JPH09237794A - バイポーラトランジスタ - Google Patents

バイポーラトランジスタ

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JPH09237794A
JPH09237794A JP8106393A JP10639396A JPH09237794A JP H09237794 A JPH09237794 A JP H09237794A JP 8106393 A JP8106393 A JP 8106393A JP 10639396 A JP10639396 A JP 10639396A JP H09237794 A JPH09237794 A JP H09237794A
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JP
Japan
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region
epitaxial growth
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type
collector
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Pending
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JP8106393A
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English (en)
Inventor
Nobuo Inami
信夫 稲見
Yoshimitsu Kuromaru
好光 黒丸
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベース、コレクタ間容量を低減した高速バイ
ポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 P型半導体基板上に、N型エピタキシャ
ル成長層あるいはウエル領域を形成し、分離領域で囲ま
れた領域にN型コレクタ領域、P型ベース領域及びN型
エミッタ領域を備えたバイポーラトランジスタであっ
て、真性ベース領域直下に、ベース領域及びコレクタ領
域双方に接触する第一のN型半導体領域を備えたこと
と、コレクタ領域に接し、ベース領域及びエミッタ領域
を形成したエピタキシャル成長層あるいはウエル領域と
分離領域とを離間させる、第二のN型半導体領域を備え
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラトラン
ジスタに関し、特に、カーク効果を抑止し、遮断周波数
特性を改善すると同時に、ベース、分離領域間の耐圧を
高めたバイポーラトランジスタに関する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタの高速化を図る
とき、寄生容量の低減、遮断周波数の向上が重要とな
る。寄生容量の低減のためには、素子を微細化すること
が効果的であり、遮断周波数の向上のためには、エミッ
タ、ベースの接合を浅くし、エミッタ幅を短縮すること
が効果的である。これらを実現するため、SST(supe
rself-aligned technology)構造トランジスタ等が提案
されている。
【0003】しかし、これらセルフアラインメント技術
を用いたプロセスにより形成した素子は、特性がばらつ
いたり、製造工程が複雑になるという問題点があった。
【0004】一方、セルフアラインメント技術を用いな
い製造工程の比較的簡単な従来のプロセスにより高速バ
イポーラトランジスタを形成する場合、コレクタ、ベー
ス間容量を低減させるため、図7に示す構造のバイポー
ラトランジスタが提案されている。
【0005】図7に示すように、真性ベース領域25の
直下に、不純物濃度の低いN型エピタキシャル成長層2
6を介して不純物濃度の高いN型不純物拡散領域27を
形成している。真性ベース領域25の直下に不純物濃度
の高いN型不純物拡散領域27を設けることで、コレク
タ抵抗を低減し、バイポーラトランジスタの特性改善を
図るとともに、外部ベース領域28の直下には、N型不
純物拡散領域27を設けず、ベース25、28とコレク
タ29との間の寄生容量の低減を図るものである。
【0006】しかし、実際にバイポーラトランジスタを
