JPH10321730A - 半導体装置及びその製造方法並びに通信装置 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法並びに通信装置

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JPH10321730A
JPH10321730A JP9133482A JP13348297A JPH10321730A JP H10321730 A JPH10321730 A JP H10321730A JP 9133482 A JP9133482 A JP 9133482A JP 13348297 A JP13348297 A JP 13348297A JP H10321730 A JPH10321730 A JP H10321730A
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region
insulating film
opening
forming
diffusion layer
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JP9133482A
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English (en)
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Hiroyuki Miwa
浩之 三輪
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高電流増幅率、高耐圧のバイポーラトランジス
タと高速動作可能なバイポーラトランジスタを同一半導
体基板に形成する。 【解決手段】N型エピタキシャル層3の表面に設けたシ
リコン窒化膜6の開口7内に、イオン注入により比較的
低濃度のベース層18を形成した高電流増幅率、高耐圧
のバイポーラトランジスタを形成するとともに、シリコ
ン窒化膜6の開口14内に、エピタキシャルベース技術
で比較的高濃度且つ浅接合のベース層15を形成した高
速動作可能なバイポーラトランジスタを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、高電流増
幅率、高耐圧等が要求されるバイポーラトランジスタと
高速動作が要求されるバイポーラトランジスタを同一半
導体基板に形成可能な半導体装置及びその製造方法並び
にその半導体装置を備えた通信装置に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば、通信装置の周波数変換器等に用
いられる高周波用のバイポーラトランジスタには高速動
作が要求される。このバイポーラトランジスタの高速化
のためには、ベースの浅接合化によるベース走行時間の
短縮とベースの低抵抗化が重要である。
【0003】しかし、従来多用されているイオン注入法
でベースを形成する方法では、不純物の濃度プロファイ
ルのチャネリングテイルの問題から、浅接合化は困難で
あり、また、低抵抗化のために不純物を高濃度にイオン
注入すると、イオン注入のダメージによる結晶欠陥発生
の問題も有った。
【0004】そこで、バイポーラトランジスタのベース
層をエピタキシャル技術で形成するエピタキシャルベー
ス技術が、実質50nm厚程度のベース層を高濃度且つ
高精度に形成することを可能とし、バイポーラトランジ
スタの高速化のためのキーテクノロジーとして注目され
ている。実際、このエピタキシャルベース技術により、
最大遮断周波数が50GHzを越える高速なバイポーラ
トランジスタが実現されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】一方、バイポーラトラ
ンジスタに要求される性能は高速性のみならず、例え
ば、電力用のバイポーラトランジスタや、陰極線管(C
RT)等の駆動回路に用いられるバイポーラトランジス
タには、高電流増幅率、高耐圧等の要求が有る。
【0006】この時、上述したベース層の高濃度化は、
バイポーラトランジスタの高速化のための重要技術であ
る一方で、次のような欠点も有する。
【0007】即ち、 (1)エミッタ注入効率の低下により電流増幅率βが低
下し、エミッタ蓄積時間τe が増大する。 (2)エミッタ−ベース間接合濃度の増大により電界強
度が増大し、エミッタ−ベース間耐圧BVeb0 が低下す
る。
【0008】従って、高電流増幅率(高β)や高耐圧
(高BVeb0 )が要求される用途では、ベース層の高濃
度化は却って不適当である。即ち、この用途のバイポー
ラトランジスタは、上述したエピタキシャルベース技術
よりも、通常のイオン注入法で形成する方が好ましい。
【0009】しかし、従来は、上述したエピタキシャル
ベース技術によるバイポーラトランジスタの形成プロセ
スと、通常のイオン注入法によるバイポーラトランジス
タの形成プロセスとを互いに整合させて並行的に行う技
術が確立されていなかったため、それらを同一チップに
形成することが極めて困難であった。
【0010】この結果、従来は、バイポーラトランジス
タに高速性が要求される回路と、バイポーラトランジス
タに高電流増幅率、高耐圧が要求される回路とは、互い
に別チップに形成されていた。このため、例えば、高速
動作が要求される周波数変換回路等と、高電流増幅率、
高耐圧が要求されるCRT用の駆動回路や外部記憶装置
に対する入出力回路等を備えた通信装置を製造する場
