JPH05235016A - Heterojunction semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Heterojunction semiconductor device and manufacture thereof

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JPH05235016A
JPH05235016A JP4037869A JP3786992A JPH05235016A JP H05235016 A JPH05235016 A JP H05235016A JP 4037869 A JP4037869 A JP 4037869A JP 3786992 A JP3786992 A JP 3786992A JP H05235016 A JPH05235016 A JP H05235016A
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JP
Japan
Prior art keywords
region
semiconductor substrate
substrate
emitter
seed
Prior art date
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Pending
Application number
JP4037869A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shigeyuki Ueda
茂幸 上田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP4037869A priority Critical patent/JPH05235016A/en
Publication of JPH05235016A publication Critical patent/JPH05235016A/en
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Abstract

(57)【要約】 【目的】高速バイポーラトランジスタに必要な薄いベー
ス4を得ることができるヘテロ接合半導体装置およびそ
の製造方法を提供する。 【構成】シリコン基板2表面の第1開口部28aをシード
として3C−SiCのコレクタ12、エミッタ用シード
(種)13を形成する。エッチングを行い開口部29を形成
し、開口部29から、シリコン窒化膜14を形成する。エミ
ッタ用シード13の上部のシリコン窒化膜14を取り除き、
エミッタ用シード13を成長させ、3C−SiCのエミッ
タ3を形成する。シリコン酸化層でエミッタ3を覆うと
ともにエッチングを行い、第3開口部30を形成する。熱
リン酸により、シリコン窒化膜14を完全に除去し第2開
口部29を露出させる。第2開口部29をシードとして成長
させ、P型Siのベース4を形成する。 【効果】一旦ベース4形成のためのダミー膜を形成し、
エミッタ3をSiCでダミー膜の上に形成し、ダミー膜
を除去し、除去した部分にSiでベース4を形成するこ
とにより、ベース4の形成が高温プロセスにより後工程
となる。
(57) [Summary] [Object] To provide a heterojunction semiconductor device capable of obtaining a thin base 4 necessary for a high-speed bipolar transistor and a manufacturing method thereof. A 3C-SiC collector 12 and an emitter seed (seed) 13 are formed using the first opening 28a on the surface of the silicon substrate 2 as a seed. The opening 29 is formed by etching, and the silicon nitride film 14 is formed from the opening 29. The silicon nitride film 14 on the emitter seed 13 is removed,
An emitter seed 13 is grown to form a 3C-SiC emitter 3. The emitter 3 is covered with a silicon oxide layer and etching is performed to form a third opening 30. The silicon nitride film 14 is completely removed by hot phosphoric acid to expose the second opening 29. The second opening 29 is used as a seed to grow the P-type Si base 4. [Effect] Once a dummy film for forming the base 4 is formed,
The emitter 3 is formed of SiC on the dummy film, the dummy film is removed, and the base 4 is formed of Si in the removed portion, so that the base 4 is formed as a post process by a high temperature process.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、ヘテロ接合半導体装
置の製造に関するものであり、特にベース層の拡散防止
に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to manufacturing a heterojunction semiconductor device, and more particularly to preventing diffusion of a base layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ヘテロ接合を利用した半導体装置
が注目されている。これは、エミッタにベースよりも禁
制帯幅(エネルギーバンド)の大きい材料を用いたもの
である。ヘテロ接合バイポーラトランジスタのエネルギ
ーバンド構造図を、図4に示す。同図において、Ec,Ev,
Efは、それぞれ伝導帯の下端、価電子帯の上端、フェル
ミ準位を示す。また、黒丸は電子を表わし、白丸はホー
ルを表わしている。同図からも明らかなように、エミッ
タ領域の禁制帯幅がベースより大きいため、ホールのエ
ミッタ注入が起こりにくくなっている。その結果、ベー
ス電流が低下し、エミッタの注入効率が向上する。これ
により、高速、高利得のトランジスタを得ることができ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor device utilizing a heterojunction has been receiving attention. This uses a material with a larger forbidden band width (energy band) than the base for the emitter. An energy band structure diagram of the heterojunction bipolar transistor is shown in FIG. In the figure, Ec, Ev,
Ef indicates the lower end of the conduction band, the upper end of the valence band, and the Fermi level, respectively. The black circles represent electrons and the white circles represent holes. As is clear from the figure, since the forbidden band width of the emitter region is larger than that of the base, it is difficult to inject holes into the emitter. As a result, the base current is lowered and the emitter injection efficiency is improved. As a result, a high-speed, high-gain transistor can be obtained.

【0003】従来の、ヘテロ接合バイポーラトランジス
タ1の製造方法を、図5を参照しながら説明する。ま
ず、N型であるシリコン基板2の表面にフォトレジスト
6aを塗布し、パターンニングし、開口部8aを形成す
る。開口部8a、およびフォトレジスト6aの全面に、P
型の不純物であるボロンイオンを打込む。これにより、
P型のベース4が形成される(同図A)。
A conventional method of manufacturing the heterojunction bipolar transistor 1 will be described with reference to FIG. First, a photoresist 6a is applied to the surface of the N type silicon substrate 2 and patterned to form an opening 8a. P on the entire surface of the opening 8a and the photoresist 6a.
Boron ions, which are impurities in the mold, are implanted. This allows
A P-type base 4 is formed (A in the figure).

