JPH0661239A - 半導体装置とその製造方法 - Google Patents

半導体装置とその製造方法

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JPH0661239A
JPH0661239A JP4206894A JP20689492A JPH0661239A JP H0661239 A JPH0661239 A JP H0661239A JP 4206894 A JP4206894 A JP 4206894A JP 20689492 A JP20689492 A JP 20689492A JP H0661239 A JPH0661239 A JP H0661239A
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JP
Japan
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semiconductor layer
layer
type
electrode
base
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Withdrawn
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JP4206894A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Deguchi
達也 出口
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は半導体装置及びその製造方法に係
り,特にバイポーラトランジスタの新規な構造とその形
成方法に関し,高い遮断周波数と,低いベース抵抗,及
び低いエミッタ抵抗を両立させる方法の提供を目的とす
る。 【構成】 基板1上に形成された一導電型エピタキシャ
ル半導体層13上に, 反対導電型の第一の半導体層6と,
一導電型の第二の半導体層7とが順にメサ型に積層さ
れ, 第一の半導体層6とエピタキシャル半導体層13との
間, 及び, 第一の半導体層6と第二の半導体層7との間
で, それぞれpn接合を構成し,第一の半導体層6,及
び, 第二の半導体層7側壁に絶縁膜9からなるサイドウ
ォールが形成され, エピタキシャル半導体層13内に第一
の半導体層6と部分的に接続する反対導電型のコンタク
ト拡散層10が形成され, かつ, 半導体層13に接続する第
一の電極12と, コンタクト拡散層10に接続する第二の電
極16と, 第二の半導体層7に接続する第三の電極17とを
有するように構成する。

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及びその製造
方法に係り,特にバイポーラトランジスタの新規な構造
とその形成方法に関する。
【0002】近年のバイポーラLSIにおいては,高速
性が要求されている。その為,高い遮断周波数
(fT ),低いベース抵抗,小さなコレクタ・ベース間
容量を達成させる必要がある。
【0003】
【従来の技術】図4は従来例の説明図である。図におい
て,1は反対導電型半導体基板,2は一導電型コレクタ
埋め込み層,3は一導電型コレクタコンタクト層,4は
反対導電型アイソレーション層,5はフィールド絶縁
膜,6は第一の半導体層であって, ベース引き出し電極
を兼ねるエピタキシャルベース層, 7は第二の半導体層
であって, ポリSiからなるエミッタ層,12は第一の電極
であってコンタクト電極, 14は層間絶縁膜, 16は第二の
電極であってベース電極, 17は第三の電極であってエミ
ッタ電極である。
【0004】従来のバイポーラLSIにおいては,高い
遮断周波数を得る為,低加速エネルギーでイオン注入を
行う事により浅いベース拡散層を形成していたが,この
場合,図4(a)に示すように,イオン注入によるチャ
ネリング及び不純物分布がガウス分布に従う為分散の影
響があり,1,500 Å程度が限界であった。
【0005】その対策として,近年,ベース層をCVD
法,若しくは,MBE法を用いてエピタキシャル成長
し,エピタキシャルベース層を形成する方式が開発され
ている。
【0006】ところが,この方式は,図4(b)に示す
ように,内部(真性)ベース層6と同じ層にてベース引
き出し層を形成する為,ベース抵抗が高くなっていた。
また,不純物を拡散したポリシリコン層を外部ベースに
用いて低抵抗化しても,内部ベースと自己整合(セルフ
アライン)で形成されていない為,ベース抵抗が高くな
ってしまう。
【0007】また,エミッタ形成時に,自然酸化膜が成
