JPH0428235A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバイポーラトランジスタおよびその製造方法に
関し、特に薄いベース領域を形成するバイポーラＩ・ラ
ンジスタに関する。

〔従来の技術〕

バイポーラトランジスタはその高速性、高駆動能力にお
いて、ＭＯ３型トランジスタより優れている。バイポー
ラトランジスタの高速性は遮断周波数ｆＴによって表さ
れるが、このｆアを大きくするにはベース領域の幅ＷＢ
をどれだけ薄くできるかが大きなポイントとなる。

従来のバイポーラトランジスタは、このような薄いベー
ス領域を形成するために、第３図（ａ）ないしくｂ）に
示す製造方法により製造されている。

すなわち、同図（ａ）のように、Ｐ−型シリコン基板２
０１にＮ゛型型埋領領域２０２形成し、かつＮ−型エピ
タキシャル層２０３を形成した上で、素子間分離酸化膜
２０４て素子領域を画成する。ついで、素子領域に選択
的にひ素イオンを注入し、Ｎ゛型エミッタ領域２０５を
形成する。このひ素イオンの注入に際しては、例えば加
速エネルギー１０Ｋｅ　Ｖ　、　　ドーズ量ｌＸｌ０”
ｃｍ−２程度の高濃度のひ素のイオン注入を行・う。こ
のとき、エミッタ領域２０５のエピタキシャル２０３は
アモルファス化する。

次いで、同図（ｂ）のように、素子領域に例えば加速エ
ネルギー４０〜６０Ｋｅ　Ｖ　、　　ドース量」〜５×
１０１３ｃｍ−２程度のホウ素のイオン注入を行い、ベ
ース領域２０６を形成する。

この方法により製造されるバイポーラトランジスタは、
エミッタ領域２０５の直下におけるへ一ス領域２０６に
おいては、アモルファス化したエミッタ領域２０５を通
してイオン注入を行うために、イオン注入のチャネリン
グによるテールを抑制することができ１、結果としてベ
ース幅を薄く形成することが可能となる。

このよ・うな方法により製造されたバイポーラトランジ
スタの不純物プロファイルを第４図に示す。

なお、他の方法としてＢ　Ｆ　２”等の質計の重いイオ
ンを用いて浅いベース領域を形成する方法などかある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した従来の薄い−＼−ス領域２０６を有するバイポ
ーラトランジスタの製造方法てば、薄いベース領域２０
６はホウ素の不純物プし１フアイルのうち、ピーク部分
から遠い部分を利用して形成するため、・＼−ス領域２
０〔３の幅Ｗ、をさらに薄くしようとしてエミッタ領域
２０５を深く形成すると、ベース領域２０６における不
純物総量が激減し、エミッターくｌレクク耐圧のパンチ
スルーによる低下を招くという問題が生じる。

本発明はこのようなパンチスルーによる低下を防止して
遮断周波数の増大を図った半導体装置およびその製造方
法を捉供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明の半導体装置は、−・導電型のコレクタ領域と、
このコレクタ領域の表面上に形成した逆導電型の固相エ
ビクキシャル成長層からなるベースＭ域と、このベース
領域上に形成した一導電型の多結晶シリコン層からなる
エミッタ領域とて構成されるバイポーラ１〜ランジスク
を備えている。

また本発明の半導体装置の製造方法は、コレクタ領域と
しての一導電型のエピタキシャル層を形成する工程と、
このエピタキシャル層上に逆導電型の不純物を高い濃度
で含むアモルファスシリコン層を形成する工程と、前記
エピタキシャル層を種結晶として前記アモルファスシリ
コン層と接する部分に薄い固相エピタキシャル成長層を
形成する工程と、残留した前記アモルファスシリコン層
を除去し、前記固相エピタキシャル成長層の表面に絶縁
膜を形成する工程と、ごの絶縁膜に開設し７た窓を通し
て一導電型の多結晶シリコン層を形成してエミッタ領域
を形成する工程とを含んでいる。

〔作用〕

この構成によれば、ベース領域を高い不純物濃度で薄く
形成でき、遮断周波数が高く高周波特性の良好なバイポ
ーラＩ・ランジスタが構成できる。

〔実施例〕

次に、本発明を図面を参照して説明する。

第１図（ａ）ないしくｄ）は本発明の−・実施例を製造
工程順に示す断面図である。

まず、第１図（ａ）に示すように、Ｐ−型シリ二ｌン基
板１０１の素子領域相当領域にＮ゛型理込層１０２を形
成した後、全面に不純物濃度１〜５ＸＩＯ″ｃｍ−３程
度のＮ　型エピタキシャル層１　（］　３を成長する。

また、ごのエピタキシャル層１０３の表面に表面・素子
間分離酸化膜１０４を形成し、素子領域を画成する。

次に、第１図（ｂ）に示ずように、ベースを形成する領
域の前記表面・素子間分離酸化膜１０４を選択的にエツ
チング除去し、この領域の前記Ｎ型エピタキシャル層１
０４の表面を露出させる。

その後、全面にアモルファスシリコン層１０５を０．５
〜１．、ＯＩＩｍ程度の厚さに成長する。そして、この
アモルファスシリコン層１０５ａこ対して加速エネルギ
−１０〜３０Ｋｅ■程度、ドーズｆｉｔ　１．　Ｘ　１
．０”ｃｍ−２程度以上のホウ素のイオン注入を行う。

この時、イオン注入によるホウ素の不純物プロファイル
の深さがアモルファスシリコン層１０５の厚さよりも大
きくならないようにする。次に、７００’Ｃ以下の低温
の熱処理を行う。この時、アモルファスシリコンとエピ
タキシャルシリコン中でのホウ素の拡散係数の違いを利
用して、アモルファスシリコン層１０５中の不純物濃度
がほぼ均一となり、Ｎ型エピタキシャル層１０３へのホ
ウ素の拡散ができる限り小さくなるように熱処理時間を
設定する。

