JP5182252B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、バイポーラトランジスタを備えた半導体装置及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device including a bipolar transistor and a manufacturing method thereof.
従来、バイポーラトランジスタの構成として、ベース引き出し層とコレクタとなる基板部位とが電気的に直接接続したものが開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a bipolar transistor has been developed in which a base extraction layer and a substrate portion serving as a collector are electrically connected directly.
また、近年では、バイポーラトランジスタの更なる微細化及び高性能化の要請に応えるべく、ベースの材料にSiGe及び/又はSiGeCを用い、非選択のエピタキシャル成長法によりこれを形成する手法が案出されている。 In recent years, in order to meet the demand for further miniaturization and higher performance of bipolar transistors, a method of forming the base material by non-selective epitaxial growth using SiGe and / or SiGeC as a base material has been devised. Yes.
また、SiGe−HBT(ヘテロ接合バイポーラトランジスタ)の製造方法では、非選択エピタキシャル法にて、Si基板上にSiGeエピタキシャル膜を成長させ、絶縁膜上に多結晶のSiGeを成長させる方法が一般的に採用されている。 In addition, a SiGe-HBT (heterojunction bipolar transistor) manufacturing method is generally a method in which a SiGe epitaxial film is grown on a Si substrate and polycrystalline SiGe is grown on an insulating film by a non-selective epitaxial method. It has been adopted.
しかしながら、バイポーラトランジスタのベースを形成する際に、非選択エピタキシャル成長法を用いると、エミッタとの接続が不安定となり、トランジスタとして機能しないという深刻な問題が発生することがある。このような場合、信頼性が低下してしまう。 However, if a non-selective epitaxial growth method is used when forming the base of the bipolar transistor, the connection with the emitter becomes unstable, and a serious problem that the transistor does not function may occur. In such a case, the reliability is lowered.
また、SiGe−HBTでは、絶縁膜上のSiGeはベース電極までの引き出し配線として使われるが、通常の成長条件においては、膜厚が不足し抵抗を低くできない。このため、ベース電極が形成される部分では、SiGe上にSi膜等によって積み増しを行うことにより、低抵抗化を図らなければならない。このため、製造工程が多くなってしまう。 In SiGe-HBT, SiGe on the insulating film is used as a lead-out wiring to the base electrode. However, the film thickness is insufficient and the resistance cannot be lowered under normal growth conditions. For this reason, in the portion where the base electrode is formed, it is necessary to reduce the resistance by stacking the SiGe with a Si film or the like. For this reason, a manufacturing process will increase.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであって、非選択エピタキシャル法により半導体層を形成しても、エミッタとベースとを確実に接続して高い信頼性を確保することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを第1の目的とし、少ない工程でベース抵抗が低いものを製造することができる半導体装置及びその製造方法を提供することを第2の目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and even if a semiconductor layer is formed by a non-selective epitaxial method, a semiconductor that can reliably connect an emitter and a base to ensure high reliability. A first object is to provide a device and a method for manufacturing the same, and a second object is to provide a semiconductor device and a method for manufacturing the same that can manufacture a device having a low base resistance with a small number of steps.
本願発明者は、鋭意検討の結果、従来の製造方法では、ベース引き出し層の多結晶膜の膜厚と、ベース層の単結晶層の膜厚とを互いに独立して制御することが困難であるため、ベース引き出し層の多結晶膜の膜厚が厚くなりすぎていることが、ベースとエミッタとの接続が不安定となる原因となっていることを見出した。つまり、従来の方法では、図1に示すように、半導体基板101の表面にコレクタ102を形成し、その後、絶縁膜103及び多結晶シリコン膜106を形成し、これらにベース開口部を形成し、その内部にベース引き出し層を兼ねるベース層109を形成しているが、このベース層109の側壁部の厚さ(壁面に垂直な方向の厚さ)が大きくなりすぎて、その後にサイドウォール113を形成する際に、その材料となる絶縁膜113aに十分な開口部が形成されず、ベース層109とエミッタ114とが接続されないのである。 As a result of intensive studies, the inventor of the present application has difficulty in controlling the thickness of the polycrystalline film of the base leading layer and the thickness of the single crystal layer of the base layer independently of each other in the conventional manufacturing method. For this reason, it has been found that the polycrystalline film of the base lead layer is too thick causing the connection between the base and the emitter to become unstable. That is, in the conventional method, as shown in FIG. 1, the collector 102 is formed on the surface of the semiconductor substrate 101, and then the insulating film 103 and the polycrystalline silicon film 106 are formed, and the base opening is formed in these, A base layer 109 that also serves as a base lead layer is formed in the inside, but the thickness of the side wall portion of the base layer 109 (thickness in the direction perpendicular to the wall surface) becomes too large. At the time of formation, a sufficient opening is not formed in the insulating film 113a which is the material, and the base layer 109 and the emitter 114 are not connected.
本願発明者は、このような従来の技術の問題点の原因を見出した後、更に鋭意検討を重ねた結果、SiGe等をベース層に使用し、これをエピタキシャル成長させる際に、成膜温度及びソースガス量等を調整することにより、ベース開口部内に成長させる半導体層の底部及び側部での成長速度を互いに独立して制御できることに想到した。 The present inventor found the cause of the problems of the prior art, and as a result of further diligent investigation, as a result of using SiGe or the like for the base layer and epitaxially growing it, the film forming temperature and the source It has been conceived that the growth rate at the bottom and sides of the semiconductor layer grown in the base opening can be controlled independently of each other by adjusting the gas amount and the like.
そして、本願発明者は、これらの見解に基づいて、以下に示す発明の諸態様に想到した。 The inventors of the present application have come up with the following aspects of the invention based on these views.
本発明に係る第1の半導体装置の製造方法は、バイポーラトランジスタを備えた半導体装置の製造方法を対象とする。この製造方法では、先ず、半導体基板の表面にコレクタを形成し、前記半導体基板上に絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に導電膜を形成する。但し、コレクタの形成と絶縁膜の形成は、どちらを先に行ってもよい。次に、前記絶縁膜及び前記導電膜に、前記コレクタの少なくとも一部を露出する開口部を形成し、非選択エピタキシャル成長により、前記開口部内に、、前記コレクタ及び前記導電膜に接続し、SiGe混晶膜及びSiGeC混晶膜からなる群から選択された少なくとも1種の膜の半導体膜を形成する。次いで、前記半導体膜上にエミッタを形成する。そして、前記半導体膜を形成する際に、前記半導体膜の前記コレクタに接する部分を単結晶とし、前記導電膜に接する部分を多結晶とし、前記導電膜に接する部分の前記半導体膜の膜厚を、前記コレクタに接する部分の前記半導体膜の膜厚の1乃至2倍とする。また、前記半導体膜を形成する際に、前記多結晶の成長速度を前記単結晶の成長速度の1.8倍以下とする。 The first method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a method for manufacturing a semiconductor device including a bipolar transistor. In this manufacturing method, first, a collector is formed on the surface of a semiconductor substrate, an insulating film is formed on the semiconductor substrate, and then a conductive film is formed on the insulating film. However, either the collector formation or the insulating film formation may be performed first. Next, an opening exposing at least a part of the collector is formed in the insulating film and the conductive film, and the collector and the conductive film are connected in the opening by non-selective epitaxial growth. A semiconductor film of at least one film selected from the group consisting of a crystal film and a SiGeC mixed crystal film is formed. Next, an emitter is formed on the semiconductor film. When forming the semiconductor film, the portion of the semiconductor film that contacts the collector is single crystal, the portion that contacts the conductive film is polycrystalline, and the thickness of the semiconductor film at the portion that contacts the conductive film is The thickness of the portion of the semiconductor film in contact with the collector is 1 to 2 times the film thickness. Further, when forming the semiconductor film, the growth rate of the polycrystal is set to 1.8 times or less of the growth rate of the single crystal.
