JPH0246736A - Bipolar thin-film semiconductor device - Google Patents
Bipolar thin-film semiconductor deviceInfo
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- JPH0246736A JPH0246736A JP63198174A JP19817488A JPH0246736A JP H0246736 A JPH0246736 A JP H0246736A JP 63198174 A JP63198174 A JP 63198174A JP 19817488 A JP19817488 A JP 19817488A JP H0246736 A JPH0246736 A JP H0246736A
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D10/00—Bipolar junction transistors [BJT]
- H10D10/311—Thin-film BJTs
Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 A、産業上の利用分野 本発明は、バイポーラ形薄膜半導体装置に関する。[Detailed description of the invention] A. Industrial application field The present invention relates to a bipolar thin film semiconductor device.
B、従来の技術
第4図および第5図により、従来のバイポーラ形薄膜半
導体装置を説明する。第4図は特願昭62−14804
3号に示されたバイポーラ形薄膜半導体装置の平面図、
第5図はそのv−v線断面図である。B. Prior Art A conventional bipolar thin film semiconductor device will be explained with reference to FIGS. 4 and 5. FIG. Figure 4 is patent application No. 62-14804.
A plan view of the bipolar thin film semiconductor device shown in No. 3,
FIG. 5 is a sectional view taken along the line v-v.
第4図および第5図において、絶縁性基板21上に、半
導体薄膜としての多結晶シリコン層22がLPGVD
(減圧化学的気相成長)法により所要の厚さに堆積され
、所要の形状にパターニングされている。4 and 5, a polycrystalline silicon layer 22 as a semiconductor thin film is formed on an insulating substrate 21 using LPGV.
It is deposited to a desired thickness by a (low-pressure chemical vapor deposition) method and patterned into a desired shape.
この多結晶シリコン層22にはN0形エミツタ領域23
と、このN“形エミッタ領域23を囲繞するようにP形
ベース領域24aおよびP4形ベース引出し領域24b
と、N+形エミッタ領域23.P形ベース領域24aお
よびP形ベース引出し領域24bを囲繞するようにN−
形コレクタ領域25aが形成されている。このN−形コ
レクタ領域25aのN形不純物濃度は、P形ベース領域
24a、P”形ベース引出し領域24bのP形不純物濃
度より低濃度とされている。This polycrystalline silicon layer 22 has an N0 type emitter region 23.
A P-type base region 24a and a P4-type base extraction region 24b surround this N"-type emitter region 23.
and an N+ type emitter region 23. N- so as to surround the P-type base area 24a and the P-type base drawer area 24b
A shaped collector region 25a is formed. The N-type impurity concentration in the N-type collector region 25a is lower than the P-type impurity concentration in the P-type base region 24a and the P''-type base extraction region 24b.
そしてさらにこのN−形コレクタ領域25aを囲繞する
ようにN形不純物が高濃度に添加されたN゛形コレクタ
引出し領域25bが形成されている。Further, an N-type collector lead-out region 25b doped with N-type impurities at a high concentration is formed so as to surround this N-type collector region 25a.
ここで、P形ベース領域24aおよびN1形エミツタ領
域23は、多結晶シリコン層22上に設けられた同一マ
スクを用いて、予め低濃度にN形不純物が添加された多
結晶シリコン層22にP形不純物とN形不純物とを二重
拡散することによって形成されている。このためN1形
エミツタ領域23とN−形コレクタ領域25aとに挟ま
れたP形ベース領域24aの幅は、P形不純物とN形不
純物との二重拡散による横方向拡散長の差によって規定
され、極めて狭いベース幅Wとされる。Here, the P-type base region 24a and the N1-type emitter region 23 are formed by using the same mask provided on the polycrystalline silicon layer 22 to form the P-type base region 24a and the N1-type emitter region 23 in the polycrystalline silicon layer 22 to which N-type impurities have been added at a low concentration in advance. It is formed by double diffusion of a type impurity and an N type impurity. Therefore, the width of the P-type base region 24a sandwiched between the N1-type emitter region 23 and the N-type collector region 25a is defined by the difference in lateral diffusion length due to double diffusion of P-type impurities and N-type impurities. , the base width W is extremely narrow.
さらに、多結晶シリコン層22上には層間絶縁膜として
のシリコン酸化膜27が堆積されている。Furthermore, a silicon oxide film 27 is deposited on the polycrystalline silicon layer 22 as an interlayer insulating film.
そしてこのシリコン酸化膜27に開口されたコンタクト
ホールを介して、N+形エミッタ領域23゜P“形ベー
ス引出し領域24b、およびN“形コレクタ引出し領域
25bがそれぞれエミッタ電極26E、ベース電極26
B、およびコレクタ電極26Cに接続されている。Through the contact holes opened in this silicon oxide film 27, the N+ type emitter region 23.degree.
B, and is connected to the collector electrode 26C.
この従来のバイポーラ形薄膜半導体装置は次のようにし
て製造される。This conventional bipolar thin film semiconductor device is manufactured as follows.
