JP2586386B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2586386B2
JP2586386B2 JP5211317A JP21131793A JP2586386B2 JP 2586386 B2 JP2586386 B2 JP 2586386B2 JP 5211317 A JP5211317 A JP 5211317A JP 21131793 A JP21131793 A JP 21131793A JP 2586386 B2 JP2586386 B2 JP 2586386B2
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敦 栗山
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66007Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66234Bipolar junction transistors [BJT]
    • H01L29/66265Thin film bipolar transistors

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置に関し、特に
絶縁基板上に形成されたバイポーラトランジスタの構造
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、絶縁基板上に薄膜シリコン領域を
設けた基板(SOI SiliconOn Insul
ator基板)の薄膜シリコン領域に半導体素子を形成
する技術(SOI技術)について活発な研究開発が行わ
れている。特にSOI基板上にMOSトランジスタを形
成した場合、シリコン基板上に形成した場合、シリコン
基板上に形成した場合に比べ耐放射線性に優れる、寄生
容量が小さい、ラッチアップがおこりにくい素子分離が
容易であるなど多くの利点のあることが知られている。
中でもSOI基板の薄膜シリコン領域の厚さを0.1μ
m程度にし薄膜シリコン領域が完全に空乏化するように
作られた完全空乏型のMOSトランジスタでは上記の利
点に加え、キャリア移動度や相互コンダクタンスが大き
いこと基板浮遊効果が低減できること、短チャネル効果
が生じにくいことなど更に多くの利点のあることが知ら
れており、(例えば、電子通信情報学会研究報告SDM
90−136 29頁〜36頁)SOI技術を用いる上
でMOSトランジスタを完全空乏化することが不可欠に
なっている。一方、シリコン基板上に形成した現在の半
導体装置では、CMOS回路の負荷駆動能力向上、高速
化、高気密化の為にバイポーラトランジスタとMOSト
ランジスタを混載したBiCMOS回路が広く用いられ
るようになっており、SOI基板を用いた場合でもMO
Sトランジスタと共に混載できるバイポーラトランジス
タの開発が必要になってきている。しかしながら0.1
μm程度の薄膜シリコン領域中に今日広く用いられてい
る縦型バイポーラトランジスタを作成することは非常に
困難であるため、横型バイポーラトランジスタを作成す
ることが検討されいくつかの報告もなされている。(例
えば、アイ・イー・イー・イー・エレクトロンデバイス
レターズ IEEE ELECTRON DEVICE
LETTERS VOL.EDL−8 No.3 M
ARCH 1987 p.p.104−106)この横
型バイポーラトランジスタとMOSトランジスタをSO
I基板上に混載することで、従来のシリコン基板上にB
iCMOS回路を形成する場合に比べ製造工程が非常に
簡略化できるという利点を有してはいるが、バイポーラ
トランジスタ自体の性能、特に動作速度の点では縦型バ
イポーラトランジスタに比べ大きく劣っているため、半
導体装置としての性能、特に動作速度には難点があっ
た。
【0003】この絶縁基板上のシリコン領域に形成した
従来の横型バイポーラトランジスタの一例の断面を図4
に示す。絶縁基板401上に島状の単結晶シリコン領域
が形成されている。この単結晶シリコン領域402は導
入された不純物によって、P 拡散領域403とP拡
散領域404とn 拡散領域405,406とから成
っている。P 拡散領域403はベース電極407と
接続され、n 拡散領域405はエミッタ電極408
と接続され、n 拡散領域406はコレクタ電極40
9と接続されている。
【0004】次にこの従来のバイポーラトランジスタの
製造方法を示す工程断面図を図5(a),(b),
(c)に示す。