形成する際には、ベース25、28と分離領域30との
間の耐圧の確保とコレクタ抵抗の低減のため、エピタキ
シャル成長層26の不純物濃度を比較的高く設定し、そ
の比抵抗は1Ω・cm以下程度に設定している。この種
のバイポーラトランジスタをエピタキシャル成長層の代
わりにN型ウエル領域に形成する場合も同様に、その比
抵抗は、1Ω・cm以下程度に設定されている。そのた
め、ベース、コレクタ間容量が低減されず、高速化に限
界があった。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このように製造工程が
比較的簡単な従来の高速バイポーラトランジスタでは、
エピタキシャル成長層あるいはウエル領域の比抵抗を小
さく設定する必要があるため、ベース、コレクタ間容量
の低減が図れず、高速化に限界があった。本発明は上記
問題点を解消するため、ベース、コレクタ間容量を低減
した高速バイポーラトランジスタを提供することを目的
とする。
【0008】
【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、逆導電型のエピ
タキシャル成長層あるいは逆導電型のウエル領域が形成
され、一導電型の分離領域で囲まれた前記エピタキシャ
ル成長層あるいはウエル領域の所定の位置に、逆導電型
のコレクタ領域、一導電型のベース領域及び逆導電型の
エミッタ領域とを備えたバイポーラトランジスタにおい
て、前記ベース領域の直下に、該ベース領域及び前記コ
レクタ領域に接する前記エピタキシャル成長層あるいは
ウエル領域より不純物濃度の高い逆導電型の第一の半導
体領域を備えたことと、前記コレクタ領域とともに、前
記ベース領域及び前記エミッタ領域を含むエピタキシャ
ル成長層あるいはウエル領域を分離領域と離間させる、
前記エピタキシャル成長層あるいはウエル領域より不純
物濃度の高い逆導電型の第二の半導体領域を備えたこと
を特徴とするものである。
【0009】特に、前記逆導電型のエピタキシャル成長
層あるいはウエル領域は、不純物濃度が1×1015/c
m3を越えないように、好ましくは1×1014/cm3を
越えないようにする。
【0010】
【作用】バイポーラトランジスタを形成するエピタキシ
ャル成長層あるいはウエル領域の不純物濃度を低くする
ことによって、ベース、コレクタ間容量を低減する。エ
ピタキシャル成長層あるいはウエル領域の不純物濃度の
低下に伴うコレクタ抵抗の増加は、ベース領域直下に、
不純物濃度の高い第一の半導体領域をベース領域とコレ
クタ領域に接触させて形成することにより、低減を図
る。また、ベース領域と分離領域との間に、不純物濃度
の高い第二の半導体領域を形成することにより、ベー
ス、分離領域間の耐圧を確保する。
【0011】特に、エピタキシャル成長層あるいはウエ
ル領域の不純物濃度を1×1014/cm3を越えない構
成にすることで、ベース、コレクタ間容量が大幅に低減
し、素子特性の改善が期待される。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、NPNトランジスタをN型エピタキシャル成長層内
に形成する場合を例に取り、製造方法とともに説明す
る。P型半導体基板1に砒素をイオン注入し、コレクタ
領域の一部を形成するN型埋込層2を形成し、同様にボ
ロンをイオン注入し、分離領域の一部を構成するP型埋
込層3を形成する。その後、N型埋込層2のエミッタ形
成予定領域と、N型埋込層2と分離領域3との間の一部
に、N型埋込層2を囲むように、それぞれN型埋込層
4、5を形成するため、リンをイオン注入する。気相成
長法により比抵抗10Ω・cm以上で、厚さが2ミクロ
ンのエピタキシャル成長層6を成長させる(図1)。こ
のエピタキシャル成長層6の不純物濃度は、1×1015
/cm3を越えないように設定し、好ましくは1×101
4/cm3を越えないようにする。
【0013】エピタキシャル成長層6表面に、200オ
ングストロームの酸化膜7と1000オングストローム
の窒化膜8を形成し、その後、能動領域を除いて、窒化
膜8をエッチング除去し、酸化膜7の一部を露出させ
る。分離領域を形成するため、ホトレジスト9をパター
ニングし、先に形成したP型埋込層3上に、酸化膜7を
通してボロンイオンを注入エネルギー80KeV、ドー
ズ量3×1013cm-2の条件で注入し(図2)、ホトレ
ジスト9を除去した後、900℃、10分間熱処理を行
い、P型拡散領域10を形成する。
