JP2626535B2 - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JP2626535B2
JP2626535B2 JP5336646A JP33664693A JP2626535B2 JP 2626535 B2 JP2626535 B2 JP 2626535B2 JP 5336646 A JP5336646 A JP 5336646A JP 33664693 A JP33664693 A JP 33664693A JP 2626535 B2 JP2626535 B2 JP 2626535B2
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silicon oxide
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    • H01L29/02Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/06Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions
    • H01L29/10Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape; characterised by the shapes, relative sizes, or dispositions of the semiconductor regions ; characterised by the concentration or distribution of impurities within semiconductor regions with semiconductor regions connected to an electrode not carrying current to be rectified, amplified or switched and such electrode being part of a semiconductor device which comprises three or more electrodes
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    • HELECTRICITY
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    • H01L29/40Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/41Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions
    • H01L29/423Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their shape, relative sizes or dispositions not carrying the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/42304Base electrodes for 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
縦型のバイポーラトランジスタを含んだ半導体装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタは、ベース領域
が薄いほど高速性の目安である遮断周波数fT が高くな
ることが知られている。またトランジスタの大きさが小
さくなるほど寄生容量等が小さくなって動作が速くな
る。薄いベース領域の形成方法としてイオン注入が用い
られるが、不純物イオンを浅く注入するのには限界があ
る。またイオン注入法では、注入されたイオンによるシ
リコン格子原子の変位つまりシリコン単結晶の乱れを無
くす必要がある。このための高温加熱によるアニール工
程は、注入された不純物を拡散する。この結果、ベース
領域はこの分だけ厚くなってしまう。
【0003】薄いベース領域を形成する技術として、低
温エピタキシャル成長法が知られている。この方法を利
用したバイポーラトランジスタとその製造方法の1つ
は、本発明者等が先に出願した特開平4−330730
号公報に記載されている。
【0004】半導体装置の断面図である図9を参照する
と、上記公報記載のバイポーラトランジスタの構成は、
以下のようになっている。
【0005】比抵抗10〜15Ω・cmのP- 型単結晶
シリコン基板201表面には、砒素を不純物とするN+
型埋め込み層202が選択的に形成されている。このP
- 型単結晶シリコン基板201表面は、膜厚1.0μm
程度,不純物濃度5×1015cm-3程度のN- 型シリコ
ンエピタキシャル層203により覆われている。このN
- 型シリコンエピタキシャル層203には、公知の選択
酸化法によるP- 型単結晶シリコン基板201あるいは
+ 型埋め込み層202に達する素子分離用のフィール
ド酸化膜204,204aが形成されている。フィール
ド酸化膜204は、それぞれのバイポーラトランジスタ
を素子分離している。フィールド酸化膜204に囲ま
れ,フィールド酸化膜204aとにより分断された一方
のN- 型シリコンエピタキシャル層203は、燐の拡散
によりN+ 型コレクタ引き出し領域205に変換されて
いる。かくしてシリコン基体206が構成されている。
【0006】このシリコン基体206上面は、シリコン
窒化膜207により覆われている。このシリコン窒化膜
207には、N+ 型コレクタ引き出し領域205に達す
る開口部214とN- 型シリコンエピタキシャル層20
3に達する開口部243とが設けられている。この開口
部214はN+ 型コレクタ引き出し領域205と接続し
てコレクタ引き出し電極となるN+ 型多結晶シリコン膜
212により覆われている。開口部243の周辺のシリ
コン窒化膜207の上面は、この開口部243の内側の
方向にDの幅のせり出し部を有したベース引き出し電極
用のP+ 型多結晶シリコン膜211により覆われてい
る。シリコン窒化膜207,および多結晶シリコン膜2
11,212は、シリコン酸化膜213により覆われて
いる。開口部243直上におけるこのシリコン酸化膜2
13および上記P+ 型多結晶シリコン膜211には開口
部241が設けられ、この開口部241の側面にはシリ
コン酸化膜からなる第1のスペーサ215が設けられて
いる。
【0007】開口部243に露出したN- 型シリコンエ
ピタキシャル層203の上面は真性ベース領域であるP
型単結晶シリコン層221により覆われ、上記せり出し
部に露出したP+ 型多結晶シリコン膜211の底面はP
+ 型多結晶シリコン膜222により覆われている。これ
らP型単結晶シリコン層221,およびP+ 型多結晶シ
リコン膜222は、低温エピタキシャル成長により、単
結晶シリコン層,および多結晶シリコン膜表面に選択的
に形成されたものでる。このP型単結晶シリコン層22
1の上面とこのP+ 型多結晶シリコン膜222の底面と
は接続している。スペーサ215の底面および少なくと
も側面の一部とP型単結晶シリコン層221の上面の一
部とP+ 型多結晶シリコン膜222の側面とが、シリコ
