JPH04250630A - パワートランジスタおよびその製造方法 - Google Patents
パワートランジスタおよびその製造方法Info
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- JPH04250630A JPH04250630A JP787591A JP787591A JPH04250630A JP H04250630 A JPH04250630 A JP H04250630A JP 787591 A JP787591 A JP 787591A JP 787591 A JP787591 A JP 787591A JP H04250630 A JPH04250630 A JP H04250630A
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Landscapes
- Bipolar Transistors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電流利得が高くなる構
造で、電流損失を低くすることが可能なバイポーラ型パ
ワートランジスタとその製造方法に関するものである。
造で、電流損失を低くすることが可能なバイポーラ型パ
ワートランジスタとその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から、大電流のスイッチングを行な
うバイポーラ型パワートランジスタは、Ｓｉ単結晶を用
いて、これに熱拡散技術、イオンインプランテーション
技術、又は、エピタキシャル成長技術等の半導体製造技
術を用いて、エミッタ，ベース及びコレクタが全て同一
半導体の結晶で作製されていた。
うバイポーラ型パワートランジスタは、Ｓｉ単結晶を用
いて、これに熱拡散技術、イオンインプランテーション
技術、又は、エピタキシャル成長技術等の半導体製造技
術を用いて、エミッタ，ベース及びコレクタが全て同一
半導体の結晶で作製されていた。
【０００３】以上のように、バイポーラ型パワートラン
ジスタをＳｉなどの同一半導体の単結晶で作製したのは
、電気伝導度・熱伝導度がよく、また、その動作特性を
揃えやすいということからである。
ジスタをＳｉなどの同一半導体の単結晶で作製したのは
、電気伝導度・熱伝導度がよく、また、その動作特性を
揃えやすいということからである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上で説明した従来の
方法によってバイポーラトランジスタを作製すると、通
常は、後の工程で形成する層ほど不純物の添加濃度を高
くし、薄い層におけるシート抵抗を低くする必要がある
。
方法によってバイポーラトランジスタを作製すると、通
常は、後の工程で形成する層ほど不純物の添加濃度を高
くし、薄い層におけるシート抵抗を低くする必要がある
。
【０００５】しかし、単結晶シリコンに於ても不純物元
素の添加量を増加して行くと、実効的エネルギーバンド
ギャップが狭くなってくる。従って、以上で述べたよう
な従来のように順次高濃度の不純物を添加して作製した
バイポーラトランジスタでは、電流利得が小さくなると
いう欠点がある。
素の添加量を増加して行くと、実効的エネルギーバンド
ギャップが狭くなってくる。従って、以上で述べたよう
な従来のように順次高濃度の不純物を添加して作製した
バイポーラトランジスタでは、電流利得が小さくなると
いう欠点がある。
【０００６】以上のように、不純物添加により、エネル
ギーバンドギャップが狭くなるのを避るには、全体の不
純物濃度を低くすればよいが、不純物濃度を低くすると
、そのトランジスタのオン抵抗が大きくなり、電流損失
が大きくなるという欠点がある。
ギーバンドギャップが狭くなるのを避るには、全体の不
純物濃度を低くすればよいが、不純物濃度を低くすると
、そのトランジスタのオン抵抗が大きくなり、電流損失
が大きくなるという欠点がある。
【０００７】以上のような理由から、同一半導体におけ
るバイポーラトランジスタの最適動作を得る不純物濃度
は決まってしまうので、その特性の上限を向上させるこ
とができなかった。
るバイポーラトランジスタの最適動作を得る不純物濃度
は決まってしまうので、その特性の上限を向上させるこ
とができなかった。
