JPH0467786B2 - - Google Patents

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JPH0467786B2
JPH0467786B2 JP59244278A JP24427884A JPH0467786B2 JP H0467786 B2 JPH0467786 B2 JP H0467786B2 JP 59244278 A JP59244278 A JP 59244278A JP 24427884 A JP24427884 A JP 24427884A JP H0467786 B2 JPH0467786 B2 JP H0467786B2
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JP
Japan
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layer
bipolar transistor
insulating film
electrode
epitaxial layer
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Application number
JP59244278A
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JPS61121466A (ja
Inventor
Yoshinobu Kakihara
Fumihiro Atsunushi
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/70Bipolar devices
    • H01L29/72Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
    • H01L29/73Bipolar junction transistors
    • H01L29/732Vertical transistors

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Element Separation (AREA)
  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Bipolar Transistors (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 発明の目的 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置に関し、詳しくは高速
化・高集積化に好適なバイポーラトランジスタに
関する。
〔従来の技術〕
従来から、バイポーラトランジスタには、PN
接合方式と酸化膜分離方式とがあるのが知られて
いる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このバイポーラトランジスタは、近年、高速
化・高集積化が進められている大規模集積回路
(LSI)及び超LSI(VLSI)に用いられるが、前記
PN接合分離方式では、寄生容量の減少化や微細
化に限界があるため、高速化や高密度化を実施す
るのは非常に難かしく、一方酸化膜分離方式で
は、サブミクロン加工の領域に入るとPN接合分
離方式と同様に高速化・高密度化ができなくなる
と考えられている。また、バイポーラトランジス
タの基板にサフアイヤ基板を用いて、上記欠点を
解決する方法も検討されているが、サフアイヤ基
板の価格が高く、しかもシリコン半導体のエピタ
キシヤル膜の電気的特性や欠陥の数が多いためバ
イポーラ素子などのデバイスには適用されていな
いのが実状である。
この発明は以上の事情に鑑みなされたもので、
その主要な目的は半導体装置内部に、エミツタ電
極を共通とした差動増幅機能を有する一対のバイ
ポーラトランジスタ回路を設けるとともにこの回
路の各素子を絶縁して、半導体装置の高速化・高
集積化を図ることにある。
(ロ) 発明の構成 この発明は、シリコン結晶基板上に単結晶安定
化ジルコニアからなる第1の絶縁膜を介して第1
のエピタキシヤル層が形成され、さらにこの第1
のエピタキシヤル層の上面に第2の絶縁膜を介し
て第2のエピタキシヤル層が形成され、この第2
のエピタキシヤル層には一つのエミツタ電極とこ
れを共通とした一対のバイポーラトランジスタ回
路が形成され、第2の絶縁膜には、エミツタ電極
取出し用の電極層と前記バイポーラトランジスタ
回路における活性層に対応する部位に開口部がそ
れぞれ設けられ、これにより前記エミツタ電極と
バイポーラトランジスタ回路の各電極とが絶縁さ
れて構成されたことを特徴とする半導体装置であ
る。
すなわち、この発明は一対のバイポーラトラン
ジスタ回路及び絶縁層によつて半導体装置の高速
化・高集積化を実現することにある。
〔実施例〕
以下第1図及び第2図に基づく実施例に基づい
てこの発明を詳述する。なお、これによつてこの
発明が限定されるものではない。
第1図a,bは半導体装置Sの縦断面図及びそ
の構成図で、第2図は半導体装置Sの製造工程を
示す図である。
第2図aにおいて、1はシリコン単結晶板、2
は第1の酸化物単結晶膜からなる絶縁膜である。
この絶縁膜2は、安定化ジルコニア膜(ZrO2
0.8・Y2O30.2,ZrO20.8・MgO0.2)をスパツタ、
有機金属化学気相堆積法(MOCVD)、イオン化
クラスタビーム法(ICB)、原子層エピタキシヤ
ル法(ALE)、イオンプレーテング法等で形成し
たものである。
まず、第1の絶縁膜2の上面に、シリコンのエ
ピタキシヤル装置によりモノシラン(SiH4)と
アルシン(AsH2)を原料として、第1のエピタ
キシヤル層としてのシリコンのエピタキシヤル
n+層3を0.3〜1μの範囲で形成する。そして、こ
のエピタキシヤルn+層3に、第2図(b)に示すよ
うに第1の絶縁膜2形成方法と同様な方法で第2
の絶縁膜4としての酸化物単結晶である安定化ジ
ルコニア膜を形成する。なお、この膜4は減圧化
学気相成長法(LPCVD)により形成された二酸