ン酸化膜からなる第2のスペーサ225により覆われて
いる。このスペーサ225の空隙部には、この空隙部を
充填し,P型単結晶シリコン層221の上面を覆うエミ
ッタ領域であるN型単結晶シリコン層226が設けられ
ている。シリコン酸化膜213には、それぞれP+ 型多
結晶シリコン膜211,N+ 型多結晶シリコン膜212
に達する開口部が設けられている。このシリコン酸化膜
213上面には、N型単結晶シリコン層226に接続さ
れる金属電極231と、これらの開口部を介してそれぞ
れP+ 型多結晶シリコン膜211,N+ 型多結晶シリコ
ン膜212に接続される金属電極232,233とが、
設けられている。これら金属電極231,232,23
3は、アルミニウム等からなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記公報記載のバイポ
ーラトランジスタでは、イオン注入により形成される真
性ベース領域に比べれば、その膜厚は薄くできる。しか
しながら、以下に示す問題点がある。
【0009】この問題点は、寄生容量に関連する問題点
である。ベース引き出し電極をなすP+ 型多結晶シリコ
ン膜211とコレクタ領域の一部をなすN- 型シリコン
エピタキシャル層203との絶縁分離は、シリコン窒化
膜207によりなされている。P+ 型多結晶シリコン膜
211と真性ベース領域であるP型単結晶シリコン層2
21とが良好に接続されるためには、シリコン窒化膜2
07の膜厚が選択的にエピタキシャル成長されるこのP
型単結晶シリコン層221の膜厚とこれと同時に選択的
に成長されるP+ 型多結晶シリコン膜222の膜厚との
和より厚くなっていることは好ましくない。遮断周波数
T を向上させるために真性ベース領域であるP型単結
晶シリコン層221の膜厚を薄くすると、必然的にシリ
コン窒化膜207の膜厚を薄くしなけれはならない。こ
の場合には、ベース領域とコレクタ領域との間に形成さ
れる寄生容量が増大することになり、トランジスタ性能
を低下させることになる。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の第
1の態様は、上面の少なくとも一部が逆導電型のシリコ
ンエピタキシャル層により覆われた逆導電型の埋め込み
層を表面に選択的に有する一導電型の単結晶シリコン基
板と、上記シリコンエピタキシャル層に達する第1の開
口部を有して上記単結晶シリコン基板表面上に設けられ
た第1のシリコン酸化膜と、上記第1の開口部に接続さ
れてこの第1の開口部を内包する姿態を有した第2の開
口部を有し、上記第1のシリコン酸化膜表面上に設けら
れたシリコン窒化膜と、上記第2の開口部に接続されて
上記第1の開口部と同形の第3の開口部を有し、上記シ
リコン窒化膜表面上に設けられた第2のシリコン酸化膜
と、少なくとも下層が一導電型の第1の多結晶半導体膜
からなり、上記第3の開口部端部から所定幅のせり出し
を有してこの第3の開口部に内包される姿態を有した第
4の開口部を有し、少なくともこの第3の開口部周辺の
上記第2のシリコン酸化膜表面上に設けられたベース引
き出し電極と、上記第4の開口部を有して上記ベース引
き出し電極を直接に覆う第4のシリコン酸化膜と、上記
第4の開口部の側壁をなす上記ベース引き出し電極の側
面並びに上記第4のシリコン酸化膜の側面を直接に覆う
第5のシリコン酸化膜からなる第1のスペーサと、上記
第2の開口部により露出された上記第1のシリコン酸化
膜の上面および上記第2のシリコン酸化膜の底面を直接
に覆い、上記第2の開口部の側壁をなす上記シリコン窒
化膜の側面を直接に覆い、所望の幅を有してこの第2の
開口部内に設けられた一導電型の第2の多結晶半導体膜
と、上記第3の開口部により露出された上記第1の多結
晶半導体膜の底面に直接に接続され、この第3の開口部
の側壁をなす上記第2のシリコン酸化膜の側面を直接に
覆い、少なくともこの第3の開口部により露出された上
記第2の多結晶半導体膜の上面と上記第2の開口部内に
露出したこの第2の多結晶半導体膜の側面の一部とに直
接に接続された一導電型の第3の多結晶半導体膜と、上
記第1の開口部により露出された上記シリコンエピタキ
シャル層の上面に直接に接続され、少なくとも上記第3
の多結晶半導体膜の底面に直接に接続され、上記第2の
多結晶半導体膜に接続され、少なくともこの第1の開口
部の一部を充填する一導電型の第1の単結晶半導体層
と、上記第1のスペーサの側面の少なくとも一部,上記
第3の開口部により露出されたこの第1のスペーサの底
面,および少なくとも上記第2の開口部並びにこの第3
の開口部内に露出された上記第3の多結晶半導体膜の側
面を直接に覆い、この第2の開口部内に露出された上記
第1の単結晶半導体層の上面の一部を直接に覆う第5の
シリコン酸化膜からなる第2のスペーサと、上記第2の
スペーサの側面の少なくとも一部を直接に覆い、この第
2のスペーサに覆われていない上記第1の単結晶半導体
層の上面に直接に接続された逆導電型の第2の単結晶半
導体層とを有する。
【0011】好ましくは、上記第3の多結晶半導体膜お
よび上記第1の単結晶半導体層がシリコン・ゲルマニウ
ムからなる。さらに好ましくは、上記ベース引き出し電
極が上記第1の多結晶半導体膜とこの第1の多結晶半導
体膜の上面に直接に接続される高融点金属シリサイド膜
とからなる。
【0012】本発明の半導体装置の第2の態様、上面の
少なくとも一部が逆導電型のシリコンエピタキシャル層
により覆われた逆導電型の埋め込み層を表面に選択的に
有する一導電型の単結晶シリコン基板と、上記シリコン
エピタキシャル層に達する第1の開口部を下部に有し、
この第1の開口部に接続されてこの第1の開口部を内包
する姿態を有した第2の開口部を上部に有し、上記単結
晶シリコン基板表面上に設けられた第1のシリコン酸化
膜と、上記第2の開口部に接続されてこの第2の開口部
に内包される姿態を有した第3の開口部を有し、上記第
1のシリコン酸化膜表面上に設けられたシリコン窒化膜
と、上記第3の開口部に接続されて上記第2の開口部と
同形の第4の開口部を有し、上記シリコン窒化膜表面上
に設けられた第2のシリコン酸化膜と、少なくとも下層
が一導電型の第1の多結晶半導体膜からなり、上記第4
の開口部端部から所定幅のせり出しを有してこの第3の
開口部に内包される姿態を有した第5の開口部を有し、
少なくともこの第4の開口部周辺の上記第2のシリコン
酸化膜表面上に設けられたベース引き出し電極と、上記
第5の開口部を有して上記ベース引き出し電極を直接に
覆う第4のシリコン酸化膜と、上記第5の開口部の側壁
をなす上記ベース引き出し電極の側面並びに上記第4の
シリコン酸化膜の側面を直接に覆う第5のシリコン酸化
膜からなる第1のスペーサと、上記第2の開口部により
露出された上記第1のシリコン酸化膜の上面および側面
および上記シリコン窒化膜の底面と上記第3の開口部の
側壁をなすこのシリコン窒化膜の側面と上記第4の開口
部により露出されたこのシリコン窒化膜の上面とこの第
4の開口部の側壁をなす上記第2のシリコン酸化膜の側
面とを直接に覆い、この第4の開口部により露出された
上記第1の多結晶半導体膜の底面に直接に接続され、こ
の第4の開口部により露出されたこの第1の多結晶半導
体膜の底面直下のこの第2,この第3,およびこの第4
の開口部内に設けられた一導電型の第2の多結晶半導体
膜と、上記第1の開口部により露出された上記第2の多
結晶半導体膜の底面とこの第2の多結晶半導体膜の側面
