1.0×1016cm-2の条件でイオン注入し、更
に所望の熱処理を施すことによって、ポリシリコン膜1
4に添加された砒素をエピタキシャル層12に拡散さ
せ、これによりN型のエミッタ領域15を形成するとと
もに内部ベース領域を形成する(図2(c)参照)。続
いて基板全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を堆
積した後、パターニングを行って配線層を形成し、バイ
ポーラトランジスタを形成する(図示せず)。Subsequently, a CVD oxide film 13 having a thickness of about 200 nm is deposited on the entire surface of the substrate by the CVD method and is etched by reactive ion etching to form the CVD oxide film 13 only on the side surface of the opening 9. Is left (see FIG. 2B). After that, a polysilicon film 14 having a thickness of about 200 nm
And a dose amount of arsenic of 5 is formed on the polysilicon film 14.
Ion implantation is performed under the conditions of 0 KeV and 1.0 × 10 16 cm -2 , and a desired heat treatment is performed to obtain a polysilicon film 1.
The arsenic added to 4 is diffused into the epitaxial layer 12 to form the N-type emitter region 15 and the internal base region (see FIG. 2C). Subsequently, after depositing a metal film made of, for example, aluminum on the entire surface of the substrate, patterning is performed to form a wiring layer and form a bipolar transistor (not shown).
【0023】このようにして形成されるバイポーラトラ
ンジスタにおいては、ポリシリコン層6とシリコンエピ
タキシャル層11との間の平均距離が従来のバイポーラ
トランジスタのそれに比べて長いため、エピタキシャル
層11に外部ベース拡散層が形成されにくくなり、これ
によりコレクタベース接合容量が大幅に減少してトラン
ジスタの遮断周波数が大きく向上し、高速高性能のバイ
ポーラトランジスタを得ることができる。In the bipolar transistor thus formed, since the average distance between the polysilicon layer 6 and the silicon epitaxial layer 11 is longer than that of the conventional bipolar transistor, the epitaxial layer 11 has an external base diffusion layer. Is less likely to be formed, and thus the collector-base junction capacitance is greatly reduced, the cutoff frequency of the transistor is greatly improved, and a high-speed and high-performance bipolar transistor can be obtained.
【0024】なお、外部ベースと、ポリシリコン膜6
と、内部ベースとのリンクは、高濃度にボロンが添加さ
れたSiGe層12が行う。The external base and the polysilicon film 6
And the internal base is linked by the SiGe layer 12 containing a high concentration of boron.
【0025】なお上記実施例においては、エピタキシャ
ル層12をSiGeからなる材料で形成したが、シリコ
ンよりバンドギャップの小さいヘテロ材料を用いても良
い。Although the epitaxial layer 12 is made of the material of SiGe in the above embodiment, a hetero material having a band gap smaller than that of silicon may be used.
【0026】次に第2の発明による半導体装置の一実施
例を断面図を図2(c)に示す。この実施例の半導体装
置は、P型シリコン基板1上に、N型の高濃度不純物層
2及び素子間分離としてのトレンチ領域4が形成されて
いる。そして、CVD酸化膜5、ボロンをドープしたポ
リシリコン膜6、及びCVD酸化膜7が順次積層されて
いる。これらの積層膜中に、高濃度不純物層2と接続す
るために開口部が設けられ、この開口部の開口幅は、ポ
リシリコン膜6の方がCVD酸化膜5よりも大きい。そ
して、CVD酸化膜5の開口部分に、低濃度のN型の不
純物がドープされた単結晶シリコンのエピタキシャル層
11が形成されている。そして、このエピタキシャル層
11上及びポリシリコン膜6の側面に高濃度にボロンが
ドープされたSiGeからなる半導体層12が形成さ
れ、更に上記開口部の側面にCVD酸化膜からなる側壁
13が形成されている。そして、CVD酸化膜7,13
及びSiGe層12を覆うように高濃度に砒素がドープ
されたポリシリコン層14が形成され、このポリシリコ
ン膜14から不純物である砒素をSiGe層12に拡散
させることによってエミッタ領域を形成する。Next, a sectional view of an embodiment of the semiconductor device according to the second invention is shown in FIG. In the semiconductor device of this embodiment, an N-type high-concentration impurity layer 2 and a trench region 4 for element isolation are formed on a P-type silicon substrate 1. Then, a CVD oxide film 5, a boron-doped polysilicon film 6, and a CVD oxide film 7 are sequentially stacked. In these laminated films, an opening is provided to connect to the high concentration impurity layer 2, and the opening width of the opening is larger in the polysilicon film 6 than in the CVD oxide film 5. Then, in the opening of the CVD oxide film 5, an epitaxial layer 11 of single crystal silicon doped with a low concentration N-type impurity is formed. Then, a semiconductor layer 12 made of SiGe highly doped with boron is formed on the epitaxial layer 11 and the side surface of the polysilicon film 6, and a side wall 13 made of a CVD oxide film is further formed on the side surface of the opening. ing. Then, the CVD oxide films 7 and 13
A high-concentration arsenic-doped polysilicon layer 14 is formed so as to cover the SiGe layer 12, and arsenic, which is an impurity, is diffused from the polysilicon film 14 into the SiGe layer 12 to form an emitter region.
