JP4906267B2

JP4906267B2 - 半導体装置及びその製造方法

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Publication number: JP4906267B2
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Inventors: 秀二藤原
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Description

本発明は、双極性トランジスタを備える半導体装置及びその製造方法に関する。

図８に、例えば特許文献１等に見られる、一般的な双極性トランジスタの素子断面構造を示す。同図８に示すように、双極性トランジスタ５０は、Ｐ型シリコン基板５１の内部に、イオン注入で形成されたＮ型導電層のコレクタ領域５２と、Ｐ型シリコン基板５１の主表面Ｓに形成されたＰ型導電層のベース領域５３及びＮ型導電層のエミッタ領域５４とを有して構成されている。

Ｐ型シリコン基板５１の主表面Ｓには、異方性エッチングで形成されたトレンチ（溝）内に酸化膜を埋め込んだ浅溝素子分離構造、いわゆるＳＴＩ（ＳｈａｌｌｏｗＴｒｅｎｃｈＩｓｏｌａｔｉｏｎ）構造５５が形成され、主表面Ｓが２つの活性領域５６，５７に絶縁分離されている。そしてそれらの一方（活性領域５６）に、Ｎ型高濃度層からなるコレクタ引出部５８が形成され、他方（活性領域５７）に上記ベース領域５３及びエミッタ領域５４が形成されている。

なおコレクタ領域５２のＮ型不純物は、ＳＴＩ構造５５の下端よりも深くに、不純物濃度が特に高く、コレクタ−エミッタ導通時のコレクタ領域５２における主たる導電経路となる高濃度層５２ａが形成されており、主表面Ｓの近傍では不純物濃度が低くなるように形成されている。こうしたコレクタ領域５２のＮ型不純物の濃度分布は、例えば図９の曲線Ｌ１に示されるようになっている。
特開２００４−８７５９９号公報特開２００４−７９７１９号公報

ところで、こうした双極性トランジスタ５０のトランジスタ特性の改善には、コレクタ抵抗の低減が有効である。こうしたコレクタ抵抗の低減は、コレクタ領域５２形成時のＮ型不純物の注入量を増加させることで容易に達成することができる。この場合のコレクタ領域５２のＮ型不純物の濃度分布は、例えば図９の曲線Ｌ２に示すようになり、コレクタ引出部５８近傍のＮ型不純物濃度が高まってコレクタ抵抗が低減されるようになる。しかしながら、単純に不純物注入量を増大させただけでは、コレクタ領域５２とベース領域５３との界面付近のＮ型不純物濃度も高まってしまい、エミッタ−コレクタ間の耐圧ＢＶｃｅｏが低下するという背反を招いてしまう。

一方、コレクタ引出部５８を深く形成することでも、コレクタ抵抗の低減が可能ではある。しかしながら、コレクタ引出部５８を深くしようとすると、コレクタ引出部５８は横方向にも広がってしまうため、エミッタ−コレクタ間の短絡等を招く虞がある。

なお特許文献２には、上記エミッタ−コレクタ間の耐圧ＢＶｃｅｏの低下を回避しつつ、コレクタ抵抗を低減可能な半導体装置が開示されている。図１０に示すように、同文献２の双極性トランジスタ５０’では、ベース領域５３直下の領域を除いたコレクタ領域５２に、コレクタ領域５２よりもＮ型不純物濃度の高い高濃度注入層５９を部分的に形成するようにしている。こうした高濃度注入層５９の形成された双極性トランジスタ５０’で
は、ベース領域５３の付近のＮ型不純物の濃度を高めることなく、コレクタ引出部５８近傍のＮ型不純物の濃度を局所的に高めることができる。そのため、エミッタ−コレクタ間の耐圧ＢＶｃｅｏの低下を抑えつつ、コレクタ抵抗を低減することが可能となる。

