JP3366919B2 - 半導体装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66234—Bipolar junction transistors [BJT]
- H01L29/66272—Silicon vertical transistors
-
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/732—Vertical transistors
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置に関し、
特にマイクロ波用バイポーラトランジスタの寄生容量を
低減した構成に関する。
特にマイクロ波用バイポーラトランジスタの寄生容量を
低減した構成に関する。
【0002】
【従来の技術】周波数が数百MHz帯以上の高周波帯で
使用されるトランジスタに要求される高周波での電力利
得|S21e |2 は次の第1式で示される。
使用されるトランジスタに要求される高周波での電力利
得|S21e |2 は次の第1式で示される。
【0003】
【0004】これより電力利得は、上記式の分母にくる
コレクタ・ベース容量CCBに大きく依存していることが
わかる。このためコレクタ・ベース容量CCBを小さくす
ることにより電力利得を大きくする構造のトンランジス
タが提案されている。
コレクタ・ベース容量CCBに大きく依存していることが
わかる。このためコレクタ・ベース容量CCBを小さくす
ることにより電力利得を大きくする構造のトンランジス
タが提案されている。
【0005】例えば、特開平2−246223号公報で
は、エミッタ・ベースセルフアライン型のトランジスタ
において、ベース引き出し層を片側だけとするいわゆる
シングルベース構造としている。
は、エミッタ・ベースセルフアライン型のトランジスタ
において、ベース引き出し層を片側だけとするいわゆる
シングルベース構造としている。
【0006】この構造を図8を参照して説明する。同図
において、半導体基板32上に選択的にフィールド酸化
膜33が形成され、このフィールド酸化膜33により区
画された素子領域に内部ベース領域34が形成され、そ
の内にエミッタ領域36が形成されている。エミッタ領
域にはエミッタ引き出し層46を介してエミッタ電極4
5が接続している。そしてこの半導体装置では、内部ベ
ース領域34の片側のみに外部ベース領域35が形成
し、そこに接続したベース引き出し層39がフィールド
酸化膜33上を延在してベース電極44に接続してい
る。また、外部ベース領域が形成しない方向には、高抵
抗率物質の層41が形成されている。
において、半導体基板32上に選択的にフィールド酸化
膜33が形成され、このフィールド酸化膜33により区
画された素子領域に内部ベース領域34が形成され、そ
の内にエミッタ領域36が形成されている。エミッタ領
域にはエミッタ引き出し層46を介してエミッタ電極4
5が接続している。そしてこの半導体装置では、内部ベ
ース領域34の片側のみに外部ベース領域35が形成
し、そこに接続したベース引き出し層39がフィールド
酸化膜33上を延在してベース電極44に接続してい
る。また、外部ベース領域が形成しない方向には、高抵
抗率物質の層41が形成されている。
【0007】このようにベース引き出し層39を接続す
る外部ベース領域35を片側のみに形成することによ
り、両側に外部ベース領域35を有する構造よりもPN
接合容量を小さくする構造となっている。
る外部ベース領域35を片側のみに形成することによ
り、両側に外部ベース領域35を有する構造よりもPN
接合容量を小さくする構造となっている。
【0008】これに対し、特開平6−342801号公
報では、ベースポリシリコンを酸化膜中に埋込み、ベー
ス領域と横方向で接続し、ベースポリシリコンは厚い酸
化シリコン上に形成されたトランジスタが開示されてい
る。
報では、ベースポリシリコンを酸化膜中に埋込み、ベー
ス領域と横方向で接続し、ベースポリシリコンは厚い酸
化シリコン上に形成されたトランジスタが開示されてい
る。
【0009】この構造を図9を参照して説明する。同図
において、シリコン基板51に選択的にフィールド酸化
膜53が形成され、その下にチャネルストッパ領域61
が形成されている。フィールド酸化膜53により区画さ
れたコレクタ領域52内にベース領域54が形成され、
その内にエミッタ領域56が形成されている。コレクタ
領域はコレクタポリシリコン68を介してコレクタ電極
67に接続し、エミッタ領域はエミッタポリシリコン6
6を介してエミッタ電極65に接続している。そして、
ベース引き出し層となるベースポリシリコン59はベー
ス領域54と横方向で接続して厚いフィールドシリコン
酸化膜53上を延在してベース電極64と接続してい
る。
において、シリコン基板51に選択的にフィールド酸化
膜53が形成され、その下にチャネルストッパ領域61
が形成されている。フィールド酸化膜53により区画さ
れたコレクタ領域52内にベース領域54が形成され、