合、それらの回路を搭載したチップを個々に装置に組み
込んだり、それらのチップ間を配線で接続したりする工
程が必要であり、不便であった。
【0011】そこで、本発明の目的は、例えば、イオン
注入法による高電流増幅率、高耐圧のバイポーラトラン
ジスタとエピタキシャルベース技術による高速動作可能
なバイポーラトランジスタとが同一半導体基板に形成さ
れた半導体装置及びその簡便な製造方法並びにその半導
体装置を備えた通信装置を提供することである。
【0012】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置は、半導体基板の第1導電型の基板
表面部をコレクタ、前記基板表面部の表面領域に設けら
れた第2導電型の第1の拡散層をベース、前記第1の拡
散層の表面領域に設けられた第1導電型の第2の拡散層
をエミッタとする第1のバイポーラトランジスタと、前
記基板表面部をコレクタ、前記基板表面部の上に設けら
れた第2導電型の半導体エピタキシャル層をベース、前
記半導体エピタキシャル層の表面領域に設けられた第1
導電型の第3の拡散層をエミッタとする第2のバイポー
ラトランジスタと、を有する。
【0013】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
半導体基板の第1導電型の基板表面部に第1の素子形成
領域及び第2の素子形成領域を夫々形成する工程と、前
記第1及び第2の素子形成領域を含む前記基板表面部上
に第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の素子形成
領域の所定位置において前記第1の絶縁膜に第1の開口
を形成する工程と、前記第1の開口内の前記基板表面部
上及び前記第1の絶縁膜上に第1の導電膜を形成した
後、この第1の導電膜をパターニングして、前記第1の
素子形成領域においては前記第1の開口を含む所定領域
に、前記第2の素子形成領域においては所定領域に夫々
前記第1の導電膜を残す工程と、前記第1及び第2の素
子形成領域に夫々残された前記第1の導電膜上及び前記
第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、前記
第1の素子形成領域において、前記第1の開口内の所定
位置に前記第2の絶縁膜及び前記第1の導電膜を貫通す
る第1の貫通孔を形成するとともに、前記第2の素子形
成領域の所定位置に前記第2の絶縁膜及び前記第1の導
電膜を貫通する第2の貫通孔を形成する工程と、少なく
とも前記第1の素子形成領域において、前記第1の貫通
孔内に露出している前記基板表面部の表面及び前記第1
の導電膜の側面に第3の絶縁膜を形成する工程と、前記
第2の素子形成領域において、前記第2の貫通孔を通じ
て前記第1の絶縁膜をエッチングし、前記第1の絶縁膜
に前記貫通孔よりも大きい第2の開口を形成する工程
と、前記第2の素子形成領域において、前記第2の開口
内の前記基板表面部上に、第2導電型の不純物を含有す
る半導体エピタキシャル層を形成する工程と、前記第2
の素子形成領域をマスクした状態で、前記第1の素子形
成領域において、前記第1の貫通孔を通じて前記基板表
面部の表面領域に第2導電型の不純物を導入し、前記第
1の貫通孔の下の前記基板表面部の表面領域に第2導電
型の第1の拡散層を形成する工程と、前記第1及び第2
の貫通孔内を含む前記第2の絶縁膜上の全面に第4の絶
縁膜を形成した後、この第4の絶縁膜を異方性エッチン
グして、前記第1及び第2の貫通孔の側壁にのみ前記第
4の絶縁膜を残す工程と、前記第4の絶縁膜が側壁に残
された前記第1及び第2の貫通孔内を含む前記第2の絶
縁膜上の全面に、第1導電型の不純物を含有する第2の
導電膜を形成した後、この第2の導電膜をパターニング
して、前記第1及び第2の素子形成領域において夫々前
記第1及び第2の貫通孔を含む領域に前記第2の導電膜
を残す工程と、前記第2の導電膜から第1導電型の不純
物を拡散させて、前記第1の素子形成領域においては、
前記第2の導電膜の下の前記第1の拡散層の表面領域に
第1導電型の第2の拡散層を形成するとともに、前記第
2の素子形成領域においては、前記第2の導電膜の下の
前記半導体エピタキシャル層の表面領域に第1導電型の
第3の拡散層を形成する工程と、を有する。
【0014】また、本発明の別の態様による半導体装置
は、第1導電型の第1の基板表面部と第2導電型の第2
の基板表面部とを有する半導体基板の前記第1の基板表
面部をコレクタ、前記第1の基板表面部の表面領域に設
けられた第2導電型の第1の拡散層をベース、前記第1
の拡散層の表面領域に設けられた第1導電型の第2の拡
散層をエミッタとする第1のバイポーラトランジスタ
と、前記第2の基板表面部をコレクタ、前記第2の基板
表面部の上に設けられた第1導電型の半導体エピタキシ
ャル層をベース、前記半導体エピタキシャル層の表面領
域に設けられた第2導電型の第3の拡散層をエミッタと
する第2のバイポーラトランジスタと、を有する。
【0015】更に、本発明の通信装置は、半導体基板の
第1導電型の基板表面部をコレクタ、前記基板表面部の
表面領域に設けられた第2導電型の第1の拡散層をベー
ス、前記第1の拡散層の表面領域に設けられた第1導電
型の第2の拡散層をエミッタとする第1のバイポーラト
ランジスタを含む第1の回路と、前記基板表面部をコレ
クタ、前記基板表面部の上に設けられた第2導電型の半
導体エピタキシャル層をベース、前記半導体エピタキシ
