(57)【要約】【課題】高周波用途の半導体装置では、エミッタ拡散源とベース拡散源がスルーイオン用保護膜で薄膜であるため、エミッタ−ベース間の耐圧が問題である。そこで、この絶縁膜の膜厚を稼ぐためＮＳＧ膜を設けたが、その後のエミッタコンタクト形成工程の絶縁膜エッチング時にＮＳＧ膜がオーバーエッチされ、エミッタ拡散源とベース拡散源とがショートする問題があった。【解決手段】スルーイオン用保護膜上に、ＨＴＯ膜を形成して膜厚を稼ぐ。これによりベース−エミッタ間の耐圧を確保できる。また、ＮＳＧ膜よりエッチングレートが遅いため、エミッタコンタクト部形成のエッチング工程においてオーバーエッチを防ぐことができる。熱酸化膜は緻密であるが、追加形成は不適切であり、窒化膜も容量が増加してしまう。ＨＴＯ膜であれば真性ベース領域の特性を変動させず、また容量の増加も抑制して、ベース−エミッタ間耐圧を確保できる。【選択図】    図１
2005109361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に設けた一導電型のコレクタ領域と、
前記コレクタ領域表面に設けられた逆導電型のベース領域と、
前記ベース領域表面に設けられた一導電型のエミッタ領域と、
前記ベース領域にコンタクトするベース拡散源と、
前記ベース拡散源の開口部と、
少なくとも前記開口部側壁に設けられた第１の絶縁膜と、
少なくとも前記開口部の前記第１の絶縁膜上に設けられ、該第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜と、
前記第２の絶縁膜上に設けられたサイドウォールとを具備することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記第１の絶縁膜は酸化膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記第２の絶縁膜は高温ＣＶＤ膜であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記サイドウォールはポリシリコンであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記開口部は前記エミッタ領域のエミッタ拡散源で覆われることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項６】
半導体基板上に一導電型のコレクタ領域を形成する工程と、
前記コレクタ領域が露出する開口部を有し、一部が前記コレクタ領域とコンタクトするベース拡散源を形成する工程と、
少なくとも前記開口部に第１の絶縁膜を形成し、前記開口部下方の前記コレクタ領域に前記第１の絶縁膜を介して逆導電型不純物をイオン注入し、ベース領域を形成する工程と、
前記第１の絶縁膜上に、該第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜を形成する工程と、
前記開口部側壁の前記第２の絶縁膜上にポリシリコン層によるサイドウォールを形成し、該サイドウォールをマスクとして前記開口部の前記第１および第２の絶縁膜を除去する工程と、
前記開口部に露出した前記ベース領域にコンタクトするエミッタ拡散源を形成し、前記ベース領域表面に一導電型のエミッタ領域を形成する工程と、を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜は熱酸化により形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第２の絶縁膜は高温ＣＶＤ膜であることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ベース領域は、イオン注入された前記逆導電型不純物および前記ベース拡散源からの拡散により形成することを特徴とする請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置およびその製造方法に係り、エミッタ電極およびベース電極間の信頼性を向上し、高周波特性を向上できる半導体装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＧＨｚ帯を扱う高周波回路では化合物半導体素子を用いていた。しかし化合物半導体素子は製造プロセス、技術も異なり、高価格であるので、量産性に富みかつ既存の製造ラインで製造できるシリコン半導体素子の開発が行われている。以下、高周波半導体装置について、ｎｐｎバイポーラトランジスタを例に説明する。
【０００３】
図１８は、従来のｎｐｎ型バイポーラトランジスタの一例を示す断面図である。バイポーラトランジスタは、ｎ＋型半導体基板３１にｎ−型エピタキシャル層を積層するなどしてコレクタ領域３２を設ける。
【０００４】
さらに、ＬＯＣＯＳ酸化膜３４を設け、ＬＯＣＯＳ酸化膜３４をマスクとしてその間の基板表面に外部ベース領域３９および真性ベース領域４１からなるベース領域を設ける。
【０００５】
外部ベース領域３９および真性ベース領域４１は例えば櫛歯状に複数配置され、それぞれの真性ベース領域４１表面には、エミッタ領域４６を設ける。外部ベース領域３９およびエミッタ領域４６にはそれぞれの領域を形成するための不純物拡散源を兼ねた導電材料からなるベース引き出し電極３７およびエミッタ引き出し電極４５をコンタクトさせ、それぞれに接続するベース電極４８およびエミッタ電極４９を設ける。なお、ここでは単層の電極構造を示したが、２層メタル構造としたものも知られている。（例えば特許文献１参照。）。
【０００６】
次に、図１９から図２３を参照して従来のバイポーラトランジスタの製造方法を説明する。
【０００７】