絶縁性基板21上に、半導体薄膜としての多結晶シリコ
ンM22をLPCVD法により所要の厚さに堆積し、N
形不純物を所要量添加して全体を低濃度のN−形不純物
領域とし、所要の形状にパターニングする。そしてこの
N−形不純物領域とされた多結晶シリコン層22上にマ
スク材としてのシリコン酸化膜を形成し、所定の位置に
二重拡散用窓を開口する。次いで、この二重拡散用窓を
有するシリコン酸化膜をマスクとして、P形不純物を所
要量添加してベース領域およびベース引出し領域を形成
するためのP形不純物領域を形成する。続いて、二重拡
散用窓のうち、ベース弓出し領域を形成するためのP形
不純物領域上の部分をシリコン酸化膜によって覆い、ま
た多結晶シリコン層22上にマスク材として形成されて
いるシリコン酸化膜にコレクタ引出し領域を形成するた
めの拡散用窓を開口する。Polycrystalline silicon M22 as a semiconductor thin film is deposited on the insulating substrate 21 to a required thickness by the LPCVD method, and N
A required amount of type impurity is added to make the entire area a low concentration N-type impurity region, and patterned into a desired shape. A silicon oxide film as a mask material is then formed on the polycrystalline silicon layer 22 which has been made into an N-type impurity region, and a double diffusion window is opened at a predetermined position. Next, using the silicon oxide film having the double diffusion window as a mask, a required amount of P-type impurity is added to form a P-type impurity region for forming a base region and a base extraction region. Next, the part of the double diffusion window on the P-type impurity region for forming the base protruding region is covered with a silicon oxide film, and the silicon oxide film formed as a mask material on the polycrystalline silicon layer 22 is covered. A diffusion window is opened in the oxide film to form a collector extraction region.
その後、一部をシリコン酸化膜によって覆われた二重拡
散用窓およびコレクタ引出し領域を形成するための拡散
用窓を有するシリコン酸化膜をマスクとして、N形不純
物を所要量添加して高濃度N+形エミッタ領域23およ
び高濃度N“形コレクタ引出し領域25bを同時に形成
する。Thereafter, using a silicon oxide film having a double diffusion window partially covered with a silicon oxide film and a diffusion window for forming a collector extraction region as a mask, a required amount of N-type impurity is added to form a high-concentration N+ A type emitter region 23 and a highly doped N" type collector lead-out region 25b are formed at the same time.
こうして形成されたN“形エミッタ領域23とN−形不
純物領域とに挟まれたP形不純物領域がP形ベース領域
24aおよびP+形ベース引出し領域24bとなり、こ
のP形ベース領域24aおよびP+形ベース引出し領域
24bとN“形コレクタ引出し領域25bとに挟まれた
N−形不純物領域がN−形コレクタ領域25aとなる。The P type impurity region sandwiched between the N" type emitter region 23 and the N- type impurity region thus formed becomes the P type base region 24a and the P+ type base lead-out region 24b, and the P type base region 24a and the P+ type base The N-type impurity region sandwiched between the lead-out region 24b and the N"-type collector lead-out region 25b becomes the N-type collector region 25a.
このときN+形エミッタ領域23とN−形コレクタ領域
25aとに挟まれたP形ベース領域24aのベース幅W
は、P形ベース領域24aを形成するP形不純物とN3
形エミツタ領域23を形成するN形不純物との二重拡散
による横方向拡散長の差によって規定されるため極めて
狭く制御される。At this time, the base width W of the P type base region 24a sandwiched between the N+ type emitter region 23 and the N− type collector region 25a
is the P-type impurity forming the P-type base region 24a and N3
Since it is defined by the difference in lateral diffusion length due to double diffusion with the N-type impurity forming the emitter region 23, it is controlled to be extremely narrow.
次いで、全面に層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜27
を堆積した後、N+形エミッタ領域23上、P4形ベー
ス引出し領域24b上、およびN+形コレクタ引出し領
域25b上の所定の位置にそれぞれコンタクトホールを
開口し、N3形エミツタ領域23、Pゝ形ベース引出し
領域24b、およびNゝ形コレクタ引出し領域25bに
それぞれ接続されるエミッタ電極26E、ベース電極2
6B、およびコレクタ電極26Gを形成する。Next, a silicon oxide film 27 is formed on the entire surface as an interlayer insulating film.
After depositing, contact holes are opened at predetermined positions on the N+ type emitter region 23, the P4 type base extraction region 24b, and the N+ type collector extraction region 25b, respectively, and the N3 type emitter region 23, the P゜ type base The emitter electrode 26E and the base electrode 2 are connected to the extraction region 24b and the N-shaped collector extraction region 25b, respectively.
6B and a collector electrode 26G are formed.