長することにより,エミッタ抵抗が高くなる問題点があ
った。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従って,遮断周波数は
高くていいけれども,ベース抵抗を低減することができ
ず,高速化されないといった問題を生じていた。
【0009】本発明は,高い遮断周波数と,低いベース
抵抗,及び,低いエミッタ抵抗を両立させる方法の提供
を目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理説明
図である。図において,1は反対導電型半導体基板,2
は一導電型コレクタ埋め込み層,3は一導電型コレクタ
コンタクト層,4は反対導電型アイソレーション層,5
はフィールド絶縁膜,6は第一の半導体層であって, ベ
ース引き出し電極を兼ねるエピタキシャルベース層, 7
は第二の半導体層であって, ポリSiからなるエミッタ
層,10はコンタクト拡散層であって, ベースコンタクト
層, 12は第一の電極,13は一導電型エピタキシャルコレ
クタ層, 14は層間絶縁膜, 15は高融点金属層,16は第二
の電極, 17は第三の電極である。
【0011】上記課題は,図1(a)に示すように,基
板1上に形成された一導電型エピタキシャル半導体層13
上に, 反対導電型の第一の半導体層6と, 一導電型の第
二の半導体層7とが順にメサ型に積層され, 第一の半導
体層6とエピタキシャル半導体層13との間, 及び, 第一
の半導体層6と第二の半導体層7との間で, それぞれp
n接合を構成し,第一の半導体層6,及び, 第二の半導
体層7側壁に絶縁膜9からなるサイドウォールが形成さ
れ, エピタキシャル半導体層13内に第一の半導体層6と
部分的に接続する反対導電型のコンタクト拡散層10が形
成され, かつ,半導体層13に接続する第一の電極12と,
コンタクト拡散層10に接続する第二の電極16と, 第二の
半導体層7に接続する第三の電極17とを有することによ
り,また, 基板1上に形成された一導電型エピタキシャ
ル半導体層13をフィールド絶縁膜5で画定する工程と,
該画定領域を含む該基板1上に反対導電型の第一の半導
体層6 及び, 一導電型の第二の半導体層7を順に積層
する工程と,該第二の半導体層7,及び, 該第一の半導
体層6をメサ型に選択的にエッチングし, 該画定領域の
所定の領域上を除いて除去する工程と,該エピタキシャ
ル半導体層13内に選択的に不純物を導入し, 該第一の半
導体層6に部分的に接続するコンタクト拡散層10を形成
する工程と,メサ型の該第二の半導体層7,及び, 該第
一の半導体層6の側壁にサイドウォール絶縁膜9を形成
する工程とを含むことにより,解決される。
【0012】更に,エミッタ抵抗,及び,ベース抵抗を
より低減するために,エミッタ層7上に高融点金属層15
を積層し,ベースコンタクト層10に高濃度ベースコンタ
クト層11を追加した例を図1(b)に示す。
【0013】
【作用】本発明の構造によれば,内部のベース層は,エ
ピタキシャル成長により薄く形成することができる。
又,エミッタ層が内部のベース層をエッチングすること
なく形成できるため,内部のベース層の厚さを損なうこ
となく形成できることにより,特性の安定性が高くな
る。又,内部のベース層と外部のベースコンタクト層が
セルフアラインで形成できるためベース抵抗が低減でき
る。
【0014】
【実施例】図2は本発明の第1の実施例の工程順模式断
面図, 図3は本発明の第2の実施例の工程順模式断面図
である。
【0015】図において,原理説明図と実施例とで実質
的に同じものは図1と同じ番号をとる。具体的には, 1
はp型シリコン(Si)基板,2はn+ 型コレクタ埋め込み
層,3はn型コレクタコンタクト層,4はp+ 型アイソ
レーション層,5はフィールド二参加シリコン(SiO2)
膜,6はベース層,7はエミッタ層,8はSiO2膜,9は
サイドウォールSiO2膜,10はベースコンタクト層, 11は
高濃度ベースコンタクト層, 12はコレクタ電極, 13はn
型エピタキシャルコレクタ層, 14は層間SiO2膜,15はタ
ングステン(W)膜,16はベース電極, 17はエミッタ電
極を示す。
【0016】本発明の第1の実施例について,図2の工
程順模式断面図により説明する。図2(a)に示すよう
に,従来方法により,p型Si基板1上に,n+ 型コレク
タ埋め込み層2,n型コレクタコンタクト層3,p+
アイソレーション層4,フィールドSiO2膜5を形成した
後,CVD法によりSi基板1上全面に層間SiO2膜14を約
1,000Åの厚さに成長し, 層間SiO2膜14を選択的にエッ
