JPH05109745A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH05109745A
JPH05109745A JP3271142A JP27114291A JPH05109745A JP H05109745 A JPH05109745 A JP H05109745A JP 3271142 A JP3271142 A JP 3271142A JP 27114291 A JP27114291 A JP 27114291A JP H05109745 A JPH05109745 A JP H05109745A
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JP
Japan
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diffusion region
type
emitter
type emitter
diffusion
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Pending
Application number
JP3271142A
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English (en)
Inventor
Tomoyuki Furuhata
智之 古畑
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Seiko Epson Corp
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Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 エミッタ−ベ−ス接合間に逆方向に電圧を印
加した際のホットキャリヤ効果を抑制し、特性劣化を回
避した、高信頼性を有する微細なバイポ−ラトランジス
タを提供する。 【構成】 バイポ−ラトランジスタのエミッタ拡散領域
を、N+型エミッタ電極6からの不純物拡散により形成
されたN+型エミッタ拡散領域7と、前記N+型エミッタ
電極6の側壁に設けた、高濃度のリンを含有するPSG
膜からなるサイドウオ−ル・スペ−サ8からの不純物拡
散により、前記N+型エミッタ拡散領域7の表面近傍に
接続し、前記N+型エミッタ拡散領域7より不純物濃度
が低く形成されたN-型拡散領域9から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に係り、より
詳しくはバイポ−ラトランジスタの構造に関する。
【0002】
【従来の技術】最近の半導体集積回路の高速化、高集積
化に伴い、バイポ−ラトランジスタにおいては、エミッ
タ電極として多結晶シリコン層が多く採用されている。
【0003】この種の半導体装置の構造例を図2に示
す。
【0004】図2において、バイポ−ラトランジスタ
は、縦型NPNバイポ−ラトランジスタでウオシュト・
エミッタ構造をなし、P型シリコン基板1の主表面にN
+ 型埋め込み層2を介して形成されたコレクタ領域をな
すN型エピタキシャル成長シリコン層3と、その中に形
成されたP型ベ−ス拡散領域5と、このP型ベ−ス拡散
領域5上に形成された層間絶縁膜をなす酸化膜10内の
エミッタ開孔領域11に形成されたN+ 型多結晶シリコ
ン層からなるN+ 型エミッタ電極6と、このN+型エミ
ッタ電極6からのN+ 型不純物拡散により形成されたN
+ 型エミッタ拡散領域7から構成されている。なお、図
中、4はフィ−ルド酸化膜である。また、コレクタ及び
べ−ス電極引出し領域は省略してある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の半導体装置においては、N+型多結晶シリ
コン層からなるN+型エミッタ電極6がP型ベ−ス拡散
領域5上に形成された酸化膜10にオ−バ−ラップして
いるため、文献1;Applied Physics Letters 13,264 1
968 "Excesscurrent generation due to reverse bias
P-N junction stress" 及び文献2 ;Proceedings I
EEE 1989 Bipolar Circuits and Technology Meeting,
140 1989 "Temperature dependence of emitter-base
reverse stress degradation and its mechanismanaly
zed by MOS structures "に開示されているように、エ
ミッタ−ベ−ス接合間に逆方向に電圧を印加した際のホ
ットキャリヤ効果に起因した以下のような問題点があ
る。
【0006】すなわち、エミッタ−ベ−ス接合間に逆方
向に電圧を印加すると、エミッタ−ベ−ス接合近傍の逆
方向電界によりキャリヤである電子が加速され、そのキ
ャリヤの一部は界面準位をつくったり、エミッタ−ベ−
ス接合近傍の酸化膜中にトラップされる。その結果、そ
れらの界面準位やトラップされた電子により、順方向ベ
−ス再結合電流が流れ、バイポ−ラトランジスタの電流
