JPH05102171A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH05102171A
JPH05102171A JP3260204A JP26020491A JPH05102171A JP H05102171 A JPH05102171 A JP H05102171A JP 3260204 A JP3260204 A JP 3260204A JP 26020491 A JP26020491 A JP 26020491A JP H05102171 A JPH05102171 A JP H05102171A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】寄生容量およびベース抵抗が小さい高性能バイ
ポーラトランジスタを実現する。 【構成】N+ 型半導体基板1にN型エピタキシャル層4
を成長し分離用酸化膜4を形成する。つぎにP型ベース
7およびN+ 型エミッタ9を成長する。つぎにフォトレ
ジスト13をマスクとして絶縁膜11およびN+ 型エミ
ッタ9をエッチングする。つぎに絶縁膜を堆積してから
エッチバックして、サイドウォール14を形成する。つ
ぎにイオン注入によりP+ 型グラフトベース14を形成
する。つぎに層間絶縁膜16を形成し、エミッタ電極1
7、ベース電極18を形成する。 【効果】グラフトベースとエミッタとのマージンはサイ
ドウォールの厚さで決まり、N型エピタキシャル層の上
にグラフトベースが形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は寄生容量とベース抵抗の
小さい高性能のバイポーラトランジスタおよびバイポー
ラ集積回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】バイポーラデバイスの高性能化は近年特
に大きく進展している。
【0003】リソグラフィの進歩によりパターンを微細
化する方法は、大幅に改善されてベース抵抗と寄生容量
が低減された。またSi−MBEにより浅いエミッタ・
ベース接合を形成してキャリャのベース走行時間を短縮
された。その結果、大幅な特性向上が期待されている。
【0004】つぎにSi−MBEでP型ベース層を形成
したNPNトランジスタについて、図7を参照して説明
する。
【0005】はじめにN+ 型シリコン基板1にN型エピ
タキシャル層4を成長し、分離用酸化膜5を形成したの
ち、ベースとなるP型半導体層7を成長させる。つぎに
絶縁膜11を形成してからグラフトベースとなるP+型
半導体層15を形成する。つぎに絶縁膜12を形成して
からN+ 型ポリシリコン10を形成する。つぎにアルミ
ニウムからなるエミッタ電極17およびベース電極18
を形成して素子部が完成する。
【0006】通常、ベース抵抗を低減するためのP+ 型
グラフトベース15は真性ベース7より深く形成され
る。そのためフリンジ容量によるコレクタ・ベース間の
寄生容量の増大を招く。
【0007】一方、ベース抵抗低減のためにグラフトベ
ースはできるだけエミッタに近づけることが望ましい
が、グラフトベースは高濃度なので極端にエミッタ19
に近づけるとエミッタ・ベース間容量の増加、エミッタ
・ベース間降伏電圧の低下をきたす。
【0008】さらに、エミッタ・グラフトベース間の距
離はグラフトベースの高濃度P型層が横方向拡散する距
離と、目合わせずれとから決定される。したがって、パ
ターン微細化が進んでもエミッタ・グラフトベース間の
距離のためベース抵抗の低減やトランジスタ特性の向上
には限界がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ベース抵抗を低減する
ためのグラフトベースにより、パターン微細化に限界が
あった。また、ベース抵抗、コレクタ・ベース間容量等
の寄生容量低減が実現できず、特性向上の妨げとなって
いた。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
バイポーラトランジスタのコレクタ層の上に真性ベース
が形成され、前記真性ベース上にエミッタおよび前記エ
ミッタのサイドウォールが形成され、前記エミッタおよ
び前記サイドウォールに対して自己整合的に、前記真性
ベースの側面および前記コレクタ層の上面に接する高濃
度の不純物がドープされたグラフトベースが形成された
ものである。
【0011】本発明の半導体装置の製造方法は、一導電
型の半導体基板上に第1の逆導電型半導体層と少なくと
も1つの一導電型半導体層とを順次成長する工程と、前
記一導電型半導体層の一部を選択エッチングしたのち前
記一導電型半導体層の側面に絶縁膜からなるサイドウォ
ールを形成する工程と、前記一導電型半導体層と前記サ
イドウォールとをマスクとして前記第1の逆導電型半導
体層をエッチングしたのち、前記第1の逆導電型半導体
層の側面の前記一導電型半導体層上に第2の逆導電型半
導体層を形成する工程とを含むものである。
【0012】また本発明の半導体装置の製造方法は、一
導電型の半導体基板上に逆導電型半導体層と少なくとも
1つの一導電型半導体層とを順次成長する工程と、前記
一導電型半導体層の一部を選択エッチングしたのち前記
一導電型半導体層の側面にサイドウォールを形成する工