まず、図１９（Ａ）のごとくｎ＋型シリコン基板３１上にｎ−型エピタキシャル層を積層するなどしてコレクタ領域３２を形成する。所定の領域を開口したマスクを設けてＬＯＣＯＳ酸化膜３４を形成する。
【０００８】
次に全面に、ポリシリコン層３５を堆積しｐ型不純物をイオン注入する。さらに、ＴＥＯＳ膜３６等の絶縁膜を堆積する。
【０００９】
その後、図１９（Ｂ）の如く、予定のエミッタ領域部分を開口し、またポリシリコン層を所定の形状にパターニングするため、レジストによるマスクを設けてエッチングし、露出したポリシリコン層３５およびＴＥＯＳ膜３６を除去して開口部ＯＰを形成する。これにより、ベース拡散源を兼ねたベース引き出し電極３７が形成される。
【００１０】
次に、図２０（Ａ）の如く、スルーイオン用絶縁膜４０を全面に形成する。これは、真性ベース領域表面を保護するため、熱酸化により１００Å程度の膜厚に形成した熱酸化膜４０である。そして、開口部ＯＰにｐ型不純物をイオン注入する。その後、図２０（Ｂ）の如く、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌ）により短時間の熱処理を施して真性ベース領域４１を形成する。また、同一の熱処理工程によりベース拡散源３７中のｐ型不純物をコレクタ領域３２表面に拡散する。前述の如くベース拡散源３７にはｐ型不純物がドープされており、拡散により外部ベース領域３９が形成される。真性ベース領域４１は、外部ベース領域３９の表面付近でコンタクトする。
【００１１】
次に、図２１（Ａ）の如く、全面にノンドープまたは不純物をドープしたポリシリコン層を堆積し、エッチバックする。これにより開口部ＯＰ内壁にはサイドウォール４３が形成され、開口部ＯＰ底部は熱酸化膜４０が露出する。このサイドウォール４３により、外部ベース領域３９と後の工程で形成されるエミッタ領域との距離をセルフアラインで確保できる。
【００１２】
次に、図２１（Ｂ）の如く真性ベース領域４１表面にエミッタ領域を形成するため、真性ベース領域４１上の熱酸化膜４０をウェットエッチングにより除去し、真性ベース領域４１を露出してエミッタコンタクト部ＥＣを形成する。さらに全面にポリシリコン層を堆積し、ｎ型不純物をドープする。開口部ＯＰ部分と、配線に必要な所定の形状が残るようにポリシリコン層をパターニングする。これにより、エミッタ拡散源となるエミッタ引き出し電極４５を形成する。エミッタ引き出し電極４５は、開口部ＯＰ周囲のＴＥＯＳ膜３６上にもその一部を残している。
【００１３】
さらに、図２１（Ｃ）の如く、エミッタ拡散源４５からｎ型不純物を真性ベース領域４１表面に拡散し、エミッタ領域４６を形成する。
【００１４】
その後、平坦化のための層間絶縁膜４７を形成し、ＬＯＣＯＳ酸化膜３４上の層間絶縁膜４７およびＴＥＯＳ膜３６にスルーホールＴＨを形成し、エミッタ引き出し電極４５上の層間絶縁膜４７およびＴＥＯＳ膜３６にスルーホールＴＨを形成する。その後、金属層を堆積して所定の形状にパターニングし、ベース引き出し電極３７にコンタクトするベース電極４８を形成する。またエミッタ引き出し電極４５にコンタクトするエミッタ電極４９を形成する。更にコレクタ領域に電気的に接続するコレクタ電極（不図示）を形成し、図１８に示す最終構造を得る。
【特許文献１】特開２００１−３５８１５２号（第３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
上述の構造において、エミッタ拡散源となるエミッタ引き出し電極４５は、ベース拡散源となるベース引き出し電極３７の開口部ＯＰに設けるため、エミッタ引き出し電極４５およびベース引き出し電極３７を分離する絶縁膜が必要となる。
【００１６】
この絶縁膜は、図２０、図２１の如く熱酸化膜４０である。熱酸化膜４０は非常に緻密な膜であるが、イオン注入で真性ベース領域４１表面にイオンを到達させるためその膜厚は前述の如く１００Å程度である。しかしこの膜厚では完成した素子のエミッタ−ベース間耐圧の信頼性が低下する問題があった。
【００１７】
そこで、熱酸化膜４０の上に追加の絶縁膜を積層して、エミッタ−ベース間の耐圧を向上させる構造を検討した。
【００１８】
膜厚を厚くするためには、熱酸化膜の追加形成、窒化膜の追加形成、ＮＳＧ膜の追加形成等が考えられる。
【００１９】
まず、この絶縁膜の追加形成工程は、真性ベース領域４１および外部ベース領域３９を拡散形成した後の工程である。従って熱酸化膜ではシリコン基板を酸化しながら成長するため、真性ベース領域表面が削られたり、真性ベース領域のプロファイルが変動してしまう。つまり、追加形成する膜としては問題がある。
【００２０】
また、窒化膜は酸化膜と比べてその容量が大きく、素子の容量成分を増加させてしまう上、エッチングプロセスが複雑になる問題がある。
【００２１】
一方ＮＳＧ膜を形成する場合を図２２および図２３に示す。図はエミッタ拡散源部分の拡大図を示し、図２０（Ｂ）の工程以降の製造方法を説明する。
【００２２】
図２０（Ｂ）で示す工程により真性ベース領域４１および外部ベース領域３９を拡散形成した後、図２２（Ａ）の如く絶縁膜の膜厚を稼ぐためにＮＳＧ膜６０を成膜する。
【００２３】
次に、全面にポリシリコン層を堆積後エッチバックし、開口部ＯＰ側壁にサイドウォール４３を形成する（図２２（Ｂ））。
【００２４】
その後、図２３（Ａ）の如くエミッタ拡散源を真性ベース領域表面にコンタクトさせるため、熱酸化膜４０およびＮＳＧ膜６０をエッチングにより除去する。
【００２５】
この工程ではウェットエッチングを行うが、このとき露出したい真性ベース領域４１表面のみならず、開口部ＯＰ側壁部分のＮＳＧ膜６０および熱酸化膜４０も除去される。
【００２６】
