JPH01272155A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH01272155A
JPH01272155A JP10010488A JP10010488A JPH01272155A JP H01272155 A JPH01272155 A JP H01272155A JP 10010488 A JP10010488 A JP 10010488A JP 10010488 A JP10010488 A JP 10010488A JP H01272155 A JPH01272155 A JP H01272155A
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広志 後藤
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(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】 〔概 要〕 半導体装置、より詳しくは、バイポーラトランジスタお
よびその製造方法に関し、 コレクタ領域の不純物濃度分布を制御してfTおよびf
□8が共に大きなバイポーラトランジスタおよびその製
造方法を提供することを目的とし、バイポーラトランジ
スタの内部ベース領域部および外部ベース領域部からな
るベース領域を有する半導体装置において、内部ベース
領域部に接する第1コレクタ領域部での不純物濃度分布
がコレクタ・ベース接合から離れるにつれて増大するよ
うに該第1コレクタ領域部が形成され、および外部ベー
ス領域部に接する第2コレクタ領域部での不純物濃度分
布がコレクタ・ベース接合からほぼ均一な濃度域および
その先の濃度漸増域となるように該第2コレクタ領域部
が形成されているように構成し、かつエピタキシャル層
の形成を、少なくともコレクタ・ベース接合まで埋込み
層からの不純物はい上りがあるように行ない、内部ベー
ス領域部に対応するマスク膜をエピタキシャル層上に形
成してから第1導電型の不純物をイオン注入して外部ベ
ース領域部のコレクタ・ベース接合からほぼ均一な不純
物濃度域を形成するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、半導体装置、より詳しくは、バイポーラトラ
ンジスタおよびその製造方法に関する。
〔従来の技術〕
従来のバイポーラ集積回路の個々のバイポーラトランジ
スタでは、エミッタ領域を通る切断線での断面としてN
PNタイプのバイポーラトランジスタの半導体表面から
の深さと不純物濃度との関係は第3図に示すようになっ
ている。すなわち、半導体表面から順にN型エミッタ領
域E、P型ベース領域部、N型コレクタ領域Cがあり、
コレクタ領域はコレクタ・ベース接合からほぼ均一な不
純物濃度の領域部とその下の不純物濃度漸増領域部(低
抵抗領域)とからなる、この場合には、電流の注入レベ
ルが上がってきたときに、カーク効果(ベース押出し効
果)で実効的にベース幅が長くなって、交流特性が低下
する(遮断周波数f丁が低下する。)そこで、バイポー
ラトランジスタの高速化を図りかつ遮断周波数fTを上
げるために、第4図に示すような不純物濃度分布のバイ
ポーラトランジスタが提案されている。この場合には、
N型エミッタ領域、P型ベース領域およびコレクタ・ベ
ース接合を始点として不純物濃度が漸増するコレクタ濃
度が形成されている。この場合には、第3図に示された
均−不純物濃度領域部であるコレクタ領域を、活性(内
部)ベース領域直下のコレクタ濃度が深さ方向に漸時増
大してゆく、いわゆる傾斜コレクタ領域としている。こ
のために高注入状態でのベース押出し効果が緩和されて
、遮断周波数の高いトランジスタが得られる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した傾斜コレクタ型のバイポーラトランジスタでは
、コレクタ・ベース接合がP−N“接合に近いために、
空乏層の伸びが小さくなリコレクタ・ベース容量CCS
が増大して、最高発振可能周波数f sawや遅延時間
T□の向上を妨げている。
第4図の不純物濃度分布とするためには、N−エピタキ
シャル層の厚さを薄くし、N+埋込み層からの不純物は
い上りによるN1層をベース領域の底部にぶつけるよう
にするのが一般的な方法であり、そうすると内部ベース
領域部のみならず外部ベース領域部においても同じ濃度
分布となりccIIが増大するわけである。
本発明の課題は、内部(活性)ベース領域部では第4図
