JP2002270819A - Semiconductor device and manufacturing method therefor - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method therefor

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JP2002270819A
JP2002270819A JP2001070475A JP2001070475A JP2002270819A JP 2002270819 A JP2002270819 A JP 2002270819A JP 2001070475 A JP2001070475 A JP 2001070475A JP 2001070475 A JP2001070475 A JP 2001070475A JP 2002270819 A JP2002270819 A JP 2002270819A
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insulating film
forming
emitter
film
silicon
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JP2001070475A
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Chisato Iwasaki
千里 岩崎
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Alps Alpine Co Ltd
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Alps Electric Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hererojunction bipolar transistor superior in high frequency characteristic, while a state in which the leakage between the base and the emitter is markedly small is maintained with high reproducibility. SOLUTION: A first insulation film 6, which has an opening part on the emitter 13 and covers a part of an outer base, is formed, and an emitter electrode 11 constituted of polycrystalline silicon is connected to the opening part. Sidewall-like second insulating films 8, which cover the upper face of the first insulating film 6 and cover the outer periphery of the side of the emitter electrode 11, are formed, and a third insulation film 10 which covers the whole outer periphery of the second insulation films 8 and the side of the first insulating film 6 is formed. The distance between the emitter 13 and a heavily-doped region 9 of the outer base is regulated in width at the base of the second insulating film 8 and is kept constant. The dummy pattern of the emitter electrode 11 is used for forming the second insulating film 8, so that a manufacturing method with small dispersion in width and superior reproducibility can be obtained.

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、バイポーラトラン
ジスタを備える半導体装置およびその製造方法に関し、
特に、ベース層をエピタキシャル法によって形成するヘ
テロ接合バイポーラトランジスタを備える半導体装置お
よびその製造方法に関するものである。
The present invention relates to a semiconductor device having a bipolar transistor and a method for manufacturing the same.
In particular, the present invention relates to a semiconductor device including a heterojunction bipolar transistor in which a base layer is formed by an epitaxial method, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来技術としては、例えば図6に示すよ
うなバイポーラトランジスタ構造がある。図7(A)〜
(C)にその概略の製造工程を示す。以下、この例に沿
って従来技術について説明する。
2. Description of the Related Art As a prior art, for example, there is a bipolar transistor structure as shown in FIG. FIG. 7 (A)-
(C) schematically shows the manufacturing process. Hereinafter, the prior art will be described with reference to this example.

【0003】図7(A)に示すように、半導体基板21
に第1導電型のサブコレクタ層22を設け、その上にコ
レクタ層を成膜後、フィールド酸化膜23で素子分離し
コレクタ24を形成する。続いて図7(B)に示すよう
に、コレクタ24とその周辺のフィールド酸化膜23上
に、第2導電型のエピタキシャル膜を含むベース層25
を設け、つづいて基板表面の全面に絶縁膜26を成膜し
て、エミッタを形成する領域の絶縁膜26をエッチング
して開口部60とする。これとは別に、コレクタ電極を
形成する領域の絶縁膜26およびフィールド酸化膜23
をエッチングして開口部61とする。この後、図7
(C)に示すように、多結晶シリコンからなるエミッタ
電極27を、開口部60を埋めるように成膜、パターニ
ングして形成し、その外側に位置するベース層25上の
絶縁膜26をエッチング除去する。同時に、開口部61
に多結晶シリコンからなるコレクタ電極28を形成す
る。続いて、エミッタ電極27の多結晶シリコンからの
ドーパントの熱拡散によりエミッタ29を形成する。こ
こで、ベース層25のエミッタ29直下の領域は真性ベ
ース50と呼ばれる。真性ベース50より外側のベース
の領域は外部ベースと呼ばれ、後に形成するベース電極
33を接続するベース引き出し電極として作用する。外
部ベースのほぼ全域に、エミッタ電極27をマスクにし
た第2導電型のドーパントのイオン注入をおこない、外
部ベース中の高濃度領域30を形成する。外部ベースの
一部は、真性ベース50と高濃度領域30の間に、低濃
度領域55として残る。
[0003] As shown in FIG.
Is provided with a sub-collector layer 22 of the first conductivity type, a collector layer is formed thereon, and the element is separated by a field oxide film 23 to form a collector 24. Subsequently, as shown in FIG. 7B, a base layer 25 including a second conductivity type epitaxial film is formed on the collector 24 and the surrounding field oxide film 23.
Then, an insulating film 26 is formed on the entire surface of the substrate, and the insulating film 26 in the region where the emitter is to be formed is etched to form an opening 60. Separately, the insulating film 26 and the field oxide film 23 in the region where the collector electrode is formed are formed.
Is etched to form an opening 61. After this, FIG.
As shown in (C), an emitter electrode 27 made of polycrystalline silicon is formed by film formation and patterning so as to fill the opening 60, and the insulating film 26 on the base layer 25 located outside the emitter electrode 27 is removed by etching. I do. At the same time, the opening 61
Then, a collector electrode 28 made of polycrystalline silicon is formed. Subsequently, the emitter 29 is formed by thermal diffusion of the dopant from the polycrystalline silicon of the emitter electrode 27. Here, a region immediately below the emitter 29 of the base layer 25 is called an intrinsic base 50. A region of the base outside the intrinsic base 50 is called an external base, and functions as a base extraction electrode for connecting a base electrode 33 to be formed later. Almost the entire region of the external base is ion-implanted with a dopant of the second conductivity type using the emitter electrode 27 as a mask, thereby forming a high-concentration region 30 in the external base. Part of the external base remains as a low density region 55 between the intrinsic base 50 and the high density region 30.

【0004】バイポーラトランジスタの動作における電
子などのキャリアのふるまいを図6のトランジスタの例
で定性的に表現すると、エミッタ29からコレクタ24
への真性ベース50を垂直に貫通するキャリア(ベース
にとっては少数キャリア)の流れと、エミッタ29から
ベース電極33への外部ベース領域55、30を水平に
移動するキャリア(電子拡散電流と正孔拡散電流の双方
向)の流れに大別される。前者がコレクタ電流に相当
し、後者がベース電流に相当する。エミッタ接地動作で
の電流増幅率はコレクタ電流をベース電流で割った値で
定義され、これを大きくするために、エミッタ29のド
ーパント濃度をベース層25のドーパント濃度より高く
し、ベース層25の膜厚を薄くして相対的にベース電流
を減少させる。
When the behavior of carriers such as electrons in the operation of a bipolar transistor is qualitatively expressed by an example of a transistor shown in FIG.
Carrier flowing vertically through the intrinsic base 50 (minority carriers for the base) and carriers moving horizontally in the external base regions 55 and 30 from the emitter 29 to the base electrode 33 (electron diffusion current and hole diffusion). It is roughly divided into two directions of current flow. The former corresponds to the collector current, and the latter corresponds to the base current. The current amplification factor in the common emitter operation is defined by a value obtained by dividing the collector current by the base current. In order to increase this, the dopant concentration of the emitter 29 is made higher than the dopant concentration of the base layer 25, and the film thickness of the base layer 25 is increased. The base current is relatively reduced by reducing the thickness.

