JPH05259176A - Bipolar transistor - Google Patents

Bipolar transistor

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Publication number
JPH05259176A
JPH05259176A JP5385692A JP5385692A JPH05259176A JP H05259176 A JPH05259176 A JP H05259176A JP 5385692 A JP5385692 A JP 5385692A JP 5385692 A JP5385692 A JP 5385692A JP H05259176 A JPH05259176 A JP H05259176A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
type
region
base
collector
semiconductor substrate
Prior art date
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Pending
Application number
JP5385692A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoyuki Shida
直之 志田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Yamagata Ltd
Original Assignee
NEC Yamagata Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by NEC Yamagata Ltd filed Critical NEC Yamagata Ltd
Priority to JP5385692A priority Critical patent/JPH05259176A/en
Publication of JPH05259176A publication Critical patent/JPH05259176A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To improve a withstand voltage between a collector and a base together with frequency characteristics in a high frequency transistor having a graft base. CONSTITUTION:After an N<-> type epitaxial layer 2 is formed on an N<+> type semiconductor substrate 1, a P<+> type graft base region 3, a P-type base region 4 and an N<+> type emitter region 7 are formed on the layer 2, and the substrate is used as a collector in a transistor. The transistor has a recess 6 reaching the layer 2 through the substrate directly under a base, and the same conductivity type and high concentration N<+> type region 8 as that of the substrate on the substrate opposed to a collector region. Thus, even if an epitaxial thickness is increased, the collector region directly under the base is short, and hence a collector series resistance is not raised. Accordingly, fT is not reduced. A withstand voltage between the collector and the base can be raised without increasing an epitaxial specific resistance by an amount corresponding to the increase in the epitaxial thickness.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、バイポーラトランジス
タに利用され、特に、グラフトベースを有する高周波ト
ランジスタに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar transistor, and more particularly to a high frequency transistor having a graft base.

【0002】[0002]

【従来の技術】図2は従来の高周波トランジスタの一例
の構造を示す断面図である。図2において、N+ 型半導
体基板1上には、N- 型エピタキシャル層2が形成さ
れ、このN- 型エピタキシャル層2にはP+ 型グラフト
ベース領域3、P型ベース領域4およびN+ 型エミッタ
領域7が形成され、その上に熱酸化膜5、ベース電極
9、およびエミッタ電極10が形成され、N+ 型半導体
基板1の下面にはコレクタ電極11が形成されている。
2. Description of the Related Art FIG. 2 is a sectional view showing the structure of an example of a conventional high frequency transistor. In FIG. 2, an N type epitaxial layer 2 is formed on an N + type semiconductor substrate 1, and a P + type graft base region 3, a P type base region 4 and an N + type epitaxial layer 2 are formed on the N type epitaxial layer 2. An emitter region 7 is formed, a thermal oxide film 5, a base electrode 9 and an emitter electrode 10 are formed thereon, and a collector electrode 11 is formed on the lower surface of the N + type semiconductor substrate 1.

【0003】このような高周波トランジスタは、遮断周
波数を高くするためにベース領域を浅くし、また、ベー
ス広がり抵抗(rbb′)を小さくするためベースより高
濃度でかつ深いグラフトベース領域をベース領域の両側
に形成している。また、遮断周波数は、コレクタ直列抵
抗が大きくなると低下するため、高周波用トランジスタ
が形成されるエピタキシャル層の厚さ(以下、エピ厚と
いう。)は薄いものを使用していた。
In such a high frequency transistor, the base region is made shallow in order to increase the cutoff frequency, and the base region is made high in concentration and deeper than the base in order to reduce the base spreading resistance (r bb ′). Are formed on both sides of. Further, since the cutoff frequency decreases as the collector series resistance increases, a thin epitaxial layer in which a high frequency transistor is formed (hereinafter referred to as an epi thickness) is used.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述した従来の高周波
トランジスタは、遮断周波数を上げるために、グラフト
ベースを形成し、rbb′を下げるだけでなく、エピ厚も
薄くしている。しかし、エピ厚を薄くすることは製造上
規格が厳しい方向に行くため、コストが高くなる欠点が
あり、また、エピ厚が薄いためにコレクタ−ベース間耐
圧(BVCBO )をより高くしようとするとエピタキシャ
ル層の比抵抗を高くしなければならず、そうすると、コ
レクタ容量が大となり、遮断周波数が低下する課題があ
った。
In the above-mentioned conventional high-frequency transistor, in order to increase the cutoff frequency, not only the graft base is formed and r bb ′ is lowered, but also the epi thickness is made thin. However, reducing the epi thickness has the drawback of increasing the cost because the standards are going to be stricter in terms of manufacturing. Also, since the epi thickness is thin, the collector-base breakdown voltage (BV CBO ) is increased. There has been a problem that the resistivity of the epitaxial layer must be increased, which increases collector capacitance and lowers the cutoff frequency.