このようにして、上記特願昭62−148043号に示
されるバイポーラ形薄膜半導体装置は、半導体薄膜にN
′″形エミッタ領域23−P形ベース領域24a−N−
形コレクタ領域25aの横形N”−P−N−構造のNP
Nバイポーラトランジスタが形成されている。そしてこ
のP形ベース領域24aは、半導体薄膜上のマスク材に
開口された同−窓からP形不純物とN形不純物とを二重
拡散してこれら2種類の不純物の横方向拡散長の差によ
ってP形ベース領域24aのベース幅Wを決定する。い
わゆるD S A (Diffusion 5elf
Alignment )技術を用いることによって形成
されている。このため、P形ベース領域24aのベース
幅Wを極めて狭い(数千人)所望のベース幅に制御する
ことができ、多結晶シリコン層22のような小数キャリ
アの拡散長の短い材料でも、適度な電流増幅率hFEを
有するNPNバイポーラトランジスタを作ることができ
る。In this way, the bipolar type thin film semiconductor device shown in the above-mentioned Japanese Patent Application No. 148043/1980 has N in the semiconductor thin film.
''' type emitter region 23-P type base region 24a-N-
NP of horizontal N''-P-N- structure of collector region 25a
N bipolar transistors are formed. This P-type base region 24a is formed by doubly diffusing P-type impurities and N-type impurities through the same window opened in the mask material on the semiconductor thin film, and by diffusing the lateral diffusion lengths of these two types of impurities. The base width W of the P-type base region 24a is determined. So-called DSA (Diffusion 5elf)
Alignment) technology. Therefore, the base width W of the P-type base region 24a can be controlled to an extremely narrow (several thousand) desired base width, and even a material with a short diffusion length of minority carriers, such as the polycrystalline silicon layer 22, can be controlled to an appropriate width. An NPN bipolar transistor having a current amplification factor hFE can be made.
C0発明が解決しようとする課題
しかしながら、このような従来のバイポーラ形薄膜半導
体装置においては、ベース領域24aの幅が極めて狭い
ため、
■ベース抵抗が極めて高くなり、その結果、コレクタ電
流を充分に流すことができず、応答性が悪い。またコレ
クタ電流を充分に流そうとすると駆動電圧が高くなる、
■ベース抵抗を下げるためにベース領域の不純物濃度を
高くすると、エミッタ注入効率が下がり、電流増幅率h
Fεが低下する、
等の問題があった。C0 Problems to be Solved by the Invention However, in such a conventional bipolar thin film semiconductor device, the width of the base region 24a is extremely narrow, so that the base resistance becomes extremely high, and as a result, the collector current cannot flow sufficiently. The response is poor. Also, if you try to make a sufficient amount of collector current flow, the drive voltage will increase. ■If you increase the impurity concentration in the base region to lower the base resistance, the emitter injection efficiency will decrease and the current amplification factor h
There were problems such as a decrease in Fε.
本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので、電流駆動能力や応答性を改善するとともに、実
効的なエミッターベース接合面積を大きくシ、かつ電流
増幅率hFEを大きくすることができるバイポーラ形薄
膜半導体装置を提供することを目的とする。The present invention was made by focusing on these conventional problems, and improves current drive capability and responsiveness, increases the effective emitter-base junction area, and increases the current amplification factor hFE. An object of the present invention is to provide a bipolar thin film semiconductor device that can perform the following steps.
00課題を解決するための手段
本発明は、半導体薄膜に形成された第2導電形のエミッ
タ領域と、半導体薄膜に形成された第2導電形のコレク
タ領域と、エミッタ領域とコレクタ領域とに挟まれた第
1導電形のベース領域とを具備し、ベース領域およびエ
ミッタ領域が半導体薄膜上に設けられた同=マスクを用
いた第1導電形および第2導電形の不純物の二重拡散に
よって形成されるバイポーラ形薄膜半導体装置に適用さ
れる。The present invention provides an emitter region of a second conductivity type formed in a semiconductor thin film, a collector region of a second conductivity type formed in a semiconductor thin film, and an emitter region sandwiched between the emitter region and the collector region. The base region and the emitter region are formed on a semiconductor thin film by double diffusion of impurities of the first conductivity type and the second conductivity type using a mask. It is applied to bipolar thin film semiconductor devices.
そして上述の問題点は、基板上に高不純物濃度の第1導
電形のベース引出し領域を形成し、このベース引出し領
域上に絶縁膜を介して、エミッタ。The above-mentioned problem is solved by forming a base lead-out region of the first conductivity type with a high impurity concentration on the substrate, and then forming an emitter on the base lead-out region via an insulating film.
コレクタ、ベースの各領域が形成された上記半導体薄膜
を積層し、ベース領域の略全域を、絶縁膜に設けられた
開口部を介して、ベース電極と接続されたベース引出し
領域と接続することにより解決される。By stacking the semiconductor thin films in which the collector and base regions are formed, and connecting almost the entire base region to the base lead-out region connected to the base electrode through an opening provided in the insulating film. resolved.
E0作用
幅狭のベース領域のほぼ全域が高不純物濃度の第1導電
形のベース引出し領域を介してベース電極に接続される
のでベース抵抗が低くなる。そのため、電流駆動能力や
応答性が著しく改善され、また実効的なエミッターベー
ス接合面積が大きくなり、電流増幅率hFEが大きくが
できる。Since almost the entire area of the base region with the narrow E0 action width is connected to the base electrode via the base lead-out region of the first conductivity type with a high impurity concentration, the base resistance becomes low. Therefore, the current driving ability and responsiveness are significantly improved, and the effective emitter-base junction area is increased, so that the current amplification factor hFE can be increased.
