JPH0541384A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPH0541384A
JPH0541384A JP19634391A JP19634391A JPH0541384A JP H0541384 A JPH0541384 A JP H0541384A JP 19634391 A JP19634391 A JP 19634391A JP 19634391 A JP19634391 A JP 19634391A JP H0541384 A JPH0541384 A JP H0541384A
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久 武村
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Abstract

(57)【要約】 【目的】バイボーラトランジスタのコレクタ領域とベー
ス引出し用多結晶シリコン膜との間の絶縁性の低下,容
量の増加を生じることなくベース抵抗を低下させる。 【構成】ベース領域10aとベース引出し用P型多結晶
シリコン膜6との間に高濃度のP型多結晶シリコン膜9
を形成することによりベース領域10aとほぽ同濃度で
高抵抗のP型多結晶シリコン膜10bの膜厚を最小限に
抑え、ベース領域10aからベース引出し用多結晶シリ
コン膜6までの間の接続抵抗を低減させる。

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に関し、特に
浅いベース層を有するバイポーラ型トランジスタに関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体装置は図4に示すように、
P型シリコン基板上に設けたN型埋込コレクタ層2及び
N型のエピタキシャル成長層3と、エピタキシャル成長
層3上に開口部を有する窒化シリコン膜5と、ベース引
出し電極となるP型の多結晶シリコン膜6と、開口部の
エピタキシャル成長層3上に形成されたP型のベース領
域10aと、ベース領域10aとP型多結晶シリコン膜
6とを接続するP型多結晶シリコン膜10bと、P型多
結晶シリコン膜6を覆う酸化シリコン膜7,8,と、エ
ミッタ領域13と、エミッタ電極を構成するN型の多結
晶シリコン膜12及びアルミニウム電極14とにより構
成されていた。(特願平2−98116号参照)ここ
で、特にベース領域10aとP型多結晶シリコン膜10
bとは分子線エピタキシャル成長法により同時にP型不
純物原子を添加し形成されていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
では、厚さが0.1μm以下のベース領域を安定に形成
するため、分子線エピタキシャル成長法を採用してベー
ス領域10aを選択成長させると同時にベース引出し用
の多結晶シリコン膜6と接続するP型多結晶シリコン膜
10bを形成していた。この構成ではベース領域10a
とP型多結晶シリコン膜10bの不純物濃度が同じであ
り、接続用のP型多結晶シリコン膜10bの膜厚つまり
ベース領域10aとベース引出し用多結晶シリコン膜6
との距離が大きくなるとベース抵抗が増大する。
【0004】また、ベース領域を浅く形成すると、エピ
タキシャル成長層3から成長するベース領域10aと、
ベース引き出し用のP型多結晶シリコン膜6から下方に
成長するP型多結晶シリコン膜10bとが接しなくなる
という問題がある。
【0005】また、窒化シリコン膜5を浅くし、ベース
領域10aとP型多結晶シリコン膜10bを接続し、ベ
ース抵抗の低減を行うと窒化シリコン膜6の絶縁性が低
下し、ベース引出し用P型多結晶シリコン膜6とエピタ
キシャル成長層3が短絡するという問題があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置は、
一導電型半導体基板上に設けた逆導電型のコレクタ領域
と、前記コレクタ領域上に順次積層して設けた絶縁膜及
び一導電型の第1の多結晶シリコン膜と、前記第1の多
結晶シリコン膜及び絶縁膜を貫通して設け且つ前記絶縁
膜の側面をエッチングして第1の多結晶シリコン膜の下
面の一部を露出させた開口部と、前記開口部のコレクタ
領域上に設けた一導電型のベース領域と、前記第1の多
結晶シリコン膜の下面に接続して設けた高濃度一導電型
の第2の多結晶シリコン膜と、前記コレクタ領域上に設
けて前記第2の多結晶シリコン膜と接続する一導電型の
第3の多結晶シリコン膜と、前記開口部の第1,第2及
び第3の多結晶シリコン膜の側壁に設けた絶縁性スペー
サと、前記スペーサの内側の前記ベース領域の表面に設
けた逆導電型のエミッタ領域とを備えている。
【0007】本発明の半導体装置の製造方法は、一導電
型半導体基板上に逆導電型のコレクタ領域を形成する工
程と、前記コレクタ領域の上に第1及び第2の絶縁膜と
一導電型の第1の多結晶シリコン膜と第3の絶縁膜を順
次堆積して設ける工程と、前記第3の絶縁膜及び第1の
多結晶シリコン膜を選択的に順次異方性エッチングして
開口部を設け前記開口部を含む表面に第4の絶縁膜を堆
積してエッチバックし前記開口部の側壁にのみ前記第4
の絶縁膜を残して第1のスペーサを形成する工程と、前
記第4及び第1の絶縁膜をマスクとして前記第2の絶縁
膜をエッチングし前記第1の多結晶シリコン膜の下面を
露出させる工程と、前記第1の多結晶シリコン膜の下面
に高濃度一導電型の第2の多結晶シリコン膜を選択成長
させる工程と、前記開口部の第1の絶縁膜をエッチング
除去した後前記コレクタ領域の表面に一導電型のベース
領域を成長させると同時に前記第2の多結晶シリコン膜
の表面に一導電型の第3の多結晶シリコン膜を堆積して
前記ベース領域と接続させる工程と、前記開口部を含む
表面に第5の絶縁膜を堆積してエッチバックし前記開口
部の側壁にのみ第5の絶縁膜を残して第2のスペーサを
形成する工程と、前記開口部を含む表面に逆導電型の多
結晶シリコン膜を堆積し、熱処理により前記ベース領域
の表面に逆導電型不純物を拡散してエミッタ領域を形成
する工程とを含んで構成される。
【0008】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
【0009】図1(a)〜(c)及び図2(a)〜
