JPH0399439A - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

Manufacture of semiconductor device

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JPH0399439A
JPH0399439A JP23556889A JP23556889A JPH0399439A JP H0399439 A JPH0399439 A JP H0399439A JP 23556889 A JP23556889 A JP 23556889A JP 23556889 A JP23556889 A JP 23556889A JP H0399439 A JPH0399439 A JP H0399439A
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JP
Japan
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region
layer
base
emitter
base region
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JP23556889A
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Japanese (ja)
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Tadashi Fukuda
福田 匡志
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To form the electronic structure of an emitter region into an ideal structure and to contrive superhigh speed operation of a semiconductor device and the improvement of the amplification factor of the device by a method wherein an intrinsic semiconductor layer is formed between a base region and the emitter region. CONSTITUTION:Patterning of a resist is performed and thereafter, an emitter region part is formed by performing an etching on an insulating layer 5 using a photomask 12 and an intrinsic semiconductor layer 3 consisting of carbon C or the like is formed on an exposed base region 2. Moreover, an N-type SiC layer 4 is provided on the layers 3 and 5 and after a patterning of a resist is performed using a photomask 13, the SiC layer 4 other than the SiC layer 4 located on the emitter region part is removed by etching and a doped N-type SiC layer 4 is formed on the emitter region. Subsequently contact holes are respectively formed in the base region and a collector region, which are located on the layer 5, and Al electrodes 6 are respectively formed on the respective regions of a base B, an emitter E and a collector C using a photomask 14.

Description

【発明の詳細な説明】 (概要〕 動作速度がa速な半導体装置の製造方法に関し、動作速
度が超高速であり、かつ、増幅率の向上を図ることを目
的とし、 基板上にコレクタ領域を介してベース領域を形成するr
程と、該ベース領域上に、所定厚みの真性半々体層を形
成するI稈と、該真性’I’39体層上に、前記ベース
領域の半導体材料と同等又は大なるエネルギーギャップ
を有する半導体材料よりなるエミッタ領域を形成する工
程とを含むように構成する。
[Detailed Description of the Invention] (Summary) Regarding a method of manufacturing a semiconductor device with an a-speed operation speed, the purpose of this method is to provide an ultra-high operation speed and improve the amplification factor, by forming a collector region on a substrate. forming the base region through r
and an I culm forming an intrinsic half-layer with a predetermined thickness on the base region, and a semiconductor having an energy gap equal to or larger than that of the semiconductor material of the base region, on the intrinsic 'I'39 body layer. forming an emitter region made of a material.

(産業上の利用分野) 本発明は半導体装置の製造方法に係り、特に動作速度が
高速な半導体HMの製造り法に関する。
(Industrial Application Field) The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor HM with high operating speed.

近年、半導体装置は動作速度が高速化しているが、より
大容量かつ機能の高い諸情報処理システムには、より高
速で集la度の高い半導体装置が費求される。
In recent years, the operating speed of semiconductor devices has increased, but higher-speed and highly integrated semiconductor devices are required for various information processing systems with larger capacity and higher functionality.

(従来の技術) 従来の高速の′1!尋体装防についてパイボーラトラン
ジスタを例に、第4図に示し、簡単に説明する。第4図
(A)は多層配線前のバイポーラトランジスタの構造断
面図であり、第4図(B)はへ10バイポーラトランジ
スタ(HB T )の構造断面図である。第4図(A)
中、Eはエミッタ、Cは」レクタ、Bはベースであり(
第4図(B)も同様)、20は基板(図示せず)上にエ
ピタ1シ1シル成長されたn型のシリコン(Si)層で
ある。
(Conventional technology) Conventional high speed '1! The body protection will be briefly explained using a pibora transistor as an example, as shown in FIG. FIG. 4(A) is a cross-sectional view of the structure of a bipolar transistor before multilayer wiring, and FIG. 4(B) is a cross-sectional view of the structure of a bipolar transistor (HB T ). Figure 4 (A)
In the middle, E is the emitter, C is the rector, and B is the base (
The same applies to FIG. 4(B), and 20 is an n-type silicon (Si) layer grown epitaxially on a substrate (not shown).