【0027】このようにして構成された本実施例の半導
体装置は、第1の発明の製造された半導体装置と同様の
効果を有している。The semiconductor device of this embodiment thus constituted has the same effect as the manufactured semiconductor device of the first invention.
【0028】次に第3の発明による半導体装置の製造方
法の一実施例を図3乃至図4を参照して説明する。図3
及び図4は本実施例によって製造される半導体装置の製
造工程を示す断面図である。Next, an embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the third invention will be described with reference to FIGS. Figure 3
4A and 4B are cross-sectional views showing the manufacturing process of the semiconductor device manufactured according to this embodiment.
【0029】まず、P型シリコン基板21上にN型の高
濃度不純物を含んだ高濃度不純物層22を形成し、更に
その上にN型の比較的低濃度(ほぼ1.0×1016cm-3
程度)のエピタキシャル層23を気相成長法を用いて形
成した後、トレンチ技術及び酸化膜選択埋込み技術を用
いて素子間分離としてのトレンチ領域24、及び酸化膜
24aを形成する(図3(a)参照)。この分離酸化膜
24aは真性素子領域23aとコレクタコンタクト部
(図示せず)とを分離する電極間分離領域に形成され
る。又高濃度不純物層22はコレクタコンタクト(図示
せず)に接続されているため、エピタキシャル層23は
コレクタの一部を形成している。First, a high-concentration impurity layer 22 containing N-type high-concentration impurities is formed on a P-type silicon substrate 21, and an N-type relatively low concentration (approximately 1.0 × 10 16 cm 2) is further formed thereon. -3
After the epitaxial layer 23 is formed by vapor phase epitaxy, a trench region 24 as an element isolation and an oxide film 24a are formed by using a trench technique and an oxide film selective burying technique (FIG. )reference). The isolation oxide film 24a is formed in the inter-electrode isolation region that isolates the intrinsic element region 23a and the collector contact portion (not shown). Further, since the high-concentration impurity layer 22 is connected to the collector contact (not shown), the epitaxial layer 23 forms a part of the collector.
【0030】次にシリコン基板21の全面にエピタキシ
ャル成長により厚さ100nm程度の、高濃度(ほぼ5×
1018cm-3程度)にボロンが添加されたSiGe層25
を形成し、更にその上にCVD法を用いて絶縁膜として
厚さが50nm程度のCVD酸化膜26と、耐酸化性絶縁
膜として厚さが100nm程度のシリコン窒化膜(Si3
N4 膜)9を形成する。次いで反応性プラズマエッチン
グを用いて真性素子領域23a以外の領域の窒化膜27
を下地のCVD酸化膜26が露出するまで除去する。こ
の時、残った窒化膜27は真性素子領域23aを覆って
いる。次にこの残っている窒化膜27をマスクにして例
えばNH4 F溶液を用いて、真性素子領域23a以外の
領域の酸化膜を下地のSiGe層25が露出するまでエ
ッチング除去する。その後全面に厚さが400nm程度の
ポリシリコン膜28を形成する(図3(a)参照)。そ
して、ポリシリコン膜28にボロンをドーズ量50KeV
、1×1016cm-2の条件でイオン注入する(図3
(a)参照)。Next, a high concentration (approximately 5 ×) having a thickness of about 100 nm is epitaxially grown on the entire surface of the silicon substrate 21.
