JP2692292B2 - Vertical bipolar transistor for integrated circuit devices - Google Patents

Vertical bipolar transistor for integrated circuit devices

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は集積回路装置への組み込みに際して小チップ
面積内に比較的大電流容量を持たせるに適する縦形バイ
ポーラトランジスタに関する。
The present invention relates to a vertical bipolar transistor suitable for having a relatively large current capacity in a small chip area when incorporated in an integrated circuit device.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

集積回路装置内に組み込まれるバイポーラトランジス
タは、MOSトランジスタと比べて動作速度や電流容量が
異なる場合が多いこともあって、所要チップ面積がやや
大きくなる傾向があるが、近年その改善のために多結晶
シリコン膜を利用して電極および配線を形成する構造の
ものが開発されて来た。以下、この種バイポーラトラン
ジスタの従来例の概要を第5図により説明する。
The operating speed and current capacity of the bipolar transistor incorporated in the integrated circuit device are often different from those of the MOS transistor, and thus the required chip area tends to be slightly larger. A structure has been developed in which electrodes and wirings are formed by using a crystalline silicon film. An outline of a conventional example of this type of bipolar transistor will be described below with reference to FIG.

第5図(a)のように、まず通例のとおりn形の埋込
層2が拡散されたp形の基板1上にn形のエピタキシャ
ル層3を成長させてコレクタ領域とし、その表面に酸化
膜21を所定のパターンで形成した後にフォトレジスト膜
をマスクMとしてp形ベース層用にボロン等をイオン注
入する。
As shown in FIG. 5 (a), first, as is customary, an n-type epitaxial layer 3 is grown on a p-type substrate 1 in which an n-type buried layer 2 is diffused to form a collector region, and the collector region is oxidized. After forming the film 21 in a predetermined pattern, boron or the like is ion-implanted for the p-type base layer using the photoresist film as a mask M.

同図(b)では、多結晶シリコン層23と窒化シリコン
膜24を全面に成長させた上で窒化シリコン膜をパターン
ニングし、これをマスクとして多結晶シリコン層23を酸
化膜25に選択的に酸化することにより、電極および配線
用パターンに多結晶シリコン膜23を形成し、同時に同図
(a)でイオン注入された不純物を熱拡散させてベース
層22を作り込む。同図(c)では、まず窒化シリコン膜
24の一部をフォトエッチングにより除去して多結晶シリ
コン層23の所定個所を露出させた上で、燐等のn形不純
物をこの多結晶シリコン膜23の露出部を通してイオン注
入しかつ熱拡散させることにより、エミッタ層26とコレ
クタ接続層27をn形で作り込む。
In FIG. 2B, the polycrystalline silicon layer 23 and the silicon nitride film 24 are grown on the entire surface, and then the silicon nitride film is patterned, and the polycrystalline silicon layer 23 is selectively used as an oxide film 25 by using this as a mask. By oxidizing, a polycrystalline silicon film 23 is formed on the electrode and wiring patterns, and at the same time, the ion-implanted impurities are thermally diffused as shown in FIG. In FIG. 3C, first, a silicon nitride film
Part of 24 is removed by photoetching to expose a predetermined portion of polycrystalline silicon layer 23, and then n-type impurities such as phosphorus are ion-implanted through the exposed portion of polycrystalline silicon film 23 and thermally diffused. As a result, the emitter layer 26 and the collector connection layer 27 are formed in the n-type.

以上により、縦形のバイポーラトランジスタがエピタ
キシャル層3をコレクタ領域として作り込まれる。なお
第5図(c)には、このバイポーラトランジスタ用の電
極と配線を兼ねる多結晶シリコン膜23の各部分が、便宜
上コレクタC,エミッタEおよびベースB用の各端子の形
で互いに区別して示されている。
As described above, the vertical bipolar transistor is formed with the epitaxial layer 3 as the collector region. In FIG. 5 (c), each portion of the polycrystalline silicon film 23 which also serves as an electrode and a wiring for the bipolar transistor is shown in the form of terminals for the collector C, the emitter E and the base B for the sake of convenience. Has been done.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be solved by the invention]

上述の従来技術では、エピタキシャル層への半導体層
拡散の完了前に多結晶シリコン膜により電極および配線
パターンをその選択酸化により形成して置いて、電極と
半導体層との接続をいわゆる自己整合方式で果たすこと
ができるので、半導体層や電極および配線用多結晶シリ
コン膜のパターンの微細化が容易で、従って所要チップ
面積をかなり縮小できるが、工程数とくにフォトプロセ
ス回数がかなり多くて製作に手間が掛かりやすく、チッ
プ面積の縮小効果が必ずしもまだ充分でない問題が残っ
ている。
In the above-mentioned conventional technique, the electrodes and the wiring pattern are formed by selective oxidation of the polycrystalline silicon film before completion of the diffusion of the semiconductor layer into the epitaxial layer, and the connection between the electrode and the semiconductor layer is formed by a so-called self-alignment method. Since it can be achieved, it is easy to miniaturize the pattern of the semiconductor layer, the electrode and the polycrystalline silicon film for wiring, and thus the required chip area can be considerably reduced, but the number of steps, especially the number of photo processes is considerably large, which is troublesome to manufacture. There is a problem that it is easy to take and the effect of reducing the chip area is not always sufficient.