このSi [20ではP+型のベース領域21が拡散さ
れている。ベース領域21は、ベースのコンタクト部分
を外部ベース領域21a、エミッタのコンタクト部分と
内部ベース領域21bで構成される。また、内部ベース
領域21bではn型のエミッタ領域22が拡散されてい
る。これは、いわゆるSST法(super self
−aligned technology )と呼ばれ
るもので、1枚のマスクで内部ベース領域21b及びエ
ミッタ領域22をセルファライン形成し、多結晶S;を
P+とn+の拡散源とすることにより、電極取出し部及
びその間隔を多結晶S;及び酸化膜の厚さまで縮める方
法である。すなわち、エミッタの面積を縮小し、内部ベ
ース領域21bを薄くすることにより、高速領域での使
用に対処したものである。
In this Si[20], a P+ type base region 21 is diffused. The base region 21 includes a base contact portion as an external base region 21a, and an emitter contact portion and an internal base region 21b. Furthermore, an n-type emitter region 22 is diffused in the internal base region 21b. This is the so-called SST method (super self
-aligned technology), the internal base region 21b and emitter region 22 are formed as a self-line with one mask, and the electrode extraction portion and the spacing thereof are This method reduces the thickness of the polycrystalline S to the thickness of the oxide film. That is, by reducing the area of the emitter and making the internal base region 21b thinner, use in a high-speed region is addressed.

また、第4図(B)のHBFは、コレクタ電極C上にn
型Si層(コレクタ領域)23を形成し、このSi 1
123にP型3iのベース領域24を拡散により形成し
ている。このベース領1ii!24上にn型シリカカー
ボン(Si C)IF)25を形成して、へ10接合し
、Si0層25上にエミッタ電極Eを形成したものであ
る。すなわち、ヘテロ界面によりベース濃度を上げるこ
とでベース抵抗を小さくし、周波数帯域ftのピークを
上昇るさせることによって高速化しているものである。
In addition, the HBF in FIG. 4(B) has n on the collector electrode C.
A type Si layer (collector region) 23 is formed, and this Si 1
A P-type 3i base region 24 is formed in 123 by diffusion. This base territory 1ii! An n-type silica carbon (Si C) IF) 25 is formed on the SiO layer 24 and bonded to the SiO layer 24, and an emitter electrode E is formed on the Si0 layer 25. That is, the base resistance is reduced by increasing the base concentration using the heterointerface, and the speed is increased by raising the peak of the frequency band ft.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problem to be solved by the invention]

しかし、いわゆるSST法による場合は、フォトリソグ
ラフィ技術に依存していることから、内部ベース領域2
1bの厚さを薄くすることに限界がある。また、内部ベ
ース領域21bを薄くすることは、ベース抵抗とベース
・エミッタ耐圧(ベース・エミッタ間、ベース・コレク
タ間、エミッタ・」レクタ間)の低下を招き、トランジ
スタの増幅率を上げることができないという問題がある
However, since the so-called SST method relies on photolithography technology, the internal base region 2
There is a limit to reducing the thickness of 1b. Furthermore, making the internal base region 21b thinner leads to a decrease in base resistance and base-emitter breakdown voltage (between base and emitter, between base and collector, and between emitter and collector), making it impossible to increase the amplification factor of the transistor. There is a problem.

さらに、第4図([3)のように、ヘテロ界面を形成す
る場合、エミッタ領域25の成長時に、ベース領域24
から不純物が拡散し、理想的なヘテロ界面を形成するこ
とができないという問題がある。
Furthermore, when forming a hetero interface as shown in FIG. 4 ([3), when growing the emitter region 25, the base region 24
There is a problem in that impurities are diffused from the surface, making it impossible to form an ideal heterointerface.

そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたもので、動作
速度が超高速であり、かつ増幅率の向上を図る′1!尋
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has an ultra-high operating speed and an improved amplification factor '1! The purpose of the present invention is to provide a method for manufacturing a body fat device.

