JP2000150532A - Semiconductor device and system using the same - Google Patents

Semiconductor device and system using the same

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JP2000150532A
JP2000150532A JP10327722A JP32772298A JP2000150532A JP 2000150532 A JP2000150532 A JP 2000150532A JP 10327722 A JP10327722 A JP 10327722A JP 32772298 A JP32772298 A JP 32772298A JP 2000150532 A JP2000150532 A JP 2000150532A
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JP
Japan
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semiconductor
region
base
semiconductor device
semiconductor region
Prior art date
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Application number
JP10327722A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Oue
栄司 大植
Masao Kondo
将夫 近藤
Katsuya Oda
克矢 小田
Katsuyoshi Washio
勝由 鷲尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transistor which operates fast with low power consumption by tilting the side wall of an opening of a base polycrystal silicon electrode, allowing the upper part of the opening to be wider while the lower part narrower, and reducing a base-collector capacitance with no increase in base resistance and emitter resistance. SOLUTION: A silicon oxide film 109 is etched using a mask with only a true region opened and a polycrystal silicon film 108 is worked into tapered form. The polycrystal silicon film 108 is, for example, worked by an anisotropic dry etching with much side-wall deposit. Thus, related to the polycrystal silicon film 108, an open area decreases at a constant rate due to the side-wall deposit as advances downward, resulting in its tapered side-wall. The contact area between the base polycrystal silicon electrode 108 and a polycrystal silicon graft base 112 is maintained without reducing open area at the upper part of an emitter opening while a base/collector capacitance is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は超高速バイポーラ型
半導体装置,半導体集積回路装置,光伝送システム装置
に関する。
The present invention relates to an ultra-high-speed bipolar semiconductor device, a semiconductor integrated circuit device, and an optical transmission system device.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2に従来のシリコン選択エピタキシャ
ル法を用いたバイポーラトランジスタの断面図を示す。
図2において、201はp型シリコン基板、202はn
+ 型埋込層、203はn- 型シリコンエピタキシャル成
長層、204,208,209,210,213,21
6はシリコン酸化膜、205はn+ 型リン拡散層、20
7はp型ベース電極用多結晶シリコン、206はシ
リコン窒化膜、212aは単結晶シリコン真性ベース
層、212bは多結晶シリコン・グラフトベース、214
は単結晶シリコンエミッタ、215はn+ 型エミッタ電
極用多結晶シリコン、217,218,219はアルミ
ニウム電極、である。図2の従来例は、特開平5−31534
2 号に記載されている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a sectional view of a bipolar transistor using a conventional silicon selective epitaxial method.
In FIG. 2, 201 is a p-type silicon substrate, 202 is n
+ Type buried layer, 203 is an n type silicon epitaxial growth layer, 204, 208, 209, 210, 213, 21
6 is a silicon oxide film, 205 is an n + type phosphorus diffusion layer, 20
7 is a polycrystalline silicon for ap + type base electrode, 206 is a silicon nitride film, 212a is a single crystal silicon intrinsic base layer, 212b is a polycrystalline silicon graft base, 214
Is a single-crystal silicon emitter, 215 is polycrystalline silicon for an n + -type emitter electrode, and 217, 218, and 219 are aluminum electrodes. The conventional example of FIG.
It is described in Issue 2.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】図2の従来技術では、
ベース/コレクタ容量低減のためにシリコン窒化膜206
のサイドエッチ量を減少させて、ベース領域212aと
コレクタ低濃度層203との接合面積を減少させる程、
ベース多結晶シリコン電極207と多結晶シリコングラ
フトベース212bの接触面積が減少し、ベース抵抗が
増加する。このように、図2の従来構造ではベース/コ
レクタ容量とベース抵抗とはトレードオフの関係があっ
た。また、ベース多結晶シリコン電極207と多結晶シ
リコングラフトベース212bの接触面積を変えずにシ
リコン酸化膜209を薄くした場合、エミッタ容量が増
加し、さらにエミッタ開口部のアスペクト比が増加し、
エミッタ抵抗も増加する。
In the prior art shown in FIG.
Silicon nitride film 206 to reduce base / collector capacitance
As the side-etch amount of the base region 212a and the low-concentration layer 203 is reduced,
The contact area between base polycrystalline silicon electrode 207 and polycrystalline silicon graft base 212b decreases, and the base resistance increases. Thus, in the conventional structure of FIG. 2, there is a trade-off relationship between the base / collector capacitance and the base resistance. When the silicon oxide film 209 is thinned without changing the contact area between the base polycrystalline silicon electrode 207 and the polycrystalline silicon graft base 212b, the emitter capacitance increases, and the aspect ratio of the emitter opening increases.
Emitter resistance also increases.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明においては、ベー
ス多結晶シリコン電極の開口部側壁を傾斜させ、開口部
上部は広く下部は狭くする。これにより、エミッタ開口
部上部の開口面積を縮小させることなく、ベース多結晶
シリコン電極と多結晶シリコングラフトベースの接触面
積を維持することができ、エミッタ抵抗とベース抵抗を
増加させることなく、ベース/コレクタ容量低減が可能
である。
According to the present invention, the side wall of the opening of the base polycrystalline silicon electrode is inclined, and the upper part of the opening is widened and the lower part is narrowed. Thereby, the contact area between the base polycrystalline silicon electrode and the polycrystalline silicon graft base can be maintained without reducing the opening area above the emitter opening, and without increasing the emitter resistance and the base resistance. The collector capacity can be reduced.