その内にエミッタ領域56が形成されている。コレクタ
領域はコレクタポリシリコン68を介してコレクタ電極
67に接続し、エミッタ領域はエミッタポリシリコン6
6を介してエミッタ電極65に接続している。そして、
ベース引き出し層となるベースポリシリコン59はベー
ス領域54と横方向で接続して厚いフィールドシリコン
酸化膜53上を延在してベース電極64と接続してい
る。
【0010】このようにベース領域54と横方向で接続
するから、ベース領域を小さくすることができコレクタ
・ベース間のPN容量を低減する構造となっている。
するから、ベース領域を小さくすることができコレクタ
・ベース間のPN容量を低減する構造となっている。
【0011】一方、特開平5−136434号公報に
は、信号線の下部にエミッタ電極に接続した導電層を層
間絶縁膜を介して有する構造が開示されている。
は、信号線の下部にエミッタ電極に接続した導電層を層
間絶縁膜を介して有する構造が開示されている。
【0012】この構造を図10を参照して説明する。同
図において、コレクタ領域となるN型エピタキシャル層
72にベース領域74を形成し、その内にエミッタ領域
76を形成し、コレクタ引き出し領域77にコレクタ電
極81を接続し、エミッタ領域76に接続した導電層7
8が絶縁膜73上を延在して形成し、エミッタ電極82
が導電層78に接続し、信号配線83が層間絶縁膜75
を介して導電層78上に設けられている。
図において、コレクタ領域となるN型エピタキシャル層
72にベース領域74を形成し、その内にエミッタ領域
76を形成し、コレクタ引き出し領域77にコレクタ電
極81を接続し、エミッタ領域76に接続した導電層7
8が絶縁膜73上を延在して形成し、エミッタ電極82
が導電層78に接続し、信号配線83が層間絶縁膜75
を介して導電層78上に設けられている。
【0013】このような構造によりトランジスタをベー
スオープンのC−Eダイオードとして使用する場合の信
号配線とベース領域との容量結合を形成するものであ
り、トランジスタとしてのコレクタ・ベース容量を低減
する構造となっていない。
スオープンのC−Eダイオードとして使用する場合の信
号配線とベース領域との容量結合を形成するものであ
り、トランジスタとしてのコレクタ・ベース容量を低減
する構造となっていない。
【0014】また、実開平2−98632号には図11
に示すようなトランジスタが開示されている。同図にお
いて、シリコン基板91上にN型コレクタ領域92が設
けられ、コレクタ領域92内にP型ベース領域94が形
成され、その内にN型エミッタ領域96が形成され、P
- 型領域95がベース領域94に隣接している。そして
コレクタ領域92にN+ 領域89を通して接続された導
電体層97が酸化膜93上を延在し、この導電体層97
とベース領域94に接続したベース引き出し層99とが
絶縁膜98を介して対向配置することにより両者間に寄
生容量を存在させている。
に示すようなトランジスタが開示されている。同図にお
いて、シリコン基板91上にN型コレクタ領域92が設
けられ、コレクタ領域92内にP型ベース領域94が形
成され、その内にN型エミッタ領域96が形成され、P
- 型領域95がベース領域94に隣接している。そして
コレクタ領域92にN+ 領域89を通して接続された導
電体層97が酸化膜93上を延在し、この導電体層97
とベース領域94に接続したベース引き出し層99とが
絶縁膜98を介して対向配置することにより両者間に寄
生容量を存在させている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
ではポリシリコン等によるベース引き出し層による寄生
容量が存在し、バイポーラトランジスタの高周波での利
得を低下させる。
ではポリシリコン等によるベース引き出し層による寄生
容量が存在し、バイポーラトランジスタの高周波での利
得を低下させる。
【0016】その理由は、コレクタ領域上に酸化シリコ
ン等の絶縁膜を介して、ベース引き出し層を延在させて
いるため、この酸化シリコン等の絶縁膜を誘電体とし
て、コレクタ・ベース間に容量が生ずるためである。
ン等の絶縁膜を介して、ベース引き出し層を延在させて
いるため、この酸化シリコン等の絶縁膜を誘電体とし
て、コレクタ・ベース間に容量が生ずるためである。
【0017】したがって本発明の目的は、コレクタ領域
上に形成されるポリシリコン等からなるベース引き出し
層とコレクタ領域との間に形成される寄生容量を低減
し、高周波帯での電力利得を向上させたバイポーラトラ
ンジスタを有する半導体装置を提供することである。
上に形成されるポリシリコン等からなるベース引き出し
層とコレクタ領域との間に形成される寄生容量を低減
し、高周波帯での電力利得を向上させたバイポーラトラ
ンジスタを有する半導体装置を提供することである。
【0018】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、半導体
基板にエミッタ,ベース,コレクタの各領域を有し、前
記ベース領域とベース電極との間を接続するベース引き
