JP3505892B2 - Manufacturing method of bipolar transistor - Google Patents

Manufacturing method of bipolar transistor

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JP3505892B2 JP34017095A JP34017095A JP3505892B2 JP 3505892 B2 JP3505892 B2 JP 3505892B2 JP 34017095 A JP34017095 A JP 34017095A JP 34017095 A JP34017095 A JP 34017095A JP 3505892 B2 JP3505892 B2 JP 3505892B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ヘテロ接合を有す
るバイポーラトランジスタの製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a bipolar transistor having a heterojunction.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイポーラトランジスタの高速化のため
には、高濃度でかつ薄いベース層の形成が不可欠であ
る。しかし、従来のイオン注入技術では、注入不純物の
チャネリングのため、40nmよりも薄いベース幅を実
現することは困難であった。
2. Description of the Related Art In order to increase the speed of a bipolar transistor, it is essential to form a high concentration and thin base layer. However, in the conventional ion implantation technique, it is difficult to realize a base width thinner than 40 nm due to channeling of implanted impurities.

【0003】この課題の解決方法の一つとして、ベース
層をチャネリングのないエピタキシャル技術を用いて形
成する方法が開示されている。エピタキシャル成長の過
程で不純物をドーピングすることにより、高濃度でかつ
薄いベース層の形成が可能になり、30nm以下のベー
ス層幅を実現できる。この技術により最大遮断周波数f
Tmax=50GHzを越える高速バイポーラトランジスタ
が実現されている。上記構造では、ベース抵抗(Rb )
が大きいため、最大遮断周波数(fTmax)が高いにもか
かわらず、最大発振周波数fmax は30GHz程度しか
実現できていない。
As one of the solutions to this problem, a method of forming a base layer by using an epitaxial technique without channeling is disclosed. By doping impurities in the process of epitaxial growth, it is possible to form a high-concentration and thin base layer, and a base layer width of 30 nm or less can be realized. With this technology, the maximum cutoff frequency f
High-speed bipolar transistors exceeding Tmax = 50 GHz have been realized. In the above structure, the base resistance (Rb)
Therefore, even though the maximum cutoff frequency (fTmax) is high, the maximum oscillation frequency fmax can be realized only at about 30 GHz.

【0004】ベース抵抗(Rb )を下げるためにベース
層をさらに高濃度化するには、電流増幅率(hFE)を確
保するため、エミッタも同時に高濃度化する必要があ
る。エミッタを過度に高濃度化すると、バンドギャップ
ナロイングによる注入効率の低下、エミッタ/ベース耐
圧の劣化およびエミッタ・ベース接合充放電時定数τEB
の増大を来す。これらのパラメータは相反する関係にあ
るため、バイポーラトランジスタの高速化には限界があ
った。
In order to further increase the concentration of the base layer in order to lower the base resistance (Rb), it is necessary to increase the concentration of the emitter at the same time in order to secure the current amplification factor (hFE). When the concentration of the emitter is excessively high, the injection efficiency decreases due to bandgap narrowing, the emitter / base breakdown voltage deteriorates, and the emitter-base junction charge / discharge time constant τEB
Come to an increase. Since these parameters have a contradictory relationship, there is a limit to the speedup of the bipolar transistor.

【0005】そこで、バンドギャップをエミッタとベー
スで変えたヘテロ接合を利用することによって上記相反
する関係を取り除くことが可能になった。例えば、ベー
ス材料にシリコンよりもバンドギャップが小さいシリコ
ンゲルマニウム(SiGe)を用いたヘテロ接合が実用
的なものとして知られている。ヘテロ接合は、ホモ接合
よりもエミッタからベースへのキャリアの注入を大きく
することができる。これを利用することによりベース抵
抗(Rb )やエミッタ・ベース接合充放電時定数τEBを
増大することなく電流増幅率(hFE)を確保することが
可能になり、最大発振周波数fmax =50GHz程度の
高速バイポーラトランジスタが実現できる。
Therefore, it has become possible to eliminate the above-mentioned contradictory relationship by utilizing a heterojunction in which the band gap is changed between the emitter and the base. For example, a heterojunction using silicon germanium (SiGe) having a smaller bandgap than silicon as a base material is known as a practical one. Heterojunctions allow for greater injection of carriers from the emitter to the base than homojunctions. By utilizing this, it becomes possible to secure the current amplification factor (hFE) without increasing the base resistance (Rb) and the emitter-base junction charge / discharge time constant τ EB, and the maximum oscillation frequency fmax = about 50 GHz. A bipolar transistor can be realized.

【0006】ヘテロ接合バイポーラトランジスタの実現
にはベース層のP型不純物とゲルマニウム(Ge)の分
布の制御が重要になっている。ヘテロ接合とP−N接合
との位置がずれると寄生伝導帯障壁(Parasitic Conduc
tion Barrier)により電流増幅率(hFE)およびアーソ
ー電圧(VA)が低下する。
In order to realize a heterojunction bipolar transistor, it is important to control the distribution of P-type impurities and germanium (Ge) in the base layer. If the heterojunction and PN junction are misaligned, the parasitic conduction band barrier
The current amplification factor (hFE) and the Arsoe voltage (VA) are reduced by the action barrier.

【0007】従来のヘテロ接合バイポーラトランジスタ
の製造方法を、図5の製造工程図によって説明する。
A conventional method for manufacturing a heterojunction bipolar transistor will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG.

【0008】図5の(1)に示すように、固相拡散法に
よって、シリコン基板111の表層にN+ 型の埋め込み
コレクタ層112を形成する。その後エピタキシャル成
長法によって、シリコン基板111上にN型不純物を5
×1016個/cm3 程度含んだエピタキシャル層113
を形成する。さらに局所酸化法〔例えば、LOCOS
(Local Oxidation of Silicon)法〕によって、上記エ
ピタキシャル層113に素子分離酸化膜114を形成す
る。その後、エピタキシャル層113および素子分離酸
化膜114の各表面を平坦化する。続いてイオン注入法
によって素子分離酸化膜114の下面側にP+ 型の素子
分離拡散層115を形成し、かつ別のイオン注入法によ
ってN+ 型の埋め込みコレクタ層112に接合するN+
型のコレクタ引き出し拡散層116を形成する。
As shown in FIG. 5A, an N + type buried collector layer 112 is formed on the surface layer of the silicon substrate 111 by the solid phase diffusion method. Then, an N-type impurity is added to the silicon substrate 111 by an epitaxial growth method.
Epitaxial layer 113 containing about 10 16 pieces / cm 3
To form. Furthermore, a local oxidation method [eg, LOCOS
(Local Oxidation of Silicon) method, an element isolation oxide film 114 is formed on the epitaxial layer 113. Then, the surfaces of the epitaxial layer 113 and the element isolation oxide film 114 are flattened. Then the P + -type isolation diffusion layer 115 is formed on the lower surface side of the element isolating oxide film 114 by ion implantation, and joined by another ion implantation into the collector layer 112 buried in the N + -type N +
A collector collector diffusion layer 116 of the mold is formed.

【0009】次いで図5の(2)に示すように、上記エ
ピタキシャル層113上側の全面に、P型不純物である
ホウ素(B)を3×1019個/cm3 程度含んだシリコ
ンゲルマニウム(Si0.8 Ge0.2 )膜を30nmの厚
さに形成する。さらに、N型不純物を3×1018個/c
3 程度含んだシリコン膜を50nm〜80nmの厚さ
に形成する。
Then, as shown in FIG. 5B, silicon germanium (Si 0.8) containing about 3 × 10 19 P-type impurities of boron (B) / cm 3 is formed on the entire upper surface of the epitaxial layer 113. A Ge 0.2 ) film is formed to a thickness of 30 nm. Furthermore, 3 × 10 18 N-type impurities / c
A silicon film containing about m 3 is formed to a thickness of 50 nm to 80 nm.

