JP3146024B2 - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP3146024B2
JP3146024B2 JP18863191A JP18863191A JP3146024B2 JP 3146024 B2 JP3146024 B2 JP 3146024B2 JP 18863191 A JP18863191 A JP 18863191A JP 18863191 A JP18863191 A JP 18863191A JP 3146024 B2 JP3146024 B2 JP 3146024B2
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勝由 鷲尾
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【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、半導体装置に係り、特
に高速動作に適した半導体素子を有する半導体装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a semiconductor element suitable for high-speed operation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来のバイポーラトランジスタを有する
半導体装置は、フィジックス オブセミコンダクター
デバイセス 第2版 エス エム サイ著 ジョン ウ
ィリー アンド サン社 第146頁(Physics of Sem
iconductor Devices,2ndEdition,S.M.Sze,John Wi
ley & Sons,Inc.p.146)に記載されている。このバ
イポーラトランジスタの構造を図2(a)に示す。すな
わち、このバイポーラトランジスタは、表面側から高濃
度n形エミッタ領域1、p形ベース領域2、n形コレク
タ領域3、高濃度n形コレクタ領域4を設けて、npn
トランジスタを構成する。またその不純物分布を図2
(b)に示す。高濃度n形エミッタ領域の不純物濃度
1′、p形ベース領域の不純物濃度2′、n形コレクタ
領域の不純物濃度3′、高濃度n形コレクタ領域の不純
物濃度4′はそれぞれ図のような分布を持つ。
2. Description of the Related Art A conventional semiconductor device having a bipolar transistor is a physics of semiconductor.
Devices 2nd Edition, S.M.S.S., by John Willy and Sun, p.146 (Physics of Sem
iconductor Devices, 2ndEdition, S.M. M. Sze, John Wi
ley & Sons, Inc. p. 146). FIG. 2A shows the structure of this bipolar transistor. That is, this bipolar transistor is provided with a high-concentration n-type emitter region 1, a p-type base region 2, an n-type collector region 3, and a high-concentration n-type collector region 4 from the front side, and
Construct a transistor. FIG. 2 shows the impurity distribution.
(B). The impurity concentration 1 'of the high-concentration n-type emitter region, the impurity concentration 2' of the p-type base region, the impurity concentration 3 'of the n-type collector region, and the impurity concentration 4' of the high-concentration n-type collector region are respectively distributions as shown in the figure. have.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ト
ランジスタの高速化を図るためにp形ベース領域2の幅
を縮小すると、コレクタ−ベース接合に逆バイアスを印
加した際にp形ベース中性領域が消失し、コレクタ−エ
ミッタ間が短絡するパンチスルー現象を生じ、このため
p形ベース領域2の幅の縮小が困難で高速動作の妨げと
なるという問題があった。一般的にスケーリング則に従
うと、パンチスルーを防止するためには、p形ベース領
域2の幅を1/aに縮小した場合、p形ベース領域2の
キャリア濃度をa2倍にする必要がある。しかしなが
ら、高濃度n形エミッタ領域1にこのスケーリング則が
適応できない。これは、高濃度n形エミッタ領域1のキ
ャリア濃度がすでに上限値であり、高速化のためにp形
ベース領域2と同様に高濃度n形エミッタ領域1を浅く
することによって、高濃度n形エミッタ領域1の総キャ
リア数がむしろ減少傾向にあるためである。このため
に、単純にスケーリング則に従ってp形ベース領域2の
キャリア濃度を高くすると電流利得の低下を招くため、
p形ベース領域2のキャリア濃度を高濃度化できず、そ
のためp形ベース領域2の幅の縮小が制限され高速化の
妨げとなっていた。
In the prior art described above, when the width of the p-type base region 2 is reduced in order to increase the speed of the transistor, when the reverse bias is applied to the collector-base junction, the p-type base neutral The region disappears, and a punch-through phenomenon occurs in which a short circuit occurs between the collector and the emitter. This causes a problem that it is difficult to reduce the width of the p-type base region 2 and hinder high-speed operation. Generally, according to the scaling rule, in order to prevent punch-through, when the width of the p-type base region 2 is reduced to 1 / a, the carrier concentration of the p-type base region 2 needs to be increased by a 2 times. . However, this scaling rule cannot be applied to the high-concentration n-type emitter region 1. This is because the carrier concentration of the high-concentration n-type emitter region 1 is already at the upper limit, and the high-concentration n-type emitter region 1 is made shallow as in the case of the p-type base region 2 for speeding up. This is because the total number of carriers in the emitter region 1 tends to decrease. For this reason, simply increasing the carrier concentration of the p-type base region 2 in accordance with the scaling law causes a decrease in current gain.
The carrier concentration in the p-type base region 2 cannot be increased, so that the reduction in the width of the p-type base region 2 is restricted, which hinders an increase in speed.

