JPS62160761A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- 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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- JP
- Japan
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- film
- base
- emitter
- base region
- sic
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
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。
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。
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
。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
次に、本発明実施例を製造する方法について説明する。
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。
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。
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。
）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。
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。
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。
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
。
、それを第１図（ｂ）に示される如くバターニングする
。
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
。
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
。
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。
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。
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
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
Claims (1)
- 一導電型の半導体基板（１１）の同一導電型のベース領
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002286A JPS62160761A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61002286A JPS62160761A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62160761A true JPS62160761A (ja) | 1987-07-16 |
Family
ID=11525126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61002286A Pending JPS62160761A (ja) | 1986-01-10 | 1986-01-10 | 半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62160761A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02136560A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-25 | Hitachi Ltd | 燃料噴射制御装置 |
| US5378921A (en) * | 1991-10-21 | 1995-01-03 | Rohm Co., Ltd. | Heterojunction multicollector transistor |
-
1986
- 1986-01-10 JP JP61002286A patent/JPS62160761A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02136560A (ja) * | 1988-11-16 | 1990-05-25 | Hitachi Ltd | 燃料噴射制御装置 |
| US5378921A (en) * | 1991-10-21 | 1995-01-03 | Rohm Co., Ltd. | Heterojunction multicollector transistor |
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