【0004】つぎに、フォトレジスト6aを除去した
後、N型SiC(炭化シリコン)66を全面にエピタキシ
ャル成長させる(同図B)。フォトレジスト6bを塗
布、パターンニングし、SiC(炭化シリコン)66のエ
ッチングを行う。これにより、P型のベース4表面にN
型SiCのエミッタ3が形成される(同図C)。このよ
うに、エミッタ3をSiCで形成することにより、ベー
ス4とエミッタ3間をヘテロ接合とすることができる。
Next, after removing the photoresist 6a, N-type SiC (silicon carbide) 66 is epitaxially grown on the entire surface (FIG. 9B). Photoresist 6b is applied and patterned, and SiC (silicon carbide) 66 is etched. As a result, N is formed on the surface of the P-type base 4.
An emitter 3 of type SiC is formed (FIG. 7C). In this way, by forming the emitter 3 with SiC, a heterojunction can be formed between the base 4 and the emitter 3.

【0005】ふたたび、シリコン基板2およびエミッタ
3の表面に、フォトレジスト6cを塗布し、パターンニ
ングし、開口部8cを形成する。開口部8c、およびフォ
トレジスト6cの全面に、ボロンイオンを打込む。これ
により、ベース4より高濃度なP+型の外部ベース5が
形成される(同図D)。
Again, a photoresist 6c is applied to the surfaces of the silicon substrate 2 and the emitter 3 and patterned to form an opening 8c. Boron ions are implanted into the opening 8c and the entire surface of the photoresist 6c. As a result, a P + type external base 5 having a higher concentration than the base 4 is formed (D in the same figure).

【0006】フォトレジスト6cを除去した後、減圧化
学気相成長法(LPCVD)を用いて、シリコン酸化膜14を形
成する(同図E)。その後、フォトレジストを塗布しパ
ターンニングし、シリコン酸化膜14のエッチングを行
う。そして、エミッタ3およびベース4用の電極形成の
ためコンタクトホール8dを形成する(同図F)。形成
したコンタクトホール8dに、電極形成用のポリシリコ
ン10a,10cを形成する。アルミでベース電極13a,13c、エ
ミッタ電極13bを形成する。シリコン基板2の裏面に白
金でコレクタ電極12を形成して、ヘテロ接合バイポーラ
トランジスタ1が完成する(同図G)。
After removing the photoresist 6c, a silicon oxide film 14 is formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) (FIG. 8E). After that, a photoresist is applied and patterned, and the silicon oxide film 14 is etched. Then, a contact hole 8d is formed to form electrodes for the emitter 3 and the base 4 (FIG. F). In the formed contact hole 8d, polysilicon 10a, 10c for forming electrodes is formed. The base electrodes 13a and 13c and the emitter electrode 13b are formed of aluminum. The collector electrode 12 is formed of platinum on the back surface of the silicon substrate 2, and the heterojunction bipolar transistor 1 is completed (FIG. 7G).

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなヘテロ接合バイポーラトランジスタ1の製造方法
には、次のような問題があった。エミッタ3の形成の
際、高温プロセスによりベース層が大きく拡散してしま
い、高速バイポーラトランジスタに必要な薄いベース4
を得ることができなかった。
However, the method of manufacturing the heterojunction bipolar transistor 1 as described above has the following problems. When the emitter 3 is formed, the base layer is largely diffused by the high temperature process, and the thin base 4 necessary for the high speed bipolar transistor is formed.
Couldn't get

【0008】この発明は、上記のような問題点を解決
し、高速バイポーラトランジスタに必要な薄いベース4
を得ることができるヘテロ接合半導体装置およびその製
造方法を提供することを目的とする。
The present invention solves the problems described above, and a thin base 4 required for a high speed bipolar transistor.
It is an object of the present invention to provide a heterojunction semiconductor device capable of obtaining the above and a manufacturing method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】請求項1にかかるヘテロ
接合半導体装置の製造方法は、半導体基板表面から、半
導体基板の材質より禁制帯幅が広いかまたは同じである
第1導電型の第1領域を単結晶成長させる第1の工程、
前記第1領域の上にダミー膜を形成する第2の工程、前
記ダミー膜の上に、前記半導体基板の材質より禁制帯幅
が広く、かつ単結晶で構成された第1導電型の第3領域
を形成する第3の工程、前記ダミー膜を除去する第4の
工程、前記ダミー膜を除去した部分に、前記半導体基板
の材質と禁制帯幅が同じで、かつ単結晶で構成された第
2導電型の第2領域を形成する第5の工程を備えたこと
を特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heterojunction semiconductor device, wherein the first conductivity type has a forbidden band width wider than or equal to the material of the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor substrate. A first step of growing a single crystal region,
A second step of forming a dummy film on the first region; a third of a first conductivity type having a wider band gap than the material of the semiconductor substrate and made of a single crystal on the dummy film. A third step of forming a region, a fourth step of removing the dummy film, and a part of the semiconductor substrate having the same band gap as that of the semiconductor substrate and made of a single crystal in the part where the dummy film is removed. A fifth step of forming a second region of the two conductivity type is provided.