【0010】そして電極とのコンタクトを取るため、イ
オン注入、活性化アニーリングを行い、上記エミッタ層
118にN型不純物を高濃度(例えば1×1020個/c
3以上飽和状態以下)にドーピングして、エミッタコ
ンタクト層119を形成する。このときの活性化アニー
リングは、850℃〜900℃程度の温度が必要であ
る。その後、パターニングしてベース層およびベース層
上のエミッタ層を形成する。
Then, in order to make contact with the electrodes, ion implantation and activation annealing are carried out, and the emitter layer 118 is heavily doped with N-type impurities (for example, 1 × 10 20 / c).
The emitter contact layer 119 is formed by doping at least m 3 and below the saturated state). The activation annealing at this time requires a temperature of about 850 ° C. to 900 ° C. Then, patterning is performed to form a base layer and an emitter layer on the base layer.

【0011】その後図5の(3)に示すように、層間絶
縁膜121を形成した後、ベース層117,エミッタコ
ンタクト層119,コレクタ引き出し拡散層116に電
極を接続するためのコンタクトホール122,123,
124を形成し、さらに各電極125,126,127
を形成する。
After that, as shown in FIG. 5C, after forming an interlayer insulating film 121, contact holes 122 and 123 for connecting electrodes to the base layer 117, the emitter contact layer 119, and the collector extraction diffusion layer 116. ,
124, and each electrode 125, 126, 127
To form.

【0012】従来技術の第2例として、ベース層、エミ
ッタ層およびエミッタコンタクト層をいわゆる低温でエ
ピタキシャル成長させて形成する方法がある。
As a second example of the prior art, there is a method of epitaxially growing a base layer, an emitter layer and an emitter contact layer at a low temperature.

【0013】また従来技術の第3例として、低温でベー
ス層およびエミッタ層をエピタキシャル成長させた後、
イオン注入法によってN型不純物領域を形成する方法が
ある。
As a third example of the prior art, after the base layer and the emitter layer are epitaxially grown at a low temperature,
There is a method of forming an N-type impurity region by an ion implantation method.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
1例の製造方法では、ベース層を形成した後に行う熱処
理の温度が800℃を越える温度になると、ベース層中
のホウ素(B)やゲルマニウム(Ge)が拡散する。そ
のため、ベース幅が広がって、ヘテロ接合とP−N接合
との位置がずれてしまう。また、シリコンゲルマニウム
(SiGe)からなるベース層は熱平衡理論より決まる
臨界膜厚を越える厚さで形成しているため、高温が加え
られると塑性変形によって転位を発生する。それがリー
クの原因になる。
However, in the manufacturing method of the first example, when the temperature of the heat treatment performed after forming the base layer exceeds 800 ° C., boron (B) or germanium ( Ge) diffuses. Therefore, the base width is widened and the positions of the heterojunction and the PN junction are displaced. Further, since the base layer made of silicon germanium (SiGe) is formed with a thickness exceeding the critical film thickness determined by thermal equilibrium theory, dislocation occurs due to plastic deformation when high temperature is applied. That causes a leak.

【0015】また、図6の不純物分布図に示すように、
エピタキシャル成長法によって形成したベース層中のホ
ウ素(B)の分布は、エピタキシャル成長の直後は破線
で示すように狭い範囲になっており、シリコンゲルマニ
ウム混晶領域と一致している。そして熱処理工程を経る
ことによって、ホウ素(B)が拡散し、実線で示すよう
にホウ素の分布が広がった。したがって、熱処理工程を
経ることによって、ベース幅は広がることになり、高速
化が困難になる。なお、図6の縦軸は不純物濃度を表
し、横軸はエミッタ,ベース,コレクタ方向の深さを表
す。
Further, as shown in the impurity distribution chart of FIG.
Immediately after the epitaxial growth, the distribution of boron (B) in the base layer formed by the epitaxial growth method is in a narrow range as indicated by the broken line, which coincides with the silicon-germanium mixed crystal region. Then, through the heat treatment step, boron (B) was diffused and the distribution of boron was broadened as shown by the solid line. Therefore, the base width is widened by the heat treatment process, which makes it difficult to increase the speed. The vertical axis of FIG. 6 represents the impurity concentration, and the horizontal axis represents the depth in the emitter, base and collector directions.

【0016】また、上記従来技術の第2例では、800
℃程度以下の低温においては、エピタキシャル成長中の
雰囲気のN型不純物が増加すると、シリコン表面はV族
元素の吸着によって化学的に不活性になる。そのため、
成長速度が著しく低下し、工業生産的に実用レベルにな
らない。
In the second example of the above-mentioned prior art, 800
If the N-type impurities in the atmosphere during the epitaxial growth increase at a low temperature of about C or lower, the silicon surface becomes chemically inactive due to the adsorption of the group V element. for that reason,
The growth rate is remarkably reduced, and it does not reach a practical level in industrial production.

【0017】さらに、上記従来技術の第3例では、活性
化および結晶性の回復に比較的高温の熱処理が必要であ
る。また、結晶回復過程において格子間シリコンが放出
され、ホウ素(B)の拡散が2桁以上大きくなるという
課題を有していた。
Further, in the third example of the prior art described above, heat treatment at a relatively high temperature is required for activation and recovery of crystallinity. Further, there is a problem that interstitial silicon is released during the crystal recovery process, and the diffusion of boron (B) increases by two digits or more.

【0018】また、イオン注入法による格子間シリコン
の放出は、多結晶シリコンでエミッタを形成した場合で
も問題になる。いわゆるIn-situ ドープト多結晶シリコ
ンの採用によって格子間シリコンの放出によるホウ素
(B)の増速拡散はなくなる。しかしながら、多結晶シ
リコンとシリコンとの界面に自然酸化膜が成長すること
なく多結晶シリコンを安定的に形成することは困難であ
るため、エミッタ抵抗が上昇するという課題を有してい
た。
Further, the emission of interstitial silicon by the ion implantation method becomes a problem even when the emitter is made of polycrystalline silicon. The adoption of so-called in-situ doped polycrystalline silicon eliminates the accelerated diffusion of boron (B) due to the emission of interstitial silicon. However, it is difficult to stably form polycrystalline silicon without growing a natural oxide film at the interface between the polycrystalline silicon and silicon, and thus there is a problem that the emitter resistance increases.

【0019】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、ベース層中の不純物を増速拡散させること
がない、ヘテロ接合の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。
The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method of manufacturing a heterojunction bipolar transistor which does not diffuse impurities in a base layer at an accelerated rate.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するためになされたバイポーラトランジスタの製造方
法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a method of manufacturing a bipolar transistor, which has been made to achieve the above object.