とに直接に接続され、上記第1のスペーサの底面の少な
くとも一部とこの第1の開口部の側壁をなす上記第1の
シリコン酸化膜の側壁の一部とを直接に覆う一導電型の
第3の多結晶半導体膜と、上記第1の開口部により露出
された上記シリコンエピタキシャル層の上面と上記第3
の多結晶半導体膜の底面とに直接に接続され、この第1
の開口部の一部を充填を充填する一導電型の第1の単結
晶半導体層と、上記第1のスペーサの側面の少なくとも
一部,上記第4の開口部により露出された上記第3の多
結晶半導体膜に覆われていないこの第1のスペーサの底
面,上記第3の多結晶半導体膜の側面,および上記第1
の開口部内に露出された上記第1の単結晶半導体層の上
面の一部を直接に覆う第5のシリコン酸化膜からなる第
2のスペーサと、上記第2のスペーサの側面の少なくと
も一部を直接に覆い、上記第1の開口部内に露出された
この第2のスペーサに覆われていない上記第1の単結晶
半導体層の上面に直接に接続された逆導電型の第2の単
結晶半導体層とを有する。
【0013】好ましくは、上記第3の多結晶半導体膜お
よび上記第1の単結晶半導体層がシリコン・ゲルマニウ
ムからなる。さらに好ましくは、上記ベース引き出し電
極が上記第1の多結晶半導体膜とこの第1の多結晶半導
体膜の上面に直接に接続される高融点金属シリサイド膜
とからなる。
【0014】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0015】半導体装置の断面図である図1を参照する
と、本発明の第1の実施例は、以下のように構成されて
いる。
【0016】室温での比抵抗10〜20Ω・cm,面方
位(100)のP- 型単結晶シリコン基板101表面に
は、砒素もしくはアンチモンを不純物とする厚さが約2
μmのN+ 型埋め込み層102が選択的に形成されてい
る。このP- 型単結晶シリコン基板101表面は、不純
物濃度1×1016cm-3程度の燐を含んだコレクタ領域
の一部を構成するN- 型シリコンエピタキシャル層10
3により覆われている。このN- 型シリコンエピタキシ
ャル層103は、濃度がほぼ一定である厚さが約0.4
μm,N+ 型埋め込み層102との遷移領域の厚さが約
0.6μmである。上記N- 型シリコンエピタキシャル
層103には、公知の選択酸化法によるP- 型単結晶シ
リコン基板101あるいはN+ 型埋め込み層102に達
する素子分離用のフィールド酸化膜104,104aが
形成されている。フィールド酸化膜104は、それぞれ
のバイポーラトランジスタを素子分離している。フィー
ルド酸化膜104に囲まれ,フィールド酸化膜104a
とにより分断された一方のN- 型シリコンエピタキシャ
ル層103は、燐の拡散により形成された不純物濃度が
約1×1019cm-3のN+ 型コレクタ引き出し領域10
5に変換され、コレクタ抵抗が低減される。これらP-
型単結晶シリコン基板101,N+ 型埋め込み層10
2,N- 型シリコンエピタキシャル層103,フィール
ド酸化膜104,104aおよびN+ 型コレクタ引き出
し領域105から、シリコン基体106が構成されてい
る。
【0017】このシリコン基体106上面は、約200
nmの膜厚を有する積層絶縁膜107Aにより覆われて
いる。この積層絶縁膜107Aは、約50nmの膜厚を
有する第1のシリコン酸化膜151A,約100nmの
膜厚を有するシリコン窒化膜152Aおよび約50nm
の膜厚を有する第2のシリコン酸化膜153Aが順次積
層されてなる。この積層絶縁膜107Aには、N+ 型コ
レクタ引き出し領域105に達する開口部114が設け
られている。この開口部114はN+ 型コレクタ引き出
し領域105と接続してコレクタ引き出し電極となるN
+ 型多結晶シリコン膜112により覆われている。
【0018】シリコン酸化膜151Aおよびシリコン酸
化膜153Aには、上記N- 型シリコンエピタキシャル
層103に達する第1の開口部であり,かつ第3の開口
部でもある開口部142Aが設けられている。シリコン
窒化膜152Aには、第2の開口部である開口部143
Aが設けられている。この開口部143Aは、上下の開
口部142Aに接続され、かつこれらの開口部142A
を内包する姿態を有している。
【0019】開口部142Aの周辺のシリコン酸化膜1
53Aの上面は、ベース引き出し電極用の第1の多結晶
半導体膜であるP+ 型多結晶シリコン膜111により覆
われている。このP+ 型多結晶シリコン膜111は、上
記開口部142A内側の所定幅Dの位置に設けられた第
4の開口部である開口部141を有している。シリコン
酸化膜153A,および多結晶シリコン膜111,11
2は、第3のシリコン酸化膜113により覆われてい
る。このシリコン酸化膜113にも、開口部141が設
けられている。この開口部141の側壁には第4のシリ
コン酸化膜115からなる第1のスペーサが設けられて
いる。
【0020】上記の2つの開口部142Aに挟まれた開
口部143A内には、第2の多結晶半導体膜である所望
の幅を有するP+ 型多結晶シリコン膜122Aが設けら
れている。このP+ 型多結晶シリコン膜122Aは、開
口部143Aの側壁をなすシリコン窒化膜152Aの側
面,開口部142Aによりそれぞれ露出されたシリコン
酸化膜151Aの上面およびシリコン酸化膜153Aの
底面を直接に覆っている。このP+ 型多結晶シリコン膜
122Aの内側の端部は、好ましくは開口部141の外
側にある。シリコン酸化膜153Aに設けられた開口部
143A,および開口部142Aの少なくとも一部に
は、第3の多結晶半導体膜であるP+ 型多結晶シリコン
膜123Aが設けられている。このP+ 型多結晶シリコ
ン膜123Aは、上部の開口部142Aの側壁をなすシ
リコン酸化膜153Aの側面を直接に覆い、開口部14
2Aにより露出された幅DのP+ 型多結晶シリコン膜1
11の底面に直接に接続され、上部の開口部142Aに
より露出されたP+ 型多結晶シリコン膜122Aの底面
と開口部143A内に露出したP+ 型多結晶シリコン膜
122Aの側面の一部とに直接に接続されている。シリ
コン酸化膜151Aに設けられた開口部142A,およ
び開口部143Aの少なくとも一部には、第1の単結晶
半導体層であり,真性ベース領域となる不純物濃度が約
1×1016cm-3のP- 型単結晶シリコン層121Aが
設けられている。このP- 型単結晶シリコン層121A
は、下部の開口部142Aの側壁をなすシリコン酸化膜
151Aの側面を直接に覆い、この開口部142Aによ
り露出されたN- 型シリコンエピタキシャル層103の
上面並びにP+ 型多結晶シリコン膜122Aの底面と開
口部143A内に露出したP+ 型多結晶シリコン膜12
3Aの底面とに直接に接続されている。
【0021】これらP+ 型多結晶シリコン膜122A,
123Aは、それぞれベース領域の一部を構成してい
る。本実施例では、P- 型単結晶シリコン層121Aが
下部の開口部142Aと開口部143Aの一部とを充填
する姿態を有している。しかしながら、本発明はこれに
限定されるものではなく、上記P+ 型多結晶シリコン膜
122Aの露出面が全てP+ 型多結晶シリコン膜123
Aにより覆われていてもよい。このとき、P- 型単結晶
シリコン層121AとP+ 型多結晶シリコン膜122A
との接続は、直接には行なわれずに、P+ 型多結晶シリ
コン膜123Aを介して行なわれる。この場合、このP