【0005】[0005]

【発明の実施の形態】図1に本発明の第1の実施例のト
ランジスタの断面図を示す。図1において、101はシ
リコン基板、102は高濃度コレクタ埋込み層、103
は低濃度コレクタ層、104,106,107,10
9,110,113,116はシリコン酸化膜、105
はn型コレクタコンタクト層、108はベース多結晶シ
リコン電極、111は単結晶半導体ベース層、112は
多結晶半導体グラフトベース、114はエミッタ多結晶
シリコン電極、115はエミッタ領域、117はエミッ
タ電極、118はベース電極、119はコレクタ電極で
ある。
FIG. 1 is a sectional view of a transistor according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is a silicon substrate, 102 is a high concentration collector burying layer, 103
Is a low concentration collector layer, 104, 106, 107, 10
9, 110, 113 and 116 are silicon oxide films, 105
Is an n-type collector contact layer, 108 is a base polycrystalline silicon electrode, 111 is a monocrystalline semiconductor base layer, 112 is a polycrystalline semiconductor graft base, 114 is an emitter polycrystalline silicon electrode, 115 is an emitter region, 117 is an emitter electrode, 118 Denotes a base electrode, and 119 denotes a collector electrode.

【0006】図3から図5に本発明の第1の実施例の製
造方法を示す。高濃度n型コレクタ埋込層102をシリ
コン基板101上に熱拡散により形成した後、シリコン
エピタキシャル成長により低濃度n型コレクタ層103
を形成する。真性領域とコレクタ領域予定部分を除く全
面をLOCOS法によりシリコン酸化膜104を形成す
る。あるいは、真性領域とコレクタ領域予定部分を除く
全面をドライエッチングにより400nm程度削り込
み、シリコン酸化膜104でその部分を埋込む。コレク
タ領域にイオン打ち込みによりn型コレクタコンタクト
層105を形成する(図3(a))。
FIGS. 3 to 5 show a manufacturing method according to a first embodiment of the present invention. After the high concentration n-type collector buried layer 102 is formed on the silicon substrate 101 by thermal diffusion, the low concentration n-type collector layer 103 is formed by silicon epitaxial growth.
To form A silicon oxide film 104 is formed by LOCOS on the entire surface except for the intrinsic region and a portion expected to be a collector region. Alternatively, the entire surface excluding the intrinsic region and the portion expected to be the collector region is cut by about 400 nm by dry etching, and the portion is buried with the silicon oxide film 104. An n-type collector contact layer 105 is formed in the collector region by ion implantation (FIG. 3A).

【0007】平面上で高濃度n型コレクタ埋込層102
を囲むように深さ3μmの溝を形成し、シリコン酸化膜
106を埋め込む。CVD法により全面にシリコン酸化
膜107を堆積する(図3(b))。
On a plane, a high concentration n-type collector burying layer 102
Is formed to have a depth of 3 μm, and the silicon oxide film 106 is buried. A silicon oxide film 107 is deposited on the entire surface by the CVD method (FIG. 3B).

【0008】200nm程度の多結晶シリコン膜108
を全面に形成した後、p型不純物をイオン打ち込みにて
多結晶シリコン膜108に添加する。ベース多結晶シリ
コン領域部分を残して多結晶シリコン膜108を除去す
る。その上に500nm程度のシリコン酸化膜109を
堆積する(図3(c))。
A polycrystalline silicon film 108 of about 200 nm
Is formed on the entire surface, and a p-type impurity is added to the polycrystalline silicon film 108 by ion implantation. The polycrystalline silicon film is removed except for the base polycrystalline silicon region. A silicon oxide film 109 of about 500 nm is deposited thereon (FIG. 3C).

