JPH11260830A - Bipolar semiconductor device and method of manufacturing the same - Google Patents
Bipolar semiconductor device and method of manufacturing the sameInfo
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- JPH11260830A JPH11260830A JP10063671A JP6367198A JPH11260830A JP H11260830 A JPH11260830 A JP H11260830A JP 10063671 A JP10063671 A JP 10063671A JP 6367198 A JP6367198 A JP 6367198A JP H11260830 A JPH11260830 A JP H11260830A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベース抵抗が十分に低く、また電流増幅率の
低下や高周波特性の劣化も十分に抑制することができる
バイポーラ型半導体装置及びその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【解決手段】 エミッタ領域とベース引出し領域となる
半導体薄膜を別々のリソグラフィー工程による別々のマ
スク材を用いて形成し、かつ、それぞれの領域を形成す
る拡散層がお互いにセルフアライン的に形成する。これ
により、エミッタ領域とベース引出し領域とがベース幅
以下にまで接近した構造を可能にしている。さらに、ベ
ース引出し領域への不純物導入は、ベース幅を規定する
ベースおよびエミッタヘの不純物導入よりも前に行うこ
とにより、エミッタ領域およびベース領域の不純物プロ
ファイルとベース幅の設定を理想的に形成できる。
[PROBLEMS] To provide a bipolar semiconductor device and a method of manufacturing the same, which have a sufficiently low base resistance and can sufficiently suppress a decrease in current amplification factor and a deterioration in high-frequency characteristics. I do. SOLUTION: A semiconductor thin film to be an emitter region and a base extraction region is formed using different mask materials by different lithography steps, and diffusion layers forming the respective regions are formed in a self-aligned manner with each other. This enables a structure in which the emitter region and the base extraction region are close to the base width or less. Furthermore, by introducing impurities into the base extraction region before introducing impurities into the base and the emitter that define the base width, the impurity profile of the emitter region and the base region and the setting of the base width can be ideally formed.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体薄膜を用い
て形成される横形(ラテラル)型のバイポーラ型半導体
装置及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a lateral bipolar semiconductor device formed by using a semiconductor thin film and a method of manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】ベース・エミッタ・コレクタ領域を積層
したいわゆる積層型のバイポーラトランジスタに対し
て、いわゆるラテラル型のバイポーラトランジスタは、
各端子間の寄生容量を低減することができるという利点
がある。このようなラテラル型のバイポーラトランジス
タを開示した文献としては、例えば、特願昭63−19
8173号の明細書を挙げることができる。2. Description of the Related Art A so-called lateral bipolar transistor is different from a so-called stacked bipolar transistor in which base, emitter and collector regions are stacked.
There is an advantage that the parasitic capacitance between the terminals can be reduced. References disclosing such a lateral type bipolar transistor include, for example, Japanese Patent Application No. 63-19 / 1988.
No. 8173 can be mentioned.
【0003】図16は、同文献に開示されたラテラル型
バイポーラトランジスタの平面構造を表す概略説明図で
ある。すなわち、バイポーラトランジスタ100は、絶
縁性基板121の上に積層された半導体薄膜に横方向に
形成された第1導電型のコレクタ領域125aと、第1
導電型のエミッタ領域123と、コレクタ領域125a
と前記エミッタ領域123とに挟まれた所定のべース幅
Wを有する第2導電型のべース領域124aとを有す
る。さらに、このべース領域124aに接続する第2導
電型のべース引出し領域124bも具備する。ここで、
n型エミッタ領域123と、p型ベース領域124a
と、n型コレクタ領域125aとは、いずれも同一平面
上に並列して設けられている。FIG. 16 is a schematic explanatory view showing a planar structure of a lateral type bipolar transistor disclosed in the document. That is, the bipolar transistor 100 includes a first conductivity type collector region 125 a formed laterally in a semiconductor thin film stacked on the insulating substrate 121,
Conductive emitter region 123 and collector region 125a
And a second conductivity type base region 124 a having a predetermined base width W sandwiched between the emitter region 123 and the emitter region 123. Further, a second conductive type base extraction region 124b connected to the base region 124a is provided. here,
n-type emitter region 123 and p-type base region 124a
And the n-type collector region 125a are provided in parallel on the same plane.
【0004】この従来例においては、積層型バイポーラ
トランジスタの欠点を解消するために、エミッタ領域と
ベース引出し領域とを同一平面上に形成することによ
り、トランジスタの製造工程を簡略化し、コスト低減を
図り、かつ、動作の信頼性を高めるものである。さら
に、この時、同一平面上に形成されたエミッタ領域とベ
ース引出し領域とは、これらの間に電流増幅率の低下に
つながる寄生ダイオードが形成されないように工夫され
ている。In this conventional example, in order to eliminate the drawbacks of the stacked bipolar transistor, an emitter region and a base lead region are formed on the same plane, thereby simplifying the transistor manufacturing process and reducing the cost. In addition, the reliability of the operation is improved. Further, at this time, the emitter region and the base extraction region formed on the same plane are designed so that a parasitic diode that leads to a reduction in current amplification factor is not formed between them.
【0005】すなわち、べース領域124aを形成する
第2導電型不純物とエミッタ領域123を形成する第1
導電型不純物とを、同一のマスク材を用いてセルフアラ
インメント的に拡散して、べース幅Wを規定するように
している。エミッタ領域123とべース引出し領域12
4bとが、その間に寄生ダイオードを挟まず、前記マス
ク材下の前記べース領域124aを介してのみ接続され
ている。That is, a second conductivity type impurity forming base region 124a and a first conductivity type impurity forming emitter region 123 are formed.
The conductive type impurities are diffused in a self-aligned manner using the same mask material so that the base width W is defined. Emitter region 123 and base extraction region 12
4b are connected only via the base region 124a below the mask material without interposing a parasitic diode therebetween.
【0006】また、その製造方法においても、前記エミ
ッタ123と前記ベース引出し領域124bとの間に寄
生ダイオードが形成されないように、同時形成されたレ
ジストパターンにより分離されている。Also, in the manufacturing method, the parasitic diodes are separated by the simultaneously formed resist pattern so as not to form a parasitic diode between the emitter 123 and the base extraction region 124b.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、エミッタ領域123とベース引出し領域12
4bとの距離は、リソグラフィーの合せ余裕の関係から
最小パターン程度までしか近づけることができない。こ
の結果として、ベース抵抗を充分に低減することが困難
であり、高周波特性の向上が難しい。また、これを解決
するためには、ベース引出し領域124bに含まれる第
2導電型の不純物を熱処理により横方向へ拡散させて伸
ばしてやることが必要となる。しかし、この際に、先に
形成したベース領域124aを形成する第2導電型の不
純物も拡散し、結果として所定のベース幅Wが変化し、
トランジスタの特性が変化してしまう。具体的には、熱
処理工程が増えることにより、急峻な不純物プロファイ
ルが得られなくなり、ベース領域の不純物プロファイル
のくずれによるベース幅Wの広がりやエミッタ領域の不
純物プロファイルのくずれによる電流増幅率の低下や高
周波特性の劣化という問題が生ずることになる。However, in the above conventional example, the emitter region 123 and the base extraction region 12 are not provided.
The distance to 4b can be reduced only to the minimum pattern due to the margin of lithography alignment. As a result, it is difficult to sufficiently reduce the base resistance, and it is difficult to improve the high frequency characteristics. In order to solve this, it is necessary to diffuse the second conductivity type impurities contained in the base extraction region 124b in the lateral direction by heat treatment and extend them. However, at this time, the impurities of the second conductivity type forming the base region 124a formed earlier also diffuse, and as a result, the predetermined base width W changes,
The characteristics of the transistor change. Specifically, a steep impurity profile can no longer be obtained due to an increase in the number of heat treatment steps, so that the base width W is broadened due to the deformation of the impurity profile in the base region, the current amplification rate is reduced due to the deformation of the impurity profile in the emitter region, and the high frequency This causes a problem of characteristic deterioration.
【0008】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のである。すなわち、その目的は、ベース抵抗が十分に
低く、また電流増幅率の低下や高周波特性の劣化も十分
に抑制することができるバイポーラ型半導体装置及びそ
の製造方法を提供することにある。[0008] The present invention has been made in view of the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a bipolar semiconductor device and a method of manufacturing the same, which have a sufficiently low base resistance and can sufficiently suppress a decrease in current amplification factor and a deterioration in high-frequency characteristics.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、エミッ
タ領域とベース引出し領域となる半導体薄膜を別々のリ
ソグラフィー工程による別々のマスク材を用いて形成さ
れるもので、かつ、それぞれの領域を形成する拡散層が
お互いにセルフアライン的に形成されている。これによ
り、エミッタ領域とベース引出し領域とがベース幅以下
にまで接近した構造を可能にしている。さらに、ベース
引出し領域への不純物導入は、ベース幅を規定するベー
スおよびエミッタヘの不純物導入よりも前に行うことに
より、エミッタ領域およびベース領域の不純物プロファ
イルとベース幅の設定を理想的に形成できる。According to the present invention, a semiconductor thin film to be an emitter region and a base extraction region is formed by using different mask materials by different lithography steps, and each region is formed by using different mask materials. The diffusion layers to be formed are self-aligned with each other. This enables a structure in which the emitter region and the base extraction region are close to the base width or less. Furthermore, by introducing impurities into the base extraction region before introducing impurities into the base and the emitter that define the base width, the impurity profile of the emitter region and the base region and the setting of the base width can be ideally formed.
【0010】すなわち、本発明のバイポーラ型半導体装
置は、絶縁物と、前記絶縁物の上に選択的に積層された
半導体薄膜と、を備え、前記半導体薄膜は、第1導電型
のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域と、前記
コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所定のベー
ス幅を有する第2導電型のベース領域と、前記ベース領
域に接続された第2導電型のベース引出し領域とを同一
平面上に有し、前記ベース領域と前記エミッタ領域と
は、同一のマスクの端部から第1導電型の不純物と第2
導電型の不純物とをセルフアラインメントプロセスによ
り導入することにより構成され、前記所定のベース幅
は、前記第1導電型の不純物と前記第2導電型の不純物
との拡散距離の差により決定され、前記エミッタ領域と
前記ベース引出し領域とは、前記所定のベース幅以下の
距離を隔てて設けられていることを特徴とし、ベース抵
抗を十分に低減することができる。That is, a bipolar semiconductor device according to the present invention includes an insulator and a semiconductor thin film selectively laminated on the insulator, wherein the semiconductor thin film has a collector region of a first conductivity type. A first conductivity type emitter region, a second conductivity type base region sandwiched between the collector region and the emitter region and having a predetermined base width, and a second conductivity type base lead connected to the base region. Region, and the base region and the emitter region are separated from an end of the same mask by an impurity of the first conductivity type and a second region.
The predetermined base width is determined by a difference in diffusion distance between the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity, and wherein the predetermined base width is determined by a diffusion distance between the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity. The emitter region and the base extraction region are provided at a distance equal to or less than the predetermined base width, and the base resistance can be sufficiently reduced.
