JPH0621069A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0621069A
JPH0621069A JP4176517A JP17651792A JPH0621069A JP H0621069 A JPH0621069 A JP H0621069A JP 4176517 A JP4176517 A JP 4176517A JP 17651792 A JP17651792 A JP 17651792A JP H0621069 A JPH0621069 A JP H0621069A
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JP
Japan
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region
film
type
oxide film
silicon oxide
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JP4176517A
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English (en)
Inventor
Masamichi Tanabe
正倫 田邊
Hiromi Shimamoto
裕巳 島本
Yukihiro Onouchi
享裕 尾内
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Hitachi Ltd
Japan Display Inc
Original Assignee
Hitachi Device Engineering Co Ltd
Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】半導体基板内に設けた第1導電型の第1領域
と、該第1領域内に設けた第2導電型を有する第2領域
と、該第2領域内に設けた上記第1導電型の第3領域を
有し、該第2領域は上記第3領域に接する部分よりも上
記第三領域に接しない部分が薄く形成され、さらに該第
1領域の上記第3領域より遠い部分が上記第3領域に近
い部分よりも薄く形成される。 【効果】ベース領域3および低濃度コレクタ領域が、エ
ミッタ領域2の周辺部において厚くならないため、トラ
ンジスタが高電流動作状態になり、コレクタ電流がエミ
ッタ領域2周辺部に集中した場合にも、ベース走行距離
は変化しない。その結果、トランジスタが高電流動作状
態における遮断周波数の低下が低減される。

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、特に
高速動作に適したバイポーラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】従来のバイポーラトランジスタの構造の
一例を図2に示す。図2において記号10はn型多結晶
シリコン膜、11はn型エミッタ領域、12はp型ベー
ス領域、13はn型低濃度コレクタ領域、14はシリコ
ン酸化膜、15はp型多結晶シリコン膜、16はシリコ
ン酸化膜、17はn型高濃度コレクタ領域、18はp型
シリコン基板をそれぞれ表わす。
【0003】上記構造を有する従来のバイポーラトラン
ジスタにおいては、p型ベース領域12とn型低濃度コ
レクタ領域13およびn型低濃度コレクタ領域13と高
濃度コレクタ領域17の接合面が平坦であり、n型エミ
ッタ領域11の直下でのp型ベース領域12に比較し
て、このエミッタ領域11の直下以外のp型ベース領域
12が厚くなっていた。なお、このような構造を有する
バイポーラトランジスタは、例えば、アイ・イー・イー
・イー・トランザクション・オン・エレクトロン・デバ
イセズ・イー・ディー・34.ナンバー11(198
7)第2246頁から第2254頁(IEEE,Tran
s.Electron Dev,ED−34,No11 (1987)pp22
46−2254)に示されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、エミッタ領域11の周辺部が曲面をなしているため
に、ベース領域12および低濃度コレクタ領域13の厚
さは、エミッタ周辺部の下の方が、エミッタ中心部直下
に比較して厚い。このためエミッタ周辺部を通過しコレ
クタに流れるキャリアは、エミッタの中心を通過しコレ
クタに流れるキャリアに比較して、ベースおよび低濃度
コレクタ領域の走行距離が長くなる。キャリアの走行距
離の増加は、トランジスタの遮断周波数の低下を招く。
トランジスタを高電流密度で動作させると、電流がエミ
ッタ周辺部に集中するため、トランジスタ動作速度が低
下する。
【0005】本発明の目的は、上記従来の問題を解決
し、高速動作の可能なバイポーラトランジスタを提供す
ることにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、エミッタ領域周辺部において、ベース領
域及び低濃度コレクタ領域を浅く形成する。
【0007】
【作用】本発明の一例を図1に示す。図1において1は
n型多結晶シリコン膜、2はn型エミッタ領域、3はp
型ベース領域、4は低濃度n型コレクタ領域、5はシリ
コン酸化膜、6はp型多結晶シリコン膜、7はシリコン
