JPH0411738A - バイポーラトランジスタ - 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］ 本発明は炭化シリコン膜をエミッタに使用したバイポー
ラトランジスタに関する。

［従来の技術］ 従来のバイポーラトランジスタにおいては、第４図に示
すように、Ｐ型シリコン基板１に埋込コレクタ層２が選
択的に形成されており、このコレクタ層２を埋め込むよ
うにして基板１上にエピタキシャル成長層３が形成され
ている。そして、こノエビタキシャル成長層３は埋込コ
レクタ層２に到達する厚いシリコン酸化膜４により素子
分離されている。このエピタキシャル成長層３の表面の
素子形成領域の中央にはボロン原子を添加したベース領
域２０が形成されており、更にこのベース領域２０を挟
むようにして１対の補償ベース領域９が形成されている
。また、ベース引き出し領域となるＰ型多結晶シリコン
膜７はこの補償ベース領域９に接触するようにして、シ
リコン基板１及びエピタキシャル成長層３からなる基板
表面上にパターン形成されている。このＰ型多結晶シリ
コン膜７は絶縁膜８により被覆されている。そして、こ
の絶縁膜８及びＰ型多結晶シリコン膜７は、そのベース
領域２０上の部分が選択的に除去されており、このよう
にして形成された開口の側壁に絶縁膜１１が設けられて
いる。そして、エミッタ用のＮ型不純物原子を添加した
炭化シリコン膜２２及び多結晶シリコン膜２３と、アル
ミニウム電極１５との積層体がこの側壁絶縁膜１１に囲
まれた開口内に埋め込まれている。

他方の素子形成領域には、そのエピタキシャル成長層３
の表面に、コレクタ引き出し層６が形成されており、こ
のコレクタ引き出し層６に接触するＮ型多結晶シリコン
膜５が基板上にパターン形成されている。そして、この
Ｎ型多結晶シリコン膜５は絶縁膜８に設けたコンタクト
孔に埋め込まれたアルミニウム電極１５に接続されてい
る。

このように、従来のバイポーラトランジスタにおいては
、エミッタを形成する炭化シリコン膜２２と多結晶シリ
コン膜２３とは、ベース領域２０上の外に、側壁絶縁膜
１１の側面及び上面の上にも形成されている。この炭化
シリコン膜２２はそのバンドギャップが２．３ｅＶと、
Ｓｉに比して広いバンドギャップを有し、高ｈｒｅを有
するワイドノインドギャップへテロバイポーラトランジ
スタとして有用である。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、この従来のバイポーラトランジスタにお
いては、エミッタ用の炭化シリコン膜２２及び多結晶シ
リコン膜２３に対して、Ｎ型不純物原子を多結晶シリコ
ン膜２３にイオン注入した後、熱処理して炭化シリコン
膜２２中に拡散させることにより、Ｎ型不純物原子を添
加しているの７で、側壁絶縁膜１１の側面に被着された
部分と、開口底部及び絶縁膜１１の上面に被着された部
分とで、イオン注入不純物原子の拡散の程度が異なる。

即ち、第５図に模式的に示すように、絶縁膜１１の側面
に被着されている多結晶シリコンＭ２３及び炭化シリコ
ン膜２２に対する不純物原子の導入量が、絶縁膜１１の
上面及び開口底部に被着されている多結晶シリコン膜２
３及び炭化シリコン膜２２に対する不純物原子の導入量
よりも少なく、側面部においてはＮ型不純物濃度が低く
なる。

このため、絶縁膜１１の側面に被着された部分の多結晶
シリコン膜２３及び炭化シリコン膜２２の抵抗Ｒ２は、
開口の底部に被着された部分の多結晶シリコン膜２３及
び炭化シリコン膜２２の抵抗Ｒ８よりも大きくなる。こ
れにより、エミッタ抵抗が増大する。

また、エミッタを微細化させようとすると、底部抵抗Ｒ
１が増大し、更に一部エミッタ抵抗を増大させてしまう
。

一方、熱処理により側壁絶縁膜の側面に被着された多結
晶シリコン膜部分の不純物′原子濃度を高め、エミッタ
抵抗を低下させようとすると、これと同時にベース接合
も深くなり、遮断周波数ｆアが増大するという性能の劣
化を招来する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
エミッタ面積を微細化してもエミッタ抵抗が増大せず、
安定したエミッタ電極を得ることができるバイポーラト
ランジスタを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るバイポーラトランジスタは、半導体基板の
表面に選択的に形成された第１導電型のコレクタ領゛域
と、このコレクタ領域の所定の領域に形成された第２導
電型のベース領域と、このベース領域上の所定位置に開
口を有する絶縁膜と、前記開口の底部上に前記ベース領
域表面から１００乃至ｔｏｏｏ人の高さで埋設されＮ型
不純物を含有する炭化シリコン膜と、この炭化ンリコン
膜の上の前記開口部内にその一部が埋め込まれて前記絶
縁膜上に形成された多結晶シリコン膜とを有することを
特徴とする。

