JPH06132295A - Bipolar transistor and manufacture thereof - Google Patents

Bipolar transistor and manufacture thereof

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JPH06132295A
JPH06132295A JP28433492A JP28433492A JPH06132295A JP H06132295 A JPH06132295 A JP H06132295A JP 28433492 A JP28433492 A JP 28433492A JP 28433492 A JP28433492 A JP 28433492A JP H06132295 A JPH06132295 A JP H06132295A
Authority
JP
Japan
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base
emitter
electrode
region
bipolar transistor
Prior art date
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Application number
JP28433492A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yoshiaki Baba
嘉朗 馬場
Satoshi Yanagiya
諭 柳谷
Noboru Matsuda
昇 松田
Akihiko Osawa
明彦 大澤
Masanobu Tsuchiya
政信 土谷
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP28433492A priority Critical patent/JPH06132295A/en
Publication of JPH06132295A publication Critical patent/JPH06132295A/en
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Abstract

PURPOSE:To prevent the overetching of an emitter electrode by forming a lead-out electrode self-alignedly and by eliminating the occurrence of a difference in level of the lead-out electrode on an insulating film formed on a base region. CONSTITUTION:In an emitter opening 20 and a base opening 21, each formed on a part of an insulating film 15 on a base region 12, an emitter lead-out electrode 22a and a base lead-out electrode 22b are formed respectively by self-alignment. With these electrodes used as diffusion sources, an emitter region 13 and a base electrode lead-out region 14 are formed by diffusion in a part of a surface section of the base region 12. After that, an emitter metal electrode 18a is formed so as to cover the emitter lead-out electrode 22a and a base metal electrode 18b is formed so as to cover the base lead-out electrode 22b. By this method, overetching of the emitter electrode can be prevented and a short-circuit fault between the emitter and the base can be avoided.

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
タおよびその製造方法に係り、特に遮断周波数ftが1
0GHz以上の高周波トランジスタの電極構造およびそ
の形成方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a cutoff frequency ft of 1.
The present invention relates to an electrode structure of a high frequency transistor of 0 GHz or higher and a method for forming the electrode structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】図3は、ディスクリート・デバイスで採
用されている櫛形構造を有する高周波用のバイポーラト
ランジスタの平面パターンの一例を示している。図4
は、図3中のB−B線に沿う断面構造の一部について従
来例を示す。
2. Description of the Related Art FIG. 3 shows an example of a plane pattern of a high frequency bipolar transistor having a comb structure used in a discrete device. Figure 4
Shows a conventional example for a part of the cross-sectional structure taken along the line BB in FIG.

【0003】ここで、30はN+ 基板、31はN型エピ
タキシャル層であり、これらはNPNトランジスタのコ
レクタ領域である。32はP型ベース領域、33はN型
エミッタ領域、34は熱酸化膜、35は窒化膜である。
Here, 30 is N + The substrate 31 is an N-type epitaxial layer, and these are collector regions of the NPN transistor. 32 is a P-type base region, 33 is an N-type emitter region, 34 is a thermal oxide film, and 35 is a nitride film.

【0004】36は前記酸化膜34および窒化膜35の
一部に設けられたエミッタ開口部を通して前記エミッタ
領域33にコンタクトしたエミッタ引き出し電極であ
り、N型不純物がドープされたポリシリコンからなり、
エミッタ拡散源を兼ねる。37は上記エミッタ引き出し
電極36上に形成された第1層アルミニウムからなるエ
ミッタ電極である。
Reference numeral 36 denotes an emitter extraction electrode which is in contact with the emitter region 33 through an emitter opening provided in a part of the oxide film 34 and the nitride film 35, and is made of polysilicon doped with N-type impurities,
Also serves as an emitter diffusion source. Reference numeral 37 is an emitter electrode made of the first layer aluminum formed on the emitter extraction electrode 36.

【0005】38は前記酸化膜34および窒化膜35の
一部に設けられたベース開口部を通して前記ベース領域
32にコンタクトした第1層アルミニウムからなるベー
ス電極である。
Reference numeral 38 is a base electrode made of aluminum of the first layer, which is in contact with the base region 32 through a base opening provided in a part of the oxide film 34 and the nitride film 35.

【0006】39は前記エミッタ電極37およびベース
電極38の上に形成された層間絶縁膜、40は上記層間
絶縁膜39の一部に設けられた開口部を通して前記エミ
ッタ電極37に共通に接続された第2層アルミニウムか
らなるエミッタ配線、41は前記層間絶縁膜37の一部
に設けられた開口部を通して前記ベース電極38に共通
に接続された第2層アルミニウムからなるベース配線で
ある。上記したような構造の高周波用のバイポーラトラ
ンジスタの性能向上のポイントは、遮断周波数ftの向
上と、雑音指数Nfの低減である。
Reference numeral 39 is an interlayer insulating film formed on the emitter electrode 37 and base electrode 38, and 40 is commonly connected to the emitter electrode 37 through an opening provided in a part of the interlayer insulating film 39. The second-layer aluminum emitter wiring 41 is a second-layer aluminum base wiring commonly connected to the base electrode 38 through an opening provided in a part of the interlayer insulating film 37. The points of improving the performance of the high frequency bipolar transistor having the above-described structure are to improve the cutoff frequency ft and to reduce the noise figure Nf.

