JP3254691B2 - バイポーラトランジスタの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タの製造方法に関し、特にエミッタ領域の下方にこのエ
ミッタ領域と同一導電型の不純物領域が設けられたバイ
ポーラトランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図８は従来のバイポーラトランジスタを
示す断面図である。

【０００３】Ｐ型シリコン基板１の表面には素子分離用
のシリコン酸化膜４が選択的に形成されており、基板１
はこのシリコン酸化膜４により複数個の素子領域に分割
されている。各素子領域においては、Ｎ型不純物が添加
された埋込コレクタ領域２が設けられており、この埋込
コレクタ領域２上にはエピタキシャル成長層３が約１μ
ｍの厚さで形成されている。このエピタキシャル成長層
３には、その表面から埋込コレクタ領域２に到達するコ
レクタ接続領域２ａが選択的に形成されている。

【０００４】このエピタキシャル成長層３上にはベース
領域１１が選択的に形成されており、このベース領域１
１の表面にはエミッタ領域１５が選択的に形成されてい
る。また、ベース領域１１形成領域を除くエピタキシャ
ル成長層３上及びシリコン酸化膜４上には絶縁膜５が形
成されている。この絶縁膜５上にはベース引出し用のＰ
型多結晶シリコン膜６が選択的に形成されている。この
多結晶シリコン膜６は、ベース領域１１上に選択的に形
成されたＰ型多結晶シリコン膜１０を介して、ベース領
域１１に電気的に接続されている。

【０００５】多結晶シリコン膜６上を含む絶縁膜５上に
は、シリコン酸化膜７が形成されている。多結晶シリコ
ン膜６は、このシリコン酸化膜７に設けられたコンタク
ト孔７ａを埋め込むと共にシリコン酸化膜７上に形成さ
れたアルミニウム電極１４に電気的に接続されている。
また、ベース領域１１上にはシリコン酸化膜７の表面か
らベース領域１１に到達する開口部１６が設けられてお
り、この開口部１６の側壁にはシリコン酸化膜１２が形
成されている。そして、この開口部１６に埋め込まれた
Ｎ型多結晶シリコン膜１３は、エミッタ領域１５に選択
的に接続されている。このＮ型多結晶シリコン膜１３
は、開口部１６内からシリコン酸化膜７上に若干延出し
て形成されている。そして、このＮ型多結晶シリコン膜
１３上にはアルミニウム電極１４が形成されている。更
に、コレクタ接続領域２ａ上には、シリコン酸化膜７の
表面からコレクタ接続領域２ａに到達するコンタクト孔
７ｂが設けられており、このコンタクト孔７ｂはシリコ
ン膜７上に所定のパターンで形成されたアルミニウム電
極１４により埋め込まれている。

【０００６】従来、上述の如く構成されたバイポーラト
ランジスタにおいて、素子を高速で動作させるために
は、高電流域でのベース拡がり効果（Ｋｉｒｋ効果）に
よる遮断周波数の低減を抑制する必要がある。このため
には、エピタキシャル成長層３のＮ型不純物濃度を高く
するか、又は、エミッタ領域１５の下方のエピタキシャ
ル成長層３にＮ型不純物原子を添加することが考えられ
る。しかし、エピタキシャル成長層３全体のＮ型不純物
濃度を高くすると、この高濃度のエピタキシャル成長層
３がベース領域１１の下面に広範囲に接触するため、遮
断周波数は高くなるものの、コレクタ−ベース間の容量
値が増大し、素子の高速化が阻害される。さらに、コレ
クタ−ベース間の耐圧も劣化してしまう。従って、この
方法は現実的ではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】エピタキシャル成長層
３は埋込コレクタ領域２上にシリコンを９００℃以上の
温度でエピタキシャル成長させることにより形成する。
このエピタキシャル成長層形成時には、オートドーピン
グにより埋込コレクタ領域２からエピタキシャル成長層
３に不純物が拡散するため、上記Ｎ型不純物原子添加領
域以外の領域においても、エピタキシャル成長層３の不
純物濃度が高くなる。その結果、上記Ｎ型不純物原子添
加領域を除く領域のエピタキシャル成長層３とベース領
域１１との間のコレクタ−ベース間容量値が大きくな
り、素子の高速化が十分に達成できない。

【０００８】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、ベース拡がり効果による遮断周波数の低減
を抑制できると共にコレクタとベースとの間の容量値が
小さく、高速で動作するバイポーラトランジスタの製造
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

