JPH0454984B2 - - Google Patents

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JPH0454984B2
JPH0454984B2 JP57189049A JP18904982A JPH0454984B2 JP H0454984 B2 JPH0454984 B2 JP H0454984B2 JP 57189049 A JP57189049 A JP 57189049A JP 18904982 A JP18904982 A JP 18904982A JP H0454984 B2 JPH0454984 B2 JP H0454984B2
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JP
Japan
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region
conductivity type
semiconductor
semiconductor region
forming
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JP57189049A
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JPS5979566A (ja
Inventor
Yutaka Okada
Kenji Kaneko
Koichi Yamazaki
Takahiro Okabe
Minoru Nagata
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
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Publication of JPS5979566A publication Critical patent/JPS5979566A/ja
Publication of JPH0454984B2 publication Critical patent/JPH0454984B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/20Electrodes characterised by their shapes, relative sizes or dispositions 
    • H10D64/23Electrodes carrying the current to be rectified, amplified, oscillated or switched, e.g. sources, drains, anodes or cathodes
    • H10D64/231Emitter or collector electrodes for bipolar transistors

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、半導体装置に係り、特に高速で面積
の小さいバイポーラトランジスタに関する。
〔従来技術〕
従来、バイポーラIC(Integrated Circuit)は、
npnトランジスタを基本とする製造法がとられて
いる。その製造法の制約があるため、pnpトラン
ジスタは高性能な素子が得られにくい。しかし、
リニア回路では、pnpトランジスタも有用であ
り、回路全体の性能がpnpトランジスタの性能で
制限されてしまうこともある。また、デイジタル
回路でも、集積注入論理回路I2Lの様に、pnpト
ランイスタを用いる回路では、pnpトランジスタ
の高性能化が望まれる。pnpトランジスタを高性
能にする方法として、第1図の様なDSA
(diffusion self align)と呼ばれるものが知られ
ている。1はn型半導体層、2はコレクタとなる
p型領域、3はベースとなるn型領域、4はエミ
ツタとなるp型領域、5はベース端子を取り出す
為のn型領域、7,8,9はそれぞれ、コレク
タ、エミツタ、ベース電極であり、101は酸化
膜である。この方法は、ベース3とエミツタ4が
同一の拡散窓6から形成されるため、ベース幅が
制御性よく小さくできる。しかし、ベース電極を
n型層1を経由して取り出すため、エミツタ4の
底面部はコレクタと対向していない。従つて、エ
ミツタ4の底面部は寄生のpn接合となつてしま
い、活性動作をさせた時、エミツタ4の下に正孔
が蓄積される為、周波数特性が著しく低下する。
上記欠点を避ける為には、第2図の様な方法が
とられる。同図の符号は、第1図の符号と同じも
のを意味する。この場合は、ベース電極が表面側
に設けられたn型領域5を経由して取られる。そ
の為、エミツタ4の底面部も、コレクタ2と対向
する様にでき、蓄積電荷は第1図の例より小さく
なる。しかし、エミツタとベースの電極取り出し
窓の間隔が大きく、素子の面積は大きい。電極取
り出し窓と金属電極の合わせ余裕をし、金属電極
間のスペースをL2とすると、第2図の場合、エ
ミツタとベースの電極取り出し窓の間隔は、2L1
