JPH02194532A - 半導体装置 - 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】 〔概　要〕 超伝導体材料をその一部に利用しているバイポーラトラ
ンジスタを含む半導体装置に関し、バイポーラトランジ
スタのコレクタ電極と埋込み層との間のコレクタコンタ
クト領域を超伝導体材料並の低抵抗としたバイポーラト
ランジスタを提供することを目的とし、 半導体基板内に埋込み層を有するバイポーラトランジス
タにおいて、半導体基板の表面から埋込み層に達する溝
が超伝導体（の焼結体）によって埋められていることを
特徴とするバイポーラトランジスタを含む半導体装置に
構成する。

〔産業上の利用分野］ 本発明は、ＩＣ１超ＬＳＩなどの半導体装置に用いられ
るバイポーラトランジスタに関し、より詳しくは、超伝
導体材料をその一部に利用しているバイポーラトランジ
スタを含む半導体装置に関する。

〔従来の技術〕

バイポーラトランジスタは、シリコン半導体基板内に、
コレクタ領域、ベース領域およびエミッ夕領域を形成し
て作られている。コレクタ抵抗を低くするために、ベー
ス領域下方に延在する高濃度不純物導入領域の埋込み層
が作られかつ咳埋込み層と基板表面との間に高濃度不純
物導入領域のコレクタコンタクト領域が作られている。

一方、半導体装置の特性向上のために、金属ないし合金
の超伝導体材料、さらには、最近研究開発がなされてい
る酸化物超伝導体材料をその配線等に利用することが試
みられている。

［発明が解決しようとする課題〕 バイポーラトランジスタのエミッタ、ベースおよびコレ
クタの電極に超伝導体材料を使用したとしても、コレク
タ電極と埋込み層との間に抵抗があっては電極材に超伝
導体材料を使用するメリットが少なくなってしまう。

本発明の目的は、バイポーラトランジスタのコレクタ電
極と埋込み層との間のコレクタコンタクト領域を超伝導
体材料並の低抵抗としたバイポーラ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］ 上述した目的が、半導体基板内に埋込み層を有するバイ
ポーラトランジスタを含む半導体装置において、前記半
導体基板の表面から前記埋込み層に達する溝が超伝導体
によって埋めら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。

埋め込む超伝導体が金属又は合金粉末の焼結体又は酸化
物超伝導体粉末の焼結体であり、後者の場合にはシリコ
ン基板との反応（シリコンの拡散）を防止するために、
溝表面にコンタクト・バリア層を形成しておくことにな
る。

〔作　用〕

本発明では、従来の高濃度不純物導入領域のコレクタコ
ンタクト領域に代えて超伝導体を充填形成しているので
、コレクタコンタクト領域抵抗が実質的になくなる。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して、本発明の実施態様例によっ
て本発明の詳細な説明する。

第１図（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明に係るバイポーラトラ
ンジスタを含む半導体装置の製造工程を説明する概略断
面図である。

第１図（Ａ）に示すように、通常のバイポーラトランジ
スタの製造工程にしたがって、まず、ｐ型シリコンウェ
ハ基板ｌにドナー不純物を選択的に導入し、その上にｎ
型シリコンエピタキシャル層２を成長させる。このとき
に、ドナー不純物がエピタキシャル層２へ拡散してｎ゛
型埋込み層３が図示のように形成される。アクセプタ不
純物をエピタキシャル層２表面からウェハ基板１に達す
るように選択的に導入して分離（アイソレーション）領
域４を形成する。この場合は、ＰＮ接合アイソレーショ
ンであるが、絶縁物アイソレーション構造としてもよい
、ベース頭載６を形成するために、アクセプタ不純物を
シリコンエピタキシャル層２（すなわち、コレクタ領域
）に選択的に導入し、さらに、エミッタ領域７の形成の
ために、ドナー不純物を図示のようにベース領域６内で
エピタキシャルＮ２へ選択的に導入する。そして、シリ
コンエピタキシャル層２の表面には絶８ｔｌｉ（Ｓｉｎ
、膜）８が形成されている。