SiGe layer 25 with boron added to about 10 18 cm −3 )
And a CVD oxide film 26 having a thickness of about 50 nm as an insulating film and a silicon nitride film (Si 3 having a thickness of about 100 nm) as an oxidation resistant insulating film are formed thereon.
N 4 film) 9 is formed. Next, by using reactive plasma etching, the nitride film 27 in the region other than the intrinsic element region 23a is formed.
Is removed until the underlying CVD oxide film 26 is exposed. At this time, the remaining nitride film 27 covers the intrinsic element region 23a. Next, using the remaining nitride film 27 as a mask, the oxide film in the region other than the intrinsic element region 23a is removed by etching using, for example, an NH 4 F solution until the underlying SiGe layer 25 is exposed. After that, a polysilicon film 28 having a thickness of about 400 nm is formed on the entire surface (see FIG. 3A). Then, the polysilicon film 28 is doped with boron at a dose amount of 50 KeV.
Ion implantation is performed under the condition of 1 × 10 16 cm -2 (Fig. 3
(See (a)).
【0031】次にポリシリコン膜28上に、CVD法を
用いて厚さが300nm程度のCVD酸化膜29を形成
し、その後エミッタ拡散領域に対応する領域上の、CV
D酸化膜29、ポリシリコン膜28、窒化膜27、及び
CVD酸化膜26を、下地のSiGe層25が露出する
まで異方性エッチングを用いてエッチング除去し、開口
幅が1μm程度の開口部30を形成する(図3(b)参
照)。Next, a CVD oxide film 29 having a thickness of about 300 nm is formed on the polysilicon film 28 by the CVD method, and then CV on the region corresponding to the emitter diffusion region is formed.
The D oxide film 29, the polysilicon film 28, the nitride film 27, and the CVD oxide film 26 are removed by etching using anisotropic etching until the underlying SiGe layer 25 is exposed, and an opening 30 having an opening width of about 1 μm is formed. Are formed (see FIG. 3B).
【0032】続いてCVD法によりCVD酸化膜31を
全面被着した後、開口部30の側面にのみCVD酸化膜
31が残るように異方性エッチングを用いて他の部分の
CVD酸化膜31をエッチング除去する(図4(a)参
照)。次に厚さが200nm程度のポリシリコン膜32を
全面に被着し、このポリシリコン膜32に砒素をドーズ
量50KeV 、1×1016cm-2の条件でイオン注入した
後、所望の熱処理を施すことによりポリシリコン膜32
に注入された砒素をSiGeからなるエピタキシャル層
25に拡散させてN型のエミッタ領域を形成するととも
に内部ベース領域を形成する(図4(b)参照)その後
基板全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を被着
し、この金属膜をパターニングして配線層を形成してバ
イポーラトランジスタを形成する(図示せず)。Subsequently, after the CVD oxide film 31 is entirely deposited by the CVD method, another portion of the CVD oxide film 31 is formed by anisotropic etching so that the CVD oxide film 31 remains only on the side surface of the opening 30. It is removed by etching (see FIG. 4A). Next, a polysilicon film 32 having a thickness of about 200 nm is deposited on the entire surface, and arsenic is ion-implanted into the polysilicon film 32 under the conditions of a dose amount of 50 KeV and 1 × 10 16 cm -2 , and then a desired heat treatment is performed. By applying the polysilicon film 32
The arsenic implanted in the substrate is diffused into the epitaxial layer 25 made of SiGe to form an N-type emitter region and an internal base region (see FIG. 4B). Then, a metal film made of, for example, aluminum is formed on the entire surface of the substrate. After deposition, the metal film is patterned to form a wiring layer to form a bipolar transistor (not shown).
【0033】上述のようにして形成されるバイポーラト
ランジスタにおいては、窒化膜27及びCVD酸化膜2
6が完全に真性素子領域23aを覆っていることによ
り、その後の熱処理によるポリシリコン膜28から真性
素子領域23aへのボロンの拡散が無くなり、外部ベー
ス拡散層は形成されない。すなわち、エッチングストッ
パとしての窒化膜27に更にボロンの拡散を防止する役
目をも担わせている。これによってコレクタベース接合
容量が大幅に減少してバイポーラトランジスタの遮断周
波数を大きく向上させることが可能となり、高速なバイ
ポーラトランジスタを得ることができる。In the bipolar transistor formed as described above, the nitride film 27 and the CVD oxide film 2 are formed.
