JP2888652B2 - Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same - Google Patents

Semiconductor integrated circuit device and method of manufacturing the same

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JP2888652B2 JP3014001A JP1400191A JP2888652B2 JP 2888652 B2 JP2888652 B2 JP 2888652B2 JP 3014001 A JP3014001 A JP 3014001A JP 1400191 A JP1400191 A JP 1400191A JP 2888652 B2 JP2888652 B2 JP 2888652B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は半導体集積回路装置に
関し、特にヘテロバイポーラ型トランジスタの改良に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and more particularly to an improvement of a hetero-bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6は従来の半導体集積回路装置、特に
そのNPNトランジスタを示す断面図であり、図におい
て、1はP型半導体基板で、その上にN型エピタキシャ
ル層3が形成されており、該N型エピタキシャル層3の
底部にはN型埋込層2が形成され、該N型エピタキシャ
ル層3を貫通するN型コレクタウォール層4と接続され
ている。また上記N型エピタキシャル層3表面の中央に
は真性ベース層8aが形成され、N型エピタキシャル層
側部に形成された外部ベース層8bにつながっている。
また5は上記N型層を囲むよう形成されたフィールド酸
化膜で、該フィールド酸化膜5の下側にはチャネルカッ
ト層6が形成されている。15は上記N型埋込層2及び
N型コレクタウォール層4上に形成されたコレクタ電
極、13は上記外部ベース層8b上に形成されたベース
電極であり、それぞれバリアメタル12上にアルミ配線
11を形成した2層構造となっている。また9は上記真
性ベース層8a上に形成された、N型不純物をドープし
たSiC層で、その上にバリアメタル12とアルミ配線
11からなるエミッタ電極14が形成されている。な
お、7a,7bは上記各電極間を絶縁する層間酸化膜、
10はバリアメタル12と半導体層との接合面に形成さ
れたシリサイド膜である。
2. Description of the Related Art FIG. 6 is a sectional view showing a conventional semiconductor integrated circuit device, in particular, an NPN transistor thereof. In the figure, reference numeral 1 denotes a P-type semiconductor substrate on which an N-type epitaxial layer 3 is formed. An N-type buried layer 2 is formed at the bottom of the N-type epitaxial layer 3, and is connected to an N-type collector wall layer 4 penetrating the N-type epitaxial layer 3. An intrinsic base layer 8a is formed at the center of the surface of the N-type epitaxial layer 3 and is connected to an external base layer 8b formed on the side of the N-type epitaxial layer.
Reference numeral 5 denotes a field oxide film formed so as to surround the N-type layer, and a channel cut layer 6 is formed below the field oxide film 5. Reference numeral 15 denotes a collector electrode formed on the N-type buried layer 2 and the N-type collector wall layer 4, and reference numeral 13 denotes a base electrode formed on the external base layer 8b. Is formed in a two-layer structure. Reference numeral 9 denotes an N-type impurity-doped SiC layer formed on the intrinsic base layer 8a, on which an emitter electrode 14 composed of a barrier metal 12 and an aluminum wiring 11 is formed. 7a and 7b are interlayer oxide films that insulate the electrodes from each other;
Reference numeral 10 denotes a silicide film formed on a junction surface between the barrier metal 12 and the semiconductor layer.