すなわち第5図からわかるように、同図(a)での酸
化膜21用の1回目のパターンニングとマスクM用の2回
目のパターンニング,同図(b)での窒化シリコン膜24
用の3回目のパターンニング,および同図(c)での窒
化シリコン膜24用の4回目のパターンニングにそれぞれ
別のフォトマスクが必要で、従って最低4回のフォトプ
ロセスがバイポーラトランジスタの作り込みに必要にな
る。
That is, as can be seen from FIG. 5, the first patterning for the oxide film 21 and the second patterning for the mask M in FIG. 5A, the silicon nitride film 24 in FIG.
Separate photomasks are required for the third patterning for the silicon nitride film and the fourth patterning for the silicon nitride film 24 in FIG. 3C, and therefore, at least four photoprocesses are required to form the bipolar transistor. You will need it.

また、電極や配線用の多結晶シリコン膜を相互分離す
るための選択酸化膜,例えば第5図(c)のベースB用
とエミッタE用の多結晶シリコン膜23相互間の選択酸化
膜25にある最低限度の横方向寸法が必要になるので、チ
ップ面積の縮小効果その分だけ減殺されることになる。
とくに、バイポーラトランジスタの電流容量を増すため
複数エミッタ構造を採用しようとすると、この選択酸化
膜寸法が繰り返えして必要になってチップ面積を縮小す
る上で隘路になって来る。また、高速動作を必要とする
バイポーラトランジスタでは、そのコレクタ・ベース間
にいわゆるクランプダイオードを接続することが多く、
これ用のツェナダイオードを作り込もうとすると多結晶
シリコン膜に窓明けが必要になって、その分だけ手間が
掛かりかつ所要チップ面積も大きくなる。
Further, a selective oxide film for separating the polycrystalline silicon films for electrodes and wiring from each other, for example, a selective oxide film 25 between the polycrystalline silicon films 23 for the base B and the emitter E in FIG. Since a certain minimum lateral dimension is required, the effect of reducing the chip area will be reduced accordingly.
In particular, if a multi-emitter structure is adopted in order to increase the current capacity of the bipolar transistor, this selective oxide film size is repeatedly required, which becomes a bottleneck in reducing the chip area. Also, in a bipolar transistor that requires high-speed operation, a so-called clamp diode is often connected between its collector and base,
If a Zener diode for this purpose is to be built, a window must be formed in the polycrystalline silicon film, which requires more work and requires a larger chip area.

本発明はかかる問題を解決して、集積回路装置に従来
より少ない工程数でかつより小さなチップ面積内に作り
込める縦形バイポーラトランジスタを提供することを目
的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve such a problem and provide a vertical bipolar transistor which can be manufactured in an integrated circuit device with a smaller number of steps and within a smaller chip area.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

この目的は本発明によれば、一方の導電形を有する半
導体領域と、半導体領域の表面に接して設けられ半導体
領域を露出させる開口部を有するパターンに形成された
導電膜と、導電膜の開口部の半導体領域の表面から導電
膜の下側に周縁部がもぐり込むように他方の導電形で拡
散されたベース層と、導電膜の開口部の半導体領域の表
面からベース層よりも狭くかつ下側に実効ベース層を形
成するようにそれよりも浅く一方の導電形で拡散された
エミッタ層と、ベース層とエミッタ層との間の接合の表
面部を覆いかつ導電膜が下側のベース層周縁部に接する
部分を残すように設けられた絶縁膜とで縦形電界効果ト
ランジスタを構成し、半導体領域,導電膜およびエミッ
タ層からそれぞれコレクタ,ベースおよびエミッタ用の
端子を導出することによって達成される。
According to the present invention, a conductive film formed in a pattern having a semiconductor region having one conductivity type, an opening provided in contact with the surface of the semiconductor region and exposing the semiconductor region, and an opening of the conductive film. Base layer diffused in the other conductivity type so that the peripheral edge part goes under the conductive film from the surface of the semiconductor region of the other part, and from the surface of the semiconductor region of the opening of the conductive film to the narrower and lower side than the base layer. An emitter layer diffused with one conductivity type so as to form an effective base layer on the surface of the junction between the base layer and the emitter layer, and the conductive film is on the lower edge of the base layer. Forming a vertical field effect transistor with an insulating film provided so as to leave a portion in contact with the semiconductor part, and deriving terminals for the collector, base, and emitter from the semiconductor region, the conductive film, and the emitter layer, respectively. Thus it is achieved.

なお、上記構成中の導電膜には多結晶シリコン膜を用
い、あるいは少なくともその一部にシリサイド膜を用い
るのが好適である。
Note that it is preferable to use a polycrystalline silicon film or a silicide film for at least part of the conductive film in the above structure.

この導電膜は最も基本的には上記構成にいう開口部を
もつパターンに形成することで足りるが、例えばバイポ
ーラトランジスタに持たせる電流容量等に応じて、細長
な開口を複数個もつ枠状パターン,細長な開口を脚間に
複数個もつフォーク状パターン,細長な開口ないし相互
間隔を隔てて短冊状の導電膜部分を複数個並べた集合パ
ターン等に形成するのが実際面では有利である。
Most basically, it is sufficient to form this conductive film in a pattern having the openings described in the above configuration. For example, a frame-shaped pattern having a plurality of elongated openings depending on the current capacity of the bipolar transistor, In practice, it is advantageous to form a fork-shaped pattern having a plurality of elongated openings between the legs, a narrow opening or a collective pattern in which a plurality of strip-shaped conductive film portions are arranged at intervals.