【0007】遮断周波数ftを向上させるためには、コ
レクタ・ベース間容量Ccboやベース抵抗rbbなど
を減少させる必要があり、雑音指数Nfを低減させるた
めには、ベース抵抗rbbを減少させる必要がる。コレ
クタ・ベース間容量Ccboを減少させるためのポイン
トは、微細化によりエミッタ開口径、ベース開口径を縮
小することなどである。
In order to improve the cutoff frequency ft, it is necessary to reduce the collector-base capacitance Ccbo and the base resistance rbb, and in order to reduce the noise figure Nf, it is necessary to decrease the base resistance rbb. . The point for reducing the collector-base capacitance Ccbo is to reduce the emitter opening diameter and the base opening diameter by miniaturization.

【0008】ベース抵抗rbbを減少させるためのポイ
ントは、微細加工によりエミッタ領域・ベース領域の開
口間隔を縮小させるほかに、電極のコンタクト抵抗や配
線抵抗を低減することなどである。
The point for reducing the base resistance rbb is to reduce the contact resistance of the electrodes and the wiring resistance in addition to reducing the opening distance between the emitter region and the base region by fine processing.

【0009】電極のコンタクト抵抗や配線抵抗を低減す
るために、不純物拡散源を兼ねたエミッタ引き出し電極
(ポリシリコン電極)36の上にエミッタ電極(本例で
はアルミニウム電極)37を形成している。この場合、
ポリシリコン電極36とアルミニウム電極37のパター
ンの合わせ精度、アルミニウム電極37、38の微細加
工が必要である。
In order to reduce the contact resistance and wiring resistance of the electrodes, an emitter electrode (aluminum electrode in this example) 37 is formed on an emitter extraction electrode (polysilicon electrode) 36 which also serves as an impurity diffusion source. in this case,
The alignment accuracy of the pattern of the polysilicon electrode 36 and the aluminum electrode 37 and the fine processing of the aluminum electrodes 37 and 38 are required.

【0010】従来、ftが10GHzのバイポーラトラ
ンジスタにおいては、エミッタ引き出し電極36よびベ
ース電極38のコンタクト幅がそれぞれ0.7μm、エ
ミッタ・ベースの開口間隔が2.7μm、ポリシリコン
電極36の幅およびアルミニウム電極37、38の幅が
それぞれ1.9μm、アルミニウム電極37、38間隔
は0.8μmになっている。
Conventionally, in a bipolar transistor having an ft of 10 GHz, the contact width of the emitter extraction electrode 36 and the base electrode 38 is 0.7 μm, the opening distance between the emitter and the base is 2.7 μm, the width of the polysilicon electrode 36 and the aluminum. The width of each of the electrodes 37 and 38 is 1.9 μm, and the interval between the aluminum electrodes 37 and 38 is 0.8 μm.

【0011】この場合、ポリシリコン電極36およびア
ルミニウム電極37は合わせ精度なしで形成されてお
り、アルミニウム電極37、38間隔(0.8μm)は
g線ステッパーの解像度の限界に近い。
In this case, the polysilicon electrode 36 and the aluminum electrode 37 are formed without alignment accuracy, and the space between the aluminum electrodes 37 and 38 (0.8 μm) is close to the resolution limit of the g-line stepper.

【0012】このような状況では、ポリシリコン電極3
6上にアルミニウム膜を蒸着してアルミニウム電極37
をパターニング形成する際に、両者のパターンの合わせ
ずれが生じると、以下に述べるような問題が生じる。
In such a situation, the polysilicon electrode 3
An aluminum film is vapor-deposited on 6 to form an aluminum electrode 37.
If a misalignment between the two patterns occurs during the pattern formation of, the following problems will occur.

【0013】図5は、アルミニウム膜エッチングマスク
用のレジストパターン42がポリシリコン電極36のパ
ターンに対して例えば0.4μmの合わせずれが生じた
場合のアルミニウム膜エッチング工程後の断面構造の一
例を示している。
FIG. 5 shows an example of a cross-sectional structure after the aluminum film etching step when the resist pattern 42 for the aluminum film etching mask has a misalignment of 0.4 μm with respect to the pattern of the polysilicon electrode 36. ing.

【0014】このようにアルミニウム膜エッチングマス
ク用のレジストパターン42がポリシリコン電極36の
パターンの合わせずれが生じると、アルミニウム膜をパ
ターニングしてアルミニウム電極37をパターニング形
成する際に下地の凹凸の影響を受け、図中点線Aで示す
ようにポリシリコン・エミッタ引き出し電極36のオー
バーエッチングが生じ、極端な場合には、エミッタコン
タクト部がエッチングされてしまう。
When the resist pattern 42 for the aluminum film etching mask is misaligned with the pattern of the polysilicon electrode 36 in this way, when the aluminum film is patterned to form the aluminum electrode 37, the influence of the unevenness of the underlying layer is exerted. As a result, the polysilicon / emitter extraction electrode 36 is over-etched as indicated by the dotted line A in the figure, and in an extreme case, the emitter contact portion is etched.

