JPH0831463B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JPH0831463B2
JPH0831463B2 JP61192883A JP19288386A JPH0831463B2 JP H0831463 B2 JPH0831463 B2 JP H0831463B2 JP 61192883 A JP61192883 A JP 61192883A JP 19288386 A JP19288386 A JP 19288386A JP H0831463 B2 JPH0831463 B2 JP H0831463B2
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polycrystalline silicon
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光夫 難波
徹 中村
健夫 芝
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置の構造に係り、特に従来構造のも
のに比較して、電流増幅率、しゃ断周波数等の電流依存
性が高電流条件下において優れ、高速動作特性の向上に
好適な半導体装置に関する。
The present invention relates to the structure of a semiconductor device, and in particular, compared with a conventional structure, the current dependence of the current gain such as the current amplification factor and the cutoff frequency is high under high current conditions. And a semiconductor device suitable for improving high-speed operation characteristics.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図は特開昭56−1556号公報に記述されている精神
によって構成されたベース側壁コンタクト構造の半導体
装置(以下、SICOSと呼ぶ)におけるエミッタとベース
領域の近辺を示す概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing the vicinity of an emitter and a base region in a semiconductor device having a base sidewall contact structure (hereinafter referred to as SICOS) constructed according to the spirit described in JP-A-56-1556. .

図において、1はP型シリコン単結晶基板、2は該基
板1の表面部に拡散によって形成したN型高濃度埋込層
(N+埋込層)、3は埋込層2を形成した基板1上に成長
させたN型エピタキシャルシリコン層4のエミッタ・ベ
ース形成領域を角凸型に残してその周囲を埋込層2に達
するまでエッチング除去した後、熱酸化によって形成し
た酸化シリコン膜、5は角凸型のN型エピタキシャルシ
リコン層4の側面上部周囲のシリコン酸化膜3上に設け
た側壁ベース・コンタクト用のP型多結晶シリコン層、
6は多結晶シリコン層4を含む基板上に形成したSiO
2膜、7はこのSiO2膜6の角凸型エピタキシャル層4上
に設けたエミッタ用開孔、8はエミッタ開孔7を通して
形成したP型真性ベース層、9はエミッタ開孔7を通し
て真性ベース層8上に接して形成したエミッタ層、10は
ベース,エミッタ形成時の熱処理の際にP型多結晶シリ
コン層5からの不純物によってN型エピタキシャルシリ
コン層4中に形成された拡散層(以下、Graft Base層、
略してGB層と呼ぶ)である。
In the figure, 1 is a P-type silicon single crystal substrate, 2 is an N-type high-concentration buried layer (N + buried layer) formed on the surface of the substrate 1 by diffusion, and 3 is a substrate on which a buried layer 2 is formed. 1. The emitter / base formation region of the N-type epitaxial silicon layer 4 grown on 1 is left as a square convex shape and the periphery thereof is removed by etching until it reaches the buried layer 2. Then, a silicon oxide film formed by thermal oxidation, Is a P-type polycrystalline silicon layer for side wall base contact provided on the silicon oxide film 3 around the upper side surface of the square convex N-type epitaxial silicon layer 4,
6 is SiO formed on the substrate including the polycrystalline silicon layer 4.
2 film, 7 is an emitter hole provided on the square convex epitaxial layer 4 of the SiO 2 film 6, 8 is a P type intrinsic base layer formed through the emitter hole 7, and 9 is an intrinsic base through the emitter hole 7. An emitter layer formed in contact with the layer 8 is a base, and a diffusion layer formed in the N-type epitaxial silicon layer 4 by impurities from the P-type polycrystalline silicon layer 5 at the time of heat treatment during formation of the base (hereinafter, referred to as Graft Base layer,
It is called GB layer for short).

そして、図には示してないが、実際にはエミッタ開孔
7を通してエミッタ層9上にはエミッタ電極、角凸型の
N型シリコンエピタキシャル層4の側面から左方に延び
た多結晶シリコン層5上にSiO2膜にあけた孔を通してベ
ース電極、シリコンエピタキシャル層4の下から右方に
延びたN+埋込層2から多結晶シリコン層5を避けて上方
に延ばしたN+層上にSiO2膜にあけた孔を通してコレクタ
電極が設けられている。
Although not shown in the figure, in reality, the emitter electrode, the polycrystalline silicon layer 5 extending leftward from the side surface of the square convex N-type silicon epitaxial layer 4 on the emitter layer 9 through the emitter opening 7. The base electrode and the N + buried layer 2 extending to the right from the bottom of the silicon epitaxial layer 4 through the holes formed in the SiO 2 film on the N + layer extending upward from the polycrystalline silicon layer 5 while avoiding the polycrystalline silicon layer 5. 2 A collector electrode is provided through a hole formed in the film.

このような従来構造の半導体装置の欠点は、GB層10が
エミッタ層8の下まで張り出し、電流増幅率hFEやしゃ
断周波数fTの特に高電流領域でのフォール・オフ(fall
off,低下)現象を誘発し、結果的にSICOS構造が本来有
しているべき特性を十分に生かすことができない点にあ
る。
A drawback of such a semiconductor device having the conventional structure is that the GB layer 10 extends to the bottom of the emitter layer 8, and the current amplification factor h FE and the cutoff frequency f T fall off in a particularly high current region.
This is the point that the SICOS structure cannot fully utilize the characteristics that the SICOS structure should have.