【０００８】本発明は、以上のような従来のバイポーラ
トランジスタの問題を解消するものであり、不純物の高
濃度添加により、トランジスタの特性低下をさせること
なく、電流利得が高く、かつ、大電流のスイッチングに
適した構造のパワートランジスタの構成と、その製造方
法を提供することを目的としている。
トランジスタの問題を解消するものであり、不純物の高
濃度添加により、トランジスタの特性低下をさせること
なく、電流利得が高く、かつ、大電流のスイッチングに
適した構造のパワートランジスタの構成と、その製造方
法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】以上で説明した本発明の
目的を達成する方法は、単結晶シリコン基板上に順次形
成されたコレクタとベース層上に、結晶シリコンでなく
微結晶混合質水素化シリコン膜のエミッタ層を形成する
ものである。
目的を達成する方法は、単結晶シリコン基板上に順次形
成されたコレクタとベース層上に、結晶シリコンでなく
微結晶混合質水素化シリコン膜のエミッタ層を形成する
ものである。
【００１０】本発明は、結晶化シリコンに較べエネルギ
ーバンドギャップが広い微結晶混合質水素化シリコン膜
でエミッタ層を形成するものであるが、このエミッタ層
の形成における結晶シリコンの表面状態、又は、該膜を
成長させる条件などにより、その結晶との界面近傍に部
分的にでも結晶シリコンのエミッタ層が成長することが
あるときは、その界面に、前記微結晶混合質水素化シリ
コン膜以外の水素化アモルファスシリコン膜、又は、水
素化アモルファスシリコン・カーボン膜の薄層を介在さ
せることで防止できる。
ーバンドギャップが広い微結晶混合質水素化シリコン膜
でエミッタ層を形成するものであるが、このエミッタ層
の形成における結晶シリコンの表面状態、又は、該膜を
成長させる条件などにより、その結晶との界面近傍に部
分的にでも結晶シリコンのエミッタ層が成長することが
あるときは、その界面に、前記微結晶混合質水素化シリ
コン膜以外の水素化アモルファスシリコン膜、又は、水
素化アモルファスシリコン・カーボン膜の薄層を介在さ
せることで防止できる。
【００１１】微細結晶混合質水素化シリコン膜は、水素
化アモルファスシリコン膜作成と同じような製造方法に
おいて、微細なシリコン結晶が分散して成長する成膜条
件にするものである。
化アモルファスシリコン膜作成と同じような製造方法に
おいて、微細なシリコン結晶が分散して成長する成膜条
件にするものである。
【００１２】以上の、微結晶混合質水素化シリコン膜、
水素化アモルファスシリコン膜又はアモルファスシリコ
ン・カーボン膜は、プラズマ化学気相成長法（プラズマ
ＣＶＤ法）、光化学気相成長法（光ＣＶＤ法）等の成膜
法を用いたそれぞれの成膜条件設定によって形成するこ
とができる。
水素化アモルファスシリコン膜又はアモルファスシリコ
ン・カーボン膜は、プラズマ化学気相成長法（プラズマ
ＣＶＤ法）、光化学気相成長法（光ＣＶＤ法）等の成膜
法を用いたそれぞれの成膜条件設定によって形成するこ
とができる。
【００１３】
【作用】上記のエミッタ層形成に用いた微結晶混合質水
素化シリコン膜のエネルギーバンドギャップは、シリコ
ン単結晶の１．１ｅＶに較べ遥かに広い１．５ｅＶ以上
になるもので、かつ、シリコン結晶のベース層とヘテロ
接合を形成させることができる。
素化シリコン膜のエネルギーバンドギャップは、シリコ
ン単結晶の１．１ｅＶに較べ遥かに広い１．５ｅＶ以上
になるもので、かつ、シリコン結晶のベース層とヘテロ
接合を形成させることができる。
【００１４】従って、上記微結晶混合質水素化シリコン
膜に高濃度の不純物を添加してもエミツタ層のエネルギ
ーバンドギャップをベース層などより広くでき、これで
作製したバイポーラトランジスタで電流利得の低下は起
こらない。
膜に高濃度の不純物を添加してもエミツタ層のエネルギ
ーバンドギャップをベース層などより広くでき、これで
作製したバイポーラトランジスタで電流利得の低下は起
こらない。
【００１５】以上のように高濃度の不純物添加によるエ
ミッタ層のエネルギーバンドの狭小化を考慮する必要が
なくなるので、ベース層及びバルクのコレクタ層にも高
濃度の不純物添加が可能になって各層の電気抵抗を低く
できるので、バイポーラ型パワートランジスタの電流利