(c)は本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順に示した半導体チップの断面図である。
【0010】まず、図1(a)に示すように、P型シリ
コン基板1の上に例えばヒ素原子を含むN型の埋込コレ
クタ層2を選択的に形成し、埋込コレクタ層2を含む表
面にN型のエピタキシャル成長層3を0.8μmの厚さ
に形成する。次に、エピタキシャル成長層3の表面を熱
酸化して厚さ50nmの酸化シリコン膜4を形成し、酸
化シリコン膜4の上にCVD法により窒化シリコン膜5
を0.15μmの厚さに堆積する。次いで、ホウ素原子
を約1019〜1020cm-3の濃度に添加したP型多結晶
シリコン膜6を0.2μmの厚さに堆積し、P型多結晶
シリコン膜6の上に酸化シリコン膜7をCVD法により
0.2μmの厚さに堆積する。
【0011】次に、図1(b)に示すように、写真蝕刻
法により酸化シリコン膜7とP型多結晶シリコン膜6を
選択的に異方性エッチングして開口部を設ける。
【0012】次に、図1(c)に示すように、開口部を
含む表面に酸化シリコン膜を0.2μmの厚さに堆積
し、異方性エッチングによりエッチバックし開口部の側
壁にのみ酸化シリコン膜8を残して第1のスペーサを形
成する。次に、リン酸により開口部の窒化シリコン膜5
の側面を横方向へ0.4μmの幅にエッチングしてP型
多結晶シリコン膜6の下面を露出させる。次に、分子線
エピタキシャル成長法によりホウ原子を3×1019cm
-3の濃度に添加したP型多結晶シリコン膜9をP型多結
晶シリコン膜6の下面に選択成長させ0.1μmの厚さ
に形成する。このP型シリコン膜9の成長時にはエピタ
キシャル成長層3の上は酸化シリコン膜4で覆われてい
るためシリコン膜が成長することは無い。
【0013】次に、図2(a)に示すように、窒化シリ
コン膜5をマスクとして開口部の酸化シリコン膜4を弗
化水素酸によりエッチングして除去し、露出したエピタ
キシャル成長層3の表面及び多結晶シリコン膜9の表面
に分子線エピタキシャル成長法で5×1018cm-3のホ
ウ素原子を添加した厚さ70nmのベース領域10aお
よび厚さ30nmのP型多結晶シリコン膜10bを同時
に成長する。ここで、分子線エピタキシャル成長法の代
りに高真空CVD成長法を用いても良い。
【0014】次に、図2(b)に示すように、開口部を
含む表面に減圧CVD法により酸化シリコン膜を0.2
μmの厚さに堆積して異方性エッチングによりエッチバ
ックし開口部の側壁にのみ酸化シリコン膜11を残して
第2のスペーサを形成する。
【0015】次に、図2(c)に示すように、開口部を
含む表面にCVD法により多結晶シリコン膜を0.2μ
mの厚さに堆積してヒ素原子をイオン注入し、N型の多
結晶シリコン膜12を形成し、熱処理によりN型多結晶
シリコン膜12よりベース領域10aの表面に不純物を
拡散してエミッタ領域13を形成する。次に、N型多結
晶シリコン膜12上にアルミニウム層を堆積し、アルミ
ニウム層及びN型多結晶シリコン膜12を選択的に順次
エッチングしてアルミニウム電極14を形成する。
【0016】ここで、ベース引き出し用のP型多結晶シ
リコン膜6とベース領域10aの間は高濃度のP型多結
晶シリコン膜9と低濃度のP型多結晶シリコン膜10b
とにより接続されているが、高抵抗の低濃度P型多結晶
シリコン膜10bの幅は最小限に抑えられるために、ベ
ース抵抗が大きく増大することは無い。
【0017】本実施例ではベース引出し用のP型多結晶
シリコン膜6のの下層絶縁膜として窒化シリコン膜5を
用いスペーサおよび上層絶縁膜として酸化シリコン膜
8,11,7を用いたが、下層絶縁膜として酸化シリコ
ン膜を用いスペーサおよび上層絶縁膜として窒化シリコ
ン膜を用いても良く、また、これらの多層膜を使用して
も良い。
【0018】図3は本発明の第2の実施例を示す半導体
チップ断面図である。
【0019】図3に示すように、ベース領域15a及び
P型多結晶シリコン膜15bがゲルマニウム原子をシリ
コン中に添加したシリコンゲルマニウム混晶にホウ素原
子を添加して形成した以外は第1の実施例と同様の構成
を有している。バイボーラトランジスタの高性能化には
ベース幅を薄くすることが必要であるが、コレクタベー
ス耐圧の劣化を防止するために、不純物原子の濃度を高
く設定するため、hFE特性が低下する。このhFE低下に
対応するため、シリコンゲルマニウム混晶でベース領域
を構成することは有効である。このようにベース薄膜化
のためにベース領域15aの幅を40nmとした場合で
も、本実施例では高濃度のP型多結晶シリコン膜9を
0.14μmの厚さに成長し、厚さ20nmのゲルマニ
ウムを添加したP型多結晶シリコン膜15bを介してベ
ース領域15aと接続しているため、ベース引出し用の
P型多結晶シリコン膜6とエピタキシャル成長層3との
絶縁膜厚はベース幅に依らず一定であり、絶縁性,容量
のいずれにおいても問題が生じることは無い。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、ベース引
出し用の一導電型多結晶シリコン膜と選択エピタキシャ
ル成長により形成されるベース領域との間にベース領域
形成と同時に形成される一導電型多結晶シリコン膜及び
高濃度の不純物を導入して選択的に形成される低抵抗の
一導電型多結晶シリコン膜を介在させて接続することに
より、ベース領域引出抵抗を低減させることができると
いう効果を有する。
【0021】その結果、従来の高抵抗の多結晶シリコン
膜によってのみ接続される場合と比べて、例えば50n
mのベース幅の場合、接続部の抵抗が1/5に低下し、
ベース抵抗値を15%低減することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図。
【図2】本発明の第1の実施例を説明するための工程順
に示した半導体チップの断面図。
【図3】本発明の第2の実施例を示す半導体チップの断
面図。
【図4】従来の半導体装置の一例を示す半導体チップの
断面図。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N型埋込コレクタ層 3 エピタキシャル成長層 4,7,8,11 酸化シリコン膜 5 窒化シリコン膜 6,9,10b,15b P型多結晶シリコン膜 10a,15a ベース領域 12 N型多結晶シリコン膜 13 エミッタ領域 14 アルミニウム電極

