JPS62160761A - Semiconductor device - Google Patents
Semiconductor deviceInfo
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- JPS62160761A JPS62160761A JP61002286A JP228686A JPS62160761A JP S62160761 A JPS62160761 A JP S62160761A JP 61002286 A JP61002286 A JP 61002286A JP 228686 A JP228686 A JP 228686A JP S62160761 A JPS62160761 A JP S62160761A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
ワイドギャップエミッタ上に絶縁物を介して少なくとも
その一部にベース引出し電極が延在してなる半導体装置
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Summary] This is a semiconductor device in which a base lead electrode extends over at least a portion of a wide gap emitter with an insulator interposed therebetween.
本発明は半導体装置に関するもので、さらに詳しく言え
ば、コレクタ・ベース容量(Ccβ)が小で高周波特性
に優れたワイドギャップエミッタをもったヘテロジャン
クション・バイポーラトランジスタに関するものである
。The present invention relates to a semiconductor device, and more specifically, to a heterojunction bipolar transistor having a wide gap emitter with a small collector-base capacitance (Ccβ) and excellent high frequency characteristics.
従来のバイポーラトランジスタはシリコン基板にホモジ
ャンクション(homo−junction ) NI
’Nを形成して作られた。第2図はかかるジャンクショ
ンのバンド構造が示されるが、N型のバンドギャップE
gは同じ材料で作られているのでP型のバンドギャップ
Egに等しいものとなっている。そこで、不純物濃度の
差においてエミッタ濃度N4がベース濃度P−よりも大
なることを利用して電流増幅率(t+p&)を稼ぐこと
になる。Conventional bipolar transistors have a homo-junction on a silicon substrate.
Made by forming 'N. Figure 2 shows the band structure of such a junction, with an N-type bandgap E
Since g is made of the same material, it is equal to the P-type band gap Eg. Therefore, the current amplification factor (t+p&) is gained by utilizing the fact that the emitter concentration N4 is larger than the base concentration P- in the difference in impurity concentration.
そこで、エミッタ/ベースにヘテロジャンクションをも
ったバイポーラトランジスタが提案された。ヘテロジャ
ンクションのバンド構造は第3図に示され、エミッタが
ワイドギャップになるような、すなわちEg1’ >E
g2になるような材料をもってくると、エレクトロンは
矢印■に示される如くバリヤqVnをこえて流れ、他方
ホールは矢印■で示す如くに流れるが、qvpの大きさ
のバリヤがホールに対して存在する。このバリヤQVI
)はqVnより大であるため電子電流に比ベホール電流
が流れ難くなる。すなわちエミッタ効率が上がることに
なる。かくして、Ipが小になりhFGを大きくとるこ
とができる。いいかえると、濃度差においてエミッタ濃
度に対してベース濃度が高濃度であっても、ホールに対
するバンドギャップが大きいからホール電流が流れ難(
なり、ベース濃度が高くても問題はない。そこでヘテロ
ジャンクションにおいてはベース濃度を大きくすること
ができる点において、ホモジャンクションではhfεを
稼ぐためにベース濃度を低く抑えなければならないのと
異なる。Therefore, a bipolar transistor with a heterojunction at the emitter/base was proposed. The band structure of the heterojunction is shown in Figure 3, where the emitter has a wide gap, i.e. Eg1'> E
When we bring a material such that g2, electrons flow across the barrier qVn as shown by the arrow ■, and holes flow as shown by the arrow ■, but a barrier of size qvp exists against the hole. . This barrier QVI
) is larger than qVn, so it becomes difficult for the Behole current to flow compared to the electron current. In other words, the emitter efficiency increases. In this way, Ip can be reduced and hFG can be increased. In other words, even if the base concentration is higher than the emitter concentration in terms of concentration difference, it is difficult for hole current to flow because the bandgap for holes is large (
Therefore, there is no problem even if the base concentration is high. Therefore, in a heterojunction, the base concentration can be increased, unlike in a homojunction, where the base concentration must be kept low in order to obtain hfε.
