JPH0535569B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マルチエミツタ形、メツシユエミツ
タ形等の高速スイツチングトランジスタの製造方
法に関する。

〔従来の技術とその問題点〕

トランジスタのスイツチング速度を高めるため
には、ベースの不純物濃度を低くして、トランジ
スタの飽和動作時（スイツチオン時）におけるベ
ース内およびコレクタ高抵抗領域内の蓄積キヤリ
アを低減するのが有利である。

しかし、ベース領域の不純物濃度を低下させる
と、この上に被覆されているSiO₂の膜中または
膜上のNaイオン等の正電荷がベースの表面領域
に影響を及ぼし、高温逆バイアス試験において電
流増幅率h_FEの低下が大きくなり。十分な信頼性
が得られないことがある。また、ベース領域の不
純物濃度を低下させると、ベース抵抗が増大し、
下降時間t_fが長くなる。

上述の如き問題を解決するために、ベースの表
面領域に高不純物濃度領域即ち低抵抗ベース領域
を形成することが行われている。ところが、従来
のトランジスタの低抵抗ベース領域はベース電極
接続用領域即ちベースコンタクト領域としても使
用するためにベース電極の全部が接するように形
成されている。この様にベース電極の全部が接す
るように低抵抗ベース領域を形成すれば、ベース
コンタクトの点では有利であるが、低抵抗ベース
領域以外の低不純物濃度（高抵抗）ベース領域の
効果が十分に生かせないことが判明した。即ち、
ベース電極の全部に接するように低抵抗ベース領
域を設けると、スイツチオン時には、ベース電極
−低抵抗ベース領域−ベース領域（高抵抗ベース
領域）−コレクタ高抵抗領域−コレクタ低抵抗領
域−コレクタ電極から成るダイオード構造部分が
順方向バイアスされ、低抵抗ベース領域から注入
されるキヤリアがベース領域内及びコレクタ高抵
抗領域内に蓄積される。このキヤリアの蓄積量
は、低抵抗ベース領域からベース領域側へのキヤ
リア注入が生じるためにベース領域の不純物濃度
を高めたときと等価となり、低抵抗ベース領域が
形成されなかつたときよりも増加する。従つて、
スイツチオン時におけるベース領域内及びコレク
タ高抵抗領域内の蓄積キヤリアが増加した分、ス
イツチオフ時にこの蓄積キヤリアを消滅させるの
に時間を要し、蓄積時間tstgを長くしてしまう。

一方、トランジスタを構成する際に、基板表面
においてベース・エミツタ間接合に流れる無効ベ
ース電流に基づく電流増幅率h_FEの低下が問題に
なる。

そこで、本発明の目的は高速スイツチング特性
を有すると共に無効ベース電流が少ないトランジ
スタを比較的容易に製造することができる方法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するための本発明は、実施例を
示す図面の符号を参照して説明すると、コレクタ
領域３と、高抵抗ベース領域７と、低抵抗ベース
領域１１と、エミツタ領域１３を備えたトランジ
スタの製造方法において、半導体基板１の第１の
導電形を有する領域の表面上に複数の第１の不純
物拡散阻止膜４を環状に形成する工程と、前記第
１の導電形と反対の第２の導電形の不純物を前記
半導体基板１の厚み方向に拡散させると共に横方
向拡散によつて前記第１の不純物拡散阻止膜４の
下の全領域にも拡散させて前記高抵抗ベース領域
７を形成する工程と、環状に形成された前記複数
の第１の不純物拡散阻止膜４の外縁よりも内側に
環状の開孔９をそれぞれ有する第２の不純物拡散
阻止膜８を形成する工程と、前記開孔９を通して
第２の導電形の不純物を前記高抵抗ベース領域７
の中に拡散して前記低抵抗ベース領域１１を形成
する工程と、次に、前記開孔９の外縁よりも少し
外側に外縁を有し、この外縁よりも内側の全ての
領域を被覆するように形成された複数の第３の不
純物拡散阻止膜１２を形成する工程と、前記第３
の不純物拡散阻止膜１２で被覆されていない領域
を通して第１の導電形の不純物を前記半導体基板
１の厚み方向に拡散させると共に横方向各般によ
つて前記第３の不純物拡散阻止膜１２の下にも拡
散させ、その端部１５が前記第３の不純物拡散阻
止膜１２の下に位置すると共に前の工程において
前記第１及び第２の不純物拡散阻止膜４，８で被
覆されていた領域に位置するように前記エミツタ
領域１３を形成する工程と、前記高抵抗ベース領
域７又は前記高抵抗ベース領域７と前記低抵抗ベ
ース領域１１との両方に接続されるようにベース
電極１８を形成し、前記エミツタ領域１３に接続
されるようにエミツタ電極１７を形成する工程と
を備えているトランジスタの製造方法に係わるも
のである。

