JP3472486B2 - バイポーラトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタ及びその製造方法

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JP3472486B2 JP20292098A JP20292098A JP3472486B2 JP 3472486 B2 JP3472486 B2 JP 3472486B2 JP 20292098 A JP20292098 A JP 20292098A JP 20292098 A JP20292098 A JP 20292098A JP 3472486 B2 JP3472486 B2 JP 3472486B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラトラン
ジスタ及びその製造方法に係り、特に簡易な製造方法で
高性能なバイポーラトランジスタを実現しうるための対
策に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、エミッタ層と外部ベース層と
を自己整合的に形成することによりベース容量を低減す
るとともに、ベース抵抗を小さくすることにより、バイ
ポーラトランジスタの動作の高速性をより高めようとす
る自己整合型バイポーラトランジスタの開発が進められ
ている。
【0003】バイポーラトランジスタの最大発振周波数
fmax の向上を図るためには、下記式(1)に示すよう
に、電流利得遮断周波数fT の向上、ベース抵抗RB
低減、ベース−コレクタ間容量CBCの低減が有効である
ことがわかる。
【0004】
【数1】
【0005】fT :電流利得遮断周波数 RB :ベース抵抗 CBC::ベース・コレクタ接合容量 上記各パラメータの改善の中でもベース抵抗RB を低減
することは、雑音特性を改善する効果もあることから、
もっとも重要な課題である。そのためには、真性ベース
層の低抵抗化だけでなく、ベース電極をコンタクトさせ
るための外部ベース層の低抵抗化を実現することも必要
である。
【0006】ここで、自己整合プロセスを用いない従来
の製造方法は、外部ベース層に不純物を注入して低抵抗
化するのに必要なフォトリソグラフィー工程と、エミッ
タ層に不純物を導入する際に必要なフォトリソグラフィ
ー工程とを含んでいる。そのために、2つのフォトリソ
グラフィー工程で形成されるマスクずれを考慮したマー
ジンが必要となり、トランジスタのサイズの微細化が困
難である。その結果、エミッタ層やベース層に大きな寄
生抵抗や寄生容量が発生してしまい、バイポーラトラン
ジスタの動作の高速化が妨げられている。
【0007】一方、自己整合プロセスを用いたバイポー
ラトランジスタでは、低抵抗化された外部ベース層とエ
ミッタ層とを自己整合的に形成できることから、エミッ
タ電極形成用の開口を形成するフォトリソグラフィー工
程で、マスクのずれを考慮したマージンが不要となり、
その分、トランジスタの微細化が可能である。すなわ
ち、寄生容量や寄生抵抗ができるだけ低減された微細な
トランジスタが作製可能となり、トランジスタの動作の
高速化を達成することができる。
【0008】ここで、図6は、ベース層とエミッタ層と
が二重拡散法による自己整合プロセスを用いて作製され
た従来のホモ接合型の高速バイポーラトランジスタの構
造を示す断面図である。
【0009】基板101内にn型コレクタ層102が設
けられており、n型コレクタ層102の上方における絶
縁分離領域107によって囲まれる領域に、p型の真性
ベース層103aと外部ベース層103bとが形成され
ている。真性ベース層103aの上には、エミッタ拡散
層104が形成されている。基板101の上には、外部
ベース層103bにコンタクトするベース引き出し電極
105が設けられており、このベース引き出し電極10
5に形成された開口内には層間絶縁膜108を介してエ
ミッタ電極106が設けられている。外部ベース層10
3bはポリシリコンからなるベース引き出し電極105
内のp型不純物を基板内に拡散させることにより形成さ
れ、エミッタ層104はポリシリコンからなるエミッタ
電極106内のn型不純物を基板内に拡散させることに
より形成されている。すなわち、エミッタ層104と外
部ベース層103bとは二重拡散プロセスにより形成さ
れるとともに、いずれもベース引き出し電極105に自
己整合的に形成されている。したがって、エミッタ層1
04と外部ベース層103bとの間にマスクのずれを考
慮したマージンを設ける必要がないので、トランジスタ
の微細化が可能である。
【0010】一方、バイポーラトランジスタの高速性を
高めるためのもう一つのアプローチとして、真性ベース
層におけるキャリアの走行時間を短縮することを目的と
した真性ベース層の薄層化がある。パンチスルー耐圧を
確保しながら真性ベース層の薄層化を図るためには、真
性ベース層の不純物濃度を高くする必要がある。ところ
が、前述した二重拡散法を用いた場合には、必然的にエ
ミッタ層の不純物濃度の方が、ベース層の不純物濃度よ
り高くなるので、ベース層の不純物濃度を高くするにも
限界がある。
【0011】この点を解決するために、エピタキシャル
成長によって形成した半導体層を利用してヘテロ接合部
を有するヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)が検
討されている。この方法では、コレクタ層の上にベース
層をエピタキシャル成長し、さらにそのベース層の上に
ベース層のバンドギャップより大きなバンドギャップを
有するエミッタ層をエピタキシャル成長により形成す
る。この方法によると、エミッタ層のバンドギャップが
ベース層のバンドギャップより大きいため、ベース層の
不純物濃度がエミッタ層の不純物濃度より高くても注入
効率を確保することができる。その結果、ベース層の不
純物濃度を高く,つまり低抵抗化できるので、非常に薄
いベース層を用いることが可能となる。すなわち、電流
利得遮断周波数fT の向上と、最大発振周波数fmax の
向上とを併せて実現することが可能になる。
【0012】また、このような従来の拡散によるバイポ
ーラトランジスタとはキャリアの濃度関係が逆となるエ
ミッタ・ベース濃度プロファイルは、エピタキシャル成
長によって形成された半導体膜を利用することにより実
現できるものである。
【0013】しかし、この方法では、界面準位密度の小
さい良質なヘテロ接合を得るためには、ベース層・エミ
ッタ層を連続的にエピタキシャル成長させることが必要
である。したがって、従来の二重拡散を用いた自己整合
プロセスは適用できないことになる。
【0014】これまで、バイポーラトランジスタの自己
整合プロセスの重要性、エピタキシャル成長されたベー
ス・エミッタの重要性について述べてきた。
【0015】次に、これらのバイポーラトランジスタの
製造方法に関する従来例として、ベース層をSiGeに
より構成したヘテロバイポーラトランジスタ(HBT)
の製造方法について説明する。
【0016】互いにヘテロ接合部を形成するベース層,
