JPH06275785A - I▲2▼l構造半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

I▲2▼l構造半導体装置及びその製造方法

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JPH06275785A
JPH06275785A JP5065284A JP6528493A JPH06275785A JP H06275785 A JPH06275785 A JP H06275785A JP 5065284 A JP5065284 A JP 5065284A JP 6528493 A JP6528493 A JP 6528493A JP H06275785 A JPH06275785 A JP H06275785A
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Kanji Yamamura
官司 山村
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 N型エピタキシャル成長層3の外部ベース領
域5となる領域にイオン注入を行った後、内部ベース領
域6となる領域に加速エネルギーを300〜500Ke
Vで、ドーズ量を1×1012〜1×1013ions/c
2でイオン注入を行う。その後、約900℃で100
分間(水蒸気雰囲気)でドライブ工程を行い、外部ベー
ス領域5、内部ベース領域6及びN-の内部ベース反転
領域7が活性化される。その後、コレクタ領域10及び
エミッタ領域11を形成し、メタル電極12を形成し、
完成する。 【効果】 同一トランジスタサイズにおいて従来より、
実効コレクタ面積が増大できるので、電流増幅率も向上
し、より高集積化が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、I2L構造半導体装置
(以下「I2L」という。)及びその製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】図4(a)乃至(f)は、従来の一般的
なI2Lのコレクタ−ベース領域の製造工程図を示す。
【0003】まず、P型シリコン基板1にN+埋め込み
層2を形成し、次に抵抗率が1Ω・cmで、厚さ3μm
のN型エピタキシャル成長層3を形成し、その後N+
散層4を形成する。その後、全面に酸化膜8を形成する
(図4(a))。
【0004】次に、フォト・エッチング工程を用いて、
2Lの外部ベース領域となる領域のN型エピキタシャ
ル成長層3表面を露出させ、ボロンを例えば加速エネル
ギーを約30KeVでドーズ量を約1×1015ions
/cm2でイオン注入を行う(図4(b))。
【0005】次に、レジスト9を除去した後、再びフォ
ト・エッチングを行い、I2Lの内部ベース領域となる
領域のN型エピキタシャル成長層3の表面を露出させ、
ボロンを、例えば加速エネルギーを約150KeVでド
ーズ量を約2×1012ions/cm2でイオン注入を
行う(図4(c))。
【0006】次に、レジスト9を除去した後、酸化工程
(ドライブ工程)として、例えば、約900℃、100
分間(水蒸気雰囲気)の酸化処理を行い膜厚が約300
0Åの酸化膜を形成し、I2Lの外部ベース領域5及び
内部ベース領域6を活性化させる(図4(d))。
【0007】次に、フォト・エッチングを行い、I2
のコレクタ領域10及びエミッタ領域11となる領域の
N型エピキタシャル成長層3の表面を露出させ、ヒ素を
例えば、加速エネルギーを約50KeVで、ドーズ量を
約6×1015ions/cm2でイオン注入を行う(図
4(e))。
【0008】次に、フォト・レジスト9を除去した後、
CVD法を用いて、酸化膜8を約4000Å堆積させ、
続いてドライブ工程として、約900℃、150分(N
2雰囲気)の拡散熱処理を行い、I2Lのコレクタ領域1
0及びエミッタ領域11を活性化させる。その後、コン
タクトホールを形成し、メタル電極12を形成し完成す
る(図4(f))。尚、13はインジェクタ部である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】I2Lの特性向上のた
めにI2Lの逆方向電流増幅率βuを大きくするには、
2Lのコレクタ領域として動作する領域の面積(以
下、「実効コレクタ面積」という。)を大きくする必要
があり、そのため、上述の従来のI2Lの製造方法を用