ャル層の表面領域に設けられた第1導電型の第3の拡散
層をエミッタとする第2のバイポーラトランジスタを含
む第2の回路と、を備える。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。
【0017】〔第1の実施の形態〕まず、図1〜図11
を参照して、本発明の第1の実施の形態による半導体装
置を、その製造方法に従い説明する。
【0018】なお、図1〜図11の各図において、左側
に、高電流増幅率、高耐圧のバイポーラトランジスタを
形成する領域を、右側に、高速動作可能なバイポーラト
ランジスタを形成する領域を夫々示す。
【0019】まず、図1に示すように、P型単結晶シリ
コン半導体基板1の表面領域に、例えば、イオン注入法
により、N+ 埋め込み層2を形成した後、シリコン基板
1の表面全面にN型エピタキシャル層3を成長させる。
【0020】次に、例えば、この基板表面部を構成する
N型エピタキシャル層3を選択的に熱酸化して、フィー
ルド酸化膜4を形成し、これにより、相対的に、フィー
ルド酸化膜4で囲まれた素子形成領域A、Bを夫々形成
する。更に、各素子形成領域A、BのN型エピタキシャ
ル層3に、例えば、イオン注入法により、コレクタ取り
出し用のN+ 層5を形成する。
【0021】しかる後、全面に、例えば、化学的気相成
長(CVD)法により、膜厚100nm程度のシリコン
窒化膜6を形成する。なお、このシリコン窒化膜6の代
わりに、例えば、シリコン窒化膜と比較的薄いシリコン
酸化膜との積層膜、いわゆるNO複合膜を用いても良
い。
【0022】次に、図2に示すように、フォトリソグラ
フィー及びエッチングにより、素子形成領域Aにおける
所定位置のシリコン窒化膜6に開口7を形成する。
【0023】次に、図3に示すように、CVD法によ
り、P型不純物が比較的高濃度にドープされた、例え
ば、膜厚200nm程度のポリシリコン膜8を全面に形
成した後、フォトリソグラフィー及びドライエッチング
により、このポリシリコン膜8をパターニングして、図
示の如く、素子形成領域Aにおいては、開口7を含む所
定領域に、素子形成領域Bにおいては、後にバイポーラ
トランジスタのベース層を形成する領域を含む所定領域
に、夫々、ポリシリコン膜8a、8bを残す。
【0024】なお、ポリシリコン膜8へのP型不純物の
導入は、CVD時に同時に行っても良く、また、成膜後
のイオン注入により行っても良い。例えば、成膜後に、
加速エネルギー20KeV程度、ドーズ量5×1015
cm2 程度の条件でホウ素(B)をイオン注入すること
により、ポリシリコン膜8中の不純物濃度を1×1020
/cm3 程度以上に高濃度化することができる。
【0025】次に、図4に示すように、CVD法によ
り、全面に、例えば、膜厚300nm程度のシリコン酸
化膜9を形成する。
【0026】次に、フォトリソグラフィー及びドライエ
ッチングにより、シリコン酸化膜9及びポリシリコン膜
8a、8bを順次加工して、それらの所定位置に夫々開
口を形成する。即ち、素子形成領域Aにおいては、シリ
コン窒化膜6の開口7の領域内に、シリコン酸化膜9及
びポリシリコン膜8aを貫通する貫通孔10を形成し
て、基板表面部であるN型エピタキシャル層3を露出さ
せる。一方、素子形成領域Bにおいては、後にバイポー
ラトランジスタのベース層を形成する領域にシリコン酸
化膜9及びポリシリコン膜8bを貫通する貫通孔11を
形成する。この時、この素子形成領域Bにおいては、シ
リコン窒化膜6がポリシリコン膜8bのエッチング時に
エッチングストッパーとして機能するので、貫通孔11
は、このシリコン窒化膜6上のシリコン酸化膜9とポリ
シリコン膜8bのみを貫通して形成される。
【0027】次に、図5に示すように、貫通孔10内に
露出しているポリシリコン膜8aの側面部分及びN型エ
ピタキシャル層3の表面部分、並びに、貫通孔11内に
露出しているポリシリコン膜8bの側面部分を夫々熱酸
化して、それらの部分に、例えば、膜厚10〜30nm
程度のシリコン酸化膜12、13を形成する。なお、例
えば、素子形成領域Bにおけるポリシリコン膜8bの側
面部分に絶縁膜を設けない場合には、その素子形成領域
Bをマスクした状態で、素子形成領域Aにおける貫通孔
10内のポリシリコン膜8aの側面上及びN型エピタキ
シャル層3上に、CVD法により、シリコン酸化膜を形
成しても良い。
【0028】次に、図6に示すように、例えば、加熱し
たリン酸溶液により、素子形成領域Bの貫通孔11を通
じてシリコン窒化膜6をウェットエッチングし、このシ
リコン窒化膜6に、貫通孔11よりも広い開口14を形
成する。このように、開口14は、特にマスク工程を必
要とせず、貫通孔11に対しセルフアライン(自己整
合)で形成される。なお、このウェットエッチング時、
素子形成領域Aの貫通孔10内は、実質的に殆ど影響を
受けない。
【0029】次に、図7に示すように、素子形成領域B
の貫通孔11及び開口14を通じて、選択エピタキシャ
ル技術により、開口14内に露出しているN型エピタキ
シャル層3上にP型のエピタキシャルベース層15を成
長させる。
【0030】例えば、H2 /SiH2 Cl2 /HCL/
GeH4 /B2 6 の混合ガスを用いた、例えば、72
5℃、10Torrの条件でエピタキシャル成長を行わせる
ことにより、ホウ素(B)を含有したSiGeからなる
P型エピタキシャルベース層15を形成することができ
る。なお、バイポーラトランジスタの高速性という観点
からはベース層がGe(ゲルマニウム)を含有している