【0011】また、本発明のバイポーラ型半導体装置
は、絶縁物と、前記絶縁物の上に選択的に積層された半
導体薄膜と、を備え、前記半導体薄膜は、第1導電型の
コレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域と、前記コ
レクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所定のベース
幅を有する第2導電型のベース領域と、前記ベース領域
に接続された第2導電型のベース引出し領域とを同一平
面上に有し、前記ベース領域と前記エミッタ領域とは、
同一のマスクの端部から第1導電型の不純物と第2導電
型の不純物とをセルフアラインメントプロセスにより導
入することにより構成され、前記所定のベース幅は、前
記第1導電型の不純物と前記第2導電型の不純物との拡
散距離の差により決定され、前記半導体薄膜は、さら
に、前記第1導電型のエミッタ領域に接続された第1導
電型のエミッタ引出し領域を有し、前記エミッタ引出し
領域は、第1の部分と、前記第1の部分と前記エミッタ
領域との間に設けられた第2の部分とを有することを特
徴とし、高濃度のエミッタ領域の結晶性を回復させ、エ
ミッタ抵抗を十分に低い値に維持することができる。Further, a bipolar semiconductor device according to the present invention comprises an insulator and a semiconductor thin film selectively laminated on the insulator, wherein the semiconductor thin film has a first conductivity type collector region. A first conductivity type emitter region, a second conductivity type base region sandwiched between the collector region and the emitter region and having a predetermined base width, and a second conductivity type base lead connected to the base region. Region on the same plane, the base region and the emitter region,
An impurity of the first conductivity type and an impurity of the second conductivity type are introduced from an end portion of the same mask by a self-alignment process. The semiconductor thin film further has a first conductivity type emitter extraction region connected to the first conductivity type emitter region, which is determined by a difference in diffusion distance between the second conductivity type impurity and the second conductivity type impurity. Is characterized by having a first portion and a second portion provided between the first portion and the emitter region, recovering the crystallinity of the high-concentration emitter region, and improving the emitter resistance. Can be maintained at a sufficiently low value.
【0012】さらに、エミッタ引出し領域の上に、シリ
サイド膜を形成することにより、エミッタ抵抗をより低
減することができる。Further, the emitter resistance can be further reduced by forming a silicide film on the emitter extraction region.
【0013】一方、前記ベース引出し領域は、前記ベー
ス領域の両側にそれぞれ設けられ、前記ベース引出し領
域のそれぞれは、前記コレクタ領域の両側において前記
コレクタ領域とそれぞれ接合部を有し、前記接合部のそ
れぞれからのびる空乏層により前記コレクタ領域が空乏
化しないように、前記接合部同士の間隔が一定でないも
のとして構成することにより、コレクタ領域の中性領域
を確保してトランジスタの特性の劣化を解消することが
できる。On the other hand, the base extraction region is provided on both sides of the base region. Each of the base extraction regions has a junction with the collector region on both sides of the collector region. In order to prevent the collector region from being depleted by a depletion layer extending from each of them, the collector region is configured to have a non-constant interval so that a neutral region of the collector region is secured and degradation of transistor characteristics is eliminated. be able to.
【0014】さらに、前記半導体薄膜は、前記コレクタ
領域に隣接して前記コレクタ領域よりも高い不純物濃度
を有するコレクタ引出し領域をさらに有し、前記コレク
タ引出し領域から前記ベース領域までの電流経路が、前
記コレクタ引出し領域から前記ベース引出し領域までの
電流経路と実効的に同一かそれよりも短いものとして構
成することにより、ベース・コレクタ耐圧を十分に確保
することができる。Further, the semiconductor thin film further includes a collector extraction region adjacent to the collector region and having a higher impurity concentration than the collector region, and a current path from the collector extraction region to the base region includes By configuring the current path from the collector extraction region to the base extraction region so as to be effectively the same as or shorter than the current path, a sufficient base-collector breakdown voltage can be ensured.
【0015】一方、本発明のバイポーラ型半導体装置の
製造方法は、絶縁物の上に所定のパターン形状を有する
半導体薄膜が選択的に設けられ、前記半導体薄膜は第1
導電型のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域
と、前記コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所
定のベース幅を有する第2導電型のベース領域と、前記
ベース領域に接続された第2導電型のベース引出し領域
とを同一平面上に有するバイポーラ型半導体装置の製造
方法であって、前記コレクタ領域は、絶縁層の上に設け
られた半導体層に第1導電型の不純物を導入することに
より形成し、前記ベース引き出し領域は、前記半導体層
の上に第1のマスクを形成し、前記第1のマスクの側面
に側壁を形成し、その側壁の外側に第2導電型の不純物
を導入することによって形成し、前記所定のパターン形
状を有する半導体薄膜は、前記半導体層の上に前記第1
のマスクと互いに交差するように第2のマスクを形成
し、前記第1のマスクと共に前記半導体層の上に形成し
た状態で前記半導体層を選択的にエッチングし、さら
に、等方性のエッチング方法により、前記半導体層をサ
イドエッチングすることにより、前記半導体層の側面を
前記第1のマスクおよび前記第2のマスクの端部よりも
後退させて形成し、前記ベース領域は、前記第2のマス
クの片側に第2導電型の不純物を導入し、昇温してその
不純物を前記半導体薄膜の面内方向に沿って拡散させる
ことによって前記第2のマスクの下に形成し、前記エミ
ッタ領域は、前記第2のマスクの片側に第1導電型の不
純物を導入することにより形成することを特徴とし、ベ
ース引出領域の形成を先に行うことにより、ベース領域
の不純物プロファイルのくずれによるベース幅Wの広が
りやエミッタ領域の不純物プロファイルのくずれによる
電流増幅率の低下や高周波特性の劣化を解消することが
でき、さらに、半導体層をサイドエッチングすることに
よりベース領域やエミッタ領域の不純物を導入する際
に、不要な部分に導入されることがなくなる。On the other hand, in the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention, a semiconductor thin film having a predetermined pattern is selectively provided on an insulator, and the semiconductor thin film is formed of a first semiconductor thin film.
A collector region of a conductivity type, an emitter region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type having a predetermined base width sandwiched between the collector region and the emitter region, and a second region connected to the base region. A method of manufacturing a bipolar semiconductor device having a two-conductivity-type base extraction region on the same plane, wherein the collector region introduces a first-conductivity-type impurity into a semiconductor layer provided on an insulating layer. The base extraction region is formed by forming a first mask on the semiconductor layer, forming a side wall on a side surface of the first mask, and adding a second conductivity type impurity outside the side wall. The semiconductor thin film formed by the introduction and having the predetermined pattern shape is formed on the semiconductor layer by the first thin film.
Forming a second mask so as to intersect with the first mask, selectively etching the semiconductor layer while being formed on the semiconductor layer together with the first mask, and further comprising an isotropic etching method. The side surface of the semiconductor layer is formed to be recessed from the end of the first mask and the end of the second mask by side etching the semiconductor layer, and the base region is formed by the second mask. Is formed under the second mask by introducing an impurity of the second conductivity type on one side of the semiconductor thin film and raising the temperature to diffuse the impurity along the in-plane direction of the semiconductor thin film. An impurity profile of the base region is formed by introducing a first conductivity type impurity into one side of the second mask, and the base extraction region is formed first. It is possible to eliminate a decrease in current amplification factor and a deterioration in high-frequency characteristics due to an increase in the base width W due to the deformation and a deterioration in the impurity profile of the emitter region. Is not introduced into unnecessary parts when introducing.
【0016】または、本発明のバイポーラ型半導体装置
の製造方法は、絶縁物の上に所定のパターン形状を有す
る半導体薄膜が選択的に設けられ、前記半導体薄膜は第
1導電型のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域
と、前記コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所
定のベース幅を有する第2導電型のベース領域と、前記
ベース領域に接続された第2導電型のベース引出し領域
とを同一平面上に有するバイポーラ型半導体装置の製造
方法であって、前記コレクタ領域は、絶縁層の上に設け
られた半導体層に第1導電型の不純物を導入することに
より形成し、前記ベース引き出し領域は、前記半導体層
の上に第1のマスクを形成し、前記第1のマスクの側面
に側壁を形成し、その側壁の外側に第2導電型の不純物
を導入することによって形成し、前記所定のパターン形
状を有する半導体薄膜は、前記半導体層の上に前記第1
のマスクと互いに交差するように第2のマスクを形成
し、前記第1のマスクと共に前記半導体層の上に形成し
た状態で前記半導体層を選択的にエッチングして形成
し、前記ベース領域は、前記第2のマスクの片側に第2
導電型の不純物を導入し、昇温してその不純物を前記半
導体薄膜の面内方向に沿って拡散させることによって前
記第2のマスクの下に形成し、前記エミッタ領域は、前
記第2のマスクの前記片側において、前記半導体薄膜の
端部を覆う第3のマスクを設け、前記第2のマスクと前
記第3のマスクとの間の前記半導体薄膜に第1導電型の
不純物を導入することにより形成することを特徴とし、
両側を単結晶領域で囲まれた導入領域の再結晶化を促進
してエミッタ抵抗を効果的に低減することができる。Alternatively, in the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention, a semiconductor thin film having a predetermined pattern is selectively provided on an insulator, wherein the semiconductor thin film has a collector region of a first conductivity type; A first conductivity type emitter region, a second conductivity type base region having a predetermined base width sandwiched between the collector region and the emitter region, and a second conductivity type base lead region connected to the base region Wherein the collector region is formed by introducing a first conductivity type impurity into a semiconductor layer provided on an insulating layer; and In the lead region, a first mask is formed on the semiconductor layer, a side wall is formed on a side surface of the first mask, and a second conductivity type impurity is introduced outside the side wall. Form I, a semiconductor thin film having the predetermined pattern, the first on the semiconductor layer
A second mask is formed so as to intersect each other with the mask, and the semiconductor layer is selectively etched while being formed on the semiconductor layer together with the first mask, and the base region is formed by: A second mask is provided on one side of the second mask.
An impurity of a conductivity type is introduced, the temperature is increased, and the impurity is diffused along an in-plane direction of the semiconductor thin film, thereby forming the impurity under the second mask. Providing a third mask covering an end portion of the semiconductor thin film on one side of the semiconductor thin film, and introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor thin film between the second mask and the third mask. Characterized by forming
By promoting recrystallization of the introduction region surrounded on both sides by the single crystal region, the emitter resistance can be effectively reduced.
