JPH0582539A - 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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JPH0582539A
JPH0582539A JP24094791A JP24094791A JPH0582539A JP H0582539 A JPH0582539 A JP H0582539A JP 24094791 A JP24094791 A JP 24094791A JP 24094791 A JP24094791 A JP 24094791A JP H0582539 A JPH0582539 A JP H0582539A
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JP
Japan
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layer
collector
diffusion layer
buried diffusion
emitter
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JP24094791A
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Akira Sato
彰 佐藤
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体装置及びその製造方法に関し,高速ト
ランジスタと高耐圧トランジスタを共存させる構造の半
導体装置の提供を目的とする。 【構成】 半導体基板1の第1の領域及び第2の領域に
互いに拡散係数の異なる不純物をイオン注入した後エピ
タキシャル層3を成長し, 不純物を半導体基板1及びエ
ピタキシャル層3に拡散させて,第1の埋没拡散層2a及
び第2の埋没拡散層2bを形成する工程と,第1の埋没拡
散層2a上のエピタキシャル層3に第1のコレクタ3a, 第
1のベース10a,第1のエミッタ11a をこの順に形成しか
つ第2の埋没拡散層2b上のエピタキシャル層3に第2の
コレクタ3b, 第2のベース10b,第2のエミッタ11b をこ
の順に形成する工程とを有し,第1のコレクタ3aの幅と
第2のコレクタ3bの幅を異ならせるように構成する。

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及びその製造
方法に関する。近年,バイポーラICにおいて高速化の
要求が強く,そのためセルフアライン技術を駆使してエ
ミッタ窓幅を狭く形成することが行われている。一方,
OH(高レベル電圧)やVOL(低レベル電圧)のレベル
を決める出力トランジスタはVBE(ベースエミッタ間電
圧)を下げるためエミッタ窓幅を大きくする必要があ
る。
【0002】
【従来の技術】図3は従来例を示す断面図で,同一基板
上にエミッタ窓幅の小さいセルフアライン形のバイポー
ラトランジスタとエミッタ窓幅の大きいセルフアライン
形のバイポーラトランジスタが形成された状態を示す部
分断面図である。
【0003】図中,1はSi基板,2は埋没拡散層,3
a, 10a, 11aは,それぞれ,エピタキシャル層3に形成
されたエミッタ窓幅の小さいトランジスタのコレクタ,
ベース,エミッタであり,3b, 10b, 11bは,それぞれ,
エピタキシャル層3に形成されたエミッタ窓幅の大きい
トランジスタのコレクタ,ベース,エミッタ,7はベー
ス引出し層でポリSi層,12はエミッタ電極の一部とな
るポリSi層,13は絶縁膜を表す。
【0004】図3に模式的に示すように,エミッタ窓幅
の大きいトランジスタではエミッタ窓幅の小さいトラン
ジスタよりもポリSi層12に注入されるAs+ イオン量
が多く,エミッタ拡散熱処理によりエピタキシャル層に
拡散するAsの深さは大きくなる。その結果,エミッタ
窓幅の大きいトランジスタのベース厚さはエミッタ窓幅
の小さいトランジスタのベース厚さよりも小さくなり,
FE(エミッタ接地電流利得)はエミッタ窓幅の大きい
トランジスタの方が得られやすくなる。
【0005】ところで,埋没拡散層2上のエピタキシャ
ル層の厚さは,従来の構造では領域により異なることは
ないから,コレクタ幅はエミッタ窓幅の大きいトランジ
スタでもエミッタ窓幅の小さいトランジスタでもほぼ等
しい。
【0006】トランジスタのVCEO (コレクタエミッタ
間耐圧)は,同一コレクタ幅ならばhFEの大きい方が小
さくなる。それゆえ,エミッタ窓幅の大きいトランジス
タのVCEO が下がってしまう。
【0007】コレクタ幅を大きくすればVCEO を高める
ことができるが,そうすると今度はコレクタ抵抗が高く
なり,高速性を要するエミッタ窓幅の小さいトランジス
タにおけるτpd(遅延時間)が大きくなるというデメリ
ットを生じる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み,同一基板上に形成されたトランジスタにおいて,
高速性の要求されるトランジスタではコレクタ幅を小さ
くし,出力レベルを決めるトランジスタではコレクタ幅