【0010】請求項2にかかるヘテロ接合半導体装置の
製造方法は、半導体基板上に絶縁膜を形成するととも
に、絶縁膜の一部をエッチングにより取り除き、第1の
基板表面露出部を形成する第1の工程、前記半導体基板
の材質より禁制帯幅が広いかまたは同じである第1導電
型の第1領域および半導体基板の材質より禁制帯幅が広
いかまたは同じである第3領域種部を第1の基板表面露
出部を単結晶成長させることにより、基板表面に形成す
る第2の工程、前記基板表面に第2の基板表面露出部を
形成するとともに、この第2の基板表面露出部から、前
記第3領域種部および第1領域を覆うダミー膜を形成す
る第3の工程、前記ダミー膜の1部を取り除き、前記第
3領域種部を露出させる第4の工程、前記第3領域種部
を単結晶成長させることにより、半導体基板の材質より
禁制帯幅の広い第1導電型の第3領域を形成しダミー膜
の1部を覆う第5の工程、前記ダミー膜を前記絶縁膜に
は影響を与えない手段で完全に取り除き、第2の基板表
面露出部を露出させる第6の工程、前記第6の工程で露
出させた、第2の基板表面露出部を単結晶成長させ、半
導体基板の材質と禁制帯幅が同じである第2導電型の第
2領域を前記ダミー膜を除去した部分に形成する第7の
工程を備えたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a heterojunction semiconductor device, which comprises forming an insulating film on a semiconductor substrate and removing a part of the insulating film by etching to form a first substrate surface exposed portion. The first region of the first conductivity type having a band gap wider than or equal to the material of the semiconductor substrate, and the third region seed portion having a band gap wider than or equal to the material of the semiconductor substrate. The second step of forming a substrate surface exposed portion on the substrate surface by single crystal growth of the first substrate surface exposed portion, while forming a second substrate surface exposed portion on the substrate surface, from the second substrate surface exposed portion, A third step of forming a dummy film covering the third region seed portion and the first region, a fourth step of removing a part of the dummy film to expose the third region seed portion, the third region seed Single crystal growth And a fifth step of forming a third region of the first conductivity type having a band gap wider than that of the material of the semiconductor substrate to cover a part of the dummy film, and a means for preventing the dummy film from affecting the insulating film. Completely removing the second substrate surface exposed portion by a sixth step, the second substrate surface exposed portion exposed in the sixth step is subjected to single crystal growth, the semiconductor substrate material and the forbidden band. It is characterized by comprising a seventh step of forming a second region of the second conductivity type having the same width in the portion where the dummy film is removed.

【0011】請求項3にかかるヘテロ接合半導体装置の
製造方法は、さらに第1導電型の第1領域および第3領
域は、SiCで形成されており、第2導電型の第2領域
は、Siで形成されていることを特徴とする。
In the method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to a third aspect of the present invention, the first and third regions of the first conductivity type are made of SiC, and the second region of the second conductivity type is Si. It is characterized by being formed by.

【0012】請求項4にかかるヘテロ接合半導体装置
は、半導体基板、半導体基板表面から単結晶成長し、半
導体基板の材質より禁制帯幅が広い第1導電型の第1領
域、半導体基板の材質と同じ禁制帯幅を有し、半導体基
板表面から単結晶成長するとともに、第1領域の1部を
覆う第2導電型の第2領域、半導体基板の材質より禁制
帯幅が広く、半導体基板表面から単結晶成長するととも
に、第2領域の1部を覆う第1導電型の第3領域を備え
たことを特徴とする。
A heterojunction semiconductor device according to a fourth aspect of the present invention is a semiconductor substrate, a first region of a first conductivity type having a single crystal grown from a surface of the semiconductor substrate and having a band gap wider than that of the material of the semiconductor substrate, and a material of the semiconductor substrate. The second band of the second conductivity type having the same forbidden band width and growing a single crystal from the surface of the semiconductor substrate and covering a part of the first region is wider than the material of the semiconductor substrate. The present invention is characterized in that a third region of the first conductivity type is provided while growing a single crystal and covering a part of the second region.

【0013】[0013]

【作用】請求項1、請求項2、請求項3、および請求項
4にかかるヘテロ接合半導体装置またはその製造方法
は、半導体基板表面から、半導体基板の材質より禁制帯
幅が広いかまたは同じである第1導電型の第1領域を単
結晶成長させ、前記第1領域の上にダミー膜を形成し、
前記半導体基板の材質より禁制帯幅が広く、かつ単結晶
で構成された第1導電型の第3領域を前記ダミー膜のう
えに形成し、前記ダミー膜を除去し、前記半導体基板の
材質と禁制帯幅が同じであり、かつ単結晶で構成された
第2導電型の第2領域を前記ダミー膜を除去した部分に
形成することを特徴とする。
According to another aspect of the present invention, there is provided a heterojunction semiconductor device or a method for manufacturing the same, wherein the forbidden band width is wider than or equal to the material of the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor substrate. Growing a single crystal of a first region of a certain first conductivity type and forming a dummy film on the first region;
A third region of the first conductivity type having a forbidden band width wider than that of the material of the semiconductor substrate and composed of a single crystal is formed on the dummy film, and the dummy film is removed. The second region of the second conductivity type having the same forbidden band width and made of a single crystal is formed in a portion where the dummy film is removed.

【0014】このように、第3領域を形成後、第2領域
を形成することができるので、たとえば第3領域に3C
−SiCを用いて高温で形成する場合であっても、第2
領域に第3領域形成時の高温を与えないようにすること
ができる。
As described above, since the second region can be formed after the third region is formed, for example, 3C is formed in the third region.
Even if it is formed at a high temperature using -SiC, the second
It is possible to prevent the region from being exposed to the high temperature at the time of forming the third region.

【0015】また、第1領域を半導体基板の材質より禁
制帯幅が広くなるよう形成した場合には、第2領域と第
3領域の間だけでなく、第1領域と第2領域の間もヘテ
ロ接合とすることができる。
When the first region is formed so that the band gap is wider than the material of the semiconductor substrate, not only between the second region and the third region but also between the first region and the second region. It can be a heterojunction.