【0014】ホトレジスト11を再度パターニングし、
先に形成したN型埋込層4、5上に開口を形成する。ホ
トレジスト11をマスクにして、リンイオンを注入エネ
ルギー400KeV、ドーズ量1.5×1012cm-2の
条件で注入し、N型拡散領域12、13を形成する(図
3)。ここで、N型拡散領域12及び13の形成は、同
時に同一条件で行うことで、工程が短縮できるという利
点があるが、一方のみが開口するホトレジストパターン
を形成し、それぞれ別個の条件でイオン注入を行っても
かまわない。
【0015】ホトレジスト11を除去し、熱酸化を行
い、6500オングストロームのフィールド酸化膜14
を形成する。窒化膜8及び酸化膜7をエッチング除去
し、エピタキシャル成長層6を露出させる。その後、ホ
トレジストをマスクとして、リンイオンを注入エネルギ
ー80KeV、ドーズ量1×1015cm-2の条件で注入
し、1150℃、40分間の熱処理を行い、先に形成し
たN型埋込層2と接続するコレクタウォール15を形成
する。フィールド酸化膜14及びコレクタウォール15
を形成する際の熱処理によって、不純物が拡散し、P型
埋込層3及びP型拡散層10が接触し、分離領域16が
形成される。同様に、エミッタ形成予定領域直下のN型
埋込層4及びN型拡散領域12が接触し、第一のN型半
導体領域17が形成される。更に、N型埋込層5及びN
型拡散領域13が接触し、第二のN型半導体領域18が
形成される。この第二のN型半導体領域18は、コレク
タウォール15及びN型埋込層2に接触し、エミッタ、
ベースが形成される領域のエピタキシャル成長層6を取
り囲み、このエピタキシャル成長層6と分離領域16と
を離間させる(図4)。尚、第二のN型拡散領域13
は、必ずしもN型埋込層2に接触させる必要はない。
【0016】露出するエピタキシャル成長層6表面に4
00オングストロームの酸化膜19を形成し、ボロンイ
オンを注入エネルギー50KeV、ドーズ量5×1013
cm-2の条件で注入し、ベース領域20を形成し、その
後、ホトレジストをマスクとしてボロンイオンを注入エ
ネルギー30KeV、ドーズ量2×1015cm-2の条件
で注入し、ベース領域20より不純物濃度の高いベース
コンタクト領域21を形成する(図5)。
【0017】以下、通常のバイポーラトランジスタの製
造方法に従い、第一の半導体領域17上のベース領域2
0中にエミッタ領域22を形成し、絶縁膜23を介して
ベース、エミッタ、コレクタ領域にそれぞれ接続する引
き出し用電極24を形成し、バイポーラトランジスタを
形成する。
【0018】このように形成したバイポーラトランジス
タは、エミッタ領域直下の真性ベース領域に、エピタキ
シャル成長層6より不純物濃度の高い第一のN型半導体
領域17が直接接触して形成されるため、コレクタ抵抗
が低減される。同時に、真性ベース領域以外の部分は、
不純物濃度を1×1015/cm3を越えないように構成
し、比抵抗が10Ω・cm以上のエピタキシャル成長層
をはさんでコレクタ領域を形成するN型埋込層と対置す
るため、従来に比べて、ベース、コレクタ間容量が低減
される。特に、エピタキシャル成長層の不純物濃度を1
×1014/cm3程度に設定すると、ベース、コレクタ
間容量を、従来構造のバイポーラトランジスタに比べ
て、1/3程度まで低減させることができる。
【0019】エピタキシャル成長層の不純物濃度を小さ
くし、比抵抗を高くすることによって、ベース、分離領
域間の耐圧が低下する問題が発生するが、本発明では、
ベース、分離領域間は、不純物濃度の高い第二のN型半
導体領域18及びコレクタ領域2、15によって分離さ
れ、耐圧の低下を防止することができる。
【0020】また真性ベース領域は、高濃度の第一のN
型半導体領域と接触するため、コレクタ電流が増加して
も、実効的なベース幅が変化することはなく、カーク効
果を効果的に抑えることができ、カットオフ周波数の減
少を抑えることができる。
【0021】更に、P型の真性ベース領域と第一のN型
半導体領域が接触する構造とすることで、その接合面の
不純物濃度のプロファイルは急峻となり、ベース厚さを
薄く構成することができ、カットオフ周波数を向上させ
ることができ、バイポーラトランジスタの高速化に有利
となる。
【0022】以上、NPNバイポーラトランジスタをN
型エピタキシャル成長層内に形成する場合について説明
を行ったが、これに限定されることはなく、例えば、P
型基板中にイオン注入法により形成した、N型ウエル領