方が好ましいが、上述した混合ガスの組成を変更するこ
とにより、Si(シリコン)単独のP型エピタキシャル
ベース層を形成することも勿論可能である。
【0031】また、シリコン窒化膜6の開口14を、貫
通孔11によるポリシリコン膜8bの開口よりも広く形
成しておくことにより、開口14内のポリシリコン膜8
bとN型エピタキシャル層3とにより挟まれた空隙で
は、ポリシリコン膜8bの下面からも結晶が成長する。
この結果、ポリシリコン膜8bからP型不純物がエピタ
キシャルベース層15に拡散するとともに、エピタキシ
ャルベース層15全体の結晶性が良くなるという効果も
有る。
【0032】更に、貫通孔11内面のポリシリコン膜8
b側面に設けたシリコン酸化膜13により、このポリシ
リコン膜8b側面からのエピタキシャル成長が防止され
るので、エピタキシャルベース層15は実質的に下から
のみ成長し、その結果、全体的に結晶性及び形状性の良
いエピタキシャルベース層15が形成される。なお、こ
のポリシリコン膜8b側面の絶縁膜は、必ずしも必要な
ものではない。
【0033】また、このエピタキシャル処理時、素子形
成領域Aの貫通孔10内では、先に形成したシリコン酸
化膜12が保護膜として機能するので、エピタキシャル
層は成長しない。
【0034】次に、図8に示すように、素子形成領域B
をフォトレジスト16で覆い、この状態で、全面に、ホ
ウ素(B)等のP型不純物17をイオン注入する。これ
により、素子形成領域Aの貫通孔10を通じて、P型不
純物17がN型エピタキシャル層3の表面領域に導入さ
れる。そこで、この後、熱処理を行って、そのN型エピ
タキシャル層3の表面領域に導入したP型不純物17を
活性化することにより、図示の如く、N型エピタキシャ
ル層3の表面領域に貫通孔10に実質的に整合したP型
ベース層18が形成される。なお、このP型不純物17
の活性化のための熱処理は、例えば、後の各種CVD工
程の際の熱処理で兼用しても良い。
【0035】このイオン注入時、貫通孔10内のN型エ
ピタキシャル層3表面に予め形成したシリコン酸化膜1
2が、イオン注入のバッファ層として機能するので、N
型エピタキシャル層3表面領域へのイオン注入によるダ
メージが少なくなる。
【0036】このように、本実施の形態では、素子形成
領域Aにおけるバイポーラトランジスタのベース層をイ
オン注入法で形成し、素子形成領域Bにおけるバイポー
ラトランジスタのベース層を、エピタキシャル技術で形
成する。従って、高電流増幅率、高耐圧のバイポーラト
ランジスタと高速のバイポーラトランジスタを同一基板
上に形成することが可能となる。
【0037】例えば、素子形成領域Bにおいてエピタキ
シャル技術でベース層を形成するバイポーラトランジス
タでは、高速化の要請から、高濃度且つ浅接合の濃度プ
ロファイルとするため、例えば、エミッタ接地の直流電
流増幅率hFEが、最大でも数百程度、エミッタ−ベース
間耐圧BVeb0 が、最大でも5V程度であるのに対し、
素子形成領域Aにおいてイオン注入でベース層を形成す
るバイポーラトランジスタでは、例えば、ホウ素(B)
のイオン注入条件を、加速電圧30〜70KeV、ドー
ズ量1×1012〜5×1013/cm2 の範囲で制御する
ことにより、h FEを70〜1500の範囲、BVeb0
4〜15Vの範囲に夫々制御することが可能である。
【0038】なお、素子形成領域AにおけるP型ベース
層18の形成は、上述したイオン注入法以外に、例え
ば、ドープドSiO2 やドープドポリシリコン等の固相
拡散源からの熱拡散や気相からのドーピングにより行っ
ても良い。
【0039】次に、図9に示すように、素子形成領域B
のフォトレジスト16を除去した後、CVD法により、
貫通孔10、11の内部を含む全面にシリコン酸化膜1
9を形成し、しかる後、このシリコン酸化膜19を異方
性エッチングして、図示の如く、貫通孔10、11の内
部にのみ、側壁酸化膜19を残す。なお、シリコン酸化
膜19を形成した後、熱処理を行い、シリコン酸化膜1
9を通して、素子形成領域BにおけるP型エピタキシャ
ルベース層15の表面を酸化処理するようにしても良
い。これにより、素子形成領域Bにおける高速バイポー
ラトランジスタの耐圧が向上し、また、CVD法により
形成したシリコン酸化膜19の膜質も向上する。
【0040】上述したシリコン酸化膜19の異方性エッ
チング時、素子形成領域AのN型エピタキシャル層3表
面に形成されたシリコン酸化膜12も一部除去され、図
示の如く、貫通孔10内の側壁酸化膜19で囲まれた開
口内には、N型エピタキシャル層3表面が露出する。
【0041】次に、図10に示すように、貫通孔10、
11内の側壁酸化膜19上を含むシリコン酸化膜9上の
全面に、CVD法により、N型のポリシリコン膜20を
形成し、しかる後、フォトリソグラフィー及びエッチン
グにより、このポリシリコン膜20をパターニングし
て、図示の如く、貫通孔10、11の領域を含む所定領
域に、ポリシリコン膜20からなるエミッタ取り出し電
極20a、20bを夫々形成する。なお、ポリシリコン
膜20へのN型不純物の導入は、ポリシリコン膜20の
成膜時に同時に行っても良く、また、ポリシリコン膜2
0の成膜後にイオン注入により行っても良い。
【0042】この後、熱処理を行い、素子形成領域Aに
おいては、エミッタ取り出し電極20aから、その下の
N型エピタキシャル層3表面領域に形成されたP型ベー
ス層18の表面領域にN型不純物を拡散させて、そのP
型ベース層18の表面領域にN型エミッタ領域21を形
