JP2002368002A - Semiconductor device and its manufacturing method - Google Patents

Semiconductor device and its manufacturing method

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JP2002368002A JP2001169234A JP2001169234A JP2002368002A JP 2002368002 A JP2002368002 A JP 2002368002A JP 2001169234 A JP2001169234 A JP 2001169234A JP 2001169234 A JP2001169234 A JP 2001169234A JP 2002368002 A JP2002368002 A JP 2002368002A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a lateral hetero bipolar transistor that is formed on an SOI substrate, has a small amount of parasitic capacitance and resistance, and can be operated at high speed. SOLUTION: After an element forming groove is formed at the center of an island-shaped SOI layer, an N<-> type diffusion layer used as a collector and a p<+> type diffusion layer used as an outside base are formed while the groove is held between the layers. Then, after an SiGe layer is formed for the inside base at the sidewall section of the element forming groove, an N<+> type polysilicon film is formed for the emitter so that the groove is buried.

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、横型のバイポーラ
トランジスタからなる半導体装置およびその製造方法に
関し、特にSOI(Silicon on Insulator)等の絶縁性
基板上に形成されたSi/SiGe等のヘテロ構造を用
いたものに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device comprising a lateral bipolar transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a method for manufacturing a heterostructure such as Si / SiGe formed on an insulating substrate such as SOI (Silicon on Insulator). It is related to what was used.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、移動体通信機器の高性能化や小型
化が進展する中で、通信機器に搭載される半導体装置に
はより低消費電力での高速動作が要求されている。この
ような要求を満足する一手段として、SOI基板上に搭
載されたBiCMOS型の半導体装置が提案されてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, as the performance and miniaturization of mobile communication devices have advanced, semiconductor devices mounted on communication devices have been required to operate at higher speed with lower power consumption. As one means for satisfying such requirements, a BiCMOS type semiconductor device mounted on an SOI substrate has been proposed.

【0003】この半導体装置は、SOI基板上にCMO
Sとバイポーラトランジスタを形成することにより、動
作電圧の低電圧化、完全な素子間分離、寄生容量の低減
化など優れた特性を実現している。また、通信機器の送
受信部ではアナログ回路とデジタル回路の間のクロスト
ークが問題となるが、SOI基板を使うことにより従来
技術よりも大幅なクロストークの低減が期待できる。
This semiconductor device has a CMO on an SOI substrate.
By forming a bipolar transistor with S, excellent characteristics such as low operating voltage, complete isolation between elements, and reduction of parasitic capacitance are realized. In addition, crosstalk between an analog circuit and a digital circuit poses a problem in a transmission / reception unit of a communication device. However, by using an SOI substrate, a significant reduction in crosstalk can be expected as compared with the related art.

【0004】一方、従来のシリコンプロセスを用いた技
術では難しいとされていたより高帯域の周波数領域で動
作できる素子として、Si/SiGeまたはSi/Si
GeC等のヘテロ構造を用いたヘテロバイポーラトラン
ジスタが実用化されている。この素子では、ベースのバ
ンドギャップがエミッタのバンドギャップよりも小さな
ヘテロ構造を用いることにより、ベースからエミッタへ
のキャリアの逆注入が抑えられるので、ベースの不純物
濃度を従来よりも上げてベース抵抗を小さくできるな
ど、従来のシリコンバイポーラトランジスタに比べて有
利な点がある。
On the other hand, an element capable of operating in a higher frequency band, which has been considered difficult by the conventional technology using a silicon process, is Si / SiGe or Si / Si.
A hetero bipolar transistor using a hetero structure such as GeC has been put to practical use. In this device, by using a heterostructure in which the band gap of the base is smaller than the band gap of the emitter, reverse injection of carriers from the base to the emitter can be suppressed. There are advantages over conventional silicon bipolar transistors, such as being smaller.

【0005】しかし、上述したBiCMOS型の半導体
装置において、バイポーラトランジスタをSOI基板上
に形成しようとすると、高速動作に適した縦型構造では
SOI層をある程度厚くする必要がある。一方、CMO
Sについては、SOI層を薄くすることが高速動作やリ
ーク電流を抑えるために必要である。そこで、薄いSO
I層を用いてバイポーラトランジスタを形成できれば製
造工程の大幅な簡略化が可能であるが、横型のバイポー
ラトランジスタはそれを実現するための手段として有望
である。また、横型にすることにより、寄生抵抗が小さ
くなり高速動作に関しても有利であるとの報告もある。
このような試みの例として、東芝のT.Shinoらの
研究報告(IEDM98)がある。
However, in the above-described BiCMOS type semiconductor device, if a bipolar transistor is to be formed on an SOI substrate, the SOI layer must be thickened to some extent in a vertical structure suitable for high-speed operation. On the other hand, CMO
As for S, it is necessary to reduce the thickness of the SOI layer in order to operate at high speed and to suppress leakage current. Then, thin SO
If a bipolar transistor can be formed using the I layer, the manufacturing process can be greatly simplified, but a lateral bipolar transistor is promising as a means for realizing it. In addition, there is a report that the use of the horizontal type reduces parasitic resistance and is advantageous for high-speed operation.
As an example of such an attempt, T.S. There is a report by Shino et al. (IEDM98).

【0006】以下、このような横型のバイポーラトラン
ジスタについて、図面を参照して説明する。図4は、従
来の横型のバイポーラトランジスタを示す構造図であ
る。図4において、1000はシリコン層(Si基
板)、1001はBOX(Buried Oxide)層、1002
はコレクタ、1004は内部ベース、1005はエミッ
タ、1006は外部ベース、1099はSOI層であ
る。
Hereinafter, such a lateral bipolar transistor will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a structural view showing a conventional lateral bipolar transistor. In FIG. 4, 1000 is a silicon layer (Si substrate), 1001 is a BOX (Buried Oxide) layer, 1002
Is a collector, 1004 is an internal base, 1005 is an emitter, 1006 is an external base, and 1099 is an SOI layer.

【0007】図4に示すように、横型のバイポーラトラ
ンジスタはシリコン酸化膜からなるBOX層1001お
よびシリコンからなるSOI層1099を含むSOI基
板上に形成されている。SOI基板を用いることにより
素子の寄生容量が低減できる。SOI層1099の厚さ
は0.1μmである。内部ベース1004はボロンでP
型にドーピングされており、さらに高濃度にボロンドー
ピングされた2つの外部ベース1006と接続されてい
る。エミッタ1005、コレクタ1002は2つの外部
ベース1006を結ぶ線に対して垂直な方向に設け、内
部ベース1004に接するように形成されている。エミ
ッタ1005は砒素で高濃度にN型にドーピングされて
いる。コレクタ1002は砒素でN型にドーピングされ
ているが内部ベース1004と近い部分は耐圧を上げる
ために濃度が低くなっており、ベースから離れるに従い
高濃度となるレトログレード構造である。また、各電極
間の寄生容量が小さくなるように全体の平面形状は十字
型になっている。このような横型のバイポーラトランジ
スタにより最大発振周波数fmaxは31GHzを実現
している。
As shown in FIG. 4, a horizontal bipolar transistor is formed on an SOI substrate including a BOX layer 1001 made of a silicon oxide film and an SOI layer 1099 made of silicon. By using the SOI substrate, the parasitic capacitance of the element can be reduced. The thickness of the SOI layer 1099 is 0.1 μm. Internal base 1004 is boron P
It is connected to two external bases 1006 which are heavily doped and heavily doped with boron. The emitter 1005 and the collector 1002 are provided in a direction perpendicular to a line connecting the two external bases 1006, and are formed so as to be in contact with the internal base 1004. The emitter 1005 is heavily N-type doped with arsenic. The collector 1002 is N-type doped with arsenic, but the portion near the internal base 1004 has a low concentration in order to increase the breakdown voltage, and has a retrograde structure in which the concentration increases as the distance from the base increases. The overall plan shape is a cross so that the parasitic capacitance between the electrodes is reduced. With such a lateral bipolar transistor, a maximum oscillation frequency fmax of 31 GHz is realized.