出し層を有するバイポーラ型トランジスタにおいて、前
記ベース引き出し層と前記コレクタ領域との間に誘電体
を介して前記エミッタ領域と接続されたシールド電極が
設けられており、前記ベース引き出し層の前記エミッタ
領域に対向する端面と前記シールド電極の前記エミッタ
領域に対向する端面との距離は0.8〜1μmであり、
それより外側の前記ベース引き出し層の全領域下に前記
シールド電極が設けられており、平面図上前記シールド
電極の全外周が素子分離用の酸化シリコン膜で囲まれた
コレクタ領域の全外周より外側にある半導体装置にあ
る。ここで、前記ベース領域は内部ベース領域と外部ベ
ース領域を有し、前記外部ベース領域に接続された前記
ベース引き出し層は前記内部ベース領域を取り囲んで形
成されており、且つ前記外部ベースの表面に埋込ポリシ
リコンが被着形成され、該埋込ポリシリコンを介して前
記外部ベース領域と前記ベース引き出し層が接続してい
ることが好ましい。さらに、前記ベース引き出し層の前
記エミッタ領域に対向する端面から1μm以上離間した
該ベース引き出し層の全領域下に前記導電膜が前記誘電
体膜を介して形成されていることが好ましい。また、前
記ベース引き出し層はポリシリコンから構成しているこ
とができ、前記導電膜はポリシリコン膜、またはタング
ステン、チタンもしくは白金ロジウムのシリサイド膜で
あることができる。また、前記誘電体膜は酸化シリコン
膜または窒化シリコン膜あるいはこれらの膜の複合膜で
あることができる。
基板にエミッタ,ベース,コレクタの各領域を有し、前
記ベース領域とベース電極との間を接続するベース引き
出し層を有するバイポーラ型トランジスタにおいて、前
記ベース引き出し層と前記コレクタ領域との間に誘電体
を介して前記エミッタ領域と接続されたシールド電極が
設けられており、前記ベース引き出し層の前記エミッタ
領域に対向する端面と前記シールド電極の前記エミッタ
領域に対向する端面との距離は0.8〜1μmであり、
それより外側の前記ベース引き出し層の全領域下に前記
シールド電極が設けられており、平面図上前記シールド
電極の全外周が素子分離用の酸化シリコン膜で囲まれた
コレクタ領域の全外周より外側にある半導体装置にあ
る。ここで、前記ベース領域は内部ベース領域と外部ベ
ース領域を有し、前記外部ベース領域に接続された前記
ベース引き出し層は前記内部ベース領域を取り囲んで形
成されており、且つ前記外部ベースの表面に埋込ポリシ
リコンが被着形成され、該埋込ポリシリコンを介して前
記外部ベース領域と前記ベース引き出し層が接続してい
ることが好ましい。さらに、前記ベース引き出し層の前
記エミッタ領域に対向する端面から1μm以上離間した
該ベース引き出し層の全領域下に前記導電膜が前記誘電
体膜を介して形成されていることが好ましい。また、前
記ベース引き出し層はポリシリコンから構成しているこ
とができ、前記導電膜はポリシリコン膜、またはタング
ステン、チタンもしくは白金ロジウムのシリサイド膜で
あることができる。また、前記誘電体膜は酸化シリコン
膜または窒化シリコン膜あるいはこれらの膜の複合膜で
あることができる。
【0019】このような本発明によれば、ベース引き出
し層の酸化シリコン膜等の誘電膜を介し、シールド電極
である導電膜を有しているため、ベース引き出し層とコ
レクタ領域となる半導体基板との間に生ずる容量が、フ
ァラデーシールド効果により、形成されない。
し層の酸化シリコン膜等の誘電膜を介し、シールド電極
である導電膜を有しているため、ベース引き出し層とコ
レクタ領域となる半導体基板との間に生ずる容量が、フ
ァラデーシールド効果により、形成されない。
【0020】このため、コレクタ・ベース容量を低減す
ることができ、電力利得を向上することができる。
ることができ、電力利得を向上することができる。
【0021】
【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【0022】図1は本発明の実施の形態の要部を示す断
面図である。コレクタ領域となる半導体基板(シリコン
基板)1上に素子分離用の第1の酸化シリコン膜3が形
成されており、第1の酸化シリコン膜上に導電膜である
シールド電極7が形成され、ベース引き出し層9が誘電
体膜となる第2の酸化シリコン膜8を介してシールド電
極7上に形成され、ベース引き出し層9上の第3の酸化
シリコン膜11および第2の酸化シリコン膜8を貫通し
て形成されたコンタクト孔を通してシールド電極7がエ
ミッタ電極15と接続されている。
面図である。コレクタ領域となる半導体基板(シリコン
基板)1上に素子分離用の第1の酸化シリコン膜3が形
成されており、第1の酸化シリコン膜上に導電膜である
シールド電極7が形成され、ベース引き出し層9が誘電
体膜となる第2の酸化シリコン膜8を介してシールド電
極7上に形成され、ベース引き出し層9上の第3の酸化
シリコン膜11および第2の酸化シリコン膜8を貫通し
て形成されたコンタクト孔を通してシールド電極7がエ
ミッタ電極15と接続されている。
【0023】このような構成により、シールド電極(導
電膜)7は、ベース引き出し層9と、半導体基板1との