成するとともに、ベース取り出し電極となるポリシリコ
ン膜8aから、その下のN型エピタキシャル層3表面領
域にP型不純物を拡散させて、P型ベース層18の周囲
のN型エピタキシャル層3表面領域に、ベース接続抵抗
を下げるためのP+ 外部ベース領域22を形成する。一
方、素子形成領域Bにおいては、エミッタ取り出し電極
20bから、その下のP型エピタキシャルベース層15
の表面領域にN型不純物を拡散させて、そのP型エピタ
キシャルベース層15の表面領域にN型エミッタ領域2
3を形成するとともに、ベース取り出し電極となるポリ
シリコン膜8bから、その下のP型エピタキシャルベー
ス層15の表面領域にP型不純物を拡散させて、そのP
型エピタキシャルベース層15の表面領域に、やはりベ
ース接続抵抗を下げるためのより高濃度のP+ 外部ベー
ス領域24を形成する。
【0043】なお、素子形成領域AにおけるP+ 外部ベ
ース領域22の形成は、P型ベース層18の形成前に行
っておいても良い。
【0044】次に、図11に示すように、フォトリソグ
ラフィー及びエッチングにより、シリコン酸化膜9の所
定位置に、ベース取り出し電極となるポリシリコン膜8
a、8bに達する貫通孔25a、25bを形成するとと
もに、シリコン酸化膜9及びシリコン窒化膜6の所定位
置に、コレクタ取り出し用のN+ 層5に達する貫通孔2
6a、26bを形成する。
【0045】次に、それらの貫通孔25a、25b、2
6a、26bを埋め込むように、全面に、アルミニウム
(Al)又はAl系合金からなる金属膜を形成し、フォ
トリソグラフィー及びエッチングにより、この金属膜を
パターニングして、図示の如く、エミッタ取り出し電極
20a、20b上にエミッタ電極27a、27b、貫通
孔25a、25bを通じてポリシリコン膜8a、8bに
電気的に接続するベース電極28a、28b、及び、貫
通孔26a、26bを通じてN+ 層5に電気的に接続す
るコレクタ電極29a、29bを夫々形成する。
【0046】以上の工程により、素子形成領域Aにおい
て、ベース層18をイオン注入により形成した高電流増
幅率、高耐圧のバイポーラトランジスタと、素子形成領
域Bにおいて、ベース層15をエピタキシャル技術によ
り形成した高速のバイポーラトランジスタとを同一シリ
コン半導体基板1上に形成することができる。
【0047】この時、本実施の形態では、基板表面部で
あるN型エピタキシャル層3の上に設けたシリコン窒化
膜6の開口7及び14を巧みに用いることにより、上述
したようなベース層の構造の異なる2種類のバイポーラ
トランジスタを、互いに整合性の比較的良いプロセスで
簡便に形成することができる。
【0048】なお、以上に説明した第1の実施の形態で
は、素子形成領域A、BのいずれにもNPN型バイポー
ラトランジスタを形成したが、例えば、素子形成領域
A、Bの一方を、基板表面に設けられたNウェル内、他
方をPウェル内に夫々形成し、且つ、ベース取り出し電
極となるポリシリコン膜8及びエミッタ取り出し電極と
なるポリシリコン膜20に対するイオン注入のイオン種
を夫々各領域で打ち分けることにより、素子形成領域
A、Bの一方にNPN型、他方にPNP型のバイポーラ
トランジスタを夫々形成することが可能である。但し、
ベース層の導電型はP型の方が動作速度が速くなるの
で、少なくとも高速性が要求される素子形成領域Bのバ
イポーラトランジスタはNPN型であるのが好ましい。
【0049】図16に、上述した第1の実施の形態によ
る2種類のバイポーラトランジスタを夫々含む回路を備
えた通信装置の一例を示す。
【0050】アンテナ101で受信した、例えば、数百
KHz〜数GHzの高周波信号を通信制御回路102の
周波数変換器で中間周波数に変換し、信号処理回路10
3で、例えば、MPEG等の信号処理を行う。その結果
得られた情報を、メモリ入出力(I/O)回路104を
介して、ハードディスクドライブ(HDD)やフロッピ
ーディスクドライブ(FDD)等の外部記憶装置である
メモリ106に記憶させ、或いは、ディスプレイドライ
バー回路105を介して、CRT等のディスプレイ10
7に表示させる。また、例えば、メモリ106からメモ
リI/O回路104を介して読み出した情報を、信号処
理回路103で信号処理した後、通信制御回路102か
らアンテナ101を介して発信する。なお、通信は、本
例のような無線通信に限らず、例えば、ISDN等の有
線の通信でも良い。
【0051】この時、例えば、通信制御回路102の周
波数変換器等に用いられるバイポーラトランジスタに
は、高周波信号に対応すべく高速動作が要求され、一
方、メモリI/O回路104やディスプレイドライバー
回路105に用いられるバイポーラトランジスタには、
高電流増幅率、高耐圧等が要求される。なお、信号処理
回路103は、MOSトランジスタ等のMOS型素子で
構成されるのが一般的である。
【0052】上述した第1の実施の形態によれば、MO
S型素子で構成された信号処理回路103も含め、通信
制御回路102、メモリI/O回路104及びディスプ
レイドライバー回路105を全て1個のシリコン半導体
チップ100に搭載することが可能である(なお、MO
S型素子で構成された信号処理回路103は、別チップ
でも良い。)。従って、それらを別々のチップに搭載し
た場合に必要な個々のチップの組み込み工程や各チップ
間の面倒な配線工程が不要になり、製造コストを大幅に
下げることができる。
【0053】〔第2の実施の形態〕次に、図12〜図1
