JP2002198513A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
行い、よりベース取り出し抵抗を低減し、ベース−エミ
ッタ間容量も低減する高周波特性に優れた半導体装置を
得る。 【解決手段】ベース領域全面に接するベース電極層を設
け、ベース領域には先の細い溝を設ける。溝の底部から
エミッタ拡散によりより微小なエミッタ領域を形成す
る。溝に隣接してベース電極層が形成されているので、
ベースとして活性な領域とベース電極層との距離を短縮
でき、ベース電極の接地面積も稼げるので、ベース取り
出し抵抗を大幅に低減できる。また、微小なエミッタ領
域を形成することにより、ベース−エミッタ間容量も低
減できるので、高周波特性に優れたトランジスタを得る
ことができる。
Description
の製造方法に係り、特に高周波特性を改善できるトラン
ジスタ装置およびその製造方法に関する。
ジスタの構造を図17に示す。すなわちN+型の半導体
層を具備するN型のコレクタ層51の表面にP型のベー
ス領域53を形成し、ベース領域53表面にN+型のエ
ミッタ領域54を形成し、表面をシリコン酸化膜55で
被膜する。シリコン酸化膜55に開口部を形成してコン
タクトホールとし、ベース電極56とエミッタ電極57
を形成したものである。高周波特性は主としてベース幅
Wbに依存するので、エミッタ領域54周辺にP+型外部
ベース領域58を設けたグラフトベース型の構造が採用
されている。この形状では、狭いベース幅Wbが得られ
ると同時にベース・コレクタ接合に広がる空乏層の曲率
を緩和し、且つベース取り出し抵抗rbを減じることが
できる。
いエミッタ接合が不可欠であり、このために不純物をド
ープしたポリシリコン層からの不純物拡散によってエミ
ッタ領域54を形成することが行われている(例えば特
開平7−142497号)。
域53と外部ベース領域58とを別工程で形成するため
に工程が複雑になり、浅いベース領域53を熱拡散で形
成するためその拡散深さがばらつきやすく、高周波特性
のばらつきも大きくなるなどの問題がある。
に、ベース領域63に形成した溝62内壁に、サイドウ
ォール68を設け、溝62にエミッタ領域形成用の拡散
源膜60を形成し、溝62の底部に露出するベース領域
63から不純物を拡散させてエミッタ領域64を形成す
ることも行われている(例えば特開2000−2522
90号)。
スタでは、溝62の底部にエミッタ領域64を形成する
ので溝62深さによりベース幅Wbをコントロールでき
る。熱拡散で極めて浅い接合を得るには不純物濃度を低
くする必要があり、ばらつきが発生してしまうのに対
し、溝62によりベース領域63の不純物濃度をある程
度高くできるので、ベース幅Wbのばらつきを減じるこ
とができる。又、外部ベース領域を形成する必要がない
ので工程も簡略化する。
ト孔のみであるので、キャリアが移動するベース電極6
9とエミッタ領域64直下のベースとして活性な領域と
の距離が長く、接地面積も少ないため、これ以上のベー
ス取り出し抵抗rbの低減には限界があった。
CBEと係わり、rbおよびCBEは遮断周波数であるfTに
大きな影響を及ぼすので、それらの低減が望まれてい
た。
みてなされ、一導電型のコレクタ層の表面に形成した逆
導電型のベース領域と、前記ベース領域の表面に設けた
溝と、前記溝の底部の前記ベース領域表面に形成した一
導電型のエミッタ領域と、前記溝の内壁に設けたサイド
ウォールと、前記溝を除く前記ベース領域全面とコンタ
クトする電極とを具備することを特徴とし、ベース電極
層を溝の側面からベース領域全面に設けるので、エミッ
タ領域直下のベースとして活性な領域とベース電極の距
離を低減でき、かつベース電極の接地面積が増大する。
つまり、ベース取り出し抵抗rbが大幅に低減できるこ
とになる。
溝の底部が開口部より細くなるため、その底部に形成さ
れるエミッタ領域の面積を低減し、容量成分CBEの低減
を実現するものである。
導電型のベース領域を形成する工程と、前記ベース領域
の表面にベース電極層を形成し、該ベース電極層の表面
に絶縁膜を形成する工程と、前記ベース電極層および前
記絶縁膜の一部を開口して前記ベース領域に前記コレク
タ層には達しない溝を形成し、前記溝の内壁にサイドウ
ォールを形成する工程と、前記溝の内部にエミッタ拡散
用の不純物を含むポリシリコン層を形成する工程と、前
記ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッタ領域を
