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JPH10261647A - Bipolar semiconductor device and manufacture therefor - Google Patents

Bipolar semiconductor device and manufacture therefor

Info

Publication number
JPH10261647A
JPH10261647A JP6435597A JP6435597A JPH10261647A JP H10261647 A JPH10261647 A JP H10261647A JP 6435597 A JP6435597 A JP 6435597A JP 6435597 A JP6435597 A JP 6435597A JP H10261647 A JPH10261647 A JP H10261647A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
insulating film
opening
collector region
semiconductor device
silicon oxide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6435597A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoichi Ejiri
洋一 江尻
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP6435597A priority Critical patent/JPH10261647A/en
Publication of JPH10261647A publication Critical patent/JPH10261647A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve dimensional precision of a base region formed by selective epitaxial growth and to improve the uniformly of a characteristic. SOLUTION: A collector region 3 is formed on the surface side of a semiconductor substrate 1, and the surface is partially opened. First insulating films 7 are formed, and the first insulating films 7 second insulating films 8 and conductive layers 9 becoming base extraction electrode layers are stacked sequentially. The outer parts of the conductive layers 9 are patterned, and opening which are much smaller are formed on the inner sides of the opening parts in the conductive layers 9. At the time of displaying a collector region 3 by isotropically etching the second insulating films 8 through the opening parts of the conductive layers 9, the opening end faces of the first insulating films 7 are partially exposed to the lower side of the end parts of the conductive layers 9 and the base region 12 is formed on the exposed surface of the collector region 3 by an epitaxial growth method, by embedding space at the lower side of the end parts of the conductive layers 9.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、エピタキシャル成
長により形成されるベース領域の寸法精度を向上できる
バイポーラ型半導体装置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a bipolar semiconductor device capable of improving the dimensional accuracy of a base region formed by epitaxial growth, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】ベースの寄生容量を低減して高速バイポ
ーラトランジスタを実現する方法として、SSSB(Su
per Self-aligned Selectiely grown Base)および特開
平05−074789号公報に示されたベース領域の形
成技術が知られている。
2. Description of the Related Art As a method of realizing a high-speed bipolar transistor by reducing the parasitic capacitance of a base, an SSSB (Su
per Self-aligned Selectiely grown Base) and a technique for forming a base region disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-074789.

【0003】図7は、特開平05−074789号公報
に示されたバイポーラ型半導体装置の製造方法を示す断
面図である。まず、図7(a)では、半導体基板上にフ
ィールド絶縁膜100とコレクタ領域101を形成した
後、コレクタ領域101表面に薄い第1の絶縁膜102
を被膜し、この第1の絶縁膜102上に、P型ポリシリ
コン膜103、高融点金属シリサイド104および第2
の絶縁膜105を順に成膜する。そして、第2の絶縁膜
105、高融点金属シリサイド104およびP型ポリシ
リコン膜103を開口させた後、第1の絶縁膜102を
ウェットエッチングで等方的にエッチングしてP型ポリ
シリコン膜103のエッジから距離dほど後退させる。
FIG. 7 is a sectional view showing a method of manufacturing a bipolar semiconductor device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-074789. First, in FIG. 7A, after a field insulating film 100 and a collector region 101 are formed on a semiconductor substrate, a thin first insulating film 102 is formed on the surface of the collector region 101.
And a P-type polysilicon film 103, a refractory metal silicide 104, and a second
Are sequentially formed. Then, after opening the second insulating film 105, the refractory metal silicide 104, and the P-type polysilicon film 103, the first insulating film 102 is isotropically etched by wet etching to form the P-type polysilicon film 103. From the edge of a distance d.

【0004】図7(b)では、第1の絶縁膜102の等
方エッチングにより表出したコレクタ領域101面に、
選択エピタキシャルベース106を成長させる。これに
より、選択エピタキシャルベース106が、P型ポリシ
リコン膜103の端部の下に形成された庇状空間を埋め
るかたちでP型ポリシリコン膜103と接続される。そ
の後は、開口部の側壁に第3の絶縁膜107を形成し、
第3の絶縁膜107に挟まれた選択エピタキシャルベー
ス106表面に接続する第2のポリシリコン108を形
成して、エミッタ領域を形成する。
[0004] In FIG. 7 (b), the surface of the collector region 101 exposed by isotropic etching of the first insulating film 102 is
A selective epitaxial base 106 is grown. As a result, the selective epitaxial base 106 is connected to the P-type polysilicon film 103 so as to fill the eave-shaped space formed below the end of the P-type polysilicon film 103. After that, a third insulating film 107 is formed on the side wall of the opening,
A second polysilicon 108 connected to the surface of the selective epitaxial base 106 sandwiched between the third insulating films 107 is formed to form an emitter region.