【0005】図5(a)に示すように、まずホウ素など
P型の不純物が1×1016cm-3程度導入された絶縁基
板上の単結晶シリコン領域にさらにホウ素などのP型不
純物をイオン注入法を用いて1×1020cm-3程度導入
する。次にフォトリソグラフィ技術およびエッチング技
術を用いて所望のパターンの単結晶シリコン領域502
を形成する。さらに化学的気相成長法(以下CVD法と
略す)などの技術を用いてシリコン酸化膜503を被着
した後フォトリソグラフィ技術を用いて所望のパターン
のフォトレジスト504を形成する。
【0006】続いて図5(b)に示すようにフォトレジ
スト504をマスクにエッチングを行い、シリコン酸化
膜503をパターニングすると同時に単結晶シリコン領
域の一部をエッチングした後、リン,砒素などのn型不
純物をイオン注入法を用いて1×1020cm-3程度導入
する。
【0007】その後、図5(c)に示すように、フォト
レジストを剥離した後、CVD法を用いてシリコン酸化
膜505を被着し、フォトリソグラフィ技術を用いてベ
ース開口部506,エミッタ開口部507,コレクタ開
口部508を形成し、更にCVD法を用いて多結晶シリ
コンを被着し、フォトリソグラフィ技術によりベース電
極509,エミッタ電極510,コレクタ電極511を
形成していた。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
では、真性ベース領域となるP拡散領域の幅がフォトリ
ソグラフィ技術に依存している。このためフォトリソグ
ラフィ技術をもってパターニングできるフォトレジスト
の最小幅より真性ベース領域の幅を狭くすることができ
ないという問題点があった。周知のとおりトランジスタ
動作を高速化する為には、真性ベース領域の幅を狭くす
る必要があるため上記の問題は半導体装置の高速化にお
いて大きな障害となっていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
底面および側面が絶縁膜に囲まれた島状の半導体領域に
形成され、第1の導電型領域と第2の導電型領域との接
合面の少なくとも一端が底面絶縁膜にて終端されている
横型バイポーラトランジスタにおいて、真性ベース領域
とエミッタ領域がエミッタ開口部から導入された不純物
によって自己整合的に形成されているという特徴を有し
ている。
【0010】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の半導体装置の要部断面図
である。絶縁基板101上に島状の単結晶シリコン領域
102が形成され、この単結晶シリコン領域102には
n拡散領域103とP 拡散領域104とn 拡散
領域105とP拡散領域106が含まれ、P 拡散領
域104とn 拡散領域105はエミッタ開口部10
7から不純物を導入することにより自己整合的に形成さ
れていることを特徴とする。図2(a)〜(f)は本実
施例の半導体装置の製造方法を示す工程断面図である。
まず、図2(a)に示すようにフォトリソグラフィ技術
を用いて単結晶シリコン領域202の一部をフォトレジ
スト203で覆い、リンをイオン注入法を用いて1×1
17cm-3程度導入してn拡散領域204を形成し、フ
ォトレジスト203を剥離する。次に図2(b)に示す
ように単結晶シリコン領域202のn拡散領域204を
フォトレジスト206で覆い、ホウ素をイオン注入法を
用いて1×1019cm-3程度導入して、P拡散領域20
5を形成フォトレジスト206を剥離する。なおフォト
レジスト203とフォトレジスト206で覆った領域は
互いに0.5〜1.5μm程度オーバーラップさせてお
り、イオン注入法を用いて形成したn拡散領域204と
P拡散領域205が接しないようにし、耐圧の低下を防
いでいる。さらに図2(c)に示すように、CVD法を
用いてシリコン酸化膜207を被着しフォトリソグラフ
ィとエッチング技術を用いてエミッタ開口部209を形
成した後、イオン注入法を用いてホウ素を1×1018
-3程度導入しフォトレジスト208を剥離して900
℃で20分〜30分程度の熱処理を行いホウ素を拡散さ
せP拡散領域210を形成する。次に、図2(d)
に示すように、イオン注入法によりヒ素を1×1021
-3程度導入してn 拡散領域211を形成する。更
に、フォトリソグラフィとエッチングの技術を用いてコ
レクタ開口部212とベース開口部213を設けフォト
レジスト214は剥離する。最後にCVD法を用いて多
結晶シリコンを被着し、フォトリソグラフィとエッチン
