JP3142336B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP3142336B2
JP3142336B2 JP03345455A JP34545591A JP3142336B2 JP 3142336 B2 JP3142336 B2 JP 3142336B2 JP 03345455 A JP03345455 A JP 03345455A JP 34545591 A JP34545591 A JP 34545591A JP 3142336 B2 JP3142336 B2 JP 3142336B2
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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】本発明は、ベース領域にヘテロエ
ピタキシャル技術を用いた高速、高性能のバイポーラト
ランジスタ及びその製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-speed and high-performance bipolar transistor using a heteroepitaxial technique in a base region and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高性能バイポーラトランジスタ装置は、
電子計算機、光通信、各種アナログ回路等の様々な分野
で使用されている。最近ヘテロエピタキシャル技術を取
入れたバイポーラトランジスタがいくつか提案され、試
作されたバイポーラトランジスタの遮断周波数は80G
Hzに達しようとしている(例えば、IEEE transon E
lectron Device, vol. ED-38, Feb. 1991, p378,特
開平2−40923号公報、IEDM´ 90, p13 参
照)。
2. Description of the Related Art High-performance bipolar transistor devices are:
It is used in various fields such as electronic computers, optical communications, and various analog circuits. Recently, several bipolar transistors incorporating heteroepitaxial technology have been proposed, and the cutoff frequency of the prototyped bipolar transistor is 80G.
Hz (for example, IEEE transon E
lectron Device, vol. ED-38, Feb. 1991, p378, JP-A-2-40923, IEDM'90, p13).

【0003】図5を参照してバイポーラトランジスタの
従来の製造方法を説明する。先ずP型シリコン基板10
1上にN+ 不純物層102を介してN型エピタキシャル
層103を形成する(図5(a)参照)。その後トレン
チ技術及び酸化膜選択埋込技術を用いて素子間分離とし
ての酸化膜4を形成する(図5(a)参照)。次に、素
子領域表面に、ボロンを含む例えばSiGeからなる層
105をエピタキシャル成長させた後、全面に酸化膜1
06と耐酸化性マスクとなる窒化膜(Si3 4 膜)1
07を堆積させ、フォトエッチング技術を用いてエミッ
タベース形成予定領域上に窒化膜107と酸化膜106
を残置させる(図5(a)参照)。その後ポリシリコン
膜108を堆積し、このポリシリコン膜108にボロン
イオンを注入し、次いで全面にCVD法を用いて酸化膜
109を堆積させた後、エミッタベース形成予定領域上
のSiGe層105が露出するまで、フォトエッチング
技術を用いてCVD酸化膜109、ポリシリコン膜10
8、窒化膜107、及び酸化膜106を開口して開口部
を設ける(図5(a)参照)。
A conventional method for manufacturing a bipolar transistor will be described with reference to FIG. First, a P-type silicon substrate 10
An N-type epitaxial layer 103 is formed on the substrate 1 via an N + impurity layer 102 (see FIG. 5A). Thereafter, an oxide film 4 is formed as an element isolation using a trench technique and an oxide film selective embedding technique (see FIG. 5A). Next, after a layer 105 made of, for example, SiGe containing boron is epitaxially grown on the surface of the element region, the oxide film 1 is formed on the entire surface.
06 and a nitride film (Si 3 N 4 film) 1 serving as an oxidation resistant mask
07, and a nitride film 107 and an oxide film 106
(See FIG. 5A). After that, a polysilicon film 108 is deposited, boron ions are implanted into the polysilicon film 108, and then an oxide film 109 is deposited on the entire surface by using the CVD method. Then, the SiGe layer 105 on the region where the emitter base is to be formed is exposed. Until the CVD oxide film 109 and the polysilicon film 10
8, an opening is provided by opening the nitride film 107 and the oxide film 106 (see FIG. 5A).

【0004】その後、全面に酸化膜110を形成し、異
方性エッチングを用いてエッチバックすることにより、
上記開口部の側部にのみ酸化膜110が残るようにする
(図5(b)参照)。そして高濃度に砒素を添加したポ
リシリコン膜111を堆積して上記開口部を埋める(図
5(c)参照)。その後熱処理を施すことにより砒素が
SiGe層105に拡散されてSiGe層105にN型
エミッタ層が形成されるとともに、ポリシリコン膜10
8に注入されたボロンがSiGe層105を介してN型
エピタキシャル層103に拡散されて外部ベース領域1
13がN型エピタキシャル層103に形成される(図5
(c)参照)。なお、ポリシリコン膜108,111は
各々ベース電極、エミッタ電極として用いられる。
Thereafter, an oxide film 110 is formed on the entire surface, and is etched back using anisotropic etching.
The oxide film 110 is left only on the side of the opening (see FIG. 5B). Then, a polysilicon film 111 doped with arsenic at a high concentration is deposited to fill the opening (see FIG. 5C). Thereafter, by performing a heat treatment, arsenic is diffused into the SiGe layer 105 to form an N-type emitter layer on the SiGe layer 105, and the polysilicon film 10
8 is diffused into the N-type epitaxial layer 103 via the SiGe layer 105 to form the external base region 1.
13 are formed on the N-type epitaxial layer 103 (FIG. 5).
(C)). The polysilicon films 108 and 111 are used as a base electrode and an emitter electrode, respectively.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の製造
方法においては、ヘテロエピタキシャル技術によってベ
ース層が形成されるとともに、ポリシリコンエミッタ技
術により幅が50nm以下の拡散層形成が可能になり、こ
れによって高速動作可能なバイポーラトランジスタを得
ることができる。しかし、従来の方法では、外部ベース
拡散層113の形を制御することが困難であり、ともす
ればこの外部ベース拡散層によるコレクタベース容量が
大きくなって、バイポーラトランジスタの高速化を妨げ
るという問題があった。
In such a conventional manufacturing method, a base layer is formed by a heteroepitaxial technique, and a diffusion layer having a width of 50 nm or less can be formed by a polysilicon emitter technique. Accordingly, a bipolar transistor that can operate at high speed can be obtained. However, in the conventional method, it is difficult to control the shape of the external base diffusion layer 113, which may increase the collector-base capacitance due to the external base diffusion layer, thereby hindering a high speed operation of the bipolar transistor. there were.