本発明に係る第2の半導体装置の製造方法は、バイポーラトランジスタを備えた半導体装置の製造方法を対象とする。この製造方法では、先ず、半導体基板の表面にコレクタを形成し、前記半導体基板上に、前記コレクタに整合する部分に開口部が形成された絶縁膜を形成する。次に、非選択エピタキシャル成長により、前記開口部内に前記コレクタに接し、単結晶からなるベースと、前記絶縁膜上に前記ベースの膜厚よりも厚いベース引き出し層と、を有する1層の膜からなる半導体膜を形成し、前記半導体膜の前記ベース上にエミッタを形成する。 The second method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention is directed to a method for manufacturing a semiconductor device including a bipolar transistor. In this manufacturing method, first, a collector is formed on the surface of a semiconductor substrate, and an insulating film having an opening formed in a portion aligned with the collector is formed on the semiconductor substrate. Then, the non-selective epitaxial growth, said to contact the opening in the collector, a base made of a single crystal, a film of one layer with a thick base contact layer than the base thickness on the insulating film A semiconductor film is formed, and an emitter is formed on the base of the semiconductor film.
本発明によれば、半導体膜に関し、コレクタに接する部分を単結晶とし、導電膜に接する部分を多結晶とすると共に、導電膜に接する部分の膜厚をコレクタに接する部分の膜厚の1乃至2倍とすることにより、基板の種類が変わってベースの形状や面積に変化が生じても、ベースとエミッタとの間の接続を確実に確保することができる。従って、トランジスタ特性を安定化させ、特性のばらつきを低減することができる。 According to the present invention, in the semiconductor film, the portion in contact with the collector is single crystal, the portion in contact with the conductive film is polycrystalline, and the thickness of the portion in contact with the conductive film is 1 to 1 of the thickness of the portion in contact with the collector. By doubling, even if the type of the substrate changes and the shape or area of the base changes, the connection between the base and the emitter can be reliably ensured. Accordingly, transistor characteristics can be stabilized and variations in characteristics can be reduced.
また、同じく半導体膜に関し、コレクタに接する部分を単結晶とし、絶縁膜上の部分の膜厚をコレクタに接する部分の膜厚よりも厚い1層の膜から構成することにより、ベース引き出し層における抵抗を低く抑えながら製造工程数を低減させることができる。 Similarly, with respect to the semiconductor film, the portion in contact with the collector is made of a single crystal, and the film thickness of the portion on the insulating film is made of one layer thicker than the thickness of the portion in contact with the collector, so that the resistance in the base lead layer is increased. It is possible to reduce the number of manufacturing steps while keeping the value low.
以下、本発明の実施の形態に係る半導体装置及びその製造方法について添付の図面を参照して具体的に説明する。 Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the accompanying drawings.
−本発明の基本的原理−
先ず、本発明の基本的原理について説明する。非選択エピタキシャル成長法とは、Si基板等の単結晶半導体基板に、その表面が露出する領域と、絶縁膜等を用いてその表面が露出しない領域とを予め設けておき、半導体基板の表面が露出している領域に、半導体基板の結晶情報をもとに単結晶の膜を成長させ、半導体基板の表面が露出していない領域に、多結晶又は非晶質の膜を成長させる方法をいう。
-Basic principle of the present invention-
First, the basic principle of the present invention will be described. Non-selective epitaxial growth is a method in which a single crystal semiconductor substrate such as a Si substrate is provided with a region where the surface is exposed and a region where the surface is not exposed using an insulating film or the like, so that the surface of the semiconductor substrate is exposed. In this method, a single crystal film is grown in a region where the surface of the semiconductor substrate is not exposed, and a polycrystalline or amorphous film is grown in a region where the surface of the semiconductor substrate is not exposed.
これに対して、選択エピタキシャル成長法とは、Si基板等の単結晶半導体基板の表面が露出している領域のみに、単結晶の膜を成長させ、半導体基板の表面が露出していない領域には膜を成長させない方法をいう。 On the other hand, the selective epitaxial growth method is a method in which a single crystal film is grown only in a region where the surface of a single crystal semiconductor substrate such as a Si substrate is exposed, and in a region where the surface of the semiconductor substrate is not exposed. A method in which a film is not grown.
ここで、本発明が対象とする非選択エピタキシャル成長の条件に関し、Si基板等の半導体基板が露出していない領域において、多結晶の膜が成長する条件と、非晶質の膜が成長する条件との違いについて説明する。ここでは、便宜的に、単結晶のSi基板上にSi膜を非選択エピタキシャル成長法により成長させる方法を例に挙げて、説明する。 Here, regarding the non-selective epitaxial growth conditions targeted by the present invention, a condition for growing a polycrystalline film and a condition for growing an amorphous film in a region where a semiconductor substrate such as a Si substrate is not exposed. The difference will be described. Here, for convenience, a method of growing a Si film on a single crystal Si substrate by non-selective epitaxial growth will be described as an example.
結晶情報の全くない絶縁膜(非晶質)上に多結晶膜が成長する場合、先ず、結晶情報の核となる結晶核が絶縁膜上に形成される。その後、この結晶核をもとにして多数の結晶粒が形成され、多結晶膜が成長する。結晶核が形成されるメカニズムは明らかではないが、結晶核が成長するには、堆積種が絶縁膜上に飛来した後、絶縁膜上を十分にマイグレーションする必要がある。 When a polycrystalline film grows on an insulating film having no crystal information (amorphous), first, crystal nuclei serving as nuclei of crystal information are formed on the insulating film. Thereafter, a large number of crystal grains are formed based on this crystal nucleus, and a polycrystalline film grows. The mechanism by which crystal nuclei are formed is not clear, but in order for crystal nuclei to grow, it is necessary to migrate sufficiently on the insulating film after the deposited species have jumped onto the insulating film.