【0004】本発明の目的は、高速動作に適した半導体
素子を有する半導体装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a semiconductor device having a semiconductor element suitable for high-speed operation.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は、第1導電形の半導体層より
なる第1領域と、第1領域を挾んでその両側に設けられ
た第1導電形と反対導電形の第2導電形の半導体層より
なる第2領域及び第3領域と、第1領域内の少なくとも
一部に設けられた、導電に寄与するキャリアを発生しな
い深い準位の不純物イオンを有する第1導電形の第4領
域とを有し、第4領域の深い準位の不純物イオン濃度を
第1領域のキャリア濃度より高くしたものである。この
第4領域は、第1領域内に複数設けられていることが好
ましい。この半導体装置は、第1領域をベース領域と
し、第2及び第3領域の一方をコレクタ領域、他方をエ
ミッタ領域としてバイポーラトランジスタを構成するこ
とができる。また、上記目的を達成するために、本発明
の半導体装置は、半導体基板上に、第1導電形の半導体
層よりなるベース領域と、第1導電形と反対導電形の第
2導電形のコレクタ領域及びエミッタ領域とよりなるバ
イポーラトランジスタを設け、ベース領域に、キャリア
を発生するための不純物と導電に寄与するキャリアを発
生しない深い準位の不純物イオンとを有し、この深い準
位の不純物イオン濃度をキャリアを発生するための不純
物濃度より高くなるようにしたものである。この深い準
位の不純物イオンは、ベース領域の一部分に存在するこ
とが好ましい。また、上記目的を達成するために、本発
明の半導体装置は、第1導電形の第1半導体層と、第1
導電形と反対導電形の第2導電形の第2半導体層と、第
2導電形の第3半導体層とを有し、第1半導体層が、第
2半導体層と第3半導体層との間に位置し、第1半導体
層の少なくとも一部には、キャリアを発生するための不
純物及び活性化されていない不純物イオンを含み、この
活性化されていない不純物イオン濃度をキャリアを発生
するための不純物濃度より高くしたものである。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
In addition, the semiconductor device of the present invention comprises a semiconductor layer of the first conductivity type.
And a first region provided on both sides of the first region.
From a semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type.
Second region and third region, and at least the first region
Do not generate carriers that contribute to conductivity provided in part.
Fourth region of the first conductivity type having deep level impurity ions
And the impurity ion concentration at the deep level in the fourth region is
This is higher than the carrier concentration in the first region. this
Preferably, a plurality of fourth regions are provided in the first region.
Good. In this semiconductor device, the first region is defined as a base region.
And one of the second and third regions is a collector region and the other is an air region.
Configure a bipolar transistor as the emitter area.
Can be. Further, in order to achieve the above object, the present invention
Is a semiconductor device of the first conductivity type on a semiconductor substrate.
A base region comprising a layer and a second region having a conductivity type opposite to the first conductivity type.
A bar comprising a collector region and an emitter region of two conductivity type.
Provision of an bipolar transistor and carrier in the base region
To generate impurities and carriers that contribute to conductivity.
And deep level impurity ions that do not form.
Impurity concentration to generate carriers
It is made to be higher than the substance concentration. This deep associate
Impurity ions are present in a part of the base region.
Is preferred. In order to achieve the above objectives,
The semiconductor device of the present invention comprises a first semiconductor layer of a first conductivity type,
A second semiconductor layer of a second conductivity type having a conductivity type opposite to the conductivity type;
A third semiconductor layer of two conductivity type, wherein the first semiconductor layer is
A first semiconductor located between the second semiconductor layer and the third semiconductor layer;
At least a part of the layer is provided with a carrier for generating carriers.
Including pure and unactivated impurity ions
Generates carriers with inactive impurity ion concentration
The impurity concentration is higher than that for

【0006】[0006]

【作用】本発明の一例の半導体装置の作用を説明する。
深い準位の不純物イオンがある第4領域が、接合に逆バ
イアスを印加した際に、第1領域に広がる空乏層の幅を
抑圧し、p形ベース中性領域の消失を防止できるため、
第1領域の幅を縮小できるため素子の高速化が図れる。
また、第4領域の深い準位の不純物イオンは導電に寄与
するキャリアを発生しないため、第1領域内のキャリア
数は増加せず、電流利得を維持できる。
The operation of the semiconductor device according to one embodiment of the present invention will be described.
Since the fourth region having the deep-level impurity ions suppresses the width of the depletion layer extending to the first region when a reverse bias is applied to the junction, the loss of the p-type base neutral region can be prevented.
Since the width of the first region can be reduced, the speed of the element can be increased.
Further, since the impurity ions at the deep level in the fourth region do not generate carriers that contribute to conduction, the number of carriers in the first region does not increase, and the current gain can be maintained.