の濃度分布となりかつ外部ベース領域部では第3図の濃
度分布(ただし、エミッタ領域はない)となるように三
次元的な不純物濃度分布が制御されてf7およびf□、
が共に大きなバイポーラトランジスタおよびその製造方
法を提供することである。
上述の課題を解決するよう°な提案が特開昭61−16
6165号公報に開示されている。この場合には、ベー
ス領域全体の下にN−エピタキシャル層があって、その
エピタキシャル層中にエミッタ領域下方位置でN+層の
島が形成されており、この位置断面でのコレクタ不純物
濃度分布はコレクタ・ベース接合から増加し、減少し、
そして再び増加するように山(ピーク)と谷(バレー)
があって、負性抵抗特性を示す曲線に1mlしたものと
なっている。すなわち、コレクタ領域はN” −N−−
N”という濃度分布であり、高注入動作時にN゛以上電
子がコレクタへ注入されるとコレクタがP反転し、カー
ク効果を招くことになり、より高いf、を得ることの妨
げとなる。したがって、本発明の課題はこの提案のバイ
ポーラトランジスタより高いf、を有するトランジスタ
を提供することである。
〔課題を解決するための手段〕
上述の課題が、バイポーラトランジスタの内部ベース領
域部および外部ベース領域部からなるベース領域を有す
る半導体装置において、内部ベース領域部に接する第1
コレクタ領域部での不純物濃度分布がコレクタ・ベース
接合から離れるにつれて増大するように該第1コレクタ
領域部が形成され、および外部ベース領域部に接する第
2コレクタ領域部での不純物濃度分布がコレクタ・ベー
ス接合からほぼ均一な濃度域およびその先の濃度漸増域
となるように該第2コレクタ領域部が形成されているこ
とを特徴とする半導体装置によって達成される。
本発明に係る半導体装置(バイポーラトランジスタ)を
製造するには、エピタキシャル層の形成を、少なくとも
コレクタ・ベース接合まで埋込み層からの不純物はい上
りがあるように行ない、内部ベース領域部に対応するマ
スク膜をエピタキシャル層上に形成してから第1導電型
の不純物をイオン注入して前記外部ベース領域部のコレ
クタ・ベース接合からほぼ均一な不純物濃度域を形成す
ることを行なう。
〔作 用〕
本発明においては、内3部ベース領域部およびエミッタ
領域以外(すなわち、外部ベース領域部)における埋込
み層からのはい上り層に逆導電型不純物をイオン注入す
ることによって、コレクタ・ベース接合からほぼ均一濃
度域を形成して、CCIの増大を防止している。
〔実施例〕
以下、添付図面を参照して本発明の実施例によって、本
発明の詳細な説明する。
第1A図〜第1D図は本発明に係るバイポーラトランジ
スタの製造工程を説明するバイポーラトランジスタの概
略部分断面図であり、次のようにしてnpnバイポーラ
トランジスタを製造する。
まず、通常工程にしたがって、p型シリコン(St)基
板1 (第1A図)にN型不純物(Sb)を選択的に熱
拡散でドープしてn°埋込み層(コレクタ)2(20Ω
/口、1.5−深さ)を形成し、シリコン基板上にn−
シリコンエピタキシャル層3(厚さ:0.7m、0.5
Ωe1m)を成長させる。熱酸化法によって5iOzフ
イール酸化膜4を形成する。
ベース領域に対応する表出エピタキシャル層3上に、内
部ベース領域部(およびエミッタ領域)をカバーするよ
うに5iJa膜5およびその上のSiO!膜6をCVD
工程、リソグラフィ工程、エツチング工程を経てパター
ン形成する。このパターンをマスクとしてp型不純物(
B)を高エネルギーにてイオン注入(150keV 、
 I X 10 ”cs−”) シて、埋込み層2から
のn+はい上りを相殺する。
このようにして、第1B図に示すように、イオン注入で
相殺されてn型およびp型の不純物の総計濃度(T、第
2B図)でn−領域部8が後に形成する外部ベース領域
部の下に形成される。このときの不純物濃度分布をエピ
タキシャル層3の表面から深さ方向で示したのが、第2
A図および第2B図であって、前者は第1B図中の矢印
IIAで示した位置にあって、イオン注入されておらず
、一方後者は矢印IIBで示した位置にあってイオン注
入されている。第2A図の実線および第2B図の破線で
示す5bfi度はエピタキシャル層中へのはい上りをも
含んでいる。所定深さに投影飛程を設定したB(ボロン
)のイオン注入による逆導電型不純物濃度分布が第2B
図に示すようになっており、その結果として、相殺され
た部分のn型不純物濃度は下がってほぼ均一となり、第
1B図で形成されたn−35域部である。
第1B図に示すように、全面に、p°多多結晶シリコ模
膜9形成する(なお、ノンドープの多結晶シリコン膜を