これに対して、結晶情報のない絶縁膜(非晶質)上に非晶質膜が成長する場合には、非晶質膜は無秩序に成長するため、結晶核の形成は必要とされない。このため、堆積種は絶縁膜上でマイグレーションも脱離もすることなく、成長を重ねていくことになる。 On the other hand, when an amorphous film grows on an insulating film (amorphous) having no crystal information, the amorphous film grows disorderly, so that the formation of crystal nuclei is not required. For this reason, the deposited species grows without migration or desorption on the insulating film.
一般に、熱CVD(Chemical Vapor Deposition)法における結晶成長の律速段階は、反応律速及び供給律速の2つに分類される。 In general, the rate-determining step of crystal growth in the thermal CVD (Chemical Vapor Deposition) method is classified into two, ie, reaction rate-limiting and supply rate-limiting.
そして、反応律速下において、多結晶膜を成長させる場合には、成長温度を上げればよく、非晶質膜を成長させる場合には、成長温度を下げればよい。 Then, under the reaction rate control, when growing a polycrystalline film, the growth temperature may be raised, and when growing an amorphous film, the growth temperature may be lowered.
一方、供給律速条件下では、原料の量を制御することで、多結晶膜又は非晶質膜のいずれを成長させるかを選択することができる。具体的には、多結晶膜を成長させる場合には、原料であるSiの量を低下させ、非晶質膜を成長させる場合には、Siの量を増加させればよい。例えば、多結晶膜を成長させる場合には、原料としてSiH4を使用し、非晶質膜を成長させる場合には、Si2H6を使用すればよい。 On the other hand, under a supply rate-limiting condition, it is possible to select whether to grow a polycrystalline film or an amorphous film by controlling the amount of the raw material. Specifically, when growing a polycrystalline film, the amount of Si as a raw material is reduced, and when growing an amorphous film, the amount of Si may be increased. For example, SiH 4 may be used as a raw material when growing a polycrystalline film, and Si 2 H 6 may be used when growing an amorphous film.
但し、非選択エピタキシャル成長においては、Si基板上には単結晶膜を成長させることを前提としているので、単独で多結晶膜又は非晶質膜を絶縁膜上に成長させるのと比べて、その成長条件の範囲は制限されることになる。 However, since non-selective epitaxial growth is based on the premise that a single crystal film is grown on a Si substrate, the growth is higher than that of growing a polycrystalline film or an amorphous film on an insulating film alone. The range of conditions will be limited.
上記の説明では、Siの非選択エピタキシャル成長を例に挙げているが、SiGe系混晶の場合も、ほぼ同様の方法で、多結晶膜と非晶質膜とを選択して成長させることが可能である。但し、SiGeの場合には、SiにGeを添加することで、結晶化する温度が低下することが一般に知られており、多結晶化する温度及びガス圧の条件は、Siの非選択エピタキシャル成長とでは、厳密には異なる。 In the above description, non-selective epitaxial growth of Si is taken as an example, but in the case of a SiGe mixed crystal, it is possible to selectively grow a polycrystalline film and an amorphous film by substantially the same method. It is. However, in the case of SiGe, it is generally known that the temperature for crystallization is lowered by adding Ge to Si, and the conditions for the temperature and gas pressure for polycrystallization are the same as non-selective epitaxial growth of Si. So, strictly speaking, it is different.
また、一般に、バッチ式成長装置においては、炉内ポジションでの膜厚均一性の観点から反応律速の条件下で成長が行われる場合が多い。一方、枚葉式成長装置においては、スループットの観点から、供給律速の条件下で成長が行われる場合が多い。 In general, in a batch growth apparatus, growth is often performed under reaction-controlled conditions from the viewpoint of film thickness uniformity at the position in the furnace. On the other hand, in a single wafer growth apparatus, from the viewpoint of throughput, growth is often performed under supply-limited conditions.
ここで、非選択エピタキシャル成長法では、反応律速条件下において、エピタキシャル膜(単結晶膜)と非晶質膜とを同時に形成することは、原理的に難しい。一方、供給律速条件下においては、成長条件を選択することによってエピタキシャル膜(単結晶膜)と非晶質膜とを同時に形成することが可能である。従って、本発明は、供給律速条件下で、非選択エピタキシャル成長法により、エピタキシャル膜(単結晶膜)と多結晶膜又は非晶質膜とを同時に成長する場合に、その効果を発揮する。 Here, in the non-selective epitaxial growth method, it is theoretically difficult to form an epitaxial film (single crystal film) and an amorphous film at the same time under a reaction-controlled condition. On the other hand, under a supply rate-limiting condition, an epitaxial film (single crystal film) and an amorphous film can be formed simultaneously by selecting growth conditions. Therefore, the present invention exerts its effect when an epitaxial film (single crystal film) and a polycrystalline film or an amorphous film are grown simultaneously by a non-selective epitaxial growth method under supply-limited conditions.
SiGe−HBTでは、ベース層をSiGe混晶で形成する。このとき、ベース層はバンドギャップを連続して変えて電子のベース層中の走行スピードを加速する目的で、図2(a)及び(b)に示すように、Ge濃度に傾斜を持たせるように設計する場合が多い。 In SiGe-HBT, the base layer is formed of a SiGe mixed crystal. At this time, for the purpose of accelerating the traveling speed of electrons in the base layer by continuously changing the band gap, the base layer is made to have a gradient in the Ge concentration as shown in FIGS. There are many cases to design.
ベース層のGe濃度に傾斜をもたせる際のSiH4ガス及びGeH4ガスの制御は、一般には、CVD薄膜装置のガス供給部からのGe原料ガスとSi原料ガスの流量比を制御することによって行われる。 In general, the SiH 4 gas and the GeH 4 gas are controlled when the Ge concentration of the base layer is inclined by controlling the flow rate ratio of the Ge source gas and the Si source gas from the gas supply unit of the CVD thin film apparatus. Is called.
このようなベース層の形成が行われている中で、本願発明者は、前述のように、鋭意検討の結果、非選択エピタキシャル成長にて、ベース層となるSiGeエピタキシャル膜(単結晶膜)を形成すると同時に、絶縁膜上に多結晶膜又は非晶質膜を形成する場合に、ベース層となるSiGeエピタキシャル膜のGeプロファイル、成長温度、ソースガス流量等の条件を制御することによって、絶縁膜上に形成される膜の成長速度及び膜質(多結晶又は非晶質)を、エピタキシャル膜の成長速度及び膜質とは独立して制御することが可能であることを見出した。 While such a base layer is being formed, the inventor of the present application formed a SiGe epitaxial film (single crystal film) as a base layer by non-selective epitaxial growth as a result of intensive studies as described above. At the same time, when a polycrystalline film or an amorphous film is formed on the insulating film, the conditions such as the Ge profile, growth temperature, source gas flow rate, etc. of the SiGe epitaxial film serving as the base layer are controlled. It has been found that the growth rate and film quality (polycrystalline or amorphous) of the film formed in (1) can be controlled independently of the growth rate and film quality of the epitaxial film.
