JPH0290532A - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体技術さらには詳しくはバイポーラトラ
ンジスタの形成に適用して有効な技術に関するものであ
る。

［従来の技術］ バイポーラトランジスタの形成技術として従来において
はプレーナ技術が一般に用いられてきた。

第４図にはこのプレーナ技術によって形成されたバイポ
ーラトランジスタが示されている。その概要を説明すれ
ば下記のとおりである。

この第４図のバイポーラトランジスタは、Ｎ＋型シリコ
ン基板１の主面に該Ｎ＋型シリコン基板１と共にコレク
タ領域を構成するＮ型のエピタキシャル層（単結晶シリ
コン層）２が形成され、このエピタキシャル層２内にＰ
型のベース領域３が形成され、さらにベース領域３内に
Ｎ型のエミッタ領域４が形成された構造となっている。

なお、第４図において符号５はポリシリコンからなるエ
ミッタ電極を、符号６はそれぞれベースコンタクト溝を
、符号３ａはグラフトベースをそれぞれ指示している。

そして、このバイポーラトランジスタにおいては、Ｎ＋
型シリコン基板１の裏面にＡｕ等の金属を蒸着させ、そ
こからコレクタ電極を引きだすように構成されている。

ところで、上記構造のバイポーラトランジスタにあって
はＰ型のベース領域３およびＮ型のエミッタ領域４の形
成はイオン打込み・アニールを通じて行われている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、高周波用のバイポーラトランジスタにあ
っては下記のような問題が惹起されることになる。

即ち、上記技術によれば、ベース領域３およびエミッタ
領域４の形成をイオン打込みによって行っているが、イ
オン打込みではベース幅を高度にコントロールすること
が難しく、そのため狭いベース幅のバイポーラトランジ
スタを得ることが回置である。したがって、スイッチン
グ特性および周波数特性ｆｔに優れたバイポーラ１−ラ
ンジスタを得るのが難しかった。

また仮りに、イオン打込みによってベース幅を高度にコ
ントロールでき、狭いベース幅のバイポーラトランジス
タを得ることができたとしても、イオン打込みでは第５
図に示すようにＰＮ接合の境界で不純物濃度が小さくな
り、空乏層が拡がり易いため、パンチスルー耐圧ｖＣＥ
Ｏが低くなってしまうという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みなされたもので、パンチスル
ー耐圧ＶＣＥＯが高く、しかも周波数特性ｆ丁に優れた
構造を持つ半導体装置を提供することを目的としている
。

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴に
ついては、本明細書の記述および添附図面から明らかに
なるであろう。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち代表的なものの概要
を説明すれば、下記のとおりである。

即ち１本発明に係る半導体装置は、ベース領域およびエ
ミッタ領域をその各々に対応する不純物を含有した単結
晶シリコン層からそれぞれ構成するようにしたものであ
る。

［作用］ 上記した手段によれば、バイポーラトランジスタのベー
ス領域およびエミッタ領域がそれらに対応する不純物を
含んだ単結晶シリコンから構成されているので、他の場
合、例えばイオン打込みによって形成した拡散層によっ
てベース領域およびエミッタ領域を構成した場合に比べ
てさらに階段接合に近い不純物濃度分布を得ることがで
きる。

これによって、空乏層の拡がりが抑止され、狭いベース
構造で生じるパンチスルー耐圧の向上が図れることにな
る。

また、単結晶シリコン層によってベース領域およびエミ
ッタ領域を構成するので、ベース幅を高度に狭く形成で
きるという作用によって、キャリアの走行時間が短くな
り、したがって、スイッチング特性および周波数特性に
優れた半導体装置の実現が可能となる。

［実施例］ 以下、本発明に係る半導体装置の実施例を図面に基づい
て説明する。

第１図には本発明に係る半導体装置の実施例が示されて
いる。その概要を説明すれば下記のとおりである。

即ち、第１図の半導体装置は、Ｎ＋型シリコン基板１１
の主面に該Ｎ型シリコン基板１１と共にコレクタ領域を
構成するＮ型のエピタキシャル層（単結晶シリコン層）
１２が形成され、このエピタキシャル層１２上に酸化膜
１３によって区画された状態でエピタキシャル層（単結
晶シリコン層）からなるＰ型のベース領域１４が部分的
に形成され、さらにベース領域１４上に酸化膜（あるい
は窒化膜）１５によって区画された状態でエピタキシャ
ル層（単結晶シリコン層）からなるＮ型のエミッタ領域
１６が形成された構造となっている。

なお、第２図において符号１７はポリシリコンからなる
エミッタ電極を、符号１８はベースコンタクト溝を、符
号１４ａはグラフトベースをそれぞれ指示している。

なお、このバイポーラトランジスタにおいては、Ｎ＋型
シリコン基板の裏面にＡｕ等の金属を蒸着させ、そこか
らコレクタ電極が引き出されるようになっている。

次に、上記バイポーラトランジスタの製造方法を説明す
る。

先ず、Ｎ＋型シリコン基板（図示せず）の主面にエピタ
キシャル成長法によってＮ型エピタキシャル層１２を形
成する０次に、Ｎ型エピタキシャル層１２表面を熱酸化
して酸化膜１３を形成する。