【0005】この製造方法では、高融点金属シリサイド
104およびP型ポリシリコン膜103を開口するドラ
イエッチングの際に、コレクタ領域101表面を第1の
絶縁膜102が保護してダメージの導入を防止できる。
また、この第1の絶縁膜102は、P型ポリシリコン膜
103の開口部分周囲ではコレクタ領域101との間に
介在するので、その後の熱処理を経てもP型ポリシリコ
ン膜103からコレクタ領域101へ不純物が拡散する
ことがない。
In this manufacturing method, the first insulating film 102 protects the surface of the collector region 101 during dry etching for opening the refractory metal silicide 104 and the P-type polysilicon film 103, thereby preventing the introduction of damage. .
Further, since the first insulating film 102 is interposed between the first insulating film 102 and the collector region 101 around the opening of the P-type polysilicon film 103, the first insulating film 102 can be transferred from the P-type polysilicon film 103 to the collector region 101 even after a subsequent heat treatment. There is no diffusion of impurities.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところが、この従来の
バイポーラ型半導体装置の製造方法では、第1の絶縁膜
102をウェットエッチングで等方的にエッチングし、
このエッチング量によってベース領域(選択エピタキシ
ャルベース106)の形成領域が決められる。このた
め、第1の絶縁膜102をエッチングするエッチャント
の濡れ性、浸み込み易さなどのばらつきから庇の距離d
を一定とすることは難しく、したがって選択エピタキシ
ャルベース106の大きさがばらつき易い。その結果、
できたバイポーラ型半導体装置のベース抵抗および接合
容量の変動が大きく、これが高周波特性がばらつく大き
な要因であった。すなわち、従来のバイポーラ型半導体
装置の製造方法では、高性能なバイポーラトランジスタ
を安定して製造することができないといった課題があっ
た。
However, in this conventional method for manufacturing a bipolar semiconductor device, the first insulating film 102 is isotropically etched by wet etching.
The formation region of the base region (selective epitaxial base 106) is determined by this etching amount. For this reason, the distance d of the eaves is determined due to variations in the wettability and the ease of penetration of the etchant for etching the first insulating film 102.
Is difficult to keep constant, and therefore the size of the selective epitaxial base 106 tends to vary. as a result,
Variations in the base resistance and junction capacitance of the resulting bipolar semiconductor device were large, which was a major factor in the variation in high frequency characteristics. That is, the conventional method of manufacturing a bipolar semiconductor device has a problem that a high-performance bipolar transistor cannot be manufactured stably.

【0007】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、エピタキシャル成長により形成されるベース
領域の寸法精度を向上させ、これにより特性の均一性を
高めたバイポーラ型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 view of the above circumstances, and provides a bipolar semiconductor device in which the dimensional accuracy of a base region formed by epitaxial growth is improved, thereby improving the uniformity of characteristics, and a method of manufacturing the same. The purpose is to provide.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上述した従来技術の課題
を解決し、上記目的を達成させるために、本発明のバイ
ポーラ型半導体装置の製造方法では、ベース領域のエピ
タキシャル成長に先立って等方的にエッチングされる絶
縁膜(第2の絶縁膜)とコレクタ領域との間に、予め所
定形状に開口された絶縁膜(第1の絶縁膜)を介在さ
せ、この第1の絶縁膜の開口寸法によってベース領域の
寸法を規定することとした。
In order to solve the above-mentioned problems of the prior art and achieve the above object, a method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention isotropically prior to epitaxial growth of a base region. An insulating film (first insulating film) previously opened in a predetermined shape is interposed between the insulating film (second insulating film) to be etched and the collector region, and the opening size of the first insulating film depends on the opening size. The dimensions of the base region are determined.

【0009】すなわち、本発明のバイポーラ型半導体装
置の製造方法は、半導体基板の表面側にコレクタ領域を
形成し、当該コレクタ領域の表面を部分的に開口させて
第1の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜よりエッチン
グレートが高い膜材からなる第2の絶縁膜と、ベース取
出電極層となる導電層とを順に積層し、前記第1の絶縁
膜の開口部分より外側の前記導電層の外郭をパターンニ
ングし、その後、前記第1の絶縁膜の開口部分を覆う前
記導電層について、前記第1の絶縁膜の開口部分の内側
に一回り小さな開口部を形成し、当該導電層の開口部を
介して前記第2の絶縁膜を等方エッチングすることによ
って前記コレクタ領域を表出させる際に、前記第1の絶
縁膜の開口端面を前記導電層の端部下側に少なくとも部
分的に表出させ、前記コレクタ領域の表出面に、前記導
電層の端部下側の空間を埋めるかたちで当該導電層に接
続するベース領域をエピタキシャル成長法によって形成
する。
That is, according to the method of manufacturing a bipolar semiconductor device of the present invention, a collector region is formed on a front surface side of a semiconductor substrate, and a first insulating film is formed by partially opening the surface of the collector region. A second insulating film made of a film material having an etching rate higher than that of the first insulating film, and a conductive layer serving as a base extraction electrode layer are sequentially laminated, and the conductive film outside an opening portion of the first insulating film is laminated. Patterning the outer periphery of the layer, and then forming a slightly smaller opening inside the opening of the first insulating film for the conductive layer covering the opening of the first insulating film; When the collector region is exposed by isotropically etching the second insulating film through the opening, the opening end surface of the first insulating film is at least partially positioned below the end of the conductive layer. To express, The exposed surface of the serial collector region, a base region connected to the conductive layer in the form to fill the end lower side of the space of the conductive layer is formed by epitaxial growth method.

