JPH0451526A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH0451526A
JPH0451526A JP16030390A JP16030390A JPH0451526A JP H0451526 A JPH0451526 A JP H0451526A JP 16030390 A JP16030390 A JP 16030390A JP 16030390 A JP16030390 A JP 16030390A JP H0451526 A JPH0451526 A JP H0451526A
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JP
Japan
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region
conductivity type
epitaxial growth
growth layer
depth
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Pending
Application number
JP16030390A
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English (en)
Inventor
Hiromichi Ichikawa
宏道 市川
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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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】 〔概 要〕 半導体装置、とくに、外部ベースを備えたバイポーラト
ランジスタに関し。
高濃度の外部ベース領域とコレクタ領域との間の寄生容
量を低減することにより高速化を図ることを目的とし。
半導体基板上に形成されたエピタキシャル成長層と、該
エピタキシャル成長層にその表面から所定の深さまでの
範囲にわたって形成された反対導電型の真性ベース領域
と、前記エピタキシャル成長層表面に対する射影が該真
性ベース領域を囲む領域における該エピタキシャル成長
層に前記表面から少なくとも前記所定源さと同じ深さま
での範囲にわたって形成された反対導電型の外部ベース
領域と、該真性ベース領域内に形成された一導電型のエ
ミッタ領域と、該真性ベース領域および該外部ベース領
域と該半導体基板との間における該エピタキシャル成長
層の一部から成る所定濃度の一導電型のコレクタ領域と
、該エピタキシャル成長層の一部であって該外部ベース
領域に接して該コレクタ領域との間に位置する前記所定
濃度より低濃度の一導電型の領域を有するように構成す
る。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、外部ベースを有するバイポーラトランジスタ
を用いて成る半導体装置に関する。
バイポーラトランジスタの高速化を図るために。
従来、ベース寄生抵抗およびコレクタ寄生抵抗の低減が
行われている。
〔従来の技術〕
このために、ベース領域およびエミッタ領域が自己整合
的に形成されるバイポーラトランジスタにおいては、外
部ベース領域が高濃度にされる。
同様に、コレクタ領域も、寄生抵抗を低減するために高
濃度にされる。
〔発明が解決しようとする課題〕
その結果、高濃度の外部ベース領域とコレクタ領域の間
の寄生容量が大きくなることが避けられない。すなわち
、従来の上記バイポーラトランジスタにおいては、寄生
抵抗の低減と寄生容量の低減とは適当なところで妥協せ
ざるを得ず、これが高速化の限界を決める一つの要因と
なっていた。
本発明は、外部ベース領域やコレクタ領域の寄生抵抗の
増大を招くことなく、外部ベース領域−コレクタ領域間
の寄生容量を低減可能とし、寄生抵抗低減と寄生容量低
減における相反性に起因するバイポーラトランジスタの
高速化に対する障害を排除可能とすることを目的とする
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、半導体基板上に形成されたエピタキシャル
成長層と、該エピタキシャル成長層にその表面から所定
の深さまでの範囲にわたって形成された反対導電型の真
性ベース領域と、前記エピタキシャル成長層表面に対す
る射影が該真性ベース領域を囲む領域における該エピタ
キシャル成長層に前記表面から少なくとも前記所定深さ
と同じ深さまでの範囲にわたって形成された反対導電型
の外部ベース領域と、該真性ベース領域内に形成された
一導電型のエミッタ領域と、該真性ベース領域および該
外部ベース領域と該半導体基板との間における該エピタ
キシャル成長層の一部から成る所定濃度の一導電型のコ
レクタ領域と、該エピタキシャル成長層の一部であって
該外部ベース領域に接して該コレクタ領域との間に位置