［作用及び効果］ 本発明によれば、エミツタ領域１３の端部１５
即ち基板１の表面のベース・エミツタ接合が第
１、第２及び第３の不純物拡散阻止膜４，８，１
２で被覆されていた領域に生じるので、基板１の
表面を通つて流れるベース電流（無効ベース電
流）が少くなる。即ち、第１、第２及び第３の不
純物拡散阻止膜４，８，１２で被覆されていた領
域は露出していた領域に比べて結晶性の劣化が少
なく、無効ベース電流も少ない。

〔実施例〕 次に、第１図〜第５図に基づいて本発明の実施
例に係わるトランジスタ及びその製造方法を説明
する。

まず、第１図Ａに示す如く、コレクタ低抵抗領
域となるn⁺形領域２の上にコレクタ高抵抗領域
となるｎ形領域３が形成されたシリコン基板１を
準備し、これを熱酸化して基板１の上面にSiO₂
膜４を形成する。

次に、ベース拡散を行うために、第１図Ｂ及び
第２図に示す如く、SiO₂膜４を選択的にエツチ
ングして開孔５を形成する。更に、ｐ形不純物で
ある硼素の蒸気を含む雰囲気中で基板１を加熱す
るプレデポジシヨン工程によつて浅くて高不純物
濃度のp⁺形領域６を形成する。一般的なベース
拡散方法では、ｎ形領域３の全表面上に硼素のプ
レデポジシヨン層を形成するが、本実施例ではエ
ミツタ形成予定部１３ａの端部１５ａを覆うよう
にSiO₂膜４を設け、これ以外の部分にプレデポ
ジシヨンによるp⁺形領域６を形成する。

次に、不純物蒸気の存在しない雰囲気で基板１
を加熱してp⁺形領域６の硼素を更に拡散させ、
第１図Ｃに示す如く、ｐ形の高抵抗ベース領域７
を形成する。この工程においてp⁺形領域６の硼
素が横方向にも拡散し、第１図Ｂでp⁺形領域６
を設けなかつた基板表面の下部にもｐ形拡散層が
生じ、一続きの高抵抗ベース領域７が形成され
る。なお、第１図Ｃのベース拡散工程では基板１
の再酸化も行うので、基板１の上面にSiO₂膜８
が形成される。SiO₂膜８の厚みと基板１の上面
形状は微妙に変化してくるが、第１図Ｃ及びＤ〜
Ｇでは一様な厚さのSiO₂膜８が平坦な基板１の
上面に形成されるように描いている。また、基板
１の下面にSiO₂膜が生じること及びこれをエツ
チングによつて除去することは本発明の要旨と無
関係であるから、第１図において基板１の下面の
SiO₂膜が省略されている。

次に、本発明に従う低抵抗ベース領域を形成す
るために、第１図Ｄ及び第３図に示す如くSiO₂
膜８を選択的にエツチングして開孔９を形成し、
更に、硼素拡散のプレデポジシヨンによつてp⁺⁺
形領域１０を形成する。p⁺⁺形とは、後述のp⁺形
低抵抗ベース領域１１よりも高不純物濃度である
ことを示す。なお、この工程においても、第３図
に示す如くエミツタ形成予定部１３ａの端部１５
ａをSiO₂膜８で覆う。