【0008】次に、上記の横型のバイポーラトランジス
タの製造方法について、図面を参照して説明する。図
5、図6は、従来の横型のバイポーラトランジスタの製
造工程を示す斜視図である。図5、図6において、11
00はシリコン層、1101はBOX層、1102はコ
レクタ、1104は内部ベース、1105はエミッタ、
1106は外部ベース、1107はN-型拡散領域、1
110はSi34マスク、1111はTEOS(Tetra
Ethyl Ortho Silicate)マスクである。
Next, a method of manufacturing the above-mentioned lateral bipolar transistor will be described with reference to the drawings. 5 and 6 are perspective views showing a manufacturing process of a conventional lateral bipolar transistor. 5 and 6, 11
00 is a silicon layer, 1101 is a BOX layer, 1102 is a collector, 1104 is an internal base, 1105 is an emitter,
1106 is an external base, 1107 is an N type diffusion region, 1
110 is a Si 3 N 4 mask, 1111 is TEOS (Tetra
Ethyl Ortho Silicate) mask.

【0009】まず、図5(a)に示すように、SOI層
1099にリンを注入して横型のバイポーラトランジス
タの活性領域になるN-型拡散領域1107を形成す
る。その後、その上にSiO2膜とSi34膜を形成し
た後、ドックボーン型のレジストマスク1108を設
け、これをマスクにしてボロンをドーズ量4E15cm
-2で注入して外部ベースになるP+型拡散領域1109
を形成する。
First, as shown in FIG. 5A, phosphorus is implanted into the SOI layer 1099 to form an N type diffusion region 1107 which becomes an active region of a lateral bipolar transistor. After that, a SiO 2 film and a Si 3 N 4 film are formed thereon, and then a dock-bone type resist mask 1108 is provided. Using this as a mask, boron is dosed at 4E15 cm.
P + type diffusion region 1109 which becomes an external base by implanting with -2
To form

【0010】次に、図5(b)に示すように、レジスト
マスク1108を用いて、窒化膜をエッチングしてサイ
ドエッチを入れることにより、レジストマスク1108
端から約0.2μmのオフセットを設けてSi34マス
ク1110を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, the nitride film is etched and side-etched using the resist mask 1108 to form a resist mask 1108.
An Si 3 N 4 mask 1110 is formed with an offset of about 0.2 μm from the end.

【0011】次に、図5(c)に示すように、レジスト
マスク1108を除去後、その上にTEOS膜を形成す
る。その後、Si34マスク1110に対してクロスす
るようにドックボーン型のレジストマスク(図示せず)
を設けて、ベース形成領域にTEOSマスク1111を
形成する。その後、コレクタ形成領域にレジストマスク
(図示せず)を設けて、選択的にボロンをドーズ量1E
14cm-2、加速エネルギー25keVで注入する。
Next, as shown in FIG. 5C, after removing the resist mask 1108, a TEOS film is formed thereon. Thereafter, a dock-bone type resist mask (not shown) is crossed with respect to the Si 3 N 4 mask 1110.
And a TEOS mask 1111 is formed in the base formation region. Thereafter, a resist mask (not shown) is provided in the collector formation region, and boron is selectively doped at a dose of 1E.
The implantation is performed at 14 cm -2 and an acceleration energy of 25 keV.

【0012】次に、図6(d)に示すように、注入した
ボロンを横方向に拡散して、内部ベース1104を形成
する。ここで、内部ベースの幅は、TEOSマスク11
11の端から拡散したボロンの拡散距離によって決ま
る。
Next, as shown in FIG. 6D, the implanted boron is diffused laterally to form an internal base 1104. Here, the width of the internal base is the TEOS mask 11
It is determined by the diffusion distance of boron diffused from the end of the eleventh region.

【0013】最後に、エミッタ、コレクタおよび外部ベ
ースとなる部分をSi34マスク1110とTEOSマ
スク1111を用いてメサエッチングする。その後、エ
ミッタ1105とコレクタ1102にそれぞれ砒素をド
ーズ量1E15cm-2、加速エネルギー120keV
と、ドーズ量1E16cm-2、加速エネルギー65ke
Vで注入して形成する。
Finally, portions serving as an emitter, a collector, and an external base are mesa-etched using a Si 3 N 4 mask 1110 and a TEOS mask 1111. Thereafter, arsenic is implanted into the emitter 1105 and the collector 1102 at a dose of 1E15 cm −2 and an acceleration energy of 120 keV, respectively.
And a dose of 1E16 cm -2 and an acceleration energy of 65 ke
It is formed by implantation with V.

【0014】以上のようにして、寄生容量が小さく、f
maxが高く高速動作することのできる横型のバイポー
ラトランジスタを形成することができる。
As described above, the parasitic capacitance is small and f
A lateral bipolar transistor having a high max and capable of high-speed operation can be formed.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来例においては、以下のような問題点がある。
However, the above conventional example has the following problems.

【0016】まず第1に、内部ベース1104の幅をボ
ロンの拡散により決めるために、所望とする急峻で均一
な不純物分布が得られない。また、エミッタ1105も
砒素の拡散によりエミッタ−ベース接合を形成するため
に、急峻な接合を形成することが難しい。したがって、
電流増幅率や遮断周波数の低下を招きやすく、バラツキ
のない安定した電気特性を得ることが難しいという問題
点を有している。
First, since the width of the internal base 1104 is determined by the diffusion of boron, a desired steep and uniform impurity distribution cannot be obtained. Also, since the emitter 1105 also forms an emitter-base junction by arsenic diffusion, it is difficult to form a steep junction. Therefore,
There is a problem that the current amplification factor and the cutoff frequency are easily reduced, and it is difficult to obtain stable electric characteristics without variation.