形成する工程と、前記絶縁膜にスルーホールを形成して
ベース電極層にコンタクトするベース電極を形成し、同
時に前記ポリシリコン層にコンタクトするエミッタ電極
を形成する工程とを具備することを特徴とし、溝にサイ
ドウォールを設けてエミッタ拡散を行うことにより、フ
ォトエッチング技術の限界より更に微小化したエミッタ
領域を形成できるのでより高周波特性に優れたトランジ
スタ装置を製造することができる。
程と、前記コレクタ層の表面に、逆導電型不純物を含ん
だポリシリコンよりなるベース電極層を形成し、該ベー
ス電極層の表面に絶縁膜を形成する工程と、前記ベース
電極層および前記絶縁膜の一部を開口して前記コレクタ
層に溝を形成し、全面に逆導電型不純物を導入する工程
と、前記溝の内壁にサイドウォールを形成する工程と、
前記溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシリ
コン層を形成する工程と、前記ベース電極層と前記コレ
クタ層に形成した溝および溝周囲の不純物を拡散してベ
ース領域を形成し、同時に前記ポリシリコン層から不純
物を拡散してエミッタ領域を形成する工程と、前記絶縁
膜にスルーホールを形成してベース電極層にコンタクト
するベース電極を形成し、同時に前記ポリシリコン層に
コンタクトするエミッタ電極を形成する工程とを具備す
ることを特徴とし、エミッタ直下のベースとして活性な
領域は溝周囲に導入された不純物を拡散することにより
形成するので、浅い接合であってもばらつきの少ないト
ランジスタ装置を製造できる。
16を用いて詳細に説明する。
NPN型トランジスタ装置を説明する断面図である。
領域3と、ベース電極層4と、溝8と、サイドウォール
9と、ポリシリコン層10と、エミッタ領域11と、ベ
ース電極12と、エミッタ電極13とから構成される。
層を有する半導体基板である。
成したP型の領域である。熱拡散によって所定の拡散深
さに形成した拡散領域、又は気相成長法によりコレクタ
層1の上に形成された不純物濃度が厚み方向に一定のプ
ロファイルを有する半導体層からなり、厚みは1.0μ
m程度である。
3全面とコンタクトし、コレクタ領域1上まで覆うポリ
シリコン層からなり、導電性を持たせるため、1×10
14cm -2程度の不純物を含む。また、ポリシリコン層に代
えてシリサイド層又はポリシリコンとシリサイドの多層
膜でもよい。ベース電極層4はコレクタ領域1の一部を
覆い、12000Å程度のLOCOS酸化膜2を介して設け
られるのでベース−コレクタ間の容量も低減できる。ベ
ース電極層4の上には酸化膜5を設けるが、酸化膜5の
代わりに、酸化膜と窒化膜の多層膜等の絶縁膜でもよ
い。
ース領域3より浅く、内壁にはサイドウォール9を有す
る。溝8の開口幅は0.5μm程度で且つベース領域3
表面から深さ約0.7μmに掘り下げられ、溝8の底部
にはエミッタ領域11が拡散されている。
酸化膜等の絶縁膜からなり、約0.1μmの膜厚で溝8
の内壁を被覆する。従って溝8を0.5μm×0.5μ
mで開口すると、その溝8の底部ではサイドウォール9
によって0.3μm×0.3μmの大きさでベース領域
3が露出する。
い、エミッタ領域11の拡散源となる。また、この上部
に形成されるエミッタ電極13の一部を構成する。
領域3表面に形成されたN型不純物拡散領域で、0.1
μm程度の深さを有する。
化膜5にスルーホールを設け、ベース電極層4とコンタ
クトさせる。ベース電極12には、ベース電極層4と同
様の導電性材料又は金属を使用する。
とコンタクトし、ポリシリコン層10の上部に設けられ
る。
り、溝8をγ形状に形成したものである。溝8自体が底
部が狭い形状となっており、これ以外は第1の実施の形
態と同一構成要素である。
性エッチングすると、その内壁が傾斜を有し、傾斜の接
線と半導体基板表面でなす角度が溝8底部から半導体基
板表面に向かうにつれて徐々に小さくなり、結果として
開口部より底部が狭いγ形状の溝8を得ることができ
る。この溝8に更にサイドウォールを形成すれば第1の
実施の形態に示すエミッタ領域より更に微小なエミッタ
領域11を形成することができる。
の内壁に設けられたサイドウォールに有る。
3全面にコンタクトしており、酸化膜5に設けたスルー
ホールを介してベース電極12をコンタクトさせること
により、ベース電極12の接地面積を大幅に向上でき
る。また、従来は、ベース電極とエミッタ領域直下のベ
ースとして活性な領域の間隔が長くベース取り出し抵抗