【0005】本発明の目的は、前記の課題を解決するこ
とにより、周波数特性とともにコレクタ−ベース間耐圧
を向上させた高周波トランジスタからなるバイポーラト
ランジスタを提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems by providing a bipolar transistor which is a high frequency transistor having improved frequency characteristics and collector-base breakdown voltage.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板の
上面に形成されたエピタキシャル層と、このエピタキシ
ャル層の表面に形成されたエミッタ領域、ベース領域お
よびグラフトベース領域と、を有するバイポーラトラン
ジスタにおいて、前記ベース領域の直下の前記半導体基
板の下面に前記半導体基板を貫通し前記エピタキシャル
層の内部に達するように形成された凹部と、この凹部の
表面を含む前記半導体基板の下面に形成された前記半導
体基板と同一導電型の高不純物領域と、この高不純物領
域の表面に形成されたコレクタ電極とを有することを特
徴とする。
The present invention provides a bipolar transistor having an epitaxial layer formed on the upper surface of a semiconductor substrate and an emitter region, a base region and a graft base region formed on the surface of the epitaxial layer. A concave portion formed on the lower surface of the semiconductor substrate immediately below the base region so as to penetrate the semiconductor substrate and reach the inside of the epitaxial layer; and the concave portion formed on the lower surface of the semiconductor substrate including the surface of the concave portion. It is characterized in that it has a high impurity region of the same conductivity type as that of the semiconductor substrate and a collector electrode formed on the surface of this high impurity region.

【0007】[0007]

【作用】半導体基板の下面に形成された凹部は、半導体
基板を貫通してエピタキシャル層の内部に達しているの
で、ベース領域直下のエピタキシャル層の厚さは、ベー
ス領域の下面から凹部までの距離となり、エピ厚を厚く
しても、コレクタ領域が短くなり、さらに高不純物領域
のために、コレクタ直列抵抗が増えないため、遮断周波
数が低下することはない。
Since the recess formed on the lower surface of the semiconductor substrate reaches the inside of the epitaxial layer through the semiconductor substrate, the thickness of the epitaxial layer immediately below the base region is the distance from the lower surface of the base region to the recess. Therefore, even if the epi thickness is increased, the collector region is shortened, and since the collector series resistance does not increase due to the high impurity region, the cutoff frequency does not decrease.

【0008】また、エピ厚が厚くなるため、エピタキシ
ャル層の比抵抗を上げることなくコレクタ−ベース間耐
圧を上げることができる。
Further, since the epi thickness is increased, the collector-base breakdown voltage can be increased without increasing the specific resistance of the epitaxial layer.

【0009】これにより、トランジスタの高周波特性と
ともにコレクタ−ベース間耐圧を上げることが可能とな
る。
This makes it possible to increase the collector-base breakdown voltage as well as the high frequency characteristics of the transistor.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0011】図1は本発明の一実施例のNPNトランジ
スタを示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an NPN transistor according to an embodiment of the present invention.