しかしながら、そうした望ましい特性を得るには、コレクタ領域５２及び高濃度注入層５９の双方におけるＮ型不純物の濃度分布を高精度に制御しなければならず、製造プロセスの確立に難があり、その実現は容易とは言い難い。また不純物濃度の高い高濃度注入層５９をかように広範囲に、且つ深くまで形成すれば、ＳＴＩ構造５５による絶縁分離が損なわれ、エミッタ−コレクタ間の短絡等を招く虞もある。

本発明は、こうした実状に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、双極性トランジスタのコレクタ抵抗の低減を、より容易且つ的確に図ることのできる半導体装置及びその製造方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、第１導電体型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電体型のコレクタ領域と、前記半導体基板の主表面から形成され、前記主表面側を少なくとも２つの活性領域へと分離する溝と、前記主表面と平坦になるように前記溝を埋設する絶縁膜と、前記一方の活性領域に形成された第２導電体型のコレクタ引出部と、前記他方の活性領域上に形成された第１導電体型のベース領域および第２導電体型のエミッタ領域とを有して構成された双極性トランジスタを備え、前記コレクタ引出部は、前記絶縁膜の側壁に沿って、前記絶縁膜の底面よりも深い拡散領域を有し深くまで拡散し、前記主表面から前記コレクタ領域の不純物濃度のピークまでの深さは、前記一方の活性領域の下方よりも、前記絶縁膜下方の方が浅くなり、且つ、前記コレクタ領域は、少なくとも前記コレクタ引出部の周囲を囲む前記絶縁膜の底面の周縁部に沿って配置され、前記一方の活性領域下方での前記不純物濃度のピークまでの深さと前記絶縁膜下方の前記不純物濃度のピークまでの深さとの差は、０．１〜０．３μｍとすることを特徴とする。

また請求項２に記載の発明は、第１導電体型の半導体基板の内部に形成される第２導電体型のコレクタ領域と、前記半導体基板の主表面から形成され、前記主表面側を少なくとも２つの活性領域へと分離する溝と、前記主表面と平坦になるように前記溝を埋設する絶縁膜と、前記一方の活性領域に形成される第２導電体型のコレクタ引出部と、前記他方の活性領域上に形成される第１導電体型のベース領域及び第２導電体型のエミッタ領域と、を有して構成される双極性トランジスタを備える半導体装置の製造方法であって、前記半導体基板の主表面に前記溝を形成し、前記溝を前記絶縁膜にて埋設し、前記絶縁膜の表面と前記主表面とを平坦面に形成する工程と、前記半導体基板上面からイオン注入を行い、前記絶縁膜の側壁に沿って、前記絶縁膜の底面よりも深くまで拡散するように前記コレクタ引出部を形成する工程と、前記半導体基板に対してその主表面に垂直な角度でイオン注入を行い、前記主表面から前記コレクタ領域の不純物濃度のピークまでの深さが、前記一方の活性領域の下方よりも、前記絶縁膜下方の方が浅くなり、且つ、少なくとも前記コレクタ引出部の周囲を囲む前記絶縁膜の底面の周縁部に沿って、前記コレクタ領域の不純物濃度のピークまでの深さの浅い領域が配置されるように、前記コレクタ領域を形成する工程と、前記コレクタ領域の形成された前記半導体基板の前記他方の活性領域上に、前記ベース領域及び前記エミッタ領域をそれぞれ形成する工程と、を有することを特徴とする。

請求項１に記載の構成では、浅溝素子分離構造の直下のコレクタ領域の形成深さが浅くなっているため、浅溝素子分離構造に接するコレクタ引出部の周縁付近でのコレクタ領域の不純物濃度は高くなり、コレクタ抵抗が低減されるようになる。一方、ベース領域及びエミッタ領域の形成される活性領域の直下のコレクタ領域の形成深さは深くなっているため、エミッタ−コレクタ間の耐圧の低下は抑えられるようになる。