【0009】真性領域のみを開孔するマスクを用いてシ
リコン酸化膜109をエッチングする。さらに、多結晶
シリコン膜108をテーパー形状に加工する。たとえ
ば、多結晶シリコン膜108を側壁堆積物が多い異方性
ドライエッチングを用いて加工する。これにより、多結
晶シリコン膜108は下方に向かうほど側壁堆積物によ
り開口面積が一定の割合で減少し、その側壁はテーパー
形状となる。この後、シリコン酸化膜110を堆積し、
異方性のドライエッチングによりシリコン酸化膜のサイ
ドウォール110を形成する。このとき、ドライエッチ
ング量はシリコン酸化膜110と多結晶シリコン膜10
8の合計膜厚で行い、サイドウォール110側壁下部を垂
直な面にする(図4(a))。
The silicon oxide film 109 is etched using a mask for opening only the intrinsic region. Further, the polycrystalline silicon film 108 is processed into a tapered shape. For example, the polycrystalline silicon film 108 is processed by using anisotropic dry etching with a large amount of sidewall deposits. As a result, the opening area of the polycrystalline silicon film 108 decreases at a constant rate due to the side wall deposit as it goes downward, and the side wall becomes tapered. Thereafter, a silicon oxide film 110 is deposited,
A sidewall 110 of a silicon oxide film is formed by anisotropic dry etching. At this time, the dry etching amount is the same as that of the silicon oxide film 110 and the polycrystalline silicon film 10.
8 so that the lower part of the side wall 110 is made a vertical surface (FIG. 4A).

【0010】シリコン窒化膜107をウェットエッチに
よりサイドエッチする。その後、開孔された真性領域上
に単結晶シリコンおよびシリコン・ゲルマニウム混晶1
11を、多結晶シリコン膜108の底面に多結晶シリコ
ンおよびシリコン・ゲルマニウム混晶112を選択的に
形成する(図4(b))。
The silicon nitride film 107 is side-etched by wet etching. Then, a single crystal silicon and a silicon-germanium mixed crystal 1 are formed on the opened intrinsic region.
Then, polycrystalline silicon and a silicon-germanium mixed crystal 112 are selectively formed on the bottom surface of the polycrystalline silicon film 108 (FIG. 4B).

【0011】シリコン酸化膜113を堆積し、異方性の
ドライエッチングによりシリコン酸化膜サイドウォール
113を形成する。その後、全面に高濃度のn型多結晶
シリコン114を堆積し、エミッタ領域周辺部を覆うパ
ターンのレジストマスクを用いてエッチングし、多結晶
シリコンエミッタ電極114を形成する。次に、900
℃,30秒程度の熱処理を行い、多結晶シリコンエミッ
タ電極よりn型不純物をベース層111表面に拡散し、
エミッタ領域115を形成する(図5(a))。
A silicon oxide film 113 is deposited, and a silicon oxide film sidewall 113 is formed by anisotropic dry etching. Thereafter, high-concentration n-type polycrystalline silicon 114 is deposited on the entire surface and etched using a resist mask having a pattern covering the periphery of the emitter region to form a polycrystalline silicon emitter electrode 114. Then 900
C. for about 30 seconds to diffuse n-type impurities from the polycrystalline silicon emitter electrode to the surface of the base layer 111,
An emitter region 115 is formed (FIG. 5A).

【0012】シリコン酸化膜116を堆積し、エミッ
タ,ベース,コレクタの各多結晶シリコン電極上のシリ
コン酸化膜116をドライエッチングにより開孔し、タ
ングステンによりエミッタ電極117,ベース電極11
8,コレクタ電極119を形成する。以上の製造方法に
より図1に示す構造になる(図5(b))。
A silicon oxide film 116 is deposited, the silicon oxide film 116 on each of the polycrystalline silicon electrodes of the emitter, base and collector is opened by dry etching, and the emitter electrode 117 and the base electrode 11 are made of tungsten.
8. A collector electrode 119 is formed. The structure shown in FIG. 1 is obtained by the above manufacturing method (FIG. 5B).

【0013】図6から図9に本発明の第2の実施例の製
造方法を示す。高濃度n型コレクタ埋込層102をシリ
コン基板101上に熱拡散により形成した後、シリコン
エピタキシャル成長により低濃度n型コレクタ層103
を形成する。真性領域とコレクタ領域予定部分を除く全
面をLOCOS法によりシリコン酸化膜104を形成す
る。あるいは、真性領域とコレクタ領域予定部分を除く
全面をドライエッチングにより400nm程度削り込
み、シリコン酸化膜104でその部分を埋込む。コレク
タ領域にイオン打ち込みによりn型コレクタコンタクト
層105を形成する(図6(a))。
FIGS. 6 to 9 show a manufacturing method according to a second embodiment of the present invention. After the high concentration n-type collector buried layer 102 is formed on the silicon substrate 101 by thermal diffusion, the low concentration n-type collector layer 103 is formed by silicon epitaxial growth.
To form A silicon oxide film 104 is formed by LOCOS on the entire surface except for the intrinsic region and a portion expected to be a collector region. Alternatively, the entire surface excluding the intrinsic region and the portion expected to be the collector region is cut by about 400 nm by dry etching, and the portion is buried with the silicon oxide film 104. An n-type collector contact layer 105 is formed in the collector region by ion implantation (FIG. 6A).

