JP2001035858A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JP2001035858A
JP2001035858A JP11206182A JP20618299A JP2001035858A JP 2001035858 A JP2001035858 A JP 2001035858A JP 11206182 A JP11206182 A JP 11206182A JP 20618299 A JP20618299 A JP 20618299A JP 2001035858 A JP2001035858 A JP 2001035858A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
insulating layer
base
forming
semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP11206182A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Koichiro Yuki
康一郎 幸
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP11206182A priority Critical patent/JP2001035858A/en
Publication of JP2001035858A publication Critical patent/JP2001035858A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bipolar transistor, which is low in a base resistance and can be actuated at a high speed, and the manufacturing method of the bipolar transistor. SOLUTION: A collector layer 12 is formed on a region on the vicinity of the surface of an Si substrate 10 and an Si1-xGex/Si layer 21 is formed on the layer 12. A polysilicon emitter layer 30 is provided on the central part of the layer 21 and a third insulating layer 42, a first sidewall 24, a P+ regrowth Si layer 25 and a fourth insulating layer 26 are provided in such a way as to encircle the layer 30. An internal base 29 and an external base 19 are formed in a self alignment and the distance (W2-W1)/2 between an emitter-base junction part and the base 19 is set so as to coincide with the thickness of the sidewall 24. As there is no need to anticipate a margin, a base resistance can be reduced and at the same time, the parasitic capacitance between electrodes can be also reduced.

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、半導体装置の製造
方法に関し、特にヘテロバイポーラトランジスタの製造
方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a method for manufacturing a hetero-bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、シリコン基板上に形成されるバイ
ポーラトランジスタのエミッタ・ベース間,ベース・コ
レクタ間の接合をヘテロ接合とすることにより、優れた
電気伝導特性を持たせて、より高周波領域の動作を実現
しようとするヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)
の開発が急ピッチで進められている。これまで、化合物
半導体でしか実現できなかった周波数領域で動作する素
子をシリコンプロセスと親和性のよい材料で形成できれ
ば、集積度の向上やコストの低減を図りうるという大き
なメリットがある。特に、ヘテロバイポーラトランジス
タをMOSトランジスタと同じシリコン基板上に形成し
て集積化することにより、高性能のBi−CMOS・L
SIを構成することができ、通信関係機器に用いるシス
テムLSIとして有望である。これまでに、Si/Si
1-x Gex やSi/SiC等のヘテロ構造を用いたHB
Tが提案・試作されている。なかでも、エミッタ層及び
コレクタ層はSiにより構成するとともに、ベース層を
SiGe層により構成したSi/Si1-x Gex 系HB
Tは、SiとGeの全率固溶の性質と歪みの効果を用い
てバンドギャップを連続的に変えることができるなどの
点で有望とみられており、研究が多く行われている。以
下、図4及び図5A−図5Hを参照しながら、従来のH
BTの製造方法について説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, a bipolar transistor formed on a silicon substrate has a heterojunction between an emitter-base and a base-collector so that the transistor has excellent electric conduction characteristics and can be used in a higher frequency region. Hetero bipolar transistor (HBT) for realizing operation
Is being developed at a rapid pace. If an element that operates in the frequency region, which has been realized only by a compound semiconductor, can be formed by using a material having an affinity with a silicon process, there is a great merit that the integration degree can be improved and the cost can be reduced. In particular, by forming a heterobipolar transistor on the same silicon substrate as a MOS transistor and integrating it, a high-performance Bi-CMOS L
It can constitute an SI and is promising as a system LSI used for communication-related equipment. Until now, Si / Si
1-x Ge x and HB using a heterostructure of Si / SiC, etc.
T has been proposed and prototyped. Among them, along with the emitter layer and the collector layer is constituted by Si, the base layer is constituted by SiGe layer Si / Si 1-x Ge x based HB
T is considered to be promising in that the band gap can be continuously changed by using the properties of the total solid solution of Si and Ge and the effect of strain, and much research has been conducted. Hereinafter, the conventional H will be described with reference to FIGS. 4 and 5A to 5H.
A method for manufacturing a BT will be described.

【0003】図4は、従来の技術により形成されたNP
N型バイポーラトランジスタであるHBTの断面図であ
る。主面が(001)面であるSi基板100内には、
エピタキシャル成長法あるいはイオン注入法によって形
成されたリンなどのN型不純物を含む深さ1μmのレト
ログレードウェル101が形成されている。Si基板1
00の表面付近の領域にはバイポーラトランジスタのコ
レクタ層102が形成されており、このコレクタ層10
2におけるN型不純物の濃度は1×1017/cm3 程度
に調整されている。素子分離領域は、第1の絶縁体10
5(ノンドープポリシリコン)及び第2の絶縁体106
(シリコン酸化膜)を埋め込んでなるディープトレンチ
分離層104と、第2の絶縁体106を埋め込んでなる
シャロートレンチ分離層103とにより構成されてい
る。シャロートレンチ分離層103の深さは約0.35
μmであり、ディープトレンチ分離層104の深さは約
2μmである。また、Si基板100のディープトレン
チ分離層104の下方に位置する領域には、チャネルス
トッパ用の不純物がドープされてなるP+ 分離層109
が設けられている。
FIG. 4 shows an NP formed by a conventional technique.
FIG. 2 is a cross-sectional view of an HBT that is an N-type bipolar transistor. In the Si substrate 100 whose main surface is the (001) plane,
A retrograde well 101 having a depth of 1 μm and containing an N-type impurity such as phosphorus formed by an epitaxial growth method or an ion implantation method is formed. Si substrate 1
The collector layer 102 of the bipolar transistor is formed in a region near the surface
2, the concentration of the N-type impurity is adjusted to about 1 × 10 17 / cm 3 . The element isolation region is formed by the first insulator 10
5 (non-doped polysilicon) and second insulator 106
(A silicon oxide film) and a shallow trench isolation layer 103 embedded with a second insulator 106. The depth of the shallow trench isolation layer 103 is about 0.35
μm, and the depth of the deep trench isolation layer 104 is about 2 μm. Further, a P + isolation layer 109 doped with an impurity for a channel stopper is formed in a region of the Si substrate 100 below the deep trench isolation layer 104.
Is provided.

【0004】また、Si基板100内にはコレクタ層1
02の電極を取るためのN+ コレクタ引き出し層107
が設けられている。このN+ コレクタ引き出し層107
とコレクタ層102とは、Si基板100内の表面付近
の領域においてはシャロートレンチ分離層103により
互いに分離され、Si基板100の奥方の領域において
はレトログレードウェル101により互いに接続されて
いる。
A collector layer 1 is provided in a Si substrate 100.
N + collector lead-out layer 107 for taking the electrode 02
Is provided. This N + collector extraction layer 107
The collector layer 102 and the collector layer 102 are separated from each other by a shallow trench isolation layer 103 in a region near the surface in the Si substrate 100, and are connected to each other by a retrograde well 101 in a region behind the Si substrate 100.

【0005】コレクタ層102の上には、厚さが約30
nmのCVD酸化膜からなる第1の絶縁層108が形成
されており、第1の絶縁層108には、コレクタ層10
2の上方を開放するためのコレクタ開口部110が設け
られている。そして、コレクタ層102における第1の
絶縁層108の開口内の領域の上と第1の絶縁層108
の上とにまたがって、P型にドープされた厚さ約60n
mのSi1-x Gex 層と、厚さ10nmのSi層とが連
続して積層されており、この両者によりSi/Si1-x
Gex 層111が形成されている。そして、Si層の上
には、二重リング状に形成されたエッチストッパ用のC
VD酸化膜からなる第2の絶縁層112が形成されてい
る。また、Si/Si1-x Gex 層111のうち,二重
リング状の第2の絶縁層112の内側開口部であるベー
ス開口部118内に位置する領域の上には、リン(P)
などのP型不純物を高濃度に含む厚み約250nmのN
+ポリシリコン層129が形成されており、このN+
リシリコン層129によりポリシリコンエミッタ層12
2が構成されている。また、Si1-x Gex /Si層1
11のうち,二重リング状の第2の絶縁層112の外側
開口部であるベース接合用開口部に位置する領域の上に
は、ボロン(B)などの不純物を高濃度で含む厚さ約1
50nmのP+ ポリシリコン層115が設けられてい
る。
On the collector layer 102, a thickness of about 30
A first insulating layer 108 made of a CVD oxide film having a thickness of 10 nm is formed.
2 is provided with a collector opening 110 for opening the upper part. Then, the region above the region in the opening of the first insulating layer 108 in the collector layer 102 and the first insulating layer 108
A thickness of about 60 n doped P-type
m of Si 1-x Ge x layer and a 10 nm-thick Si layer are continuously laminated, and both of them are Si / Si 1-x
Ge x layer 111 is formed. Then, on the Si layer, C for etching stopper formed in a double ring shape is formed.
A second insulating layer 112 made of a VD oxide film is formed. In addition, phosphorus (P) is placed on a region of the Si / Si 1-x Ge x layer 111 which is located in the base opening 118 which is an inner opening of the double ring-shaped second insulating layer 112.
Of about 250 nm thick containing a high concentration of P-type impurities such as
+ Polysilicon layer 129 is formed, and the polysilicon emitter layer 12 is formed by the N + polysilicon layer 129.
2 are configured. Further, the Si 1-x Ge x / Si layer 1
11, a region containing a high concentration of impurities such as boron (B) is formed on a region located at a base bonding opening which is an outer opening of the double ring-shaped second insulating layer 112. 1
A 50 nm P + polysilicon layer 115 is provided.

【0006】そして、Si1-x Gex 層のうち内側のリ
ングの外縁よりも内方に相当する部分が内部ベース11
9となり、Si/Si1-x Gex 層111のうち内側の
リングの外縁よりも外方に相当する部分が外部ベース1
16となっている。また、P + ポリシリコン層115も
外部ベース116の一部となっている。また、Si1- x
Gex /Si層111中のSi層のうち,内部ベース1
19の直上に位置する部分がSiエミッタ層113とな
っている。内部ベース119のうちコレクタ層102と
の間でPN接合を形成する実質的なベース部分の幅W1
(ベース開口幅)は、第2の絶縁層112のベース開口
部118によって規定されている。また、Si1-x Ge
x /Si層111のうちのSi1-x Gex 層内には、ボ
ロン(B)などのP型不純物が約2×1018/cm3
度でドーピングされている。Si 1-x Gex /Si層1
11のうちのSi層内には、ポリシリコンエミッタ層1
22から拡散されたリン(P)等のN型不純物が、基板
の深さ方向に約1×1020から約1×1017/cm3
での分布をもってドーピングされている。ここで、Si
1-x Gex /Si層111において、Si1-x Gex
と連続的にSi層を形成しているのは、上方のポリシリ
コンエミッタ層122との界面をP/N接合部から遠ざ
け、界面準位や欠陥によるキャリアの再結合を防止する
ためである。
[0006] Then, Si1-xGexInner layer of layers
The portion corresponding to the inner side than the outer edge of the ring is the inner base 11.
9 and Si / Si1-xGexInside of layer 111
The portion corresponding to the outside of the outer edge of the ring is the outer base 1
It is 16. Also, P +Also the polysilicon layer 115
It is a part of the external base 116. In addition, Si1- x
Gex/ In the Si layer in the Si layer 111, the inner base 1
The portion located directly above 19 is the Si emitter layer 113.
ing. The collector layer 102 of the inner base 119
And a substantial width W1 of a base portion forming a PN junction therebetween.
(Base opening width) is the base opening of the second insulating layer 112.
Specified by section 118. In addition, Si1-xGe
x/ Si of Si layer 1111-xGexIn the layer,
About 2 × 10 P-type impurities such as Ron (B)18/ CmThreeDark
Doping with degrees. Si 1-xGex/ Si layer 1
11 includes a polysilicon emitter layer 1
N-type impurities such as phosphorus (P) diffused from the substrate 22
About 1 × 10 in the depth direction20From about 1 × 1017/ CmThreeMa
Doping with a distribution of Where Si
1-xGex/ Si layer 1111-xGexlayer
And the continuous formation of the Si layer
Keep the interface with the con-emitter layer 122 away from the P / N junction.
To prevent carrier recombination due to interface states and defects
That's why.

【0007】また、P+ ポリシリコン層115のベース
開口部118の内側面には、CVD酸化膜からなる第4
の絶縁層120とサイドウォール121とが形成されて
おり、この第4の絶縁層120とサイドウォール121
とにより、外部ベース116の一部であるP+ ポリシリ
コン層115とポリシリコンエミッタ層122とが互い
に電気的に絶縁されるとともに両者間における不純物の
拡散が遮断されている。
On the inner surface of the base opening 118 of the P + polysilicon layer 115, there is formed a fourth
The insulating layer 120 and the side wall 121 are formed, and the fourth insulating layer 120 and the side wall 121 are formed.
As a result, the P + polysilicon layer 115 and the polysilicon emitter layer 122 that are part of the external base 116 are electrically insulated from each other and the diffusion of impurities between them is cut off.

【0008】以上のように、ベース開口幅W1は、第2
の絶縁層112の内側リングの開口寸法である。また、
外部ベース116のうち内部ベース19に接する境界部
分の寸法である外部ベース間距離W2は、第2の絶縁層
112の内側リングの外縁寸法によって規定される。外
部ベース間距離W2がベース開口幅W1に比べてあまり
に大きいと、ベース抵抗や寄生容量が大きくなるという
不具合を招くので、外部ベース間距離W2はできるだけ
小さ1個とが好ましい。第4の絶縁層120,サイドウ
ォール121の膜厚は、それぞれ30nm、100nm
であり、ベース開口部118の幅W1は第4の絶縁層1
20とサイドウォール121の厚さの分だけ小さくなっ
ている。
As described above, the base opening width W1 is equal to the second opening width W1.
Of the inner ring of the insulating layer 112 of FIG. Also,
The distance W2 between the outer bases, which is the size of the boundary portion of the outer base 116 that contacts the inner base 19, is defined by the outer edge size of the inner ring of the second insulating layer 112. If the distance W2 between the external bases is too large as compared with the width W1 of the base, a problem that the base resistance and the parasitic capacitance are increased is caused. Therefore, the distance W2 between the external bases is preferably as small as possible. The thicknesses of the fourth insulating layer 120 and the sidewall 121 are 30 nm and 100 nm, respectively.
And the width W1 of the base opening 118 is
20 and the thickness of the side wall 121.

