JPH0220025A - バイポーラ・トランジスタ構造 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ｎ型ドープ・コレクタ区域とコレクタ接続
区域、自己整合形エミッタ・ベース区域、ドープされた
ポリシリコン層から成り不活性ベース領域とエミッタ領
域とコレクタ接続区域の上方で直接基板上に設けられ接
続を形成する構造、ベース接触用としてポリシリコン構
造の上方に設けられた金属ケイ化物構造、マスキング層
および絶縁分離層としてのＳｉｎ、層およびＳｉ０ｇ層
とポリシリコン層と金属ケイ化物層においての垂直エン
チング・プロフィルとを備え、ｎ型ドープ・エミンタ区
域はｐ型ドープ・ベース区域の中央に設けられてエミン
タ区域の下に活性ベース領域とそれを環状に囲んで不活
性ベース頭載が設けられているバイポーラ・トランジス
タ構造に関するものである。

〔従来の技術〕

多くの応用分野においてバイポーラ・トランジスタは特
にそのベース抵抗が低くなるように努められている。

ベース抵抗が低いバイポーラ・トランジスタは例えば欧
州特許出願公開第０２２６８９０号公報により公知であ
る。この場合ベース抵抗の低減はベース接続を形成する
ポリシリコン構造上にエミッタ接続と所属側面絶縁分離
層を作った後高融点金属のケイ化物又は高融点金属自体
から成る導電層を設けることによって達成される。この
導電層はエミッタ接続部を環状に囲む、導電層はエミッ
タ接続と所属側面絶縁分離層の形成後に始めてベース接
続を形成するポリシリコン構造上に設けられるから、ベ
ース接続区域を形成するポリシリコン構造の全表面を覆
うことはない、ベース抵抗を更に低下させるこの全面被
覆はこの場合不可能であるが、これは導１ｉ層の自己整
合形とりつけＧこ際してマスクとして使用されるエミッ
タ接続に対するｎ゛型ポリシリコンによる被覆が既にベ
ース接続区域を形成するポリシリコン構造の表面の一部
を覆っていることに基づくものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

この発明の目的は、更に低いベース抵抗を示すベース接
続区域を備えるバイポーラ・トランジスタ構造ならびに
そのベース接続区域の製造方法を提供することである。

〔課題を解決するための手段］ 第１の目的は、 ａ）　ベース接続がポリシリコン層、金属ケイ化物層お
よび５ｔｏｎＮを含む多層構造として作られ、ポリシリ
コン層と金属ケイ化物層の間に拡散障壁層が設けられ、
金属ケイ化物層の上にＳｉＯ□層が設けられていること
、 ｂ）　拡散障壁層が導電材料から成り、その内部ではポ
リシリコン層からのｐ型ドーパントの上に向かっての拡
散が不可能であってポリシリコン層内のｐ型ドーパント
の空乏化が避けられていること、 Ｃ）　ポリシリコン層と拡散障壁層と金属ケイ化物層が
共通の垂直エッチング・プロフィルを示し、それらの側
面がＳｔｏｗ層で覆われていることを特徴とするバイポ
ーラ・トランジスタ構造によって達成される。

第２の目的を達成するためには次の工程段ａ）、ｂ）、
ｃ）、ｄ）を含む製造方法を提案する。

ａ）　シリコン基板上にｐ°導電型の第１ポリシリコン
層を全面的に形成させた後、このポリシリコン層の上に
第１ポリシリコン層から上に向かうドーパント拡散を阻
止する導電性の拡散障壁層を全面的にとりつける。

ｂ）　拡散障壁層の上に金属ケイ化物層を全面的にとり
つける。

Ｃ）　金属ケイ化物層の上に酸化物層を全面的にとりつ
ける。

ｄ）　フォトレジスト技術により第１ポリシリコン層、
拡散障壁層、金属ゲイ化物層および酸化物層を一連の垂
直エッチング・プロフィルを作る乾式エッチングにより
それらが共通の垂直側面を持ちベース区域を画定するよ
うに構造化する。

〔作用効果］ よく知られているようにトランジスタ製造の以後の工程
段においてポリシリコン層中に含まれるｐ型ドーパント
の拡散によって不活性ベース区域が形成され、活性ベー
スと結合される。その際拡散障壁層がＳｔｏｗ層に向か
っ−このｐ型ドーパントの上方拡散を阻止する。

