JPH04321232A - バイポーラトランジスタ及びその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はバイポーラトランジス
タ及びその製造方法に関し、特に、縦型のバイポーラト
ランジスタの構造及びその製造方法に関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】図３は、コレクタ抵抗を低減するために
高濃度不純物埋め込み層によるサブコレクタを有する縦
型のバイポーラトランジスタの例を示した断面構造図で
ある。

【０００３】図において、１はシリコン基板、２はサブ
コレクタ埋め込み層、３はエピタキシャル成長により形
成された単結晶シリコン層からなるコレクタ層、５は素
子分離拡散層、６は素子分離酸化膜、７はベース引き出
し層、８はベース拡散層、９はエミッタ拡散層、１０は
絶縁膜、１１は金属配線、１３はコレクタ引き出し層で
ある。

【０００４】従来の縦型バイポーラトランジスタは図３
に示すように構成されており、トランジスタの高速動作
を達成させるためにコレクタ抵抗を低減させる必要があ
り、コレクタ層３の下面にコレクタ層３と同じ導電型の
不純物を高濃度に拡散させたサブコレクタ埋め込み層２
を設けている。そして、サブコレクタ埋め込み層２と金
属配線１１とのコンタクトを素子表面でとるために、素
子表面からサブコレクタ埋め込み層２の表面まで同じ導
電型の不純物を単結晶シリコン層３中に高濃度に拡散さ
せたコレクタ引き出し層１３を設けていた。

【０００５】また、図４（ａ）　〜（ｄ）　は、図３に
示した縦型のバイポーラトランジスタの製造方法の主要
工程の一部を製造フローの順に示した断面構造図である
。図において、図１と同一符号は同一部分を示している
。

【０００６】以下、製造方法について説明する。まず、
図４（ａ）　に示すように、シリコン基板１の表面に後
に形成するコレクタ領域と同じ導電型のサブコレクタと
なる高濃度埋め込み層２を形成する。次に、図４（ｂ）
　に示すように、全面にコレクタ領域となる濃度の単結
晶シリコン層３をエピタキシャル成長させる。この後、
図４（ｃ）　に示すように素子分離を行うために、エピ
タキシャル層３と反対の導電型の素子分離拡散層５を形
成した後、素子分離酸化膜６を形成する。素子分離後、
図４（ｄ）　に示すように、サブコレクタ埋め込み層２
と金属配線のコンタクトをとるためにサブコレクタ埋め
込み層２上の単結晶シリコン層３の一部にコレクタ領域
３と同じ導電型の不純物を高濃度に拡散させ、コレクタ
引き出し層１３を形成する。この後、ベース引き出し層
７，ベース拡散層８，エミッタ拡散層９を形成し、全面
に絶縁膜１０をかぶせ、エミッタ，ベース，コレクタ部
分を開口して金属配線１１と接続すると図３の構造が得
られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のバイポーラトラ
ンジスタは以上のように構成され、また製造されており
、コレクタ層３の抵抗を低減するために設けたサブコレ
クタ埋め込み層２の電極を素子表面まで引き出すのには
、単結晶シリコン層３中に素子表面からサブコレクタ埋
め込み層２まで、高濃度に不純物を拡散させる必要があ
り、不純物を拡散させるのに高温で長時間の熱処理を施
さなければならず、これによって不純物の不必要な拡散
を招き、素子の微細化及び高性能化において障害となっ
ていた。

【０００８】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、コレクタ引き出し層への不純物
の高濃度での拡散を低温で短時間で行うことができ、素
子の微細化及び高性能化を促進できるバイポーラトラン
ジスタを提供することを目的とするとともに、さらに、
このバイポーラトランジスタに適した製造方法を提供す
ることを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明に係るバイポー
ラトランジスタは、コレクタ埋め込み層上の活性領域中
の一部に選択的に形成した多結晶化シリコン層を有し、
該多結晶層によりコレクタ電極を素子表面に引き出すよ
うにしたものである。

【００１０】さらに、この発明のバイポーラトランジス
タの製造方法は、コレクタ埋め込み層を形成した後に、
コレクタ埋め込み層表面の一部にイオン注入を施し、注
入領域を非晶質化させた後、エピタキシャル成長を行い
、イオン注入領域上にのみ多結晶シリコンを、その他領
域上に単結晶シリコンを同時に形成させ、多結晶シリコ
ン領域をコレクタ引き出し層として使用するものである
。