【0017】または、本発明のバイポーラ型半導体装置
の製造方法は、絶縁物の上に所定のパターン形状を有す
る半導体薄膜が選択的に設けられ、前記半導体薄膜は第
1導電型のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域
と、前記コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所
定のベース幅を有する第2導電型のベース領域と、第2
導電型のベース引出し領域と、前記ベース領域と前記ベ
ース引出し領域とを接続する第2導電型のベース繋ぎ領
域とを同一平面上に有するバイポーラ型半導体装置の製
造方法であって、前記コレクタ領域は、絶縁層の上に設
けられた半導体層に第1導電型の不純物を導入すること
により形成し、前記ベース引き出し領域は、前記半導体
層の上に第1のマスクを形成し、前記第1のマスクの側
面に側壁を形成し、その側壁の外側に第2導電型の不純
物を導入することによって形成し、前記所定のパターン
形状を有する半導体薄膜は、前記半導体層の上に前記第
1のマスクと互いに交差するように第2のマスクを形成
し、前記第1のマスクと共に前記半導体層の上に形成し
た状態で前記半導体層を選択的にエッチングして形成
し、前記ベース領域は、前記第2のマスクの片側に第2
導電型の不純物を導入し、昇温してその不純物を前記半
導体薄膜の面内方向に沿って拡散させることによって前
記第2のマスクの下に形成し、前記ベース繋ぎ領域は、
前記第2のマスクの前記片側において前記半導体薄膜に
対して第2導電型の不純物を前記半導体薄膜の主面に対
して斜めにイオン注入することにより形成し、前記エミ
ッタ領域は、前記第2のマスクの前記片側において前記
半導体薄膜に第1導電型の不純物を導入することにより
形成することを特徴とし、ベース繋ぎ領域を形成するこ
とにより、ベース領域とベース引出し領域とを確実に接
続して、ベース抵抗を低減することができる。Alternatively, in the method of manufacturing a bipolar semiconductor device according to the present invention, a semiconductor thin film having a predetermined pattern is selectively provided on an insulator, wherein the semiconductor thin film has a collector region of a first conductivity type; An emitter region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type sandwiched between the collector region and the emitter region and having a predetermined base width;
A method of manufacturing a bipolar semiconductor device, comprising: a base region of conductivity type; and a base connection region of a second conductivity type connecting the base region and the base region on the same plane. A first conductive type impurity is introduced into a semiconductor layer provided on the insulating layer, and the base extraction region forms a first mask on the semiconductor layer; A side wall is formed on a side surface of the mask, and a second conductive type impurity is formed outside the side wall. The semiconductor thin film having the predetermined pattern is formed on the semiconductor layer by the first mask. Forming a second mask so as to intersect with each other, and selectively etching the semiconductor layer while being formed on the semiconductor layer together with the first mask; Second on one side of said second mask
A conductive type impurity is introduced, the temperature is increased, and the impurity is diffused along an in-plane direction of the semiconductor thin film, thereby forming the impurity under the second mask.
On one side of the second mask, an impurity of the second conductivity type is formed in the semiconductor thin film by obliquely ion-implanting the main surface of the semiconductor thin film, and the emitter region is formed in the second region. On one side of the mask is formed by introducing an impurity of the first conductivity type into the semiconductor thin film, by forming a base connecting region, to reliably connect the base region and the base lead region, Base resistance can be reduced.
【0018】[0018]
【発明の実施の形態】以下に図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図1は、本発明のバイポ
ーラ型半導体装置を表す概略図である。すなわち、図1
(a)はバイポーラ型半導体装置の半導体層を露出させ
て表した平面図、図1(b)〜(d)は、それぞれ図1
(a)中のA−A’線、B−B’線、及びC−C’線断
面図である。また、図1(e)はBiCMOS(bipolar
CMOS)構造を形成した時のMOSトランジスタ部のゲー
ト長方向の断面図である。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram showing a bipolar semiconductor device of the present invention. That is, FIG.
1A is a plan view showing the semiconductor layer of the bipolar semiconductor device with the semiconductor layer exposed, and FIGS. 1B to 1D are each a plan view of FIG.
FIG. 3A is a sectional view taken along line AA ′, line BB ′, and line CC ′ in FIG. FIG. 1E shows a BiCMOS (bipolar).
FIG. 4 is a cross-sectional view in the gate length direction of a MOS transistor portion when a (CMOS) structure is formed.
【0019】本発明のバイポーラ型半導体装置において
は、絶縁性基板1の上に半導体薄膜としての単結晶シリ
コン層2が所要の厚さに積層形成され、所定の形状にパ
ターニングされている。具体的には、図1(a)に示し
たように、A−A’方向に延在した第1の長方形パター
ンとB−B’方向に延在した第2の長方形パターンとが
直行した略十字型の形状を有する。In the bipolar semiconductor device of the present invention, a single-crystal silicon layer 2 as a semiconductor thin film is laminated on an insulating substrate 1 to a required thickness and patterned into a predetermined shape. Specifically, as shown in FIG. 1A, a first rectangular pattern extending in the AA ′ direction and a second rectangular pattern extending in the BB ′ direction are substantially perpendicular to each other. It has a cross shape.
【0020】これらの長方形パターンの重なり部には、
n- 型コレクタ領域5aとp型ベース領域4aとが隣接
して形成されている。重なり部以外の単結晶シリコン層
2には、n- 型コレクタ領域5aと隣接してn+ 型コレ
クタ引出し領域5bが形成され、p型ベース領域4aと
隣接してn+ 型エミッタ領域3aが形成されてn+ 型エ
ミッタ引出し領域3bへと接続されている。そして、こ
のn+ 型エミッタ領域3aとn−型コレクタ領域5aと
に挟まれたp型ベース領域4aは、極めて狭い(100
nm程度以下)ベース幅Wを有する。In the overlapping portions of these rectangular patterns,
N − -type collector region 5a and p-type base region 4a are formed adjacent to each other. In the single-crystal silicon layer 2 other than the overlapping portion, an n + -type collector lead-out region 5b is formed adjacent to the n − -type collector region 5a, and an n + -type emitter region 3a is formed adjacent to the p-type base region 4a. And connected to the n + -type emitter extraction region 3b. The p-type base region 4a sandwiched between the n + -type emitter region 3a and the n − -type collector region 5a is extremely narrow (100
(about nm or less).
【0021】さらに、長方形パターンの重なり部の外側
の単結晶シリコン層2には、p型ベース領域4aと隣接
してp+ 型ベース引出し領域4bが形成されている、そ
して特徴的なのは、n+ 型エミッタ領域3aとこのp+
型ベース引出し領域4bとは、それぞれ図1(a)にお
いて縦方向に延在する長方形パターンのマスク、あるい
は横方向に延在する長方形パターンのマスクを利用し
て、互いにセルフアライン的に形成されている点であ
る。すなわち、これらの長方形パターンの重なり部の近
傍において、図示したようにベース幅Wのp型ベース領
域4aを介して、あるいは直接に、pn接合が形成され
ている。このような構成により、マスクの「合わせず
れ」が生ずることなく、制御性良くベース幅W以下の距
離まで接近して形成されていることで、これによりベー
ス抵抗を最小限にできている。Furthermore, on the outside of the single-crystal silicon layer 2 of the overlapping portion of the rectangular pattern, adjacent to the p-type base region 4a p + -type base extraction region 4b is formed, and characteristic of the, n + Type emitter region 3a and this p +
The mold base extraction regions 4b are formed in a self-aligned manner with each other using a mask of a rectangular pattern extending in the vertical direction or a mask of a rectangular pattern extending in the horizontal direction in FIG. It is a point. That is, a pn junction is formed near the overlapping portion of these rectangular patterns via the p-type base region 4a having the base width W as shown in the figure or directly. With such a configuration, the mask is formed close to the base width W or less with good controllability without “misalignment” of the mask, thereby minimizing the base resistance.
【0022】ここで、それぞれの導電型の領域の範囲
は、不純物濃度がn- 型コレクタ領域における濃度程度
に落ちるテール部分までとしている。実際的には、不純
物濃度が約1E16cm-3以上の濃度の範囲である場合
が多い。Here, the range of each conductivity type region extends to the tail portion where the impurity concentration falls to about the concentration in the n − -type collector region. Practically, the impurity concentration is often in the range of about 1E16 cm -3 or more.
【0023】また、n+ 型エミッタ引出し領域3b、P
+ 型ベース引出し領域4b、およびn+ 型コレクタ引出
し領域5bは、それぞれ単結晶シリコン層2の上に堆積
される図示しない層間絶縁膜に開孔したコンタクトホー
ルを介してエミッタ電極6E、ベース電極6B、および
コレクタ電極6Cに接続される。Further, the n + type emitter extraction region 3b, P
The + type base extraction region 4b and the n + type collector extraction region 5b are respectively provided with an emitter electrode 6E and a base electrode 6B via contact holes formed in an interlayer insulating film (not shown) deposited on the single crystal silicon layer 2. , And collector electrode 6C.
【0024】なお、図1(e)に示したMOSトランジ
スタ部においては、素子分離絶縁膜102によって分離
された素子領域に、ゲート絶縁膜103を介して、ゲー
ト電極多結晶シリコン104、ゲート電極シリサイド1
06、ゲート電極上層絶縁膜108が形成されている。In the MOS transistor portion shown in FIG. 1E, the gate electrode polycrystalline silicon 104 and the gate electrode silicide are interposed in the device region separated by the device isolation insulating film 102 via the gate insulating film 103. 1
06, a gate electrode upper layer insulating film 108 is formed.
【0025】次に、このように構成されるバイポーラ型
半導体装置の製造方法を説明する。図2〜図10は、図
1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説明する概略
工程断面図である。ここで、各図(a)は各段階でのバ
イポーラ型半導体装置の平面図、(b)〜(d)は、そ
れぞれ(a)中のA−A’線、B−B’線、及びC−
C’線断面図、また、(e)はBiCMOS(bipolar C
MOS)構造を形成した時のMOSトランジスタ部のゲート
長方向の断面図である。Next, a description will be given of a method of manufacturing the bipolar semiconductor device having the above structure. 2 to 10 are schematic process sectional views illustrating a method for manufacturing the bipolar semiconductor device of FIG. Here, each figure (a) is a plan view of the bipolar semiconductor device at each stage, and (b) to (d) respectively show the AA ′ line, BB ′ line, and C in (a). −
C 'line sectional view, and (e) is a BiCMOS (bipolar C
FIG. 4 is a cross-sectional view in the gate length direction of a MOS transistor portion when a (MOS) structure is formed.
【0026】本方法においては、まず、図2に示したよ
うに、SOI基板の上に第1のマスクを形成する。具体
的には、まず、SOI基板の上に先にMOSトランジス
タのゲート電極まで形成する。このSOI基板は、絶縁
性基板1の上に、半導体薄膜としての単結晶シリコン層
2が所定の厚きに積層形成された基板であり、例えば、
SIMOX基板やUnibond基板として基板メーカ
より供給されるものなど種々の方法で得られる。MOS
ゲート電極を形成した後、バイポーラトランジスタの製
造に移る。In this method, first, as shown in FIG. 2, a first mask is formed on an SOI substrate. Specifically, first, up to the gate electrode of the MOS transistor is first formed on the SOI substrate. This SOI substrate is a substrate in which a single-crystal silicon layer 2 as a semiconductor thin film is laminated on an insulating substrate 1 to a predetermined thickness.
It can be obtained by various methods such as a SIMOX substrate or a Unibond substrate supplied from a substrate maker. MOS
After forming the gate electrode, the process moves to the manufacture of a bipolar transistor.
