JPH021933A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH021933A JPH021933A JP14371188A JP14371188A JPH021933A JP H021933 A JPH021933 A JP H021933A JP 14371188 A JP14371188 A JP 14371188A JP 14371188 A JP14371188 A JP 14371188A JP H021933 A JPH021933 A JP H021933A
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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。
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の製造方法に係り、特に、バイポー
ラトランジスタに好適な製造方法に関する。
ラトランジスタに好適な製造方法に関する。
近年、バイポーラトランジスタの高速化を目的として、
ベース及びエミッタ領域の薄層化が進められている。現
在、通常においてベースはB+イオン打込みで、エミッ
タは多結晶SiからのAs熱拡散によって形成されてい
るため、薄層化には。
ベース及びエミッタ領域の薄層化が進められている。現
在、通常においてベースはB+イオン打込みで、エミッ
タは多結晶SiからのAs熱拡散によって形成されてい
るため、薄層化には。
イオン打込みの低エネルギー化、熱処理の低温化が要求
される。しかるに、イオン打込みエネルギーを小さくす
るとチャネリングが深刻化し、斜め打込みしても、イオ
ンは、平掬射影飛程より深い領域にテイルを形成するよ
うになる。また、ベースを薄層化するとエミッタ・コレ
クタ間耐圧が低下するため、これを防ぐように、ベース
の不純物を高濃度化する必要があるが、高ドーズ打込み
による結晶欠陥の回復には、900℃以上の熱処理が必
要である。
される。しかるに、イオン打込みエネルギーを小さくす
るとチャネリングが深刻化し、斜め打込みしても、イオ
ンは、平掬射影飛程より深い領域にテイルを形成するよ
うになる。また、ベースを薄層化するとエミッタ・コレ
クタ間耐圧が低下するため、これを防ぐように、ベース
の不純物を高濃度化する必要があるが、高ドーズ打込み
による結晶欠陥の回復には、900℃以上の熱処理が必
要である。
上記ノ点から、ベース及びエミッタの極限的な薄層化に
は低温エピタキシャル成長と同時にドーピングする方法
によるベース・エミッタの形成が理想的と考えられる。
は低温エピタキシャル成長と同時にドーピングする方法
によるベース・エミッタの形成が理想的と考えられる。
さらに、ベースの高濃度化に伴うエミッタ注入効率の低
下、すなわち電流増幅率hFEの低下を補うために、エ
ミッタやベースに異種半導体材料を用いた、いわゆるヘ
テロバイポーラトランジスタも検討されてきている。第
2図はその一例(インターナショナル、エレクトロンデ
バイス、ミーティング、テクニカルダイジェスト(19
87年)第874頁から第876頁(IEDM’87
Tach、Dig、(1987)pp874−876)
である。
下、すなわち電流増幅率hFEの低下を補うために、エ
ミッタやベースに異種半導体材料を用いた、いわゆるヘ
テロバイポーラトランジスタも検討されてきている。第
2図はその一例(インターナショナル、エレクトロンデ
バイス、ミーティング、テクニカルダイジェスト(19
87年)第874頁から第876頁(IEDM’87
Tach、Dig、(1987)pp874−876)
である。
S io、gsG eo、工xをベースに用いたトラン
ジスタの断面構造を示したものである。これは、ベース
及びエミッタをインサイチュ(in 5itu)ドーピ
ング(膜形成工程中に並行してドーパントを混入させる
)の分子線エピタキシャル成長で形成しているため、薄
層化をさらに進めることができる。エピタキシャルベー
ス・エミッタトランジスタの典型と考えることができる
。
ジスタの断面構造を示したものである。これは、ベース
及びエミッタをインサイチュ(in 5itu)ドーピ
ング(膜形成工程中に並行してドーパントを混入させる
)の分子線エピタキシャル成長で形成しているため、薄
層化をさらに進めることができる。エピタキシャルベー
ス・エミッタトランジスタの典型と考えることができる
。
また、低温で動作するバイポーラトランジスタにおいて
は、エミッタの不純物濃度をベースより低くすることが
有効であるが、これには、エミッタをエピタキシャル成
長によって形成するのが最適な方法である。
は、エミッタの不純物濃度をベースより低くすることが
有効であるが、これには、エミッタをエピタキシャル成
長によって形成するのが最適な方法である。
しかし、第2図に示した構成のトランジスタでは、従来
の高速動作用バイポーラトランジスタにおいて実現され
てきた、外部ベース抵抗、ベース・コレクタ寄生容量な
どの寄生素子削減がなされていないという問題点があっ
た。
の高速動作用バイポーラトランジスタにおいて実現され
てきた、外部ベース抵抗、ベース・コレクタ寄生容量な
