半導体装置の製造方法
【課題】高精度のセルフアライメント構造を形成して半導体層に拡散層を形成する不純物元素のイオン注入を行うことにより、特性の向上を図る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】各拡散層形成領域７〜９を相互に位置決めするイオン注入制御開口部１３〜１４を形成する工程を施した後に、各拡散層毎にイオン注入開口部２９，３０を形成するイオン注入マスク層形成工程と、各イオン注入開口部から不純物元素をイオン注入して各拡散層を形成する拡散層形成工程を実施する。イオン注入制御開口部が各拡散層形成工程におけるセルフアライメント構造を構成して各拡散層が形成される。
【解決手段】各拡散層形成領域７〜９を相互に位置決めするイオン注入制御開口部１３〜１４を形成する工程を施した後に、各拡散層毎にイオン注入開口部２９，３０を形成するイオン注入マスク層形成工程と、各イオン注入開口部から不純物元素をイオン注入して各拡散層を形成する拡散層形成工程を実施する。イオン注入制御開口部が各拡散層形成工程におけるセルフアライメント構造を構成して各拡散層が形成される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法は、一般に図１８及び図１９に示すようにシリコン基板１００をベース基板として不純物元素をイオン注入して内部に拡散させて埋込み拡散層１０１を形成した後に、シリコン基板１００と埋込み拡散層１０１上にエピタキシャル成長層１０２を形成するとともに、エピタキシャル成長層１０２にＮＰＮ Ｔｒのベース領域を構成するベース拡散層１０３を形成する。半導体装置の製造方法は、埋込み拡散層１０１を囲むエピタキシャル成長層１０２に素子分離層を構成するアイソレーション部１０４を形成するとともに、エピタキシャル成長層１０２やベース拡散層１０３を被覆して酸化シリコン層１０５を形成する。
【０００３】
半導体装置の製造方法においては、各拡散層１０６、１０７、１０８毎に、酸化シリコン層１０５上にフォトリソグラフィ工程等を施してエピタキシャル成長層１０２或いはベース拡散層１０３の当該拡散層形成領域に対応してそれぞれイオン注入開口部１１０Ａ、１１０Ｂを形成したマスク層１０９Ａ、１０９Ｂを形成する。半導体装置の製造方法においては、各マスク層１０９のイオン注入開口部１１０からボロン等の不純物元素のイオン注入を行い、エピタキシャル成長層１０２やベース拡散層１０３の層内に拡散させて各拡散層１０６、１０７、１０８を形成する。なお、一般的な半導体装置の構成については、例えば、特許文献１を参照のこと。
【０００４】
例えば特許文献２には、複数のトランジスタを含むメモリセルを有するＭＯＳ型マスクＲＯＭを備えた半導体記憶装置の製造方法が開示されている。特許文献２には、フォトレジストのアライメントずれがそのままチャンネル領域の分割に影響を与え、特性を変化させてそれぞれの多値レベルの識別が困難となる課題が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７６０５９号公報
【特許文献２】特開平９−２７５１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の製造方法においては、マスク層１０９Ａ、１０９Ｂに形成されるイオン注入開口部１１０Ａ、１１０Ｂの精度が半導体装置の特性に大きく影響する。半導体装置の製造方法においては、マスク層１０９にイオン注入開口部に対応した開口部（遮蔽部）を形成したマスクシートを設けてフォトリソグラフィ工程等を施す。したがって、半導体装置の製造方法においては、マスク層１０９に対してマスクシートを高精度に位置決めして設けなければならなかった。半導体装置の製造方法においては、例えばイオン注入工程が２段階で行われるが、各個別工程毎に用いるマスク層１０９の精度とともに、第１工程のマスク層１０９Ａに対する第２工程のマスク層１０９Ｂの位置合わせ精度が要求される。
【０００６】
すなわち、半導体装置の製造方法においては、図１８に示すｎ型不純物元素のイオン注入工程において、同時にイオン注入を行って拡散層１０６、１０７を形成するマスク層１０９Ａのイオン注入開口部１１０Ａの精度が必要である。また、半導体装置の製造方法においては、図１９に示すｐ型不純物元素のイオン注入工程において、マスク層１０９Ａのイオン注入開口部１１０Ｂの精度とともに前工程におけるマスク層１０９Ａのイオン注入開口部１１０Ａの精度が大きく影響し、例えば同図点線で示す拡散層１０７、１０８において大きくバラツキが生じてしまう。したがって、従来の半導体装置の製造方法においては、これにより特性のバラツキが大きく、歩留りを低下させるといった問題があった。
【０００７】
半導体装置の製造方法においては、特許文献２に開示されるいわゆるセルフアライメント構造の採用が有効ではある。しかしながら、セルフアライメント構造は、工程を大幅に変更させたり半導体装置の構成を変えたりしなければならないといった問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、高精度のセルフアライメント構造を形成して半導体層に拡散層を形成する不純物元素のイオン注入を行うことにより、特性の向上を図る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することを目的に提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成する本発明にかかる半導体装置の製造方法は、シリコン基板或いはシリコン基板上に形成したエピタキシャル成長層からなる半導体層にトレンチ構造のアイソレーション領域を形成し、このアイソレーション領域に囲まれた領域内のベースコンタクト領域やエミッタ領域或いはコレクタコンタクト領域等の各拡散層形成領域に対応してマスク層にそれぞれ形成した各イオン注入開口部からボロン等の不純物元素のイオン注入（ドープ）を行い、半導体層内に拡散層を形成する。半導体装置の製造方法は、ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程と、イオン注入制御開口部形成工程とを経て、所定の拡散層に応じてイオン注入マスク層形成工程と拡散層形成工程とが繰り返し行われる。
【００１０】
半導体装置の製造方法は、ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程において、半導体層にアイソレーショントレンチと、ポリシリコン層と、酸化絶縁層を形成する。ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程は、半導体層上にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層に対してプリ露光ベーク処理−現像処理−フォトレジスト除去等からなるフォトリソグラフィ工程等を施して、アイソレーション領域に対応して所定形状と深さのアイソレーショントレンチを形成する。ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程は、半導体層上に、形成したアイソレーショントレンチを埋めるポリシリコン層を全面に亘って形成する。ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程は、ポリシリコン層にアニール処理を施して表面層として酸化シリコン層からなる酸化絶縁層を形成する。
【００１１】
半導体装置の製造方法は、イオン注入制御開口部形成工程により、半導体層の各拡散層形成領域を区割りしてそれぞれ外方に臨ませるイオン注入制御開口部を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、ポリシリコン層及び酸化絶縁層に対してフォトリソグラフィ工程を施し、ポリシリコン層及び酸化絶縁層をエッチングして各拡散層形成領域にそれぞれ対応する各イオン注入制御開口部を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、各電極層形成領域に対応した開口寸法を有し、半導体層の各拡散層形成領域を区割りした状態で外方に臨ませるイオン注入制御開口部を形成する。
【００１２】
半導体装置の製造方法は、イオン注入マスク層形成工程において、イオン注入制御開口部に対応位置するイオン注入開口部を有するマスク層を形成する。イオン注入マスク層形成工程は、ポリシリコン層及び酸化絶縁層上にフォトリソグラフィ工程等を施し、それぞれ対応するイオン注入制御開口部の開口寸法と同等若しくはやや大きな開口寸法を有するイオン注入開口部を形成したマスク層を形成する。イオン注入マスク層形成工程は、イオン注入制御開口部を介して半導体層の各拡散層形成領域をそれぞれ外方に臨ませるイオン注入開口部を有するマスク層を形成する。
半導体装置の製造方法は、拡散層形成工程において各イオン注入開口部から各拡散層形成領域に対してそれぞれ不純物元素のイオン注入を行うことにより半導体層内に所定の拡散層を形成する。拡散層形成工程は、半導体層の各拡散層形成領域が、マスク層に形成した各イオン注入開口部とポリシリコン層・酸化絶縁層に形成した各イオン注入制御開口部を介してそれぞれ外方に臨ませられており、イオン注入装置を用いてボロン等の不純物元素を各イオン注入開口部から半導体層に注入することにより半導体層内に各拡散層を形成する。
【００１３】
半導体装置の製造方法は、拡散層形成工程により所定の拡散層を形成した後に、ポリシリコン層・酸化絶縁層からマスク層を剥離するマスク層剥離工程や各拡散層に一体化された引き出し電極を形成する電極形成工程を実施する。半導体装置の製造方法においては、イオン注入制御開口部形成工程により、半導体層に対して各拡散層形成領域をそれぞれ相互に位置決めして区割りする各イオン注入制御開口部が予め形成され、これら各イオン注入制御開口部を形成した状態で各拡散層形成領域に所定の拡散層を形成するイオン注入マスク層形成工程と電極形成工程がそれぞれ実施される。
【００１４】
半導体装置の製造方法においては、上述したように各拡散層形成領域をそれぞれ相互に位置決めするイオン注入制御開口部を形成するイオン注入制御開口部形成工程の後工程として、各拡散層毎にイオン注入マスク層形成工程と拡散層形成工程をそれぞれ実施する。半導体装置の製造方法においては、各拡散層をイオン注入制御開口部により規定するいわゆるセルフアライメント構造を介して形成することで、バラツキを低減して特性の向上を図った半導体装置を製造する。
【発明の効果】
【００１５】
以上の工程を有する本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、半導体層に対して予め各拡散層形成領域を区割りするイオン注入制御開口部を形成した状態で各拡散層毎のイオン注入マスク層形成工程と拡散層形成工程を施すことにより、相互に精密に位置合わせされた各拡散層を形成することが可能となる。したがって、半導体装置の製造方法によれば、安定した特性を有するとともに歩留りの向上を図った半導体装置を製造する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態として示す半導体装置の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として図１乃至図１１に示した半導体装置の製造方法は、シリコン基板２をベースとして後述する各工程を経て図１に示した半導体装置、すなわちＮＰＮ型トランジスタ１を製造する。トランジスタ１には、ｎ＋型の埋込み拡散層３を形成したｐ−型シリコン基板２上にｎ−型エピタキシャル成長層（半導体層）４が形成されるとともに、埋込み拡散層３を囲んでトレンチ構造からなるアイソレーション部５が形成される。トランジスタ１は、アイソレーション部５により囲まれた領域内に位置して、エピタキシャル成長層４内にｐ＋型ベース拡散層６が形成されるとともに、このベース拡散層６内に隣り合った拡散層からなるコレクタコンタクト層７が形成される。トランジスタ１には、ベース拡散層６内に拡散層からなるｎ＋型のエミッタ拡散層８と、ｐ＋型のベースコンタクト層９が隣り合って形成される。
【００１７】
トランジスタ１は、アイソレーション部５がアイソレーショントレンチ１０と、その内部に充填形成された内壁酸化シリコン膜１１及びポリシリコン層１２により構成される。トランジスタ１は、これら内壁酸化シリコン膜１１がアイソレーショントレンチ１０内からエピタキシャル成長層４及び各拡散層７〜９を被覆する内層酸化シリコン層１９と一体化されて形成される。トランジスタ１は、ポリシリコン層１２がアイソレーショントレンチ１０から内層酸化シリコン層１９を被覆して一体に形成される。
【００１８】
トランジスタ１は、ポリシリコン層１２を被覆し一部を内層酸化シリコン層１９と一体化された外層酸化シリコン層２５が形成され、これらポリシリコン層１２と内層酸化シリコン層１９及び外層酸化シリコン層２５を貫通して各拡散層７〜９に対応した部位が開口され、これら開口部がそれぞれ第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を構成する。
【００１９】
トランジスタ１には、内層においてコレクタコンタクト層７と一体化されるとともに、先端部が第１イオン注入制御開口部１３を介して外方に露出されるコレクタ電極１６が形成される。トランジスタ１には、内層においてエミッタ拡散層８と一体化されるとともに、先端部が第２イオン注入制御開口部１４を介して外方に露出されるエミッタ電極１７が形成される。トランジスタ１には、内層においてベースコンタクト層９と一体化されるとともに、先端部が第３イオン注入制御開口部１５を介して外方に露出されるベース電極１８が形成される。トランジスタ１は、各電極１６〜１８の先端部を露出させた状態で、表面全体が酸化シリコン層からなる絶縁保護層２０により被覆保護される。
【００２０】
トランジスタ１は、詳細を後述する製造工程において、第１の拡散層形成工程によりｎ型不純物元素をイオン注入してコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８を形成した後に、第２の拡散層形成工程によりｐ型不純物元素をイオン注入してベースコンタクト層９を形成する。トランジスタ１においては、前工程で第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を予め形成することにより、これら第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５がセルフアライメント構造を構成して第１の拡散層形成工程や第２の拡散層形成工程が行われるようにする。したがって、トランジスタ１においては、各拡散層７〜９が相互に精密に位置合わせされ、歩留りと特性の向上を図って製造される。
【００２１】
