JPH04239134A - 半導体集積回路装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体集積回路装置及びその製造方法

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JPH04239134A
JPH04239134A JP3014001A JP1400191A JPH04239134A JP H04239134 A JPH04239134 A JP H04239134A JP 3014001 A JP3014001 A JP 3014001A JP 1400191 A JP1400191 A JP 1400191A JP H04239134 A JPH04239134 A JP H04239134A
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Yasushi Kinoshita
木下 靖史
Tatsuhiko Ikeda
龍彦 池田
Kakutarou Suda
須田 核太郎
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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】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は半導体集積回路装置に
関し、特にヘテロバイポーラ型トランジスタの改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の半導体集積回路装置、特に
そのNPNトランジスタを示す断面図であり、図におい
て、1はP型半導体基板で、その上にN型エピタキシャ
ル層3が形成されており、該N型エピタキシャル層3の
底部にはN型埋込層2が形成され、該N型エピタキシャ
ル層3を貫通するN型コレクタウォール層4と接続され
ている。また上記N型エピタキシャル層3表面の中央に
は真性ベース層8aが形成され、N型エピタキシャル層
側部に形成された外部ベース層8bにつながっている。 また5は上記N型層を囲むよう形成されたフィールド酸
化膜で、該フィールド酸化膜5の下側にはチャネルカッ
ト層6が形成されている。15は上記N型埋込層2及び
N型コレクタウォール層4上に形成されたコレクタ電極
、13は上記外部ベース層8b上に形成されたベース電
極であり、それぞれバリアメタル12上にアルミ配線1
1を形成した2層構造となっている。また9は上記真性
ベース層8a上に形成された、N型不純物をドープした
SiC層で、その上にバリアメタル12とアルミ配線1
1からなるエミッタ電極14が形成されている。なお、
7a,7bは上記各電極間を絶縁する層間酸化膜、10
はバリアメタル12と半導体層との接合面に形成された
シリサイド膜である。
【0003】次に、図4(a) 〜図4(c) ,図5
(a) 〜図5(c) ,図6を用い、半導体集積回路
装置のアイソプレーナ技術によるヘテロバイポーラ型ト
ランジスタの製造方法について説明する。まず、P型半
導体基板1上にN型埋込層2を形成し、この上にN型エ
ピタキシャル層3を成長させる( 図4(a) )。次
に素子を分離するためにシリコンエッチングを行い、チ
ャネルカット層6をB+ (ボロン)注入及び熱処理に
より形成した後、フィールド酸化膜5を形成する(図4
(b) )。そして、N型コレクタウォール層4、真性
ベース層8a、外部ベース層8bをそれぞれP+ (リ
ン)、B+ (ボロン)のイオン注入と熱処理により形
成する(図4(c) )。そして、層間酸化膜7aをC
VD(Chemical Vapor Deposit
ion) により形成し、真性ベース層8a上にエミッ
タ孔を開孔した後、この上にN型不純物(例えばP+ 
(リン))をドープしたSiC9をエピタキシャル成長
させる(ヘテロエピタキシー)(図5(a) )。その
後、このN型不純物をドープしたSiC9をRIE(R
eactive Ion Etching)によりパタ
ーニングし、N型コレクタウォール層4及び外部ベース
8b上にそれぞれコレクタコンタクト孔及び外部ベース
コンタクト孔を開孔する(図5(b) )。そして、シ
リサイド膜10(例えばTiSi2 )を選択的に形成
し、層間酸化膜7bをCVDにより形成する(図5(c
) )。さらに、酸化膜ドライエッチングにより再度上
記各コンタクト孔を開孔し、バリアメタル12及びアル
ミ配線11の形成及びパターニングによりベース電極1
3,エミッタ電極14,コレクタ電極15を形成する(
図6)。
【0004】次に、ヘテロバイポーラについて説明する
。この従来例ではエミッタにヘテロ材料のSiCを用い
ているが、このSiCは半導体基板材料のSiよりバン
ドギャップが大きく、ワイドバンドギャプエミッタ(w
ide bandgap emitter)となってい
る。この構造にすると、エミッタ層のバンドギャップエ
ネルギーがベース層のそれより大きくなり、ベースから
エミッタへの少数キャリアの逆注入を抑え、エミッタ注
入効率、即ち電流利得を高くできる。
【0005】即ち、エミッタ注入効率rは下記の数1と
表され、ここでInはエミッタからベースへ注入される
電子電流、Ipはベースからエミッタへ注入されるホー
ル電流、Isはエミッタベース空乏層での再結合電流で
、Ieはエミッタ電流(In+Ip+Is)である。 従って、バンドギャップエネルギーを大きくすることに
より、ベースからエミッタへ注入されるホール電流Ip
を小さくして、エミッタ注入効率rを高くできる。