【0016】[0016]

【実施例】本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。まず、N型であるシリコン基板2表面に絶縁膜であ
るシリコン酸化膜6を約7000オングストロームの厚みに
成長させる(図示せず)。本実施例においては減圧化学
気相成長法(LPCVD)を用い、SiH4とN2Oで基板温度800℃
で熱分解することにより形成した。マスクを用いてフォ
トレジストをパターンニングする(図示せず)。フッ酸
を用いて異方性エッチングを行い、図1Aに示すよう
に、ダミー膜開口絶縁部16を残しつつ、第1の基板表面
露出部である第1開口部28a、28bを形成する。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, a silicon oxide film 6, which is an insulating film, is grown to a thickness of approximately 7,000 angstroms on the surface of an N-type silicon substrate 2 (not shown). In this embodiment, low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) is used and the substrate temperature is 800 ° C. with SiH 4 and N 2 O.
It was formed by thermal decomposition with. Pattern the photoresist using a mask (not shown). Anisotropic etching is performed using hydrofluoric acid to form first openings 28a and 28b, which are exposed portions of the first substrate surface, while leaving the dummy film opening insulating portion 16 as shown in FIG. 1A.

【0017】つぎに、同図Bに示すように、第1開口部
28aをシードとして第1導電型の第1領域であるコレク
タ12をシリコン基板2表面に形成する。なお、第2開口
部28bにも同じ特性を示す第3領域種部であるエミッタ
用シード(種)13が形成される。本実施例においては、
化学気相成長法(CVD)を用い、Si2H6、C2H2、およびHCl
さらにキャリアガスとしてH2を供給し、基板温度1350℃
で成長させることにより、N型立方晶3C−SiCのコ
レクタ12およびエミッタ用シード13を形成した。
Next, as shown in FIG. 3B, the first opening
The collector 12 which is the first region of the first conductivity type is formed on the surface of the silicon substrate 2 using 28a as a seed. An emitter seed (seed) 13, which is a third region seed portion having the same characteristics, is also formed in the second opening 28b. In this embodiment,
Si 2 H 6 , C 2 H 2 , and HCl using chemical vapor deposition (CVD)
Further with H 2 was supplied as a carrier gas, the substrate temperature 1350 ° C.
Then, the N-type cubic 3C-SiC collector 12 and the emitter seed 13 are formed.

【0018】このように、コレクタ12およびエミッタ用
シード13とも同じSiCで形成する場合、双方を1度で
形成することができる。これにより、製造工程を簡略化
することができる。
As described above, when the collector 12 and the emitter seed 13 are both made of the same SiC, both can be formed at once. Thereby, the manufacturing process can be simplified.

【0019】つぎに、マスクを用いてフォトレジストを
パターンニングし、フッ酸を用いてエッチングを行い、
同図Cに示すように、ダミー膜開口絶縁部16を除去す
る。これにより第2の基板表面露出部である第2開口部
29を形成する。
Next, the photoresist is patterned using a mask, and etching is performed using hydrofluoric acid.
As shown in FIG. 6C, the dummy film opening insulating portion 16 is removed. Thereby, the second opening which is the exposed portion of the second substrate surface
Forming 29.

【0020】つぎに、全面にシリコン窒化層を約5000オ
ングストロームの厚みで形成する(図示せず)。本実施
例においては、化学気相成長法(CVD)を用い、SiH4、お
よびNH3を供給し、基板温度350℃で成長させることによ
り形成した。
Next, a silicon nitride layer is formed on the entire surface to a thickness of about 5000 Å (not shown). In the present embodiment, it is formed by using chemical vapor deposition (CVD), supplying SiH 4 and NH 3 , and growing at a substrate temperature of 350 ° C.

【0021】その後、スピンオングラス法(SOG)に
よりシリコン酸化膜6が露出するまで平坦化し、エッチ
バックすることにより、ダミー膜であるシリコン窒化膜
14が形成される(同図D)。
After that, the silicon oxide film 6 is flattened by a spin-on-glass method (SOG) until it is exposed, and then etched back to form a silicon nitride film as a dummy film.
14 is formed (Fig. D).

【0022】つぎに、エミッタ用シード13の上部のシリ
コン窒化膜14をエッチングにより取り除く。本実施例に
おいては、マスクを用いてフォトレジストをパターンニ
ングし、ケミカルドライエッチ法(CDE)を用い、CF4によ
り、エッチングを行った。その後、シリコン窒化膜14の
1部を覆う段階まで、エミッタ用シード13をシードとし
て成長させ、第1導電型の第3領域であるエミッタ3を
形成する(同図E)。本実施例においては、化学気相成
長法(CVD)を用い、Si2H6、C2H2、およびHClさらにキャ
リアガスとしてH2を供給し、基板温度1350℃で成長させ
ることにより、N型立方晶3C−SiCのエミッタ3を
形成した。
Next, the silicon nitride film 14 on the emitter seed 13 is removed by etching. In this example, the photoresist was patterned using a mask, and etching was performed using CF 4 using the chemical dry etching method (CDE). Then, until the step of covering a part of the silicon nitride film 14, the seed 13 for the emitter is grown as a seed to form the emitter 3 which is the third region of the first conductivity type (E in the figure). In this example, chemical vapor deposition (CVD) is used to supply Si 2 H 6 , C 2 H 2 , and HCl, and H 2 as a carrier gas to grow at a substrate temperature of 1350 ° C. A cubic 3C-SiC emitter 3 was formed.

