JP2910453B2 - Bipolar semiconductor device - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はバイポーラ型半導体装置
の関し、特にコレクタ領域の構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar semiconductor device, and more particularly to a structure of a collector region.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来のバイポーラ型半導体装置について
図面を参照して説明する。2. Description of the Related Art A conventional bipolar semiconductor device will be described with reference to the drawings.
【0003】バイポーラ型半導体装置の断面図である図
4(a)を参照すると、従来のバイポーラ型半導体装置
を構成する第1のバイポーラトランジスタは、縦型のN
PN型バイポーラトランジスタであり、N+ 型埋め込み
層2を介してP型シリコン基板1表面に設けられたN型
エピタキシャル層3の表面に形成されている。このN型
エピタキシャル層3のN型不純物の濃度は、1×1016
cm-3程度である。それぞれのバイポーラトランジスタ
は素子分離領域13により絶縁分離される。この素子分
離領域13は、N型エピタキシャル層3,およびN+ 型
埋め込み層2を貫通し、P型シリコン基板1に達する。
N型エピタキシャル層3表面にはP型のベース領域5と
上記N+ 型埋め込み層2に達するN+ 型コレクタリン領
域17とが形成され、ベース領域5表面にはN+ 型のエ
ミッタ領域6が形成されている。このバイポーラトラン
ジスタのN型のコレクタ領域は、上記N+ 型埋め込み層
2,上記N型エピタキシャル層3,および上記N+ 型コ
レクタリン領域17から構成される。Referring to FIG. 4A, which is a sectional view of a bipolar semiconductor device, a first bipolar transistor constituting a conventional bipolar semiconductor device has a vertical N-type transistor.
This is a PN-type bipolar transistor, and is formed on the surface of an N-type epitaxial layer 3 provided on the surface of a P-type silicon substrate 1 via an N + -type buried layer 2. The concentration of the N-type impurity in the N-type epitaxial layer 3 is 1 × 10 16
cm -3 . Each bipolar transistor is insulated and isolated by the element isolation region 13. This element isolation region 13 penetrates the N-type epitaxial layer 3 and the N + -type buried layer 2 and reaches the P-type silicon substrate 1.
The N-type epitaxial layer 3 surface is formed and the N + -type collector phosphorus region 17 to reach the base region 5 and the N + -type buried layer 2 of P-type, the base region 5 surface emitter region 6 of N + -type Is formed. The N-type collector region of the bipolar transistor includes the N + -type buried layer 2, the N-type epitaxial layer 3, and the N + -type collector phosphorus region 17.
【0004】N+ 型コレクタリン領域17は、ベース領
域5を形成する前に、例えばリンの熱拡散により形成さ
れる。このN型エピタキシャル層3の不純物濃度が低い
ことから、コレクタ直列抵抗を下るためにこのN+ 型コ
レクタリン領域17が必要となる。The N + -type collector phosphorus region 17 is formed by, for example, thermal diffusion of phosphorus before forming the base region 5. Since the impurity concentration of the N-type epitaxial layer 3 is low, the N + -type collector phosphorus region 17 is required to lower the collector series resistance.
【0005】N型エピタキシャル層3はシリコン酸化膜
7に覆われている。シリコン酸化膜7上には、N型多結
晶シリコン膜からなるN型多結晶シリコン抵抗18cが
設けられている。このN型多結晶シリコン抵抗18cは
5×1014cm-2程度のヒ素のイオン注入により形成さ
れ、このN型多結晶シリコン抵抗18cのシート抵抗は
300Ω/□程度である。N型多結晶シリコン抵抗18
c表面を含めてシリコン酸化膜7上にはシリコン酸化膜
8が形成されている。シリコン酸化膜7,8の所定位置
には開口部が形成されている。これらの開口部を介し
て、エミッタ領域に接続されるエミッタ配線9,ベース
領域5に接続されるベース配線10,N+型コレクタリ
ン領域17とN型多結晶シリコン抵抗18cとを接続す
るコレクタ配線11,およびN型多結晶シリコン抵抗1
8cに接続される配線12が形成されている。The N-type epitaxial layer 3 is covered with a silicon oxide film 7. On the silicon oxide film 7, an N-type polycrystalline silicon resistor 18c made of an N-type polycrystalline silicon film is provided. The N-type polycrystalline silicon resistor 18c is formed by arsenic ion implantation of about 5 × 10 14 cm −2 , and the sheet resistance of the N-type polycrystalline silicon resistor 18c is about 300Ω / □. N-type polycrystalline silicon resistor 18
A silicon oxide film 8 is formed on the silicon oxide film 7 including the c surface. Openings are formed at predetermined positions of the silicon oxide films 7 and 8. Through these openings, an emitter wiring 9 connected to the emitter region, a base wiring 10 connected to the base region 5, a collector wiring connecting the N + -type collector phosphorus region 17 and the N-type polycrystalline silicon resistor 18c. 11 and N-type polycrystalline silicon resistor 1
The wiring 12 connected to 8c is formed.