〔課題を解決するためのf段〕[F stage for solving problems]

上記課題は、基板上にコレクタ領域を介してベース領域
を形成する工程と、該ベース領域上に、所定厚みの真性
半導体層を形成する工程と、該真性半導体層上に、前記
ベース領域の半導体材料と同等又は大なるエネルギーギ
ャップを有する半導体材料よりなるエミッタ領域を形成
する工程とを含む半導体装置の製造方法によって達成さ
れる。
The above-mentioned problems include a step of forming a base region on a substrate via a collector region, a step of forming an intrinsic semiconductor layer of a predetermined thickness on the base region, and a step of forming a semiconductor layer of the base region on the intrinsic semiconductor layer. This is achieved by a method of manufacturing a semiconductor device including a step of forming an emitter region made of a semiconductor material having an energy gap equal to or larger than that of the semiconductor material.

〔作用〕[Effect]

本発明は、ベース領域とエミッタ領域との間に真性゛飽
導体層を形成している。これにより、エミッタ領域を形
成する場合、エミッタ領域にベース領域より不純物が混
入することがなく、ベース濃度が上り、ベース抵抗を下
げることが可能となる。。
In the present invention, an intrinsic saturated conductor layer is formed between the base region and the emitter region. As a result, when forming the emitter region, impurities are not mixed into the emitter region more than in the base region, the base concentration increases, and the base resistance can be lowered. .

また、エミッタ領域を構成する半導体材料は、ベース領
域の半導体材料よりエネルギーギャップが同等又は大な
るもので形成される。これにより、電子の注入効5−1
すなわち、増幅率が向上する。
Further, the semiconductor material constituting the emitter region is formed with an energy gap equal to or larger than that of the semiconductor material of the base region. As a result, the electron injection effect 5-1
That is, the amplification factor is improved.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明の・一実施例を示す。第1図は本発明方
法により製造したヘテロ接合型バイポーラトランジスタ
(HBr)を説明する構造断面図である。第1図におい
て、アルミニウム(AL)等のコレクタ゛電極C上にコ
レクタ領域を構成するn−型のシリコン(Si)1M1
が形成されている。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a structural sectional view illustrating a heterojunction bipolar transistor (HBr) manufactured by the method of the present invention. In FIG. 1, n-type silicon (Si) 1M1 constitutes a collector region on a collector electrode C made of aluminum (AL), etc.
is formed.

このn  5i1i1上では、P型3iが拡散により形
成され、ベースffI域2を構成している。ベース領域
2上ではカーボン(C)等の真性半導体層3が選択的(
又は全面)に所定厚みで形成される。
On this n5i1i1, a P type 3i is formed by diffusion and constitutes a base ffI region 2. On the base region 2, an intrinsic semiconductor layer 3 such as carbon (C) is selectively (
or the entire surface) with a predetermined thickness.

また、真性半導体層3上にn型のシリカカーボン(Si
 C)層が形成され、エミッタ領域4を構成する。この
5iC14は、ベース領域2を構成する半導体材料と反
対のwI電型でペテロ接合され、同等又は大なるエネル
ギーギャップを有するものが使用される(例えば、ポリ
St 、7モルノ7ス(a)Si、ベータ(β) S 
! @ )。そして、絶縁115間より露出したベース
領域2上に、アルミニウム(Ax )電極6で形成され
たベース電極B及び、Iミッタ領域4上にAL電極6で
形成されたエミッタ電極Eが形成されたものである。
Further, n-type silica carbon (Si
C) A layer is formed and constitutes the emitter region 4. This 5iC14 is made into a petrojunction with a wI electric type opposite to that of the semiconductor material constituting the base region 2, and has an equal or large energy gap (for example, polySt, 7mol7s(a) Si , beta (β) S
! @). Then, a base electrode B formed of an aluminum (Ax) electrode 6 is formed on the base region 2 exposed from between the insulators 115, and an emitter electrode E formed of the AL electrode 6 is formed on the I emitter region 4. It is.

次に、本発明方法の工程を第2図により詳述する。まず
、P型3i基板10上に埋込みII(n”)11が形成
されると共に、コレクタ領域のn型3411Iが1ビタ
ヤシヤル成長される(第2図(A))。埋込みfmll
はコレクタの直列抵抗を下tデて低い飽和抵抗、飽和電
圧を得るためのもので・−殻内に行われているものであ
る。
Next, the steps of the method of the present invention will be explained in detail with reference to FIG. First, a buried II(n'') 11 is formed on the P-type 3i substrate 10, and an n-type 3411I in the collector region is grown one bit laterally (FIG. 2(A)).
This is done in order to obtain a low saturation resistance and saturation voltage by lowering the series resistance of the collector.