【0006】本発明は上記問題点を考慮してなされたも
のであって、高速かつ高性能な半導体装置及びその製造
方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a high-speed and high-performance semiconductor device and a method of manufacturing the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明による半導体装置
の製造方法は、 第1導電型の半導体層からなるコレクタ層が形成された
半導体基板上の素子分離形成予定領域及び電極間分離形
成予定領域に第1の絶縁膜を埋込むことにより素子分離
領域及び電極間分離領域並びに真性素子領域を形成する
工程と、 前記素子分離領域及び電極間分離領域並びに真性素子領
域が形成された基板全面に第2導電型の半導体層からな
るベース層を形成する工程と、 このベース層上に前記真性素子領域およびこの真性素子
領域をなす前記第1導電型の半導体層と前記第1絶縁膜
との境界を覆うように第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース層及び前記第2の絶縁膜を覆う第2導電型の
第1の導電体膜を形成する工程と、 前記第1の導電体膜上に第3の絶縁膜を形成した後、前
記真性素子領域上で開口部を設ける工程と、 前記開口部内に前記第1導電体膜との間を絶縁する側壁
を有した状態で第1導電型の第2の導電体膜を形成した
後、第2の導電体膜から前記ベース層に第1導電型の不
純物を拡散させることによって前記ベース層中に第1導
電型のエミッタ領域を形成する工程と、 を備えていることを特徴とする。
According to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: an element isolation formation area and an inter-electrode isolation formation area on a semiconductor substrate on which a collector layer comprising a first conductivity type semiconductor layer is formed. Forming an element isolation region, an inter-electrode isolation region, and an intrinsic element region by burying a first insulating film in the substrate; and forming a first insulating film on the entire surface of the substrate on which the element isolation region, the inter-electrode isolation region, and the intrinsic element region are formed. Forming a base layer composed of a two-conductivity-type semiconductor layer; and forming a boundary between the intrinsic element region and the first-conductivity-type semiconductor layer and the first insulating film that form the intrinsic element region on the base layer. Forming a second insulating film so as to cover; forming a second conductive type first conductive film that covers the base layer and the second insulating film; and forming the first conductive film. Third Absolute Above Forming a film and then forming an opening on the intrinsic element region; and forming a second conductive type of a first conductive type in the opening with a side wall insulated from the first conductive film. Forming a body film, and then forming a first conductivity type emitter region in the base layer by diffusing a first conductivity type impurity from the second conductor film to the base layer. It is characterized by being.

【0008】また、本発明による半導体装置は、 第1導電型の真性素子領域、及び素子分離領域が形成さ
れた半導体基板と、 この半導体基板上に形成される第2導電型の半導体層か
らなるベース層と、 前記真性素子領域およびこの真性素子領域と前記素子分
離領域との境界を覆うように前記ベース層上に形成され
た第1の絶縁膜と、 この第1の絶縁膜及び前記ベース層を覆うように形成さ
れる第2導電型の第1の導電体膜と、 この第1の導電体膜上に形成される第2の絶縁膜と、 前記真性素子領域上に設けられた、底面が前記ベース層
に達する開口部と、 この開口部内に形成された第2の導電体と、 この開口部内で前記第1の導電体と前記第2の導電体を
絶縁する第3の絶縁膜からなる側壁と、 前記開口部の底面のベース層中に形成される第1導電型
のエミッタ領域と、 を備えていることを特徴とする。
A semiconductor device according to the present invention comprises a semiconductor substrate having a first conductivity type intrinsic element region and an element isolation region formed thereon, and a second conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate. A base layer; a first insulating film formed on the base layer so as to cover the intrinsic element region and a boundary between the intrinsic element region and the element isolation region; and a first insulating film and the base layer. A first conductive film of a second conductivity type formed so as to cover the first conductive film, a second insulating film formed on the first conductive film, and a bottom surface provided on the intrinsic element region An opening reaching the base layer, a second conductor formed in the opening, and a third insulating film insulating the first conductor and the second conductor in the opening. Formed in the base layer on the bottom surface of the opening. Characterized in that it comprises an emitter region of the first conductivity type that, a.