【0027】まず、シリコン層2に、リン(P)やヒ素
(As)などのn型不純物を所要量添加してアニール処
理を行い、後にn- 型コレクタ領域5aとなる低濃度の
n型不純物領域を形成する。次いで、このn型不純物領
域の上にストッパ膜11を形成し、ストッパ膜11を介
して第1のマスク12を横長の長方形状などの所定の形
状にパターニング形成する。第1のマスク12の材料と
しては、例えば多結晶シリコンを用い、ストッパ膜11
の材料としては、例えば、薄い酸化シリコン膜/薄い窒
化シリコン膜/薄い酸化シリコン膜の3層を積層した膜
を用いることができる。酸化シリコン膜は多結晶シリコ
ンの異方性エッチングに対して数10以上の選択比を有
するため、第1のマスク12の加工は、ストッパ膜11
の最上層の薄い酸化シリコン膜でストップできる。First, a required amount of n-type impurities such as phosphorus (P) or arsenic (As) is added to the silicon layer 2 to perform annealing, and then a low-concentration n-type impurity to be an n − -type collector region 5a is formed. Form an area. Next, a stopper film 11 is formed on the n-type impurity region, and the first mask 12 is patterned and formed into a predetermined shape such as a horizontally long rectangle through the stopper film 11. As a material of the first mask 12, for example, polycrystalline silicon is used, and the stopper film 11 is used.
For example, a film in which three layers of a thin silicon oxide film / a thin silicon nitride film / a thin silicon oxide film are stacked can be used. Since the silicon oxide film has a selectivity of several tens or more with respect to the anisotropic etching of polycrystalline silicon, the first mask 12 is processed by the stopper film 11
Can be stopped by the thin silicon oxide film on the top layer.
【0028】次に、図3に示したように、第1のマスク
に側壁を設ける。具体的には、第1のマスク12の側面
に側壁膜13を形成し、少なくとも第1のマスク12と
側壁膜13とをマスクとしてイオン注入を行う。例えば
ホウ素(B)などのp型不純物を所要量添加して、必要
によりアニールを行い、第1のマスク12すなわち横長
の長方形パターンに対してセルファライン的に、後にp
+ 型ベース引出し領域4bとなるp+ 型の拡散層を形成
する。この方法によれば、側壁膜13の膜厚と熱工程の
条件とにより、通常低温あるいは短時間の熱工程で形成
される真性領域の濃度プロファイルとは独立にp+ 型ベ
ース取出し領域4bとしてのp+ 型拡散層を第1のマス
ク12に対してセルファライン的に所望の位置に設定す
ることが可能となる。そして、側壁膜13の膜厚と熱処
理工程の条件とを調節することにより、図1に示したよ
うに、ベース幅Wの幅で形成されるベース領域4aに対
して、ベース引出し領域4bを確実に接続することがで
きる。すなわち、本発明によれば、このようなセルファ
ライン的なプロセスにより、ベース引き出し領域4bと
エミッタ領域3aとの間隔をベース幅Wよりも小さくな
るように形成することができる。その結果として、ベー
ス抵抗を顕著に低減し、トランジスタの高周波特性を大
幅に改善することができる。Next, as shown in FIG. 3, a side wall is provided on the first mask. Specifically, a sidewall film 13 is formed on the side surface of the first mask 12, and ion implantation is performed using at least the first mask 12 and the sidewall film 13 as masks. For example, a required amount of a p-type impurity such as boron (B) is added, annealing is performed if necessary, and p-type impurities are added to the first mask 12, that is, a horizontally long rectangular pattern in a self-aligned manner.
A p + -type diffusion layer serving as the + -type base extraction region 4b is formed. According to this method, depending on the thickness of the sidewall film 13 and the conditions of the heat process, the p + -type base extraction region 4b is formed independently of the concentration profile of the intrinsic region usually formed by a low-temperature or short-time heat process. The p + type diffusion layer can be set at a desired position in a self-aligned manner with respect to the first mask 12. Then, by adjusting the thickness of the side wall film 13 and the conditions of the heat treatment step, as shown in FIG. 1, the base extraction region 4b is securely formed with respect to the base region 4a formed with the width of the base width W. Can be connected to That is, according to the present invention, by such a self-aligning process, the interval between the base extraction region 4b and the emitter region 3a can be formed to be smaller than the base width W. As a result, the base resistance can be significantly reduced, and the high-frequency characteristics of the transistor can be significantly improved.
【0029】ここで、側壁膜13の材料としては、スト
ッパ膜11に対して高選択比で加工ができる多結晶シリ
コンを用いることが望ましい。しかし、この場合、第1
のマスク12に多結晶シリコンを用いているのであれ
ば、図示したようにウェーハ全面に薄い酸化膜などを堆
積してストッパ膜11’を形成してこれらの多結晶シリ
コンの間に挟むことにより、側壁膜13の形成のための
異方性エッチングに際して、オーバーエッチングによる
第1のマスク12の消失を防ぐことができる。Here, as the material of the side wall film 13, it is desirable to use polycrystalline silicon which can be processed with a high selectivity with respect to the stopper film 11. However, in this case, the first
If polycrystalline silicon is used for the mask 12, a thin oxide film or the like is deposited on the entire surface of the wafer to form a stopper film 11 'as shown in FIG. At the time of anisotropic etching for forming the side wall film 13, the first mask 12 can be prevented from disappearing due to over-etching.
【0030】次に、図4に示したように、第2のマスク
となるマスク材を堆積する。具体的には、まず、等方性
のエッチングによりストッパ膜11’をストッパとして
側壁膜13を除去した後に、ストッパ膜11’を除去す
る。このストッパ膜11’の除去工程は必ずしも必須で
はない。しかし、本実施例のように、第1のマスク12
に多結晶シリコンなどの非絶縁性の膜を用いた場合は、
トランジスタ動作の安定性を確保するために、最終的に
第1のマスク12を剥離する必要が生ずる。本実施例に
おいては、除去することを前提としており、この場合
は、後工程で第1のマスク12を剥離しやすいようにス
トッパ膜11’をここで除去しておくことが望ましい。
本実施例のようにストッパ膜11’を酸化シリコン膜に
より形成する場合は、HF液やNH4F液などを用い
て、その下の第1のマスク12としての多結晶シリコン
膜、およびストッパ膜11としての薄い酸化膜/薄い窒
化膜/薄い酸化膜のうちの最上層の薄い酸化膜のみが除
去されて薄膜化したストッパ膜11”とにより無限大に
近い高選択比でストッパ膜11’を除去できる。Next, as shown in FIG. 4, a mask material serving as a second mask is deposited. Specifically, first, the sidewall film 13 is removed by isotropic etching using the stopper film 11 'as a stopper, and then the stopper film 11' is removed. The step of removing the stopper film 11 'is not always essential. However, as in the present embodiment, the first mask 12
If a non-insulating film such as polycrystalline silicon is used for
In order to ensure the stability of the transistor operation, it is necessary to finally peel off the first mask 12. In this embodiment, it is assumed that the stopper film 11 ′ is removed. In this case, it is desirable that the stopper film 11 ′ be removed here so that the first mask 12 is easily peeled off in a later step.
In the case where the stopper film 11 'is formed of a silicon oxide film as in this embodiment, an HF solution, an NH4F solution, or the like is used to form a polycrystalline silicon film as the first mask 12 thereunder and as the stopper film 11. Only the uppermost thin oxide film of the thin oxide film / thin nitride film / thin oxide film is removed to make the stopper film 11 ″ thinner, so that the stopper film 11 ′ can be removed at a high selectivity close to infinity. .
【0031】この後、ウェーハ全面に第2のマスクとな
る膜14を堆積する。第2のマスク材としては、第1の
マスク材に対して選択的に異方性エッチング加工ができ
るものが好ましく、例えば窒化シリコン膜を用いること
ができる。Thereafter, a film 14 serving as a second mask is deposited on the entire surface of the wafer. As the second mask material, a material capable of selectively performing anisotropic etching on the first mask material is preferable. For example, a silicon nitride film can be used.
【0032】次に、図5に示したように、第2のマスク
をパターニングする。具体的には、縦方向に延材した長
方形状のレジストマスクを形成して、マスク材14をパ
ターニングして第2のマスク14を形成する。このと
き、オーバーエッチングにより第1のマスク12および
露出した半導体薄膜2が一部エッチングされるが、少な
くとも全部がエッチングされなければ問題はない。こう
して、横長の長方形パターンを有する第1のマスク12
と縦長の長方形パターンを有する第2のマスク14とが
交差して形成される。Next, as shown in FIG. 5, the second mask is patterned. Specifically, a rectangular resist mask extending in the vertical direction is formed, and the mask material 14 is patterned to form the second mask 14. At this time, the first mask 12 and the exposed semiconductor thin film 2 are partially etched by over-etching, but there is no problem if at least the entirety is not etched. Thus, the first mask 12 having a horizontally long rectangular pattern
And a second mask 14 having a vertically long rectangular pattern are formed to intersect.
【0033】次に、図6に示したように、シリコン層2
をパターニングする。具体的には、第1のマスク12と
第2のマスク14とをマスクにして、半導体薄膜2をエ
ッチングして、略十字型のパターン形状を有する半導体
薄膜2を形成する。この時、第1のマスク12の材料と
して多結晶シリコンを用いた本実施例では、半導体薄膜
2としての単結晶シリコンをエッチングするに際してほ
ぼ同等のエッチング速度で第1のマスク12がエッチン
グされ、消失することもある。しかし、その下のストッ
パ膜11”がストッパとなり、その下の半導体薄膜がエ
ッチングされることはない。Next, as shown in FIG.
Is patterned. More specifically, the semiconductor thin film 2 is etched using the first mask 12 and the second mask 14 as masks to form the semiconductor thin film 2 having a substantially cross-shaped pattern. At this time, in this embodiment in which polycrystalline silicon is used as the material of the first mask 12, the first mask 12 is etched at substantially the same etching rate when etching single crystal silicon as the semiconductor thin film 2, and disappears. Sometimes. However, the stopper film 11 ″ thereunder serves as a stopper, and the semiconductor thin film thereunder is not etched.
【0034】また、この工程により、はじめに第1のマ
スク12と側壁膜13とで、横長の長方形に対してセル
ファライン的に形成されたp+ 型ベース引出し領域4b
が切り取られて、理想的には縦長の長方形パターン中に
のみ残るようにパターニングされる。この後、異方性エ
ッチングのダメージを除去する工程を経るが、この時、
ダメージを受けた半導体薄膜層2が横方向にエッチング
され、図中に矢印で示したように、半導体薄膜2が後退
した形状となる。この時、意図的に後退させる為のエッ
チング工程を追加することで、後工程でのp型ベース領
域4aやn+ 型エミッタ領域3aへのイオン注入等の時
に、主に縦長の長方形パターンの部分の半導体薄膜2の
側面に対して斜め方向に不純物が注入されるのを防ぐよ
うにしても良い。In this step, first, the first mask 12 and the side wall film 13 are used to form a p + -type base extraction region 4b formed in a self-aligned manner with respect to a horizontally long rectangle.
Are cut out and ideally patterned so as to remain only in a vertically long rectangular pattern. Thereafter, a process of removing damage due to anisotropic etching is performed.
The damaged semiconductor thin film layer 2 is etched in the lateral direction, and the semiconductor thin film 2 has a receded shape as indicated by an arrow in the figure. At this time, by adding an etching step for intentionally retreating, a portion of a vertically long rectangular pattern is mainly used for ion implantation into the p-type base region 4a or the n + -type emitter region 3a in the subsequent process. The impurity may be prevented from being injected obliquely to the side surface of the semiconductor thin film 2.