熱酸化膜４０単層の場合には開口部ＯＰ側壁の膜厚は薄く緻密であるため、エッチングの進行もそれほど進まないが、膜厚を稼ぐためにＮＳＧ膜６０を形成すると、開口部ＯＰ側壁にもＮＳＧ膜６０は厚く形成される。さらにＮＳＧ膜６０は熱酸化膜４０よりエッチングレートが速いため開口部ＯＰ側壁においてはオーバーエッチングになる。これにより、サイドウォール４３と開口部ＯＰ側壁間のＮＳＧ膜６０および熱酸化膜４０が必要以上に除去されてしまう。
【００２７】
その後、図２３（Ｂ）の如く、エミッタ拡散源４５を開口部ＯＰを覆って形成したとき、このサイドウォール４３と開口部ＯＰの隙間にもエミッタ拡散源が入り込む。つまり、オーバーエッチが、ベース拡散源３７付近まで達した場合はベース−エミッタ間ショートを引き起こしてしまう。
【００２８】
このように、ＮＳＧ膜は熱酸化膜よりもエッチングレートが速いため、膜厚を稼ぐ絶縁膜としては不適当であった。また、窒化膜や、熱酸化膜はＮＳＧ膜に比べて緻密であり、エッチングレートが遅いが、上述の如く高周波特性を悪化させる問題がある。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明はかかる課題に鑑みてなされ、第１に、半導体基板表面に設けた一導電型のコレクタ領域と、前記コレクタ領域表面に設けられた逆導電型のベース領域と、前記ベース領域表面に設けられた一導電型のエミッタ領域と、前記ベース領域にコンタクトするベース拡散源と、前記ベース拡散源の開口部と、少なくとも前記開口部側壁に設けられた第１の絶縁膜と、少なくとも前記開口部の前記第１の絶縁膜上に設けられ、該第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜と、前記第２の絶縁膜上に設けられたサイドウォールとを具備することにより解決するものである。
【００３０】
また、前記第１の絶縁膜は酸化膜であることを特徴とするものである。
【００３１】
また、前記第２の絶縁膜は高温ＣＶＤ膜であることを特徴とするものである。
【００３２】
また、前記サイドウォールはポリシリコンであることを特徴とするものである。
【００３３】
また、前記開口部は前記エミッタ領域のエミッタ拡散源で覆われることを特徴とするものである。
【００３４】
第２に、半導体基板上に一導電型のコレクタ領域を形成する工程と、前記コレクタ領域が露出する開口部を有し、一部が前記コレクタ領域とコンタクトするベース拡散源を形成する工程と、少なくとも前記開口部に第１の絶縁膜を形成し、前記開口部下方の前記コレクタ領域に前記第１の絶縁膜を介して逆導電型不純物をイオン注入し、ベース領域を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に、該第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜を形成する工程と、前記開口部側壁の前記第２の絶縁膜上にポリシリコン層によるサイドウォールを形成し、該サイドウォールをマスクとして前記開口部の前記第１および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記開口部に露出した前記ベース領域にコンタクトするエミッタ拡散源を形成し、前記ベース領域表面に一導電型のエミッタ領域を形成する工程と、を具備することにより解決するものである。
【００３５】
また、前記第１の絶縁膜は熱酸化により形成することを特徴とするものである。
【００３６】
また、前記第２の絶縁膜は高温ＣＶＤ膜であることを特徴とするものである。
【００３７】
また、前記ベース領域は、イオン注入された前記逆導電型不純物および前記ベース拡散源からの拡散により形成することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００３８】
本発明に依れば、第１に、エミッタ引き出し電極とベース引き出し電極間の絶縁膜の膜厚を厚くできる。従って、エミッタ−ベース間耐圧の信頼性の劣化を抑制できる。
【００３９】
第２に、膜厚を稼ぐための第２の絶縁膜にＨＴＯ膜を採用することで、エミッタコンタクト部形成のための絶縁膜除去工程において、開口部側壁のオーバーエッチングを抑制でき、ベース−エミッタ間ショートを防止できる。
【００４０】
第３に、ＨＴＯ膜は窒化膜より容量が低いので、窒化膜を採用した場合と比較して高周波特性が向上し、エッチングプロセスの複雑化も防止できる。
【００４１】
第４に、熱酸化膜のエッチングレートに対してＨＴＯ膜のエッチングレートが同等以上２倍以下となるエッチング液を用いることで、開口部側壁のオーバーエッチングをさらに抑制し、信頼性の高い半導体装置を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
図１から図９を参照して、本発明の半導体装置をｎｐｎ型バイポーラトランジスタを例に説明する。
【００４３】
図１は本実施形態のバイポーラトランジスタの断面図である。バイポーラトランジスタは、半導体基板１と、コレクタ領域２と、ベース領域２０と、エミッタ領域１６と、ベース引き出し電極７と、エミッタ引き出し電極１５と、開口部ＯＰと、第１の絶縁膜２６と、第２の絶縁膜２７と、サイドウォール１３と、ベース電極１８と、エミッタ電極１９とから構成される。
【００４４】
半導体基板１は、ｎ＋型シリコン基板であり、その上に例えばｎ−型エピタキシャル層を積層してコレクタ領域２とする。コレクタ領域２表面には、所定の間隔でＬＯＣＯＳ酸化膜４を設ける。ＬＯＣＯＳ酸化膜４間のコレクタ領域２表面には、外部ベース領域９および真性ベース領域１１からなるベース領域２０を例えば櫛歯上に配置する。それぞれの真性ベース領域１１表面には、エミッタ領域１６が形成される。すなわちこれらのベース領域２０、エミッタ領域１６が櫛歯状に複数形成されて動作領域となり、バイポーラトランジスタを構成する。
【００４５】
外部ベース領域９は、コレクタ領域２表面に設けられたｐ＋型不純物の拡散領域である。
【００４６】