ここで、ベース濃度を低くするとベース抵抗が大になり
、また濃度が低いと空乏層の拡がりが大になってバンチ
スルーが発生しやすくなり、ベース幅を小さく (また
は狭く)するには限界がある。Here, when the base concentration is lowered, the base resistance increases, and when the concentration is lowered, the depletion layer spreads more and bunch-through is more likely to occur, so there is a limit to reducing the base width (or narrowing it). be.
それに対してヘテロジャンクションにすると、ベース濃
度を大きくとれるので、ベース抵抗が小になり、空乏層
の拡がりが小さいからバンチスルーに強くなる。その結
果、ベース幅を狭くしても十分対応できることになる。On the other hand, when a heterojunction is used, the base concentration can be increased, so the base resistance is reduced, and the spread of the depletion layer is small, making it resistant to bunch-through. As a result, even if the base width is narrowed, it can be sufficiently accommodated.
ということは、ベース抵抗が小さく、かつ、狭いベース
幅のトランジスタが得られ、周波数特性(1丁 )や遅
延特性(tpd )が改良される。This means that a transistor with a small base resistance and a narrow base width can be obtained, and the frequency characteristics (1 d) and delay characteristics (tpd) are improved.
以上を要約すると、エミッタとベースの接合において、
エミッタのバンドギャップが大なる材料でバイポーラト
ランジスタを作れば、ベース抵抗が小で、遮断周波数が
高く速度の速いトランジスタが得られるものである。To summarize the above, in the emitter and base junction,
If a bipolar transistor is made of a material with a large emitter bandgap, a transistor with low base resistance, high cutoff frequency, and high speed can be obtained.
従来、ワイドギャップのエミッタ材料としては、GaA
sなる化合物半導体に対してGaAlAsが用いられて
きたが、シリコン(Si)に対してバンドギャップの大
なる適当な材料が見出されなかった。しかし、最近はS
iに対してバンドギャップの大なる材料としてシリコン
カーバイト(SiC)または5IPO5(Semi−I
nsulating Po1ycrystalline
5ili−con )をSiの上に成長せしめる方法
が開発された。Conventionally, GaA has been used as a wide gap emitter material.
GaAlAs has been used as a compound semiconductor called s, but no suitable material with a large band gap compared to silicon (Si) has been found. However, recently S
Silicon carbide (SiC) or 5IPO5 (Semi-I
nsulating Polycrystalline
A method has been developed to grow 5ili-con) on Si.
第4図にSiCを用いる従来例が断面図で示され、同図
において、31は図示しないN+型の埋込層とN型エピ
タキシャル層が形成されたシリコン基板、32はベース
領域、33は5i02膜、34はワイドギャップエミッ
タを構成するSiC膜で、かがる構造においてはベース
領域上にプレーナ状にワイドギャップ材料が堆積されて
エミッタを構成するものである。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a conventional example using SiC, in which 31 is a silicon substrate on which an N+ type buried layer and an N-type epitaxial layer (not shown) are formed, 32 is a base region, and 33 is a 5i02 The film 34 is a SiC film constituting a wide-gap emitter, and in the overcast structure, a wide-gap material is deposited in a planar manner on a base region to constitute the emitter.
かかるトランジスタは前記したヘテロジャンクションの
利点を備えるものであるが、ベース領域の面積が大で、
図に矢印で囲った部分に寄生容量が発生し、コレクタ・
ベース容fft(CaI2)を大にし、トランジスタの
スイッチングスピードを低下させ、またベース抵抗(R
bb’)がベース面積が大なる分だけ増加する問題があ
る。Although such a transistor has the advantages of the heterojunction described above, the area of the base region is large;
Parasitic capacitance occurs in the area surrounded by arrows in the figure, and the collector
The base capacitance fft (CaI2) is increased to reduce the switching speed of the transistor, and the base resistance (R
There is a problem that bb') increases as the base area increases.
