JP3193736B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
Semiconductor device and manufacturing method thereofInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に関し、特
にいわゆるSOI型のバイポーラトランジスタを有する
半導体装置に関する。The present invention relates to a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor device having a so-called SOI type bipolar transistor.
【0002】SOI基板製造技術の向上により、酸化膜
上のシリコンの活性部分は次第に薄くなり、サブミクロ
ンのものも可能となっている。このような薄いシリコン
膜を使って、高いgmを有し、短チャネル効果を抑えら
れるMOSトランジスタを形成することができる。With the improvement in SOI substrate manufacturing technology, the active portion of silicon on an oxide film is gradually thinned, and a submicron active portion is also possible. By using such a thin silicon film, a MOS transistor having a high gm and capable of suppressing a short channel effect can be formed.
【0003】しかし、負荷駆動能力の向上等のために
は、バイポーラトランジスタを作成できることも望まれ
る。通常のバイポーラトランジスタは、電流を縦方向に
流すバーティカルバイポーラトランジスタである。However, in order to improve the load driving capability, it is desired that a bipolar transistor can be formed. A normal bipolar transistor is a vertical bipolar transistor that allows current to flow in the vertical direction.
【0004】しかし、バーティカルバイポーラトランジ
スタ構造は、製造工程の数が多く、また、サブコレクタ
の埋め込み層を形成する必要がある。SOI構造におい
ては、サブミクロンのコレクタ埋め込み層を形成するこ
とは容易ではない。However, the vertical bipolar transistor structure requires a large number of manufacturing steps and requires the formation of a subcollector buried layer. In an SOI structure, it is not easy to form a submicron collector buried layer.
【0005】[0005]
【従来の技術】従来のラテラルバイポーラトランジスタ
は、たとえば、p型半導体層の上面から一対のn型半導
体領域を拡散し、それぞれエミッタ・コレクタ領域とし
て働かせるものである。2. Description of the Related Art In a conventional lateral bipolar transistor, for example, a pair of n-type semiconductor regions are diffused from the upper surface of a p-type semiconductor layer to function as emitter / collector regions.
【0006】このような構成によれば、ベース領域の幅
は、深さ方向に関して不均一であり、バーティカル構造
と比較して厚くしかできず、高速化への大きな障害とな
っていた。According to such a configuration, the width of the base region is non-uniform in the depth direction, and can be increased only in comparison with the vertical structure, which is a major obstacle to high speed operation.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上、説明したよう
に、従来の技術によるラテラルバイポーラトランジスタ
においては、ベース領域の幅を均一に薄くすることがで
きず、高速化に障害があった。As described above, in the lateral bipolar transistor according to the prior art, the width of the base region cannot be reduced uniformly, and there is an obstacle in increasing the speed.
【0008】本発明の目的は、薄いベース領域幅を有
し、高速動作することのできるラテラルバイポーラトラ
ンジスタを含む半導体装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a semiconductor device including a lateral bipolar transistor having a thin base region width and capable of operating at high speed.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
絶縁基板上に配置され、ほぼ垂直な第1側面を有する第
1の導電型の単結晶半導体層と、該第1の導電型の単結
晶半導体層上の前記第1側面を除く領域上を覆う絶縁性
マスクと、前記第1の導電型の単結晶半導体層の前記第
1側面上および前記絶縁性マスク上の少なくとも一部領
域を覆う第1の半導体層と、前記第1の半導体層上を覆
う第2の半導体層とを含み、前記第1の半導体層は、前
記第1側面に接して形成され、第1の導電型と逆の第2
の導電型を有する単結晶半導体ベース層と、該単結晶半
導体ベース層内に入り込んで形成された第1の導電型の
単結晶半導体エミッタ層と、前記半導体エミッタ層と連
続した層を形成し、前記絶縁性マスクの一部領域上に形
成された第1の第1導電型の多結晶半導体層とを含み、
前記第2の半導体層は、前記単結晶エミッタ層と前記第
1の第1導電型の多結晶半導体層とに接して形成された
第2の第1導電型の多結晶半導体層を含む。According to the present invention, there is provided a semiconductor device comprising:
A first conductivity type single crystal semiconductor layer which is disposed on the insulating substrate and has a substantially vertical first side surface, and covers a region of the first conductivity type single crystal semiconductor layer other than the first side surface; An insulating mask, a first semiconductor layer covering at least a part of the first side surface of the first conductivity type single crystal semiconductor layer and at least a part of the insulating mask, and a surface of the first semiconductor layer. A second semiconductor layer covering the first semiconductor layer, wherein the first semiconductor layer is formed in contact with the first side surface and has a second conductivity type opposite to the first conductivity type.
A single-crystal semiconductor base layer having a conductivity type of, a first conductivity-type single-crystal semiconductor emitter layer formed by penetrating into the single-crystal semiconductor base layer, and a layer continuous with the semiconductor emitter layer; A first conductivity type polycrystalline semiconductor layer formed on a partial region of the insulating mask;
The second semiconductor layer includes a second first conductivity type polycrystalline semiconductor layer formed in contact with the single crystal emitter layer and the first first conductivity type polycrystalline semiconductor layer.