を大きくした構造のトランジスタ及びその製造方法を提
供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理を説
明するための断面図,図2(a) 〜(c) は実施例を示す工
程順断面図である。である。
【0010】上記課題は,半導体基板1の第1の領域に
形成された第1の埋没拡散層2aを有する第1のバイポー
ラトランジスタと第2の領域に形成された第2の埋没拡
散層2bを有する第2のバイポーラトランジスタを有し,
該第1の埋没拡散層2aと該第2の埋没拡散層2bとでは該
半導体基板1の厚さ方向の幅が異なり,該第1のバイポ
ーラトランジスタと該第2のバイポーラトランジスタと
では該半導体基板1の厚さ方向のコレクタ幅が異なる半
導体装置によって解決される。
【0011】また,半導体基板1の第1の領域及び第2
の領域に互いに拡散係数の異なる不純物をイオン注入し
た後エピタキシャル層3を成長し, 該不純物を該半導体
基板1及び該エピタキシャル層3に拡散させて,第1の
埋没拡散層2a及び第2の埋没拡散層2bを形成する工程
と,該第1の埋没拡散層2a上のエピタキシャル層3に第
1のコレクタ3a, 第1のベース10a, 第1のエミッタ11
a をこの順に形成しかつ該第2の埋没拡散層2b上のエピ
タキシャル層3に第2のコレクタ3b, 第2のベース10b,
第2のエミッタ11b をこの順に形成する工程とを有
し,該第1のコレクタ3aの幅と該第2のコレクタ3bの幅
を異ならせる半導体装置の製造方法によって解決され
る。
【0012】
【作用】本発明の原理を説明するための断面図(図1)
において,1は半導体基板であって例えばSi基板,2
は埋没拡散層,3はエピタキシャル層,4はフィールド
絶縁膜,6はコレクタコンタクト層,10はベース, 11は
エミッタ, 14はベース電極, 15はエミッタ電極, 16はコ
レクタ電極を表す。
【0013】Si基板1に不純物をイオン注入した後エ
ピタキシャル層3を成長すると,不純物はSi基板1及
びエピタキシャル層3に拡散し,エピタキシャル層3の
部分に埋没這上がり層が形成される。この埋没這上がり
層の高さはイオン注入された不純物の拡散係数の大きい
ほど大きくなる。例えば,りん(P)やヒ素(As)は
アンチモン(Sb)よりも拡散係数が大きく埋没這上が
り層が高くなる。
【0014】それ故,エピタキシャル層3の厚さを一定
とし,そこにエミッタ,ベース,コレクタを縦型に形成
する時,埋没拡散層の不純物として用いる不純物の拡散
係数を選択することにより,コレクタ幅を調整すること
ができる。
【0015】すなわち,同一基板の第1の領域及び第2
の領域に互いに拡散係数の異なる不純物をイオン注入し
た後エピタキシャル層3を成長するようにすれば,コレ
クタ幅を異ならしめることができる。
【0016】コレクタ幅を異ならしめることにより,同
一基板の第1の領域及び第2の領域に形成したトランジ
スタのVCEO (コレクタエミッタ間耐圧)を調整するこ
とができる。
【0017】この手法は,高速性を要するトランジスタ
と耐圧性を要するトランジスタの共存を可能とする。
【0018】
【実施例】図2(a) 〜(c) は実施例を示す工程順断面図
であり,以下,これらの図を参照しながら説明する。
【0019】図2(a) 参照 抵抗率が約10Ωcmのp型Si基板1に第1の埋没拡散
層を形成する領域を露出するシリコン酸化膜マスク20a
を形成した後, それをマスクにしてAs+ を加速エネル
ギー50keV,ドーズ量3E15でイオン注入する。As
+ に替えてP+ をイオン注入してもよい。
【0020】次いで,第2の埋没拡散層を形成する領域
を露出するシリコン酸化マスク20bを形成した後,それ
をマスクにしてSb+ を加速エネルギー70keV,ドーズ
量3E15でイオン注入する。
【0021】第1の埋没拡散層を形成する領域は,比較
的に耐圧が低くてもよいところで,例えばエミッタ窓幅
の小さい高速トランジスタ部であり,第2の埋没拡散層
を形成する領域は,耐圧を必要とするところで,例えば
エミッタ窓幅の大きい出力トランジスタ部である。
【0022】図2(b) 参照 MOVPE法により,成長温度1100℃で厚さ 1.8μmの
エピタキシャル層3を気相堆積する。この時,先に注入
した不純物はSi基板1及びエピタキシャル層3に拡散
し,第1の埋没拡散層2a及び第2の埋没拡散層2bが形成
される。第1の埋没拡散層2aの這上がり層は第2の埋没
拡散層2bの這上がり層より高くなる。これは,Asある
いはPの拡散係数がSbのそれより大きいからである。
第1の埋没拡散層2a及び第2の埋没拡散層2bのシート抵
抗は約30Ω/□である。
【0023】図2(c) 参照 その後,通常のパイポーラICの形成技術により,自己
整合型のバイポーラトランジスタを形成する。
【0024】図中,3aと3bはn型コレクタ,4は厚さが
約6000Åのフィールド酸化膜,5はp型分離層,6はり
ん(P)が注入された深さ約 1.5μmのコレクタコンタ
クト層(シート抵抗約30Ω/□),7はボロン(B)
ドープの厚さ約3000ÅのポリSi層でベース引出し電
極,8はヒ素(As)ドープの厚さ約3000ÅのポリSi