【0014】平面上で高濃度n型コレクタ埋込層102
を囲むように深さ3μmの溝を形成し、シリコン酸化膜
106を埋込む。CVD法により全面にシリコン酸化膜
107を堆積する(図6(b))。
On a plane, a high concentration n-type collector buried layer 102
Is formed with a depth of 3 μm so as to surround the silicon oxide film 106. Silicon oxide film on entire surface by CVD method
107 is deposited (FIG. 6B).

【0015】50nm程度の多結晶シリコン膜108を
形成した後、p型不純物をイオン打ち込みにて多結晶シ
リコン膜108に添加する。その後、20nm程度のシ
リコン酸化膜120,150nm程度の多結晶シリコン
121を積層し、ベース電極領域部分を残して多結晶シ
リコン121,シリコン酸化膜120,多結晶シリコン
膜108を除去する。その上にシリコン酸化膜109を
堆積する(図6(c))。
After forming a polysilicon film 108 of about 50 nm, a p-type impurity is added to the polysilicon film 108 by ion implantation. Thereafter, a silicon oxide film 120 of about 20 nm and a polycrystalline silicon 121 of about 150 nm are laminated, and the polycrystalline silicon 121, the silicon oxide film 120, and the polycrystalline silicon film 108 are removed except for the base electrode region. A silicon oxide film 109 is deposited thereon (FIG. 6C).

【0016】真性領域のみを開孔するマスクを用いてシ
リコン酸化膜109をエッチングしたのち、多結晶シリ
コン膜121をテーパー形状に加工する。たとえば、多
結晶シリコン膜121を側壁堆積物が多い異方性ドライ
エッチングを用いて加工する。これにより、多結晶シリ
コン膜121は下方に向かうほど側壁堆積物により開口
面積が一定の割合で減少し、その側壁はテーパー形状と
なる。その後、シリコン酸化膜120をエッチングし、
多結晶シリコン膜108は多結晶シリコン膜120と同
様に加工する。この後、シリコン酸化膜110を堆積
し、異方性のドライエッチングによりシリコン酸化膜の
サイドウォール110を形成する。このとき、ドライエ
ッチング量はシリコン酸化膜110と多結晶シリコン膜
108の合計膜厚で行い、サイドウォール110側壁下
部を垂直な面にする(図7(a))。
After etching the silicon oxide film 109 using a mask for opening only the intrinsic region, the polycrystalline silicon film 121 is processed into a tapered shape. For example, the polycrystalline silicon film 121 is processed by using anisotropic dry etching with a large amount of sidewall deposits. As a result, the opening area of the polycrystalline silicon film 121 is reduced at a constant rate by the side wall deposits as it goes downward, and the side wall becomes tapered. After that, the silicon oxide film 120 is etched,
The polycrystalline silicon film 108 is processed in the same manner as the polycrystalline silicon film 120. Thereafter, a silicon oxide film 110 is deposited, and a sidewall 110 of the silicon oxide film is formed by anisotropic dry etching. At this time, the dry etching amount is performed by the total thickness of the silicon oxide film 110 and the polycrystalline silicon film 108, and the lower part of the side wall 110 is made a vertical surface (FIG. 7A).

【0017】シリコン窒化膜107をウェットエッチに
よりサイドエッチする。その後、開孔された真性領域上
に単結晶シリコンおよびシリコン・ゲルマニウム混晶1
11を、多結晶シリコン膜108の底面に多結晶シリコ
ンおよびシリコン・ゲルマニウム混晶112を選択的に
形成する(図7(b))。
The silicon nitride film 107 is side-etched by wet etching. Then, a single crystal silicon and a silicon-germanium mixed crystal 1 are formed on the opened intrinsic region.
11 is formed on the bottom surface of the polycrystalline silicon film 108 by selectively forming polycrystalline silicon and a silicon-germanium mixed crystal 112 (FIG. 7B).