【0010】[0010]
【作用】絶縁基板上に配置された単結晶半導体層に、ほ
ぼ垂直な側面を形成することにより、この垂直な側面か
ら不純物拡散、エピタキシャル成長、その他の方法を用
いてベース領域、エミッタ領域を形成することができ
る。A substantially vertical side surface is formed on a single crystal semiconductor layer disposed on an insulating substrate, and a base region and an emitter region are formed from the vertical side surface by impurity diffusion, epitaxial growth, or other methods. be able to.
【0011】このようにして形成したベース領域は、極
めて薄いベース幅を制御性よく再現することが可能であ
る。The base region thus formed can reproduce an extremely thin base width with good controllability.
【0012】[0012]
【実施例】図1は、本発明の参考例による半導体装置を
示す断面図である。SiO2 等の絶縁物で形成された、
またはSiO2 等の絶縁物層を表面に設けた絶縁基板1
1の上に、n型単結晶シリコン等の単結晶半導体層12
が配置されている。FIG. 1 is a sectional view showing a semiconductor device according to a reference example of the present invention. Formed of an insulator such as SiO 2 ,
Or an insulating substrate 1 provided with an insulating layer such as SiO 2 on the surface.
A single-crystal semiconductor layer 12 such as n-type single-crystal silicon
Is arranged.
【0013】本構成において、このn型単結晶シリコン
の半導体層12は、n型コレクタ領域を構成する。この
単結晶半導体層12は、絶縁基板11上でほぼ垂直に形
成された側面12aを有する。この側面からの不純物拡
散により、p型ベース領域14が形成されている。In this structure, the n-type single crystal silicon semiconductor layer 12 forms an n-type collector region. The single-crystal semiconductor layer 12 has a side surface 12 a formed substantially vertically on the insulating substrate 11. P-type base region 14 is formed by impurity diffusion from this side surface.
【0014】また、p型ベース領域14形成の後、この
側面12aに接してn型不純物を多量に含むn+ 型多結
晶シリコン領域17が形成されている。このn+ 型多結
晶シリコン領域17からの不純物拡散により、単結晶半
導体層12内に浅いn+ 型エミッタ領域13が形成され
ている。After the formation of p-type base region 14, an n + -type polycrystalline silicon region 17 containing a large amount of n-type impurities is formed in contact with side surface 12a. The impurity diffusion from n + -type polycrystalline silicon region 17 forms a shallow n + -type emitter region 13 in single crystal semiconductor layer 12.
【0015】すなわち、このラテラルトランジスタのベ
ース領域とエミッタ領域は、固相からの二重拡散によっ
て形成されている。なお、単結晶半導体層12上には、
p+ 型多結晶シリコン領域19が、酸化物サイドウォー
ル23によってn+ 型多結晶シリコン領域から隔てられ
て形成されている。このp+ 型多結晶シリコン領域19
からの不純物拡散により、p+ 型外部ベース領域15が
形成され、前述のp型ベース領域14に接続している。That is, the base region and the emitter region of the lateral transistor are formed by double diffusion from a solid phase. Note that on the single crystal semiconductor layer 12,
A p + -type polysilicon region 19 is formed separated from the n + -type polysilicon region by an oxide sidewall 23. This p + -type polycrystalline silicon region 19
A p + -type external base region 15 is formed by impurity diffusion from, and is connected to the p-type base region 14 described above.
【0016】また、単結晶半導体層12の他端部におい
ては、その露出表面上にn+ 型多結晶シリコン領域18
が堆積され、このn+ 型多結晶シリコン領域18からの
不純物拡散によって、単結晶半導体層12表面にn+ 型
コレクタオーミック領域16が形成されている。多結晶
シリコン領域17、18の上には、それぞれアルミニウ
ム等のメタル電極25が形成され、電気的に接続されて
いる。At the other end of single crystal semiconductor layer 12, an n + -type polycrystalline silicon region 18 is formed on the exposed surface.
Is deposited, and n + -type collector ohmic region 16 is formed on the surface of single crystal semiconductor layer 12 by impurity diffusion from n + -type polycrystalline silicon region 18. Metal electrodes 25 such as aluminum are formed on the polycrystalline silicon regions 17 and 18, respectively, and are electrically connected.
【0017】なお、本明細書において「多結晶シリコ
ン」は、アモルファスシリコンを含むものとする。この
ような構成とすることにより、バーティカルトランジス
タ同様の高い性能を有するラテラルトランジスタが実現
される。In this specification, “polycrystalline silicon” includes amorphous silicon. With such a configuration, a lateral transistor having high performance similar to a vertical transistor is realized.
【0018】図2は、図1の構成のベース領域14、1
5を作成する製造方法を示す。図2(A)に示すよう
に、絶縁基板11上にn型シリコンの単結晶半導体層1
2が形成される。このn型シリコンの単結晶半導体層1
2の表面を、絶縁層21で選択的に覆う。絶縁層21の
表面から延在し、単結晶半導体層12表面に達するp+
型多結晶シリコン領域19が形成される。この多結晶シ
リコン領域19は、まず多結晶シリコンを堆積した後、
不純物をドープしても、不純物をドープした多結晶シリ
コンを堆積してもよい。FIG. 2 shows the base regions 14, 1 of the configuration of FIG.
