JPH07183308A - 縦型バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

縦型バイポーラトランジスタの製造方法

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JPH07183308A
JPH07183308A JP5345910A JP34591093A JPH07183308A JP H07183308 A JPH07183308 A JP H07183308A JP 5345910 A JP5345910 A JP 5345910A JP 34591093 A JP34591093 A JP 34591093A JP H07183308 A JPH07183308 A JP H07183308A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 N型エピタキシャル層に熱拡散によって形成
される縦型PNPトランジスタのN型ベース領域の、深
さ方向の濃度勾配を緩和する製造方法を提供する。 【構成】 P型コレクタとN型ベースの間に、P型不純
物とN型不純物を同時にイオン注入して、熱拡散するこ
とによって、P−拡散領域を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラ集積回路に
おける高耐圧縦型バイポーラトランジスタの製造方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】図3に、従来の縦型バイポーラトランジ
スタの代表的な製造方法を示す。P型シリコン基板1上
にN型埋込層2、P型分離層3およびPNPトランジス
タのコレクタとなるP型埋込層4を周知の拡散技術によ
って形成し、N型エピタキシャル層5を、例えば1.5
Ω・cmの比抵抗で約3.0ミクロンの厚さで成長させる
(図3a)。次に、N型エピタキシャル層の表面に酸化
膜を形成した後、周知のフォトエッチング法により選択
除去する。この酸化膜6をマスクとして露出したエピタ
キシャル層5表面に不純物をイオン注入し、熱拡散して
P型分離層7およびPNPトランジスタのコレクタの一
部を構成するP型拡散領域8を同時に形成し、それぞれ
先に形成したP型分離層3とP型埋込層4に接続させる
(図3b)。このP型拡散領域8とP型埋込層4とで、
PNPトランジスタのコレクタを構成する。酸化膜6を
除去し、新たに酸化膜を形成した後、ベース形成領域の
酸化膜を選択的に除去し、この酸化膜9をマスクとして
露出したP型拡散領域8表面に、不純物をイオン注入
し、PNPトランジスタのベースを構成するN型拡散領
域10を形成する(図3c)。その後、酸化膜9を除去
し、新たに酸化膜を形成し、選択除去した後、酸化膜1
1をマスクとして露出したN型拡散領域10表面に不純
物をイオン注入し、PNPトランジスタのエミッタを構
成するP型拡散領域12を形成する。同時に、PNPト
ランジスタのコレクタを構成するP型拡散領域8を露出
させ、P型拡散領域を形成する。これは、PNPトラン
ジスタのコレクタコンタクト領域13を構成する(図3
d)。その後、酸化膜11を除去し、新たに酸化膜を形
成し、選択除去して、この酸化膜をマスクとして、露出
したN型拡散領域10表面に、不純物をイオン注入し、
N型拡散領域14を形成する。これは、PNPトランジ
スタのベースコンタクトを構成する。次に、マスクの酸
化膜を除去し、新たに酸化膜15を形成し、選択除去し
てPNPトランジスのコレクタ、ベース、エミッタのコ
ンタクト窓を開口し、それぞれ電極16、18、17を
形成し、PNPトランジスタを完成する(図3e)。
【0003】上記のように従来のPNPトランジスタの
製造方法は、コレクタの一部を構成するP型拡散領域8
の形成をイオン注入した後、熱拡散によって形成してい
た。エピタキシャル層5の厚さが3.0ミクロン程度と
比較的薄い場合、この熱拡散は短時間で終了する必要が
ある。そのため、P型拡散領域8の深さ方向の不純物濃
度のプロファイルは、深くなるにつれて不純物濃度が小
さくなるという濃度勾配が生じる。このような濃度勾配
のあるP型拡散領域8上に、PNPトランジスタのベー
スとなるN型拡散領域10を形成すると、P型拡散領域
8の濃度によってN型拡散領域10の濃度が影響を受
け、変化する。図2(a)に、従来の製造方法で形成し
たPNPトランジスタのベース部分の深さ方向の不純物
濃度のプロファイルを示す。PNPトランジスタのコレ
クタを構成するP型拡散領域8の濃度は、ベースを構成
するN型拡散領域10側で高くなる。このような濃度プ
ロファイルでは、相対的にベースを構成するN型拡散領
域10の不純物濃度が低くなり、コレクタ・ベース間空
乏層のベース側への拡がりが抑えられなくなり、実効的
なベース幅が変化し、アーリー電圧が低下するという問
題があった。また、相対的にコレクタを構成するP型拡