エミッタ層を連続的にエピタキシャル成長させて作製し
たSi/SiGe−HBTについては、例えば特開平9
−181091号公報及び特開平8−64615号公報
に開示されている。以下に、特開平9−181091号
公報に開示されている製造方法について、図7(a)〜
(e)を参照しながら説明する。
【0017】図7(a)に示す工程でSi基板111の
上に酸化膜112を形成し、図7(b)に示す工程で酸
化膜112にコレクタ層を形成するための開口113を
形成する。次に、図7(c)に示す工程で開口113内
のみにSi結晶層を成長させてコレクタ層114を形成
し、図7(d)に示す工程でベース層となるSiGe層
115と、エミッタ層となるSi層116とを、コレク
タ層114と酸化膜112との上に連続的にエピタキシ
ャル成長させる。なお、Si層116は、酸化膜112
の上では多結晶膜として成長している。
【0018】次に、図7(e)に示す工程で、エミッタ
電極形成用の酸化膜117を形成し、図7(f)に示す
工程で、酸化膜117をパターニングして開口118を
形成する。
【0019】次に、図7(g)に示す工程で、基板上に
エミッタ電極となるn+ ポリシリコン膜119を堆積し
て、図7(h)に示す工程で、ポリシリコン膜119を
パターニングしてエミッタ電極120及びエミッタ−ベ
ース分離用の層間絶縁膜121を形成する。
【0020】最後に、図7(i)に示す工程で、エミッ
タ電極120及び層間絶縁膜121をマスクとして、S
i層116及びSiGe層115内に不純物イオンの注
入を行なって、外部ベース層122を形成する。その
後、エミッタ電極120からSI層116内に不純物を
拡散させてエミッタ層123を形成する。エミッタ層1
23下方のSiGe層15内に真性ベース層124が形
成されており、この真性ベース層124内への不純物の
導入は、イオン注入により行なってもよいし、エピタキ
シャル成長時に行なってもよい。
【0021】このとき、図7(f)及び(g)に示す工
程では、図7(h)に示す工程で形成されたエミッタ電
極120のパターンに対してマスク合わせをする必要が
あり、マスク合わせのためのマージンを余計に取らざる
をえない。したがって、このようなプロセスにより作製
されるバイポーラトランジスタでは、微細化に限界があ
り、余分な寄生容量により、その特性が制限されてい
る。
【0022】また、特開平8-64615 号公報に記載されて
いるの従来例についても、エピタキシャル成長する下地
基板の形状は多少異なるが、基本的には同じようなプロ
セスにより作製されている。
【0023】一方、ベース層、ヘテロエミッタ層を連続
的にエピタキシャル成長させ、かつ自己整合プロセスを
用いて作製されたSi/SiGe−HBTに関する文献
も存在する。
【0024】例えば、参考文献連続成長により形成され
たヘテロエミッタを有するSi/SiGe自己整合型H
BTが参考文献(A. Gruhle et al., "The influence
of MBE-layer design on the high frequency performa
nce of Si/SiGe HBTs," Microelectronic Engineering,
vol.19, pp.435-438, 1992.)などに開示されている。
これは、ベース電極取り出しのためのベース層を露出さ
せる工程において、エミッタ電極用の金属膜をマスクと
して、ウェットエッチングによりエミッタ層を選択的に
除去するものである。また、エミッタ層の選択エッチン
グの際に生じるエミッタ層のサイドエッチにより、エミ
ッタ電極用の金属膜がひさし状に加工されることを利用
して、ベース電極を自己整合的に形成するものである。
以下、図8(a)〜(e)を参照しながら、上記参考文
献に記載されているバイポーラトランジスタの形成方法
について説明する。
【0025】図8(a)に示す工程で、Si基板131
のサブコレクタ層132の上に、コレクタ層用の第1の
Si膜133と、ベース層用のSiGe膜134と、エ
ミッタ層用の第2のSi膜135と、エミッタコンタク
ト層用の第3のSi膜136とを順次エピタキシャル成
長により連続的に形成する。
【0026】図8(b)に示す工程で、リフトオフ法に
よるエミッタ電極137の形成と、エミッタ電極137
をマスクとした第3のSi膜136及び第2のSi膜1
35のエッチングを行なって、Siエミッタコンタクト
層138と、Siエミッタ層139とを形成する。
【0027】次に、図8(c)に示す工程で、SiGe
層133の基板上に、ベース電極140をエミッタ電極
137に対して自己整合的に形成する。
【0028】次に、図8(d)に示す工程で、ベース電
極140をマスクとしてSiGe膜134と第1のSi
膜133のエッチングを行ない、ベース層142と、コ
レクタ層143とを形成した後、Siサブコレクタ層1
32の上にコレクタ電極144を形成する。
【0029】さらに、図8(e)に示す工程で、ベース
・コレクタ容量低減のための寄生部分のエッチングと、
ベース電極140及びコレクタ電極144のエアブリッ
ジ化とを行なう。
【0030】次に、自己整合プロセスを用いたSi/S
iGe−HBTに関する従来技術について説明する。こ
れは、パターニングされた基板上に、選択エピタキシャ
ル成長により、ベース層を選択的かつ自己整合的に形成
するものである。ベース層の選択成長による自己整合プ
ロセスは、多少の違いはあるものの基本的には、外部ベ
ース層として、高濃度のp型不純物を含むポリシリコン
膜をあらかじめ形成しておき、このポリシリコン膜の開
口に真性ベース層を選択成長により形成し、外部ベース
層に接続するというものである。
【0031】この方法は、具体的には、参考文献(
F. Sato et al., "A self-aligned SiGe base bipolar
technology using cold wall UHV/CVD and its applica
tionto optical communication IC's," BCTM 95, pp.82
-88, 1995. T. Tashiro et al., "7-mask self-alig
ned SiGe base bipolar transistors with fT of 80GH
z," IEICE Trans. Electron. vol. E80-C, pp. 707-71
3, 1997. )に記載されている。以下、その製造工程に
ついて図9(a)〜(e)を参照しながら説明する。
【0032】図9(a)に示す工程で、Si基板151
のコレクタ層152の上に、開口を有す絶縁膜153
と、この絶縁膜153に対してオーバーハングした開口
を有するベース電極取り出しのためのポリシリコン膜1
54と、上面保護膜155と、ポリシリコン膜154及
び上面保護膜155の開口部のサイドウォール156と
を形成する。このポリシリコン膜154には、高濃度の
p型不純物を含ませておく。
【0033】次に、図9(b)に示す工程で、コレクタ
層152上で絶縁膜153の開口内に、n型不純物を含