【0015】また、ポリシリコン・エミッタ引き出し電
極36を形成する際のポリシリコン膜のパターニングに
より発生するポリシリコン電極の段差Bの存在により、
エミッタ・ベース間でアルミニウム膜の一部Cが完全に
はエッチングされずに残り、これによりエミッタ・ベー
ス間の短絡不良が発生し、製造歩留りが低下するおそれ
がある。
Further, due to the presence of the step B of the polysilicon electrode generated by patterning the polysilicon film when forming the polysilicon / emitter extraction electrode 36,
A part C of the aluminum film is not completely etched and remains between the emitter and the base, which may cause a short circuit between the emitter and the base, resulting in a decrease in manufacturing yield.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
高周波用のバイポーラトランジスタにおいては、ポリシ
リコン・エミッタ電極のオーバーエッチングが生じ、極
端な場合には、エミッタコンタクト部がエッチングされ
てしまうという問題、エミッタ・ベース間の短絡不良が
発生し、製造歩留りが低下するおそれがあるという問題
があった。
As described above, in the conventional high-frequency bipolar transistor, the polysilicon emitter electrode is over-etched, and in extreme cases, the emitter contact portion is etched. However, there is a problem in that a short circuit between the emitter and the base may occur and the manufacturing yield may be reduced.

【0017】本発明は上記の問題点を解決すべくなされ
たもので、エミッタ電極のオーバーエッチングやエミッ
タコンタクト部のエッチングを防止でき、かつ、エミッ
タ・ベース間の短絡不良の発生を防止でき、しかも、工
程数を削減でき、超高速動作が可能なバイポーラトラン
ジスタおよびその製造方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made to solve the above problems, and can prevent the over-etching of the emitter electrode and the etching of the emitter contact portion, and can prevent the occurrence of a short circuit between the emitter and the base. It is an object of the present invention to provide a bipolar transistor capable of reducing the number of steps and capable of ultra-high speed operation, and a manufacturing method thereof.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明のバイポーラトラ
ンジスタは、ベース領域上の絶縁膜の一部に形成された
エミッタ開口部に埋込み形成されたエミッタ引き出し電
極と、このエミッタ引き出し電極を拡散源として前記ベ
ース領域の表層部の一部に拡散されて形成されたエミッ
タ領域と、前記ベース領域上の絶縁膜の一部に形成され
たベース開口部に埋込み形成されたベース引き出し電極
と、このベース引き出し電極を拡散源として前記ベース
領域の表層部の一部に拡散されて形成されたベース電極
引き出し領域と、前記エミッタ引き出し電極上を覆うよ
うに形成されたエミッタ金属電極と、前記ベース引き出
し電極上を覆うように形成されたベース金属電極と、前
記ベース領域に接して形成されたコレクタ領域と、この
コレクタ領域にコンタクトするように形成されたコレク
タ金属電極とを具備することを特徴とする。
In a bipolar transistor of the present invention, an emitter extraction electrode embedded in an emitter opening formed in a part of an insulating film on a base region and this emitter extraction electrode as a diffusion source are used. An emitter region diffused and formed in a part of the surface layer of the base region, a base lead electrode embedded in a base opening formed in a part of an insulating film on the base region, and a base lead A base electrode lead-out region formed by diffusing into a part of a surface layer portion of the base region using an electrode as a diffusion source, an emitter metal electrode formed so as to cover the emitter lead-out electrode, and the base lead-out electrode. A base metal electrode formed to cover the collector region, a collector region formed in contact with the base region, and a collector region formed on the collector region. Characterized by comprising a collector metal electrode formed so as to tact.

【0019】また、本発明のバイポーラトランジスタの
製造方法は、第1導電型の半導体基板の主表面上の一部
に第1導電型とは逆の第2導電型のベース領域を形成す
る工程と、このベース領域上および前記エピタキシャル
層の露出表面上に絶縁膜を形成する工程と、前記ベース
領域上の絶縁膜にエミッタ開口部およびベース開口部を
形成する工程と、前記絶縁膜上にポリシリコンを堆積し
て上記エミッタ開口部の内部およびベース開口部の内部
に上記ポリシリコンを埋め込む工程と、上記ポリシリコ
ンを前記絶縁膜の上面までエッチバックする工程と、前
記エミッタ開口部の内部のポリシリコンに第1導電型の
不純物のイオンを注入し、前記ベース開口部の内部のポ
リシリコンに第2導電型の不純物のイオンを注入する工
程と、熱処理により前記エミッタ開口部の内部のポリシ
リコンをエミッタ引き出し電極化すると共にそれを拡散
源として前記ベース領域の表層部の一部にエミッタ領域
を拡散形成する工程と、上記熱処理により前記ベース開
口部の内部のポリシリコンをベース引き出し電極化する
と共にそれを拡散源として前記ベース領域の表層部の一
部にベース電極引き出し領域を拡散形成する工程と、前
記絶縁膜上に金属を蒸着してパターニングし、エミッタ
引き出し電極上を覆うようにエミッタ電極を形成すると
共に前記ベース引き出し電極上を覆うようにベース電極
を形成する工程とを具備することを特徴とする。
The method of manufacturing a bipolar transistor according to the present invention further includes the step of forming a base region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a part of the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type. Forming an insulating film on the base region and on the exposed surface of the epitaxial layer, forming an emitter opening and a base opening in the insulating film on the base region, and forming a polysilicon film on the insulating film. And filling the inside of the emitter opening and the inside of the base with the polysilicon, etching back the polysilicon to the upper surface of the insulating film, and polysilicon inside the emitter opening. Implanting first conductivity type impurity ions into the polysilicon and implanting second conductivity type impurity ions into the polysilicon inside the base opening; Forming polysilicon into the emitter opening as an emitter extraction electrode and using the diffusion source as a diffusion source to form an emitter region in a part of the surface layer of the base region; and A step of forming a base extraction electrode by using polysilicon as a base extraction electrode and using the diffusion electrode as a diffusion source to form a base electrode extraction region in a part of the surface layer portion of the base region; A step of forming an emitter electrode so as to cover the electrode and a base electrode so as to cover the base lead electrode.