【００１１】

【作用】この発明における半導体装置は、コレクタの引
き出し層を多結晶シリコン層により形成したので、該引
き出し層の低抵抗化のための多結晶シリコン層中への不
純物の高濃度拡散は、単結晶シリコン中よりも格段に速
く進行する。よって低温で短時間の熱処理で拡散がおこ
なえるので不純物の不必要な拡散は抑制される。

【００１２】さらに、この発明の半導体装置の製造方法
は、コレクタ埋め込み層表面の一部をイオン注入で非晶
質化し、エピタキシャル成長によりイオン注入領域上に
多結晶シリコンを、その他領域上には単結晶シリコンを
同時に形成するようにしたので、エピタキシャル成長時
に任意の領域にのみ多結晶シリコンを容易に形成させる
ことができ、これによりコレクタ埋め込み層上の活性領
域中の一部にのみ多結晶シリコン層を有する構造が容易
に得られる。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１は本発明の一実施例による縦型のバイポーラ
トランジスタの構造を示す断面図であり、図において、
１はシリコン基板、２はサブコレクタ埋め込み層、３は
エピタキシャル成長により形成した単結晶シリコン層か
らなるコレクタ層、４はコレクタ層３と同じ導電型の不
純物を高濃度に有する多結晶シリコンからなるコレクタ
引き出し層、５は素子分離拡散層、６は素子分離酸化膜
、７はベース引き出し層、８はベース拡散層、９はエミ
ッタ拡散層、１０は絶縁膜、１１は金属配線である。

【００１４】本実施例では、サブコレクタ埋め込み層２
と金属配線１１のコンタクトをとるためにサブコレクタ
埋め込み層２上の単結晶シリコン層３中にコレクタ領域
と同じ導電型の不純物を高濃度に含む多結晶シリコン層
４を設け、これをコレクタ引き出し層としている。

【００１５】このような構造の縦型バイポーラトランジ
スタは、サブコレクタ埋め込み層２上の一部のエピタキ
シャル層を多結晶シリコンで構成し、該多結晶シリコン
を用いてコレクタ電極を素子表面まで引き出すようにし
ているため、この引き出し層を低抵抗化するために、引
き出し層中に不純物を高濃度に拡散させる場合には、低
温、短時間でも容易に不純物を拡散させることができる
。

【００１６】次に、図１のバイポーラトランジスタの構
造を得るための製造方法の一実施例を以下に示す。即ち
、図２（ａ）　〜（ｄ）　は本発明の一実施例によるバ
イポーラトランジスタの製造方法の各主要工程を示す断
面図であり、図において、図１と同一符号は同一部分を
示し、１２は単結晶シリコン層２中に形成された非晶質
領域である。

【００１７】以下、製造方法について説明する。まず、
図２（ａ）　に示すように、シリコン基板１の表面にサ
ブコレクタ埋め込み層２となる高濃度不純物拡散層を形
成する。

【００１８】次に、図２（ｂ）　に示すように、サブコ
レクタ埋め込み層２上の一部の領域に写真製版技術及び
イオン注入技術によりアルゴン（Ａｒ）イオンを注入し
、注入領域のシリコン単結晶層を非晶質化させ、非晶質
シリコン領域１２を形成する。

【００１９】次に、形成した非晶質シリコン領域１２が
再結晶化しない温度で全面にシリコン層をエピタキシャ
ル成長させる。これにより、アルゴンイオン注入により
非晶質化した領域１２上には多結晶シリコン４が形成さ
れ、アルゴンイオンの非注入領域上には単結晶シリコン
３が形成され、図２（ｃ）　の状態となる。

【００２０】この後、上記多結晶シリコン層４にサブコ
レクタ埋め込み層２と同じ導電型の不純物を高濃度に拡
散し、該多結晶シリコン層４を低抵抗化する。

【００２１】その後、図１（ｄ）　に示すように、従来
の製造方法と同様にして、素子分離を行うために、エピ
タキシャル層３と反対の導電型の素子分離拡散層５を形
成した後、素子分離酸化膜６を形成する。

【００２２】素子分離後、ベース引き出し層７，ベース
拡散層８，エミッタ拡散層９を形成し、全面に絶縁膜１
０をかぶせ、エミッタ，ベース，コレクタ部分を開口し
て金属配線１１を設け、図１の構造を完成する。

【００２３】本実施例による製造方法によれば、サブコ
レクタ埋め込み層２表面の一部にアルゴンイオンを注入
してこれを非晶質化しているため、その後、エピタキシ
ャル成長においては、非晶質化した領域上にのみ多結晶
シリコン層が成長し、非注入領域上には単結晶シリコン
が成長することとなり、図１に示した構造を容易に形成
することができる。