【0021】 すなわち、半導体基板上にベース層とな
る第1導電型の半導体膜を形成する工程と、第1導電型
の半導体膜上にエミッタ層になる第2導電型の半導体膜
を形成する工程と、プラズマドーピングによって、第2
導電型の半導体膜の表層に第2導電型の半導体膜よりも
不純物濃度が高くなる状態に不純物をドーピングして第
2導電型の高濃度層を形成する工程とを備えていること
を特徴とする。または、半導体基板の表面側に素子形成
領域を分離するための素子分離領域を形成する工程と、
前記半導体基板の表面側の全面に多結晶シリコン膜を形
成した後、前記素子分離形成領域上の該多結晶シリコン
膜に開口部を形成する工程と、前記半導体基板の表面側
の全面にベース層となる第1導電型の半導体膜を形成し
た後、該第1導電型の半導体膜上にエミッタ層になる第
2導電型の半導体膜を形成する工程と、前記第2導電型
の半導体膜上に該第2導電型の半導体膜よりも高濃度の
第2導電型の不純物を含む誘電体膜を形成する工程と、
前記誘電体膜からの固相拡散によって、前記第2導電型
の半導体膜の表層に該第2導電型の半導体膜よりも不純
物濃度が高くなる状態に不純物を固相拡散させてエミッ
タコンタクト層になる第2導電型の高濃度層を形成する
工程と、前記誘電体膜をパターニングしてエミッタ層を
形成するためのエッチングマスクを形成する工程と、前
記エッチングマスクを用いたエッチングによって、前記
第2導電型の高濃度層をパターニングしてエミッタコン
タクト層を形成するとともに前記第2導電型の膜をパタ
ーニングしてエミッタ層を形成する工程とを備えたこと
を特徴とする。または、半導体基板上にベース層になる
第1導電型の半導体膜を形成する工程と、第1導電型の
半導体膜上にエミッタ層になる第2導電型の半導体膜を
形成する工程と、第2導電型の不純物を含むもので前記
第2導電型の半導体膜上に形成した膜からの固相拡散に
よって、前記第2導電型の半導体膜の表層に該第2導電
型の半導体膜よりも不純物濃度が高くなる状態に不純物
を固相拡散させて第2導電型の高濃度層を形成する工程
とを備えたバイポーラトランジスタの製造方法におい
て、前記第1導電型の半導体膜は、シリコン−ゲルマニ
ウム化合物半導体からなることを特徴とする。
That is, a step of forming a first conductive type semiconductor film to be a base layer on a semiconductor substrate, and a step of forming a second conductive type semiconductor film to be an emitter layer on the first conductive type semiconductor film. And the second by plasma doping
And a step of forming a second-conductivity-type high-concentration layer by doping the surface layer of the conductivity-type semiconductor film with an impurity so that the impurity concentration is higher than that of the second-conductivity-type semiconductor film. To do. Or, element formation on the surface side of the semiconductor substrate
A step of forming an element isolation region for isolating the region,
Form a polycrystalline silicon film over the entire surface of the semiconductor substrate.
After the formation, the polycrystalline silicon on the device isolation formation region is formed.
The step of forming an opening in the film and the front surface side of the semiconductor substrate
A first conductivity type semiconductor film to be a base layer is formed on the entire surface of
And then becomes an emitter layer on the semiconductor film of the first conductivity type.
Forming a second conductivity type semiconductor film, and the second conductivity type
Of a higher concentration than the semiconductor film of the second conductivity type on the semiconductor film of
Forming a dielectric film containing impurities of the second conductivity type;
The second conductivity type is obtained by solid phase diffusion from the dielectric film.
Is more impure than the second conductivity type semiconductor film on the surface layer of the semiconductor film of
The solid phase diffusion of impurities in the state that the
Forming a high-concentration layer of the second conductivity type that becomes the contact layer
Process, and patterning the dielectric film to form an emitter layer.
Before forming an etching mask for forming
By the etching using the etching mask,
By patterning the high-concentration layer of the second conductivity type,
A tact layer is formed and the second conductivity type film is patterned.
Ningu to is characterized in that example Bei and forming the emitter layer. Alternatively, a step of forming a first conductive type semiconductor film to be a base layer on a semiconductor substrate, a step of forming a second conductive type semiconductor film to be an emitter layer on the first conductive type semiconductor film, Due to solid-phase diffusion from a film containing impurities of the second conductivity type formed on the semiconductor film of the second conductivity type, the semiconductor film of the second conductivity type is formed on the surface layer of the semiconductor film of the second conductivity type more than the semiconductor film of the second conductivity type. In the method of manufacturing a bipolar transistor, the method comprises: solid-phase diffusing impurities to form a second-conductivity-type high-concentration layer with a high impurity concentration, wherein the first-conductivity-type semiconductor film is silicon-germanium. It is characterized by being made of a compound semiconductor.

【0022】上記バイポーラトランジスタの製造方法で
は、プラズマドーピングにより高濃度のエミッタコンタ
クト層を形成する、あるいは固相拡散によりエミッタコ
ンタクト層を形成することから、ベース層中の不純物、
例えばホウ素(B)が拡散するような温度が加えられな
い。そのため、エミッタコンタクト層を形成する際に、
ベース層中の不純物の拡散を抑えることができる。
In the above bipolar transistor manufacturing method, since the high-concentration emitter contact layer is formed by plasma doping or the emitter contact layer is formed by solid-phase diffusion, impurities in the base layer,
For example, the temperature at which boron (B) diffuses is not applied. Therefore, when forming the emitter contact layer,
The diffusion of impurities in the base layer can be suppressed.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】本発明の第1実施形態の一例を、
図1,図2および図3の製造工程図によって説明する。
図1では本発明の特徴となる製造工程を示し、図2では
図1で示した工程よりも以前の工程を示し、図3では図
1で示した工程よりも以降の工程を示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An example of the first embodiment of the present invention will be described.
This will be described with reference to the manufacturing process diagrams of FIGS. 1, 2 and 3.
1 shows a manufacturing process which is a feature of the present invention, FIG. 2 shows a process prior to the process shown in FIG. 1, and FIG. 3 shows a process subsequent to the process shown in FIG.

【0024】図2の(1)に示すように、熱酸化法によ
って、<100>で第1導電型(以下、P型とする)の
シリコン基板11上に酸化シリコン膜12を例えば33
0nmの厚さに形成する。リソグラフィー技術(例え
ば、レジスト塗布によるレジスト膜の形成、露光、現
像、ベーキング等の処理)とそのレジスト膜(図示省
略)をエッチングマスクに用いたドライエッチング技術
とによって、コレクタを形成する領域上の上記酸化シリ
コン膜12に開口部13を形成する。その後、アッシン
グおよび洗浄処理によって、上記レジスト膜を除去す
る。
As shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 12 of, for example, 33 is formed on a <100> first conductivity type (hereinafter referred to as P type) silicon substrate 11 by a thermal oxidation method.
It is formed to a thickness of 0 nm. By a lithography technique (for example, formation of a resist film by resist application, exposure, development, baking, etc.) and a dry etching technique using the resist film (not shown) as an etching mask, the above-mentioned region on the collector is formed. The opening 13 is formed in the silicon oxide film 12. Then, the resist film is removed by ashing and cleaning.

【0025】次いで、酸化アンチモン(Sb2 3 )を
用いた固相拡散によって、上記シリコン基板11の上層
に第2導電型(以下、N型とする)、すなわちN+ 型の
コレクタ埋め込み領域14を形成する。このとき、上記
酸化シリコン膜12はこの固相拡散のマスクになる。上
記固相拡散の条件は、一例として、拡散温度:1200
℃、拡散時間:1時間に設定した。
Then, by solid phase diffusion using antimony oxide (Sb 2 O 3 ), a second conductivity type (hereinafter referred to as N type), that is, N + type collector buried region 14 is formed on the upper layer of the silicon substrate 11. To form. At this time, the silicon oxide film 12 serves as a mask for this solid phase diffusion. The solid-phase diffusion conditions are, for example, diffusion temperature: 1200
C., diffusion time: 1 hour.