いた場合には、コレクタ領域10の面積を大きくするこ
とになり、これに伴いI2Lのトランジスタサイズが大
きくなるため、高集積化を防げる1つの要因であった。
【0010】また、I2Lのトランジスタサイズを大き
くすることなく、実効コレクタ面積を増大する方法が特
開昭63−293973号公報に記載されている。上記
方法は、N+型コレクタ領域とP型外部ベース領域とを
一部重ね合せて形成し、内部ベース領域が表面に形成さ
れないようにし、その結果、実効コレクタ面積を増大さ
せたものである。
【0011】しかし、上記公報においては、1020/c
3程度のN+型コレクタ領域と1019/cm3程度のP+
型外部ベース領域とが重なり、コレクタ・ベース間の耐
圧が低下、更には高濃度の接合を形成することにより、
結晶欠陥を発生させるという問題点があった。
【0012】本発明は、I2Lのトランジスタサイズを
大きくすることなく、実効コレクタ面積の大きいI2
構造の半導体装置及びその製造方法を提供することを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の本発明の
2L構造半導体装置は、外部ベース領域とコレクタ領
域との間の内部ベース領域の表面部に上記コレクタ領域
と同じ導電型であり、且つ、上記コレクタ領域よりも不
純物濃度の低い領域が形成されていることを特徴とする
ものである。
【0014】また、請求項2記載の本発明のI2L構造
半導体装置の製造方法は、上記内部ベース領域形成のた
めの、上記基板と反対の導電型不純物のイオン注入を行
う際、上記イオン注入領域表面の導電型が上記基板の導
電型と同じになるように上記不純物の濃度分布のピーク
が形成される加速エネルギーを用いたことを特徴とす
る、請求項1記載のI2L構造半導体装置の製造方法で
ある。
【0015】
【作用】図3(a)は、本発明のI2Lの製造方法を用
いた場合の内部ベース領域の不純物濃度分布図を示し、
同(b)は従来の方法を用いた場合の内部ベース領域の
不純物濃度分布図を示す。
【0016】上記本発明を用いた場合、図3(a)に示
す様に不純物濃度のピークが従来の方法より深い所で生
じており、内部ベース領域表面での不純物の導電型はN
-になっている。
【0017】
【実施例】以下、一実施例に基づいて本発明について詳
細に説明する。
【0018】図1(a)は請求項1記載の本発明の一実
施例のI2L構造半導体装置(以下「I2L」と略す。)
の構造断面図であり、同(b)は同I2Lの平面図であ
り、図2は、請求項2記載の本発明の一実施例の図1に
示すI2Lの製造工程図である。また、図1及び図2に
おいては、1はP型シリコン基板、2はN+埋め込み
層、3はN型エピタキシャル成長層、4はN+拡散層、
5はP+型の外部ベース領域、6はP-型の内部ベース領
域、7はN-型の内部ベース反転領域、8は酸化膜、9
はレジスト、10はコレクタ領域、11はエミッタ領
域、12はメタル電極、13はインジェクタ部を示す。
【0019】本発明の特徴は、従来P-型内部ベース領
域であったN型エピタキシャル成長層3表面がN-型領
域になっていることであり、これは内部ベース領域6形
成のためのイオン注入の加速エネルギーを従来より大き
くし、図3(a)に示す不純物濃度分布のピークをP型
シリコン基板1側に移動させることによって、N型エピ
タキシャル成長層3表面の導電型をP型からN-型に反
転させ、実現することができる。
【0020】次に、図2を用いて、本発明の一実施例の
2Lの製造工程を説明する。
【0021】まず、P型シリコン基板1にN+埋め込み
拡散層2を形成し、次に、抵抗率が1Ω・cmであった
厚さが3μmのエピタキシャル成長層3を形成し、その
後、N+拡散層4を形成する。その後全面に酸化膜8を
形成する(図2(a))。
【0022】次に、フォト・エッチング工程を用いて、
2Lの外部ベース領域5となる領域のエピタキシャル
成長層3表面を露出させ、ボロンを、例えば、加速エネ
ルギーを約30KeVでドーズ量を約1×1015ion
s/cm2でイオン注入を行う(図2(b))。
【0023】次に、レジスト9を除去した後、再びフォ
ト・エッチングを行い、I2Lの内部ベース領域6とな
る領域のエピタキシャル成長層3表面を露出させ、ボロ
ンを加速エネルギーを約300〜500KeVで、ドー
ズ量を約1×1012〜1×1013ions/cm2でイ
オン注入を行う(図2(c))。