- 型単結晶シリコン層121Aは、開口部143Aを充
填せずに、下部の開口部142Aの一部を充填すること
になる。
【0022】シリコン酸化膜115からなる第1のスペ
ーサの側面の一部および底面とP+型多結晶シリコン膜
123Aの側面とP- 型単結晶シリコン層121Aの上
面の一部とが、第5のシリコン酸化膜125からなる第
2のスペーサにより覆われている。この第2のスペーサ
の空隙部には、この空隙部を充填し,P- 型単結晶シリ
コン層121Aの上面に直接に接続され,エミッタ領域
であり,第2の単結晶半導体層であるN+ 型単結晶シリ
コン層126が設けられている。上記シリコン酸化膜1
13には、それぞれP+ 型多結晶シリコン膜111,N
+ 型多結晶シリコン膜112に達する開口部が設けられ
ている。このシリコン窒化膜113上面には、N+ 型単
結晶シリコン層126に接続される金属電極131と、
これらの開口部を介してそれぞれP+ 型多結晶シリコン
膜111,N+ 型多結晶シリコン膜112に接続される
金属電極132,133とが、設けられている。これら
金属電極131,132,133は、アルミ系合金膜,
例えばアルミ・シリコン合金膜からなる。
【0023】上記第1の実施例によると、積層絶縁膜1
07Aの中間層をなすシリコン窒化膜152Aに設けら
れた開口部143Aの側壁に、所望の幅を有するP+
多結晶シリコン膜122Aが設けられている。このた
め、(このシリコン窒化膜152Aを含めて)積層絶縁
膜107Aの膜厚を厚くして,真性ベース領域であるP
- 型単結晶シリコン層121Aの膜厚を薄くすることが
可能となる。この結果、コレクタ領域とベース領域との
間の寄生容量を低減し、同時に、遮断周波数fTを向上
させることが実現できる。それ故、本実施例の採用によ
り、高速バイポーラトランジスタが容易に実現できるこ
とになる。
【0024】なお、上記第1の実施例のエミッタ領域
は、N+ 型単結晶シリコン層126から構成されている
が、第5のシリコン酸化膜125からなるスペーサの空
隙部に露出したP- 型単結晶シリコン層121A表面に
設けられたN+ 型拡散層(この場合、このN+ 型拡散層
が第2の単結晶半導体層になる)であってもよい。この
ときには、このN+ 型拡散層の上面を覆い,第5のシリ
コン酸化膜125からなるスペーサの空隙部を充填した
姿態を有したN+ 型多結晶シリコン膜(第4の多結晶半
導体膜であり、エミッタ引き出し電極である)が設けら
れている。
【0025】半導体装置の製造工程の断面図である図2
および図3を参照すると、上記第1の実施例のバイポー
ラトランジスタは、以下のように形成される。
【0026】まず、室温での比抵抗10〜20Ω・c
m,面方位(100)のP- 型単結晶シリコン基板10
1表面に、公知の技術により砒素もしくはアンチモンを
不純物とする厚さが約2μmのN+ 型埋め込み層102
が選択的に形成される。次に、(濃度がほぼ一定である
厚さが約0.4μmでありN+ 型埋め込み層102との
遷移領域の厚さが約0.6μmである)不純物濃度1×
1016cm-3程度の燐を含んだコレクタ領域の一部を構
成するN- 型シリコンエピタキシャル層103が、全面
に形成される。公知の選択酸化法により、所定領域のN
- 型シリコンエピタキシャル層103が熱酸化され、P
- 型単結晶シリコン基板101あるいはN+ 型埋め込み
層102に達する素子分離用のフィールド酸化膜10
4,104aが形成される。
【0027】次に、高温気相成長(HTO)法による約
50nmの膜厚の第1のシリコン酸化膜151A,減圧
気相成長(LPCVD)法もしくはプラズマCVD法に
よる約100nmの膜厚のシリコン窒化膜152A,お
よびHTO法による約50nmを膜厚の第2のシリコン
酸化膜153Aが順次堆積され、約200nmを膜厚を
有する積層絶縁膜107Aが全面に形成される。次に、
この積層絶縁膜107Aに、フィールド酸化膜104に
囲まれ,フィールド酸化膜104aとにより分断された
一方のN- 型シリコンエピタキシャル層103に達する
開口部114が形成される。その後、全面に所定膜厚の
多結晶シリコン膜が堆積される。この多結晶シリコン膜
を燐拡散によりN+ 型多結晶シリコン膜に変換し、燐拡
散により形成されたPSG膜を除去した後、このN+
多結晶シリコン膜がパターニングされて上記開口部11
4を覆うコレクタ引き出し電極であるN+ 型多結晶シリ
コン膜112が形成される。続いて、熱酸化による燐の
押し込みが行なわれ、上記開口部114直下のN- 型シ
リコンエピタキシャル層103は不純物濃度が約1×1
19cm-3のN+ 型コレクタ引き出し領域105にな
り、同時に、N+ 型多結晶シリコン膜112の露出面に
は所定膜厚のシリコン酸化膜(図示せず)が形成され
る。また、P- 型単結晶シリコン基板101,N+ 型埋
め込み層102,N- 型シリコンエピタキシャル層10
3,フィールド酸化膜104,104aおよびN+ 型コ
レクタ引き出し領域105からなるシリコン基体106
が形成される。
【0028】次に、全面に再び所定膜厚の多結晶シリコ
ン膜が堆積される。この多結晶シリコン膜にはボロンが
拡散されてP+ 型多結晶シリコン膜に変換される。この
拡散により形成されたBSG膜が除去された後、このP
+ 型多結晶シリコン膜がパターニングされ、少なくとも
- 型シリコンエピタキシャル層103の一部の上を覆
う第1の多結晶半導体膜であるベース引き出し電極とな
るP+ 型多結晶シリコン膜111が形成される。次に、
全面に約350nmの膜厚を有した第3のシリコン酸化
膜113が堆積される。エミッタ領域が形成される領域
を内包する姿態を有した所定の領域のシリコン窒化膜1
13およびP+ 型多結晶シリコン膜111が順次異方性
エッチングにより除去され、開口部141が形成され
る。全面に約250nmの膜厚を有した第4のシリコン
シリコン酸化膜115が堆積される〔図2(a)〕。
【0029】次に、このシリコン酸化膜115が異方性
エッチングによるエッチバックが施される。これによ
り、開口部141の側壁には、シリコン酸化膜113並
びにP+ 型多結晶シリコン膜111の側面を覆い,第4
のシリコン酸化膜115からなる第1のスペーサが形成
される。このエッチバックにより、上記第1のスペーサ
直下のシリコン酸化膜153Aも除去される。この段階
では、シリコン酸化膜113の膜厚が約300nmにな
り、シリコン酸化膜115からなる第1のスペーサの幅
が約200nmになる。続いて、熱燐酸によりシリコン
窒化膜152Aのエッチングが行なわれ、開口部142
Aが形成される。この開口部142Aは、開口部141
より約180nm広がっている。すなわち、シリコン酸
化膜115からなる第1のスペーサ端部からは約430
nm,P+ 型多結晶シリコン膜111直下の約180n
mのシリコン窒化膜152Aがアンダーカットされてい
る〔図2(b)〕。
【0030】次に、コールド−ウォール(Cold−W
all)型UHV(Ultra High Vacuu
m)/CVD法とよばれる低温CVD法により、高濃度
のボロンをドープしたシリコンの選択成長が、成膜装置
内で行なわれる。これにより、開口部142Aに露出し
たシリコン窒化膜152Aの側面には、第2の多結晶シ
リコン膜であり,ボロン濃度が約7×1019cm-3,幅
が約60nmのP+ 型多結晶シリコン層122Aが形成
される〔図2(c)〕。この成膜条件は、圧力が約2.