む単結晶SiGe層157を選択的にエピタキシャル成
長させる。その際、ポリシリコン膜154の下方にも多
結晶層158が成長する。その後、原料ガスを切り換え
て単結晶SiGe層157の上に単結晶Si層159を
成長させる。この工程は、図9(c)に示すように、基
板から成長する単結晶Si層159と、ポリシリコン膜
154から成長する多結晶層158とが互いに接続され
るまで行なわれる。
【0034】次に、図9(d)に示す工程で、サイドウ
ォール156を取り囲むように、かつ、サイドウォール
156−単結晶Si層159間の空間を埋めるようにエ
ミッタ電極用絶縁体サイドウォール160を形成する。
【0035】さらに、図9(e)に示す工程で、開口内
に高濃度のn型不純物を含むポリシリコンからなるエミ
ッタ電極161を形成した後、エミッタ電極161から
単結晶Si層159内にn型不純物を拡散させてSiエ
ミッタ層162を形成する一方、ポリシリコン膜154
から単結晶Si層159及び単結晶SiGe層157に
n型不純物を拡散させて、外部ベース層163bを形成
する。このとき、単結晶SiGe157のうちエミッタ
層162とコレクタ層152とに挟まれる領域が真性ベ
ース層163aである。
【0036】このように、ベース取出し用ポリシリコン
膜154をあらかじめ形成しておいた基板上にSiGe
ベース層157を選択的にエピタキシャル成長させる方
法では、Siコレクタ層152と、ベース層157中の
外部ベース層と、エミッタ電極161とがポリシリコン
膜154の開口を介して互いに自己整合的に形成される
ことになる。
【0037】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記各
図に示す従来のヘテロ接合型バイポーラトランジスタの
製造方法においても、それぞれ以下のような問題があ
る。
【0038】まず、図7(a)〜(i)に示すベース・
エミッタ層を連続的にエピタキシャル成長させたバイポ
ーラトランジスタの製造方法では、有効な自己整合プロ
セスがないために、形成されたパターンに対してマスク
合わせをする必要があり、マスク合わせのためのマージ
ンを余計に取らざるをえない。したがって、このような
プロセスにより作製されるバイポーラトランジスタで
は、微細化に限界があり、余分な寄生容量により、その
特性が制限されるという問題がある。
【0039】図8(a)〜(e)に示す自己整合プロセ
スを用い、ベース・エミッタ層を連続的にエピタキシャ
ル成長させて形成されるバイポーラトランジスタでは、
ベース層を露出させるために、エミッタ層の選択エッチ
ングを行うことにより自己整合化を達成しているが、以
下のような問題がある。
【0040】(1) 選択エッチングによりベース層用
のSiGe層133が表面に露出されるが、(図8
(b)参照)、SiGe層133の表面はSi層の表面
に比べ化学的安定性が劣るため、トランジスタの信頼性
低下が懸念される。また、SiGe層133から飛散す
るGeによってプロセス装置が汚染される懸念もある。
【0041】(2) SiGe層133の不純物濃度を
連続的に変えて傾斜組成ベース層を形成しようとする
と、ベース・エミッタ界面がGeを含まないまたは少な
いSiで構成されている場合には、図8(b)に示す工
程で、Siエミッタ層139及びSiエミッタコンタク
ト層138が露出しているために、選択エッチングがで
きない。
【0042】(3) 選択エッチングに用いるエッチン
グ液が、従来のシリコンプロセスに用いられてきたもの
と異なり特殊なものであるため、汎用されているプロセ
スラインへの導入が困難である。
【0043】したがって、ウェットプロセスによる選択
エッチングを用いたSiGe HBTは現実的でないと
いえる。
【0044】以上説明してきたように、互いにヘテロ接
合を形成するベース層及びエミッタ層を連続的にエピタ
キシャル成長させて作製したSi/SiGe HBTに
ついては、有効な自己整合プロセスがないのが現状であ
る。
【0045】また、図9(a)〜(e)に示すベース層
用の単結晶SiGe層157と、エミッタ層用の単結晶
Si層159の選択成長を用いた自己整合型のバイポー
ラトランジスタにおいても、製造工程が非常に複雑で、
かつ、選択成長を行うために、成長条件に制約を受け
る。また、高濃度のp型不純物を含むポリシリコン膜1
54と外部ベース層163bとの電気的接続が不十分で
あり、その接続を十分に行なおうとすると、単結晶Si
Ge層157あるいは単結晶Si層159の膜厚が必要
以上に厚くなったり、ばらついたりする。さらに、単結
晶SiGe層157の上に単結晶Si層159を連続的
に成長させるのがかなり難しいという問題もある。
【0046】このように、従来より提案されているベー
ス層・エミッタ層をエピタキシャル成長により形成する
バイポーラトランジスタの製造方法においては、実用化
に適した自己整合プロセスがまだ見あたらないのが現状
である。
【0047】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ベース層およびエミッタ層となる半
導体層を連続的にエピタキシャル成長させた後、絶縁膜
にドープした不純物を利用して自己整合的にベース層を
形成することにより、簡単なプロセスを有し、実用化に
適した自己整合型の高性能バイポーラトランジスタ及び
その製造方法を提供することにある。
【0048】
【課題を解決するための手段】本発明のバイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、第1導電型のエミッタ層と、真
性ベース層及び外部ベース層からなる第2導電型のベー
ス層と、第1導電型のコレクタ層とを有するバイポーラ
トランジスタの製造方法であって、半導体基板のコレク
タ層の上に、上記ベース層中の真性ベース層を形成する
ための第1の半導体層をエピタキシャル成長させる第1
の工程と、上記第1の半導体層の上に、上記エミッタ層
を形成するための第2の半導体層をエピタキシャル成長
させる第2の工程と、上記第2の半導体層の上に、第2
導電型不純物を含む絶縁膜を形成する第3の工程と、上
記絶縁膜に開口を形成する第4の工程と、熱処理によ
り、上記絶縁膜から上記第2の半導体層内に第2導電型
不純物を拡散させて上記外部ベース層を形成する第5の
工程と、上記外部ベース層にコンタクトするベース電極
を形成する第6の工程と、上記開口を埋めるエミッタ電
極を形成する第7の工程とを備え、上記各工程中又は上
記各工程とは別の工程において、上記エミッタ層には第
1導電型不純物を、上記真性ベース層には第2導電型不
純物を、上記コレクタ層には第1導電型不純物を導入す
る処理を含んでいる。
【0049】この方法により、ベース・エミッタ間の界
面がエピタキシャル成長により連続的に形成されるた
め、結晶性の良好な界面構造が得られ、不必要な界面再
結合電流が低減される。その結果、電流増幅率が向上
し、低雑音化されたバイポーラトランジスタが形成され
る。しかも、簡易なプロセスによって、外部ベース層と
エミッタ層とが絶縁膜の開口パターンに対して自己整合
的に形成され、微細化により寄生容量や寄生抵抗の小さ