【0010】この製造方法では、第2の絶縁膜の等方エ
ッチングの際に、予め開口された第1の絶縁膜の開口端
面が表出するまで行なうことから、この第1の絶縁膜の
開口端面が表出した時点から後は、これ以上コレクタ領
域の露出表面が広がることがない。なぜなら、この第1
の絶縁膜は、第2の絶縁膜に対しエッチング選択比が高
い膜材から構成されているからである。したがって、そ
の後、このコレクタ領域の露出表面にエピタキシャル成
長されるベース領域は、その寸法が均一なものとなる。
According to this manufacturing method, the isotropic etching of the second insulating film is performed until the opening end face of the first insulating film that has been opened is exposed. After the end surface is exposed, the exposed surface of the collector region does not spread any more. Because this first
This is because the insulating film is made of a film material having a high etching selectivity with respect to the second insulating film. Therefore, the base region epitaxially grown on the exposed surface of the collector region thereafter has a uniform size.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るバイポーラ型
トランジスタ及びその製造方法について、図面を参照し
ながら詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a bipolar transistor according to the present invention and a method for manufacturing the same will be described in detail with reference to the drawings.

【0012】第1実施例 図1は、本実施例に係るバイポーラ型トランジスタの構
成を示す断面図である。図1中、符号1はシリコンウェ
ーハ等のp型半導体基板、2はn+ コレクタ埋込領域、
3はn型のコレクタ領域、4は深いLOCOS(Local O
xidation of Silicon)、5はn+ 拡散領域、6は素子分
離用のp+ 拡散領域である。
First Embodiment FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a bipolar transistor according to this embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a p-type semiconductor substrate such as a silicon wafer, 2 denotes an n + collector buried region,
3 is an n-type collector region, 4 is a deep LOCOS (Local O
xidation of Silicon), 5 is an n + diffusion region, and 6 is a p + diffusion region for element isolation.

【0013】コレクタ領域3、n+ 拡散領域5および深
いLOCOS4の平坦化面上には、第1の絶縁膜7が成
膜され、コレクタ領域3上で開口している。第1の絶縁
膜7の材質は特に限定はないが、例えば酸化シリコン
膜、窒化シリコン膜、酸窒化シリコン膜が選択される。
また、第1の絶縁膜7上には、第2の絶縁膜8が成膜さ
れている。この第2の絶縁膜8は、第1の絶縁膜7の開
口端面(側面)に一部かかるか、或いは第1の絶縁膜7
の開口端面より広く開口され、コレクタ領域3に接して
いない。第1の絶縁膜7は、第2の絶縁膜8に対しエッ
チングレートが高い材質で構成されている。例えば、第
1の絶縁膜7が窒化シリコン膜または酸窒化シリコン膜
の場合、第2の絶縁膜8として酸化シリコン膜、PS
G、BPSG等の不純物を含有する酸化シリコン膜を選
択できる。また、第1の絶縁膜7が酸化シリコン膜の場
合、第2の絶縁膜8として不純物を含有する酸化シリコ
ン膜を選択できる。このほか、第1の絶縁膜7としてII
I 族元素とV族元素との非晶質化合物(例えば、GaA
s)の膜を用いることもでき、この場合、第2の絶縁膜
8としては酸化シリコン膜が選択できる。
[0013] A first insulating film 7 is formed on the flattened surfaces of the collector region 3, the n + diffusion region 5 and the deep LOCOS 4, and is opened on the collector region 3. Although the material of the first insulating film 7 is not particularly limited, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, and a silicon oxynitride film are selected.
Further, a second insulating film 8 is formed on the first insulating film 7. The second insulating film 8 partially covers the opening end surface (side surface) of the first insulating film 7 or the first insulating film 7
And is not in contact with the collector region 3. The first insulating film 7 is made of a material having a higher etching rate than the second insulating film 8. For example, when the first insulating film 7 is a silicon nitride film or a silicon oxynitride film, the second insulating film 8 is made of a silicon oxide film, PS
A silicon oxide film containing impurities such as G and BPSG can be selected. When the first insulating film 7 is a silicon oxide film, a silicon oxide film containing impurities can be selected as the second insulating film 8. In addition, as the first insulating film 7, II
An amorphous compound of a group I element and a group V element (for example, GaAs
The film of s) can also be used, and in this case, a silicon oxide film can be selected as the second insulating film 8.

【0014】第2の絶縁膜8上には、第2の絶縁膜8上
面から第1の絶縁膜7の開口部内に張り出すように、p
型の不純物が導入された第1のポリシリコン膜9が延在
している。また、第1のポリシリコン膜9上には、高融
点金属シリサイド層10が形成されている。この高融点
金属シリサイド層10は、低抵抗化のために形成されて
いるが、必要がなければ省略してもよい。高融点金属シ
リサイド層10上には、例えば酸化シリコン膜等からな
る第3の絶縁膜11が形成されている。
On the second insulating film 8, p is formed so as to protrude from the upper surface of the second insulating film 8 into the opening of the first insulating film 7.
A first polysilicon film 9 into which a type impurity has been introduced extends. Further, a high melting point metal silicide layer 10 is formed on the first polysilicon film 9. The refractory metal silicide layer 10 is formed for reducing the resistance, but may be omitted if not necessary. On the refractory metal silicide layer 10, a third insulating film 11 made of, for example, a silicon oxide film or the like is formed.