7×10-3Pa,基板温度が約560℃である。ドーピ
ングガスにはジボラン(B2 6 )が用いられ、流量7
0sccmのジシラン(Si2 6 )が原料ガスとな
る。成長時間は約10分間である。この条件のもとで
は、成膜初期の段階でシリコン窒化膜への選択成長が行
なわれ、この選択性は成長開始から約13分ほど保持さ
れる。
【0031】次に、弗酸と弗化アンモニウムとが約1:
30であるバッファード弗酸により、シリコン酸化膜の
等方性エッチングが行なわれ、P+ 型多結晶シリコン膜
111直下のシリコン酸化膜153Aおよびシリコン酸
化膜151Aが約150nm(シリコン酸化膜115か
らなる第1のスペーサ端部からは約350nm)アンダ
ーカットされ、開口部143Aが形成され、N- 型シリ
コンエピタキシャル層103の上面が露出される。この
とき、シリコン酸化膜113の膜厚が約250nmにな
り、シリコン酸化膜115からなる第1のスペーサの幅
が約150nmになる〔図3(a)〕。なお、本実施例
では開口部143Aを形成するのに、等方性エッチング
でよいことから、N- 型シリコンエピタキシャル層表面
の汚染(不純物濃度の変化等)が避けられる。
【0032】次に、再びUHV/CVD法により、低濃
度のボロンをドープしたシリコンの選択成長が、成膜装
置内で行なわれる。この成長条件は、ジボランの流量が
少なくなることを除けば、上記の条件と同じである。こ
れにより、開口部143Aに露出したN- 型シリコンエ
ピタキシャル層103の上面には、第1の単結晶半導体
膜であり,ボロン濃度が約1×1016cm-3,膜厚が約
60nmのP- 型単結晶シリコン層121Aが形成され
る。これと同時に、P+ 型多結晶シリコン膜111の底
面とP+ 型多結晶シリコン層122Aの露出面とを覆う
- 型多結晶シリコン膜(図示せず)が形成される。こ
のP- 型多結晶シリコン膜とP- 型単結晶シリコン層1
21Aとは直接に接続している。このP- 型多結晶シリ
コン膜の膜厚および不純物濃度は、それぞれP- 型単結
晶シリコン層121Aの膜厚および不純物濃度と同じで
ある。さらにこの成膜装置内で例えば900℃,5分の
熱処理が行なわれる。これにより、このP- 型多結晶シ
リコン膜は、P+ 型多結晶シリコン膜111,122A
からボロンが拡散され、第3の多結晶半導体膜であるボ
ロン濃度が1×1019cm-3程度のP+ 型多結晶シリコ
ン膜123Aに変換される〔図3(b)〕。
【0033】続いて、全面に第5のシリコン酸化膜12
5が堆積され,RIEにより異方エッチングされる。こ
れにより、このシリコン酸化膜125からなる第2のス
ペーサが形成される。この第2のスペーサは、第1のス
ペーサ(シリコン酸化膜115からなる)の側面の一部
および底面とP+ 型多結晶シリコン膜123Aの側面と
- 型単結晶シリコン層121Aの上面の一部とを直接
に覆っている。半導体膜の選択成長により、この第2の
スペーサの空隙部を充填し,P- 型単結晶シリコン層1
21Aの上面に直接に接続されるN+ 型単結晶シリコン
層126が形成される。このN+ 型単結晶シリコン層1
26は、エミッタ領域であり、第2の単結晶半導体層で
ある。上記シリコン酸化膜113には、それぞれP+
多結晶シリコン膜111,N+ 型多結晶シリコン膜11
2に達する開口部が形成される。全面に、アルミ系合金
膜(例えば、アルミ・シリコン合金膜)が形成される。
このアルミ系合金膜がパターニングされ、N+ 型単結晶
シリコン層126に接続される金属電極131と、上記
開口部を介してそれぞれP+ 型多結晶シリコン膜11
1,N+ 型多結晶シリコン膜112に接続される金属電
極132,133とが形成され、図1に示した本実施例
の半導体装置が得られる。
【0034】半導体装置の断面図である図4を参照する
と、本発明の第2の実施例は、以下のように構成されて
いる。
【0035】室温での比抵抗10〜20Ω・cm,面方
位(100)のP- 型単結晶シリコン基板101表面に
は、砒素もしくはアンチモンを不純物とする厚さが約2
μmのN+ 型埋め込み層102が選択的に形成されてい
る。このP- 型単結晶シリコン基板101表面は、不純
物濃度1×1016cm-3程度の燐を含んだコレクタ領域
の一部を構成するN- 型シリコンエピタキシャル層10
3により覆われている。このN- 型シリコンエピタキシ
ャル層103は、濃度がほぼ一定である厚さが約0.4
μm,N+ 型埋め込み層102との遷移領域の厚さが約
0.6μmである。上記N- 型シリコンエピタキシャル
層103には、公知の選択酸化法によるP- 型単結晶シ
リコン基板101あるいはN+ 型埋め込み層102に達
する素子分離用のフィールド酸化膜104,104aが
形成されている。フィールド酸化膜104は、それぞれ
のバイポーラトランジスタを素子分離している。フィー
ルド酸化膜104に囲まれ,フィールド酸化膜104a
とにより分断された一方のN- 型シリコンエピタキシャ
ル層103は、燐の拡散により形成された不純物濃度が
約1×1019cm-3のN+ 型コレクタ引き出し領域10
5に変換され、コレクタ抵抗が低減される。これらP-
型単結晶シリコン基板101,N+ 型埋め込み層10
2,N- 型シリコンエピタキシャル層103,フィール
ド酸化膜104,104aおよびN+ 型コレクタ引き出
し領域105から、シリコン基体106が構成されてい
る。
【0036】このシリコン基体106上面は、約200
nmの膜厚を有する積層絶縁膜107Bにより覆われて
いる。この積層絶縁膜107Bは、約100nmの膜厚
を有する第1のシリコン酸化膜151B,約60nmの
膜厚を有するシリコン窒化膜152Bおよび約40nm
の膜厚を有する第2のシリコン酸化膜153Bが順次積
層されてなる。この積層絶縁膜107Bには、N+ 型コ
レクタ引き出し領域105に達する開口部114が設け
られている。この開口部114はN+ 型コレクタ引き出
し領域105と接続してコレクタ引き出し電極となるN
+ 型多結晶シリコン膜112により覆われている。
【0037】シリコン酸化膜151Bの下部には、上記
- 型シリコンエピタキシャル層103に達する第1の
開口部144が下部に設けられている。また、このシリ
コン酸化膜151Bの上部とシリコン酸化膜153Bと
には、第2の開口部143Bと第4の開口部143B
(第2の開口部と第4の開口部とが同形であるため、同
じ符号を付けてある)とが設けられている。シリコン窒
化膜152Bには、第3の開口部である開口部142B
が設けられている。シリコン酸化膜151Bの上部に設
けられた第2の開口部である開口部143Bは、開口部
144,142Bに接続され,開口部144,142B
を内包する姿態を有している。また、シリコン酸化膜1
53Bに設けられた第4の開口部である開口部143B
は、開口部142Bに接続され,開口部142Bを内包
する姿態を有している。
【0038】(シリコン酸化膜153Bに設けられた)
第4の開口部143Bの周辺のシリコン酸化膜153B
の上面は、ベース引き出し電極用の第1の多結晶半導体
膜であるP+ 型多結晶シリコン膜111により覆われて
いる。このP+ 型多結晶シリコン膜111は、上記開口
部143B内側の所定幅Dの位置に設けられた第5の開
口部である開口部141を有している。シリコン酸化膜
153B,および多結晶シリコン膜111,112は、
第3のシリコン酸化膜113により覆われている。この
シリコン酸化膜も、開口部141が設けられている。こ
の開口部141の側壁には第4のシリコン酸化膜115
からなる第1のスペーサが設けられている。
【0039】上記の第2の開口部143B,第3の開口
部142Bおよび第4の開口部143B内には、第2の
多結晶半導体膜である所望の幅Dを有するP+ 型多結晶
シリコン膜122Bが設けられている。このP+ 型多結