F、実施例
一第1の実施例−
第1図および第2図により、本発明に係るバイポーラ形
薄膜半導体装置の第1の実施例を説明する。第1図はバ
イポーラ形薄膜半導体装置を示す平面図、第2図はその
n−■m断面図である。F. Embodiment 1 First Embodiment A first embodiment of a bipolar thin film semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. FIG. 1 is a plan view showing a bipolar thin film semiconductor device, and FIG. 2 is a sectional view taken along line n-m.
第1図および第2図において、絶縁性基板1上には、多
結晶シリコン層にP形不純物を高濃度に添加したP1形
ベース引出し領域4bが形成されている。1 and 2, a P1 type base lead region 4b is formed on an insulating substrate 1 by doping a polycrystalline silicon layer with P type impurities at a high concentration.
このPゝ形ベース引出し領域4b上には、絶縁膜として
のシリコン酸化膜8を介して半導体薄膜としての多結晶
シリコン層2が形成されている。A polycrystalline silicon layer 2 as a semiconductor thin film is formed on this P-shaped base lead-out region 4b with a silicon oxide film 8 as an insulating film interposed therebetween.
この多結晶シリコン層2中には、N形不純物が添加され
たN1形エミツタ領域3と、このN3形エミツタ領域3
を囲繞するP形ベース領域4aと、このP形ベース領域
4aを囲繞するN−形コレクタ領域5aとが形成されて
いる。このN−形コレクタ領域5aのN形不純物濃度は
、P形ベース領域4aの不純物濃度より低い。さらにこ
のN−形コレクタ領域5aを囲繞してN形不純物が高濃
度に添加されたN+形コレクタ引出し領域5bが形成さ
れている。In this polycrystalline silicon layer 2, there is an N1 type emitter region 3 doped with N type impurities, and this N3 type emitter region 3.
A P-type base region 4a surrounding the P-type base region 4a and an N-type collector region 5a surrounding the P-type base region 4a are formed. The N-type impurity concentration of this N-type collector region 5a is lower than the impurity concentration of P-type base region 4a. Furthermore, an N+ type collector extraction region 5b doped with N type impurities at a high concentration is formed surrounding this N− type collector region 5a.
このようにして多結晶シリコン層2に、N1形エミッタ
領域3−P形ベース領域4a−N−形コレクタ領域5a
−N+形コレクタ引出し領域5bの横形N”−P−N−
−N”構造が形成されている。In this way, the polycrystalline silicon layer 2 is coated with N1 type emitter region 3-P type base region 4a-N- type collector region 5a.
-Horizontal N''-P-N- of N+ type collector drawer area 5b
-N” structure is formed.
なお、P形ベース領域4aおよびN3形エミツタ領域3
は、後の製造方法の説明において詳しく述へるが、同一
マスクを用い、多結晶シリコン層2にP形不純物とN形
不純物とを二重に拡散する、いわゆるDSA技術によっ
て形成されるため、N“形エミッタ領域3とN−形コレ
クタ領域5aとに挟まれたP形ベース領域4aのベース
幅Wを数千オングストロームと極めて狭くできる。さら
に、P形ベース領域4aはN″″形エミッタ領域3の周
囲全てにおいて均一のベース幅Wを有することになり、
このP形ベース領域4a全体がトランジスタ動作に寄与
する活性ベース領域となっている。Note that the P type base region 4a and the N3 type emitter region 3
As will be described in detail later in the explanation of the manufacturing method, since it is formed by the so-called DSA technique in which P-type impurities and N-type impurities are doubly diffused into the polycrystalline silicon layer 2 using the same mask, The base width W of the P-type base region 4a sandwiched between the N"-type emitter region 3 and the N-type collector region 5a can be extremely narrow to several thousand angstroms. Furthermore, the P-type base region 4a can be an N""-type emitter region. It has a uniform base width W all around the 3.
The entire P-type base region 4a serves as an active base region that contributes to transistor operation.
そしてシリコン酸化膜8には、P形ベース領域4aの底
面全体を含みかつそれより一回り大きなベース接続用の
開口部8Hが設けられ、このベース接続用開口部8Hを
介してP′″形ベース引出し領域4bとP形ベース領域
4aとが接続されている。The silicon oxide film 8 is provided with an opening 8H for base connection that includes the entire bottom surface of the P-type base region 4a and is slightly larger than the bottom surface of the P-type base region 4a. The drawer region 4b and the P-shaped base region 4a are connected.
さらに、P0形ベース引出し領域4b上および多結晶シ
リコン層2上には層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜7
が堆積されている。そしてこのシリコン酸化膜7に開口
されたコンタクトホールを介して、N゛形エミッタ領域
3、P+形ベース引出し領域4b、およびN+形コレク
タ引出し領域5bがそれぞれ例えばアルミニウムAQか
らなるエミッタ電極6E、ベース電極6B、およびコレ
クタ電極6Cに接続されている。Further, a silicon oxide film 7 as an interlayer insulating film is provided on the P0 type base lead-out region 4b and on the polycrystalline silicon layer 2.
is deposited. Through the contact holes opened in this silicon oxide film 7, the N-type emitter region 3, the P+-type base lead-out region 4b, and the N+-type collector lead-out region 5b are connected to an emitter electrode 6E made of, for example, aluminum AQ, and a base electrode, respectively. 6B and collector electrode 6C.