【００１０】本発明に係るバイポーラトランジスタの製
造方法は、半導体基板の表面にコレクタ領域を形成する
工程と、分子線エピタキシャル成長法を使用して前記コ
レクタ領域上にシリコン膜を選択的に形成する工程と、
このシリコン膜に選択的に第２導電型不純物を導入して
不純物領域を形成する工程と、この不純物領域上を含む
前記シリコン膜上に第１導電型のベース領域を形成する
工程と、前記不純物領域の略直上の領域を少なくとも含
む部分の前記ベース領域の表面に前記第２導電型のエミ
ッタ領域を形成する工程とを有することを特徴とする。

【００１１】本発明の他のバイポーラトランジスタの製
造方法は、半導体基板の表面に一導電型のコレクタ領域
を形成する工程と、前記コレクタ領域の一主表面上にシ
リコン膜を選択的に形成する工程と、前記シリコン膜上
に反対導電型のベース領域を形成する工程と、前記シリ
コン膜中に前記一導電型の不純物を選択的に導入して前
記一導電型の高濃度領域を形成する工程と、前記高濃度
領域の略直上で前記ベース領域の一主表面上に前記一導
電型のエミッタ領域を形成する工程とを有することを特
徴とする。

【００１２】

【作用】本発明においては、第１導電型のベース領域の
下方にシリコン膜が配置されており、このシリコン膜に
は、エミッタ領域に整合して、他の部分よりも不純物濃
度が高い第２導電型の不純物領域が設けられている。こ
のシリコン膜は、従来のエピタキシャル成長層とは異な
るものであり、エピタキシャル成長層とベース領域との
間に配置される。これにより、埋込コレクタ領域を含む
コレクタ領域から不純物がこのシリコン膜に拡散するこ
とを抑制でき、このシリコン膜の不純物濃度を所定の濃
度に維持することができる。このため、シリコン膜とベ
ース領域との間の容量値を小さくすることができる。従
って、本発明に係るバイポーラトランジスタは、ベース
拡がり効果による遮断周波数の低減を抑制することがで
きると共に、高速で動作することができる。

【００１３】なお前記シリコン膜を超高真空ＣＶＤ法ま
たは分子線エピタキシャル成長法により形成すると、形
成時の温度を比較的低くすることができ、コレクタ領域
からこのシリコン膜中に不純物が拡散することを抑制で
きる。従って、前記シリコン膜は超高真空ＣＶＤ法また
は分子線エピタキシャル成長法により形成されたもので
あることが好ましい。

【００１４】また、本発明による製造方法においては、
先ず、半導体基板の表面にコレクタ領域を形成した後、
超高真空ＣＶＤ法又は分子線エピタキシャル成長法によ
り前記コレクタ領域上にシリコン膜を選択的に形成す
る。この超高真空ＣＶＤ法及び分子線エピタキシャル成
長法においては、比較的低温でシリコン膜を形成するこ
とができる。従って、シリコン膜形成時にコレクタ領域
からこのシリコン膜に不純物が拡散することを抑制で
き、シリコン膜の不純物濃度を所定の濃度に維持するこ
とができる。次いで、このシリコン膜に選択的に不純物
を導入して第２導電型の不純物領域を形成した後、この
不純物領域上を含む前記シリコン膜上に第１導電型のベ
ース領域を形成する。その後、このベース領域の表面の
第２導電型の前記不純物領域の直上域内の領域を少なく
とも含む部分にエミッタ領域を形成する。このようにし
て、本発明方法により、上述した構造を有し、コレクタ
とベースとの間の容量値が小さく、高速で動作するバイ
ポーラトランジスタを容易に製造することができる。

【００１５】

【実施例】次に、本発明の実施例について添付の図面を
参照して説明する。

【００１６】図１は本発明の第１の実施例に係るバイポ
ーラトランジスタの断面図、図２はその製造方法を説明
するための製造工程順の断面図である。

【００１７】先ず、図２の分図（ａ）に示すように、ヒ
素の不純物濃度が１０の１９乗原子／立方センチメート
ルの埋込コレクタ領域２、リンの不純物濃度が１０の１
６乗原子／立方センチメートルのエピタキシャル成長層
３、リンの不純物濃度が１０の１８乗乃至１９乗原子／
立方センチメートルのコレクタ接続領域２ａ、選択酸化
法によるシリコン酸化膜４を形成する。そして全面に絶
縁膜５（例えば約１０００オングストロームの厚さのシ
リコン酸化膜）を形成し、この絶縁膜５を写真蝕刻法に
より所定の形状にパターニングする。