【0005】エミッタ29とベース層25のバンドギャ
ップに段差を持たせてヘテロ接合バイポーラトランジス
タとした場合、バンドギャップの差がベース層25の多
数キャリアの拡散電流を相対的に抑制する効果を有して
おり更にベース電流を低減できるため、ベース層25の
ドーパント濃度を高くしてもそれが原因でエミッタ接地
の電流増幅率が著しく低下してしまう心配がない。この
ことから、ヘテロ接合バイポーラトランジスタではベー
ス層25のドーパント濃度を高めて、素子全体のベース
抵抗をできるだけ低抵抗化させる手段が取られる。しか
しながら、エミッタ29のドーパント濃度もそれ以上に
高めているので、エミッタ・ベース接合部が高濃度接合
となり、それに起因してエミッタ/ベース間のリーク電
流が大きくなるという問題があるため、エミッタ29と
接する真性ベース50のドーパント濃度を高くすること
には限界がある。
When a heterojunction bipolar transistor is formed by providing a step in the band gap between the emitter 29 and the base layer 25, the difference in band gap has the effect of relatively suppressing the diffusion current of majority carriers in the base layer 25. Since the base current can be further reduced, there is no fear that even if the dopant concentration of the base layer 25 is increased, the current amplification factor of the common emitter is significantly reduced due to the increase. For this reason, in the heterojunction bipolar transistor, a measure is taken to increase the dopant concentration of the base layer 25 and to reduce the base resistance of the entire device as low as possible. However, since the dopant concentration of the emitter 29 is further increased, the emitter-base junction becomes a high-concentration junction, which causes a problem that the leakage current between the emitter and the base increases. There is a limit to increasing the dopant concentration of the intrinsic base 50 in contact.

【0006】そこで、ベース引き出し電極部での抵抗を
小さくして素子全体のベース抵抗を低減するために、外
部ベース領域の一部にイオンを注入して低抵抗化させ、
高濃度領域30を形成している。図6の例においてはエ
ミッタ電極27をマスクにしてイオン注入をおこなうこ
とにより、エミッタ29と外部ベースの高濃度領域30
の間には低濃度領域55を残しておくことが可能であ
る。このとき、熱拡散によるドーパントの再分布など
で、イオン注入した低抵抗な高濃度領域30と高濃度の
エミッタ29が接すると、前述したエミッタ/ベース間
のリーク電流を引き起こすことに注意する必要がある。
また、図6において、ベース層25の表面に接する絶縁
膜26をシリコンの酸化プロセスではなく、プラズマC
VDなどの成膜プロセスによって形成すると、ベース層
と絶縁膜の界面に存在する欠陥が多くなり、エミッタ2
9と外部ベースの高濃度領域30の間に欠陥を介してキ
ャリアが移動し、見掛け上エミッタ/ベース間のリーク
電流のもうひとつの重大な経路となる場合がある。この
ようなリーク電流は当然回路動作にとって好ましくない
ものである。
Therefore, in order to reduce the resistance at the base extraction electrode portion and reduce the base resistance of the entire device, ions are implanted into a part of the external base region to lower the resistance.
A high concentration region 30 is formed. In the example of FIG. 6, ion implantation is performed using the emitter electrode 27 as a mask, so that the emitter 29 and the high concentration region 30 of the external base are formed.
The low-concentration region 55 can be left between them. At this time, it is necessary to pay attention that if the ion-implanted low-concentration high-concentration region 30 and the high-concentration emitter 29 come into contact with each other due to redistribution of the dopant due to thermal diffusion, the above-described emitter-base leakage current will be caused. is there.
In FIG. 6, the insulating film 26 in contact with the surface of the base layer 25 is formed by plasma C instead of silicon oxidation.
When formed by a film forming process such as VD, the number of defects existing at the interface between the base layer and the insulating film increases, and the emitter 2
Carriers may move via defects between the high concentration region 9 and the high concentration region 30 of the external base, and may become another significant path of leakage current between the emitter and the base. Such a leak current is naturally undesirable for circuit operation.

【0007】高周波性能を向上するため平面的な寸法を
より微細化し、エミッタやベースのドーパント濃度をよ
り高く設計する傾向にあり、上述したリーク電流を低く
抑えることが重大な問題となってきた。したがって、平
面的な寸法上で、エミッタ領域29と外部ベースの高濃
度領域30が接することがないように設計しなければな
らない。しかしながら、両者の間の距離が増すことによ
ってベース抵抗が増加するため、その距離は一定に製造
されなければ素子特性が安定しない。図8に重要な部分
を拡大し、これを用いて詳述する。図8において、エミ
ッタ29と外部ベースの高濃度領域30の間の設計上の
距離は、図中に示したAおよびA’である。外部ベース
の高濃度領域30を形成するイオン注入域の境界は、エ
ミッタ電極27を形成するフォトリソグラフィーによっ
て規定されており、エミッタ29の位置を決める絶縁膜
26の開口部を形成するフォトリソグラフィーとは別工
程での位置合わせとなる。このことから、距離A、A’
の寸法は2度のフォトリソグラフィー間の合わせズレに
よって変動するため、AとA’を等しく且つ所定の値に
することは困難である。
In order to improve high-frequency performance, there is a tendency that the planar dimension is made finer and the dopant concentration of the emitter and the base is designed to be higher, and it has become a serious problem to suppress the above-mentioned leakage current. Therefore, it must be designed so that the emitter region 29 and the high-concentration region 30 of the external base do not come into contact with each other in planar dimensions. However, since the base resistance increases as the distance between them increases, the device characteristics are not stable unless the distance is manufactured constant. The important part is enlarged in FIG. 8 and will be described in detail with reference to FIG. In FIG. 8, design distances between the emitter 29 and the high concentration region 30 of the external base are A and A ′ shown in the figure. The boundary of the ion-implanted region forming the high-concentration region 30 of the external base is defined by photolithography for forming the emitter electrode 27. What is photolithography for forming an opening in the insulating film 26 that determines the position of the emitter 29? Positioning is performed in another process. From this, distances A, A '
Is fluctuated due to misalignment between two photolithography steps, and it is difficult to make A and A 'equal and a predetermined value.

【0008】実際のエミッタ29と外部ベースの高濃度
領域30との間の距離は、それぞれの形成時の熱処理に
よって、ドーパントが所定の距離だけ広がる影響を受け
る。図8において、エミッタ29の広がりをB、B’
で、外部ベースの高濃度領域30の広がりをC、C’で
示す。熱処理による拡散は半導体層の材質や結晶性、熱
処理条件に依存するが、固定された条件ではほぼ一定の
広がりと見なして差し支えない。従って通常はBと
B’、CとC’はそれぞれ等しく、上述のA、A’の変
動はそのままエミッタ29と高濃度領域30との間の距
離の変動につながることになる。
The actual distance between the emitter 29 and the high-concentration region 30 of the external base is influenced by the heat treatment at the time of the formation, and the dopant is spread by a predetermined distance. In FIG. 8, the spread of the emitter 29 is represented by B and B ′.
, The extent of the high density region 30 of the external base is indicated by C and C ′. Diffusion by heat treatment depends on the material and crystallinity of the semiconductor layer and heat treatment conditions, but may be regarded as substantially constant expansion under fixed conditions. Therefore, B and B 'and C and C' are usually equal, and the above-mentioned fluctuation of A and A 'directly leads to fluctuation of the distance between the emitter 29 and the high concentration region 30.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】以上に詳述したような
従来構造では、エミッタ/ベース間のリーク電流が増加
しない範囲で最短の距離にすることが望ましいA、A’
を、両方等しくかつ所定の値とすることは困難であっ
た。A、A’の製造工程でのバラツキの結果は、エミッ
タ/べース間のリーク電流、更には高周波性能のバラツ
キとして現れる。そのため、検査工程で一定以下の性能
品を不良として歩留まりを犠牲にするか、フォトリソグ
ラフィー精度の余裕を見込んだ設計で素子寸法を大きく
して高周波性能を犠牲にするか、どちらかの方策を取ら
なければならなという問題点があった。
In the conventional structure described in detail above, it is desirable to set the shortest distances A and A 'as long as the leakage current between the emitter and the base does not increase.
It is difficult to make them both equal and a predetermined value. The result of the variation in the manufacturing process of A and A 'appears as a leakage current between the emitter and the base, and further, a variation in high frequency performance. Therefore, take either of the following two measures: sacrifice the yield of defective products with performance below a certain level in the inspection process, or sacrifice the high-frequency performance by enlarging the element dimensions with a design that allows for margin of photolithography accuracy. There was a problem that had to be.