さらに、第2図中にBで示した部分のように、GB層10
の凸型エピタキシャル層4中への張り出し量によって、
ベース・エミッタ間電圧VBE値も変動しやすく、本デバ
イスを大規模集積回路に適用する上での障害となってい
た。
Further, as shown by B in FIG. 2, the GB layer 10
Depending on the amount of protrusion of the above into the convex epitaxial layer 4,
The base-emitter voltage V BE also tends to fluctuate, which has been an obstacle to the application of this device to large-scale integrated circuits.

そのほかに、第2図中にAで示した部分のように、GB
層10の下端が高濃度埋込層2に接触しやすく、これによ
って、ベース・コンタクト間容量CTCの側面成分が非常
に大きくなる欠点がある。
In addition, GB, as shown by A in Fig. 2,
There is a drawback that the lower end of the layer 10 is likely to come into contact with the high-concentration buried layer 2, which causes the lateral component of the base-contact capacitance C TC to be very large.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

上記したように、従来技術の問題点は、第2図に示し
たAとB領域とから生じている。その基本はGB層10が深
い接合となっている点にあり、これの浅接合化を計るこ
とが必要であるが、これを実現するための製造工程の際
に必要とする熱処理温度の低温化は困難である。
As described above, the problem of the conventional technique arises from the areas A and B shown in FIG. The basis is that the GB layer 10 has a deep junction, and it is necessary to make a shallow junction, but the heat treatment temperature required in the manufacturing process to achieve this is lowered. It is difficult.

本発明の目的は、例えば、SICOSのように、多結晶シ
リコン層を用いてベース・コンタクトをとる半導体装置
のGB層の浅接合化を計り、これによってhFE,fTの高電流
特性の向上を実現できる新たな構造の半導体装置を提供
することにある。
The object of the present invention is to measure the shallow junction of the GB layer of a semiconductor device having a base contact using a polycrystalline silicon layer, such as SICOS, thereby improving the high current characteristics of h FE and f T. It is to provide a semiconductor device having a new structure that can realize the above.

また、本発明の他の目的は、CTCの側面部分の低減を
可能とする構造の半導体装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a semiconductor device having a structure that enables reduction of the side surface portion of the C TC.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的は、側壁ベース・コンタクト構造の半導体装
置において、側壁ベース・コンタクト用の多結晶シリコ
ン層中へ添加する不純物濃度を、該多結晶シリコン層の
ベース層側壁との接触点より半導体装置の外周方向に所
定距離を保った位置から、該接触点に近づくにつれて低
濃度となるように制御することによって達成される。
In the semiconductor device having a sidewall-based contact structure, the above-mentioned object is to determine the impurity concentration to be added to the polycrystalline silicon layer for sidewall-based contact from the contact point of the polycrystalline silicon layer with the sidewall of the base layer. This is achieved by controlling so that the density becomes lower from the position where a predetermined distance is maintained in the direction, as the contact point is approached.

このように、多結晶シリコン層中に不純物の濃度勾配
を形成するには、該多結晶シリコン層中への不純物添加
を、前記接触点より所定距離を保ってた位置以遠に行な
った後、熱処理によって再分布させる手段を採用するこ
とが好適である。このような手段を以下においてはGB層
オフセット拡散と呼ぶことにする。
As described above, in order to form the impurity concentration gradient in the polycrystalline silicon layer, the impurity is added into the polycrystalline silicon layer at a position apart from the contact point by a predetermined distance, and then the heat treatment is performed. It is preferable to employ a means for redistributing. Such means will be referred to as GB layer offset diffusion hereinafter.

このGB層オフセット拡散が有効であるのは、イオン打
込みした不純物原子の多結晶シリコン層中での拡散係数
が、単結晶シリコン基板中に比べて大きいということに
係わっている。第3図は上記の事実を示す実験データで
あり、図(a)が実験に用いた試料の断面図を、図
(b)は実験結果を示す。図(a)において、101はN
導電型で10Ω−cmの単結晶シリコン基板、102はSiO
2膜、103はSiO2膜102に設けた窓、104は厚さ7000Åの多
結晶シリコン層である。この試料に対して、多結晶シリ
コン層104側から30keVでB+イオン打込みを行ない、アニ
ール温度950℃で処理時間を変えて熱処理した後に、シ
リコン基板101中に形成されたGB層に相当する領域105の
接合深さXjを測定した結果を図(b)に示した。図
(b)において、直線106はドーズ量1×1016cm-2、直
線107はドーズ量1×1015cm-2の条件で実験を行なった
結果である。図(b)の結果について計算機解析を行な
うことにより、ホウ素の多結晶シリコン層中での拡散係
数は、単結晶シリコン層中でそれに対してドーズ量1×
1016cm-2の場合で300倍、ドーズ量1×1015cm-2の場合
で30倍となっていることが判明した。このように、拡散
係数が高ドーズ条件下で増大する現象はホウ素以外の他
の不純物についても起こることである。
The GB layer offset diffusion is effective because the diffusion coefficient of ion-implanted impurity atoms in the polycrystalline silicon layer is larger than that in the single crystal silicon substrate. FIG. 3 shows experimental data showing the above facts. FIG. 3A shows a cross-sectional view of the sample used in the experiment, and FIG. 3B shows the experimental result. In the figure (a), 101 is N
Conductive type 10Ω-cm single crystal silicon substrate, 102 is SiO
Two films, 103 is a window provided in the SiO 2 film 102, and 104 is a polycrystalline silicon layer having a thickness of 7,000 Å. This sample is subjected to B + ion implantation at 30 keV from the polycrystalline silicon layer 104 side, and after annealing at an annealing temperature of 950 ° C. for different treatment times, a region corresponding to the GB layer formed in the silicon substrate 101. The measurement result of the junction depth X j of 105 is shown in FIG. In FIG. (B), the straight line 106 is a dose of 1 × 10 16 cm -2, straight 107 is a result of performing experiments in a dose of 1 × 10 15 cm -2. The diffusion coefficient of boron in the polycrystalline silicon layer is 1 × with respect to that in the single crystal silicon layer by performing a computer analysis on the result of FIG.
It was found that it was 300 times when the dose was 10 16 cm -2 and 30 times when the dose was 1 × 10 15 cm -2 . As described above, the phenomenon in which the diffusion coefficient increases under the high-dose condition also occurs with impurities other than boron.

