JPH03185734A - Bipolar transistor - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野]
本発明は金属シリサイド層を電極取り出しや素子間の接
続に用いたバイポーラトランジスタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial Application Field] The present invention relates to a bipolar transistor using a metal silicide layer for electrode extraction and connection between elements.
〔発明の概要]
本発明は、単結晶シリコン基体に素子が形成され、或い
は単結晶シリコン基体上に他のバイポーラトランジスタ
素子が積層された構造のパイボーラトランジスタにおい
て、基体との反対導電型の不純物拡散領域の電極取り出
しや2つの積層されるバイポーラトランジスタ素子間の
接続に、基体の単結晶シリコンの格子定数と結晶性が略
連続し得るように近い格子定数を有する金属シリサイド
層を用いることにより、素子の信頼性の向上や高速動作
等を図るものである。[Summary of the Invention] The present invention provides a bipolar transistor having a structure in which an element is formed on a single crystal silicon substrate or another bipolar transistor element is stacked on a single crystal silicon substrate, in which an impurity of the opposite conductivity type to that of the substrate is formed. By using a metal silicide layer having a lattice constant close to the lattice constant of the single-crystal silicon of the base so that the crystallinity can be substantially continuous, for the electrode extraction of the diffusion region and the connection between the two stacked bipolar transistor elements, The purpose is to improve the reliability of the device and achieve high-speed operation.
(従来の技術〕
バイポーラトランジスタの高速化を図る技術として、多
結晶シリコン層をベース電極の取り出しに用い、セルフ
ァラインでエミッタを得る技術が知られている(例えば
、「日経マイクロデバイスJ、1989年2月号、43
頁〜55頁、(日経BP社)参照。)。(Prior art) As a technique for increasing the speed of bipolar transistors, a technique is known in which a polycrystalline silicon layer is used to take out the base electrode and an emitter is obtained with a self-alignment line (for example, "Nikkei Micro Devices J, 1989 February issue, 43
See pages 55 to 55 (Nikkei BP). ).
このようなバイポーラトランジスタでは、多結晶シリコ
ン層がベースt8iiの取り出しに用いられており、シ
リコン基体の表面に形成される外部ベース領域はその多
結晶シリコン層からの不純物拡散から形成される。その
多結晶シリコン層は、エミッタを形成する領域で開口さ
れ、その開口部に形成された側壁酸化膜の間で自己整合
的に細いエミンタ幅のエミッタ領域が内部ベース領域内
に形成される。In such a bipolar transistor, a polycrystalline silicon layer is used to extract the base t8ii, and the external base region formed on the surface of the silicon substrate is formed from impurity diffusion from the polycrystalline silicon layer. The polycrystalline silicon layer is opened in a region where an emitter is to be formed, and an emitter region having a narrow emitter width is formed in the internal base region in a self-aligned manner between sidewall oxide films formed in the opening.
〔発明が解決しようとする課N]
このような構造のバイポーラトランジスタを高速動作さ
せるためには、ベース幅を出来るだけ薄(形成し、さら
にベース電極の取り出し用の多結晶シリコン層のコンタ
クト抵抗を下げる必要等がある。そして、ベース幅を薄
くすることは、イオン注入のエネルギーの調整等により
可能であるが、ベース電極の取り出しの多結晶シリコン
層のコンタクト抵抗を下げることは、現状では困難であ
る。[Problem N to be solved by the invention] In order to operate a bipolar transistor with such a structure at high speed, the base width should be made as thin as possible, and the contact resistance of the polycrystalline silicon layer for taking out the base electrode should be made as thin as possible. Although it is possible to reduce the base width by adjusting the energy of ion implantation, it is currently difficult to reduce the contact resistance of the polycrystalline silicon layer from which the base electrode is taken out. be.
コンタクト抵抗の低減のために、高融点金属やそのシリ
サイド層を用いることも可能であるが、チタン等を用い
た場合では、熱処理によって単結晶シリコンとの界面に
凹凸が発生しやすい。In order to reduce contact resistance, it is possible to use a high melting point metal or its silicide layer, but when titanium or the like is used, unevenness is likely to occur at the interface with single crystal silicon due to heat treatment.
また、集積度を向上するための試みとして、3次元構造
化が検討されているが、バイポーラトランジスタはその
結晶性が素子特性上、重要な要素であり、基体上に積層
する素子についても単結晶であることが望ましい。In addition, three-dimensional structuring is being considered as an attempt to improve the degree of integration, but the crystallinity of bipolar transistors is an important element in terms of device characteristics, and the elements stacked on the substrate are also single-crystal. It is desirable that
そこで、本発明は上述の技術的な課題に鑑み、高速動作
を実現する共に素子の信頼性が高い構造のバイポーラト
ランジスタを提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned technical problems, it is an object of the present invention to provide a bipolar transistor having a structure that realizes high-speed operation and has a highly reliable element.
[課題を解決するための手段]
上述の目的を達成するため、本願の第1の発明のバイポ
ーラトランジスタは、第1導電型の単結晶シリコン基体
に選択的に素子分離領域が形成され、該素子分離領域に
囲まれた上記単結晶シリコン基体の表面に第2導電型の
不純物拡散領域が形成され、上記単結晶シリコン基体と
の間に上記第2導電型の不純物拡散領域が介され且つ該
第2導電型の不純物拡散領域と接した第1導電型の不純
物拡散領域が形成され、上記第2導電型の不純物拡散領
域の表面には電極取り出し用の金属シリサイド層が形成
され、その金属シリサイド層の格子定数は基体を構成す
る単結晶シリコンの格子定数に結晶性が略連続するよう
に近いことを特徴とする。[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above-mentioned object, the bipolar transistor of the first invention of the present application has an element isolation region selectively formed in a single crystal silicon substrate of a first conductivity type, and A second conductivity type impurity diffusion region is formed on the surface of the single crystal silicon substrate surrounded by the isolation region, and the second conductivity type impurity diffusion region is interposed between the second conductivity type impurity diffusion region and the single crystal silicon base. A first conductivity type impurity diffusion region is formed in contact with a second conductivity type impurity diffusion region, and a metal silicide layer for taking out an electrode is formed on the surface of the second conductivity type impurity diffusion region. The lattice constant of the substrate is characterized by being close to the lattice constant of single crystal silicon constituting the base so that the crystallinity is substantially continuous.
また、本願の第2の発明のバイポーラトランジスタは、
第1のバイポーラトランジスタ素子上に他のバイポーラ
トランジスタ素子が積層される構造であって、単結晶シ
リコン基体に上記第1のバイポーラトランジスタ素子が
形成され、該第1のバイポーラトランジスタ素子に接し
て素子間を接続するための金属シリサイド層が形成され
、その金属シリサイド層上に上記他のバイポーラトラン
ジスタ素子が形成されてなり、上記金属シリサイド層の
格子定数は基体を構成する単結晶シリコンの格子定数に
結晶性が略連続するように近いことを特徴とする。Moreover, the bipolar transistor of the second invention of the present application is
This is a structure in which another bipolar transistor element is stacked on a first bipolar transistor element, and the first bipolar transistor element is formed on a single crystal silicon substrate, and is in contact with the first bipolar transistor element between the elements. A metal silicide layer is formed to connect the metal silicide layers, and the other bipolar transistor elements are formed on the metal silicide layer. It is characterized by a nearly continuous gender.
