JPH01196171A - Bipolar transistor - Google Patents

Bipolar transistor

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JPH01196171A
JPH01196171A JP2030988A JP2030988A JPH01196171A JP H01196171 A JPH01196171 A JP H01196171A JP 2030988 A JP2030988 A JP 2030988A JP 2030988 A JP2030988 A JP 2030988A JP H01196171 A JPH01196171 A JP H01196171A
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JP
Japan
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base
region
collector
junction
emitter
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Application number
JP2030988A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toshihiko Hamazaki
浜崎 利彦
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To make operating speed of a transistor high by a method wherein a base-emitter junction is formed to be flat and a base-collector junction is formed in such a way that the base width is expanded toward an outer base region in order to quickly charge and discharge an excess charge used to form a base pushing region. CONSTITUTION:For example, an Si substrate 11, an N<+> type collector buried layer 12, an n-type collector 13, a P-type base 14 and an N-type emitter 15 are laminated in this order. A P<+> type outer base region 16 is formed at the side part of the collector 13 and the base 14 so as to surround a collector-base junction part. A base-emitter junction is made flat; a base-collector junction is formed in such a way that it is flat directly under the base-emitter junction and that it is inclined with reference to the base-emitter junction so that the base width can be expanded toward the outer base region 16 at the peripheral part. By this setup, the charging and discharging time, especially the discharging time, of an excess charge in a base pushing region is shortened; a switching characteristic of a transistor can be improved sharply.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、集積回路を構成するバイポーラトランジスタ
に係わり、特に高速・低消費電力性能を持つバイポーラ
トランジスタに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Object of the Invention] (Industrial Field of Application) The present invention relates to bipolar transistors constituting integrated circuits, and particularly to bipolar transistors with high speed and low power consumption performance.

(従来の技術) 近年、集積回路を構成するバイポーラトランジスタの構
造及び製造方法か種々提案されているが、これらのうち
で本願に関連性を有すると考えられる技術を以下に示す
(Prior Art) In recent years, various structures and manufacturing methods for bipolar transistors constituting integrated circuits have been proposed, and among these, technologies considered to be relevant to the present application will be described below.

まず、特公昭[1O−81862号公報では、第7図(
a)に示す如く、エミッタ領域71.ベース領域72及
びコレクタ領域73が自己整合されているプレーナ型の
自己整合バイポーラトランジスタの構造が述べられてい
る。この構造の特徴は、■ エミッタ・ベース接合は非
常に寸法か小さく、基本的に平坦である。
First of all, in the Japanese Patent Publication No. 1O-81862, Figure 7 (
As shown in a), the emitter region 71. A planar self-aligned bipolar transistor structure is described in which the base region 72 and collector region 73 are self-aligned. The characteristics of this structure are: 1. The emitter-base junction is very small in size and essentially flat.

■ ベース・コレクタ接合は基本的に平面状であり、エ
ミッタ・ベース接合と面積が略同じである。
■ The base-collector junction is basically planar and has approximately the same area as the emitter-base junction.

■ 伝導性の高いポリシリコン領域74が垂直なエミッ
タ、ベース及びコレクタ領域を取り囲んでいる。第1及
び第2の絶縁材料75.76がそれぞれエミッタ領域7
1及びコレクタ領域73をポリシリコン領域74から電
気的に絶縁しており、ポリシリコン領域74は活性ベー
スに対する側方接点及び金属ベース接点として働く。
■ A highly conductive polysilicon region 74 surrounds the vertical emitter, base and collector regions. A first and a second insulating material 75,76 respectively emitter region 7
1 and collector region 73 from a polysilicon region 74, which serves as a lateral contact to the active base and a metal base contact.

1980年に固体素子コンファレンスで発表され、19
81年に(Japl、orAppl、Phys、vol
、20,5uppl。
Announced at the Solid State Devices Conference in 1980, 19
In 1981 (Japl, orAppl, Phys, vol.
, 20,5uppl.

20−1.pp、149−153 )に掲載された’F
lat EmitterTransistor wit
h Self−Aligned Ba5e” と題する
藤田等の論文では、第7図(b)に示す如く、■エミッ
タ・ベース接合は基本的に平坦である。
20-1. 'F published in pp. 149-153)
lat Emitter Transistor wit
In the paper entitled "Self-Aligned Ba5e" by Fujita et al., as shown in FIG. 7(b), (2) the emitter-base junction is basically flat.