真性ベース領域１１は、外部ベース領域９間のコレクタ領域２表面に設けられた逆導電型領域である。真性ベース領域１１表面には、一導電型のエミッタ領域１６が設けられる。また、真性ベース領域１１下方には、コレクタ領域２とのコンタクト抵抗を低減し、また真性ベース領域のばらつきを抑制するためのＳＩＣ層２５が設けられてもよい。
【００４７】
ベース引き出し電極７は、外部ベース領域９にコンタクトし、ＬＯＣＯＳ酸化膜４上に引き出される。ベース引き出し電極７は不純物を導入したポリシリコン等の導電材料からなり、外部ベース領域９を形成するためのベース拡散源を兼ねる。また、ＬＯＣＯＳ酸化膜４上で、ＴＥＯＳ膜６およびその上層の層間絶縁膜１７に設けたスルーホールＴＨを介してベース電極１８とコンタクトする。
【００４８】
エミッタ引き出し電極１５は、ポリシリコン等の導電材料にｎ型不純物を導入して開口部ＯＰ内を覆って設けられる。エミッタ引き出し電極１５は、エミッタ領域形成のエミッタ拡散源を兼ね、エミッタ領域１６にコンタクトする。エミッタ引き出し電極１５上にはエミッタ電極１９が設けられる。
【００４９】
ベース電極１８は、ベース引き出し電極７を介して外部ベース領域９および真性ベース領域１１に接続する。また、エミッタ電極１９は、エミッタ引き出し電極１５を介してエミッタ領域１６に接続する。
【００５０】
図１（Ｂ）には、エミッタ引き出し電極１５部分の拡大図を示す。
【００５１】
図に示す高周波バイポーラトランジスタのエミッタ領域１６を形成する場合は、開口部ＯＰに絶縁膜２８を設け、開口部ＯＰ側壁にはその絶縁膜２８を介してポリシリコン層によるサイドウォール１３を設けたセルフアラインプロセスが採用される。
【００５２】
後述するがサイドウォール１３をマスクとして開口部ＯＰ底部の絶縁膜２８を除去し、開口部ＯＰ底部にエミッタ拡散源１５をコンタクトさせてエミッタ領域１６を形成する。この方法により、微小なエミッタ領域１６が精度よく形成できるものである。
【００５３】
この場合、エミッタ拡散源となるエミッタ引き出し電極１５は、ベース拡散源となるベース引き出し電極７の開口部ＯＰに設けるため、エミッタ引き出し電極１５およびベース引き出し電極７を分離する絶縁膜２８が必要となる。
【００５４】
本実施形態では、エミッタ−ベース間を分離する絶縁膜２８は、図の如く第１の絶縁膜である熱酸化膜２６上に膜厚を稼ぐための第２の絶縁膜２７を設けた２層構造である。
【００５５】
熱酸化膜２６は、真性ベース領域１１のスルーイオン用保護膜であり、非常に緻密な膜ではあるがその膜厚は１００Å程度である。また、高周波特性を向上させるために真性ベース領域１１深さをさらに浅く形成する場合には、イオン注入エネルギーを小さくしたり、スルーイオン用保護膜をさらに薄く形成する場合もある。このように熱酸化膜２６の薄膜化が進むと、完成した素子のエミッタ−ベース間耐圧の信頼性が低下する問題がある。
【００５６】
そこで、本実施形態では熱酸化膜２６上に第２の絶縁膜２７を形成し、膜厚を厚くすることでエミッタ−ベース間耐圧の信頼性劣化を抑制することとした。
【００５７】
ここで、第２の絶縁膜は、少なくとも開口部ＯＰの熱酸化膜２６上に設けられ、熱酸化膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する膜質の膜である。この膜は、例えば比較的高温の減圧ＣＶＤ法によるシリコン酸化膜であるＨＴＯ（Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｏｘｉｄｅ）膜２７である。
【００５８】
絶縁膜２８は、開口部ＯＰの側壁にも形成される。また、エミッタコンタクトＥＣは開口部ＯＰ底部の絶縁膜２８をウェットエッチングにより除去して形成する。つまり、開口部ＯＰ側壁もエミッタコンタクトＥＣ形成によりエッチングされることになり、図２３の如くＮＳＧ膜などのエッチングレートの速い膜ではオーバーエッチングとなりエミッタ−ベース間のショートを引き起こしてしまう。
【００５９】
つまり、絶縁膜２８としてはなるべく緻密でエッチングレートが遅い膜が望ましい。この点熱酸化膜２６は緻密であるが、熱酸化膜２６で膜厚を稼ぐには、真性ベース領域１１形成後にさらに熱酸化を行うことになり、真性ベース領域１１表面および真性ベース領域１１のプロファイルに影響を与える。
【００６０】
そこで、本実施形態では追加形成の膜としてＨＴＯ膜２７を採用する。ＨＴＯ膜２７は、ＮＳＧ膜など他のＣＶＤ膜より緻密であり、エッチングレートが遅い。つまり、エミッタコンタクトＥＣを形成する際の絶縁膜２８の除去工程において、開口部ＯＰ側壁のオーバーエッチングを抑制することができる。
【００６１】
また、オーバーエッチングを防ぐ緻密な膜としては窒化膜でもよいが、窒化膜は酸化膜と比較して容量が大きく、高周波特性を劣化させてしまう。一方ＨＴＯ膜２７であれば、高周波特性を劣化させずにエミッタ−ベース間ショートを防ぐことができる。
【００６２】
次に、図２から図９および図１を参照して、本実施形態のバイポーラトランジスタの製造方法の一例を説明する。
【００６３】
バイポーラトランジスタの製造方法は、半導体基板上に一導電型のコレクタ領域を形成する工程と、前記コレクタ領域が露出する開口部を有し、一部が前記コレクタ領域とコンタクトするベース拡散源を形成する工程と、少なくとも前記開口部に第１の絶縁膜を形成し、前記開口部下方の前記コレクタ領域に前記第１の絶縁膜を介して逆導電型不純物をイオン注入し、ベース領域を形成する工程と、前記第１の絶縁膜上に該第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜を形成する工程と、前記開口部側壁の前記第２の絶縁膜上にポリシリコン層によるサイドウォールを形成し、該サイドウォールをマスクとして前記開口部の前記第１および第２の絶縁膜を除去する工程と、前記開口部に露出した前記ベース領域にコンタクトするエミッタ拡散源を形成し、前記ベース領域表面に一導電型のエミッタ領域を形成する工程とから構成される。