いバイポーラトランジスタが得られる。すなわち、動作
速度の高い高周波化に適したバイポーラトランジスタを
形成することができる。
【0050】上記バイポーラトランジスタの製造方法に
おいて、上記第2の工程を、上記第2の半導体層に所定
の濃度の不純物をドーピングしながら行なうことができ
る。
【0051】この方法により、エミッタ層とベース層と
の伝導帯のバンド構造をエピタキシャル工程で形成して
しまうことができる。
【0052】上記バイポーラトランジスタの製造方法に
おいて、上記第7の工程で、第1導電型不純物を含むエ
ミッタ電極を形成し、上記第7の工程の後に、上記エミ
ッタ電極から上記第1導電型不純物を上記第2の半導体
層内に拡散させることによりエミッタ層を形成する工程
をさらに備えることができる。
【0053】この方法により、上記エミッタ層の第1導
電型不純物の濃度を上記ベース層の第2導電型不純物の
濃度よりも高くすることができる。また、エミッタ層の
不純物濃度が濃くなる結果、ベース層のバンドギャップ
がエミッタ側からコレクタ側に向かって小さくなる傾斜
ベース構造を形成するなどの工夫をすることが可能とな
る。
【0054】特に、上記ベース層のバンドギャップをエ
ミッタ層のバンドギャップより小さくすることにより、
最大発振周波数の高い高周波化に適したバイポーラトラ
ンジスタを形成することができる。
【0055】また、上記第1の工程で、上記第1の半導
体層を複数の元素を含むように形成し、かつ、第1の半
導体層内の上記複数の元素の組成比を真性ベース層のバ
ンドギャップがエミッタ層からコレクタ層に向かって減
少させることにより、傾斜ベース構造のベース層を有し
動作速度の高いバイポーラトランジスタが形成される。
【0056】上記第5の工程における熱処理を、拡散し
た不純物が上記コレクタ層に到達するまで行い、上記コ
レクタ層の一部の領域を第2導電型に反転させることに
より、ベース・コレクタ間の寄生容量の小さいバイポー
ラトランジスタが形成される。
【0057】その場合、上記コレクタ層内において、第
2導電型の上記一部の領域と第1導電型のままの他の領
域との間のPN接合付近における上記一部の領域の不純
物濃度を、上記真性ベース層の不純物濃度よりも低くす
ることにより、確実に寄生容量の小さいバイポーラトラ
ンジスタが得られる。
【0058】上記ベース電極を、上記第2の半導体層に
形成することもできる。
【0059】上記第1の工程の前に、上記半導体基板の
上に上記コレクタ層をエピタキシャル成長させる工程を
さらに備えることにより、コレクタ・ベース界面の結晶
性を向上させることができ、高周波特性がさらに優れた
バイポーラトランジスタが形成される。
【0060】その場合にも、上記第5の工程における熱
処理を、拡散した不純物が上記コレクタ層に到達するま
で行い、上記コレクタ層の一部の領域を第2導電型に反
転させることが好ましい。
【0061】本発明のバイポーラトランジスタは、半導
体基板と、上記半導体基板の一部に形成された第1導電
型のコレクタ層と、上記コレクタ層の上にエピタキシャ
ル成長により形成された第1の半導体層と、上記第1の
半導体層の上にエピタキシャル成長により形成された第
2の半導体層と、上記第1の半導体層内に形成された第
2導電型の真性ベース層と、上記第1及び第2の半導体
層内に形成され、上記真性ベース層の周囲を取り囲む第
2導電型の外部ベース層と、上記第2の半導体層内で上
記真性ベース層の上方に位置する領域に形成された第1
導電型のエミッタ層と、上記外部ベース層の上に形成さ
れ、第2導電型不純物を含む絶縁膜と、上記絶縁膜に形
成された開口と、上記開口を埋めるエミッタ電極と、上
記外部ベース層にコンタクトするベース電極とを備え、
上記外部ベース層は、上記絶縁膜中の第2導電型の不純
物の第2の半導体層内への拡散により形成されている。
【0062】これにより、上述のような高周波化に適し
た自己整合型バイポーラトランジスタの構造が実現す
る。
【0063】上記バイポーラトランジスタにおいて、上
記ベース層のバンドギャップをエミッタ層のバンドギャ
ップより小さくしておくことにより、最大発振周波数の
高い高周波化に適したバイポーラトランジスタが得られ
る。
【0064】また、上記ベース層のバンドギャップを上
記エミッタ層から上記コレクタ層に向かって減少させる
ことにより、キャリアの走行速度の高いつまり動作速度
の高いバイポーラトランジスタが得られる。
【0065】上記コレクタ層のうち上記絶縁膜の下方に
位置する一部の領域が、上記絶縁膜から拡散された第2
導電型不純物を含んで第2導電型に反転している構造と
なっていることにより、寄生容量の低減を図ることがで
きる。
【0066】その場合、上記コレクタ層内において、第
2導電型の上記一部の領域と第1導電型のままの他の領
域との間のPN接合付近における上記一部の領域の不純
物濃度を、上記真性ベース層の不純物濃度よりも低くし
ておくことにより、さらに寄生容量の低減を図ることが
できる。
【0067】上記バイポーラトランジスタにおいて、上
記ベース電極を、上記半導体層の単結晶領域に形成して
おくことにより、外部ベース層の低抵抗化を図ることが
できる。
【0068】この場合にも、上記コレクタ層のうち上記
絶縁膜の下方に位置する一部の領域が、上記絶縁膜から
拡散された第2導電型不純物を含んで第2導電型に反転
している構造となっていることが好ましい。
【0069】上記バイポーラトランジスタにおいて、上
記エミッタ層にシリコンを含ませ、上記ベース層にシリ
コン及びゲルマニウムを含ませ、上記コレクタ層にシリ
コンを含ませることにより、Si/SiGe−HBTを
構成することができる。
【0070】上記バイポーラトランジスタがNPN型バ
イポーラトランジスタである場合には上記絶縁膜をBS
G膜とすることが好ましく、上記バイポーラトランジス
タがPNP型バイポーラトランジスタである場合には上
記絶縁膜をPSG膜とすることが好ましい。
【0071】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)図1は、本実
施形態に係るSiエミッタ層とSiGeベース層とを有
するヘテロバイポーラトランジスタの断面図である。
【0072】図1に示すように、Si基板1の上には、
LOCOS膜2によって囲まれる第1の活性領域Re1と
第2の活性領域Re2とが設けられている。Si基板1内
には、n型不純物を含むサブコレクタ層3aが形成され
ており、このサブコレクタ層3aはSi基板1内におい
て第1の活性領域Re1と第2の活性領域Re2との間に亘
っている。また、Si基板1においてサブコレクタ層3
aの上にはエピタキシャル層が設けられており、このエ
ピタキシャル層のうち第1の活性領域Re1にはSiコレ
クタ層3bが、第2の活性領域Re2にはコレクタウォー
ル層3cがそれぞれ設けられている。さらに、Si基板
1の第1の活性領域Re1の上には、エピタキシャル成長
によって順次形成されたSiGe層4とSi層5とが形
成されている。SiGe層4及びSi層5は、Si基板
1の単結晶領域が露出している部分の上では単結晶膜と