【0018】シリコン酸化膜113を堆積し、異方性の
ドライエッチングによりシリコン酸化膜サイドウォール
113を形成する。その後、全面に高濃度のn型多結晶
シリコン114を堆積し、エミッタ領域周辺部を覆うパ
ターンのレジストマスクを用いてエッチングし、多結晶
シリコンエミッタ電極114を形成する。次に、900
℃,30秒程度の熱処理を行い、多結晶シリコンエミッ
タ電極よりn型不純物をベース層111表面に拡散し、
エミッタ領域115を形成する(図8(a))。
A silicon oxide film 113 is deposited, and a silicon oxide film sidewall 113 is formed by anisotropic dry etching. Thereafter, high-concentration n-type polycrystalline silicon 114 is deposited on the entire surface and etched using a resist mask having a pattern covering the periphery of the emitter region to form a polycrystalline silicon emitter electrode 114. Then 900
C. for about 30 seconds to diffuse n-type impurities from the polycrystalline silicon emitter electrode to the surface of the base layer 111,
An emitter region 115 is formed (FIG. 8A).

【0019】多結晶シリコンエミッタ電極114をレジ
ストで覆い、シリコン酸化膜109,多結晶シリコン1
08を除去する(図8(b))。
The polycrystalline silicon emitter electrode 114 is covered with a resist, and a silicon oxide film 109, polycrystalline silicon 1
08 is removed (FIG. 8B).

【0020】シリコン酸化膜116を堆積し、エミッ
タ,ベース,コレクタの各多結晶シリコン電極上のシリ
コン酸化膜116をドライエッチングにより開孔し、タ
ングステンによりエミッタ電極117,ベース電極11
8,コレクタ電極119を形成する(図9)。
A silicon oxide film 116 is deposited, the silicon oxide film 116 on each of the polycrystalline silicon electrodes of the emitter, base and collector is opened by dry etching, and the emitter electrode 117 and the base electrode 11 are made of tungsten.
8. A collector electrode 119 is formed (FIG. 9).

【0021】本実施例によれば、ベース抵抗は第1の実
施例に比べて1/2となる。
According to the present embodiment, the base resistance is 1 / compared to the first embodiment.

【0022】図10に本発明の第3の実施例の断面図を
示す。本実施例は多結晶シリコン108上に金属シリサ
イド124を形成し、第1の実施例と同様な製造方法を
使用する。本構造を用いることにより、ベース抵抗は第
1の実施例に比べて1/2となる。
FIG. 10 is a sectional view of a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, a metal silicide 124 is formed on polycrystalline silicon 108, and the same manufacturing method as in the first embodiment is used. By using this structure, the base resistance is reduced by half compared to the first embodiment.

【0023】図11に本発明の第4の実施例の断面図を
示す。本実施例はシリコン基板101上にシリコン酸化膜
120,単結晶シリコン層121を有するSOI基板を
用いて、第1の実施例と同様な製造方法を使用する。本
構造を用いることにより、コレクタ/基板容量は第1の
実施例に比べて1/2となる。
FIG. 11 is a sectional view of a fourth embodiment of the present invention. In the present embodiment, a manufacturing method similar to that of the first embodiment is used using an SOI substrate having a silicon oxide film 120 and a single crystal silicon layer 121 on a silicon substrate 101. By using this structure, the capacity of the collector / substrate is reduced to half of that of the first embodiment.

【0024】図12は本発明の第5の実施例を示す光伝
送システムの前置増幅回路図である。本実施例は前記実
施例に従って製造した半導体装置を回路上の増幅トラン
ジスタ301,バッファ回路のトランジスタ302およ
び303に用いた例である。フォトダイオード306か
ら入力を増幅し、トランジスタ301,302,303と
抵抗304,305からなる増幅回路を経て、出力バッ
ファ307から出力を行う回路である。前記実施例に従
って製造した半導体装置を用いることで本回路は40G
hz以上の帯域を有する。
FIG. 12 is a preamplifier circuit diagram of an optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the semiconductor device manufactured according to the above embodiment is used for the amplification transistor 301 on the circuit and the transistors 302 and 303 of the buffer circuit. This circuit amplifies the input from the photodiode 306 and outputs the signal from the output buffer 307 through an amplifier circuit including transistors 301, 302, 303 and resistors 304, 305. By using the semiconductor device manufactured according to the above-described embodiment, this circuit can achieve 40 G
hz or more.