【0023】つぎに、全面にシリコン酸化層を約4000オ
ングストロームの厚みで形成する。本実施例において
は、化学気相成長法(CVD)を用い、SiH4、およびN2Oを供
給し、基板温度450℃で成長させることにより形成し
た。その後、マスクを用いてフォトレジストをパターン
ニングし、フッ酸を用いてエッチングを行い、同図Fに
示すように、第3開口部30を形成する。
Next, a silicon oxide layer is formed on the entire surface to a thickness of about 4000 angstroms. In this example, the film was formed by using chemical vapor deposition (CVD), supplying SiH 4 and N 2 O, and growing at a substrate temperature of 450 ° C. Then, the photoresist is patterned using a mask, and etching is performed using hydrofluoric acid to form a third opening 30 as shown in FIG.

【0024】つぎに、熱リン酸により、シリコン窒化膜
14を完全に除去する。これにより第2の基板表面露出部
である第2開口部29がふたたび露出する(同図G)。な
お、熱リン酸はシリコン酸化膜6には、影響を与えな
い。その後、第2開口部29をシードとして成長させ、第
2導電型の第2領域であるベース4を形成する(同図
H)。本実施例においては、化学気相成長法(CVD)を用
い、SiH4を供給し、基板温度1000℃でエピタキシャル成
長させるとともに、B26をドープした。これにより、
P型Si(シリコン)のベース4を形成した。
Next, the silicon nitride film is formed by hot phosphoric acid.
Remove 14 completely. As a result, the second opening 29, which is the exposed portion of the surface of the second substrate, is exposed again (G in the figure). The hot phosphoric acid does not affect the silicon oxide film 6. After that, the second opening 29 is grown as a seed to form the base 4 which is the second region of the second conductivity type (FIG. 11H). In this example, chemical vapor deposition (CVD) was used to supply SiH 4 for epitaxial growth at a substrate temperature of 1000 ° C. and to dope B 2 H 6 . This allows
A P-type Si (silicon) base 4 was formed.

【0025】つぎに、全面にシリコン酸化層を形成する
(同図I)。本実施例においては、化学気相成長法(CV
D)を用い、SiH4、およびN2Oを供給し、基板温度450℃で
成長させることにより形成した。
Next, a silicon oxide layer is formed on the entire surface (FIG. 1I). In this example, chemical vapor deposition (CV
D) was used, SiH 4 and N 2 O were supplied, and the substrate was grown at 450 ° C. to grow.

【0026】つぎに、エミッタ3およびベース4用の電
極形成のためコンタクトホールを形成し、アルミでベー
ス電極13a、エミッタ電極13bを形成する。シリコン基板
2の裏面に白金でコレクタ電極22を形成して、ヘテロ接
合バイポーラトランジスタ21が完成する(同図J)。
Next, contact holes are formed to form electrodes for the emitter 3 and the base 4, and a base electrode 13a and an emitter electrode 13b are formed of aluminum. The collector electrode 22 is formed of platinum on the back surface of the silicon substrate 2 to complete the heterojunction bipolar transistor 21 (J in the same figure).

【0027】このように本実施例においては、コレクタ
12をSiCで形成し、一旦ベース4形成のためのダミー
膜を形成し、エミッタ3をSiCでダミー膜の上に形成
し、ダミー膜を除去し、除去した部分にSiでベース4
を形成している。これにより、ベース4が高温プロセス
により拡散することを防止することができ、高速バイポ
ーラトランジスタに必要な薄いベース層を得ることがで
きる。またベース4とエミッタ3間だけでなく、ベース
4とコレクタ12間もヘテロ接合とすること(ダブルへテ
ロ接合)が容易となる。このようにダブルへテロ接合を
得ることによって、飽和動作させベースコレクタ接合が
順方向にバイアスされる場合であっても、飽和状態での
コレクタ内のホール蓄積が起こりにくくなり、動作速度
が低下することを防止することができる。
Thus, in this embodiment, the collector
12 is formed of SiC, a dummy film for forming the base 4 is once formed, the emitter 3 is formed of SiC on the dummy film, the dummy film is removed, and the removed portion is formed of Si with the base 4
Is formed. As a result, the base 4 can be prevented from diffusing due to the high temperature process, and a thin base layer required for a high speed bipolar transistor can be obtained. Further, not only between the base 4 and the emitter 3 but also between the base 4 and the collector 12 can be a heterojunction (double heterojunction) easily. By thus obtaining the double heterojunction, even when the base collector junction is biased in the forward direction by performing the saturated operation, it becomes difficult to accumulate holes in the collector in the saturated state, and the operation speed decreases. Can be prevented.

【0028】さらに、従来は、単結晶SiCを形成し、
その単結晶SiCの上面から単結晶Siをエピキャシタ
ル成長して形成することは、格子定数の違いから不可能
と考えられていた。したがって、単結晶SiCの上に単
結晶Siを形成することができないとされていた。しか
し、本発明にかかる製造方法により単結晶SiCの上に
単結晶Siを形成することが容易となる。
Further, conventionally, single crystal SiC was formed,
It was thought that it was impossible to form single crystal Si from the upper surface of the single crystal SiC by epicapital growth due to the difference in lattice constant. Therefore, it has been considered that single crystal Si cannot be formed on single crystal SiC. However, it becomes easy to form single crystal Si on single crystal SiC by the manufacturing method according to the present invention.

【0029】このように、コレクタ12、ベース4、およ
びエミッタ3を単結晶で形成することができるため、信
頼性の高い領域を得ることができ、トランジスタ特性を
よくすることができる。
As described above, since the collector 12, the base 4, and the emitter 3 can be formed of a single crystal, a highly reliable region can be obtained and the transistor characteristics can be improved.