本発明はこのような点に鑑みて創作されたもので、Si
Cで構成したワイドギャップエミッタをもつトランジス
タにおいて、従来の寄生容量を減少させ、あわせてベー
ス抵抗を小に抑えたバイポーラトランジスタを製造する
方法を提供することを目的とする。The present invention was created in view of these points.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a bipolar transistor having a wide gap emitter made of C, in which conventional parasitic capacitance is reduced and base resistance is kept low.
第1図(a)と山)は本発明実施例の断面図と平面図で
あり、同図において、11はP型シリコン基板、12は
N+型の埋込層、13はN型エピタキシャル層、14は
ベース領域、15はフィールド酸化膜、16はSiC膜
、17は5i021R’、18はP+型にドープしたポ
リシリコン膜、19は5i02膜、20はベース電極窓
、21はエミッタ電極窓である。FIG. 1(a) and crest) are a cross-sectional view and a plan view of an embodiment of the present invention, in which 11 is a P-type silicon substrate, 12 is an N+ type buried layer, 13 is an N-type epitaxial layer, 14 is a base region, 15 is a field oxide film, 16 is a SiC film, 17 is 5i021R', 18 is a P+ type doped polysilicon film, 19 is a 5i02 film, 20 is a base electrode window, and 21 is an emitter electrode window. .
本発明の半導体装置においては、シリコン(Si)に対
してバンドギャップの大なるSiC映15をエミッタと
なる領域に被着し、その表面をSiO+膜16で覆い、
その上にベース引出し電極としてP1型にドープし基板
に形成されたベース領域14とコンタクトをとったポリ
シリコン膜17を形成したものである。In the semiconductor device of the present invention, a SiC film 15 having a larger band gap than silicon (Si) is deposited on a region that will become an emitter, and its surface is covered with a SiO+ film 16.
A polysilicon film 17 doped with P1 type and in contact with a base region 14 formed on the substrate is formed thereon as a base extraction electrode.
上記したヘテロジャンクション・バイポー−71−ラン
ジスタは前記した利点をもち、さらに、ベース領域14
とコンタクトをとるベース引出し電極はエミッタを構成
する5iCIA16を覆って形成されているので、エミ
ッタ・ベース間の距離を小にすることができ、ベース引
出し部はベース領域の拡がりからSiC膜とSiO2膜
とを除いた部分とコンタクトしているので、ベース領域
をも大幅に縮小でき、その結果CC[lを小にし、周波
数特性が改善され、かつ、ベース抵抗を小にしうるので
ある。The above-described heterojunction bipolar transistor has the above-described advantages, and furthermore, the base region 14
The base lead-out electrode is formed to cover the 5iCIA16 constituting the emitter, so the distance between the emitter and the base can be reduced, and the base lead-out part is formed by covering the SiC film and SiO2 film due to the expansion of the base region. Since the base region is in contact with the other parts, the base region can also be significantly reduced, and as a result, CC[l can be reduced, frequency characteristics can be improved, and base resistance can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第1図(alと(blの断面図および平面図を参照する
と、エミッタとなるSiC膜16はベース領域上にその
すべてがコンタクトをとった状態で形成されているので
、従来例の第4図との対比から明らかになる如く、ベー
ス・エミッタ間の距離が大幅に縮小されている。Referring to the cross-sectional view and plan view of FIG. As is clear from the comparison with , the distance between the base and emitter has been significantly reduced.
他方、ベース電極引出し部となるP+型にドープされた
ポリシリコン膜18は、SiC膜16を絶縁する5i0
2膜17を介して、SiC膜16を覆ってベース領域1
5の全面とコンタクトしている。そして、ポリシリコン
膜18とベース領域15との接触面積は、ベース領域の
面積から、SiC膜16とその上の5iOz膜17の拡
がりを除いた面積であり、しかもSiC膜16は前述し
た如〈従来例よりは小に形成されているので、ベース抵
抗が小に抑えられる。さらに、ベース領域はポリシリコ
ン膜18でつくられるベース電極引出し部が前記の如く
ベース領域とコンタクトするので、従来例に比べて十分
小に形成してよい。その結果、コレクタ・ベース間の容
量ccnを小に抑えることが可能となり、トランジスタ
の周波数特性が改善される。On the other hand, the P+ type doped polysilicon film 18 that serves as the base electrode lead-out portion is a 5i0 polysilicon film 18 that insulates the SiC film 16.