【0003】次に、図4(a) 〜図4(c) ,図5(a) 〜図
5(c) ,図6を用い、半導体集積回路装置のアイソプレ
ーナ技術によるヘテロバイポーラ型トランジスタの製造
方法について説明する。まず、P型半導体基板1上にN
型埋込層2を形成し、この上にN型エピタキシャル層3
を成長させる( 図4(a) )。次に素子を分離するために
シリコンエッチングを行い、チャネルカット層6をB+
(ボロン)注入及び熱処理により形成した後、フィール
ド酸化膜5を形成する(図4(b) )。そして、N型コレ
クタウォール層4、真性ベース層8a、外部ベース層8
bをそれぞれP+ (リン)、B+ (ボロン)のイオン注
入と熱処理により形成する(図4(c) )。そして、層間
酸化膜7aをCVD(Chemical Vapor Deposition) によ
り形成し、真性ベース層8a上にエミッタ孔を開孔した
後、この上にN型不純物(例えばP+ (リン))をドー
プしたSiC9をエピタキシャル成長させる(ヘテロエ
ピタキシー)(図5(a) )。その後、このN型不純物を
ドープしたSiC9をRIE(Reactive Ion Etching)に
よりパターニングし、N型コレクタウォール層4及び外
部ベース8b上にそれぞれコレクタコンタクト孔及び外
部ベースコンタクト孔を開孔する(図5(b) )。そし
て、シリサイド膜10(例えばTiSi2 )を選択的に
形成し、層間酸化膜7bをCVDにより形成する(図5
(c) )。さらに、酸化膜ドライエッチングにより再度上
記各コンタクト孔を開孔し、バリアメタル12及びアル
ミ配線11の形成及びパターニングによりベース電極1
3,エミッタ電極14,コレクタ電極15を形成する
(図6)。
Next, referring to FIGS. 4 (a) to 4 (c), FIGS. 5 (a) to 5 (c), and FIG. 6, manufacturing of a hetero-bipolar transistor of a semiconductor integrated circuit device by an isoplanar technique. The method will be described. First, an N-type semiconductor substrate 1
Buried layer 2 is formed, and N-type epitaxial layer 3 is formed thereon.
Is grown (FIG. 4 (a)). Next, silicon etching is performed to separate the elements, and the channel cut layer 6 is made of B +
After being formed by (boron) implantation and heat treatment, a field oxide film 5 is formed (FIG. 4B). Then, the N-type collector wall layer 4, the intrinsic base layer 8a, the external base layer 8
b is formed by ion implantation of P + (phosphorus) and B + (boron) and heat treatment, respectively (FIG. 4C). Then, an interlayer oxide film 7a is formed by CVD (Chemical Vapor Deposition), an emitter hole is formed on the intrinsic base layer 8a, and SiC 9 doped with an N-type impurity (for example, P + (phosphorus)) is formed thereon. Epitaxial growth (heteroepitaxy) (FIG. 5 (a)). Thereafter, the SiC 9 doped with the N-type impurity is patterned by RIE (Reactive Ion Etching), and a collector contact hole and an external base contact hole are formed on the N-type collector wall layer 4 and the external base 8b, respectively (FIG. b)). Then, a silicide film 10 (for example, TiSi 2 ) is selectively formed, and an interlayer oxide film 7b is formed by CVD (FIG. 5).
(c)). Further, the contact holes are opened again by dry etching of the oxide film, and the base electrode 1 is formed by forming and patterning the barrier metal 12 and the aluminum wiring 11.
3. An emitter electrode 14 and a collector electrode 15 are formed (FIG. 6).

【0004】次に、ヘテロバイポーラについて説明す
る。この従来例ではエミッタにヘテロ材料のSiCを用
いているが、このSiCは半導体基板材料のSiよりバ
ンドギャップが大きく、ワイドバンドギャプエミッタ(w
ide bandgap emitter)となっている。この構造にする
と、エミッタ層のバンドギャップエネルギーがベース層
のそれより大きくなり、ベースからエミッタへの少数キ
ャリアの逆注入を抑え、エミッタ注入効率、即ち電流利
得を高くできる。
Next, the hetero bipolar will be described. In this conventional example, SiC as a hetero material is used for the emitter. This SiC has a larger band gap than Si as a semiconductor substrate material, and thus has a wide band gap emitter (w
ide bandgap emitter). With this structure, the bandgap energy of the emitter layer becomes larger than that of the base layer, the reverse injection of minority carriers from the base to the emitter can be suppressed, and the emitter injection efficiency, that is, the current gain can be increased.

【0005】即ち、エミッタ注入効率rは下記の数1と
表され、ここでInはエミッタからベースへ注入される
電子電流、Ipはベースからエミッタへ注入されるホー
ル電流、Isはエミッタベース空乏層での再結合電流
で、Ieはエミッタ電流(In+Ip+Is)である。
従って、バンドギャップエネルギーを大きくすることに
より、ベースからエミッタへ注入されるホール電流Ip
を小さくして、エミッタ注入効率rを高くできる。
That is, the emitter injection efficiency r is represented by the following equation 1, where In is an electron current injected from the emitter to the base, Ip is a hole current injected from the base to the emitter, and Is is an emitter-base depletion layer. Where Ie is the emitter current (In + Ip + Is).
Therefore, by increasing the band gap energy, the hole current Ip injected from the base to the emitter can be increased.
And the emitter injection efficiency r can be increased.

【0006】[0006]

【数1】 (Equation 1)

【0007】また電流利得βは下記の数2と表され、こ
こでIrはベース中での再結合電流、Icはコレクタ電
流(In−Ir)、Ibはベース電流(Ip+Ir+I
s)である。従って、バンドギャップエネルギーを大き
くすることにより、ベースからエミッタへ注入されるホ
ール電流Ipを小さくして、電流利得βを高くできる。
The current gain β is expressed by the following equation (2), where Ir is the recombination current in the base, Ic is the collector current (In-Ir), and Ib is the base current (Ip + Ir + I
s). Therefore, by increasing the band gap energy, the hole current Ip injected from the base to the emitter can be reduced, and the current gain β can be increased.