図3は、エピタキシャル膜の成長温度を変化させたときの、エピタキシャル膜のGe濃度と成長速度の比との関係を示すグラフであり、図4は、SiH4の流量を変化させたときの、エピタキシャル膜のGe濃度と成長速度の比との関係を示すグラフである。ここで、図3及び図4における成長速度の比とは、多結晶膜又は非晶質膜の成長速度とエピタキシャル膜の成長速度との比を示し、いずれの図においても、エピタキシャル膜のGe濃度が変化するようにGeH4流量を変化させている。また、図3及び図4中の破線より上側では多結晶膜及び非晶質膜が成長し、下側では多結晶膜のみが成長した。 FIG. 3 is a graph showing the relationship between the Ge concentration of the epitaxial film and the growth rate ratio when the growth temperature of the epitaxial film is changed. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the flow rate of SiH 4 . It is a graph which shows the relationship between Ge density | concentration of an epitaxial film, and ratio of a growth rate. Here, the ratio of the growth rates in FIGS. 3 and 4 indicates the ratio between the growth rate of the polycrystalline film or the amorphous film and the growth rate of the epitaxial film. The GeH 4 flow rate is changed so as to change. Further, the polycrystalline film and the amorphous film grew on the upper side of the broken line in FIGS. 3 and 4, and only the polycrystalline film grew on the lower side.
図3及び図4から分かるように、成長温度又はソースガス(SiH4)量を変化させることによって、多結晶膜又は非晶質膜の成長速度を独立して変化させることが可能である。特に、非晶質膜が成長する場合には、エピタキシャル膜の成長速度に対する成長速度比を大きくとることができることが分かる。なお、エピタキシャル膜は、図3及び図4に示す範囲内では、単結晶として成長した。 As can be seen from FIGS. 3 and 4, the growth rate of the polycrystalline film or the amorphous film can be independently changed by changing the growth temperature or the amount of source gas (SiH 4 ). In particular, when an amorphous film is grown, it can be seen that the growth rate ratio with respect to the growth rate of the epitaxial film can be increased. The epitaxial film grew as a single crystal within the range shown in FIGS.
即ち、図3に示すように、成長温度が低下するほど、堆積種の脱離が抑制されると共に、吸着反応が促進され、絶縁膜上の多結晶膜又は非晶質膜の成長速度が増大した。また、図4に示すように、ソースガス(SiH4)流量が増加するほど、堆積種の脱離が抑制されると共に、吸着反応が促進され、絶縁膜上の多結晶膜又は非晶質膜の成長速度が増大した。また、図3及び図4によれば、多結晶の成長速度を単結晶の成長速度の1.8倍以下とすることにより、非晶質の部分を成長させずに多結晶膜を成長させることが可能である。 That is, as shown in FIG. 3, as the growth temperature is lowered, the desorption of the deposited species is suppressed, the adsorption reaction is promoted, and the growth rate of the polycrystalline film or the amorphous film on the insulating film is increased. did. Further, as shown in FIG. 4, as the flow rate of the source gas (SiH 4 ) increases, the desorption of the deposited species is suppressed and the adsorption reaction is promoted, so that a polycrystalline film or an amorphous film on the insulating film is obtained. The growth rate of increased. Further, according to FIGS. 3 and 4, the polycrystalline film can be grown without growing the amorphous portion by setting the growth rate of the polycrystal to 1.8 times or less of the growth rate of the single crystal. Is possible.
本願発明は、このような鋭意研究及び実験結果に基づいてなされたものであり、半導体基板上にベース、エミッタ及びコレクタが形成されたバイポーラトランジスタを備える半導体装置を対象とする。 The present invention has been made on the basis of such earnest research and experimental results, and is directed to a semiconductor device including a bipolar transistor in which a base, an emitter, and a collector are formed on a semiconductor substrate.
−本発明の具体的な実施形態−
次に、本発明の具体的な実施形態について添付の図面を参照して説明する。
-Specific embodiment of the present invention-
Next, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
(第1の実施形態)
先ず、本発明の第1の実施形態について説明する。第1の実施形態では、npn型のバイポーラトランジスタを例示し、便宜上、その構成を製造方法とともに説明する。図5乃至図16は、本発明の第1の実施形態に係るバイポーラトランジスタ(半導体装置)の製造方法を工程順に示す断面図である。
(First embodiment)
First, a first embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, an npn-type bipolar transistor is illustrated, and its configuration will be described together with a manufacturing method for convenience. 5 to 16 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a bipolar transistor (semiconductor device) according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.