次に、このようなバイポーラ形薄膜半導体装置の製造方
法を説明する。Next, a method for manufacturing such a bipolar thin film semiconductor device will be explained.
絶縁性基板1上に、半導体薄膜としての多結晶シリコン
層をLPCVD法により所要の厚さに堆積し、ホウ素B
等のP形不純物を高濃度に添加し。A polycrystalline silicon layer as a semiconductor thin film is deposited on the insulating substrate 1 to a required thickness by the LPCVD method, and boron B
Adding high concentrations of P-type impurities such as
さらに所要の形状にパターニングして、高濃度のP+形
ベース引出し領域4bを形成する。そしてこのP1形ベ
ース引出し領域4b上に、絶縁膜としてのシリコン酸化
膜8を形成し、ベース領域が形成される予定の所定の位
置にベース接続用の開口部8Hを開口する。Further, it is patterned into a desired shape to form a highly concentrated P+ type base extraction region 4b. A silicon oxide film 8 as an insulating film is formed on this P1 type base extension region 4b, and a base connection opening 8H is opened at a predetermined position where a base region is to be formed.
次いで、全面に半導体薄膜としての多結晶シリコン層2
をLPCVD法により所要の厚さに堆積し、リンPやヒ
素As等のN形不純物を所要量添加して全体を低濃度の
N−形不純物領域とし、所要の形状にパターニングする
。そしてこのN−形不純物領域としての多結晶シリコン
層2上にマスク材としてのシリコン酸化膜を形成し、所
定の位置に二重拡散用の窓を開口する。Next, a polycrystalline silicon layer 2 as a semiconductor thin film is applied to the entire surface.
is deposited to a required thickness by LPCVD, and a required amount of N-type impurities such as phosphorus P or arsenic As is added to form a low concentration N-type impurity region as a whole, and patterned into a desired shape. Then, a silicon oxide film as a mask material is formed on the polycrystalline silicon layer 2 as the N-type impurity region, and a window for double diffusion is opened at a predetermined position.
次いで、この二重拡散用窓を有するシリコン酸化膜をマ
スクとして、ホウ素B等のP形不純物を所要量添加して
P形不純物領域を形成する。そして再びこの二重拡散用
窓を有するシリコン酸化膜の所定の位置にコレクタ引出
し領域形成用の窓を開口する。この二重拡散用窓および
コレクタ引出し領域形成用窓を有するシリコン酸化膜を
マスクとして、IJンPやヒ素As等のN形不純物を所
要量添加して高濃度N1形エミツタ領域3およびN゛形
コレクタ引出し領域5bを同時に形成する。Next, using the silicon oxide film having the double diffusion window as a mask, a required amount of P-type impurity such as boron B is added to form a P-type impurity region. Then, a window for forming a collector lead-out region is opened again at a predetermined position of the silicon oxide film having the double diffusion window. Using this silicon oxide film having the double diffusion window and the collector lead-out region forming window as a mask, a required amount of N-type impurities such as IJ-P and arsenic As are added to form the high-concentration N1-type emitter region 3 and the N-type A collector draw-out region 5b is formed at the same time.
こうして形成されたN+形エミッタ領域3とN−形不純
物領域とに挟まれたP形不純物領域がP形ベース領域4
aとなり、このP形ベース領域4aとN+形コレクタ引
出し領域5bとに挟まれたN−形不純物領域がN−形コ
レクタ領域5aとなる。The P type impurity region sandwiched between the N+ type emitter region 3 and the N− type impurity region thus formed is the P type base region 4.
a, and the N- type impurity region sandwiched between the P-type base region 4a and the N+-type collector lead-out region 5b becomes the N- type collector region 5a.
同一の二重拡散用窓からP形不純物とN形不純物とを二
重拡散してP形ベース領域4aとNゝ形エミッタ領域3
とを形成するため、N+形エミッタ領域3の周囲のP形
ベース領域4aは全領域に渡って均一のベース幅Wを有
することになり、このP形ベース領域4a全体がトラン
ジスタ動作に寄与する活性ベース領域となる。しかもこ
のP形ベース領域4aは、上述の二重拡散法による2種
類の不純物の横方向拡散長の差によってベース幅Wが決
定される、いわゆるDSA技術を用いることによって形
成されるため、そのベース幅Wは数千オングストローム
と極めて狭い所望のベース幅に制御される。P-type impurities and N-type impurities are double-diffused from the same double-diffusion window to form a P-type base region 4a and an N-type emitter region 3.
In order to form a This will be the base area. Moreover, this P-type base region 4a is formed by using the so-called DSA technique in which the base width W is determined by the difference in lateral diffusion length of two types of impurities by the above-mentioned double diffusion method. The width W is controlled to an extremely narrow desired base width of several thousand angstroms.