なり、LOCOS膜2の上では多結晶膜となっている。
SiGe層4におけるSiコレクタ層3bの上方に位置
する領域はp型不純物を含むSiGe真性ベース層8a
となっており、SiGe真性ベース層8aの側方の領域
には、SiGe層4,Si層5及びSi基板1内の各部
分8x,8y及び8zに亘る外部ベース層8bが形成さ
れている。さらに、Si層5におけるSiGe真性ベー
ス層8aの上方に位置する領域には、n型不純物を含む
Siエミッタ層9が形成されている。
【0073】さらに、Si層5の上には高濃度のp型不
純物を含むBSG(Boron SilicateGlass)膜6が設け
られていて、上述の外部ベース層8bには、このBSG
膜6から拡散したp型不純物であるボロンがドープされ
ている。そして、BSG膜6の開口の側面には酸化シリ
コンからなるサイドウォール10が形成されており、開
口内には高濃度のn型不純物(例えばリン)を含むポリ
シリコンからなるエミッタ電極11が形成されている。
そして、このエミッタ電極11からSiエミッタ層9内
にn型不純物(例えばリン)を拡散させてなる高濃度エ
ミッタ層9aが形成されている。
【0074】また、Si基板1内の第2の活性領域Re2
の上には、n型不純物(例えばリン)を含むコレクタ電
極12が形成されている。そして、コレクタウォール層
3cの上には、コレクタ電極12から拡散されたn型不
純物を含むコレクタコンタクト層14が形成されてい
る。
【0075】さらに、基板の主面上には、酸化シリコン
からなる層間絶縁膜13が形成されていて、この層間絶
縁膜13に形成されたコンタクトホールを介して上述の
エミッタ電極11,Si層5,コレクタ電極12にそれ
ぞれ接続されるAl配線21,22,23が設けられて
いる。ここで、上述のSi層5及びSiGe層4の多結
晶膜となっている部分は、結晶膜となっている部分に形
成された外部ベース層8bにつながるものであり、いわ
ばベース電極として機能している。
【0076】本実施形態に係るヘテロバイポーラトラン
ジスタによると、エピタキシャル成長されたSiGe層
4及びSi層5の上に、開口を有する不純物ドープ用の
BSG膜6を形成し、このBSG膜6からp型不純物で
あるボロンを拡散させて外部ベース層8bを形成する一
方、BSG膜6の開口に形成されたエミッタ電極11か
らSiエミッタ層9内にn型不純物を拡散させて高濃度
エミッタ層9aを形成している。つまり、外部ベース層
8bと高濃度エミッタ層9aとはいずれもBSG膜6の
開口に自己整合的に形成されている。このように、BS
G膜6に絶縁膜としての機能と不純物拡散源としての機
能とを持たせることにより、外部ベース層8bと高濃度
エミッタ層9aとが互いに自己整合的に形成された自己
整合型のヘテロバイポーラトランジスタを実現すること
ができる。
【0077】次に、図2(a)〜(k)を参照しなが
ら、本実施形態に係るヘテロバイポーラトランジスタの
製造方法について説明する。
【0078】まず、図2(a)に示す工程で、Si基板
1内に高濃度のn型不純物が注入されたサブコレクタ層
3aを形成した後、低濃度のn型不純物を含むSi単結
晶膜をエピタキシャル成長させて、このSi単結晶膜の
上に第1,第2活性領域Re1,Re2を囲むLOCOS膜
2を形成する。そして、エピタキシャル成長されたSi
単結晶膜は、第1の活性領域Re1ではSiコレクタ層3
bとなり、第2の活性領域Re2ではコレクタウォール層
3cとなっている。
【0079】次に、図2(b)に示す工程で、基板の全
面上に、UHV−CVD法により、ボロンをドープした
厚み約50nmのp型SiGe層4と、リンをドープし
た厚み約150nmのSi層5とを順次エピタキシャル
成長により形成する。この時、SiGe層4及びSi層
5は、シリコン表面が露出した部分の上では単結晶膜で
あり、LOCOS膜2の上には多結晶膜である。
【0080】次に、図2(c)に示す工程で、SiGe
層4及びSi層5のうち活性ベース層と引き出しベース
電極として機能する部分を残して、他の部分はドライエ
ッチングによって除去する。
【0081】次に、図2(d)に示す工程で、基板の全
面上に8%程度のボロンを含むBSG(Boron Silicate
Glass)膜6を常圧CVD法により厚さ約200nmだ
け堆積した後、フォトリソグラフィー工程及びドライエ
ッチング工程により、BSG膜6をパターニングして、
BSG膜6のうち第2の活性領域Re2の部分は全面的に
除去する一方、BSG膜6のうち第1の活性領域Re1の
上にエミッタ電極形成用の開口6aを形成する。
【0082】次に、図2(e)に示す工程で、CVD法
により、基板の全面上に厚み約100nmの保護酸化膜
7を堆積する。この保護酸化膜7は次工程でのBSG膜
6からのボロン拡散の際に、BSG膜6から気相中にボ
ロンが抜け出し、シリコン表面が露出した部分に付着し
て、基板内に拡散することを防止する働きをする。
【0083】次に、図2(f)に示す工程で、RTA
(Rapid Thermal Anneal)法により、950℃で10秒
間の熱処理を行い、BSG膜6中のボロンをSi層5及
びSiGe層4及びコレクタ層3b内に拡散させる。こ
の工程により、n型のSi層5及びSiコレクタ層3b
のうちBSG膜6の下方に位置する部分8x,8zはp
型に反転し、SiGe層4のうちBSG膜6の下方に位
置する部分8yはp型不純物濃度がさらに濃くなって低
抵抗化する。その結果、Si層5,SiGe層4及びコ
レクタ層3b内の各部分8x,8y,8zに亘る外部ベ
ース層8bが形成される。また、Si層5のうちBSG
膜6からの不純物が拡散していない部分つまり開口6a
の下方の部分はn型のままでSiエミッタ層9となる。
【0084】次に、図2(g)に示す工程で、異方性ド
ライエッチングにより、保護酸化膜7をエッチバックし
て、BSG膜6の側面にサイドウォール10を形成す
る。このサイドウォール10は、後に形成される高濃度
エミッタ層と外部ベース層との耐圧を十分に確保するた
めのものである。
【0085】次に、図2(h)に示す工程で、エミッタ
電極およびコレクタ電極となる高濃度にリンがドープさ
れたポリシリコン膜をLPCVD法により堆積した後、
ドライエッチングにより、このポリシリコン膜をパター
ニングして、第1の活性領域Re1上にはエミッタ電極1
1を、第2の活性領域Re2上にはコレクタ電極12をそ
れぞれ形成する。
【0086】次に、図2(i)に示す工程で、CVD法
により、酸化シリコンからなる層間絶縁膜13を堆積す
る。
【0087】次に、図2(j)に示す工程で、熱処理に
より、エミッタ電極11からSiエミッタ層9にリンを
拡散させて高濃度エミッタ層9aを形成するとともに、
コレクタ電極12からコレクタウォール層3c内にリン
を拡散させてコレクタコンタクト層14を形成する。
【0088】次に、図2(k)に示す工程で、ドライエ
ッチングにより、層間絶縁膜13にエミッタ電極11,
Si層5及びコレクタ電極12にそれぞれ到達するコン
タクトホールを形成した後、各コンタクトホール内及び
層間絶縁膜13の上に亘って、Al配線21,22,2