【0012】本実施例は、N+ 型半導体基板1の上面に
形成されたN- 型エピタキシャル層2と、このエピタキ
シャル層2の表面に形成されたN+ 型エミッタ領域7、
P型ベース領域4およびP+ 型グラフトベース領域3と
を有するNPNトランジスタにおいて、本発明の特徴と
するところの、P型ベース領域4の直下のN+ 型半導体
基板1の下面にN+ 型半導体基板1を貫通しN- 型エピ
タキシャル層2の内部に達するように形成された凹部6
と、この凹部6の表面を含むN+ 型半導体基板1の下面
に形成されたN+ 型領域8と、このN+ 型領域8の表面
に形成されたコレクタ電極11とを有している。
In this embodiment, an N type epitaxial layer 2 formed on the upper surface of an N + type semiconductor substrate 1, an N + type emitter region 7 formed on the surface of the epitaxial layer 2,
In NPN transistor having a P-type base region 4 and the P + -type graft base region 3, at which the feature of the present invention, N + -type semiconductor on the lower surface of the N + -type semiconductor substrate 1 immediately below the P-type base region 4 A recess 6 formed so as to penetrate the substrate 1 and reach the inside of the N type epitaxial layer 2.
And an N + type region 8 formed on the lower surface of the N + type semiconductor substrate 1 including the surface of the recess 6, and a collector electrode 11 formed on the surface of the N + type region 8.

【0013】次に、本実施例の製造方法の概要について
説明する。
Next, an outline of the manufacturing method of this embodiment will be described.

【0014】まず、N+ 型半導体基板1に1015cm-3
のN- 型エピタキシャル層2を8〜10μm形成する。
さらに、エピタキシャル層2の表面に横方向に互いに離
間するように11+ をBCl3 拡散によりP+ 型グラフ
トベース領域3を形成する。さらに、P+ 型グラフトベ
ース領域3の内側でかつ互いに離間した二つの島にまた
がるようにP型ベース領域4を例えば11+ をイオン注
入によりP+ 型グラフトベース領域3より浅く、かつ低
濃度になるように形成する。次に、熱酸化膜5を1μm
程度N+ 型半導体基板1とN- 型エピタキシャル層2の
表面に形成し、同時にN+ 型半導体基板1の裏面にも酸
化膜を形成しベース直下のN+ 型半導体基板1裏面の酸
化膜を選択的にエッチングし、N+ 型半導体基板1を貫
通し、さらにN- 型エピタキシャル層2の内方に達する
までシリコンエッチングし、凹部6を形成する。次に、
P型ベース領域4の内側のエミッタ領域部の熱酸化膜5
を選択的にエッチング除去するとともに、N- 型エピタ
キシャル層2裏面の熱酸化膜をエッチングし、PoCl
3 拡散により、N+ 型エミッタ領域7をP型ベース領域
4の内側に、また、N+ 型領域8をN+ 型半導体基板1
の裏面および凹部6表面に形成する。次に、N+ 型エミ
ッタ領域7およびP+ 型グラフトベース領域3にコンタ
クト開口領域の熱酸化膜5をエッチングし、ベース電極
9、およびエミッタ電極10を形成し、さらに、N+
半導体基板1裏面にNi、AgおよびPtなどを蒸着
し、コレクタ電極11を形成する。このようにして本発
明の一実施例のNPNトランジスタが製造される。
First, 10 15 cm −3 is formed on the N + type semiconductor substrate 1.
And the N type epitaxial layer 2 of 8 to 10 μm is formed.
Further, the P + -type graft base region 3 is formed on the surface of the epitaxial layer 2 so as to be laterally spaced from each other by diffusing 11 B + into BCl 3 . Furthermore, shallower than P + -type graft base region 3 by ion implantation + a P-type base region 4, for example 11 B so as to extend over the two islands spaced P + -type graft base region 3 inside the and each other, and a low concentration To be formed. Next, the thermal oxide film 5 is set to 1 μm.
The degree N + -type semiconductor substrate 1 and the N - -type epitaxial layer formed on the second surface, at the same time N + -type well to form an oxide film on the back surface of the semiconductor substrate 1 N + -type semiconductor substrate 1 rear surface of the oxide film immediately below the base Selective etching is performed to penetrate the N + type semiconductor substrate 1 and further perform silicon etching to reach the inside of the N type epitaxial layer 2 to form a recess 6. next,
Thermal oxide film 5 in the emitter region inside the P-type base region 4
Is selectively removed by etching, and the thermal oxide film on the back surface of the N type epitaxial layer 2 is etched to remove PoCl.
By 3 diffusion, the N + type emitter region 7 is inside the P type base region 4, and the N + type region 8 is the N + type semiconductor substrate 1.
Is formed on the back surface and the surface of the recess 6. Next, the thermal oxide film 5 in the contact opening region is etched in the N + type emitter region 7 and the P + type graft base region 3 to form the base electrode 9 and the emitter electrode 10, and the N + type semiconductor substrate 1 is further formed. Ni, Ag, Pt, etc. are vapor-deposited on the back surface to form the collector electrode 11. In this way, the NPN transistor of the embodiment of the present invention is manufactured.