次に、第１図（Ｃ）に示すように、ランプアニールやレ
ーザアニールのような高温短時間の熱処理を行ない、Ｎ
−型エピタキシャル層１０３を種結晶として前記アモル
ファスシリコン層１０５の一部に対して固相エピタキシ
ャル成長を行い、Ｐ゛型ベース領域１０６を０．３μｍ
程度成長させる。

その後、残留したアモルファスシリコン層１０５をエツ
チング除去する。

次いで、第１図（ｄ）に示すように、Ｐ゛型ベース領域
１０６の表面に酸化膜１０７を形成し、かつエミッタ領
域に相当する領域の酸化膜１０７に窓を開設した後、全
面に多結晶シリコン膜を形成し、これにひ素等の不純物
を導入し、かつ選択的にエツチングすることでＰ゛型エ
ミッタ領域１０８を形成する。

その上で、層間絶縁膜１０９を形成し、かつコンタクト
ホールを開設した後にエミッタ、ベース２コレクタの各
金属配線１１０を形成することで、バイポーラトランジ
スタが完成される。

このように形成されたバイポーラ１〜ランジスタでは、
高濃度に不純物を添加したアモルファスシリコン層１０
５に高温短時間の熱処理を施すことでエピタキシャル層
１０３の表面に固相エピタキシャル成長層１０６を形成
し、この固相エピタキシャル成長層１０６をベース領域
として構成しているため、高濃度で薄いベース領域が構
成されることになる。これにより、遮断周波数が大きく
、高周波特性の良好なバイポーラトランジスタとして構
成することができる。

また、このバイポーラトランジスタの製造方法では、従
来のバイポーラ１〜ランジスタの製造工程の一部に、ア
モルファスシリコン層１０５の成長工程と固相エピタキ
シャル層長層１０６の成長工程とを含むのみであるため
、簡単に製造することが可能となる。

第２図は本発明の他の製造方法の一部を示す断面図であ
る。この実施例においては、前記実施例においてイオン
注入によって行ったアモルファスシリコン層１０５への
ホウ素の添加を、ホウ素シリカガラス（ＢＳＧ）を用い
て行っている。

すなわち、第２図に示すように、アモルファスシリコン
層１０５の成長後に、その上にホウ素シリカガラス層１
１１を形成する。これにより、ごのホウ素シリカガラス
層１１１の形成とアモルファスシリコン層１０５へのホ
ウ素の拡散が同時に行われるため、第１実施例よりも工
程を短縮することが可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、ベース領域を固相エピタ
キシャル成長層で構成しているので、ベース領域を高い
不純物濃度でしかも薄く構成することができ、遮断周波
数が高くて高周波特性の良好なバイポーラトランジスタ
を得ることかできる。

また、パンチスルーによる耐圧低下を防くことができる
とともに、バンド・ギャップ・ナロウィング効果により
高い電流増幅率を得ることができる。

また本発明の製造方法によれば、従来の工程にアモルフ
ァスシリコン層の製造工程と、固相エピタキシャル成長
層の製造工程を付加することでベース領域として高濃度
の薄い固相エピタキシャル成長層を製造とができ、高周
波特性の良好なバイポーラトランジスタを容易に製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）ないしくｄ）は本発明の実施例を製造工程
順に示す断面図、第２図は本発明の他の製造方法の工程
一部を示す断面図、第３図（ａ）および（ｂ）は従来の
バイポーラトランジスタの製造方法を工程順に示す断面
図、第４図は従来のバイポーラトランジスタにおける不
純物プロファイルを示す図である。 １０１・・・Ｐ−シリコン基板、１０２・・・Ｎ゛型型
埋領領域１０３・・・Ｎ−型エピタキシャル層、１０４
・・・表面・素子間分離酸化膜、１０５・・・アモルフ
ァスシリコン層、１０６・・・Ｐ゛゛固相エピタキシャ
ル成長層、１０７・・・酸化膜、１０８・・・Ｎ゛゛エ
ミッタ領域、１０９・・・層間絶縁膜、１１０・・・金
属配線、１１１・・・ホウ素シリカガラス、２０１・・
・Ｐ−型シリコン基板、２０２・・・Ｎ゛型型理領領域
２０３・・・Ｎ−型エピタキシャル層、２０４・・・表
面・素子間分離酸化膜、２０５・・・Ｎ゛゛エミッタ領
域、２０６・・・Ｐ型ベース領域。 綜 寸 ＊純 派 ！−一 綜 Ｃす 綜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一導電型のコレクタ領域と、このコレクタ領域の表
   面上に形成した逆導電型の固相エピタキシャル成長層か
   らなるベース領域と、このベース領域上に形成した一導
   電型の多結晶シリコン層からなるエミッタ領域とで構成
   されるバイポーラトランジスタを備えることを特徴とす
   る半導体装置。 ２、コレクタ領域としての一導電型のエピタキシャル層
   を形成する工程と、このエピタキシャル層上に逆導電型
   の不純物を高い濃度で含むアモルファスシリコン層を形
   成する工程と、前記エピタキシャル層を種結晶として前
   記アモルファスシリコン層と接する部分に薄い固相エピ
   タキシャル成長層を形成する工程と、残留した前記アモ
   ルファスシリコン層を除去し、前記固相エピタキシャル
   成長層の表面に絶縁膜を形成する工程と、この絶縁膜に
   開設した窓を通して一導電型の多結晶シリコン層を形成
   して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。