JPH0318341B2 - - Google Patents

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JPH0318341B2
JPH0318341B2 JP62258661A JP25866187A JPH0318341B2 JP H0318341 B2 JPH0318341 B2 JP H0318341B2 JP 62258661 A JP62258661 A JP 62258661A JP 25866187 A JP25866187 A JP 25866187A JP H0318341 B2 JPH0318341 B2 JP H0318341B2
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semiconductor region
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Yoshe Kato
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • HELECTRICITY
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L22/30Structural arrangements specially adapted for testing or measuring during manufacture or treatment, or specially adapted for reliability measurements
    • H01L22/34Circuits for electrically characterising or monitoring manufacturing processes, e. g. whole test die, wafers filled with test structures, on-board-devices incorporated on each die, process control monitors or pad structures thereof, devices in scribe line

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  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Testing Or Measuring Of Semiconductors Or The Like (AREA)
  • Testing Of Individual Semiconductor Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はバイポーラ型の半導体装置に係り、
特に電流増幅率の測定並びに制御が効果的に行な
える電流増幅率モニタ用に好適な半導体装置に関
する。
(従来の技術) バイポーラトランジスタにおいて、電流増幅率
(以下、hFEと称する)は重要な特性の一つであ
る。バイポーラ型半導体装置では、製造工程の途
中でこのhFEを測定しながら制御する目的でモニ
タ用トランジスタを設けるようにしている。
第3図は、従来のモニタ用トランジスタの素子
構造を示す断面図である。このトランジスタは特
にモニタ専用のものを設けるのではなく、本体ト
ランジスタをモニタ用に使用するようにしたもの
である。N+型シリコン半導体基板30上にはエ
ピタキシヤル層からなるN型コレクタ領域31が
形成されている。上記N型コレクタ領域31の表
面にはP型ベース領域32が拡散によつて形成さ
れ、さらにこのP型ベース領域32の表面には
N+型エミツタ領域33が拡散によつて形成され
ている。また、P型ベース領域32と接触するよ
うにP+型ベースコンタクト領域34が拡散によ
つて形成され、基板表面上には保護膜として絶縁
膜35が設けられている。
バイポーラトランジスタのhFEは、コレクタ、
エミツタ間に一定バイアス電圧を印加した状態で
ベース電流を流し、そのときのコレクタ電流を測
定し、コレクタ電流とベース電流との比を計算す
ることによつて測定される。この測定の際には図
示するようにN+型エミツタ領域33と、P+型ベ
ースコンタクト領域34の表面にリード36,3
7を接触させている。測定の結果、所望するhFE
の値が得られていない場合にはエミツタ拡散を追
加して再びhFEの測定を行なう。
ところで、上記構造のトランジスタではリード
36,37の接触のために、表面に形成された絶