チングして,ベース形成領域に窓を開口する。
【0017】図2(b)に示すように,Si基板1上全面
にCVD法,若しくは,MBE法により,p型,例え
ば,硼素(B) を1×1017〜1×1020cm-3の不純物濃度
で,厚さ500〜 2,000ÅのSiエピタキシャル・ベース層
6を成長する。
【0018】続いて,CVD法により,ポリSi膜からな
るエミッタ層7を約 3,000Åの厚さに積層する。この
後, CVD法により,Si基板1の全面にSiO2膜8を約
3,000Å成長する。
【0019】図2(c)に示すように,エミッタ領域に
イオン注入法により, 例えば, 砒素(As)を加速電圧約40
KeV,ドーズ量1x1015〜1x1017/cm2 の条件で注入する。
その後, エミッタ, 及びベース形成領域を残し,他の領
域を異方性エッチングにより除去してメサ型のエミッタ
・ベース積層7,6 領域を形成する。
【0020】次に,n型エピタキシャルコレクタ層13内
に, イオン注入法により, 例えば,硼素, 若しくは弗化
硼素を加速電圧約10〜40KeV,ドーズ量1x1013〜1x1015
cm2の条件で選択的に注入して, エピタキシャルベース
層6と接合するベースコンタクト層10を形成する。
【0021】この後, CVD法により,Si基板1の全面
にSiO2膜9を約 3,000Å成長した後, エミッタ・ベース
領域の側面にのみSiO2膜9を残す様に異方性エッチング
を行って,サイドウォールSiO2膜9を形成する。
【0022】図2(d)に示すように,活性化アニール
を窒素(N2)の雰囲気中で 1,100℃で10秒程度行い, エミ
ッタ層7, 及びベースコンタクト拡散層11の活性化を行
い,また,hFEを所望する値に成るよう時間をコントロ
ールする。次に,各コンタクト窓をマスクを用いて選択
的に開口し,アルミニウム(Al)のコレクタ電極12, ベー
ス電極16, エミッタ電極17を従来の方法により形成す
る。
【0023】本発明の第2の実施例について,図3の工
程順模式断面図により説明する。基本的には,図2の第
1の実施例と同じであり,各工程に第1の実施例と異な
る方法が追加実施されている。
【0024】図3(a)に示すように,従来方法によ
り,p型Si基板上1に,n型コレクタ埋め込み層2,n
型コレクタコンタクト層3,p型アイソレーション層
4,フィールドSiO2膜5を形成した後,CVD法により
全面に酸化膜14を約 1,000Åの厚さに成長し, マスクを
用いてベース形成領域に窓を開口し, SiO2膜14をエッチ
ング除去する。
【0025】図3(b)に示すように,Si基板1の全面
にCVD法,若しくは,MBE法により,厚さ 500〜
2,000Å, p型不純物濃度1×1017〜1×1020cm-3のSi
のエピタキシャル・ベース層6を成長する。
【0026】本実施例ではエピ・ポリ成長で行う。ま
た,成長したエピタキシャル・ベース層は,例えば,Si
Geの様な混合結晶でも良い。メサ形状にエピタキシャル
・ベース領域を残し,他の領域を異方性エッチングによ
り除去する。
【0027】次に, 全面に, 厚さ 1,000〜 3,000Åのポ
リSiのエミッタ層7を約 3,000Åの厚さに成長する。更
に,エミッタの配線抵抗を低減するために,全面に,厚
さ 500〜 3,000Åのタングステン(W)等の高融点金属
15をスパッタリング法, 若しくは, CVD法により成長
する。次に,CVD法により全面に層間SiO2膜8を約
3,000Åの厚さに成長する。
【0028】図3(c)に示すように,エミッタ領域に
エミッタ拡散として,イオン注入法により, 例えば, 砒
素を加速電圧約40KeV,ドーズ量1x1015〜1x1017/cm2
条件で注入する。続いて, エミッタ領域, 及び, コレク
タ領域を残し,それ以外の領域を異方性エッチングによ
り除去する。
【0029】次に,ベース領域にコンタクト拡散層10と
して,イオン注入法により, 例えば, 硼素, 若しくは弗
化硼素を加速電圧約10〜40 KeV, ドーズ量1x1013〜1x10
15/cm2 の条件で注入する。
【0030】その後, CVD法により,基板全面にSiO2
膜9を約 3,000Å成長した後,異方性エッチングを行っ
て, ベース・エミッタのメサ領域とコレクタのポリSi電
極の部分にサイドウォールSiO2膜9を残す。
【0031】更に, ベース領域のベースコンタクト層11
として, サイドウォールSiO2膜9 及びエミッタ層6上の
SiO2膜8等をマスクとして, 自己整合的にイオン注入法
により, 例えば, 硼素, 若しくは弗化硼素を加速電圧約