また、前記構成中の絶縁膜には、必要に応じてCVD法
等で成長させた酸化膜や窒化シリコン膜を適宜用いるこ
ともできるが、多結晶シリコン膜等の導電膜の表面を酸
化して得られる酸化膜を利用するのが製作時のフォトプ
ロセス回数を減少させる上で最も有利である。
Further, as the insulating film in the above structure, an oxide film or a silicon nitride film grown by a CVD method or the like can be appropriately used if necessary, but the surface of a conductive film such as a polycrystalline silicon film is oxidized. The use of the obtained oxide film is most advantageous in reducing the number of photo processes during manufacturing.

さらに、電極膜下の半導体領域の表面にベース層と同
じ他方の導電形の不純物拡散層を浅く設ける構造が、ベ
ース層中のエミッタ層下側部分のみを有効ベース領域と
して縦形トランジスタ効果を高め、かつベース端子が導
出される導電膜のベース層との接続を確実にする上で有
利である。
Furthermore, the structure in which an impurity diffusion layer of the same conductivity type as the base layer is shallowly provided on the surface of the semiconductor region under the electrode film, enhances the vertical transistor effect by using only the lower portion of the emitter layer in the base layer as an effective base region, Moreover, it is advantageous in ensuring the connection of the conductive film from which the base terminal is led out to the base layer.

〔作用〕[Action]

前記構成のように、本発明では導電膜を開口部を有す
るパターンに形成し、この開口部に露出される半導体領
域の表面からベース層とエミッタ層を導電膜をマスクと
して拡散できるので、両層のいずれにもフォトプロセス
が不要になる。
As in the above structure, in the present invention, the conductive film is formed in a pattern having an opening, and the base layer and the emitter layer can be diffused from the surface of the semiconductor region exposed in the opening using the conductive film as a mask. No photo process is required for both.

また、この導電膜は半導体領域の表面に接して設けら
れ、その下側にベース層が周縁部をもぐり込ませて拡散
されるので、導電膜はベース層の周縁部と導電接続され
て、上記の拡散マスクとしての役目のほかにベース層用
電極膜ないしは配線膜としても活用される。
Further, the conductive film is provided in contact with the surface of the semiconductor region, and the base layer is diffused under the peripheral region so that the conductive film is conductively connected to the peripheral region of the base layer. In addition to its role as a diffusion mask, it is also used as a base layer electrode film or wiring film.

さらに、本発明における絶縁膜は単にベース層とエミ
ッタ層間の接合の表面部を覆うように設ければ足りるの
で、従来の選択酸化膜のようにチップ面積がそのために
食われることがない。
Furthermore, the insulating film in the present invention need only be provided so as to cover the surface portion of the junction between the base layer and the emitter layer, and therefore the chip area is not eaten as in the conventional selective oxide film.

このように本発明の構成によれば、ベース層とエミッ
タ層のためのフォトプロセスを省き、かつ絶縁膜に要す
るチップ面積を最低限に縮小して、前述の課題を解決す
ることができる。
As described above, according to the configuration of the present invention, the photoprocess for the base layer and the emitter layer can be omitted, and the chip area required for the insulating film can be reduced to the minimum to solve the above-mentioned problems.

〔実施例〕〔Example〕

以下、図を参照しながら本発明の若干の実施例を説明
する。第1図に集積回路装置用縦形バイポーラトランジ
スタの第1参考例の断面図と上面図を,第2図にその主
な製作工程ごとの状態の断面図をそれぞれ示す。
Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a cross-sectional view and a top view of a first reference example of a vertical bipolar transistor for an integrated circuit device, and FIG. 2 shows a cross-sectional view of each of the main manufacturing steps thereof.

第1図(a)において、コレクタ領域を構成するこの
例ではn形の半導体領域3は、n形の埋込層2が拡散さ
れたp形の基板1上に成長されたエピタキシャル層であ
り、この例ではコレクタ抵抗を極力下げるためにその表
面から埋込層2に達するn形のコレクタ接続層4が拡散
される。ただし、このコレクタ接続層4は適宜省略でき
る。
In FIG. 1A, the n-type semiconductor region 3 constituting the collector region in this example is an epitaxial layer grown on a p-type substrate 1 in which an n-type buried layer 2 is diffused, In this example, the n-type collector connection layer 4 reaching the buried layer 2 from its surface is diffused in order to reduce the collector resistance as much as possible. However, the collector connection layer 4 can be omitted as appropriate.

導電膜5は半導体領域1の表面に接して設けられるこ
の例では多結晶シリコン膜であり、第1図(b)のよう
にこの例では4個の細長い開口部Wを有する枠状パター
ンに形成される。ただし、このパターンは場合によって
は例えば5本の脚を備えるフォーク状パターンや、5個
の短冊状の導電膜部分からなる集合パターンに形成でき
る。
The conductive film 5 is a polycrystalline silicon film provided in contact with the surface of the semiconductor region 1 in this example, and is formed in a frame-shaped pattern having four elongated openings W in this example as shown in FIG. 1B. To be done. However, this pattern can be formed into, for example, a fork-shaped pattern having five legs or an aggregate pattern composed of five strip-shaped conductive film portions.