得を低下させることなく、その電流損失も低くすること
ができる。
ミッタ層のエネルギーバンドの狭小化を考慮する必要が
なくなるので、ベース層及びバルクのコレクタ層にも高
濃度の不純物添加が可能になって各層の電気抵抗を低く
できるので、バイポーラ型パワートランジスタの電流利
得を低下させることなく、その電流損失も低くすること
ができる。
【００１６】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１に示したのは、本実施例のｎ型シリコン基板
を用いたｎｐｎ型のパワートランジスタの一部を拡大し
た斜視断面図である。
する。図１に示したのは、本実施例のｎ型シリコン基板
を用いたｎｐｎ型のパワートランジスタの一部を拡大し
た斜視断面図である。
【００１７】この図１において、コレクタ１は、ｎ型の
バルク基板で形成されている。このコレクタ１への金属
膜によるコレクタ電極３は、従来と同様に、コレクタ１
との接続部に形成したｎ型の高不純物濃度層であるｎ＋
型層２を介して接続されている。
バルク基板で形成されている。このコレクタ１への金属
膜によるコレクタ電極３は、従来と同様に、コレクタ１
との接続部に形成したｎ型の高不純物濃度層であるｎ＋
型層２を介して接続されている。
【００１８】コレクタ１の一方の面はｐ型層４のベース
層が形成され、コレクタ１とｐｎ接合を形成しているが
、このベース層のなかでメッシュ状に形成したベース電
極６と接続する部分は、ｐ型の高不純物濃度層であるｐ
＋型層５を形成している。
層が形成され、コレクタ１とｐｎ接合を形成しているが
、このベース層のなかでメッシュ状に形成したベース電
極６と接続する部分は、ｐ型の高不純物濃度層であるｐ
＋型層５を形成している。
【００１９】本実施例のベース層であるｐ型層４とｐ＋
型層５は、イオンインプランテーション法を用いた不純
物添加で形成したが、これらは熱拡散法を用いても形成
することができる。
型層５は、イオンインプランテーション法を用いた不純
物添加で形成したが、これらは熱拡散法を用いても形成
することができる。
【００２０】ベース電極６は、多結晶シリコン膜にｐ型
不純物を高濃度にすることで電気抵抗を低くしたｐ＋＋
型層で形成されている。又、このベース電極６はメッシ
ュ状に形成されていて、ベース電極６を形成していない
ベース層４にｎ型層のエミツタ層８が接続される構成で
ある。
不純物を高濃度にすることで電気抵抗を低くしたｐ＋＋
型層で形成されている。又、このベース電極６はメッシ
ュ状に形成されていて、ベース電極６を形成していない
ベース層４にｎ型層のエミツタ層８が接続される構成で
ある。
【００２１】なお、図１に示したベース電極６はメッシ
ュ状にしたが、ベース電極６はメッシュ状に限定される
ことなく、くし形状等の形状にした電気抵抗の低いベー
ス電極で、薄いベース層４へ均一にキャリア注入ができ
る構成であればよい。
ュ状にしたが、ベース電極６はメッシュ状に限定される
ことなく、くし形状等の形状にした電気抵抗の低いベー
ス電極で、薄いベース層４へ均一にキャリア注入ができ
る構成であればよい。
【００２２】ベース電極６及びそれを接続したｐ＋型層
５の表面は酸化シリコン膜７などの絶縁膜で被覆し、続
いて形成するエミッタ層８と電気的に分離した。この実
施例では、酸化シリコン膜７は、熱化学気相成長法によ
り堆積した酸化シリコン膜をホトリソグラフ法でパター
ニングしたが、この絶縁膜は酸化シリコン膜や、本実施
例の製造方法に限定されるものではない。
５の表面は酸化シリコン膜７などの絶縁膜で被覆し、続
いて形成するエミッタ層８と電気的に分離した。この実
施例では、酸化シリコン膜７は、熱化学気相成長法によ
り堆積した酸化シリコン膜をホトリソグラフ法でパター
ニングしたが、この絶縁膜は酸化シリコン膜や、本実施
例の製造方法に限定されるものではない。
【００２３】続いて、以上のように形成したベース層４
の上に、次のような方法によって微結晶混合質水素化シ
リコン膜、又は、該膜と水素化アモルファスシリコン膜
、又は、水素化アモルファスシリコン・カーボン膜との
積層膜からなるエミッタ層８を形成した。
の上に、次のような方法によって微結晶混合質水素化シ
リコン膜、又は、該膜と水素化アモルファスシリコン膜
、又は、水素化アモルファスシリコン・カーボン膜との