このバイポーラトランジスタを製造するには、先ず、図5に示すように、p型のシリコン基板等の半導体基板1の表層のコレクタを形成する予定の領域に、n型不純物、ここではリンをドーズ量1×1014/cm2、加速エネルギ300keVの条件でイオン注入し、n+拡散領域2を形成する。このn+拡散領域2がコレクタとして機能することになる。
To manufacture this bipolar transistor, first, as shown in FIG. 5, an n-type impurity, here phosphorus, is dosed in a region where a collector of the surface layer of a
続いて、いわゆるLOCOS法により半導体基板1の素子分離領域にフィールド酸化膜3を形成することにより、活性領域4を区画する。
Subsequently, the
その後、図6に示すように、CVD法により全面にシリコン酸化膜5を形成する。シリコン酸化膜5の厚さは、例えば30nm〜100nmとする。なお、n+拡散領域2を形成する前に、フィールド酸化膜3及びシリコン酸化膜5を形成してもよい。
Thereafter, as shown in FIG. 6, a
次に、図7に示すように、シリコン酸化膜5の上に、例えばCVD法により多結晶シリコン膜6を形成した後、更にその上に、例えばCVD法によりシリコン酸化膜7を形成する。シリコン酸化膜7の厚さは、例えば300nm〜700nmとする。
Next, as shown in FIG. 7, after the polycrystalline silicon film 6 is formed on the
続いて、図8に示すように、フォトリソグラフィ及びそれに続くドライエッチングにより、シリコン酸化膜5、多結晶シリコン膜6及びシリコン酸化膜7からなる多層膜のベースを形成すべき領域を加工し、n+拡散領域2の表面の一部を露出させるベース開口部8をパターン形成する。多結晶シリコン膜6は、後の工程で形成されるベース層の引き出し層となる。
Subsequently, as shown in FIG. 8, a region where a base of a multilayer film composed of the
その後、図9に示すように、減圧式の非選択エピタキシャル成長法により、ベース開口部8の内壁を覆うようにシリコン酸化膜7の全面に半導体膜、ここではSiGe膜9を成長させて形成する。SiGe膜9の厚さは、例えば80nm程度とする。
Thereafter, as shown in FIG. 9, a semiconductor film, here, a
このときの成膜条件としては、図3及び図4に基づいて、ベース開口部8内において、露出したn+拡散領域2の表面を覆う底部9aが単結晶からなり、側壁部9b等のその他の部位が多結晶となると共に、側壁部9bの膜厚が底部9aの膜厚の1.5倍以下になる成膜条件を選択する。即ち、図3及び図4中の破線よりも下側の条件を選択する。ここで、側壁部9bの膜厚とは、半導体基板1の表面に対して垂直な方向における厚さではなく、ベース開口部8の側面に対して垂直な方向における厚さをいう。
As film forming conditions at this time, based on FIGS. 3 and 4, the bottom 9a covering the exposed surface of the n + diffusion region 2 is made of a single crystal in the base opening 8, and other portions such as the
このような非選択エピタキシャル成長による成膜の条件の一例を以下に示す。例えば、減圧CVD法の場合には、原料ガスとして、モノシラン(SiH4)、水素(H2)、ジボラン(B2H6)及びゲルマン(GeH4)を用いる。このとき、SiH4及びH2の各流量は、例えば、夫々20sccm、20slmとする。また、SiGe膜9中のGe濃度を15原子%とする場合には、例えば、成膜雰囲気の圧力を1.067×104Pa(80Torr)、成長温度を650℃、単結晶からなる底部9aの成長速度を10nm/分と設定する。このとき、ジボランの流量は、例えばSiGe膜9中のホウ素濃度が7×1019個/cm3程度となるように、75sccmに設定し、ゲルマンの流量は、例えば35sccmに設定する。
An example of conditions for film formation by such non-selective epitaxial growth is shown below. For example, in the case of a low pressure CVD method, monosilane (SiH 4 ), hydrogen (H 2 ), diborane (B 2 H 6 ), and germane (GeH 4 ) are used as source gases. At this time, the flow rates of SiH 4 and H 2 are, for example, 20 sccm and 20 slm, respectively. Further, when the Ge concentration in the
なお、上記の例では、底部9aの成長速度を10nm/分としているが、成長速度は、SiGe膜9中のGe含有量(Ge濃度)に応じて適宜選択することが望ましい。
In the above example, the growth rate of the
また、上記の例では、SiGe膜9を成膜しているが、この膜の替わりにSiGeC膜の単層膜又はSiGeC膜及びSiGe膜の積層膜を成膜してもよい。SiGeC膜を成膜する場合には、原料ガスとして、更にモノメチルシラン(SiH3CH3)を用いればよい。なお、積層膜を成膜する場合には、SiGe膜上にSiGeC膜を形成することが好ましい。更に、SiGe膜9等の他に、所定の下地膜を介してGaAs膜又はInP膜等を形成してもよい。
In the above example, the
SiGe膜9を成膜した後は、図10に示すように、ベース開口部8内を埋め込む膜厚で、全面にマスク材となるフォトレジスト11を塗布する。
After the
次に、図11に示すように、フォトレジスト11の全面を異方性エッチングすることにより、ベース開口部8の所定深さのみにフォトレジスト11を残す。
Next, as shown in FIG. 11, the entire surface of the
次いで、図12に示すように、フォトレジスト11をマスクとしてSiGe膜9を異方性ドライエッチングすることにより、ベース開口部9内のみにSiGe膜9をフォトレジスト11と同程度の深さで残存させ、SiGe膜9の他の部位を除去する。つまり、SiGe膜9のうち、底部9a及び側壁部9bのみを残存させる。この結果、単結晶からなる平坦な底部9aと、この底部9aに対して垂直で多結晶からなる側壁部9bとが一体化されてなるベース12が形成される。このベース12は、パターニングによって多結晶シリコン膜6から形成されたベース引き出し層10に、側壁部9bによって電気的に接続されることとなる。
Next, as shown in FIG. 12, the
そして、図13に示すように、フォトレジスト11を灰化処理等により除去する。
Then, as shown in FIG. 13, the
続いて、図14に示すように、CVD法により全面にシリコン酸化膜を堆積し、その全面を異方性エッチング(エッチバック)することにより、ベース12の底部9aの中央部位の表面を露出させ、底部9aの周辺部位、側壁部9b及びシリコン酸化膜7の側面を覆うサイドウォール13を形成する。このサイドウォール13の形状は、例えばベース12のベース開口部8の部位をテーパ状に開口する形状である。
Subsequently, as shown in FIG. 14, a silicon oxide film is deposited on the entire surface by the CVD method, and the entire surface is anisotropically etched (etched back) to expose the surface of the central portion of the
その後、図15に示すように、CVD法により全面にn型多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜を堆積し、これをフォトリソグラフィ及びそれに続くドライエッチングにより加工して、その底部でベース12の底部9aと接続されるエミッタ14を形成する。このとき、n型多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜を堆積する際の熱の作用及びその後の熱処理により、その中に含有されたn型不純物の一部がベース12の底部9aの表層に拡散し、浅い接合15が形成される。これにより、ベース12とエミッタ14との間のより確実な接続がなされることになる。
Thereafter, as shown in FIG. 15, an n-type polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film is deposited on the entire surface by the CVD method, and this is processed by photolithography and subsequent dry etching, and at the bottom, the bottom 9a of the
しかる後、図16に示すように、層間絶縁膜16の形成、コンタクトホール17の形成、コレクタ電極18c、エミッタ電極18e及びベース電極18bの形成、並びに配線層(図示せず)の形成等を経て、本実施形態のバイポーラトランジスタを完成させる。
Thereafter, as shown in FIG. 16, the
以上説明したように、本実施形態によれば、SiGe膜9の成膜に際して、成膜条件を制御することによって、側壁部9bの膜厚を底部9aの膜厚の1.5倍程度にしているので、例えベース開口部8の幅又はサイドウォール13の膜厚にばらつきが生じたとしても、ベースとエミッタとの間の電気的な接続を確実に確保することが可能である。この結果、駆動速度や高周波特性等のトランジスタ特性を向上させ、エミッタの更なる縮小化を図ることが可能となり、信頼性の高いバイポーラトランジスタを実現することができる。
As described above, according to the present embodiment, when forming the
なお、側壁部9bの膜厚を底部9aの膜厚の1倍未満とすると、側壁部9bにおける抵抗が高くなり、トランジスタ特性が低下してしまう。一方、側壁部9bの膜厚を底部9aの膜厚の2倍を超えるものとすると、ベース開口部8の幅が狭くなり、ベースとエミッタとが接続されないことがある。従って、第1の実施形態では、側壁部9bの膜厚を底部9aの膜厚の1倍乃至2倍、例えば1.5倍とする必要がある。
If the thickness of the
(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、npn型のバイポーラトランジスタを例示し、便宜上、その構成を製造方法とともに説明する。図17乃至図21は、本発明の第2の実施形態に係るバイポーラトランジスタ(半導体装置)の製造方法を工程順に示す断面図である。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, an npn-type bipolar transistor is illustrated and its configuration will be described together with a manufacturing method for convenience. 17 to 21 are cross-sectional views showing a method of manufacturing a bipolar transistor (semiconductor device) according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.