【0015】[0015]

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ベース
直下に半導体基板を貫通し、かつエピタキシャル層の内
方に達する凹部を有し、かつ、コレクタ領域に面する半
導体基板裏面に基板と同導電型でかつ高濃度の層を有し
ているので、エピ厚を厚くしても、ベース直下のコレク
タ領域が短くできるため、コレクタ直列抵抗が増えるこ
となく、遮断周波数が低下しない効果がある。また、エ
ピ厚が厚くなる分、エピ比抵抗を上げることなくコレク
タ−ベース間耐圧(BVCBO )を上げることができる効
果がある。さらに、エピ厚を従来のように薄いものを使
用しなくてもよいためエピタキシャル層の作り込みが簡
単になり、コストが下がる効果も得られる。
As described above, according to the present invention, a substrate is provided on the back surface of the semiconductor substrate which has a recess which penetrates the semiconductor substrate directly below the base and reaches the inside of the epitaxial layer, and which faces the collector region. Since it has the same conductivity type and high-concentration layer, the collector region directly under the base can be shortened even if the epi thickness is increased, so that the collector series resistance does not increase and the cutoff frequency does not decrease. . Further, as the epi thickness increases, there is an effect that the collector-base breakdown voltage (BV CBO ) can be increased without increasing the epi specific resistance. Furthermore, since it is not necessary to use a thin epi layer as in the conventional case, the epitaxial layer can be easily formed and the cost can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例のNPNトランジスタの断面
図。
FIG. 1 is a sectional view of an NPN transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来例のNPNトランジスタの断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a conventional NPN transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 N+ 型半導体基板 2 N- 型エピタキシャル層 3 P+ 型グラフトベース領域 4 P型ベース領域 5 熱酸化膜 6 凹部 7 N+ 型エミッタ領域 8 N+ 型領域 9 ベース電極 10 エミッタ電極 11 コレクタ電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 N + type semiconductor substrate 2 N type epitaxial layer 3 P + type graft base region 4 P type base region 5 thermal oxide film 6 recess 7 N + type emitter region 8 N + type region 9 base electrode 10 emitter electrode 11 collector electrode

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の上面に形成されたエピタキ
シャル層と、このエピタキシャル層の表面に形成された
エミッタ領域、ベース領域およびグラフトベース領域
と、 を有するバイポーラトランジスタにおいて、 前記ベース領域の直下の前記半導体基板の下面に前記半
導体基板を貫通し前記エピタキシャル層の内部に達する
ように形成された凹部と、 この凹部の表面を含む前記半導体基板の下面に形成され
た前記半導体基板と同一導電型の高不純物領域と、 この高不純物領域の表面に形成されたコレクタ電極とを
有することを特徴とするバイポーラトランジスタ。
1. A bipolar transistor having an epitaxial layer formed on the upper surface of a semiconductor substrate, and an emitter region, a base region and a graft base region formed on the surface of the epitaxial layer, wherein the bipolar transistor is provided directly below the base region. A recess formed on the lower surface of the semiconductor substrate so as to penetrate the semiconductor substrate and reach the inside of the epitaxial layer, and a high-conductivity type same as the semiconductor substrate formed on the lower surface of the semiconductor substrate including the surface of the recess. A bipolar transistor having an impurity region and a collector electrode formed on the surface of the high impurity region.
JP5385692A 1992-03-12 1992-03-12 Bipolar transistor Pending JPH05259176A (en)

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