【0010】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであって、従来の問題点を解決して、リーク
電流が充分に小さく、高周波性能に優れた新規構造のヘ
テロ接合バイポーラトランジスタを備える半導体装置を
提供すること、また、他の特性を犠牲にすることなく、
高周波性能や低リーク電流を再現性良く維持できる、ヘ
テロ接合バイポーラトランジスタを備える半導体装置の
製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and solves the conventional problems. A heterojunction bipolar transistor having a novel structure having a sufficiently small leak current and excellent high-frequency performance is provided. To provide a semiconductor device having, without sacrificing other characteristics,
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device including a heterojunction bipolar transistor, which can maintain high-frequency performance and low leakage current with good reproducibility.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の半導体装置は、半導体基板に第1導電型
のコレクタ層、第2導電型のエピタキシャル層を含むベ
ース層が順に形成され、前記ベース層内に島状に第1導
電型のエミッタが形成されており、前記ベース層は前記
エミッタ直下の真性ベースとその外側の外部ベースから
なり、前記ベース層上に、前記エミッタ上に開口部を有
し外縁が前記外部ベース上にある、第1の絶縁膜が形成
されており、前記開口部において多結晶シリコンからな
るエミッタ電極が前記エミッタに接続され、前記第1の
絶縁膜の上面を覆い前記エミッタ電極の側面の外周を覆
う側壁状の第2の絶縁膜が形成されており、さらに前記
第2の絶縁膜の全外周と前記第1の絶縁膜の側面を覆う
第3の絶縁膜が形成されており、前記エミッタ電極はそ
の上部が前記第3の絶縁膜上まで延びて配置されている
ヘテロバイポーラトランジスタを備えることを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor substrate having a collector layer of a first conductivity type and a base layer including an epitaxial layer of a second conductivity type formed in that order. A first conductivity type emitter is formed in the base layer in an island shape, and the base layer includes an intrinsic base immediately below the emitter and an external base outside the emitter, and the base layer is formed on the emitter above the emitter. A first insulating film having an opening at an outer edge thereof on the external base, wherein an emitter electrode made of polycrystalline silicon is connected to the emitter in the opening, and the first insulating film is formed. A second insulating film in the form of a side wall is formed to cover the upper surface of the first electrode and to cover the outer periphery of the side surface of the emitter electrode, and a third insulating film covering the entire outer periphery of the second insulating film and the side surface of the first insulating film. Shape of insulating film Are, the emitter electrode is characterized by having a hetero bipolar transistor in which the upper portion is arranged to extend up over the third insulating film.

【0012】これにより、側壁状の第2の絶縁膜がエミ
ッタと外部ベースの高濃度領域の距離を再現性良く一定
に保ち、従来例よりも微細な距離で確実に領域を分離す
ることができる。その結果、エミッタ/ベース間のリー
ク電流を増加させずに高周波化が可能となり、高周波性
能に優れたヘテロ接合バイポーラトランジスタ有する半
導体装置を実現できる。
As a result, the side wall-shaped second insulating film keeps the distance between the emitter and the high concentration region of the external base constant with good reproducibility, and can surely separate the regions at a finer distance than in the conventional example. . As a result, the frequency can be increased without increasing the leakage current between the emitter and the base, and a semiconductor device having a heterojunction bipolar transistor excellent in high frequency performance can be realized.

【0013】上記構成に加えて、本発明は、側壁状の第
2の絶縁膜で囲まれた領域の外側にある外部ベースの表
面に、金属シリサイド層を形成する構造としてもよい。
このような構造においては、外部ベース抵抗を大幅に低
減できるため、同一寸法の素子における高周波特性をさ
らに向上させることができる。
In addition to the above structure, the present invention may have a structure in which a metal silicide layer is formed on the surface of the external base outside the region surrounded by the side wall-shaped second insulating film.
In such a structure, the external base resistance can be greatly reduced, so that the high-frequency characteristics of elements having the same dimensions can be further improved.

【0014】また、本発明において、半導体基板はシリ
コン基板またはSOI基板を用い、前記コレクタ層はシ
リコンを主材料としており、前記ベース層は少なくとも
その一部にゲルマニウムを含む混晶層をエピタキシャル
法によって形成した構造とすることができる。この場合
には、シリコンを用いたCMOSなどの素子が容易に集
積できるため、Bi−CMOSなどの高性能な回路を有
する半導体装置が単一基板上に構成できる。
In the present invention, a semiconductor substrate is a silicon substrate or an SOI substrate, the collector layer is mainly made of silicon, and the base layer is a mixed crystal layer containing germanium in at least a part thereof by an epitaxial method. The formed structure can be used. In this case, since a device such as a CMOS using silicon can be easily integrated, a semiconductor device having a high-performance circuit such as a Bi-CMOS can be formed on a single substrate.

【0015】本発明の半導体装置は、半導体基板上に第
1導電型のコレクタ層を成膜し、酸化膜により素子分離
されたコレクタ領域を形成する工程と、前記コレクタ領
域とその周囲の酸化膜領域に、少なくともシリコンとゲ
ルマニウムを含有する第2導電型のエピタキシャル膜を
含むベース層を形成する工程と、前記ベース層の表面を
酸化して第1の絶縁膜を形成する工程と、前記第1の絶
縁膜上に前記コレクタ領域上に位置するように多結晶シ
リコンまたは窒化シリコンからなるエミッタ電極のダミ
ーパターンを形成する工程と、前記ダミーパターンの周
囲の前記第1の絶縁膜上に側壁状の第2の絶縁膜を形成
する工程と、前記第1および第2の絶縁膜を覆い、前記
基板全面に第3の絶縁膜を形成する工程と、前記第3の
絶縁膜の前記ダミーパターンに対応する位置を開口し
て、前記ダミーパターンおよびその直下の前記第1の絶
縁膜を除去して空隙部を形成する工程と、前記空隙部を
埋め込むとともに上部が前記第3の絶縁膜上に露出する
第1導電型の多結晶シリコンによるエミッタ電極を形成
する工程とを有することにより実現できる。このような
製造プロセスは工程の制御が容易であり、再現性に優れ
ている。また第1の絶縁膜が、ベース層の素子特性に影
響する領域をエッチング時の加工ダメージ等から保護し
ており、高周波特性に優れたヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタを有する半導体装置を歩留り良く製造すること
が実現できる。
According to the semiconductor device of the present invention, a collector layer of a first conductivity type is formed on a semiconductor substrate to form a collector region separated by an oxide film, and the collector region and an oxide film around the collector region are formed. Forming, in a region, a base layer including a second conductivity type epitaxial film containing at least silicon and germanium; oxidizing a surface of the base layer to form a first insulating film; Forming a dummy pattern of an emitter electrode made of polycrystalline silicon or silicon nitride so as to be located on the collector region on the first insulating film; and forming a sidewall-like pattern on the first insulating film around the dummy pattern. A step of forming a second insulating film, a step of covering the first and second insulating films and forming a third insulating film over the entire surface of the substrate, and a step of forming the dummy of the third insulating film. Forming a void by opening a position corresponding to the pattern and removing the dummy pattern and the first insulating film immediately below the dummy pattern; and filling the void and forming an upper portion on the third insulating film. Forming an emitter electrode of first conductivity type polycrystalline silicon exposed to the substrate. In such a manufacturing process, the control of the steps is easy and the reproducibility is excellent. In addition, the first insulating film protects the region of the base layer that affects the element characteristics from processing damage during etching, etc., so that a semiconductor device having a heterojunction bipolar transistor having excellent high-frequency characteristics can be manufactured with high yield. realizable.