5 will be described. As shown in FIG. 2A, an n-type silicon single crystal semiconductor layer 1 is formed on an insulating substrate 11.
2 are formed. This n-type silicon single crystal semiconductor layer 1
2 is selectively covered with an insulating layer 21. P + extending from the surface of the insulating layer 21 and reaching the surface of the single crystal semiconductor layer 12
Form polycrystalline silicon region 19 is formed. This polycrystalline silicon region 19 is formed by first depositing polycrystalline silicon,
The impurity may be doped, or polycrystalline silicon doped with the impurity may be deposited.
【0019】多結晶シリコン領域19の上に、SiO2
等の絶縁層22が形成され、その上にホトレジストでマ
スクを形成し、絶縁層22、多結晶シリコン領域19を
ホトリソグラフィによってパターニングする。On the polycrystalline silicon region 19, SiO 2
And the like, a mask is formed with a photoresist thereon, and the insulating layer 22 and the polycrystalline silicon region 19 are patterned by photolithography.
【0020】次に、図2(B)に示すように、表面に酸
化膜等の絶縁層23を堆積させ、その後リアクティブイ
オンエッチング(RIE)等の異方性エッチングによっ
て平面上に堆積した絶縁層を除去する。すると、側壁上
に形成された絶縁層23のみが残留する。この側壁上の
絶縁層23によって、多結晶シリコン領域19は覆われ
る。Next, as shown in FIG. 2B, an insulating layer 23 such as an oxide film is deposited on the surface, and then the insulating layer 23 is deposited on the plane by anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE). Remove the layer. Then, only the insulating layer 23 formed on the side wall remains. The polysilicon region 19 is covered by the insulating layer 23 on the side wall.
【0021】次に、図2(C)に示すように、側壁上の
絶縁層23をマスクとして、下の単結晶半導体層12を
選択エッチングする。この選択エッチングもリアクティ
ブイオンエッチング(RIE)等の異方性エッチングに
よって行なう。このため、単結晶半導体層12は、絶縁
基板11表面上にほぼ垂直な側面12aを有するように
なる。Next, as shown in FIG. 2C, the lower single crystal semiconductor layer 12 is selectively etched using the insulating layer 23 on the side wall as a mask. This selective etching is also performed by anisotropic etching such as reactive ion etching (RIE). Therefore, the single crystal semiconductor layer 12 has a substantially vertical side surface 12 a on the surface of the insulating substrate 11.
【0022】次に、図2(D)に示すように、単結晶半
導体層12の露出側面12aを覆うように、ボロン
(B)を含むボロシリケートガラス(BSG)の層27
を堆積する。Next, as shown in FIG. 2D, a layer 27 of borosilicate glass (BSG) containing boron (B) is formed so as to cover the exposed side surface 12a of the single crystal semiconductor layer 12.
Is deposited.
【0023】p+ 型多結晶シリコン領域19および、B
SG膜27からp型不純物を単結晶半導体層12に拡散
させることにより、表面にp+ 型外部ベース領域15お
よび側面にp型内部ベース領域14が作成される。p型
内部ベース領域14は、側面12aから横方向に一定の
幅を有し、上部でp+ 型外部ベース領域15に接続され
る。P + -type polysilicon region 19 and B
By diffusing a p-type impurity from the SG film 27 into the single crystal semiconductor layer 12, ap + -type external base region 15 is formed on the surface and a p-type internal base region 14 is formed on the side surface. P-type internal base region 14 has a constant width in the lateral direction from side surface 12a, and is connected to p + -type external base region 15 at the upper portion.
【0024】図3は、図1に示す半導体装置のエミッタ
領域、コレクタ領域がどのように作成されるかを示す断
面図である。図3(A)に示すように、内部ベース領域
14、外部ベース領域15作成後、不純物源を構成した
BSGは除去し、絶縁層21にコレクタ領域用の開口2
1aを設ける。FIG. 3 is a sectional view showing how the emitter region and the collector region of the semiconductor device shown in FIG. 1 are formed. As shown in FIG. 3A, after forming the internal base region 14 and the external base region 15, the BSG constituting the impurity source is removed, and the opening 2 for the collector region is formed in the insulating layer 21.
1a is provided.
【0025】その後、図3(B)に示すように、全面に
n型不純物を多量に含む多結晶シリコン層を堆積し、パ
ターニングすることによって所望形状のn+ 型多結晶シ
リコン領域17、18を得る。多結晶シリコン領域17
は、単結晶半導体層12の垂直側面12aに接して配置
され、多結晶エミッタ領域を構成する。Thereafter, as shown in FIG. 3B, a polycrystalline silicon layer containing a large amount of n-type impurities is deposited on the entire surface and patterned to form n + -type polycrystalline silicon regions 17 and 18 having a desired shape. obtain. Polycrystalline silicon region 17
Are arranged in contact with the vertical side surface 12a of the single crystal semiconductor layer 12, and constitute a polycrystalline emitter region.