酸化膜、8はn型高濃度コレクタ領域、9はp型シリコ
ン基板を、それぞれ表わす。図1から明らかなように、
ベース領域3と低濃度コレクタ領域4および低濃度コレ
クタ領域4と高濃度コレクタ領域8の接合面が平坦でな
く、ベース領域3および低濃度コレクタ領域4の深さ
を、エミッタ直下以外の部分で浅くした。従って、トラ
ンジスタが高電流動作状態になり、コレクタ電流がエミ
ッタ領域2周辺部に集中した場合でも、ベース走行距離
は変化しない。その結果、高電流動作状態における遮断
周波数の低下が低減される。
【0008】
【実施例】図3〜図6は、本発明の第1の実施例を示す
工程図である。始めに、図3に示すように、p型シリコ
ン基板9の表面に高濃度n型領域8を1200℃45分
でのアンチモン拡散、またはヒ素もしくはアンチモンの
イオン打ち込み、およびそれに続く窒素雰囲気中でのア
ニールにより形成し、さらに低濃度のエピタキシャル層
4を、周知のエピタキシャル成長法によって形成する。
上記エピタキシャル層の表面に、1000℃,40分の
ドライ酸化法によってシリコン酸化膜19を形成し、S
iH4 とNH3 の混合ガスによってシリコン窒化膜20
を、SiH4とO2 を高温処理することによってシリコ
ン酸化膜21を、それぞれ堆積させる。
【0009】次に上記シリコン酸化膜19,シリコン窒
化膜20,シリコン酸化膜21の不要部分を、異方性ド
ライエッチング法を用いて除去する。シリコン窒化膜を
全面に堆積した後、異方性ドライエッチングを行なっ
て、平面部上の上記シリコン窒化膜を除去し、上記シリ
コン酸化膜19,シリコン窒化膜20,シリコン酸化膜
21の側壁上にシリコン窒化膜22を残す。この後、エ
ピタキシャル層4を異方性のドライエッチングによって
除去し凸部を形成する。次に、シリコン窒化膜を全面に
堆積し、異方性ドライエッチングを行なって、平面部上
の上記シリコン窒化膜を除去し、上記凸部の側壁上にシ
リコン窒化膜23を残す。
【0010】続いて図4に示すように、コレクタ層8の
露出された表面を、7気圧,1000℃,15分の高圧酸化
法により酸化してシリコン酸化膜7を形成した後、16
0℃の熱リン酸によりシリコン窒化膜22およびシリコ
ン窒化膜23を除去する。イオン打ち込み方によりn型
の不純物を注入し、低濃度エピタキシャル領域4周辺部
を高濃度化する。
【0011】次に図5に示すように多結晶シリコン膜6
を全面に堆積し、この多結晶シリコン膜6中に、イオン
打ち込み方によりボロンを導入し、p型化させる、上記
凸部上の多結晶シリコン膜6を除去した後、多結晶シリ
コン膜6を酸化しシリコン酸化膜24を形成する。シリ
コン酸化膜19,シリコン窒化膜20,シリコン酸化膜
21を除去して、上記低濃度エピタキシャル層4の表面
を露出させる。低濃度エピタキシャル層4の表面に、ボ
ロンのイオン打ち込みによって、p型ベース領域3を浅
く形成する。このときベース領域3の深さは、後述する
エミッタ領域の深さより浅く形成する。
【0012】次に図6に示すように、シリコン酸化膜5
を全面に堆積する。異方性ドライエッチングを用いて、
シリコン酸化膜5に開口部を形成した後、このシリコン
酸化膜5をマスクとして、エピタキシャル層4表面の中
央部にのみ、前述したボロン打ち込みより高いエネルギ
ーでボロンのイオン打ち込みを行なった後、熱拡散を行
ない、凸部中央部が深く形成されたp型ベース領域3を
形成する。次いで図1のようにヒ素もしくはリンをドー
ピングしたn型多結晶シリコン膜を堆積させる。その後
熱処理を行い、高濃度n型エミッタ領域2を形成する。
【0013】本実施例では、ベース領域および低濃度コ
レクタ領域の深さが一様ではなく、エミッタ領域下以外
の部分が浅くなっているために、トランジスタが高電流
動作状態になり、電流がエミッタ周辺部に集中しても、
キャリアのベース走行時間が増加しないために、高電流
動作状態での遮断周波数の劣化が、従来の20%改善さ
れた。
【0014】図7〜図10は第2の実施例を示す工程図
である。始めに、図7に示すように、p型シリコン基板
25の表面に高濃度コレクタ領域26を1200℃45
分でのアンチモン拡散、またはヒ素もしくはアンチモン
のイオン打ち込み、およびそれに続く窒素雰囲気中での
アニールにより形成し、さらに低濃度のエピタキシャル
層27を、周知のエピタキシャル成長法によって形成す
る。上記エピタキシャル層の表面に、1000℃,40
分のドライ酸化法によってシリコン酸化膜30を形成
し、SiH4 とNH3 の混合ガスによってシリコン窒化
膜31を、それぞれ堆積させる。次に上記シリコン酸化
膜30,シリコン窒化膜31、および低濃度エピタキシ
ャル層27の不要部分を、異方性ドライエッチング法を
用いて除去し、凸部を形成する。続いて、高濃度コレク
タ層26の露出された表面を、7気圧,1000℃,1
5分の高圧酸化法により酸化してシリコン酸化膜29を
形成する。次に低濃度エピタキシャル層の凸部中央にレ
ジスト膜32を形成し、ヒ素もしくはアンチモンのイオ
ン打ち込みとそれに続くアニールを行い、低濃度エピタ
キシャル層の凸部周辺部のみを高濃度化する。次に、低
濃度エピタキシャル層27の表面に、ボロンのイオン打
ち込みによって、p型ベース領域28を浅く形成する。
【0015】図8に示すように多結晶シリコン膜33を
全面に堆積し、この多結晶シリコン膜33中に、イオン
