JP3070525B2 - ラテラルpnpトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

ラテラルpnpトランジスタ及びその製造方法

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JP3070525B2
JP3070525B2 JP9147867A JP14786797A JP3070525B2 JP 3070525 B2 JP3070525 B2 JP 3070525B2 JP 9147867 A JP9147867 A JP 9147867A JP 14786797 A JP14786797 A JP 14786797A JP 3070525 B2 JP3070525 B2 JP 3070525B2
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佐藤  明
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はラテラルPNPトラ
ンジスタ及びその製造方法に関し、特に移動体通信用等
の高周波アナログ回路に使用されるトランジスタ及びそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としてラテラルPNPトランジ
スタ(Tr.)の代表的な断面図を図4に示す。図4に
おいて1はP型シリコン基板、2はN+ 型埋込み層、3
AはPNPトランジスタのベース領域、8Aはコレクタ
領域、13Bはエミッタ領域、16はベースコンタクト
領域である。
【0003】エミッタ領域13Bより注入された少数キ
ャリアはベース領域3Aを横切りコレクタ領域8Aに到
達するコレクタ電流Icと、縦方向のN型不純物領域方
向へ流れるベース電流Ibに分かれる。電流増幅率hFE
はIc/Ibであり、電流増幅率の向上にはIc成分を
増加させ、Ib成分を減らすことが必要である。
【0004】ここでエミッタ領域から注入された少数キ
ャリアのIc成分とIb成分の比率は、それぞれコレク
タ領域8Aに対向するエミッタ領域13Bの側壁部分で
ある周辺長面積成分とN+ 型埋込層2に対向する底面積
成分の比に比例し、横方向のエミッタ−コレクタ間隔と
エミッタ−N+ 型埋込層(ベース領域)間隔の比に反比
例する。
【0005】電流増幅率を大きくする為にコレクタ領域
を大きくする方法が特開昭56−83968号公報に記
載されている。これは図5に示すように、コレクタ領域
18を深さ方向に拡大し、エミッタ領域13Bの周囲長
成分に対向するコレクタ領域18の面積を拡大すること
によりIb成分として埋込層2へ到達する電流の漏れを
低下させ、Ic成分を増加させることで電流増幅率の向
上を図っているものである。
【0006】また、特開平2−186639号公報に
は、図6に示すように、エミッタ領域13Bの直下及び
その周辺部に高濃度ベース領域23を設けることでベー
ス抵抗を低下させ、Tr.の高周波特性を向上させるも
のもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来例におけ
る第1の問題点は、コレクタ領域に対向するエミッタの
周囲長面積が、埋込領域に対向する底面積成分に対して
少ない事により基板側への漏れ電流が増加し、電流増幅
率を低下させてしまうことである。
【0008】その理由はエミッタ及びコレクタ領域の形
成上の問題から、エミッタ領域13Bとコレクタ領域8
Aが同じ高さとなっている為である。
【0009】第2の問題点としては、横方向のエミッタ
とコレクタ間距離に相当する真性ベース幅と縦方向のエ
ミッタとN+ 型埋込層間のベース幅の比において、前記
真性ベース幅が大きくなってしまい、縦方向の電流成分
が増加してしまうことによる電流増幅率の低下である。
【0010】その理由としては、横方向のベース幅はベ
ース領域3Aとして成長されたエピタキシャル層を使用
するため、基本的に不純物濃度を上げることが困難でデ
バイス動作確保のためには十分なベース幅を必要とし、
また縦方向のエピタキシャル層3Aの厚さは、NPNT
r.高性能化の為に薄くなることはあっても厚くするこ
とは困難となっているためである。
【0011】また、図5に示した第2の従来例について
は、コレクタ領域18のエミッタ領域対向面積成分の増
加により上記第1の問題点の対策を行ってコレクタ電流
の増加を狙っているが、エミッタ領域直下方向への電流
については従来構造と全く同様であるため、改善策とし
ては不十分である。
【0012】図6に示した第3の従来例では、エミッタ
領域直下に高濃度ベース層を設けてベース抵抗を低減し
高周波特性を向上させているが、ベース埋込層側への抵
抗率低下によりベース電流Ibが増加し、電流増幅率は
逆に低下してしまう。
【0013】本発明の目的は、上記のような従来の問題