rbの低減が困難であったが、本発明では溝8側面から
ベース領域3全面に広がるベース電極層4を設けること
により間隔を短縮できる。ベース電極の接地面積の向上
と、ベース電極からエミッタ領域直下までの距離の低減
により、ベース取り出し抵抗rbを大幅に低減できるの
で、高周波特性が大きく向上する。
エッチングにより設けるが、開口幅0.5μm程度が現
在の技術の限界である。しかし、サイドウォール9を設
けることによりエミッタ拡散に使用する溝8の底部、つ
まりベース領域の開口幅を0.3μmまで低減すること
ができる。つまり、このベース領域から拡散されたエミ
ッタ領域11の面積を従来より低減でき、ひいては、ベ
ース−エミッタ間容量CBEの低減に大きく寄与できる。
図2に示すように溝8をγ形状に形成すれば、溝8底面
のベース領域の露出幅は0.2μm程度まで縮小できる
ので、エミッタ領域11の面積を更に低減することが可
能となり、高周波特性の向上に大変有利な構造となる。
ンジスタの製造方法の第1の実施の形態を詳細に説明す
る。
電型のコレクタ層1の表面に、逆導電型のベース領域3
を形成する工程と、ベース領域3の表面にベース電極層
4を形成し、ベース電極層4の表面に絶縁膜5を形成す
る工程と、ベース電極層4および絶縁膜5の一部を開口
してベース領域3にコレクタ層1には達しない溝8を形
成し、溝8の内壁にサイドウォール9を形成する工程
と、溝8の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシ
リコン層10を形成する工程と、ポリシリコン層10か
ら不純物を拡散してエミッタ領域11を形成する工程
と、絶縁膜5にスルーホールを形成してベース電極層4
にコンタクトするベース電極12を形成し、同時にポリ
シリコン層10にコンタクトするエミッタ電極13を形
成する工程とから構成される。
如く、一導電型のコレクタ層の表面に、逆導電型のベー
ス領域を形成することである。
するコレクタ層1を準備する。コレクタ層1表面を清浄
化した後、素子分離のために12000Å程度のLOCOS
酸化膜2を予定のベース領域の外側に形成する。予定の
ベース領域上にP型の不純物を導入後、熱拡散して不純
物濃度が1×1014cm-2程度のベース領域3を形成す
る。又、気相成長法によりP型のエピタキシャル層を形
成してベース領域3としてもよい。
如く、前記ベース領域の表面にベース電極層を形成し、
該ベース電極層の表面に絶縁膜を形成することである。
であり、まず、全面にCVD法により4×1015cm-2程
度の不純物が導入されたポリシリコン層を膜厚5000
Å程度堆積し、ベース領域3全面にコンタクトするベー
ス電極層4を形成する。このポリシリコン層はシリサイ
ド層でも良く、不純物を含むポリシリコン層の上にシリ
サイド層を形成して多層構造としても良い。
00Å程度の酸化膜5を形成する。この酸化膜5の代わ
りに、酸化膜と窒化膜の多層膜等の絶縁膜でもよい。
クトするベース電極層4が形成され、ベース電極の接地
面積が増加するので、従来コンタクト孔のみで接地して
いた場合と比較して大幅にベース取り出し抵抗rbを低
減することができる。
ので、後の工程で形成されるエミッタ直下のベースとし
て活性な領域からベース電極までの距離を短縮すること
ができ、これもベース取り出し抵抗rbの低減に大きく
寄与することになる。
図6に示す如く、前記ベース電極層および前記絶縁膜の
一部を開口して前記ベース領域に前記コレクタ層には達
しない溝を形成し、溝の内壁にサイドウォールを形成す
ることである。
あり、第1の実施例として図5(A)に、異方性RIE
により溝8を形成する方法を示す。
置にフォトエッチング技術により0.5μm幅の開口部
を設け、ベース領域3を露出させる。ベース電極層4お
よび酸化膜5をマスクにしてベース領域3を通常のエッ
チングガスを用いて異方性RIEし、溝8を形成する。
異方性RIEは開口部と底部でその幅が等しくエッチン
グされ、溝8の深さは前述したようにベース幅Wbを決
める深さとなる。
例としてこの溝8をγ型に形成する方法を示す。
び酸化膜5に開口部を設け、通常のシリコンエッチング
のガスに変えてHBr、N2およびHeO2を用いて開
口部から露出したベース領域3を異方性エッチングす
る。この方法によると、HBrおよびHeO2の特性に
よりエッチング溝の側壁に堆積物を形成しながらエッチ
ングが進む。そのため溝8内壁が傾斜を有し、傾斜の接
線と半導体基板表面でなす角度が溝8底部から半導体基
板表面に向かうにつれて徐々に小さくなり、結果として