次に、p⁺⁺形領域１０の硼素のドライブインに
よつて、第１図Ｅに示す如くp⁺形の低抵抗ベー
ス領域１１及びSiO₂膜１２を形成する。低抵抗
ベース領域１１は、ｐ形ベース領域７よりも高い
平均不純物濃度を有する。p⁺形低抵抗ベース領
域１１は、第３図の環状の開孔９及びp⁺⁺形領域
１０に対応して環状に形成されている。ここで重
要なことは、p⁺形低抵抗ベース領域１１を円形
に形成せずに、ｐ形の高抵抗ベース領域７を囲む
ようにドーナツ状に形成したことである。低抵抗
ベース領域１１によつて囲まれたｐ形部分７ａに
は後の工程でベース電極１８が接続される。

次に、第４図に示す如くSiO₂膜１２を選択的
に残し、ｎ形不純物である燐のプレデポジシヨン
でエミツタ用n⁺⁺形領域２０を形成する。しかる
後、燐をドライブインさせることにより、第１図
Ｆに示す如くn⁺形エミツタ領域１３を形成する。
第１図Ｆ及び第５図から明らかな如く、エミツタ
領域１３の端部１５は低抵抗ベース領域１１に接
している。また、この例では、エミツタ領域１３
が低抵抗ベース領域１１よりも薄く形成され、エ
ミツタ領域１３の側面部の全部が低抵抗ベース領
域１１で覆われている。エミツタ領域１３をこの
予定部１３ａに一致する様に形成すれば、第２
図、第３図、及び第４図から明らかな如く、３つ
のプレデポジシヨン工程で形成されたp⁺形領域
６、p⁺⁺形領域１０、n⁺⁺形領域１３ａのいずれ
にも対応しないようにエミツタ領域１３の端部１
５が位置する。これにより、基板１の表面領域に
おけるベース・エミツタ間接合の信頼性が大幅に
向上する。

次に、エミツタ及びベース電極を形成するため
に、第１図Ｇに示す如くSiO₂膜１４を選択的に
エツチングしてエミツタ用開孔１６ａとベース用
開孔１６ｂを形成し、ここにAlの蒸着と選択エ
ツチングによりエミツタ電極１７およびベース電
極１８を形成する。基板１の裏面には、TiとNi
を順次蒸着してコレクタ電極１９を形成する。ベ
ース電極１８は、ドーナツ状の低抵抗ベース領域
１１で囲まれたｐ形部分７ａに接し且つ低抵抗ベ
ース領域１１の内周部に接している。

しかる後、チツプ化工程、パツケージング工程
を設けてトランジシタを完成させる。

このトランジスタは次の利点を有する。

(a) ベース電極１８、低抵抗ベース領域１１の１
部と接触してはいるが、主として高抵抗ベース
領域７と接触している。従つて、スイツチオン
時に高抵抗ベース領域７及びコクタ高抵抗領域
３に蓄積されるキヤリアの量が少なくなり、高
速スイツチング特性が得られる。

(b) p⁺形領域６を選択的に形成し、エミツタ領
域１３の端部１５をp⁺形領域６に対応させな
いので、ベース・エミツタ間接合の信頼性が高
くなる。すなわち、プレデポジシヨン工程で形
成されたp⁺形領域６の表面領域は、この他の
表面領域に比較し、結晶性等の点で劣化してい
る。もし、この劣化した部分にベース・エミツ
タ間接合を設けると、この表面領域を流れる無
効ベース電流が多くなり、動作寿命試験でh_EF
の低下する等の問題が生じるが、本実施例の如
く、p⁺形領域６に対応していない結晶性の良
い領域にベース・エミツタ間接合端部を設けれ
ば、無効ベース電流が抑制され、信頼性が向上
する。更に、P⁺⁺形領域１０もエミツタ領域１
３の端部１５と対応させておらず同じく信頼性
が向上する。

