JPH02283032A - 縦型バイポーラトランジスタ - Google Patents

縦型バイポーラトランジスタ

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JPH02283032A
JPH02283032A JP10534389A JP10534389A JPH02283032A JP H02283032 A JPH02283032 A JP H02283032A JP 10534389 A JP10534389 A JP 10534389A JP 10534389 A JP10534389 A JP 10534389A JP H02283032 A JPH02283032 A JP H02283032A
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JP
Japan
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type
region
emitter
base
concentration
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JP10534389A
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English (en)
Inventor
Kiyotaka Imai
清隆 今井
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

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〕 本発明は縦型バイポーラトランジスタのエミッタ領域の
構造に関する。
〔従来の技術〕
従来の縦型NPNバイポーラトランジスタは、第5図に
縦断面図を示すように、p型シリコン基板1と、n型コ
レクタ領域2と、n+型嵩高濃度埋込層3、フィールド
酸化膜4と、n++コレクタ電極引き出し領i46と、
p型ベース領域7と、p++ベース電極引き出し領域8
と、酸化膜9と、エミッタ形成の為の不純物拡散源とな
るn+型多結晶シリコン層13と、n++エミッタ領域
14と、絶縁層間膜15と、から構成されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の縦型バイポーラトランジスタにおいて、
微細化、浅接合化にともなって、エミッタ、コレクタ間
の耐圧(以降BVgeoと記す)が低くなってきている
高速化のため、ベース領域を浅くして高い遮断周波数f
Tを得ようとすると、ベース寄生抵抗が増大するため、
ベース濃度を高くしなければならない、また、ベース領
域が浅い場合、コレクタ。
エミッタ間のパンチスルーを抑えるためにもベース濃度
を高くする必要がある。
ベース領域を浅接合化するにともなってエミッタ領域も
浅くなり、また適度な電流増幅率を得るためにはベース
の高濃度化に従ってエミッタも高濃度にしなければなら
ない。
例えばエミッタの深さ約0,15μI、エミッタ濃度的
5 X 10”c+s−’、ベース濃度約2 X 10
”cm−3といった高濃度なエミッタ及びベース濃度で
かつ浅いエミッタ構造の場合、第5図の従来例に示すエ
ミッタ・ベース接合端部17に電界が集中してプレクダ
ウンを起しやすくなりBVEBOは3.5〜4.5■と
なる。さらに微細化、浅接合化が進みエミッタ濃度及び
ベース濃度が高くなると、それに従ってBVεaoは更
に低下していく。
BVεaoの低下はB1−CMOSのスイッチングにお
いて顕著な影響をおよぼす。第6図にBi・CMOSイ
ンバータ回路を示す。入力VInが”L”からH“にな
るとPチャンネルMOSトランジスタPMOSIがオフ
し、NチャンネルMOSトランジスタNMOS2がオン
して、NPNバイポーラトランジスタNPNIのベース
電位をグランドレベルに引き下げる。一方Nチャンネル
MOSトランジスタNMO3IがオンしてNPNパイボ
ーラトランジンスタNPN2にベース電流を流しNPN
2をオンさせ、出力V o u tをH°′から°゛L
°°に引き下げる。このときNPN 1のベス電位が出
力■。uc  (=N P N 1のエミッタ電位)よ
りも速く下ってしまうとベース・エミッタ間は過渡的に
逆バイアスとなる。
第7図は回路シミコレータでNPN 1のベース・エミ
ッタ間の電位■B8をシミュレーションした結果であり
、■1..が“L ”から“H”になる瞬間にベース・
エミッタ間に一4V程度の逆バイアスがかかっているこ
とを示している。ベース・エミッタ間を、BVEBO程
度の逆バイアスストレス状態にしておくと、第8図の様
に低電流領域での直流電流増幅率hFEが低下するとい
う現象が観測される。このようなhFEの低下を防ぐた
めにはB V EBOの高いデバイス横道が必要となる
〔課題を解決するための手段〕
本発明の縦型バイポーラトランジスタは、第1導電型の
エミッタ領域と第2導電型のベース領域の接合部の端部
に、エミッタ領域よりも濃度の低い第1導電型の不純物
領域を有している。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
本発明の実施例1の縦型バイポーラトランジスタは、第