どの寄生素子削減がなされていないという問題点があっ
た。
そこで1本発明の目的は、ベース・エミッタをエピタキ
シャル成長で形成しながらも、上記寄生素子を削減する
ことのできるバイポーラトランジスタの製造方法を提供
することにある。
シャル成長で形成しながらも、上記寄生素子を削減する
ことのできるバイポーラトランジスタの製造方法を提供
することにある。
上記目的は、素子分離用絶縁膜に開孔部を設けその上に
ベース及びエミッタをエピタキシャル成長させること、
エミッタとエミッタ電極とを同時に加工し、これをマス
クとして外部ベース領域にp型不純物を選択的に導入す
ることにより達成される。
ベース及びエミッタをエピタキシャル成長させること、
エミッタとエミッタ電極とを同時に加工し、これをマス
クとして外部ベース領域にp型不純物を選択的に導入す
ることにより達成される。
第1図は本発明の要点を表わす素子断面図である。まず
、(a)に示したように、高濃度コレクタ(n十埋込層
)2.コレクタ3を形成したSi基板1に開孔部を有す
る素子分離絶縁膜4を設けた後、その上にベース5及び
エミッタ6をエピタキシャル成長する。開孔部上は単結
晶成長して。
、(a)に示したように、高濃度コレクタ(n十埋込層
)2.コレクタ3を形成したSi基板1に開孔部を有す
る素子分離絶縁膜4を設けた後、その上にベース5及び
エミッタ6をエピタキシャル成長する。開孔部上は単結
晶成長して。
素子の能動領域(真性ベース及びエミッタ)となり、絶
縁膜上は、ベース5の部分のみ残され外部ベースとなる
。この構造では外部ベース・コレクタ間の寄生容量は、
削減されている。次に、エミッタ電極用の多結晶Si7
を堆積してから、同図(b)に示したように、これをエ
ミッタ6と共に加工する。パッシベーション膜8でエミ
ッタ・ベース接合を覆ってから、エミッタ部をマスクと
してp型不純物を選択的に高濃度に導入し、外部ベース
9を形成する。これにより、外部ベース抵抗が低減され
る。
縁膜上は、ベース5の部分のみ残され外部ベースとなる
。この構造では外部ベース・コレクタ間の寄生容量は、
削減されている。次に、エミッタ電極用の多結晶Si7
を堆積してから、同図(b)に示したように、これをエ
ミッタ6と共に加工する。パッシベーション膜8でエミ
ッタ・ベース接合を覆ってから、エミッタ部をマスクと
してp型不純物を選択的に高濃度に導入し、外部ベース
9を形成する。これにより、外部ベース抵抗が低減され
る。
〔実施例〕
[実施例1コ
まず、本発明によりSiバイポーラトランジスタを形成
した例について第3図を参照して述べる。
した例について第3図を参照して述べる。
p型Si基板31にn十埋込層32を形成した後、MB
E (分子線エピタキシー)成長により、基板温度70
0℃でn−層33を150nmエピタキシャル成長した
。次に、ウェット(%1et) LOGO3(ローカル
オキシデーション オブ・シリコン: Local
oxidation of 5i)Ill化によって素
子分離用絶all134を形成した(第3図(a))。
E (分子線エピタキシー)成長により、基板温度70
0℃でn−層33を150nmエピタキシャル成長した
。次に、ウェット(%1et) LOGO3(ローカル
オキシデーション オブ・シリコン: Local
oxidation of 5i)Ill化によって素
子分離用絶all134を形成した(第3図(a))。
続いて、ベース用p層3520nm、、エミッタ用n十
層3650nmを順次MBE成長させた後。
層3650nmを順次MBE成長させた後。
CVD (化学気相堆積法)により、n十多結晶5i3
7を300nm堆積した(同図(b))。
7を300nm堆積した(同図(b))。
これをフォトリソグラフィー工程によって加工し、エミ
ッタを形成した(同図(c))。
ッタを形成した(同図(c))。
次に、wet酸化、Si3N4膜38堆積を行い、エミ
ッターベース及びベース−コレフタルn接合端をパッシ
ベーションした。続いて、B+イオンを全面に打込み、
外部ベース39を形成した(同図(d))、最後に、A
11l電極配線(図示省略)を行った。
ッターベース及びベース−コレフタルn接合端をパッシ
ベーションした。続いて、B+イオンを全面に打込み、
外部ベース39を形成した(同図(d))、最後に、A
11l電極配線(図示省略)を行った。
低温エピタキシャル成長によるベースの薄層化と、寄生
素子の削減により、バイポーラトランジスタの高速性の
性能指数である遮断周波数frは50GHzと高められ
た。
素子の削減により、バイポーラトランジスタの高速性の
性能指数である遮断周波数frは50GHzと高められ
た。
[実施例2]
次に、5it−xG8xをベース層に用いたヘテロバイ
ポーラトランジスタを作成した例について述べる。プロ
セス工程は、実施例1.とほぼ同様であるが、pn接合
のパッシベーションには、不安定なGe酸化物を作る酸
化は用いず、低温CVD5j、Oz、あるいは5iaN
a膜堆積を用いた。
ポーラトランジスタを作成した例について述べる。プロ
セス工程は、実施例1.とほぼ同様であるが、pn接合
のパッシベーションには、不安定なGe酸化物を作る酸
化は用いず、低温CVD5j、Oz、あるいは5iaN
a膜堆積を用いた。