なお、この例では導電膜5を利用して埋込層4に導電
接触するコレクタ端子C用の電極膜が形成される。この
コレクタ電極膜は後述のエミッタ電極膜と同様にアルミ
等で形成してもよい。
In this example, the conductive film 5 is used to form an electrode film for the collector terminal C that is in conductive contact with the buried layer 4. This collector electrode film may be formed of aluminum or the like, like the emitter electrode film described later.

上述のように導電膜5を複数の開口部Wをもつパター
ンに形成するのはバイポーラトランジスタの電流容量を
増すためで、p形のベース層6およびn形のエピタキシ
ャル層7はこれらの開口部W内に露出された半導体領域
3の表面から導電膜5をマスクとする拡散によって作り
込まれる。ベース層6はその周縁部が導電膜5の下側に
もぐり込んで導電膜5と接続されるように拡散され、エ
ミッタ層7はそれよりも狭くかつ浅く拡散される。実効
ベース層はベース層6のこのエミッタ層7の下側部分に
よって形成される。
The conductive film 5 is formed in a pattern having a plurality of openings W as described above in order to increase the current capacity of the bipolar transistor, and the p-type base layer 6 and the n-type epitaxial layer 7 are provided with these openings W. It is formed by diffusion using the conductive film 5 as a mask from the surface of the semiconductor region 3 exposed inside. The base layer 6 is diffused so that the peripheral edge portion thereof digs into the lower side of the conductive film 5 and is connected to the conductive film 5, and the emitter layer 7 is diffused narrower and shallower than that. The effective base layer is formed by the lower part of this emitter layer 7 of the base layer 6.

絶縁膜8はこの例では導電膜5用の多結晶シリコンの
酸化膜で形成され、ベース層6とエミッタ層7間の接合
の表面部を覆い、ただし導電膜5のベース層6との接触
部を残すように設けられる。この要領は第2図を参照し
て後述する。
In this example, the insulating film 8 is formed of a polycrystalline silicon oxide film for the conductive film 5 and covers the surface portion of the junction between the base layer 6 and the emitter layer 7, provided that the contact portion of the conductive film 5 with the base layer 6 is in contact. It is provided to leave. This procedure will be described later with reference to FIG.

これらからわかるように、導電膜5がベース層6に対
する電極膜の役目を果たし、これから第1図(b)に示
すようにベース端子Bが導出ないしはそれ用の配線膜が
延出されるが、エミッタ層7からエミッタ端子Eを導出
するため、各開口部W内でエミッタ層7に導電接触する
アルミ等の電極膜10がこの例では図示のようなフォーク
状パターンで設けられる。このエミッタ電極膜10は図か
らわかるように絶縁膜8によって導電膜5から絶縁され
る。
As can be seen from these, the conductive film 5 serves as an electrode film for the base layer 6, from which the base terminal B is led out or a wiring film therefor is extended as shown in FIG. In order to lead out the emitter terminal E from the layer 7, an electrode film 10 made of aluminum or the like, which is in conductive contact with the emitter layer 7 in each opening W, is provided in this example in a fork-shaped pattern as shown. The emitter electrode film 10 is insulated from the conductive film 5 by the insulating film 8 as shown in the figure.

以上の構成をもつバイポーラトランジスタは、ベース
層6のエミッタ層7の下側部分を実効ベース層とする縦
形のトランジスタであり、この実施例のように同形のベ
ース層6とエミッタ層7を複数組互いに近接配置するこ
とによって、小チップ面積内に作り込むエミッタ層の総
周縁長を大きくとって電流容量を増加させ、かつ逆方向
電圧の印加時に各ベース層6から空乏層DLを図のように
互いに連結された形状で半導体領域1内に延ばして耐圧
値を高めることができる。
The bipolar transistor having the above structure is a vertical transistor in which the lower portion of the emitter layer 7 of the base layer 6 is used as an effective base layer, and a plurality of base layers 6 and emitter layers 7 of the same shape are formed as in this embodiment. By arranging them close to each other, the total peripheral length of the emitter layer formed in the small chip area is increased to increase the current capacity, and the depletion layer DL is formed from each base layer 6 when the reverse voltage is applied as shown in the figure. The withstand voltage value can be increased by extending the semiconductor region 1 in a shape connected to each other.

次に、第2図を参照して製作工程を説明する。同図
(a)は導電膜5を形成した状態を示す。p形の基板1
には例えば1015原子/cm3のボロンドープのものを用
い、その所定範囲にn形の埋込層2用に1020原子/cm3
程度の高表面濃度でアンチモン等を拡散した上で、例え
ば1015原子/cm3の比較的低濃度で燐ドープされた高抵
抗性のn形のエピタキシャル層を例えば6μmの厚みに
成長させて集積回路を作り込むべき半導体領域3とし、
必要に応じその表面から図示しないp形分離層を1019
子/cm3程度のボロン濃度で基板1に達するまで拡散し
て各コレクタ領域に接合分離する。この例のようにコレ
クタ接続層4を設ける場合には、燐等のn形不純物を10
19原子/cm3程度の表面濃度で埋込層2達するまで拡散
させる。
Next, the manufacturing process will be described with reference to FIG. FIG. 3A shows a state in which the conductive film 5 is formed. p-type substrate 1
For example, 10 15 atoms / cm 3 of boron-doped one is used, and 10 20 atoms / cm 3 is used for the n-type buried layer 2 within a predetermined range.
After diffusing antimony or the like at a high surface concentration of about 10 μm, a highly resistive n-type epitaxial layer doped with phosphorus at a relatively low concentration of, for example, 10 15 atoms / cm 3 is grown to a thickness of, for example, 6 μm and integrated. The semiconductor region 3 in which the circuit should be built,
If necessary, a p-type separation layer (not shown) is diffused from the surface thereof at a boron concentration of about 10 19 atoms / cm 3 until reaching the substrate 1, and junction separation is performed for each collector region. When the collector connection layer 4 is provided as in this example, n-type impurities such as phosphorus are added to the substrate.
The surface concentration of about 19 atoms / cm 3 is diffused until the buried layer 2 is reached.