間に形成される電荷のファラデーシールドとなる。
電膜)7は、ベース引き出し層9と、半導体基板1との
間に形成される電荷のファラデーシールドとなる。
【0024】次に本発明の実施の形態について、図面を
参照して詳細に説明する。
参照して詳細に説明する。
【0025】図2は本発明の実施の形態のバイポーラ型
トランジスタを示す平面図であり、図3(A)および図
3(B)はそれぞれ図2のA−A部およびB−B部にお
ける断面図である。
トランジスタを示す平面図であり、図3(A)および図
3(B)はそれぞれ図2のA−A部およびB−B部にお
ける断面図である。
【0026】アンチモンが1×1018cm-3ドーピング
されたN型シリコン基体1Aとその上にリンが1×10
15cm-3ドーピングされたシリコンエピタキシャル層2
により半導体基板1が構成されている。
されたN型シリコン基体1Aとその上にリンが1×10
15cm-3ドーピングされたシリコンエピタキシャル層2
により半導体基板1が構成されている。
【0027】この半導体基板を選択的に酸化することに
より形成された素子分離用の膜厚約1μmの第1の酸化
シリコン3により囲まれたシリコンエピタキシャル層の
部分が厚さ1μmのN型コレクタ領域2となっている。
より形成された素子分離用の膜厚約1μmの第1の酸化
シリコン3により囲まれたシリコンエピタキシャル層の
部分が厚さ1μmのN型コレクタ領域2となっている。
【0028】N型コレクタ領域2内にピーク濃度が1×
1018cm-3のP型内部ベース領域4が形成され、P型
内部ベース領域4の全外周に接して内部ベース領域を囲
むむP+ 型外部ベース領域が形成されている。また、内
部ベース領域内に砒素濃度が1×1020cm-3のN型エ
ミッタ領域6が形成されている。
1018cm-3のP型内部ベース領域4が形成され、P型
内部ベース領域4の全外周に接して内部ベース領域を囲
むむP+ 型外部ベース領域が形成されている。また、内
部ベース領域内に砒素濃度が1×1020cm-3のN型エ
ミッタ領域6が形成されている。
【0029】外部ベース5はその全周にわたってP型埋
込ポリシリコン12を介してP型ポリシリコンからなる
ベース引き出し層9に接続され、エミッタ領域、ベース
領域を取り囲むように形成されたベース引き出し層9は
素子分離領域の第1の酸化シリコン膜3上を延在してい
る。このベース引き出し層9は膜厚200nmでボロン
が1×1019cm-3導入されたポリシリコン層により構
成されている。
込ポリシリコン12を介してP型ポリシリコンからなる
ベース引き出し層9に接続され、エミッタ領域、ベース
領域を取り囲むように形成されたベース引き出し層9は
素子分離領域の第1の酸化シリコン膜3上を延在してい
る。このベース引き出し層9は膜厚200nmでボロン
が1×1019cm-3導入されたポリシリコン層により構
成されている。
【0030】そして、ベース引き出し層9の下には、す
なわちベース引き出し層9と第1の酸化シリコン膜3と
の間には、エミッタ電位となるポリシリコンに砒素が1
×1020cm-3導入され、厚さ100nmの導電膜のシ
ールド電極7が形成されている。
なわちベース引き出し層9と第1の酸化シリコン膜3と
の間には、エミッタ電位となるポリシリコンに砒素が1
×1020cm-3導入され、厚さ100nmの導電膜のシ
ールド電極7が形成されている。
【0031】また、ベース引き出し層9とシールド電極
7との間には誘電体膜としての膜厚100nmの第2の
酸化シリコン膜8が形成されている。この誘電体膜は酸
化シリコン膜に限らず窒化シリコン膜あるいは酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜の膜の複合膜であることができ
る。
7との間には誘電体膜としての膜厚100nmの第2の
酸化シリコン膜8が形成されている。この誘電体膜は酸
化シリコン膜に限らず窒化シリコン膜あるいは酸化シリ
コン膜と窒化シリコン膜の膜の複合膜であることができ
る。
【0032】さらに、ベース引き出し層9のエミッタ領
域に対向する端面(内周面)とシールド電極7のエミッ
タ領域に対向する端面(内周面)との距離Lは0.8〜
1μmであり、それより外側のベース引き出し層9の全
領域下にシールド電極7が設けられている。すなわち、
ベース引き出し層9のエミッタ領域に対向する端面から
1μm以上離間したベース引き出し層の全領域下に導電
膜7が誘電体膜8を介して形成されている。
域に対向する端面(内周面)とシールド電極7のエミッ
タ領域に対向する端面(内周面)との距離Lは0.8〜
1μmであり、それより外側のベース引き出し層9の全
領域下にシールド電極7が設けられている。すなわち、
ベース引き出し層9のエミッタ領域に対向する端面から
1μm以上離間したベース引き出し層の全領域下に導電
膜7が誘電体膜8を介して形成されている。
【0033】埋込ポリシリコン12およびベース引き出
し層9の内周全面には膜厚120nmの第2の窒化シリ
コン膜13が被着形成され、この第2の窒化シリコン膜
