(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一導電型の半導体基板に、コレクタの一部となる逆導電型の埋込層を形成し、該埋込層上に逆導電型のエピタキシャル層を成長させ、素子分離を行ない、逆導電型のコレクタ領域を形成した半導体基板上にバイポーラトランジスタを形成する製造方法において、
前記エピタキシャル層表面に一導電型のベース領域を形成する工程と、
該ベース領域上に酸化膜を形成し、エミッタ形成予定領域の前記酸化膜を全膜厚の一部を残しドライエッチングした後、残りの前記エミッタ形成予定領域の酸化膜を湿式エッチングすることで除去し、前記エミッタ形成予定領域の前記ベース領域を露出させる工程と、
該露出したベース領域に第一の不純物を含む逆導電型の第一のエミッタ領域を形成するとともに、前記露出したベース領域上及び前記酸化膜の一部に重畳するエミッタ電極を形成する工程と、
前記酸化膜を除去する工程と、
少なくとも前記エミッタ電極近傍に露出する前記第一のエミッタ領域及び前記ベース領域を前記第一の不純物より拡散係数の大きい第二の不純物を含むポリシリコンで被覆し、異方性エッチングすることで、前記エミッタ電極近傍に前記ベース領域と接触し前記エミッタ電極として作用するポリシリコン膜を残し、前記ベース領域を露出する工程と、
該ポリシリコン膜に含まれる前記第二の不純物を拡散させ、前記第一のエミッタ領域周辺に、該第一のエミッタ領域と同一導電型で、かつ該第一のエミッタ領域の不純物濃度より低い不純物濃度の第二のエミッタ領域を形成する工程と、
前記エミッタの引き出し用電極と、ベース及びコレクタ領域に接続する電極をそれぞれ形成する工程と、を含むことを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記第一のエミッタ領域を形成する逆導電型の前記第一の不純物は砒素であり、前記第二のエミッタ領域を形成する逆導電型の前記第二の不純物はリンであることを特徴とする請求項１記載のバイポーラトランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、バイポーラトランジスタの製造方法に関し、特に、ホットキャリア効果による特性劣化を抑制することができるバイポーラトランジスタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
バイポーラトランジスタのエミッタ、ベース間の空乏層電界によって加速されたホットキャリアは、表面準位を形成したり、ホットキャリア自体がエミッタ、ベース接合近傍の酸化膜中に注入、捕獲され、バイポーラトランジスタの特性劣化の原因となる。特に、エミッタ、ベース接合に逆バイアスがかかると、電流増幅率ｈFEの劣化が生じることはよく知られている。これは、酸化膜中に注入、捕獲されたキャリアが、順方向動作時に界面でホールとの再結合をおこしたり、ベース電流の増加をもたらすためと考えられる。
【０００３】
しかし、ＢｉＣＭＯＳ構造の半導体装置では、基本回路の構成上、バイポーラトランジスタのエミッタ、ベース間に過渡的に逆バイアスが加わり、このようなホットキャリア効果によるｈFEの劣化は、避けて通ることができない。
【０００４】
従来、このようなホットキャリア効果によるバイポーラトランジスタの特性劣化を抑制するため、図８に示す構造が提案されている。図において、１はＰ型シリコン基板、２はＮ型埋込層、３はチャネルストッパー、４はＮ型エピタキシャル層、５はＬＯＣＯＳ酸化膜、６はコレクタの一部を構成するＮ型埋込層、８はベース領域、１０は酸化膜、１１は高濃度のエミッタ領域、１２はエミッタ電極、１５は低濃度のエミッタ領域、１６はベース電極、１７はコレクタ電極、１８はエミッタ電極の引き出し電極を示す。図に示すように、ベース領域８の表面に、低濃度のエミッタ領域１５を、高濃度のエミッタ領域１１を取り囲むように設けることによって、最大電界を低減し、ｈFEの劣化防止を目的としている。
【０００５】