【0026】また、n+ 型多結晶シリコン領域18は、
絶縁層21の開口部21aに露出された単結晶半導体層
12に接して配置され、多結晶コレクタ領域を構成す
る。これらの領域から、それぞれ不純物が拡散して単結
晶エミッタ領域13および単結晶コレクタ領域16を形
成する。The n + -type polycrystalline silicon region 18
Arranged in contact with single crystal semiconductor layer 12 exposed at opening 21a of insulating layer 21 to form a polycrystalline collector region. Impurities diffuse from these regions to form single-crystal emitter region 13 and single-crystal collector region 16, respectively.
【0027】図1に示すようなバイポーラトランジスタ
において、動作速度を定める重要なパラメータは、ベー
ス領域14の幅である。図示の構成においては、ベース
領域14の幅は、図2(D)で堆積したBSG膜27か
らの不純物拡散の幅と、次に堆積したn+ 多結晶シリコ
ン領域17からの不純物拡散の幅との差によって定ま
る。これらの幅は、拡散工程の温度、時間を制御するこ
とにより、薄く、高精度に制御することができるため、
高速度のバイポーラトランジスタを構成することができ
る。In the bipolar transistor as shown in FIG. 1, an important parameter that determines the operation speed is the width of the base region 14. In the illustrated configuration, the width of the base region 14 is determined by the width of the impurity diffusion from the BSG film 27 deposited in FIG. 2D and the width of the impurity diffusion from the n + polycrystalline silicon region 17 deposited next. Is determined by the difference between Since these widths can be controlled thinly and with high precision by controlling the temperature and time of the diffusion process,
A high-speed bipolar transistor can be configured.
【0028】たとえば、ベース幅0.1μm以下のラテ
ラルバイポーラトランジスタを構成することができる。
図1の構成においては、コレクタオーミック領域16
は、単結晶半導体層12の表面に形成され、トランジス
タ構造が幾分非対称であった。For example, a lateral bipolar transistor having a base width of 0.1 μm or less can be formed.
In the configuration of FIG. 1, the collector ohmic region 16
Was formed on the surface of the single crystal semiconductor layer 12, and the transistor structure was somewhat asymmetric.
【0029】図4は、トランジスタ構造をより対称的に
構成した参考例を示す。図1の構成と比較すると、単結
晶半導体領域30が、図中右側のみでなく左側も酸化膜
サイドウォール23に合わせて自己整合的にパターニン
グされており、側面30a、30bを形成している。FIG. 4 shows a reference example in which the transistor structure is configured more symmetrically. Compared with the configuration of FIG. 1, the single crystal semiconductor region 30 is patterned not only on the right side but also on the left side in the figure in a self-aligned manner according to the oxide film sidewall 23 to form side surfaces 30a and 30b.
【0030】この左側側面30b上に、n+ 型多結晶シ
リコン領域18aが堆積され、そこからの不純物拡散に
よって、n+ 型コレクタオーミック領域16が形成され
ている。An n + -type polycrystalline silicon region 18a is deposited on the left side surface 30b, and an n + -type collector ohmic region 16 is formed by impurity diffusion therefrom.
【0031】この側面30bのコレクタオーミック領域
16は、他の側の側面30aのエミッタ領域13と対向
する形状に配置されており、トランジスタ構造の対称性
が向上している。このため、図4に示すバイポーラトラ
ンジスタにおいては、単結晶半導体領域30のほぼ全厚
さが有効に利用される。The collector ohmic region 16 on the side surface 30b is arranged in a shape facing the emitter region 13 on the other side surface 30a, and the symmetry of the transistor structure is improved. Therefore, in the bipolar transistor shown in FIG. 4, almost the entire thickness of single crystal semiconductor region 30 is effectively used.
【0032】図5は、図4の参考例の装置を作成するた
めの製造方法を示す。図5(A)に示すように、単結晶
半導体層30上に多結晶半導体層19a、絶縁層22お
よび酸化物サイドウォール23を作成した後、このサイ
ドウォール23をマスクとして、単結晶半導体層30を
RIE等により異方性エッチングし、パターニングす
る。このようにして、単結晶半導体層30に側面30
a、30bを形成する。FIG. 5 shows a manufacturing method for producing the device of the reference example of FIG. As shown in FIG. 5A, after a polycrystalline semiconductor layer 19a, an insulating layer 22, and an oxide sidewall 23 are formed over the single crystal semiconductor layer 30, the single crystal semiconductor layer 30 is formed using the sidewall 23 as a mask. Is anisotropically etched by RIE or the like and patterned. Thus, the side surface 30 is formed on the single crystal semiconductor layer 30.
a and 30b are formed.
【0033】ここで、先に図2に示す工程を行い、BS
Gからの拡散によってp型ベース領域を形成した後、図
中左側に示す側壁30bを作って、図5(A)の構造を
得てもよい。Here, the process shown in FIG.
After forming the p-type base region by diffusion from G, the side wall 30b shown on the left side in the figure may be formed to obtain the structure of FIG.