なおこうした半導体装置は、例えば請求項２に記載の方法で容易に形成することができる。すなわち請求項２に記載の製造方法では、半導体基板の主表面に浅溝素子分離構造を形成した後、その主表面に垂直な角度でイオン注入を行ってコレクタ領域を形成するようにしている。このとき、主表面に半導体が露出した活性領域では、半導体の結晶構造がダイアモンド構造となっており、主表面に垂直方向に原子が配列されていることから、チャネリングが発生して、より深くまで不純物が注入されるようになる。一方、アモルファス構造の酸化膜の形成された浅溝素子分離構造の形成領域では、注入されたイオンが浅溝素子分離構造の内部で拡散されるため、不純物の注入深さは浅くなる。こうしてコレクタ領域を形成した半導体基板の主表面にベース領域及びエミッタ領域を形成すれば、請求項１に記載の半導体装置が製造されるようになる。

本発明の半導体装置及びその製造方法によれば、双極性トランジスタのコレクタ抵抗の低減を、より容易且つ的確に図ることができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を、図１〜図６を参照して詳細に説明する。

まずここでは、本実施形態の半導体装置の双極性トランジスタ１０の構造を、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態の半導体装置における双極性トランジスタ１０の素子断面構造を示している。

同図１に示すように、双極性トランジスタ１０は大きくは、ＮＰＮ接合型のトランジスタとして構成されており、イオン注入によってＰ型シリコン基板１１に形成されたＮ型導電層のコレクタ領域１２と、そのコレクタ領域１２上に形成されたＰ型導電層のベース領域１３及びＮ型導電層のエミッタ領域１４とを備えている。また本実施形態の双極性トランジスタ１０は、ベース領域１３の上にエミッタ領域１４の積層された縦型の双極性トランジスタとなっている。

コレクタ領域１２の内部には、主表面Ｓからある程度の深さの位置に、Ｎ型不純物の濃度が特に高い高濃度層１２ａが形成されている。この高濃度層１２ａは、エミッタ−コレクタ導通時にコレクタ領域１２内部での主たる導電経路となる。

Ｐ型シリコン基板１１の主表面Ｓには、浅溝素子分離構造、いわゆるＳＴＩ構造１５が形成されている。ＳＴＩ構造１５には、Ｐ型シリコン基板１１の主表面Ｓから一定の深さ（例えば０．３５マイクロメータ）まで、酸化膜の埋め込まれたトレンチが形成されている。こうしたＳＴＩ構造１５は、コレクタ領域１２の形成されたＰ型シリコン基板１１の主表面Ｓを、シリコンの露出した２つの活性領域１６，１７に絶縁分離する。またＳＴＩ構造１５は、コレクタ領域１２の周囲にも設けられ、それにより双極性トランジスタ１０が他の素子から絶縁分離されてもいる。

こうしたＳＴＩ構造１５によって絶縁分離された活性領域の一方（活性領域１７）には、上記ベース領域１３及びエミッタ領域１４が形成され、他方（活性領域１６）には、高濃度のＮ型不純物の注入されたコレクタ引出部１８が形成されている。コレクタ引出部１８の下層は、ＳＴＩ構造１５の下層よりも下方に迫り出すように形成されている。そしてコレクタ引出部１８にコレクタ電極を、ベース領域１３にベース電極を、エミッタ領域１４にエミッタ電極を電気接続することで、双極性トランジスタ１０が形成されている。

さてこうした本実施形態の半導体装置では、主表面Ｓからのコレクタ領域１２の形成深さが、ＳＴＩ構造１５の直下と活性領域１６，１７の直下とで異なるようになっている。具体的には、ＳＴＩ構造１５直下におけるコレクタ領域１２の形成深さｄ１は、活性領域１６，１７直下におけるコレクタ領域１２の形成深さｄ２に比して浅くされている（ｄ１＜ｄ２）。またこれとともに、ＳＴＩ構造１５の直下では、活性領域１６，１７に比して、コレクタ領域１２における主表面Ｓからの上記高濃度層１２ａの形成深さも浅くされている。