【0008】[0008]

【数2】 (Equation 2)

【0009】従って、ベースの不純物濃度の増大を、こ
れに伴う電流利得の低下を抑えつつ実現し、ベース抵抗
を下げることができる。このような装置ではベース幅が
狭くてもベース抵抗を小さくでき、高速化が図れる。
Therefore, it is possible to increase the impurity concentration of the base while suppressing a decrease in current gain accompanying the increase in the impurity concentration, and to reduce the base resistance. In such an apparatus, even if the base width is small, the base resistance can be reduced, and the speed can be increased.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
装置は以上のように構成されいるので、一部がコレクタ
として機能するN型エピタキシャル層3やコレクタ電流
を引き出すためのN型埋込層2の面積が大きく、つまり
トランジスタ動作としては不要な領域が広い範囲に存在
するため、コレクタ・ベース間接合容量CTC,つまり真
性及び外部ベース層8a,8bとN型エピタキシャル層
3との間の接合容量、及びコレクタ・基板間接合容量C
TS,つまりN型埋込層2とP型半導体基板1との間の接
合容量が大きくなるという問題点があった。
Since the conventional semiconductor integrated circuit device is configured as described above, the N-type epitaxial layer 3 partially functioning as a collector and the N-type buried layer 2 for extracting a collector current are provided. Of the collector-base junction capacitance C TC , that is, the junction between the intrinsic and external base layers 8 a and 8 b and the N-type epitaxial layer 3. Capacitance and collector-substrate junction capacitance C
There is a problem that TS , that is, the junction capacitance between the N-type buried layer 2 and the P-type semiconductor substrate 1 increases.

【0011】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、トランジスタ動作として不要
な部分を削減してトランジスタにおける寄生接合容量を
低減することができ、より高速な動作が可能なヘテロバ
イポーラ型の半導体集積回路装置を得ることを目的とす
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to reduce a parasitic junction capacitance in a transistor by reducing unnecessary portions as a transistor operation, thereby achieving a higher-speed operation. It is an object of the present invention to obtain a possible hetero bipolar semiconductor integrated circuit device.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路装置は、半導体基板上に複数の半導体層を形成し
てなるプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を備えた
半導体集積回路装置において、上記トランジスタ素子を
分離するためのフィールド酸化膜の直下部分,及び該部
分に連続する,上記トランジスタ素子の外部ベース領域
の直下部分に、高エネルギー酸素注入により該各部分の
材料を酸化してなる酸化膜が形成されているものであ
る。
A semiconductor integrated circuit device according to the present invention comprises a plurality of semiconductor layers formed on a semiconductor substrate.
With a planar bipolar transistor element
In the semiconductor integrated circuit device, the transistor element
A portion immediately below a field oxide film for separation, and the portion
The external base region of the above transistor element, which is continuous every minute
Into the area directly below by high-energy oxygen injection .
An oxide film formed by oxidizing a material is formed .

【0013】またこの発明は、上記半導体集積回路装
置において、上記トランジスタ素子を、そのエミッタ領
域に、ベース領域を構成する半導体材料とは異なる,バ
ンドギャップエネルギーの大きい半導体材料を用いた,
ヘテロバイポーラ型トランジスタとしたものである。
Further, this invention, in the semiconductor integrated circuit device, the upper Quito transistor element, the emitter territory
Area, which is different from the semiconductor material composing the base
Using a semiconductor material with a large
This is a hetero bipolar transistor .