晶シリコン膜122Bは、第4の開口部143Bにより
露出されたP+ 型多結晶シリコン膜111の底面に直接
に接続され、第2の開口部143Bの側壁をなすシリコ
ン酸化膜151Bの側面,第3の開口部142Bの側壁
をなすシリコン窒化膜152Bの側面,第4の開口部1
43Bの側壁をなすシリコン酸化膜153Bの側面,第
4の開口部143Bにより露出されたシリコン窒化膜1
52Bの上面,および第2の開口部により露出されたシ
リコン窒化膜152Bの底面並びにシリコン酸化膜15
1Bの上面を直接に覆っている。
【0040】第1の開口部144(の一部),第2の開
口部143B,第3の開口部142Bおよび第4の開口
部143B内には、第3の多結晶半導体膜であり、第1
の開口部144により露出されたP+ 型多結晶シリコン
膜122Bの底面と第2の開口部143Bおよび第3の
開口部142Bおよび第4の開口部143Bにより露出
されたP+ 型多結晶シリコン膜122Bの側面とに直接
に接続されるP+ 型多結晶シリコン膜123Bが設けら
れている。このP+ 型多結晶シリコン膜123Aは、第
1の開口部144の側壁をなすシリコン酸化膜151B
の側面を一部と第4のシリコン酸化膜115からなる第
1のスペーサの底面の少なくとも一部と直接に覆ってい
る。これらP+ 型多結晶シリコン膜122B,123B
は、それぞれベース領域の一部を構成している。
【0041】シリコン酸化膜151Bに設けられた第1
の開口部144の一部には、第1の単結晶半導体層であ
り,真性ベース領域となる不純物濃度が約1×1016
-3のP- 型単結晶シリコン層121Bが設けられてい
る。このP- 型単結晶シリコン層121Bは、第1の開
口部144の側壁をなすシリコン酸化膜151Bの側面
の一部を直接に覆い、この開口部144により露出され
たN- 型シリコンエピタキシャル層103の上面並びに
+ 型多結晶シリコン膜123Bの底面に直接に接続さ
れている。
【0042】シリコン酸化膜115からなる第1のスペ
ーサの側面の一部および底面とP+型多結晶シリコン膜
123Bの側面とP- 型単結晶シリコン層121Bの上
面の一部とが、第5のシリコン酸化膜125からなる第
2のスペーサにより覆われている。この第2のスペーサ
の空隙部には、この空隙部を充填し,P- 型単結晶シリ
コン層121Bの上面を覆い,エミッタ領域であり,第
2の単結晶半導体層であるN+ 型単結晶シリコン層12
6が設けられている。上記シリコン酸化膜113には、
それぞれP+ 型多結晶シリコン膜111,N+ 型多結晶
シリコン膜112に達する開口部が設けられている。こ
のシリコン窒化膜113上面には、N+型単結晶シリコ
ン層126に接続される金属電極131と、これらの開
口部を介してそれぞれP+ 型多結晶シリコン膜111,
+ 型多結晶シリコン膜112に接続される金属電極1
32,133とが、設けられている。これら金属電極1
31,132,133は、アルミ系合金膜,例えばアル
ミ・シリコン合金膜からなる。
【0043】半導体装置の製造工程の断面図である図5
および図6を参照すると、上記第2の実施例のバイポー
ラトランジスタは、以下のように形成される。
【0044】まず、上記第1の実施例と同様に、P-
単結晶シリコン基板101表面にN+ 型埋め込み層10
2が選択的に形成され、さらにN- 型シリコンエピタキ
シャル層103が全面に形成される。所定領域のN-
シリコンエピタキシャル層103が熱酸化され、P-
単結晶シリコン基板101あるいはN+ 型埋め込み層1
02に達する素子分離用のフィールド酸化膜104,1
04aが形成される。
【0045】次に、HTO法による約100nmの膜厚
の第1のシリコン酸化膜151B,LPCVD法もしく
はプラズマCVD法による約60nmの膜厚のシリコン
窒化膜152B,およびHTO法による約40nmを膜
厚の第2のシリコン酸化膜153Bが順次堆積され、約
200nmを膜厚を有する積層絶縁膜107Bが全面に
形成される。次に、この積層絶縁膜107Bに開口部1
14が形成され、全面に所定膜厚の多結晶シリコン膜が
堆積され、この多結晶シリコン膜を燐拡散によりN+
多結晶シリコン膜に変換し、燐拡散により形成されたP
SG膜を除去した後、このN+ 型多結晶シリコン膜がパ
ターニングされて上記開口部114を覆うコレクタ引き
出し電極であるN+ 型多結晶シリコン膜112が形成さ
れる。続いて、熱酸化による燐の押し込みが行なわれ、
上記開口部114直下のN- 型シリコンエピタキシャル
層103はN+ 型コレクタ引き出し領域105になり、
同時に、N+ 型多結晶シリコン膜112の露出面には所
定膜厚のシリコン酸化膜(図示せず)が形成される。ま
た、P- 型単結晶シリコン基板101,N+ 型埋め込み
層102,N- 型シリコンエピタキシャル層103,フ
ィールド酸化膜104,104aおよびN+ 型コレクタ
引き出し領域105からなるシリコン基体106が形成
される。
【0046】次に、全面に再び所定膜厚の多結晶シリコ
ン膜が堆積され、この多結晶シリコン膜にはボロンが拡
散されてP+ 型多結晶シリコン膜に変換され、このP+
型多結晶シリコン膜がパターニングされ、少なくともN
- 型シリコンエピタキシャル層103の一部の上を覆う
第1の多結晶半導体膜であるベース引き出し電極となる
+ 型多結晶シリコン膜111が形成される。次に、全
面に約400nmの膜厚を有した第3のシリコン酸化膜
113が堆積される。エミッタ領域が形成される領域を
内包する姿態を有した所定の領域のシリコン窒化膜11
3およびP+ 型多結晶シリコン膜111が順次異方性エ
ッチングにより除去され、開口部141が形成される。
全面に約250nmの膜厚を有した第4のシリコンシリ
コン酸化膜115が堆積される〔図5(a)〕。
【0047】次に、このシリコン酸化膜115が異方性
エッチングによるエッチバックが施される。これによ
り、開口部141の側壁には、シリコン酸化膜113並
びにP+ 型多結晶シリコン膜111の側面を覆い,第4
のシリコン酸化膜115からなる第1のスペーサが形成
される。このエッチバックにより、この第1のスペーサ
直下のシリコン酸化膜153Aも除去される。この段階
では、シリコン酸化膜113の膜厚が約350nmにな
り、シリコン酸化膜115からなる第1のスペーサの幅
が約200nmになる。続いて、熱燐酸によりシリコン
窒化膜152Bのエッチングが行なわれ、開口部142
Bが形成される。この開口部142Bは、開口部141
より約180nm広がっている。すなわち、シリコン酸
化膜115からなる第1のスペーサ端部からは約430
nm,P+ 型多結晶シリコン膜111直下の約180n
mのシリコン窒化膜152Bがアンダーカットされてい
る〔図5(b)〕。
【0048】次に、弗酸と弗化アンモニウムとが約1:
30であるバッファード弗酸により、シリコン酸化膜の
等方性エッチングが行なわれ、P+ 型多結晶シリコン膜
111直下のシリコン酸化膜153Bおよびシリコン酸
化膜151Bが約210nm(=所定幅D)アンダーカ
ットされ、開口部143Bが形成される。このとき、シ
リコン酸化膜113の膜厚が約300nmになり、シリ
コン酸化膜115からなる第1のスペーサの幅が約15
0nmになる。さらに、開口部143B直下のシリコン
酸化膜151Bの膜厚は、約50nmとなる〔図5
(c)〕。
【0049】次に、上記第1の実施例と同様の方法によ
り、UHV/CVD法によるP+ 型多結晶シリコン膜1
22Bの選択成長が行なわれる〔図6(a)〕。
【0050】次に、再び上記バッファード弗酸により、
シリコン酸化膜の等方性エッチングが行なわれ、P+
多結晶シリコン膜111直下のシリコン酸化膜151A
が約60nmアンダーカットされ、開口部144が形成
され、N- 型シリコンエピタキシャル層103の上面が
露出される。このとき、シリコン酸化膜113の膜厚が