【0009】なお、前記第1の絶縁膜は、前記素子分離
領域上まで延びている前記ベース層を介して前記真性素
子領域と前記素子分離領域との境界を覆うように構成し
ても良い。
[0009] The first insulating film may be configured to cover a boundary between the intrinsic element region and the element isolation region via the base layer extending up to the element isolation region.

【0010】[0010]

【実施例】本発明による半導体装置の製造方法の参考例
を図1乃至図2を参照して説明する。図1及び図2は本
参考例によって製造される半導体装置の製造工程を示す
断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A reference example of a method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a semiconductor device manufactured according to this embodiment.

【0011】まずP型シリコン基板1上にN型の高濃度
不純物を含んでいる高濃度不純物層2を形成し、その後
トレンチ技術及び酸化膜選択埋込み技術を用いて素子間
分離としての酸化膜からなるトレンチ領域4を形成する
(図1(a)参照)。次にCVD法を用いて厚さ500
nm程度のCVD酸化膜5を基板全面に形成し、その後ポ
リシリコン膜6を厚さ400nm程度基板全面に成長させ
る。そして、多結晶シリコン膜6に例えばボロンをドー
ズ量が50KeV 、1.0×1016cm-2の条件でイオン注
入し、その後CVD法を用いてCVD酸化膜7を堆積す
る(図1(a)参照)。そして例えば900℃で30分
間程度のアニールを施した後、例えばアルミニウムから
なる厚さ100nm程度の金属膜8を形成する(図1
(a)参照)。
First, a high-concentration impurity layer 2 containing an N-type high-concentration impurity is formed on a P-type silicon substrate 1, and then a trench technology and an oxide film selective burying technology are used to separate the oxide film as an element isolation. A trench region 4 is formed (see FIG. 1A). Next, a thickness of 500
A CVD oxide film 5 of about nm is formed on the entire surface of the substrate, and then a polysilicon film 6 is grown on the entire surface of the substrate with a thickness of about 400 nm. Then, for example, boron is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 6 under the conditions of a dose amount of 50 KeV and 1.0 × 10 16 cm −2 , and then a CVD oxide film 7 is deposited by a CVD method (FIG. 1A )reference). After annealing at, for example, 900 ° C. for about 30 minutes, a metal film 8 made of, for example, aluminum and having a thickness of about 100 nm is formed.
(A)).

【0012】次に、後にエミッタベース領域となる領域
上の、金属膜8、CVD酸化膜7、ポリシリコン膜6及
びCVD酸化膜5を、基板1上の高濃度不純物層2が露
出するまで異方性エッチング技術を用いて除去し、開口
幅が1μm程度の開口部9を形成する(図1(a)参
照)。
Next, the metal film 8, the CVD oxide film 7, the polysilicon film 6, and the CVD oxide film 5 on the region which will be the emitter base region later are differently exposed until the high concentration impurity layer 2 on the substrate 1 is exposed. An opening 9 having an opening width of about 1 μm is formed by using an isotropic etching technique (see FIG. 1A).

【0013】次に等方性の反応性プラズマエッチングに
よって開口部の側面及び底面に各々露出しているポリシ
リコン膜6及び高濃度不純物層2を150nm程度エッチ
ング除去する。すると、開口部9の側面の露出してい
る、ポリシリコン膜6及び高濃度不純物層2の部分に深
さが150nm程度のくぼみ(図示せず)が形成される。
その後CVD法を用いてCVD酸化膜10を全面に被着
した後、開口部9の側面に形成された上記くぼみ部分に
のみCVD酸化膜10が残るように反応性イオンエッチ
ングを用いて他の部分のCVD酸化膜10をエッチング
除去する(図1(b)参照)。
Next, the polysilicon film 6 and the high-concentration impurity layer 2 which are respectively exposed on the side and bottom surfaces of the opening are etched off by about 150 nm by isotropic reactive plasma etching. Then, a recess (not shown) having a depth of about 150 nm is formed in the portion of the polysilicon film 6 and the high-concentration impurity layer 2 where the side surface of the opening 9 is exposed.
Thereafter, a CVD oxide film 10 is deposited on the entire surface by using the CVD method, and then the other portions are formed by using reactive ion etching so that the CVD oxide film 10 remains only in the above-described recessed portion formed on the side surface of the opening 9. Is removed by etching (see FIG. 1B).