3を形成する。
【0089】本実施形態に係るバイポーラトランジスタ
の製造方法によると、互いにヘテロ接合を形成するSi
エミッタ層9とSiGe真性ベース層8aとを有し、外
部ベース層8bとSiエミッタ層9とが互いに自己整合
的に形成された自己整合型のヘテロバイポーラトランジ
スタを、非常に簡易な工程で形成することができる。こ
のような工程により作製されたトランジスタでは、以下
のようなメリットがある。
【0090】 自己整合型であるために、極限まで
トランジスタの微細化を図ることが可能となり、不要な
寄生容量を低減できる結果、さらに動作速度の高速化が
図れる。
【0091】 ベース・エミッタ間のヘテロ接合界
面がエピタキシャル成長により連続的に形成されるた
め、結晶性の良好な界面構造が得られ、不必要な界面再
結合電流が低減される。その結果、電流増幅率の向上、
低雑音化が図れる。
【0092】 BSG膜6からのボロンの拡散によ
り、外部ベース層8bの低抵抗化が可能となる。その結
果、最大発振周波数の向上、雑音の低減が図られる。
【0093】 Geを含んでいるSiGeベース層
4が製造工程中で表面に露出されないため、プロセス装
置内へのGeの飛散を招くことがなく、プロセスの安定
化、相互汚染が防止される。
【0094】(第2の実施形態)図3は、本実施形態に
係るSiGeベース層を有するヘテロバイポーラトラン
ジスタの断面図である。同図に示すように、本実施形態
に係るバイポーラトランジスタは、上記第1の実施形態
におけるバイポーラトランジスタの構造とほぼ同じ構造
を有している。しかし、第1の実施形態の製造方法で
は、Siエミッタ層9へのn型不純物のドープはSi層
5をエピタキシャル成長させる際に行なっているのに対
して、本実施形態では、非常に薄いアンドープのSi層
5をSiGe層4の上に連続的にエピタキシャル成長さ
せることにより、Siキャップエミッタ層9bを形成し
ている点が異なる。そして、後工程でエミッタ電極11
からリンを浅く拡散させてSi層5のほぼ全厚み分を高
濃度エミッタ層9aとしている。また、p型のSiGe
真性ベース層8bのGe組成比は、エミッタ側からコレ
クタ側に向かって増大しており、その結果、エミッタ側
からコレクタ側に向かうほどバンドギャップが減小する
傾斜ベース構造となっている。
【0095】本実施形態に係るバイポーラトランジスタ
の製造工程については図示しないが、上記第1の実施形
態の製造工程と異なる点のみを説明する。
【0096】第1の実施例における図2(b)に示す工
程に相当する工程では、SiGe層4の上には、厚み約
150nmのSi層5の代わりに、アンドープの厚み約
20nmのSi層5をエピタキシャル成長させる。ま
た、SiGe層4中のGe組成比は、エミッタ側からコ
レクタ側に向かって増大している。
【0097】第1の実施例における図2(j)に示す工
程に相当する工程では、熱処理により、エミッタ電極1
1からアンドープのSiキャップエミッタ層9bにリン
を浅く拡散させて高濃度エミッタ層9aを形成し、ベー
ス・エミッタ接合を形成している。
【0098】このような工程で作製されたバイポーラト
ランジスタでは、高濃度エミッタ層9aのドーピング濃
度を高くできるため、エミッタ注入効率を高めることが
できる。したがって、例えばSiGe真性ベース層8a
の構造をバンドギャップがエミッタ側からコレクタ側に
向かって減少する傾斜ベース構造にすることができる。
すなわち、ベース・エミッタ接合のバンドギャップ差が
ないか、もしくは小さいバイポーラトランジスタで、ベ
ース層の不純物濃度を上げられないものについて有効で
ある。
【0099】(第3の実施形態)図4は、本実施形態に
係るSiGeベース層を有するヘテロバイポーラトラン
ジスタの断面図である。同図に示すように、本実施形態
に係るバイポーラトランジスタは、上記第1の実施形態
におけるバイポーラトランジスタの構造とほぼ同じ構造
を有している。しかし、本実施形態では、第1の活性領
域Re1を第1の実施形態におけるよりも広くしておい
て、SiGe層4及びSi層5の単結晶膜となる部分を
広くしている。その結果、本実施形態では、ベース電極
の取り出し部は、外部ベース層8bのうち単結晶膜とな
っている部分である。
【0100】このような構造とすることで、BSG膜6
からSi層5,SiGe層4,Siコレクタ層3bの各
部分8x,8y,8zにボロンを拡散して外部ベース層
8bを形成する際に、第1の実施形態の構造よりも外部
ベース層8bにおけるp型層の膜厚を大きくすることが
可能となり、さらなる外部ベース層8bの低抵抗化を図
ることができる。
【0101】この際、単結晶層に形成された外部ベース
層でのベース・コレクタ接合容量を低減するために、B
SG膜からのボロンの拡散を制御して、Siコレクタ層
3b内でp型に反転した部分8zの不純物濃度をできる
だけ低く設定することが望ましい。
【0102】(第4の実施形態)図5は、本実施形態に
係るSiGeベース層を有するヘテロバイポーラトラン
ジスタの断面図である。同図に示すように、本実施形態
に係るバイポーラトランジスタは、上記第1の実施形態
におけるバイポーラトランジスタの構造とほぼ同じ構造
を有している。しかし、第1の実施形態の製造方法で
は、あらかじめSiコレクタ層3bを形成した基板上に
SiGe層4とSi層5とをエピタキシャル成長により
順次形成しているが、本実施形態では、サブコレクタ層
3aがあらかじめ形成されたSi基板1の上に、コレク
タ層用のSi層3xをエピタキシャル成長させてから、
その上に、SiGe層4及びSi層5をエピタキシャル
成長させている点が異なる。本実施形態に係るバイポー
ラトランジスタにおいては、BSG膜6からのボロンの
拡散によって、Si層5,SiGe層4,コレクタ層及
びSi層3xの各部分8x,8y,8z,8wに亘る外
部ベース層8bが形成される。
【0103】従来の製造方法においては、エピタキシャ
ル成長によりコレクタ・ベース・エミッタとなる半導体
層を連続的に形成した場合には、外部ベース層でのベー
ス・コレクタ接合容量の増大を招き、その結果、高周波
特性が劣化するという不具合があった。それに対し、本
実施形態では、Siコレクタ層3bをエピタキシャル成
長により形成されたSi層3x内に設けても、外部ベー
ス層8bを拡散によりp型化させる工程が含まれている
ため、Si層3xのうちBSG膜6の下方に位置する部
分8wをp型に反転することができる。その結果、不要
なベース・コレクタ接合容量の増大を招くことはない。
【0104】本実施形態においても、第3の実施形態で
説明したように、単結晶膜内に形成された外部ベース層
8bでのベース・コレクタ接合容量を低減するために、
BSG膜6からのボロンの拡散を制御して、Si層3x
のうちp型に反転した部分8wにおける不純物濃度をで
きるだけ低く設定することが望ましい。
【0105】このような構造にすることで、ベース・コ
レクタ接合界面が、Si基板1の露出している主面とそ
の上に形成されるSiGe層4との間ではなく、共にエ
ピタキシャル成長により形成されるSi層3xとSiG
e層4との間に形成される。その結果、良好なpn接合