■外部ベースの導電型を与える不純物濃度はエミッタ領
域7]に極めて近い位置まで高く、ベース抵抗は小さい
(2) The impurity concentration that gives the conductivity type of the external base is high up to a position extremely close to the emitter region 7], and the base resistance is small.

と述べられている。It is stated that.

また、1981年に(International 5
olid−3tateCircuits Conrer
ence )で発表された“Selr−AIigned
 Transistor wNh 5idevall 
Ba5eElectrode”と題する中村等の論文で
は、第7図(c)に示す如(、 ■ベース・コレクタ接合及びコレクタ領域73の一部の
側方部は絶縁物75.76により囲まれている。
Also, in 1981 (International 5
olid-3tate Circuits Conrer
“Selr-AIigned” announced at
Transistor wNh 5idevall
In the article by Nakamura et al. entitled "Ba5e Electrode", as shown in FIG.

■絶縁物76の上に位置し、ベース領域72に電気的接
触を与える多結晶シリコン領域74を有する。
(2) having a polycrystalline silicon region 74 overlying the insulator 76 and providing electrical contact to the base region 72;

■多結晶シリコン領域74とベース領域72の間に、上
記コレクタ領域73の一部にしみたした外部ベース領域
を有する。
(2) Between the polycrystalline silicon region 74 and the base region 72, there is an external base region that partially soaks into the collector region 73.

■外部ベース領域とエミッタ領域71とは側方部で接触
している。
(2) The external base region and the emitter region 71 are in contact with each other at the sides.

と述べられている。It is stated that.

ここで、高速及び低消費電力性能を持つバイポーラトラ
ンジスタ構造の基本的な考え方は、浅い垂直接合構造と
、;」1さな水平幾何構造とを実現することである。上
記した3種のトランジスタ構造は、この考え方に従って
提案されたものであるのは言うまでもない。従来、バイ
ポーラトランジスタの動作速度は、垂直方向に1次元の
電荷の走行時間によって支配されると言うモデルが基本
となっており、上記3種のトランジスタ構造はまさにこ
の1次元構造を実現するものであると言える。
Here, the basic idea of bipolar transistor structure with high speed and low power consumption performance is to realize a shallow vertical junction structure and a small horizontal geometry. It goes without saying that the three types of transistor structures described above were proposed based on this idea. Conventionally, the operating speed of bipolar transistors has been based on a model that is governed by the one-dimensional charge transit time in the vertical direction, and the three types of transistor structures mentioned above are exactly what realize this one-dimensional structure. I can say that there is.

しかしながら、近年、計算機を使ったシミュレーション
により、バイポーラトランジスタの大振幅信号での動作
速度はコレクタ領域に形成されるベース押出し領域の垂
直方向のみでなく、水平方向をも含めた2次元方向の電
荷の充放電が支配的であると言う結果が本発明者等によ
り明らかにされた(電子情報通信学会技術報告、SDM
 87−99.pII)。
However, in recent years, computer simulations have shown that the operating speed of bipolar transistors with large amplitude signals is not limited to the vertical direction of the base extrusion region formed in the collector region, but also the two-dimensional direction including the horizontal direction. The inventors revealed that charging and discharging are dominant (IEICE Technical Report, SDM
87-99. pII).

81−88 >。このため、前記した従来構造において
も、十分な高速化かはかられているとは言えなくなって
いる。
81-88>. For this reason, even in the conventional structure described above, it cannot be said that sufficient speed-up has been achieved.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来のバイポーラトランジスタでは、大振
幅信号動作時においてベース押出し領域の充放電速度か
十分てはなく、トランジスタ動作速度の十分なる高速化
をはかることは困難であった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in conventional bipolar transistors, the charging and discharging speed of the base extrusion region is not sufficient during large amplitude signal operation, and it is difficult to sufficiently increase the transistor operating speed. It was difficult.

本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、大振幅信号動作時においてベース押
出し領域を形成する過剰電荷の充放電を速めることがで
き、トランジスタ動作速度の高速化をはかり得るバイポ
ーラトランジスタを提供することにある。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and its purpose is to speed up the charging and discharging of excess charges forming the base extrusion region during large amplitude signal operation, thereby increasing the transistor operating speed. The object of the present invention is to provide a bipolar transistor that can be used in a wide range of applications.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 本発明の骨子は、エミッタ・ベース接合と共に、ベース
・コレクタ接合の改良により、ベース押し出し領域の2
次元方向の充放電速度を十分に速めることにある。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The gist of the present invention is to improve the emitter-base junction as well as the base-collector junction, thereby improving the base extrusion area.
The goal is to sufficiently increase the dimensional charging and discharging speed.