【0014】またこの発明に係る半導体集積回路の製
造方法は、半導体基板上に複数の半導体層を形成してプ
レーナ型バイポーラトランジスタ素子を形成する素子形
成工程を有する半導体集積回路装置の製造方法におい
て、上記素子形成工程は、第一導電型基板表面に第二導
電型埋め込み層,該第二導電型埋め込み層の両側に第一
導電型チャネルカット層,及び上記第二導電型埋め込み
層上,及び上記第一導電型チャネルカット層上に第二導
電型エピタキシャル層をそれぞれ形成した後に、後の工
程で素子分離を行うためのフィールド酸化膜が形成され
る部分の直下となる部分,及び該部分に連続する,後の
工程で上記トランジスタ素子の外部ベース領域が形成さ
れる部分の直下となる部分に、高エネルギーで酸素注入
する工程と、この高エネルギーで酸素を注入した部分の
材料を熱処理を行うことにより酸化して、該部分に酸化
膜を形成する工程と、上記第二導電型エピタキシャル層
上の,素子分離を行うための領域以外にマスクを形成
し、これをマスクにして素子分離を行うためのフィール
ド酸化膜を形成する工程と、上記第二導電型エピタキシ
ャル層の一部に第二導電型コレクタウォール層と、上記
第二導電型エピタキシャル層の表面の一部に真性ベース
層と、上記第二導電型エピタキシャル層の上記真性ベー
ス層に連続する,高エネルギーで酸素を注入してなる上
記酸化膜の直上部分に外部ベース層とをそれぞれ形成す
る工程とを含むものである
Further , according to the present invention , a semiconductor integrated circuit is manufactured.
The fabrication method involves forming a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate and forming
Element type forming a Rainer type bipolar transistor element
Method of manufacturing semiconductor integrated circuit device having forming process
Thus, the element forming step includes the step of forming a second conductive layer on the surface of the first conductive type substrate.
An electric buried layer, and a first buried layer on both sides of the second conductive type buried layer.
Conductive type channel cut layer and the above-mentioned second conductive type embedding
Layer and the first conductivity type channel cut layer.
After forming each of the epitaxial layers,
A field oxide film for element isolation is formed
Part immediately below the part, and the subsequent part
In the process, the external base region of the transistor element is formed.
Oxygen with high energy into the area directly below
And the high-energy oxygen implanted portion
The material is oxidized by heat treatment to oxidize the part
Forming a film, and the second conductivity type epitaxial layer
A mask is formed in the upper area other than the area for element isolation
And a field for element isolation using this as a mask.
Forming a doped oxide film, and the second conductivity type epitaxy.
A collector wall layer of the second conductivity type as part of the
Intrinsic base on part of the surface of the second conductivity type epitaxial layer
Layer and the intrinsic base of the second conductivity type epitaxial layer.
Injecting oxygen with high energy continuous to the gas layer
An external base layer is formed directly above the oxide film.
And the step of performing

【0015】[0015]

【0016】[0016]

【作用】この発明においては、半導体基板上に複数の半
導体層を形成してなるプレーナ型バイポーラトランジス
タ素子を備えた半導体集積回路装置において、上記トラ
ンジスタ素子を分離するためのフィールド酸化膜の直下
部分,及び該部分に連続する,上記トランジスタ高エネ
ルギー酸素注入によるSOI(Silicon On Insulator)技
術を用いて該各部分の材料を酸化してなる酸化膜を形成
したので、トランジスタを構成する半導体層相互間及び
該半導体層と半導体基板との間の寄生接合容量を低減す
ることができ、これによりトランジスタ動作を高速化す
ることができる。
According to the present invention, a plurality of semiconductor devices are provided on a semiconductor substrate.
Planar type bipolar transistor formed with conductive layer
In a semiconductor integrated circuit device having a
Immediately below the field oxide film to separate transistor elements
Forming an oxide film formed by oxidizing the material of each part using the SOI (Silicon On Insulator) technique by the high energy oxygen implantation of the transistor, which is continuous with the part;
Therefore, the parasitic junction capacitance between the semiconductor layers included in the transistor and between the semiconductor layer and the semiconductor substrate can be reduced, and the operation of the transistor can be increased.

【0017】たトランジスタ素子のエミッタ領域に、
ベース領域を構成する半導体材料とは異なり、バンドギ
ャップエネルギーの大きい半導体材料を用いたので、ベ
ース幅が狭くてもベース抵抗を下げることができ、この
結果、高速動作が可能なヘテロバイポーラ型の半導体集
積回路装置を得ることができる。またこの発明において
は、半導体基板上に複数の半導体層を形成してプレーナ
型バイポーラトランジスタ素子を形成する素子形成工程
を有する半導体集積回路装置の製造方法において、上記
素子形成工程は、第一導電型基板表面に第二導電型埋め
込み層,該第二導電型埋め込み層の両側に第一導電型チ
ャネルカット層,及び上記第二導電型埋め込み層上,及
び上記第一導電型チャネルカット層上に第二導電型エピ
タキシャル層をそれぞれ形成した後に、後の工程で素子
分離を行うためのフィールド酸化膜が形成される部分の
直下となる部分,及び該部分に連続する,後の工程で上
記トランジスタ素子の外部ベース領域が形成される部分
の直下となる部分に、高エネルギーで酸素注入する工程
と、この高エネルギーで酸素を注入した部分の材料を熱
処理を行うことにより酸化して、該部分に酸化膜を形成
する工程と、上記第二導電型エピタキシャル層上の,素
子分離を行うための領域以外にマスクを形成し、これを
マスクにして素子分離を行うためのフィールド酸化膜を
形成する工程と、上記第二導電型エピタキシャル層の一
部に第二導電型コレクタウォール層と、上記第二導電型
エピタキシャル層の表面の一部に真性ベース層と、上記
第二導電型エピタキシャル層の上記真性ベース層に連続
する,高エネルギーで酸素を注入してなる上記酸化膜の
直上部分に外部ベース層とをそれぞれ形成する工程とを
含むので、コレクタ・ベース間接合容量を低減すること
ができ、高速動作が可能な半導体集積回路装置を得るこ
とができる。
[0017] to the emitter area of or transistor element,
Unlike the semiconductor material forming the base region, a semiconductor material having a large bandgap energy is used, so that the base resistance can be reduced even if the base width is narrow. As a result, a hetero-bipolar type semiconductor capable of high-speed operation can be obtained. An integrated circuit device can be obtained. Also in the present invention
Is to form multiple planar semiconductor layers on a semiconductor substrate.
Forming Step of Forming Type Bipolar Transistor Device
The method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device having
In the element forming step, the first conductivity type substrate surface is filled with the second conductivity type.
Embedded layer and first conductive type chips on both sides of the second conductive type buried layer.
On the channel cut layer and the buried layer of the second conductivity type, and
And a second conductivity type epitaxial layer on the first conductivity type channel cut layer.
After the formation of each taxi layer, the device
In the area where the field oxide film for separation is formed
The part immediately below and the part that follows it,
Part where the external base region of the transistor element is formed
Of oxygen injection with high energy into the area directly below
And heat the material in the part where oxygen was injected with this high energy.
Oxidation by performing treatment to form an oxide film on the part
Performing the steps of:
A mask is formed in a region other than the region for
A field oxide film for device isolation using a mask
Forming a second conductive type epitaxial layer;
Part of the second conductivity type collector wall layer, the second conductivity type
An intrinsic base layer on part of the surface of the epitaxial layer,
Continuing with the intrinsic base layer of the second conductivity type epitaxial layer
Of the oxide film formed by injecting oxygen with high energy
A step of forming an external base layer on the portion directly above
To reduce the junction capacitance between collector and base
And obtain a semiconductor integrated circuit device that can operate at high speed.
Can be.

