JPH0330305B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は通常のモノリシツクシリコン集積回路
（IC）技術に関し、詳細にはその中で使用されて
いるラテラルバイポーラ接合トランジスタ
（BJT）の形成方法に関する。 典型的には、ICにおいては、BJT構造はNPN
トランジスタを形成するために縦方向に構成され
ている。所望ならば、縦方向に配列されたPNP
トランジスタが組み込むことができるが、そのコ
レクタは永久的に接続されている。これは望まし
くない設計上の節約を課するが、この制約は通常
は横方向に構成されたPNPトランジスタの使用
によつて避けることができる。このようなラテラ
ル構造は独立して（uncommitted）コレクタを
与えるが、他の困難の制約を有している。これは
かなり低い電流利得、ブレークダウン電圧及び周
波数応答を有している。 本発明の目的は、その内部に高速拡散不純物を
含有することによりラテラルトランジスタ内のコ
レクタ動作を改良することである。 本発明の目的は、ベースの濃度に近い過剰補償
（overcompensated）濃度にあたる高速拡散不純
物を用いて、ラテラルトランジスタのコレクタを
ベース中に更に拡散することである。 これらの目的及び他の目的は、通常使用される
ホウ素と共に、ラテラルトランジスタのコレクタ
中にアルミニウム不純物を含有することにより実
現される。典型的には、ICの製造においては、
ラテラルトランジスタが形成される間にNPNト
ランジスタのベースが形成される。ラテラルのエ
ミツタ及びコレクタは通常のNPNトランジスタ
のベース形成中に同時にホウ素拡散される。本発
明により、アルミニウムはホウ素のベースの予備
蒸着が正常に行なわれたすぐ後に、好適にはイオ
ン注入法によりホウ素ドープされたコレクタに付
加される。イオン注入法は、使用されるアルミニ
ウム量を正確に制御できるので好適な方法であ
る。拡散が通常予備蒸着に続くステツプにおいて
行なわれた後、ホウ素がシリコン中に拡散するが
アルミニウムはもつと速く拡散し、これによりホ
ウ素ドープ領域を越えて広がるアルミニウムドー
ブ領域を与える。アルミニウムの量はベースの不
純物に打ち勝つようにかつアルミニウム富化領域
をベースの抵抗率近辺までドープするように選択
される。これは、コレクタのバイアスから得られ
るデプレツシヨン領域がその内部で接合の両面に
おいて等しく広がつている対称コレクタPN接合
を形成する。この動作はコレクタ内の電圧応力を
軽減し、そのため高ブレークダウン電圧が得られ
る。アルミニウム富化領域が通常のコレクタを越
えてのびているので、PN接合はエミツタにさら
に近接して設けられており、これによりトランジ
スタのベース幅を低減する。これはトランジスタ
の電流利得を増大すると共に、ピーク電流利得が
観察される電流レベルにおいて周波数応答を改善
する。 従来技術の説明 第１図はモノリシツクシリコンICの典型的に
用いられる典形的な従来のラテラルトランジスタ
を示している。通常見られるプレナ酸化物及びメ
タライゼーシヨンは簡単のために省略されてい
る。フラグメント１０はラテラルトランジスタが
含まれているICチツプの一部分である。この構
造は、典型的には15ないし20milsの厚さかつ役
4Ωcmの抵抗率であるＰ形基板ウエハー１１上に
製造されている。エピタキシヤル層１２は、ウエ
ハー上に典型的には約10ないし15ミクロンの厚さ
まで成長され、かつ約10¹⁵分子／c.c.のレベルのひ
素等のＮ形ドーパントを含んでいる。この構造は
約20−30Ω／cm²の導電率を有するヘビードープ埋
込層１３を含んでいる。このデバイスは、Ｎ形エ
ピタキシヤル材のタブを電気的に絶縁するように
層１２を完全に通つてのびている絶縁拡散１４に
より囲まれている。 図面はスケール通りではなく、構造をよく図示
するために縦方向に誇張されている。エピキシヤ
ル層１２はデバイスの電極のサイズに対して厚く
示されているが、これは実際には極めて薄い。ま
た明瞭さのために、周知のプレナ酸化物及び接合
メタライゼーシヨンは第１図では省略されてい
る。 ベース接点１５は絶縁Ｎ形タブにオーミツク接
触する。これは典型的にはヘビードープＮ＋形の
NPNトランジスタのエミツタである。エミツタ
１６及びコレクタ１７は典型的にはホウ素のＰ形
拡散であり、NPNトランジスタのベースが形成
されている間に形成される。これらは一般に約２
×10¹⁸分子／c.c.のホウ素の表面濃度を有する約３
ミクロンの深さである。 エミツタ及びコレクタは密着して並んで対向し
た構造として示されている。この構造では、介在