そして、n型Si WJlを酸化させて酸化シリコン膜
(Si 02 )の絶縁層5を形成し、フォトリソグラ
フィを経て拡散によりP型のベース領域2が形成される
(第2図(B))。つづいて、レジストパターニングの
後、フォトマスク12により絶縁ff15をエツチング
により、エミッタ領域部分を形成し、露出らたベース領
域2に例えばカーボン(C)等の真性半導体層3を形成
する。この真性半導体層3はCVD (化学気相成長)
法により数十人〜数百へ成長させる(第2図(C))。
Then, the n-type Si WJl is oxidized to form an insulating layer 5 of a silicon oxide film (Si 02 ), and a P-type base region 2 is formed by diffusion through photolithography (FIG. 2(B)). Subsequently, after resist patterning, the insulating ff15 is etched using the photomask 12 to form an emitter region, and an intrinsic semiconductor layer 3 of carbon (C) or the like is formed on the exposed base region 2. This intrinsic semiconductor layer 3 is formed by CVD (chemical vapor deposition)
The number of individuals is grown from several dozen to several hundred by the method (Figure 2 (C)).

ここで、CVD法はある程度の成長で成長が止まること
から!IIJWJ性があり、厚みを制御して成長さする
場合に用いられる。
Here, with the CVD method, growth stops after a certain amount of growth! It has IIJWJ properties and is used when growing with controlled thickness.

そして、真性半導体Tl33及び絶縁層5上にn型Si
C層(4)を設け、フォトマスク13によりレジストパ
ターニングした後、エミッタ領域部分以外のSiCをエ
ツチングにより除去し、エミッタ領域にドープされたn
型Si0層4を形成する(第2図(D))。
Then, n-type Si is formed on the intrinsic semiconductor Tl 33 and the insulating layer 5.
After forming a C layer (4) and patterning the resist using a photomask 13, the SiC other than the emitter region is removed by etching, and the doped n
A type Si0 layer 4 is formed (FIG. 2(D)).

つづいて、絶縁WJ5上のベース及びコレクタ領域にコ
ンタクト・ホールを形成し、フォトマスク14によりベ
ースB、エミッタE及びコレクタCのそれぞれの領域に
アルミニウム(Ai)ffi極6を形成するものである
(第2図(E))。
Subsequently, contact holes are formed in the base and collector regions on the insulating WJ 5, and aluminum (Ai) ffi poles 6 are formed in the respective regions of the base B, emitter E, and collector C using a photomask 14 ( Figure 2 (E)).

次に、第3図に、本発明方法を前述のSS■の方法に応
用した場合の構造断面図を示す。第3図において、PL
!Sii板10に埋込み層11が埋め込まれ、これらの
上にコレクタ領域のn型5i11が形成されている。、
n型Si 11111ではP型のベース領域2が拡散に
より形成されている。このベース領域2の外部ベース領
域2aはP1ドープされた3i層15を介してベース電
極に接続される。内部ベース領域2bは二層の酸化Si
膚16a、16bをエツチング等により選択的に除去し
、この部分にカーボン等の真性半導体層3をCVD法に
より形成する。そして、負性半導体層3上にIミッタW
4域のn型Si0層4を形成し、さらにアルミ(Ai 
)電極6を形成することによって、TミッタEが形成さ
れる。
Next, FIG. 3 shows a structural sectional view when the method of the present invention is applied to the method of SS (2) described above. In Figure 3, PL
! A buried layer 11 is embedded in the Sii plate 10, and an n-type collector region 5i11 is formed thereon. ,
In the n-type Si 11111, a P-type base region 2 is formed by diffusion. The external base region 2a of this base region 2 is connected to the base electrode via the P1-doped 3i layer 15. The internal base region 2b is made of two layers of Si oxide.
The skins 16a and 16b are selectively removed by etching or the like, and an intrinsic semiconductor layer 3 made of carbon or the like is formed on these parts by CVD. Then, an I-mitter W is placed on the negative semiconductor layer 3.
A 4-area n-type Si0 layer 4 is formed, and aluminum (Ai
) By forming the electrode 6, a T-mitter E is formed.