【００１８】次に分図（ｂ）に示すように絶縁膜５の開
口に露出したエピタキシャル成長層３上に分子線エピタ
キシャル成長法または超高真空ＣＶＤ（Ｕｌｔｒａ Ｈ
ｉｇｈ Ｖａｃｕｕｍ ＣＶＤ）法によって１００〜１
０００オングストロームの厚さでシリコン膜９を形成す
る。分子線エピタキシャル成長法で形成する場合には、
例えばジシランとＮ型不純物を供給するホスフィンとを
送り、温度を３００℃〜５００℃、成長圧力を１０の−
６乗Ｔｏｒｒとする。超高真空ＣＶＤ法で形成する場合
には、例えばジシランとホスフィンとを供給し、温度を
５７０℃〜７００℃、成長圧力を１０の−４乗Ｔｏｒｒ
とする。次に全面にボロン原子を濃度２〜４×１０の１
８乗原子／立方センチメートルで添加したシリコン膜を
約１０００オングストロームの厚さで、光ＣＶＤ法ある
いは低温ＣＶＤ成長法により形成する。この工程により
ボロン原子を添加したシリコン膜は、絶縁膜５上では多
結晶シリコン膜６ａとなり、シリコン膜９上では単結晶
シリコン膜となりベース領域１１を形成する。

【００１９】次に写真蝕刻法により多結晶シリコン膜６
ａをパターニングした後、シリコン酸化膜７を約２００
０オングストロームの厚さでＣＶＤ法などで形成する。
その後エミッタ形成予定領域のシリコン酸化膜７を選択
的に除去し分図（ｂ）のように開口を設ける。

【００２０】次に図１に示すように例えばリン原子をド
ーズ量２×１０の１２乗原子／平方センチメートル、エ
ネルギー２００ｋｅＶのイオン注入法でシリコン酸化膜
７の開口からシリコン膜９およびエピタキシャル成長層
３中に添加しＮ型不純物濃度の高い領域９ａ，３ａを形
成する。この場合に、リンの不純物濃度のピークがベー
ス領域１１よりも例えば１０００オングストローム〜１
５００オングストロームだけ深い場所に形成されるよう
にイオン注入する。このようにすると、ベース領域１１
中に添加されるＮ型不純物の不純物濃度は１０の１６乗
原子／立方センチメートル程度となり、一方、ベース領
域１１中のＰ型不純物の不純物濃度は１０の１８乗原子
／立方センチメートル程度なので領域１１をＰ型ベース
として働かせることができる。したがってＮ型領域はベ
ース領域直下に形成される。次にヒ素原子が１０の２０
乗乃至２１乗原子／立方センチメートルで添加されたＮ
型多結晶シリコン膜１３を全面に形成した後、この多結
晶シリコン膜１３をパターニングする。その後熱処理を
施すことにより、多結晶シリコン膜１３からベース領域
１１にヒ素原子を拡散させて、不純物濃度のピークが１
０の２０乗原子／立方センチメートルのエミッタ領域１
５を得る。次いでベースおよびコレクタ引出し用のコン
タクト孔を選択的に形成し、このコンタクト孔及び多結
晶シリコン膜１３上にアルミニウム電極１４を選択的に
形成する。こうして、本実施例のバイポーラトランジス
タが完成する。

【００２１】本実施例によれば、Ｐ型ベース領域１１の
下でＮ型エミッタ領域１５の直下にＮ型の高濃度領域９
ａが形成されているのでＫｉｒｋ効果による遮断周波数
の低下を抑制することができ高速動作ができる。さら
に、ベース領域１１とエピタキシャル成長層３との間に
はエピタキシャル成長層３よりも不純物濃度が小さいシ
リコン膜９が設けられ、このシリコン膜９の中に高濃度
領域９ａが設けられているので、コレクタ−ベース間の
実質的な容量はベース領域１１と高濃度領域９ａとで決
まるので、従来のバイポーラトランジスタよりもコレク
タ−ベース間容量を小さくすることができ、高速動作を
することができる。さらに、エピタキシャル成長層３形
成時に埋込コレクタ領域２から不純物が拡散してエピタ
キシャル成長層３の不純物濃度が高くなっても、低濃度
のシリコン膜９が設けられているのでコレクタ−ベース
間容量の上昇を小さくおさえることができる。

【００２２】さらに本実施例の製造方法によれば、ベー
ス領域９とエピタキシャル成長層３との接触形状を写真
蝕刻法で決定するので、従来例で説明したセルフアライ
ン型のバイポーラトランジスタよりもベースとコレクタ
の接触面積は大きくなる。したがって、低濃度のシリコ
ン層９を入れることによりコレクタ−ベース容量はセル
フアライン型に適用した場合の容量の低減率よりも、大
きい低減率を得ることが可能である。加えて、Ｎ型の高
濃度領域９ａ及び３ａはシリコン酸化膜７に設けられた
開口を介して形成され、多結晶シリコン膜１３のエミッ
タはこの開口を埋めるように形成され、単結晶シリコン
のエミッタ領域１５はこの開口から熱拡散して形成され
る。したがって、エミッタ領域１５の直下に高濃度領域
９ａ及び３ａを自己整合的に容易に形成することができ
る。よって、Ｋｉｒｋ効果を抑制するために適した構造
を容易に製造することができる。