【0035】次に、図7に示したように、p型領域を形
成する。具体的には、第2のマスク14とレジストとを
マスクとして、半導体薄膜2の横長の長方形パターンの
一部分に、例えばホウ素(B)などのp型不純物をイオ
ン注入などにより導入し、熱処理工程を施して横方向に
拡散させることにより、p型ベース領域4aとなるp型
拡散層を第2のマスク14の下に形成する。Next, as shown in FIG. 7, a p-type region is formed. Specifically, a p-type impurity such as boron (B) is introduced into a part of the horizontally long rectangular pattern of the semiconductor thin film 2 by ion implantation or the like using the second mask 14 and the resist as a mask, and a heat treatment step is performed. By performing the diffusion in the lateral direction, a p-type diffusion layer serving as the p-type base region 4 a is formed below the second mask 14.
【0036】これに先だって、同図に示したように、半
導体薄膜12としての単結晶シリコンや第1のマスク1
2としての多結晶シリコンの露出した側壁に、酸化工程
により薄い側壁酸化膜を形成して保護膜15を形成する
ことが望ましい。図6に示したこれらの層の後退と、こ
の保護膜15の存在とにより、イオン注入に際してわず
かに斜めに入射するイオンをシャットアウトでき、不純
物を縦長の長方形部分の半導体薄膜2には直接導入され
ないようにすることができる。このようにして、横長の
長方形部分から横方向に拡散したp型不純物拡散層によ
る制御性のよいp型ベース領域4aを形成できる。Prior to this, as shown in FIG. 3, single crystal silicon as the semiconductor thin film 12 or the first mask 1 is used.
It is desirable to form a thin sidewall oxide film by an oxidation process on the exposed sidewalls of the polycrystalline silicon as No. 2 to form the protective film 15. Due to the retreat of these layers shown in FIG. 6 and the presence of the protective film 15, the ions obliquely incident upon the ion implantation can be shut out, and the impurities are directly introduced into the vertically elongated rectangular semiconductor thin film 2. Can be prevented. In this manner, the p-type base region 4a having good controllability can be formed by the p-type impurity diffusion layer diffused in the lateral direction from the horizontally long rectangular portion.
【0037】次に、図8に示したように、エミッタ領域
を形成する。具体的には、第2のマスク14とレジスト
とをマスクにして半導体薄膜2の横長の長方形部分に、
例えばリン(P)やヒ素(As)などのn型の不純物を
イオン注入などにより導入し、必要であれば熱処理工程
を追加してn+ 型エミッタ領域3aを形成する。前述し
た半導体薄膜2の後退と保護膜15とにより、この場合
も、横長の長方形状の半導体薄膜2の所望の部分にのみ
選択的に不純物を導入することが可能となる。Next, as shown in FIG. 8, an emitter region is formed. Specifically, using the second mask 14 and the resist as masks, a horizontally long rectangular portion of the semiconductor thin film 2 is formed.
For example, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As) is introduced by ion implantation or the like, and if necessary, a heat treatment step is added to form the n + -type emitter region 3a. Due to the recession of the semiconductor thin film 2 and the protective film 15, the impurity can be selectively introduced only into a desired portion of the horizontally long rectangular semiconductor thin film 2 in this case as well.
【0038】ここでは、図7に示したp型ベース領域4
aの形成工程と同じような開口を有するレジストパター
ンを用いることも可能であるが、図8ではイオン注入領
域をなるべく狭い領域に限定している。これは、次の理
由による。すなわち、n+ 型エミッタ領域3aのための
イオン注入では、p型ベース領域4aもそうであるが、
半導体薄膜2の深さ方向に一様な不純物プロファイルを
持たせ厚さ方向全体に渡って一様なバイポーラ動作をさ
せることが重要であることから、膜の厚さ方向の深い領
域にも不純物が注入されるようにイオン注入の条件を選
択する必要がある。つまり、通常よりも高い加速エネル
ギで不純物を注入する必要がある。しかし、この場合、
特に、原子量の大きなAsを高濃度にイオン注入する場
合n+ 型エミッタ領域3aのイオン注入により、イオン
注入領域の膜が深さ方向全体に渡って結晶が乱されてア
モルファス化されてしまう恐れがある。後の熱工程で横
方向に隣接する非イオン注入領域の半導体薄膜2として
の単結晶シリコン層を核とした再結晶化が十分に生じな
いと、結果として多結晶化してしまい、エミッタ拡散層
の抵抗が1桁程度まで増加してしまうという問題を引き
起こす。これは、バイポーラトランジスタの高周波性能
を大幅に低下させる。Here, the p-type base region 4 shown in FIG.
Although it is possible to use a resist pattern having an opening similar to that of the step a, the ion implantation region is limited to a region as small as possible in FIG. This is for the following reason. That is, in the ion implantation for the n + -type emitter region 3a, the same applies to the p-type base region 4a.
Since it is important to have a uniform impurity profile in the depth direction of the semiconductor thin film 2 and to perform a uniform bipolar operation over the entire thickness direction, impurities are also present in a deep region in the film thickness direction. It is necessary to select the conditions of ion implantation so as to be implanted. That is, it is necessary to implant impurities at a higher acceleration energy than usual. But in this case,
In particular, when As having a large atomic weight is ion-implanted at a high concentration, the ion implantation of the n + -type emitter region 3a may cause the film in the ion-implanted region to be disturbed throughout the depth direction and become amorphous. is there. If the recrystallization using the single crystal silicon layer as the nucleus of the semiconductor thin film 2 in the non-ion-implanted region adjacent in the lateral direction as a nucleus does not sufficiently occur in the subsequent thermal process, the resultant will be polycrystallized, and This causes a problem that the resistance increases to about one digit. This significantly reduces the high frequency performance of the bipolar transistor.
【0039】これに対して、本実施例のように、n+ 型
エミッタ領域3aのイオン注入領域を可能な限り限定す
ることにより、高抵抗の半導体領域を狭め、しかも、そ
の両側から再結晶させるようにして、単結晶化を十分に
容易に生じさせ、結果として抵抗の増大を防ぐことがで
きる。On the other hand, as in this embodiment, the ion-implanted region of the n + -type emitter region 3a is limited as much as possible, so that the high-resistance semiconductor region is narrowed and recrystallized from both sides. In this way, single crystallization can be sufficiently easily caused, and as a result, an increase in resistance can be prevented.
【0040】次に、図9に示したように、エミッタ引き
出し領域とコレクタ引き出し領域を形成する。具体的に
は、第2のマスク14とレジストとをマスクにして、例
えばリン(P)やヒ素(As)などのn型不純物をイオ
ン注入などによりドーピングし、必要であればアニール
を行いn+ 型エミッタ引出し領域3bならびにn+ 型コ
レクタ引出し領域5bを形成する。なお、この場合は、
単に低抵抗な拡散層が形成できれば良いため、半導体薄
膜2の表面層付近にイオン注入すれば良く、前述したよ
うな多結晶化の問題は発生しない。また、n+ 型エミッ
タ領域3a、n+ 型エミッタ取出し領域3b、n+ 型コ
レクタ引出し領域5bのイオン注入の組み合わせと順序
は変えることができる。Next, as shown in FIG. 9, an emitter extraction region and a collector extraction region are formed. Specifically, using the second mask 14 and the resist as a mask, an n-type impurity such as phosphorus (P) or arsenic (As) is doped by ion implantation or the like, and if necessary, annealed by n + The type emitter extraction region 3b and the n + type collector extraction region 5b are formed. In this case,
Since it is sufficient to simply form a low-resistance diffusion layer, ions may be implanted in the vicinity of the surface layer of the semiconductor thin film 2, and the above-described problem of polycrystallization does not occur. The combination and order of ion implantation of the n + -type emitter region 3a, the n + -type emitter extraction region 3b, and the n + -type collector extraction region 5b can be changed.
【0041】この時点で、基本的には、バイポーラ半導
体装置の基本部分は完成し、次にMOSトランジスタ部
分の第1、第2のマスク12、14を除去して、あらか
じめソース・ドレインを形成していなかった場合には所
望の方法によりソース・ドレインの形成を行い、層間絶
縁膜を堆積し、配線工程を行う。At this point, basically, the basic portion of the bipolar semiconductor device is completed, and then the first and second masks 12 and 14 of the MOS transistor portion are removed to form a source / drain in advance. If not, a source / drain is formed by a desired method, an interlayer insulating film is deposited, and a wiring process is performed.
【0042】まず、図10に示したように、第1のマス
クと第2のマスクとを除去する。すなわち、本実施例に
おいては、第1のマスク12として多結晶シリコン膜を
用いてきたことから、図4に関連して説明したように、
非絶縁性の膜がトランジスタの表面に隣接した構造を回
避するために、第2のマスク14とともに除去すること
が望ましい。ここでは、第2のマスク14として窒化膜
を用いているが、等方性のドライエッチングによれば、
窒化膜と多結晶シリコン膜とは共に、酸化膜に対して数
10以上の選択比でエッチングすることが可能である。
そこで、保護膜15としての酸化膜とストッパ膜11あ
るいは11”の酸化膜をストッパとして用い、第1のマ
スク12と第2のマスク14を完全に除去することが可
能である。First, as shown in FIG. 10, the first mask and the second mask are removed. That is, in the present embodiment, since the polycrystalline silicon film has been used as the first mask 12, as described with reference to FIG.
It is desirable to remove the non-insulating film together with the second mask 14 in order to avoid a structure adjacent to the surface of the transistor. Here, a nitride film is used as the second mask 14, but according to isotropic dry etching,
Both the nitride film and the polycrystalline silicon film can be etched at a selectivity of several tens or more with respect to the oxide film.
Therefore, the first mask 12 and the second mask 14 can be completely removed by using the oxide film as the protective film 15 and the oxide film of the stopper film 11 or 11 ″ as the stopper.
【0043】また、この除去工程により、例えば、図1
0に示したように保護膜15がフェンス状に残ってもN
H4F液等により、容易に除去することができる。ま
た、ここで残っているストッパ膜11あるいは11”に
ついても、その酸化膜はNH4F液により除去でき、窒
化膜は熱リン酸等により除去できる。In addition, by this removing step, for example, FIG.
As shown in FIG.
It can be easily removed with an H4F solution or the like. Also, the remaining stopper film 11 or 11 ″ can be removed by an NH 4 F solution and the nitride film can be removed by hot phosphoric acid or the like.
【0044】こうして、略十字型のパターン形状を有
し、段差の無い一枚板状の半導体薄膜2を形成した上
で、図示しない所望の層間絶縁膜や配線工程を施すこと
により、バイポーラ型トランジスタを完成させる。By forming a single-plate-shaped semiconductor thin film 2 having a substantially cruciform pattern shape and having no step, a desired interlayer insulating film and a wiring process (not shown) are performed to form a bipolar transistor. To complete.
【0045】本製造方法によれば、少なくとも半導体薄
膜2の上面においては、はじめに形成したストッパ膜1
1を要部工程の最後まで残しておき、この結果として、
イオン注入以外の加工的なダメージが全く介在しない状
態で、半導体薄膜の上面に段差の無い構造を形成でき
る。従って、表面付近のキャリアの移動度の劣化を引き
起こさず、高性能のトランジスタを実現できる。According to the present manufacturing method, at least on the upper surface of the semiconductor thin film 2, the stopper film 1 formed first is formed.