一方、シリコン酸化膜8に開口されたベース接続用開口
部8Hは、P形ベース領域4aの底面全体を含みかつそ
れより一回り大きなものであるため、このベース接続用
開口部8Hを介してP0形ベース引出し領域4bとP形
ベース領域4aとが接続される。On the other hand, the base connection opening 8H opened in the silicon oxide film 8 includes the entire bottom surface of the P-type base region 4a and is slightly larger than the bottom surface of the P-type base region 4a. The P-shaped base drawer region 4b and the P-shaped base region 4a are connected.
次いで、全面に層間絶縁膜としてのシリコン酸化膜7を
堆積した後、N″″形エミッタ領域3上、P4形ベース
引出し領域4b上、およびN+形コレクタ引出し領域5
b上の所定の位置にそれぞれコンタクトホールを開口す
る。そして全面にアルミニウムAQ層を形成し、所定の
形状にパターニングして、N3形エミツタ領域3、P0
形ベース引出し領域4b、およびN+形コレクタ引出し
領域5bにそれぞれ接続するエミッタ電極6E、ベース
電極6B、およびコレクタ電極6Cを形成する。Next, after depositing a silicon oxide film 7 as an interlayer insulating film on the entire surface, a silicon oxide film 7 is deposited as an interlayer insulating film on the N″″ type emitter region 3, on the P4 type base extraction region 4b, and on the N+ type collector extraction region 5.
Contact holes are respectively opened at predetermined positions on b. Then, an aluminum AQ layer is formed on the entire surface and patterned into a predetermined shape to form an N3 type emitter region 3, P0
An emitter electrode 6E, a base electrode 6B, and a collector electrode 6C are formed, which are connected to the N+ type base extraction region 4b and the N+ type collector extraction region 5b, respectively.
このように第1の実施例においては、ベース幅Wが極め
て狭いP形ベース領域4aの底面全体が高濃度のP+形
ベース引出し領域4bに接続されているため、ベース抵
抗を極めて小さいものにすることができる。したがって
、電流駆動能力や応答性が著しく改善される。In this way, in the first embodiment, the entire bottom surface of the P type base region 4a, which has an extremely narrow base width W, is connected to the highly concentrated P+ type base extraction region 4b, so that the base resistance can be made extremely small. be able to. Therefore, current drive ability and responsiveness are significantly improved.
なおここで、P4形ベース引出し領域4bはP形ベース
領域4aと接続されているだけでなく、P形ベース領域
4aに隣接するNゝ形エミッタ領域3の一部およびN−
形コレクタ領域5aとも接続されている。しかし、P″
″形ベース引出し領域4bとN1形エミツタ領域3との
間にできるP−N接合は、P9形ベース引出し領域4b
の不純物濃度がP形ベース領域4aの不純物濃度に比べ
てかなり高いために小数キャリアの注入が抑制されて、
トランジスタ動作に悪影響を及ぼすことはない。また、
P0形ベース引出し領域4bとN−形コレクタ領域5a
との間にできるP−N接合は、トランジスタ動作時に逆
バイアスに印加されるため、電源電圧をかなり高くしな
い限り問題となることはない。Here, the P4 type base lead-out region 4b is not only connected to the P type base region 4a, but also connected to a part of the N-type emitter region 3 adjacent to the P-type base region 4a and the N-
It is also connected to the shaped collector region 5a. However, P″
The P-N junction formed between the "" type base drawer area 4b and the N1 type emitter area 3 is the P9 type base drawer area 4b.
Since the impurity concentration in the P-type base region 4a is considerably higher than that in the P-type base region 4a, the injection of minority carriers is suppressed.
There is no adverse effect on transistor operation. Also,
P0 type base drawer area 4b and N-type collector area 5a
Since a reverse bias is applied to the P-N junction formed between the transistor and the transistor during operation, it does not pose a problem unless the power supply voltage is increased considerably.
また、N″″形エミッタ領域3の周囲のP形ベース領域
4aは全領域に渡って均一のベースMWを有し、このP
形ベース領域4a全体がトランジスタ動作に寄与する活
性ベース領域となるため、実効的なエミッターベース接
合面積を大きくすることができる。Further, the P-type base region 4a around the N''''-type emitter region 3 has a uniform base MW over the entire region, and this P-type base region 4a has a uniform base MW over the entire region.
Since the entire shaped base region 4a becomes an active base region contributing to transistor operation, the effective emitter-base junction area can be increased.
さらにまた、上記特願昭62−148043号に示され
るバイポーラ形薄膜半導体装置と同様に、同一マスクを
用いた二重拡散法によりP形ベース領域4aのベース幅
Wを極めて狭い所望のベース幅に制御することができる
ため電流増幅率hFEを大きくすることができ、また低
濃度のN−形コレクタ領域5aを設けているために耐圧
を高くすることができる。Furthermore, similarly to the bipolar thin film semiconductor device shown in Japanese Patent Application No. 62-148043, the base width W of the P-type base region 4a can be reduced to an extremely narrow desired base width by the double diffusion method using the same mask. Since the current amplification factor hFE can be controlled, the current amplification factor hFE can be increased, and since the low concentration N-type collector region 5a is provided, the withstand voltage can be increased.
