JPH0669214A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 くし形電極構造のバイポ−ラトランジスタに
おける改良された電極の構造に係る半導体装置（バイポ
−ラトランジスタ）を提供すること。 【構成】 ベ−ス、エミッタ又はコレクタのいずれとも
電気的に接続されていない、即ち、電気的に浮いている
金属パタ−ン（ダミ−パタ−ン）１５を、複数個のエミ
ッタ電極６、ベ−ス電極７の外側に形成させること。ま
た、この金属パタ−ン１５が互いに接続されている構成
とすること。 【効果】 複数個のベ−ス電極７、エミッタ電極６の
幅、間隔が均一に形成でき、このため、ベ−ス、エミッ
タ間のショ−トがなくなり、歩留り良くトランジスタを
形成することができる。また、金属パタ−ン１５が互い
に接続されているので、これが剥がれることがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
に、くし形電極構造のバイポ−ラトランジスタにおける
電極の構造に係る半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】動作周波数１ＧＨｚ以上の高周波トラン
ジスタの性能パラメ−タとして、利得帯域幅ｆ_Tが用い
られる。このｆ_Tが高い程、トランジスタの利得は高
く、性能は良くなるものである。そして、ｆ_Tを高くす
る方法として、コレクタ接合容量Ｃｃを小さくし、コレ
クタ容量の充電時間を短かくするために、ベ−ス・コレ
クタ接合面積Ａｃを小さくすることが一般に行なわれて
いる。このベ−ス・コレクタ接合面積Ａｃを小さくする
最も簡単な方法は、エミッタ幅を小さくすることであ
る。これは、単に実効的なエミッタ幅を小さくするだけ
でなく、同時に、エミッタ周囲長Ｌ_Eとベ−ス・コレク
タ接合面積Ａｃとの比Ｌ_E／Ａｃを大きくすることが行
なわれる。

【０００３】Ｌ_E／Ａｃを大きくするために、トランジ
スタの構造としては、くし形電極構造を用いられること
が多い。くし形電極構造とは、細長い矩形状のエミッタ
とベ−スを複数個づつ交互にたがいに対向して配置し、
その上にやはり細長い矩形状のエミッタ電極及びベ−ス
電極を形成し、エミッタ引き出し電極及びベ−ス引き出
し電極により、エミッタ電極、ベ−ス電極を、それぞれ
並列接続しているものであり、電極が櫛歯状であること
から、くし形と呼ばれている。

【０００４】従来の上記くし形電極構造のバイポ−ラト
ランジスタについて、そのＮＰＮ型バイポ−ラトランジ
スタを例に挙げ、図１１〜図１３に基づいて説明する。
図１１は、従来の上記バイポ−ラトランジスタの平面図
であり、図１２は、同バイポ−ラトランジスタの金メッ
キ工程を説明するための図であり、図１３は、図１１の
ＤーＤ線断面図である。

【０００５】従来のくし形電極構造のＮＰＮ型バイポ−
ラトランジスタは、図１３に示すように、Ｎ型シリコン
基板１をコレクタ領域とし、このＮ型シリコン基板１の
一主平面にＰ型ベ−ス領域２が形成され、Ｐ型ベ−ス領
域２内に複数個の矩形状のＮ⁺型エミッタ領域３並びに
Ｐ⁺型ベ−スコンタクト領域４が交互に対向して形成さ
れている。

【０００６】上記エミッタ領域３並びにベ−スコンタク
ト領域４上には、図１３に示すように、各々酸化膜又は
窒化膜からなる絶縁膜５を介して矩形状のエミッタ電極
６並びにベ−ス電極７が形成されている。ここで、エミ
ッタ電極６並びにベ−ス電極７は、共に、幅が０．５〜
１．０μｍ程度、厚さが０．８μｍ程度、長さが３０μ
ｍ程度の金電極であり、電極間隔は、０．５〜１．０μ
ｍ程度である。

【０００７】この金電極の形成は、図１２に示すよう
に、レジストマスクのメッキ法により行なわれる。即
ち、拡散層を形成後、主平面全面に電解メッキの導電パ
スとなるＴｉ−Ｐｔ層８をスパッタ法により堆積させ
る。次に、通常のホトレジスト工程を採用して、電極を
形成する箇所以外をレジスト膜９で覆い、このレジスト
膜９をマスクにして、メッキ法により金をメッキする。
次いで、該レジスト膜９を除去し、メッキされた金をマ
スクにして、ドライエッチ工程によりＴｉ−Ｐｔ層８を
選択的に除去し、図１１及び図１３に示すようになエミ
ッタ電極６並びにベ−ス電極７を得る。