【0014】次に開口部9の底面に露出した高濃度不純
物層2上のみに、低濃度(ほぼ1.0×1016cm-3
度)にN型にドープされた単結晶シリコンエピタキシャ
ル層11を、その厚さがCVD酸化膜5の厚さに上記く
ぼみの深さを加えた値にほぼ等しくなるまで成長させる
(図1(c)参照)。すなわち、エピタキシャル層11
の上面はCVD酸化膜5の上面とほぼ同じ高さとなる。
なお、この時N型の高濃度不純物層2はコレクタコンタ
クト(図示せず)に接続されているため、低濃度エピタ
キシャル層11はコレクタの一部を形成している。その
後、例えばNH4 F溶液に浸漬することにより開口部9
の側面のくぼみに残されたCVD酸化膜10を除去する
(図1(c)参照)。この時開口部9の側面に露出して
いる、CVD酸化膜7の一部分も除去される。その後例
えば硫酸過酸化水素混合液に浸漬することによりアルミ
ニウム膜8を除去する(図1(c)参照)。
Next, only on the high-concentration impurity layer 2 exposed at the bottom surface of the opening 9, a single-crystal silicon epitaxial layer 11 doped with N-type lightly (approximately 1.0 × 10 16 cm −3 ). Is grown until the thickness thereof becomes substantially equal to the value obtained by adding the depth of the depression to the thickness of the CVD oxide film 5 (see FIG. 1C). That is, the epitaxial layer 11
Is approximately the same height as the upper surface of the CVD oxide film 5.
At this time, since the N-type high concentration impurity layer 2 is connected to a collector contact (not shown), the low concentration epitaxial layer 11 forms a part of the collector. Thereafter, the opening 9 is immersed in, for example, an NH 4 F solution.
Then, the CVD oxide film 10 left in the recess on the side surface is removed (see FIG. 1C). At this time, a part of the CVD oxide film 7 exposed on the side surface of the opening 9 is also removed. Thereafter, the aluminum film 8 is removed, for example, by immersion in a mixed solution of sulfuric acid and hydrogen peroxide (see FIG. 1C).

【0015】次に開口部9の側面に露出しているポリシ
リコン膜6及び開口部9の底面に露出しているエピタキ
シャル層11上にのみ選択的にエピタキシャル成長によ
り厚さ100nm程度の、高濃度(5×1018cm-3程度)
にボロンが添加されたSiGeからなるSiGe層12
を形成する(図2(a)参照)。
Next, only the polysilicon film 6 exposed on the side surface of the opening 9 and the epitaxial layer 11 exposed on the bottom surface of the opening 9 are selectively epitaxially grown to a high concentration (about 100 nm). 5 × 10 18 cm -3 )
SiGe layer 12 made of SiGe doped with boron
Is formed (see FIG. 2A).

【0016】続いてCVD法を用いて厚さが200nm程
度のCVD酸化膜13を基板全面に被着し、反応性イオ
ンエッチングを用いてエッチングすることにより開口部
9の側面にのみCVD酸化膜13を残す(図2(b)参
照)。その後厚さが200nm程度のポリシリコン膜14
を形成し、このポリシリコン膜14に砒素をドーズ量5
0KeV 、1.0×1016cm-2の条件でイオン注入し、更
に所望の熱処理を施すことによって、ポリシリコン膜1
4に添加された砒素をエピタキシャル層12に拡散さ
せ、これによりN型のエミッタ領域15を形成するとと
もに内部ベース領域を形成する(図2(c)参照)。続
いて基板全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を堆
積した後、パターニングを行って配線層を形成し、バイ
ポーラトランジスタを形成する(図示せず)。
Subsequently, a CVD oxide film 13 having a thickness of about 200 nm is applied to the entire surface of the substrate by using the CVD method, and is etched using reactive ion etching to thereby form the CVD oxide film 13 only on the side surfaces of the opening 9. (See FIG. 2B). Thereafter, a polysilicon film 14 having a thickness of about 200 nm is formed.
Arsenic is applied to the polysilicon film 14 at a dose of 5
By implanting ions under the conditions of 0 KeV and 1.0 × 10 16 cm −2 and further performing a desired heat treatment, the polysilicon film 1
The arsenic added to 4 is diffused into the epitaxial layer 12, thereby forming the N-type emitter region 15 and the internal base region (see FIG. 2C). Subsequently, after a metal film made of, for example, aluminum is deposited on the entire surface of the substrate, patterning is performed to form a wiring layer, thereby forming a bipolar transistor (not shown).

【0017】このようにして形成されるバイポーラトラ
ンジスタにおいては、ポリシリコン層6とシリコンエピ
タキシャル層11との間の平均距離が従来のバイポーラ
トランジスタのそれに比べて長いため、エピタキシャル
層11に外部ベース拡散層が形成されにくくなり、これ
によりコレクタベース接合容量が大幅に減少してトラン
ジスタの遮断周波数が大きく向上し、高速高性能のバイ
ポーラトランジスタを得ることができる。
In the bipolar transistor thus formed, the average distance between the polysilicon layer 6 and the silicon epitaxial layer 11 is longer than that of the conventional bipolar transistor. Is hardly formed, whereby the collector-base junction capacitance is greatly reduced, the cutoff frequency of the transistor is greatly improved, and a high-speed and high-performance bipolar transistor can be obtained.

【0018】なお、外部ベースと、ポリシリコン膜6
と、内部ベースとのリンクは、高濃度にボロンが添加さ
れたSiGe層12が行う。
The external base and the polysilicon film 6
And the internal base are linked by the SiGe layer 12 to which boron is added at a high concentration.

【0019】なお上記参考例においては、エピタキシャ
ル層12をSiGeからなる材料で形成したが、シリコ
ンよりバンドギャップの小さいヘテロ材料を用いても良
い。
Although the epitaxial layer 12 is formed of a material made of SiGe in the above-described reference example, a hetero material having a smaller band gap than silicon may be used.