【0026】その後、エッチングによって、上記酸化シ
リコン膜12を除去する。次いで図2の(2)に示すよ
うに、既知のエピタキシャル成長技術によって、上記処
理を行ったシリコン基板11上にN型のエピタキシャル
層15を形成する。このエピタキシャル層15は、例え
ばシート抵抗:0.1Ωcm〜1.0Ωcm、厚さ:
0.5μm〜1.5μmの各範囲内に形成した。
After that, the silicon oxide film 12 is removed by etching. Then, as shown in (2) of FIG. 2, an N-type epitaxial layer 15 is formed on the silicon substrate 11 which has been subjected to the above-mentioned treatment, by a known epitaxial growth technique. The epitaxial layer 15 has, for example, a sheet resistance of 0.1 Ωcm to 1.0 Ωcm and a thickness of:
It was formed in each range of 0.5 μm to 1.5 μm.

【0027】次いで熱酸化法によって、上記エピタキシ
ャル層15の表面に酸化シリコン膜(図示省略)を、例
えば50nm程度の厚さに形成する。続いて化学的気相
成長(以下、CVDという、CVDはChemical Vapour
Depositionの略)法によって、窒化シリコン(Si3
4 )膜(図示省略)を、例えば100nmの厚さに形成
する。次いで、上記エピタキシャル層15を、これから
形成する素子分離領域の厚さのおよそ半分に相当する深
さにエッチングする。その後局所酸化法〔例えば、LO
COS(Local Oxidation of Silicon)法〕によって、
エッチングした部分に素子分離領域16を、例えば80
0nmの厚さに形成する。このようにして基板10を形
成する。上記素子分離領域16は、アクティブ領域17
とコレクタ引き出し領域18とを分離する。
Next, a silicon oxide film (not shown) is formed on the surface of the epitaxial layer 15 by thermal oxidation to a thickness of, for example, about 50 nm. Then, chemical vapor deposition (hereinafter, referred to as CVD, is a chemical vapor deposition
Deposition) method is used to produce silicon nitride (Si 3 N
4 ) A film (not shown) is formed with a thickness of 100 nm, for example. Next, the epitaxial layer 15 is etched to a depth corresponding to about half the thickness of the element isolation region to be formed. After that, a local oxidation method [eg, LO
COS (Local Oxidation of Silicon) method]
The element isolation region 16 is formed in the etched portion, for example, 80
It is formed to a thickness of 0 nm. In this way, the substrate 10 is formed. The element isolation region 16 is the active region 17
And collector extraction region 18 are separated.

【0028】その後、上記局所酸化法で用いた窒化シリ
コン膜(図示省略)をエッチングによって除去する。次
いで、リソグラフィー技術(例えば、レジスト塗布によ
るレジスト膜の形成、露光、現像、ベーキング等の処
理)によって、コレクタ引き出し領域18上に開口部
(図示省略)を有するレジストマスク(図示省略)を形
成する。その後、このレジストマスクを用いたイオン注
入法によって、上記シリコン基板11にN型の不純物を
ドーピングする。上記イオン注入条件は、一例として、 注入不純物:リンイオン(P+ )、 イオン注入エネルギー:70keV、 ドーズ量:5×1015個/cm2 に設定した。その後、熱処理を行って、エピタキシャル
層15にコレクタ埋め込み領域14に接合するN+ 型の
シンカー領域19を形成する。上記熱処理条件は、一例
として、 熱処理温度:1000℃、 熱処理時間:30分 に設定した。
After that, the silicon nitride film (not shown) used in the local oxidation method is removed by etching. Next, a resist mask (not shown) having an opening (not shown) is formed on the collector extraction region 18 by a lithography technique (for example, resist film formation by resist coating, exposure, development, baking, etc.). After that, the silicon substrate 11 is doped with N-type impurities by an ion implantation method using this resist mask. The ion implantation conditions are set, for example, as follows: implantation impurities: phosphorus ions (P + ), ion implantation energy: 70 keV, dose amount: 5 × 10 15 / cm 2 . Then, heat treatment is performed to form an N + -type sinker region 19 that is joined to the collector buried region 14 in the epitaxial layer 15. As an example, the heat treatment conditions are set as follows: heat treatment temperature: 1000 ° C., heat treatment time: 30 minutes.

【0029】その後、既存の方法によって、上記局所酸
化法で形成した素子分離領域16に形成されているのい
わゆるバーズヘッドを除去して、上記素子分離領域16
上を平坦に形成する。
After that, the so-called bird's head formed in the element isolation region 16 formed by the local oxidation method is removed by the existing method, and the element isolation region 16 is removed.
Form the top flat.

【0030】次いで、リソグラフィー技術(例えば、レ
ジスト塗布によるレジスト膜の形成、露光、現像、ベー
キング等の処理)によって素子分離拡散層を形成する領
域上に開口部(図示省略)を有するレジストマスクを形
成した後、そのレジストマスクを用いたイオン注入法に
よって、素子分離領域16の下部に素子分離拡散層20
を形成する。上記イオン注入条件は、一例として、 注入不純物:ホウ素イオン(B+ )、 イオン注入エネルギー:200keV〜500keVの
範囲、 ドーズ量:1×1013個/cm2 〜1×1015個/cm
2 の範囲 に設定した。
Next, a resist mask having an opening (not shown) is formed on a region where an element isolation diffusion layer is to be formed by a lithography technique (for example, formation of a resist film by applying a resist, exposure, development, baking, etc.). After that, the element isolation diffusion layer 20 is formed below the element isolation region 16 by an ion implantation method using the resist mask.
To form. The above-mentioned ion implantation conditions are, for example, implanted impurities: boron ions (B + ), ion implantation energy: in the range of 200 keV to 500 keV, dose amount: 1 × 10 13 / cm 2 to 1 × 10 15 / cm.
Set to the range of 2 .

【0031】次いで、エッチングによって、アクティブ
領域17上に形成されている上記局所酸化法のマスクに
用いた酸化シリコン膜(図示省略)除去する。続いて図
1の(1)に示すように、CVD法によって、上記酸化
シリコン膜を除去した側の基板10の全面に、P+ 型の
多結晶シリコン膜21を、例えば20nm〜80nmの
範囲の所定の厚さに成膜する。その後イオン注入法によ
って、上記多結晶シリコン膜21にP型不純物をドーピ
ングする。上記イオン条件は、一例として、 注入不純物:二フッ化ホウ素イオン(BF2 + )、 イオン注入エネルギー:20keV〜80keVの範
囲、 ドーズ量:5×1014個/cm2 〜7×1015個/cm
2 の範囲 に設定した。
Then, by etching, the silicon oxide film (not shown) used as the mask for the above-mentioned local oxidation method formed on the active region 17 is removed. Subsequently, as shown in (1) of FIG. 1, a P + -type polycrystalline silicon film 21 having a thickness of, for example, 20 nm to 80 nm is formed on the entire surface of the substrate 10 on the side where the silicon oxide film is removed by the CVD method. A film is formed to a predetermined thickness. After that, the polycrystalline silicon film 21 is doped with a P-type impurity by an ion implantation method. The above-mentioned ion conditions are, for example, implanted impurities: boron difluoride ion (BF 2 + ), ion implantation energy: in the range of 20 keV to 80 keV, dose amount: 5 × 10 14 / cm 2 to 7 × 10 15 / cm
Set to the range of 2 .