このようなドーパントの分離即ちポリシリコン層に含ま
れるドーパントの金属ケイ化物層を通してのＳｉｎ、層
への拡散は、ホウ素をドープされたポリシリコン層にお
いてその上に設けられたＴａＳｉ、層と共に重要な役目
を果たす、ここでは窒化チタン拡散障壁層の使用により
ホウ素分離が避けられる。

更に金属ホウ素結合によりホウ素ドープ・ポリシリコン
層とその上に設けられた金属ケイ化物層のドーパント空
乏化が生ずる。この反応は酸素が存在すると増強される
。この効果は特にケイ化タンタル、ケイ化チタン、ケイ
化コバルトおよびケイ化タングステンを金属ケイ化物層
に使用するとき発生するものである。

拡散障壁層を使用しないとポリシリコン層内でドーパン
トの空乏化が生ずるから、不活性ベースが充分な拡がり
をもって形成されることなく、従って不活性ベースと活
性ベースの間に必要な結合が生じない。

ドープされたポリシリコン層と金属ケイ化物層から成る
ポリジッド層と呼ばれる層をベース接続とする際に生ず
るこの重要な欠点は、現在の技術では金属ケイ化物層を
エミッタ・ポリシリコン層からのエミッタの成形と不活
性ベースの形成の後に始めてポリシリコン層上にとりつ
けることによって回避される。

この発明においてはベース接続を形成する多層構造にお
いてドープされたポリシリコン層を拡散障壁によって金
属ケイ化物層から分離することによってこの欠点が回避
される。この場合多層構造は不活性ベースが形成される
前に設けられている。

従ってこの発明は従来の技術に比べてポリシリコン層の
表面全体が金属ケイ化物層で覆われているという利点を
示す、これによってベース抵抗の明らかな低減が達成さ
れる。

〔実施例〕

図面に示した実施例についてこの発明を更に詳細に説明
する。

第１図にバイポーラ・トランジスタの断面の一部を示す
。ここには活性ベースｌと不活性ベース２が含まれ、そ
れらのベース区域は例えばホウ素のドーピングによって
ｐ導電型になっている。活性ベースｌの上にはエミッタ
７が置かれる。不活性ベース２の上には第１ポリシリコ
ン層３、拡散障壁４および金属ケイ化物層５を含むベー
ス接続区域が設けられる。第１ポリシリコンＩ’！３は
例えばホウ素ドーピングによりｐ型にドープされている
。拡散障壁層４は導電性であり、第１ポリシリコン層３
から上方に向かってのドーパント拡散を阻止する特性を
示す、この拡散障壁層４は例えば窒化チタン（ＴｉＮ）
から成り、その厚さは最低約２０ｎｍである。金属ケイ
化物層５は例えばＴａ５ｉｔから成る。ベース接続区域
の金属ケイ化物層５の上には絶縁分離層６が続く。この
絶縁分離層６は例えばＳｔｏｗから成り、第１ポリシリ
コン層３と拡散障壁層４と金属ケイ化物層５で形成され
る多層構造の側面を覆うように作られている。エミッタ
７の上方には第２のポリシリコン層８が設けられる。第
２ポリシリコン層８はｎ型にドープされてエミッタ拡散
に対するドーパント源ならびにエミッタ拡散として作用
する。絶縁分離層６が第２ポリシリコン層８をベース接
続としての多層構造から分離しているので、活性エミッ
タ７は活性ベースｌと不活性ベース２に対して自己整合
形の拡散侵入により形成される。

第２図と第３図についてバイポーラ・トランジスタ構造
に対するベース接続区域の形成方法を説明する。第２図
に示したデバイスは次の公知工程段によって作られる。

ρ型にドープされたシリコン基板ｌＯにマスクを使用す
るアンチモン又はヒ素のイオン注入により埋込み形のコ
レクタ区域１５が形成される。この埋込みコレクタ区域
１５を含むシリコン基板１０の表面にｎ−型ドープエピ
タキシィ層１３を析出させる。シリコン基板１０にホウ
素イオンの注入か拡散によってチャネル・ストッパ区域
１１を作る。チャネル・ストッパ区域１１は、シリコン
基板ｌＯ内の隣り合わせるコレクタ区域を確実に分離し
て厚い酸化膜の寄生トランジスタが形成されないように
するものである。エピタキシィ表面１３上には酸化シリ
コンと窒化シリコンから成る二重層が設けられ、窒化シ
リコン層の対応する構造化により続＜　ＬＯＧＯ３過程
又はそれに類似の過程に備える。このようにして作られ
た窒化シリコン構造をマスクとして使用し、活性トラン
ジスタ区域の分離に必要なフィールド酸化膜区域１４を
作る。続いて窒化物／酸化物マスク層を除去する。フォ
トレジスト技術の実施後リン原子の注入又は拡散によっ
てコレクタ接続区域１２を作る。