Since 6 completely covers the intrinsic element region 23a, the diffusion of boron from the polysilicon film 28 to the intrinsic element region 23a due to the subsequent heat treatment is eliminated, and the external base diffusion layer is not formed. That is, the nitride film 27 as an etching stopper also plays a role of preventing diffusion of boron. As a result, the collector-base junction capacitance is greatly reduced, and the cutoff frequency of the bipolar transistor can be greatly improved, so that a high-speed bipolar transistor can be obtained.
【0034】なお、外部ベースのポリシリコン膜28と
内部ベースのリンクは高濃度にボロンが添加されたエピ
タキシャル層25が行う。一般に同時ドープ非選択エピ
タキシャル技術を用いた場合シリコン上よりも酸化膜上
で不純物(本実施例ではボロン)は高濃度になる傾向が
あるため、エピタキシャル層25中のボロン濃度は内部
ベース領域中(開口部30の直下)で合わせこんでおけ
ば十分に外部ベースとのリンクは確保できる。逆に言え
ば、リンクを確保するためには、トランジスタ特性が劣
化するほどボロンを高濃度にドープする必要がないこと
になる。The external base polysilicon film 28 and the internal base links are formed by the epitaxial layer 25 to which boron is added at a high concentration. In general, when the co-doped non-selective epitaxial technique is used, the concentration of impurities (boron in this embodiment) tends to be higher on the oxide film than on silicon. Therefore, the boron concentration in the epitaxial layer 25 is in the internal base region ( A link with the external base can be sufficiently secured by fitting it together just below the opening 30). In other words, in order to secure the link, it is not necessary to dope boron with such a high concentration that the transistor characteristics deteriorate.
【0035】なお、上記実施例においては、エピタキシ
ャル層25を、高濃度にボロンが添加されたSiGeか
らなる材料で形成したが、シリコンよりバンドギャップ
の小さいヘテロ材料を用いても良い。In the above embodiment, the epitaxial layer 25 is made of a material made of SiGe to which boron is added at a high concentration, but a hetero material having a bandgap smaller than that of silicon may be used.
【0036】次に第4の発明による半導体装置の一実施
例の断面図を図4(b)に示す。この実施例の半導体装
置は、P型シリコン基板21上にN型の高濃度不純物層
22、N型の比較的低濃度のエピタキシャル層23が形
成されているとともに、酸化膜からなる素子分離領域2
4及び電極間分離領域24aが形成されている。なお、
電極間分離領域24aは真性素子領域23aとコレクタ
コンタクト部(図示せず)とを分離するものである。Next, FIG. 4B shows a sectional view of an embodiment of the semiconductor device according to the fourth invention. In the semiconductor device of this embodiment, an N-type high-concentration impurity layer 22 and an N-type relatively low-concentration epitaxial layer 23 are formed on a P-type silicon substrate 21, and an element isolation region 2 made of an oxide film is formed.
4 and the inter-electrode separation region 24a are formed. In addition,
The inter-electrode separation region 24a separates the intrinsic element region 23a from the collector contact portion (not shown).
【0037】又、高濃度にボロンが添加されたSiGe
層25が真性素子領域23a、素子分離領域24、及び
電極間分離領域24aを覆うように形成されている。そ
してCVD酸化膜26及びSi3 N4 膜27からなる積
層体が、真性素子領域23aを覆うようにSiGe層2
5上に形成され、更に上記積層体及びSiGe層25を
覆うように、ボロンが添加されたポリシリコン膜28及
びCVD酸化膜29が積層されている。そしてSiGe
層25が露出するまで真性素子領域23a上の、CVD
酸化膜29、ポリシリコン膜28、Si3 N4 膜27、
及びCVD酸化膜26に開口部が設けられ、この開口部
の側面にCVD酸化膜からなる側壁31が設けられてい
る。又、開口部の底面のSiGe層25中にN型のエミ
ッタ領域33が形成され、このエミッタ領域33と接続
されるエミッタ電極となるN型のポリシリコン膜32が
上記開口部を埋めるように形成されている。Further, SiGe containing a high concentration of boron is added.