【0032】なお、上記多結晶シリコン膜21は、CV
D法によって、いわゆるIn-situ ドープト多結晶シリコ
ンで形成することも可能である。この多結晶シリコン膜
21は、ベース引き出し電極部の抵抗を低減するととも
に、次工程のフッ酸洗浄で水素パッシベーションを確実
に行うために形成されるものである。
The polycrystalline silicon film 21 is made of CV.
It is also possible to form so-called in-situ doped polycrystalline silicon by the D method. The polycrystalline silicon film 21 is formed to reduce the resistance of the base lead electrode portion and to ensure hydrogen passivation in the subsequent step of hydrofluoric acid cleaning.

【0033】次いでリソグラフィー技術(例えば、レジ
スト塗布によるレジスト膜の形成、露光、現像、ベーキ
ング等の処理)とエッチング技術とによって、上記アク
ティブ領域17上の多結晶シリコン膜21を除去して開
口部22を形成する。
Next, the polycrystalline silicon film 21 on the active region 17 is removed by a lithographic technique (for example, resist film formation by resist coating, exposure, development, baking, etc.) and an etching technique to remove the opening 22. To form.

【0034】続いて図1の(2)に示すように、フッ酸
よる洗浄を行って、全面に水素パッシベーションを形成
する。その後、超高真空CVD法、分子線エピタキシー
および減圧CVD法のうちのいずれかの方法によって、
上記多結晶シリコン膜21側の全面に、P+ 型のシリコ
ンゲルマニウム膜23とN- 型のシリコン膜24とを順
に成膜する。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, cleaning with hydrofluoric acid is performed to form hydrogen passivation on the entire surface. Then, by any one of ultra-high vacuum CVD method, molecular beam epitaxy and low pressure CVD method,
A P + type silicon germanium film 23 and an N type silicon film 24 are sequentially formed on the entire surface of the polycrystalline silicon film 21 side.

【0035】例えば、減圧CVD法の場合には、必要に
応じて1000℃、10分間の水素(H2 )プリベーキ
ングを行った後、以下のような成膜条件にて、ベース層
になる第1導電型の半導体膜として、P+ 型のシリコン
ゲルマニウム膜23を成膜する。その成膜条件は、一例
として、 反応ガス:ジクロロシラン(SiH2 Cl2 )+モノゲ
ルマン(GeH4 )+ジボラン(B2 6 )、 成膜雰囲気の圧力:8kPa、 成膜温度:700℃ に設定した。そしてこの条件にて成膜を行い、P+ 型の
シリコンゲルマニウム膜23を、20nm〜80nmの
範囲における所定の厚さに形成した。上記成膜において
は、ホウ素(B)濃度は5×1018個/cm3 〜5×1
19個/cm3 の範囲とし、シリコンゲルマニウムの混
晶組成比はゲルマニウムを5atomic%〜20atomic%と
した。
For example, in the case of the low pressure CVD method, after performing hydrogen (H 2 ) prebaking at 1000 ° C. for 10 minutes, if necessary, a base layer to be a base layer is formed under the following film forming conditions. A P + type silicon germanium film 23 is formed as a semiconductor film of one conductivity type. The film forming conditions are, for example, reaction gas: dichlorosilane (SiH 2 Cl 2 ) + monogermane (GeH 4 ) + diborane (B 2 H 6 ), pressure of film forming atmosphere: 8 kPa, film forming temperature: 700 ° C. Set to. Then, film formation was performed under these conditions to form the P + -type silicon germanium film 23 with a predetermined thickness in the range of 20 nm to 80 nm. In the above film formation, the concentration of boron (B) is 5 × 10 18 pieces / cm 3 to 5 × 1.
The content was set to 0 19 pieces / cm 3 , and the mixed crystal composition ratio of silicon germanium was set to 5 atomic% to 20 atomic% of germanium.

【0036】次いで減圧CVD法によって、エミッタ層
になる第2導電型の半導体膜としてN- 型のシリコン膜
24を成膜する。その成膜条件は、一例として、 反応ガス:モノシラン(SiH4 )+ホスフィン(PH
3 )、 成膜雰囲気の圧力:8kPa、 成膜温度:750℃ に設定した。そしてこの条件にて成膜を行い、N- 型の
シリコン膜24を100nm〜200nmの範囲におけ
る所定の厚さに形成した。上記成膜においては、リン
(P)濃度は1×1018個/cm3 〜1×1019個/c
3 の範囲とした。P+ 型のシリコンゲルマニウム膜2
3/N- 型のシリコン膜24とも、単結晶シリコン上で
は単結晶シリコンが成長し、多結晶シリコン上では多結
晶シリコンが成長した。
Then, an N -- type silicon film 24 is formed as a second conductivity type semiconductor film to be an emitter layer by a low pressure CVD method. The film forming conditions are, for example, reaction gas: monosilane (SiH 4 ) + phosphine (PH
3 ), pressure of film forming atmosphere: 8 kPa, film forming temperature: 750 ° C. Then, film formation was performed under these conditions to form an N type silicon film 24 with a predetermined thickness in the range of 100 nm to 200 nm. In the above film formation, the phosphorus (P) concentration is 1 × 10 18 pieces / cm 3 to 1 × 10 19 pieces / c.
The range was m 3 . P + type silicon germanium film 2
For both the 3 / N type silicon film 24, single crystal silicon was grown on the single crystal silicon, and polycrystalline silicon was grown on the polycrystalline silicon.

【0037】続いて図1の(3)に示すように、プラズ
マドーピング法によって、N- 型のシリコン膜24の表
層にV族の元素を高濃度にドーピングして、不純物濃度
が5×1019個/cm3 〜5×1021個/cm3 の範
囲、望ましくは不純物濃度が1×1020個/cm3 〜2
×1021個/cm3 の範囲における所定濃度の高濃度層
になるN+ 型のシリコン層25を、例えば50nm〜1
50nmの範囲における所定の厚さに形成する。このド
ーピング条件は、一例として、 ドーピングガス;ヘリウム(He)で希釈したホスフィ
ン(PH3 )、 ドーピング雰囲気の圧力:5Pa に設定し、グロー放電によりプラズマを発生させてイオ
ンシース(図示省略)により加速し、陰極であるN-
のシリコン膜24の表層を不純物濃度が1×10 21個/
cm3 でその厚さが80nmになるように、N型の不純
物をドーピングした。
Subsequently, as shown in (3) of FIG.
By the doping method, N-Type silicon film 24 table
The layer is doped with a group V element at a high concentration to obtain an impurity concentration
Is 5 × 1019Pieces / cm3~ 5 x 10twenty onePieces / cm3Demon
Enclosure, preferably with an impurity concentration of 1 × 1020Pieces / cm3~ 2
× 10twenty onePieces / cm3High density layer with specified density in the range
Becomes N+Type silicon layer 25, for example, 50 nm to 1
It is formed to a predetermined thickness in the range of 50 nm. This
The raising conditions are, for example, Doping gas; phosphine diluted with helium (He)
(PH3), Pressure of doping atmosphere: 5 Pa , The glow discharge generates plasma, and the
N, which is a cathode, accelerated by a sheath (not shown)-Type
The impurity concentration of the surface layer of the silicon film 24 is 1 × 10 twenty oneIndividual/
cm3So that its thickness is 80 nm, N type impurity
Doped things.