一部2の実施例−
次に、第3図により、本発明に係るバイポーラ形薄膜半
導体装置の第2の実施例を説明する。Second Embodiment Next, a second embodiment of the bipolar thin film semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIG.
バイポーラ形薄膜半導体装置の断面図である第3図にお
いて、第2図に示された第1の実施例における絶縁性基
板1に代えてN形半導体基板31が用いられている。ま
た、P0形ベース引出し領域4bに代えて、N形半導体
基板31の表面にP形不純物を高濃度に添加して形成さ
れた高濃度のP+形不純物領域としてのP“形ベース引
出し領域34bが用いられており、さらにまたシリコン
酸化膜8に代えて、P+形ベース引出し領域34b上に
形成された絶縁膜としてのシリコン酸化膜38が用いら
れている。In FIG. 3, which is a sectional view of a bipolar thin film semiconductor device, an N-type semiconductor substrate 31 is used in place of the insulating substrate 1 in the first embodiment shown in FIG. Moreover, instead of the P0 type base extraction region 4b, a P" type base extraction region 34b as a high concentration P+ type impurity region formed by adding P type impurity at a high concentration to the surface of the N type semiconductor substrate 31 is provided. Furthermore, instead of the silicon oxide film 8, a silicon oxide film 38 is used as an insulating film formed on the P+ type base lead-out region 34b.
これら以外は、第2図に示されているのと同様であり、
P3形ベース引出し領域34b上にシリコン酸化膜38
を介して多結晶シリコン層2が形成され、この多結晶シ
リコン層2には、上述したと同様に、N0形エミッタ領
域3−P形ベース領域4a−N−形コレクタ領域5a−
N”形コレクタ引出し領域5bの横形N”−P−N−N
+構造が形成されている。また、シリコン酸化膜38に
は、P形ベース領域4aの底面全体を含みかつそれより
一回り大きなベース接続用の開口部38Hが設けられ、
このベース接続用開口部38Hを介して、P2形ベース
引出し領域34bとP形ベース領域4aとが接続されて
いる。Other than these, it is the same as shown in Figure 2,
A silicon oxide film 38 is formed on the P3 type base extraction region 34b.
A polycrystalline silicon layer 2 is formed through the polycrystalline silicon layer 2, and this polycrystalline silicon layer 2 has an N0 type emitter region 3, a P type base region 4a, an N-type collector region 5a, and the like as described above.
Horizontal shape of N”-shaped collector drawer area 5b: N”-P-N-N
+ Structure is formed. Further, the silicon oxide film 38 is provided with a base connection opening 38H that includes the entire bottom surface of the P-type base region 4a and is slightly larger than the bottom surface of the P-type base region 4a.
The P2 type base drawer area 34b and the P type base area 4a are connected via this base connection opening 38H.
すなわち第2の実施例は、P形ベース領域4aがN形半
導体基板31から絶縁分離されない構造の半導体装置に
用いることができる。That is, the second embodiment can be used in a semiconductor device having a structure in which the P type base region 4a is not insulated from the N type semiconductor substrate 31.
なお、P形ベース領域4aおよびN″″形エミッタ領域
3は、第1の実施例と同様の二重拡散によって形成され
ているためP形ベース領域4aのベース幅Wは、P形不
純物とN形不純物との二重拡散による横方向拡散長の差
によって規定され、数千オングストロームと極めて狭い
ベース幅Wとされ、かつN′″形エミッタ領域;3の周
囲全てにおいて均一のベース幅Wを有し、このP形ベー
ス引出4a全体が活性ベース領域となっている。Note that since the P-type base region 4a and the N""-type emitter region 3 are formed by double diffusion similar to the first embodiment, the base width W of the P-type base region 4a is It has an extremely narrow base width W of several thousand angstroms, and has a uniform base width W all around the N''' emitter region. However, the entire P-shaped base drawer 4a serves as an active base region.
このようにして第2の実施例においても、第1の実施例
と同様に、P形ベース領域4aの底面全てが高濃度のP
3形ベース引出し領域34bに接続されているため、第
1の実施例と全く同様の効果を有する。In this manner, in the second embodiment as well, the entire bottom surface of the P-type base region 4a is covered with high concentration P.
Since it is connected to the type 3 base drawer area 34b, it has exactly the same effect as the first embodiment.
なお、上記第1および第2の実施例においては、NPN
バイポーラトランジスタについて述べてきたが、このN
形とP形との導電形を全てに渡って入れ替えた構造のト
ランジスタすなわちPNPバイポーラトランジスタにつ
いても、本発明を全く同様に適用することができる。ま
た、本発明を逸脱しない限りにおいて、多結晶シリコン
層2に形成したバイポーラトランジスタのレイアウトは
実施例に限定されない。In addition, in the above first and second embodiments, NPN
I have talked about bipolar transistors, but this N
The present invention can also be applied in exactly the same way to a transistor having a structure in which the conductivity types of P-type and P-type are interchanged throughout, that is, a PNP bipolar transistor. Further, the layout of the bipolar transistor formed in the polycrystalline silicon layer 2 is not limited to the embodiment without departing from the present invention.