【0025】図13は本発明の第6の実施例を示す光受
信モジュール中のフォトダイオードと前置増幅器を含む
フロントエンドモジュールである。本実施例は前記実施
例に従って製造した半導体装置を、前記第5実施例の前
置増幅回路を用い、これを集積回路チップとし、フロン
トエンドモジュールに適用した例である。光ファイバー
401から入力した光信号はレンズ402により集光さ
れフォトダイオードIC403で電気信号に変換され
る。電気信号は基板407上の配線405を通して前置
増幅器IC404で増幅され出力端子406から出力さ
れる。
FIG. 13 shows a front end module including a photodiode and a preamplifier in an optical receiving module according to a sixth embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which a semiconductor device manufactured according to the above embodiment is applied to a front-end module using the preamplifier circuit of the fifth embodiment as an integrated circuit chip. An optical signal input from the optical fiber 401 is condensed by a lens 402 and converted into an electric signal by a photodiode IC 403. The electric signal is amplified by the preamplifier IC 404 through the wiring 405 on the substrate 407 and output from the output terminal 406.

【0026】図14は本発明の第7の実施例を示す光伝
送システムの構成図である。本実施例は前記実施例に従
って製造した半導体装置を、データを超高速で送信する
光送信モジュール513、および受信する光受信モジュ
ール514の両伝送システムに適用した例である。
FIG. 14 is a configuration diagram of an optical transmission system according to a seventh embodiment of the present invention. This embodiment is an example in which the semiconductor device manufactured according to the above embodiment is applied to both transmission systems of an optical transmission module 513 for transmitting data at an ultra-high speed and an optical reception module 514 for receiving data.

【0027】本実施例では前記実施例に従って製造した
半導体装置により送信側電気信号510を処理する多重
変換デジタル回路501、および半導体レーザ503を
駆動するための半導体レーザ駆動アナログ回路502か
らなる光送信モジュール513、更には送信された光信
号511をフォトダイオード504により変換した受信
側電気信号512を増幅する前置増幅器505、および
自動利得制御増幅器506,クロック抽出回路507,
識別回路508の各アナログ回路、およびデジタル回路
である分離変換回路509等で構成される光受信モジュ
ール514を構成する。ここで、フォトダイオード50
4,前置増幅器505は前記実施例に従って製造した半
導体装置は遮断周波数、および最大遮断周波数が100
Ghzと超高速で動作が可能なため、1秒当たり40G
ビットと大容量の信号を超高速で送受信することができ
る。
In this embodiment, an optical transmission module comprising a multiplex conversion digital circuit 501 for processing a transmission-side electric signal 510 by a semiconductor device manufactured according to the above embodiment, and a semiconductor laser driving analog circuit 502 for driving a semiconductor laser 503. 513, a preamplifier 505 for amplifying a receiving-side electric signal 512 obtained by converting a transmitted optical signal 511 by a photodiode 504, an automatic gain control amplifier 506, a clock extracting circuit 507,
The optical receiver module 514 includes the analog circuits of the identification circuit 508 and the separation / conversion circuit 509 which is a digital circuit. Here, the photodiode 50
4. The preamplifier 505 has a cutoff frequency and a maximum cutoff frequency of 100 for the semiconductor device manufactured according to the above embodiment.
Ghz and can operate at ultra high speed, 40G per second
Bits and large capacity signals can be transmitted and received at ultra-high speeds.

【0028】[0028]

【発明の効果】本発明によれば、ベース抵抗とエミッタ
抵抗を増加させることなく、ベース/コレクタ容量を低
減できる。これにより、低消費電力で高速に動作するト
ランジスタが得られる。
According to the present invention, the base / collector capacitance can be reduced without increasing the base resistance and the emitter resistance. Thus, a transistor which operates at high speed with low power consumption can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例のバイポーラトランジス
タの断面図。
FIG. 1 is a sectional view of a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来のバイポーラトランジスタの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional bipolar transistor.

【図3】本発明の第1の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第1の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第2の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第2の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第2の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第2の実施例のバイポーラトランジス
タの製造工程を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a manufacturing process of the bipolar transistor according to the second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3の実施例のバイポーラトランジ
スタの断面図。
FIG. 10 is a sectional view of a bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図11】本発明の第4の実施例のバイポーラトランジ
スタの断面図。
FIG. 11 is a sectional view of a bipolar transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図12】本発明の第5の実施例の光伝送システムの前
置増幅器の回路図。
FIG. 12 is a circuit diagram of a preamplifier of an optical transmission system according to a fifth embodiment of the present invention.

【図13】本発明の第6の実施例の光伝送システムのフ
ロントエンドモジュールの断面図。
FIG. 13 is a sectional view of a front-end module of an optical transmission system according to a sixth embodiment of the present invention.