即ち本発明は、半導体基板上に、第1導電型のコレクタ
領域、第2導電型のベース領域及び第1導電型のエミッ
タ領域を上記順に積層し、且つベース領域及びコレクタ
領域の一部を側方部で取り囲み、ベース領域にはオーム
接合、コレクタ領域にはpn接合を与える第2導電型の
外部ベース領域を設けたバイポーラトランジスタにおい
て、ベース・エミッタ接合を平坦に形成し、且つベース
・コレクタ接合をベース幅が外部ベース領域に向かって
広がるようにベース・エミッタ接合に対して傾斜を持つ
ように形成したものである。
That is, in the present invention, a collector region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type, and an emitter region of a first conductivity type are laminated in the above order on a semiconductor substrate, and a part of the base region and collector region is stacked on the side. In a bipolar transistor having an external base region of a second conductivity type surrounding the base region and providing an ohmic junction in the base region and a pn junction in the collector region, the base-emitter junction is formed flat and the base-collector junction is formed flat. is formed to be inclined with respect to the base-emitter junction so that the base width increases toward the external base region.

(作 用) 本発明によれば、内部ベース領域から外部ベース領域に
向って電気抵抗か低くなっているため、真性トランジス
タ周辺領域でベース幅が広がるにも拘らず、ベース押し
出し領域の過剰電荷の充放電が速くなり、スイッチング
速度の大幅な改善が可能となる。また、エミッタ・ベー
ス接合を平坦にしているので、エミッタ領域が直接高不
純物濃度の外部ベース領域に接することはなく耐圧が高
くなり、さらにベース押出し領域の水平方向への広がり
を防止することができる。しかも、高速動作に重要な内
部・外部ベース結合部の抵抗が低くなっているため、内
部ベース領域の不純物濃度が低くても高速性は得られる
。従って、バイポーラトランジスタの動作速度に多大な
影響を与えるベース押出し領域の過剰電荷の充電放電が
速くなり、スイッチング速度の大幅な改善が可能となる
(Function) According to the present invention, since the electrical resistance decreases from the internal base region to the external base region, the excess charge in the base extrusion region can be reduced even though the base width is widened in the region around the intrinsic transistor. Charging and discharging become faster, making it possible to significantly improve switching speed. In addition, since the emitter-base junction is flat, the emitter region does not directly contact the external base region with a high impurity concentration, increasing the withstand voltage and further preventing the base extrusion region from expanding in the horizontal direction. . Moreover, since the resistance of the internal/external base coupling portion, which is important for high-speed operation, is low, high-speed performance can be achieved even if the impurity concentration of the internal base region is low. Therefore, charging and discharging of excess charge in the base extrusion region, which greatly affects the operating speed of the bipolar transistor, becomes faster, and the switching speed can be significantly improved.

(実施例) 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.

第1図は本発明の一実施例に係わるバイポーラトランジ
スタの概略構成を示す断面図である。図中11は81基
板、12はN+型コレクタ埋込み層、13はn型コレク
タ、14はP型ベース、15はN型エミッタであり、こ
れらは上記順に積層されている。コレクタ13及びベー
ス]4の側方部には、コレクタ・ベース接合部を囲むよ
うにP+型の外部ベース領域16か設けられている。
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention. In the figure, 11 is an 81 substrate, 12 is an N+ type collector buried layer, 13 is an n-type collector, 14 is a P-type base, and 15 is an N-type emitter, which are stacked in the above order. A P+ type external base region 16 is provided on the side of the collector 13 and the base 4 so as to surround the collector-base junction.

外部ベース領域16の下には、コレクタ13の側方部を
囲むように第1の絶縁体17か埋込まれている。外部ベ
ース16の上には、ベース・エミッタ接合部を囲むよう
に第2の絶縁体18か形成されている。
A first insulator 17 is embedded under the external base region 16 so as to surround the side portions of the collector 13 . A second insulator 18 is formed over the external base 16 and surrounding the base-emitter junction.