［作用コ 本発明においては、ベース領域上の絶縁膜に形成された
開口内の底面上にのみ、炭化シリコン膜及び多結晶シリ
コン膜を形成しである。このため、不純物原子は炭化シ
リコン膜及び多結晶シリコン膜に均一に添加される。従
って、エミッタ面積を微細化しても、エミッタ抵抗は増
大せず、安定してエミッタ電極を形成することができる
。

［実施例コ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して具
体的に説明する。

第１図は本発明の第１の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタを示す断面図である。第１図において、第３図と
同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省
略する。以下、各層の形成方法について説明して、層構
造を説明する。Ｐ型のシリコン基板１にリン原子を選択
的に拡散させることにより埋込コレクタ層２をシリコン
基板１の所定の領域に形成する。そして、全面にエピタ
キシャル成長層３を約ｌｔ１ｍの厚さで形成し、このエ
ピタキシャル成長層３の所定の領域に素子分離用のシリ
コン酸化膜４を１乃至１．２μｍの厚さで選択的に形成
する。これにより、素子形成領域が絶縁分離される。

次に、全面に多結晶ンリコン膜５をＣＶＤにより約２５
００人の厚さで形成し、この多結晶シリコン膜５をエツ
チングによりパターニングした後、リン原子を選択的に
拡散させてＮ型子結晶シリコン基板及びコレクタ引出し
層６を形成する。

次に、この多結晶シリコン膜５の所定領域に選択的にボ
ロン原子をイオン注入してこの所定領域をＰ型子結晶シ
リコン膜７にする。その後、全面に絶縁膜８を約３００
０人の厚さで被着する。

次いで、エミッタ形成予定領域の絶縁膜８及びＰ型子結
晶シリコン膜７に選択的に開口を設け、この開口部にて
露出したエピタキシャル成長層３の表面及びＰ型子結晶
シリコン膜７に、ボロン原子を２０ｋｅＶのエネルギ及
びｌ　Ｘ　１０”ｃｍ−”のドーズ量でイオン注入する
。その後、前記開口を含めて全面に絶縁膜１１を約２０
００人の厚さに形成した後、９００℃に３０分間加熱し
て熱処理し、Ｐ型子結晶シリコン膜７からエピタキシャ
ル成長層３中にボロンを拡散させる。これにより、エピ
タキシャル成長層３の表面に、補償ベース領域９が形成
されると共に、ベース用ボロン原子が活性化されてベー
ス領域１０が形成される。

次に、絶縁膜１１を異方性エツチングすることにより、
エミッタ形成用の開口部の側壁にのみ残存させて他の部
分の絶縁膜１１を除去する。

その後、ＣＶＤ法により、側壁絶縁膜１１に囲まれた開
口部内のエピタキシャル成長層３の表面上にのみ、炭化
シリコン膜１２を約１０００Ａの厚さで形成する。この
ＣＶＤ法による炭化シリコン膜１２の形成条件の一例と
しては、５ｉＨ２Ｃ）。

とＣ２Ｈ，との混合ガスからなる炭化シリコン膜形成用
原料ガスに、塩化水素ガスを混合したものを使用し、９
００℃の熱処理条件で開口部内にのみ選択的に炭化シリ
コン膜を形成すればよい。

次いで、この炭化シリコンＩＩｕ１２上にのみ多結晶シ
リコン膜１３を約２０００人の厚さで形成する。

この多結晶シリコン膜１３の形成条件は、例えば、５ｉ
Ｈ２Ｃｆ２ガスに塩化水素ガスを混合したものを原料ガ
スとし、熱処理温度は８００″Ｃである。

次に、この多結晶シリコン膜１３に、ヒ素をエネルギが
７０ｋｅＶ　１　　ドーズ量がＬ　Ｘ　１０１０１６ａ
”の条件でイオン注入した後、９００°Ｃの温度で熱処
理して多結晶シリコン膜１３及び炭化ンリコン膜１２内
に、ヒ素原子を拡散させる。この場合に、ノリフン基板
１の表面に形成されたベース領域中にもヒ素原子が拡散
してベース領域１０内にエミッタ領域１４が形成される
。

その後、絶縁膜８におけるＮ型多結晶ンリコン膜５上及
びＰ型多結品シリコン膜７上の適宜位置にコンタクト孔
を形成する。そして、エミッタ領域１４上の側壁絶縁膜
１１に囲まれた開口部と、前記コンタクト孔内に埋め込
むようにして、アルミニウム電極１５を選択的に形成す
る。