形成してからp型不純物をドープしてもよい)。
第1C図に示すように、形成した多結晶シリコン膜9の
5所部分をエッチバック法で除去してstow膜6を表
出させ、このSing膜6のみをエツチング除去する。
そして、熱酸化処理によって、多結晶シリコン膜9の表
面にSing膜10膜形0すると同時に、外部ベース領
域部11をp型不純物拡散で形成する。
次に、第1D図に示すように、SiJ、膜5をエツチン
グ除去し、内部ベース領域部12をp型不純物のイオン
注入で形成し、エミッタ領域13を図示しない別の多結
晶シリコンを通してn型不純物のイオン注入で形成し、
アニール処理を施こして、イオン注入による結晶欠陥の
回復および内部ベース領域部12と外部ベース領域部1
1との結合を図る。そして、所定の配線(例えば、エミ
ッタ電極、図示せず)を形成してバイポーラトランジス
タが完成する。
このようにして、エミッタ領域、内部ベース領域部およ
びコレクタ領域での深さ方向の不純物濃度分布は第5図
に示したようになり、一方、外部ベース領域部およびコ
レクタ領域での不純物濃度分布は第4図に示したように
なる(ただし、エミッタ領域はなく、外部ベース領域部
がエピタキシャル層表面から存在している)。
〔発明の効果〕
本発明によれば、内部ベース領域部のみに傾斜分布く単
純漸増濃度分布)のコレクタ領域を有するバイポーラト
ランジスタが製作できて、コレクタ・ベース容I Cc
 sの小さなトランジスタとすることができる。したが
って、f T  + Laxが共に大きな値を有するバ
イポーラトランジスタが実現できる。
【図面の簡単な説明】
第1A図〜第1D図は、本発明に係るバイポーラトラン
ジスタの製造工程を説明する半導体装置の概略部分断面
図であり、 第2A図は、第1B図のバイポーラトランジスタの矢印
I[Aでの半導体表面からの深さに対する不純物濃度分
布を示すグラフであり、 第2B図は、第1B図のバイポーラトランジスタの矢印
JIBでの半導体表面からの深さに対する不純物濃度分
布を示すグラフであり1 、第3図は、従来のバイポーラトランジスタのエミッタ
領域での半導体表面からの深さに対する不純物濃度分布
を示すグラフであり、 第4図は、従来の傾斜コレクタ型のバイポーラトランジ
スタのエミッタ領域での半導体表面からの深さに対する
不純物濃度分布を示すグラフである。 1・・・p型シリコン基板、 2・・・n+埋込み層、 3・・・n−エピタキシャル層 6・・・Si0g膜パターン、 8・・・イオン注入後のn−コレクタ領域部、9・・・
p型多結晶シリコン膜、 11・・・外部ベース領域部、 12・・・内部ベース領域部、 13・・・エミッタ領域。 第1B図 2・・・埋込み層 13・ ・エミッタ領域 第1C図 第1D図 第2A図     第28図 深さ 第4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、バイポーラトランジスタの内部ベース領域部および
    外部ベース領域部からなるベース領域を有する半導体装
    置において、前記内部ベース領域部に接する第1コレク
    タ領域部での不純物濃度分布がコレクタ・ベース接合か
    ら離れるにつれて増大するように該第1コレクタ領域部
    が形成され、および前記外部ベース領域部に接する第2
    コレクタ領域部での不純物濃度分布がコレクタ・ベース
    接合からほぼ均一な濃度域およびその先の濃度漸増域と
    なるように該第2コレクタ領域部が形成されていること
    を特徴とする半導体装置。 2、第1導電型の半導体基板に埋込み層となる第1導電
    型と反対の第2導電型の不純物注入領域を形成し、該半
    導体基板上に第2導電型のエピタキシャル層を形成し同
    時に高濃度埋込み層を形成し、該エピタキシャル層にバ
    イポーラトランジスタの内部ベース領域部および外部ベ
    ース領域部を形成する工程を含んでなる半導体装置の製
    造方法において、 前記エピタキシャル層の形成を、少なくともコレクタ・
    ベース接合まで前記埋込み層からの不純物はい上りがあ
    るように行ない、前記内部ベース領域部に対応するマス
    ク膜を前記エピタキシャル層上に形成してから第1導電
    型の不純物をイオン注入して前記外部ベース領域部のコ
    レクタ・ベース接合からほぼ均一な不純物濃度域を形成
    することを特徴とする半導体装置の製造方法。
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