【００２３】なお本実施例は、ベース領域及びベース引
出し領域を１回のシリコン膜成長により形成する簡易構
造においても適用が可能である。

【００２４】本実施例では、コレクタ領域が埋込領域２
とエピタキシャル成長層３とで構成された構造について
説明したが、シリコン基板１にＮ型不純物濃度が例えば
１０の１９乗原子／立方センチメートルの高濃度コレク
タ領域を拡散により形成した構造にも適用できる。この
場合には、Ｎ型の高濃度領域９ａを形成するためのリン
のイオン注入は、Ｎ型不純物濃度のピークがシリコン膜
９の中心付近にくるように設定して行えばよい。このよ
うにすれば、ベース領域１１中にもリン原子は添加され
るがＰ型不純物によるベース濃度よりも充分低く形成す
るのでＮ型領域はベース領域直下に形成される。

【００２５】図３は本発明の第２の実施例に係るバイポ
ーラトランジスタを示す断面図である。

【００２６】本実施例が従来と異なる点はベース１１と
埋込コレクタ領域２との間の構成が異なることにあり、
その他の構成は基本的には従来と同様であるので、図３
において図８と同一物には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。

【００２７】Ｐ型シリコン基板１にはＮ型埋込コレクタ
領域２が設けられており、このＮ型埋込コレクタ領域２
上にはエピタキシャル成長層３が形成されている。この
エピタキシャル成長層３には、リンが注入されたリン注
入領域３ａが選択的に設けられている。このエピタキシ
ャル成長層３上には、約３００オングストロームの厚さ
でシリコン膜９が設けられている。このシリコン膜９に
は、Ｎ型不純物原子例えばリンが約１０の１６乗乃至３
×１０の１７乗原子／立方センチメートルの濃度で導入
されたＮ⁺ 型不純物領域９ａが選択的に設けられてい
る。なお、シリコン膜９の不純物濃度は、不純物領域９
ａの不純物濃度よりも低く、且つ約１０の１６乗原子／
立方センチメートル以下である。

【００２８】このシリコン膜９上には、ベース領域１１
が約５００乃至１０００オングストロームの厚さで形成
されている。そして、このベース領域１１の表面には、
従来と同様に、エミッタ領域１５が選択的に設けられて
いる。なお、前述したリン注入領域３ａ及び不純物領域
９ａは、このエミッタ領域１５の略直下に配置されてい
る。

【００２９】本実施例においては、ベース領域１１とエ
ピタキシャル成長層３との間に不純物濃度が低いシリコ
ン膜９が設けられており、エミッタ領域１５の略直下に
Ｎ型不純物濃度が高い不純物領域９ａが配置されてい
る。これにより、高電流域でのベース拡がり効果を抑制
することができる。

【００３０】この場合に、Ｎ⁺ 型不純物領域９ａのＮ型
不純物濃度は他の部分のシリコン膜９に比して高いた
め、コレクタ−ベース間の容量値はベース領域１１及び
Ｎ⁺ 型不純物領域９ａにより決定される。また、シリコ
ン膜９は埋込コレクタ領域２から離隔して配設されてい
るため、埋込コレクタ領域２からシリコン膜９中に不純
物が拡散することが抑制され、シリコン膜９の不純物濃
度を制御することが容易である。これにより、シリコン
膜９とベース領域１１との間の寄生容量を、従来に比し
て著しく低減することができ、バイポーラトランジスタ
を高速で動作させることができる。

【００３１】図４は本実施例に係るバイポーラトランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。

【００３２】先ず、分図（ａ）に示すように、拡散法に
より、Ｐ型シリコン基板１の表面にヒ素原子を選択的に
導入して、不純物濃度１０の１９乗原子／立方センチメ
ートルの埋込コレクタ領域２を形成する。その後、エピ
タキシャル成長法により、シリコン基板１上に約０．５
μｍの厚さでリンの不純物濃度が１０の１６乗原子／立
方センチメートルのオーダーのエピタキシャル成長層３
を形成する。このとき、埋込コレクタ領域２からエピタ
キシャル成長層３に不純物原子が拡散して、埋込コレク
タ領域２が拡大する。次に、このエピタキシャル成長層
３の表面から、９００℃で不純物濃度が１０の１８乗乃
至１９乗原子／平方センチメートルのリンを拡散させ、
埋込コレクタ領域２に到達するコレクタ接続領域２ａを
選択的に形成すると共に、エピタキシャル成長層３の表
面から埋込コレクタ領域２に到達するシリコン酸化膜４
を約１μｍの厚さで選択的に形成し、このシリコン酸化
膜４によりエピタキシャル成長層３を複数の素子領域に
素子分離する。その後、全面に約１０００オングストロ
ームの厚さで例えばシリコン酸化膜からなる絶縁膜５を
形成する。そして、ＣＶＤ（気相成長）法を使用して、
この絶縁膜５上にボロンの不純物濃度が１０の１９乗乃
至２０乗原子／立方センチメートルのＰ型多結晶シリコ
ン膜６を約２０００オングストロームの厚さで形成し、
この多結晶シリコン膜６を写真蝕刻法により所定の形状
にパターニングする。