上記各発明に用いられる金属シリサイド層としては、シ
リコンの格子定数から、コバルトシリサイド(CoSi
、)、ニッケルシリサイド(NiSiz)、パラジウム
シリサイド(PdSi)。As the metal silicide layer used in each of the above inventions, cobalt silicide (CoSi) is used due to the lattice constant of silicon.
), nickel silicide (NiSiz), palladium silicide (PdSi).
白金シリサイド(PtSi)等が適合する。Platinum silicide (PtSi) etc. are suitable.
〔作用]
第1の発明のバイポーラトランジスタは、ヘース領域と
して用いられる第2導電型の不純物拡散領域が、単結晶
シリコン基体の表面に形成されることから、第2導電型
の不純物拡散領域はその単結晶シリコンからなる。従っ
て、低抵抗な金属シリサイド層を形成する場合であって
も、その格子定数が単結晶シリコンに近いものでなけれ
ば、シリサイド層とシリコン基体の界面に凹凸が生して
、信頼性の高い素子を得ることができない。そこで、金
属シリサイド層の格子定数を単結晶シリコン基体のもの
に近いものに選択することで、金属シリサイド層を連続
的な結晶性を以て形成することができ、信頼性の高い素
子を得ることが可能とされる。[Function] In the bipolar transistor of the first invention, since the impurity diffusion region of the second conductivity type used as the heath region is formed on the surface of the single crystal silicon substrate, the impurity diffusion region of the second conductivity type is formed on the surface of the single crystal silicon substrate. Made of single crystal silicon. Therefore, even when forming a low-resistance metal silicide layer, if its lattice constant is not close to that of single-crystal silicon, unevenness will occur at the interface between the silicide layer and the silicon substrate, resulting in a highly reliable device. can't get it. Therefore, by selecting the lattice constant of the metal silicide layer to be close to that of the single-crystal silicon substrate, the metal silicide layer can be formed with continuous crystallinity, making it possible to obtain highly reliable devices. It is said that
第2の発明のバイポーラトランジスタでは、単結晶シリ
コンに形成される第1のバイポーラトランジスタ素子上
に単結晶性の他のバイポーラトランジスタ素子が積層さ
れる構造を有しているが、それら各バイポーラトランジ
スタ素子同士の接続に、上記単結晶シリコンと格子定数
が近い金属シリサイド層を用いることで、上記性のバイ
ポーラトランジスタ素子の結晶性を良好に保つことがで
きる。このため高速動作に有利であり、素子の信頼性を
高めることができる。The bipolar transistor of the second invention has a structure in which other monocrystalline bipolar transistor elements are stacked on the first bipolar transistor element formed of monocrystalline silicon, and each of these bipolar transistor elements By using a metal silicide layer having a lattice constant close to that of the single crystal silicon for connection therebetween, it is possible to maintain good crystallinity of the bipolar transistor element as described above. Therefore, it is advantageous for high-speed operation and can improve the reliability of the device.
(実施例〕
上述のように本発明のバイポーラトランジスタでは、金
属シリサイド層の選択が重要であり、実施例に先立って
、種々の金属シリサイド層の格子定数及び抵抗値につい
て次の表を参照して説明する。(Example) As mentioned above, in the bipolar transistor of the present invention, the selection of the metal silicide layer is important. explain.
(以下、余白)
尚、Co51z 、N15izは立方晶系、PtSi、
PdSi、Ti5izは斜方晶系、WSi2は正方晶系
である。格子定数中、PtSi、PdSi、Ti5iz
、WSi、は各a軸のデータである。(Hereinafter, blank space) Co51z and N15iz are cubic system, PtSi,
PdSi and Ti5iz are orthorhombic, and WSi2 is tetragonal. In the lattice constant, PtSi, PdSi, Ti5iz
, WSi, are data of each a-axis.
この表からも明らかなように、Co、Ni、Pt、Pd
の各シリサイドが単結晶シリコンの格子定数5.430
35入に近い格子定数を有しており、さらに抵抗値から
は、CoのシリサイドがTiのシリサイドに匹敵する程
度に低抵抗であることが判る。As is clear from this table, Co, Ni, Pt, Pd
Each silicide has a lattice constant of single crystal silicon of 5.430
It has a lattice constant close to 35%, and the resistance value shows that Co silicide has a low resistance comparable to Ti silicide.
第1の実施例
次に、第1図及び第2図a〜第2図fを参照しながら、
本実施例のバイポーラトランジスタについて説明する。First Example Next, referring to FIG. 1 and FIGS. 2a to 2f,
The bipolar transistor of this example will be explained.
本実施例のバイポーラトランジスタは、金属シリサイド
層としてのコバルトシリサイド層をムース領域上に形成
した例である。The bipolar transistor of this example is an example in which a cobalt silicide layer as a metal silicide layer is formed on a mousse region.
本実施例のバイポーラトランジスタは、第1図に示すよ
うに、p型のシリコン基板1上にn型の高濃度不純物拡
散領域からなるn゛型の埋め込み層2が形成されており
、その上に単結晶シリコン基体であるn型のエピタキシ
ャル層3が積層されている。このn型のエピタキシャル
層3は選択酸化法により形成された厚いシリコン酸化膜
4により素子分離されており、その素子分離領域として
機能する厚いシリコン酸化膜4に各々囲まれて、n型の
エピタキシャル層3は、表面にベース領域6が形成され
る島状領域5と、コレクタ取り出し領域7とに分離され
ている。In the bipolar transistor of this embodiment, as shown in FIG. 1, an n-type buried layer 2 consisting of an n-type high concentration impurity diffusion region is formed on a p-type silicon substrate 1. An n-type epitaxial layer 3, which is a single crystal silicon substrate, is laminated. This n-type epitaxial layer 3 is element-isolated by a thick silicon oxide film 4 formed by selective oxidation. 3 is separated into an island-like region 5 on the surface of which a base region 6 is formed, and a collector extraction region 7.
上記ベース領域6はp型の不純物拡散領域からなり、そ
の結晶性は単結晶である。このベース領域6は厚いシリ
コン酸化膜4に囲まれた島状領域5の表面の略全面に亘
って形成されている。コレクタ取り出し領域7はn°型
の不純物拡散領域からなる。そして、本実施例のバイポ
ーラトランジスタは、ベース領域6の表面にコバルトシ
リサイド(CoSiz)層8を有している。このコバル
トシリサイド層8は、その格子定数が前述のようにシリ
コンの格子定数5.43035入に近い値の5、365
人とされており、同時に抵抗値が18〜20μΩ・0と
比較的に低い。従って、熱処理によってシリサイ“ド化
を図った場合でも、本実施例のバイポーラトランジスタ
は、結晶の連続性から、シリサイド層8とベース領域6
の界面に凹凸が生ずるような問題はなく、また、その抵
抗値が低いことから、コンタクト抵抗を低減し、素子の
高速化が遠戚される。The base region 6 is made of a p-type impurity diffusion region, and its crystallinity is single crystal. This base region 6 is formed over substantially the entire surface of the island region 5 surrounded by the thick silicon oxide film 4. The collector extraction region 7 consists of an n° type impurity diffusion region. The bipolar transistor of this embodiment has a cobalt silicide (CoSiz) layer 8 on the surface of the base region 6. This cobalt silicide layer 8 has a lattice constant of 5,365, which is close to the lattice constant of silicon, 5.43035, as described above.