約250nmになり、シリコン酸化膜115からなる第
1のスペーサの幅が約100nmになる〔図6
(b)〕。
【0051】次に、再びUHV/CVD法による低濃度
のボロンをドープしたシリコンの選択成長が行なわれ、
第1の単結晶半導体膜であり,ボロン濃度が約1×10
16cm-3,膜厚が約30nmのP- 型単結晶シリコン層
121Bが形成される。これと同時に、P+ 型多結晶シ
リコン層122Bの露出面に直接に接続されるP- 型多
結晶シリコン膜(図示せず)が形成される。このP-
多結晶シリコン膜とP- 型単結晶シリコン層121Bと
は直接に接続している。さらに900℃,5分程度の熱
処理が行なわれ、このP- 型多結晶シリコン膜は、第3
の多結晶半導体膜であるボロン濃度が1×1019cm-3
程度のP+ 型多結晶シリコン膜123Aに変換される
〔図6(c)〕。その後の工程は、上記第1の実施例と
全く同じであり、図4に示した半導体装置が得られる。
【0052】上記第2の実施例は、上記第1の実施例の
有する効果を有している。さらに本実施例は、(製法に
も関連した効果であるが)ベース抵抗が上記第1の実施
例より低くなるという効果がある。これは、第2の多結
晶半導体膜であるP+ 型多結晶シリコン膜122Bの形
成方法に関係する。上記第1の実施例では、シリコン窒
化膜152Aのみへの選択成長により第2の多結晶半導
体膜であるP+ 型多結晶シリコン膜122Aが形成され
ていた。このため、P+ 型多結晶シリコン膜122Aの
(横方向の)幅には上限があり、これにしたがってDの
値が制約され、P+ 型多結晶シリコン膜111と第3の
多結晶半導体膜であるP+ 型多結晶シリコン膜123A
との接触面積も制約された。これに対して本実施例で
は、シリコン窒化膜152BおよびP+ 型多結晶シリコ
ン膜111への選択成長によりP+型多結晶シリコン膜
122Bが形成されるため、このP+ 型多結晶シリコン
膜122Bの(横方向の)幅への制約は緩くなり、P+
型多結晶シリコン膜111とこのP+ 型多結晶シリコン
膜122Bとの接触面積は大幅に広くなる。その結果、
本実施例ではベース抵抗が低減されることになる。
【0053】半導体装置の断面図である図7を参照する
と、本発明の第4の実施例は、上記第2の実施例と以下
の点で異なっている。本実施例では、真性ベース領域
は、P- 型単結晶シリコン・ゲルマニウム合金層127
からなる。また、このP+ 型単結晶シリコン・ゲルマニ
ウム合金層127に接続される第3の多結晶半導体膜
は、P+ 型多結晶シリコン・ゲルマニウム合金膜128
からなる。このように本実施例では、真性ベース領域が
- 型単結晶シリコン・ゲルマニウム合金層127で構
成されるため、これの禁制帯幅がエミッタ領域であるN
+ 型単結晶シリコン層126の禁制帯幅より狭くなる。
このため本実施例によるバイポーラトランジスタは、上
記第2に実施例に比べて、遮断周波数fT が向上し、電
流増幅率hFEが大きくなる。なお、本実施例は、上記第
1の実施例にも応用することが容易である。
【0054】半導体装置の断面図である図8を参照する
と、本発明の第4の実施例は、上記第2の実施例に対し
て以下の構造上の相違点がある。本実施例のベース引き
出し電極は、P+ 型多結晶シリコン膜111aとチタン
・シリサイド膜116との積層膜から構成されている。
このため、本実施例は上記第2の実施例よりベース抵抗
がさらに低減されることになる。なお、上記第4の実施
例は、上記第2の実施例に対する応用であるが、上記第
1の実施例,上記第3の実施例にも容易に応用できる。
【0055】本実施例のベース引き出し電極の形成の要
点は、以下のようになっている。N+ 型多結晶シリコン
膜112,N+ 型コレクタ引き出し領域105が形成さ
れた後、全面に多結晶シリコン膜が形成される。この多
結晶シリコン膜にボロンが拡散されP+ 型多結晶シリコ
ン膜に変換された後、BSG膜が除去される。スパッタ
リングにより全面にチタン膜が形成された後、熱処理に
よりチタン・シリサイド膜が形成される。その後、この
積層膜がパターニングされ、P+ 型多結晶シリコン膜1
11aとチタン・シリサイド膜116との積層膜からな
るベース引き出し電極が形成される。
【0056】
【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
によると、コレクタ領域の一部を構成する逆導電型のシ
リコンエピタキシャル層とベース引き出し電極の少なく
とも一部となる一導電型の第1の多結晶半導体膜とを絶
縁分離する積層絶縁膜の膜厚を厚くすることができる。
さらに、この積層絶縁膜に設けられた上記シリコンエピ
タキシャンル層に達する開口部の側壁の一部を直接に覆
う一導電型の第2の多結晶半導体膜を設けることによ
り、真性ベース領域をなす一導電型の第1の単結晶半導
体層を薄くすることが容易になる。このため、遮断周波
数fT の向上を犠牲にすることなくベース領域とコレク
タ領域との間の寄生容量を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の断面図である。
【図2】上記第1の実施例の製造工程の断面図である。
【図3】上記第1の実施例の製造工程の断面図である。
【図4】本発明の第2の実施例の断面図である。
【図5】上記第2の実施例の製造工程の断面図である。
【図6】上記第2の実施例の製造工程の断面図である。
【図7】本発明の第3の実施例の断面図である。
【図8】本発明の第4の実施例の断面図である。
【図9】従来の半導体装置の断面図である。
【符号の説明】
101,201 P- 型単結晶シリコン基板 102,202 N+ 型埋め込み層 103,203 N- 型シリコンエピタキシャル層 104,104a,204,204a フィールド酸
化膜 105,205 N+ 型コレクタ取り出し領域 106,206 シリコン基体 107A,107B 積層絶縁膜 111,122A,122B,123A,123B,2
11,222 P+型多結晶シリコン膜 112,212 N+ 型多結晶シリコン膜 113,115,125,151A,151B,153
A,153B,213シリコン酸化膜 114,141,142A,142B,143A,14
3B,144,214,241,243 開口部 116 チタン・シリサイド膜 121A,121B,221 P- 型単結晶シリコン
層 226 第2の絶縁膜スペーサ 126 N+ 型単結晶シリコン層 127 P+ 型単結晶シリコン・ゲルマニウム合金層 128 P+ 型多結晶シリコン・ゲルマニウム合金膜 131,132,133,231,232,233
金属電極 152A,152B,207 シリコン窒化膜 215 第1のスペーサ 221 P型単結晶シリコン層 225 第2のスペーサ 226 N型単結晶シリコン層

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 上面の少なくとも一部が逆導電型のシリ
    コンエピタキシャル層により覆われた逆導電型の埋め込
    み層を表面に選択的に有する一導電型の単結晶シリコン
    基板と、 前記シリコンエピタキシャル層に達する第1の開口部を
    有して前記単結晶シリコン基板表面上に設けられた第1
    のシリコン酸化膜と、 前記第1の開口部に接続されて該第1の開口部を内包す
    る姿態を有した第2の開口部を有し、前記第1のシリコ
    ン酸化膜表面上に設けられたシリコン窒化膜と、 前記第2の開口部に接続されて前記第1の開口部と同形
    の第3の開口部を有し、前記シリコン窒化膜表面上に設
    けられた第2のシリコン酸化膜と、 少なくとも下層が一導電型の第1の多結晶半導体膜から
    なり、前記第3の開口部端部から所定幅のせり出しを有
    して該第3の開口部に内包される姿態を有した第4の開