5ix−xGe工の利用によってエミッタ注入効率が増
大し、エミッタ接地電流増幅率hFEを500にまで高
めることができた。一方、hpaを100に保ったまま
、ベース幅を15nm、不純物濃度を5 X 10 ”
cm””とすることによってfr を80GHzとする
ことも可能である。
大し、エミッタ接地電流増幅率hFEを500にまで高
めることができた。一方、hpaを100に保ったまま
、ベース幅を15nm、不純物濃度を5 X 10 ”
cm””とすることによってfr を80GHzとする
ことも可能である。
[実施例3]
次に、エピタキシャル層を固相エピタキシャル成長(S
PE)によって形成した例について述べる。ベース及び
エミッタをMBE成長させる代わりに、基板温度100
℃以下で非晶質5i(a−8i)を堆積した後、600
℃で熱処理することによりSPE成長させた。100℃
以下という低温での付着係数の増大によって、エミッタ
は、As、あるいはsbを固溶限あるいはそれ以上まで
高濃度ドーピングすることが可能となる。従って、hF
E!の増大とエミッタ抵抗の低減が実現される。また、
S 1t−x G a xをベースに用いる場合、エミ
ッタに共有結合半径の大きいsbを高濃度ドーピングし
て、SiとS 1t−x G e xとの格子不整を緩
和できるという利点もある。
PE)によって形成した例について述べる。ベース及び
エミッタをMBE成長させる代わりに、基板温度100
℃以下で非晶質5i(a−8i)を堆積した後、600
℃で熱処理することによりSPE成長させた。100℃
以下という低温での付着係数の増大によって、エミッタ
は、As、あるいはsbを固溶限あるいはそれ以上まで
高濃度ドーピングすることが可能となる。従って、hF
E!の増大とエミッタ抵抗の低減が実現される。また、
S 1t−x G a xをベースに用いる場合、エミ
ッタに共有結合半径の大きいsbを高濃度ドーピングし
て、SiとS 1t−x G e xとの格子不整を緩
和できるという利点もある。
また、SPEは縦方向のみでなく、絶縁膜上横方向にも
進行するため、第4図に示す如く、グラフトベース層を
単結晶化することが可能である。
進行するため、第4図に示す如く、グラフトベース層を
単結晶化することが可能である。
これによって、ベース抵抗の低減及び、真性ベース領域
の完全な薄層化が計れる。
の完全な薄層化が計れる。
[実施例4コ
最後に、エミッタにG a A sを用い、SPE成長
によってヘテロバイポーラトランジスタを作成した例に
ついて第5図を参照して述べる。
によってヘテロバイポーラトランジスタを作成した例に
ついて第5図を参照して述べる。
素子分離絶縁膜44を有する試料に、非晶質5i(1)
45 、非晶質GaAs46を、超高真空中で堆積した
後、通常の減圧CVD炉で、非晶質5i(2)47を堆
積した。なお各層は、45がp型、46.47がn十型
の不純物をドーピングした(第5図(a))。
45 、非晶質GaAs46を、超高真空中で堆積した
後、通常の減圧CVD炉で、非晶質5i(2)47を堆
積した。なお各層は、45がp型、46.47がn十型
の不純物をドーピングした(第5図(a))。
次に、非晶質GaAs46及び非晶質5i(2)47を
バターニングしてエミッタとした(同図(b))。これ
に、600”C以下の熱処理を行ない非晶質5L(1)
、非晶質GaAs両層を単結晶化した。この際非晶質S
i (2)は多結晶化される(同図(Q))、続いて
、パッシベーション膜48を形成した後、エミッタをマ
スクとして、p型不純物を高濃度ドーピングし、外部ベ
ース49を形成した(同図(d))。
バターニングしてエミッタとした(同図(b))。これ
に、600”C以下の熱処理を行ない非晶質5L(1)
、非晶質GaAs両層を単結晶化した。この際非晶質S
i (2)は多結晶化される(同図(Q))、続いて
、パッシベーション膜48を形成した後、エミッタをマ
スクとして、p型不純物を高濃度ドーピングし、外部ベ
ース49を形成した(同図(d))。
上記方法において非晶質G a A sは、SPE成長
前にバターニングされている。これにより、下地Siと
の格子不整合に基づく、応力が緩和されるため、ミスフ
ィツト転位の発生が抑止され、良好なヘテロ接合を実現
することができた。
前にバターニングされている。これにより、下地Siと
の格子不整合に基づく、応力が緩和されるため、ミスフ
ィツト転位の発生が抑止され、良好なヘテロ接合を実現
することができた。
本発明によれば、極めて薄いベース及びエミッタをエピ
タキシャル成長によって形成しながらも、外部ベース抵
抗、ベース・コレクタ寄生容量などの寄生素子を削減で
き、超高速バイポーラトランジスタの実現に多大の効果
を発揮する。
タキシャル成長によって形成しながらも、外部ベース抵
抗、ベース・コレクタ寄生容量などの寄生素子を削減で
き、超高速バイポーラトランジスタの実現に多大の効果
を発揮する。
第1図は本発明の概要を示す素子形成工程の要部断面図
、第2図は従来素子構造の要部断面図、第3図、第5図
は本発明の実施例の素子形成工程の要部断面図、第4図
は本発明の他の実施例の素子要部断面図である。 4・・・素子分離用絶縁膜、5・・・エピタキシャルベ
ース、6・・・エピタキシャルエミッタ、9・・・外部