【0006】バイポーラ型半導体装置の断面図である図
4(b)を参照すると、従来のバイポーラ型半導体装置
を構成する第2のバイポーラトランジスタは、縦型のN
PN型バイポーラトランジスタである。この第2のバイ
ポーラトランジスタが上記第1のバイポーラトランジス
タの異なる点は、N+ 型コレクタリン領域17の代りに
埋め込み金属領域16bが設けられていることである。
この埋め込み金属領域16bには、例えばタングステン
等の金属が充填されている。このため、第2のバイポー
ラトランジスタのコレクタ直列抵抗は、上記第1のバイ
ポーラトランジスタのコレクタ直列抵抗より低くなる。Referring to FIG. 4B, which is a sectional view of a bipolar semiconductor device, a second bipolar transistor constituting a conventional bipolar semiconductor device has a vertical N-type transistor.
It is a PN type bipolar transistor. The second bipolar transistor differs from the first bipolar transistor in that a buried metal region 16b is provided instead of the N + -type collector phosphorus region 17.
The buried metal region 16b is filled with a metal such as tungsten. Therefore, the collector series resistance of the second bipolar transistor is lower than the collector series resistance of the first bipolar transistor.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のバイポ
ーラ型半導体装置を構成する第1のバイポーラトランジ
スタには、以下のような欠点がある。熱拡散により上記
N+ 型コレクタリン領域17を形成するに際して、リン
はN型エピタキシャル層3の下方向に拡散すると同時に
横方向にも拡散する。拡散したリンがP型のベース領域
5と接触するのを防ぐため、このN+ 型コレクタリン領
域17の設計位置と上記ベース領域5との十分に離す
か、あるいはこのN+ 型コレクタリン領域17が形成さ
れる領域を絶縁膜で分離しなければならない。このた
め、このようなバイポーラトランジスタでは、素子の微
細化が困難になる。The first bipolar transistor constituting the above-mentioned conventional bipolar semiconductor device has the following disadvantages. When the N + -type collector phosphorus region 17 is formed by thermal diffusion, phosphorus diffuses downward in the N-type epitaxial layer 3 and simultaneously in the lateral direction. In order to prevent the diffused phosphorus from coming into contact with the P-type base region 5, the designed position of the N + -type collector phosphorus region 17 is sufficiently separated from the base region 5 or the N + -type collector phosphorus region 17. Must be separated by an insulating film. Therefore, in such a bipolar transistor, it is difficult to miniaturize the element.
【0008】一方、上述した従来のバイポーラ型半導体
装置を構成する第2のバイポーラトランジスタには、以
下のような欠点がある。N型エピタキシャル層3の不純
物濃度が低いため、埋め込み金属領域16bに充填され
た金属とこのN型エピタキシャル層3との間にショット
キー接合が形成される。そのため、埋め込み金属領域1
6bの横方向からN+ 型埋め込み層2にキャリアの注入
の電流路が形成される。この電流路が上記ベース領域5
と接触するのを防ぐために、この埋め込み金属領域16
bとベース領域5とを離さなければならない。このた
め、このようなバイポーラトランジスタでは、素子の微
細化が困難になる。On the other hand, the second bipolar transistor constituting the above-described conventional bipolar semiconductor device has the following disadvantages. Since the impurity concentration of the N-type epitaxial layer 3 is low, a Schottky junction is formed between the metal filling the buried metal region 16b and the N-type epitaxial layer 3. Therefore, the buried metal region 1
A current path for carrier injection is formed in the N + -type buried layer 2 from the lateral direction of 6b. This current path corresponds to the base region 5
In order to prevent contact with the buried metal region 16
b must be separated from the base region 5. Therefore, in such a bipolar transistor, it is difficult to miniaturize the element.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明のバイポーラ型半
導体装置の第1の態様の特徴は、P型シリコン基板の表
面に選択的に設けられたN型の埋め込み層と、絶縁分離
されてこの埋め込み層上に設けられたN型のエピタキシ
ャル層と、このエピタキシャル層の表面に設けられたP
型のベース領域と、このベース領域の表面に設けられた
N型のエミッタ領域と、このエピタキシャル層上に設け
られた絶縁膜とを有し、上記ベース領域から所定間隔の
位置に設けられた上記絶縁膜および上記エピタキシャル
層を貫通して上記埋め込み層に達する溝と、この溝を充
填する気相成長法により形成されて高濃度のヒ素を含有
したN型の第1の多結晶シリコン膜とを有し、上記溝の
上端において上記第1の多結晶シリコン膜と接続する上
記絶縁膜上に設けられた低濃度のN型の第2の多結晶シ
リコン膜と、この第2の多結晶シリコン膜を貫通してこ
の第1の多結晶シリコン膜に達する開口部とを有するこ
とにある。 A feature of the first aspect of the bipolar semiconductor device of the present invention is that an N-type buried layer selectively provided on the surface of a P-type silicon substrate is insulated and separated from the N-type buried layer. An N-type epitaxial layer provided on the buried layer and a P-type epitaxial layer provided on the surface of the epitaxial layer
-Type base region, an emitter region of N type provided in the surface of the base region, and an insulating film provided on the epitaxial layer, the provided position of a predetermined distance from said base region A trench penetrating the insulating film and the epitaxial layer and reaching the buried layer, and containing a high concentration of arsenic formed by a vapor growth method filling the trench.