1 until the end of the main process, and as a result,
A structure having no steps can be formed on the upper surface of the semiconductor thin film without any processing damage other than ion implantation. Therefore, a high-performance transistor can be realized without deteriorating the mobility of carriers near the surface.
【0046】ここで、上述した構造のバイポーラ型トラ
ンジスタにおいては、p型ベース領域4aとp+ 型ベー
ス引出し領域4bとを直接接続させるまでに横長の長方
形に接近させている。ここで、あまりに接近させると、
特に横長の長方形パターンの幅が狭い場合、p+ 型ベー
ス引出し領域4bからn- 型コレクタ領域5a中へ伸び
る空乏層により、n- 型コレクタ領域5a中の中性領域
の幅(縦方向)が狭まり、エミッタからベースを介して
コレクタヘ通じるキャリアの通り道が狭まる。その結果
として、ベースへ引き込まれることによるキャリアの伝
達効率の劣化や、電流密度が高まることによるいわゆる
カーク効果が起こりやすくなるといった問題が発生する
可能性がある。つまり、実際には、横長の長方形パター
ンの幅も含めて、p+ 型ベース引出し領域4bと横長の
長方形パターンとの位置には最適値があることになる。
このとき、必ずしもp+ 型ベース領域4bが直接p型ベ
ース領域4aに接続する構成が望ましくない可能性があ
る。Here, in the bipolar transistor having the above-described structure, the p-type base region 4a and the p + -type base extraction region 4b are brought closer to a horizontally long rectangle until they are directly connected. Here, if you get too close,
In particular, when the width of the horizontally long rectangular pattern is narrow, the width (vertical direction) of the neutral region in the n − -type collector region 5a is reduced by the depletion layer extending from the p + -type base extraction region 4b into the n − -type collector region 5a. This narrows the carrier path from the emitter through the base to the collector. As a result, there is a possibility that problems such as deterioration of carrier transmission efficiency due to being drawn into the base and so-called Kirk effect tend to occur due to an increase in current density. In other words, there is actually an optimum value for the position of the p + -type base extraction region 4b and the width of the horizontally long rectangular pattern, including the width of the horizontally long rectangular pattern.
At this time, a configuration in which the p + -type base region 4b is directly connected to the p-type base region 4a may not always be desirable.
【0047】そのような場合には、例えば図5に示した
マスクの形成後に、図11に示したように、あらかじ
め、ホウ素(B)などのp型不純物を場合によっては傾
斜をつけてイオン注入することにより、p型ベース繋ぎ
領域4cを形成して、後で形成するp+ 型ベース取出し
領域4bとp型ベース領域4aとのオフセットを防止す
ることができる。In such a case, for example, after the mask shown in FIG. 5 is formed, as shown in FIG. 11, a p-type impurity such as boron (B) is By doing so, it is possible to form the p-type base connection region 4c and prevent the offset between the p + -type base extraction region 4b and the p-type base region 4a to be formed later.
【0048】以上説明した実施例では、n- 型コレクタ
領域5aの長さはn+ 型コレクタ引出し領域5bの形成
によって定まっているが、このときのフォトリソグラフ
ィの合わせずれにより数100nm程度のばらつきが伴
い、これにより、特性の変動が起こりやすい。特に、エ
ミッタ・コレクタ間耐圧や電流増幅率などが変動してし
まう。In the embodiment described above, the length of the n − -type collector region 5a is determined by the formation of the n + -type collector lead-out region 5b. Accompanying this, characteristics tend to fluctuate. In particular, the breakdown voltage between the emitter and the collector, the current amplification factor, and the like fluctuate.
【0049】図12は、これを解決する製造方法を示す
工程断面図である。同図の工程は前述した図9に対応す
る。すなわち、図8のようにp型ベース領域4aとn+
型エミッタ領域3aを形成した後に、例えば多結晶シリ
コンや酸化膜や窒化膜などの側壁膜13’を形成し、こ
の状態で横長の長方形部を露出させるレジストマスクを
介して、ひ素(As)やリン(P)などのn型不純物を
イオン注入する。この場合、n+ 型コレクタ引出し領域
5bを、n+ 型エミッタ引出し領域と同時に形成してい
る。実際は、リソグラフィエ程は必ずしも必要ではな
い。FIG. 12 is a process sectional view showing a manufacturing method for solving this problem. The process in the figure corresponds to FIG. 9 described above. That is, as shown in FIG. 8, p-type base region 4a and n +
After forming the mold emitter region 3a, a side wall film 13 'such as, for example, polycrystalline silicon, an oxide film or a nitride film is formed. In this state, arsenic (As) or arsenic (As) is exposed through a resist mask exposing a horizontally long rectangular portion. An n-type impurity such as phosphorus (P) is ion-implanted. In this case, the n + -type collector lead-out region 5b is formed simultaneously with the n + -type emitter lead-out region. In practice, lithography is not always necessary.
【0050】これにより、縦長の長方形の幅と側壁膜1
3’の膜厚によりn- 型コレクタ領域5aの長さを設定
でき、ぱらつきの無い特性が実現できる。側壁膜として
多結晶シリコンを用いた場合も、図10で示した剥離工
程により同時に除去できる。Thus, the width of the vertically long rectangle and the side wall film 1
The length of the n − -type collector region 5a can be set by the film thickness of 3 ′, and characteristics without fluctuation can be realized. Even when polycrystalline silicon is used as the sidewall film, it can be simultaneously removed by the peeling step shown in FIG.
【0051】図12に示した方法において、側壁膜1
3’を酸化膜や窒化膜で形成した場合には、側壁膜1
3’の形成によって露出したエミッタ側とコレクタ側の
n+ 型拡散層上にサリサイドプロセスによる低抵抗シリ
サイド膜を選択形成することも可能である。これによ
り、エミッタおよびコレクタ抵抗を大幅に低減でき、高
周波特性が向上する。In the method shown in FIG.
When 3 'is formed of an oxide film or a nitride film, the side wall film 1
It is also possible to selectively form a low-resistance silicide film by a salicide process on the n + -type diffusion layers on the emitter side and the collector side exposed by the formation of 3 ′. As a result, the emitter and collector resistance can be significantly reduced, and the high frequency characteristics are improved.
【0052】これまで説明した実施例では、縦長と長方
形パターンと横長の長方形パターンとによって素子領域
を形成していたが、両者とも必ずしも長方形パターンで
ある必要はない。In the embodiments described so far, the element region is formed by the vertically long, rectangular pattern and the horizontally long rectangular pattern, but both need not necessarily be rectangular patterns.
【0053】図13は、本発明において用いることがで
きるパターン形状を例示した概略図である。すなわち、
同図に示したように横長の長方形パターンの幅を、コレ
クタ側において広げた構造でも良い。これにより、図1
1において説明したようなp+ 型ベース引出し領域4b
からn- 型コレクタ領域5aへの空乏層の張り出しがあ
ってもn- 型コレクタ領域5aの中性領域を確実に確保
でき、特性の劣化を抑えることが可能となる。FIG. 13 is a schematic view illustrating a pattern shape that can be used in the present invention. That is,
As shown in the figure, the width of the horizontally long rectangular pattern may be widened on the collector side. As a result, FIG.
P + type base extraction region 4b as described in FIG.
From the n - there is overhang of the depletion layer to type collector region 5a also n - -type collector region 5a of the neutral region can be reliably secure, it is possible to suppress deterioration of characteristics.
【0054】図14は、本発明において用いることがで
きる別のパターンを例示した概略図である。すなわち、
同図に示したように横長の長方形パターンの幅をp+ 型
ベース引出し領域4bから外れたコレクタ側で広げ、再
び任意の幅に狭くする構造でも良い。この構造によれ
ば、p+ 型ベース引出し領域4bからn+ 型コレクタ引
出し領域5bへの実効距離(図中のA)をp型ベース領
域4aからn+ 型コレクタ引出し領域5bへの距離(図
中のB)と同等以上に確保することが可能となる。逆
に、通常の横長の長方形パターンでは、実効距離Aが距
離Bよりも小さくなる可能性が高い。一般に、ベース・
コレクタ間の接合耐圧BVcboは最小のn- 型コレク
タ領域5aの長さで決まるため、より距離が小さなA側
で決まると、本来の耐圧が劣化することになる。ここ
で、一般に、BVcboとエミッタ・コレクタ耐圧BV
ceoとは、次式の関係にある。 BVceo〜BVcbo/(hfe)n/2 FIG. 14 is a schematic view illustrating another pattern that can be used in the present invention. That is,
As shown in the figure, a structure may be adopted in which the width of the horizontally long rectangular pattern is increased on the collector side outside the p + -type base extraction region 4b and narrowed again to an arbitrary width. According to this structure, the effective distance (A in the figure) from the p + -type base lead-out region 4b to the n + -type collector lead-out region 5b is determined by the distance from the p-type base region 4a to the n + -type collector lead-out region 5b (see FIG. It is possible to secure a value equal to or greater than B) in FIG. Conversely, in a normal horizontally long rectangular pattern, the effective distance A is likely to be smaller than the distance B. Generally, the base
Since the junction breakdown voltage BVcbo between the collectors is determined by the minimum length of the n − -type collector region 5a, if the distance is determined on the A side where the distance is smaller, the original breakdown voltage is degraded. Here, generally, BVcbo and the emitter-collector breakdown voltage BV
CEO has the following relationship. BVceo-BVcbo / (h fe ) n / 2
【0055】ここで、(hfe)は、電流増幅率であり、
数10〜数100程度、また、nは経験的に3〜5とい
われている。すなわち、上式から分かるように、BVc
boが僅かに劣化してもBVceoはかなり劣化してし
まうことになる。このため、BVcboを決めているn
−型コレクタ領域5aの長さをどこでも同等にできる図
14の構造は安定な素子特性を得る上で非常に重要であ
る。Where (h fe ) is the current amplification factor,
Several tens to several hundreds, and n is empirically said to be 3-5. That is, as can be seen from the above equation, BVc
Even if bo is slightly deteriorated, BVceo will be considerably deteriorated. Therefore, n which determines BVcbo
The structure shown in FIG. 14 in which the length of the − type collector region 5a can be made equal everywhere is very important for obtaining stable device characteristics.
【0056】図15は、本発明において用いることがで
きる別のパターンを例示した概略図である。すなわち、
同図は、縦長の長方形パターンについて変形した例を示
す。この場合は、横長の長方形パターンと交わる真性領
域付近では、縦長の長方形パターンの幅を狭くし、真性
領域外ではその幅を広げるようにしている。真性領域で
の幅を狭めることでp+ 型ベース引出し領域4bとn−
コレクタ領域5aと間の接合容量を小さくし、外側で広
げることによりp+ 型ベース引出し領域4bによるベー
ス抵抗を低減して、高周波特性をより向上させることが
できる。FIG. 15 is a schematic view illustrating another pattern that can be used in the present invention. That is,
The figure shows an example in which a vertically long rectangular pattern is modified. In this case, the width of the vertically long rectangular pattern is reduced near the intrinsic region intersecting with the horizontally long rectangular pattern, and the width is increased outside the intrinsic region. By reducing the width in the intrinsic region, the p + type base extraction region 4b and the n−
By reducing the junction capacitance with the collector region 5a and expanding it outside, the base resistance of the p + -type base extraction region 4b can be reduced, and the high-frequency characteristics can be further improved.