+L2となり、L1=2μm、L2=3μmとすると、7μ
mの間隔が必要である。上記、間隔が大きいこと
は、領域5の面積が大きくなることを意味し、ベ
ースとコレクタの接合容量が大きくなつて、周波
数特性が悪くなる。なお、第1図と第2図では、
基板側の詳細については省略した。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、従来の構造の欠点を解消し、
面積が小さく、周波数特性の良好なトランジスタ
を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明は、縦方向のトランジスタのベース端子
を多結晶シリコンにより取り出すことにより、エ
ミツタとベース電極取り出し窓の間隔を減少させ
るものである。
本発明の半導体装置の第1の製造方法は、第1
導電型の第1半導体領域2を含む半導体基板の表
面上の窒化膜61に第1の開口を形成する工程
と、第2導電型の不純物を高濃度に含む多結晶半
導体層90を該第1の開口を少なくととも覆うよ
うに形成する工程と、該多結晶半導体層90を酸
化することにより該多結晶半導体層90の表面に
酸化膜55を形成する工程と、該酸化膜55およ
び上記多結晶半導体層90をマスクとして該酸化
膜55および上記多結晶半導体層90によつて被
覆されていない上記窒化膜61をエツチングする
ことにより上記窒化膜61に第2の開口を形成す
る工程と、該第2の開口から第2導電型の不純物
と第1導電型の不純物を導入することにより第2
導電型の第2半導体領域3と第1導電型の第3半
導体領域4とを上記第1導電型の第1半導体領域
2中に形成する工程とを含み、上記多結晶半導体
層90から上記第1半導体領域中に上記第2導電
型の不純物が拡散することによつて形成される第
2導電型の第4半導体領域5は上記第2半導体領
域3と接触してなることを特徴とする。
かかる本発明の半導体装置の第1の製造方法に
よれば、第2導電型の不純物を高濃度に含む多結
晶半導体層90と第1導電型の第3半導体領域4
とは窒化膜61によつて分離されているので、多
結晶半導体層90と第3半導体領域4との間の逆
方向耐圧を高く取ることが可能となる(第4図参
照)。
さらに本発明の半導体装置の第2の製造方法
は、半導体基板に形成された第1導電型の第1半
導体領域2の表面上に第2導電型の不純物を高濃
度に含む多結晶半導体層90を形成する工程と、
該多結晶半導体層90によつて被覆されていない
半導体基板表面から上記第1半導体領域中に第2
導電型の不純物導入することにより第2導電型の
第2半導体領域3を形成する工程と、上記多結晶
半導体層90によつて被覆されていない上記半導
体基板表面上および上記多結晶半導体層90上に
絶縁膜55を形成する工程と、上記第2半導体領
域3を形成する上記工程の後に上記絶縁膜55を
エツチングすることによつて上記第2半導体領域
3の基板表面に位置する開口を上記絶縁膜に形成
する工程と、該開口から第1導電型の不純物を導
入することにより第1導電型の第3半導体領域4
を上記第2導電型の第2半導体領域3中に形成す
る工程とを含み、上記多結晶半導体層90から上
記第1半導体領域2中に上記第2導電型の不純物
が拡散することによつて形成される第2導電型の
第4半導体領域5は上記第2半導体領域3と接触
してなることを特徴とする。
かかる本発明の半導体装置の第2の製造方法に
よれば、第2導電型の不純物を高濃度に含む多結
晶半導体層90と第1導電型の第3半導体領域4
とは第2導電型の第2半導体領域3を形成する工
程以後にエツチングによつてパターニングされた
絶縁膜55によつて分離されているので、このパ
ターニングされた絶縁膜55が多結晶半導体層9
0と第3半導体領域4との間で充分な膜厚となる
ようにエツチングを行うことによつて、多結晶半
導体層90と第3半導体領域4との間の逆方向耐
圧を高く取ることが可能となる(第5図参照)。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の第1の実施例を第3図により説
明する。第3図aは断面図、第3図bは平面図で
ある。同図において、2〜8は、第1図と同じも
のを意味する。更に、50はp型基板、51は
n+埋込層、52は低濃度n型あるいはノンドー
プのエピタキシヤル層、53はp型領域、54は
厚い酸化膜、55は酸化膜、10はコレクタ電極
取り出しの為のp型領域、90はn型の多結晶シ
リコン層である。本実施例では、エミツタ領域4
とベース領域3は、同一の拡散窓6から形成され
る。窓6は、多結晶シリコン90をおおう酸化膜
55により決められている。即ち、エミツタとベ
ースの電極取り出し窓の間隔Lは、多結晶シリコ
ン90をベースの電極取り出し窓に合わせてパタ
ーニングする時の合わせのみで決められる。なお
n型領域51,52は高い電位を与えてコレクタ
領域2とは逆バイアスになる様にして用いる。
本実施例では次の様な効果が得られる。第1の
効果は、エミツタとベースが同一の拡散窓により
形成されるため、ベース幅が制御性よく狭くで
き、高い電流利得が得られることである。第2の
効果は、エミツタがほぼ全面でコレクタと対向し