【0030】また、コレクタ12およびエミッタ3が同じ
SiCで形成されていることから、コレクタ12およびエ
ミッタ3を逆に使用することができ、I2L回路等の形
成が容易となる。
Since the collector 12 and the emitter 3 are made of the same SiC, the collector 12 and the emitter 3 can be used in reverse, and the I 2 L circuit and the like can be easily formed.

【0031】なお、本実施例においては、コレクタ12を
SiCで形成したが、コレクタ12をSiで形成してもよ
い。この場合、製造方法としては、たとえば、つぎの様
に行われる。図2Aに示すように、シリコン基板2表面
にシリコン酸化膜6を形成したあと、エッチングを行
い、第1開口部28bのみ開口する。つぎに、同図Bに示
すように、第1開口部28bをシードとして、N型立方晶
3C−SiCの第1導電型のエミッタ用シード(種)13
を形成する。条件としては、コレクタ12を3C−SiC
で形成する場合と同様である。
In this embodiment, the collector 12 is made of SiC, but the collector 12 may be made of Si. In this case, the manufacturing method is, for example, as follows. As shown in FIG. 2A, after forming the silicon oxide film 6 on the surface of the silicon substrate 2, etching is performed to open only the first opening 28b. Next, as shown in FIG. 3B, a seed (seed) 13 for the N-type cubic 3C-SiC emitter of the first conductivity type is formed using the first opening 28b as a seed.
To form. As a condition, the collector 12 is 3C-SiC.
It is similar to the case of forming in.

【0032】その後、マスクを用いてフォトレジストを
パターンニングし、フッ酸を用いてエッチングを行い、
同図Cに示すように、ダミー膜開口絶縁部16を残しつ
つ、第1開口部28aを形成する。第1開口部28aをシード
としてコレクタ12をシリコン基板2表面に形成する。条
件としては、SiH2Cl2とH2およびドーパントとしてPH3
供給し、1100℃でエピタキシャル成長させればよい。
Then, the photoresist is patterned using a mask, and etching is performed using hydrofluoric acid.
As shown in FIG. 6C, the first opening 28a is formed while leaving the dummy film opening insulating portion 16. The collector 12 is formed on the surface of the silicon substrate 2 using the first opening 28a as a seed. As conditions, SiH 2 Cl 2 and H 2 and PH 3 as a dopant may be supplied, and epitaxial growth may be performed at 1100 ° C.

【0033】この際、第1開口部28a上以外の部分にポ
リシリコンが成長するので、コレクタ12上部をマスクを
用いてフォトレジストをパターンニングし、コレクタ12
上部以外の部分をケミカルドライエッチ法等によりエッ
チングし、除去すればよい。
At this time, since polysilicon grows in a portion other than the portion on the first opening 28a, the photoresist is patterned on the upper portion of the collector 12 by using a mask and the collector 12 is formed.
The portion other than the upper portion may be removed by etching by a chemical dry etching method or the like.

【0034】その後、マスクを用いてフォトレジストを
パターンニングし、エッチングを行い、同図Dに示すよ
うに、ダミー膜開口絶縁部16を除去する。これにより第
2の基板表面露出部である第2開口部29を形成する。そ
の後は図1D以下の工程と同じ様にして製造される。
After that, the photoresist is patterned using a mask and etching is performed to remove the dummy film opening insulating portion 16 as shown in FIG. As a result, the second opening 29, which is the exposed portion of the second substrate surface, is formed. After that, it is manufactured in the same manner as the steps of FIG. 1D and subsequent steps.

【0035】また、本実施例においては、第1開口部28
a、28bを図1Aに示すように、ダミー膜開口絶縁部16を
介して、離れて形成したが、ダミー膜開口絶縁部16を介
さず第1開口部28a、28bをくっつけた状態で形成しても
よい。
Further, in this embodiment, the first opening 28
As shown in FIG. 1A, a and 28b are formed apart from each other with the dummy film opening insulating portion 16 interposed therebetween, but are formed with the first opening portions 28a and 28b stuck together without the dummy film opening insulating portion 16 interposed therebetween. May be.

【0036】なお、本実施例においては、ダミー膜とし
てシリコン窒化膜14を用いたが、ダミー膜としてアモル
ファスシリコンを用いてもよい。この場合条件として
は、化学気相成長法(CVD)を用い、SiH4を供給し、基板
温度400℃で成長させればよい。そして、ダミー膜であ
るアモルファスシリコンの除去にはHClガスでエッチン
グすればよい。
Although the silicon nitride film 14 is used as the dummy film in this embodiment, amorphous silicon may be used as the dummy film. In this case, chemical vapor deposition (CVD) may be used as conditions, and SiH 4 may be supplied and the substrate may be grown at a temperature of 400 ° C. Then, to remove the amorphous silicon that is the dummy film, etching with HCl gas may be performed.

【0037】なお、3C−SiCはノンドープ膜でN型
となるため、本実施例においては、npnトランジスタに
て説明したが、pnpトランジスタに採用してもよい。こ
の場合は、TMA(トリメチルアルミニウム)を使用し
たドーピングを行えばよい。
Since 3C-SiC is a non-doped film and is N-type, in the present embodiment, an npn transistor has been described, but it may be used for a pnp transistor. In this case, doping using TMA (trimethylaluminum) may be performed.

【0038】なお、本発明をICに用いることもでき
る。この場合、図3Aに示すように、コレクタ12を大き
く形成するとともに、シリコン酸化膜6の1部を開口
し、シリコン酸化膜6の上面にコレクタ電極22を設けれ
ばよい。
The present invention can also be applied to an IC. In this case, as shown in FIG. 3A, the collector 12 may be formed large, a part of the silicon oxide film 6 may be opened, and the collector electrode 22 may be provided on the upper surface of the silicon oxide film 6.