【0038】上記プラズマドーピングは、200℃〜6
00℃の温度範囲における所定の温度で高濃度のドーピ
ングを行うことが可能である。そのため、ベース層にな
るシリコンゲルマニウム膜23中のホウ素(B)やゲル
マニウム(Ge)が拡散してベース幅が広がり、ヘテロ
接合とP−N接合との位置がずれるようなことがない。
また格子間シリコンの放出によるホウ素(B)の増速拡
散も生じない。また、シリコンゲルマニウム(SiG
e)混晶が塑性変形を生じることが無く、転位のない結
晶が維持される。
The plasma doping is performed at 200 ° C. to 6 ° C.
It is possible to perform high-concentration doping at a predetermined temperature in the temperature range of 00 ° C. Therefore, boron (B) or germanium (Ge) in the silicon-germanium film 23 which will be the base layer is diffused to widen the base width, and the heterojunction and the P-N junction are not displaced from each other.
Further, accelerated diffusion of boron (B) due to the emission of interstitial silicon does not occur. In addition, silicon germanium (SiG
e) The mixed crystal does not undergo plastic deformation, and a dislocation-free crystal is maintained.

【0039】次いで図1の(4)に示すように、CVD
法によって、上記N+ 型のシリコン層25上の全面に酸
化シリコン膜を、例えば100nmの厚さに成膜する。
その後リソグラフィー技術(例えば、レジスト塗布によ
るレジスト膜の形成、露光、現像、ベーキング等の処
理)とエッチング技術とによって、アクティブ領域17
におけるエミッタ形成領域上に、上記酸化シリコン膜を
残して、酸化シリコンパターン26を形成する。この
際、上記酸化シリコンパターン26は、単結晶領域上に
形成され、多結晶領域上にはかからないように形成され
る。
Then, as shown in (4) of FIG.
By the method, a silicon oxide film is formed on the entire surface of the N + type silicon layer 25 to a thickness of 100 nm, for example.
After that, the active region 17 is formed by a lithography technique (for example, resist film formation by resist coating, exposure, development, baking, etc.) and an etching technique.
A silicon oxide pattern 26 is formed on the emitter formation region in, leaving the silicon oxide film. At this time, the silicon oxide pattern 26 is formed on the single crystal region and not on the polycrystalline region.

【0040】次いで図3の(1)に示すように、エッチ
ング液に例えば水酸化カリウム(KOH)と炭酸カリウ
ム(K2 CO3 )との混合液を用いたウエットエッチン
グによって、上記酸化シリコンパターン26をエッチン
グマスクにしてN+ 型のシリコン層25とN- 型のシリ
コン膜24とをパターニングして、N+ 型のシリコン層
(25)からなるエミッタコンタクト層27を形成する
とともに、N- 型のシリコン膜(24)からなるエミッ
タ層28を形成する。上記ウエットエッチングでは、シ
リコンゲルマニウム(SiGe)に対する選択比が20
〜30になるので、P+ 型のシリコンゲルマニウム膜2
3のオーバエッチングを抑制することが可能になる。
Then, as shown in FIG. 3A, the silicon oxide pattern 26 is formed by wet etching using a mixed solution of potassium hydroxide (KOH) and potassium carbonate (K 2 CO 3 ) as an etching solution. the N + -type silicon layer 25 and N as an etching mask - by patterning the silicon film 24, to form the emitter contact layer 27 made of N + -type silicon layer (25), N - -type An emitter layer 28 made of a silicon film (24) is formed. In the above wet etching, the selection ratio to silicon germanium (SiGe) is 20.
Since it becomes ~ 30, P + type silicon germanium film 2
It becomes possible to suppress the over-etching of No. 3.

【0041】続いてフッ酸系のウエットエッチングによ
って、酸化シリコンパターン26を除去する。その後、
リソグラフィー技術(例えば、レジスト塗布によるレジ
スト膜の形成、露光、現像、ベーキング等の処理)とエ
ッチング技術とによって、P+ 型のシリコンゲルマニウ
ム膜23とP+ 型の多結晶シリコン膜21とをパターニ
ングして、アクティブ領域17上にベース層29を形成
するとともに、該ベース層29に接合するベース引き出
し電極30を形成する。
Subsequently, the silicon oxide pattern 26 is removed by wet etching using hydrofluoric acid. afterwards,
The P + -type silicon germanium film 23 and the P + -type polycrystalline silicon film 21 are patterned by a lithography technique (for example, formation of a resist film by resist coating, exposure, development, baking, etc.) and an etching technique. Then, the base layer 29 is formed on the active region 17 and the base lead electrode 30 bonded to the base layer 29 is formed.

【0042】次いで図3の(2)に示すように、CVD
法によって、エミッタコンタクト層27側の全面に酸化
シリコン膜31を、例えば300nm〜500nmの範
囲における所定の厚さに形成する。その後、リソグラフ
ィー技術(例えば、レジスト塗布によるレジスト膜の形
成、露光、現像、ベーキング等の処理)とエッチング技
術とによって、上記酸化シリコン膜31にエミッタ電極
開口部32、ベース電極開口部33、コレクタ電極開口
部34を形成する。その後、バリアメタル層と金属配線
層を形成した後、パターニングを行い、上記エミッタ電
極開口部32、ベース電極開口部33、コレクタ電極開
口部34にエミッタコンタクト層27に接続するエミッ
タ電極35、ベース引き出し電極30に接続するベース
電極36、N+ 型のシンカー領域19に接続するコレク
タ電極37を形成する。このとき、エミッタにおいて
は、先に、1×1020程度の高濃度に形成したエミッタ
コンタクト層27があるため、オーミックコンタクトを
とることができる。
Next, as shown in (2) of FIG.
By the method, a silicon oxide film 31 is formed on the entire surface on the side of the emitter contact layer 27 to have a predetermined thickness in the range of 300 nm to 500 nm, for example. Thereafter, the emitter electrode opening 32, the base electrode opening 33, and the collector electrode are formed in the silicon oxide film 31 by a lithography technique (for example, a resist film formation by resist coating, exposure, development, and baking) and an etching technique. The opening 34 is formed. Then, after forming a barrier metal layer and a metal wiring layer, patterning is performed to form the emitter electrode opening 32, the base electrode opening 33, the collector electrode opening 34, the emitter electrode 35 connected to the emitter contact layer 27, and the base extraction. A base electrode 36 connected to the electrode 30 and a collector electrode 37 connected to the N + type sinker region 19 are formed. At this time, in the emitter, since there is the emitter contact layer 27 formed at a high concentration of about 1 × 10 20 , the ohmic contact can be established.

【0043】このようにして、高濃度でかつ薄いベース
層29を有するバイポーラトランジスタ1を実現するこ
とができる。
In this way, the bipolar transistor 1 having the high concentration and thin base layer 29 can be realized.

【0044】上記バイポーラトランジスタ1の製造方法
では、プラズマドーピングによって、高濃度のエミッタ
コンタクト層27を形成することから、ベース層29に
なるP+ 型のシリコンゲルマニウム膜23中の不純物、
例えばホウ素(B)やゲルマニウム(Ge)が拡散する
ような温度が加えられない。そのため、エミッタコンタ
クト層27を形成する際に、P+ 型のシリコンゲルマニ
ウム膜23中の不純物の拡散を抑えることができる。
In the method of manufacturing the bipolar transistor 1, since the high-concentration emitter contact layer 27 is formed by plasma doping, impurities in the P + -type silicon germanium film 23 which will become the base layer 29,
For example, a temperature at which boron (B) or germanium (Ge) diffuses cannot be applied. Therefore, when the emitter contact layer 27 is formed, diffusion of impurities in the P + type silicon germanium film 23 can be suppressed.

【0045】次に本発明の第2実施形態として、固相拡
散によってエミッタコンタクト層を形成する方法の一例
を、図4の製造工程図によって説明する。図4では、上
記図1〜図3で示した構成部品と同様のものには、同一
符号を付す。
Next, as a second embodiment of the present invention, an example of a method of forming an emitter contact layer by solid phase diffusion will be described with reference to the manufacturing process chart of FIG. In FIG. 4, the same components as those shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals.