【0007】[0007]

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面を用いて詳細
に説明する。 実施例1 図1(a)に本発明の実施例1の半導体装置の一次元構
造図を示す。この半導体装置はバイポーラトランジスタ
を有し、表面側から高濃度のn形エミッタ領域1、p形
ベース領域2、活性化していない、すなわち導電に寄与
するキャリアを発生しない深い準位の不純物イオンを有
するp形ベース領域22、n形コレクタ領域3、高濃度
n形コレクタ領域4を設けて、npnトランジスタを実
現している。図1(b)にこのバイポーラトランジスタ
の不純物分布図を示す。深い準位の不純物イオンを有す
るp形ベース領域の不純物濃度22′はp形ベース領域
の不純物濃度2′より高く、ほぼ同じ位置に分布してい
る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. 1A shows a one-dimensional structure diagram of a semiconductor device according to Embodiment 1 of the present invention. This semiconductor device has a bipolar transistor, and has a high concentration of n-type emitter region 1 and p-type base region 2 from the surface side, and deep-level impurity ions that are not activated, ie, do not generate carriers that contribute to conduction. By providing a p-type base region 22, an n-type collector region 3, and a high-concentration n-type collector region 4, an npn transistor is realized. FIG. 1B shows an impurity distribution diagram of this bipolar transistor. The impurity concentration 22 'of the p-type base region having deep-level impurity ions is higher than the impurity concentration 2' of the p-type base region, and is distributed substantially at the same position.

【0008】図1に示したトランジスタの製造方法を以
下に説明する。まずキャリア濃度が約1019cm~3の高
濃度n形コレクタ領域4をアンチモンガラスからの拡散
により形成し、次いでキャリア濃度が約5×1015cm
~3のn形コレクタ領域3をエピタキシャル成長により形
成する。その後表面側からイオン打込み法によりボロン
を添加してキャリア濃度が1018cm~3程度のp形ベー
ス領域2を形成する。ここで後の熱処理温度によって決
まる活性化不純物濃度の上限以上に不純物を添加して不
純物濃度が5×1018cm~3程度の深い準位の不純物イ
オンを有するp形ベース領域22が同時に形成できる。
次いで、ヒ素をイオン打込み法で添加してアニールし、
キャリア濃度が5×1020cm~3程度の高濃度n形エミ
ッタ領域1を形成し、図1に示したトランジスタを製造
する。
A method for manufacturing the transistor shown in FIG. 1 will be described below. First, the high concentration n-type collector region 4 of the carrier concentration of about 10 19 cm ~ 3 is formed by diffusion from antimony glass, then the carrier concentration of about 5 × 10 15 cm
~ 3 n-type collector regions 3 are formed by epitaxial growth. Thereafter, boron is added from the surface side by ion implantation to form a p-type base region 2 having a carrier concentration of about 10 18 cm 3 . At this point, the p-type base region 22 having impurity ions of a deep level with an impurity concentration of about 5 × 10 18 cm to 3 can be simultaneously formed by adding an impurity to the upper limit of the activation impurity concentration determined by the heat treatment temperature later. .
Next, arsenic is added by ion implantation and annealed,
A high-concentration n-type emitter region 1 having a carrier concentration of about 5 × 10 20 cm to 3 is formed, and the transistor shown in FIG. 1 is manufactured.

【0009】図3に上記トランジスタのバイアス印加時
のバンド構造図を示す。本図を用いて本発明のトランジ
スタの動作原理を説明する。本図におけるバイアス印加
条件はトランジスタを正常動作させる場合のものであ
り、ベース−エミッタ間には順バイアスVBEが印加さ
れ、ベース−コレクタ間には逆バイアスVBCが印加され
ている。ベース−コレクタ間に印加された逆バイアスに
よってベース領域側に形成される空乏層の幅は、浅い準
位の不純物イオン2iの数及び深い準位の不純物イオン
22iの数の和で決定される。
FIG. 3 shows a band structure diagram of the transistor when a bias is applied. The operation principle of the transistor of the present invention will be described with reference to FIG. The bias application conditions in this figure are for normal operation of the transistor. A forward bias V BE is applied between the base and the emitter, and a reverse bias V BC is applied between the base and the collector. The width of the depletion layer formed on the base region side by the reverse bias applied between the base and the collector is determined by the sum of the number of shallow level impurity ions 2i and the number of deep level impurity ions 22i.