【００６４】
第１工程（図２参照）：半導体基板１上に一導電型のコレクタ領域２を形成する工程。
【００６５】
ｎ＋型シリコン基板１上にｎ−型エピタキシャル層を積層するなどしてコレクタ領域２を形成する（図２（Ａ））。ＬＯＣＯＳ酸化膜を形成するため、例えば酸化膜３ａおよび窒化膜３ｂ等を積層したマスク３を形成して所定の領域を開口する。その開口部に酸化膜を成長させ、ＬＯＣＯＳ酸化膜４を形成する（図２（Ｂ））。
【００６６】
第２工程（図３参照）：コレクタ領域が露出する開口部を有し、一部がコレクタ領域とコンタクトするベース拡散源を形成する工程。
【００６７】
全面にポリシリコン層５を堆積し、ｐ型不純物をイオン注入する。さらに、ＴＥＯＳ膜６等の絶縁膜を例えば２０００Å程度堆積する（図３（Ａ））。
【００６８】
予定のエミッタ領域部分を開口し且つポリシリコン層５を所定の形状にパターニングするため、レジスト膜ＰＲによるマスクを設けてエッチングし、露出したポリシリコン層５およびＴＥＯＳ膜６を除去する（図３（Ｂ））。これにより、ベース拡散源を兼ねたベース引き出し電極７が形成される。ベース引き出し電極７はＬＯＣＯＳ酸化膜４間のコレクタ領域表面とコンタクトし、ＬＯＣＯＳ酸化膜４に延在される。開口部ＯＰには後の工程で真性ベース領域が形成される（図３（Ｃ））。
【００６９】
第３工程（図４参照）：  少なくとも開口部に第１の絶縁膜を形成し、開口部下方のコレクタ領域に第１の絶縁膜を介して逆導電型不純物をイオン注入し、ベース領域を形成する工程。
【００７０】
真性ベース領域のスルーイオン用保護膜として、少なくとも開口部ＯＰに熱酸化膜２６を形成する。熱酸化膜２６は、９００℃程度で全面を熱酸化して１００Å程度の膜厚に形成する。
【００７１】
その後、エミッタ領域直下のコレクタ領域濃度を向上させるＳＩＣ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  Ｉｏｎｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）層２５を形成するｎ型不純物（例えばＰ）をイオン注入し、さらに真性ベース領域となるｐ型不純物（例えばＢＦ２）をイオン注入する（図４（Ａ））。
【００７２】
その後図４（Ｂ）の如く、ＲＴＡにより短時間（１０００℃で５秒程度）の熱処理を施し、開口部ＯＰ下方のコレクタ領域２表面にｐ型不純物を拡散して真性ベース領域１１を形成し、真性ベース領域１１直下にｎ型不純物を拡散してＳＩＣ層２５を形成する。尚、ＳＩＣ層２５は無くてもよい。
【００７３】
これにより図の如く、開口部ＯＰ下方に真性ベース領域１１が形成される。また、同時にベース拡散源７からｐ型不純物をコレクタ領域２表面に拡散して外部ベース領域９を形成する。外部ベース領域９および真性ベース領域１１はコンタクトし、ベース領域２０が形成される（図４（Ｂ））。
【００７４】
第４工程（図５参照）：  第１の絶縁膜上に該第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜を形成する工程。
【００７５】
ここでは、ベース引き出し電極と、後の工程で開口部ＯＰに形成されるエミッタ拡散源との分離のため第２の絶縁膜２７を形成する。
【００７６】
前述の如く熱酸化膜２６のみでは１００Å程度の膜厚であり、完成した素子のエミッタ−ベース間耐圧が劣化する。そこで、本工程で第２の絶縁膜２７を追加形成し、耐圧を確保する。
【００７７】
第２の絶縁膜は、ＨＴＯ膜２７であり５００Å程度形成する。ＨＴＯ膜２７は、高温（例えば８００℃程度）のＣＶＤ膜であり、熱酸化膜２６と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する。これにより、後の工程でエミッタコンタクトを形成する際のウェットエッチングで開口部ＯＰ側壁のオーバーエッチを抑制できる。
【００７８】
第５工程（図６、図７参照）：開口部側壁の第２の絶縁膜上にポリシリコン層によるサイドウォールを形成し、サイドウォールをマスクとして開口部の前記第１および第２の絶縁膜を除去する工程。
【００７９】
微小なエミッタ領域をセルフアラインで形成するために開口部ＯＰ内壁にサイドウォールを形成する。すなわち、全面にノンドープまたは不純物をドープしたのポリシリコン層１２を堆積し（図６（Ａ））、エッチバックする。これにより開口部ＯＰ内壁のＨＴＯ膜２７上にはサイドウォール１３が形成され、開口部ＯＰ底部にはＨＴＯ膜２７が露出する（図６（Ｂ））。
【００８０】
次に、真性ベース領域１１表面にエミッタ領域を形成するため、開口部ＯＰ底部のスルーイオン用の熱酸化膜２６およびＨＴＯ膜２７をウェットエッチングにより除去し、真性ベース領域１１が露出したエミッタコンタクト部ＥＣを形成する（図７（Ａ））。
【００８１】
図７（Ｂ）にはこのときの開口部ＯＰ付近の拡大図を示す。開口部ＯＰ側壁とサイドウォール１３の間には、熱酸化膜２６およびＨＴＯ膜２７が露出しており、ウェットエッチングによりこの部分も除去される。しかし、ＨＴＯ膜２７のエッチングレートは熱酸化膜２６のエッチングレートと同等以上２倍以下である。つまり、開口部ＯＰ上端付近は多少エッチングされるものの、エミッタコンタクト部ＥＣの開口よりも先に、開口部ＯＰ側壁のＴＥＯＳ膜６の膜厚分のＨＴＯ膜２７がエッチングされることはなく、ベース引き出し電極７が露出することはない。
【００８２】
側壁のエッチング量は、膜の緻密さにより異なり、熱酸化膜または窒化膜であえば側壁のエッチングが進まない。しかし、追加となる絶縁膜を熱酸化することは前述の如く好ましくなく、また窒化膜も酸化膜に比べて容量が増えるので適切でない。