【0020】次に本発明による半導体装置の参考例の断
面図を図2(c)に示す。この参考例の半導体装置は、
P型シリコン基板1上に、N型の高濃度不純物層2及び
素子間分離としてのトレンチ領域4が形成されている。
そして、CVD酸化膜5、ボロンをドープしたポリシリ
コン膜6、及びCVD酸化膜7が順次積層されている。
これらの積層膜中に、高濃度不純物層2と接続するため
に開口部が設けられ、この開口部の開口幅は、ポリシリ
コン膜6の方がCVD酸化膜5よりも大きい。そして、
CVD酸化膜5の開口部分に、低濃度のN型の不純物が
ドープされた単結晶シリコンのエピタキシャル層11が
形成されている。そして、このエピタキシャル層11上
及びポリシリコン膜6の側面に高濃度にボロンがドープ
されたSiGeからなる半導体層12が形成され、更に
上記開口部の側面にCVD酸化膜からなる側壁13が形
成されている。そして、CVD酸化膜7,13及びSi
Ge層12を覆うように高濃度に砒素がドープされたポ
リシリコン層14が形成され、このポリシリコン膜14
から不純物である砒素をSiGe層12に拡散させるこ
とによってエミッタ領域を形成する。
Next, a sectional view of a reference example of a semiconductor device according to the present invention is shown in FIG. The semiconductor device of this reference example is
On a P-type silicon substrate 1, an N-type high-concentration impurity layer 2 and a trench region 4 as element isolation are formed.
Then, a CVD oxide film 5, a boron-doped polysilicon film 6, and a CVD oxide film 7 are sequentially laminated.
An opening is provided in these stacked films for connection to the high-concentration impurity layer 2, and the opening width of the opening is larger in the polysilicon film 6 than in the CVD oxide film 5. And
In the opening of the CVD oxide film 5, an epitaxial layer 11 of single-crystal silicon doped with a low concentration of N-type impurity is formed. Then, a semiconductor layer 12 made of SiGe doped with boron at a high concentration is formed on the epitaxial layer 11 and on the side surface of the polysilicon film 6, and a side wall 13 made of a CVD oxide film is formed on the side surface of the opening. ing. Then, the CVD oxide films 7, 13 and Si
A polysilicon layer 14 heavily doped with arsenic is formed so as to cover the Ge layer 12.
Then, an emitter region is formed by diffusing arsenic, which is an impurity, into the SiGe layer 12.

【0021】次に本発明による半導体装置の製造方法の
一実施例を図3乃至図4を参照して説明する。図3及び
図4は本実施例によって製造される半導体装置の製造工
程を示す断面図である。
Next, one embodiment of a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing the semiconductor device manufactured according to the present embodiment.

【0022】まず、P型シリコン基板21上にN型の高
濃度不純物を含んだ高濃度不純物層22を形成し、更に
その上にN型の比較的低濃度(ほぼ1.0×1016cm-3
程度)のエピタキシャル層23を気相成長法を用いて形
成した後、トレンチ技術及び酸化膜選択埋込み技術を用
いて素子間分離としてのトレンチ領域24、及び酸化膜
24aを形成する(図3(a)参照)。この分離酸化膜
24aは真性素子領域23aとコレクタコンタクト部
(図示せず)とを分離する電極間分離領域に形成され
る。又高濃度不純物層22はコレクタコンタクト(図示
せず)に接続されているため、エピタキシャル層23は
コレクタの一部を形成している。
First, a high-concentration impurity layer 22 containing an N-type high-concentration impurity is formed on a P-type silicon substrate 21, and an N-type relatively low-concentration layer (approximately 1.0 × 10 16 cm) is further formed thereon. -3
After the epitaxial layer 23 is formed by using a vapor phase growth method, a trench region 24 for element isolation and an oxide film 24a are formed by using a trench technique and an oxide film selective embedding technique (FIG. 3A). )reference). The isolation oxide film 24a is formed in an inter-electrode isolation region that separates the intrinsic element region 23a from a collector contact portion (not shown). Since the high concentration impurity layer 22 is connected to a collector contact (not shown), the epitaxial layer 23 forms a part of the collector.

【0023】次にシリコン基板21の全面にエピタキシ
ャル成長により厚さ100nm程度の、高濃度(ほぼ5×
1018cm-3程度)にボロンが添加されたSiGe層25
を形成し、更にその上にCVD法を用いて絶縁膜として
厚さが50nm程度のCVD酸化膜26と、耐酸化性絶縁
膜として厚さが100nm程度のシリコン窒化膜(Si3
4 膜)9を形成する。次いで反応性プラズマエッチン
グを用いて真性素子領域23a以外の領域の窒化膜27
を下地のCVD酸化膜26が露出するまで除去する。こ
の時、残った窒化膜27は真性素子領域23aを覆って
いる。次にこの残っている窒化膜27をマスクにして例
えばNH4 F溶液を用いて、真性素子領域23a以外の
領域の酸化膜を下地のSiGe層25が露出するまでエ
ッチング除去する。その後全面に厚さが400nm程度の
ポリシリコン膜28を形成する(図3(a)参照)。そ
して、ポリシリコン膜28にボロンをドーズ量50KeV
、1×1016cm-2の条件でイオン注入する(図3
(a)参照)。
Next, a high-concentration (approximately 5.times.
SiGe layer 25 with boron added to about 10 18 cm -3 )
Is formed thereon, and a CVD oxide film 26 having a thickness of about 50 nm is formed thereon as an insulating film by using a CVD method, and a silicon nitride film (Si 3) having a thickness of about 100 nm is formed as an oxidation-resistant insulating film.
N 4 film) 9 is formed. Next, the nitride film 27 in a region other than the intrinsic element region 23a is formed by using reactive plasma etching.
Is removed until the underlying CVD oxide film 26 is exposed. At this time, the remaining nitride film 27 covers the intrinsic element region 23a. Next, using the remaining nitride film 27 as a mask, an oxide film in a region other than the intrinsic element region 23a is etched and removed using, for example, an NH 4 F solution until the underlying SiGe layer 25 is exposed. Thereafter, a polysilicon film 28 having a thickness of about 400 nm is formed on the entire surface (see FIG. 3A). Then, boron is dosed to the polysilicon film 28 at a dose of 50 KeV.
Ion implantation under conditions of 1 × 10 16 cm −2 (FIG. 3
(A)).