【0010】一方、ベース中性領域において電気的動作
に寄与するキャリアは、浅い準位の不純物イオン2iに
よって価電子帯に誘起された正孔2hであり、深い準位
の不純物イオン22iは価電子帯に正孔を誘起しない。
このため、ベース領域のキャリア数は浅い準位の不純物
イオン2iの数で与えられ、エミッタ領域のキャリア数
に応じて浅い準位の不純物イオン2iの数を設定し、コ
レクタ−エミッタ間のパンチスルーを防止するために深
い準位の不純物イオン22iの数を設定すれば良い。こ
れによって、高速化のためにベース領域の幅を縮小して
も電流利得と耐圧の両立が可能となった。
On the other hand, carriers contributing to electrical operation in the base neutral region are holes 2h induced in the valence band by shallow level impurity ions 2i, and deep level impurity ions 22i are valence electrons. Does not induce holes in the band.
Therefore, the number of carriers in the base region is given by the number of shallow level impurity ions 2i, and the number of shallow level impurity ions 2i is set in accordance with the number of carriers in the emitter region. In order to prevent this, the number of impurity ions 22i having a deep level may be set. This makes it possible to achieve both current gain and breakdown voltage even if the width of the base region is reduced for speeding up.

【0011】実施例2 図4(a)、(b)に本発明の実施例2の半導体装置の
一次元構造図と不純物分布図を示す。本実施例では、p
形ベース領域2内に、導電に寄与するキャリアを発生し
ない深い準位の不純物イオンを有するp形ベース領域2
2を、p形ベース領域2とn形コレクタ領域3の接合部
に設けている。コレクタ−エミッタ間のパンチスルーを
防止するためには、ベース−コレクタ間に印加された逆
バイアスによってベース領域側に形成される空乏層の幅
を抑圧すれば良く、本実施例でも実施例1同様の効果が
得られた。
Second Embodiment FIGS. 4A and 4B show a one-dimensional structure diagram and an impurity distribution diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, p
Base region 2 having deep level impurity ions that do not generate carriers contributing to conduction in base region 2
2 is provided at the junction between the p-type base region 2 and the n-type collector region 3. In order to prevent punch-through between the collector and the emitter, the width of the depletion layer formed on the base region side may be suppressed by a reverse bias applied between the base and the collector. The effect was obtained.

【0012】さらに、高濃度のn形エミッタ領域1とp
形ベース領域2の接合部には深い準位の不純物イオンを
有するp形ベース領域22が無いため、エミッタ−ベー
ス接合での空乏層の幅は維持され、トンネル電流の発生
に伴う不要のベース電流の増大を防止でき、低電流領域
まで安定した電流利得を得ることができた。なお、深い
準位の不純物イオンを有するp形ベース領域22は、イ
オン打ち込み法によってp形ベース領域2とn形コレク
タ領域3の接合部にイオンを添加して形成した。
Further, the high-concentration n-type emitter region 1 and p-type
Since there is no p-type base region 22 having a deep level impurity ion at the junction of the base region 2, the width of the depletion layer at the emitter-base junction is maintained, and unnecessary base current due to generation of tunnel current is maintained. Can be prevented from increasing, and a stable current gain can be obtained up to a low current region. The p-type base region 22 having deep level impurity ions was formed by adding ions to the junction between the p-type base region 2 and the n-type collector region 3 by ion implantation.