【0017】第2に、素子の寄生容量を極力小さくする
構造になっているが、エミッタ1105、内部ベース1
104およびコレクタ1102の半導体材料は同じシリ
コンであって、動作速度には限界がある。すなわち、ベ
ース抵抗を下げるために内部ベース1104の不純物濃
度を上げると、内部ベース1104からエミッタ110
5側にホールが逆注入されて電流増幅率を下げてしま
う。逆に、不純物濃度を下げるとベース抵抗が大きくな
り、動作速度が下がるという問題点を有している。
Second, the structure is such that the parasitic capacitance of the element is minimized.
The semiconductor material of 104 and the collector 1102 is the same silicon, and the operation speed is limited. That is, when the impurity concentration of the internal base 1104 is increased to lower the base resistance, the internal base 1104 causes the emitter 110
Holes are reversely injected on the fifth side, which lowers the current amplification factor. Conversely, when the impurity concentration is reduced, there is a problem that the base resistance increases and the operation speed decreases.

【0018】本発明は上記の問題点を解決するもので、
SOI基板上に形成されて寄生容量や寄生抵抗が小さ
く、高速動作が可能な横型のヘテロバイポーラトランジ
スタからなる半導体装置およびその製造方法を提供する
ことを目的とする。
The present invention solves the above problems,
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device including a lateral hetero bipolar transistor formed on an SOI substrate and having a small parasitic capacitance and a small parasitic resistance and capable of operating at high speed, and a method for manufacturing the same.

【0019】[0019]

【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、本発明による半導体装置は、SOI基板上に形成
された横型のバイポーラトランジスタからなる半導体装
置において、埋め込み絶縁膜上に形成され、島状の第1
の半導体層と、第1の半導体層の周囲に形成された分離
溝と、分離溝の内部に誘電体膜を埋め込むように形成さ
れた分離層と、第1の半導体層の中央に形成された素子
形成溝と、第1の半導体層の所定領域で、素子形成溝か
ら分離溝の間に形成され、コレクタになる第1導電型の
第1の拡散層と、所定領域の外で第1の拡散層の反対側
に、素子形成溝から分離溝の間に形成され、外部ベース
になる第2導電型の第2の拡散層と、素子形成溝の側壁
部に形成されて第1の拡散層に接してPN接合を形成
し、内部ベースになる第2導電型の第2の半導体層と、
素子形成溝の内部を埋め込むように形成されて第2の半
導体層に接してPN接合を形成し、エミッタになる第1
導電型の第3の半導体層と、を備えたことを特徴とす
る。
In order to achieve the above object, a semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device comprising a lateral bipolar transistor formed on an SOI substrate, which is formed on a buried insulating film, Island-shaped first
Semiconductor layer, an isolation groove formed around the first semiconductor layer, an isolation layer formed so as to embed a dielectric film inside the isolation groove, and an isolation layer formed at the center of the first semiconductor layer. An element forming groove, a first diffusion layer of a first conductivity type which is formed between the element forming groove and the isolation groove in a predetermined region of the first semiconductor layer and serves as a collector, and a first diffusion layer outside the predetermined region. On the opposite side of the diffusion layer, a second conductivity type second diffusion layer formed between the element formation groove and the isolation groove and serving as an external base, and a first diffusion layer formed on the side wall of the element formation groove Forming a PN junction in contact with the second conductive type second semiconductor layer serving as an internal base;
A first PN junction formed to fill the inside of the element forming groove and in contact with the second semiconductor layer to form a PN junction and to be an emitter
A third semiconductor layer of a conductivity type.

【0020】また、上記の半導体装置において、第1の
拡散層と接する分離層の片側に形成され、コレクタ電極
になる第1の埋め込み導体層と、第1の埋め込み導体層
と接する第1の拡散層の側壁部に形成され、コレクタコ
ンタクト層になる第1導電型の第3の拡散層と、第2の
拡散層と接する分離層の片側に形成され、ベース電極に
なる第2の埋め込み導体層と、第2の埋め込み導体層と
接する第2の拡散層の側壁部に形成され、ベースコンタ
クト層になる第2導電型の第4の拡散層と、をさらに備
えたことが好ましい。
In the above-described semiconductor device, the first buried conductor layer formed on one side of the separation layer in contact with the first diffusion layer and serving as a collector electrode, and the first diffusion layer in contact with the first buried conductor layer A third diffusion layer of the first conductivity type formed on the side wall of the layer and serving as a collector contact layer; and a second buried conductor layer formed on one side of a separation layer in contact with the second diffusion layer and serving as a base electrode And a fourth diffusion layer of the second conductivity type formed on the side wall of the second diffusion layer in contact with the second buried conductor layer and serving as a base contact layer.

【0021】また、上記の半導体装置において、第1の
半導体層はシリコンであり、第2の半導体層はシリコン
とゲルマニウムの合金または炭素を含むシリコンとゲル
マニウムの合金であり、第3の半導体層はポリシリコン
であることが好ましい。
In the above semiconductor device, the first semiconductor layer is silicon, the second semiconductor layer is an alloy of silicon and germanium or an alloy of silicon and germanium containing carbon, and the third semiconductor layer is silicon. Preferably it is polysilicon.

【0022】次に、本発明による半導体装置の製造方法
は、SOI基板上に形成された横型のバイポーラトラン
ジスタからなる半導体装置の製造方法において、埋め込
み絶縁膜上に形成された第1の半導体層を電気的に分離
する分離溝と、第1の半導体層の中央に素子形成溝とを
形成する工程Aと、分離溝の内部に誘電体膜を埋め込む
ようにして分離層を形成する工程Bと、第1の半導体層
の所定領域で、素子形成溝から分離溝の間にコレクタに
なる第1導電型の第1の拡散層を形成する工程Cと、所
定領域の外で第1の拡散層の反対側に、素子形成溝から
分離溝の間に、外部ベースになる第2導電型の第2の拡
散層を形成する工程Dと、素子形成溝に埋め込まれた誘
電体膜だけをエッチングして第1の半導体層を露出させ
る工程Eと、素子形成溝の内部に露出した第1の半導体
層をエッチングして平滑な半導体面を露出させる工程F
と、素子形成溝の内部に露出した半導体面の上に、UH
V−CVD法により内部ベースになる第2導電型の第2
の半導体層を選択的に形成する工程Gと、素子形成溝の
内部を埋め込むようにして第2の半導体層の上に、エミ
ッタになる第1導電型の第3の半導体層を形成する工程
Hと、を備えたことを特徴とする。
Next, according to a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor device including a lateral bipolar transistor formed on an SOI substrate, the first semiconductor layer formed on the buried insulating film is removed. A step A of forming an isolation groove for electrical isolation, an element formation groove in the center of the first semiconductor layer, and a step B of forming an isolation layer by embedding a dielectric film inside the isolation groove; A step C of forming a first diffusion layer of a first conductivity type serving as a collector between an element formation groove and an isolation groove in a predetermined region of the first semiconductor layer; and forming a first diffusion layer of the first diffusion layer outside the predetermined region. On the other side, a step D of forming a second conductive type second diffusion layer serving as an external base between the element formation groove and the separation groove, and etching only the dielectric film embedded in the element formation groove Step E of exposing the first semiconductor layer; Step of exposing the first semiconductor layer is etched smooth semiconductor surface exposed to the interior of Narumizo F
And a UH on the semiconductor surface exposed inside the device forming groove.
The second conductive type second base which becomes an internal base by the V-CVD method
G for selectively forming a semiconductor layer of the first type, and H for forming a third semiconductor layer of the first conductivity type serving as an emitter on the second semiconductor layer so as to bury the inside of the element formation groove. And characterized in that:

【0023】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、第1の拡散層および第2の拡散層と接する分離層に
埋め込まれた誘電体膜をそれぞれの拡散層と接する片側
だけエッチングしてコンタクト溝を形成する工程Iと、
コンタクト溝の内部に露出した第1の拡散層の側壁部
に、コレクタコンタクト層になる第1導電型の第3の拡
散層を形成する工程Jと、コンタクト溝の内部に露出し
た第2の拡散層の側壁部に、ベースコンタクト層になる
第2導電型の第4の拡散層を形成する工程Kと、コンタ
クト溝の内部を埋め込むようにして第3の拡散層と第4
の拡散層とにそれぞれ接するようにして、コレクタ電極
になる第1の埋め込み導体層とベース電極になる第2の
埋め込み導体層とを形成する工程Lと、をさらに備えた
ことが好ましい。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, the dielectric film embedded in the separation layer in contact with the first diffusion layer and the second diffusion layer is etched only on one side in contact with each of the diffusion layers to form a contact groove. Step I of forming
A step J of forming a third diffusion layer of the first conductivity type serving as a collector contact layer on the side wall of the first diffusion layer exposed inside the contact groove; and a second diffusion layer exposed inside the contact groove. Forming a fourth diffusion layer of the second conductivity type to be a base contact layer on the side wall of the layer; and forming the third diffusion layer and the fourth diffusion layer so as to bury the inside of the contact groove.
And a step L of forming a first buried conductor layer to be a collector electrode and a second buried conductor layer to be a base electrode so as to be in contact with the respective diffusion layers.

【0024】また、上記の半導体装置の製造方法におい
て、第1の半導体層はシリコンであり、第2の半導体層
はシリコンとゲルマニウムの合金または炭素を含むシリ
コンとゲルマニウムの合金であり、第3の半導体層はポ
リシリコンであることが好ましい。
In the above-described method for manufacturing a semiconductor device, the first semiconductor layer is made of silicon, and the second semiconductor layer is made of an alloy of silicon and germanium or an alloy of silicon and germanium containing carbon. Preferably, the semiconductor layer is polysilicon.

【0025】上記の構成により、内部ベースは急峻で均
一な不純物分布が得られ、エミッタ−ベース接合も急峻
な接合を形成できるので、電流増幅率や遮断周波数の低
下は防止され、バラツキのない安定した電気特性を得る
ことができる。
According to the above configuration, a steep and uniform impurity distribution can be obtained in the internal base, and a steep junction can be formed in the emitter-base junction. Therefore, the current amplification factor and the cutoff frequency can be prevented from lowering and stable without any variation. The obtained electrical characteristics can be obtained.

【0026】また、ヘテロ接合を形成することにより内
部ベースからエミッタへのキャリアの逆注入を抑制する
ので電流増幅率の低下を防ぐとともに、内部ベースの不
純物濃度を上げてベース抵抗を低減することができる。
さらに、各拡散層はSOI層の一方向に配置され、素子
面積が削減されるので、寄生容量を低減することができ
る。
Also, by forming a heterojunction, the reverse injection of carriers from the internal base to the emitter is suppressed, so that the current amplification factor is prevented from lowering and the base resistance is reduced by increasing the impurity concentration of the internal base. it can.
Furthermore, each diffusion layer is arranged in one direction of the SOI layer, and the element area is reduced, so that the parasitic capacitance can be reduced.

【0027】したがって、本発明は簡便な製造工程によ
り、島状のSOI層の中央に素子形成溝を形成した後、
この溝を挟むようにして一方にコレクタになるN-型拡
散層と他方に外部ベースになるP型拡散層とを形成し、
次いで、素子形成溝の側壁部に内部ベースになるP型S
iGe層を形成した後、この溝を埋め込むようにエミッ
タになるN+型ポリシリコン膜を形成するので、寄生容
量や寄生抵抗が小さく、高速動作の可能な横型のへテロ
バイポーラトランジスタからなる半導体装置を実現する
ことができる。
Therefore, according to the present invention, after forming an element forming groove at the center of an island-like SOI layer by a simple manufacturing process,
An N -type diffusion layer serving as a collector and a P-type diffusion layer serving as an external base are formed on one side so as to sandwich the groove,
Next, a P-type S serving as an internal base is formed on the side wall of the element forming groove.
After the iGe layer is formed, an N + -type polysilicon film serving as an emitter is formed so as to fill the trench, so that the parasitic device has a small parasitic capacitance and a small parasitic resistance and can be operated at high speed. Can be realized.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て、図面を参照して説明する。図1は、本実施形態にお
けるSOI基板上に形成された横型のヘテロバイポーラ
トランジスタからなる半導体装置を示しており、(a)
は平面図で、(b)は平面図のX−X’部分における断
面図である。なお、図1では半導体装置の最終工程で形
成するフィールド膜、コンタクトホールおよび配線は省
略して図示していない。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIGS. 1A and 1B show a semiconductor device including a lateral hetero bipolar transistor formed on an SOI substrate according to the present embodiment, and FIG.
Is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along the line XX ′ of the plan view. In FIG. 1, a field film, a contact hole, and a wiring formed in a final step of the semiconductor device are not shown.

【0029】図1において、1は埋め込み絶縁膜からな
るBOX層、2は素子領域でシリコン層からなるSOI
層、3はSiO2膜、4はSi34膜、5は誘電体膜か
らなる分離層、6はコレクタになるN-型拡散層、7は
外部ベースになるP+型拡散層、8は内部ベースになる
P型SiGe層、9はエミッタになるN+型ポリシリコ
ン膜、10はコレクタコンタクト層になるN+型拡散
層、11はベースコンタクト層になるP+型拡散層、1
2は埋め込み金属層、25は分離溝、26は素子形成
溝、27はコンタクト溝である。
In FIG. 1, 1 is a BOX layer made of a buried insulating film, and 2 is an SOI made of a silicon layer in an element region.
Layer 3, SiO 2 film, 4 Si 3 N 4 film, 5 an isolation layer made of a dielectric film, 6 an N type diffusion layer serving as a collector, 7 a P + type diffusion layer serving as an external base, 8 Is a P-type SiGe layer serving as an internal base, 9 is an N + -type polysilicon film serving as an emitter, 10 is an N + -type diffusion layer serving as a collector contact layer, 11 is a P + -type diffusion layer serving as a base contact layer, 1
2 is a buried metal layer, 25 is an isolation groove, 26 is an element formation groove, and 27 is a contact groove.