【0018】[0018]

【実施例】図3は、この発明の一実施例による半導体集
積回路装置を示す断面図である。図において、図6と同
一符号は同一又は相当部分を示し、16は高エネルギー
酸素注入により形成した酸化膜で、その一部が上記外部
ベース層8bの下側に位置している。
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention. 6, the same reference numerals as those in FIG. 6 denote the same or corresponding parts, and reference numeral 16 denotes an oxide film formed by implanting high-energy oxygen, a part of which is located below the external base layer 8b.

【0019】次に製造方法について図1(a) 〜図1(c)
,図2(a) 〜図2(c) 及び図3を用いて説明する。ま
ず、P型半導体基板1上にN型埋込層2及びチャネルカ
ット層6を形成し、この上にN型エピタキシャル層3を
成長させる(図1(a) )。次にSOI(Silicon On Insu
lator)技術を用いて、つまりSiO2 マスクをかけて高
エネルギー(MeV)酸素注入を行い、熱処理を行っ
て、酸化膜16を形成する(図1(b) )。そして、窒化
膜をマスクにしてフィールド酸化膜5を形成する(図1
(c) )。その後、N型コレクタウォール層4,真性ベー
ス層8a、外部ベース層8bをそれぞれP+ (リン),
+ (ボロン)のイオン注入と熱処理により形成する
(図2(a) )。そして、層間酸化膜7aをCVDにより
形成し、エミッタ孔を開孔した後、この上にN型不純物
(例えばP+ (リン))をドープしたSiC9をエピタ
キシャル成長させる(図2(b) )。その後、このN型不
純物をドープしたSiC9をRIEによりパターニング
し、コレクタコンタクト孔及び外部ベースコンタクト孔
を開孔する。そして、シリサイド膜10(例えばTiS
2 )を選択的に形成し、層間酸化膜7bをCVDによ
り形成する(図2(c) )。さらに、酸化膜ドライエッチ
ングによりコンタクト孔を開孔し、バリアメタル12及
びアルミ配線11によりベース電極13,エミッタ電極
14,コレクタ電極15を形成する(図3)。
Next, the manufacturing method will be described with reference to FIGS. 1 (a) to 1 (c).
2 (a) to 2 (c) and FIG. First, an N-type buried layer 2 and a channel cut layer 6 are formed on a P-type semiconductor substrate 1, and an N-type epitaxial layer 3 is grown thereon (FIG. 1 (a)). Next, SOI (Silicon On Insu
Using a technique, that is, using a SiO 2 mask, high-energy (MeV) oxygen is implanted, and heat treatment is performed to form an oxide film 16 (FIG. 1B). Then, a field oxide film 5 is formed using the nitride film as a mask.
(c)). After that, the N-type collector wall layer 4, the intrinsic base layer 8a, and the external base layer 8b are respectively changed to P + (phosphorus),
It is formed by ion implantation of B + (boron) and heat treatment (FIG. 2A). Then, an interlayer oxide film 7a is formed by CVD, an emitter hole is opened, and SiC9 doped with an N-type impurity (for example, P + (phosphorus)) is epitaxially grown thereon (FIG. 2B). Thereafter, the SiC 9 doped with the N-type impurity is patterned by RIE, and a collector contact hole and an external base contact hole are opened. Then, the silicide film 10 (for example, TiS
i 2) selectively formed, it is formed by CVD interlayer oxide film 7b (FIG. 2 (c)). Further, a contact hole is formed by dry etching of an oxide film, and a base electrode 13, an emitter electrode 14, and a collector electrode 15 are formed by the barrier metal 12 and the aluminum wiring 11 (FIG. 3).