増幅率hFEの劣化等が起る。
【0007】特に、近年のバイポ−ラトランジスタにお
ける電源電圧を一定にしてのスケ−リングにより、ベ−
ス領域は高濃度され、上記の現象はより大きな問題とな
っている。
【0008】さらに、この劣化現象は、回路的にエミッ
タ−ベ−ス接合間に逆方向電圧印加の起るBi−CMO
S回路において顕著である。
【0009】そこで、本発明はこのような問題点を解決
するものであり、その目的とするところは、エミッタ−
ベ−ス接合間に逆方向に電圧を印加した際のホットキャ
リヤ効果を抑制し、特性劣化を回避した、高信頼性を有
する微細なバイポ−ラトランジスタを提供するところに
ある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
少なくともバイポ−ラトランジスタを具備する半導体装
置において、前記バイポ−ラトランジスタの第一導電型
ベ−ス拡散領域上に形成された多結晶シリコン層からな
る第二導電型エミッタ電極と、前記第二導電型エミッタ
電極の側壁に配設された、第二導電型不純物を含有する
絶縁膜からなるサイドウオ−ル・スペ−サと、前記第二
導電型エミッタ電極からの不純物拡散により形成された
第二導電型の第一拡散領域と、前記サイドウオ−ル・ス
ペ−サからの不純物拡散により、前記第一拡散領域の表
面近傍に接続し、前記第一拡散領域より不純物濃度が低
く形成された第二導電型の第二拡散領域から構成されて
なるエミッタ拡散領域を具備することを特徴とする。
【0011】
【実施例】以下、本発明の代表的な実施例を図面を用い
て具体的に説明する。
【0012】図1は、本発明の一実施例を示す半導体装
置の断面図である。なお、図中、1〜7、10は上記図
2の従来の半導体装置と全く同一のものである。
【0013】図1において、バイポ−ラトランジスタ
は、縦型NPNバイポ−ラトランジスタでウオシュト・
エミッタ構造をなし、P型シリコン基板1の主表面にN
+型埋め込み層2を介して形成されたコレクタ領域をな
すN型エピタキシャル成長シリコン層3と、その中に形
成されたP型ベ−ス拡散領域5とを有する。さらに、前
記P型ベ−ス拡散領域5上には、N+型多結晶シリコン
層からなるN+型エミッタ電極6が形成され、前記N+型
エミッタ電極6の側壁には、10〜20mol%程度の
高濃度のリンを含有するリンガラス(PSG)膜からな
るサイドウオ−ル・スペ−サ8が設けられている。ま
た、エミッタ拡散領域は、前記N+型エミッタ電極6か
らの不純物拡散により形成されたN+型エミッタ拡散領
域7と、前記サイドウオ−ル・スペ−サ8からの不純物
拡散により、前記N+型エミッタ拡散領域7の表面近傍
に接続し、前記N+型エミッタ拡散領域7より不純物濃
度が低く形成されたN-型拡散領域9から構成されてい
る。なお、コレクタ及びべ−ス電極引出し領域は省略し
てある。
【0014】ここで、N+型エミッタ拡散領域7と、N-
型拡散領域9の不純物濃度及び接合深さは、それぞれ
0.1〜0.2μm、0.05〜0.15μm、1X1
017〜5X1018cm-3程度に設定される。
【0015】上記実施例の構造によれば、バイポ−ラト
ランジスタのN+型エミッタ領域7の表面近傍に接続
し、前記N+型エミッタ電極6の側壁に設けられた、高
濃度のリンを含有するPSG膜からなるサイドウオ−ル
・スペ−サ8からのリンの不純物拡散により形成された
低濃度のN-型拡散領域9が配設されているため、逆方
向電圧印加の際のエミッタ−ベ−ス接合間の電界ピ−ク
を緩和し、エミッタ−ベ−ス接合間の逆方向電圧印加に
起因したホットキャリヤ効果を抑制することができる。
その結果、微細化に伴う、バイポ−ラトランジスタのホ
ットキャリヤ効果の問題は回避することができ、微細
で、高性能なバイポ−ラトランジスタを実現せしめるこ
とができる。
【0016】さらに、基板上に形成された前記N+型エ
ミッタ電極6の側壁には、サイドウオ−ル・スペ−サ8
が設けられているため、上層配線層の被覆性が向上し、
断線やショ−ト等のない配線の信頼性の高い半導体素子
が得られる。
【0017】次に、図1に示す半導体装置の製造方法を
図3(a)〜図3(d)について順次説明する。なお、
図において図1の実施例と同一あるいは相当部分は同一
符号を用いている。
【0018】(1)図3(a)は、本発明による半導体
装置を製造するために予備加工された半導体基板の一部
を示す。図において、P型シリコン基板1上にN+型埋
め込み層2が形成され、その上にN型エピタキシャル成
長シリコン層3が形成されている。さらに、N型エピタ
キシャル成長シリコン層3内にはフィ−ルド酸化膜4及
びP型ベ−ス拡散領域5がそれぞれ形成されが形成され
ている。その後, 気相成長(CVD)法により多結晶シ
リコン層を堆積後、砒素の60〜100keV、5X1
015〜5X1016cm-3程度のイオン注入法を行い、そ
の後、フォトエッチング法でN+型エミッタ電極6を形
成した状態を示す。
【0019】(2)図3(b)は、前記基板上にCVD
法によりリン濃度が10〜20mol%程度のPSG膜
11を5000〜10000Å程度堆積した状態を示
す。
【0020】(3)図3(c)は、前記PSG膜11を
反応性イオンエッチング(RIE)法によりエッチング