【0057】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体
例に限定されるものではない。The embodiment of the invention has been described with reference to examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.
【0058】例えば、以上説明した縦長及び横長の各パ
ターンについては、その実際の寸法を自由に変更し、ま
たそれらを任意に組み合わせても良い。For example, with respect to each of the vertically and horizontally long patterns described above, their actual dimensions may be freely changed, and they may be arbitrarily combined.
【0059】また、以上説明した具体例では、npn型
のトランジスタを例に挙げたがpnp型のトランジスタ
についても本発明を同様に適用できる。さらに、本発明
の主旨を逸脱しない範囲でバイポーラトランジスタの各
領域のレイアウトを適宜変更することが可能であり、例
示した実施例に限定されない。In the specific examples described above, an npn-type transistor has been described as an example, but the present invention can be similarly applied to a pnp-type transistor. Further, the layout of each region of the bipolar transistor can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention, and is not limited to the illustrated embodiment.
【0060】[0060]
【発明の効果】本発明は、以上説明した形態で実施さ
れ、以下に説明する効果を奏する。まず、本発明によれ
ば、エミッタ領域とベース引出し領域となる半導体薄膜
を別々のリソグラフィー工程による別々のマスク材を用
いて形成されるもので、かつ、それぞれの領域を形成す
る拡散層がお互いにセルフアライン的に形成されてい
る。これにより、エミッタ領域とベース引出し領域とが
ベース幅以下にまで接近した構造が可能となる。従っ
て、ベース抵抗を従来よりも大幅に低減してバイポーラ
トランジスタの特性を顕著に改善することができる。The present invention is embodied in the form described above, and has the following effects. First, according to the present invention, the semiconductor thin film to be the emitter region and the base extraction region is formed using different mask materials by different lithography steps, and the diffusion layers forming the respective regions are mutually separated. It is formed in a self-aligned manner. As a result, a structure in which the emitter region and the base extraction region are close to the base width or less is possible. Accordingly, the characteristics of the bipolar transistor can be remarkably improved by greatly reducing the base resistance as compared with the related art.
【0061】さらに、ベース引出し領域への不純物導入
は、ベース幅を規定するベースおよびエミッタヘの不純
物導入よりも前に行うことにより、エミッタ領域および
ベース領域の不純物プロファイルとベース幅の設定を理
想的に形成できる。その結果として、高周波特性をはじ
めとする諸特性を改善し、また、このような高性能のバ
イポーラトランジスタを確実かつ安定して製造すること
ができる。Further, the impurity introduction into the base extraction region is performed before the impurity introduction into the base and the emitter defining the base width, so that the impurity profile and the base width of the emitter region and the base region are ideally set. Can be formed. As a result, various characteristics including high-frequency characteristics can be improved, and such a high-performance bipolar transistor can be reliably and stably manufactured.
【0062】また、本発明によれば、エミッタ領域に高
濃度に不純物を導入しても結晶性を十分に回復すること
が可能となり、エミッタ抵抗を低減することができる。Further, according to the present invention, even if impurities are introduced into the emitter region at a high concentration, the crystallinity can be sufficiently recovered, and the emitter resistance can be reduced.
【0063】さらに、本発明によれば、コレクタ領域の
空乏化を効果的に防止することができ、また、ベース・
コレクタ耐圧も十分に確保することができる。Further, according to the present invention, the depletion of the collector region can be effectively prevented.
A sufficient collector breakdown voltage can be ensured.
【0064】以上説明したように、本発明によれば、高
性能のバイポーラ型半導体装置を確実かつ容易に製造す
ることが可能となり、産業上のメリットは多大である。As described above, according to the present invention, a high-performance bipolar semiconductor device can be manufactured reliably and easily, and the industrial advantage is great.
【図1】図1は、本発明のバイポーラ型半導体装置を表
す概略図である。すなわち、図1(a)はバイポーラ型
半導体装置の半導体層を露出させて表した平面図、図1
(b)〜(d)は、それぞれ図1(a)中のA−A’
線、B−B’線、及びC−C’線断面図である。また、
図1(e)はBiCMOS(bipolar CMOS)構造を形成し
た時のMOSトランジスタ部のゲート長方向の断面図で
ある。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a bipolar semiconductor device of the present invention. That is, FIG. 1A is a plan view in which the semiconductor layer of the bipolar semiconductor device is exposed, and FIG.
(B) to (d) respectively show AA ′ in FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB ′ and line CC ′. Also,
FIG. 1E is a sectional view in the gate length direction of the MOS transistor portion when a BiCMOS (bipolar CMOS) structure is formed.
【図2】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。ここで、図2(a)は製
造工程途中の平面図、(b)〜(d)は、それぞれ
(a)中のA−A’線、B−B’線、及びC−C’線断
面図、また、(e)はBiCMOS(bipolar CMOS)構造
を形成した時のMOSトランジスタ部のゲート長方向の
断面図である。FIG. 2 is a schematic process sectional view illustrating a method for manufacturing the bipolar semiconductor device of FIG. Here, FIG. 2A is a plan view in the middle of the manufacturing process, and FIGS. 2B to 2D are cross sections taken along line AA ′, line BB ′, and line CC ′ in FIG. FIG. 1E is a cross-sectional view in the gate length direction of a MOS transistor portion when a BiCMOS (bipolar CMOS) structure is formed.
【図3】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。FIG. 3 is a schematic sectional view for explaining the method of manufacturing the bipolar semiconductor device in FIG. 1;
【図4】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the bipolar semiconductor device in FIG. 1;
【図5】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the bipolar semiconductor device in FIG. 1;
【図6】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。FIG. 6 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the bipolar semiconductor device of FIG.
【図7】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。FIG. 7 is a schematic cross-sectional view for explaining the method of manufacturing the bipolar semiconductor device in FIG. 1;
【図8】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。FIG. 8 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the bipolar semiconductor device of FIG.
【図9】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を説
明する概略工程断面図である。9 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the bipolar semiconductor device of FIG.
【図10】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を
説明する概略工程断面図である。10 is a schematic process sectional view illustrating the method of manufacturing the bipolar semiconductor device in FIG. 1;
【図11】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を
説明する概略工程断面図である。11 is a schematic process sectional view illustrating the method of manufacturing the bipolar semiconductor device in FIG. 1;
【図12】図1のバイポーラ型半導体装置の製造方法を
説明する概略工程断面図である。12 is a schematic process sectional view illustrating the method for manufacturing the bipolar semiconductor device of FIG.
【図13】本発明において用いることができるパターン
形状を例示した概略図である。FIG. 13 is a schematic view illustrating a pattern shape that can be used in the present invention.
【図14】本発明において用いることができるパターン
形状を例示した概略図である。FIG. 14 is a schematic view illustrating a pattern shape that can be used in the present invention.
【図15】本発明において用いることができるパターン
形状を例示した概略図である。FIG. 15 is a schematic view illustrating a pattern shape that can be used in the present invention.
【図16】従来のラテラル型バイポーラトランジスタの
平面構造を表す概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram illustrating a planar structure of a conventional lateral bipolar transistor.
1 絶縁層 2 半導体層 3a、123 エミッタ領域 3b エミッタ引出し領域 4a、124a ベース領域 4b、124b ベース引出し領域 5a、125a コレクタ領域 5b、125b コレクタ引出し領域 6E、126E エミッタ電極 6B、126B ベース電極 6C、126C コレクタ電極 11 ストッパ膜 12 第1のマスク 13、13’ 側壁 14 第1のマスク 15 酸化膜フェンス 102 素子分離絶縁膜 104 ゲート電極多結晶シリコン 106 ゲート電極シリサイド 108 ゲート電極上層絶縁膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating layer 2 Semiconductor layer 3a, 123 Emitter region 3b Emitter extraction region 4a, 124a Base region 4b, 124b Base extraction region 5a, 125a Collector region 5b, 125b Collector extraction region 6E, 126E Emitter electrode 6B, 126B Base electrode 6C, 126C Collector electrode 11 Stopper film 12 First mask 13, 13 ′ Side wall 14 First mask 15 Oxide film fence 102 Element isolation insulating film 104 Gate electrode polycrystalline silicon 106 Gate electrode silicide 108 Gate electrode upper layer insulating film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉 見 信 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 布 施 常 明 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 寺 内 衛 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 (72)発明者 井 納 和 美 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式会 社東芝研究開発センター内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shin Yoshimi, Komukai Toshiba-cho, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa 1 Inside Toshiba R & D Center (72) Inventor Tsuneaki Fuse, Koyuki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Muka Toshiba 1 Inside the Toshiba R & D Center (72) Inventor Mamoru Terauchi 1 Komukai Toshiba-cho 1 in Saiwai-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside the Toshiba R & D Center (72) Inventor Kazumi Ino Kanagawa 1 Tokoba, Komukai Toshiba-cho, Saiwai-ku, Kawasaki
Claims (6)
された半導体薄膜と、を備え、 前記半導体薄膜は、第1導電型のコレクタ領域と、第1
導電型のエミッタ領域と、前記コレクタ領域と前記エミ
ッタ領域とに挟まれ所定のベース幅を有する第2導電型
のベース領域と、前記ベース領域に接続された第2導電
型のベース引出し領域とを同一平面上に有し、 前記ベース領域と前記エミッタ領域とは、同一のマスク
の端部から第1導電型の不純物と第2導電型の不純物と
をセルフアラインメントプロセスにより導入することに
より構成され、前記所定のベース幅は、前記第1導電型
の不純物と前記第2導電型の不純物との拡散距離の差に
より決定され、 前記ベース引出し領域は、前記エミッタ領域から前記所
定のベース幅以下の距離を隔てて設けられていることを
特徴とするバイポーラ型半導体装置。A first conductive type collector region; a first conductive type collector region; a first conductive type collector region; a first conductive type collector region;
A conductive type emitter region, a second conductive type base region having a predetermined base width sandwiched between the collector region and the emitter region, and a second conductive type base extraction region connected to the base region. The base region and the emitter region are formed by introducing a first conductivity type impurity and a second conductivity type impurity from an end of the same mask by a self-alignment process; The predetermined base width is determined by a difference in diffusion distance between the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity, and the base extraction region is a distance from the emitter region equal to or less than the predetermined base width. A bipolar type semiconductor device, wherein the bipolar type semiconductor device is provided with a space therebetween.