しかし従来の方法でも、構造上酸化膜１０が依然として存在するため、本質的な改善方法とはならず、エミッタ、ベース間でツェナーダイオードを形成しようとすると、ツェナー電圧が変動し、高周波回路で必要な整流回路として使用することができなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来構造のバイポーラトランジスタでは、エミッタ電極近傍に酸化膜が存在するため、エミッタ、ベース間の空乏層電界によって加速されたホットキャリアが、エミッタ、ベース接合近傍の酸化膜中に注入、捕獲され、順方向動作時に界面でホールとの再結合をおこしたり、ベース電流の増加をもたらすといった特性劣化が発生するという問題点があった。本発明は、上記問題点を解決するため、エミッタ電極近傍に酸化膜のない構造のバイポーラトランジスタを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、一導電型の半導体基板に、コレクタの一部となる逆導電型の埋込層を形成し、該埋込層上に逆導電型のエピタキシャル層を成長させ、素子分離を行ない、逆導電型のコレクタ領域を形成した半導体基板上にバイポーラトランジスタを形成する製造方法において、前記エピタキシャル層表面に一導電型のベース領域を形成する工程と、該ベース領域上に酸化膜を形成し、エミッタ形成予定領域の前記酸化膜を全膜厚の一部を残しドライエッチングした後、残りの前記エミッタ形成予定領域の酸化膜を湿式エッチングすることで除去し、前記エミッタ形成予定領域の前記ベース領域を露出させる工程と、該露出したベース領域に第一の不純物を含む逆導電型の第一のエミッタ領域を形成するとともに、前記露出したベース領域上及び前記酸化膜の一部に重畳するエミッタ電極を形成する工程と、前記酸化膜を除去する工程と、少なくとも前記エミッタ電極近傍に露出する前記第一のエミッタ領域及び前記ベース領域を前記第一の不純物より拡散係数の大きい第二の不純物を含むポリシリコンで被覆し、異方性エッチングすることで、前記エミッタ電極近傍に前記ベース領域と接触し前記エミッタ電極として作用するポリシリコン膜を残し、前記ベース領域を露出する工程と、該ポリシリコン膜に含まれる前記第二の不純物を拡散させ、前記第一のエミッタ領域周辺に、該第一のエミッタ領域と同一導電型で、かつ該第一のエミッタ領域の不純物濃度より低い不純物濃度の第二のエミッタ領域を形成する工程と、前記エミッタの引き出し用電極と、ベース及びコレクタ領域に接続する電極をそれぞれ形成する工程と、を含むことを特徴とし、エミッタ領域近傍に、酸化膜が存在しない構造のバイポーラトランジスタを形成する。
【０００８】
また、第一のエミッタ領域を形成する逆導電型の第一の不純物は砒素であり、第二のエミッタ領域を形成する逆導電型の第二の不純物はリンであることを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、ＮＰＮバイポーラトランジスタの製造方法を例にとり、本発明を説明する。図１乃至図７は本発明の製造方法の一実施例を説明する断面図である。Ｐ型シリコン基板１にコレクタの一部を構成するＮ型埋込層２及びＰ型拡散領域からなるチャネルストッパー３を形成し、１Ωｃｍで２ミクロンの厚さのＮ型エピタキシャル層４を成長させる。その後、酸化膜及び窒化膜をマスクとしてＮ型エピタキシャル層４表面に６５００オングストロームの素子分離用のＬＯＣＯＳ酸化膜５を形成する。Ｎ型エピタキシャル層４の一部にコレクタの一部を形成するＮ型拡散層６を形成し、先に形成したＮ型埋込層２と接続させ、コレクタを形成する。この時、Ｎ型エピタキシャル層４表面には、４００オングストローム程度の薄い酸化膜７が形成される。Ｎ型エピタキシャル層４表面に薄い酸化膜７を通して、ボロンイオンを加速電圧５５ＫｅＶ、ドーズ量８×Ｅ１３ｃｍ2で注入し、Ｐ型ベース領域８を形成する。さらにベース領域８の一部に、ボロンイオンを加速電圧３０ＫｅＶ、ドーズ量２×Ｅ１５ｃｍ2で注入し、ベース電極と接続するためベース領域８より不純物濃度の高いＰ+型ベースコンタクト領域９を形成する（図１）。
【００１０】
ＣＶＤ法により、Ｐ型シリコン基板１表面に２０００オングストロームの酸化膜１０を形成する。エミッタ領域を形成するため、エミッタ形成予定領域の酸化膜１０及び薄い酸化膜７をエッチング除去し、Ｎ型エピタキシャル領域４の表面に形成したベース領域８を露出させる（図２）。この時、酸化膜１０及び７のエッチングは、全膜厚の９０％程度をドライエッチングした後、残りは湿式エッチングにより行うことで、エミッタ形成予定領域のダメージを少なくすることができる。
【００１１】
エミッタ電極を形成するため、全面に３５００オングストロームのポリシリコン膜を形成する。このポリシリコン膜中にエミッタ拡散不純物となり砒素をイオン注入する。（ポリシリコン膜をドープドポリシリコン膜を用いたときは、この注入工程を省略することができる。）その後、１０００℃、１０秒間の熱処理を行ない、Ｎ型の第一のエミッタ領域１１を形成する。その後、ポリシリコン膜をパターニングしてエミッタ電極１２とする（図３）。