【0034】図5(A)の構造を先に作り、図中右側に
示す側壁30a上にBSG等のp型不純物拡散源を形成
し、拡散工程を行ってp型ベース領域を作ってもよい。
次に、露出した単結晶半導体層30の側面30a、30
bに接触するように、n+ 型多結晶半導体層を堆積し、
パターニングして多結晶半導体エミッタ層17および多
結晶半導体コレクタ層18を得る。これらのn型多結晶
半導体層17、18(およびp型多結晶半導体層19)
から不純物を拡散させることにより、単結晶半導体層3
0内にn+ 型エミッタ領域13、p型ベース領域14、
p+ 型外部ベース領域15、n+ 型コレクタ領域16を
形成することができる。The structure shown in FIG. 5A may be formed first, a p-type impurity diffusion source such as BSG may be formed on the side wall 30a shown on the right side of the figure, and a p-type base region may be formed by performing a diffusion process. .
Next, the side surfaces 30a, 30 of the exposed single crystal semiconductor layer 30
depositing an n + -type polycrystalline semiconductor layer so as to contact
By patterning, a polycrystalline semiconductor emitter layer 17 and a polycrystalline semiconductor collector layer 18 are obtained. These n-type polycrystalline semiconductor layers 17 and 18 (and p-type polycrystalline semiconductor layer 19)
The single crystal semiconductor layer 3 by diffusing impurities from
0, n + type emitter region 13, p type base region 14,
The p + type external base region 15 and the n + type collector region 16 can be formed.
【0035】このようにして、図4に示すような構成が
作成できる。図6は、図4の参考例の装置を作成するた
めの別の製造方法を示す。この製造方法では、まず図5
(A)で説明した方法により単結晶半導体層30上に多
結晶半導体層19a、絶縁層22および酸化物サイドウ
ォール23を作成した後、このサイドウォール23をマ
スクとして、単結晶半導体層30をRIE等により異方
性エッチングし、パターニングする。In this way, a configuration as shown in FIG. 4 can be created. FIG. 6 shows another manufacturing method for making the device of the reference example of FIG. In this manufacturing method, first, FIG.
After the polycrystalline semiconductor layer 19a, the insulating layer 22, and the oxide sidewall 23 are formed on the single crystal semiconductor layer 30 by the method described in (A), the single crystal semiconductor layer 30 is subjected to RIE using the sidewall 23 as a mask. Etching and patterning are performed by anisotropic etching.
【0036】このようにして、図5(A)のように単結
晶半導体層30に側面30a、30bを形成する。ここ
までは図5(A)の方法と同じである。次に、図6
(A)に示すように、全面に多結晶半導体層を堆積し、
レジストマスク形成後パターニングして、多結晶半導体
層41,42を形成する。その後、多結晶半導体層42
のみ露出するようにレジストマスク43を形成し、この
多結晶半導体層42にp型不純物を注入した後熱処理す
る。Thus, the side surfaces 30a and 30b are formed in the single crystal semiconductor layer 30 as shown in FIG. Up to this point, the method is the same as the method in FIG. Next, FIG.
As shown in (A), a polycrystalline semiconductor layer is deposited on the entire surface,
After forming the resist mask, patterning is performed to form polycrystalline semiconductor layers 41 and 42. Thereafter, the polycrystalline semiconductor layer 42
A resist mask 43 is formed so as to expose only a portion, and a p-type impurity is implanted into polycrystalline semiconductor layer 42 and then heat treatment is performed.
【0037】これにより、単結晶半導体層30の側面3
0aからp型不純物を拡散させ、単結晶半導体層30内
にp型ベース領域14を形成する。また、p型多結晶半
導体層19から不純物を拡散させることにより、単結晶
半導体層30内にp+ 型外部ベース領域15を形成す
る。Thus, the side surface 3 of the single crystal semiconductor layer 30
A p-type impurity is diffused from 0 a to form a p-type base region 14 in the single crystal semiconductor layer 30. By diffusing impurities from p-type polycrystalline semiconductor layer 19, p + -type external base region 15 is formed in single-crystal semiconductor layer 30.
【0038】次に、レジストマスク43を除去し、図6
(B)に示すように多結晶半導体層41,42にn型不
純物を注入した後熱処理する。これにより、単結晶半導
体層30の両側面30a,30bからn型不純物を拡散
させ、単結晶半導体層30内にn+ 型エミッタ領域13
およびn+ 型コレクタ領域16を形成する。Next, the resist mask 43 is removed, and FIG.
As shown in (B), heat treatment is performed after n-type impurities are implanted into the polycrystalline semiconductor layers 41 and 42. Thereby, n-type impurities are diffused from both side surfaces 30 a and 30 b of single-crystal semiconductor layer 30, and n + -type emitter region 13 is formed in single-crystal semiconductor layer 30.
And an n + -type collector region 16 is formed.
【0039】このようにして、トランジスタの不純物分
布が形成される。多結晶半導体層41,42は、それぞ
れがn+ 型多結晶半導体コレクタ層41とn+ 型多結晶
半導体エミッタ層42となる。さらに、メタル電極25
を形成して図4に示す構成の装置が作成される。Thus, the impurity distribution of the transistor is formed. The polycrystalline semiconductor layers 41 and 42 become an n + -type polycrystalline semiconductor collector layer 41 and an n + -type polycrystalline semiconductor emitter layer 42, respectively. Further, the metal electrode 25
Is formed to form an apparatus having the configuration shown in FIG.