【００２４】また、このように形成した、多結晶シリコ
ン層を用いてコレクタ電極を素子表面まで引き出すため
のコレクタ引き出し層を形成しているため、該多結晶シ
リコン層中にコレクタと同導電型の不純物を高濃度に拡
散させてこの引き出し層を低抵抗化する工程においては
、高濃度の拡散が単結晶シリコン中よりも格段に速く進
行するので、低温，短時間で高濃度拡散を行うことがで
き、これにより、不純物の不必要な拡散を抑制でき、素
子の微細化，高性能化を図ることができる。

【００２５】なお、上記の実施例に示した縦型のバイポ
ーラトランジスタの製造方法では、コレクタ層となる単
結晶シリコン層３及びコレクタ引き出し層となる多結晶
シリコン層４のエピタキシャル成長後に、多結晶シリコ
ン層４に不純物を拡散させるようにしたが、この不純物
の導入によるコレクタ引き出し層の低抵抗化は、その後
の工程で行っても良い。例えば、エミッタ領域９を形成
する際に、エミッタ領域９及びコレクタ引き出し多結晶
シリコン層４に同時に不純物注入を行って拡散させても
良く、この場合においても上記実施例と同様の効果を奏
し、さらにこの場合には、上記実施例に比して工程を短
縮できるという利点もある。

【００２６】また、上記の実施例ではサブコレクタ埋め
込み層２の表面の一部を非晶質化させるのにアルゴンイ
オンを注入したが、これは他のイオンであっても良い。 但し、その後のエピタキシャル成長時に再結晶化が進む
ので、シリコンと結合しにくく、またデバイス特性上悪
影響を及ぼさないようなイオンが良い。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、縦型
のバイポーラトランジスタのコレクタ引き出し層を多結
晶シリコンで形成したため、この引き出し層の低抵抗化
のための高濃度不純物導入の際には、単結晶シリコン中
に比べて多結晶シリコン中の不純物の拡散速度が格段に
速いことから、従来のように高温，長時間の熱処理を加
える必要がなく、熱処理よる余分な不純物再分布を抑え
ることができ、これにより素子の高性能化及び高集積化
を図ることができるという効果がある。

【００２８】また、この発明のバイポーラトランジスタ
の製造方法によれば、サブコレクタ埋め込み層の表面の
一部にイオン注入を行い、非晶質化させることにより、
その後のエピタキシャル成長時に、注入領域上にのみ多
結晶シリコンを、非注入領域上には単結晶シリコンを同
時に形成するようにしたので、上記の構造を容易に得る
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例によるバイポーラトランジ
スタの構造を示す断面図である。

【図２】この発明の一実施例によるバイポーラトランジ
スタの製造方法を示す各工程順の断面図である。

【図３】従来のバイポーラトランジスタの構造を示す断
面図である。

【図４】従来のバイポーラトランジスタの製造方法を示
す各工程順の断面図である。

【符号の説明】

１　　　　シリコン基板 ２　　　　サブコレクタ埋め込み層 ３　　　　エピタキシャル成長層 ４　　　　コレクタ引き出し多結晶層 ５　　　　素子分離拡散層 ６　　　　素子分離酸化膜 ７ベース引き出し層 ８　　　　ベース拡散層 ９　　　　エミッタ拡散層 １０　　絶縁膜 １１　　金属配線 １２　　非晶質領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　コレクタ埋め込み層を有する縦型のバ
   イポーラトランジスタにおいて、前記コレクタ埋め込み
   層上の活性領域中の一部に選択的に形成した多結晶シリ
   コン層を有し、該多結晶シリコン層により前記コレクタ
   埋め込み層の電極の引き出しを行ったことを特徴とする
   バイポーラトランジスタ。
2. 【請求項２】コレクタ埋め込み層を有する縦型のバイポ
   ーラトランジスタの製造方法において、コレクタ埋め込
   み層を形成する工程と、コレクタ埋め込み層の一部にイ
   オンを注入し、その表面を非晶質化させる工程と、コレ
   クタ埋め込み層上にエピタキシャル成長を行い、前記非
   晶質化した領域上に多結晶シリコン層を、その他の領域
   の上に単結晶シリコン層を同時に形成する工程と、前記
   多結晶シリコン層上にコレクタ電極を形成し、前記多結
   晶シリコン層によりコレクタ埋め込み層の電極の引き出
   しを行う工程とを含むことを特徴とするバイポーラトラ
   ンジスタの製造方法。