本発明に係るバイポーラトランジスタの製造のために、
公知のりソグラフィ技術、特に、レジストパターン形成
およびドライエツチングによって、絶縁層８およびシリ
コンエピタキシャル層２を選択エツチングして埋込み層
３に達する溝９を形成する。ドライエツチング法として
は異方性エツチングのできるＲＩＥ（リアクティブイオ
ンエツチング）が好ましい。このように形成した溝９は
従来のコレクタコンタクト領域に相当する位置にある。

次に、第１図（Ｂ）に示すように、超伝導体材料の粉末
（微粒子）と有機材料（ポリマー）とのペースト状混合
物層１０を厚く全面に塗布して、溝９を埋めかつその表
面を平坦にする。超伝導体材料としてはＮｂ　　、　Ｔ
１Ｎｂ　、　Ｎｂ＊Ｓｎなどの金属又は合金、さらには
ＰｂＭｏ１．Ｓ、　　、Ｂａ２ＹＣｕ３Ｏフなどの酸化
物があり、それぞれの粉末を用いる。有機材料としては
ポリイミドなどの樹脂であって、後工程での加熱で分解
・蒸発するものであり、その混合量は２０〜５０−ｔ％
である。なお、酸化物超伝導体粉末を用いる場合には、
焼結時にシリコンが拡散浸入して組成が変動して超伝導
特性を示さなくなるのを防止するために、塗布の前に、
溝９表面上にＰＬ、Ａｕ又はＡｇのコ・−ティング層（
図示せず）をコンタクト・バリア層として形成しておく
必要がある。

混合物層１０を３００〜５００’Ｃの温度にて硬化させ
たところで、第１図（Ｃ）に示すように、溝内以外の酸
化物層Ｓ上の硬化混合物Ｎ１０を除去する。ポリイミド
を用いたときには、ヒドラジン水和物溶液で除去できる
。そして、８００〜９００’Ｃの温度に加熱して有機材
料成分を分解・蒸発させ、超伝導体粉末を溝９内で焼結
させ超伝導体焼結体１１にする。なお、酸化物超伝導体
のときには酸素雰囲気下で加熱する。

次に、絶縁層８を選択エツチングしてエミッタ領域７お
よびベース領域６の一部を表出させるコンタクトホール
をあけ、第１図（Ｄ）に示すように、超伝導体のエミッ
タ電極１３、ベース電極Ｉ４エミッタ電極１５および所
定配線を形成してバイポーラトランジスタが製造できる
。

超伝導体電極の形成は、上述した超伝導体材料の組成の
ターゲットを用いたスパッタリング法とレジスト利用の
リフト・オフ法との組合せで行なうことができ、また、
超伝導体粉末と有機材料とのペースト状混合物をスクリ
ーン印刷し、加熱焼結して行なうことができる。これら
の場合にも、酸化物超伝導体においては、エミッタ領域
７およびベース領域６の少なくとも表出部分には上述し
たコンタクト・バリア層を形成しておく必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明した様に、本発明によれば、電極配線だけでな
くバイポーラトランジスタのコレクタコンタクト部をも
超伝導体とすることができ、従来の不純物導入コレクタ
コンタクト領域の抵抗をなくすことかできる。したがっ
て、より消費電力の少ない高速動作のバイポーラトラン
ジスタそして超ＬＳＩが得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ３−（Ｄ）は、本発明に係る半導体装置の製
造工程を説明するバイポーラトランジスタの要部断面図
である。 １・・・シリコンウェハ基板、 ２・・・シリコンエピタキシャル層、 ３・・・埋込み層、　　　　６・・・ベース領域、７・
・・エミッタ領域、　　９・・・溝、１０・・・混合物
層、　　　１１・・・超伝導体焼結体、１３　、１４　
、１５・・・超伝導体電極。 （Ａ） （Ｂ） 本発明の半導体装置の概略断面図 第１図 １０・・・混合物層

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、半導体基板内に埋込み層をゆうするバイポーラトラ
   ンジスタを含む半導体装置において、前記半導体基板の
   表面から前記埋込み層に達する溝が超伝導体によって埋
   められていることを特徴とする半導体装置。 ２、前記超伝導体が金属又は合金粉末の焼結体であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の半導体装置。 ３、前記超伝導体が酸化物超伝導体粉末の焼結体であり
   、前記溝の表面上にコンタクト・バリア層が形成されて
   いることを特徴とする請求項１の半導体装置。