上記のように、多結晶シリコン層中での不純物原子
が、高ドーズ条件下で、無限ではないが、かなり大きな
拡散係数を有することから、本発明によればオフセット
量の一次的効果と共にそれの多少のバラツキが緩和され
る二次的効果も生じる。なお、オフセット領域内の不純
物は外縁部のオフセットをかけていない領域に比べて、
活性領域形成面に近づくにつれて低濃度となることにつ
いては特別な説明は必要としないであろう。
As described above, since the impurity atoms in the polycrystalline silicon layer have a fairly large diffusion coefficient, although not infinite, under the high dose condition, according to the present invention, the primary effect of the offset amount and the There is also a secondary effect that some variations are mitigated. It should be noted that impurities in the offset region are larger than those in the region where the outer edge is not offset,
It does not require any special explanation for the low concentration as it approaches the active region formation surface.

しかし、ここで生じるオフセット拡散領域の濃度勾配
は一定ではなく、多結晶シリコン層中へのイオン打込み
ドーズ量や、製造工程中に行なわれる全熱処理量(温度
と時間)等のプロセス条件に依存して変動することは当
然である。
However, the concentration gradient of the offset diffusion region generated here is not constant and depends on the process conditions such as the dose amount of ion implantation into the polycrystalline silicon layer and the total heat treatment amount (temperature and time) performed during the manufacturing process. It goes without saying that it will fluctuate.

〔作用〕 GBオフセット拡散は、そのオフセット量の選択によ
り、多結晶シリコン層からこれと接続されたベース領域
を形成する単結晶シリコン層中への不純物の拡散によっ
て形成されるGB層の接合深さの制御を容易にすることが
でき、これによってGB層による半導体装置の特性の劣化
を防止することが可能となる。
[Function] GB offset diffusion is the junction depth of the GB layer formed by diffusion of impurities from the polycrystalline silicon layer into the single crystal silicon layer forming the base region connected to the polycrystalline silicon layer by selecting the offset amount. Can be easily controlled, and thus it is possible to prevent deterioration of the characteristics of the semiconductor device due to the GB layer.

なお、上記の第3図(a)の試料図面を参考にすれ
ば、オフセット拡散のオフセット量は、被着する多結晶
シリコン層104の厚みを変更することと等価である。
Incidentally, referring to the sample drawing of FIG. 3A, the offset amount of the offset diffusion is equivalent to changing the thickness of the deposited polycrystalline silicon layer 104.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明を実施例を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

実施例 1. 第1図は本発明の第1の実施例において第2図とほぼ
同様な部分を示す概略断面図である。
Embodiment 1. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a portion similar to FIG. 2 in the first embodiment of the present invention.

図において、1はP型シリコン基板、2はN+埋込層、
3は酸化シリコン膜、4は角凸形のN型エピタキシャル
シリコン層、5は高濃度多結晶シリコン層、5′は高濃
度多結晶シリコン層5からの不純物の拡散によって形成
されたオフセット拡散領域、6は多結晶シリコン層5,
5′の熱酸化により形成した酸化シリコン膜、7はエピ
タキシャルシリコン層4上の酸化シリコン膜6に設けた
エミッタ開孔、8は真性ベース層、9はエミッタ層、10
はオフセット拡散層5′からの不純物の拡散によって角
凸形のN型エピタキシャル層の側面に形成されたGB層で
ある。この場合、エミッタ開孔7は2×3μm2寸法の角
凸形のN型エピタキシャルシリコン層4上面周囲から0.
2μmだけ内側に開孔周辺があるようにし、またオフセ
ット拡散領域5′を0.6μm幅で設けた。
In the figure, 1 is a P-type silicon substrate, 2 is an N + buried layer,
3 is a silicon oxide film, 4 is a square convex N-type epitaxial silicon layer, 5 is a high concentration polycrystalline silicon layer, 5'is an offset diffusion region formed by diffusion of impurities from the high concentration polycrystalline silicon layer 5, 6 is a polycrystalline silicon layer 5,
5'is a silicon oxide film formed by thermal oxidation, 7 is an emitter hole provided in the silicon oxide film 6 on the epitaxial silicon layer 4, 8 is an intrinsic base layer, 9 is an emitter layer, 10
Is a GB layer formed on the side surface of a square convex N-type epitaxial layer by diffusion of impurities from the offset diffusion layer 5 '. In this case, the emitter opening 7 is formed from the periphery of the upper surface of the N-type epitaxial silicon layer 4 having a 2 × 3 μm 2 square convex shape.
There was an aperture around the inside by 2 μm, and an offset diffusion region 5 ′ was provided with a width of 0.6 μm.