散領域10の不純物濃度が高くなり、ベース・コレクタ
間耐圧が低下するという問題があった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のPNPトランジ
スタの製造方法では、コレクタを構成するP型拡散領域
の不純物濃度が相対的に高いため、アーリー電圧の低下
や、ベース・コレクタ間耐圧が低下するという問題があ
った。本発明は上記問題を解消するためになされたもの
で、高耐圧化した縦型バイポーラトランジスタを得るこ
とを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するため、一導電型の半導体基板上に、逆導電型エピタ
キシャル層を形成し、該エピタキシャル層と前記半導体
基板との間に逆導電型の埋込層を形成し、該埋込層上の
前記エピタキシャル層の所定の位置に一導電型のコレク
タと、逆導電型のベースと、一導電型のエミッタとを形
成する縦型バイポーラトランジスタの製造方法におい
て、前記ベース形成領域の前記エピタキシャル層表面
に、一導電型の不純物と、逆導電型の不純物の拡散を行
ない、前記ベースと前記コレクタとの間に、前記コレク
タより不純物濃度の低い一導電型の拡散領域を形成する
工程を含むことを特徴とするものである。
【0006】
【実施例】図1に本発明の縦型PNPトランジスタの製
造方法を示す。P型シリコン基板1上にN型埋込層2、
P型分離層3およびPNPトランジスタのコレクタとな
るP型埋込層4を周知の拡散技術により形成し、さら
に、N型エピタキシャル層5を、例えば1.5Ωcmの比
抵抗で、約3.0ミクロンの厚さで成長させる。次に、
N型エピタキシャル層5の表面から酸化膜をマスクとし
て、不純物をイオン注入し、熱拡散して、P型分離層7
およびPNPトランジスタのコレクタの一部となるP型
拡散領域8を同時に形成し、それぞれ先に形成している
P型分離層3とP型埋込層4とに接続させる。このP型
拡散領域8とP型埋込層4とで、PNPトランジスタの
コレクタを構成する。新たに、酸化膜を形成し、PNP
トランジスタのベース形成領域の酸化膜9を選択除去す
る(図1a)。ここまでの工程は、従来の製造方法と同
じである。
【0007】露出したP型拡散領域8表面に不純物をイ
オン注入する。従来この不純物の注入は、N型拡散領域
10を形成するために、ボロンの注入を1回行なうのみ
であったが、本発明では、このボロンの注入の前に、次
のようなイオン注入、熱拡散工程を追加したことに特徴
がある。即ち、露出したP型拡散領域8表面にボロンお
よびリンをそれぞれイオン注入し、同時に熱拡散を行な
う。一例としては、ボロンをドース量1.5E12、加
速電圧200KeVで注入した後、すぐにリンをドーズ
量1.3E12、加速電圧200KeVで注入する。そ
の後、1100℃、120分間の熱拡散を行なう。イオ
ン注入の飛程と濃度の関係により、ボロンはリンに較べ
て、熱拡散によって深い位置まで拡散する。その結果表
面から、1.0〜1.3ミクロンの深さのP型拡散領域
8中にP型拡散領域8の不純物濃度より低い濃度のP-
型拡散領域19が形成される。その後の工程は、従来の
方法と同じで、酸化膜9をマスクとして不純物をイオン
注入し、PNPトランジスタのベースを構成するN型拡
散領域10を形成する(図1b)。その後、酸化膜9を
除去し、新たに酸化膜を形成し、選択除去した後、酸化
膜11をマスクとして露出したN型拡散領域10表面に
イオン注入し、PNPトランジスタのエミッタを構成す
るP型拡散領域12を形成する。同時に、PNPトラン
ジスタのコレクタを構成するP型拡散領域8を露出さ
せ、P型拡散領域を形成する。これは、PNPトランジ
スタのコレクタコンタクト領域13を構成する(図1
c)。また、酸化膜11を除去し、新たに酸化膜を形成
し、選択除去して、この酸化膜をマスクとして、露出し
たN型拡散領域10票面に不純物をイオン注入し、N型
拡散領域14を形成する。これは、PNPトランジスタ
のベースのコンタクトを構成する。次に、酸化膜を除去
し、新たに、酸化膜15を形成し、選択除去してPNP
トランジスタのコレクタ、ベース、エミッタのコンタク
ト窓を開口し、それぞれ電極16、18、17を形成
し、PNPトランジスタを完成する(図1d)。
【0008】上記の製造方法によって形成したPNPト
ランジスタのベース部分の深さ方向の不純物濃度プロフ
ァイルを図2(b)に示す(実線)。従来の製造方法で
形成したPNPトランジスタ(点線で示す)と比較し
て、P型拡散領域、即ちコレクタ部分の濃度プロファイ
ルに大きな違いがあることがわかる。本発明のPNPト
ランジスタでは、コレクタ部分にP-拡散領域が存在す
るため、コレクタ部分の不純物濃度が低く、しかも従来
見られていたようなN型拡散領域(ベース)側で高くな
るような濃度勾配が生じていない。加えて、従来はこの
濃度勾配によって発生していたと思われるN型拡散領域