【0015】第1の絶縁膜7の開口部内に、p型の不純
物が導入されたベース領域12が、選択エピタキシャル
成長により形成されている。このベース領域12は、第
1の絶縁膜7の開口部内に張り出している第1のポリシ
リコン膜9部分の表面周囲を囲み、また当該開口部内の
コレクタ領域3表面全体に接触したかたちで形成されて
いる。ベース領域12上には、高融点金属シリサイド層
10と第3の絶縁膜11の開口側壁を覆うサイドウォー
ルスペーサ13が形成されている。サイドウォールスペ
ーサ13に周囲を囲まれたベース領域12の表面側部分
に、n型の不純物が導入されたエミッタ領域14が形成
され、このエミッタ領域14上からサイドウォールスペ
ーサ13及び第3の絶縁膜11にかけて、エミッタ取出
電極となる第2のポリシリコン膜15が形成されてい
る。
In the opening of the first insulating film 7, a base region 12 into which a p-type impurity is introduced is formed by selective epitaxial growth. The base region 12 is formed so as to surround the surface of the first polysilicon film 9 which protrudes into the opening of the first insulating film 7 and to contact the entire surface of the collector region 3 in the opening. ing. On the base region 12, a side wall spacer 13 that covers the opening side wall of the refractory metal silicide layer 10 and the third insulating film 11 is formed. An emitter region 14 into which an n-type impurity is introduced is formed at a surface side portion of the base region 12 surrounded by the sidewall spacer 13, and the sidewall spacer 13 and the third insulating film are formed on the emitter region 14. 11, a second polysilicon film 15 serving as an emitter extraction electrode is formed.

【0016】このような構成のバイポーラ型トランジス
タは、そのベース領域12の形状、特にコレクタ領域3
との接触面積が、第1の絶縁膜7の開口部の寸法によっ
て決められている。このため、ベース〜コレクタ間の接
合容量およびベース抵抗が一定し、高周波特性の均一性
が高いといった利点を有する。
In the bipolar transistor having such a structure, the shape of the base region 12, particularly the collector region 3
Is determined by the size of the opening of the first insulating film 7. Therefore, there is an advantage that the junction capacitance and the base resistance between the base and the collector are constant, and the uniformity of the high frequency characteristics is high.

【0017】つぎに、本発明のバイポーラ型トランジス
タの製造方法について、図2〜図5に示す各製造過程の
断面図を参照しながら説明する。バイポーラ型トランジ
スタは、通常、まずコレクタ領域を半導体基板に形成
し、素子分離を行い、次に、ベース及びエミッタ領域の
形成,取出電極の形成といった手順で製造される。図2
〜図5は、ベース及びエミッタ領域の形成以後を示し、
コレクタ領域の形成,素子分離については、符号を付し
て表すのみとし、その具体的な形成手順の図示は省略す
る。
Next, a method of manufacturing a bipolar transistor according to the present invention will be described with reference to cross-sectional views of respective manufacturing steps shown in FIGS. A bipolar transistor is usually manufactured by first forming a collector region on a semiconductor substrate, separating elements, forming a base and emitter region, and forming an extraction electrode. FIG.
FIG. 5 to FIG. 5 show after the formation of the base and emitter regions,
The formation of the collector region and the element isolation are only denoted by reference numerals, and the specific formation procedure is not shown.