【0013】実施例3 図5(a)、(b)に本発明の実施例3の半導体装置の
一次元構造図と不純物分布図を示す。本実施例では、p
形ベース領域2内に、導電に寄与するキャリアを発生し
ない深い準位の不純物イオンを有するp形ベース領域2
2を複数設けている。これによって、各p形ベース領域
22の深い準位の不純物イオン濃度を低減しても、ベー
ス−コレクタ間に印加された逆バイアスによってベース
領域側に形成される空乏層の幅を抑圧でき、コレクタ−
エミッタ間のパンチスルーを防止できる。すなわち、不
純物濃度が固溶度の限界を超える程度まで過度に深い準
位の不純物イオンを添加した場合、結晶欠陥が発生して
コレクタ−エミッタ間の短絡を生じる危険性があるが、
本実施例に示すように深い準位の不純物イオンを有する
p形ベース領域22を複数に分割することで、結晶欠陥
の発生を防止できる。なお、実施例2同様にエミッタ−
ベース接合近傍に深い準位の不純物イオンを有するp形
ベース領域22を設けなければ、トンネル電流の発生に
伴う不要のベース電流の増大を防止でき、低電流領域ま
で安定した電流利得を得ることができる。 深い準位の
不純物イオンを有するp形ベース領域22を複数個設け
る方法としては、加速エネルギーを変えたイオン打ち込
み法を用いた。なお、この領域は不純物濃度を制御した
エピタキシャル成長法を用いても形成できる。
Third Embodiment FIGS. 5A and 5B show a one-dimensional structure diagram and an impurity distribution diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. In this embodiment, p
Base region 2 having deep level impurity ions that do not generate carriers contributing to conduction in base region 2
2 are provided. Thus, even if the impurity ion concentration at the deep level in each p-type base region 22 is reduced, the width of the depletion layer formed on the base region side by the reverse bias applied between the base and the collector can be suppressed. −
Punch through between emitters can be prevented. That is, if impurity ions of an excessively deep level are added to an extent that the impurity concentration exceeds the limit of solid solubility, there is a risk that a crystal defect occurs and a short circuit occurs between the collector and the emitter.
By dividing the p-type base region 22 having deep-level impurity ions into a plurality as shown in this embodiment, generation of crystal defects can be prevented. Note that the emitter-
Unless a p-type base region 22 having a deep level impurity ion is provided in the vicinity of the base junction, an unnecessary increase in base current due to generation of a tunnel current can be prevented, and a stable current gain can be obtained up to a low current region. it can. As a method for providing a plurality of p-type base regions 22 having deep-level impurity ions, an ion implantation method with different acceleration energies was used. This region can also be formed by using an epitaxial growth method in which the impurity concentration is controlled.

【0014】実施例4 図6に本発明の実施例4の半導体装置の断面図を示す。
本実施例では、低濃度の真性p形ベース領域2内のベー
ス−コレクタ接合部近傍に、導電に寄与するキャリアを
発生しない深い準位の不純物イオンを有するp形ベース
領域22を設けている。これによって、真性p形ベース
領域2を薄層化でき、トランジスタの高速化を図ること
ができる。なお、本実施例では、高濃度の外部ベース領
域25には深い準位の不純物イオンを有する領域を設け
ず、外部ベース−コレクタ接合でのアバランシェ降伏耐
圧の低下を防止し、また外部ベース−コレクタ接合容量
が増大しない構造をとっている。
Fourth Embodiment FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.
In this embodiment, a p-type base region 22 having a deep level impurity ion that does not generate carriers contributing to conduction is provided near the base-collector junction in the low-concentration intrinsic p-type base region 2. Thereby, the intrinsic p-type base region 2 can be made thinner, and the speed of the transistor can be increased. In this embodiment, a region having a deep level of impurity ions is not provided in the high-concentration external base region 25 to prevent a reduction in avalanche breakdown voltage at the external base-collector junction. The structure does not increase the junction capacitance.

【0015】この半導体装置の製造方法について説明す
る。基板100にヒ素イオンをイオン打込み法で添加
し、高濃度n形コレクタ領域4を形成する。この場合所
望のパターンのマスクを用いて行う。イオン打込みの際
にマスクを用いることは以下も同様である。リンを含む
エピタキシャル層を成長させ、n形コレクタ領域3を形
成する。窒化シリコン(図示せず)を堆積し、ホトレジ
ストのパターンを用いて開口し、酸化してこの部分にシ
リコン酸化膜200を形成する。次に、リンイオンを1
20cm~3含む高濃度n形コレクタ引き出し層50をイ
オン打込み法で形成し、ボロンを1019cm~3含む高濃
度p形ベース領域25を形成し、さらにイオン打込みと
800℃の熱処理により、ボロンを5×1018cm~3
む深い準位の不純物イオンを有するp形ベース領域22
とボロンを1×1018cm~3含むp形ベース領域2を形
成し、さらにヒ素を1021cm~3含む高濃度n形エミッ
タ領域1をイオン打込みにより形成する。以後通常通り
電極、絶縁膜等形成して半導体層装置とする。
A method for manufacturing the semiconductor device will be described. Arsenic ions are added to the substrate 100 by ion implantation to form a high concentration n-type collector region 4. In this case, a mask having a desired pattern is used. The same applies to the use of a mask during ion implantation. An n-type collector region 3 is formed by growing an epitaxial layer containing phosphorus. Silicon nitride (not shown) is deposited, opened using a photoresist pattern, and oxidized to form a silicon oxide film 200 on this portion. Next, 1 phosphorus ion
A high-concentration n-type collector extraction layer 50 containing 0 20 cm to 3 is formed by ion implantation, a high-concentration p-type base region 25 containing 10 19 cm to 3 boron is formed, and ion implantation and heat treatment at 800 ° C. , p type base region 22 having an impurity ion of deep levels of boron containing 5 × 10 18 cm ~ 3
And boron to form a 1 × 10 18 cm ~ p-type base region 2 containing 3, further formed by arsenic 10 21 cm ~ a high concentration n-type emitter region 1 ion implantation including 3. Thereafter, an electrode, an insulating film and the like are formed as usual to obtain a semiconductor layer device.