し、前記N+型エミッタ電極6の側壁にPSG膜からな
るサイドウオ−ル・スペ−サ8を形成した状態を示す。
ここで、サイドウオ−ル・スペ−サの幅は0.15〜
0.3μm程度に設定される。
【0021】(4)図3(d)は、窒素雰囲気で、90
0〜1000℃、20〜60分間程度のアニ−ル処理を
行うことにより、N+型エミッタ電極6及びサイドウオ
−ル・スペ−サ8からの砒素及びリンの不純物拡散によ
り、それぞれN+型エミッタ拡散領域7と、このN+型エ
ミッタ領域7の表面近傍に接続したN-型拡散領域9を
形成した状態を示す。なお、この熱処理を調整すること
により、所望の不純物濃度及び接合深さのN+型エミッ
タ拡散領域7とN-型拡散領域9を設定できる。
【0022】以下、従来法により、配線電極の形成等が
なされ、前述の効果を奏する図1に示すようなバイポ−
ラトランジスタが得られる。
【0023】上記実施例によれば、N+型エミッタ領域
7の表面近傍に接続したN-型拡散領域9の形成におい
ては、フォトリゾグラフィ工程、すなわちマスク等の位
置合わせが不要であり、自己整合的に形成することがで
きる。
【0024】なお、上記実施例は、NPN型バイポ−ラ
トランジスタの場合について述べたが、本発明はPNP
型バイポ−ラトランジスタの場合についても有効であ
る。
【0025】さらに、本発明は、バイポ−ラトランジス
タとMOSFETとを同一基板上に具備するBi−MO
S半導体装置の場合においても有効である。
【0026】以上、本発明を実施例に基いて説明した
が、本発明は上記実施例に限定されることなく、その要
旨を逸しない範囲で種々変更が可能であることは言うま
でもない。
【0027】
【発明の効果】以上述べたように、本発明の半導体装置
によれば、バイポ−ラトランジスタのエミッタ拡散領域
の表面近傍に接続し、エミッタ電極の側壁に設けられた
高濃度の不純物を含有する絶縁膜膜からなるサイドウオ
−ル・スペ−サからの不純物拡散により形成された低濃
度の拡散領域が配設されているため、エミッタ−ベ−ス
接合間の電界ピ−クを緩和し、逆方向電圧印加の際のエ
ミッタ−ベ−ス接合間の逆方向電圧印加に起因したホッ
トキャリヤ効果を抑制することができる。その結果、微
細化に伴うなう、バイポ−ラトランジスタのホットキャ
リヤ効果の問題は回避することができ、微細で、高性能
なバイポ−ラトランジスタを実現せしめることができ
る。
【0028】さらに、基板上に形成されたエミッタ電極
の側壁には、サイドウオ−ル・スペ−サが設けられてい
るため、上層配線層の被覆性が向上し、断線やショ−ト
等のない配線の信頼性の高い半導体素子が得られる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の半導体装置の一実施例を示す断面図
である。
【図2】 従来の半導体装置示す断面図である。
【図3】 図1に示す半導体装置の製造工程別断面図で
ある。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N+型埋め込み層 3 N型エピタキシャル成長シリコン層 4 フィ−ルド酸化膜 5 P型ベ−ス拡散領域 6 N+型エミッタ電極 7 N+型エミッタ拡散領域 8 サイドウオ−ル・スペ−サ 9 N-型拡散領域 10 酸化膜 11 PSG膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 少なくともバイポ−ラトランジスタを具
    備する半導体装置において、 前記バイポ−ラトランジスタの第一導電型ベ−ス拡散領
    域上に形成された多結晶シリコン層からなる第二導電型
    エミッタ電極と、 前記第二導電型エミッタ電極の側壁に配設された、第二
    導電型不純物を含有する絶縁膜からなるサイドウオ−ル
    ・スペ−サと、 前記第二導電型エミッタ電極からの不純物拡散により形
    成された第二導電型の第一拡散領域と、前記サイドウオ
    −ル・スペ−サからの不純物拡散により、前記第一拡散
    領域の表面近傍に接続し、前記第一拡散領域より不純物
    濃度が低く形成された第二導電型の第二拡散領域から構
    成されてなるエミッタ拡散領域を具備することを特徴と
    する半導体装置。
JP3271142A 1991-10-18 1991-10-18 半導体装置 Pending JPH05109745A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5605849A (en) * 1994-10-07 1997-02-25 National Semiconductor Corporation Use of oblique implantation in forming base of bipolar transistor
US5726069A (en) * 1994-12-02 1998-03-10 National Semiconductor Corporation Use of oblique implantation in forming emitter of bipolar transistor

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