以上の本発明の実施例の半導体装置は第2図に示した
従来のものに比べて、GB層10はエミッタ層9の直下に到
達しないように構成されていることから、電流増幅率h
FEにおいても、しゃ断周波数fTにおいても、各々良好な
特性を得た。
Compared with the conventional semiconductor device shown in FIG. 2, the semiconductor device of the above-described embodiment of the present invention is configured so that the GB layer 10 does not reach immediately below the emitter layer 9, so that the current amplification factor h
Good characteristics were obtained for both the FE and the cutoff frequency f T.

また、オフセット領域5′とエミッタ開孔7の寸法を
上記のようにしたことによって、多結晶シリコン・オフ
セット領域5′からのエピタキシャルシリコン層4中へ
のGB層10の張り出しは、従来は0.5μmであったのを、
0.1μmとすることができた。
Further, by setting the dimensions of the offset region 5'and the emitter opening 7 as described above, the GB layer 10 overhanging from the polycrystalline silicon offset region 5'into the epitaxial silicon layer 4 is 0.5 μm in the past. Was
It could be 0.1 μm.

その結果、最大fT値は、従来の半導体装置では7.7GHz
であったのが、本発明のものでは10.3GHzに向上し、ま
た、ベース・コレクタ間容量CTCは、従来の数値で16fF
であったものが、本発明では11fFに改善された。これら
のことから、ECL(Emitter Coupled Logic)回路の1入
力、遅延時間tqdは、従来装置では平均87ps/ゲートであ
ったものが、本発明により78ps/ゲートに改善された。
As a result, the maximum f T value is 7.7 GHz for conventional semiconductor devices.
However, in the case of the present invention, it is improved to 10.3 GHz, and the base-collector capacitance C TC is 16 fF in the conventional value.
However, in the present invention, it was improved to 11fF. From these facts, the one-input, delay time t qd of the ECL (Emitter Coupled Logic) circuit was 87 ps / gate on average in the conventional device, but was improved to 78 ps / gate by the present invention.

第4図は前記実施例1の製造工程説明図である。 FIG. 4 is a drawing explaining the manufacturing process of the first embodiment.

第4図(a):P型Si単結晶基板21の所定領域に高濃度
N型埋込層22を拡散により形成し、ついで全面上にN型
エピタキシャルSi層23を形成し、その上にSiO2膜24,Si3
N4膜25を被着した後、エミッタ・ベース形成領域上のみ
にSi3N4膜25,SiO2膜24を残して残余をエッチング除去す
る。ついで、残されたSiO2膜24,Si3N4膜25をマスクとし
てエピタキシャルSi層23をドライエッチングして角凸形
のN型Si層23とした後、熱酸化とエッチングに角凸形の
N型Si層23の側面中間位からN+埋込層22、P型基板21上
に延びるSiO2膜26を形成し、全面上に多結晶Si層を被着
した後、パターンニングし、さらに、SiO2膜24,Si3N4
25上の多結晶Si層を除去し、角凸形のN型Si層23の側面
に接続する外部ベース領域となる多結晶Si層27を形成し
た。
FIG. 4 (a): A high-concentration N-type buried layer 22 is formed by diffusion in a predetermined region of a P-type Si single crystal substrate 21, and then an N-type epitaxial Si layer 23 is formed on the entire surface and SiO 2 is formed on the N-type epitaxial Si layer 23. 2 film 24, Si 3
After depositing the N 4 film 25, the remainder is removed by etching only in the emitter-base formation region leaving the Si 3 N 4 film 25, SiO 2 film 24. Then, the epitaxial Si layer 23 is dry-etched by using the remaining SiO 2 film 24 and Si 3 N 4 film 25 as a mask to form a square-convex N-type Si layer 23. A SiO 2 film 26 extending from the middle of the side surface of the N-type Si layer 23 to the N + buried layer 22 and the P-type substrate 21 is formed, and a polycrystalline Si layer is deposited on the entire surface, followed by patterning. , SiO 2 film 24, Si 3 N 4 film
The polycrystalline Si layer on 25 was removed, and a polycrystalline Si layer 27 to be an external base region connected to the side surface of the N-type Si layer 23 having a square convex shape was formed.