域中に本発明のバイポーラトランジスタを形成しても良
い。この場合、Nウエル領域の不純物濃度は、1×10
15/cm3を越えないように構成する必要があり、1×
1014/cm3を越えないように構成するするのが好ま
しい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部ベース領域の直下には、不純物濃度の低いエピタキシ
ャル成長層をはさんで高濃度のコレクタ領域を形成して
いるため、従来に比べて、ベース、コレクタ間容量を低
減することができると同時に、第一のN型半導体層によ
り、コレクタ抵抗の低減を図ることができる。また、第
二のN型半導体層によりベース、分離領域間の耐圧の低
下を防止することができる。
【0024】また、真性ベース領域直下には、不純物濃
度の高い第一のN型半導体領域を形成しているため、カ
ーク効果の抑制や浅い接合の形成により、カットオフ周
波数を向上させることができる。
【0025】このように本発明のバイポーラトランジス
タによれば、寄生素子の低減、カットオフ周波数の向上
により、高速化を実現することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を
説明する断面図である。
【図2】本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を
説明する断面図である。
【図3】本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を
説明する断面図である。
【図4】本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を
説明する断面図である。
【図5】本発明のバイポーラトランジスタに製造方法を
説明する断面図である。
【図6】本発明のバイポーラトランジスタの製造方法を
説明する断面図である。
【図7】従来のこの種のバイポーラトランジスタの構造
を説明する断面図である。
【符号の説明】
1 P型半導体基板 2 N型埋込層 3 P型埋込層 4 N型埋込層 5 N型埋込層 6 エピタキシャル成長層 7 酸化膜 8 窒化膜 9 ホトレジスト 10 P型拡散領域 11 ホトレジスト 12 N型拡散領域 13 N型拡散領域 14 フィールド酸化膜 15 コレクタウォール 16 分離領域 17 第一のN型半導体領域 18 第二のN型半導体領域 19 酸化膜 20 ベース領域 21 外部ベース領域 22 エミッタ領域 23 絶縁膜 24 引き出し用電極 25 真性ベース領域 26 エピタキシャル成長層 27 N型埋込層 28 外部ベース領域 29 コレクタ領域 30 分離領域

Claims (2)

    【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
    エピタキシャル成長層あるいは逆導電型のウエル領域が
    形成され、一導電型の分離領域で囲まれた前記エピタキ
    シャル成長層あるいはウエル領域の所定の位置に、逆導
    電型のコレクタ領域、一導電型のベース領域及び逆導電
    型のエミッタ領域とを備えたバイポーラトランジスタに
    おいて、 前記ベース領域の直下に、該ベース領域及び前記コレク
    タ領域に接する前記エピタキシャル成長層あるいはウエ
    ル領域より不純物濃度の高い逆導電型の第一の半導体領
    域を備えたことと、 前記コレクタ領域とともに、前記ベース領域及び前記エ
    ミッタ領域を含むエピタキシャル成長層あるいはウエル
    領域を分離領域と離間させる、前記エピタキシャル成長
    層あるいはウエル領域より不純物濃度の高い逆導電型の
    第二の半導体領域を備えたことを特徴とするバイポーラ
    トランジスタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のバイポーラトランジスタ
    において、前記逆導電型のエピタキシャル成長層あるい
    はウエル領域は、不純物濃度が1×1014/cm3を越
    えないことを特徴とするバイポーラトランジスタ。
JP8106393A 1996-02-29 1996-02-29 バイポーラトランジスタ Pending JPH09237794A (ja)

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