【0024】次にポリシリコン膜28上に、CVD法を
用いて厚さが300nm程度のCVD酸化膜29を形成
し、その後エミッタ拡散領域に対応する領域上の、CV
D酸化膜29、ポリシリコン膜28、窒化膜27、及び
CVD酸化膜26を、下地のSiGe層25が露出する
まで異方性エッチングを用いてエッチング除去し、開口
幅が1μm程度の開口部30を形成する(図3(b)参
照)。
Next, a CVD oxide film 29 having a thickness of about 300 nm is formed on the polysilicon film 28 by a CVD method, and then a CV oxide film 29 on a region corresponding to the emitter diffusion region is formed.
The D oxide film 29, the polysilicon film 28, the nitride film 27, and the CVD oxide film 26 are removed by anisotropic etching until the underlying SiGe layer 25 is exposed, and the opening 30 having an opening width of about 1 μm is removed. Is formed (see FIG. 3B).

【0025】続いてCVD法によりCVD酸化膜31を
全面被着した後、開口部30の側面にのみCVD酸化膜
31が残るように異方性エッチングを用いて他の部分の
CVD酸化膜31をエッチング除去する(図4(a)参
照)。次に厚さが200nm程度のポリシリコン膜32を
全面に被着し、このポリシリコン膜32に砒素をドーズ
量50KeV 、1×1016cm-2の条件でイオン注入した
後、所望の熱処理を施すことによりポリシリコン膜32
に注入された砒素をSiGeからなるエピタキシャル層
25に拡散させてN型のエミッタ領域を形成するととも
に内部ベース領域を形成する(図4(b)参照)その後
基板全面に例えばアルミニウムからなる金属膜を被着
し、この金属膜をパターニングして配線層を形成してバ
イポーラトランジスタを形成する(図示せず)。
Subsequently, after a CVD oxide film 31 is entirely deposited by the CVD method, another portion of the CVD oxide film 31 is anisotropically etched so that the CVD oxide film 31 remains only on the side surfaces of the opening 30. It is removed by etching (see FIG. 4A). Next, a polysilicon film 32 having a thickness of about 200 nm is deposited on the entire surface, and arsenic is ion-implanted into the polysilicon film 32 under the conditions of a dose of 50 KeV and 1 × 10 16 cm −2 , and a desired heat treatment is performed. By applying the polysilicon film 32
The arsenic implanted into the substrate is diffused into an epitaxial layer 25 made of SiGe to form an N-type emitter region and an internal base region (see FIG. 4B). Thereafter, a metal film made of, for example, aluminum is formed on the entire surface of the substrate. Then, the metal film is patterned and a wiring layer is formed to form a bipolar transistor (not shown).

【0026】上述のようにして形成されるバイポーラト
ランジスタにおいては、窒化膜27及びCVD酸化膜2
6が完全に真性素子領域23aを覆っていることによ
り、その後の熱処理によるポリシリコン膜28から真性
素子領域23aへのボロンの拡散が無くなり、外部ベー
ス拡散層は形成されない。すなわち、エッチングストッ
パとしての窒化膜27に更にボロンの拡散を防止する役
目をも担わせている。これによってコレクタベース接合
容量が大幅に減少してバイポーラトランジスタの遮断周
波数を大きく向上させることが可能となり、高速なバイ
ポーラトランジスタを得ることができる。
In the bipolar transistor formed as described above, the nitride film 27 and the CVD oxide film 2
Since 6 completely covers intrinsic element region 23a, the diffusion of boron from polysilicon film 28 to intrinsic element region 23a due to the subsequent heat treatment is eliminated, and no external base diffusion layer is formed. That is, the nitride film 27 serving as an etching stopper has a role of further preventing the diffusion of boron. As a result, the collector-base junction capacitance is greatly reduced, so that the cutoff frequency of the bipolar transistor can be greatly improved, and a high-speed bipolar transistor can be obtained.