次に、導電膜5用にこの例では多結晶シリコンを例え
ば0.5μmの厚みにCVD法等により半導体領域1上に全面
成長させ、これをフォトエッチングすることにより第1
図(b)の平面形状にパターンニングしてこの第2図
(a)の状態とする。
Next, in this example, for the conductive film 5, polycrystalline silicon is grown over the semiconductor region 1 to a thickness of, for example, 0.5 μm by a CVD method or the like, and is photo-etched to form a first film.
This is patterned as shown in FIG. 2 (a) by patterning the planar shape of FIG.

これにより、導電膜5内にベース層とエミッタ層を作
り込むべき前述の開口部Wが形成されるので、続く第2
図(b)と(c)の工程では導電膜5とフォトレジスト
膜Mをマスクをとして、開口部W内に露出された半導体
領域1の表面に例えばエミッタ層用に砒素Asを,ベース
層用にボロンBをそれぞれイオン注入する。同図(b)
の砒素Asのイオン注入は例えば加速電圧50kV,ドーズ量4
x1015原子/cm2の条件で,同図(c)のボロンBのイオ
ン注入は例えば加速電圧30kV,ドーズ量2x1014原子/cm2
の条件でそれぞれ行なわれる。
As a result, since the above-mentioned opening W for forming the base layer and the emitter layer is formed in the conductive film 5, the subsequent second
In the steps of FIGS. (B) and (c), using the conductive film 5 and the photoresist film M as a mask, for example, arsenic As for the emitter layer and the base layer for the base layer are exposed on the surface of the semiconductor region 1 exposed in the opening W. Boron B is ion-implanted into each. FIG.
Arsenic As ion implantation is performed with an acceleration voltage of 50 kV and a dose of 4
Under the condition of x10 15 atoms / cm 2 , the ion implantation of boron B shown in FIG. 7C is performed, for example, with an acceleration voltage of 30 kV and a dose of 2 × 10 14 atoms / cm 2.
It is carried out under each condition.

この参考例での第2図(d)の工程では、導電膜5を
酸化して酸化膜からなる絶縁膜8を形成すると同時に、
前の同図(b)と(c)の工程でイオン注入された砒素
AsとボロンBを熱拡散させてベース層6とエミッタ層7
を作り込む。この際にベース層6とエミッタ層7間の接
合の表面部が絶縁膜8によって覆われ、同時にベース層
6が電極膜5の下側にもぐり込んで拡散されて電極膜5
と接続されるようにする。
In the process of FIG. 2D in this reference example, the conductive film 5 is oxidized to form the insulating film 8 made of an oxide film, and at the same time,
Arsenic ion-implanted in the previous steps (b) and (c) of FIG.
The base layer 6 and the emitter layer 7 are formed by thermally diffusing As and boron B.
Build in. At this time, the surface portion of the junction between the base layer 6 and the emitter layer 7 is covered with the insulating film 8, and at the same time, the base layer 6 also digs into the lower side of the electrode film 5 to be diffused.
To be connected.

かかる条件を満たすためには、加熱温度とふん囲気の
酸素含有量を制御することができ、例えば950℃,30分の
加熱により絶縁膜8を0.2μm程度の厚みに形成すると
同時に、ベース層6を0.5μm程度,エミッタ層7を0.2
μm程度の深さにそれぞれ作り込めばよい。しかし、ベ
ース層やエミッタ層の拡散深さを絶縁膜8の厚みとは独
立に設定したい場合もあるので、上述のほか例えば次の
ような工程を取ることができる。
In order to satisfy such conditions, the heating temperature and the oxygen content of the atmosphere can be controlled. For example, the insulating film 8 is formed to a thickness of about 0.2 μm by heating at 950 ° C. for 30 minutes, and at the same time, the base layer 6 is formed. Is about 0.5 μm and the emitter layer 7 is 0.2
It suffices if each is made to a depth of about μm. However, in some cases, it is desired to set the diffusion depth of the base layer and the emitter layer independently of the thickness of the insulating film 8. Therefore, for example, the following steps can be performed in addition to the above.

(a)第2図(b)の砒素のイオン注入後,同図(c)
のボロンのイオン注入前に、導電膜5をごく僅かエッチ
ングする工程を挿入する。
(A) After ion implantation of arsenic in FIG. 2 (b), FIG.
Before the boron ion implantation, the step of slightly etching the conductive film 5 is inserted.

(b)第2図(d)でまず強い酸化性ふん囲気内で導電
膜5を酸化して絶縁膜8を形成した後、同図(b)と
(c)でイオン注入された不純物を熱拡散させてベース
層とエミッタ層を作り込む。
(B) In FIG. 2 (d), first, the conductive film 5 is oxidized in a strong oxidizing atmosphere to form the insulating film 8, and then the ion-implanted impurities are heated in FIGS. 2 (b) and (c). A base layer and an emitter layer are formed by diffusion.