It was possess an N-type first polycrystalline silicon film, of the groove
At the upper end, it is connected to the first polycrystalline silicon film.
A low-concentration N-type second polycrystalline silicon film provided on the insulating film;
Through the recon film and the second polycrystalline silicon film.
This has an opening reaching the first polysilicon film
And there.
【0010】本発明のバイポーラ型半導体装置の第2の
態様の特徴は、P型シリコン基板の表面に選択的に設け
られたN型の埋め込み層と、絶縁分離されてこの埋め込
み層上に設けられたN型のエピタキシャル層と、このエ
ピタキシャル層の表面に設けられたP型のベース領域
と、このベース領域の表面に設けられたN型のエミッタ
領域と、このエピタキシャル層上に設けられた絶縁膜と
を有することと、上記絶縁膜および上記エピタキシャル
層を貫通して上記埋め込み層に達する第1の溝が、上記
ベース領域から所定間隔の位置に設けられていること
と、気相成長法により形成されて低濃度のヒ素を含有し
たN型の多結晶シリコン膜が上記第1の溝を充填し,上
記絶縁膜上に延在しており、さらに、この多結晶シリコ
ン膜のN型の不純物濃度が上記エピタキシャル層のN型
の不純物濃度よりは高いことと、上記第1の溝内を充填
する上記多結晶シリコン膜を貫通して上記埋め込み層に
達する第2の溝が設けられていることと、上記第2の溝
が金属膜により充填されていることとを併せて有ことに
ある。 The second aspect of the bipolar semiconductor device of the present invention is as follows.
The feature of the embodiment is that it is selectively provided on the surface of a P-type silicon substrate.
N-type buried layer and the buried layer
An N-type epitaxial layer provided on the
P-type base region provided on the surface of the epitaxial layer
And an N-type emitter provided on the surface of the base region
Region and an insulating film provided on the epitaxial layer.
And the insulating film and the epitaxial
A first groove penetrating the layer and reaching the buried layer is
Being provided at a predetermined distance from the base area
Contains a low concentration of arsenic formed by vapor deposition
N-type polycrystalline silicon film fills the first groove and
Extending over the insulating film, and the polycrystalline silicon
The N-type impurity concentration of the epitaxial film is
Higher than the impurity concentration of the first groove and filling the first groove.
Through the polycrystalline silicon film to
A second groove to be provided, and the second groove
Is filled with a metal film.
is there.
【0011】好ましくは、上記金属膜がタングステン
膜,窒化チタン膜およびチタン膜を順次形成した積層膜
である。あるいは、上記金属膜の主成分がモリブデンも
しくは銅である。 Preferably, the metal film is tungsten.
Film, in which a titanium film, a titanium nitride film and a titanium film are sequentially formed
It is. Alternatively, the main component of the metal film is molybdenum.
Or copper.
【0012】[0012]
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。Next, the present invention will be described with reference to the drawings.
【0013】バイポーラ型半導体装置の平面図である図
1(a)と図1(a)のAA線での断面図である図1
(b)とを参照すると、本発明の第1の実施例のバイポ
ーラ型半導体装置を構成するバイポーラトランジスタ
は、縦型のNPN型バイポーラトランジスタであり、N
+ 型埋め込み層2を介してP型シリコン基板1表面に設
けられたN型エピタキシャル層3の表面に形成されてい
る。このN型エピタキシャル層3のN型不純物の濃度
は、1×1016cm-3程度である。それぞれのバイポー
ラトランジスタは素子分離領域13により絶縁分離され
る。この素子分離領域13は、N型エピタキシャル層
3,およびN+ 型埋め込み層2を貫通し、P型シリコン
基板1に達する。N型エピタキシャル層3表面には、P
型のベース領域5と、N+ 型多結晶シリコン膜4aが充
填されて上記N+ 型埋め込み層2に達する溝14(第1
の溝)とが形成され、ベース領域5表面にはN+ の型エ
ミッタ領域6が形成されている。このN+ 型多結晶シリ
コン膜4aは、シラン(SiH4 )とアルシン(AsH
3 )とを用いた気相成長法により形成される。このベー
ス領域5は1018cm-3程度のボロンを含み、このエミ
ッタ領域6は1020cm-3程度のヒ素を含んでいる。こ
のバイポーラトランジスタのN型のコレクタ領域は、上
記N+ 型埋め込み層2,上記N型エピタキシャル層3,
および上記溝14を充填する上記N+ 型多結晶シリコン
膜4aから構成される。FIG. 1A is a plan view of a bipolar semiconductor device, and FIG. 1 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1A.