【0030】図1に示すように、横型のヘテロバイポー
ラトランジスタはBOX層1上に設けたSOI層2に形
成されている。このようにSOI基板を用いることによ
り素子の寄生容量が低減される。島状のSOI層2の中
央に形成された素子形成溝26の側壁部にP型SiGe
層8の内部ベースが形成されている。この内部ベースの
片側に接して高濃度のP+型拡散層7の外部ベースが形
成されており、分離溝25の側壁部に形成されたP+
拡散層11のベースコンタクト層に接続している。ま
た、素子形成溝26の内部に埋め込まれるようにして、
P型SiGe層8とPN接合を形成するN+型ポリシリ
コン膜9のエミッタが形成されている。
As shown in FIG. 1, the lateral hetero bipolar transistor is formed on an SOI layer 2 provided on a BOX layer 1. By using the SOI substrate in this manner, the parasitic capacitance of the element is reduced. P-type SiGe is formed on the side wall of the element forming groove 26 formed in the center of the island-shaped SOI layer 2.
The internal base of layer 8 is formed. An outer base of the high-concentration P + -type diffusion layer 7 is formed in contact with one side of the inner base, and is connected to a base contact layer of the P + -type diffusion layer 11 formed on the side wall of the isolation groove 25. I have. Also, as embedded in the element forming groove 26,
An emitter of an N + -type polysilicon film 9 forming a PN junction with the P-type SiGe layer 8 is formed.

【0031】次に、外部ベースの反対側に素子形成溝2
6を挟むようにして、P型SiGe層8とPN接合を形
成するN-型拡散層6のコレクタが形成されており、分
離溝25の側壁部に形成されたN+型拡散層10のコレ
クタコンタクト層に接続している。また、N+型拡散層
10およびP+型拡散層11にそれぞれ接する分離層5
の片側にコンタクト溝27が形成されており、コンタク
ト溝27の内部に埋め込み金属層12が形成されてい
る。
Next, an element forming groove 2 is formed on the side opposite to the external base.
6, a collector of the N -type diffusion layer 6 forming a PN junction with the P-type SiGe layer 8 is formed, and a collector contact layer of the N + -type diffusion layer 10 formed on the side wall of the isolation groove 25 is formed. Connected to Further, the separation layers 5 in contact with the N + type diffusion layer 10 and the P +
The contact groove 27 is formed on one side, and the buried metal layer 12 is formed inside the contact groove 27.

【0032】次に、上記の半導体装置の製造方法につい
て、図面を参照して説明する。図2、図3は、本実施形
態におけるSOI基板上に形成された横型のヘテロバイ
ポーラトランジスタからなる半導体装置の製造工程を示
す断面図である。
Next, a method for manufacturing the above semiconductor device will be described with reference to the drawings. 2 and 3 are cross-sectional views illustrating a process for manufacturing a semiconductor device including a lateral hetero-bipolar transistor formed on an SOI substrate according to the present embodiment.

【0033】まず、図2(a)に示すように、BOX層
1上に約0.1μmの厚さのSOI層2を有するSOI
基板上に、約10nmのSiO2膜3を形成後、200
〜300nmのSi34膜4を堆積する。続いて公知の
フォトリソ、エッチング技術により分離溝25を形成す
る。この際に、島状のSOI層2の中央に素子形成溝2
6も同時に形成する。その後、誘電体膜からなるTEO
S膜を堆積し、CMP(化学的機械研磨法)あるいはエ
ッチバック法により平坦化を行って分離層5を形成す
る。この時、素子形成溝26にもTEOS膜が埋め込ま
れる。
First, as shown in FIG. 2A, an SOI having an SOI layer 2 having a thickness of about 0.1 μm on a BOX layer 1 is formed.
After forming a SiO 2 film 3 of about 10 nm on the substrate,
Depositing the Si 3 N 4 film 4 to 300 nm. Subsequently, a separation groove 25 is formed by a known photolithography and etching technique. At this time, the element forming groove 2 is formed at the center of the island-shaped SOI layer 2.
6 is also formed at the same time. Then, TEO consisting of a dielectric film
An S film is deposited and planarized by a CMP (Chemical Mechanical Polishing) or an etch-back method to form a separation layer 5. At this time, the TEOS film is also buried in the element forming groove 26.

【0034】次に、図2(b)に示すように、素子形成
溝26から分離溝25に跨る開口部を有する第1のレジ
ストマスク21を形成して、コレクタ領域にリンあるい
は砒素を加速電圧10〜80keV程度、ドーズ量1E
13〜1E14cm-2程度でイオン注入してN-型拡散
層6を形成する。
Next, as shown in FIG. 2B, a first resist mask 21 having an opening extending from the element formation groove 26 to the separation groove 25 is formed, and phosphorus or arsenic is applied to the collector region by an accelerating voltage. About 10 to 80 keV, dose 1E
The N type diffusion layer 6 is formed by ion implantation at about 13 to 1E14 cm −2 .

【0035】次に、図2(c)に示すように、素子形成
溝26から分離溝25に跨る開口部を有する第2のレジ
ストマスク22を形成して、外部ベース領域にボロンを
加速電圧10keV程度、ドーズ量1E14〜1E15
cm-2程度でイオン注入して、N-型拡散層6の反対側
で素子形成溝26を挟むようにしてP+型拡散層7を形
成する。
Next, as shown in FIG. 2C, a second resist mask 22 having an opening extending from the element formation groove 26 to the separation groove 25 is formed, and boron is applied to the external base region at an acceleration voltage of 10 keV. Degree, dose 1E14 to 1E15
Ion implantation is performed at about cm −2 , and the P + -type diffusion layer 7 is formed so as to sandwich the element forming groove 26 on the opposite side of the N -type diffusion layer 6.

【0036】次に、図2(d)に示すように、分離層5
を覆うようにレジストマスク(図示せず)を形成して、
素子形成溝26に埋め込まれたTEOS膜のみを公知の
エッチング技術によりエッチングする。その後、露出し
たSOI層2を公知のエッチング技術によりエッチング
して平滑なシリコン面を形成する。
Next, as shown in FIG.
Forming a resist mask (not shown) so as to cover
Only the TEOS film embedded in the element forming groove 26 is etched by a known etching technique. Thereafter, the exposed SOI layer 2 is etched by a known etching technique to form a smooth silicon surface.

【0037】次に、図3(e)に示すように、UHV−
CVD(Ultra High Vacuum−Chemical Vapor Depositi
on)法を用いて、素子形成溝26の内部に露出したN-
型拡散層6およびP+型拡散層7の側壁部分のみに、厚
さ50〜200nmでボロン濃度1〜5E18cm-3
度のP型SiGe層8を選択的にエピ成長して内部ベー
スを形成する。続いてリン濃度1〜7E20cm-3程度
のドープドポリシリコンを堆積した後、CMPあるいは
エッチバックにより平坦化を行って、素子形成溝26の
内部に埋め込むようにしてエミッタになるN+型ポリシ
リコン膜9を形成する。
Next, as shown in FIG.
CVD (Ultra High Vacuum-Chemical Vapor Depositi
on), the N exposed inside the element forming groove 26 is formed.
A P-type SiGe layer 8 having a thickness of 50 to 200 nm and a boron concentration of about 1 to 5E18 cm -3 is selectively epitaxially grown only on the side wall portions of the P-type diffusion layer 6 and the P + -type diffusion layer 7 to form an internal base. . Subsequently, after depositing doped polysilicon having a phosphorus concentration of about 1 to 7E20 cm -3 , planarization is performed by CMP or etch-back, and N + -type polysilicon serving as an emitter is buried in the element forming groove 26 so as to become an emitter. A film 9 is formed.