打ち込み方によりボロンを導入し、p型化させる。そし
て異方性ドライエッチングを用いて、多結晶シリコン膜
33に開口部を形成した後、酸化を行ないシリコン酸化
膜34を形成する。
【0016】図9に示したように、ウェットエッチング
法を用いてシリコン窒化膜31,シリコン酸化膜30を
除去する。次にシリコン酸化膜34をマスクとして、エ
ピタキシャル層27表面の中央部にのみ、図7で行なっ
たイオン打ち込みより高いエネルギーでボロンのイオン
打ち込みを行なった後、熱拡散を行ない、凸部中央部が
深く形成されたp型ベース領域28を形成する。
【0017】図10に示したように、酸化膜34の開口
部にn型多結晶シリコン35を堆積させる。この後、熱
処理を行い、n型エミッタ領域36を形成する。
【0018】本実施例は、実施例1に比較しベース抵抗
を低減し、かつエミッタ周辺部におけるキャリアのベー
ス走行距離の増加を防止した半導体装置の例である。
【0019】図11〜図14は第3の実施例を示す工程
図である。始めに図11に示すように、p型シリコン基
板37の表面に高濃度n型領域38を1200℃45分
のアンチモン拡散、又はヒ素もしくはアンチモンのイオ
ン打ち込み、およびそれに続く窒素雰囲気中でのアニー
ルにより形成、さらに低濃度のエピタキシャル層39
を、周知のエピタキシャル成長法によって形成する。上
記エピタキシャル層の表面に、ドライ酸化法によってシ
リコン酸化膜40を形成し、SiH4 とNH3 の混合ガ
スによってシリコン窒化膜41を堆積させる。
【0020】次に図12に示すように、上記シリコン窒
化膜41、シリコン酸化膜40および低濃度エピタキシ
ャル層39の不要部分をドライエッチング法によって除
去した後、1000℃の高圧酸化を行ないシリコン酸化
膜42を形成する。
【0021】図13に示すように、上記シリコン窒化膜
41を160℃の熱リン酸によって除去する。次にヒ素
もしくはアンチモンのイオン打ち込みとそれに続くアニ
ールを行い、凸部周辺部の低濃度エピタキシャル層のみ
を高濃度化する。そしてボロンのイオン打ち込み、ある
いはBN拡散法により、エピタキシャル層39の表面
に、p型ベース領域44を形成する。PSG膜43をC
VD法により堆積した後、異方性ドライエッチングを用
いて、PSG膜に開口部を設ける。
【0022】図14に示すように、PSG膜43をマス
クとして、開口部下のエピタキシャル層39にイオンの
打ち込みを行なった後、熱拡散を行ない、開口部直下が
深く形成されたp型ベース領域44を形成する。ヒ素も
しくはリンのイオン打ち込みを行ない、熱処理を行なっ
て高濃度n型エミッタ領域45を形成する。異方性ドラ
イエッチングを用いてPSG膜に開口部を設ける。全面
にアルミを堆積した後に、不要部分を除去し、エミッタ
電極46およびベース電極47を形成する。
【0023】本実施例は、周知のアイソプレーナ型バイ
ポーラ・トランジスタのベース領域および低濃度コレク
タ領域形成を、第1の実施例において述べた形成法を用
いて形成し、エミッタ周辺部におけるキャリアの走行距
離の増加を防止した。
【0024】図15〜図17は第4の実施例を示す工程
図である。実施例1と同様の工程を行ない、凸部にエピ
タキシャル層を露出する。その後に、図15に示すよう
に、低濃度エピタキシャル層の表面に、ボロンのイオン
打ち込みを行う。次に凸部中央部にレジスト膜53を形
成した後、前述したイオン打ち込みより高いエネルギー
でボロンのイオン打ち込みを凸部周辺部に行なうことに
よって、p型ベース領域51を形成する。このとき、凸
部中央部のベース領域51の深さは、後述するエミッタ
領域よりも浅く形成する。
【0025】次に図16に示すように、多結晶シリコン
膜54を全面に堆積し、この多結晶シリコン膜54中
に、イオン打ち込み法によりヒ素もしくはリンを導入
し、n型化させる。さらに実施例2と同様の工程によっ
て、開口部を有する多結晶シリコン膜54とシリコン酸
化膜55を形成する。次にヒ素もしくはアンチモンのイ
オン打ち込みとそれに続くアニールを行い、凸部中央部
の低濃度エピタキシャル層のみを高濃度化する。このと
きにエミッタ領域56が形成される。
【0026】図17に示したように、シリコン酸化膜5
5の開口部に多結晶シリコン膜58を堆積し、この多結
晶シリコン膜58にボロンを導入し、p型化させる。こ
の後900℃のアニールを行なうことによって、グラフ
ト・ベース領域57を形成する。
【0027】本実施例は、ダブルエミッタ構造のトラン
ジスタにおいて、エミッタ周辺部におけるキャリアの走
行距離の増加を防止した半導体装置の例であり、実施例
1に比較してベース抵抗及びエミッタ抵抗を低減した。
【0028】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
トランジスタのコレクタ電流がエミッタ周辺部に集中し
た場合でも、ベースおよび低濃度コレクタ中のキャリア
の走行距離の増加を効果的に防止できるので、遮断周波
数の劣化が減少し、動作速度が向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す半導体装置の断面
図。
【図2】従来例のバイポーラ・トランジスタの断面図。