【００１２】
バッファードフッ酸により、酸化膜１０及び７を選択除去する（図４）。ＣＶＤ法による酸化膜１０は、熱酸化により形成した酸化膜より、エッチング速度が速いから、ＬＯＣＯＳ酸化膜５はほとんどエッチングされない。次に、リンドープしたポリシリコン膜１３を全面に形成する。ここで、エミッタ電極１２の近傍のＮ型エピタキシャル層４表面に露出する第一のエミッタ領域１１及びベース領域８は、ポリシリコン膜１３で全部被覆されるようにする（図５）。
【００１３】
ポリシリコン膜１３を異方性エッチングすることで、エミッタ電極１２近傍にリンドープしたポリシリコン膜１３を残し、Ｎ型エピタキシャル層４表面に形成されたベース領域８を露出させる。このポリシリコン膜１３の少なくとも一部は、第１のエミッタ領域１１が形成されていないベース領域８と接触するように残される。その後、全面に層間絶縁膜となる酸化膜１４を形成する。８５０℃、１５秒間の加熱処理を行うことで、残されたポリシリコン膜１３に含まれる不純物をベース領域８表面に拡散し、第一のエミッタ領域１１より低不純物濃度のＮ-型の第二のエミッタ領域１５を形成する（図６）。リンは砒素に較べて、拡散係数が大きいので、先に形成した第一のエミッタ領域１１の不純物分布はほとんど変化させることなく、第二のエミッタ領域１５を形成することができる。
【００１４】
ここで、エミッタ電極近傍に酸化膜が存在しないため、エミッタ、ベース間の空乏層電界によって加速されたホットキャリアが、エミッタ、ベース接合近傍の酸化膜中に注入、捕獲され、順方向動作時に界面でホールとの再結合をおこしたり、ベース電流の増加するといった特性劣化、いわゆるホットキャリア効果が発生することはない。又、残されたポリシリコン膜１３は、エミッタ電極１２と同電位となり、エミッタ電極として作用するから、ポリシリコン膜１３を除去する工程は不要である。
【００１５】
以下、通常の製造方法に従い、酸化膜１４にコンタクトホールを形成し、ベース電極１６、コレクタ電極１７、エミッタの引き出し用電極１８を形成し、バイポーラトランジスタを完成する。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、エミッタ電極近傍に酸化膜が存在しないため、エミッタ、ベース間の空乏層電界によって加速されたホットキャリアが、エミッタ、ベース接合近傍の酸化膜中に注入、捕獲され、順方向動作時に界面でホールとの再結合をおこしたり、ベース電流の増加をもたらすといった特性劣化が発生することはない。また、エミッタ領域を高濃度不純物領域とその周辺に低濃度不純物領域を付加する構造としたため、最大電界を低減し、ｈFEの劣化を防止することができる。製造工程は、従来の第２のエミッタ領域を有さないバイポーラトランジスタの製造方法と比較しても、ポリシリコン膜１３の形成とそのエッチング、及び第２のエミッタ領域１５を形成するための加熱処理の工程といった、簡単な工程の付加のみで、簡便にホットキャリア効果による特性劣化を抑制することができるバイポーラトランジスタを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図２】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の一実施例の製造方法を説明する断面図である。
【図８】従来のこの種のバイポーラトランジスタの構造を説明する断面図である。
【符号の説明】
１  Ｐ型シリコン基板
２  Ｎ型埋込層
３  チャネルストッパー
４  Ｎ型エピタキシャル層
５  ＬＯＣＯＳ酸化膜
６  Ｎ型拡散層
７  酸化膜
８  ベース領域
９  ベースコンタクト領域
１０  酸化膜
１１  第一のエミッタ領域
１２  エミッタ電極
１３  ポリシリコン膜
１４  酸化膜
１５  第二のエミッタ領域
１６  ベース電極
１７  コレクタ電極
１８  引き出し用電極
【図１】
0003663238.tif 000002
【図２】
0003663238.tif 000003
【図３】
0003663238.tif 000004
【図４】
0003663238.tif 000005
【図５】
0003663238.tif 000006
【図６】
0003663238.tif 000007
【図７】
0003663238.tif 000008
【図８】
0003663238.tif 000009