【0038】次に、図3(f)に示すように、N-型拡
散層6およびP+型拡散層7に接する分離層5に埋め込
まれたTEOS膜を、公知のエッチング技術によりそれ
ぞれの拡散層と接する片側だけエッチングしてコンタク
ト溝27を形成する。なお、横型のバイポーラトランジ
スタを鎖状に複数並べて形成する場合、隣接する拡散層
が同じ導電型の時は、分離層5の反対側のTEOS膜も
残さずエッチングしても良い。その後、N-型拡散層6
に接する分離溝25に開口部を有する第3のレジストマ
スク23を形成して、露出したN-型拡散層6の側壁部
にリンあるいは砒素を加速電圧10keV程度、ドーズ
量1E15〜1E16cm-2程度で4回転のイオン注入
を行って、コレクタコンタクト層になるN+型拡散層1
0を形成する。
Next, as shown in FIG. 3F, the TEOS film embedded in the separation layer 5 in contact with the N type diffusion layer 6 and the P + type diffusion layer 7 is diffused by a known etching technique. The contact groove 27 is formed by etching only one side in contact with the layer. When a plurality of lateral bipolar transistors are arranged in a chain, when adjacent diffusion layers are of the same conductivity type, etching may be performed without leaving the TEOS film on the opposite side of the separation layer 5. Then, the N - type diffusion layer 6
A third resist mask 23 having an opening in a separation groove 25 in contact with is formed, and phosphorus or arsenic is applied to the exposed side walls of the N type diffusion layer 6 at an acceleration voltage of about 10 keV and a dose of about 1E15 to 1E16 cm −2. N + type diffusion layer 1 to be a collector contact layer by performing ion implantation of 4 rotations
0 is formed.

【0039】次に、図3(g)に示すように、P+型拡
散層7に接する分離溝25に開口部を有する第4のレジ
ストマスク24を形成して、露出したP+型拡散層7の
側壁部にボロンを加速電圧10keV程度、ドーズ量1
E15〜1E16cm-2程度で4回転のイオン注入を行
って、ベースコンタクト層になるP+型拡散層11を形
成する。続いて850〜1100℃、10〜60秒のR
TA(Rapid ThermalAnneal)処理を行い、イオン注入
により形成した各拡散層を活性化する。
Next, as shown in FIG. 3G, a fourth resist mask 24 having an opening in a separation groove 25 in contact with the P + type diffusion layer 7 is formed, and the exposed P + type diffusion layer is formed. 7 at an acceleration voltage of about 10 keV and a dose of 1
P + -type diffusion layers 11 serving as base contact layers are formed by ion implantation of about four times at E15 to 1E16 cm -2 . Subsequently, R at 850 to 1100 ° C. for 10 to 60 seconds
TA (Rapid Thermal Anneal) processing is performed to activate each diffusion layer formed by ion implantation.

【0040】次に、図3(h)に示すように、コンタク
ト溝27の内部を埋め込むようにしてスパッタ法などに
よりタングステン膜を堆積した後、CMPあるいはエッ
チバックにより平坦化を行って、N+型拡散層10およ
びP+型拡散層11に接する埋め込み金属層12を形成
する。最後に、絶縁膜からなるフィールド膜13を堆積
した後、公知のフォトリソ、エッチング技術によりコン
タクトホールおよび配線を形成して、金属膜からなるベ
ース電極14、エミッタ電極15およびコレクタ電極1
6を形成する。
Next, as shown in FIG. 3 (h), after a tungsten film is deposited by a sputtering method or the like so as to fill the inside of the contact groove 27, flattening is performed by CMP or etch back to obtain N +. A buried metal layer 12 in contact with the diffusion layer 10 and the P + diffusion layer 11 is formed. Finally, after depositing a field film 13 made of an insulating film, a contact hole and a wiring are formed by a known photolithography and etching technique to form a base electrode 14, an emitter electrode 15 and a collector electrode 1 made of a metal film.
6 is formed.

【0041】以上のように、内部ベースはUHV−CV
D法を用いたエピ成長によりP型SiGe層8を形成す
るので、従来例に比べて急峻で均一な不純物分布が得ら
れる。また、エミッタもN+型ポリシリコン膜9で形成
するので、従来例に比べてエミッタ−ベース接合も急峻
な接合を形成することができる。したがって、横型のヘ
テロバイポーラトランジスタの電流増幅率や遮断周波数
の低下は防止され、バラツキのない安定した電気特性を
得ることができる。なお、SiGe層に代えて内部ベー
スをSi層で形成しても、同様にして内部ベースは急峻
で均一な不純物分布が得られ、エミッタ−ベース接合も
急峻な接合を形成することができる。
As described above, the internal base is UHV-CV
Since the P-type SiGe layer 8 is formed by epi growth using the D method, a steep and uniform impurity distribution can be obtained as compared with the conventional example. In addition, since the emitter is also formed of the N + type polysilicon film 9, the junction between the emitter and the base can be formed to be steeper than in the conventional example. Therefore, a decrease in the current amplification factor and cutoff frequency of the lateral heterobipolar transistor is prevented, and stable electrical characteristics without variation can be obtained. Even if the internal base is formed of a Si layer instead of the SiGe layer, a steep and uniform impurity distribution is similarly obtained in the internal base, and a steep junction between the emitter and the base can be formed.

【0042】また、エミッタ−ベース接合はヘテロ構造
で形成され、内部ベースからエミッタへのキャリアの逆
注入を抑制するので電流増幅率の低下を防ぐとともに、
内部ベースの不純物濃度を上げてベース抵抗を低減する
ことができる。さらに、各拡散層はSOI層の一方向に
配置され、従来例に比べて素子面積が削減されるので、
寄生容量を低減することができる。したがって、簡単な
構成により横型のヘテロバイポーラトランジスタの寄生
容量や寄生抵抗を低減して、高速動作を実現することが
できる。
Further, the emitter-base junction is formed in a hetero structure, and suppresses the reverse injection of carriers from the internal base to the emitter.
The base resistance can be reduced by increasing the impurity concentration of the internal base. Further, each diffusion layer is arranged in one direction of the SOI layer, and the element area is reduced as compared with the conventional example.
Parasitic capacitance can be reduced. Therefore, the parasitic capacitance and the parasitic resistance of the lateral hetero bipolar transistor can be reduced with a simple configuration, and high-speed operation can be realized.

【0043】なお、上記の実施形態においては、バイポ
ーラトランジスタのうち、特にNPNトランジスタを形
成したが、これはPNPトランジスタであっても良い。
In the above-described embodiment, among the bipolar transistors, an NPN transistor is particularly formed, but this may be a PNP transistor.

【0044】また、上記の実施形態においては、内部ベ
ースをSiGe層で形成したが、これはSiGeC層、
SiC層等の混晶半導体層であっても良い。
In the above embodiment, the internal base is formed of the SiGe layer.
It may be a mixed crystal semiconductor layer such as a SiC layer.