第4図(b):結晶全面上にホトレジスト膜を形成
し、これを加工し、角凸形のN型Si層23上からその周囲
に距離d3だけはり出したレジスト膜28を残存させた。こ
の時、前記d3は0.6μmとなるようにした。この0.6μm
がオフセット量となる。しかる後に、レジスト膜28をマ
スクとしてB+イオンを多結晶Si層27に打ち込んだ。29は
イオン打込み層である。打込み条件は30keV,1×1016cm
-2ドーズとした。なお、多結晶Si層27の厚みは、7000Å
である。
FIG. 4 (b): A photoresist film is formed on the entire surface of the crystal, and this is processed to leave a resist film 28 protruding from the square-convex N-type Si layer 23 by a distance d 3 to the periphery thereof. . At this time, the d 3 was set to 0.6 μm. This 0.6 μm
Is the offset amount. Then, using the resist film 28 as a mask, B + ions were implanted in the polycrystalline Si layer 27. 29 is an ion implantation layer. Implant conditions are 30 keV, 1 × 10 16 cm
-2 dose. The thickness of the polycrystalline Si layer 27 is 7,000Å
Is.

第4図(c):レジスト膜28を除去し、試料を熱酸化
して多結晶Si層27上に酸化Si膜30を形成した。この時の
熱処理によって、B+打込み層29中のボロンは多結晶Si層
27の下方と横方向に拡散し、高濃度不純物多結晶Si層2
7′と不純物濃度勾配をもったオフセット拡散領域(幅
0.6μm)27″が形成されると同時に角凸形のN型Si層2
3の側壁から内側に0.05μm深さのGB層31が形成され
た。しかる後、角凸形のN型Si層23表面上の薄いSiO2
24,Si3N4膜25を除去すると、角凸形のN型Si層23上にエ
ミッタ開孔32が開孔される。この時エミッタ開孔32の周
囲は角凸形のN型Si層23の表面外周から約0.2μm内側
に入り込んで形成される。
FIG. 4 (c): The resist film 28 was removed, and the sample was thermally oxidized to form an Si oxide film 30 on the polycrystalline Si layer 27. Due to the heat treatment at this time, boron in the B + implantation layer 29 becomes a polycrystalline Si layer.
High concentration impurity polycrystalline Si layer 2 diffused downward and laterally of 27
7'and offset diffusion region with impurity concentration gradient (width
0.6μm) 27 ″ is formed and at the same time a square convex N-type Si layer 2
A GB layer 31 having a depth of 0.05 μm was formed from the side wall of No. 3 inside. After that, a thin SiO 2 film on the surface of the square convex N-type Si layer 23 is formed.
When the 24, Si 3 N 4 film 25 is removed, an emitter opening 32 is opened on the square-convex N-type Si layer 23. At this time, the periphery of the emitter opening 32 is formed by entering about 0.2 μm from the outer periphery of the surface of the N-type Si layer 23 having a square convex shape.

これに続いて、第4図には示していないが、角凸形の
N型Si層23中に拡散により直性ベース層エミッタ層を第
1図に示すように形成すれば、トランジスタ構造を構成
することができる。これから先の工程等は公知の技術で
あるので説明は省略する。
Following this, although not shown in FIG. 4, a transistor structure is formed by forming a linear base layer emitter layer as shown in FIG. 1 by diffusion in a square convex N-type Si layer 23. can do. Since the subsequent steps and the like are known techniques, the description thereof will be omitted.

なお、以上のベース、エミッタ領域形成のためにGB層
31は横方向にさらに0.05μm増加して、0.1μmとなっ
たが、本発明の効果が十分に発揮される条件下にある。
The GB layer is used to form the base and emitter regions above.
No. 31 was increased by 0.05 μm in the lateral direction to 0.1 μm, which is under the condition that the effect of the present invention is sufficiently exhibited.

第5図は、第1の実施例の他の製造工程例を示したも
のである。
FIG. 5 shows another manufacturing process example of the first embodiment.

第5図(a):第3図(a)とほぼ同様に、P型Si単
結晶Si基板21上にN+埋込量22を、さらにその上にN型エ
ピタキシャルSi層23を形成し、エピタキシャルSi層23の
エミッタ・ベース形成領域上にSiO2膜24,Si3N4膜25から
なるマスクを形成し、このマスクを用いてエピタキシャ
ルSi層26をN+埋込層22に達するまでエッチングして角凸
形のN型エピタキシャルSi層23を形成した後、熱酸化と
エッチングにより、角凸形のN型エピタキシャルSi層23
の側面中間からN+埋込層22,P型Si基板21上に延びるSiO2
膜26形成する。ついで、マスクとしたSi3N4膜25上に厚
いSiO2膜33を形成する。
FIG. 5 (a): Similar to FIG. 3 (a), an N + buried amount 22 is formed on a P-type Si single crystal Si substrate 21, and an N-type epitaxial Si layer 23 is further formed thereon. A mask composed of the SiO 2 film 24 and the Si 3 N 4 film 25 is formed on the emitter / base formation region of the epitaxial Si layer 23, and the epitaxial Si layer 26 is etched using the mask until the N + buried layer 22 is reached. After forming the square convex N-type epitaxial Si layer 23, the square convex N-type epitaxial Si layer 23 is formed by thermal oxidation and etching.
SiO 2 extending from the middle of the side surface of the N + buried layer 22 onto the P-type Si substrate 21
The film 26 is formed. Then, a thick SiO 2 film 33 is formed on the Si 3 N 4 film 25 used as a mask.