【００３３】次に、全面に、シリコン酸化膜７を例えば
約２０００オングストロームの厚さで形成する。その
後、エミッタ形成予定領域のシリコン酸化膜７及びＰ型
多結晶シリコン膜６を選択的に除去して開口部１６を設
ける。そして、この開口部１６において露出した部分の
多結晶シリコン膜６の表面を酸化させることにより、多
結晶シリコン膜６の側部をシリコン酸化膜で被覆する。

【００３４】次に、分図（ｂ）に示すように、シリコン
酸化膜７をマスクとして、絶縁膜５を選択的に蝕刻す
る。このとき、横方向（基板表面に沿う方向）にも蝕刻
を進行させて、開口部１６の側方の多結晶シリコン膜６
の下方に空間を形成し、エピタキシャル成長層３及び多
結晶シリコン膜６を部分的に露出させる。その後、分子
線エピタキシャル成長法を使用して、開口部１６におい
て露出した部分のエピタキシャル成長層３上に約１００
オングストロームの厚さでシリコン膜９を形成すると共
に、開口部１６において露出した部分の多結晶シリコン
膜６の下方に多結晶シリコン膜８を形成する。ジシラン
とＮ型不純物を供給するためのホスフィンとを成長圧力
約１０の−６乗Ｔｏｒｒ、温度は３００乃至５００℃で
供給する。シリコン膜９を超高真空ＣＶＤ法を用いて形
成する時は、例えばジシランを成長圧力１０の−４乗Ｔ
ｏｒｒ、温度５７０℃〜７００℃で供給する。また、こ
のシリコン膜９はＮ型不純物原子が導入されていないノ
ンドープシリコンか、又は不純物濃度が１０の１６乗原
子／立方センチメートル以下であるＮ型シリコンにより
形成する。Ｎ型に添加するときは例えばホスフィンを供
給しながら成長させる。

【００３５】次に、分図（ｃ）に示すように、シリコン
酸化膜７をマスクとしシリコン膜９及びエピタキシャル
成長層３にリンを開口部１６を介して選択的にイオン注
入して、Ｎ⁺ 型不純物領域９ａ及びリン注入領域３ａを
形成する。その後、シリコン膜９上に、Ｐ型不純物原子
ボロンが濃度２〜４×１０の１８乗原子／立方センチメ
ートルで添加されたベース領域１１を約５００オングス
トロームの厚さで形成すると共に、このベース領域１１
とシリコン膜８との間に不純物濃度２〜４×１０の１８
乗原子／立方センチメートルでＰ型多結晶シリコン膜１
０を形成する。

【００３６】次に、図３に示すように、減圧ＣＶＤ法に
より、全面に２０００オングストロームの厚さでシリコ
ン酸化膜１２を形成した後、このシリコン酸化膜１２に
対しエッチングバックを施して、開口部１６の側壁にの
みこのシリコン酸化膜１２を残存させる。そして、ヒ素
原子が添加された不純物濃度１０の２０乗乃至２１乗原
子／立方センチメートルのＮ型多結晶シリコン膜１３を
全面に形成した後、この多結晶シリコン膜１３をパター
ニングする。その後、熱処理を施すことにより、多結晶
シリコン膜１３からベース領域１１にヒ素原子を拡散さ
せて、不純物濃度のピークが１０の２０乗原子／立方セ
ンチメートルのエミッタ領域１５を得る。また、この熱
処理により、Ｐ型多結晶シリコン膜６，１０からＮ型多
結晶シリコン膜８にＰ型不純物原子が拡散して、多結晶
シリコン膜８はＰ型多結晶シリコン膜１０の一部にな
る。

【００３７】次いで、ベース及びコレクタ引出し用のコ
ンタクト孔７ａ，７ｂを選択的に形成し、このコンタク
ト孔７ａ，７ｂを埋め込むと共に、シリコン膜７及び多
結晶シリコン膜１３上にアルミニウム電極１４を選択的
に形成する。こうして、本実施例のバイポーラトランジ
スタが完成する。