これにより、第１図に示すバイポーラトランジスタが構
成される。

このように構成されたバイポーラトランジスタにおいて
は、エミッタ領域１４の上に形成された炭化シリコン膜
１２及び多結晶シリコン膜１３はベース領域１０上の側
壁絶縁膜１１に囲まれた開口部内に埋設されており、側
壁絶縁膜１１の側面及び上面上には実質的に形成されて
いない。このため、上部アルミニウム電極１５と、エミ
ッタ領域１４との間に配置された多結晶シリコン膜１３
と炭化シリコン膜１２の膜厚は均一である。従って、こ
の多結晶シリコン膜１３及び炭化シリコン膜１２に注入
された後、拡散して膜内に導入されたヒ素原子は、この
膜内に均一に分布する。このため、エミッタ抵抗の増大
が回避されると共に、エミッタ電極用の多結晶シリコン
膜１３の微細化が可能となる。従って、本実施例に係る
バイポーラトランジスタは、装置の微細化に極めて有効
である。

第２図は本実施例の効果を示すグラフ図であり、横軸に
エミッタ面積をとり、縦軸にエミッタ抵抗をとってその
エミッタ抵抗とエミッタ面積との関係を示す。図中、実
線にて示す従来例（第４図参照）の場合は、エミッタ面
積が２μｍ２以下に小さくなると、エミッタ抵抗が著し
く上昇するのに対し、破線にて示す実施例の場合は、エ
ミッタ面積が２μｍ２以下に小さくなってもエミッタ抵
抗の上昇は少ない。このように、本実施例の場合には、
エミッタ抵抗の著しい上昇を招来することなく、エミッ
タ面積の縮小化、即ちエミッタ領域の微細化を図ること
ができる。

次に、第３図を参照して本発明の第２の実施例について
説明する。

本実施例においては、ベース領域１０上の絶縁膜１１に
囲まれた開口を形成する迄の工程は、第１の実施例と同
様である。

しかし、本実施例においては、炭化シリコン膜１２及び
多結晶シリコン膜１３を選択的に形成する際に、リン原
子又はヒ素原子を１０１８乃至１０２２ｃｆｆｌ−２の
濃度で添加して成長させることにより、シリコン基板１
と炭化シリコン膜１２との界面にベースエミッタ接合を
形成する。その後、絶縁膜８に開口を選択的に形成した
後、アルミニウム電極１５を形成する。

なお、本実施例においては、炭化シリコン膜１２と多結
晶シリコン膜１３の成長時にＮ型不純物原子を添加した
が、炭化シリコン膜成長後、及び多結晶シリコン膜成長
後に、Ｎ型不純物原子をイオン注入により添加し、ハロ
ゲンランプ等による短時間焼鈍により拡散させても同様
の構造のバイポーラトランジスタが得られる。

本実施例においては、第１の実施例においてベース領域
１０へＮ型不純物原子を拡散させることにより形成した
エミッタ領域１４は存在しないため、ベース領域１０の
深さを浅くすることができる。このため、遮断周波数ｆ
ｔが向上するので、トランジスタ特性が更に一層向上す
る。

［発明の効果コ 本発明によれば、ベース領域上の絶縁膜に形成された開
口内の底面上にのみ、炭化シリコン膜及び多結晶シリコ
ン膜を形成するから、エミッタ面積を微細化しても、エ
ミッタ抵抗の増大が回避され、安定してエミッタ電極を
形成することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタを示す断面図、第２図は本実施例の効果を示すグ
ラフ図、第３図は本発明の第２の実施例に係るバイポー
ラトランジスタを示す断面図、第４図は従来のバイポー
ラトランジスタを示す断面図、第５図は従来のバイポー
ラトランジスタの欠点を説明する模式図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板の表面に選択的に形成された第１導電
   型のコレクタ領域と、このコレクタ領域の所定の領域に
   形成された第２導電型のベース領域と、このベース領域
   上の所定位置に開口を有する絶縁膜と、前記開口の底部
   上に前記ベース領域表面から１００乃至１０００Åの高
   さで埋設されＮ型不純物を含有する炭化シリコン膜と、
   この炭化シリコン膜の上の前記開口部内にその一部が埋
   め込まれて前記絶縁膜上に形成された多結晶シリコン膜
   とを有することを特徴とするバイポーラトランジスタ。
2. （２）前記ベース領域内の前記炭化シリコン膜に接触す
   る部分に第１導電型のエミッタ領域が形成されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載のバイポーラトランジス
   タ。
3. （３）前記ベース領域と前記炭化シリコン膜との界面に
   ベースエミッタ接合が形成されていることを特徴とする
   請求項１に記載のバイポーラトランジスタ。