【0020】このように本実施例では、外部ベース層8
b下側の半導体領域を高エネルギー酸素注入により酸化
して、N型埋込層2及びN型エピタキシャル層3の、ト
ランジスタ動作に不要な部分を削減したので、コレクタ
・ベース間接合容量CTC及びコレクタ・基板間接合容量
TSを低減することができ、より高速なトランジスタ動
作を実現できる。
As described above, in this embodiment, the external base layer 8
The b lower semiconductor region is oxidized by high-energy oxygen implant, the N-type buried layer 2 and N-type epitaxial layer 3, since the reducing unnecessary portions transistor operation, the collector-base junction capacitance C TC and The collector-substrate junction capacitance CTS can be reduced, and higher-speed transistor operation can be realized.

【0021】また、エミッタにヘテロ材料のSiを用
いているので、エミッタ層のバンドギャップエネルギー
がベースのそれより大きくなり、ベースからエミッタへ
の少数キャリアの逆注入を抑え、エミッタ注入効率、即
ち電流利得を高くできる。このため電流利得の低下を考
えずにベースの不純物濃度を大幅に上げられ、即ちベー
ス幅が狭くてもベース抵抗を下げることができ、より高
速動作が可能なヘテロバイポーラ型の半導体集積回路装
置を得ることができる。
Further, because of the use of Si C heteroatoms material to the emitter, a band gap energy of the emitter layer is greater than that of the base, suppressing reverse injection of minority carriers from the base to the emitter, the emitter injection efficiency, i.e., The current gain can be increased. Significantly raised the impurity concentration of the base without considering the reduction in this was because current gain, ie, narrow base width can be reduced base resistance, higher speed operation of the hetero bipolar capable semiconductor integrated circuit A device can be obtained.

【0022】なお上記実施例では、外部ベース層8bの
下側の半導体領域を高エネルギー酸素注入により酸化し
た場合を示したが、上記酸素注入により酸化する領域は
これに限るものではなく、トランジスタ動作に不要な領
域であれば、接合容量の低減の効果を得ることができ
る。
In the above embodiment, the case where the semiconductor region below the external base layer 8b is oxidized by implanting high-energy oxygen has been described. However, the region oxidized by implanting oxygen is not limited to this. If the region is unnecessary, the effect of reducing the junction capacitance can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体集積
回路装置によれば、半導体基板上に複数の半導体層を形
成してなるプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を備
えた半導体集積回路装置において、上記トランジスタ素
子を分離するためのフィールド酸化膜の直下部分,及び
該部分に連続する,上記トランジスタ素子の外部ベース
領域の直下部分に、高エネルギー酸素注入によるSOI
(Silicon On Insulator)技術を用いて該各部分の材料を
酸化してなる酸化膜を形成したので、コレクタ・ベース
接合容量 TC を低減することができ、より高速動作が
可能なへテロバイポーラ型半導体集積回路装置が得られ
るという効果がある。また、トランジスタ素子を、その
エミッタ領域に、ベース領域を構成する半導体材料とは
異なる,バンドギャップエネルギーの大きい半導体材料
を用いたヘテロバイポーラ型トランジスタとしたので、
ベース幅が狭くてもベース抵抗を下げることができ、こ
れにより、高速動作が可能なヘテロバイポーラ型の半導
体集積回路装置を得ることができる効果がある。
As described above, according to the semiconductor integrated circuit device of the present invention , a plurality of semiconductor layers are formed on a semiconductor substrate.
With a planar bipolar transistor element
In the semiconductor integrated circuit device obtained above,
Immediately below the field oxide film to separate the electrons, and
An external base of the transistor element continuous with the portion
SOI by high-energy oxygen implantation just below the region
The material of the respective portion with the (Silicon On Insulator) technology
Since an oxidized oxide film was formed, the collector base
This has the effect that the inter- junction capacitance C TC can be reduced, and a hetero bipolar semiconductor integrated circuit device capable of operating at higher speed can be obtained. Also, the transistor element is
What is the semiconductor material constituting the base region in the emitter region?
Different semiconductor materials with large band gap energy
Since it is a hetero bipolar transistor using
Even if the base width is narrow, the base resistance can be reduced.
As a result, a hetero-bipolar semiconductor that can operate at high speed
There is an effect that a body integrated circuit device can be obtained.

