JPH01205466A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は半導体装置分野に利用される。

本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特にバ
イポーラトランジスタにおいて、電極の下の絶縁膜が厚
く形成された半導体装置とその製造方法に関する。

〔ヰ既要〕

本発明は、半導体基板の一生面に選択的に形成された第
一絶縁膜により分離された活性領域に、ベース領域およ
びエミッタ領域が形成されたノ＼イポーラトランジスタ
からなる半導体装置において、前記第一絶縁膜の」−層
に前記第一絶縁膜よりも前記活性領域に近づけて第二絶
縁膜を形成し、この第二絶縁膜上にベース電極およびエ
ミッタ電極を形成することにより、 前記ベース電極およびエミッタ電極によるべ一スーコ１
／クタ問およびエミッターコレクタ間のＭＩｓ容量を小
さく腰高周波特性を向上させたものである。

〔従来の技術〕

動作周波数１．ＯＯＭ）Ｉｚ、出力電力ＩＷ以上の高周
波高出力のソリコンバイポーラトランジスタにおいては
、半導体基板をコレクタ領域とし、この半導体基板上面
にベース領域およびエミッタ領域を逐次形成し、コレク
タ領域は半導体基板裏面に、ベース電極のボンデインク
パットおよびエミッタ電極のボンデインクバットは半導
体基板上面に絶縁膜を介して形成されている。従って、
ベースコンクト間およびエミッターコレクタ間には、こ
の絶縁膜によるＭ　Ｉ　Ｓ　（Ｍｅｔａｌ　Ｉｎ５ｕｌ
ｕｔｅｒ　Ｓｅｍ１ｃｏｎｄｕ−ｃｔｏｒ）容量が存在
する。このＭＩＳ容量は、高周波特性（出力電力、電力
利得）の低下をもたらすため、小さい値であることが望
ましく、従来この種のバイポーラトランジスタは、エミ
ンクボンディンクパノド下およびペースボンディングパ
ント下の絶縁膜として、通常の加圧酸化法による熱酸化
膜あるいは通常のＣＶＤ法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐ
ｏｒ［］ｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）　　によるＣＶＤ酸化膜
を選択的に１〜２μｍ程度に原く形成することにより、
Ｍ　Ｉ　Ｓ容量の値を小さくしていた。

第４図（ａ）〜（ｅ）は、かかる従来のバイポーラトラ
ンジスタの主要製造工程における模式的縦断面図（工程
断面図）であり、第５図はそのバイポーラトランジスタ
の要部を示す平面図である。

従来の製造方法では、まず第４図（ａ）に示すようにＮ
型の半導体基板１の一生面に、よく知られている選択酸
化法により、１μｍ程度の厚さの選択熱酸化膜２を形成
した後、半導体基板１の表面に０．４μｍ程度の厚さの
熱酸化膜３を形成する。

その後、第４図（ｂ）に示すように、通常のＰＲ（ホト
リングラフィ）工程、酸化膜エツチング工程およびイオ
ン注入工程により、半導体基板１の所定の位置にＰ＋型
のグラフトベース領域４　（四つに分かれているが参照
数字はそのうちの一つに代表的に付しである、以下他の
場合についても同様である。）を形成し、熱酸化膜３を
除去した後、０．０５μｍ程度の厚さの熱酸化膜５を形
成し、イオン注入工程によりＰ型のベース領域６を形成
し、次にＣＶＤ法により、０．１μｍ程度の厚さの第一
窒化膜７を形成する。

次に第４図（Ｃ）に示すように、通常のＰＲ工程および
エツチング工程により、第一窒化膜７および熱酸化膜６
の所定の位置にエミッタ部８を開孔し、ヒ素（またはリ
ン）を含有する０２μｍ程度の厚さの多結晶シリコン膜
９および００５μｍ程度の厚さの第−ＣＶＤ酸化膜１０
をＣＶＤ法により堆積し、ＰＲ工程およびエツチング工
程により、所定の位置以外の多結晶シリコン膜９および
第−ＣＶＤ酸化膜１０を除去する。ここでエミンタ部８
の幅ＷＥ　は１μｍ程度であり、ピッチＰは６ａｍ程度
である。

次に、第４図（ｄ）に示すように、熱処理工程を施すこ
とにより、多結晶シリコン膜９より半導体基板１中にヒ
素（またリン）を拡散し、エミッタ領域１１を形成し、
さらに０１μｍ程度の厚さの第二の窒化膜１２をＣＶＤ
法により形成し、ＰＲ工程およびエツチング工程により
、多結晶シリコン膜９上の第二窒化膜１２および第−Ｃ
ＶＤ酸化膜１０の所定の位置に同図および第５図に示す
ように開孔し、エミッタコンタクト部１３とベースコン
タクト部１４を形成する。ここてエミッタコンタクト部
１３の幅ＷＥｔ：は１〜２μｍ程度である。