が形成され、耐圧などの特性が向上する。
【0106】本実施形態の製造方法によると、エピタキ
シャル成長によりコレクタ層となるSi層3xを形成す
るため、コレクタ層にGeを添加したり、ドーピング濃
度を変化させたりするなど、さまざまなバリエーション
を取り入れることが可能となる。
【0107】なお、上記各実施形態では、バイポーラト
ランジスタ単体の構造や製造方法について説明してきた
が、当然のことながら、バイポーラトランジスタとCM
OSデバイスとを集積化したBi−CMOSデバイスの
バイポーラトランジスタ部分に本発明のバイポーラトラ
ンジスタを適用することができる。
【0108】さらに、バイポーラトランジスタを複数個
集積化したI2 L(Integrated Injection Logic)回路
においても、本実施例で示したバイポーラトランジスタ
を用いることにより、動作速度が向上することは言うま
でもない。
【0109】さらに、本発明の実施形態では、npn型
Si/SiGe−HBTを例にとって説明したが、pn
p型Si/SiGe−HBTについても、不純物濃度を
変更すれば同様に適用することができる。その場合に
は、BSG膜に代えてPSG膜(Phosphorus Silicate
Glass)膜を用いることができる。
【0110】
【発明の効果】本発明のバイポーラトランジスタ又はそ
の製造方法によると、ベースおよびエミッタとなる2つ
の半導体層を順次エピタキシャル成長させた後に、ベー
ス層の導電型となるドーパントを含んだ絶縁膜を形成
し、エミッタ電極用の開口を形成してから、熱処理によ
り絶縁膜から不純物を2つの半導体層に拡散させて外部
ベース層を形成したので、簡易なプロセスにより、寄生
容量が小さく高速動作が可能な、かつ電流増幅率などの
高周波特性の良好なイポーラトランジスタの提供を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施形態に係る自己整合型 Si/Si
Geヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造を示す断
面図である。
【図2】第1の実施形態に係る自己整合型 Si/Si
Geヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示
す断面図である。
【図3】第2の実施形態に係る自己整合型 Si/Si
Geヘテロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示
す断面図である。
【図4】第3の実施形態に係る自己整合型 Si/Si
Geヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造を示す断
面図である。
【図5】第4の実施形態に係る自己整合型 Si/Si
Geヘテロ接合バイポーラトランジスタの構造を示す断
面図である。
【図6】二重拡散法を用いた従来の自己整合型バイポー
ラトランジスタの構造を示す断面図である。
【図7】エピタキシャル成長されたベース・エミッタを
有する従来のバイポーラトランジスタの製造工程を示す
断面図である。
【図8】エピタキシャル成長されたベース・エミッタを
有する従来の自己整合プロセスによるSi/SiGeヘ
テロ接合バイポーラトランジスタの製造工程を示す断面
図である。
【図9】選択成長を用いた従来の自己整合型ヘテロバイ
ポーラトランジスタの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
1 Si基板 2 LOCOS膜 3a サブコレクタ層 3b Siコレクタ層 3c コレクタウォール層 4 SiGe層(第1の半導体層) 5 Si層(第2の半導体層) 6 BSG膜(絶縁膜) 7 保護酸化膜 8a SiGe真性ベース層 8b 外部ベース層 9 Siエミッタ層 9a 高濃度エミッタ層 10 サイドウォール 11 エミッタ電極 12 コレクタ電極 13 層間絶縁膜 14 コレクタコンタクト層 21 Al配線 22 Al配線 23 Al配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−199510(JP,A) 特開 平9−181091(JP,A) 特開 平8−64615(JP,A) 特開 平2−140938(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/331 H01L 29/732

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 第1導電型のエミッタ層と、真性ベース
    層及び外部ベース層からなる第2導電型のベース層と、
    第1導電型のコレクタ層とを有するバイポーラトランジ
    スタの製造方法であって、 半導体基板のコレクタ層の上に、上記ベース層中の真性
    ベース層を形成するための第1の半導体層をエピタキシ
    ャル成長させる第1の工程と、 上記第1の半導体層の上に、上記エミッタ層を形成する
    ための第2の半導体層をエピタキシャル成長させる第2
    の工程と、 上記第2の半導体層の上に、第2導電型不純物を含む絶
    縁膜を形成する第3の工程と、 上記絶縁膜に開口を形成する第4の工程と、 熱処理により、上記絶縁膜から上記第2の半導体層内に
    第2導電型不純物を拡散させ、上記外部ベース層と上記
    エミッタ層とを上記開口に対して自己整合的に形成する
    第5の工程と、 上記外部ベース層にコンタクトするベース電極を形成す
    る第6の工程と、 上記開口を埋めるエミッタ電極を形成する第7の工程と
    を備え、 上記各工程中又は上記各工程とは別の工程において、上
    記エミッタ層には第1導電型不純物を、上記真性ベース
    層には第2導電型不純物を、上記コレクタ層には第1導
    電型不純物を導入する処理を含んでいるバイポーラトラ
    ンジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、 上記第2の工程は、上記第2の半導体層に所定の濃度の
    不純物をドーピングしながら行なわれることを特徴とす
    るバイポーラトランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、 上記第7の工程では、第1導電型不純物を含むエミッタ
    電極を形成し、 上記第7の工程の後に、上記エミッタ電極から上記第1
    導電型不純物を上記第2の半導体層内に拡散させること
    によりエミッタ層を形成する工程をさらに備えているこ
    とを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項3記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、 上記エミッタ層の第1導電型不純物の濃度を上記ベース
    層の第2導電型不純物の濃度よりも高くすることを特徴
    とするバイポーラトランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項4記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、 上記ベース層のバンドギャップをエミッタ層のバンドギ
    ャップより小さく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。
  6. 【請求項6】 請求項5記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、 上記第1の工程では、上記第1の半導体層を複数の元素
    を含むように形成し、かつ、第1の半導体層内の上記複
    数の元素の組成比を真性ベース層のバンドギャップがエ
    ミッタ層からコレクタ層に向かって減少させることを特
    徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のうちいずれか1つに記載
    のバイポーラトランジスタの製造方法において、 上記第5の工程における熱処理は、拡散した不純物が上
    記コレクタ層に到達するまで行い、上記コレクタ層の一
    部の領域を第2導電型に反転させ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。
  8. 【請求項8】 請求項7記載のバイポーラトランジスタ
    の製造方法において、 上記第5の工程では、上記コレクタ層内において、第2
    導電型の上記一部の領域と第1導電型のままの他の領域
    との間のPN接合付近における上記一部の領域の不純物
    濃度を、上記真性ベース層の不純物濃度よりも低くする
    ことを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
  9. 【請求項9】 請求項1〜8のうちいずれか1つに記載
    のバイポーラトランジスタの製造方法において、 上記ベース電極は、上記第2の半導体層に形成されてい
    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。
  10. 【請求項10】 請求項1記載のバイポーラトランジス
    タの製造方法において、 上記第1の工程の前に、上記半導体基板の上に上記コレ
    クタ層をエピタキシャル成長させる工程をさらに備えて
    い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。
  11. 【請求項11】 請求項10記載のバイポーラトランジ
    スタの製造方法において、 上記第5の工程における熱処理は、拡散した不純物が上
    記コレクタ層に到達するまで行い、上記コレクタ層の一
    部の領域を第2導電型に反転させ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。
  12. 【請求項12】 半導体基板と、 上記半導体基板の一部に形成された第1導電型のコレク
    タ層と、 上記コレクタ層の上にエピタキシャル成長により形成さ
    れた第1の半導体層と、 上記第1の半導体層の上にエピタキシャル成長により形
    成された第2の半導体層と、 上記第1の半導体層内に形成された第2導電型の真性ベ
    ース層と、 上記第1及び第2の半導体層内に形成され、上記真性ベ
    ース層の周囲を取り囲む第2導電型の外部ベース層と、 上記第2の半導体層内で上記真性ベース層の上方に位置
    する領域に形成された第1導電型のエミッタ層と、 上記外部ベース層の上に形成され、第2導電型不純物を
    含む絶縁膜と、 上記絶縁膜に形成された開口と、 上記開口を埋めるエミッタ電極と、 上記外部ベース層にコンタクトするベース電極とを備
    え、 上記外部ベース層は、上記絶縁膜中の第2導電型の不純
    物の第2の半導体層内への拡散により形成されており、 上記外部ベース層と上記エミッタ層とはいずれも上記開
    口に自己整合的に形成されている ことを特徴とするバイ
    ポーラトランジスタ。
  13. 【請求項13】 請求項12記載のバイポーラトランジ
    スタにおいて、 上記ベース層のバンドギャップがエミッタ層のバンドギ
    ャップより小さいことを特徴とするバイポーラトランジ
    スタ。
  14. 【請求項14】 請求項13記載のバイポーラトランジ
    スタにおいて、 上記ベース層のバンドギャップが上記エミッタ層から上
    記コレクタ層に向かって減少していることを特徴とする
    バイポーラトランジスタ。
  15. 【請求項15】 請求項12記載のバイポーラトランジ
    スタにおいて、 上記コレクタ層のうち上記絶縁膜の下方に位置する一部
    の領域は、上記絶縁膜から拡散された第2導電型不純物
    を含んで第2導電型に反転されていることを特徴とする
    バイポーラトランジスタ。
  16. 【請求項16】 請求項15記載のバイポーラトランジ
    スタにおいて、 上記コレクタ層内において、第2導電型の上記一部の領
    域と第1導電型のままの他の領域との間のPN接合付近
    における上記一部の領域の不純物濃度は、上記真性ベー
    ス層の不純物濃度よりも低いことを特徴とするバイポー
    ラトランジスタ。
  17. 【請求項17】 請求項12記載のバイポーラトランジ
    スタにおいて、 上記ベース電極は、上記半導体層の単結晶領域に形成さ
    れていることを特徴とするバイポーラトランジスタ。
  18. 【請求項18】 請求項17記載のバイポーラトランジ
    スタにおいて、 上記コレクタ層のうち上記絶縁膜の下方に位置する一部
    の領域は、上記絶縁膜から拡散された第2導電型不純物
    を含んで第2導電型に反転されていることを特徴とする
    バイポーラトランジスタ。
  19. 【請求項19】 請求項12〜18のうちいずれか1つ
    に記載のバイポーラトランジスタにおいて、 上記エミッタ層はシリコンを含み、 上記ベース層はシリコン及びゲルマニウムを含み、 上記コレクタ層はシリコンを含むことを特徴とするバイ
    ポーラトランジスタ。
  20. 【請求項20】 請求項12〜19のうちいずれか1つ
    に記載のバイポーラトランジスタにおいて、 上記バイポーラトランジスタはNPN型バイポーラトラ
    ンジスタであって、 上記第2導電型不純物はボロンであり、 上記絶縁膜はBSG膜であることを特徴とするバイポー
    ラトランジスタ。
  21. 【請求項21】 請求項12〜19のうちいずれか1つ
    に記載のバイポーラトランジスタにおいて、 上記バイポーラトランジスタはPNP型バイポーラトラ
    ンジスタであって、 上記第2導電型不純物はリンであり、 上記絶縁膜はPSG膜であることを特徴とするバイポー
    ラトランジスタ。
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