こうした双極性トランジスタ１０では、ベース領域１３及びエミッタ領域１４の形成された活性領域１７の直下におけるコレクタ領域１２の形成深さｄ２を、エミッタ−コレクタ間の耐圧ＢＶｃｅｏを十分に確保し得るだけ確保しつつも、ＳＴＩ構造１５の直下におけるコレクタ領域１２の形成深さｄ１は浅くすることができる。そのため、同図１に破線円で示されるコレクタ引出部１８の周縁付近では、ＳＴＩ構造１５直下の浅く形成された高濃度層１２ａと近接するようになり、コレクタ引出部１８とコレクタ領域１２の高濃度
層１２ａとの導電抵抗が低く抑えられ、ひいてはコレクタ抵抗の低減が図られるようになる。

次に、こうした本実施形態の半導体装置の製造手順について、図２〜図６を併せ参照して説明する。この半導体装置での双極性トランジスタ１０の製造は、以下の態様で行われる。

まずＰ型シリコン基板１１の主表面Ｓに、図２に示すようにＳＴＩ構造１５を形成する。ＳＴＩ構造１５は、例えば異方エッチング等によってＰ型シリコン基板１１の主表面Ｓに、一定深さのトレンチを上記活性領域１６，１７を囲むように形成した後、その内部に酸化膜を埋め込み、更に主表面Ｓを平坦化することで形成される。

次に、Ｐ型シリコン基板１１の活性領域１６以外の部分にマスクを施した後、Ｎ型不純物のイオン注入を行って活性領域１６に高濃度のＮ型導電層を形成することで、図３に示すようにコレクタ引出部１８を形成する。このときのイオン注入は、例えば５０〜１０００ｋｅＶ程度の加速エネルギでリン（Ｐ）イオンを、１平方センチメートル当たり１×１０の１４乗個〜１×１０の１６乗個の密度で注入することで行われる。

続いてコレクタ領域１２を形成するためのイオン注入が行われる。一般には、こうしたシリコン基板へのイオン注入は、主表面Ｓの垂直方向から若干（例えば７°）傾斜した角度で行われる。これは、基板のシリコン結晶がダイアモンド構造をなし、主表面Ｓの垂直方向に原子が配列していることから、結晶軸に沿った主表面Ｓの垂直方向にイオン注入を行うと、一部のイオンが原子と殆ど衝突せずに基板深部まで異常透過する現象、いわゆるチャネリング現象が発生してしまうからである。すなわち、一般には、シリコンの結晶軸に対して若干傾斜した角度でイオン注入を行うことで、注入したイオンが万遍なく原子に衝突されるようにして、チャネリング現象の発生を回避するようにしている。

しかしながら、本実施形態では、ここでのコレクタ領域１２の形成に係るイオン注入を、敢えて図４に示すように、主表面Ｓに垂直な角度で行うようにしている。以下に、その理由を説明する。

主表面Ｓにシリコン結晶が露出した活性領域１６，１７では、主表面Ｓに垂直な角度でイオン注入を行えば、当然、上記のようなチャネリング現象が発生し、Ｎ型不純物がＰ型シリコン基板１１のより深くまで添加されるようになる。一方、主表面ＳのＳＴＩ構造１５の形成された領域では、ＳＴＩ構造１５を形成するシリコン酸化膜がアモルファス構造をなしているため、主表面Ｓに垂直な角度でイオンを注入しても、チャネリング現象は発生せず、Ｎ型不純物の添加される領域の深さは浅くなる。そのため、ＳＴＩ構造１５の形成後、主表面Ｓに垂直な角度でイオン注入を行えば、ＳＴＩ構造１５の直下におけるコレクタ領域１２の形成深さｄ２のみを局所的に浅くすることができる。