【００３８】例えば、縦が１μｍ、横が２μｍのエミッ
タ領域を有し、ベース領域が１０の１６乗原子／立方セ
ンチメートル以上の濃度のコレクタ領域と接触している
バイポーラトランジスタの場合に、従来はベース領域の
面積が６μ平方メートル（２×３）であるのに対し、本
実施例のバイポーラトランジスタにおいては、ベース領
域の実質的な面積が２μ平方メートル（１×２）であ
り、従来の１／３と極めて小さく、コレクタ−ベース間
の容量値は従来の約１／２に低減される。

【００３９】さらに、Ｎ⁺ 型不純物領域９ａは開口部１
６を介して形成され、エミッタ領域１５はこの開口部１
６の内壁に設けられた酸化膜１２で囲まれた領域内に形
成されるので領域９ａと領域１５とは自己整合的に形成
することができる。

【００４０】さらに、本実施例によればＮ⁺ 型不純物領
域９ａはベース領域１１及びエミッタ領域１５を形成す
る前に形成するので、不純物原子をエミッタ領域１５及
びベース領域１１を通過してエピタキシャル成長層３に
到達させるような、高エネルギーのイオン注入を行う必
要がない。したがって、イオン注入により生じる結晶欠
陥によりひきおこされるエミッタ−ベース間及びベース
−コレクタ間のリーク電流が発生しない。

【００４１】さらに、本実施例によれば絶縁膜５及びシ
リコン膜９の厚みを制御することによりベース幅が決定
されるので、ベース幅を小さくすることにより高速動作
が可能なバイポーラトランジスタを製造することができ
る。

【００４２】なお、シリコン膜９内にのみリンを注入し
てＮ⁺ 型不純物領域９ａを形成したものでも高電流域で
のベース拡がり効果を抑制することができ、さらにリン
注入領域３ａがあるとより好ましい。

【００４３】図５は本発明の第３の実施例に係るバイポ
ーラトランジスタの断面図である。本実施例は、第２の
実施例の絶縁膜５がシリコン酸化膜５ａ，シリコン窒化
膜５ｂ、及びシリコン酸化膜５ｃからなる三層構造を有
していることに特徴がある。この他の構成は、第２の実
施例と同じであるので同じ構成には同じ符号を付してそ
の詳しい説明を省略する。

【００４４】図６は本実施例に係るバイポーラトランジ
スタの製造方法を工程順に示す断面図である。図６にお
いて図４と同一物には同一符号を付してその詳しい説明
は省略する。

【００４５】先ず、分図（ａ）に示すように、シリコン
基板１上にヒ素の不純物濃度が１０の１９乗原子／立方
センチメートルの埋込コレクタ領域２、リンの不純物濃
度が１０の１６乗原子／立方センチメートルのオーダー
のエピタキシャル成長層３、リンの不純物濃度が１０の
１８乗乃至１９乗原子／立方センチメートルのコレクタ
接続領域２ａ及びシリコン酸化膜４を形成する。そし
て、全面に厚さが２００オングストロームのシリコン酸
化膜５ｃを形成し、このシリコン酸化膜５ｃ上に厚さが
４００オングストロームのシリコン窒化膜５ｂ及び厚さ
が４００オングストロームのシリコン酸化膜５ａを形成
する。次に、このシリコン酸化膜５ａ上にボロンの不純
物濃度が１０の１９乗乃至２０乗原子／立方センチメー
トルのＰ型多結晶シリコン膜６を選択的に形成し、全面
にシリコン酸化膜７を形成する。その後、エミッタ形成
予定領域に、シリコン酸化膜７の表面からシリコン酸化
膜５ａに到達する開口部１６を設ける。

【００４６】次に、分図（ｂ）に示すように、異方性蝕
刻法を使用して、開口部１６におけるシリコン酸化膜５
ａを除去してシリコン窒化膜５ｂを露出させる。その
後、このシリコン窒化膜５ｂをリン酸により横方向に５
０００オングストローム程度蝕刻することにより、この
領域のシリコン窒化膜５ｂを除去してシリコン酸化膜５
ｃを選択的に露出させる。そして、この露出させた部分
のシリコン酸化膜５ｃをフッ化水素酸により除去して、
エピタキシャル成長層３を選択的に露出させる。このと
き、第２の実施例とは異なり、多結晶シリコン膜６の開
口部１６側の下面は、シリコン酸化膜５ａにより覆われ
ている。次に、分子線エピタキシャル成長法により、例
えば第２の実施例で説明した形成条件で露出した部分の
エピタキシャル成長層３上にノンドープ又はＮ型不純物
として例えばリンが約１０の１６乗原子／立方センチメ
ートル以下の濃度で添加されたシリコンを約１００乃至
２００オングストロームの厚さで成長させて、シリコン
膜９を形成する。

