JPH0697183A - Bipolar transistor and fabrication thereof - Google Patents

Bipolar transistor and fabrication thereof

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JPH0697183A
JPH0697183A JP24363292A JP24363292A JPH0697183A JP H0697183 A JPH0697183 A JP H0697183A JP 24363292 A JP24363292 A JP 24363292A JP 24363292 A JP24363292 A JP 24363292A JP H0697183 A JPH0697183 A JP H0697183A
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JP
Japan
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region
base
base region
emitter
forming
Prior art date
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JP24363292A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Yoshihara
郁夫 吉原
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0697183A publication Critical patent/JPH0697183A/en
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Abstract

PURPOSE:To make uniform the characteristics such as hFE of bipolar transistor. CONSTITUTION:Base region has a structure provided with a first base region 61 constituting a base take-out region connected with a base electrode, a second base region 62 formed immediately below an emitter region 25 while being self-aligned therewith, and a third base region 63 coupling between the first and second base regions 61, 62.

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、例えばSRAM(スタ
ティック・ランダム・アクセス・メモリ)に用いられる
バイポーラCMOS(Bi−CMOS)に適用して好適
なバイポーラトランジスタ、特に縦型のバイポーラトラ
ンジスタとその製造方法に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar transistor suitable for application to a bipolar CMOS (Bi-CMOS) used, for example, in an SRAM (Static Random Access Memory), particularly a vertical bipolar transistor and its manufacture. Involved in the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイポーラトランジスタにおいて、大電
流化をはかる上で、また寄生容量特にエミッタ接合容量
を小さくする上で、エミッタ平面形状を、その長さを大
に幅が小なる形状として、エミッタのいわゆるペリフェ
リ長を大にしかつその面積を小さくすることが必要とな
り、これに伴ってエミッタ電極とエミッタ領域との自己
整合が必要となってくる。
2. Description of the Related Art In a bipolar transistor, in order to increase a current and to reduce a parasitic capacitance, particularly an emitter junction capacitance, the planar shape of the emitter is changed to a shape in which the length is greatly reduced and the width of the emitter is reduced. It is necessary to increase the so-called peripheral length and reduce the area thereof, and this necessitates self-alignment between the emitter electrode and the emitter region.

【0003】この要求から、エミッタ電極を不純物を含
む半導体層より構成し、これよりの不純物を半導体基体
に拡散してエミッタ領域を形成し、エミッタ電極とエミ
ッタ領域との自己整合を行うようにされる。
From this requirement, the emitter electrode is composed of a semiconductor layer containing impurities, and the impurities from this are diffused into a semiconductor substrate to form an emitter region, so that the emitter electrode and the emitter region are self-aligned. It

【0004】この場合、ベース領域上に限定的にエミッ
タ電極すなわちエミッタ領域の形成部を形成するため
に、半導体基体表面に形成した層間絶縁層等の絶縁層に
対しての窓開けを行ってこの窓を通じてエミッタ電極の
形成が行われる。これについて図12を参照して説明す
る。
In this case, in order to form an emitter electrode, that is, a portion where the emitter region is formed, only on the base region, a window is opened in an insulating layer such as an interlayer insulating layer formed on the surface of the semiconductor substrate. The emitter electrode is formed through the window. This will be described with reference to FIG.

【0005】図12において、1はシリコン等の半導体
基板で、その一部からなるコレクタ領域2上に、ベース
領域3がイオン注入等によって形成されてなる。半導体
基体1の表面には、例えばベース領域3をイオン注入す
るに当たって用いられてベース領域3を浅い位置に形成
するに供する例えばSiO2 等の絶縁層、さらにこれの
上に例えば半導体集積回路における多層配線層間の層間
絶縁層となる同様にSiO2 等の各絶縁層4がCVD
(化学的気相成長)法によって形成されている。
In FIG. 12, reference numeral 1 is a semiconductor substrate made of silicon or the like, and a base region 3 is formed by ion implantation or the like on a collector region 2 which is a part thereof. On the surface of the semiconductor substrate 1, for example, an insulating layer such as SiO 2 used for implanting the base region 3 to form the base region 3 at a shallow position, and further on top of this, an insulating layer such as a multilayer in a semiconductor integrated circuit. Similarly, each insulating layer 4 such as SiO 2 becomes a interlayer insulating layer between wiring layers by CVD.
It is formed by the (chemical vapor deposition) method.