【0040】図6の製造方法では、ベース領域およびエ
ミッタ領域を、同一の多結晶半導体層42からの二重の
固相拡散で形成できるので薄いベース領域が形成でき
る。また、エミッタ領域側から拡散によって形成したベ
ース領域は、ベース領域内にドリフト電界を生じ、キャ
リアを高速に輸送させる。このため、より高速動作が可
能になる。In the manufacturing method of FIG. 6, the base region and the emitter region can be formed by double solid phase diffusion from the same polycrystalline semiconductor layer 42, so that a thin base region can be formed. Further, the base region formed by diffusion from the emitter region side generates a drift electric field in the base region and transports carriers at high speed. For this reason, higher-speed operation becomes possible.
【0041】図7は、エピタキシー成長によりベース領
域を形成した半導体装置を示す。絶縁基板11の上に、
n+ 型領域16を選択的に形成したn型単結晶シリコン
等の単結晶半導体層30が配置されている。FIG. 7 shows a semiconductor device in which a base region is formed by epitaxy growth. On the insulating substrate 11,
A single-crystal semiconductor layer 30 such as n-type single-crystal silicon in which an n + -type region 16 is selectively formed is arranged.
【0042】このn型単結晶シリコンの半導体層30
は、n型コレクタ領域を構成する。n + 型領域16はコ
レクタオーミック領域を形成する。この単結晶半導体層
30は、絶縁基板11上でほぼ垂直に形成された側面3
0aを有する。この側面からのエピタキシー成長によ
り、p型ベース領域14が形成されている。また、p型
ベース領域14形成の後、浅いn+ 型エミッタ領域13
が形成されている。This semiconductor layer 30 of n-type single crystal silicon
Constitutes an n-type collector region. n +The mold area 16 is
Form a rectohmic region. This single crystal semiconductor layer
30 is a side surface 3 formed substantially vertically on the insulating substrate 11.
0a. Epitaxy growth from this aspect
Thus, a p-type base region 14 is formed. Also, p-type
After forming the base region 14, the shallow n+Type emitter region 13
Are formed.
【0043】図8は、図7の実施例の装置を作成するた
めの製造方法を示す。図8(A)に示すように、単結晶
半導体層30上に多結晶半導体層19a、絶縁層22お
よび酸化物サイドウォール23を作成した後、このサイ
ドウォール23をマスクとして、単結晶半導体層30を
RIE等により異方性エッチングし、パターニングす
る。FIG. 8 shows a manufacturing method for making the device of the embodiment of FIG. As shown in FIG. 8A, after a polycrystalline semiconductor layer 19a, an insulating layer 22, and an oxide sidewall 23 are formed over a single crystal semiconductor layer 30, the single crystal semiconductor layer 30 is formed using the sidewall 23 as a mask. Is anisotropically etched by RIE or the like and patterned.
【0044】このようにして、単結晶半導体層30に側
面30a、30bを形成する。ただし、単結晶半導体層
30内にはあらかじめマスクを用いたイオン注入等の既
知の方法でn+ 型コレクタオーミック領域16を形成し
ておく。As described above, the side surfaces 30 a and 30 b are formed on the single crystal semiconductor layer 30. However, the n + -type collector ohmic region 16 is formed in the single-crystal semiconductor layer 30 in advance by a known method such as ion implantation using a mask.
【0045】次に、図8(B)に示すように、p型不純
物を導入しながら単結晶半導体をエピタキシー成長させ
る。このとき、単結晶半導体層30の露出している側面
30a、30b上ではp型単結晶半導体が成長し、絶縁
物上にはp型多結晶領域が成長する。Next, as shown in FIG. 8B, a single crystal semiconductor is epitaxially grown while introducing a p-type impurity. At this time, a p-type single-crystal semiconductor grows on the exposed side surfaces 30a and 30b of the single-crystal semiconductor layer 30, and a p-type polycrystalline region grows on the insulator.
【0046】すなわち、側面30a上にはp型ベース領
域14を形成し、絶縁層22やサイドウォール23上で
はp型多結晶半導体層50が成長する。次に、図8
(C)に示すように、さらに多結晶半導体を堆積させて
多結晶半導体層51を形成し、図中右側部分をマスクで
覆い、露出している部分の多結晶半導体層50,51お
よびn+ 型領域16上のp型単結晶領域を選択エッチン
グして除去する。That is, the p-type base region 14 is formed on the side surface 30a, and the p-type polycrystalline semiconductor layer 50 grows on the insulating layer 22 and the sidewalls 23. Next, FIG.
As shown in (C), a polycrystalline semiconductor is further deposited to form a polycrystalline semiconductor layer 51, the right side in the figure is covered with a mask, and the exposed polycrystalline semiconductor layers 50, 51 and n + The p-type single crystal region on the mold region 16 is selectively etched and removed.