【0016】さらに本発明は、半導体基板上に第1導電
型のコレクタ層を成膜し、酸化膜により素子分離された
コレクタ領域を形成する工程と、前記コレクタ領域とそ
の周囲の酸化膜領域に、少なくともシリコンとゲルマニ
ウムを含有する第2導電型のエピタキシャル膜を含むベ
ース層を形成する工程と、前記ベース層の表面を酸化し
た後、基板全面に酸化シリコン膜を成膜して第1の絶縁
膜を形成する工程と、エミッタ電極が形成される領域の
外側の前記第1の絶縁膜を、所定の厚さを残してエッチ
ングにより除去して前記エミッタ電極のダミーパターン
を形成する工程と、前記ダミーパターンの周囲の前記第
1の絶縁膜上に側壁状の第2の絶縁膜を形成する工程
と、前記第1および第2の絶縁膜を覆い、前記基板全面
に第3の絶縁膜を形成する工程と、前記第3の絶縁膜の
前記ダミーパターンに対応する位置を開口して、前記ダ
ミーパターンおよびその直下の前記第1の絶縁膜を除去
して空隙部を形成する工程と、前記空隙部を埋め込むと
ともに上部が前記第3の絶縁膜上に露出する第1導電型
の多結晶シリコンによるエミッタ電極を形成する方法で
製造してもよい。この方法によると、ダミーパターンと
第1の絶縁膜を除去して空隙部を形成する工程が一括し
てできるため、工程がより単純で製造しやすいという効
果がある。
Further, according to the present invention, there is provided a step of forming a collector layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate to form a collector region separated by an oxide film, and forming the collector region and an oxide film region around the collector region. Forming a base layer including a second conductivity type epitaxial film containing at least silicon and germanium; oxidizing a surface of the base layer; and forming a silicon oxide film on the entire surface of the substrate to form a first insulating film. Forming a film, forming a dummy pattern of the emitter electrode by removing the first insulating film outside the region where the emitter electrode is formed by etching while leaving a predetermined thickness, Forming a side wall-shaped second insulating film on the first insulating film around the dummy pattern; forming a third insulating film on the entire surface of the substrate so as to cover the first and second insulating films; Opening a position of the third insulating film corresponding to the dummy pattern, removing the dummy pattern and the first insulating film immediately below the dummy pattern to form a void, It may be manufactured by a method of forming an emitter electrode of first conductivity type polycrystalline silicon in which a portion is buried and an upper portion is exposed on the third insulating film. According to this method, the step of removing the dummy pattern and the first insulating film to form the gap can be performed at a time, so that there is an effect that the step is simpler and easy to manufacture.

【0017】また、本発明において、側壁状の第2の絶
縁膜を形成した後に、第2の絶縁膜の外側に位置する第
1の絶縁膜を除去する工程と、第2の絶縁膜より外側に
位置する第2導電型のベース層表面に金属シリサイド膜
を形成する工程とを有し、その後、第3の絶縁膜を形成
する工程をおこなうことにより、側壁状の第2の絶縁膜
で囲まれた領域の外側にある外部ベース領域の表面に、
金属シリサイド層を形成する製造方法を付加することが
できる。この場合には、外部ベース抵抗を大幅に低減で
きるため、同一寸法の素子における高周波特性をさらに
向上させることができる。
Further, in the present invention, after forming the second insulating film in a side wall shape, a step of removing the first insulating film located outside the second insulating film; Forming a metal silicide film on the surface of the base layer of the second conductivity type, which is located at the second position, and thereafter, performing a step of forming a third insulating film. On the surface of the external base area outside the
A manufacturing method for forming a metal silicide layer can be added. In this case, since the external base resistance can be significantly reduced, the high-frequency characteristics of elements having the same dimensions can be further improved.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】[第1の実施の形態]以下、本発
明の第1の実施の形態を図1および図2を参照して説明
する。図1は本発明の半導体装置の模式断面である。半
導体基板1に第1導電型のサブコレクタ層2を設け、コ
レクタ層を成膜後、フィールド酸化膜3で素子分離し、
第1導電型のコレクタ4を形成している。ベース層5は
真性ベース70とその外側の外部ベースとからなり、外
部ベースは低濃度領域75と、第2導電型のドーパント
の高濃度領域9とからなっている。ベース層5の上に開
口部を有する第1の絶縁膜6が形成されており、開口部
には多結晶シリコンからなるエミッタ電極11が接続さ
れており、多結晶シリコンからの第1導電型のドーパン
トの拡散によりエミッタ13が形成されている。第1の
絶縁膜6は、低濃度領域75を覆い、その一部は高濃度
領域9の表面に延びている。第1の絶縁膜6の上面を覆
いエミッタ電極11の側面の外周を覆う側壁状の第2の
絶縁膜8が形成されており、さらに第2の絶縁膜8の全
外周と第1の絶縁膜6の側面を覆う第3の絶縁膜10が
形成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Embodiment] A first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. FIG. 1 is a schematic cross section of a semiconductor device of the present invention. A first conductivity type sub-collector layer 2 is provided on a semiconductor substrate 1, a collector layer is formed, and elements are separated by a field oxide film 3.
A collector 4 of the first conductivity type is formed. The base layer 5 includes an intrinsic base 70 and an external base outside thereof. The external base includes a low-concentration region 75 and a high-concentration region 9 of the second conductivity type dopant. A first insulating film 6 having an opening is formed on the base layer 5, an emitter electrode 11 made of polycrystalline silicon is connected to the opening, and a first conductivity type of polycrystalline silicon is formed. The emitter 13 is formed by the diffusion of the dopant. The first insulating film 6 covers the low-concentration region 75, and a part thereof extends to the surface of the high-concentration region 9. A side wall-shaped second insulating film 8 is formed to cover the upper surface of the first insulating film 6 and to cover the outer periphery of the side surface of the emitter electrode 11. Further, the entire outer periphery of the second insulating film 8 and the first insulating film are formed. The third insulating film 10 covering the side surface of the sixth insulating film 6 is formed.

【0019】図2(A)〜(D)、図3(A)〜(C)
に本発明の主要な断面を工程毎に示し、工程順に製造方
法を説明する。公知の製造方法により、図2(A)に示
すように、膜厚7500Åのフィールド酸化膜3で素子
分離をおこない、素子部には厚さ8000Åのn-型の
コレクタ4を形成した。次いで、ゲルマニウムを含有す
るp型のエピタキシャル膜からなるベース層5を成膜、
パターニングした後、その表面を熱酸化して膜厚80Å
の第1の絶縁膜6を形成した。ベース層5は、減圧CV
D装置を用いて、コレクタ4との界面にバッファ層を1
00Åの厚さでゲルマニウム濃度20%のSiGe膜を
成膜し、その上に同じゲルマニウム濃度でボロンを1×
1019cm-3ドーピングして膜厚300Å成膜し、さらに
膜厚300Åのシリコン膜を成膜した構成である。これ
らの膜はコレクタ4上では単結晶エピタキシャル成長
し、フィールド酸化膜3上で多結晶成長する。
FIGS. 2A to 2D and FIGS. 3A to 3C.
The main cross sections of the present invention are shown for each step, and the manufacturing method will be described in the order of steps. By a known manufacturing method, as shown in FIG. 2A, device isolation was performed using a field oxide film 3 having a thickness of 7500 ° and an n -type collector 4 having a thickness of 8000 ° was formed in the device portion. Next, a base layer 5 made of a p-type epitaxial film containing germanium is formed,
After patterning, the surface is thermally oxidized to a thickness of 80Å.
The first insulating film 6 was formed. The base layer 5 has a reduced pressure CV
Using a D apparatus, add a buffer layer to the interface with collector 4
A SiGe film having a thickness of 00 ° and a germanium concentration of 20% is formed, and boron is applied thereon with the same germanium concentration of 1 ×.
The structure is such that a film having a thickness of 300Å is formed by doping at 10 19 cm -3 and a silicon film having a thickness of 300Å is further formed. These films grow monocrystalline epitaxially on the collector 4 and grow polycrystalline on the field oxide film 3.