トランジスタ１の製造工程は、基本的な工程を従来の製造工程と同様とし、図２に示すようにシリコン基板２の主面上に熱酸化法、ＣＶＤ（chemical vapor deposited）法或いは陽極酸化法やスパッタ法等の適宜の酸化膜形成法により全面に亘ってマスク層となる酸化シリコン膜２１を形成するとともに、ドライエッチング法等によりこの酸化シリコン膜２１に対して第１埋込み拡散層３の形成領域に対応してイオン注入開口部２１ａを形成する工程を有する。イオン注入工程は、イオン注入装置によりシリコン基板２に対して形成したイオン注入開口部２１ａから不純物元素をイオン注入することにより、注入された不純物元素がシリコン基板２の内部に拡散して第１埋込み拡散層３を形成する。なお、トランジスタ１の製造工程は、結晶性回復等のアニール処理を施した後に、シリコン基板２の主面上からドライエッチング法等により酸化シリコン膜２１を除去する。
【００２２】
トランジスタ１の製造工程は、図３に示すようにエピタキシャル成長装置により埋込み拡散層３を形成したシリコン基板２の主面上にエピタキシャル成長層４を全面に亘って形成する。トランジスタ１の製造工程は、エピタキシャル成長層４上に絶縁保護層を構成する内層酸化シリコン層１９を形成する。
【００２３】
トランジスタ１の製造工程は、例えばイオン注入開口部２２を形成するフォトリソグラフィ工程と、このイオン注入開口部２２から不純物元素のイオン注入を行う工程を経て、図４に示すようにエピタキシャル成長層４内にベース拡散層６を形成する。フォトリソグラフィ工程は、内層酸化シリコン層１９上に全面に亘ってフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２３を形成し、このフォトレジスト層２３に対してベース拡散層６の形成領域に対応した領域をマスキングした状態でプリ露光ベーク処理を施す。フォトリソグラフィ工程は、フォトレジスト層２３に対して現像処理を施して非露光部位のフォトレジストを除去することによりイオン注入開口部２２を形成し、内層酸化シリコン層１９のベース拡散層形成領域を外方に臨ませる。
【００２４】
イオン注入工程は、上述した埋込み拡散層３の形成工程と同様に、イオン注入装置によりエピタキシャル成長層４に対して形成したイオン注入開口部２２から不純物元素をイオン注入する。イオン注入工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４の内部に拡散してベース拡散層６を形成する。
【００２５】
トランジスタ１の製造工程は、アイソレーション部形成工程を施して、図６に示すように埋込み拡散層３を囲んで拡散層形成領域を区割りするアイソレーショントレンチ１０を形成した後に、図７に示すようにこのアイソレーショントレンチ１０内に内壁酸化シリコン膜１１とポリシリコン層１２を充填形成することにより、アイソレーション部５を形成する。アイソレーション部形成工程は、例えば内層酸化シリコン層１９に対してフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２４を形成し、このフォトレジスト層２４に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施してアイソレーショントレンチ形成領域に開口部を形成する。
【００２６】
アイソレーション部形成工程は、例えばプラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って内層酸化シリコン層１９とエピタキシャル成長層４を貫通してシリコン基板２に達するアイソレーショントレンチ１０を形成する。アイソレーション部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層２４を除去する。アイソレーション部形成工程は、ＣＶＤ法等の酸化膜形成処理によりアイソレーショントレンチ１０の内壁に内壁酸化シリコン膜１１を形成する。
【００２７】
内壁酸化シリコン膜形成工程は、アイソレーショントレンチ１０の内壁を全域に亘って被覆して絶縁するとともに、エピタキシャル成長層４とベース拡散層６を被覆した内層酸化シリコン層１９と一体化された内壁酸化シリコン膜１２を形成する。アイソレーション部形成工程は、内壁酸化シリコン膜１２を形成した状態で、例えばＣＶＤ法等により内層酸化シリコン層１９の全面を被覆するとともにアイソレーショントレンチ１０内を埋め込むポリシリコン層１２を形成することによりアイソレーション部５を形成する。トランジスタ１の製造工程は、酸化膜形成処理を施して、図７に示すようにポリシリコン層１２上に外層酸化シリコン層２５を全面に亘って形成した第１中間体２６を製造する。
【００２８】
トランジスタ１の製造工程は、上述した工程を経て製造した第１中間体２６に対して、本発明の特徴工程であるイオン注入制御開口部形成工程と、第１イオン注入マスク層形成工程及び第１拡散層形成工程と、第２イオン注入マスク層形成工程及び第２拡散層形成工程とを施してトランジスタ１を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を一括して形成する。
【００２９】
イオン注入制御開口部形成工程は、エピタキシャル成長層４とベース拡散層６内に形成する各拡散層７〜９の形成領域にそれぞれ相対して、外層酸化シリコン層２５とポリシリコン層１２を貫通する第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、外層酸化シリコン層２５上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層上に各拡散層形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。イオン注入制御開口部形成工程は、一連のフォトリソグラフィ工程を施し施してフォトレジスト層の各電極層形成領域の対応部位にそれぞれ開口部を形成する。
【００３０】
イオン注入制御開口部形成工程は、例えばプラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って、図８に示すように第１中間体２６に対して外層酸化シリコン層２５とポリシリコン層１２を貫通する第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層を除去して図８に示した第２中間体２７を製造する。
【００３１】
イオン注入制御開口部形成工程は、上述した工程を経て外層酸化シリコン層２５とポリシリコン層１２を貫通し内層酸化シリコン層１９を介してベース拡散層６を含むエピタキシャル成長層４の各拡散層形成領域に精密に位置決めされた、換言すれば互いに精密に位置決めされた第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を予め一括して形成した第２中間体２７を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５が、それぞれ相対する各拡散層形成領域に対応した開口寸法を有して形成される。
【００３２】
トランジスタ１の製造工程は、上述した工程を経て製造した第２中間体２７に対して、第１イオン注入マスク層形成工程と第１拡散層形成工程とを施してコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８を一括して形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第２中間体２７の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層２８を形成し、このフォトレジスト層２８上にコレクタ電極層７とエミッタ拡散層８の形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。なお、フォトレジスト層２８は、後述する第１拡散層形成工程が終了すると、適宜の方法により第２中間体２７の表面上から除去される。
【００３３】
第１イオン注入マスク層形成工程は、フォトレジスト層２８に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施すことにより、図９に示すようにこのフォトレジスト層２８に第１イオン注入制御開口部１３に相対する第１イオン注入開口部２９と第２イオン注入制御開口部１４に相対する第２イオン注入開口部３０を同時に形成する。なお、第１イオン注入マスク層形成工程では、同図に示すようにベースコンタクト層９の形成領域と対応する部位をフォトレジスト層２８により被覆した状態のままとする。
【００３４】
第１イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部２９を、第１イオン注入制御開口部１３に連通し、内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４のコレクタコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部３０を内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４に形成したベース拡散層６のエミッタ拡散層形成領域に対向位置して形成する。
【００３５】
第１イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部２９を、第１イオン注入制御開口部１３に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部３０も、第２イオン注入制御開口部１４に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。したがって、第１イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程においてマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として第１イオン注入開口部２９や第２イオン注入開口部３０を効率よく形成することが可能である。
【００３６】
第１拡散層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部２９と第２イオン注入開口部３０から、図示しないイオン注入装置を用いて図９矢印で示すようにそれぞれ不純物元素のイオン注入を行う。第１拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４のコレクタコンタクト層形成領域とベース拡散層６のエミッタ拡散層形成領域においてそれぞれ内部に拡散してコレクタコンタクト層７及びエミッタ拡散層８を同時に形成し、第３中間体３１を製造する。
【００３７】
第１拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第１イオン注入開口部２９から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第１イオン注入制御開口部１３により規定してエピタキシャル成長層４のコレクタコンタクト層形成領域に注入する。第１拡散層形成工程は、同様にして大開口寸法の第２イオン注入開口部３０から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第２イオン注入制御開口部１４により規定してベース拡散層６のエミッタ拡散層形成領域に注入する。第１拡散層形成工程は、相対する第１イオン注入制御開口部１３と第１イオン注入開口部２９及び第２イオン注入制御開口部１４と第２イオン注入開口部３０に多少の位置ズレが生じていても、精密なコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８を有する第３中間体３１を製造する。
【００３８】
トランジスタ１の製造工程は、上述した工程を経て製造した第３中間体３１に対して、第２イオン注入マスク層形成工程と第２拡散層形成工程とを施してベースコンタクト層９を形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程とほぼ同等の工程であり、第３中間体３１の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層３２を形成し、このフォトレジスト層３２に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施して図１０に示すように第３イオン注入制御開口部１５に相対する第３イオン注入開口部３３を形成する。
【００３９】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部３３を、第３イオン注入制御開口部１５に連通し、内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４に形成したベース拡散層６のベースコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部３３を、第３イオン注入制御開口部１５に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。
【００４０】
したがって、第２イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程においてマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として第３イオン注入開口部３３を効率よく形成することが可能である。また、第２イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部３３を第１イオン注入開口部２９や第２イオン注入開口部３０に対してさほど精密に位置決めして形成する処理が不要である。
【００４１】
第２拡散層形成工程も、上述した第１拡散層形成工程と同様の工程であり、第２イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部３３から、イオン注入装置を用いて図１０矢印で示すように不純物元素のイオン注入を行う。第２拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介してベース拡散層６のベース拡散層形成領域内に拡散してベースコンタクト層９を形成し、第４中間体３４を製造する。
【００４２】
第２拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第３イオン注入開口部３３から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第３イオン注入制御開口部１５により規定してベース拡散層６のベースコンタクト層形成領域に注入する。第２電極層形成工程は、相対する第３イオン注入制御開口部１５と第３イオン注入開口部３３に多少の位置ズレが生じていても、精密なベースコンタクト層９を形成し、第４中間体３４を有する第４中間体３４を製造する。