10〜40 KeV, ドーズ量1x1013〜1x1016/cm2 の条件で追
加注入する。
【0032】図3(d)に示すように,活性化アニール
を窒素の雰囲気中で 1,100℃で10秒程度行い, エミッタ
層7, 及びベースコンタクト拡散層11の活性化を行い,
また,hFEを所望する値に成るよう時間をコントロール
する。次に,各コンタクト窓をマスクを用いて開口し,
Alのコレクタ電極12, ベース電極16, コレクタ電極17を
従来の方法により形成する。
【0033】
【発明の効果】以上の発明の実施例から明らかなよう
に,本発明にかかるバイポーラトランジスタの構造,及
び,その製造方法によれば,エピタキシャル成長にて形
成された極めて薄い真性ベース層をエミッタ層形成時に
エッチングすることなく形成出来るため,内部の真性ベ
ースの厚さを損なうことなく,特性の安定化,及び信頼
性の向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の原理説明図
【図2】 本発明の第1の実施例の工程順模式断面図
【図3】 本発明の第2の実施例の工程順模式断面図
【図4】 従来例の説明図
【符号の説明】
1 反対導電型半導体基板であって,p型Si基板 2 一導電型コレクタ埋め込み層であって,n+ 型コレ
クタ埋め込み層 3 一導電型コレクタコンタクト層であって, n+ 型コ
レクタコンタクト層 4 反対導電型アイソレーション層であって,p+ 型ア
イソレーション層 5 フィールド絶縁膜であって, フィールドSiO2膜 6 第一の半導体層であって, ベース層 7 第二の半導体層であって, エミッタ層 8 絶縁膜層であってSiO2膜 9 サイドウォール絶縁膜であって, サイドウォールSi
O2膜 10 ベースコンタクト層 11 高濃度ベースコンタクト層 12 電極配線層であって, コレクタ電極 13 一導電型エピタキシャルコレクタ層 14 層間絶縁膜であって, 層間SiO2膜 15 高融点金属層であって,W膜 16 電極配線層であって, ベース電極 17 電極配線層であって, エミッタ電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板(1) 上に形成された一導電型エピタ
    キシャル半導体層(13)上に, 反対導電型の第一の半導体
    層(6) と, 一導電型の第二の半導体層(7)とが順にメサ
    型に積層され, 該第一の半導体層(6) と該エピタキシャ
    ル半導体層(13)との間, 及び, 該第一の半導体層(6) と
    該第二の半導体層(7) との間で, それぞれpn接合を構
    成し,該第一の半導体層(6), 及び, 該第二の半導体層
    (7)側壁に絶縁膜(9) からなるサイドウォールが形成さ
    れ, 該エピタキシャル半導体層(13)内に該第一の半導体
    層(6) と部分的に接続する反対導電型のコンタクト拡散
    層(10)が形成され, かつ, 該半導体層(13)に接続する第
    一の電極(12)と, 該コンタクト拡散層(10)に接続する第
    二の電極(16)と, 該第二の半導体層(7) に接続する第三
    の電極(17)とを有することを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 基板(1) 上に形成された一導電型エピタ
    キシャル半導体層(13)をフィールド絶縁膜(5) で画定す
    る工程と, 該画定領域を含む該基板(1) 上に反対導電型の第一の半
    導体層(6), 及び, 一導電型の第二の半導体層(7) を順
    に積層する工程と, 該第二の半導体層(7), 及び, 該第一の半導体層(6) を
    メサ型に選択的にエッチングし, 該画定領域の所定の領
    域上を除いて除去する工程と, 該一導電型エピタキシャル半導体層(13)内に選択的に不
    純物を導入し, 該第一の半導体層(6) に部分的に接続す
    るコンタクト拡散層(10)を形成する工程と, メサ型の該第二の半導体層(7), 及び, 該第一の半導体
    層(6) の側壁にサイドウォール絶縁膜(9) を形成する工
    程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP4206894A 1992-08-04 1992-08-04 半導体装置とその製造方法 Withdrawn JPH0661239A (ja)

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