The base region 1 covers the SiC film 16 through the two films 17.
It is in contact with the entire surface of 5. The contact area between the polysilicon film 18 and the base region 15 is the area of the base region minus the spread of the SiC film 16 and the 5iOz film 17 thereon. Since it is formed smaller than the conventional example, the base resistance can be kept small. Further, the base region may be formed sufficiently smaller than the conventional example, since the base electrode extension portion made of the polysilicon film 18 contacts the base region as described above. As a result, it becomes possible to suppress the collector-base capacitance ccn to a small value, and the frequency characteristics of the transistor are improved.
ベース電極引出し部となるポリシリコン膜18とベース
とのコンタクトを改善しベースコンタクトを補償する目
的で、基板表面にボロンをイオン注入するとよい。In order to improve the contact between the base and the polysilicon film 18, which will become the base electrode lead-out portion, and to compensate for the base contact, boron ions may be implanted into the substrate surface.
エミッタとなるSiC膜16の上と側部の絶縁には・前
記した例では5i02膜を用いたが、それに代えてシリ
コン窒化膜を成長してもよい。In the above example, a 5i02 film was used to insulate the top and side portions of the SiC film 16 serving as the emitter, but a silicon nitride film may be grown instead.
ベース電極引出し部には、抵抗を小にするためにP“型
にドープしたポリシリコンを被着したが、それに代えて
他の金属またはシリサイドを用いてもよい。In order to reduce the resistance, P" type doped polysilicon is coated on the base electrode lead-out portion, but other metals or silicide may be used instead.
次に、本発明実施例を製造する方法について説明する。Next, a method for manufacturing an embodiment of the present invention will be described.
P型シリコン基板11に通常の技術でN+型の埋込層1
2、エピタキシャル層13を成長し、素子分離のための
フィールド酸化膜14(それはU溝であってもよい)を
形成し、例えばボロンをイオン注入してベース領域15
を形成する。An N+ type buried layer 1 is formed on a P type silicon substrate 11 using a normal technique.
2. Grow an epitaxial layer 13, form a field oxide film 14 for device isolation (it may be a U-groove), and implant boron ions, for example, to form a base region 15.
form.
次に、n型にドープされたSiC(または5IPO3’
)全面に被着し、続いて全面にSiO+膜を形成し、そ
れを第1図(b)に示される如くバターニングしてSi
O2で表面が覆われたSiC膜16を作る。Next, the n-type doped SiC (or 5IPO3'
), and then a SiO+ film is formed on the entire surface, and it is buttered as shown in Figure 1(b) to form a SiO+ film.
A SiC film 16 whose surface is covered with O2 is prepared.
次いで、再度全面に5iO2(またはシリコン窒化膜)
を成長し、基板表面のSiO2が除去されるまでリアク
ティブ・イオン・エツチングを行うと、第1図(alに
示される如く、SiC膜16の上方と側部のみがSiO
2膜17で覆われ、ベース領域15の表面が露出する。Next, 5iO2 (or silicon nitride film) is applied to the entire surface again.
When the SiC film 16 is grown and reactive ion etching is performed until the SiO2 on the substrate surface is removed, only the upper and side parts of the SiC film 16 become SiO2, as shown in FIG.
The base region 15 is covered with two films 17, and the surface of the base region 15 is exposed.
次に、P+型にドープしたポリシリコンを全面に成長し
、それを第1図(b)に示される如くバターニングする
。Next, P+ type doped polysilicon is grown over the entire surface and patterned as shown in FIG. 1(b).