このように、真性半導体層3はバリアー層としての役割
をなし、Tミッタi域(n型Si0層4)の形成時にベ
ース領域2からの不純物が混入することがない。従って
、ベース濃度を上げることができることからベース抵抗
を低下さゼることができ、動作速度を超高速とすること
ができる。また、エミッタ領域4の半導体材料(Si 
C)はベース領域2の半導体材料(Si )よりエネル
ギーギャップが大きいことから増幅率を向上させること
ができる。
In this way, the intrinsic semiconductor layer 3 serves as a barrier layer, and impurities from the base region 2 are not mixed in when forming the T-mitter i region (n-type Si0 layer 4). Therefore, since the base concentration can be increased, the base resistance can be lowered, and the operating speed can be made extremely high. Furthermore, the semiconductor material (Si) of the emitter region 4 is
Since C) has a larger energy gap than the semiconductor material (Si 2 ) of the base region 2, it is possible to improve the amplification factor.

さらに、例えば従来の88丁と比較した場合、へ10接
合界面に生じる界面準位の影響が低減され、遮断周波数
及び電流利得の大きな゛#!導体装置を製造することが
できる。
Furthermore, when compared with, for example, the conventional 88, the influence of the interface state generated at the F10 junction interface is reduced, and the cut-off frequency and current gain are increased. Conductor devices can be manufactured.

(発明の効果) 以上のように本発明によれば、ベース領域と工ミッタ領
域との間に所定の真性上導体層を形成することにより、
エミッタ領域の電子構造が即想的となることから動作速
度を超高速とすることができ、かつ、増幅率の向上を図
ることができる。
(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, by forming a predetermined intrinsic upper conductor layer between the base region and the emitter region,
Since the electronic structure of the emitter region can be easily imagined, the operating speed can be made extremely high, and the amplification factor can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は本発明方法の一実施例の構造断面図、第2図は
本発明方法の断面工程図、 第3図は本発明り法をSSTに応用した場合の構造断面
図、 第4図は従来の^透型の半導体装置の構造断面図である
。 図において、 1はn型3i層(」レクタ領域)、 2はベース領域、 3は良性半導体層、 4はn望Si CXi (エミッタ領域)6はAi電極 を示す。 第 図 P型Si □10 本宅凋方本tSST t’:爬W4u對をか一翔麺断衝
配第3図 ←←13 第2図 (A) 第4図
Figure 1 is a structural cross-sectional view of an embodiment of the method of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional process diagram of the method of the present invention, Figure 3 is a cross-sectional view of the structure when the method of the present invention is applied to SST, Figure 4 is a structural cross-sectional view of a conventional transmissive type semiconductor device. In the figure, 1 is an n-type 3i layer (rector region), 2 is a base region, 3 is a benign semiconductor layer, 4 is an n-type Si CXi (emitter region), and 6 is an Ai electrode. Figure P-type Si □10 Motoyaku Rikatamoto tSST t': Reputation W4u 對 wo kaichi noodle cutting distribution Figure 3 ← ← 13 Figure 2 (A) Figure 4

Claims (1)

【特許請求の範囲】 基板上にコレクタ領域を介してベース領域を形成する工
程と、 該ベース領域上に、所定厚みの真性半導体層を形成する
工程と、 該真性半導体層上に、前記ベース領域の半導体材料と同
等又は大なるエネルギーギャップを有する半導体材料よ
りなるエミッタ領域を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
[Claims] A step of forming a base region on a substrate via a collector region, a step of forming an intrinsic semiconductor layer of a predetermined thickness on the base region, and a step of forming the base region on the intrinsic semiconductor layer. forming an emitter region made of a semiconductor material having an energy gap equal to or larger than that of a semiconductor material;
JP23556889A 1989-09-13 1989-09-13 Manufacture of semiconductor device Pending JPH0399439A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100492993B1 (en) * 1997-12-12 2005-08-05 삼성전자주식회사 Apparatus for wafer moving without wafer sliding

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