(c)第2図(d)でまず同図(b)と(c)でイオン
注入された不純物を熱拡散させてベース層とエミッタ層
を作り込み、次に導電膜5を僅かエッチングした後、CV
D法等により絶縁膜8を成長させる。
(C) In FIG. 2 (d), first, the ion-implanted impurities in FIGS. 2 (b) and (c) are thermally diffused to form a base layer and an emitter layer, and then the conductive film 5 is slightly etched. , CV
The insulating film 8 is grown by the D method or the like.

また、第2図(b)の砒素のイオン注入と同図(c)
のボロンのイオン注入を入れ代えることも可能で、もち
ろんこの場合にも第2図(d)の工程で絶縁膜8の形成
と不純物熱拡散によるベース層6およびエミッタ層7の
作り込みとを同時に行なうことができるが、その変形態
様として例えば次の工程をとることができる。
In addition, the ion implantation of arsenic in FIG.
It is also possible to replace the boron ion implantation described above. Of course, also in this case, formation of the insulating film 8 and formation of the base layer 6 and the emitter layer 7 by impurity thermal diffusion are simultaneously performed in the step of FIG. Although it can be carried out, the following steps can be taken as a modification thereof.

(d)ボロンのイオン注入後に、導電膜5の酸化による
絶縁膜8の形成とボロンの熱拡散によるベース層6の作
り込みを同時に行ない、さらに砒素または燐をイオン注
入した後に、これを熱拡散させてエミッタ層7を作り込
む。
(D) After ion implantation of boron, formation of the insulating film 8 by oxidation of the conductive film 5 and formation of the base layer 6 by thermal diffusion of boron are carried out simultaneously, and after ion implantation of arsenic or phosphorus, this is thermally diffused. Then, the emitter layer 7 is formed.

かかるいずれの態様においても、工程条件を態様に応
じて適宜選択することにより、本発明の特徴であるベー
ス層とエミッタ層との間の接合の表面部が絶縁膜によっ
て覆われ、かつ導電膜が下側のベース層周縁部と接する
部分が必ず残されるようすることができる。
In any of these aspects, by appropriately selecting the process conditions depending on the aspect, the surface portion of the junction between the base layer and the emitter layer, which is a feature of the present invention, is covered with the insulating film, and the conductive film is formed. It is possible to ensure that the portion that contacts the peripheral portion of the lower base layer is left.

なお、第2図(d)の後は電極膜10を設けることによ
り、第1図の完成状態とされる。
After the step shown in FIG. 2 (d), the electrode film 10 is provided to complete the state shown in FIG.

第3図は本発明の第2の参考例を完成状態の断面図で
示す。この参考例では導電膜5を設ける前の半導体領域
1の表面の所定範囲にベース層6の導電形と同じボロン
等のp形不純物をイオン注入法等であらかじめ濃くドー
プして置く点が前の実施例と異なる。これにより、導電
膜5の開口部にベース層6とエミッタ層7を作り込んだ
とき、図示のようにベース層6と連続したベース接続層
6aが導電膜5の下側に形成される。
FIG. 3 is a sectional view showing a second reference example of the present invention in a completed state. In this reference example, a p-type impurity such as boron having the same conductivity type as that of the base layer 6 is heavily doped in advance in a predetermined range on the surface of the semiconductor region 1 before the conductive film 5 is provided by an ion implantation method or the like. Different from the embodiment. As a result, when the base layer 6 and the emitter layer 7 are formed in the opening of the conductive film 5, a base connection layer continuous with the base layer 6 as shown in the figure.
6a is formed below the conductive film 5.

この参考例では、イオン注入工程が1回増えるが、容
易にわかるようにベース層6と導電膜5との間の接続が
一層確実になり、ベース層6の活性領域をエミッタ層7
の下側部分だけに厳密に限定して縦形トランジスタとし
ての電流増幅率等の特性を安定化させることができ、か
つ絶縁膜の形成とベース層およびエミッタ層の作り込み
の際の温度等の工程条件の選択を前の参考例よりも容易
にすることができる。なお、この例ではコレクタ端子が
図のように酸化膜9上のアルミ等の電極膜11を介して導
出されている。
In this reference example, the number of ion implantation steps is increased by one, but as can be easily understood, the connection between the base layer 6 and the conductive film 5 becomes more reliable, and the active region of the base layer 6 is connected to the emitter layer 7.
The characteristics such as current amplification factor as a vertical transistor can be stabilized strictly by limiting only to the lower side part, and the process such as temperature at the time of forming the insulating film and forming the base layer and the emitter layer. The selection of conditions can be made easier than in the previous reference example. In this example, the collector terminal is led out through the electrode film 11 made of aluminum or the like on the oxide film 9 as shown in the figure.

第4図は、導電膜5にシリサイドを利用することによ
り、バイポーラトランジスタ内にショットキーダイオー
ドを作り込む本発明の第1の実施例を示す。同図(a)
の断面に示すように、導電膜5の半導体領域1に接触す
る部分にシリサイド膜5aを設ける点が第1図の参考例と
異なり、このシリサイド膜5a用には白金,タングステ
ン,モリブデン等のシリサイドをスパッタ法等でごく薄
く被着して、その上に例えば多結晶シリコンを成長させ
て導電膜5とすればよい。もちろん、導電膜5をシリサ
イド膜だけで構成してもよい。
FIG. 4 shows a first embodiment of the present invention in which a Schottky diode is formed in a bipolar transistor by utilizing silicide for the conductive film 5. FIG.
As shown in the cross section of FIG. 1, unlike the reference example of FIG. 1 in that a silicide film 5a is provided at a portion of the conductive film 5 that contacts the semiconductor region 1, a silicide such as platinum, tungsten or molybdenum is used for the silicide film 5a. May be deposited very thinly by a sputtering method or the like, and polycrystalline silicon may be grown thereon to form the conductive film 5. Of course, the conductive film 5 may be composed of only a silicide film.