縁膜35の破線で示す部分を除去している。従つ
て、ベース、エミツタ接合面の一部が外気に直接
さらされることになり、表面状態の影響を受け易
く、正確にhFEを測定することは困難である。こ
のため、hFEを再現性良く制御することはできな
い。
このような欠点を解除するため、さらに従来で
は第4図に示すような素子構造のモニタ用トラン
ジスタを使用している。このトランジスタは、P
型ベース領域32内に2個のN+型エミツタ領域
33A,33Bぽ形成し、一方の領域33Aは通
常のエミツタ領域として使用し、他方の領域33
Bは疑似的にベース領域として使用し、両領域3
3A,33Bの表面にリード36,37を接触さ
せるものである。このとき、領域33BとP型ベ
ース領域32との間に逆バイアス電圧を印加する
ことによつてベース電流を流すようにしている。
この構造のトランジスタではベース、エミツタ
結合が外気にさらされることがないため、hFE
再現性をかなり高くすることができる。ところが
P型ベース領域32の拡散深さxjが1μm以下の高
周波トランジスタでは、本体トランジスタとの間
でhFEのずれが生じてしまい、やはりhFE再現化が
悪化してしまう。
(発明が解決しようとする問題点) この発明は、従来装置が持つhFEの制御性、再
現性が悪いという欠点を除去することができる半
導体装置を提供することを目的とする。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) この発明の半導体装置は、第1導電型の半導体
と、上記基体内に選択的に設けられた第2導電型
の第1半導体領域と、上記第1半導体領域内に選
択的に設けられた第1導電型の第2半導体領域
と、上記第1半導体領域内に選択的に設けられ第
1半導体領域よりも高濃度に不純物を含む第2導
電型の第3半導体領域と、上記第3半導体領域内
に選択的に設けられた第1導電型の第4半導体領
域と、上記基体上に形成され上記第2半導体領域
及び第4半導体領域それぞれに対応した位置に第
1及び第2開孔部を有する第1絶縁膜と、上記第
1絶縁膜の第1開孔部を介して上記第2半導体領
域と接続され、第1導電型の不純物を含む第1多
結晶半導体層と、上記第1絶縁膜の第2開孔部を
介して上記第4半導体領域と接続され、第1導電
型の不純物を含む第2多結晶半導体層とから構成
されている。
(作用) この発明の半導体装置では、疑似ベースとして
使用する第4半導体領域をベース領域となる第2
半導体領域と同一導電型で第2半導体領域よりも
高濃度に不純物を含む第3半導体領域内に設ける
ようにしているので、第4半導体領域と第3半導
体領域とからなるPN接合の逆耐圧が低下し、よ
り本体トランジスタに近いものとなる。
(実施例) 以下、図面を参照してこの発明を実施例により
説明する。
第1図はこの発明に係る半導体装置の第1の実
施例による素子構造を示す断面図である。図にお
いて、10はN+型シリコン半導体基板である。
この基板10上には厚さ10μmのN型コレクタ領
域11が形成されている。上記N型コレクタ領域
11の表面には深さが0.3μmのP型ベース領域1
2が形成されており、さらにこのP型ベース領域
12の表面にはN+型エミツタ領域13が形成さ
れている。また、P型ベース領域12と接触する
ようにP+型ベースコンタクト領域14が形成さ
れている。上記P型ベース領域12内にはP+
高濃度領域15が形成され、さらにこのP+型高
濃度領域15内にはN+型高濃度領域16が形成
されている。
上記N型コレクタ領域11の表面上にはシリコ
ン酸化膜(SiO2)17が、さらにその上にはシ
リコン窒化膜(Si3N4)18が順次堆積されてお
り、この両膜には上記N+型エミツタ領域13の
一部表面が露出するような開孔部19と、上記
N+型高濃度領域16の一部表面が露出するよう
な開孔部20とがそれぞれ開孔されている。そし
て上記シリコン窒化膜18上には、上記開孔部1
9を介して上記N+型エミツタ領域13の表面と
接続された多結晶シリコン層21が、上記開孔部
20を介して上記N+型高濃度領域16の表面と
接続された多結晶シリコン層22がそれぞれ形成
されている。上記両多結晶シリコン層21,22
はシリコン窒化膜18上に堆積され、N型不純物
を含む多結晶シリコン層をパターニングすること
によつて形成されている。
このような構造の装置は、N+型高濃度領域1
6を疑似ベース領域、多結晶シリコン層21をエ
ミツタ電極、多結晶シリコン層22を疑似ベース
電極とするNPN型トランジスタである。そして、
hFEの測定は、コレクタ、エミツタ間に一定バイ
アス電圧を印加した状態でベース電流を流し、そ