【図14】本発明の第7の実施例の光伝送システムの構
成を示すブロック図。
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of an optical transmission system according to a seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101,126…シリコン基板、102…高濃度n型コ
レクタ領域、103…低濃度n型コレクタ領域、10
4,106,109,110,113,116,12
0,125…シリコン酸化膜、107…シリコン窒化
膜、108…ベース多結晶シリコン電極、111…単結
晶半導体ベース層、112…多結晶半導体のグラフトベ
ース、114…エミッタ多結晶シリコン電極、115…
エミッタ領域、117…エミッタ電極、118…ベース
電極、119…コレクタ電極、121…多結晶シリコン
層、122…金属ベース層、123…金属エミッタ層、
124…金属シリサイド層、201…p型シリコン基
板、202…n型埋込層、203…n- 型シリコン
エピタキシャル層、204…シリコン酸化膜、205…
+ 型リン拡散層、206…シリコン窒化膜、207…
+ 型ベース電極用多結晶シリコン、208,209,
210,213,216…シリコン酸化膜、212a…
単結晶シリコン真性ベース層、212b…多結晶シリコ
ン・グラフトベース、214…エミッタ、215…n+
型エミッタ電極用多結晶シリコン、217,218,2
19…Al系電極、301,302,303…トランジ
スタ、304,305…抵抗、306…フォトダイオー
ド、307…出力バッファ、401…光ファイバー、4
02…レンズ、403…フォトダイオード、404…前
置増幅器IC、405…配線、406…出力端子、40
7…基板、408…パッケージ、501…多重変換デジ
タル回路、502…半導体レーザ駆動アナログ回路、5
03…半導体レーザ、504…フォトダイオード、50
5…前置増幅器、506…自動利得制御増幅器、507
…クロック抽出回路、508…識別回路、509…分離
変換回路、510…送信側電気信号、511…送信され
た光信号、512…受信側電気信号、513…光送信モ
ジュール、514…光受信モジュール。
101, 126: silicon substrate, 102: high concentration n-type collector region, 103: low concentration n-type collector region, 10
4,106,109,110,113,116,12
0, 125: silicon oxide film, 107: silicon nitride film, 108: base polycrystalline silicon electrode, 111: single crystal semiconductor base layer, 112: graft base of polycrystalline semiconductor, 114: emitter polycrystalline silicon electrode, 115 ...
Emitter region, 117: emitter electrode, 118: base electrode, 119: collector electrode, 121: polycrystalline silicon layer, 122: metal base layer, 123: metal emitter layer,
124 ... metal silicide layer, 201 ... p-type silicon substrate, 202 ... n + -type buried layer, 203 ... n - -type silicon epitaxial layer, 204 ... silicon oxide film, 205 ...
n + type phosphorus diffusion layer, 206 ... silicon nitride film, 207 ...
polycrystalline silicon for p + type base electrode, 208, 209,
210, 213, 216 ... silicon oxide film, 212a ...
Monocrystalline silicon intrinsic base layer, 212b polycrystalline silicon graft base, 214 emitter, 215 n +
-Type polysilicon for emitter electrodes, 217, 218, 2
19: Al-based electrode, 301, 302, 303: transistor, 304, 305: resistor, 306: photodiode, 307: output buffer, 401: optical fiber, 4
02: lens, 403: photodiode, 404: preamplifier IC, 405: wiring, 406: output terminal, 40
Reference numeral 7: substrate, 408: package, 501: multiplex conversion digital circuit, 502: semiconductor laser drive analog circuit, 5
03: semiconductor laser, 504: photodiode, 50
5: Preamplifier, 506: Automatic gain control amplifier, 507
... Clock extraction circuit, 508 identification circuit, 509 separation conversion circuit, 510 transmission electric signal, 511 transmitted optical signal, 512 reception electric signal, 513 optical transmission module, 514 optical reception module.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H04B 10/28 10/26 10/14 10/04 10/06 (72)発明者 小田 克矢 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者 鷲尾 勝由 東京都国分寺市東恋ケ窪一丁目280番地 株式会社日立製作所中央研究所内 Fターム(参考) 4M118 AB05 AB07 BA02 CA02 5F003 AP05 BA97 BB04 BB06 BB08 BB90 BC08 BE08 BF06 BM01 BP11 BP21 BP31 BP41 BP93 BS04 5F049 MA01 NA20 NB01 TA14 5K002 AA01 AA03 BA02 BA07 BA13 BA31 DA05 FA01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H04B 10/28 10/26 10/14 10/04 10/06 (72) Inventor Katsuya Oda Kokubunji, Tokyo 1-280, Higashi-Koigakubo, Hitachi, Ltd. Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Katsuyoshi Washio 1,280, Higashi-Koikekubo, Kokubunji-shi, Tokyo F-term, Central Research Laboratory, Hitachi, Ltd. BB04 BB06 BB08 BB90 BC08 BE08 BF06 BM01 BP11 BP21 BP31 BP41 BP93 BS04 5F049 MA01 NA20 NB01 TA14 5K002 AA01 AA03 BA02 BA07 BA13 BA31 DA05 FA01