開口部よりその底部が狭いγ形状の溝8が形成される。
サイドウォール9を形成する。全面にLP−CVD法に
よりNSG膜(Non-Doped silicate glass)を形成す
る。この膜厚は開口部の2分の1以下であれば良く、こ
れにより溝8の内部にNSG膜が埋設される。その後全
面を異方性エッチングしてNSG膜を除去し、溝8の内
壁にサイドウォール9を形成する。サイドウォール9は
堆積したNSG膜の膜厚と同じ厚みを有するので、例え
ばNSGを1000Å堆積すればサイドウォールの厚み
は0.1μmとなる。
口部が0.5μmであってもその底部では0.3μmと
なる。特に、第2の実施例であればγ形状の溝は先が細
くなっているためサイドウォール9により溝8の底部は
更に微小になり、例えば0.2μm程度まで縮小でき
る。
成されるエミッタ領域の面積が低減でき、ベース−エミ
ッタ間の容量CBEを低減できる。
如く、前記溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポ
リシリコン層を形成することである。
を形成する。ポリシリコン層10は、溝8内部を埋設
し、溝8底部から露出したベース領域3表面にコンタク
トする。全面にエミッタ拡散用のヒ素をドーズ量1×1
015cm-2程度でイオン注入した後、通常のフォトエッチ
ング技術によりポリシリコン層10をパターンニング
し、溝8内部とその周囲にのみ残して残りを除去する。
ミッタ電極を形成する際にその一部を構成する。
とく、前記ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッ
タ領域を形成することである。
間の熱処理を与えることにより、ポリシリコン層10か
らヒ素を拡散してエミッタ領域11を形成する。溝8の
内壁がサイドウォール9で被覆されているので溝8の底
部にのみ不純物を拡散することができる。
3がベースとして活性な領域となり、溝8深さによって
ベース幅Wbをコントロールできる。従来のように熱拡
散で極めて浅い接合を得るには不純物濃度を低下する必
要があり、ばらつきが大きくなってしまうが、ベース領
域3をある程度の深さで形成した上で、溝8底部からの
拡散によりエミッタ領域11を形成することにより、浅
い接合でありながら、ベース領域3もある程度の濃度で
均一に形成できており、工程が簡略化し、ベース活性領
域のばらつきを低減できる。
はより底部が狭くなっているため、より微小なエミッタ
領域11を得ることができ、ベース−エミッタ容量の低
減に大きく寄与できるので高周波特性が改善される。
如く前記絶縁膜にスルーホールを形成してベース電極層
にコンタクトするベース電極を形成し、同時にポリシリ
コン層にコンタクトするエミッタ電極を形成することで
ある。
口して、LOCOS酸化膜2上のベース電極層4の一部
を露出するスルーホールを形成する。全体に導電性の材
料を堆積し、所望の形状にフォトエッチングすることに
よりベース電極層4にコンタクトするベース電極12を
形成する。
極層4は、溝8の開口部に隣接して形成されているた
め、キャリアはエミッタ領域11直下のベースとして活
性な領域とベース電極層4との間を移動することにな
り、従来コンタクト孔のみでベース電極が接地していた
場合と比較して距離が従来より大幅に縮小でき、接地面
積も向上するのでベース取り出し抵抗rbの低減に大き
く寄与できる。
OCOS酸化膜2が形成されているのでこの部分でのベ
ース−コレクタ容量も低減することができる。
シリコン層10上にエミッタ電極13を形成し、裏面に
金属を蒸着してコレクタ電極(図示せず)を形成する。
型トランジスタの製造方法について第2の実施の形態を
詳細に説明する。
実施の形態は、一導電型のコレクタ層1を準備する工程
と、コレクタ層1の表面に、逆導電型不純物を含んだポ
リシリコンよりなるベース電極層4を形成し、ベース電
極層4の表面に絶縁膜5を形成する工程と、ベース電極
層4および絶縁膜5の一部を開口してコレクタ層1に溝
8を形成し、全面に逆導電型不純物を導入する工程と、
溝8の内壁にサイドウォール9を形成する工程と、溝8
の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシリコン層
10を形成する工程と、ベース電極層4および溝8周囲
の不純物を拡散してベース領域3を形成し、同時にポリ
シリコン層10から不純物を拡散してエミッタ領域11
を形成する工程と、絶縁膜5にスルーホールを形成して