    口部を有し、少なくとも該第3の開口部周辺の前記第2
    のシリコン酸化膜表面上に設けられたベース引き出し電
    極と、 前記第4の開口部を有して前記ベース引き出し電極を直
    接に覆う第4のシリコン酸化膜と、 前記第4の開口部の側壁をなす前記ベース引き出し電極
    の側面並びに前記第4のシリコン酸化膜の側面を直接に
    覆う第5のシリコン酸化膜からなる第1のスペーサと、 前記第2の開口部により露出された前記第1のシリコン
    酸化膜の上面および前記第2のシリコン酸化膜の底面を
    直接に覆い、前記第2の開口部の側壁をなす前記シリコ
    ン窒化膜の側面を直接に覆い、所望の幅を有して該第2
    の開口部内に設けられた一導電型の第2の多結晶半導体
    膜と、 前記第3の開口部により露出された前記第1の多結晶半
    導体膜の底面に直接に接続され、該第3の開口部の側壁
    をなす前記第2のシリコン酸化膜の側面を直接に覆い、
    少なくとも該第3の開口部により露出された前記第2の
    多結晶半導体膜の上面と前記第2の開口部内に露出した
    該第2の多結晶半導体膜の側面の一部とに直接に接続さ
    れた一導電型の第3の多結晶半導体膜と、 前記第1の開口部により露出された前記シリコンエピタ
    キシャル層の上面に直接に接続され、少なくとも前記第
    3の多結晶半導体膜の底面に直接に接続され、前記第2
    の多結晶半導体膜に接続され、少なくとも該第1の開口
    部の一部を充填する一導電型の第1の単結晶半導体層
    と、 前記第1のスペーサの側面の少なくとも一部,前記第3
    の開口部により露出された該第1のスペーサの底面,お
    よび少なくとも前記第2の開口部並びに該第3の開口部
    内に露出された前記第3の多結晶半導体膜の側面を直接
    に覆い、該第2の開口部内に露出された前記第1の単結
    晶半導体層の上面の一部を直接に覆う第5のシリコン酸
    化膜からなる第2のスペーサと、 前記第2のスペーサの側面の少なくとも一部を直接に覆
    い、該第2のスペーサに覆われていない前記第1の単結
    晶半導体層の上面に直接に接続された逆導電型の第2の
    単結晶半導体層とを有することを特徴とする半導体装
    置。
  2. 【請求項2】 前記第1および第2の単結晶半導体層
    と、前記第1,第2および第3の多結晶半導体膜とがシ
    リコンからなることを特徴とする請求項1記載の半導体
    装置。
  3. 【請求項3】 前記第2の単結晶半導体層と前記第1お
    よび第2多結晶半導体膜とがシリコンからなり、前記第
    1の単結晶半導体層および前記第3の多結晶半導体膜が
    シリコン・ゲルマニウムからなることを特徴とする請求
    項1記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記ベース引き出し電極が前記第1の多
    結晶半導体膜と該第1の多結晶半導体膜の上面に直接に
    接続される高融点金属シリサイド膜とからなることを特
    徴とする請求項1,請求項2あるいは請求項3記載の半
    導体装置。
  5. 【請求項5】 上面の少なくとも一部が逆導電型のシリ
    コンエピタキシャル層により覆われた逆導電型の埋め込
    み層を表面に選択的に有する一導電型の単結晶シリコン
    基板と、 前記シリコンエピタキシャル層に達する第1の開口部を
    下部に有し、該第1の開口部に接続されて該第1の開口
    部を内包する姿態を有した第2の開口部を上部に有し、
    前記単結晶シリコン基板表面上に設けられた第1のシリ
    コン酸化膜と、 前記第2の開口部に接続されて該第2の開口部に内包さ
    れる姿態を有した第3の開口部を有し、前記第1のシリ
    コン酸化膜表面上に設けられたシリコン窒化膜と、 前記第3の開口部に接続されて前記第2の開口部と同形
    の第4の開口部を有し、前記シリコン窒化膜表面上に設
    けられた第2のシリコン酸化膜と、 少なくとも下層が一導電型の第1の多結晶半導体膜から
    なり、前記第4の開口部端部から所定幅のせり出しを有
    して該第3の開口部に内包される姿態を有した第5の開
    口部を有し、少なくとも該第4の開口部周辺の前記第2
    のシリコン酸化膜表面上に設けられたベース引き出し電
    極と、 前記第5の開口部を有して前記ベース引き出し電極を直
    接に覆う第4のシリコン酸化膜と、 前記第5の開口部の側壁をなす前記ベース引き出し電極
    の側面並びに前記第4のシリコン酸化膜の側面を直接に
    覆う第5のシリコン酸化膜からなる第1のスペーサと、 前記第2の開口部により露出された前記第1のシリコン
    酸化膜の上面および側面および前記シリコン窒化膜の底
    面と前記第3の開口部の側壁をなす該シリコン窒化膜の
    側面と前記第4の開口部により露出された該シリコン窒
    化膜の上面と該第4の開口部の側壁をなす前記第2のシ
    リコン酸化膜の側面とを直接に覆い、該第4の開口部に
    より露出された前記第1の多結晶半導体膜の底面に直接
    に接続され、該第4の開口部により露出された該第1の
    多結晶半導体膜の底面直下の該第2,該第3,および該
    第4の開口部内に設けられた一導電型の第2の多結晶半
    導体膜と、 前記第1の開口部により露出された前記第2の多結晶半
    導体膜の底面と該第2の多結晶半導体膜の側面とに直接
    に接続され、前記第1のスペーサの底面の少なくとも一
    部と該第1の開口部の側壁をなす前記第1のシリコン酸
    化膜の側壁の一部とを直接に覆う一導電型の第3の多結
    晶半導体膜と、 前記第1の開口部により露出された前記シリコンエピタ
    キシャル層の上面と前記第3の多結晶半導体膜の底面と
    に直接に接続され、該第1の開口部の一部を充填を充填
    する一導電型の第1の単結晶半導体層と、 前記第1のスペーサの側面の少なくとも一部,前記第4
    の開口部により露出された前記第3の多結晶半導体膜に
    覆われていない該第1のスペーサの底面,前記第3の多
    結晶半導体膜の側面,および前記第1の開口部内に露出
    された前記第1の単結晶半導体層の上面の一部を直接に
    覆う第5のシリコン酸化膜からなる第2のスペーサと、 前記第2のスペーサの側面の少なくとも一部を直接に覆
    い、前記第1の開口部内に露出された該第2のスペーサ
    に覆われていない前記第1の単結晶半導体層の上面に直
    接に接続された逆導電型の第2の単結晶半導体層とを有
    することを特徴とする半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記第1および第2の単結晶半導体層
    と、前記第1,第2および第3の多結晶半導体膜とがシ
    リコンからなることを特徴とする請求項5記載の半導体
    装置。
  7. 【請求項7】 前記第2の単結晶半導体層と前記第1お
    よび第2多結晶半導体膜とがシリコンからなり、前記第
    1の単結晶半導体層および前記第3の多結晶半導体膜が
    シリコン・ゲルマニウムからなることを特徴とする請求
    項5記載の半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記ベース引き出し電極が前記第1の多
    結晶半導体膜と該第1の多結晶半導体膜の上面に直接に
    接続された高融点金属シリサイド膜とからなることを特
    徴とする請求項5,請求項6あるいは請求項7記載の半
    導体装置。
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