【0020】[0020]

【作用】本発明のバイポーラトランジスタは、ベース領
域上の絶縁膜の一部に形成されたエミッタ開口部および
ベース開口部にそれぞれエミッタ引き出し電極およびベ
ース引き出し電極が埋込み形成されており、エミッタ引
き出し電極およびベース引き出し電極をそれぞれ拡散源
としてベース領域の表層部の一部にエミッタ領域および
ベース電極引き出し領域が拡散形成され、エミッタ引き
出し電極上を覆うようにエミッタ金属電極が形成される
と共にベース引き出し電極上を覆うようにベース金属電
極が形成されている。
In the bipolar transistor of the present invention, the emitter extraction electrode and the base extraction electrode are buried in the emitter opening and the base opening formed in a part of the insulating film on the base region. An emitter region and a base electrode lead-out region are diffused and formed in a part of the surface layer portion of the base region using the base lead-out electrode as a diffusion source, and an emitter metal electrode is formed to cover the emitter lead-out electrode and the base lead-out electrode A base metal electrode is formed so as to cover it.

【0021】上記引き出し電極はセルフアラインにより
形成されており、引き出し電極形成のためのパターニン
グが不要である。これにより、工程数が低減し、エミッ
タ・ベースの合わせずれがなくなり、引き出し電極形成
後に引き出し電極上面とベース領域上の絶縁膜上面とが
平坦になり、ベース領域上の絶縁膜上に引き出し電極の
段差が発生しなくなる。
Since the extraction electrode is formed by self-alignment, patterning for forming the extraction electrode is unnecessary. This reduces the number of steps, eliminates the misalignment of the emitter and the base, makes the top surface of the extraction electrode and the top surface of the insulating film on the base region flat after the extraction electrode is formed, and allows the extraction electrode to be formed on the insulation film on the base region. No step will occur.

【0022】従って、エミッタ金属電極およびベース金
属電極のパターニング形成に際して、下地の凹凸がない
ので、金属電極パターンの合わせずれが生じても、エミ
ッタ電極のオーバーエッチングやエミッタコンタクト部
のエッチングが発生しなくなり、エミッタ・ベース間で
金属電極膜の一部がエッチングされずに残ることによっ
てエミッタ・ベース間の短絡不良が発生することもな
く、製造歩留りの低下を防止することが可能になる。
Therefore, since there is no unevenness of the base when patterning the emitter metal electrode and the base metal electrode, over-etching of the emitter electrode and etching of the emitter contact portion do not occur even if misalignment of the metal electrode patterns occurs. In addition, since a part of the metal electrode film remains between the emitter and the base without being etched, a short-circuit defect between the emitter and the base does not occur, and a decrease in manufacturing yield can be prevented.

【0023】また、本発明のバイポーラトランジスタの
製造方法は、通常達成可能な微細化技術とセルフアライ
ン技術の範囲内で十分な性能を有するバイポーラトラン
ジスタを少ない工程数で実現することが可能になる。
Further, the method for manufacturing a bipolar transistor of the present invention makes it possible to realize a bipolar transistor having a sufficient performance within a range of a miniaturization technique and a self-alignment technique which can usually be achieved with a small number of steps.

【0024】[0024]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図1(a)乃至(e)は、本発明の一実施
例に係るNPNトランジスタの製造工程における半導体
基板の断面構造を示している。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1A to 1E show sectional structures of a semiconductor substrate in a manufacturing process of an NPN transistor according to an embodiment of the present invention.