【0039】また、同図Bに示すように、通常のバイポ
ーラICの場合と同様、シリコン基板2内に埋め込み層
33を形成し、シリコン酸化膜6の1部を開口し、シリコ
ン酸化膜6の上面に、コレクタ電極22を設けてもよい。
Further, as shown in FIG. 3B, as in the case of a normal bipolar IC, a buried layer is formed in the silicon substrate 2.
33 may be formed, a part of the silicon oxide film 6 may be opened, and the collector electrode 22 may be provided on the upper surface of the silicon oxide film 6.

【0040】なお、本実施例においては、エミッタ3を
SiCで形成したが、エミッタ3とベース4間をヘテロ
接合できるのものであれば、どのようなものでもよい。
In this embodiment, the emitter 3 is made of SiC, but any material may be used as long as the emitter 3 and the base 4 can be heterojunctioned.

【0041】なお、本実施例においては、SiCとして
3C−SiCを用いたが、他のSiCでもよく、たとえ
ば4H−SiC、6H−SiC、15R−SiCであっ
てもよい。
Although 3C-SiC is used as SiC in this embodiment, other SiC may be used, such as 4H-SiC, 6H-SiC, and 15R-SiC.

【0042】[0042]

【発明の効果】請求項1、請求項2、請求項3、および
請求項4にかかるヘテロ接合半導体装置またはその製造
方法は、半導体基板表面から、半導体基板の材質より禁
制帯幅が広いかまたは同じである第1導電型の第1領域
を単結晶成長させ、前記第1領域の上にダミー膜を形成
し、前記半導体基板の材質より禁制帯幅が広く、かつ単
結晶で構成された第1導電型の第3領域を前記ダミー膜
のうえに形成し、前記ダミー膜を除去し、前記半導体基
板の材質と禁制帯幅が同じであり、かつ単結晶で構成さ
れた第2導電型の第2領域を前記ダミー膜を除去した部
分に形成することを特徴とする。
In the heterojunction semiconductor device or the method for manufacturing the same according to claim 1, claim 2, claim 3, or claim 4, the forbidden band width is wider than the material of the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor substrate, or A first region of the same first conductivity type is single-crystal grown, a dummy film is formed on the first region, and the forbidden band width is wider than that of the material of the semiconductor substrate. A third region of one conductivity type is formed on the dummy film, the dummy film is removed, and the forbidden band width is the same as the material of the semiconductor substrate. The second region is formed in a portion where the dummy film is removed.

【0043】このように、第3領域を形成後、第2領域
を形成することができるので、たとえば第3領域に3C
−SiCを用いて高温で形成する場合であっても、第2
領域に第3領域形成時の高温を与えないようにすること
ができる。
As described above, since the second region can be formed after the third region is formed, for example, 3C is formed in the third region.
Even if it is formed at a high temperature using -SiC, the second
It is possible to prevent the region from being exposed to the high temperature at the time of forming the third region.

【0044】これにより、第2領域が高温プロセスによ
り拡散することを防止することができ、高速バイポーラ
トランジスタに必要な薄いベース層を得ることができ
る。
As a result, the second region can be prevented from diffusing due to the high temperature process, and the thin base layer necessary for the high speed bipolar transistor can be obtained.

【0045】また、第1領域を半導体基板の材質より禁
制帯幅が広くなるよう形成した場合には、第2領域と第
3領域の間だけでなく、第1領域と第2領域の間もヘテ
ロ接合とすることができる。また、第1領域および第3
領域が同じSiCで形成されていることから、第3領域
種部および第1領域を1度に形成することができる。こ
れにより、さらに工程を簡略化することができる。
When the first region is formed so that the band gap is wider than the material of the semiconductor substrate, not only between the second region and the third region but also between the first region and the second region. It can be a heterojunction. Also, the first region and the third
Since the regions are made of the same SiC, the third region seed portion and the first region can be formed at once. Thereby, the process can be further simplified.

【0046】また、第1領域を半導体基板の材質より禁
制帯幅が広くなるよう形成した場合には、第1領域およ
び第3領域が同じ禁制帯幅の材質で形成されていること
から、第1領域と第3領域を逆に使用することができ、
2L回路等の形成が容易となる。
When the first region is formed so as to have a wider band gap than the material of the semiconductor substrate, the first region and the third region are formed of the material having the same band gap. The 1st and 3rd areas can be used in reverse,
The I 2 L circuit and the like can be easily formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ21の製造工
程を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of a heterojunction bipolar transistor 21.

【図2】コレクタ12をSiで形成したヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタの製造工程の1部を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing part of a process of manufacturing a heterojunction bipolar transistor in which the collector 12 is made of Si.

【図3】本発明をICとして用いた場合の構造を示す図
である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure when the present invention is used as an IC.

【図4】ヘテロ接合バイポーラトランジスタ1のエネル
ギーバンド構造図である。
FIG. 4 is an energy band structure diagram of a heterojunction bipolar transistor 1.