９００°Ｃから１１００°Ｃの高温処理によってコレク
タ接続区域１２を埋込みコレクタ区域１５に達するまで
押し進める。

このようにして作られたコレクタ接続区域１２、ｎ−型
ドープ・エピタキシィＮ１３およびフィルド酸化膜区域
１４から成る表面５０に第１ポリシリコン層３が設けら
れるで第３図）。この第１ポリシリコン層３は全面的に
設けられた後ホウ素イオン注入によりｐ゛導電型となる
。効果の点で同等な別の方法では、第１ポリシリコン層
３をドープ析出によって作る。

ドープ析出はイオン注入によるドーピングに比べて１つ
の工程段を節約できるという利点を持つ。

更に第１ポリシリコンＩ１３のイオン注入によるドーピ
ングは、第１ポリシリコン層が薄いため低いエネルギー
をもって行わなければならないという欠点がある。低い
エネルギーでは注入イオンビーム強度が低くなり、処理
時間が長くなる。

第１ポリシリコン層３の上には拡散障壁Ｎ４が設けられ
る。拡散障壁層４は導電性であって例えば窒化チタンか
ら成り、第１ポリシリコン層３に含まれるドーパントが
この層から上に向かって拡散するのを阻止する特性を示
す。拡散障壁層４の上にも金属ケイ化物層５が全面的に
設けられる。

金属ケイ化物層５は例えばＴ　ａ　Ｓ　ｉ　ｚから成る
。

金属ケイ化物層５の上には絶縁分離層６が設けられる。

フォト技術により絶縁分離層６、金属ケイ化物層５、拡
散障壁層４および第１ポリシリコン層３が異方性乾式エ
ンチングを含む複数の工程段において第３図に示すよう
に構造化される。この構造化はこれらの層３．４．５．
６が共通の垂直側面を示し、この多層構造の外側では表
面５０が露出するように行われる。このように唯一回の
フォト技術によりエミッタ７と活性ベース１から成る活
性トランジスタ区域ならびに不活性ベースとその接続が
第１ポリシリコン層３、拡散障壁層４および金属ケイ化
物層５から成る多層構造によって画定される。

次に説明する公知技術（例えば欧州特許出願公開第０２
２６８９６号公報）により第３図に示した構造から作り
出されるバイポーラ・トランジスタ構造を第４図に示す
。

チャネル・ストップ区域１１、コレクタ接続区域１２、
ｎ−型ドープ・エピタキシャル成長区域１３、フィール
ド酸化膜区域１４および埋込みコレクタ区域１５を含み
、第１ポリシリコン層３と拡散障壁層４と金属ケイ化物
層５と絶縁骨！！ｌ１１６から成りベース接続区域を画
定する多層構造を備えるシリコン基板１０の表面に側面
絶縁分離層２０が形成され、多層構造の側面を完全に覆
う、側面絶縁分離層２０は例えばＳｉｎｇから成る０次
いで第２ポリシリコン層８が全面的に析出する。

第２ポリシリコン層８がドーパントと共に析出しない場
合には続いてイオン注入工程段を実施する。

フォト・レジスト技術により第２ポリシリコン層８が構
造化され、エミッタ接続区域２２とコレクタ接続区域２
３が画定される。

例えば５ｉＯｚから成る別の絶縁分離層５１の析出後活
性エミッタ７と不活性ベース２が単一の拡散工程段にお
いて共通に作り出される。続くフォト技術によりエミッ
タ接続Ｅとコレクタ接続Ｋに対する接触孔が絶縁分離層
５１にあけられ、ベース接ＭＢに対する接触孔が絶縁分
離層５１と絶縁分離層６にあけられる。これらの接触孔
の位置はそれぞれの回路の接続条件に適合させる。