【００８３】
一方ＮＳＧ膜ではエッチングレートが速い。つまり、エミッタコンタクト部ＥＣの開口よりも先に、開口部ＯＰ側壁のＴＥＯＳ膜６の膜厚分のＮＳＧ膜がエッチングされると、ベース拡散源が露出して、ベース−エミッタ間のショートを引き起こす（図２３参照）。
【００８４】
そこで、本実施形態では第２の絶縁膜としてＨＴＯ膜２７を採用し、エミッタ−ベース間の絶縁膜の膜厚を稼ぎ、開口部ＯＰ側壁の絶縁膜２８のオーバーエッチを抑制してエミッタコンタクト部ＥＣを形成するものである。
【００８５】
尚、エッチングレートはエッチング液によっても変化する。本実施形態ではベース−エミッタ間を分離するＨＴＯ膜２７のエッチングレートを熱酸化膜２６のエッチングレートにより近づけることが望ましい。すなわち、ＨＴＯ膜２７のエッチングレートが熱酸化膜２６のエッチングレートと同等以上２倍以下であり、より熱酸化膜２６のエッチングレートに近づくエッチング液を採用するとよい。
【００８６】
ここで、第２の絶縁膜２７のエッチングレートが熱酸化膜２６よりも小さい場合、エミッタコンタクト部ＥＣ形成時に、下層となる熱酸化膜２６のエッチングが先に進行することになる。つまりエミッタコンタクト部ＥＣにおいて、第２の絶縁膜２７がオーバーハング形状となり、必要以上にエミッタコンタクト部の幅が広くなるため好ましくない。従って、第２の絶縁膜２７は少なくとも熱酸化膜と同等のエッチングレートを有する膜であることが望ましい。
【００８７】
さらに、本実施形態では、開口部ＯＰ側壁に露出するＴＥＯＳ膜６の膜厚と同等の膜厚の第２の絶縁膜がエッチングされるより前に、エミッタコンタクト部が開口されればよい。従って、この条件を満たす膜質であればＨＴＯ膜に限らないが、膜の容量、成膜条件等を考慮するとＨＴＯ膜が好適である。
【００８８】
第６工程（図８、図９参照）：開口部に露出したベース領域にコンタクトするエミッタ拡散源を形成し、ベース領域表面に一導電型のエミッタ領域を形成する工程。
【００８９】
図８の如くエミッタ拡散源を形成する。全面にポリシリコン層１４を堆積し、ｎ型不純物をドープする。これにより開口部ＯＰ内はポリシリコン層１４で覆われる（図８（Ａ））。この開口部ＯＰと、配線に必要な所定の形状が残るようにポリシリコン層１４をパターニングする。これにより、開口部ＯＰ内を覆い、エミッタ拡散源となるエミッタ引き出し電極１５を形成する。エミッタ引き出し電極１５は、エミッタコンタクト部ＥＣで真性ベース領域１１とコンタクトし、開口部ＯＰ周囲のＴＥＯＳ膜６上にもその一部を残している（図８（Ｂ））。
【００９０】
さらに、図９の如く、エミッタ拡散源１５からｎ型不純物を真性ベース領域１１表面に拡散し、エミッタ領域１６を形成する。エミッタ領域１６形成により所定のベース幅Ｗｂが得られる。
【００９１】
その後、平坦化のためＬＯＣＯＳ酸化膜４上にＢＰＳＧ膜およびＳＯＧ膜等からなる層間絶縁膜１７を形成し、その層間絶縁膜１７およびＴＥＯＳ膜６にスルーホールＴＨを形成する。また、新たなレジスト膜を設けてエミッタ引き出し電極１５上の層間絶縁膜１７およびＴＥＯＳ膜６にスルーホールＴＨを形成する。その後、金属層を堆積して所定の形状にパターニングし、ベース引き出し電極７にコンタクトするベース電極１８を形成する。また、エミッタ引き出し電極１５にコンタクトするエミッタ電極１９を形成する。更にコレクタ領域に電気的に接続するコレクタ電極（不図示）を形成し、図１に示す最終構造を得る。
【００９２】
次に、図１０〜図１７を参照して本発明の第２の実施形態を示す。
【００９３】
第２の実施形態は、外部ベース領域の抵抗を低減し、高周波特性を向上させるために真性ベース領域１１上に溝８を設けるものである。
【００９４】
尚、第１の実施形態と同一構成要素は同一符号とし、重複部分は説明を省略する。
【００９５】
図１０（Ａ）の如く、外部ベース領域９は、表面から０．４μｍ〜０．５μｍ程度の深さまで拡散により設けられ、真性ベース領域１１とコンタクトする。
【００９６】
溝８は、ベース引き出し電極７下端から０．１μｍ〜０．２μｍ程度の深さで外部ベース領域９間に設けられ、その側壁が外部ベース領域９の表面付近と当接する。また、溝８は、その側壁が外部ベース領域９表面付近と当接することで外部ベース領域９表面付近の基板水平方向の拡散（以下横拡散と称する）の進行を抑制する。
【００９７】
真性ベース領域１１は、溝８底部のコレクタ領域２表面に設けられ、表面は外部ベース領域９表面より下方に位置する。また、真性ベース領域１１下方には、コレクタ領域２とのコンタクト抵抗を低減し、また真性ベース領域のばらつきを抑制するためのＳＩＣ層２５が設けられてもよい。溝８底部の真性ベース領域１１表面には、一導電型のエミッタ領域１６が設けられる。
【００９８】
第２の実施形態では、外部ベース領域９の不純物濃度を高くできるので、ベース引き出し電極中の不純物濃度は２〜３×１０２０ｃｍ―３程度である。また、ＬＯＣＯＳ酸化膜４上で、ＴＥＯＳ膜６および層間絶縁膜１７に設けたスルーホールＴＨを介してベース電極１８とコンタクトする。
【００９９】
エミッタ引き出し電極１５は、溝８内を覆って設けられ、その下端はベース引き出し電極７と外部ベース領域９との接合面より下方に位置する。
【０１００】
図１０（Ｂ）はエミッタ拡散源付近の拡大図である。
【０１０１】
第１の実施形態の開口部ＯＰ下方のコレクタ領域２表面に溝８を設けるため、第１の絶縁膜２６および第２の絶縁膜２７は、開口部ＯＰおよび溝８内を連続して被覆するように形成される。また、サイドウォール１３底部もそれに伴って下方に設けられる。
【０１０２】