こうした垂直イオン注入によるコレクタ領域１２の形成は、例えばリン（Ｐ）をＮ型不純物として用い、２００〜２０００ｋｅＶの加速エネルギで、１平方センチメートル当たり１×１０の１３乗個〜１×１０の１５乗個の密度でイオンを注入することで行うことができる。

図５（ａ）の曲線Ｌ３は、主表面Ｓに垂直な角度でリンを７００ｋｅＶの加速エネルギで注入したときの、活性領域１６，１７直下のコレクタ領域１２におけるＮ型不純物の濃度分布を示している。また同図５（ａ）には、主表面Ｓの垂直方向から７°傾斜した角度で９００ｋｅＶの加速エネルギによってリンをイオン注入したときの、活性領域１６，１７直下のコレクタ領域１２におけるＮ型不純物の濃度分布が、曲線Ｌ４で併せ示されてい
る。なお図５（ａ），（ｂ）には、ＳＴＩ構造１５の下面とＰ型シリコン基板１１との界面（ＳＴＩ／Ｓｉ界面）の深さが点線で表されている。

同図５（ａ）に示されるように、垂直注入した場合には、チャネリング現象が発生するため、加速エネルギが低いにも拘わらず、不純物濃度がピークとなる位置の主表面Ｓからの深さｐ０（同図５（ａ）の例では約０．８マイクロメータ）の近傍までは、７°傾斜した角度で注入した場合とほぼ同じＮ型不純物の濃度分布を示す。そのため、それら両者の濃度分布に形成されたコレクタ領域を有する双極性トランジスタは、ほぼ同程度のエミッタ−コレクタ間の耐圧ＢＶｃｅｏを示すことになる。

一方、図５（ｂ）の曲線Ｌ５は、主表面Ｓに垂直な角度でリンを７００ｋｅＶの加速エネルギで注入したときの、ＳＴＩ構造１５直下のコレクタ領域１２におけるＮ型不純物の濃度分布を示している。また同図５（ｂ）には、主表面Ｓの垂直方向から７°傾斜した角度で９００ｋｅＶの加速エネルギによってリンをイオン注入したときの、ＳＴＩ構造１５直下のコレクタ領域１２におけるＮ型不純物の濃度分布が、曲線Ｌ６で併せ示されている。同図５（ｂ）に示すように、ＳＴＩ構造１５の直下では、いずれの場合にもチャネリング現象は発生しないため、注入時の加速エネルギの低い分、垂直イオン注入時の方がコレクタ領域１２の形成深さが浅くなる。なお同図５（ｂ）に示される例では、垂直注入時の不純物濃度がピークとなる位置の主表面Ｓからの深さｐ１が、７°の角度で注入した場合の深さｐ１’よりも約０．２マイクロメータほど浅くなっている。

以上のような垂直イオン注入により、図６に示すように、活性領域１６，１７の直下に比して、ＳＴＩ構造１５の直下の形成深さの浅いコレクタ領域１２が形成される。こうしたコレクタ領域１２を有する双極性トランジスタ１０は、上述したように耐圧ＢＶｃｅｏを低下させずに、コレクタ抵抗を低減することができる。

なお上述したコレクタ領域の形成深さの設定によるコレクタ抵抗の低減効果は、以下の調査結果によっても確認されている。この調査では、ＳＴＩ構造１５直下のコレクタ領域１２の形成深さの異なる複数の双極性トランジスタを製作し、各双極性トランジスタのコレクタ抵抗を測定することで、コレクタ領域１２の形成態様がコレクタ抵抗に与える影響を確認したものである。ここで製作した各双極性トランジスタはいずれも、活性領域１６，１７の直下に対しては、主表面Ｓに垂直な角度で７００ｋｅＶの加速エネルギでリンを注入している。一方、ＳＴＩ構造１５の直下に対しては、各双極性トランジスタでリン注入時の加速エネルギを変えることで、該当部位のコレクタ領域１２の形成深さをトランジスタ毎に異ならせるようにしている。ちなみに各双極性トランジスタでは、ＳＴＩ構造１５の厚さ（主表面ＳからＳＴＩ構造１５の底面までの深さ）は、０．３５マイクロメータとされており、またコレクタ引出部１８は、１００ｋｅＶの加速エネルギでリンのイオン注入にて形成されている。