このバイポーラトランジスタを製造するには、先ず、図17に示すように、p型のシリコン基板等の半導体基板1の表層のコレクタを形成する予定の領域に、n型不純物、ここではリンをドーズ量1×1014/cm2、加速エネルギ300keVの条件でイオン注入し、n+拡散領域2を形成する。このn+拡散領域2がコレクタとして機能することになる。なお、イオン注入を行う領域は、例えば素子活性領域を設ける予定の領域である。
In order to manufacture this bipolar transistor, first, as shown in FIG. 17, an n-type impurity, here phosphorus, is dosed in a region where a collector of a surface layer of a
続いて、いわゆるLOCOS法により半導体基板1の素子分離領域にフィールド酸化膜3を形成することにより、活性領域4を区画する。本実施形態では、フィールド酸化膜3の開口部が、ベース開口部8となる。
Subsequently, the
その後、図18に示すように、減圧式の非選択エピタキシャル成長法により、ベース開口部8内及びフィールド酸化膜3の全面に半導体膜、ここではSiGe膜9を成長させて形成する。
After that, as shown in FIG. 18, a semiconductor film, here, a
このときの成膜条件としては、図3及び図4に基づいて、ベース開口部8内において、露出したn+拡散領域2の表面を覆う底部9aが単結晶からなり、その他の部位が多結晶及び非晶質となると共に、フィールド絶縁膜3上の部位の膜厚が底部9aの膜厚の2倍以上になる成膜条件を選択する。即ち、図3及び図4中の破線よりも上側の条件を含むように条件を選択する。本実施形態においては、底部9aがベースとして機能し、その他の部位がベース引き出し層として機能する。
As film forming conditions at this time, based on FIGS. 3 and 4, the bottom 9a covering the exposed surface of the n + diffusion region 2 is made of a single crystal in the base opening 8, and the other part is polycrystalline. The film forming conditions are selected so that the film thickness becomes amorphous and the film thickness of the portion on the
なお、SiGe膜9の非晶質の部分は、その後の熱処理により多結晶化するため、SiGe膜9の底部9a以外の部分は、SiGe膜9の成膜直後では多結晶の部分と非晶質の部分とが存在していても、最終的には多結晶膜の1層から構成される。
Since the amorphous portion of the
このような非選択エピタキシャル成長による成膜の条件の一例を以下に示す。例えば、減圧CVD法の場合には、原料ガスに、モノシラン(SiH4)、水素(H2)、ジボラン(B2H6)及びゲルマン(GeH4)を用いる。このとき、SiH4及びH2の各流量は、例えば、夫々200sccm、20slmとする。また、SiGe膜9中のGe濃度を15原子%とする場合には、例えば、成膜雰囲気の圧力を1.067×104Pa(80Torr)、成長温度を600℃、単結晶からなる底部9aの成長速度を10nm/分と設定する。このとき、ジボランの流量は、例えばSiGe膜9中のホウ素濃度が7×1019個/cm3程度となるように、200sccmに設定し、ゲルマンの流量は、例えば160sccmに設定する。
An example of conditions for film formation by such non-selective epitaxial growth is shown below. For example, in the case of the low pressure CVD method, monosilane (SiH 4 ), hydrogen (H 2 ), diborane (B 2 H 6 ), and germane (GeH 4 ) are used as the source gas. At this time, the flow rates of SiH 4 and H 2 are, for example, 200 sccm and 20 slm, respectively. Further, when the Ge concentration in the
なお、上記の例では、底部9aの成長速度を10nm/分としているが、成長速度は、SiGe膜9中のGe含有量(Ge濃度)に応じて適宜選択することが望ましい。
In the above example, the growth rate of the
また、上記の例では、SiGe膜9を成膜しているが、第1の実施形態と同様に、この膜の替わりにSiGeC膜の単層膜又はSiGeC膜及びSiGe膜の積層膜を成膜してもよい。SiGeC膜を成膜する場合には、原料ガスとして、更にモノメチルシラン(SiH3CH3)を用いればよい。なお、積層膜を成膜する場合には、SiGe膜上にSiGeC膜を形成することが好ましい。更に、SiGe膜9等の他に、所定の下地膜を介してGaAs膜又はInP膜等を形成してもよい。
In the above example, the
SiGe膜9を成膜した後は、図19に示すように、CVD法により全面にシリコン酸化膜13aを堆積し、フォトリソグラフィ技術によるパターニング後、その開口部を異方性エッチング(エッチバック)することにより、底部9aの中央部位の表面を露出させ、SiGe膜9のそれ以外の部位を覆うサイドウォール13を形成する。このサイドウォール13の形状は、例えば底部9aのベース開口部8の部位をテーパ状に開口する形状である。
After the
続いて、図20に示すように、CVD法により全面にn型多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜を堆積し、これをフォトリソグラフィ及びそれに続くドライエッチングにより加工して、その底部で底部9aと接続されるエミッタ14を形成する。このとき、n型多結晶シリコン膜又はアモルファスシリコン膜を堆積する際の熱の作用及びその後の熱処理により、その中に含有されたn型不純物の一部が底部9aの表層に拡散し、浅い接合15が形成される。これにより、ベースとして機能する底部9aとエミッタ14との間のより確実な接続がなされることになる。
Subsequently, as shown in FIG. 20, an n-type polycrystalline silicon film or an amorphous silicon film is deposited on the entire surface by a CVD method, which is processed by photolithography and subsequent dry etching, and connected to the bottom 9a at the bottom. The
しかる後、図21に示すように、層間絶縁膜16の形成、コンタクトホール17の形成、コレクタ電極18c、エミッタ電極18e及びベース電極18bの形成、並びに配線層(図示せず)の形成等を経て、本実施形態のバイポーラトランジスタを完成させる。
Thereafter, as shown in FIG. 21, the
従来のSiGe−HBTの製造方法では、前述のように、非選択エピタキシャル成長により成膜した膜のみでは、ベース引き出し層として機能する多結晶膜の膜厚が不足するため、多結晶膜を成長させ、ベースとして機能する単結晶膜を成長させる領域を開口した後に、非選択エピタキシャル成長によって、単結晶ベース層を形成すると同時に、ベース引き出し層として機能する多結晶膜を積層することを行っている。 In the conventional SiGe-HBT manufacturing method, as described above, since only the film formed by non-selective epitaxial growth has insufficient film thickness of the polycrystalline film functioning as the base extraction layer, the polycrystalline film is grown. After opening a region for growing a single crystal film functioning as a base, a single crystal base layer is formed by non-selective epitaxial growth, and at the same time, a polycrystalline film functioning as a base lead layer is stacked.