【0025】まず、図1(a)に示すように、N+ 型の
半導体基板(ウェハ)10の表面にN型エピタキシャル
層11を形成し、この半導体基板10の主表面(N型エ
ピタキシャル層11の表面)に素子形成予定領域を取り
囲む形でフィールド絶縁膜(図示せず)を選択酸化法に
より形成する。次に、前記エピタキシャル層11表面の
素子形成予定領域上に、P型のベース領域12を形成す
る。
First, as shown in FIG. 1A, N + -Type semiconductor substrate (wafer) 10 has an N-type epitaxial layer 11 formed on its surface, and a main surface of this semiconductor substrate 10 (the surface of N-type epitaxial layer 11) is surrounded by a field insulating film (Fig. (Not shown) is formed by a selective oxidation method. Next, a P type base region 12 is formed on the device formation region on the surface of the epitaxial layer 11.

【0026】次に、前記エピタキシャル層11の表面全
面に絶縁膜15を形成する。この絶縁膜15としては、
例えば比較的薄い熱酸化膜16および窒化膜17を積層
した複合絶縁膜を用いる。
Next, an insulating film 15 is formed on the entire surface of the epitaxial layer 11. As the insulating film 15,
For example, a composite insulating film in which a relatively thin thermal oxide film 16 and a nitride film 17 are laminated is used.

【0027】次に、図1(b)に示すように、エミッタ
形成予定領域部およびベース引き出し予定領域部をそれ
ぞれ囲む形の開口を持つレジスト・マスクを形成し、前
記窒化膜17および酸化膜16を順次エッチング除去し
てエミッタ開口部20およびベース開口部21を形成す
る。
Next, as shown in FIG. 1B, a resist mask having openings surrounding the regions where the emitter is to be formed and the regions where the base is to be extracted is formed, and the nitride film 17 and the oxide film 16 are formed. Are sequentially removed by etching to form an emitter opening 20 and a base opening 21.

【0028】なお、本工程のエッチングは、トランジス
タの寸法を精密に規定するため、異方性エッチング法で
行なう。また、上記開口は少なくとも2個以上並列配置
されており、本実施例の場合、レティクル上の寸法で各
々0.7μm幅であり、開口間距離は2.7μmであ
る。
The etching in this step is performed by an anisotropic etching method in order to precisely define the dimensions of the transistor. Further, at least two openings are arranged in parallel, and in the case of this embodiment, the size on the reticle is 0.7 μm each, and the distance between the openings is 2.7 μm.

【0029】次に、前記レジスト・マスクを除去した
後、厚さが500nmのアンドープ・ポリシリコン膜2
2をCVD法により500nmの厚さ堆積することによ
り、前記エミッタ開口部20およびベース開口部21に
それぞれポリシリコンを埋め込む。
Next, after removing the resist mask, an undoped polysilicon film 2 having a thickness of 500 nm is formed.
2 is deposited to a thickness of 500 nm by the CVD method to fill the emitter opening 20 and the base opening 21 with polysilicon.

【0030】次に、選択ポリッシャ、CDE(ケミカル
・ドライ・エッチング)などにより、図1(c)に示す
ように、ポリシリコン膜22を前記窒化膜17をストッ
パーとしてエッチバックする。これにより、前記エミッ
タ開口部およびベース開口部にそれぞれ埋め込まれたポ
リシリコン22と窒化膜17表面とが平坦化される。次
に、前記エミッタ開口部のポリシリコン22にN型の不
純物(例えばAs)のイオンを注入する。また、前記ベ
ース開口部のポリシリコンにP型の不純物(例えばB)
のイオンを注入する。
Then, as shown in FIG. 1C, the polysilicon film 22 is etched back by using the nitride film 17 as a stopper by a selective polisher, CDE (chemical dry etching) or the like. As a result, the polysilicon 22 and the surface of the nitride film 17 embedded in the emitter opening and the base opening are flattened. Next, N-type impurity (for example, As) ions are implanted into the polysilicon 22 in the emitter opening. In addition, a P-type impurity (for example, B) is added to the polysilicon in the base opening.
Ion implantation.

【0031】次に、熱処理(アニール処理)を行うこと
により、図1(d)に示すように、前記エミッタ開口部
のポリシリコン22を電極(エミッタ引き出し電極22
a)化すると共にそれを拡散源としてエミッタ領域13
を拡散形成する。また、上記熱処理により、前記ベース
開口部のポリシリコン22を電極(ベース引き出し電極
22b)化すると共にそれを拡散源としてベース電極引
き出し領域14を拡散形成する。この後、前記絶縁膜1
5上に金属膜(例えばアルミニウム膜)18を蒸着す
る。
Next, by performing heat treatment (annealing treatment), as shown in FIG. 1D, the polysilicon 22 in the emitter opening is made into an electrode (emitter extraction electrode 22).
a) and the emitter region 13 as a diffusion source
Are formed by diffusion. Further, by the heat treatment, the polysilicon 22 in the base opening is made into an electrode (base lead electrode 22b), and the base electrode lead region 14 is formed by diffusion using it as a diffusion source. Then, the insulating film 1
A metal film (for example, an aluminum film) 18 is vapor-deposited on the film 5.

【0032】次に、図1(e)に示すように、上記アル
ミニウム膜18をパターニングし、エミッタ引き出し電
極22a上を覆うようにエミッタ電極18aを形成する
と共に前記ベース引き出し電極22b上を覆うようにベ
ース電極18bを形成する。
Next, as shown in FIG. 1E, the aluminum film 18 is patterned to form an emitter electrode 18a so as to cover the emitter lead electrode 22a and cover the base lead electrode 22b. The base electrode 18b is formed.