第5図(b):不純物無添加の多結晶シリコン層34を
上面全面上に6000Åの厚さに形成し、続いて、全面上に
B+イオンを打ち込み、B+打込量35を形成した。
FIG. 5 (b): A polycrystalline silicon layer 34 without impurities is formed on the entire upper surface to a thickness of 6000Å, and then on the entire surface.
B + ions were implanted to form a B + implant dose of 35.

第5図(c):ついで、ホトレジストの溝内埋込み技
術とドライエッチング技術を用いて多結晶シリコン層35
の平坦化処理を行なうことにより、多結晶シリコン層34
の凸状部を除去し、角凸形のN型Si層23の側壁部に、不
純物無添加の多結晶Si層34′を6000Åの厚さで形成する
ことができた。
FIG. 5 (c): Next, a polycrystalline silicon layer 35 is formed by using a photoresist trench burying technique and a dry etching technique.
The flattening process of the polycrystalline silicon layer 34
It was possible to form a polycrystalline Si layer 34 ′ with no impurity with a thickness of 6000 Å on the side wall portion of the N-type Si layer 23 having a square convex shape by removing the convex portion.

この場合には、第4図に示した製造工程例のように、
マスク合せの誤差の影響を受けることなく、角凸形のN
型エピタキシャルSi層23の側壁部から正確に6000Åの厚
さのオフセット距離をもった不純物無添加の多結晶Si層
34′を形成できる。
In this case, as in the manufacturing process example shown in FIG.
Square convex N without being affected by mask alignment error
Type impurity-free polycrystalline Si layer with an offset distance of exactly 6000Å from the sidewall of the epitaxial epitaxial Si layer 23
34 'can be formed.

なお、以上の構成において、角凸形のN型Si層23を側
壁上部に接続された不純物無添加の多結晶Si層34の外側
に接続する高濃度ボロンイオン打込層35をもった不純物
無添加多結晶Si層34が形成されている。これは先に第4
図(b)に示したものとほぼ類似の構造とすることがで
きる。この後も第4図で説明した方法で、第1図に示し
た構造の半導体装置を製造することができる。
It should be noted that, in the above-described structure, the high-concentration boron ion implantation layer 35 connecting the square convex N-type Si layer 23 to the outside of the impurity-free polycrystalline Si layer 34 connected to the upper portion of the side wall is used. An added polycrystalline Si layer 34 is formed. This is the fourth
The structure can be substantially similar to that shown in FIG. After that, the semiconductor device having the structure shown in FIG. 1 can be manufactured by the method described with reference to FIG.

第6図は実施例1のさらに異なる製造工程例を示した
ものである。
FIG. 6 shows a further different manufacturing process example of the first embodiment.

第6図(a)は第5図(a)の状態の結晶上に不純物
無添加の多結晶シリコン層34を第5図(b)の6000Åの
半分の3000Åの厚さに形成した。
In FIG. 6 (a), a polycrystalline silicon layer 34 without impurities is formed on the crystal in the state of FIG. 5 (a) to a thickness of 3000Å which is half of 6000Å in FIG. 5 (b).

このような状態でB+打込みを行なった場合、オフセッ
ト量は3000Åとなる。しかし、3000Åのオフセットでは
不十分であることから、本製造工程においては試料全面
上にCVD法によるSiO2膜を厚さ3000Åに形成し、引き続
いてドライエッチング処理を行なって、第6図(b)に
示したように、角凸形の不純物無添加の多結晶Si層の側
面に厚さ3000ÅのSiO2膜36を残存させることができた。
しかる後に、B+イオン打込みB+イオン打込み層35を多結
晶Si層34中に形成し、第5図(c)の場合と同様にSiO2
膜36と凸形部の多結晶Si層34を除去すれば、34′で示す
オフセット量を6000Åとすることができる。
When B + implantation is performed in this state, the offset amount is 3000Å. However, since the offset of 3000 Å is not sufficient, in this manufacturing process, a SiO 2 film with a thickness of 3000 Å is formed on the entire surface of the sample by the CVD method, and then a dry etching process is performed, as shown in FIG. ), It was possible to leave the SiO 2 film 36 having a thickness of 3000 Å on the side surface of the polygonal Si layer having no convex shape and no added impurities.
After that, a B + ion-implanted B + ion-implanted layer 35 is formed in the polycrystalline Si layer 34, and SiO 2 is added as in the case of FIG. 5 (c).
By removing the film 36 and the polycrystalline Si layer 34 in the convex portion, the offset amount indicated by 34 'can be set to 6000Å.

実施例 2. 第7図は、本発明の第2の実施例を示す概略断面図で
ある。第7図において、41はP型シリコン単結晶基板、
42はN+埋込層、43と44はSiO2膜、45は角凸形としたN型
エピタキシャルSi層、46,47はそれぞれエミッタ開孔48
を有するSiO2膜,Si3N4膜、49′は高濃度多結晶Si層、4
9″はオフセット拡散領域、50はSiO2膜、51は真性ベー
ス領域、52はエミッタ領域、53はグラフト・ベース領域
である。
Embodiment 2. FIG. 7 is a schematic sectional view showing a second embodiment of the present invention. In FIG. 7, 41 is a P-type silicon single crystal substrate,
42 is an N + buried layer, 43 and 44 are SiO 2 films, 45 is a square convex N-type epitaxial Si layer, and 46 and 47 are emitter openings 48, respectively.
With SiO 2 film, Si 3 N 4 film, 49 'is a high-concentration polycrystalline Si layer, 4
9 ″ is an offset diffusion region, 50 is a SiO 2 film, 51 is an intrinsic base region, 52 is an emitter region, and 53 is a graft base region.