積層膜からなるエミッタ層８を形成した。
【００２４】本実施例でのエミッタ層８は、水素化アモ
ルファスシリコン・カーボン膜を約３０Å堆積した上に
、微結晶混合質水素化シリコン膜を約３０００Å堆積し
た積層膜である。なお、上記のエミッタ層の水素化アモ
ルファスシリコン・カーボン膜の作製には、容量結合型
プラズマＣＶＤ装置を用いて、原料ガスには、モノシラ
ンガス（ＳｉＨ４）、メタンガス（ＣＨ４）及び水素ガ
ス（Ｈ２）の容量比を１：１：６で混合したガスを用い
た。
ルファスシリコン・カーボン膜を約３０Å堆積した上に
、微結晶混合質水素化シリコン膜を約３０００Å堆積し
た積層膜である。なお、上記のエミッタ層の水素化アモ
ルファスシリコン・カーボン膜の作製には、容量結合型
プラズマＣＶＤ装置を用いて、原料ガスには、モノシラ
ンガス（ＳｉＨ４）、メタンガス（ＣＨ４）及び水素ガ
ス（Ｈ２）の容量比を１：１：６で混合したガスを用い
た。
【００２５】以上の水素化アモルファスシリコン・カー
ボン膜作製の原料ガスにｎ型の不純物を添加する目的で
、該原料ガスのモノシランガスとメタンガスの和に対し
、０〜１％の間でホスフィン（ＰＨ３）ガスを添加して
みたが、作製したパワートランジスタの特性に変化は見
られなかった。
ボン膜作製の原料ガスにｎ型の不純物を添加する目的で
、該原料ガスのモノシランガスとメタンガスの和に対し
、０〜１％の間でホスフィン（ＰＨ３）ガスを添加して
みたが、作製したパワートランジスタの特性に変化は見
られなかった。
【００２６】上記の水素化アモルファスシリコン・カー
ボン膜を、同じ膜厚の水素化アモルファスシリコン膜に
換えてみたが、作製したトランジスタの特性に有意な差
は見られなかった。
ボン膜を、同じ膜厚の水素化アモルファスシリコン膜に
換えてみたが、作製したトランジスタの特性に有意な差
は見られなかった。
【００２７】以上のような結果になったのは作製したア
モルファス膜の膜厚が極めて薄いことによると考えられ
る。
モルファス膜の膜厚が極めて薄いことによると考えられ
る。
【００２８】続いて形成した微結晶混合質水素化シリコ
ン膜も、上記のアモルファス膜の形成に用いた容量結合
型プラズマＣＶＤ装置を用い、原料ガスにはモノシラン
ガスと水素ガスを１：２０の比で混合したガスに不純物
源となるホスフィンガスを前記モノシランガスに対して
０．０２〜２％添加したものを用いた。
ン膜も、上記のアモルファス膜の形成に用いた容量結合
型プラズマＣＶＤ装置を用い、原料ガスにはモノシラン
ガスと水素ガスを１：２０の比で混合したガスに不純物
源となるホスフィンガスを前記モノシランガスに対して
０．０２〜２％添加したものを用いた。
【００２９】以上で形成したエミッタ層８の上に、エミ
ッタ電極９を形成している。本実施例においてはエミッ
タ電極９を真空蒸着法によるアルミニウム膜で作製した
。
ッタ電極９を形成している。本実施例においてはエミッ
タ電極９を真空蒸着法によるアルミニウム膜で作製した
。
【００３０】以上のように作製したバイポーラ・パワー
トランジスタは、エミッタ層８に高濃度の不純物を添加
したときも、そのエネルギーバンドギャップをシリコン
単結晶のベース層４、コレクタ層１より広くしておくこ
とができるので、電流利得の低下がなく、良好な特性に
することができた。
トランジスタは、エミッタ層８に高濃度の不純物を添加
したときも、そのエネルギーバンドギャップをシリコン
単結晶のベース層４、コレクタ層１より広くしておくこ
とができるので、電流利得の低下がなく、良好な特性に
することができた。
【００３１】なお、本発明は実施例によって限定される
ものでなく、例えば、微結晶混合質水素化シリコン膜、
水素化アモルファスシリコン膜又は水素化アモルファス
シリコン・カーボン膜の作製にも、実施例の製膜法以外
の通常のプラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプラズマＣＶＤ法）、又は、光
ＣＶＤ法等を用いても良く、更に、使用する原料ガスに
も、モノシランでなく他のフッ化シラン系ガス（ＳｉＨ
ｎＦ４−ｎ）等を用いてもよい。
ものでなく、例えば、微結晶混合質水素化シリコン膜、
水素化アモルファスシリコン膜又は水素化アモルファス
シリコン・カーボン膜の作製にも、実施例の製膜法以外