【0009】外部ベース116の一部であるP+ ポリシ
リコン層115の上面は、厚さ約30nmのCVD酸化
膜からなる第3の絶縁層117によって覆われており、
この第3の絶縁層117によってエミッタ層122と外
部ベース116とが絶縁されている。さらに、ポリシリ
コンエミッタ層122,外部ベース116の外側面は、
それぞれサイドウォール123により覆われている。ま
た、ポリシリコンエミッタ層122,P+ ポリシリコン
層115及びN+ コレクタ引き出し層107の上には、
Tiシリサイド層124が形成されており、このTiシ
リサイド層124によってコンタクトの低抵抗化が図ら
れている。
The upper surface of the P + polysilicon layer 115 which is a part of the external base 116 is covered with a third insulating layer 117 made of a CVD oxide film having a thickness of about 30 nm.
The emitter layer 122 and the external base 116 are insulated from each other by the third insulating layer 117. Further, the outer surfaces of the polysilicon emitter layer 122 and the external base 116 are
Each is covered by a side wall 123. Further, on the polysilicon emitter layer 122, the P + polysilicon layer 115, and the N + collector extraction layer 107,
A Ti silicide layer 124 is formed, and the contact resistance is reduced by the Ti silicide layer 124.

【0010】そして、トランジスタ全体は層間絶縁膜1
25によって覆われており、層間絶縁膜125には、N
+ コレクタ引き出し層107,外部ベース116及びポ
リシリコンエミッタ層122上の各Tiシリサイド層1
24に達する接続孔がそれぞれ形成されており、各接続
孔にWが埋め込まれてWブランケット126が形成され
ている。さらに、層間絶縁膜125の上には、Wブラン
ケット126に接続される金属配線127が形成されて
いる。
The entire transistor is formed by an interlayer insulating film 1
25, and the interlayer insulating film 125 has N
+ Ti silicide layer 1 on collector lead layer 107, external base 116 and polysilicon emitter layer 122
24 are formed, and W is embedded in each connection hole to form a W blanket 126. Further, on the interlayer insulating film 125, a metal wiring 127 connected to the W blanket 126 is formed.

【0011】このような構造により、外部ベース116
がSi1-x Gex /Si層111だけでなくP+ ポリシ
リコン層115をも含んで構成されているので、ベース
抵抗を小さくでき、高速動作用トランジスタに適したH
BTの構造が得られる。
With such a structure, the external base 116 is provided.
Is composed not only of the Si 1-x Ge x / Si layer 111 but also of the P + polysilicon layer 115, so that the base resistance can be reduced and H suitable for a transistor for high-speed operation can be obtained.
A BT structure is obtained.

【0012】次に、図4に示されるHBTの構造を実現
するための従来の製造方法について説明する、図5A−
図5Dは、図4示されるHBTの構造を実現するための
従来の製造工程を示す断面図である。
Next, a conventional manufacturing method for realizing the structure of the HBT shown in FIG. 4 will be described with reference to FIGS.
FIG. 5D is a cross-sectional view showing a conventional manufacturing process for realizing the structure of the HBT shown in FIG.

【0013】まず、図5Aに示す工程で、主面が(00
1)面であるSi基板100上にエピタキシャル成長法
によりN型シリコン単結晶を形成するか、あるいはSi
基板100内にN形不純物イオンを高エネルギーで注入
することにより、Si基板100に深さ約1μmのN型
のレトログレードウェル101を形成する。レトログレ
ードウェル101の表面付近の領域はHBTのコレクタ
層102となるので、この領域におけるN型の不純物濃
度は1×1017/cm3 程度に調整されている。次に、
Si基板100にシャロートレンチ,ディープトレンチ
を形成した後、それらを第1の絶縁体105、第2の絶
縁体106によって埋め込むことにより、シャロートレ
ンチ分離層103、ディープトレンチ分離層104を形
成する。
First, in the step shown in FIG.
1) An N-type silicon single crystal is formed on the surface of the Si substrate 100 by an epitaxial growth method,
By implanting N-type impurity ions at high energy into the substrate 100, an N-type retrograde well 101 having a depth of about 1 μm is formed in the Si substrate 100. Since the region near the surface of the retrograde well 101 becomes the HBT collector layer 102, the N-type impurity concentration in this region is adjusted to about 1 × 10 17 / cm 3 . next,
After a shallow trench and a deep trench are formed in the Si substrate 100, they are buried with a first insulator 105 and a second insulator 106, thereby forming a shallow trench isolation layer 103 and a deep trench isolation layer 104.

【0014】次に、Si基板100の2つのシャロート
レンチ103によって囲まれる領域に、N型の不純物イ
オンを高ドーズ量で注入して、Si基板100の表面か
らレトログレードウェル101に達するN+ コレクタ引
き出し層107を形成する。
Next, N-type impurity ions are implanted at a high dose into a region surrounded by the two shallow trenches 103 of the Si substrate 100, and an N + collector reaching the retrograde well 101 from the surface of the Si substrate 100. The lead layer 107 is formed.

【0015】次に、図5Bに示す工程で、テトラエトキ
シシラン(TEOS)と酸素を用いた化学気相成長法
(CVD法)を用い、処理温度680℃で基板の上に厚
さ約30nmの第1の絶縁層108を形成し、第1の絶
縁層108をフッ酸等のウェットエッチングによりパタ
ーニングして、コレクタ開口部110を形成する。次
に、コレクタ開口部110内に露出したSi基板100
の表面をアンモニア水と過酸化水素水とを混合した薬液
で処理することによって厚さ約1nmの保護酸化膜を形
成した状態で、基板全体をUHV−CVD(Ultra High
Vacuum Chemical Vapor Deposition )装置に装着す
る。その後、UHV−CVD装置内において、水素雰囲
気中で熱処理を行うことにより、基板上の保護酸化膜を
除去する。次に、基板を550℃に加熱しつつ、ジシラ
ン(Si2 6 )及びゲルマン(GeH 4 )にドーピン
グ用のジボラン(B2 6 )を含むガスをUHV−CV
D装置内に導入して、基板上に厚さ約60nmのSi
1-x Gex 層を形成する。このとき、Si1-x Gex
のうちコレクタ開口部110内の部分,つまりSi基板
100に直接接する部分は単結晶により構成されるが、
Si1-x Gex 層のうち第1の絶縁層108の上の部分
は多結晶により構成されている。さらに、Si1-x Ge
x 層を形成した後、連続してガスをジシランに切り替え
ることにより、Si1- x Gex 層の上に厚さ約10nm
のSi層を積層し、Si1-x Gex 層及びSi層の積層
膜であるSi1-x Gex /Si層111を形成する。こ
のとき、Si層のうち単結晶のSi1−xGexの上に
形成される部分は単結晶により構成されるが、多結晶の
Si1−xGex層の上に形成される部分は多結晶によ
り構成されている。なお、Si1-x Gex 層内にはエピ
タキシャル成長時にボロン(B)が導入されているの
で、Si1-x Gex 層はP型になっており、ボロンの濃
度は約2×1018/cm3 である。Si層には不純物が
導入されていない。
Next, in the step shown in FIG.
Chemical vapor deposition using silicon (TEOS) and oxygen
(CVD method) at a processing temperature of 680 ° C.
Forming a first insulating layer 108 having a thickness of about 30 nm;
The edge layer 108 is patterned by wet etching with hydrofluoric acid or the like.
To form a collector opening 110. Next
The Si substrate 100 exposed in the collector opening 110
Solution with ammonia water and hydrogen peroxide mixed on the surface of
To form a protective oxide film about 1 nm thick
In this state, the entire substrate is subjected to UHV-CVD (Ultra High
 Vacuum Chemical Vapor Deposition)
You. Then, in a UHV-CVD apparatus, a hydrogen atmosphere
By performing heat treatment in air, the protective oxide film on the substrate
Remove. Next, while heating the substrate to 550 ° C.,
(SiTwoH6) And germane (GeH Four) To dopin
Diborane (BTwoH6Gas containing UHV-CV
D device and placed on the substrate to a thickness of about 60 nm.
1-xGexForm a layer. At this time, Si1-xGexlayer
In the collector opening 110, that is, the Si substrate
The portion directly in contact with 100 is made of single crystal,
Si1-xGexA portion of the layer above the first insulating layer 108
Is made of polycrystal. Furthermore, Si1-xGe
xAfter forming the layer, continuously switch the gas to disilane
By doing, Si1- xGexAbout 10 nm thick on the layer
Are stacked, and Si1-xGexOf Si layer and Si layer
Si film1-xGex/ Si layer 111 is formed. This
At the time of, on the single crystal Si1-xGex of the Si layer
The formed part is composed of single crystal,
The portion formed on the Si1-xGex layer is made of polycrystal.
It is configured. Note that Si1-xGexEpi in the layer
Boron (B) was introduced during the tax growth
And Si1-xGexThe layer is P-type, with boron
The degree is about 2 × 1018/ CmThreeIt is. Impurities in the Si layer
Not implemented.

【0016】次に、図5Cに示す工程で、基板の全面上
にエッチストッパとなる膜厚30nmの第2の絶縁層1
12を形成した後、フォトリソグラフィー及びドライエ
ッチングにより、第2の絶縁層112を、ベース接合用
開口部114の外方の部分である外側リングと、ベース
接合用開口部114の内側の部分である島部とを有する
形状にパターニングする。このとき、Si1-x Gex
Si層111の島部の径に相当する横方向の寸法が外部
ベース間距離W2である。なお、シャロートレンチ分離
層103の端部におけるストレスに起因する接合リーク
の影響を除去する目的で、コレクタ開口部110がシャ
ロートレンチ分離層103を含まずに活性領域上のみに
形成されている。
Next, in a step shown in FIG. 5C, a 30-nm thick second insulating layer 1 serving as an etch stopper is formed on the entire surface of the substrate.
After the formation of 12, the second insulating layer 112 is formed by photolithography and dry etching into an outer ring outside the base joining opening 114 and a part inside the base joining opening 114. It is patterned into a shape having island portions. At this time, Si 1-x Ge x /
The lateral dimension corresponding to the diameter of the island portion of the Si layer 111 is the distance W2 between the external bases. The collector opening 110 is formed only on the active region without including the shallow trench isolation layer 103 in order to eliminate the effect of junction leak caused by stress at the end of the shallow trench isolation layer 103.

【0017】次に、図5Dに示す工程で、CVD法によ
り、1×1020/cm3 以上の高濃度のP型不純物が導
入された膜厚150nmのP+ ポリシリコン層115を
堆積し、続いてP+ ポリシリコン層115の上に、厚さ
が約100nmの第3の絶縁層117を堆積する。次
に、フォトリソグラフィー及びドライエッチングを行な
って、第3の絶縁層117及びP+ ポリシリコン層11
5を貫通して、第2の絶縁層112の島部に達するベー
ス開口部118を形成する。一般的な工程では、このと
きに第3の絶縁層117及びP+ ポリシリコン層115
の外形も形成しておく。ここで、P+ ポリシリコン層1
15のうち図5D中の左側の部分は、後にコンタクトを
取るために右側の部分よりも広く設けられている。
Next, in the step shown in FIG. 5D, a P + polysilicon layer 115 having a thickness of 150 nm into which a high-concentration P-type impurity of 1 × 10 20 / cm 3 or more is introduced by a CVD method. Subsequently, a third insulating layer 117 having a thickness of about 100 nm is deposited on the P + polysilicon layer 115. Next, the third insulating layer 117 and the P + polysilicon layer 11 are subjected to photolithography and dry etching.
5, a base opening 118 reaching the island of the second insulating layer 112 is formed. In a general process, at this time, the third insulating layer 117 and the P + polysilicon layer 115 are formed.
Is also formed. Here, the P + polysilicon layer 1
The left portion of FIG. 15 in FIG. 5D is provided wider than the right portion for making contact later.

【0018】次に、図5Eに示す工程で、基板の全面上
に膜厚30nmの第4の絶縁層120とサイドウォール
用窒化膜とを堆積した後、第4の絶縁層120及びサイ
ドウォール用窒化膜のドライエッチングを行なって、第
3の絶縁層117及びP+ ポリシリコン層115の側面
上にサイドウォール121を形成する。次に、フッ酸等
による酸化膜のウエットエッチングを行い、第2の絶縁
層112のうちベース開口部118の底面に露出してい
る部分を除去し、Si1-x Gex /Si層111のうち
上部のSi層を露出させる。このとき、酸化膜のエッチ
ングの量によってベース開口幅W1が決まる。第2の絶
縁層112の外形寸法である外部ベース間距離W2がベ
ース開口幅W1よりもあまりに大きいとベース抵抗や寄
生容量が大きくなり、素子特性に好ましくない影響を及
ぼす。
Next, in a step shown in FIG. 5E, a fourth insulating layer 120 having a thickness of 30 nm and a nitride film for the side wall are deposited on the entire surface of the substrate. Dry etching of the nitride film is performed to form sidewalls 121 on the side surfaces of the third insulating layer 117 and the P + polysilicon layer 115. Next, wet etching of the oxide film with hydrofluoric acid or the like is performed to remove a portion of the second insulating layer 112 that is exposed at the bottom surface of the base opening 118, and the Si 1-x Ge x / Si layer 111 The upper Si layer is exposed. At this time, the base opening width W1 is determined by the amount of etching of the oxide film. If the distance W2 between the external bases, which is the external dimension of the second insulating layer 112, is too large than the base opening width W1, the base resistance and the parasitic capacitance increase, which undesirably affects the element characteristics.