このような構造のトランジスタは特開昭56−142667号
公報に記述されているが、この場合にはGB層53の浅接合
化は困難であった。
A transistor having such a structure is described in JP-A-56-142667, but in this case, it is difficult to make the GB layer 53 into a shallow junction.

本実施例では、GB引出し用多結晶Si層49は49′で示す
領域でオフセット拡散を受ける。46,50のSiO2膜、47のS
i3N4膜によって、図示していないエミッタ電極とオフセ
ット用多結晶シリコン層49との絶縁を可能にしている。
In this embodiment, the GB extraction polycrystalline Si layer 49 undergoes offset diffusion in the region 49 '. 46,50 SiO 2 film, 47 S
The i 3 N 4 film enables insulation between the emitter electrode (not shown) and the offset polysilicon layer 49.

このような構造によれば、オフセット領域49′によっ
てGB層53の浅接合化を計ることができる。すなわち、実
施例1のように、真性ベース領域からの多結晶シリコン
層のへの引き出しがエミッタ領域、ベース領域のある活
性領域の側面からであっても、本実施例のように、活性
領域の表面からであっても、本発明の精神は変更を受け
ることはない。
With such a structure, it is possible to achieve a shallow junction of the GB layer 53 by the offset region 49 '. That is, even if the polycrystalline silicon layer is extracted from the intrinsic base region to the side surface of the active region having the emitter region and the base region as in the first embodiment, the active region of the active region is formed as in the present embodiment. Even from the surface, the spirit of the invention is unchanged.

本実施例2において、エミッタ・ベース間耐圧BVEBO
が従来4.0Vであったものが、7.0Vまで向上した。また、
hFEはコレクタ電流ICが1mAで40であったものが60にまで
改善された。
In the second embodiment, the breakdown voltage between the emitter and the base BV EBO
Has been improved from 4.0V to 7.0V. Also,
h FE was improved from 40 when the collector current I C was 1 mA to 60.

第8図は本実施例の第2の製造工程例である。 FIG. 8 shows a second manufacturing process example of this embodiment.

第8図は本実施例2の半導体装置の製造工程の一例の
概略説明図である。すなわち、P型シリコン基板41にN+
埋込層42を形成し、その上にN型エピタキシャルSi層を
形成した後、これを加工して凸形のN型Si層45とし、そ
の両側にSiO2膜43,44を形成する。その後、角凸形のN
形Si層45の中央部分の所定位置上にSiO2膜46とSi3N4膜4
7を形成し、試料全面上に多結晶Si層49を被着する。つ
いで、多結晶Si層49からSi3N4膜47上に通じるエミッタ
用開孔48を開孔した後、多結晶Si層49を熱酸化して、そ
の表面にSiO2膜50を形成する。
FIG. 8 is a schematic explanatory view of an example of the manufacturing process of the semiconductor device of the second embodiment. That is, N + is formed on the P-type silicon substrate 41.
After the buried layer 42 is formed and an N-type epitaxial Si layer is formed on the buried layer 42, the buried layer 42 is processed to form a convex N-type Si layer 45, and SiO 2 films 43 and 44 are formed on both sides thereof. After that, the square convex N
The SiO 2 film 46 and the Si 3 N 4 film 4 are formed on the predetermined position of the central portion of the Si layer 45.
7 is formed, and a polycrystalline Si layer 49 is deposited on the entire surface of the sample. Then, after forming an emitter hole 48 that extends from the polycrystalline Si layer 49 to the Si 3 N 4 film 47, the polycrystalline Si layer 49 is thermally oxidized to form a SiO 2 film 50 on its surface.

その後、エミッタ開孔48内からSiO2膜50上に所定形状
のレジスト膜51を、オフセット量d3が0.6μmとなるよ
うに形成し、続いて、B+イオン打込みを30keV,1×1016c
m-2の条件で行なった。52はイオン打込層である。これ
をアニール処理することによって第7図に示したGB層53
を形成した。
After that, a resist film 51 having a predetermined shape is formed on the SiO 2 film 50 from the inside of the emitter opening 48 so that the offset amount d 3 is 0.6 μm, and subsequently, B + ion implantation is performed at 30 keV, 1 × 10 16 c
It was conducted under the condition of m -2 . 52 is an ion implantation layer. By annealing this, GB layer 53 shown in FIG.
Was formed.

もちろん、この場合、上記アニールは後に行なうベー
ス,エミッタ領域形成時の拡散熱処理と同時に行なうこ
ともできる。
Of course, in this case, the annealing can be performed simultaneously with the diffusion heat treatment for forming the base and emitter regions, which will be performed later.