【図5】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ1の
製造工程を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional heterojunction bipolar transistor 1.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2・・・シリコン基板 3・・・エミッタ 4・・・ベース 12・・・コレクタ 13・・・第3領域種部 14・・・シリコン窒化膜 2 ... Silicon substrate 3 ... Emitter 4 ... Base 12 ... Collector 13 ... Third region seed portion 14 ... Silicon nitride film

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板表面から、半導体基板の材質よ
り禁制帯幅が広いかまたは同じである第1導電型の第1
領域を単結晶成長させる第1の工程、 前記第1領域の上にダミー膜を形成する第2の工程、 前記ダミー膜の上に、前記半導体基板の材質より禁制帯
幅が広く、かつ単結晶で構成された第1導電型の第3領
域を形成する第3の工程、 前記ダミー膜を除去する第4の工程、 前記ダミー膜を除去した部分に、前記半導体基板の材質
と禁制帯幅が同じで、かつ単結晶で構成された第2導電
型の第2領域を形成する第5の工程、 を備えたことを特徴とするヘテロ接合半導体装置の製造
方法。
1. A first-conductivity-type first semiconductor device having a band gap wider than or equal to that of the material of the semiconductor substrate from the surface of the semiconductor substrate.
A first step of growing a region into a single crystal; a second step of forming a dummy film on the first region; and a single crystal having a forbidden band width wider than the material of the semiconductor substrate on the dummy film. A third step of forming a third region of the first conductivity type configured by, a fourth step of removing the dummy film, and a material and a forbidden band width of the semiconductor substrate in a portion where the dummy film is removed. A fifth step of forming the second region of the second conductivity type which is the same and which is composed of a single crystal, and a manufacturing method of the heterojunction semiconductor device.
【請求項2】半導体基板上に絶縁膜を形成するととも
に、絶縁膜の一部をエッチングにより取り除き、第1の
基板表面露出部を形成する第1の工程、 前記半導体基板の材質より禁制帯幅が広いかまたは同じ
である第1導電型の第1領域および半導体基板の材質よ
り禁制帯幅が広いかまたは同じである第3領域種部を第
1の基板表面露出部を単結晶成長させることにより、基
板表面に形成する第2の工程、 前記基板表面に第2の基板表面露出部を形成するととも
に、この第2の基板表面露出部から、前記第3領域種部
および第1領域を覆うダミー膜を形成する第3の工程、 前記ダミー膜の1部を取り除き、前記第3領域種部を露
出させる第4の工程、 前記第3領域種部を単結晶成長させることにより、半導
体基板の材質より禁制帯幅の広い第1導電型の第3領域
を形成しダミー膜の1部を覆う第5の工程、 前記ダミー膜を前記絶縁膜には影響を与えない手段で完
全に取り除き、第2の基板表面露出部を露出させる第6
の工程、 前記第6の工程で露出させた、第2の基板表面露出部を
単結晶成長させ、半導体基板の材質と禁制帯幅が同じで
ある第2導電型の第2領域を前記ダミー膜を除去した部
分に形成する第7の工程、 を備えたことを特徴とするヘテロ接合半導体装置の製造
方法。
2. A first step of forming an insulating film on a semiconductor substrate and removing a part of the insulating film by etching to form an exposed portion of a first substrate surface, a forbidden band width depending on a material of the semiconductor substrate. A first region of the first conductivity type having a large or the same width, and a third region seed portion having a band gap wider than or the same as the material of the semiconductor substrate, and growing the exposed portion of the first substrate as a single crystal. A second step of forming on the substrate surface by forming a second substrate surface exposed portion on the substrate surface, and covering the third area seed portion and the first area from the second substrate surface exposed portion. A third step of forming a dummy film; a fourth step of removing a part of the dummy film to expose the third region seed portion; and a single crystal growth of the third region seed portion to form a semiconductor substrate of a semiconductor substrate. Wider forbidden band than material A fifth step of forming a third region of one conductivity type and covering a part of the dummy film, the dummy film is completely removed by a means that does not affect the insulating film, and the exposed portion of the second substrate surface is exposed. 6th
The second conductive type second region having the same forbidden band width as that of the material of the semiconductor substrate is formed by single crystal growth of the exposed portion of the second substrate surface exposed in the sixth step. And a seventh step of forming in a portion from which the heterojunction semiconductor device is removed.
【請求項3】請求項2のヘテロ接合半導体装置の製造方
法において、 第1導電型の第1領域および第3領域は、SiCで形成
されており、 第2導電型の第2領域は、Siで形成されていること、 を特徴とするヘテロ接合半導体装置の製造方法。
3. The method of manufacturing a heterojunction semiconductor device according to claim 2, wherein the first conductivity type first region and the third region are made of SiC, and the second conductivity type second region is made of Si. A method for manufacturing a heterojunction semiconductor device, comprising:
【請求項4】半導体基板、 半導体基板表面から単結晶成長し、半導体基板の材質よ
り禁制帯幅が広い第1導電型の第1領域、 半導体基板の材質と同じ禁制帯幅を有し、半導体基板表
面から単結晶成長するとともに、第1領域の1部を覆う
第2導電型の第2領域、 半導体基板の材質より禁制帯幅が広く、半導体基板表面
から単結晶成長するとともに、第2領域の1部を覆う第
1導電型の第3領域、 を備えたことを特徴とするヘテロ接合半導体装置。
4. A semiconductor substrate, a first region of a first conductivity type, which has a single crystal grown from a semiconductor substrate surface and has a forbidden band width wider than a material of the semiconductor substrate, and a semiconductor device having a band gap same as that of the semiconductor substrate material. The second region of the second conductivity type that grows from the surface of the substrate and covers a part of the first region. The band gap is wider than the material of the semiconductor substrate. A third region of the first conductivity type that covers a part of the heterojunction semiconductor device.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6870204B2 (en) * 2001-11-21 2005-03-22 Astralux, Inc. Heterojunction bipolar transistor containing at least one silicon carbide layer
KR20110063775A (en) * 2008-08-28 2011-06-14 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Process Kit Shields and How to Use Them

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