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型半導体基板上に設けた逆導電型
    のコレクタ領域と、前記コレクタ領域上に順次積層して
    設けた絶縁膜及び一導電型の第1の多結晶シリコン膜
    と、前記第1の多結晶シリコン膜及び絶縁膜を貫通して
    設け且つ前記絶縁膜の側面をエッチングして第1の多結
    晶シリコン膜の下面の一部を露出させた開口部と、前記
    開口部のコレクタ領域上に設けた一導電型のベース領域
    と、前記第1の多結晶シリコン膜の下面に接続して設け
    た高濃度一導電型の第2の多結晶シリコン膜と、前記コ
    レクタ領域上に設けて前記第2の多結晶シリコン膜と接
    続する一導電型の第3の多結晶シリコン膜と、前記開口
    部の第1,第2及び第3の多結晶シリコン膜の側璧に設
    けた絶縁性スペーサと、前記スペーサの内側の前記ベー
    ス領域の表面に設けた逆導電型のエミッタ領域とを備え
    たことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 ベース領域がシリコン・ゲルマニウム混
    晶である請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 一導電型半導体基板上に逆導電型のコレ
    クタ領域を形成する工程と、前記コレクタ領域の上に第
    1及び第2の絶縁膜と一導電型の第1の多結晶シリコン
    膜と第3の絶縁膜を順次堆積して設ける工程と、前記第
    3の絶縁膜及び第1の多結晶シリコン膜を選択的に順次
    異方性エッチングして開口部を設け前記開口部を含む表
    面に第4の絶縁膜を堆積してエッチバックし前記開口部
    の側壁にのみ前記第4の絶縁膜を残して第1のスペーサ
    を形成する工程と、前記第4及び第1の絶縁膜をマスク
    として前記第2の絶縁膜をエッチングし前記第1の多結
    晶シリコン膜の下面を露出させる工程と、前記第1の多
    結晶シリコン膜の下面に高濃度一導電型の第2の多結晶
    シリコン膜を選択成長させる工程と、前記開口部の第1
    の絶縁膜をエッチング除去した後前記コレクタ領域の表
    面に一導電型のベース領域を成長させると同時に前記第
    2の多結晶シリコン膜の表面に一導電型の第3の多結晶
    シリコン膜を堆積して前記ベース領域と接続させる工程
    と、前記開口部を含む表面に第5の絶縁膜を堆積してエ
    ッチバックし前記開口部の側面にのみ第5の絶縁膜を残
    して第2のスペーサを形成する工程と、前記開口部を含
    む表面に逆導電型の多結晶シリコン膜を堆積し熱処理に
    より前記ベース領域の表面に逆導電型不純物を拡散して
    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 (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6680522B1 (en) 1999-01-11 2004-01-20 Nec Electronics Corporation Semiconductor device with reduced electrical variation

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6680522B1 (en) 1999-01-11 2004-01-20 Nec Electronics Corporation Semiconductor device with reduced electrical variation

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