なお、ベース・コレクタ接合は、ベース・エミッタ接合
の直下で平坦で、周辺部でベース幅か外部ベース領域1
6に向って広がるように形成されている。また、21,
22.23はそれぞれ電極を示しており、21はエミッ
タ電極、22はベース電極、23はコレクタ電極である
Note that the base-collector junction is flat just below the base-emitter junction, and at the periphery, the base width or external base region 1
It is formed to widen toward 6. Also, 21,
Reference numerals 22 and 23 indicate electrodes, 21 is an emitter electrode, 22 is a base electrode, and 23 is a collector electrode.

第2図は上記トランジスタの中央部(A−A’ )より
右側の不純物分布を模式的に示す図であり、外部ベース
領域及び絶縁領域も含めて描いである。
FIG. 2 is a diagram schematically showing the impurity distribution on the right side of the central portion (A-A') of the transistor, including the external base region and the insulating region.

また、第3図は外部ベース領域16の深さ方向の不純物
分布と、所望のベース押出し状態のトランジスタの中心
の深さ方向の電荷分布を合わせて模式的に描いたもので
ある。−点鎖線は、第1図のA−A’線に沿ったベース
P型不純物濃度の分布を示し、破線は所望の端子電圧に
おける最大ベース押出し状態でのA−A’線に沿った正
孔濃度の分布を示し、実線は第1図のB−B’線に沿っ
た外部ベース領域16のP型不純物濃度の分布を示して
いる。
Further, FIG. 3 schematically depicts the impurity distribution in the depth direction of the external base region 16 and the charge distribution in the depth direction at the center of the transistor in the desired base extrusion state. - The dotted line shows the distribution of the base P-type impurity concentration along the line A-A' in FIG. The solid line shows the distribution of the P-type impurity concentration in the external base region 16 along the line BB' in FIG.

第3図から判るように、超高速バイポーラトランジスタ
で非常に重要なベース押出し領域の過剰電荷の充放電を
速くするために、従来と違ってベース押出し領域の横に
位置する深い領域まで外部ベース領域16の不純物濃度
を増加させている。
As can be seen from Figure 3, in order to speed up the charging and discharging of excess charge in the base extrusion region, which is very important in ultra-high-speed bipolar transistors, unlike conventional methods, the external base region is extended to a deep region located next to the base extrusion region. 16 impurity concentration is increased.

しかも、内部ベース領域の幅を外部ベース領域に向って
広げることにより、内部・外部ベース結合部の抵抗を低
くしている。また、エミッタ・ベース間の耐圧を維持し
、且つベース押出し領域の水平方向への広がりを防ぐた
めに、第2図から判るようにベース・エミッタ接合を平
坦にし、外部ベース領域16の水平方向の濃度変化を急
峻にし、外部ベース領域16を耐圧的に可能な限り中心
に近イ・1けている。さらに、外部ベース・コレクタ接
合の容量を減少させるために、外部ベース領域16の一
部に直下で接し、コレクタ側方側の一部を取り囲む絶縁
体17を設けている。
Moreover, by widening the width of the internal base region toward the external base region, the resistance of the internal/external base coupling portion is lowered. In addition, in order to maintain the pressure resistance between the emitter and the base and to prevent the base extrusion region from expanding in the horizontal direction, the base-emitter junction is made flat as shown in FIG. The change is made steep, and the external base region 16 is placed as close to the center as possible in terms of pressure resistance. Furthermore, in order to reduce the capacitance of the external base-collector junction, an insulator 17 is provided which is in contact with a portion of the external base region 16 directly below and surrounds a portion of the side of the collector.

次に、上記実施例構造のバイポーラトランジスタを製造
方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the bipolar transistor having the structure of the above embodiment will be described.

まず、第4図(a)に示す如く、P型車結晶シリコンウ
ェハ11の限定された領域にN型不純物を高濃度に導入
して、N+型コレクタ埋込み層12を形成する。不純物
としては、砒素やアンチモン等を用いることかできる。
First, as shown in FIG. 4(a), N-type impurities are introduced at a high concentration into a limited region of a P-type wheel crystal silicon wafer 11 to form an N+-type collector buried layer 12. As impurities, arsenic, antimony, etc. can be used.

次いで、第4図(b)に示す如く、コレクタ埋込み層1
2上に厚さ約1μmのN型エピタキシャル層13を形成
する。
Next, as shown in FIG. 4(b), the collector buried layer 1 is
An N-type epitaxial layer 13 having a thickness of approximately 1 μm is formed on the substrate 2.