グ技術により多結晶シリコンをパターニングしてコレク
タ電極215,エミッタ電極217を形成する。以上の
ような方法を用いることで真性ベース領域の幅をリソグ
ラフィ技術に依存せずに500〜1000オングストロ
ーム程度にすることができる。
【0011】次に本発明の第2の実施例について図面を
参照して説明する。図3は本発明の第2の実施例の要部
断面図である。図2(a)〜(c)と同様の方法でP
拡散領域を形成した後、エミッタ開口部304直下
の単結晶シリコン領域をエッチングし、砒素を1×10
21cm-3程度含んだ多結晶シリコン305を被着形成す
ることによって出来ておりn 拡散領域306は多結
晶シリコン305から900℃10〜20分程度の熱処
理で拡散した砒素によって形成されている。この第2の
実施例では砒素を多結晶シリコン305から横方向に拡
散させてn 拡散領域306を形成しているため、n
拡散領域306の均一性にすぐれており、幅の狭く
かつ耐圧のすぐれたP拡散領域(真性ベース領域)30
7を形成することができるという利点も有している。
【0012】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、底面およ
び側面が絶縁膜に囲まれた島状の半導体領域に形成さ
れ、第1の導電型領域と第2の導電型領域との接合面の
少なくとも一端が底面絶縁膜にて終端されている横型バ
イポーラトランジスタにおいて、真性ベース領域とエミ
ッタ領域がエミッタ開口部から導入された不純物によっ
て自己整合的に形成したため真性ベース領域の幅をフォ
トリソグラフィ技術に依存することなく500〜100
0オングストローム程度にまで狭くすることができ、ト
ランジスタ動作の高速化をはかることができた。
【0013】さらにエミッタ開口部から不純物を導入す
る方法として、エミッタ開口部に被着した多結晶シリコ
ンから拡散させる方法をとったことで幅が狭く、耐圧の
すぐれた真性ベース領域を形成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の要部断面図。
【図2】(a)〜(f)は図1に示した一実施例の製造
方法を示す工程断面図。
【図3】本発明の第2の実施例の要部断面図。
【図4】従来の要部断面図。
【図5】(a)〜(c)は図4に示した従来例の製造方
法を示す工程断面図。
【符号の説明】
101,201,301,401,501 絶縁基板 102,202,302,402,502 単結晶シ
リコン領域 103,204,308 n拡散領域 104,210,307,403 P 拡散領域 105,211,306,405,406 n
散領域 106,205,309,404 P拡散領域 107,209,304,507 エミッタ開口部 108,207,303,503,505 シリコン
酸化膜 109,215,409,511 コレクタ電極 110,216,408,510 エミッタ電極 111,217,407,509 ベース電極 203,206,208,214,504 フォトレ
ジスト 212,508 コレクタ開口部 213,506 ベース開口部 305 多結晶シリコン

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 底面および側面が絶縁膜に囲まれた島状
    の半導体領域であって第1の導電型の第1領域部分と第
    2の導電型の第2領域部分とを備え、前記第1領域部分
    とPN接合を形成するとともに前記第2領域部分に接触
    して形成される真性ベース領域とこの真性ベース領域内
    に形成されるエミッタ領域がエミッタ開口部から導入
    された不純物によって自己整合的に形成され、前記第1
    領域部分に接続されたコレクタ電極と前記エミッタ領域
    に接続されたエミッタ電極と前記第2領域部分に接続さ
    れたベース電極とを有することを特徴とする半導体装
    置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2503460B2 (ja) * 1986-12-01 1996-06-05 三菱電機株式会社 バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法
JPH0521446A (ja) * 1991-07-10 1993-01-29 Fujitsu Ltd 半導体装置およびその製造方法

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