本来、外部ベース領域９は抵抗を低減するために設けるものであるので、その不純物濃度は高くまた、基板内で深い領域に設けることが望ましい。しかし、従来構造においては上述の如く外部ベース領域９が横方向にも拡散し、真性ベース領域１１の不純物濃度に影響を与えるため、外部ベース領域９の不純物濃度を有る程度以上にすることができなかった。具体的には、ベース引き出し電極７となるポリシリコンの不純物ドーズ量が５×１０１５ｃｍ−２程度であった。
【０１０３】
しかし、本実施形態では溝８が設けられており、外部ベース領域９は溝８の側壁に当接するとそこで横拡散が阻止される。すなわち最も不純物濃度の高い基板表面付近では、溝８側壁までしか横拡散が進まず、側壁に当接後は深さ方向のみに拡散が進行する。これにより、外部ベース領域９の横拡散が真性ベース領域１１に拡大することがなく、真性ベース領域１１の濃度プロファイルに影響を与えることが少なくなる。つまり、横方向の拡散を考慮しなくてよいので、不純物濃度を高くすることができる。具体的にはポリシリコンの不純物ドーズ量は従来の２倍の１×１０１６ｃｍ−２であり、これにより外部ベース領域９の濃度を高くすることができる。また、従来０．１μｍから０．２μｍの拡散深さであった当該領域を０．４μｍ〜０．５μｍ程度の拡散深さに形成でき、ベース抵抗の低減に大きく寄与できる。さらに、ベース引き出し電極７の不純物濃度を増加させることができるので、ここでの抵抗も低減できる。
【０１０４】
次に、図１１から図１７および図１０を参照して、第２の実施形態のバイポーラトランジスタの製造方法の一例を説明する。
【０１０５】
第１工程は、第１の実施形態と同様であり、ｎ＋型シリコン基板１上にｎ−型エピタキシャル層を積層するなどしてコレクタ領域２を形成する。さらに、ＬＯＣＯＳ酸化膜を形成する（図２参照）。
【０１０６】
第２工程（図１１、図１２参照）：コレクタ領域が露出する開口部を有し、一部がコレクタ領域とコンタクトするベース拡散源を形成する工程。
【０１０７】
図１１の如く全面にポリシリコン層を堆積し、ｐ型不純物（例えばＢＦ２）をイオン注入する。このとき、イオン注入エネルギーは３５〜４０ＫｅＶ程度、またドーズ量は従来の２倍の量である１．０×１０１６ｃｍ−２程度である。さらに、ＴＥＯＳ膜６等の絶縁膜を堆積する。そして、ポリシリコン層を所定の形状にパターニングして開口部ＯＰと、ベース拡散源を兼ねたベース引き出し電極７を形成する。
【０１０８】
次に、図１２の如くベース引き出し電極７間のコレクタ領域２表面に溝８を形成する。すなわち、全面を０．１μｍ〜０．２μｍ程度エッチングする。これにより、ベース引き出し電極７間のコレクタ領域２表面に溝８が形成される。
【０１０９】
また、溝８は、図１１に示すベース引き出し電極７形成時に、レジスト膜ＰＲを残したまま開口部をさらに０．１μｍ〜０．２μｍエッチングして形成してもよい。
【０１１０】
第３工程（図１３、図１４参照）：第１の絶縁膜を形成し、開口部下方のコレクタ領域に第１の絶縁膜を介して逆導電型不純物をイオン注入し、ベース領域を形成する工程。
【０１１１】
図１３の如く、９００度３０分程度の十分な熱処理によりベース拡散源７中のｐ型不純物をコレクタ領域２表面に拡散して、外部ベース領域９を形成する。ベース拡散源７中には高濃度の不純物がドープされており、拡散により深い外部ベース領域９が形成される。尚このとき、横拡散も進行するが、最も不純物濃度が高く、横拡散が進行しやすい表面付近においては、溝８側壁まで達するとその進行が阻まれる。すなわち溝８側壁に達した後は基板深さ方向に拡散が進行する。
【０１１２】
これにより、溝８側壁に当接した外部ベース領域９が形成される。外部ベース領域９の拡散深さは表面から０．４μｍ〜０．５μｍ程度となる。この状態において、溝８側壁には、外部ベース領域９が露出する。
【０１１３】
その後、図１４の如く、真性ベース領域１１形成のために、開口部ＯＰおよび溝８内壁に熱酸化膜２６を形成する。スルーイオン用保護膜として、９００℃程度の熱酸化により１００Å程度の熱酸化膜を形成する。
【０１１４】
その後、エミッタ領域直下のコレクタ領域２濃度を向上させるＳＩＣ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅｌｙ  Ｉｏｎｉｍｐｌａｎｔａｔｉｏｎ  Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）層２５を形成するｎ型不純物（例えばＰ）をイオン注入し、さらに真性ベース領域となるｐ型不純物（例えばＢＦ２）をイオン注入する。
【０１１５】
その後ＲＴＡにより短時間（１０００℃で５秒程度）の熱処理を施し、開口部ＯＰ下方のコレクタ領域２表面にｐ型不純物を拡散して真性ベース領域１１を形成し、真性ベース領域下方にｎ型不純物を拡散してＳＩＣ層２５を形成する。尚、ＳＩＣ層２５は無くてもよい。
【０１１６】
これにより図の如く、溝８下方に真性ベース領域１１が形成され、外部ベース領域９とともにベース領域２０を構成する。
【０１１７】
第４工程（図１５参照）：第１の絶縁膜上に第１の絶縁膜と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する第２の絶縁膜を形成する工程。
【０１１８】
熱酸化膜２６上に第２の絶縁膜２７を追加形成する。第２の絶縁膜は、ＨＴＯ膜２７であり５００Å程度形成する。ＨＴＯ膜２７は、前述の如くそのエッチングレートが熱酸化膜２６と同等以上であり２倍以下の膜である。
【０１１９】
これにより、後の工程でエミッタコンタクト部ＥＣを形成する際のウェットエッチングで開口部ＯＰ側壁のオーバーエッチを抑制できる。
【０１２０】
第５工程（図１６、図１７参照）：開口部側壁の第２の絶縁膜上にポリシリコン層によるサイドウォールを形成し、サイドウォールをマスクとして第１および第２の絶縁膜を除去する工程。
【０１２１】