そうした調査の結果を、図７に示す。同図のグラフの縦軸は、各双極性トランジスタのコレクタ抵抗を、また同図のグラフの横軸は、各双極性トランジスタにおける下記深さｐ０と深さｐ１との差Δｐ（＝ｐ０−ｐ１）をそれぞれ示している。すなわち、図６に示すように、深さｐ０は、各双極性トランジスタの活性領域１６，１７の直下のコレクタ領域１２において、その不純物濃度がピークとなる位置の主表面Ｓからの深さを表し、また深さｐ１は、各双極性トランジスタのＳＴＩ構造１５直下のコレクタ領域１２における同様の深さをそれぞれ表している。

図７のグラフに示されるように、上記深さの差Δｐが０〜０．２５マイクロメータ付近までは、コレクタ抵抗は、同深さの差Δｐの増大、すなわちＳＴＩ構造１５の直下におけるコレクタ領域１２の形成深さの減少とともに減少していく。これは上述したように、Ｓ
ＴＩ構造１５下のコレクタ領域１２の高濃度層１２ａが浅くなるにつれ、図１の破線円に示されるコレクタ引出部１８周縁部がＳＴＩ構造１５下の高濃度層１２ａと近接するためである。一方、上記深さの差Δｐが０．２５マイクロメータ付近を超えて更に大きくなると、同深さの差Δｐの増大とともにコレクタ抵抗が増加していく。これは、高濃度層１２ａがある程度よりも浅くなると、その一部がＳＴＩ構造１５内に入り込んでしまい、ＳＴＩ構造１５下の導電層の幅が狭くなってしまうためである。

以上の調査は、活性領域１６，１７下とＳＴＩ構造１５下で別々に注入を行ってコレクタ領域１２を形成した双極性トランジスタを対象としたものではあるが、そうしたイオン注入態様が上記傾向に与える影響は殆ど無く、活性領域１６，１７の直下とＳＴＩ構造１５の直下とに同時に注入を行った場合にも同様の傾向が見られると考えられる。本実施形態の双極性トランジスタ１０では、活性領域１６，１７の直下とＳＴＩ構造１５の直下とのコレクタ領域１２の形成に係るイオン注入を同時に行ってはいるが、そのイオン注入を主表面Ｓに垂直な角度で行うことで、ＳＴＩ構造１５の直下での上記深さｐ１は活性領域１６，１７の直下での上記深さｐ０に比して０．２マイクロメータほど浅くされている。こうした深さの差Δｐは、上記調査結果において、コレクタ抵抗が最小となる値とほぼ一致しており、コレクタ抵抗の低減が効果的に図られていることが分かる。

なお上記調査に用いた各双極性トランジスタでは、活性領域１６，１７の直下に対するイオン注入の加速エネルギを７００ｋｅＶで行っていたが、このときの加速エネルギをより高くすれば、コレクタ抵抗が最小となる上記深さの差Δｐの値は、上記調査結果に示される値（約０．２５マイクロメータ）よりも大きくなる。また上記イオン注入時の加速エネルギをより低くすれば、コレクタ抵抗が最小となる上記深さの差Δｐの値は、上記調査結果に示される値よりも小さくなる。またそうした値は、ＳＴＩ構造１５の厚さやコレクタ引出部１８の形成深さ等によっても変化する。いずれにせよ、上記深さの差Δｐが適度な値となるように加速エネルギを適宜に調整してイオンの垂直注入を行えば、コレクタ領域１２の形成深さが一律の、すなわち上記深さの差Δｐがゼロの従来の構造に比して、コレクタ抵抗を低減することが可能である。ちなみに一般的な双極性トランジスタでは、上記深さの差Δｐを０．１〜０．３マイクロメータの範囲に設定すれば、コレクタ抵抗の低減が効果的になされるようになる。