It is said to be human, and at the same time has a relatively low resistance value of 18 to 20 μΩ·0. Therefore, even when silicidation is attempted by heat treatment, the bipolar transistor of this embodiment has a structure in which the silicide layer 8 and the base region 6 are separated from each other due to the continuity of the crystal.
Since there is no problem of unevenness occurring at the interface between the two, and the resistance value is low, the contact resistance can be reduced and the speed of the device can be increased.
このようにベース領域6の表面を覆うコバルトシリサイ
ド層8の一部は、該コバルトシリサイド層8を被覆した
眉間絶縁膜9と共に開口され、その開口部19の側壁に
は、シリコン酸化膜等からなるサイドウオール部10.
10が形成される。A part of the cobalt silicide layer 8 covering the surface of the base region 6 is opened together with the glabella insulating film 9 covering the cobalt silicide layer 8, and the side wall of the opening 19 is made of a silicon oxide film or the like. Sidewall part 10.
10 is formed.
一対のサイドウオール部10.10に挟まれた領域には
、選択エピタキシャル成長により形成されたn型のエピ
タキシャル層からなる工くツタ領域11が形成される。An ivy region 11 made of an n-type epitaxial layer formed by selective epitaxial growth is formed in a region sandwiched between a pair of sidewall portions 10.10.
このエミッタ領域11は同じn型のエピタキシャル層3
に反対導電型のp型のベース領域6を介して設けられ、
且つそのベース領域6とサイドウオール10.10の間
の狭い領域で接する。さらにそのエミッタ領域11の上
部には、埋め込みタングステン層12が埋め込れている
。This emitter region 11 is formed by the same n-type epitaxial layer 3.
is provided through a p-type base region 6 of opposite conductivity type,
and a narrow region between the base region 6 and the sidewall 10.10. Furthermore, a buried tungsten layer 12 is buried above the emitter region 11.
上記層間絶縁膜9には、さらにコバルトシリサイド層8
上にコンタクトホール13が形成され、コレクタ取り出
しf+I域7上のコバルトシリサイド層14上にもコン
タクトホール15が形成されている。そして、コンタク
トホール13にベース電極層16が形成され、埋め込み
タングステン層12に接続してエミッタ電極層17が形
成され、コンタクトホール15にコレクタ電極層18;
6(JF[されている。これら各電極層16.17.1
8はそれぞれアルミニウム系配線層からなり、特にベー
ス電極層16は、低抵抗のコバルトシリサイド層8を介
してベース領域6に接続するために、そのコンタクト抵
抗は低くされ、当該バイポーラトランジスタの高速動作
を可能にさせる。The interlayer insulating film 9 further includes a cobalt silicide layer 8.
A contact hole 13 is formed thereon, and a contact hole 15 is also formed on the cobalt silicide layer 14 above the collector extraction f+I region 7. Then, a base electrode layer 16 is formed in the contact hole 13, an emitter electrode layer 17 is formed connected to the buried tungsten layer 12, and a collector electrode layer 18 is formed in the contact hole 15;
6 (JF[is done. Each of these electrode layers 16.17.1
Each of 8 is made of an aluminum-based wiring layer, and in particular, the base electrode layer 16 is connected to the base region 6 via the low-resistance cobalt silicide layer 8, so its contact resistance is low, and the high-speed operation of the bipolar transistor is achieved. make it possible.
次に、第2図a〜第2図fを参照して、第1図の構造の
バイポーラトランジスタを製造する方法について説明す
る。Next, a method for manufacturing the bipolar transistor having the structure shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 2a to 2f.
まず、第2図aに示すように、p型のシリコン基板lの
素子を形成すべき領域にコレクタの接続のためのn゛型
の埋め込み層2を選択的に形成する。n゛型の埋め込み
層2の形成後、そのn゛型の埋め込み層2を含む全面に
n型のエピタキシャル層3を積層する。n型のエピタキ
シャル層3の積層後、選択的にそのエピタキシャル層3
を酸化して、厚いシリコン酸化膜4を形成する。この厚
いシリコン酸化膜4により、各素子毎の分離がなされ、
さらにベース領域等が形成される島状領域5と、コレク
タ取り出し用のコレクタ取り出し領域7が分離される。First, as shown in FIG. 2a, an n-type buried layer 2 for collector connection is selectively formed in a region of a p-type silicon substrate 1 where elements are to be formed. After forming the n-type buried layer 2, an n-type epitaxial layer 3 is laminated on the entire surface including the n-type buried layer 2. After laminating the n-type epitaxial layer 3, the epitaxial layer 3 is selectively
is oxidized to form a thick silicon oxide film 4. This thick silicon oxide film 4 separates each element,
Further, an island-like region 5 in which a base region and the like are formed and a collector take-out region 7 for taking out the collector are separated.
次に、第2図すに示すように、島状領域5の表面に、浅
くp型の不純物拡散領域が形成され、このp型の不純物
拡散領域はベース領域6とされる。Next, as shown in FIG. 2, a shallow p-type impurity diffusion region is formed on the surface of the island region 5, and this p-type impurity diffusion region is used as the base region 6.
なお、ここで形成するベース領域6は、外部へ一ス領域
のみでも良く、その場合には内部ベース領域を後の工程
の開口部の形成時に形成すれば良い。Note that the base region 6 formed here may be only an external region, and in that case, the internal base region may be formed at the time of forming the opening in a later step.
また、コレクタ取り出し領域7にはn型の不純物が高濃
度に導入される。Further, n-type impurities are introduced into the collector extraction region 7 at a high concentration.
ベース領域6を単結晶のエピタキシャル層3の表面に形
成した後、全面にコバルト層を被着させ、そのコバルト
層をIR(赤外M)アニール等の方法により熱処理する
。この熱処理によって、第2図Cに示すように、露出し
ていた単結晶のシリコン面に選択的にコバルトシリサイ
ド層8が自己整合的に形成される。同時にコレクタ取り
出し領域7の表面にも同しコバルトシリサイド層14が
形成される。未反応なコバルト層はエンチングにより除
去され、厚いシリコン酸化膜4上のコバルト層も除去さ
れる。上記熱処理に際して、例えばチタンシリサイド等
のようにその格子定数がシリコンの格子定数に近くない
ものでは、シリサイド層と単結晶シリコンの界面が平面
状にならずに凹凸が生ずるが、本実施例のコバルトシリ
サイド層のようにその格子定数がシリコンの格子定数に
近いものでは、結晶性が略連続的になり、シリサイド層
と単結晶シリコンの界面は平坦な面のままとされ、その
結果、素子の信頼性が向上する。After the base region 6 is formed on the surface of the single crystal epitaxial layer 3, a cobalt layer is deposited on the entire surface, and the cobalt layer is heat-treated by a method such as IR (infrared M) annealing. Through this heat treatment, as shown in FIG. 2C, a cobalt silicide layer 8 is selectively formed on the exposed silicon surface of the single crystal in a self-aligned manner. At the same time, a cobalt silicide layer 14 is also formed on the surface of the collector extraction region 7. The unreacted cobalt layer is removed by etching, and the cobalt layer on the thick silicon oxide film 4 is also removed. During the above heat treatment, if the lattice constant is not close to that of silicon, such as titanium silicide, the interface between the silicide layer and single crystal silicon will not be flat and unevenness will occur. In a silicide layer whose lattice constant is close to that of silicon, the crystallinity is almost continuous, and the interface between the silicide layer and single crystal silicon remains flat, resulting in improved device reliability. Improves sex.