接触孔に対する金属化は標準工程段に従って実施される
。

エミッタ接続Ｅとコレクタ接続Ｋに対する接触抵抗を低
減させる１つの方法は、第２ポリシリコン層８の構造化
の後でこのｎ°型ポリシリコン構造上に自己整合形ケイ
化物層を作る処理過程を導入することである。その他の
過程は上記のものに対応する。

【図面の簡単な説明】

第１図はベース接続区域を含むバイポーラ・トランジス
タの部分断面を示し、第２図と第３図はこの発明による
ベース接続区域形成過程の２つの段階を示し、第４図は
この発明によるベース接続区域を含むバイポーラ・トラ
ンジスタ構造が１つの基板内に作られている状況を示す
断面図である。 １０・・・シリコン基板 １１・・・チャネル・ストッパ区域 １２・・・コレクタ接続区域 １３・・・ｎ−型ドープ・エピタキシィ屡１４・・・フ
ィールド酸化膜区域 １５・・・埋込みコレクタ区域 ＩＧＩ シ＋□ｐ＋ ＋−，ｒ：ゴ−。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ｎ型ドープ・コレクタ区域とコレクタ接続区域、
   自己整合形エミッターベース区域、ドープされたポリシ
   リコン層から成り不活性ベース領域とエミッタ領域とコ
   レクタ接続区域の上方で直接基板上に設けられ接続を形
   成する構造、ベース接触用としてポリシリコン構造の上
   方に設けられた金属ケイ化物構造、マスキング層および
   絶縁分離層としてのＳｉＯ＿２層およびＳｉＯ＿２層と
   ポリシリコン層と金属ケイ化物層においての垂直エッチ
   ング・プロフィルとを備え、ｎ型ドープ・エミッタ区域
   はｐ型ドープ・ベース区域の中央に設けられてエミッタ
   区域の下に活性ベース領域とそれを環状に囲んで不活性
   ベース領域が設けられているバイポーラ・トランジスタ
   構造において、 ａ）ベース接続がポリシリコン層（３）、金属ケイ化物
   層（５）およびＳｉＯ＿２層（６）を含む多層構造とし
   て形成され、ポリシリ コン層（３）と金属ケイ化物層（５）の間 に拡散障壁層（４）が設けられ、金属ケイ 化物層（５）の上にＳｉＯ＿２層（６）が設けられてい
   ること、 ｂ）拡散障壁層（４）が導電材料から成り、その内部で
   はポリシリコン層（３）から上 に向かってのｐ型ドーパントの拡散が不可 能であってポリシリコン層（３）内のｐ型 ドーパントの空乏化が避けられていること、ｃ）ポリシ
   リコン層（３）と拡散障壁層（４）と金属ケイ化物層（
   ５）が共通の垂直エッ チング・プロフィルを示し、その側面がＳｉＯ＿２層（
   ６、２０）で覆われていること、を特徴とするバイポー
   ラ・トランジスタ構造。 ２）ポリシリコン層（３）のドーパントがホウ素であり
   、拡散障壁層（４）が窒化チタンから成ることを特徴と
   する請求項１記載のバイポーラ・トランジスタ構造。 （３）金属ケイ化物層（５）がケイ化タンタルから成る
   ことを特徴とする請求項１又は２記載のバイポーラ・ト
   ランジスタ構造。 （４）次の工程段： ａ）シリコン基板（１０）上にｐ＾＋導電型の第１ポリ
   シリコン層（３）を全面的に形成 させた後、このポリシリコン層（３）の上 にこの層から上に向かうドーパント拡散を 阻止する導電性の拡散障壁層（４）を全面 的にとりつける、 ｂ）拡散障壁層（４）の上に金属ケイ化物層（５）を全
   面的にとりつける ｃ）金属ケイ化物層（５）の上に酸化物層（６）を全面
   的にとりつける、 ｄ）フォトレジスト技術により第１ポリシリコン層（３
   ）、拡散障壁層（４）、金属ケ イ化物層（５）および酸化物層（６）を一 連の垂直エッチング・プロフィルを作る乾 式エッチングによりそれらが共通の垂直側 面を持ちベース区域を画定するように構造 化する、 によることを特徴とする請求項１ないし３の１つに記載
   のバイポーラ・トランジスタ構造に対するベース接続区
   域の製造方法。 （５）ｐ＾＋導電型第１ポリシリコン層（３）がドープ
   された析出によって作られることを特徴とする請求項４
   記載の方法。