13およびベース引き出し層9上の膜厚100nmの第
1の窒化シリコン膜10により絶縁分離されたN型エミ
ッタポリシリコン16がエミッタ領域6にエミッタコン
タクト18し、膜厚400nmの第3の酸化シリコン膜
11に形成された第2のコンタクト孔19を通してエミ
ッタ電極15と接続している。
し層9の内周全面には膜厚120nmの第2の窒化シリ
コン膜13が被着形成され、この第2の窒化シリコン膜
13およびベース引き出し層9上の膜厚100nmの第
1の窒化シリコン膜10により絶縁分離されたN型エミ
ッタポリシリコン16がエミッタ領域6にエミッタコン
タクト18し、膜厚400nmの第3の酸化シリコン膜
11に形成された第2のコンタクト孔19を通してエミ
ッタ電極15と接続している。
【0034】ベース引き出し層9は素子分離領域の第1
の酸化シリコン膜3上において、第3の酸化シリコン膜
11および第1の窒化シリコン膜10に形成された第1
のコンタクト孔17を通してベース電極14と接続して
いる。
の酸化シリコン膜3上において、第3の酸化シリコン膜
11および第1の窒化シリコン膜10に形成された第1
のコンタクト孔17を通してベース電極14と接続して
いる。
【0035】また、特に図3(B)に示すように、シー
ルド電極(導電膜)7は素子分離領域の第1の酸化シリ
コン膜3上において、第3の酸化シリコン膜11および
第2の酸化シリコン膜(誘電体膜)8に形成された第3
のコンタクト孔20を通してエミッタ電極15と接続し
ている。
ルド電極(導電膜)7は素子分離領域の第1の酸化シリ
コン膜3上において、第3の酸化シリコン膜11および
第2の酸化シリコン膜(誘電体膜)8に形成された第3
のコンタクト孔20を通してエミッタ電極15と接続し
ている。
【0036】次に図4乃至図6を参照して実施の形態の
バイポーラ型トランジスタを製造する方法を工程順に説
明する。
バイポーラ型トランジスタを製造する方法を工程順に説
明する。
【0037】先ず図4(A)において、アンチモンが1
×1018cm-3ドーピングされたn型シリコン基体1A
とその上に減圧エピタキシャル法により形成したリンが
1×1015cm-3の濃度でドーピングされたシリコンエ
ピタキシャル層2とから半導体基板1を構成する。
×1018cm-3ドーピングされたn型シリコン基体1A
とその上に減圧エピタキシャル法により形成したリンが
1×1015cm-3の濃度でドーピングされたシリコンエ
ピタキシャル層2とから半導体基板1を構成する。
【0038】次に図4(B)において、LPCVD法に
より膜厚120nmの窒化シリコン膜を形成し、ホトリ
ソグラフィー工程により、素子分離領域となる箇所をパ
タニング除去し、加圧酸化法により、膜厚が約1μmの
第1の酸化シリコン膜3を形成する。この第1の酸化シ
リコン膜3に囲まれたシリコンエピタキシャル層2の領
域が厚さ1μmのN型コレクタ領域2になる。またコレ
クタ領域2の上面にも第1の酸化シリコン膜3の薄い部
分が形成される。
より膜厚120nmの窒化シリコン膜を形成し、ホトリ
ソグラフィー工程により、素子分離領域となる箇所をパ
タニング除去し、加圧酸化法により、膜厚が約1μmの
第1の酸化シリコン膜3を形成する。この第1の酸化シ
リコン膜3に囲まれたシリコンエピタキシャル層2の領
域が厚さ1μmのN型コレクタ領域2になる。またコレ
クタ領域2の上面にも第1の酸化シリコン膜3の薄い部
分が形成される。
【0039】次に図4(C)において、膜厚100nm
のポリシリコン膜をLPCVD法により形成し、イオン
注入法でヒ素を加速エネルギー30keV、ドーズ量2
×1016cm-2導入し、ホトリソグラフィー工程にてパ
タニングされた第1のホトレジスト21を用いてポリシ
リコン膜をRIE法でドライエッチングをすることによ
りシールド電極7を形成する。
のポリシリコン膜をLPCVD法により形成し、イオン
注入法でヒ素を加速エネルギー30keV、ドーズ量2
×1016cm-2導入し、ホトリソグラフィー工程にてパ
タニングされた第1のホトレジスト21を用いてポリシ
リコン膜をRIE法でドライエッチングをすることによ
りシールド電極7を形成する。
【0040】次に図5(A)において、膜厚100nm
の第2の酸化シリコン膜8をLPCVD法で成長し、ベ
ース引き出し層9となる膜厚200nmのポリシリコン
膜を同じくLPCVD法で形成し、イオン注入法により
ボロンを加速エネルギーが20keV,ドーズ量5×1
015cm-2導入する。その後、膜厚100nmの第1の
窒化シリコン膜10をLPCVD法で成長し、ホトリソ
グラフィー工程でパターニング第2のホトレジスト22
をマスクにRIE法でこれらの積層膜にドライエッチン
グを行いトランジスタのベース、エミッタ領域の平面形
状を設定する開口を形成する。
の第2の酸化シリコン膜8をLPCVD法で成長し、ベ
ース引き出し層9となる膜厚200nmのポリシリコン
膜を同じくLPCVD法で形成し、イオン注入法により
ボロンを加速エネルギーが20keV,ドーズ量5×1
015cm-2導入する。その後、膜厚100nmの第1の