【0019】次に、図5Fに示す工程で、厚さ約250
nmのN+ ポリシリコン膜を堆積した後、N+ ポリシリ
コン膜をドライエッチングによってパターニングするこ
とにより、ポリシリコンエミッタ層122を形成する。
Next, in the step shown in FIG.
After depositing nm of N + polysilicon film, by patterning the N + polysilicon film by dry etching to form a polysilicon emitter layer 122.

【0020】次に、図5Gに示す工程で、厚さ120n
mのサイドウォール用酸化膜を堆積した後ドライエッチ
ングを行い、ポリシリコンエミッタ層122及びP+
リシリコン層115の側面上にサイドウォール123を
形成する。このときのドライエッチングによって、ポリ
シリコンエミッタ層122,外部ベース116及びN +
コレクタ引き出し層107の表面を露出させる。
Next, in the step shown in FIG.
dry etching after depositing oxide film for sidewall
To form a polysilicon emitter layer 122 and P+Po
A sidewall 123 is formed on the side surface of the silicon layer 115.
Form. At this time, dry etching
Silicon emitter layer 122, external base 116 and N +
The surface of the collector extraction layer 107 is exposed.

【0021】次に、図5Hに示す工程で、基板上に厚さ
約40nmのTi膜をスパッタにより堆積した後、67
5℃,30secのRTAを行なって、Tiとシリコン
とを反応させることによりTiシリサイド層を形成す
る。その後、未反応のTi膜を除去することにより、ポ
リシリコンエミッタ層122,P+ ポリシリコン層11
5(外部ベース層116の一部)及びN+ コレクタ引き
出し層107の上にTiシリサイド層124を形成す
る。次に、基板上に層間絶縁膜125を堆積し、層間絶
縁膜125に、ポリシリコンエミッタ層122,P+
リシリコン層115及びN+ コレクタ引き出し層107
の上の各Tiシリサイド層124に達する接続孔を形成
した後、接続孔内にWを埋め込んでWブランケット12
6とする。さらに、層間絶縁膜125の上に、金属膜を
形成した後これをパターニングして、Wブランケット1
26に接続される金属配線127を形成する。
Next, in a step shown in FIG. 5H, a Ti film having a thickness of about 40 nm is deposited on the substrate by sputtering.
RTA is performed at 5 ° C. for 30 seconds to react Ti and silicon to form a Ti silicide layer. Thereafter, by removing the unreacted Ti film, the polysilicon emitter layer 122 and the P + polysilicon layer 11 are removed.
5 (part of the external base layer 116) and the N + collector extraction layer 107, a Ti silicide layer 124 is formed. Next, an interlayer insulating film 125 is deposited on the substrate, and the polysilicon emitter layer 122, the P + polysilicon layer 115, and the N + collector extraction layer 107 are formed on the interlayer insulating film 125.
After forming a contact hole reaching each Ti silicide layer 124 above the contact hole, W is embedded in the contact hole to form a W blanket 12.
6 is assumed. Further, a metal film is formed on the interlayer insulating film 125 and then patterned to form a W blanket 1
The metal wiring 127 connected to 26 is formed.

【0022】以上のような構成及び工程を用いることに
より、N型Siからなるエミッタと、P型Si1-x Ge
x からなるベースと、N型Siからなるコレクタとによ
って構成されるヘテロバイポーラトランジスタ(HB
T)が形成される。
By using the above configuration and process, an emitter made of N-type Si and a P-type Si 1-x Ge
x, and a hetero-bipolar transistor (HB
T) is formed.

【0023】[0023]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のHBTに関する技術においては、以下のような不具
合があった。
However, the above-mentioned conventional HBT-related technology has the following disadvantages.

【0024】従来の技術によるHBTでは、フォトリソ
グラフィー及びドライエッチングによって第2の絶縁層
112をパターニングすることにより外部ベース間距離
W2を規定した後に、別途フォトリソグラフィー及びド
ライエッチングを行なってベース開口部幅W1を規定す
る開口を形成しているために、マスクの位置ずれを考慮
すると、外部ベース間距離W2に対してベース開口幅W
1の寸法を0.1μm程度以上のマージンを見込んで設
定する必要がある。このため、エミッタ・ベース接合部
と外部ベース・内部ベース境界部との間の距離(W2−
W1)/2が大きくなり、余分なベース抵抗と寄生容量
とが増大することになる。このベース抵抗と寄生容量の
増大は、高周波で動作することが求められるHBTにお
いては、大きな不具合となっている。
In the HBT according to the prior art, the distance W2 between external bases is defined by patterning the second insulating layer 112 by photolithography and dry etching, and then the width of the base opening is separately determined by photolithography and dry etching. Since the opening for defining W1 is formed, the base opening width W with respect to the distance W2 between the external bases is taken into account in consideration of the positional deviation of the mask.
It is necessary to set the dimension 1 in consideration of a margin of about 0.1 μm or more. Therefore, the distance between the emitter-base junction and the boundary between the external base and the internal base (W2-
W1) / 2 increases, and the extra base resistance and parasitic capacitance increase. The increase in the base resistance and the parasitic capacitance is a serious problem in an HBT that needs to operate at a high frequency.

【0025】本発明の目的は、エミッタ・ベース接合と
外部ベース・内部ベース接合とが光学的なアライメント
精度の制約を受けずに互いに非常に近い距離に形成さ
れ、結果としてベース抵抗と寄生容量の小さなHBT及
びその製造方法を提供することにある。
An object of the present invention is to form an emitter / base junction and an external / internal base junction very close to each other without being restricted by optical alignment accuracy, and as a result, to reduce base resistance and parasitic capacitance. An object of the present invention is to provide a small HBT and a manufacturing method thereof.

【0026】[0026]

【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
バイポーラトランジスタのコレクタとして機能する第1
の半導体層を有する基板と、上記基板の第1の半導体層
の上に設けられ、バイポーラトランジスタのベースとし
て機能する第2の半導体層と、上記第2の半導体層の上
に設けられ、バイポーラトランジスタのエミッタとして
機能する第3の半導体層と、上記第3の半導体層の上に
設けられ、バイポーラトランジスタのエミッタ電極とし
て機能するエミッタ導体層と、上記第3の半導体層の上
において上記エミッタ導体層の側面に接して設けられ、
内側面が垂直方向に延び外側面が曲線状に延びて、エミ
ッタ・ベース接合部の横方向の寸法を規定するための絶
縁体サイドウォールと、上記第3の半導体層の上におい
て上記絶縁体サイドウォールの外側に設けられ、バイポ
ーラトランジスタの外部ベースとして機能するベース導
体層と、上記絶縁体サイドウォールにつながって設けら
れ、上記エミッタ導体層とベース導体層とを絶縁するた
めの絶縁体層とを備えている。
According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
The first functioning as a collector of a bipolar transistor
A second semiconductor layer provided on the first semiconductor layer of the substrate and functioning as a base of the bipolar transistor; and a bipolar transistor provided on the second semiconductor layer. A third semiconductor layer functioning as an emitter of the transistor, an emitter conductor layer provided on the third semiconductor layer and functioning as an emitter electrode of a bipolar transistor, and an emitter conductor layer provided on the third semiconductor layer. Is provided in contact with the side of
An inner side wall extending in a vertical direction and an outer side extending in a curved shape; an insulator sidewall for defining a lateral dimension of the emitter-base junction; and an insulator side wall on the third semiconductor layer. A base conductor layer provided outside the wall and functioning as an external base of the bipolar transistor; and an insulator layer provided to be connected to the insulator sidewall and insulating the emitter conductor layer and the base conductor layer. Have.

【0027】これにより、エミッタ・ベース接合部とベ
ース導体層(外部ベース)との間隔がサイドウォールの
厚みで規定されるので、両者のマスクあわせのためのマ
ージンが不要となる。したがって、トランジスタの微細
化とベース抵抗の低減とを図ることができる。
Thus, the distance between the emitter / base junction and the base conductor layer (external base) is determined by the thickness of the sidewall, so that a margin for masking the two is not required. Therefore, miniaturization of the transistor and reduction of the base resistance can be achieved.

【0028】上記半導体装置において、上記ベース導体
層が、エピタキシャル成長により形成されたシリコンに
より構成され、上記ベース導体層の内側の側面に(11
1)ファセットが形成されていて、上記絶縁体層が上記
絶縁体サイドウォールと上記ベース導体層との間隙にも
介在していることにより、エミッタ導体層とベース導体
層が厚い絶縁層によって隔てられるので、寄生容量が小
さくなり、トランジスタの動作速度がより向上する。
In the above semiconductor device, the base conductor layer is made of silicon formed by epitaxial growth, and (11) is formed on the inner side surface of the base conductor layer.
1) Since the facet is formed and the insulator layer is also interposed in the gap between the insulator sidewall and the base conductor layer, the emitter conductor layer and the base conductor layer are separated by the thick insulator layer. Therefore, the parasitic capacitance is reduced, and the operation speed of the transistor is further improved.

【0029】上記半導体装置において、上記基板内にお
ける上記第1の半導体層の両側に形成され、上記バイポ
ーラトランジスタの外部ベースとして機能する不純物拡
散領域をさらに備えることにより、ベース抵抗がさらに
低減されることになる。
In the semiconductor device, the base resistance is further reduced by further providing an impurity diffusion region formed on both sides of the first semiconductor layer in the substrate and functioning as an external base of the bipolar transistor. become.

【0030】上記半導体装置において、上記基板をSi
基板とし、上記第1の半導体層をSi層とし、上記第2
の半導体層をSi1-x-y Gex y 層(1>x,y≧
0)とし、上記第3の半導体層をSi層とすることによ
り、ベースのバンドギャップがエミッタ,コレクタのバ
ンドギャップよりも小さいヘテロバイポーラトランジス
タが得られ、電流増幅特性などの優れたバイポーラトラ
ンジスタが得られる。
In the above semiconductor device, the substrate is made of Si
The first semiconductor layer is a Si layer, and the second semiconductor layer is
Semiconductor layer Si 1-xy of Ge x C y layer (1> x, y ≧
0) and the third semiconductor layer is a Si layer, whereby a hetero bipolar transistor having a base bandgap smaller than the band gaps of the emitter and collector can be obtained, and a bipolar transistor having excellent current amplification characteristics and the like can be obtained. Can be

【0031】本発明の半導体装置の製造方法は、バイポ
ーラトランジスタのコレクタとなる第1の半導体層を有
する基板を準備する工程(a)と、上記第1の半導体層
の上に、バイポーラトランジスタのベースとなる第2の
半導体層を形成する工程(b)と、上記第2の半導体層
の上に、バイポーラトランジスタのエミッタとなる第3
の半導体層を形成する工程(c)と、上記第3の半導体
層の上に、バイポーラトランジスタのエミッタ・ベース
接合部の横方向の寸法に相当する幅を有する接合幅規定
用絶縁層を形成する工程(d)と、上記接合幅規定用絶
縁層の両側面上に、上記接合幅規定用絶縁層とは選択エ
ッチングが可能な絶縁体サイドウォールを形成する工程
(e)と、上記第3の半導体層の上に、バイポーラトラ
ンジスタの外部ベースの一部となる第1の導体層を形成
する工程(f)と、上記第1の導体層の上に、上記接合
幅規定用絶縁層とは選択エッチングが可能な電極間絶縁
層を形成する工程(g)と、上記電極間絶縁層の一部と
上記接合幅規定用絶縁層とを除去することにより、上記
サイドウォールによって囲まれる開口部を形成する工程
(h)と、上記開口部内に導体材料を埋め込んで、バイ
ポーラトランジスタのエミッタ電極となる第2の導体層
を形成する工程(i)とを備えている。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, there is provided a step (a) of preparing a substrate having a first semiconductor layer serving as a collector of a bipolar transistor, and forming a base of the bipolar transistor on the first semiconductor layer. Forming a second semiconductor layer (b), and forming a third semiconductor layer on the second semiconductor layer as an emitter of a bipolar transistor.
(C) forming a semiconductor layer, and forming a junction width defining insulating layer having a width corresponding to a lateral dimension of an emitter-base junction of the bipolar transistor on the third semiconductor layer. A step (d), a step (e) of forming, on both side surfaces of the junction width defining insulating layer, an insulator sidewall which can be selectively etched with the junction width defining insulating layer; A step (f) of forming a first conductor layer that becomes a part of an external base of the bipolar transistor on the semiconductor layer; and selecting the junction width defining insulating layer on the first conductor layer. Step (g) of forming an inter-electrode insulating layer which can be etched, and forming an opening surrounded by the sidewall by removing a part of the inter-electrode insulating layer and the insulating layer for defining the junction width. (H) performing the opening It embeds a conductive material portion, and a step (i) forming a second conductive layer serving as the emitter electrode of the bipolar transistor.

【0032】この方法により、工程(g)においてサイ
ドウォールの除去された後に、工程(i)においてエミ
ッタ電極となる第2の導体層が形成され、このエミッタ
導体層の横方向の寸法によってエミッタ・ベース接合部
の横方向の寸法が規定される。従って、エミッタ・ベー
ス接合部の横方向の寸法と外部ベース間の距離とがセル
フアラインメントで決定されるので、上述の効果を有す
るバイポーラトランジスタとして機能する半導体装置が
容易に形成されることになる。
According to this method, after the sidewall is removed in the step (g), a second conductor layer serving as an emitter electrode is formed in the step (i). The lateral dimensions of the base joint are defined. Therefore, since the lateral dimension of the emitter-base junction and the distance between the external bases are determined by self-alignment, a semiconductor device functioning as a bipolar transistor having the above-described effects can be easily formed.