【0020】次いで、図2(B)に示すように、エミッ
タを形成する領域にエミッタ形状に対応するダミーパタ
ーン7を、減圧CVDにより多結晶シリコンを膜厚50
00Å成膜した後にフォトリソグラフィーとRIE(反
応性イオンエッチング)により形成し、次に全面に窒化
シリコン膜8をプラズマCVDにより膜厚6000Åで
成膜した。続いて、図2(C)に示すように、RIEに
より窒化シリコン膜8を全面エッチングすることによ
り、段差のあるダミーパターン7の側壁に第2の絶縁膜
8を残した。形成された側壁状の第2の絶縁膜8の最大
高さと最大幅は各々約0.5ミクロンと約0.3ミクロ
ンであった。このとき、第2の絶縁膜8がエッチングさ
れる領域では第1の絶縁膜6もエッチングしたが、ダミ
ーパターン7および側壁状の第2の絶縁膜8がマスクと
なり、エミッタを形成する領域とその近傍は第1の絶縁
膜6への加工ダメージが起こらず、この領域においては
ベース層が第1の絶縁膜6によってプロセス汚染や加工
ダメージから保護された状況が持続される。
Next, as shown in FIG. 2B, a dummy pattern 7 corresponding to the emitter shape is formed in a region where the emitter is to be formed, and a polycrystalline silicon film having a thickness of 50 is formed by low pressure CVD.
After the film was formed by photolithography, the film was formed by photolithography and RIE (reactive ion etching), and then a silicon nitride film 8 was formed on the entire surface to a film thickness of 6000 by plasma CVD. Subsequently, as shown in FIG. 2C, the entire surface of the silicon nitride film 8 was etched by RIE, so that the second insulating film 8 was left on the side wall of the dummy pattern 7 having a step. The maximum height and maximum width of the formed side wall-shaped second insulating film 8 were about 0.5 μm and about 0.3 μm, respectively. At this time, the first insulating film 6 was also etched in the region where the second insulating film 8 was etched. However, the dummy pattern 7 and the sidewall-shaped second insulating film 8 served as a mask, and the region where the emitter was formed and its In the vicinity, processing damage to the first insulating film 6 does not occur, and in this region, the situation where the base layer is protected from process contamination and processing damage by the first insulating film 6 is maintained.

【0021】次いで、図2(D)に示すように、ダミー
パターン7および側壁状の第2の絶縁膜8をマスクとし
たBF2 +のイオン注入を加速電圧30keV、ドーズ量
2×1015cm-2の条件にておこない、p+型の高濃度領
域9を形成した。その後、膜厚6000Åで全体を覆う
ように常圧CVDによる酸化シリコンで成膜した第3の
絶縁膜10に対して、段差を少なくするようにレジスト
を用いたエッチバック法で平坦化処理を行った。この平
坦化処理は、段差形状が異なる場合、次工程でのフォト
リソグラフィー条件を同一にするために効果的である。
図2の例では、イオン注入によりp+型とする外部ベー
スの高濃度領域9上の第1の絶縁膜6は先に除去されて
いるが、イオン注入時の汚染防止のためには第1の絶縁
膜6を残しておくほうがより望ましい。
Then, as shown in FIG. 2D, ion implantation of BF 2 + using the dummy pattern 7 and the side wall-shaped second insulating film 8 as a mask is performed at an acceleration voltage of 30 keV and a dose of 2 × 10 15 cm. This was performed under the conditions of -2 to form a p + -type high concentration region 9. Thereafter, the third insulating film 10 formed of silicon oxide by atmospheric pressure CVD so as to cover the entire surface with a thickness of 6000 ° is subjected to a planarization process by an etch-back method using a resist so as to reduce a step. Was. This flattening process is effective for making the photolithography conditions in the next step the same when the step shape is different.
In the example of FIG. 2, the first insulating film 6 on the high-concentration region 9 of the external base which is made to be p + type by ion implantation has been removed first. It is more preferable that the insulating film 6 is left.

【0022】この後、図3(A)に示すように、第3の
絶縁膜10のエミッタ領域を開口し、ダミーパターン7
および第1の絶縁膜6のエミッタ領域のみをエッチング
により選択除去した。第3の絶縁膜10の開口部はダミ
ーパターン7にマスク合わせをおこない位置決めされる
が、合わせズレが生じるため、ダミーパターン7より
0.2ミクロン狭い開口幅で設計した。ダミーパターン
7を選択的にエッチングで除去した後に、第1の絶縁膜
6をエッチングする際に、第3の絶縁膜10の開口にサ
イドエッチングが進行するため、開口幅を狭くしたこと
の実質的な問題は起こらない。また、合わせズレでダミ
ーパターン7より外側に第3の絶縁膜10の開口部が偏
った場合にも、第2の絶縁膜8の底部の幅以内であるの
で、不良の発生には至らない。他の方法として、図2
(D)で前述したエッチバックの際にダミーパターン7
が露出するまでエッチングをおこなえばマスク合わせを
必要としないセルフアライン工程が可能であり、とりわ
けエミッタ13の幅をフォトリソグラフィーの最小寸法
に微細化するときに効果的である。
Thereafter, as shown in FIG. 3A, the emitter region of the third insulating film 10 is opened, and the dummy pattern 7 is formed.
Only the emitter region of the first insulating film 6 was selectively removed by etching. The opening of the third insulating film 10 is positioned by performing mask alignment with the dummy pattern 7, but misalignment occurs. Therefore, the opening width is designed to be 0.2 μm narrower than the dummy pattern 7. After the dummy pattern 7 is selectively removed by etching, when the first insulating film 6 is etched, the side etching proceeds to the opening of the third insulating film 10, so that the opening width is substantially reduced. No problem. Further, even when the opening of the third insulating film 10 is biased outside the dummy pattern 7 due to misalignment, no defect occurs because the opening is within the width of the bottom of the second insulating film 8. Alternatively, FIG.
In the case of the etch back described above in FIG.
If etching is performed until the surface is exposed, a self-aligning process that does not require mask alignment can be performed, and this is particularly effective when the width of the emitter 13 is reduced to the minimum dimension of photolithography.