続いて、N型エピタキシャル層13の表面を酸化して5
00人のシリコン酸化膜31を形成する。
Subsequently, the surface of the N-type epitaxial layer 13 is oxidized to form 5
00 silicon oxide film 31 is formed.

さらに、シリコン窒化膜32.シリコン酸化膜33及び
シリコン窒化膜34を化学気相成長法(CVD法)によ
り堆積する。その後、第4図(C)に示す如く、レジス
トをマスクとして、異方性の反応性イオンエツチング(
RI E)により、6膜34.33,32.31をエツ
チングし、引続いてN型エピタキシャル層13及びN+
コレクタ埋込み層の一部をエツチングし、メサ領域35
を形成する。
Furthermore, silicon nitride film 32. A silicon oxide film 33 and a silicon nitride film 34 are deposited by chemical vapor deposition (CVD). Thereafter, as shown in FIG. 4(C), using the resist as a mask, anisotropic reactive ion etching (
6 films 34, 33 and 32, 31 are etched by RIE), and then the N type epitaxial layer 13 and the N+
A part of the collector buried layer is etched to form a mesa region 35.
form.

次いで、第4図(d)に示す如く、RIEにより露出し
たメサ領域35及びN+型コレクタ埋込み層12の表面
を酸化して100人のシリコン酸化膜を形成したのち、
CVD法を用いて4000人のシリコン酸化膜36を形
成する。続いて、平坦化用のレジスト37を塗布する。
Next, as shown in FIG. 4(d), the surfaces of the mesa region 35 and the N+ type collector buried layer 12 exposed by RIE were oxidized to form a silicon oxide film of 100%.
A silicon oxide film 36 of 4,000 layers is formed using the CVD method. Subsequently, a flattening resist 37 is applied.

次いで、第4図(e)に示す如く、RIEによりレジス
ト37の一部及びシリコン酸化膜36のメサ領域35上
に位置する領域をエツチングして、シリコン窒化膜34
の表面を露■させる。その後、第4図(1゛)に示ず如
く、メサ領域35とレジスト37の間に位置するシリコ
ン酸化膜36をRLEによりエツチングし、レジスト3
7を除去し、シリコン酸化膜36の一部を残す。
Next, as shown in FIG. 4(e), a part of the resist 37 and a region located on the mesa region 35 of the silicon oxide film 36 are etched by RIE to form a silicon nitride film 34.
expose the surface of Thereafter, as shown in FIG. 4(1), the silicon oxide film 36 located between the mesa region 35 and the resist 37 is etched by RLE, and the resist 37 is etched.
7 is removed, leaving a part of the silicon oxide film 36.

次いで、第4図(g)に示す如く、露出したメサ領域の
表面を薄く酸化して、シリコン酸化膜38を形成する。
Next, as shown in FIG. 4(g), the surface of the exposed mesa region is thinly oxidized to form a silicon oxide film 38.

続いて、シリコン窒化膜39をCVD法を用いて堆積さ
せる。次いて、第4図(h)に示す如く、異方性のRI
Eによりメサ領域35の側方部にシリコン窒化膜のサイ
ドウオール40を残して39をエツチングする。その後
、第4図(i)に示す如く、シリコン窒化膜40のサイ
ドウオールをマスクとして選択酸化により、メサ型部下
側が上部側より細くなるようにシリコン酸化膜41を成
長させる。
Subsequently, a silicon nitride film 39 is deposited using the CVD method. Next, as shown in FIG. 4(h), anisotropic RI
Etching 39 is performed using E to leave sidewalls 40 of silicon nitride film on the sides of mesa region 35. Thereafter, as shown in FIG. 4(i), a silicon oxide film 41 is grown by selective oxidation using the sidewalls of the silicon nitride film 40 as a mask so that the lower side of the mesa shape is thinner than the upper side.