次に、第４図（ｅ）および第５図に示すように、蒸着工
程、ＰＲ工程およびエツチング工程を施すことにより、
所定の位置にベース電極１５およびエミツク電極１６を
形成する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述したように高周波高出力のバイポーラトランジスタ
においては、ベース−コレラ９問およびエミソクーコレ
クタ間に存在するＭＴＳ容世は、小さいことが望ましく
、第４図（ｅ）および第５図で示した従来形の高周波高
出力のバイポーラトランジスタにおいては、選択熱酸化
膜２の膜厚は厚く、かつその位置はトランジスタの活性
領域（ベース領域）に近いことが望ましい。ところで高
出力トランジスタにおいては、ＰＮ接合での熱の発生に
起因したコレクタ電流の集中、すなわち各エミッタの不
均一動作を防ぐために、エミ・／夕にハラステインク抵
抗を接続し、負帰還をかけるようにしている。前述した
バイポーラトランジスタにおいては、エミックーエミソ
タコンタクト間（距離Ｗ　Ｒｒ）の多結晶シリコン膜９
をハラスティング抵抗として用いている。ハラステイン
ク抵抗の値は距離Ｗ　Ｒ、：と多結晶シリコン膜９の層
抵抗とにより決定されるが、ＷＲＥを３〜４μｍ程度と
すると、ピノヂＰとエミツタ幅’ｖＶＥ　とがトランジ
スタの高周波特性より決定されるために、エミッタコン
タクト幅ＷＥ。

は１〜２μｍ程度となる。また、エミッタの幅は、ｌ　
ＧＨｚ程度以」二の高周波帯で使用するトランジスタの
場合１μｍ程度の長さて均一に形成されている必要があ
る。

ところで、前述した従来のバイポーラトランジスタにお
いては、エミッタ部８形成時およびエミッタコンタクト
部１３形成時のＰＲ工程において、選択熱酸化膜２の段
差によるレジスト膜厚の変化により選択熱酸化膜２が活
性領域に（換言すれば、エミッタ部８およびエミッタコ
ンタクト部１３）近いと、このレジスト膜厚の変化の影
響を受け、エミッタ部８およびエミッタコンタクト部１
３が均一に形成できない問題があった。そこで、従来の
バイポーラトランジスタにおいてはエミッタおよびエミ
ッタコンタクトを均一に形成するため、選択熱酸化膜２
を活性領域に近づけられず、よって、ＭＩＳ容量が大き
くなり、高周波特性がよくならない欠点があった。（「
マイクロ電力トランジスタにおけるエレクトロマイグレ
ーションの寿命試験的研究」米国電気電子学会、第１２
回信頼性物理の進歩、［八Ｌｉｆｅ−Ｔｅｓｔ　５ｔｕ
ｃｌｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍｉｇｒａｔｉｏｎｉｎ
　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｐｏｗｅｒ　Ｔｒａｎｓｉｓｔ
ｏｒｓＪＩＥＥｔＥ　１２ｔｈ八ｎｎｕａｌ　　Ｐｒｏ
ｃｅｅｄｉｎｇ　　Ｒｅ１ｉａｂｉｌｉｔｙ　　Ｐｈｙ
ｓｉｃｓ、１９７４．）本発明の目的は、前記の欠点を
除去することにより、ベースーコレツク間およびエミッ
タ−コレツク間に存在するＭｊＳ容量を低減し、優れた
高周波特性を有する高周波高出力のバイポーラトランジ
スタからなる半導体装置およびその製造方法を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の半導体装置は、半導体基板の一生面に、選択的
に形成された第一絶縁膜により分離された活性領域に、
ベース領域およびエミッタ領域が形成されたバイポーラ
トランジスタを含む半導体装置において、前記第一絶縁
膜の上層に前記第一絶縁膜より前記活性領域に近づけて
形成された第二絶縁膜と、前記第二絶縁膜上に形成され
たベース電極およびエミッタ電極とを含むことを特徴と
する。

