JPH05304160A - 半導体装置およびその製法 - Google Patents

半導体装置およびその製法

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JPH05304160A
JPH05304160A JP11004892A JP11004892A JPH05304160A JP H05304160 A JPH05304160 A JP H05304160A JP 11004892 A JP11004892 A JP 11004892A JP 11004892 A JP11004892 A JP 11004892A JP H05304160 A JPH05304160 A JP H05304160A
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JP
Japan
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region
emitter
collector
substrate
bipolar transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP11004892A
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English (en)
Inventor
Tomohito Nakamura
智史 中村
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 寄生容量をなくして素子の高速化を図ること
ができると共に、マスク数を減らして素子の微細化を容
易に達成することができるバイポーラトランジスタを有
する半導体装置およびその製法を提供する。 【構成】 基板上にエミッタ、コレクタおよびベースの
各領域が形成されたバイポーラトランジスタであって、
前記各領域が絶縁膜を介して基板上に横方向に形成され
ている。エミッタ領域およびコレクタ領域と、ベース領
域とはマスクを使用せずに、それぞれ電極と接続用の金
属膜の段差を利用したエッチバックにより形成されてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置およびその製
法に関する。さらに詳しくは、寄生容量をなくして素子
の高速化を図ることができるとともにマスク数を減らし
て素子の微細化を容易に達成することができる自己整合
のバイポーラトランジスタを有する半導体装置およびそ
の製法に関する。
【0002】
【従来の技術】バイポーラトランジスタは、その高速性
および高駆動能力故に、現在、種々の用途に用いられ、
ディスクリートとしてまたはICやLSIの中に形成さ
れている。従来のICなどに組み込まれたバイポーラト
ランジスタ部分の断面構造を図8に示す。
【0003】図8は通常の横型バイポーラトランジスタ
部分の構造図で、p型半導体基板11上にn型エピタキシ
ャル層が形成されコレクタ領域12とし、その表面に拡散
またはイオン注入法によりp- 型のベース領域13、n+
型のエミッタ領域14が形成され、ベース領域13の電極取
り出し部分にはp+ 型の高濃度領域15が形成されてい
る。また、コレクタ領域12となるエピタキシャル層と半
導体基板11との境界にはコレクタ寄生抵抗を防止するた
めの埋込層16が形成され、このトランジスタ部分を他の
領域と電気的に分離するためのアイソレーション17が両
側に形成されている。基板の表面にはSiO2 などの保
護膜18が形成され、各素子を分離するための厚い酸化膜
のフィールド絶縁膜19が形成されている。コレクタ領域
12およびエミッタ領域14との電極接続は薄いエミッタ拡
散層を形成するため、半導体領域との接続部分に多結晶
シリコンで形成されたコンタクト電極21、22がそれぞれ
形成され、さらに絶縁膜20を介してAlなどでコレクタ
電極23、ベース電極24、エミッタ電極25がそれぞれ形成
されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来のバイポーラトランジスタにおいては、トランジ
スタ部分と基板部分とが完全に分離されていないため、
寄生容量、寄生抵抗などが発生し、素子の高速性を妨げ
るという問題がある。また、ベース領域を形成するため
のマスクとエミッタ領域およびコレクタ領域を形成する
ためのマスクとを別々に用意する必要があり、さらにこ
れらのマスクのアラインメントマージンを見込む必要が
あるため、素子の微細化を図ることが困難であるという
問題がある。
【0005】さらに、横方向の素子と素子を分離するL
OCOS構造を要するため、素子の分離幅が大きいとい
う問題もある。
【0006】本発明は、叙上の事情に鑑み、前記従来技
術の有する欠点が解消されたバイポーラトランジスタを
提供することを目的とする。すなわち、本発明の目的
は、素子の高速化が可能であり、かつ素子の微細化を容
易に達成することができるバイポーラトランジスタを提
供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
基板上にエミッタ、ベースおよびコレクタの各領域が形
成されたバイポーラトランジスタを有する半導体装置で
あって、前記各領域が絶縁基板上に直接横方向に形成さ
れてなるバイポーラトランジスタを有することを特徴と
している。