【0023】次に、図3(B)に示すように、リンを4
×1020cm-3ドーピングした膜厚5000Åの多結晶シ
リコンを成膜、パターニングしてエミッタ電極11を形
成し、その後ドーパントの熱拡散によりエミッタ13を
形成した。この熱拡散処理でのボロンの拡散により、ボ
ロンの高濃度領域9がエミッタ13に近づいて形成され
るので、熱拡散処理条件、および第2の絶縁膜8の底部
の幅を最適化する必要がある。本実施の形態では、熱拡
散処理の条件を850℃×30秒とした。また、図3
(C)に示すように、多結晶シリコンからなるエミッタ
電極11のパターニングに引き続き、第3の絶縁膜10
をエッチングして、ベース電極16の接続部から絶縁膜
10を除去しておくこともできる。なお、ヘテロ構造と
しては上述のSiGe膜に限定されず、炭素を添加した
SiGeC膜をベースやエミッタ等に用いた構造であっ
てもよい。
Next, as shown in FIG.
An emitter electrode 11 was formed by forming and patterning polycrystalline silicon having a film thickness of 5000 ° doped with × 10 20 cm −3 , and then an emitter 13 was formed by thermal diffusion of the dopant. Since the high-concentration region 9 of boron is formed close to the emitter 13 by the diffusion of boron in the thermal diffusion process, it is necessary to optimize the thermal diffusion process conditions and the width of the bottom of the second insulating film 8. is there. In the present embodiment, the condition of the thermal diffusion treatment is 850 ° C. × 30 seconds. FIG.
As shown in FIG. 3C, following the patterning of the emitter electrode 11 made of polycrystalline silicon, the third insulating film 10 is formed.
May be etched to remove the insulating film 10 from the connection portion of the base electrode 16. The hetero structure is not limited to the above-described SiGe film, but may be a structure using a SiGeC film to which carbon is added as a base, an emitter, or the like.

【0024】このようにして、外部ベースの高濃度領域
9からエミッタ13を一定距離で分離することができ
た。このとき、あらかじめ形成している第1の絶縁膜6
がエミッタ/ベース間のリーク電流防止とエミッタ5の
形成前のプロセス汚染や加工ダメージの低減を兼ね、側
壁状の第2の絶縁膜8がエミッタ13および多結晶シリ
コンからなるエミッタ電極11と外部ベースの高濃度領
域9の距離を一定に保ち、第3の絶縁膜10が前記エミ
ッタ電極11の絶縁分離を確実にする役目を果たす。こ
うして形成したヘテロ接合バイポーラトランジスタは、
第2の絶縁膜8の底部での幅が0.2ミクロンないし
0.5ミクロンの範囲の幅であることが、リーク電流を
増加させずに高周波化するために望ましい。この場合
に、前記第2の絶縁膜8の高さは最も高い所が0.3ミ
クロンないし1ミクロンとなる範囲で製造可能であっ
た。発明人らのデータでは、第2の絶縁膜8の底部での
幅は0.3ミクロン、高さは0.5ミクロンの形成条件
が最適値であった。
In this manner, the emitter 13 could be separated from the high concentration region 9 of the external base at a certain distance. At this time, the previously formed first insulating film 6
Is used to prevent leakage current between the emitter and the base and to reduce process contamination and processing damage before the formation of the emitter 5. The side wall-shaped second insulating film 8 is formed by the emitter 13 and the emitter electrode 11 made of polycrystalline silicon and the external base. The third insulating film 10 serves to ensure the insulation separation of the emitter electrode 11 while keeping the distance of the high concentration region 9 constant. The heterojunction bipolar transistor thus formed is
It is desirable that the width at the bottom of the second insulating film 8 be in the range of 0.2 μm to 0.5 μm in order to increase the frequency without increasing the leak current. In this case, the height of the second insulating film 8 can be manufactured in a range where the highest part is 0.3 μm to 1 μm. According to the data of the inventors, the optimum value is a forming condition in which the width at the bottom of the second insulating film 8 is 0.3 μm and the height is 0.5 μm.

【0025】前記の3種類の絶縁膜はその構造上から絶
縁性が要求されるが、一方、ダミーパターン7は絶縁材
料であっても絶縁材料でなくてもかまわない。このた
め、ダミーパターン7および側壁状の第2の絶縁膜8の
材料は、図1に示すような形状を実現できる組合せであ
れば任意に選ぶことが可能である。このような組み合わ
せとして、ダミーパターン7に多結晶シリコンを、第2
の絶縁膜8に窒化シリコン膜を用いた組み合わせでは、
第1の絶縁膜6の材料である酸化シリコンの膜厚は、表
面の汚染からデバイスを保護するために必要な膜厚であ
る50Åから、図3(A)の窓開け寸法にサイドエッチ
ングの影響が生じ始める膜厚である1000Åまで選択
可能であった。
The above three types of insulating films are required to have insulating properties in view of their structures. On the other hand, the dummy pattern 7 may be made of an insulating material or not. Therefore, the material of the dummy pattern 7 and the side wall-shaped second insulating film 8 can be arbitrarily selected as long as the combination can realize the shape shown in FIG. As such a combination, the dummy pattern 7 is made of polycrystalline silicon,
In a combination using a silicon nitride film for the insulating film 8 of
The thickness of the silicon oxide, which is the material of the first insulating film 6, is from 50 °, which is a film thickness necessary for protecting the device from surface contamination, and the influence of side etching on the window opening size in FIG. Can be selected up to a film thickness of 1000 °, at which the occurrence of cracks starts.

【0026】ダミーパターン7および側壁状の第2の絶
縁膜8の材料の、第2の組み合わせ例として、ダミーパ
ターン7に多結晶シリコンを、第2の絶縁膜8に酸化シ
リコン膜を用いることができる。同様に、ダミーパター
ン7および側壁状の第2の絶縁膜8の材料の、第3の組
み合わせ例として、ダミーパターン7に窒化シリコンを
用い、第2の絶縁膜8に酸化シリコンを用いることがで
きる。いずれの場合も、第1の絶縁膜6と第2の絶縁膜
8のエッチング選択性が小さいため、図3(A)におけ
る第1の絶縁膜6のエミッタ開口部を除去する工程でダ
ミーパターン7の加工幅よりサイドエッチングの広がり
が生じる。このような場合には、第1の絶縁膜6を50
Åから100Åまでの厚さに薄くしておくことでサイド
エッチングの広がりを0.1ミクロン以内に抑えるよう
に対策できた。
As a second combination example of the material of the dummy pattern 7 and the sidewall-shaped second insulating film 8, polycrystalline silicon is used for the dummy pattern 7 and a silicon oxide film is used for the second insulating film 8. it can. Similarly, as a third combination example of the material of the dummy pattern 7 and the sidewall-shaped second insulating film 8, silicon nitride can be used for the dummy pattern 7 and silicon oxide can be used for the second insulating film 8. . In any case, since the etching selectivity of the first insulating film 6 and the second insulating film 8 is small, the dummy pattern 7 is removed in the step of removing the emitter opening of the first insulating film 6 in FIG. The width of the side etching occurs due to the processing width of. In such a case, the first insulating film 6 is
By reducing the thickness from {circle around (1)} to {right arrow over (100)}, a measure could be taken to suppress the spread of side etching to within 0.1 μm.