点を解決し、電流増幅率の向上したラテラルPNPトラ
ンジスタ及びその製造方法を提供することにある。
【0014】
【0015】
【課題を解決するための手段】 第1 の発明のラテラルP
NPトランジスタは、半導体基板表面に形成されたN型
の高濃度不純物埋込層とこの埋込層を含む全面に形成さ
れたN型の低濃度エピタキシャル層とからなるベース領
域と、前記エピタキシャル層に形成され断面構造におい
て二つの分離されたP型コレクタ領域とを有するラテラ
ルPNPトランジスタにおいて、前記エピタキシャル層
上でかつ前記二つのコレクタ領域にオーバーラップし形
成されたN型の高濃度の真性ベースエピタキシャル層
と、この真性ベースエピタキシャル層内に形成されたP
型エミッタ領域とを含むことを特徴とするものである。
【0016】
【0017】第2の発明のラテラルPNPトランジスタ
の製造方法は、P型半導体基板上にN型の高濃度不純物
埋込層を形成したのち全面にN型の低濃度エピタキシャ
ル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層に断面構
造で二つに分離されたP型コレクタ領域を形成する工程
と、前記エピタキシャル層上でかつ前記二つのコレクタ
領域にオーバーラップしてN型の高濃度の真性ベースエ
ピタキシャル層を形成する工程とを含むことを特徴とす
るものである。
【0018】コレクタ拡散領域がエミッタ直下の領域に
オーバーラップすることによりエミッタから注入される
キャリアの内、縦方向に流れるベース電流を抑制し、コ
レクタ電流成分とすることで電流増幅率の向上に寄与す
る。また真性ベース領域を第二のエピタキシャルにて形
成する事により濃度の最適化を図ることが可能となり、
ベース幅のマージンを減らし、電流増幅率の向上を図る
ことが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1(a)〜(c)は本発明に関連する
技術例を説明するための半導体チップの断面図である。
【0020】まず図1(a)に示すように、P型シリコ
ン基板1上に埋め込み形成用絶縁膜をマスクにN+ 型埋
め込み層2を形成する。次に全面に1×1016cm-3
度の不純物を含むN- 型エピタキシャル層3を形成す
る。膜厚は1.2〜3μm程度である。その後素子分離
用のP+ 型チャネルストッパー4と素子分離酸化膜5を
形成する。次にベース引出し層6を拡散又は高濃度イオ
ン注入により形成する。次に全面に絶縁膜からなる表面
保護膜(コレクタ形成用)7Aを形成しコレクタ形成用
の窓を設ける。ついでこの表面保護膜7Aをマスクにボ
ロンをイオン注入し二つのP+ 型コレクタ領域8を形成
する。なおベース引出層6の形成はNPNトランジスタ
のコレクタ領域、またP+ 型コレクタ領域8の形成はN
PNトランジスタのベース領域の形成と同時に行なうこ
とも可能である。
【0021】次に図1(b)に示すように、表面保護膜
7Aを除去したのち真性ベース用の窓を有する保護膜7
BをマスクとしN- 型エピタキシャル層3をエッチング
し、二つのコレクタ領域8にオーバーラップする溝9を
その底部がコレクタ領域8の底面より上部に位置するよ
うに形成する。ついで選択エピタキシャル成長法により
高濃度のヒ素が含まれている真性ベースエピタキシャル
層10を溝9内に形成する。成長時のガスにはSiH2
Cl2 +HCl等を使用し、ベース濃度としては1×1
16cm-3〜1×1019cm-3程度に最適化を行う。
【0022】次に図1(c)に示すように、表面保護膜
7Bを除去したのち、全面に表面保護膜(コンタクト形
成用)7Cを形成しコンタクト用の窓を形成する。つい
でエミッタ及びコレクタ用の窓部に1×1020cm-3
度のボロンをイオン注入したP+ 型ポリシリコン膜11
を形成する。またベース引出し領域用の窓部にはヒ素を
イオン注入したN+ 型ポリシリコン膜12を形成する。
このN+ 型ポリシリコン膜12は、NPNトランジスタ
のエミッタ領域の形成と同時に行なってもよい。その後
900℃30分程度のアニールを行ない、エミッタ領域
13の形成を行なうと共に、ベース領域及びコレクタ領
域の界面の結晶性の改善を行なう。次に全面にアルミ又
は金膜等を形成してパターニングし、各ポリシリコン膜
上にメタル電極14を形成する。
【0023】このように構成された技術例によれば、エ
ミッタ領域13から入る電流の流れはN+ 型埋込層2に
達するベース電流Ibの成分とベース領域を抜けてコレ
クタ領域8に達するコレクタ電流Icになるが、コレク
タ領域8が真性ベース層10の下にも存在するためN+
型(ベース)埋込層2へ漏れるベース電流Ibを低減す
ることが出来る。また真性ベース領域の不純物濃度も適
正化が可能となるため、真性ベース領域の幅を縮小出来
るため、電流増幅率hFEを改善することが出来る。図3
に従来例と比較した電流増幅率hFEの波形を示す。