べ一捧 図 弄 呼 図 1 図 (り 外回ベース 弄 1 (す 坪夕図 (aン 4デ 外苛ム゛−ス
、第2図は従来素子構造の要部断面図、第3図、第5図
は本発明の実施例の素子形成工程の要部断面図、第4図
は本発明の他の実施例の素子要部断面図である。 4・・・素子分離用絶縁膜、5・・・エピタキシャルベ
ース、6・・・エピタキシャルエミッタ、9・・・外部
べ一捧 図 弄 呼 図 1 図 (り 外回ベース 弄 1 (す 坪夕図 (aン 4デ 外苛ム゛−ス
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、エピタキシャル成長によつて、ベース及びエミッタ
を形成するバイポーラトランジスタの製造方法において
、素子分離用絶縁膜に開孔部を設け、その上に半導体単
結晶からなるベース及びエミッタをエピタキシャル成長
させる工程、エミッタ電極を堆積する工程、エミッタ電
極とエミッタを加工する工程、その周囲を絶縁膜で覆う
工程、該エミッタ部をマスクとして、外部ベース領域に
p型不純物を選択的に導入する工程を有することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 2、特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法
において、ベースあるいはエミッタさらには両者がコレ
クタと異種の半導体材料によつて形成されること、を特
徴とする半導体装置の製造方法。 3、特許請求の範囲第1項記載の半導体装置の製造方法
において、ベースあるいはエミッタ、さらには両者を、
固相エピタキシャル成長によつて形成することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 4、特許請求の範囲第2項記載の半導体装置の製造方法
において、コレクタをSi、ベースをSiGe混晶、あ
るいはSiGe超格子、エミッタをSi、SiC、μc
−Si、あるいはGaAs等の半導体材料で形成するこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63143711A JP2728433B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63143711A JP2728433B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH021933A true JPH021933A (ja) | 1990-01-08 |
JP2728433B2 JP2728433B2 (ja) | 1998-03-18 |
Family
ID=15345199
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63143711A Expired - Fee Related JP2728433B2 (ja) | 1988-06-13 | 1988-06-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2728433B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10308870A1 (de) * | 2003-02-28 | 2004-09-16 | Austriamicrosystems Ag | Bipolartransistor mit verbessertem Basis-Emitter-Übergang und Verfahren zur Herstellung |
US9728475B2 (en) | 2012-11-19 | 2017-08-08 | Fuji Electric Co., Ltd. | Lead portion of semiconductor device |
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JPS63116465A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-05-20 | Fujitsu Ltd | バイポ−ラトランジスタ |
JPS6459854A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-07 | Nec Corp | Semiconductor device |
-
1988
- 1988-06-13 JP JP63143711A patent/JP2728433B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
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US9728475B2 (en) | 2012-11-19 | 2017-08-08 | Fuji Electric Co., Ltd. | Lead portion of semiconductor device |
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