【図3】第1の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図4】第1の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図5】第1の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図6】第1の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図7】第2の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図8】第2の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図9】第2の実施例を説明するための工程を示す断面
図。
【図10】第2の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図11】第3の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図12】第3の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図13】第3の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図14】第3の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図15】第4の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図16】第4の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【図17】第4の実施例を説明するための工程を示す断
面図。
【符号の説明】
1…多結晶シリコン膜、2…エミッタ領域、3…ベース
領域、4…低濃度コレクタ領域、5…シリコン酸化膜、
6…多結晶シリコン膜、7…シリコン酸化膜、8…高濃
度コレクタ領域、9…シリコン基板、10…多結晶シリ
コン膜、11…エミッタ領域、12…ベース領域、13
…低濃度コレクタ領域、14…シリコン酸化膜、15…
多結晶シリコン膜、16…シリコン酸化膜、17…高濃
度コレクタ領域、18…シリコン基板、19…シリコン
酸化膜、20…シリコン窒化膜、21…シリコン酸化
膜、22…シリコン窒化膜、23…シリコン窒化膜、2
4…シリコン酸化膜、25…シリコン基板、26…高濃
度コレクタ領域、27…低濃度エピタキシャル領域、2
8…ベース領域、29…シリコン酸化膜、30…シリコ
ン酸化膜、31…シリコン窒化膜、32…レジスト膜、
33…多結晶シリコン膜、34…シリコン酸化膜、35
…多結晶シリコン膜、36…エミッタ領域、37…シリ
コン基板、38…高濃度コレクタ領域、39…低濃度エ
ピタキシャル領域、40…シリコン酸化膜、41…シリ
コン窒化膜、42…シリコン酸化膜、43…PSG膜、
44…ベース領域、45…エミッタ領域、46…アルミ
電極、47…アルミ電極、48…シリコン基板、49…
高濃度コレクタ領域、50…低濃度エピタキシャル領
域、51…ベース領域、52…シリコン酸化膜、53…
レジスト膜、54…多結晶シリコン膜、55…シリコン
酸化膜、56…エミッタ領域、57…グラフトベース領
域、58…多結晶シリコン膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾内 享裕 東京都国分寺市東恋ケ窪1丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】半導体基板内に設けた第1導電型の第1領
    域と、該第1領域内に設けた第2導電型を有する第2領
    域と、該第2領域内に設けた上記第1導電型の第3領域
    を有し、該第2領域は上記第3領域に接する部分よりも
    上記第三領域に接しない部分が薄く形成され、さらに該
    第1領域の上記第3領域より遠い部分が上記第3領域に
    近い部分よりも薄く形成されることを特徴とする半導体
    装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の半導体装置において、該第
    1領域,第2領域及び第3領域は、それぞれバイポーラ
    ・トランジスタのコレクタ,ベースおよびエミッタであ
    ることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】請求項1記載の半導体装置において、該第
    2領域と第3領域の薄く形成される部分と該第1領域か
    らの距離が、ほぼ均一となることを特徴とする半導体装
    置。
  4. 【請求項4】請求項1から3記載の半導体装置におい
    て、第1導電型および第2導電型は、それぞれp型およ
    びn型であることを特徴とする半導体装置。
  5. 【請求項5】請求項1から3記載の半導体装置におい
    て、第1導電型および第2導電型は、それぞれn型およ
    びp型であることを特徴とする半導体装置。
JP4176517A 1992-07-03 1992-07-03 半導体装置 Pending JPH0621069A (ja)

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