のときコレクタ電流を測定し、コレクタ電流とベ
ース電流との比を計算することによつて測定され
る。また、この測定の際には図示するように多結
晶シリコン層21,22の表面にリード23,2
4を接触させている。
上記構造のトランジスタでは、N+型エミツタ
領域13とP型ベース領域12とからなるPN接
合が外気に直接さらされることがないので、前記
第3図に示す従来装置のように表面状態がhFE
測定に悪影響を与えることはない。しかも、上記
実施例装置では疑似ベース領域として使用される
N+型高濃度領域16が、P型ベース領域12よ
りも不純物濃度が高いP+型高濃度領域15内に
形成されているので、ベース電流を流す際にN+
型高濃度領域16のP+型高濃度領域15とから
なるPN接合に対して印加すべき逆バイアス電圧
の値を、前記第4図に示す従来装置に比べて小さ
くすることができる。その結果、hFE測定時の条
件が本体トランジスタにより近いものとなる。こ
のため、P型ベース領域12の拡散深さが浅い高
周波トランジスタの場合でも本体トランジスタと
ほぼ同様のhFEとなり、hFEのずれを大幅に削減す
ることができる。従つて、上記実施例のトランジ
スタを使用すれば、hFEを再現性良く制御するこ
とが可能となる。
上記構造のトランジスタは例えば次のような方
法で製造することができる。すなわち、まず、
Sbを1×1018/cm3の濃度で含むシリコン基板10
を用意し、その上にエピキシヤル成長法によつて
Pを1×1015/cm3の濃度で含むN型コレクタ領域
11を厚さ10μmに形成する。次にN型コレクタ
領域11の表面にBを加速エネルギーが40KeV、
ドーズ量が2×1015/cm2の条件でイオン注入した
後、1000℃、1時間の熱処理によつて拡散並びに
活性化を行ないP+型ベースコンタクト領域14
とP+型高濃度領域15とを形成する。
続いて熱酸化によりN型コレクタ領域11の表
面に1500Åの厚みのシリコン酸化膜17を成長さ
せ、その上からフオトレジストをマスクして選択
的にBを加速えエネルギーが35KeV、ドーズ量
が1×1014cm2の条件でイオン注入し、900℃、30
分の熱処理によつて深さが0.3μmのP型ベース領
域12を形成する。この後、熱分解法により、上
記シリコン酸化膜17上にシリコン窒化膜18を
形成する。そしてフオトリソグラフイーにより開
孔部19,20を開孔し、続いてSiH4、AsH3
混合ガス中で700℃に加熱することによつて、シ
リコン窒化膜18上にAsを含有した厚さが5000
Åの多結晶シリコン層を堆積させる。この後、選
択エツチング法によつて不要部分を除去すること
によりパターニングを行ない、多結晶シリコン層
21,22を形成する。次に、上記多結晶シリコ
ン層21,22に含まれる不純物の外拡散(アウ
ト・デイフユージヨン)を防止するために全面に
熱分解法によりシリコン酸化膜(図示せず)を
5000Åの厚みに堆積し、1000℃、20秒間の熱処理
を加えることによつて多結晶シリコン層21,2
2から不純物を拡散させ、前記P型ベース領域1
2内にはN+型エミツタ領域13を、前記P+型高
濃度領域15内にはN+型高濃度領域16をそれ
ぞれ形成する。
そして、hFE測定の際には外拡散防止用のシリ
コン酸化膜を除去し、多結晶シリコン層21,2
2の表面を露出させた状態で、それぞれの表面に
前記リード23,24を接触させ、その間に例え
ば5〜50μA程度の電流を流すことにより行なう。
hFEが所望する値に至つていない場合には、上
記多結晶シリコン層21,22を再びシリコン酸
化膜で覆い、再度熱処理を加えることによつて多
結晶シリコン層21,22からの不純物拡散を行
なう。そして、これを必要なだけ繰り返して行な
うことにより所望するhFEに制御することができ
る。
第2図は、この発明に係る半導体装置の第2の
実施例による素子構造を示す断面図である。この
実施例装置が上記実施例のものと異なつていると
ころは前記多結晶シリコン層21,22上に予め
シリコン酸化膜25が形成されている点である。
このシリコン酸化膜25の前記リード23,24
が接触する位置には開孔部26,27が形成され
ている。
このような構造の装置には、予めシリコン酸化
膜25が表面に設けられているので、hFE測定後
の再熱処理を直ちに繰り返して行なうことができ
るという効果がある。
このように上記各実施例装置ではhFEを再現性
良く制御することができる。さらに上記各実施例
装置では、多結晶シリコン層21,22の表面抵
抗が10Ω/□以下と充分に低くなるため、hFE
ニタ用トランジスタとしてばかりではなく多層電
極素子として使用することも可能である。