【0024】図2は本発明の実施の形態を説明するため
の半導体チップの断面図である。
【0025】本発明の実施の形態では図1(a)に示し
技術例と同様に操作し、P+ 型コレクタ領域8までを
形成する。
【0026】次に図2に示すように、表面保護膜7Aを
除去したのち、全面に酸化膜等からなる絶縁膜を形成す
る。この絶縁膜の厚さは次に成長させる選択エピタキシ
ャル層より厚くする。次にこの絶縁膜の、二つのコレク
タ領域8にオーバーラップする真性ベース層形成領域に
開口部を形成したのち、この開口部内に選択エピタキシ
ャル法により真性ベースエピタキシャル層10Aを形成
する。次に絶縁膜を除去したのち、全面に表面保護膜
(コンタクト形成用)7Dを形成し、コンタクト用の窓
を形成する。
【0027】以下技術例と同様の工程処理を行ない、ポ
リシリコン膜11,12、エミッタ領域13A及びメタ
ル電極14を形成する。
【0028】本発明の実施の形態では真性ベースエピタ
キシャル層10Aの形成をP+ 型コレクタ領域8をエッ
チングで削ることなく、その直上に堆積させている為、
+型のエミッタ領域13AからのベースのN+ 型埋込
層2までの距離が確保されることにより、ベース電流I
bをより抑制できるという利点と、N- 型エピタキシャ
ル層3のエッチングの必要がないため工程数を減らすこ
とができるという利点もある。
【0029】
【発明の効果】第1の効果は、エミッタ下部より埋込層
(ベース)に到達するベース電流成分を低減し、コレク
タ電流を増加させることが可能である。これにより電流
増幅率が向上する。
【0030】その理由はエミッタ直下の領域にコレクタ
領域を形成しているためである。
【0031】第2の効果は、ラテラルPNPTr.のエ
ミッタ−コレクタ間の真性ベース幅を低減できるという
ことである。これにより電流増幅率を向上させることが
可能となる。
【0032】その理由は、真性ベース層の不純物濃度を
最適にできるからである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に関連する技術例を説明する為の半導体
チップの断面図。
【図2】本発明の実施の形態を説明する為の半導体チッ
プの断面図。
【図3】電流増幅率の波形を示す図。
【図4】従来のラテラルPNPトランジスタの断面図。
【図5】従来の他のラテラルPNPトランジスタの断面
図。
【図6】従来の他のラテラルPNPトランジスタの断面
図。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N+ 型埋込み層 3,3A N- 型エピタキシャル(ベース)層 4 P+ 型チャネルストッパー 5 素子分離酸化膜 6 ベース引出し層 7A〜7D 表面保護膜 8,8A,18 P+ 型コレクタ領域 9 溝 10,10A 真性ベースエピタキシャル層 11 P+ 型ポリシリコン膜 12 N+ 型ポリシリコン膜 13,13A,13B エミッタ領域 14 メタル電極 16 ベースコンタクト領域 23 高濃度ベース領域
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/33 - 21/331 H01L 29/68 - 29/737 H01L 21/8222 - 21/8228 H01L 21/8232 H01L 27/06 - 27/06 101 H01L 27/08 - 27/08 101 H01L 27/082

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表面に形成されたN型の高濃
    度不純物埋込層とこの埋込層を含む全面に形成されたN
    型の低濃度エピタキシャル層とからなるベース領域と、
    前記エピタキシャル層に形成され断面構造において二つ
    の分離されたP型コレクタ領域とを有するラテラルPN
    Pトランジスタにおいて、前記エピタキシャル層上でか
    つ前記二つのコレクタ領域にオーバーラップし形成され
    たN型の高濃度の真性ベースエピタキシャル層と、この
    真性ベースエピタキシャル層内に形成されたP型エミッ
    タ領域とを含むことを特徴とするラテラルPNPトラン
    ジスタ。
  2. 【請求項2】 P型半導体基板上にN型の高濃度不純物
    埋込層を形成したのち全面にN型の低濃度エピタキシャ
    ル層を形成する工程と、前記エピタキシャル層に断面構
    造で二つに分離されたP型コレクタ領域を形成する工程
    と、前記エピタキシャル層上でかつ前記二つのコレクタ
    領域にオーバーラップしてN型の高濃度の真性ベースエ
    ピタキシャル層を形成する工程とを含むことを特徴とす
    るラテラルPNPトランジスタの製造方法。
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