【0016】実施例5 図7に本発明の実施例5の半導体装置の断面図を示す。
本実施例では、ベース領域を多結晶シリコン層250で
引き出しており、外部ベース領域を微細化して外部ベー
ス−コレクタ接合容量を低減している。また、深い準位
の不純物イオンを有するp形ベース領域22は表面から
約0.1μmの深さに設け、高濃度n形エミッタ領域1
は多結晶シリコン層110からヒ素の800℃の熱拡散
で形成した。なお、図において、201はシリコン酸化
膜、1001、1002、1003は電極である。
Fifth Embodiment FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.
In this embodiment, the base region is extended by the polysilicon layer 250, and the external base region is miniaturized to reduce the external base-collector junction capacitance. The p-type base region 22 having the deep level impurity ions is provided at a depth of about 0.1 μm from the surface, and the high-concentration n-type emitter region 1 is formed.
Was formed by thermal diffusion of arsenic at 800 ° C. from the polycrystalline silicon layer 110. In the figure, reference numeral 201 denotes a silicon oxide film, and reference numerals 1001, 1002, and 1003 denote electrodes.

【0017】トランジスタの高速化は接合容量の低減及
び遮断周波数の向上によって実現され、本実施例の如く
接合容量を低減した場合、導電に寄与するキャリアを発
生しない深い準位の不純物イオンを有するp形ベース領
域22を設けたことにより可能となった真性p形ベース
領域2の薄層化の高速化に対する寄与はより一層顕著に
なる。また、本実施例では、高濃度n形エミッタ領域1
を浅く形成した構造をとっており、これによって深い準
位の不純物イオンを有するp形ベース領域22の高速化
に対する寄与はより一層顕著になる。
The speeding up of the transistor is realized by reducing the junction capacitance and improving the cutoff frequency. When the junction capacitance is reduced as in this embodiment, p-type impurity ions having a deep level of impurity ions which do not generate carriers contributing to conduction are obtained. The contribution to speeding up the thinning of the intrinsic p-type base region 2 made possible by the provision of the base region 22 becomes even more remarkable. In this embodiment, the high-concentration n-type emitter region 1
Is formed so that the contribution of the p-type base region 22 having deep-level impurity ions to the high-speed operation becomes more remarkable.

【0018】実施例6 図8に本発明の実施例6の半導体装置の断面図を示す。
本実施例では、ベース領域を活性領域の側面に自己整合
的に設けた多結晶シリコン層250で引き出しており、
外部ベース領域を微細化して外部ベース−コレクタ接合
容量を低減している。また、素子間の分離のためにp形
の基板100に達する絶縁体層300を設けて、コレク
タ−基板間の接合容量を低減している。さらに、多結晶
シリコン層250の上面及び側面に金属(金属化合物で
もよい)210を設けて、ベース領域の引き出し部での
抵抗を低減している。この構造を用いることによって、
導電に寄与するキャリアを発生しない深い準位の不純物
イオンを有するp形ベース領域22を設けたことにより
可能となった真性p形ベース領域2の薄層化の高速化に
対する寄与はより一層顕著になる。
Embodiment 6 FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to Embodiment 6 of the present invention.
In the present embodiment, the base region is led out by the polycrystalline silicon layer 250 provided on the side surface of the active region in a self-aligned manner.
The external base region is miniaturized to reduce the external base-collector junction capacitance. In addition, an insulator layer 300 reaching the p-type substrate 100 is provided for isolation between elements to reduce the junction capacitance between the collector and the substrate. Further, a metal (or a metal compound) 210 is provided on the upper surface and the side surface of the polycrystalline silicon layer 250 to reduce the resistance at the lead portion of the base region. By using this structure,
The contribution to speeding up the thinning of the intrinsic p-type base region 2 made possible by the provision of the p-type base region 22 having a deep level impurity ion that does not generate carriers contributing to conduction is more remarkable. Become.