ている為、エミツタ接合が効果よく働き、第1図
の場合と比べて電流密度が下げられるので、高電
流領域まで電流利得が低下しない。第3の効果
は、エミツタとベースの電極取り出し窓の間隔
が、上記理由により1回のマスク合わせで決めら
れるため1〜2μm程度にすることができること
である。従つて第2図の場合と比べて、1/3〜1/4
倍程度にできる。そのため、トランジスタ自体の
面積が小さくなることは勿論、ベース・コレクタ
の接合容量が低減できるので周波数特性が非常に
改善できる。
第2図bは、同図aの平面パターンを示したも
のである。A−A′の断面図がaの様になる。同
図の様に、エミツタ4の周囲をベース電極取り出
し領域5が囲い、更に、その周囲をコレクタ電極
取り出し領域10が囲う様に形成される。
第4図は、第1の実施例の構造を得るための、
製造工程を示すものである。まずp型基板50の
所望の箇所にn+領域51を形成し、n型あるい
はノンドープのエピタキシヤル層52を形成する
と同図aの様になる。その後、52の表面からp
型領域2を形成し、分離用のp型領域53を形成
し、更に、選択酸化により厚い酸化膜54を形成
すると同図bの様になる。次に、同図cの様に、
表面に薄い酸化膜60を形成し、更に窒化膜61
を形成して、60,61を選択的に開孔する。次
に、上記、60,61の窓をおおうように、n型
不純物を高濃度に含む多結晶シリコン層90を設
け、酸化をすると90の表面に酸化膜55が得ら
れる。この時、領域2の表面は窒化膜61でおお
われている為、2の表面には酸化膜が成長しない
ので、同図dの様になる。次に、同図eの様に窒
化膜をエツチングして、ベース領域3とエミツタ
領域4を形成する。ベース領域3の形成には、コ
レクタ電極の取り出し窓をホトレジストでおおつ
てイオン打込みを行なう。また、コレクタ電極の
取り出し領域10は、4と同時に形成できる。適
当な熱処理を施えばeの様な構造が得られる。な
お、ベース電極取り出し領域5は、90から不純
物が加算し得られる。また、ベース3の形成に
は、リンを用いるとよい。リンは拡散係数が大き
いので、比較的容易に5と接触させることができ
る。次にエミツタとコレクタの金属電極を設けれ
ば、第3図の構造が得られる。
第5図は、第2の実施例の構造を得るための、
製造工程を示すものである。同図aまでの工程
は、第4図bまでの工程と同じである。次に、本
工程では第5図bの様に、領域2の所望の箇所
に、n型不純物を高濃度に含む多結晶シリコン層
90を設ける。次に、同図cの様に、n型不純物
のイオン打込みによりベース層3を設ける。イオ
ン打込みはホトレジストを利用すれば、選択的に
行なうことができる。イオン打込み後に熱処理を
行なうと同図cの様に90からの不純物拡散によ
り領域5が形成できる。次に、同図dの様に表面
を酸化膜55でおおい、エミツタとコレクタ電極
の取り出し窓を開孔し、p型不純物をイオン打込
みして4と10を得る。更に、エミツタとコエク
タの金属電極を形成すると、同図eの構造が得ら
れる。本実施例では、エミツタとベースが同一拡
散窓からは形成されないが、領域3と5の接触が
容易になるという利点を有する。本構造の効果は
第1の実施例と同様である。
第6図に、本発明の第3の実施例を示す。本実
施では、領域2の底面に高濃度のp型不純物領域
56を設ける。この様にすれば、エミツタ直下か
ら、コレクタ電極までのコレクタ直列抵抗が減少
できる。56の形成には、n型埋込層51と重な
る様にp型不純物を埋込めばよい。51にはアン
チモンを、56にはボロンを用いると、ボロンの
方が大きく湧き上がつて、領域2と接触する様に
形成できる。
第7図に、本発明の第4の実施例を示す。本実
施例では、本発明をI2Lのインジエクタ部分に用
いる。51はn型領域であり、埋込み層あるい
は、n型基板である。2,3,4,5,8,5
4,55,90は、第3図と同じものを表わす。
更に、11はn型領域、12はp型領域、13は
金属電極である。4,3,2がpnpトランジスタ
のエミツタ、ベース、コレクタであり、51,
2,11がnpnトランジスタのエミツタ、ベー
ス、コレクタである。5と11,4と12は同時
に形成できる。本実施例の効果は次の様な効果が
得られる。第1の効果は、第1の実施例で述べた
様に、インジエクタの電流利得が高くできるの
で、I2Lの消費電力−遅延時間積が低減できるこ
とである。第2の効果は、インジエクタのベース
の電位を制御できることに依る。その為第7図の
領域2と3の接合が順にバイアスにならない様に
動作させられるので、領域3に蓄積される電荷が
減少し、I2Lの速度が改善できる。特に、素子の
寸法を微細化した場合、I2Lの特性はインジエク
タの特性で大きく影響されるので、本実施例の様
に、インジエクタのベース電極とインジエクタの
エミツタ電極の距離を2μm以下にできる構造は
非常に有効である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、縦方向で動作するトランジス
タのエミツタ電極とベース電極の距離を2μm以
下にできる。これは、従来法の1/3〜1/4であり、