次に、全面に例えばシリコン酸化膜等により眉間絶縁膜
9が形成される。その眉間絶縁膜9を所定の膜厚に形成
した後、第2図dに示すように、工逅ツタ領域を形成す
るための開口部19を形成する。この開口部19は、眉
間絶縁膜9上に選択的に露光・現像されたレジスト層を
マスクとして形成した後、RIE等の異方性エツチング
から形成される。この開口部19は、層間絶縁膜9及び
コバルトシリサイド層8を開口し、その底部ではベース
領域6の表面が露出する。また、この開口部19の側壁
は、略垂直な形状とされる。Next, a glabellar insulating film 9 is formed on the entire surface using, for example, a silicon oxide film. After forming the glabellar insulating film 9 to a predetermined thickness, as shown in FIG. 2d, an opening 19 for forming the ivy area is formed. The opening 19 is formed by forming a selectively exposed and developed resist layer on the glabellar insulating film 9 as a mask, and then performing anisotropic etching such as RIE. This opening 19 opens the interlayer insulating film 9 and the cobalt silicide layer 8, and the surface of the base region 6 is exposed at the bottom thereof. Further, the side wall of this opening 19 has a substantially vertical shape.
次に、その開口部19内を含む全面にシリコン酸化膜が
被着される。そのシリコン酸化膜は例えばCVD法によ
り形成される。続いて、そのシリコン酸化膜をエッチバ
ンクする。すると、シリコン酸化膜はサイドウオール部
10.10として開口部19の側壁にのみ残存する。こ
のサイドウオール10.10によって、工くツタを細く
形成でき、同時にエミッタ電極とベース領域との間の絶
縁を図ることができる。Next, a silicon oxide film is deposited on the entire surface including the inside of the opening 19. The silicon oxide film is formed by, for example, a CVD method. Subsequently, the silicon oxide film is etched. Then, the silicon oxide film remains only on the sidewall of the opening 19 as a sidewall portion 10.10. This sidewall 10.10 allows the vines to be formed to be narrow and at the same time provides insulation between the emitter electrode and the base region.
サイドウオール10.10の形成後、選択エピタキシャ
ル成長によってサイドウオール10.10の間の領域に
、n型の単結晶シリコン層を積層する。このn型の単結
晶シリコン層が工逅ツタ領域11となる。ここで、n型
の単結晶シリコン層は、PO,等を含有したSiH2C
1g(ジクロロシラン)等により形成すれば良い。その
反応式%式%(
おける反応。)
である。このようなn型の単結晶シリコン層からなるエ
ミッタw4域IIを形成した後、連続的にガスをWF6
(六フッ化タングステン)+5iH4(シラン)に変更
する。すると、エミッタ領域11上に連続的に埋め込み
タングステン層12が開口部19内で積層されることに
なる。なお、WFhと5iHnのガス(sccm)の比
は例えば10/9程度とされる。このようにタングステ
ン層12を開口部19に埋め込むことで、エミッタ電極
の形成における段切れ等の問題を防止できる。After forming the sidewalls 10.10, an n-type single crystal silicon layer is deposited in the region between the sidewalls 10.10 by selective epitaxial growth. This n-type single-crystal silicon layer becomes the ivy region 11. Here, the n-type single crystal silicon layer is SiH2C containing PO, etc.
It may be formed using 1 g (dichlorosilane) or the like. The reaction formula is: After forming the emitter w4 region II made of such an n-type single crystal silicon layer, gas is continuously supplied to WF6.
(tungsten hexafluoride) + 5iH4 (silane). Then, the buried tungsten layer 12 is continuously stacked on the emitter region 11 within the opening 19. Note that the ratio of WFh to 5iHn gas (sccm) is, for example, about 10/9. By embedding the tungsten layer 12 in the opening 19 in this manner, problems such as breakage in the formation of the emitter electrode can be prevented.
このような埋め込みタングステン層12を形成した後、
第2図fに示すように、コンタクトホール13,15を
フォトリソグラフィー技術を用いて形成する。コンタク
トホール13の底部では、ベース領域6上のコバルトシ
リサイド層8が露出し、コンタクトホール15の底部で
は、コレクタ取り出し領域7上のコバルトシリサイド層
14が露出する。そして、第2図fに示すように、全面
にアルミニウム系配線層20を形成する。以後、このア
ルミニウム系配線層20を所要のパターンにパターニン
グして、第1図に示したようなエミッタ電極層17.ヘ
ース電極層16.コレクタ電極層18を得る。この場合
において、ヘース電極層16は、コバルトシリサイド層
8を介してベース領域6に電気的に接続するため、コン
タクト抵抗を大幅に下げることができ、素子の高速動作
を可能にさせる。After forming such a buried tungsten layer 12,
As shown in FIG. 2f, contact holes 13 and 15 are formed using photolithography. At the bottom of contact hole 13, cobalt silicide layer 8 on base region 6 is exposed, and at the bottom of contact hole 15, cobalt silicide layer 14 on collector extraction region 7 is exposed. Then, as shown in FIG. 2f, an aluminum-based wiring layer 20 is formed over the entire surface. Thereafter, this aluminum-based wiring layer 20 is patterned into a desired pattern to form an emitter electrode layer 17. as shown in FIG. Heath electrode layer 16. A collector electrode layer 18 is obtained. In this case, since the heath electrode layer 16 is electrically connected to the base region 6 via the cobalt silicide layer 8, the contact resistance can be significantly lowered, allowing high-speed operation of the device.
第2の実施例
本実施例のバイポーラトランジスタは、2つのバイポー
ラトランジスタ素子が積層される構造を有しており、高
速に動作する差動増幅器をなしている。Second Embodiment The bipolar transistor of this embodiment has a structure in which two bipolar transistor elements are stacked, and forms a differential amplifier that operates at high speed.
まず、その構造を第3図に示す。第3図に示すように、
本実施例のバイポーラトランジスタは、p型のシリコン
基板31上にn型の高濃度不純物拡散領域からなるn゛
型の埋め込みl1i32が形成されており、その上に単
結晶シリコン基体であるn型のエピタキシャル層33が
積層されている。First, its structure is shown in FIG. As shown in Figure 3,
In the bipolar transistor of this embodiment, an n-type buried l1i32 consisting of an n-type high concentration impurity diffusion region is formed on a p-type silicon substrate 31, and an n-type buried l1i32 made of an n-type high concentration impurity diffusion region is formed on a p-type silicon substrate 31. Epitaxial layers 33 are stacked.
このn型のエピタキシャル層33は選択酸化法により形
成された厚いシリコン酸化膜34により素予分離されて
おり、その素子分離領域として機能する厚いシリコン酸
化膜34に各々囲まれて、n型のエピタキシャル層33
は、表面にベース領域36が形成される島状領域35と
、コレクタ取り出し領域37とに分離されている。This n-type epitaxial layer 33 is pre-isolated by a thick silicon oxide film 34 formed by a selective oxidation method, and is surrounded by the thick silicon oxide film 34 that functions as an element isolation region. layer 33
is separated into an island-like region 35 on the surface of which a base region 36 is formed, and a collector extraction region 37.