【0045】また、上記の実施形態においては、埋め込
み金属層をタングステン膜で形成したが、これはポリシ
リコン膜、金属シリサイド膜等の導体膜であっても良
い。
In the above embodiment, the buried metal layer is formed of a tungsten film, but may be a conductor film such as a polysilicon film or a metal silicide film.

【0046】また、上記の実施形態においては、分離層
をTEOS膜で形成したが、これはSiO2膜、Si3
4膜等の誘電体膜であっても良い。
[0046] Further, in the above embodiment, although the separation layer was formed by TEOS film, which is a SiO 2 film, Si 3 N
It may be a dielectric film such as four films.

【0047】また、上記の実施形態においては、コレク
タと外部ベースが対向して4角形の素子形成溝を挟むよ
うに形成したが、コレクタまたは外部ベースの一方が4
角形の3辺を囲むように形成しても良い。
Further, in the above embodiment, the collector and the external base are formed so as to face each other and sandwich the rectangular element forming groove.
It may be formed so as to surround three sides of the square.

【0048】また、上記の実施形態においては、島状の
SOI層または素子形成溝は4角形に形成したが、これ
は8角形、円形等の形状であっても良い。
In the above embodiment, the island-shaped SOI layer or the element forming groove is formed in a quadrilateral, but may be formed in an octagon, a circle, or the like.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように、本発明は簡便な製造工程
により、島状のSOI層の中央に素子形成溝を形成した
後、この溝を挟むようにして一方にコレクタになるN-
型拡散層と他方に外部ベースになるP型拡散層とを形成
し、次いで、素子形成溝の側壁部に内部ベースになるP
型SiGe層を形成した後、この溝を埋め込むようにエ
ミッタになるN+型ポリシリコン膜を形成するので、寄
生容量や寄生抵抗が小さく、高速動作の可能な横型のへ
テロバイポーラトランジスタからなる半導体装置を実現
することができる。
As is evident from the foregoing description, the present invention is a simple manufacturing process, after forming the element forming groove in the center of the island-shaped SOI layer, the collector to one so as to sandwich the groove N -
And a P-type diffusion layer serving as an external base on the other side, and then forming a P-type diffusion layer serving as an internal base on the side wall of the element forming groove.
After forming the SiGe layer, an N + -type polysilicon film serving as an emitter is formed so as to fill the trench, so that the parasitic capacitance and the resistance are small, and a semiconductor composed of a lateral hetero bipolar transistor capable of high-speed operation is provided. The device can be realized.

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

【図1】(a)は本発明の一実施形態における半導体装
置を示す平面図 (b)は本発明の一実施形態における半導体装置を示す
断面図
FIG. 1A is a plan view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention. FIG. 1B is a cross-sectional view illustrating a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;

【図3】本発明の一実施形態における半導体装置の製造
工程を示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of the semiconductor device according to the embodiment of the present invention;

【図4】従来の半導体装置を示す構造図FIG. 4 is a structural view showing a conventional semiconductor device.

【図5】従来の半導体装置の製造工程を示す斜視図FIG. 5 is a perspective view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【図6】従来の半導体装置の製造工程を示す斜視図FIG. 6 is a perspective view showing a manufacturing process of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 BOX層 2 SOI層 3 SiO2膜 4 Si34膜 5 分離層 6 N-型拡散層 7 P+型拡散層 8 SiGe層 9 N+型ポリシリコン膜 10 N+型拡散層 11 P+型拡散層 12 埋め込み金属層 13 フィールド膜 14 ベース電極 15 エミッタ電極 16 コレクタ電極 21 第1のレジストマスク 22 第2のレジストマスク 23 第3のレジストマスク 24 第4のレジストマスク 25 分離溝 26 素子形成溝 27 コンタクト溝 1000 シリコン層 1001 BOX層 1002 コレクタ 1004 内部ベース 1005 エミッタ 1006 外部ベース 1099 SOI層 1100 シリコン層 1101 BOX層 1102 コレクタ 1104 内部ベース 1105 エミッタ 1106 外部ベース 1107 N-型拡散領域 1108 レジストマスク 1109 P+型拡散領域 1110 Si34マスク 1111 TEOSマスクReference Signs List 1 BOX layer 2 SOI layer 3 SiO 2 film 4 Si 3 N 4 film 5 Separation layer 6 N type diffusion layer 7 P + type diffusion layer 8 SiGe layer 9 N + type polysilicon film 10 N + type diffusion layer 11 P + Mold diffusion layer 12 buried metal layer 13 field film 14 base electrode 15 emitter electrode 16 collector electrode 21 first resist mask 22 second resist mask 23 third resist mask 24 fourth resist mask 25 separation groove 26 element formation groove 27 contact groove 1000 silicon layer 1001 BOX layer 1002 collector 1004 internal base 1005 emitter 1006 external base 1099 SOI layer 1100 silicon layer 1101 BOX layer 1102 collector 1104 internal base 1105 emitter 1106 external base 1107 N - type diffusion region 1108 resist Mask 1109 P + type diffusion region 1110 Si 3 N 4 mask 1111 TEOS mask

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4M104 AA01 AA07 BB01 BB18 BB19 CC01 FF01 GG06 5F003 AP05 AZ03 BA96 BB01 BB04 BB06 BE01 BE07 BF03 BF06 BG03 BH06 BH99 BM01 BN01 BP11 BP22 BP33  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 4M104 AA01 AA07 BB01 BB18 BB19 CC01 FF01 GG06 5F003 AP05 AZ03 BA96 BB01 BB04 BB06 BE01 BE07 BF03 BF06 BG03 BH06 BH99 BM01 BN01 BP11 BP22 BP33