5を参照して、本発明の第2の実施の形態を説明する。
なお、この第2の実施の形態において、上述した第1の
実施の形態に対応する部位には、上述した第1の実施の
形態と同一の符号を付す。
【0054】図12に示すように、この第2の実施の形
態では、上述した第1の実施の形態の図10までの工程
を行う。但し、図12に示すように、各エミッタ取り出
し電極20a、20bの形成領域を、ベース取り出し電
極となるポリシリコン膜8a、8bの形成領域よりも全
体的に小さくなるようにする。
【0055】次に、図13に示すように、各エミッタ取
り出し電極20a、20bをエッチングマスクとしてシ
リコン酸化膜9を異方性エッチングし、少なくともポリ
シリコン膜8a、8bの表面を露出させる。
【0056】次に、図14に示すように、露出したポリ
シリコン膜8a、8b表面及びエミッタ取り出し電極2
0a、20b表面を含む全面に、例えば、チタン(T
i)、コバルト(Co)、モリブデン(Mo)、白金
(Pt)等の高融点金属膜30を形成する。
【0057】次に、図15に示すように、熱処理を行
い、高融点金属膜30と、エミッタ取り出し電極20
a、20b及びポリシリコン膜8a、8bとを合金化し
て、エミッタ取り出し電極20a、20b及びポリシリ
コン膜8a、8bを夫々シリサイド化する。この後、不
要な部分の高融点金属膜30を除去し、図示の如く、エ
ミッタ取り出し電極20a、20bがシリサイド化した
シリサイド膜31a、31b及びポリシリコン膜8a、
8bがシリサイド化したシリサイド膜32a、32bを
夫々残す。なお、ポリシリコン膜8a、8bは、その一
部がシリサイド膜32a、32bになっているだけでも
良い。
【0058】また、シリサイド膜31a、31b、32
a、32bは、その表面部分のみがシリサイド化されて
いる、いわゆるポリサイド構造の膜であっても良い。
【0059】しかる後、図示は省略するが、全面に再び
層間膜となる絶縁膜を形成した後、その層間絶縁膜の所
定位置に貫通孔を形成し、その貫通孔の箇所にエミッ
タ、ベース及びコレクタの各電極を形成する。
【0060】この第2の実施の形態では、各バイポーラ
トランジスタのエミッタ取り出し電極及びベース取り出
し電極を夫々シリサイド化することにより、低抵抗化す
ることができる。特に、ベース取り出し電極が低抵抗化
されることにより、ベース抵抗が下がり、各バイポーラ
トランジスタの高速性が向上する。
【0061】なお、この第2の実施の形態によるシリサ
イド化工程は、他の箇所でのシリサイド化工程、例え
ば、特許第2570749号公報に開示されているポリ
シリコン抵抗素子のコンタクト部表面のシリサイド化工
程等と同時に行うことができる。
【0062】
【発明の効果】本発明においては、同一半導体基板に、
例えば、第1導電型の基板表面部をコレクタ、その基板
表面部の表面領域に設けられた第2導電型の第1の拡散
層をベース、その第1の拡散層の表面領域に設けられた
第1導電型の第2の拡散層をエミッタとする第1のバイ
ポーラトランジスタと、例えば、第1導電型の基板表面
部をコレクタ、その基板表面部の上に設けられた第2導
電型の半導体エピタキシャル層をベース、その半導体エ
ピタキシャル層の表面領域に設けられた第1導電型の第
3の拡散層をエミッタとする第2のバイポーラトランジ
スタとを形成することができる。
【0063】従って、例えば、イオン注入法によりベー
スを形成する高電流増幅率、高耐圧のバイポーラトラン
ジスタと、エピタキシャルベース技術でベースを形成す
る高速動作可能なバイポーラトランジスタとを同一半導
体基板に形成することができる。この結果、高電流増幅
率、高耐圧が要求されるバイポーラトランジスタを含む
回路と高速動作が要求されるバイポーラトランジスタを
含む回路とを1つの半導体チップに搭載することが可能
となり、例えば、通信装置等の組み立てコストの低減を
達成することができて、その製造コストを下げることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図2】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図3】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図4】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図5】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図6】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図8】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図9】本発明の第1の実施の形態による半導体装置の
製造工程を示す概略断面図である。
【図10】本発明の第1の実施の形態による半導体装置
の製造工程を示す概略断面図である。
【図11】本発明の第1の実施の形態による半導体装置
の製造工程を示す概略断面図である。
【図12】本発明の第2の実施の形態による半導体装置
の製造工程を示す概略断面図である。
【図13】本発明の第2の実施の形態による半導体装置
の製造工程を示す概略断面図である。
【図14】本発明の第2の実施の形態による半導体装置
の製造工程を示す概略断面図である。
【図15】本発明の第2の実施の形態による半導体装置
の製造工程を示す概略断面図である。