【0046】前記図2および前記図1の(1),(2)
によって説明した第1実施形態と同様にして、エミッタ
層になる第2導電型の半導体膜になるN- 型のシリコン
膜24を形成するまでの工程を行う。次いで図4の
(1)に示すように、塗布法によって、上記N- 型シリ
コン膜24上に誘電体膜であるリンドープトSOG(Sp
in on glass )膜41を、例えば100nm〜150n
mの厚さにおける所定の範囲に形成する。リン(P)は
第2導電型の不純物であるので、SOG膜41は第2導
電型の不純物を含むことになる。その後、200℃〜4
00℃の範囲における所定の温度でベーキングを行った
後、窒素(N2 )雰囲気中でハロゲンランプを照射して
500℃〜750℃の範囲、望ましくは600℃〜70
0℃の範囲における所定温度で加熱処理を行う。例え
ば、650℃で30分間加熱することで、リンドープト
SOG膜41中のリン(P)がN- 型のシリコン膜24
の表層に拡散され、N- 型のシリコン膜24の表層に2
×1020個/cm3 程度の濃度領域が100nm程度の
厚さに形成される。それが高濃度層に相当するN+ 型の
シリコン層25になる。
(1) and (2) of FIG. 2 and FIG.
Similar to the first embodiment described above, the steps up to forming the N type silicon film 24 to be the second conductivity type semiconductor film to be the emitter layer are performed. Next, as shown in (1) of FIG. 4, a phosphorus-doped SOG (Sp) film, which is a dielectric film, is formed on the N type silicon film 24 by a coating method.
in on glass) film 41, for example, 100 nm to 150 n
It is formed in a predetermined range in the thickness of m. Since phosphorus (P) is the second conductivity type impurity, the SOG film 41 contains the second conductivity type impurity. Then, 200 ℃ ~ 4
After baking at a predetermined temperature in the range of 00 ° C., a halogen lamp is irradiated in a nitrogen (N 2 ) atmosphere to radiate it in the range of 500 ° C. to 750 ° C., preferably 600 ° C. to 70 ° C.
Heat treatment is performed at a predetermined temperature in the range of 0 ° C. For example, by heating at 650 ° C. for 30 minutes, the phosphorus (P) in the phosphorus-doped SOG film 41 is an N -type silicon film 24.
On the surface layer of the N type silicon film 24.
A concentration region of about × 10 20 pieces / cm 3 is formed with a thickness of about 100 nm. It becomes the N + type silicon layer 25 corresponding to the high concentration layer.

【0047】固相拡散は750℃以下のいわゆる低温に
おいても高濃度のドーピングを行うことが可能であるた
め、ベース層になるシリコンゲルマニウム膜23中のホ
ウ素(B)やゲルマニウム(Ge)が拡散してベース幅
が広がり、ヘテロ接合とP−N接合との位置がずれるこ
とはない。格子間シリコンの放出によるホウ素(B)の
増速拡散も生じない。また、シリコンゲルマニウム(S
iGe)混晶が塑性変形を生じることが無く、転位のな
い結晶が維持される。
Since solid-phase diffusion can perform high-concentration doping even at a so-called low temperature of 750 ° C. or lower, boron (B) or germanium (Ge) in the silicon germanium film 23 serving as a base layer diffuses. As a result, the base width is widened and the positions of the heterojunction and the P-N junction are not displaced. The enhanced diffusion of boron (B) due to the emission of interstitial silicon does not occur. Also, silicon germanium (S
The iGe) mixed crystal does not undergo plastic deformation, and a dislocation-free crystal is maintained.

【0048】次いで、図4の(2)に示すように、リソ
グラフィー技術(例えば、レジスト塗布によるレジスト
膜の形成、露光、現像、ベーキング等の処理)とエッチ
ング技術とによって、上記SOG膜41をパターニング
して、アクティブ領域17におけるエミッタ形成領域上
にSOG膜(41)からなる酸化シリコンパターン42
を形成する。この酸化シリコンパターン42は、前記第
1実施形態で説明した酸化シリコンパターン(26)に
相当する。また、上記パターニングでは、上記酸化シリ
コンパターン42は、単結晶領域上に形成し、多結晶領
域上にかからないようにする。
Next, as shown in FIG. 4B, the SOG film 41 is patterned by a lithography technique (for example, resist film formation by resist application, exposure, development, baking, etc.) and an etching technique. Then, the silicon oxide pattern 42 made of the SOG film (41) is formed on the emitter formation region in the active region 17.
To form. The silicon oxide pattern 42 corresponds to the silicon oxide pattern (26) described in the first embodiment. In the patterning, the silicon oxide pattern 42 is formed on the single crystal region so as not to cover the polycrystalline region.

【0049】その後の工程は、第1の実施形態で説明し
たのと同様にして行う。上記N+ 型のシリコン層25を
形成するための熱処理は、SOG膜41をパターニング
してエッチングマスクとなる酸化シリコンパターン42
を形成した後、高濃度のエミッタコンタクト層(27)
を形成した後、またはエミッタ層(28)を形成した後
に行うこともできる。
The subsequent steps are performed in the same manner as described in the first embodiment. The heat treatment for forming the N + -type silicon layer 25 is performed by patterning the SOG film 41 to form a silicon oxide pattern 42 serving as an etching mask.
After forming, a high concentration emitter contact layer (27)
Can also be performed after formation of or after formation of the emitter layer (28).

【0050】この第2実施形態では、固相拡散によっ
て、高濃度のエミッタコンタクト層になるN+ 型のシリ
コン層25を形成することから、ベース層になるP+
のシリコンゲルマニウム膜23中の不純物、例えばホウ
素(B)やゲルマニウム(Ge)が拡散するような温度
がプロセス中に加わらない。そのため、エミッタコンタ
クト層27を形成する際に、P+ 型のシリコンゲルマニ
ウム膜23中の不純物の拡散を抑えることができる。ま
たこの第2実施形態では、第1実施形態で説明したウエ
ットエッチング用のマスクとなる酸化シリコン膜を形成
する代わりに、ドーピングに用いたSOG膜41を利用
することが可能である。このため、工程数の削減ができ
る。
In the second embodiment, since the N + type silicon layer 25 which becomes the high-concentration emitter contact layer is formed by solid phase diffusion, the P + type silicon germanium film 23 which becomes the base layer is formed. No temperature is added during the process such that impurities such as boron (B) or germanium (Ge) diffuse. Therefore, when the emitter contact layer 27 is formed, diffusion of impurities in the P + type silicon germanium film 23 can be suppressed. Further, in the second embodiment, the SOG film 41 used for doping can be used instead of forming the silicon oxide film serving as the mask for wet etching described in the first embodiment. Therefore, the number of steps can be reduced.

【0051】または上記第2実施形態において、固相拡
散を行う前にSOG膜41で酸化シリコンパターン42
を形成した後、もしくはさらにその酸化シリコンパター
ン42をエッチングマスクに用いたエッチングによって
- 型のシリコン膜24でエミッタ層を形成した後のい
ずれかで、酸化シリコンパターン42からの固相拡散に
よって、エミッタ層の表層にこのエミッタ層よりも高濃
度のエミッタコンタクト層を形成してもよい。
Alternatively, in the second embodiment, the silicon oxide pattern 42 is formed on the SOG film 41 before the solid phase diffusion.
Either by forming the emitter layer with the N type silicon film 24 by etching using the silicon oxide pattern 42 as an etching mask, by solid phase diffusion from the silicon oxide pattern 42. An emitter contact layer having a higher concentration than this emitter layer may be formed on the surface layer of the emitter layer.