【0018】コレクタ領域の形成,素子分離について
は、常法に従って行われる。まず、p型の半導体基板1
を準備し、この半導体基板1の表面に、コレクタ埋込領
域2を形成する。コレクタ埋込領域2の形成は、例えば
酸化シリコン膜等をマスクとした選択的な気相拡散など
で、n型の不純物を高濃度に導入することで行う。酸化
シリコン膜を除去した後、この基板表面に、n型のエピ
タキシャル層(コレクタ領域3)が常法により形成され
る。このコレクタ領域の抵抗率は0.3〜5.0Ωcm
程度、厚さは0.5〜2.5μm程度である。その後、
このn型のコレクタ領域3のうち、素子分離領域に酸化
シリコン膜等からなる深いLOCOS4を形成する。深
いLOCOS4は、recessed LOCOS法により実現でき
る。すなわち、まず、酸化シリコン膜等の薄いバッファ
ー酸化膜と窒化シリコン膜等の酸化阻止膜とをこの順で
積層し、所定のパターンニング窓明け後、RIE(Reac
tive Ion Etching)などの異方性エッチングを施しコレ
クタ領域3にリセスを形成する。そして、LOCOS酸
化を行い、その後、表面の酸化阻止膜のみ除去する。薄
いバッファー酸化膜が残った状態で、コレクタ電極取出
しのためのn+ 不純物拡散領域5を形成する。このn+
不純物拡散領域5の形成は、まず、LOCOS4の一方
側に開口するレジストパターンを形成し、これをマスク
にリン(P+)をイオン注入し、次に、レジスト除去,
酸化シリコン膜の積増し後、アニールを施して熱拡散す
ることにより行う。この段階で、前記LOCOS4のバ
ーズヘッドを平滑化するために、平滑化レジストを塗布
し、バーズヘッドが平滑化される条件でRIEを施す。
その後、残存する酸化シリコン膜をウエットエッチング
等で除去すれば、図2のような平坦化面が得られる。そ
して、LOCOS4に対し、所定幅で開口するレジスト
パターンを形成し、このレジストパターンをマスクに、
ホウ素(B+ )を所定条件でイオン注入し、素子分離用
のp+ 不純物領域6をLOCOS4の基板深部側に形成
する。レジストを除去すれば、素子分離が完了する。
The formation of the collector region and the element isolation are performed according to a conventional method. First, a p-type semiconductor substrate 1
And a collector buried region 2 is formed on the surface of the semiconductor substrate 1. The collector buried region 2 is formed by introducing an n-type impurity at a high concentration by, for example, selective gas phase diffusion using a silicon oxide film or the like as a mask. After removing the silicon oxide film, an n-type epitaxial layer (collector region 3) is formed on the surface of the substrate by an ordinary method. The resistivity of this collector region is 0.3-5.0 Ωcm
And the thickness is about 0.5 to 2.5 μm. afterwards,
In the n-type collector region 3, a deep LOCOS 4 made of a silicon oxide film or the like is formed in the element isolation region. Deep LOCOS 4 can be realized by the recessed LOCOS method. That is, first, a thin buffer oxide film such as a silicon oxide film and an oxidation prevention film such as a silicon nitride film are laminated in this order, and after opening a predetermined patterning window, RIE (Reac
Anisotropic etching such as tive ion etching is performed to form a recess in the collector region 3. Then, LOCOS oxidation is performed, and thereafter, only the oxidation prevention film on the surface is removed. With the thin buffer oxide film remaining, an n + impurity diffusion region 5 for taking out the collector electrode is formed. This n +
To form the impurity diffusion region 5, first, a resist pattern having an opening on one side of the LOCOS 4 is formed, and phosphorus (P + ) is ion-implanted using the resist pattern as a mask.
After accumulating the silicon oxide film, annealing is performed and thermal diffusion is performed. At this stage, in order to smooth the bird's head of the LOCOS 4, a smoothing resist is applied, and RIE is performed under the condition that the bird's head is smoothed.
Thereafter, if the remaining silicon oxide film is removed by wet etching or the like, a flattened surface as shown in FIG. 2 is obtained. Then, a resist pattern having an opening with a predetermined width is formed on the LOCOS 4, and using this resist pattern as a mask,
Boron (B + ) is ion-implanted under predetermined conditions to form ap + impurity region 6 for element isolation on the deep side of the LOCOS 4 in the substrate. When the resist is removed, element isolation is completed.

【0019】以後の工程は、図2〜図5に形成手順を図
示し、これに沿って説明する。図2では、まず、第1の
絶縁膜7を、50〜200nm程度成膜する。そして、
コレクタ領域3上のベース形成領域となる部分にレジス
トパターンを形成し、RIE等により第1の絶縁膜7を
エッチングして第1の絶縁膜7の開口部7aを形成す
る。次いで、第2の絶縁膜8を全面に20〜60nmほ
ど成膜する。この第2の絶縁膜8として、第1の絶縁膜
7よりエッチングレートが高い膜材を用いる。これによ
り、開口部7a内のコレクタ領域3表面が被膜される。
The subsequent steps will be described with reference to FIGS. In FIG. 2, first, the first insulating film 7 is formed to a thickness of about 50 to 200 nm. And
A resist pattern is formed in a portion to be a base formation region on the collector region 3, and the first insulating film 7 is etched by RIE or the like to form an opening 7a of the first insulating film 7. Next, a second insulating film 8 is formed on the entire surface to a thickness of about 20 to 60 nm. As the second insulating film 8, a film material having an etching rate higher than that of the first insulating film 7 is used. Thereby, the surface of the collector region 3 in the opening 7a is coated.

【0020】つぎに、第1のポリシリコン膜9を、CV
D法により全面に堆積する。その後、ホウ素(B+ )又
はフッ化ホウ素(BF2 + )をイオン注入して、このポ
リシリコン膜9をp化(導電化)する。このイオン注入
は、イオン種がBF2 + の場合、例えばエネルギー:2
0keV〜70keV,ドーズ量:1×1015〜1×1
16の条件で行う。なお、CVD中に不純物を導入する
導電化方法もある。導電化後のポリシリコン膜9上に高
融点金属シリサイド10を形成した後、第1の絶縁膜7
の開口部7aを覆う範囲にレジストパターンを形成し、
導電化後の第1のポリシリコン膜9および高融点金属シ
リサイド10を加工してベース取出電極を得る。ベース
取出電極上に第3の絶縁膜11を成膜し、この第3の絶
縁膜11、高融点金属シリサイド10および第1のポリ
シリコン膜9に対し、第1の絶縁膜7の開口部7a内側
に一回り小さい開口部を連続的なRIE等によって形成
する。図2は、この開口部形成直後の状態を示す。
Next, the first polysilicon film 9 is
It is deposited on the entire surface by the D method. Thereafter, boron (B + ) or boron fluoride (BF 2 + ) is ion-implanted to convert the polysilicon film 9 into a p-type (conductivity). This ion implantation is performed when the ion species is BF 2 + , for example, energy: 2
0 keV to 70 keV, dose amount: 1 × 10 15 to 1 × 1
Perform under the condition of 0 16 . Note that there is also a conductive method in which an impurity is introduced during CVD. After forming the refractory metal silicide 10 on the conductive polysilicon film 9, the first insulating film 7 is formed.
Forming a resist pattern in a range covering the opening 7a of
The first polysilicon film 9 and the refractory metal silicide 10 that have been made conductive are processed to obtain a base extraction electrode. A third insulating film 11 is formed on the base extraction electrode, and an opening 7 a of the first insulating film 7 is formed in the third insulating film 11, the refractory metal silicide 10 and the first polysilicon film 9. An opening slightly smaller inside is formed by continuous RIE or the like. FIG. 2 shows a state immediately after the formation of the opening.