【0006】このベース領域3上の一部にエミッタ領域
を形成するに当たって、図12Aに示すように、絶縁層
4上にフォトレジスト層等のエッチングマスク5が、周
知の技術すなわちフォトレジストの塗布、パターン露
光、現像処理が行われてエミッタ領域を形成すべき部分
上に開口5Wが穿設される。
In forming the emitter region on a part of the base region 3, an etching mask 5 such as a photoresist layer is formed on the insulating layer 4 as shown in FIG. Pattern exposure and development are performed to form an opening 5W on a portion where an emitter region is to be formed.

【0007】図12Bに示すように、マスク5の開口5
Wを通じて異方性ドライエッチングすなわちRIE(反
応性イオンエッチング)によって絶縁層4にエミッタ形
成用の開口4Wを穿設し、これを通じて露出したベース
領域3上に不純物を含有するポリシリコンよりなるエミ
ッタ電極6を被着し、これよりの不純物を半導体基板1
に導入してベース領域3上に限定的にエミッタ領域7を
形成する。
As shown in FIG. 12B, the opening 5 of the mask 5 is formed.
An emitter formation opening 4W is formed in the insulating layer 4 by anisotropic dry etching, that is, RIE (reactive ion etching) through W, and an emitter electrode made of polysilicon containing impurities on the base region 3 exposed through the opening 4W. 6 is deposited, and impurities from this are deposited on the semiconductor substrate 1.
To form the emitter region 7 on the base region 3 in a limited manner.

【0008】この場合、開口4Wの穿設は、この開口4
Wをできるだけマスク5の開口5Wに対応するパターン
に形成する上で、異方性RIEをもって行われることが
望まれる。
In this case, the opening 4W is formed by the opening 4W.
An anisotropic RIE is desired to form W in a pattern corresponding to the opening 5W of the mask 5 as much as possible.

【0009】ところが、この異方性RIEは、絶縁層4
を構成するSiO2 と半導体基板1との選択比があまり
大きく採れないことから、絶縁層4に対して確実にその
全厚さにわたって開口4Wを形成するようにRIEを行
うと、図12Bに示すように、ベース領域3をも堀り込
む溝8を形成するに至る。
However, this anisotropic RIE is caused by the insulating layer 4
Since the selection ratio between the SiO 2 and the semiconductor substrate 1 forming the substrate is not so large, the RIE is performed on the insulating layer 4 so as to surely form the opening 4W over the entire thickness thereof, as shown in FIG. 12B. Thus, the groove 8 is formed so that the base region 3 is also dug.

【0010】ところが、この溝8の深さはRIEを行う
絶縁層4がCVDによるSiO2 である場合等におい
て、その厚さの制御が困難で比較的その厚さにばらつき
が存在するために溝8の深さにもばらつきが生じる。
However, the depth of the groove 8 is difficult to control because the thickness of the groove 8 is difficult to control when the insulating layer 4 for RIE is SiO 2 formed by CVD, and the thickness is relatively variable. The depth of 8 also varies.

【0011】このため最終的に得た図12Cに示すエミ
ッタ領域7とコレクタ領域2間のベース領域3の厚さ、
すなわちベース幅WB に変動を来たし、トランジスタ特
性、特にエミッタ電流増幅率hFEに変動を来すとか、さ
らにこの堀り込みによるエミッタ領域のコレクタ領域へ
の突き抜けを防止するためにベース幅WB を充分大とす
るように構成するときは、そのhFEを高めてしまうなど
の不都合が生じる。
Therefore, the finally obtained thickness of the base region 3 between the emitter region 7 and the collector region 2 shown in FIG. 12C,
That is, the base width W B fluctuates, the transistor characteristics, in particular, the emitter current amplification factor h FE fluctuates, and the base width W B When it is configured to be sufficiently large, there arises such a disadvantage that the h FE is increased.