島状領域35の表面には、p型の不純物拡散領域からな
るヘース領域36が所要の深さで形成され、このヘース
領域36は厚いシリコン酸化膜34に囲まれた島状領域
35の表面の略全面に亘って形成されている。また、コ
レクタ取り出し領域37はn゛型の不純物拡散領域から
なる。そして、これらベース領域36.コレクタ取り出
し領域37の表面には、コバルトシリサイド(CoSt
t)層3B、39がそれぞれ形成されている。ベース領
域36の表面に形成されるコバルトシリサイド層38は
、ベースの電極取り出しの低抵抗化を図ると共に、その
格子定数かヘース領域36を構成するシリコンの格子定
数に近いために、熱処理後であっても両者の界面を平坦
にできる。このコバルトシリサイド層38の上部にはタ
ングステン層40が形成され、図示しない電極層を介し
てヘースに所要の信号が供給される。A heath region 36 made of a p-type impurity diffusion region is formed at a required depth on the surface of the island region 35 , and this hese region 36 is formed on the surface of the island region 35 surrounded by a thick silicon oxide film 34 . It is formed over almost the entire surface. Further, the collector extraction region 37 consists of an n-type impurity diffusion region. These base areas 36. The surface of the collector extraction region 37 is made of cobalt silicide (CoSt).
t) Layers 3B and 39 are formed, respectively. The cobalt silicide layer 38 formed on the surface of the base region 36 is intended to reduce the resistance of the electrode extraction from the base, and because its lattice constant is close to that of silicon constituting the heath region 36, it can be easily removed after heat treatment. However, the interface between the two can be made flat. A tungsten layer 40 is formed on top of the cobalt silicide layer 38, and necessary signals are supplied to the head via an electrode layer (not shown).
このタングステン層40やコバルトシリサイド層38.
39上には、リフロー可能な例えばPSG等の層間絶縁
膜41が設けられる。層間絶縁膜41には、エミッタを
形成すべき領域に開口部47が形成される。その開口部
47の底部では、コバルトシリサイド層3日が除去され
てベース領域36が比む。その開口部47の側壁には、
絶縁材料からなるサイドウオール部44.44が形成さ
れている。このサイドウオール部44.44の間のベー
ス領域36上にn型のエピタキシャル層からなるエミッ
タ領域45が形成される。また、層間絶縁膜41はコレ
クタ取り出し領域37上でも開口され、その開口部43
にはタングステン層43がコレクタ電極として形成され
ている。This tungsten layer 40 and cobalt silicide layer 38.
A reflowable interlayer insulating film 41 such as PSG is provided on 39 . An opening 47 is formed in the interlayer insulating film 41 in a region where an emitter is to be formed. At the bottom of the opening 47, the cobalt silicide layer 3 is removed to reveal the base region 36. On the side wall of the opening 47,
Sidewall portions 44, 44 made of an insulating material are formed. An emitter region 45 made of an n-type epitaxial layer is formed on the base region 36 between the sidewall portions 44, 44. Further, the interlayer insulating film 41 is also opened above the collector extraction region 37, and the opening 43
A tungsten layer 43 is formed as a collector electrode.
上記エミッタ領域45の上部には、2つのバイポーラト
ランジスタ素子を電気的に接続するためのコバルトシリ
サイド層46が設けられている。A cobalt silicide layer 46 is provided above the emitter region 45 to electrically connect the two bipolar transistor elements.
このコバルトシリサイド層46は、その格子定数がシリ
コンのエピタキシャル層の格子定数と近いために、その
上下の層に亘って結晶性が連続的となる。このコバルト
シリサイドN46の上部には、n型のエピタキシャル層
が形成され、このn型のエピタキシャル層が他のバイポ
ーラトランジスタ素子のエミッタ領域4Bとされる。こ
のl5ツタ領域48はコバルトシリサイド層49に表面
が被覆され、そのコバルトシリサイド層49を介してタ
ングステンJlii50により電極の取り出しがなされ
る。Since the lattice constant of this cobalt silicide layer 46 is close to that of the silicon epitaxial layer, the crystallinity of the cobalt silicide layer 46 is continuous across the layers above and below it. An n-type epitaxial layer is formed on top of this cobalt silicide N46, and this n-type epitaxial layer serves as the emitter region 4B of another bipolar transistor element. The surface of this l5 ivy region 48 is covered with a cobalt silicide layer 49, and an electrode is taken out by tungsten Jlii 50 through the cobalt silicide layer 49.
タングステン層43.50.コバルトシリサイド層49
上には、全面を被覆するように眉間絶縁膜51が形成さ
れ、上記エミッタ領域48上で層間絶縁膜51は開口部
52を有している。この開口部52は略垂直な側壁を有
し、その側壁にサイドウオール部53が形成されている
。そして、サイドウオール部53の間で臨む1砧・ンタ
領[48に接するように、エピタキシャル層からなるp
型のベース領域54が形成されている。サイドウオール
部53によって、開口部52の段差が緩和されているた
め、そのヘース領域54はエミッタ領域48に接して眉
間絶縁膜51の上まで延在される。Tungsten layer 43.50. Cobalt silicide layer 49
A glabellar insulating film 51 is formed thereon to cover the entire surface, and the interlayer insulating film 51 has an opening 52 above the emitter region 48 . This opening 52 has a substantially vertical side wall, and a side wall portion 53 is formed on the side wall. Then, in contact with the first area [48] facing between the sidewall portions 53, a p
A mold base region 54 is formed. Since the step of the opening 52 is alleviated by the sidewall portion 53, the heath region 54 is extended to the top of the glabella insulating film 51 in contact with the emitter region 48.
このベース領域54上には、同しく選択エピタキシャル
成長によってn型のエピタキシャル層が形成される。こ
のn型のエピタキシャル層がコレクタ領域55である。An n-type epitaxial layer is also formed on this base region 54 by selective epitaxial growth. This n-type epitaxial layer is the collector region 55.
コレクタ領域55.ベース領域54はそれぞれ層間絶縁
膜56に被覆され、その眉間絶縁膜56には、コンタク
トホール57゜58が形成される。コンタクトホール5
7は層間絶縁wA51上に延在されたベース領域54と
のコンタクトの為に開口され、コンタクトホール58は
コレクタ領域55とのコンタクトの為に開口される。各
コンタクトホール57,58内では、コバルトシリサイ
ド層59.60がそれぞれ形成され、さらにタングステ
ン層62.61の埋め込みが為されている。そして、そ
れらタングステン層62.61の上端で接続するように
アルごニウム系配線層64.63が形成されている。Collector area 55. The base regions 54 are each covered with an interlayer insulating film 56, and contact holes 57 and 58 are formed in the glabellar insulating film 56. contact hole 5
A contact hole 7 is opened for contact with the base region 54 extending on the interlayer insulation wA51, and a contact hole 58 is opened for contact with the collector region 55. In each contact hole 57, 58, a cobalt silicide layer 59, 60 is formed, and a tungsten layer 62, 61 is embedded. Then, argonium-based wiring layers 64 and 63 are formed so as to be connected at the upper ends of these tungsten layers 62 and 61.