ベース電極層4にコンタクトするベース電極12を形成
し、同時にポリシリコン層10にコンタクトするエミッ
タ電極13を形成する工程とから構成される。
す如く、一導電型のコレクタ層を準備することである。
するコレクタ層1を準備する。コレクタ層1表面を清浄
化した後、素子分離のために12000Å程度のLOCOS
酸化膜2を予定のベース領域の外側に形成する。
す如く、コレクタ層の表面に、逆導電型不純物を含んだ
ポリシリコンよりなるベース電極層を形成し、ベース電
極層の表面に絶縁膜を形成することである。
明の第1の特徴となる工程であり、全面にCVD法によ
り4×1015cm-2程度のP型不純物が導入されたポリシ
リコン層を膜厚5000Å程度堆積し、コレクタ層1お
よびLOCOS酸化膜2にコンタクトするベース電極層
4を形成する。
00Å程度の酸化膜5を形成する。この酸化膜5の代わ
りに、酸化膜と窒化膜の多層膜等の絶縁膜でもよい。
す如く、ベース電極層および絶縁膜の一部を開口してコ
レクタ層に溝を形成し、全面に逆導電型不純物を導入す
ることである。
本発明の第2の特徴となる工程であり、図12(A)に
異方性RIEにより溝8を形成する方法を示す。
置にフォトエッチング技術により0.5μm幅の開口部
を設け、コレクタ層1を露出させる。ベース電極層4お
よび酸化膜5をマスクにしてコレクタ層1を通常のエッ
チングガスを用いて異方性RIEし、溝8を形成する。
異方性RIEは開口部と底部でその幅が等しくエッチン
グされる。
シリコンエッチングのガスにHBr、N2およびHeO
2を用いて異方性エッチングし、図12(B)に示すよ
うにγ型に形成してもよい。
ン等のP型不純物をイオン注入する。これにより、ベー
ス電極層4と、溝8周囲のコレクタ層1にP型不純物が
導入される。
す如く、溝の内壁にサイドウォールを形成することであ
る。
の説明と同一であるので、記載を省略する。
す如く、溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリ
シリコン層を形成することである。
説明と同一であるので、記載を省略する。
す如く、ベース電極層とコレクタ層に形成した溝および
溝周囲の不純物を拡散してベース領域を形成し、同時に
ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッタ領域を形
成することである。
る工程であり、全体に900〜1000℃、0.5〜2
時間の熱処理を与えることにより、ベース電極層4と溝
8および溝8周囲に導入されたP型不純物をコレクタ層
1に拡散してベース領域3を形成する。また、同時にポ
リシリコン層10からヒ素を拡散してエミッタ領域11
を形成する。溝8の内壁がサイドウォールで被覆されて
いるので溝8の底部にのみエミッタ不純物を拡散するこ
とができる。
るエミッタ領域11直下のベース領域3を、溝8底部か
らのイオン注入及び熱拡散で形成できるため、浅い接合
でありながら、不純物濃度が均一となり、ベース活性領
域のばらつきを抑制できる。
度が均一となり、ばらつきを抑制できる。
す如く、絶縁膜にスルーホールを形成してベース電極層
にコンタクトするベース電極を形成し、同時にポリシリ
コン層にコンタクトするエミッタ電極を形成することで
ある。
の説明と同一であるので記載を省略する。
ンジスタを例に説明したが、導電性を逆にしたPNP型
トランジスタでも実施が可能である。
り出し抵抗rbが大幅に低減できる。全面に設けたベー
ス電極層4および酸化膜5をマスクとして溝8を形成す
ることにより、溝8とベース電極層4が隣接することに
なる。キャリアはエミッタ直下のベースとして活性な領
域とベース電極層4の間を移動するため、従来コンタク
ト孔のみで接地していた場合と比較して距離も大幅に短
縮できる上、接地面積も大きく向上する。つまり、ベー
ス取り出し抵抗rbを低減できるので、高周波特性の向
上に大変有効となる。
に微小なエミッタ領域11を形成できる。溝8内壁のサ
イドウォール9により開口部より溝8の底部では幅が狭
くなり、底部からの不純物拡散によって形成されるエミ
ッタ領域11は微小なものとなる。
エミッタ領域11形成用の溝8自体をを開口部より底部
の幅が狭いγ形状にすることにより、エミッタ領域11
の面積がより微小になる。エミッタ領域11の面積はベ
ース−エミッタ間容量CBEと係わり、この容量が低減で
きるので高周波特性が大きく向上する。
エミッタ領域11形成のための溝8を開口するマスクを