【0027】[第2の実施の形態]ダミーパターン7お
よび側壁状の第2の絶縁膜8の材料の、第4の組み合わ
せ例として、ダミーパターン7に酸化シリコンを、第2
の絶縁膜8に窒化シリコン膜を用いた第2の実施形態の
工程を図4(A)〜(D)に示す。ダミーパターン7の
酸化シリコンを形成する第1の絶縁膜6は、膜厚80Å
の熱酸化膜と、連続して常圧CVDにより成膜した膜厚
5000Åの酸化シリコン膜の積層膜である。図4
(B)に示すように、フォトリソグラフィーにより第1
の絶縁膜6をエッチングする際に、エッチオフしてしま
わずに第1の絶縁膜6の残り膜厚が700Åとなるよう
に途中でエッチングを停止することによりダミーパター
ン7を形成した。この場合は、エッチング後に第1の絶
縁膜6の残り膜厚は1000Å以下としておくことが好
ましい。このとき、図4(C)における第2の絶縁膜8
の底部での幅は0.3ミクロン、高さは0.4ミクロン
の形状が代表的であった。図4(D)の形状は図2
(D)と同一であり、以後の工程は、第1の実施の形態
の場合と同様である。
[Second Embodiment] As a fourth combination example of the material of the dummy pattern 7 and the sidewall-shaped second insulating film 8, silicon oxide is used for the dummy pattern 7,
4A to 4D show steps of the second embodiment using a silicon nitride film as the insulating film 8. The first insulating film 6 forming the silicon oxide of the dummy pattern 7 has a thickness of 80 °.
And a 5000-nm-thick silicon oxide film continuously formed by normal pressure CVD. FIG.
As shown in (B), the first is obtained by photolithography.
When etching the insulating film 6, the dummy pattern 7 was formed by stopping the etching so that the remaining film thickness of the first insulating film 6 became 700 ° without being etched off. In this case, it is preferable that the remaining film thickness of the first insulating film 6 after etching is set to 1000 ° or less. At this time, the second insulating film 8 in FIG.
Was typically 0.3 microns wide at the bottom and 0.4 microns high. FIG. 4D shows the shape of FIG.
This is the same as (D), and the subsequent steps are the same as in the case of the first embodiment.

【0028】[第3の実施の形態]図5(A)〜(D)
には、図4に示した実施例において外部ベース抵抗を大
幅に低減するために、エミッタ13近傍以外の外部ベー
ス部には金属シリサイドを形成した、第3の実施形態の
工程を示す。本発明においては、ダミーパターン7の側
壁に選択的に形成された第2の絶縁膜8より外周に位置
する第1の絶縁膜6を除去するとともに、ダミーパター
ン7を除去する前に外部ベース部のシリコン表面に金属
シリサイドを形成する工程を追加することが可能であ
る。
[Third Embodiment] FIGS. 5A to 5D
7 shows a process of the third embodiment in which metal silicide is formed on the external base portion other than the vicinity of the emitter 13 in order to greatly reduce the external base resistance in the embodiment shown in FIG. In the present invention, the first insulating film 6 located on the outer periphery of the second insulating film 8 selectively formed on the side wall of the dummy pattern 7 is removed, and the external base portion is removed before removing the dummy pattern 7. It is possible to add a step of forming a metal silicide on the silicon surface.

【0029】図4(C)に示すように、ダミーパターン
7を形成と側壁状の第2の絶縁膜8を形成し、第2の絶
縁膜8がエッチングされる領域では第1の絶縁膜6もエ
ッチングし、続いて図5(A)に示すように、外部ベー
ス領域にボロンのイオン注入を行い、次に、公知の方法
で金属チタンを成膜後に熱処理することによりシリサイ
ド化させ、未反応の金属チタン層を除去して膜厚200
Å程度のチタンシリサイド層18を選択的に形成した。
このように選択的にシリサイドを形成できる金属として
はチタンのほかに、コバルトやタングステン、ニッケ
ル、クロム等がある。
As shown in FIG. 4C, a dummy pattern 7 is formed and a side wall-shaped second insulating film 8 is formed. In the region where the second insulating film 8 is etched, the first insulating film 6 is formed. 5A, boron ions are implanted into the external base region, and then a metal titanium film is formed by a known method and then heat-treated to form a silicide, thereby forming an unreacted material. Metal titanium layer is removed to form a film thickness of 200
A titanium silicide layer 18 of about Å was selectively formed.
Such metals that can selectively form silicide include cobalt, tungsten, nickel, chromium, and the like in addition to titanium.

【0030】この後に、図5(B)〜(D)に示すよう
に、全体を覆うように形成した第3の絶縁膜10に対し
てエミッタ領域を開口し、ダミーパターン7および第1
の絶縁膜6のエミッタ領域のみをエッチングにより選択
除去し、エミッタ電極11を形成してエミッタ13を形
成した。従来のシリサイド工程はエミッタ電極11を形
成した後に、その外側の外部ベース部のシリコン表面に
金属シリサイドを形成していたので、従来例で説明した
バラツキ要因は同様の影響をもたらす。本発明では第2
の絶縁膜8の厚みにより、エミッタ13との距離を最短
にしたチタンシリサイド層18を付加でき、これを用い
ない場合に比べて外部ベース抵抗が10分の1以下に低
減され、高周波性能をバラツキなく向上することができ
た。
Thereafter, as shown in FIGS. 5B to 5D, an emitter region is opened in the third insulating film 10 formed so as to cover the whole, and the dummy pattern 7 and the first
Only the emitter region of the insulating film 6 was selectively removed by etching, the emitter electrode 11 was formed, and the emitter 13 was formed. In the conventional silicide process, after the emitter electrode 11 is formed, the metal silicide is formed on the silicon surface of the external base portion outside the emitter electrode 11. Therefore, the variation factor described in the conventional example has the same effect. In the present invention, the second
The thickness of the insulating film 8 allows the addition of the titanium silicide layer 18 with the shortest distance to the emitter 13, the external base resistance is reduced to one-tenth or less as compared with the case where this is not used, and the high-frequency performance varies. Without any improvement.

【0031】[0031]

【発明の効果】以上、本発明によれば、エミッタと外部
ベースの高濃度領域を最短距離で分離することができ、
エミッタ、ベース間のリーク電流を増加させずに高周波
性能の向上したヘテロ接合バイポーラトランジスタを備
える半導体装置を得ることができる。また、本発明の製
造方法により、前述の半導体装置を歩留り良く製造する
ことが実現できる。
As described above, according to the present invention, the high concentration region of the emitter and the external base can be separated at the shortest distance.
A semiconductor device including a heterojunction bipolar transistor with improved high-frequency performance without increasing the leakage current between the emitter and the base can be obtained. Further, according to the manufacturing method of the present invention, the above-described semiconductor device can be manufactured with high yield.

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

【図1】本発明の第1の実施形態により得られる半導体
装置の模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device obtained according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す半導体装置の製造方法を示す工程毎
の断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view for each step showing a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 1;

【図3】図2に続く工程毎の断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of each step following FIG. 2;

【図4】本発明の第2の実施形態により得られる半導体
装置の工程毎の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of each step of a semiconductor device obtained according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第3の実施形態により得られる半導体
装置の工程毎の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of each step of a semiconductor device obtained according to a third embodiment of the present invention.

【図6】従来の半導体装置の一例を示す模式断面図であ
る。
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a conventional semiconductor device.

