JPH02106937A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH02106937A
JPH02106937A JP63260962A JP26096288A JPH02106937A JP H02106937 A JPH02106937 A JP H02106937A JP 63260962 A JP63260962 A JP 63260962A JP 26096288 A JP26096288 A JP 26096288A JP H02106937 A JPH02106937 A JP H02106937A
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JP
Japan
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layer
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type
external base
substrate
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Pending
Application number
JP63260962A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Fujioka
洋 藤岡
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔(既  要〕 5iGe層から成るベースを有するヘテロバイポーラト
ランジスタ(IIBT)に関し。
低抵抗の外部ベースを有するヘテロバイポーラトランジ
スタを高歩留りで製造可能4とすることを目的とし St基板(10)の一表面上の所定領域に形成された5
iGe層(15)から成るベース領域と、該基板表面に
設けられ且つ該ベース領域の周辺部下面に接続された外
部ベース(14)とを有するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、シリコン・ゲルマニウム(SiGe)から成
るベース層を有するヘテロバイポーラトランジスタ(H
BT)に関する。
〔従来の技術〕
ヘテロバイポーラトランジスタは、ベース不純物濃度を
エミッタ不純物濃度より高くしても高電流増幅率(h、
)を得ることができるとともに、へ−大抵抗を低減でき
るために高速動作が可能であるという特徴を有する。
最近、シリコン(Si)基板上にエピタキシャル成長さ
せた5iGe層をベースとするヘテロバイポーラトラン
ジスタが提案された。(S、 S、↑Ver+ eta
l、、; IEDM Tech、 Dig、lpp、3
25−354.1987)この構成によれば、確立され
たシリコン集積回路技術を基礎としてヘテロバイポーラ
トランジスタを製造可能であり、ヘテロバイポーラトラ
ンジスタの実用化を促進するものとして期待されている
〔発明が解決しようとする課題〕
上記へテロバイポーラトランジスタ(HBT”)の概要
構造は第5図の断面図に示すごと<+  n型のSi基
板1をコレクタとし、この上に順次エピタキシャル成長
させたp型の5iGe層2とn型のSi層3をそれぞれ
ベースおよびエミッタとする。5iGe層2はその一部
が外部ベース4となるようにパターンニングされている
。なお1図において、符号5は絶縁層、符号6および7
は絶縁層5の所定位置に設けられた開口を通じてそれぞ
れ外部ベース4および54層3に接続された電極である
しかしながら、 Si基板1上に良好な結晶性を以てエ
ピタキシャル成長可能な5iGe層の厚さは高々400
人である。その結果、外部ベース4はその厚さが薄く、
抵抗値が高くなる。また、外部へ−ス4が残るように数
100人程程度5iGe層2をエツチングする際の終点
検出が難しく、外部ベース4の厚さが変動しやすいばか
りでなく、外部ベース4すべてがエツチングされてしま
うという不良のために、高い歩留りが得られ難い等の問
題があった。
本発明は、上記従来の構造におけるようにベースとなる
5iGe層によって外部ベースを構成しないことにより
、低抵抗の外部ベースを有するヘテロバイポーラトラン
ジスタを高歩留りで製造可能とすることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、 Si基板(10)の一表面上の所定領域
に形成された5iGe層(15)から成るベース領域と
該基板表面に設けられ且つ該ベース領域の周辺部下面に
接続された外部ベース(14)とを有することを特徴と
する本発明に係るヘテロバイポーラトランジスタによっ
て達成される。
〔作 用〕
ベースとなる5rGe層を形成する前に、基板表面上に
画定された所定領域内の周辺部に重なるようにして該領
域周囲に、p型不純物を導入するか。
あるいは、p型不純物をドープした多結晶シリコン層を
堆積して成る外部ベースを形成しておき。
そののち5iGe層およびエミッタを構成するSi層を
成長する。そして、前記所定領域内にのみ5iGe層お
よびSi層が残るようにパターンニングする。この構造
によれば、外部ベースの厚さはベースとなる5iGe層
の厚さとは独立に制御可能となる。その結果、外部ベー
スの抵抗値が低減可能となり、したがって、 5iGe
層をベースとするHBTの動作速度を向上できる。また
8外部ベースの形成のためのエツチングにおける終点検
出が確実に行われ、該118Tの製造歩留りを向上でき
る。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
第1図は本発明の一実施例を示す要部断面図であって、