The layer 25 is formed so as to cover the intrinsic element region 23a, the element isolation region 24, and the inter-electrode isolation region 24a. Then, the SiGe layer 2 is formed so that the stacked body including the CVD oxide film 26 and the Si 3 N 4 film 27 covers the intrinsic element region 23a.
5, a polysilicon film 28 and a CVD oxide film 29 to which boron is added are stacked so as to cover the stacked body and the SiGe layer 25. And SiGe
CVD over intrinsic device region 23a until layer 25 is exposed
Oxide film 29, polysilicon film 28, Si 3 N 4 film 27,
An opening is provided in the CVD oxide film 26, and a side wall 31 made of a CVD oxide film is provided on the side surface of the opening. Further, an N-type emitter region 33 is formed in the SiGe layer 25 on the bottom surface of the opening, and an N-type polysilicon film 32 serving as an emitter electrode connected to the emitter region 33 is formed so as to fill the opening. Has been done.
【0038】この実施例の半導体装置は第3の発明の製
造方法によって製造される半導体装置と同様の効果を有
していることは云うまでもない。It goes without saying that the semiconductor device of this embodiment has the same effects as the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the third invention.
【0039】なお、以上説明した実施例ではNPN型の
バイポーラトランジスタについて説明したが、PNP型
のバイポーラトランジスタについても同様にして高速か
つ高性能なものとすることができる。Although the NPN type bipolar transistor has been described in the above-described embodiments, the PNP type bipolar transistor can be similarly made high speed and high performance.
【0040】[0040]
【発明の効果】本発明によれば、高速かつ高性能の半導
体装置を得ることができる。According to the present invention, a high speed and high performance semiconductor device can be obtained.
【図1】第1の発明によって製造される半導体装置の工
程断面図。FIG. 1 is a process sectional view of a semiconductor device manufactured by a first invention.
【図2】第1の発明によって製造される半導体装置の工
程断面図。FIG. 2 is a process cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the first invention.
【図3】第3の発明によって製造される半導体装置の工
程断面図。FIG. 3 is a process sectional view of a semiconductor device manufactured by the third invention.
【図4】第3の発明によって製造される半導体装置の工
程断面図。FIG. 4 is a process cross-sectional view of a semiconductor device manufactured by the third invention.
【図5】従来の製造方法を示す工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view showing a conventional manufacturing method.
1 シリコン基板(P型) 2 高濃度不純物層(N型) 4 素子分離領域 5 CVD酸化膜 6 ポリシリコン膜(P型) 7 CVD酸化膜 9 開口部 11 エピタキシャル層(N型) 12 SiGe層(P型) 13 CVD酸化膜 14 ポリシリコン膜(N型) 15 エミッタ領域 1 Silicon substrate (P type) 2 High concentration impurity layer (N type) 4 Element isolation region 5 CVD oxide film 6 Polysilicon film (P type) 7 CVD oxide film 9 Opening 11 Epitaxial layer (N type) 12 SiGe layer ( P type) 13 CVD oxide film 14 Polysilicon film (N type) 15 Emitter region
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成4年3月19日[Submission date] March 19, 1992
【手続補正1】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0003[Name of item to be corrected] 0003
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0003】図5を参照してバイポーラトランジスタの
従来の製造方法を説明する。先ずP型シリコン基板10
1上にN+不純物層102を介してN型エピタキシャル
層103を形成する(図5(a)参照)。その後トレン
チ技術及び酸化膜選択埋込技術を用いて素子間分離とし
ての酸化膜4を形成する(図5(a)参照)。次に、素
子領域表面に、ボロンを含む例えばSiGeからなる層
105をエピタキシャル成長させた後、全面に酸化膜1
06と耐酸化性マスクとなる窒化膜(Si3N4膜)1
07を堆積させ、フォトエッチング技術を用いてエミッ
タベース形成予定領域上に窒化膜107と酸化膜106
を残置させる(図5(a)参照)。その後ポリシリコン
膜108を堆積し、このポリシリコン膜108にボロン
イオンを注入し、次いで全面にCVD法を用いて酸化膜
109を堆積させた後、エミッタベース形成予定領域上
のSiGe層105が露出するまで、フォトエッチング
技術を用いてCVD酸化膜109、ポリシリコン膜10
8、窒化膜107、及び酸化膜106を開口して開口部
を設ける(図5(a)参照)。なお、この開口部を設け