【0012】このような堀り込みのばらつきを回避する
方法として、例えば特開平4−125935号に開示さ
れたものにおいては、ベース領域のイオン注入前に熱酸
化による所定の厚さを有する酸化膜を形成し、ベース領
域形成のイオン注入後にこれを除去することによってエ
ミッタ形成の開口を形成して堀り込み量が一定となるよ
うに考慮したものの提案がなされている。
As a method for avoiding such unevenness of the engraving, for example, in the method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-125935, an oxide film having a predetermined thickness by thermal oxidation before the ion implantation of the base region is performed. Has been proposed, and the ion implantation for forming the base region is removed to form an opening for forming the emitter so that the amount of engraving becomes constant.

【0013】しかしながら、この場合この酸化膜の形
成、この酸化膜のRIEによる除去工程が必要となり、
その製造工程が煩雑化する不都合がある。
However, in this case, a step of forming this oxide film and a step of removing this oxide film by RIE are required,
There is an inconvenience that the manufacturing process becomes complicated.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したバ
イポーラトランジスタにおいてそのhFE等のトランジス
タ特性のばらつきを回避するにもかかわらず、その製造
工程数の増加を回避することができるようにする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention makes it possible to avoid an increase in the number of manufacturing steps in the bipolar transistor described above, while avoiding variations in transistor characteristics such as h FE. .

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】第1の本発明は、半導体
基板に、第1導電型のコレクタ領域と、これの上に形成
された第2導電型のベース領域と、更にこれの上に形成
された第1導電型のエミッタ領域を有してなる縦型のバ
イポ−ラ・トランジスタにおいて、そのベース領域が、
ベース電極が接続されるベース取出し領域を構成する第
1のベース領域と、エミッタ領域と自己整合的にエミッ
タ領域直下に形成された第2のベース領域と、第1のベ
ース領域と第2のベース領域とを連結する第3のベース
領域とにより形成する構成とする。
According to a first aspect of the present invention, a first conductivity type collector region is formed on a semiconductor substrate, a second conductivity type base region is formed on the collector region, and further, a second conductivity type base region is formed on the collector region. In the vertical bipolar transistor having the formed first conductivity type emitter region, the base region of the vertical bipolar transistor is
A first base region forming a base extraction region to which a base electrode is connected, a second base region formed directly below the emitter region in a self-aligned manner with the emitter region, a first base region and a second base It is configured to be formed by a third base region that connects the region.

【0016】第2の本発明は、半導体基板に、第1導電
型のコレクタ領域と、これの上に形成された第2導電型
のベース領域と、更にこれの上に形成された第1導電型
のエミッタ領域を有してなる縦型のバイポ−ラ・トラン
ジスタにおいて、そのベース領域が、ベース電極が接続
されこのベース電極と自己整合的に形成されたベース取
出し領域を構成する第1のベース領域と、エミッタ領域
と自己整合的に、エミッタ領域直下に形成された第2の
ベース領域と、第1のベース領域と第2のベース領域と
を連結する第3のベース領域とにより形成する構成とす
る。
According to a second aspect of the present invention, a first conductivity type collector region, a second conductivity type base region formed on the collector region, and a first conductivity type formed on the collector region are formed on a semiconductor substrate. A vertical bipolar transistor having a base emitter region, the base region of which forms a base extraction region which is connected to the base electrode and is formed in self-alignment with the base electrode. A region, a second base region formed directly below the emitter region in a self-aligned manner with the emitter region, and a third base region connecting the first base region and the second base region And