【0027】なお、外部ベースのポリシリコン膜28と
内部ベースのリンクは高濃度にボロンが添加されたエピ
タキシャル層25が行う。一般に同時ドープ非選択エピ
タキシャル技術を用いた場合シリコン上よりも酸化膜上
で不純物(本実施例ではボロン)は高濃度になる傾向が
あるため、エピタキシャル層25中のボロン濃度は内部
ベース領域中(開口部30の直下)で合わせこんでおけ
ば十分に外部ベースとのリンクは確保できる。逆に言え
ば、リンクを確保するためには、トランジスタ特性が劣
化するほどボロンを高濃度にドープする必要がないこと
になる。
The external base polysilicon film 28 and the internal base link are formed by the epitaxial layer 25 to which boron is added at a high concentration. In general, when the co-doped non-selective epitaxial technique is used, the impurity (boron in this embodiment) tends to have a higher concentration on an oxide film than on silicon. If they are fitted together just below the opening 30), a sufficient link with the external base can be secured. Conversely, in order to secure a link, it is not necessary to dope boron with a high concentration as the transistor characteristics deteriorate.

【0028】なお、上記実施例においては、エピタキシ
ャル層25を、高濃度にボロンが添加されたSiGeか
らなる材料で形成したが、シリコンよりバンドギャップ
の小さいヘテロ材料を用いても良い。
In the above embodiment, the epitaxial layer 25 is made of a material made of SiGe to which boron is added at a high concentration, but a hetero material having a smaller band gap than silicon may be used.

【0029】次に本発明による半導体装置の一実施例の
断面図を図4(b)に示す。この実施例の半導体装置
は、P型シリコン基板21上にN型の高濃度不純物層2
2、N型の比較的低濃度のエピタキシャル層23が形成
されているとともに、酸化膜からなる素子分離領域24
及び電極間分離領域24aが形成されている。なお、電
極間分離領域24aは真性素子領域23aとコレクタコ
ンタクト部(図示せず)とを分離するものである。
Next, FIG. 4B is a sectional view of one embodiment of the semiconductor device according to the present invention. In the semiconductor device of this embodiment, an N-type high-concentration impurity layer 2 is formed on a P-type silicon substrate 21.
2. An N-type relatively low-concentration epitaxial layer 23 is formed, and an element isolation region 24 made of an oxide film is formed.
In addition, an inter-electrode separation region 24a is formed. The inter-electrode separation region 24a separates the intrinsic element region 23a from a collector contact portion (not shown).

【0030】又、高濃度にボロンが添加されたSiGe
層25が真性素子領域23a、素子分離領域24、及び
電極間分離領域24aを覆うように形成されている。そ
してCVD酸化膜26及びSi3 4 膜27からなる積
層体が、真性素子領域23aを覆うようにSiGe層2
5上に形成され、更に上記積層体及びSiGe層25を
覆うように、ボロンが添加されたポリシリコン膜28及
びCVD酸化膜29が積層されている。そしてSiGe
層25が露出するまで真性素子領域23a上の、CVD
酸化膜29、ポリシリコン膜28、Si3 4 膜27、
及びCVD酸化膜26に開口部が設けられ、この開口部
の側面にCVD酸化膜からなる側壁31が設けられてい
る。又、開口部の底面のSiGe層25中にN型のエミ
ッタ領域33が形成され、このエミッタ領域33と接続
されるエミッタ電極となるN型のポリシリコン膜32が
上記開口部を埋めるように形成されている。
Further, SiGe doped with boron at a high concentration
The layer 25 is formed so as to cover the intrinsic element region 23a, the element isolation region 24, and the inter-electrode isolation region 24a. Then, the stacked body composed of the CVD oxide film 26 and the Si 3 N 4 film 27 is covered with the SiGe layer 2 so as to cover the intrinsic element region 23a.
5, a polysilicon film 28 to which boron is added, and a CVD oxide film 29 are further laminated so as to cover the laminate and the SiGe layer 25. And SiGe
CVD on the intrinsic element region 23a until the layer 25 is exposed.
Oxide film 29, polysilicon film 28, Si 3 N 4 film 27,
An opening is provided in the CVD oxide film 26, and a side wall 31 made of a CVD oxide film is provided on a side surface of the opening. Further, an N-type emitter region 33 is formed in the SiGe layer 25 on the bottom surface of the opening, and an N-type polysilicon film 32 serving as an emitter electrode connected to the emitter region 33 is formed so as to fill the opening. Have been.

【0031】この実施例の半導体装置は本発明の製造方
法によって製造される半導体装置と同様の効果を有して
いることは云うまでもない。
It goes without saying that the semiconductor device of this embodiment has the same effect as the semiconductor device manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【0032】なお、以上説明した実施例ではNPN型の
バイポーラトランジスタについて説明したが、PNP型
のバイポーラトランジスタについても同様にして高速か
つ高性能なものとすることができる。
In the above-described embodiment, an NPN-type bipolar transistor has been described. However, a high-speed and high-performance PNP-type bipolar transistor can be similarly obtained.

【0033】[0033]

【発明の効果】本発明によれば、高速かつ高性能の半導
体装置を得ることができる。
According to the present invention, a high-speed and high-performance semiconductor device can be obtained.

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

【図1】本発明の参考例によって製造される半導体装置
の工程断面図。
FIG. 1 is a process sectional view of a semiconductor device manufactured according to a reference example of the present invention.

【図2】本発明の参考例によって製造される半導体装置
の工程断面図。
FIG. 2 is a process sectional view of a semiconductor device manufactured according to a reference example of the present invention.