【0033】さらに、前記N型エピタキシャル層11と
共にNPNトランジスタのコレクタ領域となるN型基板
10の裏面に金属膜(例えばアルミニウム膜)を蒸着
し、これをパターニングしてコレクタ電極(図示せず)
を形成する。図2は、上記したように形成されたNPN
トランジスタの断面構造の一部を示している。
Further, a metal film (for example, an aluminum film) is vapor-deposited on the back surface of the N-type substrate 10 which becomes the collector region of the NPN transistor together with the N-type epitaxial layer 11, and is patterned to form a collector electrode (not shown).
To form. FIG. 2 shows an NPN formed as described above.
A part of sectional structure of a transistor is shown.

【0034】このNPNトランジスタは、ベース領域1
2上の絶縁膜15の一部に形成されたエミッタ開口部2
0およびベース開口部21にそれぞれエミッタ引き出し
電極22aおよびベース引き出し電極22bが埋込み形
成されており、エミッタ引き出し電極22aおよびベー
ス引き出し電極22bをそれぞれ拡散源としてベース領
域12の表層部の一部にエミッタ領域13およびベース
電極引き出し領域14が拡散形成され、エミッタ引き出
し電極22a上を覆うようにエミッタ金属電極18aが
形成されると共にベース引き出し電極22b上を覆うよ
うにベース金属電極18bが形成されている。
This NPN transistor has a base region 1
2. The emitter opening 2 formed in a part of the insulating film 15 on
0 and the base opening portion 21 are respectively formed with an emitter lead electrode 22a and a base lead electrode 22b buried therein, and the emitter lead electrode 22a and the base lead electrode 22b are used as diffusion sources, respectively, in a part of a surface layer portion of the base region 12 to form an emitter region. 13 and the base electrode lead-out region 14 are formed by diffusion, an emitter metal electrode 18a is formed so as to cover the emitter lead-out electrode 22a, and a base metal electrode 18b is formed so as to cover the base lead-out electrode 22b.

【0035】上記引き出し電極22a、22bはセルフ
アラインにより形成されており、引き出し電極形成のた
めのパターニングが不要である。これにより、工程数が
低減し、エミッタ・ベースの合わせずれがなくなり、引
き出し電極形成後に引き出し電極22a、22bの上面
とベース領域12上の絶縁膜15の上面とが平坦にな
り、ベース領域12上の絶縁膜15上に引き出し電極の
段差が発生しなくなる。
Since the lead electrodes 22a and 22b are formed by self-alignment, patterning for forming the lead electrodes is unnecessary. As a result, the number of steps is reduced, misalignment between the emitter and the base is eliminated, and after the extraction electrodes are formed, the upper surfaces of the extraction electrodes 22a and 22b and the upper surface of the insulating film 15 on the base region 12 are made flat, and The step of the extraction electrode does not occur on the insulating film 15 of FIG.

【0036】従って、エミッタ金属電極18aおよびベ
ース金属電極18bのパターニング形成に際して、下地
の凹凸がないので、金属電極パターンの合わせずれが生
じても、エミッタ電極のオーバーエッチングやエミッタ
コンタクト部のエッチングが発生しなくなり、エミッタ
・ベース間で金属電極膜の一部がエッチングされずに残
ることによってエミッタ・ベース間の短絡不良が発生す
ることもなく、製造歩留りの低下を防止することが可能
になる。
Therefore, when patterning the emitter metal electrode 18a and the base metal electrode 18b, since there is no unevenness of the base, over-etching of the emitter electrode or etching of the emitter contact portion occurs even if the metal electrode patterns are misaligned. Does not occur, and a portion of the metal electrode film between the emitter and the base remains without being etched, so that a short-circuit defect between the emitter and the base does not occur, and it is possible to prevent a reduction in manufacturing yield.

【0037】また、上記実施例のNPNトランジスタの
製造方法は、通常達成可能な微細化技術とセルフアライ
ン技術の範囲内で十分な性能を有するバイポーラトラン
ジスタを少ない工程数で実現することが可能になる。
Further, the NPN transistor manufacturing method of the above-described embodiment can realize a bipolar transistor having a sufficient performance within a range of the miniaturization technique and the self-alignment technique which can be usually achieved with a small number of steps. .

【0038】なお、上記実施例は、バイポーラトランジ
スタをディスクリート・デバイスとして形成する場合に
ついて説明したが、同一手法で超高速集積回路の例えば
出力用トランジスタとして形成することも可能である。
In the above embodiment, the bipolar transistor is formed as a discrete device, but it is also possible to form it as an output transistor of an ultra high speed integrated circuit by the same method.