 Si基板10には分離絶縁層11が形成されており1
分離絶縁層11によって画定される所定領域に、コレク
タコンタクトとなるn゛埋込層12とコレクタとなるn
型Si層13が形成されている。St層13の所定領域
には、熱拡散あるいはイオン注入によってp型不純物が
導入された外部ベース14が形成されている。そして、
31層13上には、その周辺部が外部ベース14と重な
るようにして、ベースとなるp型の5iGe層15が形
成されており、さらに5iGe層15上には、エミッタ
となるn型のSi層16が形成されている。なお、 5
iGe層15およびSt層16の厚さは、それぞれ、約
400人および約3000人である。
また、外部ベース14におけるp型不純物濃度は。
例えばlXl014原子/CII+2である。
Si基板10上の全面には1例えばSiO□から成る眉
間絶縁層17が形成されており、眉間絶縁層17の所定
位置に設けられた開口からそれぞれSi層13.外部ベ
ース14.およびSi層16に接続する金属電極18が
形成されて、ヘテロバイポーラトランジスタが構成され
ている。
上記本発明の構造によれば、外部ベース14の抵抗値は
、 5iGe層15の厚さとは無関係に、p型不純物が
導入された領域の寸法および不純物濃度によって決る。
したがって、第5図に示す従来の構造における外部ベー
ス4の抵抗値に比べて低減可能である。また、外部ベー
スとして5iGe層15を残す必要がないので、 5i
Ge層15およびSi層16のパターンニングするため
のエツチングにおける終点検出は、外部ベース14が表
出することにより確実かつ容易に行える。さらに、外部
ベース14を構成する不純物拡散層の深さを数1000
人程度Ce御することは容易であり、上記エツチング工
程において外部ベース14の表面が多少エツチングされ
ても外部ベース抵抗値に対して実質的な支障は生じない
第2図は、第1図に示す本発明の構造のへテロバイポー
ラトランジスタ(I(BT)の製造工程の要部を説明す
るための断面図である。
第2図(a)を参照して2図示されていないが、Si基
板10には前記分離絶縁層11.  n”埋込層12.
n型の81層13が形成されている。外部ベース14に
対応する開口21を有するレジスト層20をSi基Fi
lO上に形成し、レジスト層20をマスクとしてSi基
板10に1例えば硼素(B)をイオン注入する。このイ
オン注入条件の例は、イオン加速エネルギー30KeV
ドーズ量lXl0”原子/cII+2である。これによ
り。
p型不純物領域22が形成される。なお、上記レジスト
層20の代わりにSiO□膜から成るマスクを設けたの
ち、 Si基板10全面にBSG (硼珪酸ガラス)膜
を設け、熱処理してBSG中の硼素をSi基板1oに選
択拡散させることにより外部ベース14を形成してもよ
い。
上記ののち、レジスト120を除去し、さらに。
Si基板lOをN2ガス雰囲気中、900℃で30分間
アニールする。これによりイオン注入された硼素(B)
が活性化され、p型不純物領域22は前記外部ベース1
4となる。次いで、 Si基板10を1例えば赤外線ラ
ンプ加熱法を用いるラピッドサーマルエピタキシャル成
長装置内に設置し、このエピタキシャル成長装置内に成
長原料ガスとしてSiH4とGeH,およびドーピング
原料ガスとしてB2H6をそれぞれ導入してSt基板l
O上に厚さ約400人のp型5iGe層15をエピタキ
シャル成長させる。5iGe層I5におけるp型不純物
濃度は7X10”原子/c112程度とする。この場合
、 5iGeji15における組成比は、ヘテロバイポ
ーラトランジスタの電流増幅率の設計値にもとづいて1
例えばSi:Ge・8:2に決められる。次いで、成長
原料ガスSiH4とドーピング原料ガスとしてのA s
 !+ 3を導入し、 5iGe層15上に厚さ約30
00人のn型Si層16をエピタキシャル成長させる。
5ii16におけるn型不純物濃度はlXl0”原子/
c1112程度とする。この状態を第2図(blに示す
。なお、上記における5iGe層15およびSi層1G
の成長は、 MBE等の気相成長方法を用い得ることは
言うまでもない。
上記ののち、第2図(C)に示すように、その周辺部が
外部ベースI4と重なるレジスト層23を5iN16上
に形成し、レジスト層23をマスクとして、露出してい
るSi層16および5iGe層15を除去する。この除
去は1例えばC1,とCCt、の混合ガスをエツチング
剤とするRIB法により実施することができる。
その結果、 Si基板lO上の所定領域にメサ状の5i
Ge層15と5iji16が形成される。なお、上記R
fHにおいて、メサ状の5iGe層15等の周囲におけ
るSi基板10が若干除去され9図示のように5iGe
層15の下部にSi基板lOがメサ状に形成された構造
となっても差支えなく、あるいは、第2図(d+に示す
ように。
メサ状の5iGeji15周囲に薄い5iGe層が残っ
ても差支えない。
以後、第1図に示すような層間絶縁層17および金属電
極18を形成して本発明のへテロバイポーラトランジス
タが完成する。
第3図は1本発明のへテロバイポーラトランジスタ(H
BT)の構造の別の実施例を示す要部断面図である。本
実施例は9周知の5rcosの技術を利用したものであ
って、Si基板10には分離絶縁層11゜n゛埋込12
およびn型5iN13が形成されている。
5ICOS構造のバイポーラトランジスタにおいては。
n型りt層13の上部には、外部ベース電極となる多結
晶シリコン層25に接するp型のSi層13′が形成さ
れており、これがベースを構成するが1本発明において
は54層13’をn型とし、81層13と一体に形成す
る。5rcos構造におけるのと同様に多結晶シリコン
層25にはp型不純物がドープされており。