【０００８】図１２及び図１３において、ポリシリコン
層１０は、エミッタ領域３を形成するための不純物（例
えば砒素）を含んでいる。なお、このポリシリコン層１
０の形成プロセスは、その説明を省略する。

【０００９】また、複数個のエミッタ電極６は、図１１
に示すように、エミッタ引き出し電極１１により並列に
接続され、エミッタボンディングパッド１２に接続し、
一方、複数個のベ−ス電極７は、ベ−ス引き出し電極１
３により並列に接続され、ベ−スボンディングパッド１
４に接続している。なお、コレクタ電極は、Ｎ型シリコ
ン基板１の底面に形成されており、また、エミッタ電極
６とエミッタ引き出し電極１１の間には、各エミッタを
均一にＲＦ動作させるためのエミッタ安定化抵抗が一般
に設けられるが、これらコレクタ電極、エミッタ安定化
抵抗の説明は、ここでは省略する。

【００１０】従来技術を示す文献としては、「Si Bipo
lar Transistors with 0.5μｍwidth Emitter for
20GHz Oscillator Applications」（NEC Res＆Dev
elop37 No.93 April 1989）が挙げられる。

【００１１】

【発明が解決しょうとする課題】金電極の形成は、上述
したように、レジスト膜９をマスクに金をメッキした後
ドライエッチ工程により、金メッキの導電パスとなって
いる下地のＴｉ−Ｐｔ層８をエッチングすることにより
形成している。ところで、ホトレジスト工程において、
トランジスタのエミッタ、ベ−ス電極のように、繰り返
して並んでいるレジストの抜きパタ−ンを形成する場
合、繰り返しパタ−ンの両端の抜きパタ−ンは、まわり
こむ現像液の量が多くなるため、一般に太くなる。

【００１２】このため、メッキされた金も０．７〜１．
２μｍと太くなり、逆にメッキされた金の間隔は、０．
３〜０．８μｍと狭くなる。金の間隔が狭いところで
は、下地のＴｉ−Ｐｔ層８を除去するドライエッチ工程
において、エッチングガスが入りにくくなり、Ｔｉ−Ｐ
ｔ層８の残りが生じ、エミッタ電極６、ベ−ス電極７が
ショ−トするという問題点が生じる。ドライエッチに使
用するガスは、酸化膜や窒化膜も或る程度エッチングさ
れるため、オ−バ−エッチを施すと絶縁膜５がなくな
り、シリコン基板１が露出してしまう。そのため、オ−
バ−エッチ量に制限があり、歩留り良く金電極を加工す
ることはできない欠点がある。

【００１３】そこで、請求項１〜３に記載の発明（以
下、第一発明という。）は、上記欠点を解消し、上記の
ベ−ス、エミッタ間にショ−トすることがなくなり、歩
留り良く金電極を加工することができる半導体装置を提
供ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そして、第一発明の半導
体装置は、交互に対向して配置された複数個の矩形状の
エミッタ電極並びにベ−ス電極をもつバイポ−ラトラン
ジスタにおいて、複数個のエミッタ電極、ベ−ス電極の
外側に、電気的に浮いている矩形状の金属パタ−ンを１
つ以上備えているという構成を採用する点に特徴を有し
ており、これによって、上記目的が達成されるものであ
る。

【００１５】

【作用】第一発明において、ベ−ス電極の外側に、ベ−
ス、エミッタ又はコレクタのいずれとも電気的に接続さ
れていない、即ち、電気的に浮いている金属パタ−ンを
形成したものであり、これによって、最も外側の金属パ
タ−ンの幅が広がって、Ｔｉ−Ｐｔ層の前記した残りが
発生しても、ベ−ス電極、エミッタ電極がショ−トする
ことを防止することができ、また、金属パタ−ンの内側
にある複数個のベ−ス電極、エミッタ電極の幅、間隔が
均一に形成できる作用が生ずる。