る他の方法としては、まず窒化膜107が露出するまで
フォトエッチング技術を用いてCVD酸化膜109及び
ポリシリコン膜108を開口し、その後、露出した窒化
膜107を加熱リン酸等により溶液エッチングし、酸化
膜106を露出させ、この露出した酸化膜106をNH
4F溶液等の溶液エッチングによりSiGe層105が
露出するまでエッチングすることによって行っても良
い。A conventional method for manufacturing a bipolar transistor will be described with reference to FIG. First, the P-type silicon substrate 10
Then, the N-type epitaxial layer 103 is formed on the substrate 1 via the N + impurity layer 102 (see FIG. 5A). After that, the oxide film 4 for element isolation is formed by using the trench technique and the oxide film selective filling technique (see FIG. 5A). Next, after a layer 105 made of, for example, SiGe containing boron is epitaxially grown on the surface of the element region, the oxide film 1 is formed on the entire surface.
06 and a nitride film (Si 3 N 4 film) 1 serving as an oxidation resistant mask
07 is deposited, and a nitride film 107 and an oxide film 106 are formed on a region where an emitter base is to be formed by using a photoetching technique.
Are left (see FIG. 5 (a)). After that, a polysilicon film 108 is deposited, boron ions are implanted into this polysilicon film 108, and then an oxide film 109 is deposited on the entire surface by a CVD method. Then, the SiGe layer 105 on the emitter base formation planned region is exposed. Until the CVD oxide film 109 and the polysilicon film 10 are formed by using the photo etching technique.
8, the nitride film 107 and the oxide film 106 are opened to provide openings (see FIG. 5A). As another method of providing this opening, first, the CVD oxide film 109 and the polysilicon film 108 are opened by using a photoetching technique until the nitride film 107 is exposed, and then the exposed nitride film 107 is heated with phosphorus. Solution etching is performed with an acid or the like to expose the oxide film 106.
Alternatively, the etching may be performed by solution etching with a 4 F solution or the like until the SiGe layer 105 is exposed.
【手続補正2】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】0031[Correction target item name] 0031
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【0031】次にポリシリコン膜28上に、CVD法を
用いて厚さが300nm程度のCVD酸化膜29を形成
し、その後エミッタ拡散領域に対応する領域上の、CV
D酸化膜29、ポリシリコン膜28、窒化膜27、及び
CVD酸化膜26を、下地のSiGe層25が露出する
まで異方性エッチングを用いてエッチング除去し、開口
幅が1μm程度の開口部30を形成する(図3(b)参
照)。なお、この開口部30を設ける他の方法として
は、まず窒化膜27が露出するまでフォトエッチング技
術を用いてCVD酸化膜29及びポリシリコン膜28を
開口し、その後、露出した窒化膜27を加熱リン酸等に
より溶液エッチングし、CVD酸化膜26を露出させ、
この露出したCVD酸化膜26をNH4F溶液等の溶液
エッチングによりSiGe層25が露出するまでエッチ
ングすることによって行っても良い。Next, a CVD oxide film 29 having a thickness of about 300 nm is formed on the polysilicon film 28 by the CVD method, and then CV on the region corresponding to the emitter diffusion region is formed.
The D oxide film 29, the polysilicon film 28, the nitride film 27, and the CVD oxide film 26 are removed by etching using anisotropic etching until the underlying SiGe layer 25 is exposed, and an opening 30 having an opening width of about 1 μm is formed. Are formed (see FIG. 3B). As another method of forming the opening 30, first, the CVD oxide film 29 and the polysilicon film 28 are opened by using a photoetching technique until the nitride film 27 is exposed, and then the exposed nitride film 27 is heated. Solution etching with phosphoric acid or the like to expose the CVD oxide film 26,
This exposed CVD oxide film 26 may be etched by solution etching with an NH 4 F solution or the like until the SiGe layer 25 is exposed.