ドープドポリシリコンと絶縁膜に変更するだけで、取り
出しベース抵抗rbを大幅に低減することができる。
りフォトエッチング技術の限界より微小なエミッタ領域
11を形成できる。特に、エッチングガスを代えること
により、γ形状の溝8が形成でき、更に微小なエミッタ
領域11を形成できる利点を有する。
形態では溝8深さでベース幅Wbをコントロールでき、
第2の実施の形態では溝8からの拡散によりベース領域
3を形成することができるので、浅い接合でありなが
ら、どちらの場合もベース領域3およびエミッタ領域1
1直下のベース活性領域の不純物濃度が均一に形成で
き、ばらつきを低減できる。
え、ベース−エミッタ間容量を低減し、且つベース取り
出し抵抗rbを低減できるので、高周波特性に優れた半
導体装置およびその製造方法を提供できる。
図である。
図である。
面図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
Claims (13)
- 【請求項1】 一導電型のコレクタ層の表面に形成した
逆導電型のベース領域と、 前記ベース領域の表面に設けた溝と、 前記溝の底部の前記ベース領域表面に形成した一導電型
のエミッタ領域と、 前記溝の内壁に設けたサイドウォールと、 前記溝を除く前記ベース領域全面とコンタクトする電極
とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 一導電型のコレクタ層となる半導体基板
の表面に形成した逆導電型のベース領域と、 前記ベース領域の表面に設けた溝と、 前記溝の底部の前記ベース領域表面に形成した一導電型
のエミッタ領域と、 前記溝の内壁に設けたサイドウォールと、 前記溝に埋設され前記エミッタ領域にコンタクトするエ
ミッタ電極と、 前記溝を除く前記ベース領域全面とコンタクトするベー
ス電極層と、 前記ベース電極層を覆う絶縁膜と、 前記絶縁膜上に設けられ、前記ベース電極層とコンタク
トするベース電極とを具備することを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項3】 前記溝は前記ベース領域よりも浅く形成
されることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項4】 前記溝はその内壁が傾斜を有し、前記傾
斜の接線と前記半導体基板表面でなす角度が溝底部から
前記半導体基板表面に向かうにつれて徐々に小さくなる
形状であることを特徴とする請求項2に記載の半導体装
置。 - 【請求項5】 前記ベース電極層はポリシリコンである
ことを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項6】 前記ベース電極層はシリサイドであるこ
とを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。 - 【請求項7】 前記ベース電極層はシリサイドとポリシ
リコンの多層膜であることを特徴とする請求項2に記載
の半導体装置。 - 【請求項8】 前記絶縁膜は酸化膜あるいは酸化膜と窒
化膜の多層膜であることを特徴とする請求項2に記載の
半導体装置。 - 【請求項9】 一導電型のコレクタ層の表面に、逆導電
型のベース領域を形成する工程と、 前記ベース領域の表面にベース電極層を形成し、該ベー
ス電極層の表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース電極層および前記絶縁膜の一部を開口して前
記ベース領域に前記コレクタ層には達しない溝を形成
し、前記溝の内壁にサイドウォールを形成する工程と、 前記溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシリ
コン層を形成する工程と、 前記ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッタ領域
を形成する工程と、前記絶縁膜にスルーホールを形成し
てベース電極層にコンタクトするベース電極を形成し、
同時に前記ポリシリコン層にコンタクトするエミッタ電
極を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体
装置の製造方法。 - 【請求項10】 一導電型のコレクタ層の表面に、逆導
電型のベース領域を形成する工程と、 前記ベース領域の表面にベース電極層を形成し、該ベー