最後に保護膜としてSiO2膜19膜形9し、それにベ
ース電極窓20とエミッタ電極窓21を窓開けし、続い
て通常の配線工程を行う。SiC膜16は5iOz膜1
7を介してポリシリコン膜で覆われているので、エミッ
タ電極窓21は第1図(blに示される位置に形成する
。Finally, a SiO2 film 19 is formed as a protective film, a base electrode window 20 and an emitter electrode window 21 are opened thereon, and then a normal wiring process is performed. SiC film 16 is 5iOz film 1
The emitter electrode window 21 is formed at the position shown in FIG.
以上述べてきたように本発明によれば、ヘテロジャンク
ション・バイポーラトランジスタにおいて、エミッタ・
ベース間キャリアを大幅に縮小でき、かつ、ベース面積
を小にし、寄生容量ならびにベース抵抗を縮小すること
が可能となり、高周波特性に優れた素子が提供される効
果がある。As described above, according to the present invention, in a heterojunction bipolar transistor, the emitter
The carriers between bases can be significantly reduced, the base area can be reduced, parasitic capacitance and base resistance can be reduced, and an element with excellent high frequency characteristics can be provided.
第1図(a)と(blは本発明実施例断面図と平面図、
第2図と第3図はそれぞれホモジャンクションとヘテロ
ジャンクションのバンド構造を示す図、第4図は従来例
断面図である。
第1図において、
11はシリコン基板、
12は埋込層、
13はエピタキシャル層、
14はベース領域、
15はフィールド酸化膜、
16はSiC膜、
17は SiO2膜、
18はポリシリコン膜、
19は 5i02膜、
20はベース電極窓、
21はエミッタ電極窓である。
第2図 第3図
彷し未づ列Chシ閲
第4図FIGS. 1(a) and (bl are a sectional view and a plan view of an embodiment of the present invention,
FIGS. 2 and 3 are diagrams showing the band structures of a homojunction and a heterojunction, respectively, and FIG. 4 is a sectional view of a conventional example. In FIG. 1, 11 is a silicon substrate, 12 is a buried layer, 13 is an epitaxial layer, 14 is a base region, 15 is a field oxide film, 16 is a SiC film, 17 is a SiO2 film, 18 is a polysilicon film, and 19 is a polysilicon film. 5i02 film, 20 is a base electrode window, and 21 is an emitter electrode window. Figure 2 Figure 3 Wandering column Ch view Figure 4
Claims (1)
域(15)上にシリコンに対してバンドギャップの大な
る材料膜(16)を設けてなるヘテロジャンクション・
バイポーラトランジスタにおいて、該膜(16)上には
その絶縁膜(17)を介してベース電極引出し部(18
)がベース領域(15)と接触して延在する構成とした
ことを特徴とする半導体装置。A heterojunction is formed by providing a material film (16) with a large bandgap relative to silicon on a base region (15) of the same conductivity type of a semiconductor substrate (11) of one conductivity type.
In the bipolar transistor, a base electrode extension portion (18) is provided on the film (16) via the insulating film (17).
) extends in contact with a base region (15).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002286A JPS62160761A (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | Semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002286A JPS62160761A (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | Semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62160761A true JPS62160761A (en) | 1987-07-16 |
Family
ID=11525126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002286A Pending JPS62160761A (en) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | Semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62160761A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02136560A (en) * | 1988-11-16 | 1990-05-25 | Hitachi Ltd | fuel injection control device |
| US5378921A (en) * | 1991-10-21 | 1995-01-03 | Rohm Co., Ltd. | Heterojunction multicollector transistor |
-
1986
- 1986-01-10 JP JP61002286A patent/JPS62160761A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02136560A (en) * | 1988-11-16 | 1990-05-25 | Hitachi Ltd | fuel injection control device |
| US5378921A (en) * | 1991-10-21 | 1995-01-03 | Rohm Co., Ltd. | Heterojunction multicollector transistor |
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