以上のような構造のバイポーラトランジスタは、2つの
素子が3次元的に積層された構造となっている。下部の
バイポーラトランジスタは、コレクタをn型のエピタキ
シャル層33、ベース領域36、エミッタ領域45から
なるnpn型のトランジスタであり、上部のバイポーラ
トランジスタは、エミッタ領域48.ベース領域54.
コレクタ領域55からなるnpn型のトランジスタであ
る。The bipolar transistor having the structure described above has a structure in which two elements are three-dimensionally stacked. The lower bipolar transistor is an npn type transistor having an n-type collector epitaxial layer 33, a base region 36, and an emitter region 45, and the upper bipolar transistor has an emitter region 48. Base region 54.
It is an npn type transistor consisting of a collector region 55.
これら2つのバイポーラトランジスタは、コバルトシリ
サイド層46を接点として接続されて基板の主面に対し
て垂直な方向に積層されることから、その集積度を上げ
ることができる。また、上部のバイポーラトランジスタ
は、格子定数が結晶性が連続的とされる程にシリコンの
格子定数に近いコバルトシリサイド層46を基準に、順
にエピタキシャル成長された単結晶半導体層を用いてお
り、そのエミッタ、ベース、コレクタがそれぞれ単結晶
であるために、高速動作を図ることができる。These two bipolar transistors are connected using the cobalt silicide layer 46 as a contact point and are stacked in a direction perpendicular to the main surface of the substrate, so that the degree of integration can be increased. The upper bipolar transistor uses a single crystal semiconductor layer that is epitaxially grown in order based on a cobalt silicide layer 46 whose lattice constant is so close to that of silicon that its crystallinity is continuous. Since the , base and collector are each made of single crystal, high-speed operation can be achieved.
第4図はこのような高速動作が可能なバイポーラトラン
ジスタを用いて好適な差動増幅器を示している。この差
動増幅器は、例えばA/Dコンバーターの比較器に用い
られるものであり、マスター側がエミッタ共通接続され
たバイポーラトランジスタQ、、Q、を用い、スレーブ
側が工累フタ共通接続されたバイポーラトランジスタQ
s、Q4を用いている。なお、抵抗R1〜R4は負荷で
あり、トランジスタQs、Q=は接地線との間に抵抗R
s。FIG. 4 shows a preferable differential amplifier using bipolar transistors capable of high-speed operation. This differential amplifier is used, for example, in a comparator of an A/D converter, and uses bipolar transistors Q, Q, whose emitters are commonly connected on the master side, and bipolar transistors Q whose emitters are commonly connected on the slave side.
s, Q4 is used. Note that resistors R1 to R4 are loads, and transistors Qs and Q= have a resistor R between them and the ground line.
s.
R4を介した定電流源である。このような差動増幅器の
内、上述の積層構造をスレーブ側のバイポーラトランジ
スタQ、、Q、の組やマスター側のバイポーラトランジ
スタのQ、、 Q、の組に用いることで、高速なラッチ
が可能となる。It is a constant current source via R4. In such a differential amplifier, high-speed latching is possible by using the above-mentioned stacked structure for the set of bipolar transistors Q, , Q, on the slave side and the set of bipolar transistors Q, , Q, on the master side. becomes.
次に、第5図a〜第5図りを参照して、本実施例のバイ
ポーラトランジスタの製造方法についても説明する。Next, with reference to FIGS. 5a to 5, a method for manufacturing the bipolar transistor of this embodiment will also be described.
まず、第5図aに示すように、p型のシリコン基板31
上に選択的にn゛型の埋め込み層32を形威する。この
n°型の埋め込み層32はコレクタの電気的な接続に使
用される。そのn゛型の埋め込み層32の形成後、その
n゛型の埋め込み層32を含む全面にn型のエピタキシ
ャル層33を積層する。n型のエピタキシャル層33の
積層後、選択的にそのエピタキシャル層33を酸化して
、厚いシリコン酸化膜34を形威する。この厚いシリコ
ン酸化膜34により、各素子毎の分離がなされ、さらに
ベース領域等が形威される島状領域35と、コレクタ取
り出し用のコレクタ取り出し領域37が分離される。コ
レクタ取り出し領域37には高濃度にn型の不純物が導
入される。First, as shown in FIG. 5a, a p-type silicon substrate 31
An n-type buried layer 32 is selectively formed thereon. This n° type buried layer 32 is used for electrical connection of the collector. After forming the n-type buried layer 32, an n-type epitaxial layer 33 is laminated on the entire surface including the n-type buried layer 32. After laminating the n-type epitaxial layer 33, the epitaxial layer 33 is selectively oxidized to form a thick silicon oxide film 34. This thick silicon oxide film 34 separates each element, and further separates an island region 35 in which a base region and the like are formed from a collector extraction region 37 for extracting the collector. N-type impurities are introduced into the collector extraction region 37 at a high concentration.
また、島状領域35の表面に、浅くp型の不純物拡散領
域が形威され、このp型の不純物拡散領域は下部のバイ
ポーラトランジスタのベース領域36とされる。Furthermore, a shallow p-type impurity diffusion region is formed on the surface of the island region 35, and this p-type impurity diffusion region serves as the base region 36 of the lower bipolar transistor.
次に、第1の実施例と同様に、全面にコバルト層が形威
され、PTA等の熱処理によって、セルファラインでコ
バルトシリサイド層38.39が形威される。コバルト
シリサイド層38はベース領域36の表面に形威され、
コバルトシリサイド層39はコレクタ取り出し領域37
の表面に形威される。この時、未反応なコバルト層はエ
ツチングにより除去される。続いて、ヘースの取り出し
を行うためのタングステン層40がコバルトシリサイド
層38に接続するように形威される。Next, as in the first embodiment, a cobalt layer is formed on the entire surface, and cobalt silicide layers 38 and 39 are formed in the self-line by heat treatment such as PTA. A cobalt silicide layer 38 is formed on the surface of the base region 36;
The cobalt silicide layer 39 is the collector extraction region 37
is reflected on the surface of At this time, the unreacted cobalt layer is removed by etching. Subsequently, a tungsten layer 40 for heat extraction is formed to connect to the cobalt silicide layer 38.
ベースの取り出し用のタングステン層40を形威した後
、全面にリフロー可能な眉間絶縁膜41を被着する。そ
の層間絶縁膜41のエミッタを形威すべき領域とコレク
タ電極を形成すべき領域に開口部47.42を開口する
。開口部47はコバルトシリサイド層38を除去して形
威され、その底部ではベース領域36が露出する。これ
ら開口部47.42の開口後、リフローを行って、開口
部の肩部をなだらかにする。そして、工5 ツタを形威
すべき領域に開口された開口部47には、第5図すに示
すように、特に、エミッタ領域とベース領域の絶縁のた
めのサイドウオール部44.44を形威する。サイドウ
オール部44は、例えば全面にシリコン酸化膜を形威し
エッチバックすることで得られる。なお、開口部42側
にもサイドウオール部を形成することができるが、その
図示を省略している。After shaping the tungsten layer 40 for taking out the base, a reflowable glabellar insulating film 41 is deposited on the entire surface. Openings 47 and 42 are formed in the interlayer insulating film 41 in a region where an emitter is to be formed and a region where a collector electrode is to be formed. Opening 47 is formed by removing cobalt silicide layer 38 and exposes base region 36 at its bottom. After opening these openings 47, 42, reflow is performed to smooth the shoulders of the openings. Step 5: In the opening 47 opened in the area where the ivy is to be formed, as shown in FIG. Intimidate. The sidewall portion 44 can be obtained, for example, by forming a silicon oxide film over the entire surface and etching it back. Note that a sidewall portion can also be formed on the side of the opening 42, but its illustration is omitted.