窒化シリコン膜10をLPCVD法で成長し、ホトリソ
グラフィー工程でパターニング第2のホトレジスト22
をマスクにRIE法でこれらの積層膜にドライエッチン
グを行いトランジスタのベース、エミッタ領域の平面形
状を設定する開口を形成する。
【0041】次に図5(B)において、BF2 + をイオ
ン注入法により、加速エネルギー25keV,ドーズ量
5×1013cm-2で導入し、その後の活性化熱処理を経
て内部ベース領域(活性ベース領域)4を形成する。
ン注入法により、加速エネルギー25keV,ドーズ量
5×1013cm-2で導入し、その後の活性化熱処理を経
て内部ベース領域(活性ベース領域)4を形成する。
【0042】次に図6(A)において、フッ化アンモニ
ウムとフッ酸の混合液を用い、酸化シリコン膜が250
nmエッチングされる時間でエッチングを行うことによ
り、上記開口に露出する第1および第2の酸化シリコン
膜3、8の側面部分がエッチング除去されてそこに凹部
(窪み)が形成される。
ウムとフッ酸の混合液を用い、酸化シリコン膜が250
nmエッチングされる時間でエッチングを行うことによ
り、上記開口に露出する第1および第2の酸化シリコン
膜3、8の側面部分がエッチング除去されてそこに凹部
(窪み)が形成される。
【0043】その後LPCVD法により、ポリシリコン
膜を70nm成長し、さらにRIE法により、ポリシリ
コン膜をエッチングする。これによりポリシリコン膜が
上記凹部のみに埋込ポリシリコン12として残存形成さ
れる。
膜を70nm成長し、さらにRIE法により、ポリシリ
コン膜をエッチングする。これによりポリシリコン膜が
上記凹部のみに埋込ポリシリコン12として残存形成さ
れる。
【0044】次に図6(B)において、イオン注入法に
より砒素を導入した膜厚200nmのポリシリコン膜を
200nm成長し、ホトリソグラフィー工程によりパタ
ニングを行うことによりエミッタポリシリコン16を形
成する。
より砒素を導入した膜厚200nmのポリシリコン膜を
200nm成長し、ホトリソグラフィー工程によりパタ
ニングを行うことによりエミッタポリシリコン16を形
成する。
【0045】さらに温度100℃,時間10秒でランプ
アニールを行い、エミッタポリシリコン16からの砒素
の導入によりエミッタ領域6を形成し、ベース引き出し
層9のポリシリコン膜から埋込ポリシリコン12通して
のボロンの導入で外部ベース5を形成する。
アニールを行い、エミッタポリシリコン16からの砒素
の導入によりエミッタ領域6を形成し、ベース引き出し
層9のポリシリコン膜から埋込ポリシリコン12通して
のボロンの導入で外部ベース5を形成する。
【0046】次に図1および図2(A)、(B)に示し
た構造のバイーポーラ型トランジスタを得るために、ベ
ース引き出し層9のポリシリコン膜およびその上の第1
の窒化シリコン膜10を同じパターンにパターニングし
て、素子分離領域上のベース引き出し層9の外形形状を
形成する。その後、膜厚400nmの第3の酸化シリコ
ン膜11を成長し、ホトリソグラフィー工程にて、第1
のコンタクト孔17、第2のコンタクト孔19、第3の
コンタクト孔20を形成し、アルミや、アルミに銅やシ
リコンを導入した合金による厚さ1μmのエミッタ電極
15、ベース電極14を形成する。この時、シールド電
極7とエミッタ電極15も第3のコンタクト孔20を介
して接続される。
た構造のバイーポーラ型トランジスタを得るために、ベ
ース引き出し層9のポリシリコン膜およびその上の第1
の窒化シリコン膜10を同じパターンにパターニングし
て、素子分離領域上のベース引き出し層9の外形形状を
形成する。その後、膜厚400nmの第3の酸化シリコ
ン膜11を成長し、ホトリソグラフィー工程にて、第1
のコンタクト孔17、第2のコンタクト孔19、第3の
コンタクト孔20を形成し、アルミや、アルミに銅やシ
リコンを導入した合金による厚さ1μmのエミッタ電極
15、ベース電極14を形成する。この時、シールド電
極7とエミッタ電極15も第3のコンタクト孔20を介
して接続される。
【0047】次に本発明の実施の形態のバイーポーラ型
トランジスタの動作について図7を参照して説明する。
エミッタサイズが0.4μm×20μm×2本の場合、
シールド電極が存在しない従来技術ではベース引き出し
電極下部に発生するコレクタ・ベース容量が34fFで
あったものが、本発明ではシールド電極7の存在により
ベース引き出し電極下部に発生するコレクタ・ベース容
量をほぼ0にすることができる。したがって本発明で
は、基板側のコレクタ・ベースPN接合容量も含めたコ
レクタ・ベース間の全体の容量を35fFにすることが
できた。
トランジスタの動作について図7を参照して説明する。
エミッタサイズが0.4μm×20μm×2本の場合、
シールド電極が存在しない従来技術ではベース引き出し
電極下部に発生するコレクタ・ベース容量が34fFで
あったものが、本発明ではシールド電極7の存在により
ベース引き出し電極下部に発生するコレクタ・ベース容
量をほぼ0にすることができる。したがって本発明で
は、基板側のコレクタ・ベースPN接合容量も含めたコ