する前記所定濃度より低濃度の一導電型の領域を有する
ことを特徴とするか、または、上記において、該真性ベ
ース領域と該コレクタ領域との間に前記所定濃度より高
濃度の一導電型の領域が設けられていることを特徴とす
る本発明に係る半導体装置、もしくは、半導体基板に一
導電型のエピタキシャル成長層を形成する工程と、該エ
ピタキシャル成長層の表面から第1の深さにわたって補
償不純物を導入して低濃度の一導電型領域を形成する工
程と。
該エピタキシャル成長層の表面に画定された所定領域の
周囲における該低濃度一導電型領域に前記表面から前記
第1の深さより浅く反対導電型の不純物を選択的に導入
して外部ベース領域を形成する工程と、前記所定領域に
前記表面から前記第1の深さより浅く反対導電型の不純
物を選択的に導入して真性ベースを形成する工程と、該
真性ベース領域に一導電型の不純物を導入してエミッタ
領域を形成する工程とを含むことを特徴とするか。
または、半導体基板に一導電型のエピタキシャル成長層
を形成する工程と、該エピタキシャル成長層の表面に画
定された所定領域を覆うマスク層を形成する工程と、該
マスク層から表出する該エピタキシャル成長層に前記表
面から第1の深さにわたって補償不純物を導入して低濃
度の一導電型領域を形成する工程と、該低濃度一導電型
領域に前記第1の深さより浅く反対導電型の不純物を選
択的に導入して外部ベース領域を形成する工程と。
前記所定領域に前記表面から前記第1の深さより浅く反
対導電型の不純物を選択的に導入して真性ベース領域を
形成する工程と、該真性ベース領域に一導電型の不純物
を導入してエミッタ領域を形成する工程とを含むことを
特徴とする本発明に係る半導体装置の製造方法によって
達成される。
〔作 用〕 コレクタ領域における少なくとも外部ベース領域に接す
る領域を低濃度とすることによって、外部ベース領域−
コレクタ領域間の寄生容量を低減する。外部ベース領域
の不純物濃度は従来と同じに保たれるので寄生抵抗は増
大しない。上記低濃度領域の導入によるコレクタ寄生抵
抗の増大は。
真性ベース領域直下のコレクタ領域に選択的に高濃度の
ペデスタルを設けることによって回避される。あるいは
、上記低濃度領域を形成するための補償不純物を外部ベ
ース領域直下のコレクタ領域にのみ行うことにより、コ
レクタ寄生抵抗の増大が回避可能となる。
〔実施例〕
第1図は特許請求の範囲第1項に記載の発明の半導体装
置の構造を示す要部断面図であって、この図を参照して
本発明の詳細な説明する。すなわち1通常のバイポーラ
トランジスタと同様に1例えば高濃度のn型の埋込層2
が形成されたp型のシリコン基板1上には低濃度のn型
エピタキシャル成長層3が形成されており、エピタキシ
ャル成長層3を選択酸化して分離絶縁層4が形成されて
いる。さらに2分離絶縁層4によって画定された素子形
成領域には、p型の真性ベース領域5と真性ベース領域
5を取り囲むようにして外部ベース領域6が形成されて
いる。外部ベース領域6には。
分離絶縁層4上に延在するベース引出し電極7が接続さ
れている。また、真性ベース領域5には。
n型のエミッタ領域8が形成されており、エミッタ領域
9を通じて外部に接続される。同図において符号15は
眉間絶縁層である。
本発明においては、コレクタ領域を構成するn型エピタ
キシャル成長層3の濃度が、少なくともp型外部ベース
領域6との接合部において低濃度とされている。同図に
おいて符号1)は、この低濃度n型領域を示す。低濃度
領域1)は1例えば、外部ベース領域6を形成する前に
、あらかじめエピタキシャル成長層3に、その表面から
外部ベース領域6の深さより深(、かつ、n型エピタキ
シャル成長N3の導電型が反転しない程度の濃度のp型
不純物をイオン注入して形成する。なお、同図において
符号12、特許請求の範囲第2項によって導入される高
濃度のn型ペデスタルであって。
低濃度領域1)の形成により真性ベース領域5直下のエ
ピタキシャル成長層3が低濃度となった場合におけるコ
レクタ寄生抵抗の増大を防止するために設けられている
第2図は上記構造における不純物濃度分布を示すグラフ
であって、横軸はエピタキシャル成長層3表面からの深
さ、縦軸は不純物濃度の対数値である。同図(aJは真
性ベース領域5を含む断面における分布を示し、また、
同図(blは外部ベース領域を含む断面における分布を
示す。同図(b)に示されるように1本発明によれば、
p型外部ベース領域6との接合部におけるn型エピタキ
シャル成長層3が1点線で示す従来の濃度よりも低くな
っており、その結果、外部ベース領域−コレクタ領域間
の寄生容量が低減される。また、同図(alにおいては
、真性ベース領域5直下のエピタキシャル成長層3に設
けられたn型ペデスタル12の濃度が、エピタキシャル
成長層3より高くされた場合が示されている。n型ペデ
スタル12の濃度を高くすることは、コレクタ寄生抵抗
を低減する上で有利であるが、少なくともエピタキシャ
ル成長N3の濃度と同程度であればよい。
第3図は特許請求の範囲第3項記載の発明の実施例の工