【0033】上記半導体装置の製造方法において、上記
工程(f)では、選択エピタキシャル成長により(11
1)ファセットを側面に有し不純物がドープされたシリ
コンからなる第1の導体層を形成することにより、第1
の導体層とサイドウォールとの間に隙間ができ、その隙
間に電極間絶縁層が埋め込まれるので、第1の導体層と
第2の導体層とが厚い絶縁層を挟むことになり、寄生容
量が小さく動作速度の大きいトランジスタが形成され
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device, in the step (f), (11) is formed by selective epitaxial growth.
1) By forming a first conductor layer made of silicon doped with impurities and having a facet on a side surface, the first conductor layer is formed.
A gap is formed between the first conductive layer and the sidewall, and the inter-electrode insulating layer is buried in the gap, so that the first conductive layer and the second conductive layer sandwich the thick insulating layer, and the parasitic capacitance is increased. Thus, a transistor having a small operating speed and a high operation speed is formed.

【0034】上記半導体装置の製造方法において、上記
工程(d)では、上記接合幅規定用絶縁層の上に、接合
幅規定用絶縁層とは選択エッチングが可能な容量低減用
絶縁層を形成し、上記工程(e)では、上記接合幅規定
用絶縁層と上記容量低減用絶縁層との各側面に上記絶縁
体サイドウォールを形成し、上記工程(h)では、上記
容量低減用絶縁層のうち端部を除く部分を除去した後、
上記接合幅規定用絶縁層を除去することにより、第1の
導体層と第2の導体層とがより厚い絶縁層を挟むことに
なり、さらに動作速度の大きいトランジスタが形成され
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device, in the step (d), a capacitance-reducing insulating layer that can be selectively etched from the insulating layer for defining the junction width is formed on the insulating layer for defining the junction width. In the step (e), the insulator sidewall is formed on each side surface of the junction width defining insulating layer and the capacitance reducing insulating layer. In the step (h), the insulating layer for the capacitance reducing is formed. After removing the part except the end,
By removing the insulating layer for defining the junction width, the first conductive layer and the second conductive layer sandwich the thicker insulating layer, so that a transistor with a higher operation speed is formed.

【0035】上記半導体装置の製造方法において、上記
接合幅規定用絶縁層を除去する工程をウェットエッチン
グにより行なうことにより、ウエットエッチングが等方
性のエッチングであることを利用して、接合幅規定用絶
縁層を確実に除去することが可能になる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, the step of removing the insulating layer for defining the junction width is performed by wet etching, so that the wet etching is an isotropic etching. The insulating layer can be reliably removed.

【0036】上記半導体装置の製造方法において、基板
上に半導体装置形成領域を取り囲む素子分離層を形成す
る工程と、少なくとも上記工程(d)の後で上記工程
(f)の前に、上記第1の半導体層内にイオン注入法に
より不純物を導入して、素子間分離の端に接合リーク防
止層を形成する工程とをさらに備えてることにより、よ
りベース抵抗の小さいバイポーラトランジスタが形成さ
れる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, a step of forming an element isolation layer surrounding the semiconductor device formation region on the substrate, and at least the first step after the step (d) and before the step (f). Forming a junction leak prevention layer at the end of isolation between elements by introducing an impurity into the semiconductor layer by an ion implantation method, whereby a bipolar transistor having a smaller base resistance is formed.

【0037】上記半導体装置の製造方法において、上記
工程(a)では、上記基板として、Si層からなる第1
の半導体層を有するSi基板を準備し、上記工程(b)
では、Si1-x-y Gex y (1>x,y≧0)からな
る上記第2の半導体層を形成し、上記工程(c)では、
Si層からなる第3の半導体層を形成することにより、
ヘテロバイポーラトランジスタとして機能する半導体装
置が形成される。
In the method of manufacturing a semiconductor device, in the step (a), the first substrate made of a Si layer is used as the substrate.
Preparing a Si substrate having a semiconductor layer of step (b);
Then, the second semiconductor layer made of Si 1-xy Ge x C y (1> x, y ≧ 0) is formed. In the step (c),
By forming a third semiconductor layer made of a Si layer,
A semiconductor device functioning as a hetero bipolar transistor is formed.

【0038】上記半導体装置の製造方法において、上記
工程(d)では、シリコン酸化膜から上記接合幅規定用
絶縁層を形成し、上記工程(e)では、シリコン窒化膜
から上記絶縁体サイドウォールを形成し、上記工程
(g)では、シリコン窒化膜から上記電極間絶縁層を形
成し、上記工程(h)では、異方性ドライエッチングに
より上記電極間絶縁層の一部を除去した後、フッ酸によ
るウエットエッチングにより上記接合幅規定用絶縁層を
除去することにより、Si系ヘテロバイポーラトランジ
スタに適合したプロセスとなる。
In the method of manufacturing a semiconductor device, in the step (d), the junction width defining insulating layer is formed from a silicon oxide film, and in the step (e), the insulating sidewall is formed from a silicon nitride film. In the step (g), the inter-electrode insulating layer is formed from a silicon nitride film. In the step (h), a part of the inter-electrode insulating layer is removed by anisotropic dry etching. By removing the insulating layer for defining the junction width by wet etching with an acid, a process suitable for a Si-based heterobipolar transistor is obtained.

【0039】[0039]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本発
明の第1の実施形態に係るヘテロバイポーラトランジス
タ(HBT)の構造を示す断面図である。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a hetero bipolar transistor (HBT) according to a first embodiment of the present invention.

【0040】同図に示すように、主面が(001)面で
あるSi基板10内には、エピタキシャル成長法あるい
はイオン注入法によって形成されたリンなどのN型不純
物を含む深さ1μmのレトログレードウェル11が形成
されている。Si基板10の表面付近の領域にはバイポ
ーラトランジスタのコレクタ層12が形成されており、
このコレクタ層12におけるN型不純物の濃度は1×1
17/cm3 程度に調整されている。素子分離領域は、
第1の絶縁体15(ノンドープポリシリコン)及び第2
の絶縁体16(酸化シリコン)を埋め込んでなるディー
プトレンチ分離層14と、第2の絶縁体16を埋め込ん
でなるシャロートレンチ分離層13とにより構成されて
いる。シャロートレンチ分離層13の深さは約0.35
μmであり、ディープトレンチ分離層14の深さは約2
μmである。また、Si基板10のディープトレンチ分
離層14の下方に位置する領域には、チャネルストッパ
用の不純物がドープされてなるP+ 分離層27が設けら
れている。
As shown in FIG. 1, a 1 μm deep retrograde containing an N-type impurity such as phosphorus formed by an epitaxial growth method or an ion implantation method is provided in a Si substrate 10 having a (001) main surface. A well 11 is formed. A collector layer 12 of a bipolar transistor is formed in a region near the surface of the Si substrate 10.
The concentration of the N-type impurity in this collector layer 12 is 1 × 1
It is adjusted to about 0 17 / cm 3 . The element isolation region is
A first insulator 15 (non-doped polysilicon) and a second insulator
And a shallow trench isolation layer 13 in which the second insulator 16 is embedded. The depth of the shallow trench isolation layer 13 is about 0.35
μm, and the depth of the deep trench isolation layer 14 is about 2
μm. In a region of the Si substrate 10 below the deep trench isolation layer 14, a P + isolation layer 27 doped with an impurity for a channel stopper is provided.

【0041】また、Si基板10内にはコレクタ層12
の電極を取るためのN+ コレクタ引き出し層17が設け
られている。このN+ コレクタ引き出し層17とコレク
タ層12とは、Si基板10内の表面付近の領域におい
てはシャロートレンチ分離層13により互いに分離さ
れ、Si基板10の奥方の領域においてはレトログレー
ドウェル11により互いに接続されている。
The collector layer 12 is formed in the Si substrate 10.
An N + collector lead-out layer 17 for taking the above electrode is provided. The N + collector extraction layer 17 and the collector layer 12 are separated from each other by a shallow trench isolation layer 13 in a region near the surface in the Si substrate 10, and are separated from each other by a retrograde well 11 in a region behind the Si substrate 10. It is connected.

【0042】コレクタ層12の上には、厚さが約30n
mの第1の絶縁層18が形成されており、第1の絶縁層
18には、コレクタ層12の上方を開放するためのコレ
クタ開口部20が設けられている。そして、コレクタ層
12の上と第1の絶縁層18の上とにわたって、P型に
ドープされた厚さ約60nmのSi1-x Gex 層と、N
型にドープされた厚さ10nmのSi層とが連続して積
層されており、この両者によりSi1-x Gex /Si層
21が構成されている。Si1-x Gex /Si層21の
うち,Si基板10の表面から成長した部分は単結晶構
造を有しているが、第1の絶縁層18の表面から成長し
た部分は多結晶構造を有している。
On the collector layer 12, a thickness of about 30 n
m first insulating layer 18 is formed, and the first insulating layer 18 is provided with a collector opening 20 for opening above the collector layer 12. Then, over the collector layer 12 and the first insulating layer 18, a P 1 -doped Si 1-x Ge x layer having a thickness of about 60 nm,
A 10-nm-thick Si layer doped in a mold is continuously laminated, and both constitute a Si 1-x Ge x / Si layer 21. The portion of the Si 1-x Ge x / Si layer 21 grown from the surface of the Si substrate 10 has a single crystal structure, while the portion grown from the surface of the first insulating layer 18 has a polycrystalline structure. Have.

【0043】そして、Si1-x Gex /Si層21の中
央部の上には、高濃度のN型不純物(たとえばリン
(P))がドープされたポリシリコンからなるポリシリ
コンエミッタ層30が設けられている。そして、ポリシ
リコンエミッタ層30の側面を取り囲むように、シリコ
ン窒化膜からなる第1のサイドウォール24が設けられ
ている。さらに、第1のサイドウォール21を取り囲む
ように、高濃度のP型不純物(たとえばボロン(B))
がドープされた再成長P+ Si層25が設けられてい
る。第1のサイドウォール24の上端部とポリシリコン
エミッタ層30との間には、窒化シリコンからなる第3
の絶縁層42が介在し、第1のサイドウォール24と再
成長P+ Si層25とポリシリコンエミッタ層30の間
には、窒化シリコンからなる第4の絶縁層26が介在し
ている。
On the central portion of the Si 1-x Ge x / Si layer 21, a polysilicon emitter layer 30 made of polysilicon doped with a high concentration of N-type impurity (for example, phosphorus (P)) is provided. Is provided. A first sidewall 24 made of a silicon nitride film is provided so as to surround the side surface of the polysilicon emitter layer 30. Further, high-concentration P-type impurities (for example, boron (B)) are formed so as to surround first sidewall 21.
A doped P + Si layer 25 is provided. Between the upper end of the first sidewall 24 and the polysilicon emitter layer 30, a third silicon nitride
A fourth insulating layer 26 made of silicon nitride is interposed between the first sidewall 24, the regrown P + Si layer 25, and the polysilicon emitter layer 30.

【0044】ここで、再成長P+ Si層25は、Si
1-x Gex /Si層21のうち単結晶構造を有する部分
の表面から成長した部分は単結晶構造を有しているが、
Si1- x Gex /Si層21のうち多結晶構造を有する
部分の表面から成長した部分は多結晶構造を有してい
る。そして、再成長P+ Si層25のうちの単結晶構造
を有する部分において、Si1-x Gex /Si層21及
び第1のサイドウォール24に接する下端部から延びる
側面は、(111)ファセット33と(311)ファセ
ット34とを有している。すなわち、Si単結晶がエピ
タキシャル成長する際に、優先的に成長する結晶面が当
初(111)面であり次に(311)面に変化すること
から、再成長P+ Si層25の側面には、仰角が55°
の(111)ファセット33と(311)ファセット3
4とが順次形成されることになる。
Here, the regrowth P+The Si layer 25 is made of Si
1-xGex/ Si layer 21 has a single crystal structure
The portion grown from the surface of has a single crystal structure,
Si1- xGex/ Si layer 21 has polycrystalline structure
The part grown from the surface of the part has a polycrystalline structure
You. And regrowth P+Single crystal structure of Si layer 25
In the portion having1-xGex/ Si layer 21 and
And extend from a lower end portion in contact with the first sidewall 24.
The sides are (111) facet 33 and (311) facet.
And a socket 34. That is, the Si single crystal
When growing epitaxially, the crystal plane that grows preferentially
First (111) plane and then change to (311) plane
From, regrowth P+The elevation angle is 55 ° on the side surface of the Si layer 25.
(111) facet 33 and (311) facet 3
4 are sequentially formed.

【0045】そして、ベース開口部28の下方に位置す
るSiエミッタ層23にはポリシリコンエミッタ層30
からの拡散によって高濃度のN型不純物がドープされて
おり、このSiエミッタ層23がNPNヘテロバイポー
ラトランジスタのエミッタとして機能する。一方、Si
1-x Gex /Si層21中のSi1-x Gex 層のうち,
第1のサイドウォール24の直下方に位置する部分より
も内方の部分が、NPNヘテロバイポーラトランジスタ
の内部ベース29(真性ベースともいう)である。ま
た、Si1-x Gex /Si層21のうちの第1のサイド
ウォール24よりも外方に位置する部分と、再成長P+
Si層25とが、NPNヘテロバイポーラトランジスタ
の外部ベース19である。また、接合リーク防止層22
も外部ベースとして機能する。
The Si emitter layer 23 located below the base opening 28 has a polysilicon emitter layer 30.
The Si emitter layer 23 functions as an emitter of the NPN hetero-bipolar transistor by doping with a high concentration of N-type impurities by diffusion from the N-type impurity. On the other hand, Si
Of the Si 1-x Ge x layers in the 1-x Ge x / Si layer 21,
A portion inside the portion located immediately below the first sidewall 24 is an internal base 29 (also called an intrinsic base) of the NPN hetero bipolar transistor. Further, a portion of the Si 1-x Ge x / Si layer 21 located outside the first sidewall 24 and the regrown P +
The Si layer 25 is the external base 19 of the NPN hetero bipolar transistor. Also, the junction leak prevention layer 22
Also function as an external base.