サイドウオール部44.44の形成後、第5図gに示す
ように、選択エピタキシャル成長によって、サイドウオ
ール部44.44の間で臨んでいるベース領域36上に
n型の単結晶シリコンからなるエミッタ領域45を形成
する。エミッタ領域45はサイドウオール部44.44
の細い間からヘース領域36に接するため、微細なもの
となる。After forming the sidewall portions 44.44, as shown in FIG. 5g, an emitter region made of n-type single crystal silicon is formed on the base region 36 facing between the sidewall portions 44.44 by selective epitaxial growth. Form 45. The emitter region 45 is a sidewall portion 44.44
Since it comes into contact with the heath region 36 through the narrow spaces between the two, it becomes minute.
この工Q ツタ領域45の形成後、第5図gに示すよう
に、全面にコバルト層46′を形成する。このコバルト
層46′は例えばスパッタ等にまり形成できる。After forming the vine region 45, a cobalt layer 46' is formed on the entire surface, as shown in FIG. 5g. This cobalt layer 46' can be formed by, for example, sputtering.
次に、P T A、等の熱処理によってシリサイド化が
行われ、コバルト層46′はシリコンと接する領域でシ
リサイド化されコバルトシリサイド層46となる。その
他の領域はシリサイド化されず未反応のコバルト層とし
て残る。これをエツチングにより除去して第5図dに示
すように開口部47の内部にのみ残るようなコバルトシ
リサイド層46を得ることができる。ここで、このコバ
ルトシリサイド層46は、その格子定数がシリコンに近
いものであるために、熱処理によっても、その格子定数
の違いによって界面に凹凸が生ずるような問題が防止さ
れ、エミッタ領域45とコバルトシリサイド層46の間
の結晶性は連続性を有したものとなる。Next, silicidation is performed by a heat treatment such as PTA, and the cobalt layer 46' is silicided in a region in contact with silicon to become a cobalt silicide layer 46. The other regions are not silicided and remain as an unreacted cobalt layer. By removing this by etching, a cobalt silicide layer 46 remaining only inside the opening 47 can be obtained as shown in FIG. 5d. Here, since the cobalt silicide layer 46 has a lattice constant close to that of silicon, the problem of unevenness occurring at the interface due to the difference in the lattice constant can be prevented even by heat treatment, and the emitter region 45 and cobalt The crystallinity between the silicide layers 46 becomes continuous.
次に、第5図gに示すように、コバルトシリサイド層4
6上に選択エピタキシャル成長によって、n型の単結晶
シリコン層からなるエミッタ領域48を形成する。ここ
で、コバルトシリサイド層46は、その格子定数によっ
てシリコンと結晶性が連続するために、当該コバルトシ
リサイド層46上にも単結晶シリコン層を成長させるこ
とができる。Next, as shown in FIG. 5g, the cobalt silicide layer 4
An emitter region 48 made of an n-type single crystal silicon layer is formed on 6 by selective epitaxial growth. Here, since the cobalt silicide layer 46 has continuous crystallinity with silicon due to its lattice constant, a single crystal silicon layer can also be grown on the cobalt silicide layer 46.
また、上記開口部42にはタングステン層43を形成す
る。このタングステン層43はコレクタ電極の一部とし
て機能する。Further, a tungsten layer 43 is formed in the opening 42 . This tungsten layer 43 functions as part of the collector electrode.
次に、第5図fに示すように、単結晶シリコン層からな
る上記エミッタ領域48上に、再びコバルトシリサイド
層49を自己整合的に形成し、このコバルトシリサイド
層49に接続するタングステン層50を形成する。これ
らタングステン層50、コバルトシリサイド層49によ
り低抵抗化が可能である。タングステン層50の形成後
、全面に層間絶縁膜51を形成する。そして、ベース領
域を形成すべき領域の層間絶縁膜51を開口して、底部
でエミッタ領域48が露出するように開口部52を形成
する。そして、この開口部52の側壁にエミッタ領域4
8とベース領域の間の絶縁を図るためのサイドウオール
部53を形成する。Next, as shown in FIG. 5f, a cobalt silicide layer 49 is again formed in a self-aligned manner on the emitter region 48 made of a single crystal silicon layer, and a tungsten layer 50 connected to this cobalt silicide layer 49 is formed. Form. These tungsten layer 50 and cobalt silicide layer 49 can lower the resistance. After forming the tungsten layer 50, an interlayer insulating film 51 is formed on the entire surface. Then, the interlayer insulating film 51 in the region where the base region is to be formed is opened to form an opening 52 so that the emitter region 48 is exposed at the bottom. Then, the emitter region 4 is formed on the side wall of this opening 52.
A sidewall portion 53 is formed to provide insulation between the substrate 8 and the base region.
このサイドウオール部53の底部で露出しているエミッ
タ領域48は、前述のように単結晶とされる。従って、
第5図gに示すように、p型の単結晶シリコン層とn型
の単結晶シリコン層を順次成長させて、p型の単結晶シ
リコン層からなるベース領域54と、n型の単結晶シリ
コン層からなるコレクタ領域55をそれぞれ形成するこ
とができる。ベース領域54は開口部52の底部でエミ
ッタ領域48に接し、そこから層間絶縁W!51の上部
まで延在されている。コレクタ領域55はベース領域5
4上に接して形成されて、ベース領域54と位置がずれ
て配置され、同しく眉間絶縁膜51上まで延在される。The emitter region 48 exposed at the bottom of the sidewall portion 53 is made of single crystal as described above. Therefore,
As shown in FIG. 5g, a p-type single-crystal silicon layer and an n-type single-crystal silicon layer are sequentially grown to form a base region 54 made of a p-type single-crystal silicon layer and an n-type single-crystal silicon layer. Collector regions 55 each consisting of a layer can be formed. The base region 54 contacts the emitter region 48 at the bottom of the opening 52 and extends therefrom from the interlayer insulation W! It extends to the top of 51. Collector area 55 is base area 5
4, is disposed at a position shifted from the base region 54, and also extends to above the glabella insulating film 51.
次に、第5図fに示すように、全面に眉間絶縁膜56が
形成される。そして、その層間絶縁膜56のベース領域
54の上部にコンタクトホール57が形成され、コレク
タ領域55の上部にコンタクトホール58が形成される
。これらコンタクトホール57,5Bの形成後、前述の
ようなコバルト層が被着され、熱処理によってコバルト
シリサイド層59.60が各コンタクトホール57,5
8の底部に形成される。Next, as shown in FIG. 5f, a glabellar insulating film 56 is formed on the entire surface. A contact hole 57 is formed above the base region 54 of the interlayer insulating film 56, and a contact hole 58 is formed above the collector region 55. After forming these contact holes 57, 5B, a cobalt layer as described above is deposited, and a cobalt silicide layer 59, 60 is formed in each contact hole 57, 5B by heat treatment.
Formed at the bottom of 8.