1図の縦断面図に示すように、p型シリコン基板1と、
n型コレクタ領域2と、n++高濃度埋込層3と、フィ
ールド酸化膜4と、n1型コレクタ電極引き出し領域6
と、p型ベース領域7と、p++ベース電極引き出し領
域8と、酸化1119及び10と、本発明の特徴である
n−型領域11と、サイドウオール多結晶シリコン膜1
2と、エミッタ形成の為の不純物拡散源であるn+型型
詰結晶9932層13、n++エミッタ領域14と、眉
間絶縁膜15と、から構成される構造をしている。
本実施例1は、高濃度のn 4′型エミツタ14とp型
ベース領域7の接合部の最も電界の集中する端部に、n
1エミツタ領域14よりも低濃度のn−型領域11が存
在する構造で、n−型領域11の濃度は11+エミツタ
領域14の!15〜I/ 200程度の濃度となってい
る。
このn−型領域11によってエミッタ・ベース接合端に
集中する電界が弱められ、この結果、エミッタ・ベース
間の耐圧BVEBOが上昇する。
次に本実施例1の製造方法を簡単に述べる。第2図(a
)の様に、p型シリコン基板1上にn++埋込層3と、
n型コレクタ領域2と、フィールド酸化膜4と、n“型
コレクタ電極引き出し領域6と、p型ベース領域7及び
p++ベース電極引き出し領域8を形成した上に酸化膜
9を形成する。次に第2図(b)の様に、ホトリソグラ
フィ工程を経てエミッタコンタクト16を形成する。そ
の後第2図(c)の様に熱酸化膜10を10〜20nm
形成した後、酸化膜9をマスクとして、エミッタ形成部
分にのみn型不純物であるリンイオンをエネルギー3O
−50keV 、  ドース鼠I X 10” 〜I 
X 1015cI11−2で注入してn−型領域を形成
する。このとき熱酸化膜IOはイオン注入の際のダメー
ジを防ぐ役目をはたす。次に第2図(d)の様に多結晶
シリコン膜12を100〜300n■成長する。この多
結晶シリコン膜を異方性のドライエツチングによってエ
ッチバックし、サイドウオール多結晶シリコン膜12を
、第2図(e)の様に形成する。エッチバッりの際に酸
化膜9及び熱酸化膜IOはドライエツチングのストッパ
ーの役目をはたし、特に熱酸化膜10はエミッタ部分の
エッチバックによるダメージを防ぐ。次に熱酸化膜10
をフッ酸で除去しな後第2図(f)の様に多結晶シリコ
ン層を成長し、パターンニングしてエミッタ形成部分に
のみ多結晶シリコン層13を残し、n型不純物のヒ素イ
オンをエネルギー40〜100 keV、ドース量5X
10”〜3X 1016cm−2で注入する。その後、
熱処理を行って第2図(g)の様にn“型エミッタ領域
14. n型領域11を形成する。
以上の様に本実施例1のエミッタ・ベース接合端部のn
−型領域l″lはホトリソグラフィ工程が増えず、エミ
ッタ領域に対しセルファラインに極めて簡囃に形成する
ことができる。
また、エミッタ・ベース接合の端部を除く領域の不純物
10フア・イルは変らないため、従来と同様のhFE及
びfTを得ることができる。
従来構造でベース形成時のボロンをエネルギー20ke
V 、  ドースjt I X 1013〜5 X 1
013cm+−2、エミッタ形成時のヒ素をドース量I
 X 1016〜2 X 1016cn+−2注入した
場合、エミッタ・ベース間耐圧BVEBOは3〜4Vと
なるのに対し、本発明の実施例による構造でベース及び
エミッタの不純物量は同じでn−領域を形成するリンの
注入をエネルギー40〜50keV 、  ドース量I
 X IO’4〜I X 1015cm−2で行った場
合、BViaoは5〜5.5 VとIV以上の向上が見
られた。
第3図は本発明の実施例2の拡大縦断面図である。実施
例2の縦型バイポーラトランジスタの構造では、実施例
1で説明したエミッタ・ベース接合端部のn−型領域1
1と高濃度n+型エミッタ領域14との間に、ロー型領
域11よりもやや高濃度のn型領域11aが存在する。
実施例2では、電界の集中するエミッタ・ベース接合の
端部にn−型領域11とn型領域11aが存在するため
、実施例1の場合よりもさらに電界集中が緩和され、エ
ミッタ・ベース間の耐圧は向上する。例えば、ベースの
形成時のボロンを、エネルギー20keV 、  ドー
ス量I X 10”〜5 X 10I3c10l3 ”
型エミッタ形成時のヒ素を、ドース量I X 10”〜
5 X 10”cm−2で注入し、n−型領域11を形
成するリンイオン注入を、エネルギー3(1〜40ke
V 、 ドース量lX10”3〜2X 10”cm−2
、n型領域11aを形成するリンイオン注入をエネルギ
ー40〜50keV 、 ドース量2×10目〜I X
 1015cm−2で行った場合、BVEIIOは5.
5〜6.5vと従来例に比べ耐圧の向上がみられた。
n型領域11aを形成する方法は、実施例1の第2図(
e)の後、第4図(a)の様にリンイオンを注入し、再
び多結晶シリコン膜を形成した後、第4図(b)の様に
エッチバックしてサイドウオール多結晶シリコン膜12
aを形成する。この後第2図(f)〜(g)の様にして
n+型エミッタ領域を形成することにより簡単に形成す
ることができる。
なお、本発明の構造と近いものとしてMOSのLDD構
造がある。LDD構造を有するNチャンネルMO3の縦
断面図である第9図を参照して本実施例とLDD構造と
の相異点に関して記す。p型シリコン基板18.ゲート
絶縁膜19.ゲート電極としてのn+型多結晶シリコン