Referring to (b), the bipolar transistor constituting the bipolar semiconductor device according to the first embodiment of the present invention is a vertical NPN bipolar transistor.
It is formed on the surface of an N-type epitaxial layer 3 provided on the surface of a P-type silicon substrate 1 via a + -type buried layer 2. The concentration of the N-type impurity in the N-type epitaxial layer 3 is about 1 × 10 16 cm −3 . Each bipolar transistor is insulated and isolated by the element isolation region 13. This element isolation region 13 penetrates the N-type epitaxial layer 3 and the N + -type buried layer 2 and reaches the P-type silicon substrate 1. On the surface of the N-type epitaxial layer 3, P
Type base region 5 and a trench 14 (first region) filled with N + type polycrystalline silicon film 4a and reaching N + type buried layer 2.
And an N + -type emitter region 6 is formed on the surface of the base region 5. This N + -type polycrystalline silicon film 4a is made of silane (SiH 4 ) and arsine (AsH).
3 ) is formed by a vapor phase growth method using The base region 5 contains boron of about 10 18 cm −3 , and the emitter region 6 contains arsenic of about 10 20 cm −3 . The N-type collector region of the bipolar transistor includes the N + -type buried layer 2, the N-type epitaxial layer 3,
And the N + -type polycrystalline silicon film 4 a filling the groove 14.
【0014】N型エピタキシャル層3はシリコン酸化膜
7に覆われている。シリコン酸化膜7上には、N型多結
晶シリコン膜からなるN型多結晶シリコン抵抗18aが
設けられている。このN型多結晶シリコン抵抗18a
は、溝14の上端を覆っている。N型多結晶シリコン抵
抗18aは5×1014cm-2程度のヒ素のイオン注入に
より形成され、このN型多結晶シリコン抵抗18aのシ
ート抵抗は300Ω/□程度である。N型多結晶シリコ
ン抵抗18a表面を含めてシリコン酸化膜7上にはシリ
コン酸化膜8が形成されている。シリコン酸化膜7,8
の所定位置には開口部が形成されている。特に溝14が
形成された位置では、シリコン酸化膜8,およびN型多
結晶シリコン抵抗18aを貫通して上記N+ 型多結晶シ
リコン膜4aに達する開口部が設けられている。これら
の開口部を介して、エミッタ領域6に接続されるエミッ
タ配線9,ベース領域5に接続されるベース配線10,
N+型多結晶シリコン膜4aとN型多結晶シリコン抵抗
18aの一端とを接続するコレクタ配線11,およびN
型多結晶シリコン抵抗18aの他端に接続される配線1
2が形成されている。The N-type epitaxial layer 3 is covered with a silicon oxide film 7. On the silicon oxide film 7, an N-type polycrystalline silicon resistor 18a made of an N-type polycrystalline silicon film is provided. This N-type polycrystalline silicon resistor 18a
Covers the upper end of the groove 14. The N-type polycrystalline silicon resistor 18a is formed by ion implantation of arsenic of about 5 × 10 14 cm −2 , and the sheet resistance of the N-type polycrystalline silicon resistor 18a is about 300Ω / □. A silicon oxide film 8 is formed on silicon oxide film 7 including the surface of N-type polycrystalline silicon resistor 18a. Silicon oxide films 7, 8
An opening is formed at a predetermined position. In particular, at the position where the groove 14 is formed, an opening is provided which penetrates through the silicon oxide film 8 and the N-type polycrystalline silicon resistor 18a and reaches the N + -type polycrystalline silicon film 4a. Via these openings, the emitter wiring 9 connected to the emitter region 6, the base wiring 10 connected to the base region 5,
A collector wiring 11 for connecting N + -type polycrystalline silicon film 4a to one end of N-type polycrystalline silicon resistor 18a;
Wiring 1 connected to the other end of type polycrystalline silicon resistor 18a
2 are formed.