しているＮ形材料はトランジスタのベースとして
機能する。他の形状も使用できる。１つの共通に
使用されてい構造では、エミツタは円形でコレク
タはこれと間隔をもつたリング状である。所望な
らば、多重コレクタ構造も使用できる。そこで
は、単一のエミツタが共通接続されたベースを介
して複数の独立したコレクタを動作する。以下に
説明される本発明は多重構造が使用された場合コ
レクタに適用できる。 動作において、エミツタ電極１６はＮ形ベース
に対して順方向にバイアスされる。従つて、この
エミツタ電極１６は少数電荷キヤリオ（正孔）を
ベース中に放出し、キヤリアはベース中をエミツ
タから拡散する。正孔がコレクタ１７を取り囲む
デプレツシヨン領域にぶつかつた時に、正常に印
加された逆バイアスのために正孔は集束されコレ
クタ電流として流れる。 本発明の説明 第２図ないし第５図は本発明を実現するために
用いられるステツプを示している。これらの図は
通常のIC製造プロセスで処理されているICウエ
ハーのフラグメントを示している。図示されてい
ないが、第２図ないし第５図の構造は第１図に示
されたような導電性介在物の上にあり、また図示
のようなオーミツクベース接触もある。 第２図では、エピタキシヤル層１２はその上に
成長されたプレナ酸化物２０を有するものとして
示されている。典型的には酸化物２０は約0.5ミ
クロンの厚さである。孔２１及び２２がホトリソ
グラフイーにより酸化物２０中に設けられ、ここ
にラテラルトランジスタが形成される。孔２１は
エミツタが形成されるべき所に位置し、孔２２は
コレクタが形成されるべき所に位置している。Ｐ
形NPNトランジスタのベースが形成されるべき
IC製造の通常の工程においては、ホウ素予備蒸
着ステツプが実行される。ここで、ウエハーは高
温度のホウ素富化雰囲気に入れられる。これによ
り薄いホウ素富化ガラス２３及びホウ素富化シリ
コン表面２４が形成される。通常は次にホウ素が
ラテラルトランジスタを完成させるために拡散さ
れる。しかし、本発明により拡散の前にアルミニ
ウムが第３図に示されるように付加される。 まず、エミツタがレジスト２５で被覆される。
実際には、ウエハー全体がレジストで被覆され、
孔がコレクタに対してルーズに設けられる。酸化
物の切り込み２２よりも少し大きいレジストの孔
が形成されることだけが必要である。次にウエハ
ーは酸化物２４を貫通させるエネルギでアルミニ
ウムイオン２６を注入される。領域２４はここで
ホウ素及びアルミニウムをドーブされる。通常の
酸化物２０あるいはレジスト２５はシリコンをア
ルミニウムイオンからシールドするように機能す
る。 次に、レジスト２５が取り除かれ、ウエハーに
通常のベース拡散が行なわれる。このステツプ
中、ホウ素が第４図に示されているようにエミツ
タ２７及びコレクタ２８を形成するために拡散さ
れる。同時に、アルミニウムが更に広い範囲に拡
散され、ホウ素領域28を越えて広がるコレクタ領
域２９を形成する。実際のコレクタ接合は領域２
９の端部に位置している。第３図のアルミニウム
の注入は領域２９の所望にレベルまでドープする
ために選択されたアルミニウム量を蒸着するよう
に制御される。このレベルはシリコンＰ形をドー
プするように通常は選択される。つまり、これは
十分なアルミニウムが層１２内のＮ形不純物を過
補償するために存在していることを意味する。こ
のＰ形最終ドーピングは更に、対称コレクタ接合
が形成されるように、層１２のＮ形ドーピングに
近い抵抗率を付加するように選択される。これ
は、コレクタが逆バイアスされた時にデプレツシ
ヨン領域が接合の両側上に等しくのびていること
を意味する。従来のデバイズにおいては、ベース
拡散だけがコレクタを形成するところでは、ドー
ピングはデプレツシヨン領域がほとんど単独でト
ランジスタベース中にのびるように不平衡であ
る。実際には、ベース拡散は、対面している材料
よりも、その拡散部分内でさらにヘビードープさ
れているようなかなり急な接合を形成する。 拡散ステツプは高温度での酸化雰囲気中で一緒
に実行されるので、酸化物が第４図に示された拡
散領域上に再成長する。この特性は周知のプレナ
プロセスの典形である。第５図に示された引き続
くプロセスにおいて、孔３１，３２がホトリソグ
ラフイーにより酸化物及びメタライゼーシヨン層
で覆われたウエハーを通して形成される。メタラ
イゼーシヨン層はホトリソグラフイーによりエツ
チングされ、IC相互接続パターンを形成する。
このパターンはラテラルトランジスタのエミツタ
接点３３及びコレクタ接点３４を含んでいる。 例 本発明は従来のICウエハーに実施され、改良