【００４３】
トランジスタ１の製造工程においては、第４中間体３４の表面を被覆して絶縁保護する酸化シリコン層からなる絶縁保護層２０が形成される。絶縁保護層形成工程は、第４中間体３４に対して例えば後述する電極形成工程において各拡散層７〜９にそれぞれ相対して形成される各電極１６〜１８の形成領域をマスキングした状態で適宜の酸化膜形成法により絶縁保護層２０を形成する。絶縁保護層２０は、図１１に示すようにその一部が外層酸化シリコン層２５と一体化されるとともに、各電極１６〜１８の形成領域に対応して第１電極開口３５〜第３電極開口３７を形成して表面保護層を構成する。
【００４４】
トランジスタ１の製造工程においては、上述した各電極形成工程の後工程として結晶性回復等のアニール処理が施される。トランジスタ１の製造工程においては、第１電極開口３５〜第３電極開口３７を介して外方に臨ませられた第１拡散層形成工程により形成したコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８及び第２拡散層形成工程により形成したベースコンタクト層９に対してアニール処理が施される。
【００４５】
トランジスタ１の製造工程においては、第１電極開口３５〜第３電極開口３７を形成した第４中間体３４に対して適宜の電極形成工程を施して、アルミ等からなるコレクタ電極１６と、エミッタ電極１７と、ベース電極１８を形成する。電極形成工程は、コレクタコンタクト層７と接続され表面を絶縁保護層２０から露出されるコレクタ電極１６を形成し、同様にしてエミッタ拡散層８と接続されるエミッタ電極１７と、ベースコンタクト層９と接続されるベース電極１８を形成する。
【００４６】
トランジスタ１の製造工程においては、上述したように予め第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を形成し、別工程の第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部２９及び第２イオン注入開口部３０と第２イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部３３からそれぞれ不純物元素イオンを注入してコレクタコンタクト層７及びエミッタ拡散層８とベースコンタクト層９を形成する。したがって、トランジスタ１の製造工程においては、コレクタコンタクト層７及びエミッタ拡散層８とベースコンタクト層９が、第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５と相対する第１イオン注入開口部２９と第２イオン注入開口部３０と第３イオン注入開口部３３とによりセルフアライメント構造を構成して形成される。トランジスタ１の製造工程においては、このセルフアライメント構造によりコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８とベースコンタクト層９が相互に精密に位置合わせされて形成され、歩留りと特性の向上を図ってトランジスタ１を製造する。
【００４７】
本発明は、上述した第１の実施の形態として示したＮＰＮ型トランジスタ１の製造方法に限定されないことは勿論であり、例えば図１２乃至図１７に示したバーティカルＰＮＰ型トランジスタ（以下、単にＶトランジスタと称する。）４０の製造工程にも適用可能である。なお、Ｖトランジスタ４０も、基本的な構成及び製造工程を従来のバーティカルＰＮＰ型トランジスタと同様とし、詳細を後述するようにセルフアライメント構造により不純物元素のイオン注入が行われて高精度の各電極層を形成する構成と工程に特徴を有している。
【００４８】
Ｖトランジスタ４０は、図１２に示すようにｐ−型シリコン基板４１にｎ＋型の第１埋込み拡散層４２を形成するとともにこの第１埋込み拡散層４２上にｐ＋型の第２埋込み拡散層４３を形成し、これら第１埋込み拡散層４２と第２埋込み拡散層４３を覆ってシリコン基板４１上にｎ−型エピタキシャル成長層（半導体層）４４が形成される。Ｖトランジスタ４０にも、第１埋込み拡散層４２を囲んでトレンチ構造からなるアイソレーション部４５が形成される。
【００４９】
Ｖトランジスタ４０は、アイソレーション部４５により囲まれた領域を電極層形成領域とし、第２埋込み拡散層４３にｐ＋型拡散層からなるコレクタコンタクト４６が形成されるとともに、第２埋込み拡散層４３上に形成されたｎ＋型の拡散層６０にｐ＋型拡散層からなるエミッタ拡散層４７を形成しかつコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７との間にｎ＋型拡散層からなるベースコンタクト層４８が形成される。Ｖトランジスタ４０も、アイソレーション部４５がアイソレーショントレンチ４９と、その内部に充填形成された内壁酸化シリコン膜５０及びポリシリコン層５１により構成される。
【００５０】
Ｖトランジスタ４０は、エピタキシャル成長層４４と各拡散層４６〜４８を被覆して内層酸化シリコン層５２が形成される。Ｖトランジスタ４０は、内層酸化シリコン層５２が内壁酸化シリコン膜５０と一体化され、全体をポリシリコン層５１により被覆される。Ｖトランジスタ４０は、ポリシリコン層５１を被覆して絶縁保護層を構成する外層各酸化シリコン層５３が形成される。
【００５１】
Ｖトランジスタ４０は、ポリシリコン層５１と内層酸化シリコン層５２及び外層酸化シリコン層５３を貫通して各拡散層４６〜４８に相対する部位が開口され、これら開口部にコレクタ電極５４とエミッタ電極５５とベース電極５６が先端部を露出させて設けられている。Ｖトランジスタ４０は、ポリシリコン層５１と内層酸化シリコン層５２に形成されて各電極５４〜５６を設ける各開口部が、第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を構成する。
【００５２】
Ｖトランジスタ４０においても、これら第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９が、詳細を後述するように別工程で不純物元素を第２埋込み拡散層４３やエピタキシャル成長層４４の各拡散層形成領域にそれぞれイオン注入する際に、相互の位置決め作用を奏するセルフアライメント構造を構成する。したがって、Ｖトランジスタ４０においても、各電極層５４〜５６が相互に精密に位置合わせされることにより、安定した特性を有するとともに歩留りの向上を図って製造される。
【００５３】
Ｖトランジスタ４０の製造工程も、基本的な工程を上述したトランジスタ１の製造工程とほぼ同様とし、シリコン基板４１の主面上にＣＶＤ法等により全面に亘ってマスク層となる酸化シリコン膜を形成するとともに、フォトリソグラフィ工程やドライエッチング法等によりこの酸化シリコン膜に対して第１埋込み拡散層４２の形成領域に対応してイオン注入開口部を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、イオン注入開口部から不純物元素のイオン注入を行って第１埋込み拡散層４２を形成するとともに、アニール処理を施した後に酸化シリコン膜を除去する。
【００５４】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、第１埋込み拡散層４２を含むシリコン基板４１の主面上に酸化シリコンの形成後フォトレジスト層を形成してフォトリソグラフィ工程やドライエッチング法等を施してイオン注入開口部を形成し、このイオン注入開口部からイオン注入を行って第１埋込み拡散層４２に第２埋込み拡散層４３を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、エピタキシャル成長装置により第１埋込み拡散層４２や第２埋込み拡散層４３を形成したシリコン基板４１の主面上にエピタキシャル成長層４４を全面に亘って形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、適宜の酸化膜形成法によりエピタキシャル成長層４４上に全面に亘って内層酸化シリコン層５２を形成する。
【００５５】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、内層酸化シリコン層５２上にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層にフォトリソグラフィ工程等を施して第２埋込み拡散層４３に相対する領域に内層酸化シリコン層５２を貫通してエピタキシャル成長層４４に達するイオン注入開口部を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、イオン注入開口部から不純物元素のイオン注入を行い、エピタキシャル成長層４４を拡散して第２埋込み拡散層４３の両側位置においてに一体化するｐ＋型の拡散層からなる電極形成拡散層４３Ａ、４３Ａを形成する。
【００５６】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、内層酸化シリコン層５２上にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ工程等を施して電極形成拡散層４３Ａ、４３Ａ間の領域を開口させてイオン注入開口部を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、イオン注入開口部からｎ＋不純物元素のイオン注入を行ってエピタキシャル成長層４４内を拡散して第２埋込み拡散層４３に達する拡散層６０を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、フォトレジスト層を除去するとともにアニール処理を施して第１中間体６１を製造する。
【００５７】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、上述した工程を経て製造した第１中間体６１に対してアイソレーション部形成工程を施して図１３に示すように第１埋込み拡散層４２を囲みかつシリコン基板４１に達する深さを有して拡散層形成領域を区割りするアイソレーショントレンチ４９を形成する。アイソレーション部形成工程は、内層酸化シリコン層５２に対してフォトレジストを塗布してフォトレジスト層６２を形成し、このフォトレジスト層６２に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施してアイソレーショントレンチ形成領域に開口部を形成する。
【００５８】
アイソレーション部形成工程は、プラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って内層酸化シリコン層５２とエピタキシャル成長層４４を貫通してシリコン基板４１に達するアイソレーショントレンチ４９を形成する。アイソレーション部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層６２を除去する。アイソレーション部形成工程は、ＣＶＤ法等の酸化膜形成処理によりアイソレーショントレンチ４９の内壁に開口部において内層酸化シリコン層５２と一体化された内壁酸化シリコン膜５０を形成する。
【００５９】
アイソレーション部形成工程は、ＣＶＤ法等により内層酸化シリコン層５２の全面を被覆するとともにアイソレーショントレンチ４９内を埋め込むポリシリコン層５１を形成することによりアイソレーション部４５を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、酸化膜形成処理を施してポリシリコン層５１上に外層酸化シリコン層５３を全面に亘って形成し、図１４に示した第２中間体６３を製造する。
【００６０】
Ｖトランジスタ４０の製造工程においても、上述した工程を経て製造した第２中間体６３に対して、本発明の特徴工程であるイオン注入制御開口部形成工程と、第１イオン注入マスク層形成工程及び第１拡散層形成工程と、第２イオン注入マスク層形成工程及び第２拡散層形成工程とを施してＶトランジスタ４０を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を一括して形成する。
【００６１】
イオン注入制御開口部形成工程は、一方の拡散層４３Ａと拡散層６０に形成する各拡散層４６〜４８の形成領域にそれぞれ相対して、外層酸化シリコン層５３とポリシリコン層５１を貫通する第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を形成する。イオン注入制御開口部形成工程も、外層酸化シリコン層５３上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層上に各電極層形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。イオン注入制御開口部形成工程は、一連のフォトリソグラフィ工程を施してフォトレジスト層の各電極層形成領域の対応部位にそれぞれ開口部を形成する。
【００６２】
イオン注入制御開口部形成工程は、例えばプラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って、第２中間体６３に対して外層酸化シリコン層５３とポリシリコン層５１を貫通する第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層を除去して図１５に示した第３中間体６４を製造する。
【００６３】
すなわち、イオン注入制御開口部形成工程においては、上述した工程を経て外層酸化シリコン層５３とポリシリコン層５１を貫通し内層酸化シリコン層５２を介して拡散層４３Ａと拡散層６０の各電極層形成領域に精密に位置決めされた、換言すれば互いに精密に位置決めされた第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を予め一括して形成した第２中間体６３を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９が、それぞれ相対する各拡散層形成領域に対応した開口寸法を有して形成される。
【００６４】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、上述した工程を経て製造した第３中間体６４に対して、第１イオン注入マスク層形成工程と第１拡散層形成工程とを施してベースコンタクト層４８を形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第３中間体６４の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層６５を形成し、このフォトレジスト層６５上にベースコンタクト層４８の形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。なお、フォトレジスト層６５は、後述する第１拡散層形成工程が終了すると、適宜の方法により第２中間体６３の表面上から除去される。