された半導体薄膜と、を備え、 前記半導体薄膜は、第1導電型のコレクタ領域と、第1
導電型のエミッタ領域と、前記コレクタ領域と前記エミ
ッタ領域とに挟まれ所定のベース幅を有する第2導電型
のベース領域と、前記ベース領域に接続された第2導電
型のベース引出し領域とを同一平面上に有し、 前記ベース領域と前記エミッタ領域とは、同一のマスク
の端部から第1導電型の不純物と第2導電型の不純物と
をセルフアラインメントプロセスにより導入することに
より構成され、前記所定のベース幅は、前記第1導電型
の不純物と前記第2導電型の不純物との拡散距離の差に
より決定され、 前記半導体薄膜は、さらに、前記第1導電型のエミッタ
領域に接続された第1導電型のエミッタ引出し領域を有
し、 前記エミッタ引出し領域は、第1導電型の第1の部分
と、前記第1の部分と前記エミッタ領域との間に設けら
れた第2の部分とを有することを特徴とするバイポーラ
型半導体装置。2. A semiconductor device comprising: an insulator; and a semiconductor thin film selectively laminated on the insulator, wherein the semiconductor thin film has a first conductivity type collector region,
A conductive type emitter region, a second conductive type base region having a predetermined base width sandwiched between the collector region and the emitter region, and a second conductive type base extraction region connected to the base region. The base region and the emitter region are formed by introducing a first conductivity type impurity and a second conductivity type impurity from an end of the same mask by a self-alignment process; The predetermined base width is determined by a difference in a diffusion distance between the first conductivity type impurity and the second conductivity type impurity, and the semiconductor thin film is further connected to the first conductivity type emitter region. A first conductivity type emitter lead-out region, wherein the emitter lead-out region is a first portion of a first conductivity type and a second portion provided between the first portion and the emitter region. Bipolar semiconductor device characterized by having a portion.
の両側にそれぞれ設けられ、 前記ベース引出し領域のそれぞれは、前記コレクタ領域
の両側において前記コレクタ領域とそれぞれ接合部を有
し、 前記接合部のそれぞれからのびる空乏層により前記コレ
クタ領域が空乏化しないように、前記接合部の間隔が一
定でないものとして構成されていることを特徴とする請
求項1または2に記載のバイポーラ型半導体装置。3. The base extraction region is provided on both sides of the base region. Each of the base extraction regions has a junction with the collector region on both sides of the collector region. 3. The bipolar semiconductor device according to claim 1, wherein an interval between the junctions is not constant so that the collector region is not depleted by a depletion layer extending from each of them. 4.
半導体薄膜が選択的に設けられ、前記半導体薄膜は第1
導電型のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域
と、前記コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所
定のベース幅を有する第2導電型のベース領域と、前記
ベース領域に接続された第2導電型のベース引出し領域
とを同一平面上に有するバイポーラ型半導体装置の製造
方法であって、 前記コレクタ領域は、絶縁層の上に設けられた半導体層
に第1導電型の不純物を導入することにより形成し、 前記ベース引き出し領域は、前記半導体層の上に第1の
マスクを形成し、前記第1のマスクの側面に側壁を形成
し、その側壁の外側の前記半導体層に第2導電型の不純
物を導入することによって形成し、 前記所定のパターン形状を有する半導体薄膜は、前記半
導体層の上に前記第1のマスクと互いに交差するように
第2のマスクを形成し、前記第1のマスクと共に前記半
導体層の上に形成した状態で前記半導体層を選択的にエ
ッチングし、さらに、等方性のエッチング方法により、
前記半導体層をサイドエッチングすることにより、前記
半導体層の側面を前記第1のマスクおよび前記第2のマ
スクの端部よりも後退させて形成し、 前記ベース領域は、前記第2のマスクの片側に第2導電
型の不純物を導入し、昇温してその不純物を前記半導体
薄膜の面内方向に沿って拡散させることによって前記第
2のマスクの下に形成し、 前記エミッタ領域は、前記第2のマスクの片側に第1導
電型の不純物を導入することにより形成することを特徴
とするバイポーラ型半導体装置の製造方法。4. A semiconductor thin film having a predetermined pattern shape is selectively provided on an insulator, and said semiconductor thin film is a first semiconductor thin film.
A collector region of a conductivity type, an emitter region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type having a predetermined base width sandwiched between the collector region and the emitter region, and a second region connected to the base region. A method for manufacturing a bipolar semiconductor device having a two-conductivity-type base extraction region on the same plane, wherein the collector region introduces a first-conductivity-type impurity into a semiconductor layer provided on an insulating layer. The base extraction region forms a first mask on the semiconductor layer, forms a side wall on a side surface of the first mask, and forms a second conductive layer on the semiconductor layer outside the side wall. A second mask is formed on the semiconductor layer so as to intersect with the first mask, wherein the second mask is formed by introducing a type impurity. Serial selectively etching the semiconductor layer in a state that is formed on the first mask with the semiconductor layer, further, the etching method isotropic,
By side-etching the semiconductor layer, a side surface of the semiconductor layer is formed to be receded from end portions of the first mask and the second mask, and the base region is formed on one side of the second mask. Forming an impurity under the second mask by introducing an impurity of the second conductivity type, and raising the temperature to diffuse the impurity along an in-plane direction of the semiconductor thin film; 2. A method for manufacturing a bipolar semiconductor device, comprising: forming a first conductive type impurity on one side of a second mask.
半導体薄膜が選択的に設けられ、前記半導体薄膜は第1
導電型のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域
と、前記コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所
定のベース幅を有する第2導電型のベース領域と、前記
ベース領域に接続された第2導電型のベース引出し領域
とを同一平面上に有するバイポーラ型半導体装置の製造
方法であって、 前記コレクタ領域は、絶縁層の上に設けられた半導体層
に第1導電型の不純物を導入することにより形成し、 前記ベース引き出し領域は、前記半導体層の上に第1の
マスクを形成し、前記第1のマスクの側面に側壁を形成
し、その側壁の外側の前記半導体層に第2導電型の不純
物を導入することによって形成し、 前記所定のパターン形状を有する半導体薄膜は、前記半
導体層の上に前記第1のマスクと互いに交差するように
第2のマスクを形成し、前記第1のマスクと共に前記半
導体層の上に形成した状態で前記半導体層を選択的にエ
ッチングして形成し、 前記ベース領域は、前記第2のマスクの片側に第2導電
型の不純物を導入し、 昇温してその不純物を前記半導体薄膜の面内方向に沿っ
て拡散させることによって前記第2のマスクの下に形成
し、 前記エミッタ領域は、前記第2のマスクの前記片側にお
いて、前記半導体薄膜の端部を覆う第3のマスクを設
け、前記第2のマスクと前記第3のマスクとの間の前記
半導体薄膜に第1導電型の不純物を導入することにより
形成することを特徴とするバイポーラ型半導体装置の製
造方法。5. A semiconductor thin film having a predetermined pattern shape is selectively provided on an insulator, and said semiconductor thin film is a first thin film.
A collector region of a conductivity type, an emitter region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type having a predetermined base width sandwiched between the collector region and the emitter region, and a second region connected to the base region. A method for manufacturing a bipolar semiconductor device having a two-conductivity-type base extraction region on the same plane, wherein the collector region introduces a first-conductivity-type impurity into a semiconductor layer provided on an insulating layer. The base extraction region forms a first mask on the semiconductor layer, forms a side wall on a side surface of the first mask, and forms a second conductive layer on the semiconductor layer outside the side wall. A second mask is formed on the semiconductor layer so as to intersect with the first mask, wherein the second mask is formed by introducing a type impurity. The semiconductor layer is selectively etched while being formed on the semiconductor layer together with the first mask, and the base region is doped with a second conductivity type impurity on one side of the second mask. Forming an emitter region under the second mask by raising the temperature and diffusing the impurity along an in-plane direction of the semiconductor thin film; and forming the emitter region on one side of the second mask. A third mask covering an end of the semiconductor thin film is provided, and the semiconductor thin film is formed by introducing a first conductivity type impurity into the semiconductor thin film between the second mask and the third mask. Of manufacturing a bipolar semiconductor device.
半導体薄膜が選択的に設けられ、前記半導体薄膜は第1
導電型のコレクタ領域と、第1導電型のエミッタ領域
と、前記コレクタ領域と前記エミッタ領域とに挟まれ所
定のベース幅を有する第2導電型のベース領域と、第2
導電型のベース引出し領域と、前記ベース領域と前記ベ
ース引出し領域とを接続する第2導電型のベース繋ぎ領
域とを同一平面上に有するバイポーラ型半導体装置の製
造方法であって、 前記コレクタ領域は、絶縁層の上に設けられた半導体層
に第1導電型の不純物を導入することにより形成し、 前記ベース引き出し領域は、前記半導体層の上に第1の
マスクを形成し、前記第1のマスクの側面に側壁を形成
し、その側壁の外側の前記半導体層に第2導電型の不純
物を導入することによって形成し、 前記ベース繋ぎ領域は、前記半導体層の上に前記第1の
マスクと互いに交差するように第2のマスクを形成し、
前記第2のマスクの前記片側において前記半導体薄膜に
対して第2導電型の不純物を前記半導体薄膜の主面に対
して斜めにイオン注入することにより形成し、 前記所定のパターン形状を有する半導体薄膜は、前記第
1のマスクと前記第2のマスクとを共に前記半導体層の
上に形成した状態で前記半導体層を選択的にエッチング
して形成し、 前記ベース領域は、前記第2のマスクの片側に第2導電
型の不純物を導入し、昇温してその不純物を前記半導体
薄膜の面内方向に沿って拡散させることによって前記第
2のマスクの下に形成し、 前記エミッタ領域は、前記第2のマスクの前記片側にお
いて前記半導体薄膜に第1導電型の不純物を導入するこ
とにより形成することを特徴とするバイポーラ型半導体
装置の製造方法。6. A semiconductor thin film having a predetermined pattern shape is selectively provided on an insulator, wherein said semiconductor thin film is a first semiconductor thin film.
A collector region of a conductivity type, an emitter region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type sandwiched between the collector region and the emitter region and having a predetermined base width;
A method for manufacturing a bipolar semiconductor device, comprising: a base region of a conductivity type; and a base connection region of a second conductivity type connecting the base region and the base region on the same plane. A first conductive type impurity is introduced into a semiconductor layer provided on the insulating layer, and the base extraction region forms a first mask on the semiconductor layer, A side wall is formed on a side surface of the mask, and a second conductive type impurity is introduced into the semiconductor layer outside the side wall. The base connecting region is formed on the semiconductor layer by the first mask and the first mask. Forming a second mask so as to cross each other,
A semiconductor thin film having a predetermined pattern shape formed by obliquely ion-implanting a second conductivity type impurity into the semiconductor thin film on the one side of the second mask with respect to a main surface of the semiconductor thin film; Is formed by selectively etching the semiconductor layer in a state where the first mask and the second mask are both formed on the semiconductor layer, and the base region is formed of the second mask. Introducing an impurity of the second conductivity type on one side, raising the temperature and diffusing the impurity along the in-plane direction of the semiconductor thin film to form an impurity under the second mask, A method for manufacturing a bipolar semiconductor device, comprising forming a semiconductor thin film on one side of a second mask by introducing an impurity of a first conductivity type into the semiconductor thin film.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063671A JPH11260830A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Bipolar semiconductor device and method of manufacturing the same |
| US09/267,775 US6174779B1 (en) | 1998-03-13 | 1999-03-15 | Method for manufacturing a lateral bipolar transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10063671A JPH11260830A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Bipolar semiconductor device and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260830A true JPH11260830A (en) | 1999-09-24 |
Family
ID=13236062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10063671A Pending JPH11260830A (en) | 1998-03-13 | 1998-03-13 | Bipolar semiconductor device and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260830A (en) |
-
1998
- 1998-03-13 JP JP10063671A patent/JPH11260830A/en active Pending
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