されたラテラルトランジスタが通常の従来のユニ
ツトと比較された。通常のプロセスがIC製造に
用いられた。第３図のイオン注入ステツプにおい
て、アルミニウムイオンは約200KeVのエネルギ
ーで約10¹⁴分子／cm²の濃度まで注入された。次の
表はその結果を比較するものである。

【表】

【表】 制限ブレークダウン電圧及び最大周波数の実質
的な改良と共に、全電流レベルにおけるβの実質
的な改良があることがわかる。96ボルト直流ブレ
ークダウンはエピタキシヤル層を通り抜ける電界
により制限される。 本発明が説明され、その特性を示すために例が
与えられた。前述の記載を読んだことにより当業
者が知り得る変形及び均等物は本発明の精神及び
目的の範囲内にある。例えば、イオン注入ステツ
プはホウ素予備蒸着ステツプに先行できる。ま
た、イオン注入は薄く成長させた酸化物を介して
孔２２の底部に実施できる。また、薄い酸化物及
び／あるいは蒸着酸化物は拡散ステツプに先行し
てエツチングにより除去できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のラテラルトランジスタを有する
ICの部分の部分断面正面図、第２図ないし第５
図は本発明に用いられた各ステツプを示すICの
部分断面図である。 １０：モノリシツク集積回路のフラグメント、
１１：Ｐ形基板、１２：Ｎ形エピタキシヤル層、
１３：Ｎ＋埋込層、１４：絶縁層、１５：ベー
ス、１６：エミツタ、１７：コレクタ、２０：プ
レナ酸化物、２１，２２：孔、２５：レジスト、
２７：エミツタ、２８：コレクタ、２９：コレク
タ領域、３１，３２：孔、３３：エミツタ接点、
３４：コレクタ接点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 縦方向に形成されたNPNトランジスタを通
   常含むモノリシツク半導体集積回路中にラテラル
   トランジスタを形成する方法であつて、 NPNトランジスタのベースが形成される箇所
   に第１のＰ型ドーパント材料を蒸着し、かつ同時
   にラテラルトランジスタのエミツタ及びコレクタ
   が形成されるそれぞれの箇所に前記第１のＰ型ド
   ーパント材料を蒸着し、 Ｐ型半導体材料の関連領域を形成するために前
   記集積回路のシリコン中に前記第１のＰ型ドーパ
   ント材料を拡散するステツプを含む方法におい
   て、 前記蒸着ステツプにおいて、前記第１のＰ型ド
   ーパント材料よりも前記シリコン中へより高い拡
   散率で前記拡散ステツプにおいて拡散するように
   選択された第２のＰ型ドーパント材料を、ラテラ
   ルトランジスタのコレクタが形成される領域に蒸
   着し、 前記拡散ステツプの後に前記ラテラルトランジ
   スタのコレクタがエミツタよりも前記シリコン中
   により大きく広がつて形成されるよう構成された
   事を特徴とするモノリシツク半導体集積回路中に
   ラテラルトランジスタを形成する方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の方法において、
   前記第２のＰ型ドーパント材料の量は、前記拡散
   ステツプの完了後に前記第２のＰ型ドーパントが
   前記半導体集積回路の基板中におけるドーピング
   を超過して存在し、かつ前記基板中のドーピング
   と同じ前記シリコン中における過剰濃度近傍まで
   存在するように選択されている事を特徴とするモ
   ノリシツク半導体集積回路中にラテラルトランジ
   スタを形成する方法。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載の方法におい
   て、前記第１のＰ型ドーパント材料がホウ素であ
   り、前記第２のＰ型ドーパント材料がアルミニウ
   ムである事を特徴とするモノリシツク半導体集積
   回路中にラテラルトランジスタを形成する方法。 ４ 特許請求の範囲第３項記載の方法において、
   前記アルミニウムはイオン注入されている事を特
   徴とするモノリシツク半導体集積回路中にラテラ
   ルトランジスタを形成する方法。 ５ 特許請求の範囲第４項記載の方法において、
   蒸着ステツプにおいては、ホウ素が酸化物マスク
   拡散において付加され、続いてラテラルトランジ
   スタが形成される箇所を除いて前記シリコン上に
   イオン注入レジストを形成し、アルミニウムを前
   記シリコン中にイオン注入し、そして前記レジス
   トを除去することを特徴とするモノリシツク半導
   体集積回路中にラテラルトランジスタを形成する
   方法。