【0006】
【数1】
【0007】また電流利得βは下記の数2と表され、こ
こでIrはベース中での再結合電流、Icはコレクタ電
流(In−Ir)、Ibはベース電流(Ip+Ir+I
s)である。従って、バンドギャップエネルギーを大き
くすることにより、ベースからエミッタへ注入されるホ
ール電流Ipを小さくして、電流利得βを高くできる。
【0008】
【数2】
【0009】従って、ベースの不純物濃度の増大を、こ
れに伴う電流利得の低下を抑えつつ実現し、ベース抵抗
を下げることができる。このような装置ではベース幅が
狭くてもベース抵抗を小さくでき、高速化が図れる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】従来の半導体集積回路
装置は以上のように構成されいるので、一部がコレクタ
として機能するN型エピタキシャル層3やコレクタ電流
を引き出すためのN型埋込層2の面積が大きく、つまり
トランジスタ動作としては不要な領域が広い範囲に存在
するため、コレクタ・ベース間接合容量CTC,つまり
真性及び外部ベース層8a,8bとN型エピタキシャル
層3との間の接合容量、及びコレクタ・基板間接合容量
CTS,つまりN型埋込層2とP型半導体基板1との間
の接合容量が大きくなるという問題点があった。
【0011】この発明は、上記のような問題点を解消す
るためになされたもので、トランジスタ動作として不要
な部分を削減してトランジスタにおける寄生接合容量を
低減することができ、より高速な動作が可能なヘテロバ
イポーラ型の半導体集積回路装置を得ることを目的とす
る。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明に係る半導体集
積回路装置は、半導体層のトランジスタ動作に不要な部
分を、高エネルギー酸素注入により形成した酸化膜によ
り置き換えたものである。
【0013】またこの発明は、上記半導体集積回路装置
において、上記トランジスタの不要な部分としてトラン
ジスタ素子の外部ベース領域直下の半導体領域としたも
のである。
【0014】またこの発明は、上記半導体集積回路装置
において、トランジスタ素子を、そのエミッタ領域に、
ベース領域を構成する半導体材料とは異なり、バンドギ
ャップエネルギーの大きい半導体材料を用いたヘテロバ
イポーラ型トランジスタとしたものである。
【0015】また本発明の製造方法におけるプレーナ型
バイポーラトランジスタの素子形成工程は、半導体層の
トランジスタ動作に不要な部分を、高エネルギー酸素注
入によるSOI(Silicon On Insula
tor)技術を用いて形成した酸化膜により置き換える
ようにしたものである。
【0016】
【作用】この発明においては、トランジスタを構成する
半導体領域の内、トランジスタ動作に不要な部分を高エ
ネルギー酸素注入によるSOI(Silicon On
 Insulator)技術を用いて酸化したから、ト
ランジスタを構成する半導体層相互間及び該半導体層と
半導体基板との間の寄生接合容量を低減することができ
、これによりトランジスタ動作を高速化することができ
る。
【0017】またこの発明においては、上記トランジス
タの不要な部分としての外部ベース領域直下の半導体領
域を酸化するようにしたので、コレクタ・ベース間接合
容量を低減することができ、またトランジスタ素子のエ
ミッタ領域に、ベース領域を構成する半導体材料とは異
なり、バンドギャップエネルギーの大きい半導体材料を
用いたので、ベース幅が狭くてもベース抵抗を下げるこ
とができ、この結果、高速動作が可能なヘテロバイポー
ラ型の半導体集積回路装置を得ることができる。
【0018】
【実施例】図3は、この発明の一実施例による半導体集
積回路装置を示す断面図である。図において、図6と同
一符号は同一又は相当部分を示し、16は高エネルギー
酸素注入により形成した酸化膜で、その一部が上記外部
ベース層8bの下側に位置している。
【0019】次に製造方法について図1(a) 〜図1
(c) ,図2(a) 〜図2(c) 及び図3を用い
て説明する。まず、P型半導体基板1上にN型埋込層2
及びチャネルカット層6を形成し、この上にN型エピタ
キシャル層3を成長させる(図1(a) )。次にSO
I(Silicon On Insulator)技術
を用いて、つまりSiO2 マスクをかけて高エネルギ
ー(MeV)酸素注入を行い、熱処理を行って、酸化膜
16を形成する(図1(b) )。そして、窒化膜をマ
スクにしてフィールド酸化膜5を形成する(図1(c)
 )。その後、N型コレクタウォール層4,真性ベース
層8a、外部ベース層8bをそれぞれP+ (リン),
B+ (ボロン)のイオン注入と熱処理により形成する
(図2(a) )。そして、層間酸化膜7aをCVDに
より形成し、エミッタ孔を開孔した後、この上にN型不
純物(例えばP+ (リン))をドープしたSiC9を
エピタキシャル成長させる(図2(b) )。その後、
このN型不純物をドープしたSiC9をRIEによりパ
ターニングし、コレクタコンタクト孔及び外部ベースコ
ンタクト孔を開孔する。そして、シリサイド膜10(例
えばTiSi2 )を選択的に形成し、層間酸化膜7b
をCVDにより形成する(図2(c) )。さらに、酸
化膜ドライエッチングによりコンタクト孔を開孔し、バ
リアメタル12及びアルミ配線11によりベース電極1
3,エミッタ電極14,コレクタ電極15を形成する(
図3)。
【0020】このように本実施例では、外部ベース層8
b下側の半導体領域を高エネルギー酸素注入により酸化
して、N型埋込層2及びN型エピタキシャル層3の、ト