なお、この発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく種々の変形が可能であることはいうまで
もない。例えば上記各実施例ではこの発明を
NPN型トランジスタに実施した場合について説
明したが、これは基板10としてP型のものを使
用し、その上にP型エピタキシヤル層を成長させ
ることによつてPNP型のものを構成することが
できる。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、hFE
再現性良く制御することができる半導体装置を提
供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る半導体装置の第1の実
施例による素子構造を示す断面図、第2図はこの
発明に係る半導体装置の第2の実施例による素子
構造を示す断面図、第3図は従来装置の素子構造
を示す断面図、第4図は上記とは異なる従来装置
の素子構造を示す断面図である。 10……N+型シリコン半導体基板、11……
N型コレクタ領域、12……P型ベース領域、1
3……N+型エミツタ領域、14……P+型ベース
コンタクト領域、15……P+型高濃度領域、1
6……N+型高濃度領域、17……シリコン酸化
膜、18……シリコン窒化膜、19,20……開
孔部、21,22……多結晶シリコン層、23,
24……リード、25……シリコン酸化膜。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 第1導電型の半導体基体と、上記基体内に選
    択的に設けられた第2導電型の第1半導体領域
    と、上記第1半導体領域内に選択的に設けられた
    第1導電型の第2半導体領域と、上記第1半導体
    領域内に選択的に設けられ第1半導体領域よりも
    高濃度に不純物を含む第2導電型の第3半導体領
    域と、上記第3半導体領域内に選択的に設けられ
    た第1導電型の第4半導体領域と、上記基体上に
    形成され上記第2半導体領域及び第4半導体領域
    それぞれに対応した位置に第1及び第2開孔部を
    有する第1絶縁膜と、上記第1絶縁膜の第1開孔
    部を介して上記第2半導体領域と接続され、第1
    導電型の不純物を含む第1多結晶半導体層と、上
    記第1絶縁膜の第2開孔部を介して上記第4半導
    体領域と接続され、第1導電型の不純物を含む第
    2多結晶半導体層とを具備したことを特徴とする
    半導体装置。 2 前記基体がコレクタ、前記第1半導体領域が
    ベース、前記第2半導体領域がエミツタ、前記第
    4半導体領域がベースコンタクト、前記第1多結
    晶半導体層がエミツタ電極、前記第2多結晶半導
    体層がベース電極としてそれぞれ使用される特許
    請求の範囲第1項に記載の半導体装置。 3 前記第1多結晶半導体層及び第2多結晶半導
    体層が一部表面を除いて第2絶縁膜で覆われてい
    る特許請求の範囲第1項に記載の半導体装置。
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US07/256,662 US4996580A (en) 1987-10-14 1988-10-13 Bipolar semiconductor device
DE3855093T DE3855093T2 (de) 1987-10-14 1988-10-13 Bipolarhalbleiteranordnung
EP88117018A EP0312048B1 (en) 1987-10-14 1988-10-13 Bipolar semiconductor device

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JPH01100935A JPH01100935A (ja) 1989-04-19
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DE3855093T2 (de) 1996-08-29
EP0312048A2 (en) 1989-04-19
KR910007104B1 (ko) 1991-09-18
US4996580A (en) 1991-02-26
KR890007402A (ko) 1989-06-19
EP0312048B1 (en) 1996-03-13
EP0312048A3 (en) 1990-07-25
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