【0024】また、本発明に係る半導体集積回路装置の
製造方法によれば、半導体基板上に複数の半導体層を形
成してプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を形成す
る素子形成工程を有する半導体集積回路装置の製造方法
において、上記素子形成工程は、第一導電型基板表面に
第二導電型埋め込み層,該第二導電型埋め込み層の両側
に第一導電型チャネルカット層,及び上記第二導電型埋
め込み層上,及び上記第一導電型チャネルカット層上に
第二導電型エピタキシャル層をそれぞれ形成した後に、
後の工程で素子分離を行うためのフィールド酸化膜が形
成される部分の直下となる部分,及び該部分に連続す
る,後の工程で上記トランジスタ素子の外部ベース領域
が形成される部分の直下となる部分に、高エネルギーで
酸素注入する工程と、この高エネルギーで酸素を注入し
た部分の材料を熱処理を行うことにより酸化して、該部
分に酸化膜を形成する工程と、上記第二導電型エピタキ
シャル層上の,素子分離を行うための領域以外にマスク
を形成し、これをマスクにして素子分離を行うためのフ
ィールド酸化膜を形成する工程と、上記第二導電型エピ
タキシャル層の一部に第二導電型コレクタウォール層
と、上記第二導電型エピタキシャル層の表面の一部に真
性ベース層と、上記第二導電型エピタキシャル層の上記
真性ベース層に連続する,高エネルギーで酸素を注入し
てなる上記酸化膜の直上部分に外部ベース層とをそれぞ
れ形成する工程とを含むので、コレクタ・ベース間接合
容量CTCを低減することができ、これにより高速動作が
可能な半導体集積回路装置が得られるという効果があ
る。
Further, according to the semiconductor integrated circuit device of the present invention,
According to the manufacturing method, a plurality of semiconductor layers are formed on a semiconductor substrate.
To form a planar bipolar transistor device.
For manufacturing semiconductor integrated circuit device having element forming step
In the above element forming step, the first conductive type substrate surface
Buried layer of second conductivity type, both sides of buried layer of second conductivity type
The first conductivity type channel cut layer and the second conductivity type
On the embedding layer and the channel cut layer of the first conductivity type.
After forming each of the second conductivity type epitaxial layers,
A field oxide film is formed for device isolation in a later process.
The part immediately below the part to be formed and the part
The external base region of the transistor element in a later step.
In the part directly below the part where
Oxygen injection process and oxygen injection with this high energy
The material in the part is oxidized by heat treatment,
Forming an oxide film separately, and the second conductivity type epitaxy.
Mask other than the area for element isolation on the char layer
Is formed, and a mask for element isolation is formed using this as a mask.
Forming a field oxide film;
Second conductivity type collector wall layer on part of the taxi layer
And a part of the surface of the second conductivity type epitaxial layer.
Base layer and the second conductivity type epitaxial layer
Inject oxygen with high energy continuous to the intrinsic base layer
The external base layer directly above the oxide film
Since being and forming, it is possible to reduce the collector-base junction capacitance C TC, thereby an effect that a semi-conductor integrated circuit device capable of high speed operation is obtained.

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

【図1】本発明の一実施例による半導体集積回路装置の
製造方法の一部を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a part of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例による半導体集積回路装置の
製造方法の一部を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a part of a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施例による半導体集積回路装置を
示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a semiconductor integrated circuit device according to one embodiment of the present invention.

【図4】従来の半導体集積回路装置の製造方法の一部を
示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a part of a conventional method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.

【図5】従来の半導体集積回路装置の製造方法の一部を
示す断面図。
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a part of a conventional method for manufacturing a semiconductor integrated circuit device.

【図6】従来の半導体集積回路装置を示す断面図。FIG. 6 is a sectional view showing a conventional semiconductor integrated circuit device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 P型半導体基板 2 N型埋込層 3 N型エピタキシャル層 4 N型コレクタウォール層 5 フィールド酸化膜 6 チャネルカット層 7a,7b 層間酸化膜 8a 真性ベース層 8b 外部ベース層 9 N型不純物をドープしたSiC 10 シリサイド膜 11 アルミ配線 12 バリアメタル 13 ベース電極 14 エミッタ電極 15 コレクタ電極 16 高エネルギー酸素注入により形成した酸化
Reference Signs List 1 P-type semiconductor substrate 2 N-type buried layer 3 N-type epitaxial layer 4 N-type collector wall layer 5 Field oxide film 6 Channel cut layer 7 a, 7 b Interlayer oxide film 8 a Intrinsic base layer 8 b External base layer 9 N-type impurity doped SiC 10 silicide film 11 aluminum wiring 12 barrier metal 13 base electrode 14 emitter electrode 15 collector electrode 16 oxide film formed by high energy oxygen implantation

