JPH02150033A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH02150033A
JPH02150033A JP30450388A JP30450388A JPH02150033A JP H02150033 A JPH02150033 A JP H02150033A JP 30450388 A JP30450388 A JP 30450388A JP 30450388 A JP30450388 A JP 30450388A JP H02150033 A JPH02150033 A JP H02150033A
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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】 [概要] シリコン・ゲルマニウムをベース領域としたシリコン系
へテロバイポーラトランジスタの構造と製造方法に関し
、 外部ベース抵抗を低減させて、動作を高速化することを
目的とし、 構造は、−S電型シリコンからなるコレクタ層上に異種
導電型シリコンゲルマニウムからなるベース層と一導電
型シリコンからなるエミッタ層とが積層されてヘテロ接
合したヘテロバイポーラ半導体装置において、前記ベー
ス層のうち、ベース電極に接続する外部ベースが高融点
金属膜または高融点金属シリサイド膜との二重層になっ
てエミッタ層側部まで延在していることを特徴とする。
製造方法は、コレクタ層上のエミッタ層とベース層とを
メサ状に形成する第1の工程と、次いで、全面に被着し
た絶縁膜を垂直に異方性エツチングして、少なくともエ
ミッタ層側部に該絶縁膜を残存させる第2の工程と、 次いで、少な(とも外部ベースの露出面に高融点金属膜
または高融点金属シリサイド膜を被着し、線膜との二重
層からなる外部ベースを形成する第3の工程とが含まれ
てなることを特徴とする。
[産業上の利用分野] 本発明は半導体装置およびその製造方法に係り、特にシ
リコン・ゲルマニウムをベースとしたシリコン系へテロ
バイポーラトランジスタの構造と製造方法に関する。
[従来の技術] 最近、5iGe (シリコンゲルマニウム)ヲベースに
したシリコン(Si)系へテロ接合バイポーラトランジ
スタ(HBT)が開発されており、これは電流駆動能力
の大きい高速素子として将来性が期待されているもので
ある。
第4図はその従来のシリコン系HBTの断面図を示し、
■はStからなるn型コレクタ層、2は5iGeからな
るp型ヘース層、3はSiからなるn型エミッタ層、4
は5iOz  (酸化シリコン)Sからなる絶縁膜、 
2Eはベース電極、 3Bはエミッタ電極である。この
ような素子はコレクタ層1上にMBE(分子線エピタキ
シャル成長)法やラピッドサーマルエピタキシャル成長
法などによってベース層。
エミッタ層を成長してヘテロ接合した構造で、5iGe
をベースにしているためにベースのバンドギャップが狭
くて高電流増幅率(h FE)が得られ、従って、ベー
ス層には高濃度に不純物を含有させることもできてベー
ス抵抗を減少でき、−層の動作の高速化が図れるもので
、且つ、エミッタ層に異種不純物(p型不純物)が含ま
れないためにhFEを増大できて、しかも、低温動作も
可能な利点のある構造である。
[発明が解決しようとする課題] しかし、このような半導体素子はエミッタ層直下の内部
ベースから外部ベースを通ってベース電極に接続する構
造であるから、薄くて(膜厚1000Å以下)長い外部
ベースになって高抵抗になり、その外部ベース抵抗の増
加によって高速化が阻害される欠点がある。
本発明はそのような欠点を除去し、ベース抵抗を低減さ
せて、動作を一層高速化することを目的とした構造と製
造方法を提案するものである。
[課題を解決するための手段] その課題は、第1図に示す実施例図のように、一導電型
シリコンからなるコレクタ層11に異種導電型シリコン
ゲルマニウムからなるベース層12と一導電型シリコン
からなるエミッタ層13とが積層されてヘテロ接合した
ヘテロバイポーラ半導体装置において、前記ベース層の
うち、外部ベース22が高融点金属膜または高融点金属
シリサイド膜15(実施例ではタングステン(W)膜)
との二重層となってエミッタ層13側部まで延在してい
る半導体装置によって解決される。
製造方法は、コレクタ層上のエミッタ層とベース層とを
メサ状に形成する第1の工程と、次いで、全面に絶縁膜
を被着し、垂直に異方性エツチングして、少なくともエ