その後、上記酸化膜１３をベース形成予定領域が開口さ
れるようにエツチングし、反応炉内に所定の反応ガスの
他モロシラン、トリクロシランおよび塩素ガス等を混入
させることによって酸化膜１３の開口部のみにＰ型エピ
タキシャル層を０．３μｍ程度の厚さで形成する。この
エピタキシャル層がベース領域１３となる。ここまで終
了した状態が第２図（Ａ）に示されている。なお、この
ときの加熱は１０００℃、１分程度に留めることが好ま
しい。高温度もくしは長時間で行うとコレクタ領域へＰ
型不純物が導入されてしまうからである。

その後、その上全面にプラズマＣＶＤによって酸化膜（
あるいは窒化膜）１５を形成し、ホトエツチング技術に
よってエミッタ形成予定領域を開口して第２図（Ｂ）の
状態となる。

そして、ベース領域１４の形成と同様な方法によって酸
化膜１５の開口部に０．３μｍ程度の厚さのＮ型エピタ
キシャル層を形成する。このエピタキシャル層がエミッ
タ領域１６となる。次いで、その上全面にポリシリコン
をＣＶＤ法によって０゜３μｍ程度の厚さで堆積し、さ
らにそのポリシリコン全面に８０ＫｅＶのエネルギでも
って砒素をＩ　Ｘ　１０　”　ｃａｒ−”程度イオン打
込みする。これによってエミッタ電極１７が形成され、
第２図（Ｃ）の状態となる。なお、上記のようにポリシ
リコンの堆積後にイオン打込みによって該ポリシリコン
へＮ型不純物を添加するのでなく、最初からＮ型不純物
を添加したポリシリコンを堆積することによってエミッ
タ電極１７を形成するようにしても良い。

次に、その上全面にホトレジストを被着させ。

ベース・コンタクト用のホトレジスト加工を行った後、
該ホトレジストをマスクとして上記酸化膜１５のベース
コンタクト溝１８を開口させ、オーミックコンタクトが
可能となるように６０ＫｅＶのエネルギでもってほう素
をＩ　Ｘ　１０”ａｍ−”程度イオン打込みする。そし
て、１０００℃、５分のアニールを行って上記はう素を
活性化させる。これによって第１図の状態を得る。

その後、ベースコンタクト溝１８内と上記エミッタ電極
１７上にＡＱ電極の形成を行ってその上にパッシベーシ
ョン膜例えばＰＳＧ膜の形成を行う。

上記のように構成された実施例の半導体装置によれば下
記のような効果を得ることができる。

即ち、上記実施例によれば、バイポーラトランジスタの
ベース領域１４およびエミッタ領域１６がそれらに対応
する不純物を含んだエピタキシャル層（単結晶シリコン
層）から構成されているので、第３図に示すように階段
接合に近い不純物濃度分布を得ることができる。これに
よって、空乏層の拡がりが抑止され、狭いベース構造で
生じるパンチスルー耐圧の向上が図れることになる。

また、エピタキシャル層によってベース領域１４および
エミッタ領域１６を構成するので、ベース幅を高度に狭
く形成できるという作用によって。

キャリアの走行時間が短くなり、したがって、スイッチ
ング特性および周波数特性に優れた半導体装置の実現が
可能となる。

以上本発明者によってなされた発明を実施例に基づき具
体的に説明したが、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能
であることはいうまでもない。

上記した実施例では、コレクタ電極をベース電極および
エミッタ電極が形成される面と反対の面に設けた場合に
ついて説明したが、コレクタ電極。

ベース電極およびエミッタ電極が同一面上に形成される
バイポーラトランジスタにも適用できる。

なお、その場合には、コレクタ取出し口もエピタキシャ
ル層（単結晶シリコン層）によって構成される。

［発明の効果］ 本願において開示される発明のうち代表的なものによっ
て得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである
。

即ち、本発明に係る半導体装置はベース領域およびエミ
ッタ領域をその各々に対応する不純物を含有した単結晶
シリコンから構成するようにしたので、例えばイオン打
込みによって形成した拡散層によってベース領域および
エミッタ領域を構成した場合に比べてさらに階段接合に
近い不純物濃度分布を得ることができる。これによって
、空乏層の拡がりが抑止され、狭いベース構造で生じる
バンチスルー耐圧の向上が図れることになる。

また、単結晶シリコン層によってベース領域およびエミ
ッタ領域を構成するので、ベース幅を高度に狭く形成で
きる。その結果、キャリアの走行時間が短くなり、した
がって、スイッチング特性および周波数特性に優れた半
導体装置の実現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る半導体装置の実施例の縦断面図、 第２図（Ａ）〜（Ｃ）は第１図の半導体装置の製造工程
を示す各工程図。 第３図は第１図の半導体装置における不純物分布を示す
グラフ。 第４図は従来の半導体装置の縦断面図 第５図は第４図の半導体装置における不純物分布を示す
グラフである。 １２・・・・エピタキシャル層、１４・・・・ベース領
域、１６・・・・エミッタ領域。 第　　１　図 第２図 竺２図 ／ｑ 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、バイポーラトランジスタにおけるベース領域および
   エミッタ領域をその各々に対応する不純物を含有した単
   結晶シリコン層からそれぞれ構成したことを特徴とする
   半導体装置。 ２、ベース電極とエミッタ電極とが同一面側に形成され
   、コレクタ電極が反対面側に形成されていることを特徴
   とする請求項１記載の半導体装置。 ３、コレクタ領域、ベース領域およびエミッタ領域が同
   一面側に形成されていることを特徴とする請求項１記載
   の半導体装置。