程説明図である。同図(alを参照して9例えばp型の
シリコン基板1上に、lXl0”原子/cm−’のn型
埋込層2を形成したのち、3X10′6原子/cm−”
のn型エピタキシャル成長層3を形成する。そして9例
えば周知の選択熱酸化法により。
分離絶縁層4を形成する。そののち1分離絶縁層4から
表出するエピタキシャル成長層3.すなわち、素子形成
領域の表面に薄い熱酸化膜14を形成する。
次いで9分離絶縁層4をマスクとして、n型エピタキシ
ャル成長層3に1例えば硼素(B)のようなp型不純物
を補償イオン注入し、同図(b)に示すように、エピタ
キシャル成長層30表面から深さ0.5μmまでの領域
10におけるn型不純物の濃度を1×10′6原子/c
m−’と低(する。
次いで、シリコン基板1表面金体に1例えば多結晶シリ
コン層を堆積する。この多結晶シリコン層に所定濃度の
硼素(B)のようなp型不純物を導入したのち、上記多
結晶シリコン層をパターンニングして、同図(C)に示
すように、ベース引出し電極7を形成する。次いで、シ
リコン基板1表面金体に1例えば5inzから成る眉間
絶縁層15を堆積する。そののち、所定の熱処理により
、ベース引出し電極7中のp型不純物をエピタキシャル
成長層3に拡散させ、外部ベース領域6を形成する。こ
の拡散を、上記層間絶縁層15の形成における熱処理に
より行うこともできる。ただし、ベース引出し電極7か
らのp型不純物が、前記低濃度のn型領域10より深く
拡散しない条件に設定することが必要である。
次いで、眉間絶縁層15およびベース引出し電極′lに
、真性ベース領域5が形成される領域を表出する開口を
形成したのち、この開口内に表出するエピタキシャル成
長層3に1×10Is原子/cm−”の濃度に、硼素(
B)のようなp型不純物をイオン注入して真性ベース領
域5を形成する。
次いで、真性ベース領域5を表出するベース引出し電極
7および層間絶縁層15の開口内に側壁絶縁層を形成す
る。図においては、上記側壁絶縁層と眉間絶縁層15と
を一体として示しである。そののち、上記側壁絶縁層に
よって囲まれた領域に表出する真性ベース領域5より深
く、砒素(As)のようなn型不純物をイオン注入して
、同図(dlに示すように、高濃度のn型ペデスタル1
2を形成する。
次いで、シリコン基板1表面に2例えば多結晶シリコン
層を堆積し、これに所定濃度の砒素(As)のようなn
型不純物をドープする。この多結晶シリコン層をパター
ンニングしてエミッタ電極9を形成したのち、短時間の
熱処理を施すことにより。
上記側壁絶縁層から表出する真性ベース領域5内に、エ
ミッタ電極9を構成する多結晶シリコン層中のn型不純
物が拡散し、同図(e)に示すように。
エミッタ領域8が形成される。エミッタ領域8における
不純物濃度が2X10”原子/cm−’となるように、
前記多結晶シリコンに対するn型不純物のドープ量およ
び上記熱処理条件を設定する。このようにして1本発明
に係るバイポーラトランジスタが完成する。
第4図は特許請求の範囲第5項記載の発明の実施例の工
程説明図である。第3図を参照して説明した前記実施例
においては、素子形成領域に表出するエピタキシャル成
長層3全体に補償イオン注入して低濃度n型領域10を
形成した。その結果。
真性ベース領域5直下におけるコレクタ領域の濃度低下
による寄生抵抗の増大を防止するためにn型ペデスタル
12を形成した。本実施例は、外部ベース領域6が形成
される領域のみに低濃度領域10を形成し、真性ベース
領域5直下のコレクタ領域においては、エピタキシャル
成長層3の初期濃度をそのまま維持可能とする。
すなわち、第4図(a)に示すように2分離絶縁層4か
ら表出するエピタキシャル成長層3において。
真性ベース領域5が形成される領域を選択的に覆う2例
えばフォトレジストから成るマスク層20を形成し、マ
スク層20から表出するn型エピタキシャル成長層3に
、硼素(B)のようなp型不純物を補償イオン注入して
、低濃度領域21を形成する。
次いでマスク層20を除去したのち、前記実施例と同様
にして、ベース引出し電極7と外部ベース領域6の形成
、N間絶縁層15の形成、真性ベース領域5に対するイ
オン注入、エミッタ電極9の形成および真性ベース領域
5に対するエミ・ノタ不純物の拡散等を行って本発明に
係るバイポーラトランジスタが完成する。
本実施例によれば、前述のように、真性ベース領域5直
下におけるエピタキシャル成長層3は初期濃度を維持し
ているため、コレクタ寄生抵抗の増大がなく、前記実施
例におけるようなn型ペデスタル12を形成する必要が
ない。
上記各実施例においては、 npn型のバイポーラトラ
ンジスタを例に説明したが9本発明は外部ベースを有す
るpop型のバイポーラトランジスタにも適用可能であ
り、同様の効果が得られることは言うまでもない。
〔発明の効果〕
本発明によれば、外部ベースを有して成るバイポーラト
ランジスタの寄生ベース抵抗および寄生コレクタ抵抗を
増大させることなくベース−コレクタ間寄生容量を低減
可能とし、この種のバイポーラトランジスタの高性能化