図からわかるように、このシリサイド膜5aはコレクタ
領域である半導体領域1とショットキー接合を形成し、
かつベース層6と接続されるので、第2図(b)に示す
ようにショットキーダイオードSDがバイポーラトランジ
スタのコレクタとベースの間に作り込まれる。周知のよ
うに、このショットキーダイオードSDはベースに蓄積さ
れやすい電荷をコレクタ側に引き抜いて、バイポーラト
ランジスタの動作速度を高める効果を有する。
As can be seen from the figure, this silicide film 5a forms a Schottky junction with the semiconductor region 1 which is the collector region,
Moreover, since it is connected to the base layer 6, the Schottky diode SD is formed between the collector and the base of the bipolar transistor as shown in FIG. 2 (b). As is well known, this Schottky diode SD has the effect of extracting the charge that is likely to be accumulated in the base to the collector side and increasing the operating speed of the bipolar transistor.

本発明を第1図(b)に示したような複数エミッタ構
造に適用した場合、数十μm角の小チップ面積内に100m
Aの大電流容量をもち、高速動作が可能で寄生容量が小
さなバイポーラトランジスタを作り込むことができ、そ
の電流増幅率としては100以上,耐圧値としては数十V
を容易に得ることができる。
When the present invention is applied to a multi-emitter structure as shown in FIG.
A bipolar transistor having a large current capacity of A, capable of high-speed operation and small parasitic capacitance can be built in, and its current amplification factor is 100 or more and its withstand voltage is several tens of volts.
Can be easily obtained.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上述べたとおり本発明によれば、集積回路装置用の
一方の導電形を有する半導体領域の表面に接して導電膜
を半導体領域を露出させる開口部を有するパターンで設
け、この導電膜の開口部の半導体領域の表面から他方の
導電形のベース層を導電膜の下側に周縁部がもぐり込む
ように拡散するとともに、一方の導電形のエミッタ層を
ベース層よりも狭くかつ下側に実効ベース層を形成する
ようにそれよりも浅く拡散し、かつ絶縁膜をベース層と
エミッタ層との間の接合の表面部を覆いかつ導電膜が下
側のベース層周縁部と接する部分を残すように設けて、
半導体領域,導電膜およびエミッタ層からそれぞれコレ
クタ,ベースおよびエミッタ用端子を導出することによ
り、次の効果を得ることができる。
As described above, according to the present invention, a conductive film is provided in a pattern having an opening that exposes the semiconductor region in contact with the surface of the semiconductor region having one conductivity type for an integrated circuit device, and the opening of the conductive film is provided. The base layer of the other conductivity type is diffused from the surface of the semiconductor region to the lower side of the conductive film so that the peripheral portion of the emitter layer is narrowed, and the emitter layer of the one conductivity type is narrower than the base layer and below the effective base layer. Is formed so as to diffuse shallower than that, and an insulating film is provided so as to cover the surface part of the junction between the base layer and the emitter layer and leave the part where the conductive film is in contact with the peripheral part of the lower base layer. hand,
The following effects can be obtained by deriving the collector, base and emitter terminals from the semiconductor region, the conductive film and the emitter layer, respectively.

(a)ベース層およびエミッタ層を導電膜をマスクとす
る自己整合方式で拡散することにより、それらに要して
いたフォトプロセスを省いて製作工程を簡単化すること
ができる。
(A) By diffusing the base layer and the emitter layer by the self-alignment method using the conductive film as a mask, the photo process required for them can be omitted and the manufacturing process can be simplified.

(b)従来の選択酸化膜を要していた寸法を省いて所要
チップを減少させることができ、とくに複数エミッタ構
造のバイポーラトランジスタではその繰り返えし配列ピ
ッチを従来の半分に減少させて、ほぼ半減されたチップ
面積内に大電流容量のトランジスタを作り込むことがで
きる。
(B) It is possible to reduce the required chip by omitting the dimension that required the conventional selective oxide film, and particularly in the case of a bipolar transistor having a multi-emitter structure, the repeating arrangement pitch is reduced to half that of the conventional one. It is possible to build a transistor with a large current capacity in a chip area that is almost halved.

(c)所要チップ面積を増すことなく、ショットキーダ
イオードをトランジスタ内に組み込んで、その動作速度
を高めることができる。
(C) A Schottky diode can be incorporated into a transistor to increase its operating speed without increasing the required chip area.

(d)ベース端子をベース層にごく近接した導電膜を介
して導出できるので、寄生容量が小さく動作特性に優れ
たバイポーラトランジスタを集積回路装置に組み込むこ
とができる。
(D) Since the base terminal can be led out through the conductive film in close proximity to the base layer, a bipolar transistor having a small parasitic capacitance and excellent operating characteristics can be incorporated in an integrated circuit device.