(c) ベース電極１８とエミツタ領域１３との間に
は、従来と同様に低抵抗ベース領域１１が配置
されているので、スイツチオフ時の下降時間t_f
を短かくする効果、及び高温逆バイアス試験結
果を良くする効果は従来と同様に得られる。

〔変形例〕

本発明は、上述の実施例に限定されるものでな
く、例えば次の変形例が可能なものである。

(イ) マルチエミツタ形トランジスタ、くし歯状に
エミツタ及びベースを有するトランジスタにも
適用可能である。

(ロ) ベース電極１８をp⁺形の低抵抗ベース領域
１１に接しないように形成してもよい。

(ハ) p⁺形の低抵抗ベース領域１１をエミツタ領
域１３にに接しないように形成してもよい。

(ニ) エミツタ領域１３を形成した後に低抵抗ベー
ス領域１１を形成してもよい。

(ホ) プレデポジシヨン工程を設けて２段階拡散さ
せる代りに、ドープドオキサイドによる拡散方
法、又はイオン注入法でプレデポジシヨン層を
形成し、これをドライブインする方法等を採用
してもよい。

(ヘ) ベース電極１８のオーミツク接触に問題が生
じる場合は、ベース領域に３種類の不純物濃度
領域を設けてもよい。すなわち、低抵抗ベース
領域１１よりは抵抗が高いが、ｐ形高抵抗ベー
ス領域７よりは抵抗が低い領域をベース電極１
８の下部に設けてもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ〜Ｇは本発明の実施例に係わるトラン
ジスタを製造工程順に示す断面図であり、この内
Ｂは第２図のＢ−Ｂ断面図、Ｄは第３図Ｄ−Ｄ断
面図、Ｇは第５図のＧ−Ｇ断面図である。第２
図、第３図、第４図、及び第５図はトランジスタ
を製造工程順に示す平面図である。 ３……コレクタ領域、４……SiO₂膜、６……
p⁺形領域、７……ベース電極、１１……低抵抗
ベース領域、１３……エミツタ領域、１８……ベ
ース領域。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ コレクタ領域３と、高抵抗ベース領域７と、
   低抵抗ベース領域１１と、エミツタ領域１３とを
   備えたトランジスタの製造方法において、 半導体基板１の第１の導電形を有する領域の表
   面上に複数の第１の不純物拡散阻止膜４を環状に
   形成する工程と、 前記第１の導電形と反対の第２の導電形の不純
   物を前記半導体基板１の厚み方向に拡散させると
   共に横方向拡散によつて前記第１の不純物拡散阻
   止膜４の下の全領域にも拡散させて前記高抵抗ベ
   ース領域７を形成する工程と、 環状に形成された前記複数の第１の不純物拡散
   阻止膜４の外縁よりも内側に環状の開孔９をそれ
   ぞれ有する第２の不純物拡散阻止膜８を形成する
   工程と、 前記開孔９を通して第２の導電形の不純物を前
   記高抵抗ベース領域７の中に拡散して前記低抵抗
   ベース領域１１を形成する工程と、 次に、前記開孔９の外縁よりも少し外側に外縁
   を有し、この外縁よりも内側の全ての領域を被覆
   するように形成された複数の第３の不純物拡散阻
   止膜１２を形成する工程と、 前記第３の不純物拡散阻止膜１２で被覆されて
   いない領域を通して第１の導電形の不純物を前記
   半導体基板１の厚み方向に拡散させると共に横方
   向拡散によつて前記第３の不純物拡散阻止膜１２
   の下にも拡散させ、その端部１５が前記第３の不
   純物拡散阻止膜１２の下に位置すると共に前の工
   程において前記第１及び第２の不純物拡散阻止膜
   ４，８で被覆されていた領域に位置するように前
   記エミツタ領域１３を形成する工程と、 前記高抵抗ベース領域７又は前記高抵抗ベース
   領域７と前記低抵抗ベース領域１１との両方に接
   続されるようにベース電極１８を形成し、前記エ
   ミツタ領域１３に接続されるようにエミツタ電極
   １７を形成する工程とを備えていることを特徴と
   するトランジスタの製造方法。