Claims (4)
形成された半導体基板上に第1の絶縁膜、第2導電型の
第1の導電体膜、及び第2の絶縁膜、を順次積層する第
1の工程と、 エミッタベース形成用領域内の、前記第1の絶縁膜、第
1の導電体膜、及び第2の絶縁膜を前記半導体基板が露
出するまで除去することによって開口部を形成する第2
の工程と、 前記開口部の側面に露出している前記第1の導電体膜を
所定量エッチング除去し前記開口部の側面にくぼみを形
成する第3の工程と、 前記開口部の側面に形成されたくぼみを第3の絶縁膜で
埋める第4の工程と、 前記開口部の底面上に第1導電型の単結晶シリコンから
なるシリコン膜を、前記第1の絶縁膜の上面とほぼ同じ
高さとなるまで選択的に成長させる第5の工程と、 前記開口部の側面のくぼみに埋められた第3の絶縁膜を
除去する第6の工程と、 前記開口部の底面のシリコン膜上及び露出している第1
の導電体膜の側面に第2導電型の半導体層を選択的に形
成する第7の工程と、 前記開口部の側面に第4の絶縁膜からなる側壁を形成す
る第8の工程と、 前記半導体基板の全面に、第1導電型の第2の導電体膜
を形成する第9の工程と、 熱処理を行うことによって前記第2の導電体膜内の第1
導電型の不純物原子を前記半導体層に拡散させてエミッ
タ層を形成する第10の工程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。1. A first insulating film, a second conductive type first conductive film, and a second insulating film are formed on a semiconductor substrate on which a first conductive type collector layer and an element isolation region are formed. A first step of sequentially laminating, and an opening by removing the first insulating film, the first conductor film, and the second insulating film in the emitter base formation region until the semiconductor substrate is exposed. Second forming part
And a third step of removing a predetermined amount of the first conductor film exposed on the side surface of the opening to form a recess on the side surface of the opening, and forming on the side surface of the opening. A fourth step of filling the formed recess with a third insulating film, and a silicon film made of single-crystal silicon of the first conductivity type on the bottom surface of the opening to have a height substantially equal to that of the upper surface of the first insulating film. And a step of selectively growing the third insulating film buried in the recess on the side surface of the opening, and a step of exposing the bottom surface of the opening on the silicon film and exposing the silicon film. Doing 1st
A seventh step of selectively forming a second conductivity type semiconductor layer on the side surface of the conductor film, an eighth step of forming a side wall made of a fourth insulating film on the side surface of the opening, A ninth step of forming a second conductive film of the first conductivity type on the entire surface of the semiconductor substrate, and a first step in the second conductive film by performing heat treatment.
A tenth step of forming an emitter layer by diffusing conductivity type impurity atoms into the semiconductor layer, the method of manufacturing a semiconductor device.
が形成された半導体基板と、 この半導体基板上に順次積層される、第1の絶縁膜、第
2導電型の第1の導電体膜、及び第2の絶縁膜からなる
積層体と、 エミッタ領域を形成するために前記積層体中に設けられ
て前記コレクタ層と接続するための開口部であって前記
第1の導電体膜の開口幅が前記第1の絶縁膜の開口幅よ
りも大きい開口部と、 この開口部の底面に形成されて前記第1の絶縁膜の上面
とほぼ同じ高さの上面を有する第1導電型の単結晶シリ
コン膜と、 前記開口部内の、前記単結晶シリコン膜の表面及び前記
第1の導電体膜の側面に形成される第2導電型の半導体
層と、 前記開口部の側面に形成される第3の絶縁膜からなる側
壁と、 前記開口部の底面の半導体層中に形成される第1導電型
のエミッタ領域と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。2. A semiconductor substrate on which a collector layer of the first conductivity type and an element isolation region are formed, and a first insulating film and a first conductor of the second conductivity type, which are sequentially stacked on the semiconductor substrate. A laminate comprising a film and a second insulating film, and an opening provided in the laminate to form an emitter region and connected to the collector layer, A first conductivity type having an opening whose opening width is larger than the opening width of the first insulating film and an upper surface which is formed on the bottom surface of the opening and has substantially the same height as the upper surface of the first insulating film. A single crystal silicon film, a second conductivity type semiconductor layer formed on the surface of the single crystal silicon film and a side surface of the first conductor film in the opening, and formed on a side surface of the opening. Formed in the semiconductor layer on the sidewall of the third insulating film and on the bottom surface of the opening. The semiconductor device according to claim and the emitter region of the first conductivity type, in that it comprises to be.