効果は非常に大きい。更に、素子全体の寸法も大
幅に減少されるので、接合容量が減少し、周波数
特性が良好になる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来構造の断面図、第3図は
第1の実施例の断面図と平面図、第4図は第1の
実施例の構造を得るための製造工程の説明する装
置断面図、第5図は第2の実施例の構造を得るた
めの製造工程の説明する装置断面図、第6図は第
3の実施例の断面図、第7図は第4の実施例の断
面図である。 1……n型領域、2……p型領域、3……n型
ベース領域、4……p型エミツタ領域、5……n
型ベース電極取り出し領域、6……エミツタとベ
ースの拡散窓、7……コレクタ電極、8……エミ
ツタ電極、9……ベース電極、10……コレクタ
電極取り出し領域、11……I2Lのコレクタ領域、
12……I2Lのベース電極取り出し領域、13…
…I2Lのベース電極、50……p型基板、51…
…n型埋込層、52……エピタキシヤル層、53
……p型領域、54……厚い酸化膜、55……酸
化膜、56……p型埋込層、60……薄い酸化
膜、61……窒化膜、90……多結晶シリコン、
101……酸化膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型の第1半導体領域を含む半導体基
    板の表面上の窒化膜に第1の開口を形成する工程
    と、第2導電型の不純物を高濃度に含む多結晶半
    導体層を該第1の開口を少なくととも覆うように
    形成する工程と、該多結晶半導体層を酸化するこ
    とにより該多結晶半導体層の表面に酸化膜を形成
    する工程と、該酸化膜および上記多結晶半導体層
    をマスクとして該酸化膜および上記多結晶半導体
    層によつて被覆されていない上記窒化膜をエツチ
    ングすることにより上記窒化膜に第2の開口を形
    成する工程と、該第2の開口から第2導電型の不
    純物と第1導電型の不純物を導入することにより
    第2導電型の第2半導体領域と第1導電型の第3
    半導体領域とを上記第1導電型の第1半導体領域
    中に形成する工程とを含み、上記第2導電型の上
    記第2半導体領域を形成する上記工程の間に上記
    多結晶半導体層から上記第1半導体領域中に上記
    第2導電型の不純物が拡散することによつて形成
    される第2導電型の第4半導体領域は上記第2半
    導体領域と接触してなり、 上記第1半導体領域、上記第2半導体領域、上
    記第3半導体領域、上記第4半導体領域はそれぞ
    れトランジスタのコレクタ領域、ベース領域、エ
    ミツタ領域およびベース電極取り出し領域である
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 2 上記トランジスタは集積注入論理回路の電荷
    注入素子であることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載の半導体装置の製造方法。 3 半導体基板に形成された第1導電型の第1半
    導体領域の表面上に第2導電型の不純物を高濃度
    に含む多結晶半導体層を形成する工程と、該多結
    晶半導体層によつて被覆されていない半導体基板
    表面から上記第1半導体領域中に第2導電型の不
    純物導入することにより第2導電型の第2半導体
    領域を形成する工程と、上記多結晶半導体層によ
    つて被覆されていない上記半導体基板表面上およ
    び上記多結晶半導体層上に絶縁膜を形成する工程
    と、上記第2半導体領域を形成する上記工程の後
    に上記絶縁膜をエツチングすることによつて上記
    第2半導体領域の基板表面に位置する開口を上記
    絶縁膜に形成する工程と、該開口から第1導電型
    の不純物を導入することにより第1導電型の第3
    半導体領域を上記第2導電型の第2半導体領域中
    に形成する工程とを含み、上記第2導電型の上記
    第2半導体領域を形成する上記工程の間に上記多
    結晶半導体層から上記第1半導体領域中に上記第
    2導電型の不純物が拡散することによつて形成さ
    れる第2導電型の第4半導体領域は上記第2半導
    体領域と接触してなり、 上記第1半導体領域、上記第2半導体領域、上
    記第3半導体領域、上記第4半導体領域はそれぞ
    れトランジスタのコレクタ領域、ベース領域、エ
    ミツタ領域およびベース電極取り出し領域である
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 4 上記トランジスタは集積注入論理回路の電荷
    注入素子であることを特徴とする特許請求の範囲
    第3項記載の半導体装置の製造方法。
JP57189049A 1982-10-29 1982-10-29 半導体装置の製造方法 Granted JPS5979566A (ja)

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