次いで、第4図(j)に示す如く、シリコン窒化膜のサ
イドウオール40及びシリコン酸化膜のサイドウオール
38を除去したのち、硼素を含むP型多結晶シリコン膜
42を堆積する。続いて、第4図(k)に示す如く、レ
ジストを用いたエッチバック平坦化法により、シリコン
酸化膜31.シリコン窒化膜32を残してメサ型領域3
5の多結晶シリコン膜42を除去し平坦化する。その後
、第4図(1)に示す如く、シリコン窒化膜32をマス
クとして、露出した多結晶シリコン膜42の表面を酸化
・しシリコン酸化膜43を形成する。この際、多結晶シ
リコン膜42よりメサ型領域35の側壁に硼素が拡散し
、外部ベース領域16が形成される。
Next, as shown in FIG. 4(j), after removing the silicon nitride film sidewall 40 and the silicon oxide film sidewall 38, a P-type polycrystalline silicon film 42 containing boron is deposited. Subsequently, as shown in FIG. 4(k), the silicon oxide film 31. Mesa type region 3 leaving silicon nitride film 32
The polycrystalline silicon film 42 of No. 5 is removed and planarized. Thereafter, as shown in FIG. 4(1), using the silicon nitride film 32 as a mask, the exposed surface of the polycrystalline silicon film 42 is oxidized to form a silicon oxide film 43. At this time, boron is diffused from the polycrystalline silicon film 42 to the sidewalls of the mesa region 35, forming an external base region 16.

次いで、第4図(m)に示す如く、シリコン窒化膜32
.シリコン酸化膜31及びシリコン酸化膜43の表面の
一部をエツチングした後、砒素を含む非晶質シリコンを
堆積させた後、イオン注入法により硼素を打込み、ベー
ス領域14を形成する。
Next, as shown in FIG. 4(m), a silicon nitride film 32 is formed.
.. After partially etching the surfaces of silicon oxide film 31 and silicon oxide film 43, amorphous silicon containing arsenic is deposited, and boron is implanted by ion implantation to form base region 14.

続いて、アニールにより硼素を電気的に活性化させ、外
部ベース領域16との間にP型の電気的接続を得ると同
時に、非晶質シリコンを単結晶化させエミッタ15とす
る。この際、エミッタとべ一スの接合の周囲はシリコン
酸化膜43によって包囲する。続いて、上記単結晶化し
たシリコンをエミッタ15部分を残して除去する。これ
以降は、ベース、コレクタ電極形成領域を開口した後、
各電極をA、Qによって形成することにより、前記第1
図に示す構造のバイポーラトランジスタが完成すること
になる。
Subsequently, boron is electrically activated by annealing to obtain a P-type electrical connection with the external base region 16, and at the same time, the amorphous silicon is made into a single crystal to form the emitter 15. At this time, the periphery of the emitter-base junction is surrounded by a silicon oxide film 43. Subsequently, the monocrystalline silicon is removed except for the emitter 15 portion. After this, after opening the base and collector electrode forming regions,
By forming each electrode with A and Q, the first
A bipolar transistor having the structure shown in the figure is completed.

次に、上記実施例構造を用いることによりトランジスタ
のスイッチング特性が改善されることを、2次元デバイ
スシミュレーションにより実施した結果を用いて説明す
る。
Next, it will be explained using the results of a two-dimensional device simulation that the switching characteristics of the transistor are improved by using the structure of the above embodiment.

第5図(a)は従来トランジスタ構造(内部ベース不純
物ピーク濃度2×10I8c10l8、同図(b)はエ
ミッタ・ベース接合及びベース・コレクタ接合を平坦に
した従来のトランジスタ構造、同図(C)は本発明によ
るエミッタ・ベース接合か平坦でベース・コレクタ接合
の傾斜が真性領域内で始まっているトランジスタ構造(
内部ベース不純物ピーク濃度2 X 10 ”cm’ 
)を示す。高速バイポーラトランジスタ回路において、
使用される電圧領域に近い値を用いてシミュレーション
した。
Figure 5(a) shows a conventional transistor structure (internal base impurity peak concentration 2x10I8c10l8), Figure 5(b) shows a conventional transistor structure with flattened emitter-base junction and base-collector junction, and Figure 5(C) shows a conventional transistor structure with flattened emitter-base junction and base-collector junction. A transistor structure according to the invention in which the emitter-base junction is flat and the slope of the base-collector junction begins in the intrinsic region (
Internal base impurity peak concentration 2 x 10 “cm”
) is shown. In high-speed bipolar transistor circuits,
The simulation was performed using values close to the voltage range used.