【0039】また、上記実施例は、基板およびエピタキ
シャル層をコレクタ領域とする縦型バイポーラトランジ
スタを形成する場合について説明したが、本発明は、ベ
ース領域内でエミッタ領域にコレクタ領域が対向する横
型バイポーラトランジスタを形成する場合にも適用でき
る。
In the above embodiment, the vertical bipolar transistor having the substrate and the epitaxial layer as the collector region is formed. However, the present invention is directed to the lateral bipolar transistor in which the collector region faces the emitter region in the base region. It can also be applied to the case of forming a transistor.

【0040】[0040]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、エミッ
タ電極のオーバーエッチングやエミッタコンタクト部の
エッチングを防止でき、かつ、エミッタ・ベース間の短
絡不良の発生を防止でき、しかも、工程数を削減でき、
超高速動作が可能なバイポーラトランジスタを提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the over-etching of the emitter electrode and the etching of the emitter contact portion can be prevented, the short-circuit defect between the emitter and the base can be prevented, and the number of steps can be reduced. Can be reduced
It is possible to provide a bipolar transistor capable of ultra-high speed operation.

【0041】また、本発明によれば、通常達成可能な微
細化技術とセルフアライン技術の範囲内で超高速動作が
可能なバイポーラトランジスタを実現し得る製造方法を
提供することができる。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a manufacturing method capable of realizing a bipolar transistor capable of operating at an extremely high speed within the range of the miniaturization technique and the self-alignment technique which can usually be achieved.

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

【図1】本発明の一実施例に係るNPNトランジスタの
製造方法における各工程での半導体基板の断面構造を示
す図。
FIG. 1 is a diagram showing a cross-sectional structure of a semiconductor substrate in each step in a method of manufacturing an NPN transistor according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の製法により形成されたNPNトランジス
タの一部を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a part of an NPN transistor formed by the manufacturing method of FIG.

【図3】従来の高周波用のバイポーラトランジスタの平
面パターンを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a plane pattern of a conventional high frequency bipolar transistor.

【図4】図3中のB−B線に沿う断面構造の一部を示す
断面図。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a part of the cross-sectional structure along the line BB in FIG.

【図5】図4中のアルミニウム電極とポリシリコン電極
とのパターン合わせずれが生じた場合のエッチング工程
後の断面構造の一例を示す図。
5 is a diagram showing an example of a cross-sectional structure after an etching process when a pattern misalignment between an aluminum electrode and a polysilicon electrode in FIG. 4 occurs.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…N+ 基板、11…N型エピタキシャル層、12…
ベース領域、13…エミッタ領域、14…ベース電極引
き出し領域、15…絶縁膜、16…熱酸化膜、17…窒
化膜、18a…エミッタ金属電極、18b…ベース金属
電極、22…ポリシリコン膜、22a…エミッタ引き出
し電極、22b…ベース引き出し電極。
10 ... N + Substrate, 11 ... N-type epitaxial layer, 12 ...
Base region, 13 ... Emitter region, 14 ... Base electrode extraction region, 15 ... Insulating film, 16 ... Thermal oxide film, 17 ... Nitride film, 18a ... Emitter metal electrode, 18b ... Base metal electrode, 22 ... Polysilicon film, 22a ... emitter extraction electrode, 22b ... base extraction electrode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大澤 明彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 (72)発明者 土谷 政信 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝多摩川工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akihiko Osawa 1 Komukai-Toshiba-cho, Sachi-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside the Tamagawa Factory, Toshiba Corporation (72) Inventor Masanobu Tsuchiya Komu-Toshi-cho, Kawasaki-shi, Kanagawa No. 1 Incorporation company Toshiba Tamagawa factory