ミッタ層側部に該絶縁膜を残存させる第2の工程と、 次いで、少なくとも外部ベースの露出面に高融点金属膜
または高融点金属シリサイド膜を被着し、線膜との二重
層からなる外部ベースを形成する第3の工程とが含まれ
ることを特徴とする。
〔作用] 即ち、本発明は、外部ベースを高融点金属膜または高融
点金属シリサイド膜との二重層として工ミッタ層側部ま
で延在させ、外部ベース抵抗を減少させて一層高速化す
るものである。
その外部ベースと高融点金属膜または高融点金属シリサ
イド膜との二重層をエミッタ層側部まで延在させる方法
として、全面に絶縁膜を被着し、垂直に異方性エツチン
グしてメサ状のエミッタ層側部にのみ絶縁膜厚の厚さを
残存させる製造方法を用いる。
[実施例] 以下、図面を参照して実施例によって詳細に説明する。
第1図は本発明にかかるSt系HBTの断面図を示して
おり、10はn型シリコン基板、11はStからなるn
”型コレクタ層、12は5iGeからなるp型ベース層
、13はSiからなるn型エミッタ層、14はSiO2
膜からなる絶縁膜、15はW膜、21は内部ベース、2
2は外部ベース、 12Bはベース電極、13Eはエミ
ッタ電極である。
このような構造は前記した利点に加えて外部ベース抵抗
が低減されるために一層高速化される効果があり、その
外部ベースに積層する高融点金属膜または高融点金属シ
リサイド膜(W膜など)はエミッタ層側部に残存させた
絶縁膜の膜厚のみの間隔になり、極めてエミッタベース
接合部分に近接させた状態となり、外部ベース抵抗を著
しく低減できるものである。
次に、第2図(al〜+d)は本発明にかかる第1図の
半導体装置の製造方法の工程順断面図である。その概要
を説明すると、 第2図fa)参照;まず、MBE法などによってn型シ
リコン基板10上にn−型コレクタ層11(膜厚1μm
)、不純物濃度101a〜10”/cm’のp型ベース
層12(膜厚700人)、不純物濃度1019〜102
/ am ’のn型エミッタ層13(膜厚1500人)
を順次にエピタキシャル成長してヘテロ接合を形成する
第2図(b)参照;次いで、リソグラフィ技術を用いて
、塩素系ガスを反応ガスとしてリアクティブイオンエツ
チング(RrE)してベース層12をメサ状にエツチン
グし、更に、再度リソグラフィ技術を用いてベース層上
のエミッタ層13をメサエンチングする。
第2図(C)参照;次いで、その上面にCVD法によっ
てSin、膜16(膜厚2000人;絶縁膜)を被着し
、それを弗素系ガスを反応ガスとしてRrE法で垂直に
エツチングすると、エミッタ層およびベース層の側部に
のみSiO□膜16全16させることができる。
第2図fd)参照:次いで、コレクタ層11の露出部を
他の5iOt膜17で被覆した後、W膜15(膜厚50
0人)を外部ベース22およびエミッタ層13上に選択
成長させる。この選択成長は半導体層上にW膜15が成
長して、SiO□iO□は成長しない公知の選択成長法
で、それは塩素系ガスを混合して、WF、を分解成長さ
せる方法である。
しかる後、SiO□膜14膜部45iOz膜16.17
はこの5inz膜に含む)を被着し、これをリソグラフ
ィ技術を用いて電極窓を窓あけし、ベース電極12Eお
よびエミッタ電極13Eを形成して、第1図のように完
成させる。上記の本発明にかかる製造方法はエミッタ電
極にもW膜を介在させて低抵抗化しているが、その特徴
は外部ベースとW膜との二重層からなる外部ベース(ベ
ース引出し電極)を膜厚2000人の絶縁膜を介してエ
ミッタ層まで近接させている点にあり、そのために、外
部ベース抵抗が減少して動作の高速化が図れるものであ
る。
次に、第3図(al〜(e)は本発明にかかる他の半導
体装置の製造方法の工程順断面図で、本例はフィールド
絶縁膜を設けた構造例である。
第3図(a)参照;本図はn型シリコン基板30にn“
型埋段層31.n+型コレクタコンタクト層32゜n−
型コレクタ層33.U溝分離帯34.フィールド絶縁膜
35を既に形成し、次いで、第2図に示す実施例と同様
に、n−型Siからなるコレクタ層33上にp型5iG
eからなるベース層36.n型Stからなるエミッタ層
37を順次にエピタキシャル成長し、更に、RrE法に
よってベース層37をメサ状にエツチングした後、ベー
ス層上のエミッタJW37をメサエッチングした工程断
面図である。且つ、本実施例では、ベース層36はフィ
ールド絶縁膜35上に外部ベースが形成されるために、
外部ベースが多結晶シリコンになり、コレクタ層33に
接した内部ベースのみ単結晶シリコン層に形成される状
態になる。