【0052】上記各実施形態の説明では、NPNヘテロ
接合バイポーラトランジスタをもって説明したが、本発
明はPNPヘテロ接合バイポーラトランジスタにも適用
できる。その場合は、上記説明における導電型を逆導電
型にすればよい。
In the above description of each embodiment, the NPN heterojunction bipolar transistor has been described, but the present invention can be applied to the PNP heterojunction bipolar transistor. In that case, the conductivity type in the above description may be reversed.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上、説明したように本発明によれば、
プラズマドーピングまたは固相拡散により高濃度のエミ
ッタコンタクト層を形成したので、ベース層中の不純物
が拡散するような高温がかからない。そのため、ベース
層中の不純物拡散は起こらないので、このベース層を高
濃度でかつ薄く形成できる。そのため、高速バイポーラ
トランジスタの実現が可能になる。
As described above, according to the present invention,
Since the high-concentration emitter contact layer is formed by plasma doping or solid phase diffusion, a high temperature such as diffusion of impurities in the base layer is not applied. Therefore, the impurity diffusion in the base layer does not occur, so that the base layer can be formed with a high concentration and thinly. Therefore, a high speed bipolar transistor can be realized.

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

【図1】本発明の第1実施形態に係わる製造工程図であ
る。
FIG. 1 is a manufacturing process diagram according to a first embodiment of the present invention.

【図2】第1実施形態を説明する製造工程図である。FIG. 2 is a manufacturing process diagram illustrating the first embodiment.

【図3】第1実施形態を説明する製造工程図である。FIG. 3 is a manufacturing process diagram illustrating the first embodiment.

【図4】本発明の第2実施形態に係わる製造工程図であ
る。
FIG. 4 is a manufacturing process diagram according to the second embodiment of the present invention.

【図5】従来の技術に係わる製造工程図である。FIG. 5 is a manufacturing process diagram according to a conventional technique.

【図6】不純物分布の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of impurity distribution.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 バイポーラトランジスタ 10 基板 23 P+ 型のシリコンゲルマニウム膜 24 N- 型のシリコン膜 25 N+ 型のシリコン層 28 エミッタ層 29 ベース層1 bipolar transistor 10 substrate 23 P + type silicon germanium film 24 N type silicon film 25 N + type silicon layer 28 emitter layer 29 base layer

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 半導体基板上にベース層になる第1導電
型の半導体膜を形成する工程と、 第1導電型の半導体膜上にエミッタ層になる第2導電型
の半導体膜を形成する工程と、 プラズマドーピングによって、前記第2導電型の半導体
膜の表層に該第2導電型の半導体膜よりも不純物濃度が
高くなる状態に不純物をドーピングして第2導電型の高
濃度層を形成する工程とを備えたことを特徴とするバイ
ポーラトランジスタの製造方法。
1. A step of forming a first conductive type semiconductor film which becomes a base layer on a semiconductor substrate, and a step of forming a second conductive type semiconductor film which becomes an emitter layer on the first conductive type semiconductor film. And by plasma doping, impurities are doped into the surface layer of the second-conductivity-type semiconductor film such that the impurity concentration is higher than that of the second-conductivity-type semiconductor film to form a second-conductivity-type high-concentration layer. A method of manufacturing a bipolar transistor, comprising:
【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、 前記第1導電型の半導体膜は、シリコン−ゲルマニウム
化合物半導体からな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. The method for manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, wherein the first conductive type semiconductor film is made of a silicon-germanium compound semiconductor.
【請求項3】 半導体基板の表面側に素子形成領域を分
離するための素子分離領域を形成する工程と、 前記半導体基板の表面側の全面に多結晶シリコン膜を形
成した後、前記素子分離形成領域上の該多結晶シリコン
膜に開口部を形成する工程と、 前記半導体基板の表面側の全面にベース層となる第1導
電型の半導体膜を形成した後、該第1導電型の半導体膜
上にエミッタ層になる第2導電型の半導体膜を形成する
工程と、 前記第2導電型の半導体膜上に該第2導電型の半導体膜
よりも高濃度の第2導電型の不純物を含む誘電体膜を形
成する工程と、 前記誘電体膜からの固相拡散によって、前記第2導電型
の半導体膜の表層に該第2導電型の半導体膜よりも不純
物濃度が高くなる状態に不純物を固相拡散させてエミッ
タコンタクト層になる第2導電型の高濃度層を形成する
工程と、 前記誘電体膜をパターニングしてエミッタ層を形成する
ためのエッチングマスクを形成する工程と、 前記エッチングマスクを用いたエッチングによって、前
記第2導電型の高濃度層をパターニングしてエミッタコ
ンタクト層を形成するとともに前記第2導電型の膜をパ
ターニングしてエミッタ層を形成する工程とを備えたこ
とを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
3. A process for forming a device isolation region for isolating an element forming region on the surface side of the semiconductor substrate, after forming a polycrystalline silicon film over the whole surface on the front side of the semiconductor substrate, the element isolation formed Forming an opening in the polycrystalline silicon film on the region, and forming a first conductive type semiconductor film serving as a base layer on the entire surface of the semiconductor substrate on the front surface side, and then forming the first conductive type semiconductor film Forming a second conductive type semiconductor film to be an emitter layer thereon; and including a second conductive type impurity having a higher concentration than the second conductive type semiconductor film on the second conductive type semiconductor film. By the step of forming a dielectric film and the solid phase diffusion from the dielectric film, impurities are added to the surface layer of the second conductivity type semiconductor film so that the impurity concentration is higher than that of the second conductivity type semiconductor film. Second solid-phase diffusion to form emitter contact layer A step of forming a high-concentration layer of a conductive type; a step of patterning the dielectric film to form an etching mask for forming an emitter layer; and a step of etching using the etching mask. And a step of patterning the high-concentration layer to form an emitter contact layer and patterning the second conductivity type film to form an emitter layer.
【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、 前記第1導電型の半導体膜は、シリコン−ゲルマニウム
化合物半導体からな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. The method for manufacturing a bipolar transistor according to claim 3, wherein the first conductive type semiconductor film is made of a silicon-germanium compound semiconductor.
【請求項5】 半導体基板上にベース層になる第1導電
型の半導体膜を形成する工程と、 第1導電型の半導体膜上にエミッタ層になる第2導電型
の半導体膜を形成する工程と、 第2導電型の不純物を含むもので前記第2導電型の半導
体膜上に形成した膜からの固相拡散によって、前記第2
導電型の半導体膜の表層に該第2導電型の半導体膜より
も不純物濃度が高くなる状態に不純物を固相拡散させて
第2導電型の高濃度層を形成する工程とを備えた バイポ
ーラトランジスタの製造方法において、 前記第1導電型の半導体膜は、シリコン−ゲルマニウム
化合物半導体からな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. A first conductive material serving as a base layer on a semiconductor substrate.
-Type semiconductor film forming step, and second-conductivity-type semiconductor layer to be an emitter layer on the first-conductivity-type semiconductor film
The step of forming a semiconductor film, and the second conductivity type semiconductor containing impurities of the second conductivity type.
By the solid phase diffusion from the membrane formed on the body membrane, the second
The second conductivity type semiconductor film is formed on the surface of the conductivity type semiconductor film.
Even if the impurity concentration is high,
A method of manufacturing a bipolar transistor, comprising the step of forming a second-concentration-type high-concentration layer , wherein the first-conductivity-type semiconductor film is made of a silicon-germanium compound semiconductor. Of manufacturing bipolar transistor.
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