ところで、図６には、耐圧ＢＶｃｅｏを同等、すなわち活性領域１７の直下における高濃度層１２ａの深さを同程度とし、且つ全体的にその形成深さが均一となるように形成したときのコレクタ領域の形成範囲を、二点鎖線で示している。同図に示すように、本実施形態の双極性トランジスタ１０においては、耐圧ＢＶｃｅｏが同等であっても、Ｐ型シリコン基板１１と接するコレクタ領域１２の側面成分の高さｈ１は、コレクタ領域を均一の深さで形成した場合の同高さｈ０よりも小さくなっている。そのため、本実施形態の双極性トランジスタ１０では、コレクタ領域１２の周辺側面面積を縮小して、導電型の異なるコレクタ領域１２とＰ型シリコン基板１１との界面に発生する容量の、すなわちコレクタ−基板間容量の周辺側面成分を低減することもできる。そしてそうした周辺側面成分の低減を通じて、トランジスタ全体のコレクタ−基板間容量を低減することが可能となっている。

以上説明した本実施形態では、Ｐ型シリコン基板１１が上記第１導電型の半導体基板に、Ｎ型導電層のコレクタ領域１２が上記第２導電型のコレクタ領域に、Ｐ型導電層のベース領域１３が上記第１導電型のベース領域に、Ｎ型導電層のエミッタ領域１４が上記第２導電型のエミッタ領域に、それぞれ相当する構成となっている。

以上説明した本実施形態によれば、次の効果を奏することができる。

（１）エミッタ−コレクタ間の耐圧ＢＶｃｅｏを低下させることなく、好適にコレクタ
抵抗を低減することができる。

（２）主表面Ｓの構成物質の性状の違いを利用して、コレクタ領域１２形成時のイオン注入の角度を変更するだけの簡易な工程の変更で、コレクタ領域１２の形成深さを変化させている。そのため、上記（１）に記載のような好適な特性を有する双極性トランジスタ１０を容易に製造することができる。

（３）コレクタ−基板間容量の周辺側面成分を低減し、ひいてはトランジスタ全体のコレクタ−基板間容量の低減が可能となる。

なお以上説明した本実施形態は、次のように変更して実施することもできる。

・ＳＴＩ構造１５の直下と活性領域１６，１７の直下とで上記実施形態のようにコレクタ領域１２の形成深さを変えることができるのであれば、その製造方法は、上記実施形態に例示したものに限らず適宜変更しても良い。そうした場合にも、上記（１）及び（３）に記載の効果を得ることはできる。例えば上述した調査で用いたように、ＳＴＩ構造１５の直下と活性領域１６，１７の直下とで条件を変えて別々にイオン注入を行うことでも、ＳＴＩ構造１５の直下のコレクタ領域１２の形成深さを活性領域１６，１７の直下に比して浅くすることが可能である。

・上記実施形態では、ＮＰＮ接合型の双極性トランジスタを備える半導体装置に本発明を適用した例を説明したが、Ｐ型導電層からなるコレクタ領域、Ｎ型導電層からなるベース領域及びＰ型導電層からなるエミッタ領域を有するＰＮＰ接合型の双極性トランジスタにも本発明は同様に適用可能である。