以下、各コンタクトホール57.5Bをタングステン層
で埋め込み、各電極層を形成して、バイポーラトランジ
スタを完成する。Thereafter, each contact hole 57.5B is filled with a tungsten layer and each electrode layer is formed to complete a bipolar transistor.
このようなバイポーラトランジスタでは、2つの積層さ
れるトランジスタ素子がコバルトシリサイド層46によ
って接続されるため、その格子定数から結晶性が連続す
るために、高速な動作が可能となる。また、各電極の取
り出し部には、それぞれ低抵抗化のためのコバルトシリ
サイド層38゜39.49.59.60が設けられ、ま
た、タングステン層40.43.50等も使用されるた
め配線抵抗による動作の遅延は低減されることになる。In such a bipolar transistor, two stacked transistor elements are connected by the cobalt silicide layer 46, so that crystallinity is continuous due to the lattice constant, and high-speed operation is possible. In addition, a cobalt silicide layer 38° 39.49.59.60 is provided at the lead-out portion of each electrode to reduce resistance, and a tungsten layer 40, 43, 50, etc. is also used to reduce the wiring resistance. Delays in operation due to this will be reduced.
なお、第2の実施例において、積層するトランジスタの
数を2つとしたが、3つ以上のトランジスタを積層する
ことも可能である。また、形成するトランジスタは反対
導電型であっても良く、特にコバルトシリサイド層46
を介して相互に接続するシリコン層は互いに反対導電型
であっても良い。また、各′実施例において、形成され
る金属シリコン層はコバルトシリサイド層に限定されず
、ニッケルシリサイド層、パラジウムシリサイド層。Note that in the second embodiment, the number of stacked transistors is two, but it is also possible to stack three or more transistors. Further, the transistor to be formed may be of the opposite conductivity type, especially the cobalt silicide layer 46.
The silicon layers interconnected via the silicon layers may be of opposite conductivity types. Further, in each of the embodiments, the metal silicon layer formed is not limited to a cobalt silicide layer, but may also be a nickel silicide layer or a palladium silicide layer.
白金シリサイド層等であっても良い。It may also be a platinum silicide layer or the like.
本発明のバイポーラトランジスタは、使用される金属シ
リサイド層の格子定数が単結晶シリコン基体のものに近
いため、その結晶性が連続的なものになる。従って単結
晶シリコンと金属シリサイド層との界面に凹凸が発生す
るような弊害を抑えることができ、素子の信頼性を向上
させることができる。また、2つの積層されるバイポー
ラトランジスタ素子の間の金属シリサイド層を形成した
場合では、結晶性が連続的となることから、その素子を
高速動作させるようにできる。In the bipolar transistor of the present invention, since the lattice constant of the metal silicide layer used is close to that of a single crystal silicon substrate, its crystallinity is continuous. Therefore, it is possible to suppress harmful effects such as the occurrence of unevenness at the interface between single crystal silicon and the metal silicide layer, and improve the reliability of the device. Further, in the case where a metal silicide layer is formed between two stacked bipolar transistor elements, the crystallinity becomes continuous, so that the element can be operated at high speed.
第1図は本発明のバイポーラトランジスタの一例の要部
断面図、第2図a〜第2図fは上記−例を製造する工程
を説明するためのそれぞれ工程断面図、第3図は本発明
のバイポーラトランジスタの他の一例の要部断面図、第
4図は上記他の一例が適用される差動増幅器の回路図、
第5図a〜第5図りは上記他の一例を製造する工程を説
明するためのそれぞれ工程断面図である。
1.31・・・p型のシリコン基板
2.32・・・埋め込み層
3.33・・・エピタキシャル層
4.34・・・シリコン酸化膜
6.36.54・・・ヘース領域
7.37・・・コレクタ取り出し領域
8.38・・・コバルトシリサイド層
9.4L 51.56・・・層間絶縁膜10.44.
53・・・サイドウオール部11.45.48・・・工
珈ツタ領域
55・・・コレクタ領域FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of an example of a bipolar transistor of the present invention, FIGS. 2a to 2f are process cross-sectional views for explaining the steps of manufacturing the above example, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of an example of a bipolar transistor of the present invention FIG. 4 is a circuit diagram of a differential amplifier to which the other example of the above bipolar transistor is applied;
FIGS. 5A to 5D are process sectional views for explaining the process of manufacturing the other example described above. 1.31... P-type silicon substrate 2.32... Buried layer 3.33... Epitaxial layer 4.34... Silicon oxide film 6.36.54... Heath region 7.37. ...Collector extraction region 8.38...Cobalt silicide layer 9.4L 51.56...Interlayer insulating film 10.44.
53... Side wall part 11.45.48... Craft ivy area 55... Collector area
Claims (2)
分離領域が形成され、該素子分離領域に囲まれた上記単
結晶シリコン基体の表面に第2導電型の不純物拡散領域
が形成され、上記単結晶シリコン基体との間に上記第2
導電型の不純物拡散領域が介され且つ該第2導電型の不
純物拡散領域と接した第1導電型の不純物拡散領域が形
成され、上記第2導電型の不純物拡散領域の表面には電
極取り出し用の金属シリサイド層が形成され、その金属
シリサイド層の格子定数は基体を構成する単結晶シリコ
ンの格子定数に結晶性が略連続するように近いことを特
徴とするバイポーラトランジスタ。(1) An element isolation region is selectively formed in a single crystal silicon substrate of a first conductivity type, and an impurity diffusion region of a second conductivity type is formed on a surface of the single crystal silicon substrate surrounded by the element isolation region. , the second
A first conductivity type impurity diffusion region is formed in contact with the second conductivity type impurity diffusion region through the conductivity type impurity diffusion region, and a surface of the second conductivity type impurity diffusion region is provided with an electrode extraction region. A bipolar transistor characterized in that a metal silicide layer is formed, and the lattice constant of the metal silicide layer is close to the lattice constant of single crystal silicon constituting the base so that the crystallinity is substantially continuous.
ポーラトランジスタ素子が積層される構造であって、単
結晶シリコン基体に上記第1のバイポーラトランジスタ
素子が形成され、該第1のバイポーラトランジスタ素子
に接して素子間を接続するための金属シリサイド層が形
成され、その金属シリサイド層上に単結晶性の上記他の
バイポーラトランジスタ素子が形成されてなり、上記金
属シリサイド層の格子定数は基体を構成する単結晶シリ
コンの格子定数に結晶性が略連続するように近いことを
特徴とするバイポーラトランジスタ。(2) A structure in which another bipolar transistor element is stacked on a first bipolar transistor element, wherein the first bipolar transistor element is formed on a single crystal silicon substrate, and the first bipolar transistor element is in contact with the first bipolar transistor element. A metal silicide layer is formed to connect the elements, and the other monocrystalline bipolar transistor element is formed on the metal silicide layer, and the lattice constant of the metal silicide layer is the same as that of the monocrystalline transistor constituting the base. A bipolar transistor characterized by a crystallinity that is almost continuous with the lattice constant of crystalline silicon.
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---|---|---|---|---|
JP2008053721A (en) * | 2006-08-22 | 2008-03-06 | Dongbu Hitek Co Ltd | Vertical bipolar junction transistor and manufacturing method thereof |
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- 1989-12-14 JP JP01324734A patent/JP3104910B2/en not_active Expired - Fee Related
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