【0046】本実施形態に係るNPNヘテロバイポーラ
トランジスタ(HBT)の第1の特徴は、第1のサイド
ウォール24により、ベース開口部幅W1と外部ベース
間距離W2とが共に規定されている点である。言い換え
ると、内部ベース29と外部ベース19とがセルフアラ
インに形成され、エミッタ・ベース接合部と外部ベース
・内部ベース境界部との間の距離(W2−W1)/2が
第1のサイドウォール24の厚み(下端部における横方
向の寸法)に一致している。この第1のサイドウォール
24の厚みは10−20nm程度に設定することが十分
可能であるので、エミッタ・ベース接合部と外部ベース
・内部ベース境界部との間の距離(W2−W1)/2に
0.1μmのマージンを見込む必要があった従来のヘテ
ロバイポーラトランジスタの構造に比べ、大幅なベース
抵抗の低減と素子寸法の縮小を図ることができる。な
お、本実施形態においては、接合リーク防止層22が設
けられているので、コレクタ開口部20がシャロートレ
ンチ分離層13上の一部を含んで開口されていても、ス
トレスに起因する接合リークの影響を受けることはな
い。
A first feature of the NPN hetero bipolar transistor (HBT) according to the present embodiment is that the base opening width W1 and the distance W2 between the external bases are both defined by the first sidewall 24. is there. In other words, the internal base 29 and the external base 19 are formed in a self-aligned manner, and the distance (W2−W1) / 2 between the emitter / base junction and the external base / internal base boundary is equal to the first sidewall 24. (Horizontal dimension at the lower end). Since the thickness of the first side wall 24 can be sufficiently set to about 10-20 nm, the distance (W2-W1) / 2 between the emitter-base junction and the boundary between the external base and the internal base. As compared with the structure of the conventional hetero-bipolar transistor, which needs to expect a margin of 0.1 μm, the base resistance and the element size can be greatly reduced. In the present embodiment, since the junction leak preventing layer 22 is provided, even if the collector opening 20 is opened including a part on the shallow trench isolation layer 13, the junction leak due to stress is prevented. It is not affected.

【0047】また、本実施形態のHBTの第2の特徴
は、外部ベース19の中心的部分を占める再成長P+
i層25の内側の側面が第1のサイドウォール24に沿
って延びるのではなく、第1のサイドウォール24から
離れて(111)ファセット33及び(311)ファセ
ット34を形成しながら延びている点である。再成長P
+ Si層25がこのような構造を有しているので、第1
のサイドウォール24と再成長P+ Si層25との間に
形成される隙間に第4の絶縁層26を介在させることが
可能になる。その結果、ポリシリコンエミッタ層30と
外部ベース19との間が、第1のサイドウォール24と
第4の絶縁層26という2つの絶縁体によって隔てられ
るので、小型化されながらも、寄生抵抗が小さい,高速
動作を行なうHBTを実現できるのである。
The second feature of the HBT of the present embodiment
Is the regrowth P which accounts for the central part of the external base 19+S
The inner side surface of the i-layer 25 is along the first sidewall 24.
Rather than extending from the first sidewall 24
Away (111) facet 33 and (311) facet
This is the point that extends while forming the socket 34. Regrowth P
+Since the Si layer 25 has such a structure, the first
Sidewall 24 and regrowth P+Between the Si layer 25
The fourth insulating layer 26 may be interposed in the formed gap.
Will be possible. As a result, the polysilicon emitter layer 30
The first side wall 24 and the space between the external base 19
Separated by two insulators, a fourth insulating layer 26
Therefore, although small in size, low parasitic resistance, high speed
An HBT that performs an operation can be realized.

【0048】次に、本実施形態のHBTの製造工程につ
いて、図2A−図2Kを参照しながら説明する。図2A
−図2Kは、本実施形態におけるHBTの製造工程を示
す断面図である。
Next, the manufacturing process of the HBT according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 2A to 2K. FIG. 2A
FIG. 2K is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the HBT in the present embodiment.

【0049】まず、図2Aに示す工程で、主面が(00
1)面であるSi基板10上にエピタキシャル成長法に
よりN型シリコン単結晶を形成するか、あるいはSi基
板10内にN形不純物イオンを高エネルギーで注入する
ことにより、Si基板10に深さ約1μmのN型のレト
ログレードウェル11を形成する。レトログレードウェ
ル11の表面付近の領域はHBTのコレクタ層12とな
るので、この領域におけるN型の不純物濃度は1×10
17/cm3 程度に調整されている。次に、Si基板10
にシャロートレンチ,ディープトレンチを形成した後、
それらを第1の絶縁体15、第2の絶縁体16によって
埋め込むことにより、シャロートレンチ分離層13、デ
ィープトレンチ分離層14を形成する。
First, in the step shown in FIG.
1) An N-type silicon single crystal is formed on the surface of the Si substrate 10 by an epitaxial growth method, or N-type impurity ions are implanted into the Si substrate 10 at a high energy so that the Si substrate 10 has a depth of about 1 μm. N-type retrograde well 11 is formed. Since the region near the surface of the retrograde well 11 becomes the HBT collector layer 12, the N-type impurity concentration in this region is 1 × 10
It is adjusted to about 17 / cm 3 . Next, the Si substrate 10
After forming shallow trench and deep trench in
By embedding them with a first insulator 15 and a second insulator 16, a shallow trench isolation layer 13 and a deep trench isolation layer 14 are formed.

【0050】次に、Si基板10の2つのシャロートレ
ンチ13によって囲まれる領域に、N型の不純物イオン
を高ドーズ量で注入して、Si基板10の表面からレト
ログレードウェル11に達するN+ コレクタ引き出し層
17を形成する。
Next, N-type impurity ions are implanted at a high dose into a region surrounded by the two shallow trenches 13 of the Si substrate 10, and an N + collector reaching the retrograde well 11 from the surface of the Si substrate 10. The lead layer 17 is formed.

【0051】次に、図2Bに示す工程で、テトラエトキ
シシラン(TEOS)と酸素を用いた化学気相成長法
(CVD法)により、処理温度680℃で基板の上に厚
さ約30nmの第1の絶縁層18を形成し、第1の絶縁
層18をフッ酸等のウェットエッチングによりパターニ
ングして、コレクタ開口部20を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2B, a 30-nm-thick film having a thickness of about 30 nm is formed on the substrate at a processing temperature of 680 ° C. by a chemical vapor deposition method (CVD method) using tetraethoxysilane (TEOS) and oxygen. The first insulating layer 18 is formed, and the first insulating layer 18 is patterned by wet etching such as hydrofluoric acid to form the collector opening 20.

【0052】次に、コレクタ開口部20内に露出したS
i基板10の表面をアンモニア水と過酸化水素水とを混
合した薬液で処理することによって厚さ約1nmの保護
酸化膜を形成した状態で、基板全体をUHV−CVD
(Ultra High Vacuum ChemicalVapor Deposition )装
置に装着する。その後、UHV−CVD装置内におい
て、水素雰囲気中で熱処理を行うことにより、基板上の
保護酸化膜を除去する。次に、基板を550℃に加熱し
つつ、ジシラン(Si2 6 )及びゲルマン(Ge
4 )にドーピング用のジボラン(B2 6 )を含むガ
スをUHV−CVD装置内に導入して、基板上に厚さ約
60nmのSi1-x Gex 層を形成する。このとき、S
1-x Gex 層のうちコレクタ開口部20内の部分,つ
まりSi基板10の表面から成長する部分は単結晶構造
を有しているが、Si1-x Gex 層のうち第1の絶縁層
18の表面から成長する部分は多結晶構造を有してい
る。Si1-xGex 層を形成した後、連続してガスをジ
シランに切り替えることにより、Si 1-x Gex 層の上
に厚さ約10nmのSi層を積層し、Si1-x Gex
及びSi層の積層膜であるSi1-x Gex /Si層21
を形成する。このとき、Si層のうち,Si1-x Gex
層の単結晶構造を有する部分の上に形成される部分は単
結晶構造を有し、Si1-x Gex 層の多結晶構造を有す
るの部分の上に形成される部分は多結晶構造を有してい
る。なお、Si1-x Gex 層内にはエピタキシャル成長
時にボロン(B)が導入されているので、Si1-x Ge
x 層はP型になっており、ボロンの濃度は約2×1018
/cm3 である。Si層には不純物が導入されていな
い。また、本実施形態においては、キャリアのベース走
行速度を高める目的で、Si1-x Gex 層をエピタキシ
ャル成長させる際には、ジシラン(Si2 6 )とゲル
マン(GeH4 )との混合比率を連続的に変化させて、
Si1- x Gex 層の下端部ではGe含有率が最大とな
り、上端部ではGe含有率が0になるような傾斜組成ベ
ース層を形成している。
Next, the S exposed in the collector opening 20 is
The surface of the i-substrate 10 is mixed with aqueous ammonia and aqueous hydrogen peroxide.
Approximately 1nm thick protection by treatment with combined chemicals
With the oxide film formed, the whole substrate is UHV-CVD
(Ultra High Vacuum Chemical Vapor Deposition)
To the device. After that, place in UHV-CVD equipment.
By performing heat treatment in a hydrogen atmosphere,
The protective oxide film is removed. Next, heat the substrate to 550 ° C.
While disilane (SiTwoH6) And germane (Ge
HFour) Is replaced by diborane (BTwoH6)
Is introduced into the UHV-CVD apparatus, and a thickness of about
60nm Si1-xGexForm a layer. At this time, S
i1-xGexA portion of the layer within the collector opening 20;
The part growing from the surface of the Si substrate 10 has a single crystal structure.
But Si1-xGexFirst insulating layer of layers
The portion growing from the surface of 18 has a polycrystalline structure.
You. Si1-xGexAfter forming the layer, the gas is continuously exhausted.
By switching to silane, Si 1-xGexOn the layer
A Si layer having a thickness of about 10 nm1-xGexlayer
And Si which is a laminated film of Si layer1-xGex/ Si layer 21
To form At this time, of the Si layer,1-xGex
The portion formed on the portion having the single crystal structure of the layer is a single
Having a crystal structure, Si1-xGexHas a polycrystalline structure of layers
The part formed on the upper part has a polycrystalline structure.
You. Note that Si1-xGexEpitaxial growth in layers
Since boron (B) is sometimes introduced, Si1-xGe
xThe layer is P-type and the concentration of boron is about 2 × 1018
/ CmThreeIt is. No impurities are introduced into the Si layer
No. In the present embodiment, the base running of the carrier is performed.
In order to increase the line speed,1-xGexEpitaxy layer
When growing silicon, disilane (SiTwoH6) And gel
Man (GeHFour) And the mixing ratio is continuously changed,
Si1- xGexThe Ge content is the highest at the lower end of the layer.
In the upper end, the gradient composition base is such that the Ge content becomes zero.
The base layer is formed.

【0053】次に、図2Cに示す工程で、全面にエッチ
ストッパとなる膜厚100nmのシリコン酸化膜と膜厚
10nmのシリコン窒化膜を連続的に堆積した後、フォ
トリソグラフィー及びドライエッチングを行なって、シ
リコン窒化膜及びシリコン酸化膜をパターニングして、
横寸法がベース開口幅W1になるように第2の絶縁層4
1及び第3の絶縁層42を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2C, after a silicon oxide film having a film thickness of 100 nm and a silicon nitride film having a film thickness of 10 nm are successively deposited on the entire surface, photolithography and dry etching are performed. Patterning the silicon nitride film and the silicon oxide film,
The second insulating layer 4 has a lateral dimension equal to the base opening width W1.
First and third insulating layers 42 are formed.

【0054】次に、図2Dに示す工程で、基板上に厚さ
約100nmのシリコン窒化膜を堆積した後、シリコン
窒化膜をエッチバックすることにより、上記第2の絶縁
層41及び第3の絶縁層42の側面上に第1のサイドウ
ォール24を形成する。
Next, in the step shown in FIG. 2D, after a silicon nitride film having a thickness of about 100 nm is deposited on the substrate, the silicon nitride film is etched back, so that the second insulating layer 41 and the third insulating layer 41 are formed. The first sidewall 24 is formed on the side surface of the insulating layer 42.

【0055】ここで、第1のサイドウォール24の幅
(W2−W1)/2(下端部における横方向の寸法)は
10nm程度間で非常に小さくすることも可能である。
Here, the width (W2-W1) / 2 (lateral dimension at the lower end) of the first side wall 24 can be made very small between about 10 nm.

【0056】さらに、活性領域・分離接合部のストレス
の影響を抑えるために、第2の絶縁層41及び第3の絶
縁層42の形成に用いたマスクを用い、そのままセルフ
アラインでボロン(B)などのP型の不純物のイオン注
入を行い、表面付近の濃度が3×1017/cm3 程度の
+ 型の接合リーク防止層22を形成する。ただし、第
1のサイドウォール24を形成する前に、接合リーク防
止層22を形成するためのイオン注入を行なってもよ
い。
Further, in order to suppress the influence of stress on the active region / separation junction, the mask used for forming the second insulating layer 41 and the third insulating layer 42 is used, and boron (B) is self-aligned as it is. P-type impurities are ion-implanted to form a P + -type junction leak prevention layer 22 having a concentration near the surface of about 3 × 10 17 / cm 3 . However, before forming the first sidewall 24, ion implantation for forming the junction leak prevention layer 22 may be performed.