また、本発明の半導体装置は、第一絶縁膜が熱酸化膜ま
たは陽極酸化膜であり、第二絶縁膜がＣＶＤ酸化膜また
は窒化膜であることができる。

本発明の半導体装置の製造方法は、一導電型の半導体基
板の一生面上の所定の位置に第一絶縁膜を形成する工程
と、前記第一絶縁膜により分離された活性領域内の所定
の位置に逆導電型のグラフトベース領域およびベース領
域を逐次形成する工程と、選択的に形成された一導電型
の不純物を含む多結晶シリコン膜を用いてエミッタ電極
を形成する工程と、表面に窒化膜を形成し前記多結晶シ
リコン膜の上部の前記窒化膜にエミッタコンタクトのパ
ターンを形成し、表面に第二絶縁膜を形成する工程と、
前記第二絶縁膜を選択的にエソチンクすることにより前
記第一絶縁膜より前記活性領域に近づけて第二絶縁膜を
成形する工程と、前記第二絶縁膜上にそれぞれベース電
極およびエミッタ電極を形成する工程とを含むことを特
徴とする特許 〔作用〕 第二絶縁膜は、第一絶縁膜の上層に、前記第一絶縁膜よ
りも活性領域に近づけて形成され、この第二絶縁膜」二
にベース電極（ボンデインク゛ツク・ソト部）およびエ
ミッタ電極（ポンデインクツ々・ソト部）が形成される
。

従って、前記ベース電極およびエミ・ツタ電極による、
ベースーコレクツ間およびエミッターコレクタ間のＭＩ
Ｓ容量は、少なくとも前記第二絶縁膜の厚さ分だけ小さ
くなり、高周波特性を向上させることが可能となる。

また、前記第一絶縁膜は従来どおり熱酸化膜または陽極
酸化膜とし、前記第二絶縁膜はＣＶ　Ｉ）酸化膜または
窒化膜とすることにより、容易に形成することができる
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。

第１図は本発明の半導体装置である高周波高出力のバイ
ポーラトランジスタの要部を示す模式的縦断面図、第２
図はその要部を示す上面図、第３図（ａ）〜（ｆ）は、
その主要製造工程における模式的縦断面図（工程断面図
）である。

第１図によると、本実施例のバイポーラトランジスタは
、Ｎ型の半導体基板１の一主面に、選択的に形成された
第一絶縁膜としての選択熱酸化膜２により分離された活
性領域に、グラフトベース領域４、ベース領域６および
エミッタ領域１１が形成されたバイポーラトランジスタ
において、選択熱酸化膜２の上層に第一窒化膜７および
第二窒化膜１２を介して形成され、選択熱酸化膜２より
も前記活性領域に近づけて形成された第二絶縁膜として
の第二ＣＶＤ酸化膜２０と、第二ＣＶＤ酸化膜２０上に
それぞれ形成されたベース電極１５およびエミッタ電極
１６とを含んでいる。

次に、第３図（ａ）〜（ｆ）により本実施例のバイポー
ラトランジスタの製造方法について説明する。

まず第３図（ａ）に示すように、Ｎ型の半導体基板１の
一主面によく知られている選択酸化法により、１μｍ程
度の厚さの選択熱酸化膜２を形成し、半導体基板１の表
面に０．４μｍ程度の厚さの熱酸化膜３を形成し、通常
のＰＲ工程、エツチング工程およびイオン注入工程によ
り、半導体基板１の所定の位置にＰ＋型のグラフトベー
ス領域４を形成する。

次に、第３図（ｂ）に示すように、熱酸化膜３を除去し
た後、０．０５．＋ｚｍ程度の厚さの熱酸化膜５を形成
し、レジスト膜２１の形成を含むＰＲ工程およびイオン
注入工程により、Ｐ型のベース領域６を形成する。

次に、第３図（Ｃ）に示すように、ＣＶＤ法により０．
１μｍ程度の厚さの第一窒化膜７を形成し、ＰＲ工程お
よびエツチング工程により、第一窒化膜７と熱酸化膜５
の所定の位置にエミッタ部８を開孔し、ヒ素（またはリ
ン）を含有する０、２μｍ程度の厚さの多結晶シリコン
膜９および０．０５μｍ程度の厚さの第−ＣＶＤ酸化膜
１０をＣＶＤ法により堆積し、ＰＲ工程およびエツチン
グ工程により所定の位置以外の多結晶シリコン膜９およ
び第−ＣＶＤ酸化膜１０を除去し、熱処理工程を施すこ
とによりエミフタ層１１を形成する。

次に、第３図（ｄ）および第２図に示すように第−ＣＶ
Ｄ酸化膜１０を除去し、０１μｍ程度の厚さの第二窒化
膜１２を堆積し、ＰＲ工程およびエツチング工程により
、第二窒化膜１２の所定の位置にエミンタコンタクト部
１３を形成した後、２μｍ程度の第二ＣＶＤ酸化膜２０
を堆積する。