ス電極層の表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース電極層および前記絶縁膜の一部を開口して前
記ベース領域に前記コレクタ層には達しないγ形状の溝
を形成し、前記溝の内壁にサイドウォールを形成する工
程と、 前記溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシリ
コン層を形成する工程と、 前記ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッタ領域
を形成する工程と、 前記絶縁膜にスルーホールを形成してベース電極層にコ
ンタクトするベース電極を形成し、同時に前記ポリシリ
コン層にコンタクトするエミッタ電極を形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項11】 前記ベース電極層は、ポリシリコン又
はシリサイド又は、ポリシリコンとシリサイドの多層膜
で形成されることを特徴とする請求項9または請求項1
0に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項12】 一導電型のコレクタ層を準備する工程
と、 前記コレクタ層の表面に、逆導電型不純物を含んだポリ
シリコンよりなるベース電極層を形成し、該ベース電極
層の表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース電極層および前記絶縁膜の一部を開口して前
記コレクタ層に溝を形成し、全面に逆導電型不純物を導
入する工程と、 前記溝の内壁にサイドウォールを形成する工程と、 前記溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシリ
コン層を形成する工程と、 前記ベース電極層と前記コレクタ層に形成した溝および
溝周囲の不純物を拡散してベース領域を形成し、同時に
前記ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッタ領域
を形成する工程と、 前記絶縁膜にスルーホールを形成してベース電極層にコ
ンタクトするベース電極を形成し、同時に前記ポリシリ
コン層にコンタクトするエミッタ電極を形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項13】 一導電型のコレクタ層を準備する工程
と、 前記コレクタ層の表面に、逆導電型不純物を含んだポリ
シリコンよりなるベース電極層を形成し、該ベース電極
層の表面に絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース電極層および前記絶縁膜の一部を開口して前
記コレクタ層にγ形状の溝を形成し、全面に逆導電型不
純物を導入する工程と、 前記溝の内壁にサイドウォールを形成する工程と、 前記溝の内部にエミッタ拡散用の不純物を含むポリシリ
コン層を形成する工程と、 前記ベース電極層と前記コレクタ層に形成した溝および
溝周囲の不純物を拡散してベース領域を形成し、同時に
前記ポリシリコン層から不純物を拡散してエミッタ領域
を形成する工程と、 前記絶縁膜にスルーホールを形成してベース電極層にコ
ンタクトするベース電極を形成し、同時に前記ポリシリ
コン層にコンタクトするエミッタ電極を形成する工程と
を具備することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100879886B1 (ko) | 2007-08-24 | 2009-01-22 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체소자 및 그 제조방법 |
JP2009246083A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Denso Corp | 半導体装置 |
US8841175B2 (en) | 2012-03-09 | 2014-09-23 | Mitsubishi Electric Corporation | Vertical trench IGBT and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3282172B2 (ja) * | 1994-07-29 | 2002-05-13 | ソニー株式会社 | BiMOS半導体装置の製造方法 |