【0015】図1とバイポーラ半導体装置の製造工程の
断面図である図2とを併せて参照すると、上記第1の実
施例のバイポーラ型半導体装置を構成するバイポーラト
ランジスタは、以下のように形成される。Referring to FIG. 1 and FIG. 2 which is a cross-sectional view of the manufacturing process of the bipolar semiconductor device, the bipolar transistor constituting the bipolar semiconductor device of the first embodiment is formed as follows. You.
【0016】まず、P型シリコン基板1表面に選択的に
N+ 型埋め込み層2が形成され、全面に膜厚1.0μm
程度,比抵抗約0.1ΩcmのN型エピタキシャル層3
が形成され、素子分離領域13が形成される。次に、ボ
ロンのイオン注入により選択的にP型のベース領域5が
形成され、同様に、ヒ素のイオン注入によりN型のエミ
ッタ領域6が形成される。全面に膜厚50nm程度のシ
リコン酸化膜7が形成された後、上記ベース領域5から
所定間隔の位置に異方性エッチングにより第1の溝であ
る溝14が形成される。この溝14は上記N+ 型埋め込
み層2に達する〔図2(a)〕。First, an N + -type buried layer 2 is selectively formed on the surface of a P-type silicon substrate 1 and a film thickness of 1.0 μm
N-type epitaxial layer 3 having a specific resistance of about 0.1 Ωcm
Is formed, and an element isolation region 13 is formed. Next, a P-type base region 5 is selectively formed by boron ion implantation, and an N-type emitter region 6 is similarly formed by arsenic ion implantation. After a silicon oxide film 7 having a thickness of about 50 nm is formed on the entire surface, a groove 14 as a first groove is formed by anisotropic etching at a position at a predetermined distance from the base region 5. This groove 14 reaches the N + type buried layer 2 (FIG. 2A).
【0017】次に、全面にシラン(SiH4 )とアルシ
ン(AsH3 )とを用いた気相成長法によりN+ 型多結
晶シリコン膜4が形成される。このN+ 型多結晶シリコ
ン膜4の不純物濃度は、少なくとも5×1018cm-3で
ある。またこのN+ 型多結晶シリコン膜4は、成膜段階
でN+ 型であることと、N型不純物がヒ素であることと
から、後工程において熱処理(高々800℃程度)を施
しても、このN+ 型多結晶シリコン膜4に含まれたヒ素
の上記ベース領域5への拡散は生じない〔図2
(b)〕。次に、このN+ 型多結晶シリコン膜4がエッ
チバックされ、溝14を充填するN+ 型多結晶シリコン
膜4aが残留形成される〔図2(c)〕。Next, an N + -type polycrystalline silicon film 4 is formed on the entire surface by a vapor phase growth method using silane (SiH 4 ) and arsine (AsH 3 ). The impurity concentration of this N + -type polycrystalline silicon film 4 is at least 5 × 10 18 cm −3 . Further, since the N + -type polycrystalline silicon film 4 is N + -type at the film forming stage and the N-type impurity is arsenic, it can be heat-treated (at most about 800 ° C.) The arsenic contained in the N + -type polycrystalline silicon film 4 does not diffuse into the base region 5 [FIG.
(B)]. Next, the N + -type polycrystalline silicon film 4 is etched back, and an N + -type polycrystalline silicon film 4a filling the trench 14 is formed [FIG. 2 (c)].
【0018】次に、全面に多結晶シリコン膜が形成さ
れ、この多結晶シリコン膜にヒ素のイオン注入を行ない
N型多結晶シリコン膜が形成される。このN型多結晶シ
リコン膜がパターニングされ、N型多結晶シリコン抵抗
18aが形成される。続いて、全面にシリコン酸化膜8
が形成される〔図2(d)〕。次に、所定の開口部が形
成され、さらに、エミッタ配線9,ベース配線10,コ
レクタ配線11,並びに配線12が形成される。なお、
コレクタ配線11とN+ 型多結晶シリコン膜4aとを接
続するための開口部が前述の構造になっているのは、こ
の接続において両者の間に高抵抗のN型多結晶シリコン
抵抗18aの介在を避けるためである〔図1(a),
(b)〕。Next, a polycrystalline silicon film is formed on the entire surface, and arsenic ions are implanted into the polycrystalline silicon film to form an N-type polycrystalline silicon film. This N-type polycrystalline silicon film is patterned to form an N-type polycrystalline silicon resistor 18a. Subsequently, a silicon oxide film 8 is formed on the entire surface.
Is formed [FIG. 2 (d)]. Next, a predetermined opening is formed, and further, an emitter wiring 9, a base wiring 10, a collector wiring 11, and a wiring 12 are formed. In addition,
The opening for connecting the collector wiring 11 and the N + -type polycrystalline silicon film 4a has the above-described structure because of the interposition of a high-resistance N-type polycrystalline silicon resistor 18a between them in this connection. [FIG. 1 (a),
(B)].