【0017】第3の本発明は、第3のベース領域を形成
する第1のイオン注入工程と、エミッタ領域を決定する
半導体基板上に形成した絶縁膜の開口を異方性エッチン
グにより形成する工程と、上記開口に第2のベース領域
を形成する第2のイオン注入工程と、上記開口を覆って
不純物を含有する多結晶半導体電極を形成する工程と、
この多結晶半導体電極から不純物を半導体基板中に拡散
させてエミッタ領域を第2のベース領域に自己整合させ
て形成する熱処理工程とを採る。
According to a third aspect of the present invention, a first ion implantation step of forming a third base region and a step of forming an opening of an insulating film formed on a semiconductor substrate which determines an emitter region by anisotropic etching. A second ion implantation step of forming a second base region in the opening, and a step of forming a polycrystalline semiconductor electrode containing impurities by covering the opening.
A heat treatment step is performed in which impurities are diffused from the polycrystalline semiconductor electrode into the semiconductor substrate and the emitter region is self-aligned with the second base region.

【0018】第4の本発明は、第3のベース領域を形成
する工程と、第2導電型の不純物を含有するベース電極
を形成する工程と、上記ベース電極を覆って絶縁膜を形
成する工程と、異方性エッチングにより上記ベース電極
側壁に上記絶縁膜を残す工程と、この側壁によって決定
される半導体基板表面に第2導電型の不純物を導入して
第2のベース領域を形成する工程と、この第2のベース
領域上に第1導電型の不純物を含有するエミッタ電極を
形成する工程と、上記ベース電極とエミッタ電極からそ
れぞれ不純物を拡散させてベース取出し領域を構成する
第1のベース領域を形成し、上記第2のベース領域上に
エミッタ領域を形成する熱処理工程とを採る。
In a fourth aspect of the present invention, a step of forming a third base region, a step of forming a base electrode containing an impurity of the second conductivity type, and a step of forming an insulating film covering the base electrode. And a step of leaving the insulating film on the side wall of the base electrode by anisotropic etching, and a step of introducing a second conductivity type impurity into the surface of the semiconductor substrate determined by the side wall to form a second base region. A step of forming an emitter electrode containing an impurity of a first conductivity type on the second base region, and a first base region forming a base extraction region by diffusing the impurity from the base electrode and the emitter electrode, respectively. And a heat treatment step of forming an emitter region on the second base region.

【0019】[0019]

【作用】上述の本発明によれば、エミッタ領域を規定す
る開口に、エミッタ直下に位置する部分の第2のベース
領域を形成するので、つまりこの開口の形成後に、エミ
ッタ直下に位置する部分の第2のベース領域を形成する
ので、この開口の形成における掘り込みによるベース幅
の不均一性、従ってこれによる特性のばらつき、更に、
不良品の発生等を回避できる。
According to the present invention described above, since the second base region of the portion located immediately below the emitter is formed in the opening defining the emitter region, that is, after the formation of this opening, the second base region of the portion located immediately below the emitter is formed. Since the second base region is formed, the nonuniformity of the base width due to the dug in the formation of the opening, and thus the variation in the characteristics due to the nonuniformity,
It is possible to avoid the occurrence of defective products.

【0020】[0020]

【実施例】図1〜図6を参照して第1の本発明によるバ
イポーラトランジスタとその製造の一実施例を詳細に説
明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A bipolar transistor according to the first aspect of the present invention and an embodiment of its manufacture will be described in detail with reference to FIGS.

【0021】図1Aに示すように、第2導電型例えばp
型の例えばシリコンサブストレイト10を用意し、その
一主面に選択的に例えばバイポーラトランジスタを形成
する部分に選択的に第1導電型の例えばn型の不純物A
sを選択的に拡散してコレクタ埋込み領域49を形成
し、この埋込み領域49が形成されたサブストレイト1
0上に、第1導電型例えばn型のシリコン半導体層11
を、例えば10nmにエピタキシャル成長して半導体基
板例えばシリコン半導体基板12を構成する。
As shown in FIG. 1A, a second conductivity type such as p
For example, a silicon substrate 10 of the first type is prepared, and a first conductivity type, for example, an n-type impurity A is selectively formed on a portion of a main surface of the substrate where the bipolar transistor is selectively formed.
s is selectively diffused to form a collector buried region 49, and the substrate 1 in which the buried region 49 is formed
0 on the first conductivity type, for example, an n-type silicon semiconductor layer 11
Is epitaxially grown to, for example, 10 nm to form a semiconductor substrate such as a silicon semiconductor substrate 12.