その結果、Si層I3にはこのp型不純物が拡散したp
’pff域26が形成されている。
多結晶シリコン層25が形成されたSii板IO表面に
、それぞれ前記実施例と同様の厚さおよび不純物濃度を
有するp型5iGe層とn型Si層を順次エビクキシャ
ル成長させたのち、これらの層を選択的にエツチングし
て1図示のように、ベースとなるp型5iGe層15と
エミッタとなるn型Si層16を形成する。p型5iG
e層15はその周辺部がp″領域26と接するようにパ
ターンニングされている。以後。
前記実施例と同様に、 Si基板IO上に層間絶縁層1
7および金属電極18を形成して本発明の構造を有する
ヘテロバイポーラトランジスタが完成される。
第4図は本発明のへテロバイポーラトランジスタ(II
BT)の構造のさらに別の実施例を示す要部断面図であ
る。前記実施例と同様に、 Si基板10にはn°埋込
層12.n型Si層13および分離絶縁層11が形成さ
れている。本実施例の構造においては9分離絶縁層11
上1例えば多結晶シリコン層から成る外部ベース27が
形成されている。Si基板10上には。
その周囲が外部ベース27と接するようにp型5iGe
層15が、そして、 5iGe層15上にはn型Si層
16が形成されている。外部ベース27はp型不純物が
ドープされている。5iGe層15およびSi層16の
厚さおよび不純物濃度は前記実施例と同様であり、同一
マスクを用いてパターンニングされることも前記実施例
と同様である。さらに、絶縁層17および金属電極18
を形成して本発明の構造を有するヘテロバイポーラトラ
ンジスタが完成される。
〔発明の効果〕
本発明によれば、 5iGe層をベースとするヘテロバ
イポーラトランジスタにおいて外部ベース抵抗を低減で
き、動作速度を向上可能とする効果がある。さらに、外
部ベース領域にベースを構成する5iGe層を残す必要
はな(,5iGe層をベースの形状にパターンニングす
るだめのエツチングにおける終点検出が容易、となり、
製造歩留りを向上可能とする効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構造を有するI(BTの一実施例を示
す要部断面図。 第2図は本発明の構造を有するHBTの製造工程の要部
を説明するための断面図 第3図と第4図は本発明の構造を存するI(BTのそれ
ぞれ別の実施例を示す要部断面図。 第5図は従来のHBTの概要構造を示す要部断面図 である。 図において。 10はSi基板。 11は分離絶縁層。 12は埋込層。 13と16はSi層 14は外部ベース 15は5iGe層。 17は層間絶縁層 18は金属電極。 20と23はレジスト層。 21は開口。 22はp型不純物領域。 25は多結晶シリコン層。 26はp″領域 27は外部ベース 不発FfI/)市■乏1澗するH改丁の製造工程の硬部
説明記第  2  回 イ楚采のHBT15搗造乞示す電邦薦牟面図薯 り 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 基板(10)の一表面上の所定領域に形成されたシリコ
    ン・ゲルマニウム層(15)から成るベース領域と、 該基板表面に設けられ且つ該ベース領域の周辺部下面に
    接続された外部ベース(14) とを有することを特徴とする半導体装置。
JP63260962A 1988-10-17 1988-10-17 半導体装置 Pending JPH02106937A (ja)

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JP63260962A JPH02106937A (ja) 1988-10-17 1988-10-17 半導体装置

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JP63260962A JPH02106937A (ja) 1988-10-17 1988-10-17 半導体装置

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ID=17355180

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JP (1) JPH02106937A (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04322431A (ja) * 1991-04-23 1992-11-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置及びその製造方法
US5389803A (en) * 1993-03-29 1995-02-14 International Business Machines Corporation High-gain Si/SiGe MIS heterojunction bipolar transistors
US5440152A (en) * 1993-11-26 1995-08-08 Nec Corporation Heterojunction bipolar transistor having particular Ge distributions and gradients
US5523606A (en) * 1993-10-07 1996-06-04 Nec Corporation BiCMOS semiconductor device having SiGe heterojunction and Si homo-junction transistors

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