【0019】実施例7 図9に本発明の実施例7の半導体装置の断面図を示す。
本実施例では、支持基板500上に設けたシリコン酸化
物からなる絶縁性基板400上に、n形エミッタ領域
1、p形ベース領域2、n形コレクタ領域3、高濃度n
形コレクタ領域4を設けて、寄生容量を低減し高速化を
図っている。この半導体装置は次のようにして製造し
た。絶縁性基板400上にホトレジストのパターンを用
いて熱酸化によりシリコン酸化膜401を形成し、ヒ素
を1×1019cm~3含む高濃度n形コレクタ領域4をイ
オン打込みにより形成し、次に、深い準位の不純物イオ
ンを有するp形ベース領域22をイオンビームを細く絞
ったイオン打込みにより2つ設け、さらにこの領域を含
むp形ベース領域2全体にイオン打込みしてこの領域を
形成した。それぞれの不純物濃度は実施例4と同じであ
る。次にヒ素のイオン打込みによりn形エミッタ領域1
を形成した。ベース幅は0.2μmとした。
Seventh Embodiment FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.
In the present embodiment, an n-type emitter region 1, a p-type base region 2, an n-type collector region 3, and a high-concentration n are formed on an insulating substrate 400 made of silicon oxide provided on a support substrate 500.
The provision of the collector region 4 reduces the parasitic capacitance and increases the speed. This semiconductor device was manufactured as follows. A silicon oxide film 401 is formed on the insulating substrate 400 by thermal oxidation using a photoresist pattern, and a high-concentration n-type collector region 4 containing 1 × 10 19 cm 3 of arsenic is formed by ion implantation. Two p-type base regions 22 having deep-level impurity ions are provided by ion implantation in which the ion beam is narrowed down, and the whole of the p-type base region 2 including this region is implanted to form this region. The respective impurity concentrations are the same as in the fourth embodiment. Next, the n-type emitter region 1 is implanted by arsenic ion implantation.
Was formed. The base width was 0.2 μm.

【0020】本実施例では、導電に寄与するキャリアを
発生しない深い準位の不純物イオンを有するp形ベース
領域22を2つ設けた例を示している。このトランジス
タ構造では、素子間の分離が容易で微細化が可能で、導
電に寄与するキャリアを発生しない深い準位の不純物イ
オンを有するp形ベース領域22を設けて真性p形ベー
ス領域2を薄層化し、高速化がより有効になった。
This embodiment shows an example in which two p-type base regions 22 having deep-level impurity ions which do not generate carriers contributing to conduction are provided. In this transistor structure, isolation between elements is easy, miniaturization is possible, and a p-type base region 22 having a deep-level impurity ion that does not generate carriers contributing to conduction is provided to make the intrinsic p-type base region 2 thin. Stratification, speeding up became more effective.

【0021】以上の各実施例において、半導体としてG
aAs等の他の半導体を用いても本発明の半導体装置を
実現できる。また、各実施例でのp形、n形の導電型を
逆に用いることができるのは勿論である。
In each of the above embodiments, G is used as the semiconductor.
The semiconductor device of the present invention can be realized by using other semiconductors such as aAs. In addition, it goes without saying that the p-type and n-type conductivity types in each embodiment can be used in reverse.

【0022】[0022]

【発明の効果】本発明によれば、高速動作に適した半導
体素子を有する半導体装置を提供できる。
According to the present invention, a semiconductor device having a semiconductor element suitable for high-speed operation can be provided.

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

【図1】本発明の実施例1の半導体装置の一次元構造図
と不純物分布図である。
FIG. 1 shows a one-dimensional structure diagram and an impurity distribution diagram of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】従来の半導体装置の一次元構造図と不純物分布
図である。
FIG. 2 shows a one-dimensional structure diagram and an impurity distribution diagram of a conventional semiconductor device.

【図3】本発明の実施例1の半導体装置のバイアス印加
時のバンド構造図である。
FIG. 3 is a band structure diagram when a bias is applied to the semiconductor device according to the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例2の半導体装置の一次元構造図
と不純物分布図である。
FIG. 4 shows a one-dimensional structure diagram and an impurity distribution diagram of a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例3の半導体装置の一次元構造図
と不純物分布図である。
FIG. 5 shows a one-dimensional structure diagram and an impurity distribution diagram of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例4の半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 6 is a sectional view of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例5の半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施例6の半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 8 is a sectional view of a semiconductor device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施例7の半導体装置の断面図であ
る。
FIG. 9 is a sectional view of a semiconductor device according to a seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高濃度n形エミッタ領域 1′、2′、3′、4′、22′ 不純物濃度 2 p形ベース領域 2i 浅い準位の不純物イオン 2h 価電子帯に誘起された正孔 3 n形コレクタ領域 4 高濃度n形コレクタ領域 22 深い準位の不純物イオンを有するp形ベース領域 22i 深い準位の不純物イオン 25 高濃度p形ベース領域 50 高濃度n形コレクタ引出し層 100 基板 110、250 多結晶シリコン層 200、201、401 シリコン酸化膜 210 金属 300 絶縁体層 400 絶縁性基板 500 支持基板 1001、1002、1003 電極 Reference Signs List 1 high-concentration n-type emitter region 1 ', 2', 3 ', 4', 22 'impurity concentration 2 p-type base region 2i shallow-level impurity ions 2h holes induced in valence band 3 n-type collector region 4 High-concentration n-type collector region 22 P-type base region having deep-level impurity ions 22i Deep-level impurity ions 25 High-concentration p-type base region 50 High-concentration n-type collector extraction layer 100 Substrate 110, 250 Polycrystalline silicon Layer 200, 201, 401 Silicon oxide film 210 Metal 300 Insulator layer 400 Insulating substrate 500 Supporting substrate 1001, 1002, 1003 Electrode