G6発明の効果
以上の通り本発明によれば、薄膜半導体層に形成された
バイポーラ形薄膜半導体装置において、ベース電極に接
続されている高不純物濃度のベース引出し領域を絶縁性
基板上に設け、この上に絶縁層を介して薄膜半導体装置
を形成し、そのベース領域のほぼ全体をベース引出し領
域と接続したので、
■ベース抵抗を極めて小さなものにして、電流駆動能力
や応答性を著しく改善することができる、■実効的なエ
ミッターベース接合面積を大きくすることができる、
■電流増幅率hFEを大きくすることができる、という
効果が得られる。G6 Effects of the Invention As described above, according to the present invention, in a bipolar thin film semiconductor device formed in a thin film semiconductor layer, a base extraction region with a high impurity concentration connected to a base electrode is provided on an insulating substrate. A thin film semiconductor device is formed on top with an insulating layer interposed therebetween, and almost the entire base region is connected to the base lead-out region. ■The base resistance can be made extremely small, significantly improving current drive ability and responsiveness. The following effects can be obtained: (1) the effective emitter-base junction area can be increased; and (2) the current amplification factor hFE can be increased.
第1図は本発明の第1の実施例によるバイポーラ形薄膜
半導体装置を示す平面図、第2図はそのn−n線断面図
、第3図は本発明の第2の実施例によるバイポーラ形薄
膜半導体装置を示す断面図、第4図は従来のバイポーラ
形薄膜半導体装置を示す平面図、第5図はそのv−v線
断面図である。
1:絶縁性基板 2:多結晶シリコン層3:N4形エ
ミッタ領域
4a:P形ベース引出
4b:P”形ベース引出し領域
5a:N−形コレクタ領域
5b:N″形コレクタ引出し領域
6E:エミッタ電極
6B:ベース電極
6C:コレクタ電極 7:シリコン酸化膜8:シリコン
酸化膜
8H:開口部 3にN形半導体基板34b:P+形
ベース引出し領域
特許出願人 日産自動車株式会社
代理人弁理士 永 井 冬 紀
第3図FIG. 1 is a plan view showing a bipolar type thin film semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line nn, and FIG. 4 is a plan view showing a conventional bipolar type thin film semiconductor device, and FIG. 5 is a sectional view taken along the line v--v of the thin-film semiconductor device. 1: Insulating substrate 2: Polycrystalline silicon layer 3: N4 type emitter region 4a: P type base extraction region 4b: P'' type base extraction region 5a: N- type collector region 5b: N'' type collector extraction region 6E: Emitter electrode 6B: Base electrode 6C: Collector electrode 7: Silicon oxide film 8: Silicon oxide film 8H: Opening 3: N-type semiconductor substrate 34b: P+ type base extraction region Patent applicant: Nissan Motor Co., Ltd. Representative Patent Attorney Fuyuki Nagai Figure 3
Claims (1)
と、 前記エミッタ領域と前記コレクタ領域とに挟まれた第1
導電形のベース領域とを具備し、 前記ベース領域および前記エミッタ領域が前記半導体薄
膜上に設けられた同一マスクを用いた第1導電形および
第2導電形の不純物の二重拡散によって形成されるバイ
ポーラ形薄膜半導体装置において、 基板上に高不純物濃度の第1導電形のベース引出し領域
が形成され、このベース引出し領域上に絶縁膜を介して
、前記エミッタ、コレクタ、ベースの各領域が形成され
た前記半導体薄膜が積層され、前記ベース領域の略全域
が、前記絶縁膜に設けられた開口部を介して、ベース電
極と接続された前記ベース引出し領域と接続されること
を特徴とするバイポーラ形薄膜半導体装置。[Scope of Claims] An emitter region of a second conductivity type formed in a semiconductor thin film, a collector region of a second conductivity type formed in the semiconductor thin film, and a second conductivity type emitter region sandwiched between the emitter region and the collector region. 1
a base region of a conductivity type, the base region and the emitter region being formed by double diffusion of impurities of a first conductivity type and a second conductivity type using the same mask provided on the semiconductor thin film. In a bipolar thin film semiconductor device, a base lead-out region of a first conductivity type with a high impurity concentration is formed on a substrate, and each of the emitter, collector, and base regions is formed on the base lead-out region with an insulating film interposed therebetween. The bipolar type is characterized in that the semiconductor thin films are stacked, and substantially the entire area of the base region is connected to the base lead-out region connected to the base electrode through an opening provided in the insulating film. Thin film semiconductor device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63198174A JPH0246736A (en) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | Bipolar thin-film semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63198174A JPH0246736A (en) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | Bipolar thin-film semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0246736A true JPH0246736A (en) | 1990-02-16 |
Family
ID=16386705
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63198174A Pending JPH0246736A (en) | 1988-08-09 | 1988-08-09 | Bipolar thin-film semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0246736A (en) |
-
1988
- 1988-08-09 JP JP63198174A patent/JPH0246736A/en active Pending
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