【0057】次に、Si1-x Gex /Si層21を成長
させたときと同様に、保護酸化膜を形成した後UHV−
CVD装置に導入し、水素雰囲気中での熱処理により保
護酸化膜を除去した後、ジシラン(Si2 6 )とドー
ピング用のジボラン(B2 6 )を含むガスを導入し、
Si1-x Gex /Si層21中のSi層を成長核として
エピタキシャル成長を行い、高濃度にP型にドーピング
された500nmの膜厚の再成長P+ Si層25を形成
する。再成長P+ Si層25は、Si1-x Ge x /Si
層21のうちコレクタ層12の直上に位置する部分の上
においては単結晶構造を有し、第1の絶縁層18の上方
に位置する部分の上においては多結晶構造を有してい
る。なお、単結晶再成長P+ Si層25の不純物濃度を
1×1020/cm3 以上の高濃度にするには、再成長P
+ Si層25内にさらに不純物を拡散させたり不純物の
イオン注入などを行なうことができる。
Next, Si1-xGex/ Grows Si layer 21
After forming a protective oxide film, UHV-
Introduced into CVD equipment and maintained by heat treatment in hydrogen atmosphere
After removing the protective oxide film, disilane (SiTwoH6) And do
Diborane for ping (BTwoH 6) Containing gas,
Si1-xGex/ Si layer in Si layer 21 as growth nucleus
Epitaxial growth and doping to P type with high concentration
500 nm thick regrown P+Form Si layer 25
I do. Regrowth P+The Si layer 25 is made of Si1-xGe x/ Si
Above the portion of layer 21 located directly above collector layer 12
Has a single-crystal structure and is located above the first insulating layer 18.
Has a polycrystalline structure on the part
You. The single crystal regrowth P+The impurity concentration of the Si layer 25
1 × 1020/ CmThreeTo achieve a higher concentration, regrowth P
+Impurity is further diffused into the Si
For example, ion implantation can be performed.

【0058】このとき、再成長P+ Si層25の内側の
側面には、(111)ファセット33と、(311)フ
ァセット34とが現れる。つまり、再成長P+ Si層2
5は第1のサイドウォール24の側面に沿って成長する
のではなく、再成長P+ Si層25は、上方に向かうほ
ど第1のサイドウォール24と離れていくように傾斜し
て成長する。再成長P+ Si層25が基板表面と成す角
度の大きな(111)ファセット33が現れる成長条件
を用いれば、膜厚の変化をより急激にすることができる
ため、後述するように、ベース抵抗や寄生容量の低減効
果をより増大させることができる。
At this time, a (111) facet 33 and a (311) facet 34 appear on the inner side surface of the regrown P + Si layer 25. That is, the regrown P + Si layer 2
5 does not grow along the side surface of the first sidewall 24, but the regrown P + Si layer 25 grows so as to be inclined away from the first sidewall 24 as going upward. If a growth condition in which a (111) facet 33 having a large angle formed by the regrown P + Si layer 25 and the substrate surface is used, the change in film thickness can be made sharper, so that the base resistance and the The effect of reducing the parasitic capacitance can be further increased.

【0059】さらに、図2Fに示す工程で、基板の全面
上に窒化シリコンからなる厚さ約30nmの第4の絶縁
層26を形成し、第4の絶縁層26の上にレジストマス
クPrmを形成する。このレジストマスクPrmのうち
第3の絶縁層42の直上に位置する部分には、第2の絶
縁層41や第3の絶縁層42の横方向の寸法W1内に収
まる寸法の開口部が形成されている。
Further, in a step shown in FIG. 2F, a fourth insulating layer 26 made of silicon nitride and having a thickness of about 30 nm is formed on the entire surface of the substrate, and a resist mask Prm is formed on the fourth insulating layer 26. I do. In a portion of the resist mask Prm located immediately above the third insulating layer 42, an opening having a size that is within the lateral dimension W1 of the second insulating layer 41 or the third insulating layer 42 is formed. ing.

【0060】次に、図2Gに示す工程で、レジストマス
クPrmを用い、第2の絶縁層41をエッチストッパと
して、第4の絶縁層26及び第3の絶縁層42のドライ
エッチングを行なって、第3の絶縁層42にベース開口
部28を形成する。このとき、第4の絶縁層26及び第
3の絶縁層42は窒化シリコンにより構成され、第2の
絶縁層41は酸化シリコンにより構成されているので、
ドライエッチングの際には、第3の絶縁層42と第2の
絶縁層41との間で大きなエッチング選択性が得られ
る。
Next, in the step shown in FIG. 2G, the fourth insulating layer 26 and the third insulating layer 42 are dry-etched using the resist mask Prm and the second insulating layer 41 as an etch stopper. The base opening 28 is formed in the third insulating layer 42. At this time, the fourth insulating layer 26 and the third insulating layer 42 are made of silicon nitride, and the second insulating layer 41 is made of silicon oxide.
During dry etching, a large etching selectivity is obtained between the third insulating layer 42 and the second insulating layer 41.

【0061】次に、図2Hに示す工程で、レジストマス
クPrmを除去した後、フッ酸によるウェットエッチン
グにより酸化シリコンからなる第2の絶縁層42を除去
する。このとき、Si1-x Gex /Si層21の上部を
構成するSi層と、窒化シリコンからなる第1のサイド
ウォール24とはフッ酸に対して小さなエッチングレー
トを有するため、有効なエッチストッパとなる。なお、
ウェットエッチングによると、Si1-x Gex /Si層
21の表面に欠陥等のダメージを形成することなく、第
2の絶縁層41の全体を除去することが可能である。こ
のとき、第1のサイドウォール24はエッチストッパと
なると同時に、第4の絶縁層26とともにポリシリコン
エミッタ・外部ベース間を絶縁する役割を果たす。
Next, in the step shown in FIG. 2H, after removing the resist mask Prm, the second insulating layer 42 made of silicon oxide is removed by wet etching with hydrofluoric acid. At this time, since the Si layer forming the upper part of the Si 1-x Ge x / Si layer 21 and the first sidewall 24 made of silicon nitride have a small etching rate with respect to hydrofluoric acid, an effective etch stopper Becomes In addition,
According to wet etching, the entire second insulating layer 41 can be removed without forming damage such as defects on the surface of the Si 1-x Ge x / Si layer 21. At this time, the first side wall 24 functions as an etch stopper and at the same time plays a role of insulating the polysilicon emitter and the external base together with the fourth insulating layer 26.

【0062】次に、図2Iに示す工程で、高濃度にN型
にドーピングされたポリシリコンをベース開口部28に
埋め込んだ後、ポリシリコン膜をパターニングすること
により、ポリシリコンエミッタ層30を形成する。その
後、ポリシリコンエミッタ層30から高濃度の不純物を
Siエミッタ層23に拡散させる。これにより、N型S
i層からなるエミッタと、P型SiGe層からなるベー
スと、N型Si層からなるコレクタとを有するヘテロバ
イポーラトランジスタ(HBT)が形成される。
Next, in a step shown in FIG. 2I, a polysilicon doped with a high concentration of N-type is buried in the base opening 28, and then the polysilicon film is patterned to form a polysilicon emitter layer 30. I do. After that, high concentration impurities are diffused from the polysilicon emitter layer 30 into the Si emitter layer 23. Thereby, N type S
A hetero bipolar transistor (HBT) having an emitter composed of an i-layer, a base composed of a P-type SiGe layer, and a collector composed of an N-type Si layer is formed.

【0063】次に、図2Jに示す工程で、第4の絶縁層
26,再成長P+ Si層25,Si 1-x Gex /Si層
21及び第1の絶縁層18をパターニングした後、基板
上に厚さ120nmのサイドウォール用CVD酸化膜を
堆積する。そして、これをエッチバックして、ポリシリ
コンエミッタ層30と再成長P+ Si層25及びSi
1-x Gex /Si層21の側面上に第2のサイドウォー
ル30を形成する。このときのドライエッチングによっ
て、ポリシリコンエミッタ層30,再成長P+ Si層2
5,Si1-x Gex /Si層21及びN+ コレクタ引き
出し層17の表面を露出させる。
Next, in the step shown in FIG. 2J, the fourth insulating layer
26, Regrowth P+Si layer 25, Si 1-xGex/ Si layer
After patterning 21 and first insulating layer 18, the substrate
A 120 nm thick CVD oxide film for sidewalls
accumulate. Then, etch back this
Con-emitter layer 30 and regrown P+Si layer 25 and Si
1-xGex/ Second side wall on the side surface of Si layer 21
Forming a screw 30. Dry etching at this time
And the polysilicon emitter layer 30 and the regrown P+Si layer 2
5, Si1-xGex/ Si layer 21 and N+Collector pull
The surface of the exposed layer 17 is exposed.

【0064】次に、図2Kに示す工程で、基板上に厚さ
約40nmのTi膜をスパッタにより堆積した後、67
5℃,30secのRTAを行なって、Tiとシリコン
とを反応させることによりTiシリサイド層を形成す
る。その後、未反応のTi膜を除去することにより、ポ
リシリコンエミッタ層122,再成長P+ Si層25
(外部ベース層19の一部)及びN+ コレクタ引き出し
層17の上にTiシリサイド層32を形成する。次に、
基板上に層間絶縁膜35を堆積し、層間絶縁膜35に、
ポリシリコンエミッタ層30,再成長P+ Si層25及
びN+ コレクタ引き出し層17の上の各Tiシリサイド
層34に達する接続孔を形成した後、接続孔内にWを埋
め込んでWブランケット36とする。さらに、層間絶縁
膜35の上に、金属膜を形成した後これをパターニング
して、Wブランケット36に接続される金属配線37を
形成する。
Next, in a step shown in FIG. 2K, a Ti film having a thickness of about 40 nm is deposited on the substrate by sputtering.
RTA is performed at 5 ° C. for 30 seconds to react Ti and silicon to form a Ti silicide layer. Thereafter, by removing the unreacted Ti film, the polysilicon emitter layer 122 and the regrown P + Si layer 25 are removed.
A Ti silicide layer 32 is formed on (part of the external base layer 19) and the N + collector extraction layer 17. next,
An interlayer insulating film 35 is deposited on the substrate, and the interlayer insulating film 35 is
After forming connection holes reaching the Ti silicide layers 34 on the polysilicon emitter layer 30, the regrown P + Si layer 25, and the N + collector extraction layer 17, W is buried in the connection holes to form a W blanket 36. . Further, a metal film is formed on the interlayer insulating film 35 and then patterned to form a metal wiring 37 connected to the W blanket 36.

【0065】本実施形態のHBTの製造方法によると、
図1に示すHBTの構造を容易に実現できることがわか
る。
According to the method of manufacturing the HBT of this embodiment,
It can be seen that the structure of the HBT shown in FIG. 1 can be easily realized.

【0066】(第2の実施形態)上記第1の実施形態に
おいては、外部ベース19の中心となる部材を再成長P
+ Si層25により構成したが、本発明のHBTの構造
はかかる実施形態に限定されるものではない。第2の実
施形態においては、外部ベースの中心となる部材をポリ
シリコンにより構成したHBTについて説明する。
(Second Embodiment) In the first embodiment,
In this case, the member serving as the center of the external base 19 is regrown P
+The structure of the HBT of the present invention, which was constituted by the Si layer 25
Is not limited to such an embodiment. Second fruit
In the embodiment, the member serving as the center of the external base is made of poly.
An HBT made of silicon will be described.

【0067】本実施形態においても、第1の実施形態に
おける図2A−図2Dに示す工程と同じ工程を行なう。
In this embodiment, the same steps as those shown in FIGS. 2A to 2D in the first embodiment are performed.

【0068】その後、図2Aに示す工程の代わりに、図
3Aに示すように、基板の全面上に高濃度のP型不純物
がドープされたP+ ポリシリコン層43を堆積する。
Then, instead of the step shown in FIG. 2A, as shown in FIG. 3A, a P + polysilicon layer 43 doped with a high concentration of P-type impurities is deposited on the entire surface of the substrate.

【0069】次に、図3Bに示す工程で、基板の全面を
CMP(ケミカルメカニカルポリッシュ)により、少な
くとも第1のサイドウォール24が露出するまで研磨を
行なって、基板の全体を平坦化する。その後、基板の全
面上に窒化シリコンからなる厚さ約30nmの第4の絶
縁層26を堆積した後、第4の絶縁層26の上にレジス
トマスクPrmを形成する。このレジストマスクPrm
のうち第3の絶縁層42の直上に位置する部分には、第
2の絶縁層41や第3の絶縁層42の横方向の寸法W1
内に収まる寸法の開口部が形成されている。
Next, in the step shown in FIG. 3B, the entire surface of the substrate is polished by CMP (Chemical Mechanical Polishing) until at least the first sidewall 24 is exposed, and the entire substrate is flattened. Thereafter, a fourth insulating layer 26 of silicon nitride having a thickness of about 30 nm is deposited on the entire surface of the substrate, and then a resist mask Prm is formed on the fourth insulating layer 26. This resist mask Prm
Of the second insulating layer 41 and the third insulating layer 42 in the horizontal direction W1 are located directly above the third insulating layer 42.
An opening sized to fit inside is formed.