【0047】さらに、図8(D)に示すように、多結晶
半導体層50、51にn型不純物を注入して熱処理す
る。このとき図8(B)で形成したp型多結晶半導体層
50をn型に補償するようにする。Further, as shown in FIG. 8D, an n-type impurity is implanted into the polycrystalline semiconductor layers 50 and 51 and heat treatment is performed. At this time, the p-type polycrystalline semiconductor layer 50 formed in FIG.
【0048】一般的に多結晶中の不純物拡散は単結晶中
より格段に速い。単結晶半導体層30の露出している側
面30a上に形成されたp型ベース領域14は単結晶で
あるから、このときの熱処理で完全にn型に補償はされ
ない。これは、多結晶半導体と単結晶半導体中の不純物
の拡散係数の差を利用したものである。Generally, impurity diffusion in polycrystal is much faster than in single crystal. Since the p-type base region 14 formed on the exposed side surface 30a of the single-crystal semiconductor layer 30 is a single crystal, the heat treatment at this time does not completely compensate for the n-type. This utilizes the difference between the diffusion coefficients of impurities in the polycrystalline semiconductor and the single crystal semiconductor.
【0049】n型不純物の注入により、p型ベース領域
14内にn+ 型エミッタ領域13を形成する。また、p
型多結晶半導体層19aから不純物を拡散させることに
より、単結晶半導体層30内にp+ 型外部ベース領域1
5を形成する。さらに、メタル電極25を形成して図7
に示す構成の装置が作成される。An n + -type emitter region 13 is formed in the p-type base region 14 by implanting an n-type impurity. Also, p
By diffusing impurities from type polycrystalline semiconductor layer 19a, p + type external base region 1 is formed in single crystal semiconductor layer 30.
5 is formed. Further, a metal electrode 25 is formed to
Is created.
【0050】このようにして、形成したトランジスタ
は、ベース領域をエピタキシーで成長するので不純物の
分布をボックスライクにできる。したがって、薄いベー
スを形成したときに、他の形成方法(例えば、拡散、注
入)で作成したものに比較してパンチスルーに強い。In the transistor thus formed, the base region is grown by epitaxy, so that the distribution of impurities can be made box-like. Therefore, when a thin base is formed, it is more resistant to punch-through than that formed by another forming method (for example, diffusion or implantation).
【0051】なお、上記のいずれの参考例及び実施例に
おいても単結晶半導体層12あるいは30の横方向の寸
法は、耐圧等の条件に応じて変化させることができる。
npnトランジスタの場合で説明したが、導電型を反転
することにより、pnpトランジスタを作成することも
できる。この場合、n型不純物ソースとしてPSG、多
結晶にドープするn型不純物としてAs等を用いること
ができる。また、多結晶にドープするp型不純物として
はボロン等を用いる。In each of the above-described reference examples and embodiments, the lateral dimension of the single crystal semiconductor layer 12 or 30 can be changed according to conditions such as withstand voltage.
Although the description has been given of the case of the npn transistor, the pnp transistor can be formed by inverting the conductivity type. In this case, PSG can be used as an n-type impurity source, and As or the like can be used as an n-type impurity to be doped into polycrystal. In addition, boron or the like is used as the p-type impurity doped into the polycrystal.
【0052】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。たとえば、
種々の変更、改良、組合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example,
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【0053】[0053]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
SOI基板を用い、ベース領域の制御性の高いラテラル
バイポーラトランジスタを提供することができる。As described above, according to the present invention,
Using the SOI substrate, a lateral bipolar transistor with high controllability of the base region can be provided.
【0054】高速動作が可能であり、高速動作集積回路
装置が提供される。A high-speed integrated circuit device capable of high-speed operation is provided.
【図1】本発明の参考例による半導体装置の断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view of a semiconductor device according to a reference example of the present invention.
【図2】図1に示す半導体装置のベース領域の形成工程
を示す断面図である。図2(A)〜(D)は、それぞれ
ベース領域形成の製造工程中の断面構成を示す。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a step of forming a base region of the semiconductor device shown in FIG. 2A to 2D show cross-sectional configurations during a manufacturing process of forming a base region.
【図3】図1に示す半導体装置のコレクタ領域の形成工
程を示す断面図である。図3(A)、(B)は、それぞ
れコレクタ領域形成の製造工程の断面構成を示す。3 is a cross-sectional view showing a step of forming a collector region of the semiconductor device shown in FIG. 3A and 3B show cross-sectional configurations of a manufacturing process for forming a collector region, respectively.
【図4】本発明の他の参考例による半導体装置の断面図
である。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor device according to another reference example of the present invention.
【図5】図4に示す半導体装置を製造するための製造方
法を説明するための断面図である。図5(A)、(B)
は、それぞれエミッタ領域、コレクタ領域作成のための
工程における断面構造を示す。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a manufacturing method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. FIG. 5 (A), (B)
Shows cross-sectional structures in steps for forming an emitter region and a collector region, respectively.
【図6】図4に示す半導体装置を製造するための別の製
造方法を説明するための断面図である。図5(A)、
(B)は、それぞれベース領域、エミッタ領域とコレク
タ領域作成のための工程における断面構造を示す。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining another manufacturing method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. FIG. 5 (A),
(B) shows a cross-sectional structure in a process for forming a base region, an emitter region, and a collector region, respectively.