【0021】図3では、開口部によって再び表出した第
2の絶縁膜8を、フッ化水素(HF)水溶液、或いはフ
ッ化アンモニウム(NH4 F)水溶液のエッチャントで
エッチングし、コレクタ領域3を露出させる。このエッ
チングは、サイドエッチングによって第1の絶縁膜7の
開口端面7aが少なくとも一部露出するまで行なう。こ
れにより、第1のポリシリコン膜9の下に僅かな庇状の
空間が形成される。後述するように、このエッチングに
よりベース領域の形成領域が決まるが、第1の絶縁膜7
は上記エッチャントによるエッチング選択比が高く、第
1の絶縁膜7の開口端面7aが露出したときからサイド
エッチングが急に進まなくなるので、このベース領域の
形成領域が、従来の第1の絶縁膜7がない場合に比べ、
精度良く安定して形成される。
In FIG. 3, the second insulating film 8 exposed again through the opening is etched with an etchant of a hydrogen fluoride (HF) aqueous solution or an ammonium fluoride (NH 4 F) aqueous solution, so that the collector region 3 is formed. Expose. This etching is performed until the opening end face 7a of the first insulating film 7 is at least partially exposed by side etching. Thereby, a slight eave-shaped space is formed below the first polysilicon film 9. As will be described later, the formation region of the base region is determined by this etching.
Since the etching selectivity by the etchant is high and the side etching does not proceed abruptly from the time when the opening end face 7a of the first insulating film 7 is exposed, the region where the base region is formed is the same as the conventional first insulating film 7 Than without
It is formed accurately and stably.

【0022】図4では、選択エピタキシャル法により、
コレクタ領域3と第1のポリシリコン膜9の露出表面に
ベース領域12を成長させる。このベース領域12は、
エピタキシャル成長中に、5×1017〜2×1019/c
3 の濃度でボロンが導入されて導電化される。ベース
領域12によって、第2の絶縁膜8のサイドエッチング
による庇状空間が埋められ、ベース領域12はベース取
出電極(第1のポリシリコン膜9および高融点金属シリ
サイド10)と電気的に十分に接続される。
In FIG. 4, a selective epitaxial method is used.
A base region 12 is grown on the exposed surfaces of the collector region 3 and the first polysilicon film 9. This base region 12
5 × 10 17 to 2 × 10 19 / c during epitaxial growth
Boron is introduced at a concentration of m 3 to make it conductive. The base region 12 fills the eaves-like space formed by side etching of the second insulating film 8, and the base region 12 is sufficiently electrically connected to the base extraction electrode (the first polysilicon film 9 and the refractory metal silicide 10). Connected.

【0023】図5では、酸化シリコン膜等の絶縁膜を、
CVD法等により約200〜1000nmほど堆積し、
RIEなどの異方性エッチングにより堆積膜の上面から
エッチバックする。これにより、エミッタとベース間を
分離するサイドウォールスペーサ13が形成される。
In FIG. 5, an insulating film such as a silicon oxide film is
About 200 to 1000 nm deposited by CVD or the like,
Etchback is performed from the upper surface of the deposited film by anisotropic etching such as RIE. As a result, a sidewall spacer 13 that separates the emitter and the base is formed.

【0024】その後は、図1に示すように、n型に導電
化された第2のポリシリコン膜15を、100〜300
nmほど成膜する。そして、短時間高温アニール、或い
はELA(Exicimer Laser Annealing) 等の手法によっ
て第2のポリシリコン膜15からn型不純物をベース領
域12の表面部に導入し、極浅のエミッタ領域14を形
成して、また第2のポリシリコン膜15を所定形状にパ
ターンニングすれば当該バイポーラ型トランジスタが完
成する。
Thereafter, as shown in FIG. 1, the second polysilicon film 15 which has been made n-type conductive is
The film is formed to a thickness of about nm. Then, an n-type impurity is introduced from the second polysilicon film 15 into the surface portion of the base region 12 by a method such as short-time high-temperature annealing or ELA (Exicimer Laser Annealing) to form an extremely shallow emitter region 14. If the second polysilicon film 15 is patterned into a predetermined shape, the bipolar transistor is completed.

【0025】なお、以上述べてきたバイポーラ型トラン
ジスタは、ホモ接合型のECL高速バイポーラトランジ
スタに限らず、例えばSiGe系のHBT(Heterojunct
ionBipolar Transistor)であってもよい。
The bipolar transistor described above is not limited to a homojunction type ECL high-speed bipolar transistor, but may be, for example, a SiGe HBT (Heterojunction).
ionBipolar Transistor).