【図16】本発明を適用した通信装置の構成を示すブロ
ック図である。
【符号の説明】
1…P型シリコン半導体基板、 2…N+ 埋め込み層、
3…N型エピタキシャル層、4…フィールド酸化膜、5
…N+ 層(コレクタ取り出し用)、6…シリコン窒化
膜、7、14…開口、8a、8b…ポリシリコン膜(ベ
ース取り出し電極)、9…シリコン酸化膜、10、11
…貫通孔、12、13…シリコン酸化膜、15…P型エ
ピタキシャルベース層、18…P型ベース層、19…側
壁酸化膜、20a、20b…エミッタ取り出し電極、2
1、23…N型エミッタ領域、22、24…P+ 外部ベ
ース領域、31a、31b、32a、32b…シリサイ
ド膜

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板の第1導電型の基板表面部を
    コレクタ、前記基板表面部の表面領域に設けられた第2
    導電型の第1の拡散層をベース、前記第1の拡散層の表
    面領域に設けられた第1導電型の第2の拡散層をエミッ
    タとする第1のバイポーラトランジスタと、 前記基板表面部をコレクタ、前記基板表面部の上に設け
    られた第2導電型の半導体エピタキシャル層をベース、
    前記半導体エピタキシャル層の表面領域に設けられた第
    1導電型の第3の拡散層をエミッタとする第2のバイポ
    ーラトランジスタと、を有する、半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記第1の拡散層の不純物濃度が、前記
    半導体エピタキシャル層の不純物濃度よりも低い、請求
    項1に記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記基板表面部の上に第1の絶縁膜が設
    けられ、前記第1の拡散層が、前記第1の絶縁膜に設け
    られた第1の開口内の前記基板表面部の表面領域に設け
    られ、前記半導体エピタキシャル層が、前記第1の絶縁
    膜に設けられた第2の開口内に設けられている、請求項
    1に記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記第1の開口内の前記基板表面部上及
    び少なくとも前記第1の開口の周囲の前記第1の絶縁膜
    上に第1の導電膜が設けられ、前記第1の開口内におけ
    る前記第1の導電膜に第3の開口が設けられ、前記第1
    の拡散層が、前記第3の開口に実質的に整合した状態で
    前記基板表面部の表面領域に設けられている、請求項3
    に記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記第1の導電膜の下の前記基板表面部
    の表面領域に、前記第1の拡散層に接して、第2導電型
    の第4の拡散層が設けられている、請求項4に記載の半
    導体装置。
  6. 【請求項6】 前記第1の導電膜の上に、前記第3の開
    口に実質的に整合した第4の開口を有する第2の絶縁膜
    が設けられ、前記第3及び第4の開口の側壁部に第3の
    絶縁膜が設けられ、この第3の絶縁膜により囲まれて形
    成される第5の開口を通じて前記第2の拡散層に電気的
    に接続するエミッタ取り出し電極が前記第2及び第3の
    絶縁膜上に設けられている、請求項4に記載の半導体装
    置。
  7. 【請求項7】 前記第2の開口を含む領域の前記第1の
    絶縁膜上に第2の導電膜が設けられ、前記第2の開口の
    領域内における前記第2の導電膜に前記第2の開口より
    も小さい第6の開口が設けられ、前記半導体エピタキシ
    ャル層が、前記第2の開口と前記第6の開口とからなる
    連続した空隙内に設けられている、請求項3に記載の半
    導体装置。
  8. 【請求項8】 前記第6の開口の側面における前記第2
    の導電膜表面に第4の絶縁膜が設けられている、請求項
    7に記載の半導体装置。
  9. 【請求項9】 前記第2の導電膜の下の前記半導体エピ
    タキシャル層の表面領域に第2導電型の第5の拡散層が
    設けられている、請求項7に記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】 前記第2の導電膜の上に、前記第6の
    開口に実質的に整合した第7の開口を有する第5の絶縁
    膜が設けられ、前記第6及び第7の開口の側壁部に第6
    の絶縁膜が設けられ、この第6の絶縁膜により囲まれて
    形成される第8の開口を通じて前記第3の拡散層に電気
    的に接続するエミッタ取り出し電極が前記第5及び第6
    の絶縁膜上に設けられている、請求項7に記載の半導体
    装置。
  11. 【請求項11】 半導体基板の第1導電型の基板表面部
    に第1の素子形成領域及び第2の素子形成領域を夫々形
    成する工程と、 前記第1及び第2の素子形成領域を含む前記基板表面部
    上に第1の絶縁膜を形成する工程と、 前記第1の素子形成領域の所定位置において前記第1の
    絶縁膜に第1の開口を形成する工程と、 前記第1の開口内の前記基板表面部上及び前記第1の絶
    縁膜上に第1の導電膜を形成した後、この第1の導電膜
    をパターニングして、前記第1の素子形成領域において
    は前記第1の開口を含む所定領域に、前記第2の素子形
    成領域においては所定領域に夫々前記第1の導電膜を残