【0019】上記第1の実施例は、溝14を充填してコ
レクタ配線11とN+ 型埋め込み層2とを接続するN+
型多結晶シリコン膜4aが、成膜段階でN+ 型であるこ
とと、N型不純物がヒ素であることとから、高々800
℃程度の熱処理においても、ベース領域5へのヒ素の拡
散は起り難い。このため、この溝14とベース領域5の
と間隔は、従来のN+ 型コレクタリン拡散領域(図4
(a)参照)とベース領域との間隔に比べて、20%程
度縮小することが可能となり、素子の縮小が容易とな
る。In the first embodiment, the trench 14 is filled to connect the collector wiring 11 and the N + type buried layer 2 with N +.
Since the type polycrystalline silicon film 4a is N + type at the film forming stage and the N type impurity is arsenic,
Arsenic hardly diffuses into the base region 5 even in the heat treatment at about ° C. Therefore, the distance between the groove 14 and the base region 5 is the same as that of the conventional N + -type collector phosphorus diffusion region (FIG. 4).
(Refer to (a)) and the distance between the base region and the base region can be reduced by about 20%, and the device can be easily reduced.
【0020】バイポーラ型半導体装置の断面図である図
3とを参照すると、本発明の第2の実施例のバイポーラ
型半導体装置を構成するバイポーラトランジスタは、第
1の溝である溝14にはN型多結晶シリコン膜18bが
充填され、このN型多結晶シリコン膜18bがシリコン
酸化膜7上に延在して抵抗素子を形成し、溝14を充填
する部分のN型多結晶シリコン膜18bにはN+ 型埋め
込み層2に達する溝24(第2の溝)が設けられ、この
溝24には埋め込み金属領域16aが設けられている。
この他の構成は、概略上記第1の実施例と同じである。Referring to FIG. 3 which is a sectional view of a bipolar semiconductor device, a bipolar transistor constituting a bipolar semiconductor device according to a second embodiment of the present invention has N N-type polycrystalline silicon film 18b is filled, and this N-type polycrystalline silicon film 18b extends on silicon oxide film 7 to form a resistance element. Is provided with a groove 24 (second groove) reaching the N + type buried layer 2, and the groove 24 is provided with a buried metal region 16 a.
Other configurations are substantially the same as those of the first embodiment.
【0021】上記N型多結晶シリコン膜18bの形成方
法は、以下のとうりである。全面にシリコン酸化膜7が
形成され、溝14が形成された後、上記第1の実施例の
N+型多結晶シリコン膜4の形成(図2(b)参照)と
同様の方法により、全面にN型多結晶シリコン膜が形成
される。ただし、このN型多結晶シリコン膜の不純物濃
度は上記N+ 型多結晶シリコン膜4の不純物濃度より十
分低く、このN型多結晶シリコン膜のシート抵抗が30
0Ω/□程度になるように設定される。このN型多結晶
シリコン膜がパターニングされ、N型多結晶シリコン膜
18bが形成される。なお、ノンドープド多結晶シリコ
ン膜を形成しておき、このノンドープド多結晶シリコン
膜にヒ素の熱拡散,あるいはイオン注入して、N型多結
晶シリコン膜を形成する方法は、横方向にも拡散するた
め、好ましくない。The method of forming the N-type polycrystalline silicon film 18b is as follows. After the silicon oxide film 7 is formed on the entire surface and the trench 14 is formed, the entire surface is formed by the same method as the formation of the N + -type polycrystalline silicon film 4 of the first embodiment (see FIG. 2B). Then, an N-type polycrystalline silicon film is formed. However, the impurity concentration of the N-type polycrystalline silicon film is sufficiently lower than the impurity concentration of the N + -type polycrystalline silicon film 4, and the sheet resistance of the N-type polycrystalline silicon film is 30%.
It is set to be about 0Ω / □. This N-type polycrystalline silicon film is patterned to form an N-type polycrystalline silicon film 18b. The method of forming an N-type polycrystalline silicon film by forming a non-doped polycrystalline silicon film and thermally diffusing arsenic or ion-implanting the non-doped polycrystalline silicon film in the lateral direction is also necessary. Is not preferred.
【0022】上記埋め込み金属領域16aは、タングス
テン膜16aa,窒化チタン膜16ab,およびチタン
膜16acが順次成膜されて形成される。タングステン
膜16aa,窒化チタン膜16ab,およびチタン膜1
6acによりこの埋め込み金属領域16aを形成する代
りに、モリブデン,もしくは銅を主成分とする金属膜に
より行なってもよい。The buried metal region 16a is formed by sequentially forming a tungsten film 16aa, a titanium nitride film 16ab, and a titanium film 16ac. Tungsten film 16aa, titanium nitride film 16ab, and titanium film 1
Instead of forming the buried metal region 16a by 6ac, it may be formed by a metal film containing molybdenum or copper as a main component.