【００１６】第一発明は、以上詳記したような構成及び
作用を奏する発明であるが、本発明者等は、更に研究を
重ねた結果、この第一発明の半導体装置では、金属パタ
−ンが金属パタ−ン形成後の洗浄工程で剥がれ、パタ−
ンが曲がったり、浮遊、付着するなどにより、エミッタ
電極、ベ−ス電極をショ−トさせてしまう欠点が生じ、
また、複数個の金属パタ−ンのうち特に外側の金属パタ
−ンがストレスを受けやすく、剥がれやすいという欠点
が生ずることを見いだした。

【００１７】この金属パタ−ンの剥がれ状態を図９及び
図１０に基づいて説明すると、図９は、電気的に浮いて
いる矩形状の金属パタ−ンを備えている第一発明の半導
体装置の平面図、図１０は、図９のＣ−Ｃ線断面図であ
って、いずれも、左側の金属パタ−ン１５が剥がれてい
る状況を示す図である。なお、図９及び図１０におい
て、金属パタ−ン１５以外の符号１〜１４は、前記した
従来のくし形電極構造のバイポ−ラトランジスタ（図１
１〜図１３）と同じであるので、重複をさけるため、そ
の説明を省略する。

【００１８】そこで、請求項４〜６に記載の発明（以
下、第二発明という。）は、上記欠点を解消し、そし
て、第一発明の半導体装置を更に改良した半導体装置を
提供することを目的とするものであり、第一発明の半導
体装置における複数個の上記金属パタ−ンが接続されて
いるという構成を採用する点に特徴を有している。即
ち、第二発明は、交互に対向して配置された複数個の矩
形状のエミッタ電極並びにベ−ス電極をもつバイポ−ラ
トランジスタにおいて、複数個のエミッタ電極、ベ−ス
電極の外側に、電気的に浮いている矩形状の金属パタ−
ンを片側に２つ以上備えており、それらが接続されてい
ることを特徴とする半導体装置である。

【００１９】第二発明は、上記したとおり、複数個の金
属パタ−ンが互いに接続されているので、電極並びに金
属パタ−ン形成後の洗浄工程により金属パタ−ンが剥が
れることがなく、また、複数個の金属パタ−ンのうち、
特に外側の金属パタ−ンがストレスを受けても、剥がれ
ることがない作用が生ずるものである。そして、その結
果、この金属パタ−ンがベ−ス電極とエミッタ電極に接
触し、ベ−ス、エミッタをショ−トさせることがない作
用を奏するものである。

【００２０】

【実施例】次に、図１〜図８に基づいて、本発明（第一
発明及び第二発明）をより詳細に説明する。なお、図１
〜図３は、第一発明の第１の実施例を説明するための図
であり、図４は、同じく第一発明の第２の実施例を説明
するための図である。また、図５〜図７は、第二発明の
第１の実施例を説明するための図であり、図８は、同じ
く第二発明の第２の実施例を説明するための図である。

【００２１】（第一発明の実施例１）図１は、第一発明
の一実施例である半導体装置の平面図であり、図２は、
同半導体装置の金メッキ工程を説明するための図であ
り、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

【００２２】図１〜図３に示す半導体装置は、Ｎ型シリ
コン基板１をコレクタ領域とし、このシリコン基板１の
一主平面にＰ型ベ−ス領域２が形成され、ベ−ス領域２
内に複数個の矩形状のＮ⁺型エミッタ領域３並びにＰ⁺型
ベ−スコンタクト領域４が交互に対向して形成されてい
る。エミッタ領域３並びにベ−スコンタクト領域４上に
は、各々、酸化膜又は窒化膜からなる絶縁膜５を介し
て、矩形状のエミッタ電極６並びにベ−ス電極７が形成
されている。ここで、エミッタ電極６並びにベ−ス電極
７は、共に幅が０．５〜１．０μｍ程度、厚さが０．８
μｍ程度の金電極であり、電極間隔は、０．５〜１．０
μｍ程度である。