次に、第３図（ｅ）に示すように、ＰＲ工程およビエッ
チング工程により、所定の場所以外にある第二ＣＶＤ酸
化膜２０を除去することにより、エミッ　　　　　′ク
コンタクト部１３を露出させる。このとき、第二窒化膜
１２および多結晶シリコン膜９が、酸化膜エツチングの
ストッパーとなるため、エミックコンタクト部１３はそ
の形状が変化することなく、容易に露出できる。また、
ここて第二ＣＶＤ酸化膜２０は選択酸化膜２より、活性
領域に近づけて残すようにし、テーパー角をつけるよう
にする。

次に、第３図（ｆ）および第２図に示すように、蒸着工
程、ＰＲ工程およびエツチング工程を施すことにより、
所定の位置にベース電極１５およびエミッタ電極１６を
形成する。

なお、前述の実施例における選択熱酸化膜２は、陽極酸
化膜であっても同様の効果がある。

また、前述の実施例における第二ＣＶＤ酸化膜２０は、
厚い窒化膜であっても同様である。ただし、この場合、
多結晶シリコン膜９上のエミックコンタクト部１３をパ
ターニンクされた窒化膜は、厚い窒化膜をエツチングす
る際のスｌ−ソバ−とするために、酸化膜で形成する必
要がある。

本発明の特徴は、第１図、第２図および第３図（ａ）〜
（ｆ）において、選択熱酸化膜２の上層にこの選択熱酸
化膜２よりも活性領域に近づけて第二ＣｖＤ酸化膜２０
を設け、この第二ＣＶＤ酸化膜２０上にベース電極１５
およびエミッタ電極１６を設けた構造としたことにある
。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明は、第一絶縁膜」二に膜厚
の厚い第二絶縁膜を、前記第一絶縁膜より活性領域の近
くまで形成させてやることにより、微細パターンの加工
性をそこなうことなくベース電極およびエミッタ電極に
よる、ベースーコレクり問およびエミンクーコレクタ間
のＭＩＳ容量を小さくでき、高周波特性を向」ニさせる
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す模式的縦断面図。 第２図はその要部を示す平面図。 第３図（ａ）〜（ｆ）はその主要製造工程における模式
％式％ 第４図（ａ）〜（ｅ）は従来例の主要製造工程における
模式的縦断面図。 第５図はその要部を示す平面図。 １・半導体基板、２・・・選択熱酸化膜、３．５・・・
熱酸化膜、４・・り゛ラフトベース領域、６・・ベース
領域、７・・第一窒化膜、訃エミッタ部、９・・多結晶
シリコン膜、１０・・第−ＣＶＤ酸化膜、１１・・エミ
ッタ電極、１２・・・第二窒化膜、１３・・エミコンタ
クト部、１４・ベースコンタクト部、１５・・ベース電
極、１６・エミッタ電極、２０・・第二ＣＶＤ酸化膜、
２１・・レジスト膜、ＷＥ・・・エミツタ幅、ＷＢＣ・
　エミッタコンタクト部幅、ＷＲＥ・・・エミッターエ
ミッタコンタクト部間距離。 特許出願人　Ｈ本電気株式会社。 代理人　　弁理士　井　出　直　孝 へ　　　　　　　　　　　　＾ Ｃ１ｐ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板（１）の一主面に、選択的に形成された
   第一絶縁膜（２）により分離された活性領域に、ベース
   領域（４、６）およびエミッタ領域（１１）が形成され
   たバイポーラトランジスタを含む半導体装置において、 前記第一絶縁膜の上層に前記第一絶縁膜より前記活性領
   域に近づけて形成された第二絶縁膜（２０）と、 前記第二絶縁膜上に形成されたベース電極（１５）およ
   びエミッタ電極（１６）と を含むことを特徴とする半導体装置。 ２、一導電型の半導体基板（１）の一主面上の所定の位
   置に第一絶縁膜（２）を形成する工程と、前記第一絶縁
   膜により分離された活性領域内の所定の位置に逆導電型
   のグラフトベース領域（４）およびベース領域（６）を
   逐次形成する工程と、選択的に形成された一導電型の不
   純物を含む多結晶シリコン膜（９）を用いてエミッタ領
   域（１１）を形成する工程と、表面に窒化膜（１２）を
   形成し前記多結晶シリコン膜の上部の前記窒化膜にエミ
   ッタコンタクトのパターンを形成し、表面に第二絶縁膜
   （２０）を形成する工程と、 前記第二絶縁膜を選択的にエッチングすることにより前
   記第一絶縁膜より前記活性領域に近づけて前記第二絶縁
   膜を成形する工程と、 前記第二絶縁膜上にそれぞれベース電極（１５）および
   エミッタ電極（１６）を形成する工程とを含むことを特
   徴とする半導体装置の製造方法。