の通常のプラズマＣＶＤ法、電子サイクロトロン共鳴プ
ラズマＣＶＤ法（ＥＣＲプラズマＣＶＤ法）、又は、光
ＣＶＤ法等を用いても良く、更に、使用する原料ガスに
も、モノシランでなく他のフッ化シラン系ガス（ＳｉＨ
ｎＦ４−ｎ）等を用いてもよい。
【００３２】
【発明の効果】本発明によるエミッタ層に、エネルギー
バンドギャップが広い微結晶混合質水素化シリコン膜を
用いることで、シリコン単結晶のコレクタ層及びベース
層に高濃度の不純物を添加して電流損失を小さくし、か
つ、電流利得を低下させないバイポーラトランジスタを
形成することができる。
バンドギャップが広い微結晶混合質水素化シリコン膜を
用いることで、シリコン単結晶のコレクタ層及びベース
層に高濃度の不純物を添加して電流損失を小さくし、か
つ、電流利得を低下させないバイポーラトランジスタを
形成することができる。
【００３３】また、本発明のバイポーラトランジスタは
、通常の半導体製造工程によって作製することができる
ので広く特性の良いパワートランジスタとして利用する
ことができる。
、通常の半導体製造工程によって作製することができる
ので広く特性の良いパワートランジスタとして利用する
ことができる。
【図１】バイポーラ型パワートランジスタの構成を示し
た斜視断面図である。
た斜視断面図である。
１ ｎ型Ｓｉ結晶基板のコレクタ層
２ ｎ＋型コレクタ電極接続層
３ コレクタ電極
４ ｐ型ベース層
５ ｐ＋型ベース電極接続層
６ ベース電極
７ 酸化シリコン膜
８ 微結晶混合質水素化シリコンのエミッタ層９
エミッタ電極
エミッタ電極
Claims (3)
- 【請求項１】 ｐ−ｎ−ｐ又は、ｎ−ｐ−ｎ層を順次
積層した接合構成のバイポーラトランジスタにおいて、
コレクタ層とベース層がシリコン（Ｓｉ）単結晶層から
なり、エミッタ層が微結晶混合質水素化シリコン膜から
なることを特徴とするパワートランジスタ。 - 【請求項２】 ｐ−ｎ−ｐ又はｎ−ｐ−ｎ層を順次積
層した接合構成のバイポーラトランジスタにおいて、コ
レクタ層とベース層がＳｉ単結晶層からなり、エミッタ
層が微結晶混合質水素化シリコン膜及び水素化アモルフ
ァスシリコン膜又は水素化アモルファスシリコン・カー
ボン膜の積層構成であることを特徴とするパワートラン
ジスタ。 - 【請求項３】 電極接続層を高濃度にしたー導電型の
不純物を添加したコレクタ層になるＳｉ単結晶基板を形
成する工程と、該Ｓｉ単結晶表面に分散させた電極接続
部を高濃度にしたコレクタ層と反対導電型のＳｉ単結晶
のベース層を形成する工程と、該ベース層の表面に少く
とも微結晶混合質水素化シリコン膜を含む前記Ｓｉ単結
晶基板と同一導電型のエミッタ層を形成することを特徴
とするパワートランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP787591A JPH04250630A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | パワートランジスタおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP787591A JPH04250630A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | パワートランジスタおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04250630A true JPH04250630A (ja) | 1992-09-07 |
Family
ID=11677794
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP787591A Pending JPH04250630A (ja) | 1991-01-25 | 1991-01-25 | パワートランジスタおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04250630A (ja) |
-
1991
- 1991-01-25 JP JP787591A patent/JPH04250630A/ja active Pending
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