程と、前記一導電型半導体層と前記サイドウォールとを
マスクとして前記逆導電型半導体層に逆導電型不純物を
ドープする工程とを含むものである。
【0013】
【実施例】本発明の第1の実施例について、図1(a)
〜(d)を参照して説明する。はじめに図1(a)に示
すように、N+ 型半導体基板1上にN型エピタキシャル
層4を成長し分離用酸化膜5を形成する。つぎにベース
となるP型半導体層7およびエミッタとなるN+ 型半導
体層9を成長したのち、絶縁膜11を堆積しフォトレジ
スト13をパターニングする。つぎに図1(b)に示す
ように、フォトレジスト13をマスクとして絶縁膜11
およびN+ 型半導体層9をエッチングする。このとき一
般にRIEが用いられるが、N+ 型半導体層9とP型半
導体層7との選択比を大きくするため硝酸および硫酸の
混合液によるウェットエッチングを用いることもでき
る。つぎに図1(c)に示すように、全面に絶縁膜を成
長したのち異方性エッチングによりエッチバックして、
絶縁膜からなるサイドウォール14を形成する。
【0014】つぎに絶縁膜11およびサイドウォール1
4をマスクとして、硼素(ボロン)をイオン注入してグ
ラフトベースとなるP+ 型半導体層14を形成する。イ
オン注入の代りに東京応化工業(株)製のポリボロンフ
ィルムによる低温拡散を用いることもできる。最後に図
2(d)に示すように、層間絶縁膜16を堆積し、エミ
ッタおよびベースのコンタクトを開口したのちエミッタ
電極17およびベース電極18を形成して素子部が完成
する。SiGeをベースとするヘテロバイポーラトラン
ジスタにおいては、図2(a)に示すように、P型ベー
ス7の上にN型半導体層8およびコンタクト用のN+ 型
半導体層9を重ねることもある。
【0015】さらに、図2(b)に示すようにN型半導
体層8の上にN+型ポリシリコン10を重ねたポリシリ
コンエミッタまたは、図2(c)に示すようにP型半導
体層7の上にN+ 型ポリシリコン(またはアモルファス
シリコン)10を用いることもできる。
【0016】これらの構造はNPNトランジスタだけで
なく、PNPトランジスタにも適用することができる。
つぎに本発明の第2の実施例について、図3(a)〜
(d)を参照して説明する。はじめに図3(a)に示す
ように、N+ 型半導体基板1上にN型エピタキシャル層
4を成長し分離用酸化膜5を形成する。つぎにベースと
なるP型半導体層7およびエミッタとなるN型半導体層
8を成長したのち、絶縁膜11を堆積して絶縁膜11お
よびN型半導体層8を選択エッチングする。つぎに全面
に絶縁膜を成長したのちエッチバックして、絶縁膜から
なるサイドウォール14を形成する。
【0017】つぎに図3(b)に示すように、絶縁膜1
1およびサイドウォール14をマスクとして、P型半導
体層7をエッチングする。
【0018】つぎに図3(c)に示すように、P型半導
体層7の側壁およびN型エピタキシャル層4を核として
Si−MBEまたはUHV(ultra−high v
acuum)CVDにより、グラフトベースとなるP+
型半導体層15を低温で成長させる。つぎに図3(d)
に示すように、層間絶縁膜16を堆積し、エミッタおよ
びベースのコンタクトを開口したのちエミッタ電極17
およびベース電極18を形成して素子部が完成する。S
iGeをベースとするヘテロバイポーラトランジスタに
おいては、図4(a)に示すように、P型ベース7の上
にN型半導体層8およびコンタクト用のN+ 型半導体層
9を重ねることもある。
【0019】さらに、図4(b)に示すようにN型半導
体層8の上にN+型ポリシリコン10を重ねたポリシリ
コンエミッタまたは、図4(c)に示すようにP型半導
体層7の上にN+ 型ポリシリコン(またはアモルファス
シリコン)10を用いることもできる。
【0020】これらの構造はNPNトランジスタだけで
なく、PNPトランジスタにも適用することができる。
つぎに本発明の第3の実施例について、図5(a)〜
(c)を参照して説明する。
【0021】はじめに図5(a)に示すように、N+ 型
半導体基板1に選択的にN+ 型埋込層3を形成したの
ち、N型エピタキシャル層4を成長する。つぎに分離用
酸化膜5を形成してから、コレクタ引上部6を形成して
絶縁膜11を形成する。
【0022】つぎに図5(b)に示すように、P型半導
体層7およびN型半導体層8を成長し、絶縁膜12を堆
積してフォトレジスト13を形成する。
【0023】つぎに図5(c)に示すように、フォトレ
ジスト13をマスクとして絶縁膜12およびN型半導体
層8をエッチングする。つぎにフォトレジスト13を除
去して絶縁膜を堆積してからエッチバックしてサイドウ
ォール14を形成し、イオン注入によりP+ 型半導体層
15を形成する。
【0024】このあと層間絶縁膜を堆積し、エミッタ、
ベースのコンタクトを開口して、電極を形成することに
より素子部が完成する。つぎに本発明の第4の実施例に
ついて、図6(a)〜(d)を参照して説明する。
【0025】はじめに図6(a)に示すように、N+ 型
半導体基板1に選択的にN+ 型埋込層3を形成したの
ち、N型エピタキシャル層4を成長する。つぎに分離用
酸化膜5を形成して絶縁膜11を形成してから、コレク
タ引上部6を形成する。