レクタ・ベース間の全体の容量を35fFにすることが
できた。
【0048】これにより、図7に示すように、Ic=2
mAの低電流部で2bB,最大値で1dBの利得(|S
21e |2 )が向上する。本発明ではコレクタ・ベース容
量が低減できるが、シールド電極によりエミッタ・ベー
ス容量が増加する。しかしがら、エミッタ・ベース容量
はエミッタ・ベースPN接合部分での接合容量が大部分
をしめるため特性にはそれほど影響を与えず、本発明の
ようにしてコレクタ・ベース容量を低減する方が重要と
になる。
mAの低電流部で2bB,最大値で1dBの利得(|S
21e |2 )が向上する。本発明ではコレクタ・ベース容
量が低減できるが、シールド電極によりエミッタ・ベー
ス容量が増加する。しかしがら、エミッタ・ベース容量
はエミッタ・ベースPN接合部分での接合容量が大部分
をしめるため特性にはそれほど影響を与えず、本発明の
ようにしてコレクタ・ベース容量を低減する方が重要と
になる。
【0049】上記実施の形態では、シールド電極(導電
膜)7を不純物(砒素)を導入したポリシリコン膜で形
成したが、これに限らず、タングステン,チタン,白金
ロジウム等のシリサイド膜でも本発明の効果は変わらな
い。シリサイド膜はスパッタリング法にて容易に成膜で
き、不純物導入の必要もないためその分だけ上記実施の
形態と比較して、工程が短縮できる。またこのようなシ
リサイド膜を用いる場合でも膜厚は100nm程度にす
るのが適切である。
膜)7を不純物(砒素)を導入したポリシリコン膜で形
成したが、これに限らず、タングステン,チタン,白金
ロジウム等のシリサイド膜でも本発明の効果は変わらな
い。シリサイド膜はスパッタリング法にて容易に成膜で
き、不純物導入の必要もないためその分だけ上記実施の
形態と比較して、工程が短縮できる。またこのようなシ
リサイド膜を用いる場合でも膜厚は100nm程度にす
るのが適切である。
【0050】
【発明の効果】本発明の効果は、高周波帯での電力利得
が向上することである。これにより本発明の半導体装置
を用いることにより、高周波ローノイズアンプの段数を
低減し、部品点数を少なくすることができる。
が向上することである。これにより本発明の半導体装置
を用いることにより、高周波ローノイズアンプの段数を
低減し、部品点数を少なくすることができる。
【0051】その理由は、ベース引き出し電極下部にシ
ールド電極を誘電体を介して形成し、シールド電極(導
電膜)をエミッタ電極に接続しているためである。
ールド電極を誘電体を介して形成し、シールド電極(導
電膜)をエミッタ電極に接続しているためである。
【図1】本発明の実施の形態の半導体装置の要部を示し
た断面図である。
た断面図である。
【図2】本発明の実施の形態の半導体装置を示した平面
図である。
図である。
【図3】本発明の実施の形態の半導体装置を示した図で
あり、(A)は図2のA−A部の断面図であり、(B)
は図2のB−B部の断面図である。
あり、(A)は図2のA−A部の断面図であり、(B)
は図2のB−B部の断面図である。
【図4】本発明の実施の形態の半導体装置を製造する方
法を工程順に示した断面図である。
法を工程順に示した断面図である。
【図5】図4の続きの工程を順に示した断面図である。
【図6】図5の続きの工程を順に示した断面図である。
【図7】本発明の効果を示した図である。
【図8】従来技術の半導体装置を示した断面図である。
【図9】他の従来技術の半導体装置を示した断面図であ
る。
る。
【図10】別の従来技術の半導体装置を示した断面図で
ある。
ある。
【図11】さらに別の従来技術の半導体装置を示した断
面図である。
面図である。
1 半導体基板
1A シリコン基体
2 コレクタ領域(エピタキシャル層)
3 第1の酸化シリコン膜
4 内部ベース領域
5 外部ベース領域
6 エミッタ領域
7 シールド電極(導電膜)
8 第2の酸化シリコン膜(誘電体膜)
9 ベース引き出し層
10 第1の窒化シリコン膜
11 第3の酸化シリコン膜
12 埋込ポリシリコン
13 第2の窒化シリコン膜
14 ベース電極
15 エミッタ電極
16 エミッタポリシリコン
17 第1のコンタクト孔
18 エミッタコンタクト
19 第2のコンタクト孔
20 第3のコンタクト孔
21 第1のホトレジスト
22 第2のホトレジスト
32 半導体基板
33 フィールド酸化膜
34 内部ベース領域
35 外部ベース電極
36 エミッタ領域
39 ベース引き出し層
41 高抵抗率物質の層
44 ベース電極
45 エミッタ電極
46 エミッタ引き出し層
51 シリコン基板
52 コレクタ領域
53 フィールド酸化膜
54 ベース領域
56 エミッタ領域
59 ベースポリシリコン
61 チャネルストッパ領域
64 ベース電極
65 エミッタ電極
66 エミッタポリシリコン
67 コレクタ電極
68 コレクタポリシリコン
72 エピタキシャル層
73 絶縁膜
74 ベース領域
75 層間絶縁膜
76 エミッタ領域
77 コレクタ引き出し領域
78 導電層
81 コレクタ電極
82 エミッタ電極
83 信号配線