層,9はポリSiのベース引出し電極から拡散したボロ
ンを含むp型外部ベース,10a と10b は厚さ約 0.2μm
のp型真性ベース,11a, 11bはAs+ を加速エネルギー
40keV,ドーズ量1E16でイオン注入して形成したシ
ート抵抗が約20Ω/□のエミッタ層,12は厚さ約1000
ÅのポリSi層でエミッタ電極の一部となる層,13は厚
さ約3000Åのシリコン酸化膜,14は厚さ約9000ÅのAl
/Cuのベース電極,15は厚さ約9000ÅのAl/Cuの
エミッタ電極,16は厚さ約9000ÅのAl/Cuのコレク
タ電極である。
【0025】なお,第1の埋没拡散層2a上のエミッタ窓
幅は 0.3μm,第2の埋没拡散層2b上のエミッタ窓幅は
1.5μmとした。第1の埋没拡散層2aの這上がり層の高
さは約 0.8μmでその上のコレクタ幅は約 0.6μm,第
2の埋没拡散層2bの這上がり層の高さは約 0.6μmでそ
の上のコレクタ幅は約 0.8μmとなる。
【0026】以上のパラメータにより第2の埋没拡散層
2b上のバイポーラトランジスタにおいて,hFEを 120と
する時, VCEO として 8.0Vを確保することができた。
なお,上の実施例はnpnトランジスタについて説明し
たが,本発明はpnpトランジスタにも適用できる。p
npトランジスタの場合は,第1の埋没拡散層及び第2
の埋没拡散層に拡散する不純物を,例えばアルミニウム
(Al)及びボロン(B)とし,AlがBに比べて拡散
係数が大きいことを利用するようにすればよい。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
耐圧の必要な出力トランジスタ部のみコレクタ幅を大き
くすることにより耐圧を上昇させることができる。これ
により,同一基板上にエミッタ窓幅の小さい高速トラン
ジスタと,エミッタ窓幅の大きい高耐圧の出力トランジ
スタを共存させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための断面図である。
【図2】(a) 〜(c) は実施例を示す工程順断面図であ
る。
【図3】従来例を示す断面図である。
【符号の説明】
1は半導体基板でありSi基板であってp型Si基板 2は埋没拡散層 2aは第1の埋没拡散層 2bは第2の埋没拡散層 3はエピタキシャル層 3aはコレクタであって第1のコレクタ 3bはコレクタであって第2のコレクタ 4はフィールド絶縁膜であってフィールド酸化膜 5は分離層であってp型分離層 6はコレクタコンタクト層 7はベース引出し電極であってポリSi層 8はポリSi層 9は外部ベース 10はベース 10a は真性ベースであって第1のベース 10b は真性ベースであって第2のベース 11はエミッタ 11a はエミッタであって第1のエミッタ 11b はエミッタであって第2のエミッタ 12はエミッタ電極であってポリSi層 13は絶縁膜であってシリコン酸化膜 14はベース電極であってAl/Cu層 15はエミッタ電極であってAl/Cu層 16はコレクタ電極であってAl/Cu層 20a, 20bはマスクであってシリコン酸化膜マスク

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板(1) の第1の領域に形成され
    た第1の埋没拡散層(2a)を有する第1のバイポーラトラ
    ンジスタと第2の領域に形成された第2の埋没拡散層(2
    b)を有する第2のバイポーラトランジスタを有し, 該第1の埋没拡散層(2a)と該第2の埋没拡散層(2b)とで
    は該半導体基板(1) の厚さ方向の幅が異なり,該第1の
    バイポーラトランジスタと該第2のバイポーラトランジ
    スタとでは該半導体基板(1) の厚さ方向のコレクタ幅が
    異なることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板(1) の第1の領域及び第2の
    領域に互いに拡散係数の異なる不純物をイオン注入した
    後エピタキシャル層(3) を成長し, 該不純物を該半導体
    基板(1) 及び該エピタキシャル層(3) に拡散させて,第
    1の埋没拡散層(2a)及び第2の埋没拡散層(2b)を形成す
    る工程と, 該第1の埋没拡散層(2a)上のエピタキシャル層(3) に第
    1のコレクタ(3a), 第1のベース(10a), 第1のエミッ
    タ(11a) をこの順に形成しかつ該第2の埋没拡散層(2b)
    上のエピタキシャル層(3) に第2のコレクタ(3b), 第2
    のベース(10b),第2のエミッタ(11b) をこの順に形成す
    る工程とを有し, 該第1のコレクタ(3a)の幅と該第2のコレクタ(3b)の幅
    を異ならせることを特徴とする半導体装置の製造方法。
JP24094791A 1991-09-20 1991-09-20 半導体装置及びその製造方法 Withdrawn JPH0582539A (ja)

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Effective date: 19981203