ランジスタ動作に不要な部分を削減したので、コレクタ
・ベース間接合容量CTC及びコレクタ・基板間接合容
量CTSを低減することができ、より高速なトランジス
タ動作を実現できる。
【0021】また、エミッタにヘテロ材料のSiOを用
いているので、エミッタ層のバンドギャップエネルギー
がベースのそれより大きくなり、ベースからエミッタへ
の少数キャリアの逆注入を抑え、エミッタ注入効率、即
ち電流利得を高くできる。このためベースの低抵抗化及
び電流利得の低下を考えずにベースの不純物濃度を大幅
に上げられ、即ちベース幅が狭くてもベース抵抗を下げ
ることができ、より高速動作が可能なヘテロバイポーラ
型の半導体集積回路装置を得ることができる。
【0022】なお上記実施例では、外部ベース層8bの
下側の半導体領域を高エネルギー酸素注入により酸化し
た場合を示したが、上記酸素注入により酸化する領域は
これに限るものではなく、トランジスタ動作に不要な領
域であれば、接合容量の低減の効果を得ることができる
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明に係る半導体集積
回路によれば、従来のプレーナ技術に加えて高エネルギ
ー酸素注入によるSOI技術を適用し、トランジスタ動
作に不要な部分を酸化膜により削減したので、接合容量
を低減することができ、より高速動作が可能なヘテロバ
イポーラ型の半導体集積回路装置が得られるという効果
がある。
【0024】また、上記トランジスタ動作に不要な部分
として外部ベース領域直下の半導体領域を酸化するよう
にしたので、コレクタ・ベース間接合容量CTCを低減
することができる。また、トランジスタ素子を、そのエ
ミッタ領域に、ベース領域を構成する半導体材料とは異
なり、バンドギャップエネルギーの大きい半導体材料を
用いたヘテロバイポーラ型トランジスタとしたので、ベ
ース幅が狭くてもベース抵抗を下げることができる。従
って、高速動作が可能なヘテロバイポーラ型の半導体集
積回路が得られるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例による半導体集積回路装置の
製造方法の一部を示す断面図。
【図2】本発明の一実施例による半導体集積回路装置の
製造方法の一部を示す断面図。
【図3】本発明の一実施例による半導体集積回路装置を
示す断面図。
【図4】従来の半導体集積回路装置の製造方法の一部を
示す断面図。
【図5】従来の半導体集積回路装置の製造方法の一部を
示す断面図。
【図6】従来の半導体集積回路装置を示す断面図。
【符号の説明】
1          P型半導体基板2      
    N型埋込層 3          N型エピタキシャル層4   
       N型コレクタウォール層5      
    フィールド酸化膜6          チャ
ネルカット層7a,7b  層間酸化膜 8a        真性ベース層 8b        外部ベース層 9          N型不純物をドープしたSiC
10        シリサイド膜 11        アルミ配線 12        バリアメタル 13        ベース電極 14        エミッタ電極 15        コレクタ電極 16        高エネルギー酸素注入により形成
した酸化膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板上に複数の半導体層を形成
    してなるプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を備え
    た半導体集積回路装置において、上記各半導体層のトラ
    ンジスタ動作に不要な部分を、高エネルギー酸素注入に
    より形成した酸化膜により置き換えたことを特徴とする
    半導体集積回路装置。
  2. 【請求項2】  上記トランジスタ動作に不要な部分は
    、上記トランジスタ素子の外部ベース領域直下の半導体
    領域であることを特徴とする請求項1記載の半導体集積
    回路装置。
  3. 【請求項3】  上記トランジスタ素子は、エミッタ領
    域に、ベース領域を構成する半導体材料と異なる、バン
    ドギャップエネルギーの大きい半導体材料を用いたヘテ
    ロバイポーラ型トランジスタであることを特徴とする請
    求項1または2記載の半導体集積回路装置。
  4. 【請求項4】  半導体基板上に複数の半導体層を形成
    してプレーナ型バイポーラトランジスタ素子を形成する
    素子形成工程を有する半導体集積回路装置の製造方法に
    おいて、上記素子形成工程は、上記各半導体層のトラン
    ジスタ動作に不要な部分に高エネルギーで酸素注入する
    工程と、その後熱処理を行って上記トランジスタ動作に
    不要な部分を酸化する熱処理工程とを有するものである
    ことを特徴とする半導体集積回路装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62160760A (ja) * 1986-01-10 1987-07-16 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS62160760A (ja) * 1986-01-10 1987-07-16 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法

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