次に微小なエミッタ領域を形成するために溝８内壁にサイドウォールを形成する。すなわち、全面にノンドープの、または不純物をドープしたポリシリコン層１２を堆積し（図１６（Ａ））、エッチバックする。これにより開口部および溝８内壁にはサイドウォール１３が形成され、溝８底部にはＨＴＯ膜２７が露出する（図１６（Ｂ））。
【０１２２】
次に、真性ベース領域１１表面にエミッタ領域を形成するため、溝８底部の熱酸化膜２６およびＨＴＯ膜２７をウェットエッチングにより除去し、真性ベース領域１１が露出したエミッタコンタクト部ＥＣを形成する（図１７（Ａ））。
【０１２３】
図１７（Ｂ）には拡大図を示す。開口部ＯＰおよび溝８側壁とサイドウォール１３の間には、熱酸化膜２６およびＨＴＯ膜２７が露出しており、ウェットエッチングによりこの部分も除去される。しかし、ＨＴＯ膜２７は、熱酸化膜２６と同等以上２倍以下のエッチングレートを有する。したがって、開口部ＯＰ上端付近は多少エッチングされるものの、エミッタコンタクト部ＥＣが開口されるより前に開口部ＯＰ側壁に露出するＴＥＯＳ膜６の膜厚分のＨＴＯ膜２７がエッチングされることがなく、ベース引き出し電極７が露出することはない。
【０１２４】
第６工程は、第１の実施形態と同様であり、エミッタコンタクト部に露出した真性ベース領域にコンタクトするエミッタ拡散源を形成し、真性ベース領域表面に一導電型不純物を形成してエミッタ領域を形成する。さらにベース電極、エミッタ電極を形成して、図１０に示す最終構造を得る。
【図面の簡単な説明】
【０１２５】
【図１】本発明の半導体装置を説明する断面図である。
【図２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図８】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図９】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１０】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１１】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１２】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１３】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１４】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１５】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１６】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１７】本発明の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図１８】従来の半導体装置を説明する断面図である。
【図１９】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２０】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２１】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２２】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【図２３】従来の半導体装置の製造方法を説明する断面図である。
【符号の説明】
【０１２６】
１      ｎ＋型シリコン基板
２      コレクタ領域
３      マスク
３ａ    酸化膜
３ｂ    窒化膜
４      ＬＯＣＯＳ酸化膜
５      ポリシリコン層
６      ＴＥＯＳ膜
７      ベース引き出し電極
８      溝
９      外部ベース領域
１１    真性ベース領域
１２    ポリシリコン層
１３    サイドウォール
１４    ポリシリコン層
１５    エミッタ引き出し電極  
１６    エミッタ領域
１７    層間絶縁膜
１８    ベース電極
１９    エミッタ電極
２０    ベース領域
２５    ＳＩＣ層
２６    熱酸化膜
２７    ＨＴＯ膜
２８    絶縁膜
３１    ｎ＋型シリコン基板
３２    コレクタ領域
３４    ＬＯＣＯＳ酸化膜
３５    ポリシリコン層
３６    ＴＥＯＳ膜
３７    ベース引き出し電極
３９    外部ベース領域
４０    スルーイオン用絶縁膜
４１    真性ベース領域
４３    サイドウォール
４５    エミッタ引き出し電極  
４６    エミッタ領域
４７    層間絶縁膜
４８    ベース電極
４９    エミッタ電極
６０    ＮＳＧ膜
ＴＨ    スルーホール
ＯＰ    開口部
ＰＲ    レジスト膜
ＥＣ    エミッタコンタクト部
【図１】
2005109361.tif 000003
【図２】
2005109361.tif 000004
【図３】
2005109361.tif 000005
【図４】
2005109361.tif 000006
【図５】
2005109361.tif 000007
【図６】
2005109361.tif 000008
【図７】
2005109361.tif 000009
【図８】
2005109361.tif 000010
【図９】
2005109361.tif 000011
【図１０】
2005109361.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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