【００６５】
第１イオン注入マスク層形成工程は、フォトレジスト層６５に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施すことにより、図１６に示すようにこのフォトレジスト層６５に第３イオン注入制御開口部５９に相対する第３イオン注入開口部６６を形成する。なお、第１イオン注入マスク層形成工程では、同図に示すようにコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７の形成領域と対応する部位をフォトレジスト層６５により被覆状態とする。
【００６６】
第１イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部６６を、第３イオン注入制御開口部５９に連通し、内層酸化シリコン層５２を介して拡散層６０のベースコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部６６を、第３イオン注入制御開口部５９に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。したがって、第１イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程においてマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として、第３イオン注入開口部６６を効率よく形成することが可能である。
【００６７】
第１電極層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部６６から、イオン注入装置を用いて図１６矢印で示すようにｎ＋型不純物元素のイオン注入を行う。第１拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層５２を介して拡散層６０のベース拡散層形成領域の内部に拡散してベースコンタクト層４８形成し、同図に示す第３中間体６７を製造する。
【００６８】
第１拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第３イオン注入開口部６６から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第３イオン注入制御開口部５９により規定して拡散層６０のベース電極層形成領域に注入する。第１拡散層形成工程は、相対する第３イオン注入制御開口部５９と第３イオン注入開口部６６に多少の位置ズレが生じていても、精密なベースコンタクト４８を有する第４中間体６７を製造する。
【００６９】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、上述した工程を経て製造した第４中間体６７に対して第２イオン注入マスク層形成工程と第２拡散層形成工程とを施してコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７を一括して形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程とほぼ同等の工程であり、第４中間体６７の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層６８を形成し、このフォトレジスト層６８に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施して図１７に示すように第１イオン注入制御開口部５７に相対する第１イオン注入開口部６９と第２イオン注入制御開口部５８に相対する第２イオン注入開口部７０を同時に形成する。なお、第２イオン注入マスク層形成工程では、同図に示すようにベースコンタクト層４８の形成領域と対応する部位をフォトレジスト層６８により被覆状態を保持する。
【００７０】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第４中間体６７に形成したフォトレジスト層６８上にコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７の形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。
【００７１】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部６９を、第１イオン注入制御開口部５７に連通し、内層酸化シリコン層５２を介して拡散層４３Ａのコレクタコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部７０を内層酸化シリコン層５２を介してエピタキシャル成長層４４に形成した拡散層６０のエミッタ拡散層形成領域に対向位置して形成する。
【００７２】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部６９を、第１イオン注入制御開口部５７に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部７０も、第２イオン注入制御開口部５８に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。したがって、第１イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程において前工程で形成した第３イオン注入開口部６６に対してマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として第１イオン注入開口部６９や第２イオン注入開口部７０を効率よく形成することが可能である。
【００７３】
第２拡散層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部６９と第２イオン注入開口部７０から、イオン注入装置を用いて図１７矢印で示すようにそれぞれｐ＋型不純物元素のイオン注入を行う。第２拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介して拡散層４３Ａのコレクタコンタクト層形成領域と拡散層６０のエミッタ層形成領域においてそれぞれ内部に拡散してコレクタコンタクト層４６及びエミッタ拡散層４７を同時に形成し、図１７に示した第５中間体７１を製造する。
【００７４】
第２拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第１イオン注入開口部６９から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第１イオン注入制御開口部５７により規定して拡散層４３Ａのコレクタコンタクト層形成領域に注入する。第２拡散層形成工程は、同様にして大開口寸法の第２イオン注入開口部７０から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第２イオン注入制御開口部５８により規定して拡散層６０のエミッタ拡散層形成領域に注入する。第２拡散層形成工程は、相対する第１イオン注入制御開口部５７と第１イオン注入開口部６９及び第２イオン注入制御開口部５８と第２イオン注入開口部７０に多少の位置ズレが生じていても、精密なコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７を有する第５中間体７１を製造する。
【００７５】
Ｖトランジスタ４０の製造工程においては、第２拡散層形成工程の後工程として、第１拡散層形成工程により形成したベースコンタクト層４８と第２拡散層形成工程により形成したコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７に対してアニール処理が施される。Ｖトランジスタ４０の製造工程においては、各イオン注入制御開口部５７〜５９にそれぞれ相対して形成した第１イオン注入開口部６９、第２イオン注入開口部７０及び第３イオン注入開口部６６に対してそれぞれ適宜の電極形成工程を施して、アルミ等からなるコレクタ電極５４と、エミッタ電極５５と、ベース電極５６を形成する。電極形成工程は、コレクタ電極層４６と接続され表面を外層酸化シリコン層５３から露出されるコレクタ電極５４を形成し、同様にしてエミッタ拡散層４７と接続されるエミッタ電極５５と、ベースコンタクト層４８と接続されるベース電極５６を形成する。
【００７６】
Ｖトランジスタ４０の製造工程においても、上述したように予め第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を形成し、第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部６６から不純物元素イオンを注入してベースコンタクト層４８を形成するとともに別工程の第２イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部６９と第２イオン注入開口部７０からそれぞれ不純物元素イオンを注入してコレクタコンタクト層４６及びエミッタ拡散層４７を形成する。
【００７７】
したがって、Ｖトランジスタ４０の製造工程においても、コレクタコンタクト層４６及びエミッタ拡散層４７とベースコンタクト層４８が、それぞれ第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９と相対する第１イオン注入開口部６９、第２イオン注入開口部７０及び第３イオン注入開口部６６とによりセルフアライメント構造を構成し、互いに精密に位置合わせされて形成される。したがって、Ｖトランジスタ４０の製造工程においては、このセルフアライメント構造により、歩留りと特性の向上を図ってＶトランジスタ４０を製造する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態として示す製造工程により製造されたＮＰＮ型トランジスタの要部断面図である。
【図２】埋込み拡散層の形成工程の説明図である。
【図３】エピタキシャル成長層の形成工程の説明図である。
【図４】拡散層６の形成工程の説明図である。
【図５】拡散層６のアニール処理と内層酸化シリコン層の形成工程の説明図である。
【図６】アイソレーショントレンチの形成工程の説明図である。
【図７】アイソレーショントレンチの埋込み工程から外層酸化シリコン層の形成工程の説明図である。
【図８】ポリシリコン層と外層酸化シリコン層にイオン注入制御開口部を形成する工程の説明図である。
【図９】第１不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１０】第２不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１１】電極開口部の形成工程と絶縁保護層の形成工程の説明図である。
【図１２】第２の実施の形態として示す製造工程により製造されたバーティカルＰＮＰ型トランジスタの要部断面図である。
【図１３】アイソレーショントレンチの形成工程の説明図である。
【図１４】アイソレーショントレンチの埋込み工程から外層酸化シリコン層の形成工程の説明図である。
【図１５】ポリシリコン層と外層酸化シリコン層にイオン注入制御開口部を形成する工程の説明図である。
【図１６】第１不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１７】第２不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１８】従来の半導体装置の製造工程におけるｎ型不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１９】ｐ型不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ トランジスタ
２ シリコン基板
３ 埋込み拡散層
４ エピタキシャル成長層
５ アイソレーション部
６ 拡散層
７ コレクタコンタクト層
８ エミッタ拡散層
９ ベースコンタクト層
１０ アイソレーショントレンチ
１１ 内壁酸化シリコン膜
１２ ポリシリコン層
１３ 第１イオン注入制御開口部
１４ 第２イオン注入制御開口部
１５ 第３イオン注入制御開口部
１６ コレクタ電極
１７ エミッタ電極
１８ ベース電極
１９ 内層酸化シリコン層
２０ 絶縁保護層
２１ 酸化シリコン膜
２２ イオン注入開口部
２３ フォトレジスト層
２４ フォトレジスト層
２５ 外層酸化シリコン層
２８ フォトレジスト層
２９ 第１イオン注入開口部
３０ 第２イオン注入開口部
３２ フォトレジスト層
３３ 第３イオン注入開口部
４０ Ｖトランジスタ
４１ シリコン基板
４２ 第１埋込み拡散層
４３ 第２埋込み拡散層
４４ エピタキシャル成長層
４５ アイソレーション部
４６ コレクタコンタクト層
４７ エミッタ拡散層
４８ ベースコンタクト層
４９ アイソレーショントレンチ
５０ 内壁酸化シリコン膜
５１ ポリシリコン層
５２ 内層酸化シリコン層
５３ 外層酸化シリコン層
５４ コレクタ電極
５５ エミッタ電極
５６ ベース電極
５７ 第１イオン注入制御開口部
５８ 第２イオン注入制御開口部
５９ 第３イオン注入制御開口部
６０ 第３埋込み拡散層
６６ 第３イオン注入開口部
６９ 第１イオン注入開口部
７０ 第２イオン注入開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造方法は、一般に図１８及び図１９に示すようにシリコン基板１００をベース基板として不純物元素をイオン注入して内部に拡散させて埋込み拡散層１０１を形成した後に、シリコン基板１００と埋込み拡散層１０１上にエピタキシャル成長層１０２を形成するとともに、エピタキシャル成長層１０２にＮＰＮ Ｔｒのベース領域を構成するベース拡散層１０３を形成する。半導体装置の製造方法は、埋込み拡散層１０１を囲むエピタキシャル成長層１０２に素子分離層を構成するアイソレーション部１０４を形成するとともに、エピタキシャル成長層１０２やベース拡散層１０３を被覆して酸化シリコン層１０５を形成する。
【０００３】
半導体装置の製造方法においては、各拡散層１０６、１０７、１０８毎に、酸化シリコン層１０５上にフォトリソグラフィ工程等を施してエピタキシャル成長層１０２或いはベース拡散層１０３の当該拡散層形成領域に対応してそれぞれイオン注入開口部１１０Ａ、１１０Ｂを形成したマスク層１０９Ａ、１０９Ｂを形成する。半導体装置の製造方法においては、各マスク層１０９のイオン注入開口部１１０からボロン等の不純物元素のイオン注入を行い、エピタキシャル成長層１０２やベース拡散層１０３の層内に拡散させて各拡散層１０６、１０７、１０８を形成する。なお、一般的な半導体装置の構成については、例えば、特許文献１を参照のこと。