を促進する効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図。 第2図は本発明のバイポーラトランジスタにおける不純
物濃度分布図。 第3図は本発明の第1の実施例の工程説明図。 第4図は本発明の第2の実施例の工程説明図である。 図において。 1はシリコン基板、  2は埋込層。 3はエピタキシャル成長層、  4は分離絶縁層。 5は真性ベース領域、  6は外部ベース領域。 7はベース引出し電極、  8はエミッタ領域。 9はエミッタ電極、10と1)と21は低濃度領域。 12はn型ペデスタル、  14は熱酸化膜。 15は眉間絶縁層、20はマスク層 である。 48発8月の第1n宍勿シイク1).す工邪説朗U目惰
3図(’r/)1) (Q) (し) 不発日8/)パイホーラトラ/ジ′ズタ1フH1プろ丁
酸濃度分布口 jΣ  2  が]

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)半導体基板上に形成されたエピタキシャル成長層
    と、 該エピタキシャル成長層にその表面から所定の深さまで
    の範囲にわたって形成された反対導電型の真性ベース領
    域と、 前記エピタキシャル成長層表面に対する射影が該真性ベ
    ース領域を囲む領域における該エピタキシャル成長層に
    前記表面から少なくとも前記所定深さと同じ深さまでの
    範囲にわたって形成された反対導電型の外部ベース領域
    と、 該真性ベース領域内に形成された一導電型のエミッタ領
    域と、 該真性ベース領域および該外部ベース領域と該半導体基
    板との間における該エピタキシャル成長層の一部から成
    る所定濃度の一導電型のコレクタ領域と、 該エピタキシャル成長層の一部であって該外部ベース領
    域に接して該コレクタ領域との間に位置する前記所定濃
    度より低濃度の一導電型の領域を有することを特徴とす
    る半導体装置。
  2. (2)該真性ベース領域と該コレクタ領域との間に前記
    所定濃度より高濃度の一導電型の領域が選択的に設けら
    れていることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. (3)半導体基板に一導電型のエピタキシャル成長層を
    形成する工程と、 該エピタキシャル成長層の表面から第1の深さにわたっ
    て補償不純物を導入して低濃度の一導電型領域を形成す
    る工程と、 該エピタキシャル成長層の表面に画定された所定領域の
    周囲における該低濃度一導電型領域に前記表面から前記
    第1の深さより浅く反対導電型の不純物を選択的に導入
    して外部ベース領域を形成する工程と、 前記所定領域に前記表面から前記第1の深さより浅く反
    対導電型の不純物を選択的に導入して真性ベースを形成
    する工程と、 該真性ベース領域に一導電型の不純物を導入してエミッ
    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。
  4. (4)該真性ベース領域直下における該エピタキシャル
    成長層に一導電型不純物を選択的に導入して高濃度のペ
    デスタルを形成する工程を含むことを特徴とする請求項
    3記載の半導体装置の製造方法。
  5. (5)半導体基板に一導電型のエピタキシャル成長層を
    形成する工程と、 該エピタキシャル成長層の表面に画定された所定領域を
    覆うマスク層を形成する工程と、 該マスク層から表出する該エピタキシャル成長層に前記
    表面から第1の深さにわたって補償不純物を導入して低
    濃度の一導電型領域を形成する工程と、 該低濃度一導電型領域に前記第1の深さより浅く反対導
    電型の不純物を選択的に導入して外部ベース領域を形成
    する工程と、 前記所定領域に前記表面から前記第1の深さより浅く反
    対導電型の不純物を選択的に導入して真性ベース領域を
    形成する工程と、 該真性ベース領域に一導電型の不純物を導入してエミッ
    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。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0762511A1 (en) * 1995-08-31 1997-03-12 Nec Corporation Bipolar transistor and method of manufacturing the same
DE102015005213B4 (de) * 2014-04-30 2016-08-11 Fanuc Corporation Steuervorrichtung für eine flexible Robotersteuerung

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