(e)複数エミッタ構造の場合にエミッタ層の相互間隔
を小さくできるので、逆方向電圧が掛かった際に空乏層
を小さな曲率形状で円滑に半導体領域内に拡がらせて耐
圧値を高めることができる。
(E) Since the mutual spacing of the emitter layers can be reduced in the case of a multi-emitter structure, when the reverse voltage is applied, the depletion layer can be smoothly spread in the semiconductor region with a small curvature shape to increase the breakdown voltage value. it can.

このように、本発明は小チップ面積内に簡単な工程で
優れた特性のバイポーラトランジスタを作り込める顕著
な効果を有する。
As described above, the present invention has a remarkable effect that a bipolar transistor having excellent characteristics can be formed in a small chip area by a simple process.

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

第1図から第4図までが本発明に関し、第1図は本発明
による集積回路装置用縦形バイポーラトランジスタの第
1の参考例の断面図および上面図(同図(a)は同図
(b)のX−X矢視断面に相当)、第2図はこの参考例
の製作方法を主な工程ごとの状態で示す断面図、第3図
は第2の参考例の断面図である。第4図は第1の実施例
の断面図である。第5図は従来の同種バイポーラトラン
ジスタの構造と製作工程を第2図に準じた要領で示す断
面図である。これらの図において、 1:集積回路装置の基板、2:埋込層、3:半導体領域ないし
はエピタキシャル層、4:コレクタ接続層、5:導電膜、5
a:シリサイド膜、6:ベース層、6a:ベース接続層、7:エ
ミッタ層、8:絶縁膜、9:酸化膜、10,11:電極膜、21:酸
化膜、22:ベース層、23:多結晶シリコン膜、24:窒化シ
リコン膜、25:選択酸化膜、26:エミッタ層、27:コレク
タ接続層、As:砒素、B:ボロンないしベース端子、C:コ
レクタ端子、DL:空乏層、E:エミッタ端子、M:マスクな
いしフォトレジスト膜、SD:ショットキーダイオード、
W:開口部、である。
1 to 4 relate to the present invention. FIG. 1 is a sectional view and a top view of a first reference example of a vertical bipolar transistor for an integrated circuit device according to the present invention (the same FIG. 2) is a cross-sectional view showing the manufacturing method of this reference example in the state of each main step, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the second reference example. FIG. 4 is a sectional view of the first embodiment. FIG. 5 is a sectional view showing the structure and manufacturing process of a conventional bipolar transistor of the same kind in a manner similar to FIG. In these figures, 1: substrate of integrated circuit device, 2: buried layer, 3: semiconductor region or epitaxial layer, 4: collector connection layer, 5: conductive film, 5
a: silicide film, 6: base layer, 6a: base connection layer, 7: emitter layer, 8: insulating film, 9: oxide film, 10, 11: electrode film, 21: oxide film, 22: base layer, 23: Polycrystalline silicon film, 24: Silicon nitride film, 25: Selective oxide film, 26: Emitter layer, 27: Collector connection layer, As: Arsenic, B: Boron or base terminal, C: Collector terminal, DL: Depletion layer, E : Emitter terminal, M: Mask or photoresist film, SD: Schottky diode,
W: The opening.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】集積回路装置用の一方の導電形を有する平
坦な表面からなる半導体領域と、前記半導体領域の表面
に接して設けられ前記半導体領域を露出させる開口部を
有するパターンに形成された導電膜と、前記導電膜の開
口部の前記半導体領域の表面から前記導電膜の下側に周
縁部がもぐり込むように他方の導電形で拡散されたベー
ス層と、前記導電膜の開口部の前記半導体領域の表面か
ら前記ベース層よりも狭くかつ下側に実効ベース層を形
成するようにそれよりも浅く一方の導電形で拡散された
エミッタ層と、前記半導体領域表面に形成される前記ベ
ース層と前記エミッタ層との間の接合の表面部を覆いか
つ前記導電膜が前記ベース層周縁部に接する部分を残す
ように設けられた絶縁膜とを備え、前記導電膜と前記半
導体領域とがショットキーバリア接合を有し、前記半導
体領域と前記導電膜と前記エミッタ層からそれぞれコレ
クタとベースとエミッタ用の端子が導出されたことを特
徴とする集積回路装置用縦形バイポーラトランジスタ。
1. A semiconductor region for an integrated circuit device, the semiconductor region having a flat surface having one conductivity type, and an opening formed in contact with the surface of the semiconductor region to expose the semiconductor region. A conductive film, a base layer diffused in the other conductivity type so that a peripheral edge portion goes under the conductive film from the surface of the semiconductor region of the opening of the conductive film, and the opening of the conductive film An emitter layer narrower than the surface of the semiconductor region and shallower than the base layer so as to form an effective base layer and diffused in one conductivity type, and the base layer formed on the surface of the semiconductor region. An insulating film provided so as to cover the surface of the junction between the emitter layer and the emitter layer and leave a portion of the conductive film in contact with the peripheral edge of the base layer. It has Tokibaria bonding, the semiconductor region and the conductive layer and the integrated circuit device for vertical bipolar transistor, wherein the terminal for each collector and base and emitter of the emitter layer is derived.
【請求項2】前記導電膜がシリサイドからなることを特
徴とする請求項1記載の集積回路装置用縦形バイポーラ
トランジスタ。
2. The vertical bipolar transistor for an integrated circuit device according to claim 1, wherein the conductive film is made of silicide.
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