【００４７】次いで、分図（ｃ）に示すように、このシ
リコン膜９にリン等のＮ型不純物原子を１０の１６乗乃
至１０の１８乗原子／立方センチメートルの濃度で選択
的にイオン注入して、Ｎ⁺ 型不純物領域９ａを形成す
る。その後、シリコン酸化膜５ａの多結晶シリコン膜６
の開口部１６の下面を被覆している部分をフッ化水素酸
により除去する。そして、分子線エピタキシャル成長法
を使用して、シリコン膜９上に約５００オングストロー
ムの厚さでＰ型不純物として例えばボロンの濃度２〜４
×１０の１８乗原子／立方センチメートルのベース領域
１１を形成すると共に、このベース領域１１と多結晶シ
リコン膜６との間にボロンの不純物濃度が２〜４×１０
の１８乗原子／立方センチメートルの多結晶シリコン膜
１０を形成する。その後、第２の実施例と同様にして、
ヒ素の不純物濃度が１０の２０乗乃至２１乗／立方セン
チメートルのＮ型多結晶シリコン膜１３、ヒ素の不純物
濃度のピークが１０の２０乗原子／立方センチメートル
のエミッタ領域１５及びアルミニウム電極１４等を形成
する。こうして、図５に示すバイポーラトランジスタが
完成する。

【００４８】第２の実施例の製造方法においては、ベー
ス領域１１とＰ型多結晶シリコン膜６との接続に際し、
Ｐ型多結晶シリコン膜６，１０からＮ型多結晶シリコン
膜８にＰ型不純物原子を拡散させ、これによりＮ型多結
晶シリコン膜８をＰ型多結晶シリコン膜１０に変換して
いた。｛図４の分図（ｃ）に示す工程｝。従って、第２
の実施例におけるＰ型多結晶シリコン膜１０にはＮ型不
純物原子が含有されている。これに対し、本実施例の製
造方法によるバイポーラトランジスタにおいては、多結
晶シリコン膜１０内にはＮ型不純物原子が含有されない
ので、ベース抵抗の増大及びベース引出し部の接続不良
等の不都合が発生する虞れがないという利点がある。

【００４９】なお、本実施例においてもシリコン膜９を
超高真空ＣＶＤ法を用いて形成してもよい。例えばジシ
ランを５７０℃〜７００℃、真空度１０の−４乗Ｔｏｒ
ｒで供給して形成する。Ｎ型に添加するためには例えば
ホスフィンも供給しながら成長させればよい。

【００５０】図７は本発明の第４の実施例に係るバイポ
ーラトランジスタの断面図である。本実施例が第２の実
施例と異なる点はエピタキシャル成長層３が設けられて
いないことにあり、その他の構造は基本的には第２の実
施例と同様であるので、図７において図３と同一物には
同一符号を付してその詳しい説明は省略する。

【００５１】シリコン基板１の表面には素子分離用のシ
リコン酸化膜４が選択的に形成されており、このシリコ
ン酸化膜４に囲まれた領域にはＮ型不純物濃度が１０の
１９乗原子／立方センチメートルのコレクタ領域２ｂが
形成されている。このコレクタ領域２ｂ上にはシリコン
膜９が選択的に形成されており、このシリコン膜６上に
はボロンの不純物濃度が２〜４×１０の１８乗原子／立
方センチメートルのベース領域１１が形成されている。
このベース領域１１の表面にはヒ素の不純物濃度のピー
クが１０の２０乗原子／立方センチメートルのエミッタ
領域１５が設けられており、このエミッタ領域１５の下
方のシリコン膜９にはリンの不純物濃度が１０の１６乗
乃至１７乗原子／立方センチメートルのＮ⁺ 型不純物領
域９ａが設けられている。

【００５２】このシリコン膜９及びベース領域１１が形
成された領域を除く埋込コレクタ領域２ｂ及びシリコン
酸化膜４上には、絶縁膜５が形成されている。この絶縁
膜５上には、第２の実施例と同様に、Ｐ型多結晶シリコ
ン膜６及びシリコン酸化膜７が形成されている。また、
ベース領域１１上には、第２の実施例と同様に、シリコ
ン酸化膜１２、ヒ素の不純物濃度が１０の２０乗乃至２
１乗原子／立方センチメートルのエミッタ引出し用Ｎ型
多結晶シリコン膜１３及びアルミニウム電極１４が形成
されている。