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 SOI基板上に形成された横型のバイポ
ーラトランジスタからなる半導体装置において、 埋め込み絶縁膜上に形成され、島状の第1の半導体層
と、 前記第1の半導体層の周囲に形成された分離溝と、 前記分離溝の内部に誘電体膜を埋め込むように形成され
た分離層と、 前記第1の半導体層の中央に形成された素子形成溝と、 前記第1の半導体層の所定領域で、前記素子形成溝から
前記分離溝の間に形成され、コレクタになる第1導電型
の第1の拡散層と、 前記所定領域の外で前記第1の拡散層の反対側に、前記
素子形成溝から前記分離溝の間に形成され、外部ベース
になる第2導電型の第2の拡散層と、 前記素子形成溝の側壁部に形成されて前記第1の拡散層
に接してPN接合を形成し、内部ベースになる第2導電
型の第2の半導体層と、 前記素子形成溝の内部を埋め込むように形成されて前記
第2の半導体層に接してPN接合を形成し、エミッタに
なる第1導電型の第3の半導体層と、を備えたことを特
徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device comprising a lateral bipolar transistor formed on an SOI substrate, wherein an island-shaped first semiconductor layer is formed on a buried insulating film, and is formed around the first semiconductor layer. A separation groove formed so as to bury a dielectric film inside the separation groove; an element formation groove formed at the center of the first semiconductor layer; A first diffusion layer of a first conductivity type formed between the element forming groove and the isolation groove and serving as a collector in a predetermined region; and on the opposite side of the first diffusion layer outside the predetermined region, A second conductive type second diffusion layer formed between the element forming groove and the separation groove and serving as an external base; and a second diffusion layer formed on a side wall of the element forming groove and in contact with the first diffusion layer. Forming a PN junction and forming a second conductive type And a third semiconductor layer of the first conductivity type, which is formed so as to fill the inside of the element forming groove, is in contact with the second semiconductor layer, forms a PN junction, and serves as an emitter. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.
【請求項2】 請求項1に記載の半導体装置において、 前記第1の拡散層と接する前記分離層の片側に形成さ
れ、コレクタ電極になる第1の埋め込み導体層と、 前記第1の埋め込み導体層と接する前記第1の拡散層の
側壁部に形成され、コレクタコンタクト層になる第1導
電型の第3の拡散層と、 前記第2の拡散層と接する前記分離層の片側に形成さ
れ、ベース電極になる第2の埋め込み導体層と、 前記第2の埋め込み導体層と接する前記第2の拡散層の
側壁部に形成され、ベースコンタクト層になる第2導電
型の第4の拡散層と、をさらに備えたことを特徴とする
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a first buried conductor layer formed on one side of the separation layer in contact with the first diffusion layer and serving as a collector electrode; and the first buried conductor. A third diffusion layer of a first conductivity type formed on a side wall of the first diffusion layer in contact with a layer and serving as a collector contact layer; formed on one side of the separation layer in contact with the second diffusion layer; A second buried conductor layer serving as a base electrode; a second conductive type fourth diffusion layer formed on a side wall of the second diffusion layer in contact with the second buried conductor layer and serving as a base contact layer; A semiconductor device, further comprising:
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体装置に
おいて、 前記第1の半導体層はシリコンであり、 前記第2の半導体層はシリコンとゲルマニウムの合金ま
たは炭素を含むシリコンとゲルマニウムの合金であり、 前記第3の半導体層はポリシリコンであることを特徴と
する半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first semiconductor layer is silicon, and the second semiconductor layer is an alloy of silicon and germanium or an alloy of silicon and germanium containing carbon. Wherein the third semiconductor layer is made of polysilicon.
【請求項4】 SOI基板上に形成された横型のバイポ
ーラトランジスタからなる半導体装置の製造方法におい
て、 埋め込み絶縁膜上に形成された第1の半導体層を電気的
に分離する分離溝と、 前記第1の半導体層の中央に素子形成溝とを形成する工
程Aと、 前記分離溝の内部に誘電体膜を埋め込むようにして分離
層を形成する工程Bと、 前記第1の半導体層の所定領域で、前記素子形成溝から
前記分離溝の間にコレクタになる第1導電型の第1の拡
散層を形成する工程Cと、 前記所定領域の外で前記第1の拡散層の反対側に、前記
素子形成溝から前記分離溝の間に、外部ベースになる第
2導電型の第2の拡散層を形成する工程Dと、 前記素子形成溝に埋め込まれた前記誘電体膜だけをエッ
チングして前記第1の半導体層を露出させる工程Eと、 前記素子形成溝の内部に露出した前記第1の半導体層を
エッチングして平滑な半導体面を露出させる工程Fと、 前記素子形成溝の内部に露出した前記半導体面の上に、
UHV−CVD法により内部ベースになる第2導電型の
第2の半導体層を選択的に形成する工程Gと、 前記素子形成溝の内部を埋め込むようにして前記第2の
半導体層の上に、エミッタになる第1導電型の第3の半
導体層を形成する工程Hと、を備えたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。
4. A method for manufacturing a semiconductor device comprising a lateral bipolar transistor formed on an SOI substrate, comprising: a separation groove for electrically separating a first semiconductor layer formed on a buried insulating film; A step A of forming an element forming groove at the center of the first semiconductor layer; a step B of forming an isolation layer by burying a dielectric film inside the isolation groove; and a predetermined region of the first semiconductor layer. A step C of forming a first diffusion layer of a first conductivity type which becomes a collector between the element formation groove and the separation groove; and, outside the predetermined region, on a side opposite to the first diffusion layer, Forming a second conductive type second diffusion layer serving as an external base between the element formation groove and the separation groove; and etching only the dielectric film embedded in the element formation groove. Exposing the first semiconductor layer E; a step F of etching the first semiconductor layer exposed inside the element formation groove to expose a smooth semiconductor surface; and F on the semiconductor surface exposed inside the element formation groove.
A step G of selectively forming a second semiconductor layer of a second conductivity type serving as an internal base by UHV-CVD, and a step of burying the inside of the element forming groove on the second semiconductor layer. Forming a third semiconductor layer of the first conductivity type to be an emitter.
【請求項5】 請求項4に記載の半導体装置の製造方法
において、 前記第1の拡散層および前記第2の拡散層と接する前記
分離層に埋め込まれた前記誘電体膜をそれぞれの拡散層
と接する片側だけエッチングしてコンタクト溝を形成す
る工程Iと、 前記コンタクト溝の内部に露出した前記第1の拡散層の
側壁部に、コレクタコンタクト層になる第1導電型の第
3の拡散層を形成する工程Jと、 前記コンタクト溝の内部に露出した前記第2の拡散層の
側壁部に、ベースコンタクト層になる第2導電型の第4
の拡散層を形成する工程Kと、 前記コンタクト溝の内部を埋め込むようにして前記第3
の拡散層と前記第4の拡散層とにそれぞれ接するように
して、コレクタ電極になる第1の埋め込み導体層とベー
ス電極になる第2の埋め込み導体層とを形成する工程L
と、をさらに備えたことを特徴とする半導体装置の製造
方法。
5. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein said dielectric film embedded in said separation layer in contact with said first diffusion layer and said second diffusion layer is formed as a respective diffusion layer. Forming a contact groove by etching only one side in contact with the first diffusion layer; forming a third diffusion layer of a first conductivity type serving as a collector contact layer on a side wall portion of the first diffusion layer exposed inside the contact groove; Forming a base contact layer on the side wall of the second diffusion layer exposed inside the contact groove;
Forming a diffusion layer of the third type;
Forming a first buried conductor layer serving as a collector electrode and a second buried conductor layer serving as a base electrode so as to be in contact with the first diffusion layer and the fourth diffusion layer, respectively.
And a method for manufacturing a semiconductor device.
【請求項6】 請求項4または5に記載の半導体装置の
製造方法において、 前記第1の半導体層はシリコンであり、 前記第2の半導体層はシリコンとゲルマニウムの合金ま
たは炭素を含むシリコンとゲルマニウムの合金であり、 前記第3の半導体層はポリシリコンであることを特徴と
する半導体装置の製造方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the first semiconductor layer is silicon, and the second semiconductor layer is an alloy of silicon and germanium or silicon and germanium containing carbon. A method of manufacturing a semiconductor device, wherein the third semiconductor layer is polysilicon.
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