【０００４】
例えば特許文献２には、複数のトランジスタを含むメモリセルを有するＭＯＳ型マスクＲＯＭを備えた半導体記憶装置の製造方法が開示されている。特許文献２には、フォトレジストのアライメントずれがそのままチャンネル領域の分割に影響を与え、特性を変化させてそれぞれの多値レベルの識別が困難となる課題が開示されている。
【特許文献１】特開２００２−１７６０５９号公報
【特許文献２】特開平９−２７５１５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
半導体装置の製造方法においては、マスク層１０９Ａ、１０９Ｂに形成されるイオン注入開口部１１０Ａ、１１０Ｂの精度が半導体装置の特性に大きく影響する。半導体装置の製造方法においては、マスク層１０９にイオン注入開口部に対応した開口部（遮蔽部）を形成したマスクシートを設けてフォトリソグラフィ工程等を施す。したがって、半導体装置の製造方法においては、マスク層１０９に対してマスクシートを高精度に位置決めして設けなければならなかった。半導体装置の製造方法においては、例えばイオン注入工程が２段階で行われるが、各個別工程毎に用いるマスク層１０９の精度とともに、第１工程のマスク層１０９Ａに対する第２工程のマスク層１０９Ｂの位置合わせ精度が要求される。
【０００６】
すなわち、半導体装置の製造方法においては、図１８に示すｎ型不純物元素のイオン注入工程において、同時にイオン注入を行って拡散層１０６、１０７を形成するマスク層１０９Ａのイオン注入開口部１１０Ａの精度が必要である。また、半導体装置の製造方法においては、図１９に示すｐ型不純物元素のイオン注入工程において、マスク層１０９Ａのイオン注入開口部１１０Ｂの精度とともに前工程におけるマスク層１０９Ａのイオン注入開口部１１０Ａの精度が大きく影響し、例えば同図点線で示す拡散層１０７、１０８において大きくバラツキが生じてしまう。したがって、従来の半導体装置の製造方法においては、これにより特性のバラツキが大きく、歩留りを低下させるといった問題があった。
【０００７】
半導体装置の製造方法においては、特許文献２に開示されるいわゆるセルフアライメント構造の採用が有効ではある。しかしながら、セルフアライメント構造は、工程を大幅に変更させたり半導体装置の構成を変えたりしなければならないといった問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、高精度のセルフアライメント構造を形成して半導体層に拡散層を形成する不純物元素のイオン注入を行うことにより、特性の向上を図る半導体装置を製造する半導体装置の製造方法を提供することを目的に提案されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成する本発明にかかる半導体装置の製造方法は、シリコン基板或いはシリコン基板上に形成したエピタキシャル成長層からなる半導体層にトレンチ構造のアイソレーション領域を形成し、このアイソレーション領域に囲まれた領域内のベースコンタクト領域やエミッタ領域或いはコレクタコンタクト領域等の各拡散層形成領域に対応してマスク層にそれぞれ形成した各イオン注入開口部からボロン等の不純物元素のイオン注入（ドープ）を行い、半導体層内に拡散層を形成する。半導体装置の製造方法は、ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程と、イオン注入制御開口部形成工程とを経て、所定の拡散層に応じてイオン注入マスク層形成工程と拡散層形成工程とが繰り返し行われる。
【００１０】
半導体装置の製造方法は、ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程において、半導体層にアイソレーショントレンチと、ポリシリコン層と、酸化絶縁層を形成する。ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程は、半導体層上にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層に対してプリ露光ベーク処理−現像処理−フォトレジスト除去等からなるフォトリソグラフィ工程等を施して、アイソレーション領域に対応して所定形状と深さのアイソレーショントレンチを形成する。ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程は、半導体層上に、形成したアイソレーショントレンチを埋めるポリシリコン層を全面に亘って形成する。ポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程は、ポリシリコン層にアニール処理を施して表面層として酸化シリコン層からなる酸化絶縁層を形成する。
【００１１】
半導体装置の製造方法は、イオン注入制御開口部形成工程により、半導体層の各拡散層形成領域を区割りしてそれぞれ外方に臨ませるイオン注入制御開口部を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、ポリシリコン層及び酸化絶縁層に対してフォトリソグラフィ工程を施し、ポリシリコン層及び酸化絶縁層をエッチングして各拡散層形成領域にそれぞれ対応する各イオン注入制御開口部を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、各電極層形成領域に対応した開口寸法を有し、半導体層の各拡散層形成領域を区割りした状態で外方に臨ませるイオン注入制御開口部を形成する。
【００１２】
半導体装置の製造方法は、イオン注入マスク層形成工程において、イオン注入制御開口部に対応位置するイオン注入開口部を有するマスク層を形成する。イオン注入マスク層形成工程は、ポリシリコン層及び酸化絶縁層上にフォトリソグラフィ工程等を施し、それぞれ対応するイオン注入制御開口部の開口寸法と同等若しくはやや大きな開口寸法を有するイオン注入開口部を形成したマスク層を形成する。イオン注入マスク層形成工程は、イオン注入制御開口部を介して半導体層の各拡散層形成領域をそれぞれ外方に臨ませるイオン注入開口部を有するマスク層を形成する。
半導体装置の製造方法は、拡散層形成工程において各イオン注入開口部から各拡散層形成領域に対してそれぞれ不純物元素のイオン注入を行うことにより半導体層内に所定の拡散層を形成する。拡散層形成工程は、半導体層の各拡散層形成領域が、マスク層に形成した各イオン注入開口部とポリシリコン層・酸化絶縁層に形成した各イオン注入制御開口部を介してそれぞれ外方に臨ませられており、イオン注入装置を用いてボロン等の不純物元素を各イオン注入開口部から半導体層に注入することにより半導体層内に各拡散層を形成する。
【００１３】
半導体装置の製造方法は、拡散層形成工程により所定の拡散層を形成した後に、ポリシリコン層・酸化絶縁層からマスク層を剥離するマスク層剥離工程や各拡散層に一体化された引き出し電極を形成する電極形成工程を実施する。半導体装置の製造方法においては、イオン注入制御開口部形成工程により、半導体層に対して各拡散層形成領域をそれぞれ相互に位置決めして区割りする各イオン注入制御開口部が予め形成され、これら各イオン注入制御開口部を形成した状態で各拡散層形成領域に所定の拡散層を形成するイオン注入マスク層形成工程と電極形成工程がそれぞれ実施される。
【００１４】
半導体装置の製造方法においては、上述したように各拡散層形成領域をそれぞれ相互に位置決めするイオン注入制御開口部を形成するイオン注入制御開口部形成工程の後工程として、各拡散層毎にイオン注入マスク層形成工程と拡散層形成工程をそれぞれ実施する。半導体装置の製造方法においては、各拡散層をイオン注入制御開口部により規定するいわゆるセルフアライメント構造を介して形成することで、バラツキを低減して特性の向上を図った半導体装置を製造する。
【発明の効果】
【００１５】
以上の工程を有する本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、半導体層に対して予め各拡散層形成領域を区割りするイオン注入制御開口部を形成した状態で各拡散層毎のイオン注入マスク層形成工程と拡散層形成工程を施すことにより、相互に精密に位置合わせされた各拡散層を形成することが可能となる。したがって、半導体装置の製造方法によれば、安定した特性を有するとともに歩留りの向上を図った半導体装置を製造する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態として示す半導体装置の製造方法について図面を参照して詳細に説明する。実施の形態として図１乃至図１１に示した半導体装置の製造方法は、シリコン基板２をベースとして後述する各工程を経て図１に示した半導体装置、すなわちＮＰＮ型トランジスタ１を製造する。トランジスタ１には、ｎ＋型の埋込み拡散層３を形成したｐ−型シリコン基板２上にｎ−型エピタキシャル成長層（半導体層）４が形成されるとともに、埋込み拡散層３を囲んでトレンチ構造からなるアイソレーション部５が形成される。トランジスタ１は、アイソレーション部５により囲まれた領域内に位置して、エピタキシャル成長層４内にｐ＋型ベース拡散層６が形成されるとともに、このベース拡散層６内に隣り合った拡散層からなるコレクタコンタクト層７が形成される。トランジスタ１には、ベース拡散層６内に拡散層からなるｎ＋型のエミッタ拡散層８と、ｐ＋型のベースコンタクト層９が隣り合って形成される。
【００１７】
トランジスタ１は、アイソレーション部５がアイソレーショントレンチ１０と、その内部に充填形成された内壁酸化シリコン膜１１及びポリシリコン層１２により構成される。トランジスタ１は、これら内壁酸化シリコン膜１１がアイソレーショントレンチ１０内からエピタキシャル成長層４及び各拡散層７〜９を被覆する内層酸化シリコン層１９と一体化されて形成される。トランジスタ１は、ポリシリコン層１２がアイソレーショントレンチ１０から内層酸化シリコン層１９を被覆して一体に形成される。
【００１８】
トランジスタ１は、ポリシリコン層１２を被覆し一部を内層酸化シリコン層１９と一体化された外層酸化シリコン層２５が形成され、これらポリシリコン層１２と内層酸化シリコン層１９及び外層酸化シリコン層２５を貫通して各拡散層７〜９に対応した部位が開口され、これら開口部がそれぞれ第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を構成する。
【００１９】
トランジスタ１には、内層においてコレクタコンタクト層７と一体化されるとともに、先端部が第１イオン注入制御開口部１３を介して外方に露出されるコレクタ電極１６が形成される。トランジスタ１には、内層においてエミッタ拡散層８と一体化されるとともに、先端部が第２イオン注入制御開口部１４を介して外方に露出されるエミッタ電極１７が形成される。トランジスタ１には、内層においてベースコンタクト層９と一体化されるとともに、先端部が第３イオン注入制御開口部１５を介して外方に露出されるベース電極１８が形成される。トランジスタ１は、各電極１６〜１８の先端部を露出させた状態で、表面全体が酸化シリコン層からなる絶縁保護層２０により被覆保護される。
【００２０】
トランジスタ１は、詳細を後述する製造工程において、第１の拡散層形成工程によりｎ型不純物元素をイオン注入してコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８を形成した後に、第２の拡散層形成工程によりｐ型不純物元素をイオン注入してベースコンタクト層９を形成する。トランジスタ１においては、前工程で第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を予め形成することにより、これら第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５がセルフアライメント構造を構成して第１の拡散層形成工程や第２の拡散層形成工程が行われるようにする。したがって、トランジスタ１においては、各拡散層７〜９が相互に精密に位置合わせされ、歩留りと特性の向上を図って製造される。
【００２１】
トランジスタ１の製造工程は、基本的な工程を従来の製造工程と同様とし、図２に示すようにシリコン基板２の主面上に熱酸化法、ＣＶＤ（chemical vapor deposited）法或いは陽極酸化法やスパッタ法等の適宜の酸化膜形成法により全面に亘ってマスク層となる酸化シリコン膜２１を形成するとともに、ドライエッチング法等によりこの酸化シリコン膜２１に対して第１埋込み拡散層３の形成領域に対応してイオン注入開口部２１ａを形成する工程を有する。イオン注入工程は、イオン注入装置によりシリコン基板２に対して形成したイオン注入開口部２１ａから不純物元素をイオン注入することにより、注入された不純物元素がシリコン基板２の内部に拡散して第１埋込み拡散層３を形成する。なお、トランジスタ１の製造工程は、結晶性回復等のアニール処理を施した後に、シリコン基板２の主面上からドライエッチング法等により酸化シリコン膜２１を除去する。
【００２２】
トランジスタ１の製造工程は、図３に示すようにエピタキシャル成長装置により埋込み拡散層３を形成したシリコン基板２の主面上にエピタキシャル成長層４を全面に亘って形成する。トランジスタ１の製造工程は、エピタキシャル成長層４上に絶縁保護層を構成する内層酸化シリコン層１９を形成する。
【００２３】
トランジスタ１の製造工程は、例えばイオン注入開口部２２を形成するフォトリソグラフィ工程と、このイオン注入開口部２２から不純物元素のイオン注入を行う工程を経て、図４に示すようにエピタキシャル成長層４内にベース拡散層６を形成する。フォトリソグラフィ工程は、内層酸化シリコン層１９上に全面に亘ってフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２３を形成し、このフォトレジスト層２３に対してベース拡散層６の形成領域に対応した領域をマスキングした状態でプリ露光ベーク処理を施す。フォトリソグラフィ工程は、フォトレジスト層２３に対して現像処理を施して非露光部位のフォトレジストを除去することによりイオン注入開口部２２を形成し、内層酸化シリコン層１９のベース拡散層形成領域を外方に臨ませる。
【００２４】
イオン注入工程は、上述した埋込み拡散層３の形成工程と同様に、イオン注入装置によりエピタキシャル成長層４に対して形成したイオン注入開口部２２から不純物元素をイオン注入する。イオン注入工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４の内部に拡散してベース拡散層６を形成する。
【００２５】