【図7】図6に示す半導体装置の製造方法を示す工程毎
の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for each step showing the method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 6;

【図8】図6に示す半導体装置の一部を拡大した断面図
である。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of a part of the semiconductor device shown in FIG. 6;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21 半導体基板 2、22 サブコレクタ層 3、23 フィールド酸化膜 4、24 コレクタ 5、25 ベース層 50、70 真性ベース 9、30 外部ベースの高濃度領域 55、75 外部ベースの低濃度領域 6、26 第1の絶縁膜 7 ダミーパターン 8 第2の絶縁膜 10 第3の絶縁膜 11、27 エミッタ電極 12、28 コレクタ電極 13、29 エミッタ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 21 Semiconductor substrate 2, 22 Subcollector layer 3, 23 Field oxide film 4, 24 Collector 5, 25 Base layer 50, 70 Intrinsic base 9, 30 High concentration area of external base 55, 75 Low concentration area of external base 6 , 26 First insulating film 7 Dummy pattern 8 Second insulating film 10 Third insulating film 11, 27 Emitter electrode 12, 28 Collector electrode 13, 29 Emitter

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に第1導電型のコレクタ層、
第2導電型のエピタキシャル層を含むベース層が順に形
成され、前記ベース層内に島状に第1導電型のエミッタ
が形成されており、前記ベース層は前記エミッタ直下の
真性ベースとその外側の外部ベースとからなり、前記ベ
ース層上に、前記エミッタの上に開口部を有し外縁が前
記外部ベース上にある、第1の絶縁膜が形成されてお
り、前記開口部において多結晶シリコンからなるエミッ
タ電極が前記エミッタに接続され、前記第1の絶縁膜の
上面を覆い前記エミッタ電極の側面の外周を覆う側壁状
の第2の絶縁膜が形成されており、さらに前記第2の絶
縁膜の全外周と前記第1の絶縁膜の側面を覆う第3の絶
縁膜が形成されており、前記エミッタ電極はその上部が
前記第3の絶縁膜上まで延びて配置されているヘテロバ
イポーラトランジスタを備えることを特徴とする半導体
装置。
A first conductivity type collector layer formed on a semiconductor substrate;
A base layer including an epitaxial layer of the second conductivity type is formed in order, and an emitter of the first conductivity type is formed in the base layer in an island shape. A first insulating film is formed on the base layer, the first insulating film having an opening on the emitter and having an outer edge on the external base; and An emitter electrode is connected to the emitter, and a sidewall-shaped second insulating film covering an upper surface of the first insulating film and covering an outer periphery of a side surface of the emitter electrode is formed. A third insulating film is formed to cover the entire outer periphery of the first insulating film and a side surface of the first insulating film, and the emitter electrode has an upper portion extending over the third insulating film. A semiconductor device comprising: a.
【請求項2】 前記第2の絶縁膜で囲まれた領域の外側
にある前記外部ベースは、その上面に金属シリサイド層
が設けられていることを特徴とする請求項1記載の半導
体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the external base outside a region surrounded by the second insulating film has a metal silicide layer provided on an upper surface thereof.
【請求項3】 前記半導体基板はシリコン基板またはS
OI(Silicone OnInsulator)基板であり、前記コレ
クタ層はシリコンを主材料としており、前記ベース層
は、少なくともその一部にシリコンとゲルマニウムの混
晶層がエピタキシャル法によって形成されていることを
特徴とする請求項1または2に記載の半導体装置。
3. The method according to claim 1, wherein the semiconductor substrate is a silicon substrate or a silicon substrate.
An OI (Silicone On Insulator) substrate, wherein the collector layer is mainly composed of silicon, and the base layer is formed at least partially with a mixed crystal layer of silicon and germanium formed by an epitaxial method. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 半導体基板上に第1導電型のコレクタ層
を成膜し、酸化膜により素子分離されたコレクタ領域を
形成する工程と、前記コレクタ領域とその周囲の酸化膜
領域に、少なくともシリコンとゲルマニウムを含有する
第2導電型のエピタキシャル膜を含むベース層を形成す
る工程と、前記ベース層の表面を酸化して第1の絶縁膜
を形成する工程と、前記第1の絶縁膜上に前記コレクタ
領域上に位置するように多結晶シリコンまたは窒化シリ
コンからなるエミッタ電極のダミーパターンを形成する
工程と、前記ダミーパターンの周囲の前記第1の絶縁膜
上に側壁状の第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第1
および第2の絶縁膜を覆い、前記基板全面に第3の絶縁
膜を形成する工程と、前記第3の絶縁膜の前記ダミーパ
ターンに対応する位置を開口して、前記ダミーパターン
およびその直下の前記第1の絶縁膜を除去して空隙部を
形成する工程と、前記空隙部を埋め込むとともに上部が
前記第3の絶縁膜上に露出する第1導電型の多結晶シリ
コンによるエミッタ電極を形成する工程とを有すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A step of forming a collector layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate to form a collector region separated by an oxide film, and forming at least silicon in the collector region and an oxide film region around the collector region. Forming a base layer including a second conductivity type epitaxial film containing silicon and germanium; oxidizing a surface of the base layer to form a first insulating film; and forming a first insulating film on the first insulating film. Forming a dummy pattern of an emitter electrode made of polycrystalline silicon or silicon nitride so as to be located on the collector region; and forming a sidewall-shaped second insulating film on the first insulating film around the dummy pattern. Forming the first, and the first
Forming a third insulating film over the entire surface of the substrate, covering the entire surface of the substrate, and opening a position of the third insulating film corresponding to the dummy pattern to form a third insulating film. Forming a gap by removing the first insulating film; and forming an emitter electrode of first conductivity type polycrystalline silicon filling the gap and exposing an upper portion on the third insulating film. And a method of manufacturing a semiconductor device.
【請求項5】 半導体基板上に第1導電型のコレクタ層
を成膜し、酸化膜により素子分離されたコレクタ領域を
形成する工程と、前記コレクタ領域とその周囲の酸化膜
領域に、少なくともシリコンとゲルマニウムを含有する
第2導電型のエピタキシャル膜を含むベース層を形成す
る工程と、前記ベース層の表面を酸化した後、基板全面
に酸化シリコン膜を成膜して第1の絶縁膜を形成する工
程と、エミッタ電極が形成される領域の外側の前記第1
の絶縁膜を、所定の厚さを残してエッチングにより除去
して前記エミッタ電極のダミーパターンを形成する工程
と、前記ダミーパターンの周囲の前記第1の絶縁膜上に
側壁状の第2の絶縁膜を形成する工程と、前記第1およ
び第2の絶縁膜を覆い、前記基板全面に第3の絶縁膜を
形成する工程と、前記第3の絶縁膜の前記ダミーパター
ンに対応する位置を開口して、前記ダミーパターンおよ
びその直下の前記第1の絶縁膜を除去して空隙部を形成
する工程と、前記空隙部を埋め込むとともに上部が前記
第3の絶縁膜上に露出する第1導電型の多結晶シリコン
によるエミッタ電極を形成する工程とを有することを特
徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a collector layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate to form a collector region separated by an oxide film, and forming at least silicon in the collector region and an oxide film region around the collector region. Forming a base layer including a second conductivity type epitaxial film containing silicon and germanium; and oxidizing the surface of the base layer, forming a silicon oxide film over the entire surface of the substrate to form a first insulating film. And forming the first electrode outside the region where the emitter electrode is formed.
Forming a dummy pattern of the emitter electrode by removing the insulating film by etching while leaving a predetermined thickness, and forming a sidewall-shaped second insulating film on the first insulating film around the dummy pattern. Forming a film, covering the first and second insulating films and forming a third insulating film over the entire surface of the substrate, and opening a position of the third insulating film corresponding to the dummy pattern. Removing the dummy pattern and the first insulating film immediately below the dummy pattern to form a gap, and filling the gap with a first conductive type having an upper part exposed on the third insulating film. Forming an emitter electrode of polycrystalline silicon.
【請求項6】 前記側壁状の第2の絶縁膜を形成した後
に、前記第2の絶縁膜の外側に位置する前記第1の絶縁
膜を除去する工程と、前記第2の絶縁膜より外側に位置
する第2導電型の前記ベース層表面に金属シリサイド膜
を形成する工程と、その後、前記第3の絶縁膜を形成す
る工程とを有することを特徴とする請求項4または5に
記載の半導体装置の製造方法。
6. A step of removing the first insulating film located outside the second insulating film after forming the sidewall-shaped second insulating film; 6. The method according to claim 4, further comprising: forming a metal silicide film on a surface of the base layer of the second conductivity type located at a second position, and then forming the third insulating film. A method for manufacturing a semiconductor device.
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