第3図(b)参照;次いで、全面に5i02膜38(膜
厚2000人)をCVD法によって被着する。
第3図(C)参照;次いで、弗素系ガスを用いてRIE
法により垂直にエツチングして、エミッタ層およびベー
ス層の側部にのみSin、膜38を残存させる。なお、
本例は前記第2図(C)工程を第3図(b)。
(C)の両工程に別けて説明したものである。
第3図(d)参照;次イテ、W膜39(膜厚500人)
をベース層36の外部ベース、エミッタ層37およびコ
レクタコンタクト層32上に選択成長させる。即ち、フ
ィールド絶縁膜35上にW膜39が被着しない選択成長
法を用いる。
第3図+81参照;次いで、Sing膜40膜部0Si
O2膜38はこの膜に含む)を被着し、これに電極窓を
窓あけし、ベース電極36E、エミッタ電極37Eおよ
びコレクタコンタクト電極32Eを形成して、第1図の
ように完成させる。このような本発明にかかる製造方法
も同様に、エミッタ電極、コレクタコンタクト電極にも
W膜を介在させて低抵抗化しているが、その特徴は外部
ベースとW膜との二重層からなる外部ベース(ベース引
出し電極)を膜厚2000人の絶縁膜(SiOz膜38
)を介してエミッタ層まで近接させており、外部ベース
抵抗が減少して動作の高速化を図ったものである。
なお、上記した実施例は高融点金属膜としてタングステ
ン(W)膜を用いたが、その代わりにモリブデン(Mo
)膜や白金(Pt)膜でも良く、また、タングステンシ
リサイド(W S i 2 )膜や白金シリサイド(P
tSiz)膜などの高融点金属シリサイド膜を形成して
も良い。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明にかかる半導体
装置とその製造方法によれば、外部ベースが高融点金属
膜または高融点金属シリサイド膜を併設した二重層から
なり、しかも、エミッタ層に近接して作成されているた
めに外部ベース抵抗が減少して、Si系HBTを一層高
速化して、その性能向上に大きく貢献するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかるSi系HBTの断面図、第2図
(al〜(dlは本発明にかかる製造方法の工程順断面
図、 第3図(al〜(e)は本発明にかかる他の製造方法の
工程順断面図、 第4図は従来のSi系HBTの断面図である。 図において、 10はn型シリコン基板、 11、33はSiからなるn−型コレクタ層、12、3
6は5iGeからなるp型ベース層、13、37はSi
からなるn型エミッタ層、14、16.17.38.4
0は5iO7膜(絶縁膜)、15、39はタングステン
(W)膜、 21は内部ベース、 22は外部ベース、 12E 、 36Eはベース電極、 13E 、 37Eはエミッタ電極、 32Eはコレクタコンタクト’QtFiを示している。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一導電型シリコンからなるコレクタ層上に異種導
    電型シリコンゲルマニウムからなるベース層と一導電型
    シリコンからなるエミッタ層とが積層されてヘテロ接合
    したヘテロバイポーラ半導体装置において、前記ベース
    層のうち、ベース電極に接続する外部ベースが高融点金
    属膜または高融点金属シリサイド膜との二重層になつて
    エミッタ層側部まで延在していることを特徴とする半導
    体装置。
  2. (2)一導電型シリコンからなるコレクタ層上に異種導
    電型シリコンゲルマニウムからなるベース層と一導電型
    シリコンからなるエミッタ層とを積層してヘテロ接合し
    、該エミッタ層とベース層とをメサ状に形成する第1の
    工程と、 次いで、全面に絶縁膜を被着した後、垂直に異方性エッ
    チングして、少なくともエミッタ層側部に該絶縁膜を残
    存させ、平面上の絶縁膜はエッチング除去する第2の工
    程と、 次いで、少なくとも外部ベースの露出面に高融点金属膜
    または高融点金属シリサイド膜を被着し、該高融点金属
    膜または高融点金属シリサイド膜との二重層からなる外
    部ベースを形成する第3の工程とが含まれてなることを
    特徴とする半導体装置の製造方法。
JP30450388A 1988-11-30 1988-11-30 半導体装置およびその製造方法 Pending JPH02150033A (ja)

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