トランジスタ１の製造工程は、アイソレーション部形成工程を施して、図６に示すように埋込み拡散層３を囲んで拡散層形成領域を区割りするアイソレーショントレンチ１０を形成した後に、図７に示すようにこのアイソレーショントレンチ１０内に内壁酸化シリコン膜１１とポリシリコン層１２を充填形成することにより、アイソレーション部５を形成する。アイソレーション部形成工程は、例えば内層酸化シリコン層１９に対してフォトレジストを塗布してフォトレジスト層２４を形成し、このフォトレジスト層２４に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施してアイソレーショントレンチ形成領域に開口部を形成する。
【００２６】
アイソレーション部形成工程は、例えばプラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って内層酸化シリコン層１９とエピタキシャル成長層４を貫通してシリコン基板２に達するアイソレーショントレンチ１０を形成する。アイソレーション部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層２４を除去する。アイソレーション部形成工程は、ＣＶＤ法等の酸化膜形成処理によりアイソレーショントレンチ１０の内壁に内壁酸化シリコン膜１１を形成する。
【００２７】
内壁酸化シリコン膜形成工程は、アイソレーショントレンチ１０の内壁を全域に亘って被覆して絶縁するとともに、エピタキシャル成長層４とベース拡散層６を被覆した内層酸化シリコン層１９と一体化された内壁酸化シリコン膜１２を形成する。アイソレーション部形成工程は、内壁酸化シリコン膜１２を形成した状態で、例えばＣＶＤ法等により内層酸化シリコン層１９の全面を被覆するとともにアイソレーショントレンチ１０内を埋め込むポリシリコン層１２を形成することによりアイソレーション部５を形成する。トランジスタ１の製造工程は、酸化膜形成処理を施して、図７に示すようにポリシリコン層１２上に外層酸化シリコン層２５を全面に亘って形成した第１中間体２６を製造する。
【００２８】
トランジスタ１の製造工程は、上述した工程を経て製造した第１中間体２６に対して、本発明の特徴工程であるイオン注入制御開口部形成工程と、第１イオン注入マスク層形成工程及び第１拡散層形成工程と、第２イオン注入マスク層形成工程及び第２拡散層形成工程とを施してトランジスタ１を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を一括して形成する。
【００２９】
イオン注入制御開口部形成工程は、エピタキシャル成長層４とベース拡散層６内に形成する各拡散層７〜９の形成領域にそれぞれ相対して、外層酸化シリコン層２５とポリシリコン層１２を貫通する第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、外層酸化シリコン層２５上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層上に各拡散層形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。イオン注入制御開口部形成工程は、一連のフォトリソグラフィ工程を施し施してフォトレジスト層の各電極層形成領域の対応部位にそれぞれ開口部を形成する。
【００３０】
イオン注入制御開口部形成工程は、例えばプラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って、図８に示すように第１中間体２６に対して外層酸化シリコン層２５とポリシリコン層１２を貫通する第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層を除去して図８に示した第２中間体２７を製造する。
【００３１】
イオン注入制御開口部形成工程は、上述した工程を経て外層酸化シリコン層２５とポリシリコン層１２を貫通し内層酸化シリコン層１９を介してベース拡散層６を含むエピタキシャル成長層４の各拡散層形成領域に精密に位置決めされた、換言すれば互いに精密に位置決めされた第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を予め一括して形成した第２中間体２７を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５が、それぞれ相対する各拡散層形成領域に対応した開口寸法を有して形成される。
【００３２】
トランジスタ１の製造工程は、上述した工程を経て製造した第２中間体２７に対して、第１イオン注入マスク層形成工程と第１拡散層形成工程とを施してコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８を一括して形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第２中間体２７の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層２８を形成し、このフォトレジスト層２８上にコレクタ電極層７とエミッタ拡散層８の形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。なお、フォトレジスト層２８は、後述する第１拡散層形成工程が終了すると、適宜の方法により第２中間体２７の表面上から除去される。
【００３３】
第１イオン注入マスク層形成工程は、フォトレジスト層２８に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施すことにより、図９に示すようにこのフォトレジスト層２８に第１イオン注入制御開口部１３に相対する第１イオン注入開口部２９と第２イオン注入制御開口部１４に相対する第２イオン注入開口部３０を同時に形成する。なお、第１イオン注入マスク層形成工程では、同図に示すようにベースコンタクト層９の形成領域と対応する部位をフォトレジスト層２８により被覆した状態のままとする。
【００３４】
第１イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部２９を、第１イオン注入制御開口部１３に連通し、内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４のコレクタコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部３０を内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４に形成したベース拡散層６のエミッタ拡散層形成領域に対向位置して形成する。
【００３５】
第１イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部２９を、第１イオン注入制御開口部１３に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部３０も、第２イオン注入制御開口部１４に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。したがって、第１イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程においてマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として第１イオン注入開口部２９や第２イオン注入開口部３０を効率よく形成することが可能である。
【００３６】
第１拡散層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部２９と第２イオン注入開口部３０から、図示しないイオン注入装置を用いて図９矢印で示すようにそれぞれ不純物元素のイオン注入を行う。第１拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４のコレクタコンタクト層形成領域とベース拡散層６のエミッタ拡散層形成領域においてそれぞれ内部に拡散してコレクタコンタクト層７及びエミッタ拡散層８を同時に形成し、第３中間体３１を製造する。
【００３７】
第１拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第１イオン注入開口部２９から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第１イオン注入制御開口部１３により規定してエピタキシャル成長層４のコレクタコンタクト層形成領域に注入する。第１拡散層形成工程は、同様にして大開口寸法の第２イオン注入開口部３０から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第２イオン注入制御開口部１４により規定してベース拡散層６のエミッタ拡散層形成領域に注入する。第１拡散層形成工程は、相対する第１イオン注入制御開口部１３と第１イオン注入開口部２９及び第２イオン注入制御開口部１４と第２イオン注入開口部３０に多少の位置ズレが生じていても、精密なコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８を有する第３中間体３１を製造する。
【００３８】
トランジスタ１の製造工程は、上述した工程を経て製造した第３中間体３１に対して、第２イオン注入マスク層形成工程と第２拡散層形成工程とを施してベースコンタクト層９を形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程とほぼ同等の工程であり、第３中間体３１の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層３２を形成し、このフォトレジスト層３２に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施して図１０に示すように第３イオン注入制御開口部１５に相対する第３イオン注入開口部３３を形成する。
【００３９】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部３３を、第３イオン注入制御開口部１５に連通し、内層酸化シリコン層１９を介してエピタキシャル成長層４に形成したベース拡散層６のベースコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部３３を、第３イオン注入制御開口部１５に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。
【００４０】
したがって、第２イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程においてマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として第３イオン注入開口部３３を効率よく形成することが可能である。また、第２イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部３３を第１イオン注入開口部２９や第２イオン注入開口部３０に対してさほど精密に位置決めして形成する処理が不要である。
【００４１】
第２拡散層形成工程も、上述した第１拡散層形成工程と同様の工程であり、第２イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部３３から、イオン注入装置を用いて図１０矢印で示すように不純物元素のイオン注入を行う。第２拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介してベース拡散層６のベース拡散層形成領域内に拡散してベースコンタクト層９を形成し、第４中間体３４を製造する。
【００４２】
第２拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第３イオン注入開口部３３から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第３イオン注入制御開口部１５により規定してベース拡散層６のベースコンタクト層形成領域に注入する。第２電極層形成工程は、相対する第３イオン注入制御開口部１５と第３イオン注入開口部３３に多少の位置ズレが生じていても、精密なベースコンタクト層９を形成し、第４中間体３４を有する第４中間体３４を製造する。
【００４３】
トランジスタ１の製造工程においては、第４中間体３４の表面を被覆して絶縁保護する酸化シリコン層からなる絶縁保護層２０が形成される。絶縁保護層形成工程は、第４中間体３４に対して例えば後述する電極形成工程において各拡散層７〜９にそれぞれ相対して形成される各電極１６〜１８の形成領域をマスキングした状態で適宜の酸化膜形成法により絶縁保護層２０を形成する。絶縁保護層２０は、図１１に示すようにその一部が外層酸化シリコン層２５と一体化されるとともに、各電極１６〜１８の形成領域に対応して第１電極開口３５〜第３電極開口３７を形成して表面保護層を構成する。
【００４４】
トランジスタ１の製造工程においては、上述した各電極形成工程の後工程として結晶性回復等のアニール処理が施される。トランジスタ１の製造工程においては、第１電極開口３５〜第３電極開口３７を介して外方に臨ませられた第１拡散層形成工程により形成したコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８及び第２拡散層形成工程により形成したベースコンタクト層９に対してアニール処理が施される。
【００４５】
トランジスタ１の製造工程においては、第１電極開口３５〜第３電極開口３７を形成した第４中間体３４に対して適宜の電極形成工程を施して、アルミ等からなるコレクタ電極１６と、エミッタ電極１７と、ベース電極１８を形成する。電極形成工程は、コレクタコンタクト層７と接続され表面を絶縁保護層２０から露出されるコレクタ電極１６を形成し、同様にしてエミッタ拡散層８と接続されるエミッタ電極１７と、ベースコンタクト層９と接続されるベース電極１８を形成する。
【００４６】
トランジスタ１の製造工程においては、上述したように予め第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５を形成し、別工程の第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部２９及び第２イオン注入開口部３０と第２イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部３３からそれぞれ不純物元素イオンを注入してコレクタコンタクト層７及びエミッタ拡散層８とベースコンタクト層９を形成する。したがって、トランジスタ１の製造工程においては、コレクタコンタクト層７及びエミッタ拡散層８とベースコンタクト層９が、第１イオン注入制御開口部１３〜第３イオン注入制御開口部１５と相対する第１イオン注入開口部２９と第２イオン注入開口部３０と第３イオン注入開口部３３とによりセルフアライメント構造を構成して形成される。トランジスタ１の製造工程においては、このセルフアライメント構造によりコレクタコンタクト層７とエミッタ拡散層８とベースコンタクト層９が相互に精密に位置合わせされて形成され、歩留りと特性の向上を図ってトランジスタ１を製造する。