コレクタ電極電位を0 [V] 、エミッタ電極電位を
−1,9[V]に固定し、OFF特性ではベース電極電
位を−1,0[V]から−1,4[V]に4 [ps]
で直線的に変化させる。第6図にコレクタ電流の時間変
化を示す。0 [ps]の定常状態の90%の値から1
0%に減少するまでの時間でOFF特性を比較すると、
従来構造Aでは26[ps]、エミッタ・ベース接合、
ベース・コレクタ接合の両方を平坦にした構造Bでは2
6[ps]となり、むしろOFF特性は低下している。
The collector electrode potential was fixed at 0 [V], the emitter electrode potential was fixed at -1.9 [V], and the base electrode potential was changed from -1.0 [V] to -1.4 [V] by 4 [ps] in the OFF characteristic. ]
to change linearly. Figure 6 shows the change in collector current over time. 1 from the steady state 90% value of 0 [ps]
Comparing the OFF characteristics in terms of the time it takes to decrease to 0%,
In conventional structure A, 26[ps], emitter-base junction,
In structure B, where both the base and collector junctions are flat, 2
6 [ps], and the OFF characteristics are rather deteriorated.

これに対して本発明Cでは、内部ベース不純物ピーク濃
度が低いにも拘らず17 [ps]で大幅な改善がなさ
れている。
On the other hand, in Invention C, a significant improvement was achieved at 17 [ps] despite the low peak concentration of internal base impurities.

このように本実施例によれば、外部ベースが可能な限り
真性l・ランジスタ領域まで近付けられており、しかも
ベース押出し領域の横に位置する領域まで不純物濃度が
高められており、ベース押出し領域の過剰゛電荷の充放
電、取分は放電時間の短縮をはかることか可能となり、
トランジスタスイッチング特性の大幅な改善が可能とな
る。さらに、ベース・コレクタ接合に傾斜を持たせるこ
とにより、内部ベースと外部ベースとの結合部の抵抗を
低くしているので、内部ベース領域の不純物濃度が低く
ても高速性か得られる。
As described above, according to this embodiment, the external base is brought as close as possible to the intrinsic L transistor region, and the impurity concentration is increased even to the region located next to the base extrusion region. It becomes possible to charge/discharge and share excess charge by shortening the discharge time.
It becomes possible to significantly improve transistor switching characteristics. Furthermore, by sloping the base-collector junction, the resistance of the joint between the internal base and the external base is lowered, so high speed performance can be achieved even if the impurity concentration in the internal base region is low.

また、ベース・エミッタ接合を平坦にし、外部ベース領
域の水平方向の濃度変化を急峻にし、外部ベース領域を
可能な限り中心に近付けているので、エミッタ・ベース
間の耐圧を維持し、且つベース押出し領域の水平方向の
広がりを防ぐことができる。さらに、コレクタ側方側の
一部を囲む絶縁体を設けているので、外部ベース・コレ
クタ接合容量を低減することが可能である。
In addition, the base-emitter junction is flattened, the concentration change in the horizontal direction of the external base region is made steep, and the external base region is moved as close to the center as possible, so that the withstand voltage between the emitter and the base is maintained, and the base extrusion Horizontal expansion of the area can be prevented. Furthermore, since an insulator is provided that surrounds a portion of the side of the collector, it is possible to reduce the external base-collector junction capacitance.

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記外部ベース引出し領域は多結晶シリコ
ンを用いたが、エピタキシャル成長させたS OI  
(Silicon On In5ulator)を用い
れば、ベース抵抗及びベース電流の低減により、より一
層の特性改善が見込まれる。また、実施例ではNPN 
トランジスタについて説明したが、PNP l−ランジ
スタにおいても同様に実施できるのは勿論である。さら
に、前記外部ベース領域の下に設けた絶縁膜は、外部ベ
ース・コレクタ接合容量を小さくするために設けたもの
であり、この接合容量が問題とならない場合は除去して
もよい。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. For example, although polycrystalline silicon is used for the external base lead-out region, epitaxially grown SOI
(Silicon On In5ulator) is expected to further improve the characteristics due to the reduction in base resistance and base current. In addition, in the embodiment, NPN
Although the description has been made regarding a transistor, it goes without saying that a PNP l-transistor can also be implemented in the same manner. Further, the insulating film provided under the external base region is provided to reduce the external base-collector junction capacitance, and may be removed if this junction capacitance does not pose a problem.