【0023】上記第2の実施例のコレクタ直列抵抗は、
上記従来の第2のバイポーラトランジスタのコレクタ直
列抵抗と同程度になり、上記第1の実施例のコレクタ直
列抵抗より低くなる。上記第2の実施例では、N型エピ
タキシャル層3より不純物濃度が高いN型多結晶シリコ
ン膜18bにより埋め込み金属領域16aの周囲が囲ま
れているため、埋め込み金属領域16aとN型エピタキ
シャル層3との間にはショットキー接合が形成されな
い。このため、ベース領域5と溝14との間隔は、従来
のN+ 型コレクタリン拡散領域(図4(b)参照)とベ
ース領域との間隔に比べて、30%程度縮小することが
可能となり、素子の縮小が容易となる。The collector series resistance of the second embodiment is:
It is about the same as the collector series resistance of the second conventional bipolar transistor, and lower than the collector series resistance of the first embodiment. In the second embodiment, since the buried metal region 16a is surrounded by the N-type polycrystalline silicon film 18b having a higher impurity concentration than the N-type epitaxial layer 3, the buried metal region 16a and the N-type epitaxial layer 3 No Schottky junction is formed between them. For this reason, the distance between the base region 5 and the groove 14 can be reduced by about 30% as compared with the distance between the conventional N + -type collector phosphorus diffusion region (see FIG. 4B) and the base region. In addition, the device can be easily reduced in size.
【0024】[0024]
【発明の効果】以上説明したように本発明のバイポーラ
型半導体装置の第1の態様は、コレクタ配線とN+ 型埋
め込み層との領域接続が、N型エピタキシャル層表面か
らことN+ 型埋め込み層に達する第1の溝と、この溝に
充填された成長段階でN+ 型多結晶シリコン膜とから構
成される。また本発明のバイポーラ型半導体装置の第2
の態様は、上記接続領域が、上記第1の溝と、上記第1
の溝に充填されたN型多結晶シリコンとこのN型多結晶
シリコン膜に設けられた第2の溝と、この第2の溝に形
成された埋め込み金属領域とにより構成される。このた
め、本発明によれば、P型のベース領域と上記接続領域
との間隔は従来より短かくなり、素子の縮小が容易にな
る。A first aspect of the bipolar semiconductor device of the present invention as described in the foregoing, the region connected to the collector line and the N + -type buried layer, N + -type buried layer that the N-type epitaxial layer surface And a N + -type polycrystalline silicon film at the growth stage filled in the first groove. The second aspect of the bipolar semiconductor device of the present invention
In the aspect, the connection region may include the first groove and the first groove.
And N-type polycrystalline silicon filled in the groove, a second groove provided in the N-type polycrystalline silicon film, and a buried metal region formed in the second groove. For this reason, according to the present invention, the distance between the P-type base region and the connection region is shorter than in the related art, and the device can be easily reduced.
【図1】本発明の第1の実施例の平面図,および断面図
である。FIG. 1 is a plan view and a sectional view of a first embodiment of the present invention.
【図2】上記第1の実施例の製造工程の断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of the manufacturing process of the first embodiment.
【図3】本発明の第2の実施例の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a second embodiment of the present invention.
【図4】従来のバイポーラ型半導体装置の断面図であ
る。FIG. 4 is a cross-sectional view of a conventional bipolar semiconductor device.