【００４７】
本発明は、上述した第１の実施の形態として示したＮＰＮ型トランジスタ１の製造方法に限定されないことは勿論であり、例えば図１２乃至図１７に示したバーティカルＰＮＰ型トランジスタ（以下、単にＶトランジスタと称する。）４０の製造工程にも適用可能である。なお、Ｖトランジスタ４０も、基本的な構成及び製造工程を従来のバーティカルＰＮＰ型トランジスタと同様とし、詳細を後述するようにセルフアライメント構造により不純物元素のイオン注入が行われて高精度の各電極層を形成する構成と工程に特徴を有している。
【００４８】
Ｖトランジスタ４０は、図１２に示すようにｐ−型シリコン基板４１にｎ＋型の第１埋込み拡散層４２を形成するとともにこの第１埋込み拡散層４２上にｐ＋型の第２埋込み拡散層４３を形成し、これら第１埋込み拡散層４２と第２埋込み拡散層４３を覆ってシリコン基板４１上にｎ−型エピタキシャル成長層（半導体層）４４が形成される。Ｖトランジスタ４０にも、第１埋込み拡散層４２を囲んでトレンチ構造からなるアイソレーション部４５が形成される。
【００４９】
Ｖトランジスタ４０は、アイソレーション部４５により囲まれた領域を電極層形成領域とし、第２埋込み拡散層４３にｐ＋型拡散層からなるコレクタコンタクト４６が形成されるとともに、第２埋込み拡散層４３上に形成されたｎ＋型の拡散層６０にｐ＋型拡散層からなるエミッタ拡散層４７を形成しかつコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７との間にｎ＋型拡散層からなるベースコンタクト層４８が形成される。Ｖトランジスタ４０も、アイソレーション部４５がアイソレーショントレンチ４９と、その内部に充填形成された内壁酸化シリコン膜５０及びポリシリコン層５１により構成される。
【００５０】
Ｖトランジスタ４０は、エピタキシャル成長層４４と各拡散層４６〜４８を被覆して内層酸化シリコン層５２が形成される。Ｖトランジスタ４０は、内層酸化シリコン層５２が内壁酸化シリコン膜５０と一体化され、全体をポリシリコン層５１により被覆される。Ｖトランジスタ４０は、ポリシリコン層５１を被覆して絶縁保護層を構成する外層各酸化シリコン層５３が形成される。
【００５１】
Ｖトランジスタ４０は、ポリシリコン層５１と内層酸化シリコン層５２及び外層酸化シリコン層５３を貫通して各拡散層４６〜４８に相対する部位が開口され、これら開口部にコレクタ電極５４とエミッタ電極５５とベース電極５６が先端部を露出させて設けられている。Ｖトランジスタ４０は、ポリシリコン層５１と内層酸化シリコン層５２に形成されて各電極５４〜５６を設ける各開口部が、第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を構成する。
【００５２】
Ｖトランジスタ４０においても、これら第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９が、詳細を後述するように別工程で不純物元素を第２埋込み拡散層４３やエピタキシャル成長層４４の各拡散層形成領域にそれぞれイオン注入する際に、相互の位置決め作用を奏するセルフアライメント構造を構成する。したがって、Ｖトランジスタ４０においても、各電極層５４〜５６が相互に精密に位置合わせされることにより、安定した特性を有するとともに歩留りの向上を図って製造される。
【００５３】
Ｖトランジスタ４０の製造工程も、基本的な工程を上述したトランジスタ１の製造工程とほぼ同様とし、シリコン基板４１の主面上にＣＶＤ法等により全面に亘ってマスク層となる酸化シリコン膜を形成するとともに、フォトリソグラフィ工程やドライエッチング法等によりこの酸化シリコン膜に対して第１埋込み拡散層４２の形成領域に対応してイオン注入開口部を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、イオン注入開口部から不純物元素のイオン注入を行って第１埋込み拡散層４２を形成するとともに、アニール処理を施した後に酸化シリコン膜を除去する。
【００５４】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、第１埋込み拡散層４２を含むシリコン基板４１の主面上に酸化シリコンの形成後フォトレジスト層を形成してフォトリソグラフィ工程やドライエッチング法等を施してイオン注入開口部を形成し、このイオン注入開口部からイオン注入を行って第１埋込み拡散層４２に第２埋込み拡散層４３を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、エピタキシャル成長装置により第１埋込み拡散層４２や第２埋込み拡散層４３を形成したシリコン基板４１の主面上にエピタキシャル成長層４４を全面に亘って形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、適宜の酸化膜形成法によりエピタキシャル成長層４４上に全面に亘って内層酸化シリコン層５２を形成する。
【００５５】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、内層酸化シリコン層５２上にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層にフォトリソグラフィ工程等を施して第２埋込み拡散層４３に相対する領域に内層酸化シリコン層５２を貫通してエピタキシャル成長層４４に達するイオン注入開口部を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、イオン注入開口部から不純物元素のイオン注入を行い、エピタキシャル成長層４４を拡散して第２埋込み拡散層４３の両側位置においてに一体化するｐ＋型の拡散層からなる電極形成拡散層４３Ａ、４３Ａを形成する。
【００５６】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、内層酸化シリコン層５２上にフォトレジスト層を形成し、フォトリソグラフィ工程等を施して電極形成拡散層４３Ａ、４３Ａ間の領域を開口させてイオン注入開口部を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、イオン注入開口部からｎ＋不純物元素のイオン注入を行ってエピタキシャル成長層４４内を拡散して第２埋込み拡散層４３に達する拡散層６０を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、フォトレジスト層を除去するとともにアニール処理を施して第１中間体６１を製造する。
【００５７】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、上述した工程を経て製造した第１中間体６１に対してアイソレーション部形成工程を施して図１３に示すように第１埋込み拡散層４２を囲みかつシリコン基板４１に達する深さを有して拡散層形成領域を区割りするアイソレーショントレンチ４９を形成する。アイソレーション部形成工程は、内層酸化シリコン層５２に対してフォトレジストを塗布してフォトレジスト層６２を形成し、このフォトレジスト層６２に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施してアイソレーショントレンチ形成領域に開口部を形成する。
【００５８】
アイソレーション部形成工程は、プラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って内層酸化シリコン層５２とエピタキシャル成長層４４を貫通してシリコン基板４１に達するアイソレーショントレンチ４９を形成する。アイソレーション部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層６２を除去する。アイソレーション部形成工程は、ＣＶＤ法等の酸化膜形成処理によりアイソレーショントレンチ４９の内壁に開口部において内層酸化シリコン層５２と一体化された内壁酸化シリコン膜５０を形成する。
【００５９】
アイソレーション部形成工程は、ＣＶＤ法等により内層酸化シリコン層５２の全面を被覆するとともにアイソレーショントレンチ４９内を埋め込むポリシリコン層５１を形成することによりアイソレーション部４５を形成する。Ｖトランジスタ４０の製造工程は、酸化膜形成処理を施してポリシリコン層５１上に外層酸化シリコン層５３を全面に亘って形成し、図１４に示した第２中間体６３を製造する。
【００６０】
Ｖトランジスタ４０の製造工程においても、上述した工程を経て製造した第２中間体６３に対して、本発明の特徴工程であるイオン注入制御開口部形成工程と、第１イオン注入マスク層形成工程及び第１拡散層形成工程と、第２イオン注入マスク層形成工程及び第２拡散層形成工程とを施してＶトランジスタ４０を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を一括して形成する。
【００６１】
イオン注入制御開口部形成工程は、一方の拡散層４３Ａと拡散層６０に形成する各拡散層４６〜４８の形成領域にそれぞれ相対して、外層酸化シリコン層５３とポリシリコン層５１を貫通する第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を形成する。イオン注入制御開口部形成工程も、外層酸化シリコン層５３上にフォトレジストを塗布してフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層上に各電極層形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。イオン注入制御開口部形成工程は、一連のフォトリソグラフィ工程を施してフォトレジスト層の各電極層形成領域の対応部位にそれぞれ開口部を形成する。
【００６２】
イオン注入制御開口部形成工程は、例えばプラズマエッチング装置等を用いるドライエッチング法により、形成した開口部からプラズマ照射を行って、第２中間体６３に対して外層酸化シリコン層５３とポリシリコン層５１を貫通する第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を形成する。イオン注入制御開口部形成工程は、適宜の方法によりマスク層を構成するフォトレジスト層を除去して図１５に示した第３中間体６４を製造する。
【００６３】
すなわち、イオン注入制御開口部形成工程においては、上述した工程を経て外層酸化シリコン層５３とポリシリコン層５１を貫通し内層酸化シリコン層５２を介して拡散層４３Ａと拡散層６０の各電極層形成領域に精密に位置決めされた、換言すれば互いに精密に位置決めされた第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を予め一括して形成した第２中間体６３を製造する。イオン注入制御開口部形成工程は、第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９が、それぞれ相対する各拡散層形成領域に対応した開口寸法を有して形成される。
【００６４】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、上述した工程を経て製造した第３中間体６４に対して、第１イオン注入マスク層形成工程と第１拡散層形成工程とを施してベースコンタクト層４８を形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第３中間体６４の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層６５を形成し、このフォトレジスト層６５上にベースコンタクト層４８の形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。なお、フォトレジスト層６５は、後述する第１拡散層形成工程が終了すると、適宜の方法により第２中間体６３の表面上から除去される。
【００６５】
第１イオン注入マスク層形成工程は、フォトレジスト層６５に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施すことにより、図１６に示すようにこのフォトレジスト層６５に第３イオン注入制御開口部５９に相対する第３イオン注入開口部６６を形成する。なお、第１イオン注入マスク層形成工程では、同図に示すようにコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７の形成領域と対応する部位をフォトレジスト層６５により被覆状態とする。
【００６６】
第１イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部６６を、第３イオン注入制御開口部５９に連通し、内層酸化シリコン層５２を介して拡散層６０のベースコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第１イオン注入マスク層形成工程は、第３イオン注入開口部６６を、第３イオン注入制御開口部５９に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。したがって、第１イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程においてマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として、第３イオン注入開口部６６を効率よく形成することが可能である。
【００６７】
第１電極層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部６６から、イオン注入装置を用いて図１６矢印で示すようにｎ＋型不純物元素のイオン注入を行う。第１拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層５２を介して拡散層６０のベース拡散層形成領域の内部に拡散してベースコンタクト層４８形成し、同図に示す第３中間体６７を製造する。
【００６８】
第１拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第３イオン注入開口部６６から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第３イオン注入制御開口部５９により規定して拡散層６０のベース電極層形成領域に注入する。第１拡散層形成工程は、相対する第３イオン注入制御開口部５９と第３イオン注入開口部６６に多少の位置ズレが生じていても、精密なベースコンタクト４８を有する第４中間体６７を製造する。