【0026】第2実施例 本実施例は、第1実施例のコレクタ領域3をSIC(Sel
ectively ion-implanted collector) 構造とした場合で
ある。図6は、この第2実施例に係るバイポーラ型トラ
ンジスタの構造を示す断面図である。このバイポーラ型
トランジスタが第1実施例の場合と異なる点は、コレキ
タ領域3内にSIC領域3aが形成されていることにあ
る。このSIC領域3aは、ベース領域12から基板深
部のコレクタ埋込領域2に達するように形成されてい
る。SIC領域3aの形成は、例えば図2の段階で第2
の絶縁膜8をスルー膜としてイオン注入を行い、導入不
純物を熱拡散することにより達成される。
Second Embodiment In this embodiment, the collector region 3 of the first embodiment is replaced with an SIC (Sel).
ectively ion-implanted collector) structure. FIG. 6 is a sectional view showing the structure of the bipolar transistor according to the second embodiment. This bipolar transistor differs from that of the first embodiment in that an SIC region 3 a is formed in the collector region 3. The SIC region 3a is formed so as to extend from the base region 12 to the collector buried region 2 in the deep part of the substrate. The formation of the SIC region 3a is performed, for example, at the stage shown in FIG.
This is achieved by performing ion implantation using the insulating film 8 as a through film and thermally diffusing introduced impurities.

【0027】本実施例のバイポーラ型トランジスタは、
SIC領域3aの存在によりキンク(kink)効果が
抑制されて、より高速性能が向上したものとなる。SI
C領域3a以外の構成、及び製造方法は第1実施例と同
様であり、本実施例においてもベース領域12の寸法精
度が向上するといった本発明の効果が得られる。
The bipolar transistor of this embodiment is
The kink effect is suppressed by the presence of the SIC region 3a, and the high-speed performance is further improved. SI
The configuration other than the C region 3a and the manufacturing method are the same as those in the first embodiment. In this embodiment, the effects of the present invention such that the dimensional accuracy of the base region 12 is improved can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、高性能なバイポーラ型半導体装置を安定して製造す
ることが可能となる。
As described above, according to the present invention, a high-performance bipolar semiconductor device can be stably manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は、本発明の第1実施例に係るバイポーラ
型トランジスタの構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図2は、図1のバイポーラ型トランジスタの製
造過程(ベース取出電極等の開口まで)を示す断面図で
ある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing the bipolar transistor of FIG. 1 (up to an opening such as a base extraction electrode).

【図3】図3は、図2に続く製造過程(第2の絶縁膜の
サイドエッチング)を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process (side etching of a second insulating film) subsequent to FIG. 2;

【図4】図4は、図3に続く製造過程(ベース領域の選
択エピタキシャル成長)を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process (selective epitaxial growth of a base region) following FIG. 3;

【図5】図5は、図4に続く製造過程(サイドウォール
スペーサの形成)を示す断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process (formation of a sidewall spacer) subsequent to FIG. 4;