US4492008A (en) * | 1983-08-04 | 1985-01-08 | International Business Machines Corporation | Methods for making high performance lateral bipolar transistors |
JPH0622238B2 (ja) * | 1985-10-02 | 1994-03-23 | 沖電気工業株式会社 | バイポ−ラ型半導体集積回路装置の製造方法 |
US4997775A (en) * | 1990-02-26 | 1991-03-05 | Cook Robert K | Method for forming a complementary bipolar transistor structure including a self-aligned vertical PNP transistor |
EP0483487B1 (en) * | 1990-10-31 | 1995-03-01 | International Business Machines Corporation | Self-aligned epitaxial base transistor and method for fabricating same |
US5541124A (en) * | 1993-02-28 | 1996-07-30 | Sony Corporation | Method for making bipolar transistor having double polysilicon structure |
JP3172031B2 (ja) * | 1994-03-15 | 2001-06-04 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
JP2746225B2 (ja) * | 1995-10-16 | 1998-05-06 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
JPH1098120A (ja) * | 1996-09-19 | 1998-04-14 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびその製造方法 |
JP3421588B2 (ja) | 1997-09-16 | 2003-06-30 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP3389510B2 (ja) | 1998-09-08 | 2003-03-24 | 三洋電機株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
US6239477B1 (en) * | 1998-10-07 | 2001-05-29 | Texas Instruments Incorporated | Self-aligned transistor contact for epitaxial layers |
JP2000252290A (ja) | 1999-03-03 | 2000-09-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体装置とその製造方法 |
-
2000
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-
2001
- 2001-12-17 US US10/016,142 patent/US6818492B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100879886B1 (ko) | 2007-08-24 | 2009-01-22 | 주식회사 동부하이텍 | 반도체소자 및 그 제조방법 |
JP2009246083A (ja) * | 2008-03-31 | 2009-10-22 | Denso Corp | 半導体装置 |
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KR101444081B1 (ko) * | 2012-03-09 | 2014-09-26 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 종형 트렌치 igbt 및 그 제조방법 |
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