【００５３】ボロンの不純物濃度が２〜４×１０の１８
乗原子／立方センチメートルのベース領域１１とボロン
の不純物濃度が１０の１９乗乃至２０乗原子／立方セン
チメートルのＰ型多結晶シリコン膜６との間には、Ｐ型
多結晶シリコン膜１０が形成されている。この膜１０は
ベース領域１１を形成するときに同時に形成される。そ
して、ベース領域１１は、この多結晶シリコン膜１０，
６を介してコンタクト孔７ａを埋め込むアルミニウム電
極１４に電気的に接続されている。また、コレクタ領域
２ｂは、シリコン酸化膜７の表面からコレクタ領域２ｂ
に到達するコンタクト孔７ｂを埋め込むアルミニウム電
極１４に電気的に接続されている。

【００５４】本実施例のバイポーラトランジスタは、エ
ピタキシャル成長層を形成しないこと以外は、第２の実
施例方法と同様にして形成することができる。すなわ
ち、シリコン基板１にヒ素のシリカ膜を形成し、熱拡散
させて不純物濃度が１０の１９乗原子／立方センチメー
トルのコレクタ領域２を形成し、さらに、その後選択酸
化法により素子分離のためのシリコン酸化膜４を形成す
る。さらに、分子線エピタキシャル成長技術を使用し
て、温度３００〜５００℃、成長圧力１０の−６乗Ｔｏ
ｒｒでジシランとホスフィンとを供給して低濃度Ｎ型シ
リコン膜９をコレクタ領域２ｂ上に形成する。従って、
比較的低温でＮ型シリコン膜９を形成することができ、
コレクタ領域２ｂからシリコン膜９にＮ型不純物原子が
拡散することを回避することができる。これにより、コ
レクタ領域２ｂから拡散する不純物原子に起因するベー
ス−コレクタ間の容量値の増大及びベース−コレクタ間
の耐圧の劣化等の不都合を回避することができる。ま
た、本実施例においては、エピタキシャル成長層３及び
コレクタ接続領域２ａ（図３参照）を製造する必要がな
く、第２の実施例に比して、製造工程数を著しく削減す
ることができるという利点がある。本実施例において
も、シリコン膜９を超高真空ＣＶＤ法により形成しても
よい。

【００５５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
２導電型のコレクタ領域の上のシリコン膜上に第１導電
型のベース領域を形成し、このベース領域の表面に形成
されたエミッタ領域の略直下の上記シリコン膜中に他の
部分よりも不純物濃度が高い第２導電型の不純物領域を
設けたので、ベース拡がり効果による遮断周波数の低減
を抑制することができると共に、ベース−コレクタ間の
容量値を小さくすることができ、高速動作が可能なバイ
ポーラトランジスタを得ることができる。

【００５６】また、本発明の製造方法においては、超高
真空ＣＶＤ法または分子線エピタキシャル成長法を使用
してコレクタ領域上にシリコン膜を形成するから、この
シリコン膜を比較的低温で形成することができる。これ
により、コレクタ領域から上記シリコン膜中に不純物が
拡散することを抑制でき、前記シリコン膜の不純物濃度
を所定の値に維持することができる。従って、上述のベ
ース−コレクタ間の容量値が小さく、高速動作が可能な
バイポーラトランジスタを容易に製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図である。

【図２】第１の実施例のバイポーラトランジスタの製造
方法を工程順に示す断面図である。

【図３】本発明の第２の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図である。

【図４】本発明の第２の実施例のバイポーラトランジス
タの製造方法を工程順に示す断面図である。

【図５】本発明の第３の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図である。

【図６】本発明の第３の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例に係るバイポーラトラン
ジスタの断面図である。

【図８】従来のバイポーラトランジスタの断面図であ
る。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 半導体基板の表面に第２導電型のコレク
   タ領域を形成する工程と、超高真空ＣＶＤ法または分子
   線エピタキシャル成長法を使用して前記コレクタ領域上
   にシリコン膜を選択的に形成する工程と、このシリコン
   膜に選択的に第２導電型不純物を導入して不純物領域を
   形成する工程と、この不純物領域上を含む前記シリコン
   膜上に第１導電型のベース領域を形成する工程と、前記
   不純物領域の略真上の領域を少なくとも含む部分の前記
   ベース領域の表面に前記第２導電型のエミッタ領域を形
   成する工程とを有することを特徴とするバイポーラトラ
   ンジスタの製造方法。
2. 【請求項２】 一導電型のコレクタ領域を形成する工程
   と、前記コレクタ領域の一主表面上にシリコン膜を選択
   的に形成する工程と、前記シリコン膜上に反対導電型の
   ベース領域を形成する工程と、前記シリコン膜中に前記
   一導電型の不純物を選択的に導入して前記一導電型の高
   濃度領域を形成する工程と、前記高濃度領域の略直上で
   前記ベース領域の一主表面上に前記一導電型のエミッタ
   領域を形成する工程とを有することを特徴とするバイポ
   ーラトランジスタの製造方法。