【0024】イオン注入の際の加速エネルギーを約30
0KeV〜500KeVとしたのは、300KeVより
小さければエピタキシャル成長層3表面の不純物導電型
が反転せず、N-型ではなくP-型となるからであり、5
00KeVより大きければ、現在、高集積化を図った外
部ベースの拡散深さは約5000Åと浅いため、外部ベ
ース領域5と内部ベース領域6との接続抵抗が上昇する
ためである。従って、加速エネルギーの上限は、外部ベ
ースの拡散深さに応じて決定する。
【0025】次に、レジスト9を除去した後、酸化工程
(ドライブ工程)として、例えば、約900℃、100
分間(水蒸気雰囲気)の酸化処理を行い、膜厚が約30
00Åの酸化膜を形成し、I2Lの外部ベース領域5及
び内部ベース領域6を活性化させると内部ベース領域6
の上部がN-型の内部ベース反転領域7になる(図2
(d))。
【0026】次に、フォト・エッチングを行い、I2
のコレクタ領域10及びエミッタ領域11となる領域の
N型エピタキシャル成長層3の表面を露出させ、ヒ素を
例えば、加速エネルギーを約50KeVで、ドーズ量を
約6×1015ions/cm2でイオン注入を行う(図
2(e))。
【0027】次に、フォトレジスト9を除去した後、C
VD法を用いて酸化膜を約4000Å堆積させ、続いて
ドライブ工程として、約900℃、150分(N2雰囲
気)の拡散熱処理を行い、I2Lのコレクタ領域10及
びエミッタ領域11を活性化させる。その後、コンタク
トホールを形成し、メタル電極12を形成し完成する
(図2(f))。尚、13はインジェクタ部を示す。
【0028】以上、本発明は、従来の製造方法に比べ内
部ベース領域6形成時のイオン注入の加速エネルギーを
従来は約150KeVであったところを約300KeV
〜500KeVとすることが異なるのみで、後の工程は
従来の工程と同じである。
【0029】
【発明の効果】以上、詳細に説明した様に、本発明を用
いることにより、図5の同一のコレクタ領域面積の場合
の本発明に係るI2Lと従来のI2Lの逆方向電流増幅率
βuの比較図に示す様に、同一コレクタ面積において、
本発明に係るI2Lの方が実効コレクタ面積として、N-
に反転した内部ベース領域分増加することになるので、
逆方向電流増幅率βuを向上することができる。
【0030】したがって、本発明において、例えば、図
5に示す場合に、同じ逆方向電流増幅率βuを有するI
2Lのトランジスタサイズを従来と比べて約1/2にす
ることが可能であるように、装置の高集積化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明の一実施例のI2L構造半導
体装置の断面図であり、(b)は、同I2L構造半導体
装置の平面図である。
【図2】本発明の一実施例のI2L構造半導体装置の製
造工程図である。
【図3】(a)は、図1のA−A’断面における不純物
濃度分布であり、(b)は、図4(f)のA−A’断面
における不純物濃度分布である。
【図4】従来のI2L構造半導体装置の製造工程図であ
る。
【図5】同一コレクタサイズの場合の本発明に係るI2
L構造半導体装置と従来のI2L構造半導体装置との逆
方向電流増幅率の比較図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 N+埋め込み層 3 N型エピタキシャル層 4 N+拡散層 5 外部ベース領域 6 内部ベース領域 7 内部ベース反転領域 8 酸化膜 9 レジスト 10 コレクタ領域 11 エミッタ領域 12 メタル電極 13 インジェクタ部

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外部ベース領域とコレクタ領域との間の
    内部ベース領域の表面部に上記コレクタ領域と同じ導電
    型であり、且つ、上記コレクタ領域よりも不純物濃度の
    低い領域が形成されていることを特徴とするI2L構造
    半導体装置。
  2. 【請求項2】 上記内部ベース領域形成のための、上記
    基板とは反対の導電型不純物のイオン注入を行う際、上
    記イオン注入領域表面の導電型が上記基板の導電型と同
    じになるように上記不純物の濃度分布のピークが形成さ
    れる加速エネルギーを用いたことを特徴とする、請求項
    1記載のI2L構造半導体装置の製造方法。
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