化ケイ素(SiO2)の酸化膜であつてもよい。こ
の絶縁膜(4)は、反応性イオンエツチング法
(RIE)によりバイポーラトランジスタ回路とし
て必要な活性領域5,5aや、エミツタ共通電極
部8(第1図a参照)に当る各箇所が所定のパタ
ーンにエツチング処理され開口されている。18
〜20はその開口部である。
次いで、絶縁膜4の上面に第2のエピタキシヤ
ル層としてのシリコンのエピタキシヤルn層12
を所定の膜厚で形成する。(第2図c参照)。
次に、第2図dに示すようにエピタキシヤルn
層12の外表面に薄い酸化膜13を形成し、その
後、イオン注入法により酸化膜13を通してバイ
ポーラトランジスタ回路の活性層であるベース
p+層5,5a及びコレクタn層6,6aを順次
形成する。又ベース電極取り出し用箇所にp+
のベース電極層7,7aを一対形成するととも
に、エミツタ電極の取り出し用の箇所には高濃度
のヒ素(As)を打込みn+層のエミツタ電極層8
を形成する。
次いで、第2図eに示す如く、所定のパターン
に従つて、エミツタ電極層8とベース電極層7,
ベース電極層7とコレクタn層6、コレクタn層
6aとベース電極層7a、バイポーラトランジス
タ回路T1とT2等の各部の分離用孔及びデバイス
全体の素子分離用の孔をエピタキシヤルn層12
内に穿け、その上から全体に素子が分離用の絶縁
層14をLPCVDにより形成する。なお、この層
14は酸化膜からなる。
その後表面を平坦化技術により平坦化し、第2
図fに示す様に、共通のエミツタ電極11の窓1
5、前記T1のベース電極9の窓16、前記T1
コレクタ電極10の窓17、前記T2のコレクタ
電極10aの窓17a、前記T2のベース電極9
aの窓16等の窓あけをRIEにより順次処理す
る。
最後に、全面にわたつて電極のポリシリコンも
しくは金属電極を形成後、所定のパターンに従つ
てエツチングしてデバイス処理工程が完了し、第
1図aの半導体装置Sが製造される。
この装置Sは、その内部にエミツタ電極11を
共通としたバイポーラトランジスタ回路T1,T2
を2個内蔵し、差動増幅機能を所持しているので
T1のベース電極9とT2のベース電極9aに信号
を入れることにより動作する。
以上のごとく半導体装置Sを構成すことによつ
て、ECL回路(Emitter coupled logic)に最も
必要とする半導体装置の一部を容易に達成するこ
とができ、その上従来のバイポーラトランジスタ
回路はコレクタ接地型が多いけれど、この発明は
エミツタ接地型であるため、従来のものより作り
方や工程を簡略化することができる。しかも、一
対のバイポーラトランジスタ回路の各素子が完全
にアイソレーシヨン(絶縁)されているため高速
化や高集積化を実現することができる。さらに、
この装置Sは、バイポーラトランジスタ回路が対
称型に形成されているため、エミツタやコレクタ
の不純物濃度を変えることにより任意に接地方式
や回路を変えることが可能である。また、本実施
例においては、平坦なシリコン基板上に順次、安
定化ジルコニア膜、第1のエピタキシヤル層、安
定化ジルコニア膜及び第2のエピタキシヤル層が
積層され、さらに、安定化ジルコニア膜は反応性
ドライエツチング法(RIE)により加工されて半
導体装置が形成されている。従つて、高集積化及
び小型化が可能であるとともに、製造工程の簡略
化を図ることができる。なお、この発明はnpn型
のバイポーラトランジスタに限ることなく、pnp
型のバイポーラトランジスタについても適用出来
ることは言うまでもない。
(ハ) 発明の効果 この発明は、第2の絶縁膜を介して二層のシリ
コンのエピタキシヤル層を有し、これらの層のう
ち上層側の層に一対のバイポーラトランジスタ回
路を形成するとともに、この回路の各電極とエミ
ツタ電極とが絶縁されて構成されたものであるか
ら、高速化・高集積化が実現でき、しかも小型化
することができ、その上素子分離が容易となると
ともに装置の製作工程を簡略化することができる
効果を奏する。
さらに、安定化ジルコニアは、シリコンと格子
定数が近く、さらに結晶系もシリコンと非常に類
似しています。また、絶縁性にも優れており、シ
リコン基板上に、結晶性のよい単結晶膜を形成す
ることができます。従つて、安定化ジルコニア膜
上に形成される第1のエピタキシヤル層であるシ
リコン能動層も、欠陥の少ない結晶性の良好なも
のを得ることができ、デバイスの性能が向上する
とともに、歩留りを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a,bはこの発明に係る半導体装置の一
実施例の原理を示す説明図及びその記号図、第2
図a〜fはその製造工程を示す説明図である。 S……半導体装置、T1,T2……バイポーラト
ランジスタ回路、1……シリコン単結晶基板、2
……第1の絶縁膜、3……エピタキシヤルn+
(第1のエピタキシヤル層)、4……第2の絶縁
膜、12……エピタキシヤル層(第2のエピタキ
シヤル層)、18〜20……開口部。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 シリコン結晶基板上に単結晶安定化ジルコニ
    アからなる第1の絶縁膜を介して第1のエピタキ
    シヤル層が形成され、さらにこの第1のエピタキ
    シヤル層の上面に第2の絶縁膜を介して第2のエ
    ピタキシヤル層が形成され、この第2のエピタキ
    シヤル層には一つのエミツタ電極とこれを共通と
    した一対のバイポーラトランジスタ回路が形成さ
    れ、第2の絶縁膜には、エミツタ電極取出し用の
    電極層と前記バイポーラトランジスタ回路におけ
    る活性層に対応する部位に開口部がそれぞれ設け
    られ、これにより前記エミツタ電極とバイポーラ
    トランジスタ回路の各電極とが絶縁されて構成さ
    れたことを特徴とする半導体装置。
JP59244278A 1984-11-19 1984-11-19 半導体装置 Granted JPS61121466A (ja)

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