これに対し、本実施形態によれば、図18に示すように、一度の非選択エピタキシャル成長で、ベースとして機能する単結晶からなる底部9aとベース引き出し層として機能する多結晶膜とを成膜できる。このため、少なくとも多結晶膜の成長及びフォトリソグラフィの3工程(フォトレジストの形成、パターニング及びフォトレジストの除去)を短縮したうえで、従来と同等の信頼性の高いバイポーラトランジスタを実現させることができる。
On the other hand, according to the present embodiment, as shown in FIG. 18, the
なお、第1及び第2の実施形態では、npn型のバイポーラトランジスタを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、上記で説明したn型及びp型の構成部位を全て逆導電型に形成し、pnp型のバイポーラトランジスタを実現することもできる。更には、本発明の製造方法を用いて、ベース膜厚の薄い高速トランジスタを備えた低消費電力のBi−CMOSトランジスタ及びバイポーラICを実現することも可能である。
また、第1の実施形態においては、多結晶シリコン膜6の替わりにアルミニウム膜を成膜してもよい。更に、第1及び第2の実施形態のいずれにおいても、シリコン酸化膜7又は13aの替わりにシリコン窒化膜を成膜してもよい。
In the first and second embodiments, an npn bipolar transistor is illustrated, but the present invention is not limited to this, and all the n-type and p-type constituent parts described above are included. A pnp bipolar transistor can also be realized by forming it in a reverse conductivity type. Furthermore, by using the manufacturing method of the present invention, it is also possible to realize a low power consumption Bi-CMOS transistor and a bipolar IC having a high-speed transistor with a thin base film thickness.
In the first embodiment, an aluminum film may be formed instead of the polycrystalline silicon film 6. Further, in either of the first and second embodiments, a silicon nitride film may be formed instead of the
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。 Hereinafter, various aspects of the present invention will be collectively described as supplementary notes.
(付記1)
表面にコレクタが形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、前記コレクタに整合する部分に開口部が形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成された導電膜と、
前記開口部内に形成され、前記コレクタに接する部分が単結晶からなり、前記導電膜に接する部分が多結晶からなり、前記導電膜に接する部分の膜厚は、前記コレクタに接する部分の膜厚の1乃至2倍である半導体膜と、
前記半導体膜上に形成されたエミッタと、
を有することを特徴とする半導体装置。
(Appendix 1)
A semiconductor substrate with a collector formed on the surface;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed in a portion matching the collector;
A conductive film formed on the insulating film;
The portion formed in the opening and in contact with the collector is made of single crystal, the portion in contact with the conductive film is made of polycrystal, and the thickness of the portion in contact with the conductive film is equal to the thickness of the portion in contact with the collector. A semiconductor film that is 1 to 2 times;
An emitter formed on the semiconductor film;
A semiconductor device comprising:
(付記2)
表面にコレクタが形成された半導体基板と、
前記半導体基板上に形成され、前記コレクタに整合する部分に開口部が形成された絶縁膜と、
前記開口部内及び前記絶縁膜上に形成され、前記コレクタに接する部分が単結晶からなり、前記絶縁膜上の部分の膜厚が前記コレクタに接する部分の膜厚よりも厚い1層の膜からなる半導体膜と、
前記半導体膜の前記コレクタに接する部分上に形成されたエミッタと、
を有することを特徴とする半導体装置。
(Appendix 2)
A semiconductor substrate with a collector formed on the surface;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed in a portion matching the collector;
The portion formed in the opening and on the insulating film and in contact with the collector is made of a single crystal, and the thickness of the portion on the insulating film is made of a single layer thicker than the thickness of the portion in contact with the collector. A semiconductor film;
An emitter formed on a portion of the semiconductor film in contact with the collector;
A semiconductor device comprising:
(付記3)
前記半導体膜は、非晶質の部分を含有することを特徴とする付記2に記載の半導体装置。
(Appendix 3)
The semiconductor device according to
(付記4)
前記半導体膜は、SiGe混晶膜及びSiGeC混晶膜からなる群から選択された少なくとも1種の膜からなることを特徴とする付記1乃至3のいずれか1項に記載の半導体装置。
(Appendix 4)
4. The semiconductor device according to
(付記5)
前記導電膜は、多結晶シリコン膜及びアルミニウム膜からなる群から選択された1種の膜であることを特徴とする付記1又は4に記載の半導体装置。
(Appendix 5)
The semiconductor device according to
(付記6)
前記絶縁膜は、シリコン酸化膜であることを特徴とする付記1乃至5のいずれか1項に記載の半導体装置。
(Appendix 6)
6. The semiconductor device according to any one of
(付記7)
前記導電膜と前記エミッタとの間を絶縁する第2の絶縁膜を有することを特徴とする付記1、4、5又は6に記載の半導体装置。
(Appendix 7)
7. The semiconductor device according to
(付記8)
前記半導体膜の前記絶縁膜上の部分と前記エミッタとの間を絶縁する第2の絶縁膜を有することを特徴とする付記2乃至6のいずれか1項に記載の半導体装置。
(Appendix 8)
The semiconductor device according to any one of
(付記9)
前記第2の絶縁膜は、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜からなる群から選択された1種の膜であることを特徴とする付記7又は8に記載の半導体装置。
(Appendix 9)
The semiconductor device according to
(付記10)
バイポーラトランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の表面にコレクタを形成し、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記導電膜に、前記コレクタの少なくとも一部を露出する開口部を形成する工程と、
非選択エピタキシャル成長により、前記開口部内に、前記コレクタ及び前記導電膜に接続される半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上にエミッタを形成する工程と、
を有し、
前記半導体膜を形成する工程において、
前記半導体膜の前記コレクタに接する部分を単結晶とし、前記導電膜に接する部分を多結晶とし、
前記導電膜に接する部分の膜厚を、前記コレクタに接する部分の膜厚の1乃至2倍とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 10)
A method of manufacturing a semiconductor device including a bipolar transistor,
Forming a collector on the surface of the semiconductor substrate, and forming an insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a conductive film on the insulating film;
Forming an opening exposing at least a part of the collector in the insulating film and the conductive film;
Forming a semiconductor film connected to the collector and the conductive film in the opening by non-selective epitaxial growth;
Forming an emitter on the semiconductor film;
Have
In the step of forming the semiconductor film,
The portion of the semiconductor film that contacts the collector is a single crystal, the portion that contacts the conductive film is polycrystalline,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a thickness of a portion in contact with the conductive film is 1 to 2 times a thickness of a portion in contact with the collector.