体基板上の素子分離形成予定領域及び電極間分離形成予
定領域に第1の絶縁膜を埋込むことにより素子分離領域
及び電極間分離領域並びに真性素子領域を形成する第1
の工程と、 基板全面に第2導電型の半導体層からなるベース層を形
成する第2の工程と、 このベース層上に前記真性素子領域を覆うように第2の
絶縁膜及び耐酸化性絶縁膜を順次積層した積層体を形成
する第3の工程と、 前記ベース層及び前記積層体を覆う第2導電型の第1の
導電体膜を形成する第4の工程と、 前記第1の導電体膜上に第3の絶縁膜を形成した後、エ
ミッタ領域を形成するために前記ベース層が露出するま
で前記真性素子領域上の、前記第3の絶縁膜、第1の導
電体膜及び積層体を開口して開口部を設ける第5の工程
と、 前記開口部の側面に第4の絶縁膜からなる側壁を形成す
る第6の工程と、 半導体基板全面に第1導電型の第2の導電体膜を形成し
た後、第2の導電体膜から前記ベース層に第1導電型の
不純物を拡散させることによって前記ベース層中に第1
導電型のエミッタ領域を形成する第7の工程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。3. An element isolation region and an electrode isolation by burying a first insulating film in an element isolation formation scheduled region and an electrode isolation formation scheduled region on a semiconductor substrate on which a collector layer of the first conductivity type is formed. Forming a region and an intrinsic element region
And a second step of forming a base layer made of a semiconductor layer of the second conductivity type on the entire surface of the substrate, and a second insulating film and an oxidation resistant insulating film on the base layer so as to cover the intrinsic element region. A third step of forming a laminated body in which films are sequentially laminated, a fourth step of forming a second conductive type first conductor film covering the base layer and the laminated body, and the first conductivity After forming a third insulating film on the body film, the third insulating film, the first conductor film, and the stack on the intrinsic element region until the base layer is exposed to form an emitter region. A fifth step of opening the body to provide an opening, a sixth step of forming a side wall made of a fourth insulating film on a side surface of the opening, and a second conductivity type second step on the entire surface of the semiconductor substrate. After forming the conductive film, the first conductive type impurities are diffused from the second conductive film to the base layer. First in the base layer by making
A seventh step of forming a conductive type emitter region, and a method of manufacturing a semiconductor device.
領域が形成された半導体基板と、 この半導体基板上に形成される第2導電型の半導体層か
らなるベース層と、 前記真性素子領域を覆うように前記ベース層上に第1の
絶縁膜及び耐酸化性絶縁膜を順次積層した積層体と、 この積層体及び前記ベース層を覆うように形成される第
2導電型の第1の導電体膜と、 この第1の導電体膜上に形成される第2の絶縁膜と、 エミッタ領域を形成するために、前記ベース層が露出す
るまで前記真性素子領域上の、前記第2の絶縁膜、第1
の導電体膜、及び積層体を開口することによって設けら
れる開口部と、 この開口部の側面に形成される第3の絶縁膜からなる側
壁と、 前記開口部の底面のベース層中に形成される第1導電型
のエミッタ領域と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。4. A semiconductor substrate having a first conductivity type intrinsic element region and an element isolation region formed thereon, a base layer made of a second conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate, and the intrinsic element. A laminated body in which a first insulating film and an oxidation resistant insulating film are sequentially laminated on the base layer so as to cover the region, and a second conductivity type first formed so as to cover the laminated body and the base layer. Conductor film, a second insulating film formed on the first conductor film, and the second insulating film on the intrinsic element region until the base layer is exposed to form an emitter region. Insulation film, first
And an opening provided by opening the conductor film and the laminated body, a side wall made of a third insulating film formed on a side surface of the opening, and formed in the base layer on the bottom surface of the opening. A first conductivity type emitter region, and a semiconductor device.
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