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体基体と、半導体基体の
主面部に接触してある第1の絶縁膜および第1導電型と
反対導電型の第2導電型の第1半導体領域と、第1の半
導体領域に接してある第1導電型の第2の半導体領域
と、第1の絶縁膜および第1の半導体領域と接してある
第2導電型の第1の多結晶半導体領域とからなり、第1
の多結晶半導体領域が第2の半導体領域上に開口部を有
し、開口部面積が第1の半導体領域から離れるほど広が
ることを特徴とする半導体装置。
A semiconductor substrate of a first conductivity type, a first insulating film in contact with a main surface of the semiconductor substrate, and a first semiconductor region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type; A first conductive type second semiconductor region in contact with the first semiconductor region and a second conductive type first polycrystalline semiconductor region in contact with the first insulating film and the first semiconductor region; Become the first
Wherein the polycrystalline semiconductor region has an opening above the second semiconductor region, and the area of the opening increases as the distance from the first semiconductor region increases.
【請求項2】上記開口部面積が一定の領域が1ヶ所以上
存在する請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein at least one region having a constant opening area exists.
【請求項3】上記半導体基体はバイポーラトランジスタ
のコレクタ領域であり、上記第1の半導体領域はベース
領域であり、上記第2の半導体領域はエミッタ領域であ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor substrate is a collector region of a bipolar transistor, said first semiconductor region is a base region, and said second semiconductor region is an emitter region. Semiconductor device.
【請求項4】上記第1の半導体領域はシリコン・ゲルマ
ニウムからなることを特徴とする請求項2記載の半導体
装置。
4. The semiconductor device according to claim 2, wherein said first semiconductor region is made of silicon germanium.
【請求項5】上記第1の半導体領域は、上記第1の絶縁
膜の開口部によりその底面形状が規定されたことを特徴
とする請求項1記載の半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein a bottom shape of said first semiconductor region is defined by an opening of said first insulating film.
【請求項6】上記第1導電型はn型であり、上記第2導
電型はp型であり、上記半導体装置は上記第1の半導体
領域および上記第2の半導体領域および上記第3の半導
体領域によりバイポーラトランジスタが構成されるよう
に成したことを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
6. The semiconductor device according to claim 6, wherein the first conductivity type is n-type, the second conductivity type is p-type, and the semiconductor device is the first semiconductor region, the second semiconductor region, and the third semiconductor region. 2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the region forms a bipolar transistor.
【請求項7】光信号を受け電気信号を出力する受光素子
と、受光素子からの電気信号を受ける第1の増幅回路
と、上記第1の増幅回路の出力を受ける第2の増幅回路
と、所定のクロック信号に同期して、上記第2の増幅回
路の出力をディジタル信号に変換する識別器とを有する
光受信システムであって、上記第1の増幅回路は、上記
受光素子にそのベースが接続された第1のバイポーラト
ランジスタと、上記第1のバイポーラトランジスタのコ
レクタにそのベースが接続されそのコレクタが上記第2
の増幅回路の入力に接続された第2のバイポーラトラン
ジスタを有し、上記第1または第2のバイポーラトラン
ジスタの少なくとも1つは、請求項1または2に記載さ
れた半導体装置により構成されたことを特徴とする光受
信システム。
7. A light receiving element for receiving an optical signal and outputting an electric signal, a first amplifier circuit for receiving an electric signal from the light receiving element, a second amplifier circuit for receiving an output of the first amplifier circuit, An optical discriminator for converting an output of the second amplifying circuit into a digital signal in synchronization with a predetermined clock signal, wherein the first amplifying circuit has a base connected to the light receiving element. A first bipolar transistor connected thereto, a base connected to a collector of the first bipolar transistor, and a collector connected to the second bipolar transistor;
And a second bipolar transistor connected to an input of the amplifier circuit, wherein at least one of the first and second bipolar transistors is constituted by the semiconductor device according to claim 1 or 2. Characteristic optical receiving system.
【請求項8】上記第1または第2のバイポーラトランジ
スタのいずれもが、請求項1または2に記載された半導
体装置により構成されたことを特徴とする光受信システ
ム。
8. An optical receiving system, wherein each of the first and second bipolar transistors is constituted by the semiconductor device according to claim 1.
【請求項9】上記第1および第2のバイポーラトランジ
スタは単一の半導体チップ上に形成され、上記受光素子
と上記半導体チップとは単一の基板上に実装されたこと
を特徴とする請求項7または8記載の光受信システム。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first and second bipolar transistors are formed on a single semiconductor chip, and said light receiving element and said semiconductor chip are mounted on a single substrate. 9. The optical receiving system according to 7 or 8.
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