89 N+ 領域
91 シリコン基板
92 コレクタ領域
93 酸化膜
94 ベース領域
95 P- 型領域
96 エミッタ領域
97 導電体層
98 絶縁膜
99 ベース引き出し層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭59−61960(JP,A)
特開 昭49−56591(JP,A)
特開 昭61−244065(JP,A)
特開 平6−104270(JP,A)
特開 平2−144922(JP,A)
特開 平5−235012(JP,A)
特公 昭54−34596(JP,B2)
特公 昭47−32391(JP,B1)
Claims (6)
- 【請求項1】半導体基板にエミッタ、ベース、コレクタ
の各領域を有し、前記ベース領域とベース電極との間を
接続するベース引き出し層を有するバイポーラ型トラン
ジスタにおいて、前記ベース引き出し層と前記コレクタ
領域との間に誘電体を介して前記エミッタ領域と接続さ
れたシールド電極が設けられており、前記ベース引き出
し層の前記エミッタ領域に対向する端面と前記シールド
電極の前記エミッタ領域に対向する端面との距離は0.
8〜1μmであり、それより外側の前記ベース引き出し
層の全領域下に前記シールド電極が設けられており、平
面図上前記シールド電極の全外周が素子分離用の酸化シ
リコン膜で囲まれたコレクタ領域の全外周より外側にあ
ることを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】前記ベース領域は内部ベース領域と外部ベ
ース領域を有し、前記外部ベース領域に接続された前記
ベース引き出し層は前記内部ベース領域を取り囲んで形
成されており、且つ前記外部ベースの表面に埋込ポリシ
リコンが被着形成され、該埋込ポリシリコンを介して前
記外部ベース領域と前記ベース引き出し層が接続してい
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項3】前記ベース引き出し層の前記エミッタ領域
に対向する端面から1μm以上離間した該ベース引き出
し層の全領域下に前記導電膜が前記誘電体膜を介して形
成されていることを特徴とする請求項1又は請求項2記
載の半導体装置。 - 【請求項4】前記ベース引き出し層はポリシリコンから
構成していることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。 - 【請求項5】前記導電膜はポリシリコン膜、またはタン
グステン、チタンもしくは白金ロジウムのシリサイド膜
であることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。 - 【請求項6】前記誘電体膜は酸化シリコン膜または窒化
シリコン膜あるいはこれらの膜の複合膜であることを特
徴とする請求項1記載の半導体装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17238697A JP3366919B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 半導体装置 |
US09/105,409 US5986326A (en) | 1997-06-27 | 1998-06-26 | Semiconductor device with microwave bipolar transistor |
CNA2004100012397A CN1516285A (zh) | 1997-06-27 | 1998-06-29 | 带有微波双极晶体管的半导体器件 |
CNB981025625A CN1161842C (zh) | 1997-06-27 | 1998-06-29 | 带有微波双极晶体管的半导体器件 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17238697A JP3366919B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1116921A JPH1116921A (ja) | 1999-01-22 |
JP3366919B2 true JP3366919B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=15940969
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17238697A Expired - Fee Related JP3366919B2 (ja) | 1997-06-27 | 1997-06-27 | 半導体装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5986326A (ja) |
JP (1) | JP3366919B2 (ja) |
CN (2) | CN1161842C (ja) |
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