【0070】次に、図3Cに示す工程で、レジストマス
クPrmを用い、第2の絶縁層41をエッチストッパと
して、第4の絶縁層26及び第3の絶縁層42のドライ
エッチングを行なって、第3の絶縁層42にベース開口
部28を形成する。このとき、第4の絶縁層26及び第
3の絶縁層26は窒化シリコンにより構成され、第2の
絶縁層41は酸化シリコンにより構成されているので、
ドライエッチングの際には、第3の絶縁層42と第2の
絶縁層41との間で大きなエッチング選択性が得られ
る。さらに、レジストマスクPrmを除去した後、フッ
酸によるウェットエッチングにより酸化シリコンからな
る第2の絶縁層42を除去する。このとき、Si1-x
x /Si層21の上部を構成するSi層と、窒化シリ
コンからなる第1のサイドウォール24とはフッ酸に対
して小さなエッチングレートを有するため、有効なエッ
チストッパとなる。このとき、第1のサイドウォール2
4はエッチストッパとなると同時に、第4の絶縁層26
とともにエミッタ・外部ベース間を絶縁する役割を果た
す。
Next, in the step shown in FIG. 3C, dry etching of the fourth insulating layer 26 and the third insulating layer 42 is performed using the resist mask Prm and the second insulating layer 41 as an etch stopper. The base opening 28 is formed in the third insulating layer 42. At this time, the fourth insulating layer 26 and the third insulating layer 26 are made of silicon nitride, and the second insulating layer 41 is made of silicon oxide.
During dry etching, a large etching selectivity is obtained between the third insulating layer 42 and the second insulating layer 41. Further, after removing the resist mask Prm, the second insulating layer 42 made of silicon oxide is removed by wet etching with hydrofluoric acid. At this time, Si 1-x G
Since the Si layer forming the upper part of the ex / Si layer 21 and the first sidewall 24 made of silicon nitride have a small etching rate with respect to hydrofluoric acid, they serve as effective etch stoppers. At this time, the first sidewall 2
4 serves as an etch stopper, and at the same time, the fourth insulating layer 26
In addition, it plays a role of insulating between the emitter and the external base.

【0071】その後は、第1の実施形態における図2I
−図2Kに示す工程と同じ工程を行なうことにより、図
3Dに示す構造が得られる。
Thereafter, FIG. 2I in the first embodiment
By performing the same steps as shown in FIG. 2K, the structure shown in FIG. 3D is obtained.

【0072】本実施形態のHBT及びその製造方法によ
ると、外部ベース19(P+ ポリシリコン層43)とポ
リシリコンエミッタ層30との間隔が第1の実施形態の
構造よりは狭くなるものの、上記第1の実施形態とほぼ
同様の効果を発揮しうるHBTを得ることができる。
According to the HBT of this embodiment and its manufacturing method, the distance between the external base 19 (P + polysilicon layer 43) and the polysilicon emitter layer 30 is smaller than that of the structure of the first embodiment. An HBT that can exhibit substantially the same effects as in the first embodiment can be obtained.

【0073】なお、上記第1,第2の実施形態におい
て、第3の絶縁層42を形成する代わりに、第2の絶縁
層41の厚みを第3の絶縁層の厚さ分だけ大きくして
も、つまりシリコン酸化膜だけを形成しても、上記各実
施形態と同じ効果を発揮することができる。
In the first and second embodiments, instead of forming the third insulating layer 42, the thickness of the second insulating layer 41 is increased by the thickness of the third insulating layer. In other words, even if only a silicon oxide film is formed, the same effects as those of the above embodiments can be exerted.

【0074】また、第1〜第4の絶縁層の材質は、上記
各実施形態において限定されるものではない。特に、第
2の絶縁層41の材質は、第1のサイドウォール24及
び第4の絶縁層26とのエッチング選択比が確保できる
ものであればよい。
The material of the first to fourth insulating layers is not limited in each of the above embodiments. In particular, the material of the second insulating layer 41 may be any material as long as an etching selectivity with the first sidewall 24 and the fourth insulating layer 26 can be secured.

【0075】また、上記各実施形態においては、内部ベ
ースをSiGe層により構成したが、本発明はかかる実
施形態に限定されるものではなく、内部ベースをSiG
eC層又はSiC層により構成してもよい。つまり、内
部ベースの組成は、一般的にSi1-x-y Gex y
(1>x,y≧0)で表されるものであればよい。ま
た、内部ベースのバンドギャップがエミッタ,コレクタ
とのバンドギャップよりも小さければ、ヘテロバイポー
ラトランジスタとしての機能が得られるので、エミッタ
ベースにGe,Cが含まれていてもよい。
Further, in each of the above embodiments, the internal base is constituted by the SiGe layer. However, the present invention is not limited to this embodiment, and the internal base is made of SiGe.
You may comprise by eC layer or SiC layer. That is, the internal base of the composition, generally Si 1-xy Ge x C y layer (1> x, y ≧ 0 ) as long as it is represented by. If the band gap of the internal base is smaller than the band gap between the emitter and the collector, a function as a hetero-bipolar transistor can be obtained, so that the emitter base may contain Ge and C.

【0076】[0076]

【発明の効果】本発明の半導体装置及びその製造方法に
よると、エミッタ・ベース接合部と外部ベースとの間隔
をサイドウォールを挟んでセルフアラインメントにより
規定できる構造及び製造方法としたので、バイポーラト
ランジスタのベース抵抗と寄生容量との低減を図ること
ができる。
According to the semiconductor device of the present invention and the method of manufacturing the same, the structure and the manufacturing method are such that the distance between the emitter / base junction and the external base can be defined by self-alignment with the sidewall interposed therebetween. The base resistance and the parasitic capacitance can be reduced.

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

【図1】第1の実施形態におけるHBTの構造を示す断
面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a structure of an HBT according to a first embodiment.

【図2A】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うちシャロートレンチ分離層,ディープトレンチ分離
層,コレクタ層等を形成するまでの工程を示す断面図で
ある。
FIG. 2A is a cross-sectional view showing a step until a shallow trench isolation layer, a deep trench isolation layer, a collector layer, and the like are formed in the manufacturing process of the HBT according to the first embodiment.

【図2B】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うちSi基板の上にSi1-x Ge x /Si層を形成する
工程を示す断面図である。
FIG. 2B is a view showing a process of manufacturing an HBT according to the first embodiment;
Of which Si1-xGe x/ Si layer is formed
It is sectional drawing which shows a process.

【図2C】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち第2の絶縁層及び第3の絶縁層を形成する工程を示
す断面図である。
FIG. 2C is a cross-sectional view showing a step of forming a second insulating layer and a third insulating layer in the HBT manufacturing steps according to the first embodiment.

【図2D】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち,第2の絶縁層,第3の絶縁層の側面上に第1のサ
イドウォールを形成する工程などを示す断面図である。
FIG. 2D is a cross-sectional view showing the step of forming the first sidewall on the side surfaces of the second insulating layer and the third insulating layer in the manufacturing process of the HBT according to the first embodiment.

【図2E】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち再成長P+ Si層を形成する工程を示す断面図であ
る。
FIG. 2E is a cross-sectional view showing a step of forming a regrown P + Si layer in the HBT manufacturing steps according to the first embodiment.

【図2F】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち第4の絶縁層などを形成する工程を示す断面図であ
る。
FIG. 2F is a cross-sectional view showing a step of forming a fourth insulating layer and the like in the HBT manufacturing steps according to the first embodiment.

【図2G】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち第3の絶縁層にベース開口部を形成する工程を示す
断面図である。
FIG. 2G is a cross-sectional view showing the step of forming the base opening in the third insulating layer in the manufacturing steps of the HBT according to the first embodiment.

【図2H】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち第2の絶縁層を除去してベース開口部を形成する工
程を示す断面図である。
FIG. 2H is a cross-sectional view showing the step of removing the second insulating layer and forming the base opening in the manufacturing steps of the HBT according to the first embodiment.

【図2I】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うちベース開口部にポリシリコンエミッタ層を埋め込む
工程を示す断面図である。
FIG. 2I is a cross-sectional view showing a step of embedding a polysilicon emitter layer in a base opening in the manufacturing steps of the HBT according to the first embodiment.

【図2J】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち外部ベースとなる部材をパターニングする工程を示
す断面図である。
FIG. 2J is a cross-sectional view showing a step of patterning a member serving as an external base in the HBT manufacturing steps according to the first embodiment.

【図2K】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち,層間絶縁膜,配線などを形成する工程を示す断面
図である。
FIG. 2K is a cross-sectional view showing the step of forming the interlayer insulating film, the wiring, and the like, among the steps of manufacturing the HBT according to the first embodiment.

【図3A】第2の実施形態におけるHBTの製造工程の
うちポリシリコン膜を堆積する工程を示す断面図であ
る。
FIG. 3A is a cross-sectional view showing a step of depositing a polysilicon film in an HBT manufacturing step according to the second embodiment.

【図3B】第2の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち第4の絶縁層などを形成する工程を示す断面図であ
る。
FIG. 3B is a cross-sectional view illustrating a step of forming a fourth insulating layer and the like in the HBT manufacturing steps according to the second embodiment.

【図3C】第1の実施形態におけるHBTの製造工程の
うちベース開口部を形成する工程を示す断面図である。
FIG. 3C is a cross-sectional view showing a step of forming a base opening in the HBT manufacturing steps according to the first embodiment.

【図3D】第2の実施形態におけるHBTの製造工程の
うち,層間絶縁膜,配線などを形成する工程を示す断面
図である。
FIG. 3D is a cross-sectional view showing a step of forming an interlayer insulating film, a wiring, and the like in the HBT manufacturing steps according to the second embodiment.

【図4】従来技術におけるHBTの構造を示す断面図で
ある。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional HBT.

【図5A】従来技術におけるHBTの製造工程のうちシ
ャロートレンチ分離層,ディープトレンチ分離層,コレ
クタ層等を形成するまでの工程を示す断面図である。
FIG. 5A is a cross-sectional view showing a process of forming a shallow trench isolation layer, a deep trench isolation layer, a collector layer, and the like in the HBT manufacturing process in the related art.

【図5B】従来技術におけるHBTの製造工程のうちS
i基板の上にSi1-x Gex /Si層を形成する工程を
示す断面図である。
FIG. 5B is a diagram showing an example of an HBT manufacturing process according to the prior art;
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a step of forming a Si 1-x Ge x / Si layer on an i-substrate.

【図5C】従来技術におけるHBTの製造工程のうち第
2の絶縁層を形成する工程を示す断面図である。
FIG. 5C is a cross-sectional view showing a step of forming a second insulating layer in the HBT manufacturing steps in the conventional technique.

【図5D】従来技術におけるHBTの製造工程のうち,
第3の絶縁層及びP+ ポリシリコン層にベース開口部を
形成する工程を示す断面図である。
FIG. 5D is a view showing a conventional HBT manufacturing process.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a step of forming a base opening in a third insulating layer and a P + polysilicon layer.

【図5E】従来技術におけるHBTの製造工程のうちベ
ース開口部にサイドウォールなどを形成する工程を示す
断面図である。
FIG. 5E is a cross-sectional view showing a step of forming a sidewall or the like in a base opening in a manufacturing process of the HBT according to the conventional technique.

【図5F】従来技術におけるHBTの製造工程のうちベ
ース開口部にポリシリコンエミッタを埋め込む工程を示
す断面図である。
FIG. 5F is a cross-sectional view showing a step of embedding a polysilicon emitter in a base opening in an HBT manufacturing process in the conventional technique.

【図5G】従来技術におけるHBTの製造工程のうち各
電極の側面にサイドウォールを形成する工程を示す断面
図である。
FIG. 5G is a cross-sectional view showing a step of forming a sidewall on a side surface of each electrode in a manufacturing process of the HBT according to the related art.

【図5H】従来技術におけるHBTの製造工程のうち,
層間絶縁膜,配線などを形成する工程を示す断面図であ
る。
FIG. 5H is a view showing a conventional HBT manufacturing process.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing a step of forming an interlayer insulating film, wiring, and the like.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 Si基板 11 レトログレードウェル 12 コレクタ層 13 シャロートレンチ分離層 14 ディープトレンチ分離層 15 第1の絶縁体 16 第2の絶縁体 17 N+ コレクタ引き出し層 18 第1の絶縁層 19 外部ベース 20 コレクタ開口部 21 Si1-x Gex /Si層 22 接合リーク防止層 23 Siエミッタ層 24 第1のサイドウォール 25 再成長P+ Si層 26 第4の絶縁層 27 分離用P+ 層 28 ベース開口部 29 内部ベース 30 ポリシリコンエミッタ 31 第2のサイドウォール 32 Tiシリサイド 33 (111)ファセット 34 (311)ファセット 35 層間絶縁膜 36 Wブランケット 37 金属配線 41 第2の絶縁層 42 第3の絶縁層Reference Signs List 10 Si substrate 11 Retrograde well 12 Collector layer 13 Shallow trench isolation layer 14 Deep trench isolation layer 15 First insulator 16 Second insulator 17 N + collector extraction layer 18 First insulation layer 19 External base 20 Collector opening Part 21 Si 1-x Ge x / Si layer 22 Junction leak prevention layer 23 Si emitter layer 24 First sidewall 25 Regrown P + Si layer 26 Fourth insulating layer 27 Isolation P + layer 28 Base opening 29 Internal base 30 Polysilicon emitter 31 Second sidewall 32 Ti silicide 33 (111) facet 34 (311) facet 35 Interlayer insulating film 36 W blanket 37 Metal wiring 41 Second insulating layer 42 Third insulating layer