その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形し
て実施することができる。
In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果コ 以上詳述したように本発明によれば、ベース・エミッタ
接合を平坦に形成すると共に、ベース・コレクタ接合を
ベース幅□が外部ベース領域に向かって広がるように形
成しているので、ベース押出し領域を形成する過剰電荷
の充放電を十分に速めることかでき、トランジスタ動作
速度の大幅な高速化をはかり得る。
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, the base-emitter junction is formed flat, and the base-collector junction is formed so that the base width □ widens toward the external base region. Therefore, charging and discharging of excess charge forming the base extrusion region can be sufficiently accelerated, and the transistor operating speed can be significantly increased.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例に係わるバイポーラトランジ
スタの概略構造を示す断面図、第2図は第1図のA−A
’線より右側部の不純物濃度の分布を示す模式図、第3
図は外部ベース領域の深さ方向の不純物濃度と所望のベ
ース押出し状態のトランジスタ中心の深さ方向の電荷分
布を合わせて示す模式図、第4図は実施例トランジスタ
の製造工程を示す断面図、第5図は従来トランジスタ及
び実施例トランジスタの2次元シミュレーションを説明
するためのもので各トランジスタの断面構造を模式的に
示す図、第6図はコレクタ電流のOFF特性を示す特性
図、第7図は従来のバイポーラトランジスタの要部構成
を示す断面図である。 11・・・Si基板、12・・・N+型コレクタ埋込み
層、13・・・N型コレクタ、14・・・P型ベース、
15・・・N型エミッタ、16・・・P+型外部ベース
領域、17・・・第1の絶縁膜、18・・・第2の絶縁
膜、21.22.23・・・電極、31,33,36゜
38.41.43・・・シリコン酸化膜、32,34゜
39・・・シリコン窒化膜、35・・・メサ型領域、3
7・・・レジスト、42・・・多結晶シリコン膜。 出願人代理人  弁理士 鈴江武彦
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of a bipolar transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line A-A in FIG.
'Schematic diagram showing the distribution of impurity concentration on the right side of the line, 3rd
The figure is a schematic diagram showing the impurity concentration in the depth direction of the external base region and the charge distribution in the depth direction at the center of the transistor in the desired base extrusion state, and FIG. 4 is a cross-sectional view showing the manufacturing process of the example transistor. Fig. 5 is for explaining two-dimensional simulation of conventional transistors and example transistors, and is a diagram schematically showing the cross-sectional structure of each transistor, Fig. 6 is a characteristic diagram showing the OFF characteristics of the collector current, and Fig. 7 1 is a cross-sectional view showing the main part configuration of a conventional bipolar transistor. 11... Si substrate, 12... N+ type collector buried layer, 13... N type collector, 14... P type base,
15... N type emitter, 16... P+ type external base region, 17... first insulating film, 18... second insulating film, 21.22.23... electrode, 31, 33, 36° 38. 41. 43... Silicon oxide film, 32, 34° 39... Silicon nitride film, 35... Mesa type region, 3
7...Resist, 42...Polycrystalline silicon film. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)半導体基板上に、第1導電型のコレクタ領域、第
2導電型のベース領域及び第1導電型のエミッタ領域を
上記順に積層し、且つベース領域及びコレクタ領域の一
部を側方部で取り囲み、ベース領域にはオーム接合、コ
レクタ領域にはpn接合を与える第2導電型の外部ベー
ス領域を設けたバイポーラトランジスタにおいて、ベー
ス・エミッタ接合は平坦であり、ベース・コレクタ接合
はベース幅が外部ベース領域に向かって広がるようにベ
ース・エミッタ接合に対して傾斜を持つことを特徴とす
るバイポーラトランジスタ。
(1) A collector region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type, and an emitter region of a first conductivity type are laminated in the above order on a semiconductor substrate, and a part of the base region and collector region is stacked on a side part. In a bipolar transistor with an external base region of the second conductivity type, which is surrounded by A bipolar transistor characterized by a slope relative to the base-emitter junction so as to widen toward the external base region.
(2)前記ベース・コレクタ接合の一部は平坦であり、
ベース・コレクタ接合が傾斜し始める点は前記ベース・
エミッタ接合端の内側であることを特徴とする請求項1
記載のバイポーラトランジスタ。
(2) a portion of the base-collector junction is flat;
The point at which the base-collector junction begins to slope is the point at which the base-collector junction begins to slope.
Claim 1 characterized in that it is inside the emitter junction end.
Bipolar transistor as described.
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