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−160760(JP,A) 特開 平1−143260(JP,A) 特開 平4−33343(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 21/33 - 21/331 H01L 29/68 - 29/737 H01L 21/70 - 21/74 H01L 21/76 - 21/765 H01L 21/77 Continuation of front page (56) References JP-A-62-160760 (JP, A) JP-A-1-143260 (JP, A) JP-A-4-33343 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 6 , DB name) H01L 21/33-21/331 H01L 29/68-29/737 H01L 21/70-21/74 H01L 21/76-21/765 H01L 21/77

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上に複数の半導体層を形成し
てなるプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を備えた
半導体集積回路装置において、上記トランジスタ素子を分離するためのフィールド酸化
膜の直下部分,及び該部分に連続する,上記トランジス
タ素子の外部ベース領域の直下部分に、高エネルギー酸
素注入により該各部分の材料を酸化してなる酸化膜が形
成されていることを特徴とする 半導体集積回路装置。
In a semiconductor integrated circuit device having a planar type bipolar transistor element formed by forming a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate, a field oxide for isolating the transistor element is provided.
A portion immediately below the membrane and the above-mentioned transistor connected to the portion;
A high-energy acid is placed just under the external base region of the
An oxide film formed by oxidizing the material of each part by element implantation is formed.
A semiconductor integrated circuit device characterized by being formed .
【請求項2】 上記トランジスタ素子は、エミッタ領域
に、ベース領域を構成する半導体材料と異なる,バンド
ギャップエネルギーの大きい半導体材料を用いた、ヘテ
ロバイポーラ型トランジスタであることを特徴とする請
求項1記載の半導体集積回路装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein said transistor element has an emitter region.
The band that is different from the semiconductor material that constitutes the base region
Using a semiconductor material with a large gap energy,
2. The semiconductor integrated circuit device according to claim 1, wherein the semiconductor integrated circuit device is a bipolar transistor .
【請求項3】 半導体基板上に複数の半導体層を形成し
てプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を形成する素
子形成工程を有する半導体集積回路装置の製造方法にお
いて、 上記素子形成工程は、 第一導電型基板表面に第二導電型埋め込み層,該第二導
電型埋め込み層の両側に第一導電型チャネルカット層,
及び上記第二導電型埋め込み層上,及び上記第一導電型
チャネルカット層上に第二導電型エピタキシャル層をそ
れぞれ形成した後に、 後の工程で素子分離を行うためのフィールド酸化膜が形
成される部分の直下となる部分,及び該部分に連続す
る,後の工程で上記トランジスタ素子の外部ベース領域
が形成される部分の直下となる部分に、高エネルギーで
酸素注入する工程と、 この高エネルギーで酸素を注入した部分の材料を熱処理
を行うことにより酸化して、該部分に酸化膜を形成する
工程と、 上記第二導電型エピタキシャル層上の,素子分離を行う
ための領域以外にマスクを形成し、これをマスクにして
素子分離を行うためのフィールド酸化膜を形成する工程
と、 上記第二導電型エピタキシャル層の一部に第二導電型コ
レクタウォール層と、 上記第二導電型エピタキシャル層
の表面の一部に真性ベース層と、上記第二導電型エピタ
キシャル層の上記真性ベース層に連続する,高エネルギ
ーで酸素を注入してなる上記酸化膜の直上部分に外部ベ
ース層とをそれぞれ形成する工程とを含むことを特徴と
する半導体集積回路装置の製造方法。
3. A method for forming a plurality of semiconductor layers on a semiconductor substrate.
To form a planar bipolar transistor device
In a method of manufacturing a semiconductor integrated circuit device having a
And forming the second conductive type buried layer on the surface of the first conductive type substrate.
A first conductivity type channel cut layer on both sides of the electric type buried layer,
And the buried layer of the second conductivity type, and the first conductivity type
A second conductivity type epitaxial layer is formed on the channel cut layer.
After each formation, a field oxide film for device isolation in a later process is formed.
The part immediately below the part to be formed and the part
The external base region of the transistor element in a later step.
In the part directly below the part where
Oxygen implantation process and heat treatment of the material in the high energy oxygen implanted area
To form an oxide film on the portion
Process and device isolation on the second conductivity type epitaxial layer
A mask other than the area for
Step of forming field oxide film for performing element isolation
And a part of the second conductivity type epitaxial layer
Lecter wall layer and the second conductivity type epitaxial layer
An intrinsic base layer on a part of the surface of the
High energy continuous to the intrinsic base layer of the xial layer
An external barrier is placed just above the oxide film,
And a step of forming each of the source layers.
Of manufacturing a semiconductor integrated circuit device.
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