なお、上述した実施例の製造工程例において、オフセ
ット量を6000Åとしたが、これはプロセス条件によって
は、さらに大きく選択したり、小さく選択されるべき量
である。
Although the offset amount is set to 6000Å in the manufacturing process example of the above-described embodiment, this is an amount that should be selected larger or smaller depending on the process conditions.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

本発明によれば、ベース側壁コンタクト引出し用に多
結晶シリコン層を用い構造のトランジスタに形成される
GB層の浅接合化が容易となり、これに伴ない、電流増幅
率、耐圧、容量の改善が計られ、このようなデバイスを
搭載した回路遅延時間の低減、すなわち、高速動作が可
能となる効果がある。
According to the present invention, a transistor having a structure using a polycrystalline silicon layer for extracting a base sidewall contact is formed.
The shallow junction of the GB layer is facilitated, and along with this, the current amplification factor, breakdown voltage, and capacitance are improved, and the circuit delay time with such devices is reduced, that is, high-speed operation is possible. There is.

さらにまた、従来法では、上記GB層の深接合のため
に、エミッタ幅の微細化が困難であったが、本発明によ
れば、GB層の浅接合化は自由に可能であり、上記のよう
な問題も生じない。
Furthermore, in the conventional method, it is difficult to reduce the emitter width due to the deep junction of the GB layer, but according to the present invention, the shallow junction of the GB layer can be freely made. Such a problem does not occur.

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

第2図は従来の半導体装置の概略断面図、第1図は本発
明の半導体装置の一実施例を示す概略断面図、第3図は
多結晶シリコン層中のホウ素の拡散係数を説明するため
の実験結果を説明する図、第4図〜第6図はそれぞれ第
1図に示した実施例の製造工程を説明する図、第7図は
本発明の他の実施例を示す概略説明図、第8図は第7図
に示した実施例の製造工程を説明するための図である。 図において、 1,21,41……P型シリコン単結晶基板 2,22,42……N+型シリコン層 3,26,43,44……SiO2膜 5……高濃度多結晶シリコン層 5′……オフセット拡散領域 8……真性ベース領域 9……エミッタ領域 10……GS層 27……多結晶シリコン層 27′……高濃度多結晶シリコン層 27″……オフセット拡散領域 28……レジスト膜 29,35……B+イオン打込層 31……GB層 36……SiO2層 46……SiO2膜 47……Si3N4膜 49……多結晶シリコン層 49′……高濃度多結晶シリコン層 49″……オフセット拡散領域 51……真性ベース領域 52……エミッタ領域 53……GB層
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a conventional semiconductor device, FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an embodiment of the semiconductor device of the present invention, and FIG. 3 is for explaining a diffusion coefficient of boron in a polycrystalline silicon layer. For explaining the experimental results of FIG. 4, FIGS. 4 to 6 are diagrams for explaining the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. 1, and FIG. 7 is a schematic explanatory view showing another embodiment of the present invention. FIG. 8 is a diagram for explaining the manufacturing process of the embodiment shown in FIG. In the figure, 1,21,41 ...... P type silicon single crystal substrate 2,22,42 …… N + type silicon layer 3,26,43,44 …… SiO 2 film 5 …… High concentration polycrystalline silicon layer 5 ′ …… Offset diffusion region 8 …… Intrinsic base region 9 …… Emitter region 10 …… GS layer 27 …… Polycrystalline silicon layer 27 ′ …… High concentration polycrystalline silicon layer 27 ″ …… Offset diffusion region 28 …… Resist Film 29,35 …… B + ion implantation layer 31 …… GB layer 36 …… SiO 2 layer 46 …… SiO 2 film 47 …… Si 3 N 4 film 49 …… Polycrystalline silicon layer 49 ′ …… High concentration Polycrystalline silicon layer 49 ″ …… Offset diffusion region 51 …… Intrinsic base region 52 …… Emitter region 53 …… GB layer

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】半導体基板表面上に角凸形の第1導電型の
活性領域が形成されており、該活性領域内の該領域表面
側に形成された第1導電型領域と該第1導電型領域の直
下に隣接し、かつ該第1型導電型領域を取り囲むように
形成された第2導電型領域を有し、前記角凸形の活性領
域の側面又は上面に露出している前記第2導電型領域か
ら外側方向に所定距離だけ、前記基板上に形成した絶縁
膜を介して前記第2導電型の不純物をドーピングした多
結晶シリコン層を引き出し、該多結晶シリコン層上に前
記第2導電型領域引出し用電極が形成されている構造を
有する半導体装置において、前記多結晶シリコン層中の
前記第2導電型の不純物の濃度が前記第2導電型領域か
ら外側方向に所定距離だけ離れた位置に向うにつれて次
第に高濃度となるように制御されていることを特徴とす
る半導体装置。
1. A rectangular convex first conductivity type active region is formed on a surface of a semiconductor substrate, and a first conductivity type region formed on the surface side of the region in the active region and the first conductivity type. A second conductivity type region that is formed immediately adjacent to the mold region and surrounds the first conductivity type region, the second conductivity type region being exposed on a side surface or an upper surface of the square convex active region; A polycrystalline silicon layer doped with impurities of the second conductivity type is drawn out from the second conductivity type region by a predetermined distance in the outer direction through an insulating film formed on the substrate, and the second silicon layer is formed on the polycrystalline silicon layer. In a semiconductor device having a structure in which a conductive type region drawing electrode is formed, the concentration of the second conductive type impurity in the polycrystalline silicon layer is separated from the second conductive type region by a predetermined distance in an outward direction. Higher concentration as you go to the position Wherein a being controlled so.
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