【0008】また本発明の半導体装置の製法は、(a)
絶縁基板上にエミッタ領域およびコレクタ領域にそれぞ
れ電気的に接続される金属膜が対向して形成され、
(b)該絶縁基板上に第1導電型の半導体層が形成さ
れ、エッチバックにより前記金属膜の対向面にエミッタ
領域およびコレクタ領域が形成され、(c)該絶縁基板
上に第2導電型の半導体層が形成され、エッチバックに
より前記エミッタ領域およびコレクタ領域の対向部分の
みに前記第2導電型の半導体層を残してベース領域が形
成され、(d)該絶縁基板の表面に絶縁膜が形成され、
各領域の電極が形成されてバイポーラトランジスタが構
成されてなることを特徴としている。
【0009】
【作用】本発明のバイポーラトランジスタにおいては基
板と素子部分とが絶縁膜により完全に分離されているの
で、寄生容量がなくなる。
【0010】また、エミッタ領域およびコレクタ領域
と、ベース領域とをそれぞれエッチバックで形成してい
るため、これら領域を形成するためのマスクが不要でマ
スク数を減らすことができると共に、マスクによるアラ
イメントマージンを見込む必要がなく、微細化を図れ
る。
【0011】
【実施例】以下、添付図面を参照しつつ本発明のバイポ
ーラトランジスタ部分を詳細に説明する。
【0012】図1は本発明の半導体装置のバイポーラト
ランジスタ部分の一実施例の断面説明図である。図1に
おいて、1はシリコンなどからなる半導体基板であり、
該半導体基板1上にシリコン酸化膜、シリコンチッ化膜
などの絶縁膜2が形成され絶縁基板としている。絶縁膜
2上には第1導電型の半導体層で形成されたエミッタ領
域4a、コレクタ領域4bが形成され、さらにそのあい
だには第2導電型の半導体層でベース領域5aが形成さ
れると共に、エミッタ領域4a、コレクタ領域4bとそ
れぞれ電気的接続された金属膜3a、3bが形成されて
いる。これらの上に保護膜9が形成され、コンタクトホ
ールを形成してエミッタ電極6、ベース電極7、コレク
タ電極8がそれぞれ形成され、バイポーラトランジスタ
部分が構成されている。
【0013】前述の説明では、絶縁基板として半導体基
板上にシリコン酸化膜などの絶縁膜を形成した例で説明
したが、このような半導体基板を使用すると他の素子と
共にICを形成するばあいに便利であるが、その他にガ
ラス基板、サファイヤなどの絶縁基板を使用してその上
に半導体層を形成することもできる。
【0014】また、半導体層としては、ポリシリコンな
どの多結晶半導体層や炭化ケイ素(SiC)層などを使
用すればCVD法で容易に絶縁基板上に形成することが
できる。この半導体層の厚さは金属膜3a、3bとほぼ
同じ厚さに形成されるが、2〜3μmの厚さであれば、
幅が1〜2μmとなり、トランジスタの動作領域として
充分である。またベース領域の幅は0.5 〜2μm位にな
るように形成するのがトランジスタの特性上から好まし
い。
【0015】さらに、金属膜3a、3bはエミッタ領域
4a、コレクタ領域4bからそれぞれ電気的に外部端子
に接続するためのものであるが、あとの熱処理温度(10
00℃以上)に耐えるものである必要があり、タングステ
ンやチタンなどの高融点金属であることが望ましい。
【0016】この構成にすることにより、絶縁基板上に
完全に隔離してバイポーラトランジスタを構成すること
ができ、寄生容量のない高特性の素子がえられる。
【0017】この半導体装置のバイポーラトランジスタ
部分の製法について説明する。
【0018】まず絶縁基板1、2上にエミッタ領域4
a、コレクタ領域4bとそれぞれ電気的に接続される金
属膜3a、3bが形成される。具体的には全面に金属膜
を形成し、エミッタ、ベース、コレクタの各領域形成場
所をエッチング除去することにより金属膜3a、3bが
対向して形成されるが、別々に形成するなど、他の方法
で形成されてもよい。
【0019】つぎに、対向した金属膜3a、3bの間隙
および金属膜3a、3b上に第1導電型の半導体層を形
成し、エッチバックをすることにより断面が1/4 円形状
のサイドウォールの形で半導体層が金属膜3a、3bの
対向面側に形成され、エミッタ領域4a、コレクタ領域
4bがそれぞれ形成される。
【0020】さらに第2導電型の半導体層をエミッタ領
域4aとコレクタ領域4bの間隙および金属膜3a、3
b上に形成し、再度エッチバックすることにより、エミ
ッタ領域4aとコレクタ領域4bとのあいだにのみ第2
導電型の半導体層のベース領域5aが形成される。
【0021】つぎに、絶縁膜が全面に形成され、エミッ
タ電極6、ベース電極7、コレクタ電極8がそれぞれ形
成されることにより本発明の半導体装置のトランジスタ
部分が形成される。エミッタ電極6およびコレクタ電極
8はそれぞれ金属膜3a、3bと接続させることによ
り、狭いエミッタ領域4a、コレクタ領域4bに直接コ
ンタクトをとる必要がなく、簡単に信頼性良く形成され
る。
【0022】ここで絶縁基板、半導体層および金属膜は
前述のような材料を使用できるが、金属膜3a、3bの
形成法はスパッタリング法、蒸着法やMOCVD法など
の方法で形成でき、またエッチングはリソグラフィ工程
により材料に応じたエッチング液やRIE法、イオンミ
リングなどの既知の方法により行われる。
【0023】さらに、半導体層の形成法もCVD法など
の既知の方法で形成でき、エッチバックはRIE法など
のエッチング法により行われる。他の絶縁膜形成や電極
膜形成も従来技術の使用により行われる。