【図3】本発明の実施例によって製造される半導体装置
の工程断面図。
FIG. 3 is a process sectional view of a semiconductor device manufactured according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例によって製造される半導体装置
の工程断面図。
FIG. 4 is a process sectional view of the semiconductor device manufactured according to the embodiment of the present invention;

【図5】従来の製造方法を示す工程断面図。FIG. 5 is a process sectional view showing a conventional manufacturing method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板(P型) 2 高濃度不純物層(N型) 4 素子分離領域 5 CVD酸化膜 6 ポリシリコン膜(P型) 7 CVD酸化膜 9 開口部 11 エピタキシャル層(N型) 12 SiGe層(P型) 13 CVD酸化膜 14 ポリシリコン膜(N型) 15 エミッタ領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Silicon substrate (P type) 2 High concentration impurity layer (N type) 4 Element isolation region 5 CVD oxide film 6 Polysilicon film (P type) 7 CVD oxide film 9 Opening 11 Epitaxial layer (N type) 12 SiGe layer ( (P type) 13 CVD oxide film 14 Polysilicon film (N type) 15 Emitter region

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体層からなるコレクタ層
が形成された半導体基板上の素子分離形成予定領域及び
電極間分離形成予定領域に第1の絶縁膜を埋込むことに
より素子分離領域及び電極間分離領域並びに真性素子領
域を形成する工程と、 前記素子分離領域及び電極間分離領域並びに真性素子領
域が形成された基板全面に第2導電型の半導体層からな
るベース層を形成する工程と、 このベース層上に前記真性素子領域およびこの真性素子
領域をなす前記第1導電型の半導体層と前記第1絶縁膜
との境界を覆うように第2の絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース層及び前記第2の絶縁膜を覆う第2導電型の
第1の導電体膜を形成する工程と、 前記第1の導電体膜上に第3の絶縁膜を形成した後、前
記真性素子領域上で開口部を設ける工程と、 前記開口部内に前記第1導電体膜との間を絶縁する側壁
を有した状態で第1導電型の第2の導電体膜を形成した
後、第2の導電体膜から前記ベース層に第1導電型の不
純物を拡散させることによって前記ベース層中に第1導
電型のエミッタ領域を形成する工程と、 を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
An element isolation region is formed by embedding a first insulating film in a region where an element isolation is to be formed and a region where an interelectrode isolation is to be formed on a semiconductor substrate on which a collector layer made of a semiconductor layer of a first conductivity type is formed. Forming an inter-electrode isolation region and an intrinsic element region; and forming a base layer made of a second conductivity type semiconductor layer on the entire surface of the substrate on which the element isolation region, inter-electrode isolation region and the intrinsic element region are formed. Forming a second insulating film on the base layer so as to cover the intrinsic element region and a boundary between the first conductive type semiconductor layer and the first insulating film, which form the intrinsic element region; Forming a first conductive film of a second conductivity type covering the base layer and the second insulating film; and forming a third insulating film on the first conductive film, Work to provide an opening on the element area Forming a second conductive film of the first conductivity type with a side wall insulating the first conductive film from the first conductive film in the opening; Forming a first conductivity type emitter region in the base layer by diffusing a first conductivity type impurity into the layer.
【請求項2】第1導電型の真性素子領域、及び素子分離
領域が形成された半導体基板と、 この半導体基板上に形成される第2導電型の半導体層か
らなるベース層と、 前記真性素子領域およびこの真性素子領域と前記素子分
離領域との境界を覆うように前記ベース層上に形成され
た第1の絶縁膜と、 この第1の絶縁膜及び前記ベース層を覆うように形成さ
れる第2導電型の第1の導電体膜と、 この第1の導電体膜上に形成される第2の絶縁膜と、 前記真性素子領域上に設けられた、底面が前記ベース層
に達する開口部と、 この開口部内に形成された第2の導電体と、 この開口部内で前記第1の導電体と前記第2の導電体を
絶縁する第3の絶縁膜からなる側壁と、 前記開口部の底面のベース層中に形成される第1導電型
のエミッタ領域と、 を備えていることを特徴とする半導体装置。
2. A semiconductor substrate on which a first conductivity type intrinsic element region and an element isolation region are formed; a base layer made of a second conductivity type semiconductor layer formed on the semiconductor substrate; A first insulating film formed on the base layer to cover the region and a boundary between the intrinsic element region and the element isolation region; and a first insulating film formed to cover the first insulating film and the base layer. A first conductive film of a second conductivity type; a second insulating film formed on the first conductive film; and an opening provided on the intrinsic element region and having a bottom surface reaching the base layer. A second conductor formed in the opening; a side wall made of a third insulating film that insulates the first conductor and the second conductor in the opening; A first conductivity type emitter region formed in the base layer on the bottom surface of A semiconductor device characterized by comprising.
【請求項3】前記第1の絶縁膜は、前記素子分離領域上
まで延びている前記ベース層を介して前記真性素子領域
と前記素子分離領域との境界を覆うことを特徴とする請
求項2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 2, wherein the first insulating film covers a boundary between the intrinsic element region and the element isolation region via the base layer extending over the element isolation region. 13. The semiconductor device according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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