・ＳＴＩ構造を有する双極性トランジスタであれば、例えばＳｉＧｅヘテロ接合型等の双極性トランジスタにも、本発明を同様に適用することができる。

本発明の一実施形態に係る半導体装置についてその双極性トランジスタの素子断面構造を示す断面図。同実施形態の双極性トランジスタの製造過程での素子断面構造を示す断面図。同じく双極性トランジスタの製造過程での素子断面構造を示す断面図。同じく双極性トランジスタの製造過程での素子断面構造を示す断面図。同実施形態の半導体装置についてその（ａ）活性領域及び（ｂ）ＳＴＩ構造の直下におけるコレクタ領域のＮ型不純物の濃度分布をそれぞれ示すグラフ。同実施形態の双極性トランジスタの製造過程での素子断面構造を示す断面図。双極性トランジスタにおける活性領域直下とＳＴＩ構造直下との不純物濃度ピーク位置深さの差とコレクタ抵抗との関係を示すグラフ。一般的な双極性トランジスタの素子断面構造を示す断面図。コレクタ領域の不純物濃度分布を示すグラフ。従来の半導体装置における双極性トランジスタの素子断面構造を示す断面図。

符号の説明

１０…双極性トランジスタ、１１…Ｐ型シリコン基板、１２…コレクタ領域、１３…ベース領域、１４…エミッタ領域、１５…ＳＴＩ（浅溝素子分離）構造、１６，１７…活性領域、１８…コレクタ引出部、Ｓ…主表面。

Claims

第１導電体型の半導体基板と、前記半導体基板の内部に形成された第２導電体型のコレクタ領域と、前記半導体基板の主表面から形成され、前記主表面側を少なくとも２つの活性領域へと分離する溝と、前記主表面と平坦になるように前記溝を埋設する絶縁膜と、前記一方の活性領域に形成された第２導電体型のコレクタ引出部と、前記他方の活性領域上に形成された第１導電体型のベース領域および第２導電体型のエミッタ領域とを有して構成された双極性トランジスタを備え、
前記コレクタ引出部は、前記絶縁膜の側壁に沿って、前記絶縁膜の底面よりも深い拡散領域を有し深くまで拡散し、
前記主表面から前記コレクタ領域の不純物濃度のピークまでの深さは、前記一方の活性領域の下方よりも、前記絶縁膜下方の方が浅くなり、且つ、前記コレクタ領域は、少なくとも前記コレクタ引出部の周囲を囲む前記絶縁膜の底面の周縁部に沿って配置され、
前記一方の活性領域下方での前記不純物濃度のピークまでの深さと前記絶縁膜下方の前記不純物濃度のピークまでの深さとの差は、０．１〜０．３μｍとすることを特徴とする半導体装置。
第１導電体型の半導体基板の内部に形成される第２導電体型のコレクタ領域と、前記半導体基板の主表面から形成され、前記主表面側を少なくとも２つの活性領域へと分離する溝と、前記主表面と平坦になるように前記溝を埋設する絶縁膜と、前記一方の活性領域に形成される第２導電体型のコレクタ引出部と、前記他方の活性領域上に形成される第１導電体型のベース領域及び第２導電体型のエミッタ領域と、を有して構成される双極性トランジスタを備える半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板の主表面に前記溝を形成し、前記溝を前記絶縁膜にて埋設し、前記絶縁膜の表面と前記主表面とを平坦面に形成する工程と、
前記半導体基板上面からイオン注入を行い、前記絶縁膜の側壁に沿って、前記絶縁膜の底面よりも深くまで拡散するように前記コレクタ引出部を形成する工程と、
前記半導体基板に対してその主表面に垂直な角度でイオン注入を行い、前記主表面から前記コレクタ領域の不純物濃度のピークまでの深さが、前記一方の活性領域の下方よりも、前記絶縁膜下方の方が浅くなり、且つ、少なくとも前記コレクタ引出部の周囲を囲む前記絶縁膜の底面の周縁部に沿って、前記コレクタ領域の不純物濃度のピークまでの深さの浅い領域が配置されるように、前記コレクタ領域を形成する工程と、
前記コレクタ領域の形成された前記半導体基板の前記他方の活性領域上に、前記ベース領域及び前記エミッタ領域をそれぞれ形成する工程と、を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。