【００２３】また、ベ−ス電極７の外側には、両側に２
ケづつ電気的に浮いている矩形状の金属パタ−ン１５が
形成されている。矩形状のエミッタ電極６及びベ−ス電
極７の金電極の形成並びに金属パタ−ン１５の形成は、
図２に示すように、レジストマスクのメッキ法により行
なわれる。即ち、主平面全面に電解メッキの導電パスと
なるＴｉ−Ｐｔ層８をスパッタ法により堆積される。次
に、通常のホトレジスト工程により電極を形成する箇所
以外を、レジスト膜９で覆い、このレジスト膜９をマス
クにして金をメッキし、レジスト膜９を除去した後、金
をマスクにしてドライエッチ工程により、Ｔｉ−Ｐｔ層
８を選択的に除去する。そして、図１、図３に示すよう
に、エミッタ電極６及びベ−ス電極７並びに金属パタ−
ン１５を得る。

【００２４】即ち、幅が０．５〜１．０μｍ程度、間隔
が０．５〜１．０μｍ程度、厚さが１．０μｍ程度、長
さが３０μｍ程度の矩形状で繰り返して並んでいるレジ
ストの抜きパタ−ンの部分に金をメッキすることによ
り、エミッタ電極６、ベ−ス電極７、金属パタ−ン１５
を形成している。ここで、繰り返しパタ−ンの両側のレ
ジストの抜きパタ−ンは、ＰＲ工程において、まわりこ
む現像液の量が多いために太くなり、従って、ドライエ
ッチ後の金属パタ−ン１５の幅は、０．７〜１．２μｍ
程度に太く、間隔は、０．３〜０．８μｍ程度に狭くな
っている。

【００２５】（第一発明の実施例２）図４は、第一発明
の他の実施例である半導体装置の平面図である。図４に
おいて、金属パタ−ン１５は、ベ−ス電極７の外側に１
本づつ形成されており、その長さは、ベ−ス電極７より
長いという特徴を有している。

【００２６】なお、図１〜図４において、エミッタ引き
出し電極１１など、他の部分は、第一発明の特徴を説明
するものではなく、そして、従来の前記したくし形電極
構造のバイポ−ラトランジスタ（図１１〜図１３）と同
じであり、重複をさけるため、その説明を省略する。ま
た、Ｔｉ−Ｐｔ層８とＳｉの界面には、オ−ミックコン
タクトをとるため、Ｐｔ−Ｓｉ層８を形成するけれど
も、この点の説明も第一発明の特徴を説明するものでは
ないので、省略する。

【００２７】（第二発明の実施例１）次に、第二発明に
ついて図５〜図８に基づいて説明すると、図５は、第二
発明の一実施例である半導体装置の平面図であり、図６
は、同半導体装置の金メッキ工程を説明するための図で
あり、図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。なお、電
極以外は、前記した従来のくし形電極構造のバイポ−ラ
トランジスタ（図１１〜図１３）及び第一発明の半導体
装置（図１〜図４）と同じであるので、詳細な説明は、
省略する。

【００２８】電極並びに金属パタ−ンの形成は、図６に
示すように、レジストマスクのメッキ法により行なわれ
る。即ち、主平面全面に電解メッキの導電パスとなるＴ
ｉ−Ｐｔ層８をスパッタ法により堆積させる。次に、通
常のホトレジスト工程により電極並びに金属パタ−ンを
形成するところ以外をレジスト膜９で覆い、このレジス
ト膜９をマスクにして金をメッキし、レジスト膜９を除
去した後、金をマスクにしてドライエッチ工程によりＴ
ｉ−Ｐｔ層９を除去して、図７に示すように、エミッタ
電極６、ベ−ス電極７、金属パタ−ン１５を得る。ここ
で、エミッタ電極６、ベ−ス電極７、金属パタ−ン１５
は、幅０．５〜１．０μｍ、間隔０．５〜１．０μｍ、
長さ３０μｍ程度、厚さ０．８μｍ程度である。そし
て、金属パタ−ン１５は、図５に示すように、互いに両
端で接続されている。

【００２９】（第二発明の実施例２）図８は、第二発明
の第２の実施例である半導体装置の平面図である。図８
において、金属パタ−ン１５は、その中央で互いに接続
されている。

【００３０】以上の第一発明及び第二発明の各実施例に
おいて、コレクタ電極は、シリコン基板１の底面に形成
されているが、これは、いずれも第一発明及び第二発明
の特徴部分を説明するものではないので、その説明を省
略する。