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 バイポーラトランジスタのコレクタとし
て機能する第1の半導体層を有する基板と、 上記基板の第1の半導体層の上に設けられ、バイポーラ
トランジスタのベースとして機能する第2の半導体層
と、 上記第2の半導体層の上に設けられ、バイポーラトラン
ジスタのエミッタとして機能する第3の半導体層と、 上記第3の半導体層の上に設けられ、バイポーラトラン
ジスタのエミッタ電極として機能するエミッタ導体層
と、 上記第3の半導体層の上において上記エミッタ導体層の
側面に接して設けられ、内側面が垂直方向に延び外側面
が曲線状に延びて、エミッタ・ベース接合部の横方向の
寸法を規定するための絶縁体サイドウォールと、 上記第3の半導体層の上において上記絶縁体サイドウォ
ールの外側に設けられ、バイポーラトランジスタの外部
ベースとして機能するベース導体層と、 上記絶縁体サイドウォールにつながって設けられ、上記
エミッタ導体層とベース導体層とを絶縁するための絶縁
体層とを備えている半導体装置。
A substrate having a first semiconductor layer functioning as a collector of a bipolar transistor; a second semiconductor layer provided on the first semiconductor layer of the substrate and functioning as a base of the bipolar transistor; A third semiconductor layer provided on the second semiconductor layer and functioning as an emitter of the bipolar transistor; and an emitter conductor layer provided on the third semiconductor layer and functioning as an emitter electrode of the bipolar transistor. An inner surface extending vertically and an outer surface extending in a curved shape on the third semiconductor layer to define a lateral dimension of the emitter-base junction; An insulator sidewall for performing the operation; and a third insulator layer provided outside the insulator sidewall on the third semiconductor layer. A base conductor layer that functions as an external base of La transistor provided connected to the insulator sidewalls, a semiconductor device and an insulating layer for insulating the said emitter conductive layer and the base conductor layer.
【請求項2】 請求項1記載の半導体装置において、 上記ベース導体層は、エピタキシャル成長により形成さ
れたシリコンにより構成され、上記ベース導体層の内側
の側面には(111)ファセットが形成されていて、 上記絶縁体層は、上記絶縁体サイドウォールと上記ベー
ス導体層との間隙にも介在していることを特徴とする半
導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the base conductor layer is made of silicon formed by epitaxial growth, and (111) facets are formed on inner side surfaces of the base conductor layer. The semiconductor device, wherein the insulator layer is interposed also in a gap between the insulator sidewall and the base conductor layer.
【請求項3】 請求項1又は2記載の半導体装置におい
て、 上記基板内における上記第1の半導体層の両側に形成さ
れ、上記バイポーラトランジスタの外部ベースとして機
能する不純物拡散領域をさらに備えていることを特徴と
する半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, further comprising an impurity diffusion region formed on both sides of said first semiconductor layer in said substrate and functioning as an external base of said bipolar transistor. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項4】 請求項1−3のうちいずれか1つに記載
の半導体装置において、 上記基板は、Si基板であり、 上記第1の半導体層はSi層であり、 上記第2の半導体層はSi1-x-y Gex y 層(1>
x,y≧0)であり、 上記第3の半導体層はSi層であることを特徴とする半
導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the substrate is a Si substrate, the first semiconductor layer is a Si layer, and the second semiconductor layer is a semiconductor device. Is a Si 1-xy Ge x C y layer (1>
x, y ≧ 0), and the third semiconductor layer is a Si layer.
【請求項5】 バイポーラトランジスタのコレクタとな
る第1の半導体層を有する基板を準備する工程(a)
と、 上記第1の半導体層の上に、バイポーラトランジスタの
ベースとなる第2の半導体層を形成する工程(b)と、 上記第2の半導体層の上に、バイポーラトランジスタの
エミッタとなる第3の半導体層を形成する工程(c)
と、 上記第3の半導体層の上に、バイポーラトランジスタの
エミッタ・ベース接合部の横方向の寸法に相当する幅を
有する接合幅規定用絶縁層を形成する工程(d)と、 上記接合幅規定用絶縁層の両側面上に、上記接合幅規定
用絶縁層とは選択エッチングが可能な絶縁体サイドウォ
ールを形成する工程(e)と、 上記第3の半導体層の上に、バイポーラトランジスタの
外部ベースの一部となる第1の導体層を形成する工程
(f)と、 上記第1の導体層の上に、上記接合幅規定用絶縁層とは
選択エッチングが可能な電極間絶縁層を形成する工程
(g)と、 上記電極間絶縁層の一部と上記接合幅規定用絶縁層とを
除去することにより、上記絶縁体サイドウォールによっ
て囲まれる開口部を形成する工程(h)と、 上記開口部内に導体材料を埋め込んで、バイポーラトラ
ンジスタのエミッタ電極となる第2の導体層を形成する
工程(i)とを備えている半導体装置の製造方法。
5. A step of preparing a substrate having a first semiconductor layer to be a collector of a bipolar transistor (a).
Forming a second semiconductor layer serving as a base of the bipolar transistor on the first semiconductor layer (b); and forming a third semiconductor serving as an emitter of the bipolar transistor on the second semiconductor layer. Step (c) of forming a semiconductor layer
(D) forming a junction width defining insulating layer having a width corresponding to a lateral dimension of an emitter-base junction of the bipolar transistor on the third semiconductor layer; (E) forming insulator sidewalls that can be selectively etched with the junction width defining insulating layer on both side surfaces of the insulating layer for external use, and forming an external side of the bipolar transistor on the third semiconductor layer. A step (f) of forming a first conductor layer to be a part of a base; and forming an inter-electrode insulation layer on the first conductor layer, which is selectively etchable with the junction width defining insulation layer. (G), forming an opening surrounded by the insulator sidewall by removing a part of the inter-electrode insulating layer and the junction width defining insulating layer; Buried conductor material in opening Crowded in, a method of manufacturing a semiconductor device and a step (i) forming a second conductive layer serving as the emitter electrode of the bipolar transistor.
【請求項6】 請求項5記載の半導体装置の製造方法に
おいて、 上記工程(f)では、選択エピタキシャル成長により
(111)ファセットを側面に有し不純物がドープされ
たシリコンからなる第1の導体層を形成することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein in the step (f), the first conductor layer made of silicon doped with impurities having a (111) facet on a side surface is formed by selective epitaxial growth. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項7】 請求項5又は6記載の半導体装置の製造
方法において、 上記工程(d)では、上記接合幅規定用絶縁層の上に、
接合幅規定用絶縁層とは選択エッチングが可能な容量低
減用絶縁層を形成し、 上記工程(e)では、上記接合幅規定用絶縁層と上記容
量低減用絶縁層との各側面に上記絶縁体サイドウォール
を形成し、 上記工程(h)では、上記容量低減用絶縁層のうち端部
を除く部分を除去した後、上記接合幅規定用絶縁層を除
去することを特徴とする半導体装置の製造方法。
7. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein in the step (d), the insulating layer for defining the junction width is
The junction width defining insulating layer is formed with a capacity reducing insulating layer capable of being selectively etched. In the step (e), the insulating layer is provided on each side surface of the junction width defining insulating layer and the capacity reducing insulating layer. Forming a body side wall, and in the step (h), after removing a portion excluding an end of the capacitance reducing insulating layer, removing the junction width defining insulating layer. Production method.
【請求項8】 請求項5−7のうちいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法において、 上記接合幅規定用絶縁層を除去する工程は、ウェットエ
ッチングにより行なわれることを特徴とする半導体装置
の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the step of removing the insulating layer for defining the junction width is performed by wet etching. Device manufacturing method.
【請求項9】 請求項5−8のうちいずれか1つに記載
の半導体装置の製造方法において、 基板上に半導体装置形成領域を取り囲む素子分離層を形
成する工程と、 少なくとも上記工程(d)の後で上記工程(f)の前
に、上記第1の半導体層内にイオン注入法により不純物
を導入して、素子間分離の端に接合リーク防止層を形成
する工程とをさらに備えていることを特徴とする半導体
装置の製造方法。
9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein an element isolation layer surrounding the semiconductor device formation region is formed on the substrate, and at least the step (d). After the step (f) and before the step (f), a step of introducing an impurity into the first semiconductor layer by an ion implantation method to form a junction leak prevention layer at an end of element isolation. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】 請求項5−9のうちいずれか1つに記
載の半導体装置の製造方法において、 上記工程(a)では、上記基板として、Si層からなる
第1の半導体層を有するSi基板を準備し、 上記工程(b)では、Si1-x-y Gex y (1>x,
y≧0)からなる上記第2の半導体層を形成し、 上記工程(c)では、Si層からなる第3の半導体層を
形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein in the step (a), a Si substrate having a first semiconductor layer made of a Si layer as the substrate. In the step (b), Si 1-xy Ge x C y (1> x,
forming a second semiconductor layer made of y ≧ 0), and forming a third semiconductor layer made of a Si layer in the step (c).
【請求項11】 請求項10記載の半導体装置の製造方
法において、 上記工程(d)では、シリコン酸化膜から上記接合幅規
定用絶縁層を形成し、 上記工程(e)では、シリコン窒化膜から上記絶縁体サ
イドウォールを形成し、 上記工程(g)では、シリコン窒化膜から上記電極間絶
縁層を形成し、 上記工程(h)では、異方性ドライエッチングにより上
記電極間絶縁層の一部を除去した後、フッ酸によるウエ
ットエッチングにより上記接合幅規定用絶縁層を除去す
ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 10, wherein in the step (d), the insulating layer for defining the junction width is formed from a silicon oxide film, and in the step (e), the insulating layer is formed from a silicon nitride film. Forming the insulating sidewall; forming the interelectrode insulating layer from a silicon nitride film in the step (g); and forming a part of the interelectrode insulating layer by anisotropic dry etching in the step (h). Removing the insulating layer by wet etching with hydrofluoric acid.
JP11206182A 1999-07-21 1999-07-21 Semiconductor device and manufacture thereof Pending JP2001035858A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11206182A JP2001035858A (en) 1999-07-21 1999-07-21 Semiconductor device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11206182A JP2001035858A (en) 1999-07-21 1999-07-21 Semiconductor device and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001035858A true JP2001035858A (en) 2001-02-09

Family

ID=16519183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11206182A Pending JP2001035858A (en) 1999-07-21 1999-07-21 Semiconductor device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001035858A (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003026018A1 (en) * 2001-09-18 2003-03-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and production method therefor
JP2004111975A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Samsung Electronics Co Ltd Bipolar transistor and its manufacturing method
JP2004241779A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Samsung Electronics Co Ltd METHOD FOR MANUFACTURING BiCMOS USING SELF ALIGNMENT
JP2004356254A (en) * 2003-05-28 2004-12-16 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2007504647A (en) * 2003-08-29 2007-03-01 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Bipolar transistor having raised extrinsic base with selectable self-alignment and method of forming the same
JP2007536724A (en) * 2004-04-14 2007-12-13 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Bipolar device, transistor device, and method of fabricating transistor and bipolar complementary metal oxide semiconductor (BiCMOS) device
JP2008021747A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
JP2008135775A (en) * 2001-06-11 2008-06-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> C IMPLANTING FOR IMPROVING YIELD OF SiGe BIPOLAR
JP2008219003A (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Bipolar transistor with raised extrinsic self-aligned base using selective epitaxial growth for bicmos integration
JP2009541979A (en) * 2006-06-21 2009-11-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Bipolar transistor with dual shallow trench isolation and low base resistance
JP2011171493A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2011238955A (en) * 2003-03-25 2011-11-24 Panasonic Corp Bipolar transistor

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008135775A (en) * 2001-06-11 2008-06-12 Internatl Business Mach Corp <Ibm> C IMPLANTING FOR IMPROVING YIELD OF SiGe BIPOLAR
US6927118B2 (en) 2001-09-18 2005-08-09 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method of fabricating a bipolar transistor utilizing a dry etching and a wet etching to define a base junction opening
WO2003026018A1 (en) * 2001-09-18 2003-03-27 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor device and production method therefor
JP2004111975A (en) * 2002-09-19 2004-04-08 Samsung Electronics Co Ltd Bipolar transistor and its manufacturing method
JP4532131B2 (en) * 2003-02-07 2010-08-25 三星電子株式会社 BiCMOS manufacturing method using self-alignment
JP2004241779A (en) * 2003-02-07 2004-08-26 Samsung Electronics Co Ltd METHOD FOR MANUFACTURING BiCMOS USING SELF ALIGNMENT
JP2011238955A (en) * 2003-03-25 2011-11-24 Panasonic Corp Bipolar transistor
JP2004356254A (en) * 2003-05-28 2004-12-16 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2007504647A (en) * 2003-08-29 2007-03-01 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Bipolar transistor having raised extrinsic base with selectable self-alignment and method of forming the same
JP2007536724A (en) * 2004-04-14 2007-12-13 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Bipolar device, transistor device, and method of fabricating transistor and bipolar complementary metal oxide semiconductor (BiCMOS) device
JP2009541979A (en) * 2006-06-21 2009-11-26 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション Bipolar transistor with dual shallow trench isolation and low base resistance
JP2008021747A (en) * 2006-07-11 2008-01-31 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Method of manufacturing semiconductor device, and semiconductor device
JP2008219003A (en) * 2007-02-28 2008-09-18 Internatl Business Mach Corp <Ibm> Bipolar transistor with raised extrinsic self-aligned base using selective epitaxial growth for bicmos integration
JP2011171493A (en) * 2010-02-18 2011-09-01 Asahi Kasei Electronics Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7598539B2 (en) Heterojunction bipolar transistor and method for making same
US5250448A (en) Method of fabricating a miniaturized heterojunction bipolar transistor
KR100486304B1 (en) Method for manufacturing self-aligned BiCMOS
US8476675B2 (en) Semiconductor device and method of manufacture thereof
US20050233536A1 (en) Method for the production of a bipolar transistor
JP2009541979A (en) Bipolar transistor with dual shallow trench isolation and low base resistance
KR20020019560A (en) Bipolar transistor and method of manufacture thereof
US7091099B2 (en) Bipolar transistor and method for fabricating the same
US10777668B2 (en) Bipolar junction transistors with a self-aligned emitter and base
JP2010010456A (en) Semiconductor device
JP2001035858A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH05182980A (en) Heterojunction bipolar transistor
JPH07254611A (en) Semiconductor device and fabrication thereof
US7091578B2 (en) Bipolar junction transistors and methods of manufacturing the same
US7368361B2 (en) Bipolar junction transistors and method of manufacturing the same
JP2550906B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US11127843B2 (en) Asymmetrical lateral heterojunction bipolar transistors
JP3456864B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3908023B2 (en) Manufacturing method of semiconductor device
US10971597B2 (en) Self-aligned base and emitter for a bipolar junction transistor
JP2842042B2 (en) Semiconductor device
JP3202011B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP2001338931A (en) Bipolar transistor and its manufacturing method
KR100270332B1 (en) Method for manufacturing silicon germanium dipole transistor
JPH10125691A (en) Manufacture of semiconductor device