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】第1導電形の半導体層よりなる第1領域
と、 該第1領域を挾んでその両側に設けられた第1導電形と
反対導電形の第2導電形の半導体層よりなる第2領域及
び第3領域と、 該第1領域内の少なくとも一部に設けられた、導電に寄
与するキャリアを発生しない深い準位の不純物イオンを
有する第1導電形の第4領域とを有し、 上記第4領域の深い準位の不純物イオン濃度が上記第1
領域のキャリア濃度より高い ことを特徴とする半導体装
置。
A first region comprising a semiconductor layer of a first conductivity type, and a semiconductor layer of a second conductivity type opposite to the first conductivity type provided on both sides of the first region with the first region interposed therebetween. A second region, a third region, and a fourth region of a first conductivity type, which is provided in at least a part of the first region and has deep-level impurity ions that do not generate carriers contributing to conduction. Then, the impurity ion concentration at the deep level in the fourth region is equal to the first level.
A semiconductor device having a higher carrier concentration than a region .
【請求項2】請求項1記載の半導体装置において、上記第4領域は、上記第1領域内に複数設けられている
ことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a plurality of said fourth regions are provided in said first region .
【請求項3】請求項1又は2記載の半導体装置におい
て、上記第1領域をベース領域とし、上記第2及び第3領域
の一方をコレクタ領域、他方をエミッタ領域としてバイ
ポーラトランジスタを構成する ことを特徴とする半導体
装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said first region is a base region, and said second and third regions are base regions.
One as a collector region and the other as an emitter region.
A semiconductor device comprising a polar transistor .
【請求項4】半導体基板上に、第1導電形の半導体層よ
りなるベース領域と、 第1導電形と反対導電形の第2導電形のコレクタ領域及
びエミッタ領域とよりなるバイポーラトランジスタを有
する半導体装置において、 上記ベース領域は、キャリアを発生するための不純物と
導電に寄与するキャリアを発生しない深い準位の不純物
イオンとを有し、 上記深い準位の不純物イオン濃度が上記キャリアを発生
するための不純物濃度より高いことを特徴とする半導体
装置。
4. A semiconductor layer of a first conductivity type on a semiconductor substrate.
A base region, a collector region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, and
Bipolar transistor consisting of
In the semiconductor device described above, the base region contains impurities for generating carriers.
Deep-level impurities that do not generate carriers that contribute to conduction
And the above-mentioned deep level impurity ion concentration generates the above-mentioned carriers.
Semiconductor having an impurity concentration higher than that of
apparatus.
【請求項5】請求項4記載の半導体装置において、 上記深い準位の不純物イオンは、上記ベース領域の一部
分に存在することを特徴 とする半導体装置。
5. The semiconductor device according to claim 4, wherein said deep-level impurity ions form part of said base region.
A semiconductor device, wherein the semiconductor device exists in a minute .
【請求項6】第1導電形の第1半導体層と、 第1導電形と反対導電形の第2導電形の第2半導体層
と、 第2導電形の第3半導体層とを有し、 上記第1半導体層は、上記第2半導体層と上記第3半導
体層との間に位置し、上記第1半導体層の少なくとも一
部には、キャリアを発生するための不純物及び活性化さ
れていない不純物イオンが含まれ、 上記活性化されていない不純物イオン濃度が上記キャリ
アを発生するための不純物濃度より高いことを特徴とす
る半導体装置。
6. A first semiconductor layer of a first conductivity type and a second semiconductor layer of a second conductivity type having a conductivity type opposite to the first conductivity type.
And a third semiconductor layer of a second conductivity type, wherein the first semiconductor layer comprises the second semiconductor layer and the third semiconductor layer.
At least one of the first semiconductor layers,
The part contains impurities and carriers for generating carriers.
Impurity ions that are not activated and the concentration of the non-activated impurity ions
Higher than the impurity concentration for generating
Semiconductor device.
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