(ベース)幅の短縮が緩和していることがわかる。本発
明は、このような濃度プロファイルを実現することによ
って、相対的にN型拡散領域の不純物濃度が高くなり、
コレクタ・ベース間空乏層のベース側への拡りが抑えら
れ、実効的なベース幅の変化がなくなり、アーリー電圧
の低下という問題を解消することができた。また、相対
的にP型拡散領域(コレクタ)の不純物濃度が低くな
り、十分なベース・コレクタ間耐圧を得ることができ
た。
【0009】P-拡散領域18を形成する際、ボロンと
リンの注入を行なう場合を例に取り説明を行なったが、
この組み合わせに限定されるものではなく、半導体基板
に対してP型、N型となる不純物の組み合わせにおい
て、熱拡散の結果、P型不純物の方がN型不純物より深
い位置まで拡散するものであれば良い。このような拡散
を実現するためには、エピタキシャル層の濃度、P型不
純物、N型不純物の注入条件、熱拡散条件等は適宜設定
されるものである。
【0010】また本発明は、縦型バイポーラトランジス
タをCMOSFETと同一半導体基板上に備える集積回
路を形成する際、特に効果が大きい。例えば、通常、縦
型PNPトランジスタのコレクタを構成するP型拡散領
域8を、nMOSトランジスタのPウエルと同時に形成
するが、本発明によれば、Pウエルの不純物濃度によら
ずに、ベース直下の不純物濃度を決めることができる。
したがって、高耐圧の縦型バイポータトランジスタをC
MOSFETと同一基板上に形成することができる。
【0011】
【発明の効果】以上説明したように本発明の製造方法に
よる縦型バイポーラトランジスタは、ベース領域直下の
コレクタ領域に、不純物濃度の低いP-拡散領域を形成
することで、相対的なベース領域の不純物濃度が高くな
り、コレクタ・ベース間空乏層のベース側への拡りが抑
えられ、実効的なベース幅の変化が少なくなり、アーリ
ー電圧の低下が防止できた。また、相対的にコレクタの
不純物濃度が低くなり、十分なベース・コレクタ耐圧を
得ることができた。さらに、高濃度エミッタを形成し、
それによってベースも高濃度とすることもでき、ベース
抵抗が小さく、高い電流増幅率を有し、しかもそのため
にベース幅を小さくしても十分なパンチスルー電圧が得
られ、その結果、エミッタ・ベース間を浅く形成するこ
とができるので、高周波動作が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の製造方法を示す説明図であ
る。
【図2】本発明と従来例の不純物濃度プロファイルを比
較する説明図である。
【図3】従来の縦型バイポーラトランジスタの製造方法
を示す説明図である。
【符合の説明】
1 P型シリコン基板 2 N型埋込層 3 P型分離層 4 P型埋込層 5 N型エピタキシャル層 6 酸化膜 7 P型分離層 8 P型拡散領域 9 酸化膜 10 N型拡散領域 11 酸化膜 12 P型拡散領域 13 コレクタコンタクト領域 14 N型拡散領域 15 酸化膜 16 コレクタ電極 17 エミッタ電極 18 ベース電極 19 P-型拡散領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板上に、逆導電型の
    エピタキシャル層を形成し、該エピタキシャル層と前記
    半導体基板との間に逆導電型の埋込層を形成し、該埋込
    層上の前記エピタキシャル層の所定の位置に一導電型の
    コレクタと、逆導電型のベースと、一導電型のエミッタ
    とを形成する縦型バイポーラトランジスタの製造方法に
    おいて、 前記ベース形成領域の前記エピタキシャル層表面に、一
    導電型の不純物と、逆導電型の不純物の拡散を行ない、
    前記ベースと前記コレクタとの間に、前記コレクタより
    不純物濃度の低い一導電型の拡散領域を形成する工程を
    含むことを特徴とする縦型バイポーラトランジスタの製
    造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109256421A (zh) * 2018-09-10 2019-01-22 西安微电子技术研究所 一种高厄利电压的双极器件及其制作方法
CN112992664A (zh) * 2021-02-26 2021-06-18 西安微电子技术研究所 一种基于离子注入的高厄利电压npn晶体管制备方法

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CN109256421A (zh) * 2018-09-10 2019-01-22 西安微电子技术研究所 一种高厄利电压的双极器件及其制作方法
CN112992664A (zh) * 2021-02-26 2021-06-18 西安微电子技术研究所 一种基于离子注入的高厄利电压npn晶体管制备方法
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