【0026】つぎに図6(b)に示すように、P型半導
体層7およびN型半導体層8を成長し、絶縁膜12を堆
積しフォトレジスト13を形成したのち絶縁膜12をエ
ッチングする。
【0027】つぎに図6(c)に示すように、N型半導
体層8をエッチングしてから、フォトレジスト13を除
去する。つぎに絶縁膜を堆積してからエッチバックして
サイドウォール14を形成する。つぎにSi−MBEま
たはUHV−CVDによりP+ 型半導体層15を成長さ
せる。
【0028】このあと図6(d)に示すように、層間絶
縁膜16を堆積したのちエミッタ、ベースのコンタクト
を開口して、エミッタ電極17およびベース電極18を
形成することにより素子部が完成する。
【0029】
【発明の効果】真性ベースの側面にグラフトベースとな
るP+ 型半導体層を形成する。エミッタ・グラフトベー
ス間はサイドウォールによって隔離されている。エミッ
タ・ベースが自己整合的に形成されるので、エミッタ・
ベース間のマージンは不要になった。微細化の限界はサ
イドウォールの厚さで決まり、大幅にベース抵抗を低減
することができた。
【0030】エミッタがサイドウォールで保護されるの
で、エミッタ・ベース間の接合容量が低減された。エミ
ッタ側面からの不要なキャリャが注入されなくなって、
電流増幅率およびエミッタ・ベース間の降伏電圧が向上
した。
【0031】従来エピタキシャル層中に形成されていた
グラフトベースが、エピタキシャル層の上に形成されて
いるので、コレクタ・ベース間の寄生容量が低減し、逆
方向降伏電圧が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を工程順に示す断面図である。
【図2】第1の実施例の一部変更例を示す断面図であ
る。
【図3】第2の実施例を工程順に示す断面図である。
【図4】第2の実施例の一部変更例を示す断面図であ
る。
【図5】第3の実施例を工程順に示す断面図である。
【図6】第4の実施例を工程順に示す断面図である。
【図7】従来のエピタキシャルベース・NPNトランジ
スタを示す断面図である。
【符号の説明】
1 N+ 型半導体基板 2 P型半導体基板 3 N+ 型埋込層 4 N型エピタキシャル層 5 分離用酸化膜 6 コレクタ引上部 7 P型半導体層(ベース) 8 N型半導体層(エミッタ) 9 N+ 型半導体層 10 N+ 型ポリシリコン(またはアモルファスシリ
コン) 11 絶縁膜 12 絶縁膜 13 フォトレジスト 14 サイドウォール 15 P+ 型半導体層 16 層間絶縁膜 17 エミッタ電極 18 ベース電極 19 コレクタ電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バイポーラトランジスタのコレクタ層の
    上に真性ベースが形成され、前記真性ベース上にエミッ
    タおよび前記エミッタのサイドウォールが形成され、前
    記エミッタおよび前記サイドウォールに対して自己整合
    的に、前記真性ベースの側面および前記コレクタ層の上
    面に接する高濃度の不純物がドープされたグラフトベー
    スが形成された半導体装置。
  2. 【請求項2】 一導電型の半導体基板上に第1の逆導電
    型半導体層と少なくとも1つの一導電型半導体層とを順
    次成長する工程と、前記一導電型半導体層の一部を選択
    エッチングしたのち前記一導電型半導体層の側面に絶縁
    膜からなるサイドウォールを形成する工程と、前記一導
    電型半導体層と前記サイドウォールとをマスクとして前
    記第1の逆導電型半導体層をエッチングしたのち、前記
    第1の逆導電型半導体層の側面の前記一導電型半導体層
    上に第2の逆導電型半導体層を形成する工程とを含む半
    導体装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 一導電型の半導体基板上に逆導電型半導
    体層と少なくとも1つの一導電型半導体層とを順次成長
    する工程と、前記一導電型半導体層の一部を選択エッチ
    ングしたのち前記一導電型半導体層の側面にサイドウォ
    ールを形成する工程と、前記一導電型半導体層と前記サ
    イドウォールとをマスクとして前記逆導電型半導体層に
    逆導電型不純物をドープする工程とを含む半導体装置の
    製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023005819A1 (zh) * 2021-07-28 2023-02-02 无锡华润上华科技有限公司 超β晶体三极管及其制作方法

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JPH02224250A (ja) * 1988-09-21 1990-09-06 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 半導体装置及びその製造方法
JPH03175639A (ja) * 1989-12-04 1991-07-30 Sharp Corp 半導体装置

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