(付記11)
前記半導体膜を形成する工程において、前記多結晶の成長速度を前記単結晶の成長速度の1.8倍以下とすることを特徴とする付記10に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 11)
11. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記12)
バイポーラトランジスタを備えた半導体装置の製造方法であって、
半導体基板の表面にコレクタを形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記コレクタに整合する部分に開口部が形成された絶縁膜を形成する工程と、
非選択エピタキシャル成長により、前記開口部内及び前記絶縁膜上に、前記コレクタに接する部分が単結晶からなるベースとして機能し、前記絶縁膜上の部分の膜厚が前記コレクタに接する部分の膜厚よりも厚い1層の膜からなる半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜の前記コレクタに接する部分上にエミッタを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
(Appendix 12)
A method of manufacturing a semiconductor device including a bipolar transistor,
Forming a collector on the surface of the semiconductor substrate;
Forming an insulating film having an opening formed in a portion matching the collector on the semiconductor substrate;
By non-selective epitaxial growth, the portion in contact with the collector in the opening and on the insulating film functions as a base made of a single crystal, and the thickness of the portion on the insulating film is larger than the thickness of the portion in contact with the collector. Forming a semiconductor film composed of a single thick film;
Forming an emitter on a portion of the semiconductor film in contact with the collector;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
(付記13)
前記半導体膜を形成する工程において、前記半導体膜中に非晶質の部分を含有させることを特徴とする付記12に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 13)
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記14)
前記半導体膜として、SiGe混晶膜及びSiGeC混晶膜からなる群から選択された少なくとも1種の膜を形成することを特徴とする付記10乃至13のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 14)
14. The manufacturing method of a semiconductor device according to any one of
(付記15)
前記導電膜として、多結晶シリコン膜及びアルミニウム膜からなる群から選択された1種の膜を形成することを特徴とする付記10、11又は14に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 15)
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to
(付記16)
前記絶縁膜として、シリコン酸化膜を形成することを特徴とする付記10乃至15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 16)
16. The method of manufacturing a semiconductor device according to any one of
(付記17)
前記導電膜と前記エミッタとの間を絶縁する第2の絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする付記10、11、14、15又は16に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 17)
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to
(付記18)
前記半導体膜の前記絶縁膜上の部分と前記エミッタとの間を絶縁する第2の絶縁膜を形成する工程を有することを特徴とする付記12乃至16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 18)
17. The semiconductor device according to
(付記19)
前記第2の絶縁膜として、シリコン酸化膜及びシリコン窒化膜からなる群から選択された1種の膜を形成することを特徴とする付記17又は18に記載の半導体装置の製造方法。
(Appendix 19)
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to
1;半導体基板
2;n+拡散領域
3;フィールド酸化膜
4;活性領域
5;シリコン酸化膜
6;多結晶シリコン膜
7;シリコン酸化膜
8;ベース開口部
9;SiGe膜
9a;底部
9b;側壁部
10;ベース引き出し層
11;フォトレジスト
12;ベース
13:サイドウォール
14;エミッタ
15;浅い結合
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記半導体基板上に形成され、前記コレクタに整合する部分に開口部が形成された絶縁膜と、
前記開口部内及び前記絶縁膜上に形成され、前記開口部内で前記コレクタに接し、単結晶からなるベースと、前記絶縁膜上で前記ベースの膜厚より厚いベース引き出し層と、を有する半導体膜と、
前記半導体膜の前記ベース上に形成されたエミッタと、
を有することを特徴とする半導体装置。 A semiconductor substrate with a collector formed on the surface;
An insulating film formed on the semiconductor substrate and having an opening formed in a portion matching the collector;
Is formed in the opening and the insulating film, and into contact with the collector in the opening, a semiconductor having a base ing from a single crystal, and a thicker base lead layer wherein the base thickness on the insulating film A membrane,
An emitter formed on the base of the semiconductor film;
A semiconductor device comprising:
半導体基板の表面にコレクタを形成し、前記半導体基板上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜上に導電膜を形成する工程と、
前記絶縁膜及び前記導電膜に、前記コレクタの少なくとも一部を露出する開口部を形成する工程と、
非選択エピタキシャル成長により、前記開口部内に、前記コレクタ及び前記導電膜に接続し、SiGe混晶膜及びSiGeC混晶膜からなる群から選択された少なくとも1種の膜の半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上にエミッタを形成する工程と、
を有し、
前記半導体膜を形成する工程において、
前記半導体膜の前記コレクタに接する部分を単結晶とし、前記導電膜に接する部分を多結晶とし、
前記導電膜に接する部分の前記半導体膜の膜厚を、前記コレクタに接する部分の前記半導体膜の膜厚の1乃至2倍とし、
前記半導体膜を形成する工程において、前記多結晶の成長速度を前記単結晶の成長速度の1.8倍以下とすることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a bipolar transistor,
Forming a collector on the surface of the semiconductor substrate, and forming an insulating film on the semiconductor substrate;
Forming a conductive film on the insulating film;
Forming an opening exposing at least a part of the collector in the insulating film and the conductive film;
Forming a semiconductor film of at least one film selected from the group consisting of a SiGe mixed crystal film and a SiGeC mixed crystal film , connected to the collector and the conductive film by non-selective epitaxial growth;
Forming an emitter on the semiconductor film;
Have
In the step of forming the semiconductor film,
The portion of the semiconductor film that contacts the collector is a single crystal, the portion that contacts the conductive film is polycrystalline,
The thickness of the semiconductor film in the portion in contact with the conductive film is set to 1 to 2 times the thickness of the semiconductor film in the portion in contact with the collector,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein in the step of forming the semiconductor film, the growth rate of the polycrystal is set to 1.8 times or less of the growth rate of the single crystal.
半導体基板の表面にコレクタを形成する工程と、
前記半導体基板上に、前記コレクタに整合する部分に開口部が形成された絶縁膜を形成する工程と、
非選択エピタキシャル成長により、前記開口部内に前記コレクタに接し、単結晶からなるベースと、前記絶縁膜上に前記ベースの膜厚よりも厚いベース引き出し層と、を有する1層の膜からなる半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜の前記ベース上にエミッタを形成する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device including a bipolar transistor,
Forming a collector on the surface of the semiconductor substrate;
Forming an insulating film having an opening formed in a portion matching the collector on the semiconductor substrate;
The non-selective epitaxial growth, said to contact the opening in the collector, a base made of a single crystal, semiconductor film made of the film of one layer with a thick base contact layer than the base thickness on the insulating film Forming a step;
Forming an emitter on the base of the semiconductor film;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
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