層13a、サイドウオル絶縁膜21.n+型ソース・ド
レイン拡散層20、ロー型LDD拡散層22を主要構成
要素としたNチャンネルMO8において、まず第1にサ
イドウオールは縦型バイポーラトランジスタと異なり多
結晶シリコン膜ではなく絶縁膜であり、第2にn−型L
DD拡散層22の機能はn−型領域11の機能と異なる
。すなわち、n−型領域l!は前述の如くエミッタ・ベ
ース接合端部17での電界集中の緩和による耐圧BVE
BCの向上をはかるのに対し、p型シリコン基板18の
不純物濃度がρ型ベース領域7に比べ充分低くn+型ン
ース・ドレイン拡散層20とp型シリコン基板!8の間
のp−n接合耐圧がB V l!80に比べ充分高くな
ることがら、n−型LDD拡散層22は耐圧の向上に機
能するのではなく、ホ・ソト・キャリアーに対する耐性
向上に機能する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、第1導電型エミツタ領域
と第2導電型ベース領域の接合部の端部にエミッタ領域
よりも低濃度の第1導電領域を形成することにより、接
合端部の電界集中を緩和しエミッタ・ベース間の耐圧を
向上できる効果があり、特にB i −CMO8におい
てスイッチング特性を著しく向上させる。またエミッタ
・ベース接合の端部以外の領域の不純物プロファイルは
変らないので、直流電流増幅率hFE及び遮断周波数f
丁とも従来同様の値となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1の縦断面図、第2図(a)〜
(g)は実施例1の製造方法の縦断面図、第3図は本発
明の実施例2の拡大縦断面図、第4図(a)、’(b)
は実施例2の製造方法の縦断面図、第5図は従来技術の
縦断面図、第6図はB1−CMOSインバータ回路図、
第7図は第6図の入力波形V i nとパイボートラン
ジスタNPNIのベース・コレクタ間電圧VIIEの波
形のシミュレーション結果を示す図、第8図はベース・
エミッタ間に逆バイアスストレスを加える前後でのhF
Eの変化を示す図、第9図は本発明と近い構造を持つ従
来技術の縦断面図である。 1・・・p型シリコン基板、2・・・n型コレクタ領域
、3・・・n+型高濃度埋込層、4・・・フィールド酸
化膜、6・・・n+型コレクタ電極引き出し領域、7・
・・p型ベース領域、8・・・p+型ベース電極引き出
し領域、9.IO・・・酸化膜、1!・・・n−型領域
、Ila・・・n型領域、12,12a・・・サイドウ
オール多結晶シリコン膜、13,13a・・・n+型多
結晶シリコン層、14・・・n゛型エミッタ領域、15
・・・層間絶縁膜、16・・・エミッタコンタクト、1
7・・・エミッタ・ベース接合端部、I8・・・p型シ
リコン基板、19・・・デー1〜絶縁膜、20・・・n
+型ソース・ドレイン拡散層、21・・・サイドウオー
ル絶縁膜、22・・・n−型LDD拡散層である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 第1導電型のエミッタ領域と第2導電型のベース領域と
    の接合部の端部に、エミッタ領域よりも濃度の低い第1
    導電型の不純物領域を有することを特徴とする縦型バイ
    ポーラトランジスタ。
JP10534389A 1989-04-24 1989-04-24 縦型バイポーラトランジスタ Pending JPH02283032A (ja)

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JP (1) JPH02283032A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05152519A (ja) * 1991-05-30 1993-06-18 Samsung Electron Co Ltd LGE構造を有するBiCMOS素子の製造方法
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WO1994015357A1 (en) * 1992-12-18 1994-07-07 Vlsi Technology, Inc. BiCMOS-COMPATIBLE METHOD FOR CREATING A BIPOLAR TRANSISTOR WITH LATERALLY GRADED EMITTER STRUCTURE
JPH06232354A (ja) * 1992-12-22 1994-08-19 Internatl Business Mach Corp <Ibm> 静電気保護デバイス
US5342794A (en) * 1992-09-10 1994-08-30 Vlsi Technology, Inc. Method for forming laterally graded deposit-type emitter for bipolar transistor
KR100371077B1 (ko) * 1995-02-23 2003-06-19 텍사스 인스트루먼츠 인코포레이티드 패터닝된베이스링크를갖는더블폴리실리콘bjt를위한적층형장벽-확산소스및에칭정지층

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