【図6】図6は、本発明の第2実施例に係るバイポーラ
型トランジスタの構成を示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図7は、従来のバイポーラ型トランジスタの製
造方法を示す断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a method for manufacturing a conventional bipolar transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…半導体基板、2…コレクタ埋込領域、3…コレクタ
領域、3a…コレクタ領域内のSIC領域、4…深いL
OCOS、5…n+ 不純物領域、6…素子分離用のp+
不純物領域、7…第1の絶縁膜、8…第2の絶縁膜、9
…第1のポリシリコン膜(ベース取出電極層)、10…
高融点金属シリサイド(ベース取出電極層)、11…第
3の絶縁膜、12…ベース領域、13…サイドウォール
スペーサ、14…エミッタ領域、15…第2のポリシリ
コン膜。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Semiconductor substrate, 2 ... Collector buried area, 3 ... Collector area, 3a ... SIC area in collector area, 4 ... Deep L
OCOS, 5 ... n + impurity region, 6 ... p + for element isolation
Impurity region, 7: first insulating film, 8: second insulating film, 9
... first polysilicon film (base extraction electrode layer), 10 ...
Refractory metal silicide (base extraction electrode layer), 11: third insulating film, 12: base region, 13: sidewall spacer, 14: emitter region, 15: second polysilicon film.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板内の表面側に形成されている
コレクタ領域と、当該コレクタ領域上に形成され、コレ
クタ領域の表面を部分的に開口させる開口部を有する絶
縁層と、当該絶縁層の開口部内のコレクタ領域部分の全
面を覆って形成されベース領域となるエピタキシャル層
と、当該エピタキシャル層の周縁部上で接続されて前記
絶縁層の上面に延在するベース取出電極層と、を有する
バイポーラ型半導体装置であって、 前記絶縁層は、前記コレクタ領域上に積層され開口端面
が前記エピタキシャル層に接する第1の絶縁膜と、 当該第1の絶縁膜よりエッチングレートが高い膜材で構
成されて第1の絶縁膜上に前記コレクタ領域と接触せず
に積層されている第2の絶縁膜と、から構成されている
バイポーラ型半導体装置。
1. An insulating layer having a collector region formed on a front surface side in a semiconductor substrate, an opening formed on the collector region and partially opening a surface of the collector region, and an insulating layer of the insulating layer. Bipolar having an epitaxial layer formed as a base region formed over the entire surface of the collector region portion in the opening, and a base extraction electrode layer connected to a peripheral portion of the epitaxial layer and extending on the upper surface of the insulating layer In the semiconductor device, the insulating layer includes a first insulating film stacked on the collector region and having an opening end face in contact with the epitaxial layer, and a film material having an etching rate higher than that of the first insulating film. And a second insulating film laminated on the first insulating film without contacting the collector region.
【請求項2】 前記第1の絶縁膜が酸化シリコンから構
成され、 前記第2の絶縁膜が不純物を含有する酸化シリコンから
構成されている請求項1に記載のバイポーラ型半導体装
置。
2. The bipolar semiconductor device according to claim 1, wherein said first insulating film is made of silicon oxide, and said second insulating film is made of silicon oxide containing impurities.
【請求項3】 前記第1の絶縁膜が窒化シリコンから構
成され、 前記第2の絶縁膜が酸化シリコンから構成されている請
求項1に記載のバイポーラ型半導体装置。
3. The bipolar semiconductor device according to claim 1, wherein said first insulating film is made of silicon nitride, and said second insulating film is made of silicon oxide.
【請求項4】 前記第1の絶縁膜が酸窒化シリコンから
構成され、 前記第2の絶縁膜が酸化シリコンから構成されている請
求項1に記載のバイポーラ型半導体装置。
4. The bipolar semiconductor device according to claim 1, wherein said first insulating film is made of silicon oxynitride, and said second insulating film is made of silicon oxide.
【請求項5】 前記第1の絶縁膜がIII 族元素とV族元
素との非晶質化合物から構成され、 前記第2の絶縁膜が酸化シリコンから構成されている請
求項1に記載のバイポーラ型半導体装置。
5. The bipolar transistor according to claim 1, wherein the first insulating film is made of an amorphous compound of a group III element and a group V element, and the second insulating film is made of silicon oxide. Type semiconductor device.
【請求項6】 半導体基板の表面側にコレクタ領域を形
成し、 当該コレクタ領域の表面を部分的に開口させて第1の絶
縁膜を形成し、 前記第1の絶縁膜よりエッチングレートが高い膜材から
なる第2の絶縁膜と、ベース取出電極層となる導電層と
を順に積層し、 前記第1の絶縁膜の開口部分より外側の前記導電層の外
郭をパターンニングし、 その後、前記第1の絶縁膜の開口部分を覆う前記導電層
について、前記第1の絶縁膜の開口部分の内側に一回り
小さな開口部を形成し、 当該導電層の開口部を介して前記第2の絶縁膜を等方エ
ッチングすることによって前記コレクタ領域を表出させ
る際に、前記第1の絶縁膜の開口端面を前記導電層の端
部下側に少なくとも部分的に表出させ、 前記コレクタ領域の表出面に、前記導電層の端部下側の
空間を埋めるかたちで当該導電層に接続するベース領域
をエピタキシャル成長法によって形成するバイポーラ型
半導体装置の製造方法。
6. A collector region is formed on a surface side of a semiconductor substrate, a first insulating film is formed by partially opening a surface of the collector region, and a film having an etching rate higher than that of the first insulating film. A second insulating film made of a material, and a conductive layer serving as a base extraction electrode layer are sequentially laminated, and an outer contour of the conductive layer outside an opening portion of the first insulating film is patterned. The conductive layer covering the opening of the first insulating film is formed with a slightly smaller opening inside the opening of the first insulating film, and the second insulating film is formed through the opening of the conductive layer. When the collector region is exposed by isotropically etching, the opening end surface of the first insulating film is at least partially exposed below the end of the conductive layer, and the exposed surface of the collector region is exposed. , Below the end of the conductive layer A method of manufacturing a bipolar semiconductor device, wherein a base region connected to the conductive layer is formed by filling the space by an epitaxial growth method.
【請求項7】 前記第1の絶縁膜が酸化シリコンから構
成され、 前記第2の絶縁膜が不純物を含有する酸化シリコンから
構成されている請求項6に記載のバイポーラ型半導体装
置の製造方法。
7. The method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 6, wherein said first insulating film is made of silicon oxide, and said second insulating film is made of silicon oxide containing impurities.
【請求項8】 前記第1の絶縁膜が窒化シリコンから構
成され、 前記第2の絶縁膜が酸化シリコンから構成されている請
求項6に記載のバイポーラ型半導体装置の製造方法。
8. The method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 6, wherein said first insulating film is made of silicon nitride, and said second insulating film is made of silicon oxide.
【請求項9】 前記第1の絶縁膜が酸窒化シリコンから
構成され、 前記第2の絶縁膜が酸化シリコンから構成されている請
求項6に記載のバイポーラ型半導体装置の製造方法。
9. The method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 6, wherein said first insulating film is made of silicon oxynitride, and said second insulating film is made of silicon oxide.
【請求項10】 前記第1の絶縁膜がIII 族元素とV族
元素との非晶質化合物から構成され、 前記第2の絶縁膜が酸化シリコンから構成されている請
求項6に記載のバイポーラ型半導体装置の製造方法。
10. The bipolar transistor according to claim 6, wherein the first insulating film is made of an amorphous compound of a group III element and a group V element, and the second insulating film is made of silicon oxide. Of manufacturing a semiconductor device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7642569B2 (en) 2004-02-27 2010-01-05 International Business Machines Corporation Transistor structure with minimized parasitics and method of fabricating the same

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