【符号の説明】 1 P型シリコン基板 2 N+ 型埋め込み層 3 N型エピタキシャル層 4,4a N+ 型多結晶シリコン膜 5 ベース領域 6 エミッタ領域 7,8 シリコン酸化膜 9 エミッタ配線 10 ベース配線 11 コレクタ配線 12 配線 13 素子分離領域 14,24 溝 15,18b N型多結晶シリコン膜 16a,16b 埋め込み金属領域 16aa タングステン膜 16ab 窒化チタン膜 16ac チタン膜 17 N+ 型コレクタリン領域 18a,18c N型多結晶シリコン抵抗[Description of Signs] 1 P-type silicon substrate 2 N + -type buried layer 3 N-type epitaxial layer 4, 4a N + -type polycrystalline silicon film 5 Base region 6 Emitter region 7, 8 Silicon oxide film 9 Emitter wiring 10 Base wiring 11 Collector wiring 12 Wiring 13 Element isolation region 14, 24 Groove 15, 18b N-type polycrystalline silicon film 16a, 16b Buried metal region 16aa Tungsten film 16ab Titanium nitride film 16ac Titanium film 17 N + type collector phosphorus region 18a, 18c N-type poly Crystalline silicon resistors
Claims (4)
られたN型の埋め込み層と、絶縁分離されて該埋め込み
層上に設けられたN型のエピタキシャル層と、該エピタ
キシャル層の表面に設けられたP型のベース領域と、該
ベース領域の表面に設けられたN型のエミッタ領域と、
該エピタキシャル層上に設けられた絶縁膜とを有し、 前記ベース領域から所定間隔の位置に設けられた前記絶
縁膜および前記エピタキシャル層を貫通して前記埋め込
み層に達する溝と、該溝を充填する気相成長法により形
成されて高濃度のヒ素を含有したN型の第1の多結晶シ
リコン膜とを有し、 前記溝の上端において前記第1の多結晶シリコン膜と接
続する前記絶縁膜上に設けられた低濃度のN型の第2の
多結晶シリコン膜と、該第2の多結晶シリコン膜を貫通
して該第1の多結晶シリコン膜に達する開口部と を有す
ることを特徴とするバイポーラ型半導体装置。1. An N-type buried layer selectively provided on a surface of a P-type silicon substrate, an N-type epitaxial layer provided on the buried layer by being insulated and separated, and an N-type epitaxial layer provided on a surface of the epitaxial layer. A P-type base region provided, an N-type emitter region provided on a surface of the base region,
The epitaxial and an insulating film provided on layer, filling said base said insulation film provided on the position of the region from the predetermined distance and the groove of the epitaxial layer through reaching the buried layer, the grooves to is formed by vapor deposition possess an N-type first polycrystalline silicon film containing a high concentration of arsenic, into contact with the first polycrystalline silicon film at the upper end of said groove
A low-concentration N-type second
Penetrating through the polycrystalline silicon film and the second polycrystalline silicon film
An opening reaching the first polycrystalline silicon film .
られたN型の埋め込み層と、絶縁分離されて該埋め込み
層上に設けられたN型のエピタキシャル層と、該エピタ
キシャル層の表面に設けられたP型のベース領域と、該
ベース領域の表面に設けられたN型のエミッタ領域と、
該エピタキシャル層上に設けられた絶縁膜とを有するこ
とと、 前記絶縁膜および前記エピタキシャル層を貫通して前記
埋め込み層に達する第1の溝が、前記ベース領域から所
定間隔の位置に設けられていることと、 気相成長法により形成されて低濃度のヒ素を含有したN
型の多結晶シリコン膜が前記第1の溝を充填し,前記絶
縁膜上に延在しており、さらに、該多結晶シリコン膜の
N型の不純物濃度が前記エピタキシャル層のN型の不純
物濃度よりは高いことと、 前記第1の溝内を充填する前記多結晶シリコン膜を貫通
して前記埋め込み層に達する第2の溝が設けられている
ことと、 前記第2の溝が金属膜により充填されていることとを併
せて特徴とするバイポーラ型半導体装置。 Selectively provided wherein a surface of the P-type silicon substrate
Separated from the N-type buried layer,
An N-type epitaxial layer provided on the layer;
A P-type base region provided on the surface of the axial layer;
An N-type emitter region provided on the surface of the base region;
An insulating film provided on the epitaxial layer.
And penetrating the insulating film and the epitaxial layer,
A first groove reaching the buried layer is located from the base region.
It is provided at regular intervals, and is formed by vapor phase epitaxy and contains a low concentration of arsenic.
Type polycrystalline silicon film fills the first groove, and
Extending over the edge film, and further,
N-type impurity concentration in the epitaxial layer is N-type impurity
Concentration, and penetrates the polycrystalline silicon film filling the first groove.
And a second groove reaching the buried layer is provided.
And that the second groove is filled with a metal film.
And a bipolar semiconductor device.
タン膜,およびチタン膜を順次形成した積層膜からなる
ことを特徴とする請求項2記載のバイポーラ型半導体装
置。3. The bipolar semiconductor device according to claim 2 , wherein said metal film comprises a laminated film in which a tungsten film, a titanium nitride film, and a titanium film are sequentially formed.
しくは銅であることを特徴とする請求項2記載のバイポ
ーラ型半導体装置。4. The bipolar semiconductor device according to claim 2 , wherein a main component of said metal film is molybdenum or copper.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28804092A JP2910453B2 (en) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | Bipolar semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP28804092A JP2910453B2 (en) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | Bipolar semiconductor device |
Publications (2)
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---|---|
JPH06140415A JPH06140415A (en) | 1994-05-20 |
JP2910453B2 true JP2910453B2 (en) | 1999-06-23 |
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Family Applications (1)
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JP28804092A Expired - Fee Related JP2910453B2 (en) | 1992-10-27 | 1992-10-27 | Bipolar semiconductor device |
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JP (1) | JP2910453B2 (en) |
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1992
- 1992-10-27 JP JP28804092A patent/JP2910453B2/en not_active Expired - Fee Related
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