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板の主表面上に形成されたベー
ス領域と、 このベース領域の表面上に形成された酸化膜および窒化
膜が積層されてなる複合絶縁膜と、 前記ベース領域上の複合絶縁膜の一部に形成されたエミ
ッタ開口部に埋込み形成され、前記ベース領域と逆の導
電型をもつ不純物がドープされたポリシリコンからなる
エミッタ引き出し電極と、 このエミッタ引き出し電極を拡散源として前記ベース領
域の表層部の一部に拡散されて形成されたエミッタ領域
と、 前記ベース領域上の複合絶縁膜の一部に形成されたベー
ス開口部に埋込み形成され、前記ベース領域と同一導電
型をもつ不純物がドープされたポリシリコンからなるベ
ース引き出し電極と、 このベース引き出し電極を拡散源として前記ベース領域
の表層部の一部に拡散されて形成されたベース電極引き
出し領域と、 前記エミッタ引き出し電極上を覆うように形成されたエ
ミッタ金属電極と、 前記ベース引き出し電極の上を覆うように形成されたベ
ース金属電極と、 前記ベース領域に接して形成されたコレクタ領域と、 このコレクタ領域にコンタクトするように形成されたコ
レクタ金属電極とを具備することを特徴とするバイポー
ラ・トランジスタ。
1. A base region formed on the main surface of a semiconductor substrate, a composite insulating film formed by laminating an oxide film and a nitride film formed on the surface of the base region, and a composite layer on the base region. An emitter extraction electrode made of polysilicon doped with an impurity having a conductivity type opposite to that of the base region and embedded in an emitter opening formed in a part of an insulating film, and the emitter extraction electrode serving as a diffusion source. An emitter region formed by being diffused in a part of the surface layer of the base region, and a base opening formed in a part of the composite insulating film on the base region are embedded and formed to have the same conductivity type as the base region. A base extraction electrode made of polysilicon doped with impurities, and diffused to a part of the surface layer portion of the base region using this base extraction electrode as a diffusion source. A formed base electrode lead region, an emitter metal electrode formed to cover the emitter lead electrode, a base metal electrode formed to cover the base lead electrode, and in contact with the base region. A bipolar transistor comprising a collector region formed and a collector metal electrode formed in contact with the collector region.
【請求項2】 請求項1記載のバイポーラトランジスタ
は、 前記コレクタ領域の表層部の一部に前記ベース領域を含
むように形成された縦型のバイポーラトランジスタであ
ることを特徴とする縦型のバイポーラトランジスタ。
2. The vertical bipolar transistor according to claim 1, wherein the bipolar transistor is a vertical bipolar transistor formed so as to include the base region in a part of a surface layer portion of the collector region. Transistor.
【請求項3】 請求項1記載のバイポーラトランジスタ
は、 前記ベース領域内で前記エミッタ領域に対向して前記コ
レクタ領域が形成された横型のバイポーラトランジスタ
であることを特徴とする縦型のバイポーラトランジス
タ。
3. The vertical bipolar transistor according to claim 1, wherein the bipolar transistor is a horizontal bipolar transistor in which the collector region is formed in the base region so as to face the emitter region.
【請求項4】 第1導電型の半導体基板の主表面上の一
部に第1導電型とは逆の第2導電型のベース領域を形成
する工程と、 このベース領域上および前記エピタキシャル層の露出表
面上に絶縁膜を形成する工程と、 前記ベース領域上の絶縁膜にエミッタ開口部およびベー
ス開口部を形成する工程と、前記絶縁膜上にポリシリコ
ンを堆積して上記エミッタ開口部の内部およびベース開
口部の内部に上記ポリシリコンを埋め込む工程と、 上記ポリシリコンを前記絶縁膜の上面までエッチバック
する工程と、 前記エミッタ開口部の内部のポリシリコンに第1導電型
の不純物のイオンを注入する工程と、 前記ベース開口部の内部のポリシリコンに第2導電型の
不純物のイオンを注入する工程と、 熱処理により前記エミッタ開口部の内部のポリシリコン
をエミッタ引き出し電極化すると共にそれを拡散源とし
て前記ベース領域の表層部の一部にエミッタ領域を拡散
形成する工程と、 上記熱処理により前記ベース開口部の内部のポリシリコ
ンをベース引き出し電極化すると共にそれを拡散源とし
て前記ベース領域の表層部の一部にベース電極引き出し
領域を拡散形成する工程としてエミッタ引き出し電極を
形成する工程と、 前記絶縁膜上に金属を蒸着してパターニングし、エミッ
タ引き出し電極上を覆うようにエミッタ電極を形成する
と共に前記ベース引き出し電極上を覆うようにベース電
極を形成する工程と、 コレクタ領域に接するようにコレクタ電極を形成する工
程とを具備することを特徴とするバイポーラトランジス
タの製造方法。
4. A step of forming a base region of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a part of the main surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, and the base region and the epitaxial layer. Forming an insulating film on the exposed surface; forming an emitter opening and a base opening in the insulating film on the base region; depositing polysilicon on the insulating film to form the inside of the emitter opening; And a step of burying the polysilicon in the inside of the base opening, a step of etching back the polysilicon to the upper surface of the insulating film, and an ion of the first conductivity type impurity in the polysilicon inside the emitter opening. Implanting, implanting ions of the second conductivity type impurity into the polysilicon inside the base opening, and performing heat treatment on the polysilicon inside the emitter opening. As an emitter extraction electrode and using it as a diffusion source to diffusely form an emitter region in a part of the surface layer portion of the base region, and the heat treatment converts the polysilicon inside the base opening into a base extraction electrode. A step of forming an emitter extraction electrode as a step of diffusing and forming a base electrode extraction region in a part of the surface layer portion of the base region using it as a diffusion source; The method comprises: forming an emitter electrode so as to cover the electrode and forming a base electrode so as to cover the base lead electrode; and forming a collector electrode so as to contact the collector region. Manufacturing method of bipolar transistor.
【請求項5】 請求項4記載のバイポーラトランジスタ
の製造方法において、 前記コレクタ電極を前記半導体基板主の裏面に形成する
ことを特徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
5. The method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 4, wherein the collector electrode is formed on the back surface of the main part of the semiconductor substrate.
【請求項6】 請求項4記載のバイポーラトランジスタ
の製造方法において、 前記コレクタ領域を前記ベース領域の表層部の一部に形
成する工程を具備することを特徴とするバイポーラトラ
ンジスタの製造方法。
6. The method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 4, further comprising a step of forming the collector region in a part of a surface layer portion of the base region.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005067056A1 (en) * 2004-01-09 2005-07-21 Sony Corporation Bipolar transistor, semiconductor device comprising the bipolar transistor and process for fabricating them

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