【0024】実施例1 つぎに、本発明のバイポーラトランジスタ部分の具体的
製法例を図2〜7に基づき説明する。
【0025】まず、シリコン基板1上にLP−CVD装
置を用いて、TEOS(Si(OC2 5 4 )を80sc
cmの流量で該装置内に導入し、750 ℃、1Torrの条件下
でシリコン酸化膜2を堆積させる。さらに該シリコン酸
化膜2の上にスパッタ法によりタングステン膜を堆積さ
せる。ついで、該タングステン膜の上にフォトレジスト
膜を塗布し、1枚目のマスクでパターニングして、タン
グステン膜の開口部10を形成する(図2参照)。
【0026】つぎに、図3に示すようにn型のポリシリ
コン(多結晶シリコン)層4をLP−CVD装置でSi
4 120 sccm、PH3 50sccm、650 ℃および0.2 Torrの
条件下で全面に堆積させた。ついで、RIE法により、
前記ポリシリコン層をエッチバックし、タングステン膜
の開口部の両側部に図4に示されるような断面が1/4円
形状のサイドウォール4a、4bが残る程度にn型ポリ
シリコン層を除去した。そののち、p型のポリシリコン
層5をLP−CVD装置でSiH4 120 sccm、B2 6
50sccm、650 ℃および0.2 Torrの条件下で全面に堆積さ
せた。
【0027】ついで、RIE法によりp型ポリシリコン
層を、前記エッチバック工程で残したn型ポリシリコン
層のあいだをうめて前記タングステンと略同一レベルに
なる程度にエッチングする。そののち、LP−CVD装
置を用いて、TEOSを80sccmの流量で該装置内に導入
し、750 ℃、1Torrの条件下シリコン酸化膜9を全面に
堆積させた。
【0028】最後に、RIE法によりコンタクトホール
を形成し、エミッタ電極6、ベース電極7およびコレク
タ電極8を形成することにより、バイポーラトランジス
タ部分が完成した。
【0029】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明の半導体装
置のバイポーラトランジスタにおいては、基板と素子部
分とが絶縁材により完全に分離されているので、寄生容
量や寄生抵抗などがなくなり、素子の高速化を図ること
ができる。また、エミッタ領域およびコレクタ領域と、
ベース領域とを電極との接続用の金属膜の段差を利用し
たエッチバックにより形成しているので、エミッタ、コ
レクタ領域やベース領域を形成するためのマスクが不要
で、マスク数を減らすことができ、素子の微細化を容易
に達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体装置のバイポーラトランジスタ
部分の一実施例の断面図である。
【図2】本発明のバイポーラトランジスタ部分の一実施
例の工程断面図である。
【図3】本発明のバイポーラトランジスタ部分の一実施
例の工程断面図である。
【図4】本発明のバイポーラトランジスタ部分の一実施
例の工程断面図である。
【図5】本発明のバイポーラトランジスタ部分の一実施
例の工程断面図である。
【図6】本発明のバイポーラトランジスタ部分の一実施
例の工程断面図である。
【図7】本発明のバイポーラトランジスタ部分の一実施
例の工程断面図である。
【図8】従来のバイポーラトランジスタの断面説明図で
ある。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 絶縁膜 3a、3b 金属膜 4a エミッタ領域 4b コレクタ領域 5a ベース領域

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上にエミッタ、ベースおよびコレク
    タの各領域が形成されたバイポーラトランジスタを有す
    る半導体装置であって、前記各領域が絶縁基板上に直接
    横方向に形成されてなるバイポーラトランジスタを有す
    る半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記エミッタ領域およびコレクタ領域が
    第1導電型のポリシリコンで形成され、前記ベース領域
    が第2導電型のポリシリコンで形成されてなる請求項1
    記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 (a)絶縁基板上にエミッタ領域および
    コレクタ領域にそれぞれ電気的に接続される金属膜が対
    向して形成され、(b)該絶縁基板上に第1導電型の半
    導体層が形成され、エッチバックにより前記金属膜の対
    向面にエミッタ領域およびコレクタ領域が形成され、
    (c)該絶縁基板上に第2導電型の半導体層が形成さ
    れ、エッチバックにより前記エミッタ領域およびコレク
    タ領域の対向部分のみに前記第2導電型の半導体層を残
    してベース領域が形成され、(d)該絶縁基板の表面に
    絶縁膜が形成され、各領域の電極が形成されてバイポー
    ラトランジスタが構成されてなる半導体装置の製法。
  4. 【請求項4】 前記トランジスタのエミッタ電極および
    コレクタ電極が前記絶縁基板上に形成された金属膜に接
    続され、該金属膜を介して前記エミッタ領域およびコレ
    クタ領域と接続されるように形成される請求項3記載の
    半導体装置の製法。
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