【００３１】

【発明の効果】第一発明は、以上説明したように、ベ−
ス電極の外側に、ベ−ス、エミッタ又はコレクタのいず
れとも電気的に接続されていない、即ち、電気的に浮い
ている金属パタ−ンを備えているため、その内側にある
複数個のベ−ス電極、エミッタ電極の幅、間隔が均一に
形成できる効果が生ずる。このため、従来生じていたベ
−ス電極、エミッタ電極の間隔が狭くなり、下地のＴｉ
−Ｐｔ層が残存することによるベ−ス、エミッタ間のシ
ョ−トがなくなり、歩留り良くトランジスタを形成する
ことができるという顕著な効果が生ずる。

【００３２】また、第二発明は、以上説明したように、
ベ−ス電極の外側に、ベ−ス、エミッタ、又はコレクタ
のいづれとも電気的に接続されていない金属パタ−ンが
片側に複数個づつ形成され、かつ、それら金属パタ−ン
が互いに接続されているので、電極並びに金属パタ−ン
形成後の洗浄工程により金属パタ−ンが剥がれることが
なく、また、複数個の金属パタ−ンのうち、特に外側の
金属パタ−ンがストレスを受けても、剥がれることがな
い効果が生ずる。そして、その結果、この金属パタ−ン
がベ−ス電極とエミッタ電極に接触し、ベ−ス、エミッ
タをショ−トさせることがない効果を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、第一発明の一実施例である半導体装置
の平面図である。

【図２】図２は、図１の半導体装置の金メッキ工程を説
明するための図である。

【図３】図３は、図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図４】図４は、第一発明の他の実施例である半導体装
置の平面図である。

【図５】図５は、第二発明の一実施例である半導体装置
の平面図である。

【図６】図６は、図５の半導体装置の金メッキ工程を説
明するための図である。

【図７】図７は、図５のＢ−Ｂ線断面図である。

【図８】図８は、第二発明の他の実施例である半導体装
置の平面図である。

【図９】図９は、電気的に浮いている矩形状の金属パタ
−ンを備えている半導体装置の平面図であって、左側の
金属パタ−ンが剥がれている状況を示す図である。

【図１０】図１０は、図９のＣ−Ｃ線断面図であって、
同じく左側の金属パタ−ンが剥がれている状況を示す図
である。

【図１１】図１１は、従来のバイポ−ラトランジスタの
平面図である。

【図１２】図１２は、同バイポ−ラトランジスタの金メ
ッキ工程を説明するための図である。

【図１３】図１３は、図１１のＤ−Ｄ線断面図である。

【符号の説明】

１ シリコン基板 ２ ベ−ス領域 ３ エミッタ領域 ４ ベ−スコンタクト領域 ５ 絶縁膜 ６ エミッタ電極 ７ ベ−ス電極 ８ Ｔｉ−Ｐｔ層 ９ レジスト膜 １０ ポリシリコン層 １１ エミッタ引き出し電極 １２ エミッタボンデングパット １３ ベ−ス引き出し電極 １４ ベ−スボンデングパット １５ 金属パタ−ン

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 交互に対向して配置された複数個の矩形
   状のエミッタ電極並びにベ−ス電極をもつバイポ−ラト
   ランジスタにおいて、複数個のエミッタ電極、ベ−ス電
   極の外側に、電気的に浮いている矩形状の金属パタ−ン
   を１つ以上備えてなることを特徴とする半導体装置。
2. 【請求項２】 ベ−ス電極の外側の両側に、電気的に浮
   いている矩形状の金属パタ−ンを２個づつ備えてなる請
   求項１に記載の半導体装置。
3. 【請求項３】 ベ−ス電極の外側の両側に、電気的に浮
   いている矩形状の金属パタ−ンであって、この金属パタ
   −ンの長さがベ−ス電極のそれより長くして、１個づつ
   備えてなる請求項１に記載の半導体装置。
4. 【請求項４】 交互に対向して配置された複数個の矩形
   状のエミッタ電極並びにベ−ス電極をもつバイポ−ラト
   ランジスタにおいて、複数個のエミッタ電極、ベ−ス電
   極の外側に、電気的に浮いている矩形状の金属パタ−ン
   を片側に２つ以上備えており、それらが接続されている
   ことを特徴とする半導体装置。
5. 【請求項５】 ３個の金属パタ−ンを備えており、それ
   らが互いに両端で接続されている請求項４に記載の半導
   体装置。
6. 【請求項６】 ３個の金属パタ−ンを備えており、それ
   らがその中央で互いに接続されている請求項４に記載の
   半導体装置。