【００６９】
Ｖトランジスタ４０の製造工程は、上述した工程を経て製造した第４中間体６７に対して第２イオン注入マスク層形成工程と第２拡散層形成工程とを施してコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７を一括して形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程とほぼ同等の工程であり、第４中間体６７の表面上に全面に亘ってフォトレジスト層６８を形成し、このフォトレジスト層６８に対して一連のフォトリソグラフィ工程を施して図１７に示すように第１イオン注入制御開口部５７に相対する第１イオン注入開口部６９と第２イオン注入制御開口部５８に相対する第２イオン注入開口部７０を同時に形成する。なお、第２イオン注入マスク層形成工程では、同図に示すようにベースコンタクト層４８の形成領域と対応する部位をフォトレジスト層６８により被覆状態を保持する。
【００７０】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第４中間体６７に形成したフォトレジスト層６８上にコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７の形成領域の対応部位を開口（又は閉塞）したマスクシートを位置合わせして積層する。
【００７１】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部６９を、第１イオン注入制御開口部５７に連通し、内層酸化シリコン層５２を介して拡散層４３Ａのコレクタコンタクト層形成領域に対向位置して形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部７０を内層酸化シリコン層５２を介してエピタキシャル成長層４４に形成した拡散層６０のエミッタ拡散層形成領域に対向位置して形成する。
【００７２】
第２イオン注入マスク層形成工程は、第１イオン注入開口部６９を、第１イオン注入制御開口部５７に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。第２イオン注入マスク層形成工程は、第２イオン注入開口部７０も、第２イオン注入制御開口部５８に対してやや大きな開口寸法を有する開口部として形成する。したがって、第１イオン注入マスク層形成工程は、上述したフォトリソグラフィ工程において前工程で形成した第３イオン注入開口部６６に対してマスクシートをさほど精密に位置決めする操作を不要として第１イオン注入開口部６９や第２イオン注入開口部７０を効率よく形成することが可能である。
【００７３】
第２拡散層形成工程は、上述した第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部６９と第２イオン注入開口部７０から、イオン注入装置を用いて図１７矢印で示すようにそれぞれｐ＋型不純物元素のイオン注入を行う。第２拡散層形成工程は、注入された不純物元素が内層酸化シリコン層１９を介して拡散層４３Ａのコレクタコンタクト層形成領域と拡散層６０のエミッタ層形成領域においてそれぞれ内部に拡散してコレクタコンタクト層４６及びエミッタ拡散層４７を同時に形成し、図１７に示した第５中間体７１を製造する。
【００７４】
第２拡散層形成工程は、上述したように大開口寸法の第１イオン注入開口部６９から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第１イオン注入制御開口部５７により規定して拡散層４３Ａのコレクタコンタクト層形成領域に注入する。第２拡散層形成工程は、同様にして大開口寸法の第２イオン注入開口部７０から注入する不純物元素イオンを小開口寸法の第２イオン注入制御開口部５８により規定して拡散層６０のエミッタ拡散層形成領域に注入する。第２拡散層形成工程は、相対する第１イオン注入制御開口部５７と第１イオン注入開口部６９及び第２イオン注入制御開口部５８と第２イオン注入開口部７０に多少の位置ズレが生じていても、精密なコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７を有する第５中間体７１を製造する。
【００７５】
Ｖトランジスタ４０の製造工程においては、第２拡散層形成工程の後工程として、第１拡散層形成工程により形成したベースコンタクト層４８と第２拡散層形成工程により形成したコレクタコンタクト層４６とエミッタ拡散層４７に対してアニール処理が施される。Ｖトランジスタ４０の製造工程においては、各イオン注入制御開口部５７〜５９にそれぞれ相対して形成した第１イオン注入開口部６９、第２イオン注入開口部７０及び第３イオン注入開口部６６に対してそれぞれ適宜の電極形成工程を施して、アルミ等からなるコレクタ電極５４と、エミッタ電極５５と、ベース電極５６を形成する。電極形成工程は、コレクタ電極層４６と接続され表面を外層酸化シリコン層５３から露出されるコレクタ電極５４を形成し、同様にしてエミッタ拡散層４７と接続されるエミッタ電極５５と、ベースコンタクト層４８と接続されるベース電極５６を形成する。
【００７６】
Ｖトランジスタ４０の製造工程においても、上述したように予め第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９を形成し、第１イオン注入マスク層形成工程により形成した第３イオン注入開口部６６から不純物元素イオンを注入してベースコンタクト層４８を形成するとともに別工程の第２イオン注入マスク層形成工程により形成した第１イオン注入開口部６９と第２イオン注入開口部７０からそれぞれ不純物元素イオンを注入してコレクタコンタクト層４６及びエミッタ拡散層４７を形成する。
【００７７】
したがって、Ｖトランジスタ４０の製造工程においても、コレクタコンタクト層４６及びエミッタ拡散層４７とベースコンタクト層４８が、それぞれ第１イオン注入制御開口部５７〜第３イオン注入制御開口部５９と相対する第１イオン注入開口部６９、第２イオン注入開口部７０及び第３イオン注入開口部６６とによりセルフアライメント構造を構成し、互いに精密に位置合わせされて形成される。したがって、Ｖトランジスタ４０の製造工程においては、このセルフアライメント構造により、歩留りと特性の向上を図ってＶトランジスタ４０を製造する。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施の形態として示す製造工程により製造されたＮＰＮ型トランジスタの要部断面図である。
【図２】埋込み拡散層の形成工程の説明図である。
【図３】エピタキシャル成長層の形成工程の説明図である。
【図４】拡散層６の形成工程の説明図である。
【図５】拡散層６のアニール処理と内層酸化シリコン層の形成工程の説明図である。
【図６】アイソレーショントレンチの形成工程の説明図である。
【図７】アイソレーショントレンチの埋込み工程から外層酸化シリコン層の形成工程の説明図である。
【図８】ポリシリコン層と外層酸化シリコン層にイオン注入制御開口部を形成する工程の説明図である。
【図９】第１不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１０】第２不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１１】電極開口部の形成工程と絶縁保護層の形成工程の説明図である。
【図１２】第２の実施の形態として示す製造工程により製造されたバーティカルＰＮＰ型トランジスタの要部断面図である。
【図１３】アイソレーショントレンチの形成工程の説明図である。
【図１４】アイソレーショントレンチの埋込み工程から外層酸化シリコン層の形成工程の説明図である。
【図１５】ポリシリコン層と外層酸化シリコン層にイオン注入制御開口部を形成する工程の説明図である。
【図１６】第１不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１７】第２不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１８】従来の半導体装置の製造工程におけるｎ型不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【図１９】ｐ型不純物元素のイオン注入工程の説明図である。
【符号の説明】
【００７９】
１ トランジスタ
２ シリコン基板
３ 埋込み拡散層
４ エピタキシャル成長層
５ アイソレーション部
６ 拡散層
７ コレクタコンタクト層
８ エミッタ拡散層
９ ベースコンタクト層
１０ アイソレーショントレンチ
１１ 内壁酸化シリコン膜
１２ ポリシリコン層
１３ 第１イオン注入制御開口部
１４ 第２イオン注入制御開口部
１５ 第３イオン注入制御開口部
１６ コレクタ電極
１７ エミッタ電極
１８ ベース電極
１９ 内層酸化シリコン層
２０ 絶縁保護層
２１ 酸化シリコン膜
２２ イオン注入開口部
２３ フォトレジスト層
２４ フォトレジスト層
２５ 外層酸化シリコン層
２８ フォトレジスト層
２９ 第１イオン注入開口部
３０ 第２イオン注入開口部
３２ フォトレジスト層
３３ 第３イオン注入開口部
４０ Ｖトランジスタ
４１ シリコン基板
４２ 第１埋込み拡散層
４３ 第２埋込み拡散層
４４ エピタキシャル成長層
４５ アイソレーション部
４６ コレクタコンタクト層
４７ エミッタ拡散層
４８ ベースコンタクト層
４９ アイソレーショントレンチ
５０ 内壁酸化シリコン膜
５１ ポリシリコン層
５２ 内層酸化シリコン層
５３ 外層酸化シリコン層
５４ コレクタ電極
５５ エミッタ電極
５６ ベース電極
５７ 第１イオン注入制御開口部
５８ 第２イオン注入制御開口部
５９ 第３イオン注入制御開口部
６０ 第３埋込み拡散層
６６ 第３イオン注入開口部
６９ 第１イオン注入開口部
７０ 第２イオン注入開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体層に形成したトレンチ構造のアイソレーション領域に囲まれた拡散層形成領域に対応してマスク層に形成した複数のイオン注入開口部を介してそれぞれ不純物元素のイオン注入を行うことにより、前記半導体層内に複数の拡散層を形成する拡散層形成工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体層上に全面に亘ってアイソレーショントレンチを埋めるポリシリコン層と酸化絶縁層を形成するポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程と、
前記ポリシリコン層・酸化絶縁層に対して、前記各拡散層形成領域にそれぞれ対応した開口寸法を有して前記半導体層を外方に臨ませる複数のイオン注入制御開口部を形成するイオン注入制御開口部形成工程と、
前記ポリシリコン層・酸化絶縁層上に、前記イオン注入制御開口部にそれぞれ対応位置し、前記イオン注入制御開口部を介して前記半導体層を外方に臨ませる複数のイオン注入開口部を有するマスク層を形成するイオン注入マスク層形成工程と、
前記半導体層の各拡散層形成領域に対して前記マスク層に形成した前記各イオン注入開口部と前記ポリシリコン層・酸化絶縁層に形成した前記各イオン注入制御開口部を介してそれぞれ不純物元素のイオン注入を行うことにより、前記半導体層内に複数の拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ポリシリコン層・酸化絶縁層上から前記マスク層を剥離するマスク層剥離工程とを有し、
前記イオン注入制御開口部形成工程により前記半導体層に対して前記各拡散層形成領域をそれぞれ区割りする前記各イオン注入制御開口部を予め形成した状態で、所定の前記拡散層を形成する前記イオン注入マスク層形成工程と前記拡散層形成工程が繰り返し実施されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記イオン注入マスク層形成工程において、前記イオン注入開口部が、前記イオン注入制御開口部に対してその開口寸法と同等若しくはやや大きな開口寸法を有して形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
半導体層に形成したトレンチ構造のアイソレーション領域に囲まれた拡散層形成領域に対応してマスク層に形成した複数のイオン注入開口部を介してそれぞれ不純物元素のイオン注入を行うことにより、前記半導体層内に複数の拡散層を形成する拡散層形成工程を有する半導体装置の製造方法において、
前記半導体層上に全面に亘ってアイソレーショントレンチを埋めるポリシリコン層と酸化絶縁層を形成するポリシリコン層・酸化絶縁層形成工程と、
前記ポリシリコン層・酸化絶縁層に対して、前記各拡散層形成領域にそれぞれ対応した開口寸法を有して前記半導体層を外方に臨ませる複数のイオン注入制御開口部を形成するイオン注入制御開口部形成工程と、
前記ポリシリコン層・酸化絶縁層上に、前記イオン注入制御開口部にそれぞれ対応位置し、前記イオン注入制御開口部を介して前記半導体層を外方に臨ませる複数のイオン注入開口部を有するマスク層を形成するイオン注入マスク層形成工程と、
前記半導体層の各拡散層形成領域に対して前記マスク層に形成した前記各イオン注入開口部と前記ポリシリコン層・酸化絶縁層に形成した前記各イオン注入制御開口部を介してそれぞれ不純物元素のイオン注入を行うことにより、前記半導体層内に複数の拡散層を形成する拡散層形成工程と、
前記ポリシリコン層・酸化絶縁層上から前記マスク層を剥離するマスク層剥離工程とを有し、
前記イオン注入制御開口部形成工程により前記半導体層に対して前記各拡散層形成領域をそれぞれ区割りする前記各イオン注入制御開口部を予め形成した状態で、所定の前記拡散層を形成する前記イオン注入マスク層形成工程と前記拡散層形成工程が繰り返し実施されることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記イオン注入マスク層形成工程において、前記イオン注入開口部が、前記イオン注入制御開口部に対してその開口寸法と同等若しくはやや大きな開口寸法を有して形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００８−２４３９０５（Ｐ２００８−２４３９０５Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７８７２０（Ｐ２００７−７８７２０）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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