    す工程と、 前記第1及び第2の素子形成領域に夫々残された前記第
    1の導電膜上及び前記第1の絶縁膜上に第2の絶縁膜を
    形成する工程と、 前記第1の素子形成領域において、前記第1の開口内の
    所定位置に前記第2の絶縁膜及び前記第1の導電膜を貫
    通する第1の貫通孔を形成するとともに、前記第2の素
    子形成領域の所定位置に前記第2の絶縁膜及び前記第1
    の導電膜を貫通する第2の貫通孔を形成する工程と、 少なくとも前記第1の素子形成領域において、前記第1
    の貫通孔内に露出している前記基板表面部の表面及び前
    記第1の導電膜の側面に第3の絶縁膜を形成する工程
    と、 前記第2の素子形成領域において、前記第2の貫通孔を
    通じて前記第1の絶縁膜をエッチングし、前記第1の絶
    縁膜に前記貫通孔よりも大きい第2の開口を形成する工
    程と、 前記第2の素子形成領域において、前記第2の開口内の
    前記基板表面部上に、第2導電型の不純物を含有する半
    導体エピタキシャル層を形成する工程と、 前記第2の素子形成領域をマスクした状態で、前記第1
    の素子形成領域において、前記第1の貫通孔を通じて前
    記基板表面部の表面領域に第2導電型の不純物を導入
    し、前記第1の貫通孔の下の前記基板表面部の表面領域
    に第2導電型の第1の拡散層を形成する工程と、 前記第1及び第2の貫通孔内を含む前記第2の絶縁膜上
    の全面に第4の絶縁膜を形成した後、この第4の絶縁膜
    を異方性エッチングして、前記第1及び第2の貫通孔の
    側壁にのみ前記第4の絶縁膜を残す工程と、 前記第4の絶縁膜が側壁に残された前記第1及び第2の
    貫通孔内を含む前記第2の絶縁膜上の全面に、第1導電
    型の不純物を含有する第2の導電膜を形成した後、この
    第2の導電膜をパターニングして、前記第1及び第2の
    素子形成領域において夫々前記第1及び第2の貫通孔を
    含む領域に前記第2の導電膜を残す工程と、 前記第2の導電膜から第1導電型の不純物を拡散させ
    て、前記第1の素子形成領域においては、前記第2の導
    電膜の下の前記第1の拡散層の表面領域に第1導電型の
    第2の拡散層を形成するとともに、前記第2の素子形成
    領域においては、前記第2の導電膜の下の前記半導体エ
    ピタキシャル層の表面領域に第1導電型の第3の拡散層
    を形成する工程と、を有する、半導体装置の製造方法。
  12. 【請求項12】 前記第1及び第2の素子形成領域にお
    いて、夫々、前記第2の導電膜を、前記第1の導電膜を
    形成した領域よりも狭い領域に形成し、前記第2の導電
    膜をエッチングマスクとして用いて前記第2の絶縁膜を
    異方性エッチングし、これにより、前記第1の導電膜の
    一部を露出させた後、少なくともその露出した前記第1
    の導電膜上及び前記第2の導電膜上に金属膜を形成し、
    しかる後、熱処理を行って、前記第1の導電膜の少なく
    とも一部及び前記第2の導電膜をシリサイド化する、請
    求項11に記載の半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】 第1導電型の第1の基板表面部と第2
    導電型の第2の基板表面部とを有する半導体基板の前記
    第1の基板表面部をコレクタ、前記第1の基板表面部の
    表面領域に設けられた第2導電型の第1の拡散層をベー
    ス、前記第1の拡散層の表面領域に設けられた第1導電
    型の第2の拡散層をエミッタとする第1のバイポーラト
    ランジスタと、 前記第2の基板表面部をコレクタ、前記第2の基板表面
    部の上に設けられた第1導電型の半導体エピタキシャル
    層をベース、前記半導体エピタキシャル層の表面領域に
    設けられた第2導電型の第3の拡散層をエミッタとする
    第2のバイポーラトランジスタと、を有する、半導体装
    置。
  14. 【請求項14】 半導体基板の第1導電型の基板表面部
    をコレクタ、前記基板表面部の表面領域に設けられた第
    2導電型の第1の拡散層をベース、前記第1の拡散層の
    表面領域に設けられた第1導電型の第2の拡散層をエミ
    ッタとする第1のバイポーラトランジスタを含む第1の
    回路と、 前記基板表面部をコレクタ、前記基板表面部の上に設け
    られた第2導電型の半導体エピタキシャル層をベース、
    前記半導体エピタキシャル層の表面領域に設けられた第
    1導電型の第3の拡散層をエミッタとする第2のバイポ
    ーラトランジスタを含む第2の回路と、を備えた、通信
    装置。
  15. 【請求項15】 前記第1の拡散層の不純物濃度が、前
    記半導体エピタキシャル層の不純物濃度よりも低い、請
    求項14に記載の通信装置。
  16. 【請求項16】 前記第1の回路が、外部記憶装置に対
    する入出力回路である、請求項15に記載の通信装置。
  17. 【請求項17】 前記第1の回路が、表示装置の駆動回
    路である、請求項15に記載の通信装置。
  18. 【請求項18】 前記第2の回路が通信制御回路であ
    る、請求項15に記載の通信装置。
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