【図7】本発明の実施例による半導体装置の断面図であ
る。FIG. 7 is a sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
【図8】図7に示す半導体装置を製造するための別の製
造方法を説明するための断面図である。図8(A)〜
(D)は、それぞれベース領域とエミッタ領域形成の製
造工程中の断面構成を示す。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining another manufacturing method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 7; FIG. 8 (A)-
(D) shows the cross-sectional configuration during the manufacturing process of forming the base region and the emitter region, respectively.
11 絶縁基板 12,30 単結晶半導体層(n型コレクタ領
域) 13 n+ 型エミッタ領域 14 p型内部ベース領域 15 p+ 型外部ベース領域 16 n+ 型コレクタオーミック領域 17、18 n+ 型多結晶シリコン領域 19 p+ 型多結晶シリコン領域 21、22、23 絶縁層 25 メタル電極Reference Signs List 11 Insulating substrate 12, 30 Single-crystal semiconductor layer (n-type collector region) 13 n + -type emitter region 14 p-type internal base region 15 p + -type external base region 16 n + -type collector ohmic region 17, 18 n + -type polycrystalline Silicon region 19 p + -type polycrystalline silicon region 21, 22, 23 Insulating layer 25 Metal electrode
Claims (2)
側面を有する第1の導電型の単結晶半導体層と、該第1
の導電型の単結晶半導体層上の前記第1側面を除く領域
上を覆う絶縁性マスクと、 前記第1の導電型の単結晶半導体層の前記第1側面上お
よび前記絶縁性マスク上の少なくとも一部領域を覆う第
1の半導体層と、 前記第1の半導体層上を覆う第2の半導体層とを含み、 前記第1の半導体層は、前記第1側面に接して形成さ
れ、第1の導電型と逆の第2の導電型を有する単結晶半
導体ベース層と、該単結晶半導体ベース層内に入り込ん
で形成された第1の導電型の単結晶半導体エミッタ層
と、前記半導体エミッタ層と連続した層を形成し、前記
絶縁性マスクの一部領域上に形成された第1の第1導電
型の多結晶半導体層とを含み、 前記第2の半導体層は、前記単結晶エミッタ層と前記第
1の第1導電型の多結晶半導体層とに接して形成された
第2の第1導電型の多結晶半導体層を含む半導体装置。A first vertically arranged first substrate disposed on an insulating substrate;
A first conductivity type single crystal semiconductor layer having a side surface;
An insulating mask covering a region other than the first side surface on the conductive type single crystal semiconductor layer; and at least on the first side surface of the first conductive type single crystal semiconductor layer and on the insulating mask. A first semiconductor layer covering a partial region; and a second semiconductor layer covering the first semiconductor layer, wherein the first semiconductor layer is formed in contact with the first side surface, A single crystal semiconductor base layer having a second conductivity type opposite to the first conductivity type, a first conductivity type single crystal semiconductor emitter layer formed by penetrating into the single crystal semiconductor base layer, and the semiconductor emitter layer And a first continuous-conductivity-type polycrystalline semiconductor layer formed on a partial region of the insulating mask. The second semiconductor layer is a single-crystal emitter layer. And the first first conductivity type polycrystalline semiconductor layer. A semiconductor device including a second first conductivity type polycrystalline semiconductor layer.
ための方法であって、 絶縁基板上に配置された第1の導電型の単結晶半導体層
の上にマスクを形成し、該単結晶半導体層を選択的に異
方性エッチングして、前記絶縁基板の表面にほぼ垂直な
前記単結晶半導体層の側面を形成する工程と、 第1の導電型と逆の第2の導電型の不純物を導入しなが
ら単結晶半導体層をエピタキシー成長することによって
前記異方性エッチングによって露出した側面に接して該
側面上に第2の導電型の単結晶半導体ベース層を形成す
るとともに、前記側面以外の面上に第2の導電型の多結
晶半導体層を形成する工程と、 第1の導電型の不純物源を推積し第1導電型の不純物を
拡散することによって、前記第2の導電型の多結晶半導
体層内の導電型を第1の導電型に反転させるとともに、
前記単結晶半導体ベース層内に第1の導電型の単結晶エ
ミッタ層を形成する工程とを含む半導体装置の製造方
法。2. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein a mask is formed on a single-crystal semiconductor layer of a first conductivity type disposed on an insulating substrate. Selectively anisotropically etching the crystalline semiconductor layer to form side surfaces of the single crystal semiconductor layer substantially perpendicular to the surface of the insulating substrate; and forming a second conductive type opposite to the first conductive type. By growing the single crystal semiconductor layer epitaxially while introducing impurities, a second conductivity type single crystal semiconductor base layer is formed on the side surface in contact with the side surface exposed by the anisotropic etching. Forming a second conductivity type polycrystalline semiconductor layer on the surface of the first conductivity type; and estimating an impurity source of the first conductivity type to diffuse the first conductivity type impurity, thereby forming the second conductivity type polycrystalline semiconductor layer. The conductivity type in the polycrystalline semiconductor layer is changed to the first conductivity type. Invert to the type,
Forming a first conductivity type single crystal emitter layer in the single crystal semiconductor base layer.
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