【0022】また、この半導体基板12の半導体層11
には、選択的に厚い酸化膜による絶縁層いわゆるLOC
OS13を、最終的に得るバイポーラトランジスタの各
電極取出し部及び動作領域部上以外の部分に形成する。
Further, the semiconductor layer 11 of the semiconductor substrate 12
Is a so-called LOC which is an insulating layer formed of a thick oxide film selectively.
The OS 13 is formed in a portion other than the electrode extraction portion and the operation area portion of the finally obtained bipolar transistor.

【0023】図1Bに示すように、例えば最終的に得る
バイポーラトランジスタ相互、あるいはバイポーラトラ
ンジスタと他のCMOS等を電気的に分離するための第
2導電型の例えばp型のアイソレーション領域14を、
それぞれ異なるエネルギーのイオン注入をもって例えば
2回のボロンのイオン注入を行って半導体層11の全厚
さを横切り、第2導電型この例ではp型のサブストレイ
ト10に達する深さに形成する。
As shown in FIG. 1B, for example, a p-type isolation region 14 of the second conductivity type for electrically isolating the finally obtained bipolar transistors from each other or the bipolar transistor from another CMOS is provided.
Boron is ion-implanted, for example, twice by ion implantation with different energies so as to traverse the entire thickness of the semiconductor layer 11 to a depth that reaches the p-type substrate 10 in the second conductivity type in this example.

【0024】次に、図2Aに示すように全面的に例えば
10nmの厚さのSiO2 絶縁層15をCVD等によっ
て形成し、例えば2回の異なるエネルギーによるイオン
注入をもって第1導電型のn型の例えばりんイオンをイ
オン注入してコレクタ取出し領域59を埋め込み領域4
9に達する深さにわたって形成する。
Next, as shown in FIG. 2A, a SiO 2 insulating layer 15 having a thickness of, for example, 10 nm is formed on the entire surface by CVD or the like, and the first conductivity type n-type is formed by ion implantation with two different energies. For example, phosphorus ions are ion-implanted to fill the collector extraction region 59 with the buried region 4
It is formed over a depth reaching 9.

【0025】図2Bに示すように、半導体層11の、埋
め込み領域49上部分をコレクタ領域69としてこれの
上に、絶縁層15を通じて第2導電型の不純物イオン例
えばBF2 + を浅くイオン注入して最終的に得るバイポ
ーラトランジスタのベース領域の一部となる第3のベー
ス領域63を形成する。
As shown in FIG. 2B, a portion of the semiconductor layer 11 above the buried region 49 is used as a collector region 69, and impurity ions of the second conductivity type such as BF 2 + are shallowly ion-implanted on the collector region 69 through the insulating layer 15. As a result, a third base region 63, which is a part of the base region of the finally obtained bipolar transistor, is formed.

【0026】そして、その後もしくはその前に図3Aに
示すように、この第3のベース領域63の周辺部に同様
に第2導電型の不純物をイオン注入して高濃度の第1の
ベース領域61いわゆるグラフトベース領域を形成す
る。
Then or after that, as shown in FIG. 3A, the second conductivity type impurity is similarly ion-implanted into the peripheral portion of the third base region 63 to highly concentrate the first base region 61. It forms the so-called graft base region.

【0027】図3Bに示すように、全面的に例えばSi
2 を例えばCVD(化学的気相成長)法によって形成
した層間絶縁層18を被着形成する。そして、第3のベ
ース領域63上の一部に限定的にこの層間絶縁層18さ
らにこれの下の絶縁層15にわたってフォトリソグラフ
ィ等によって最終的に得るエミッタ領域パターンに対応
する開口19を異方性エッチングの例えばRIE(反応
性イオンエッチング)によって穿設する。
As shown in FIG. 3B, the entire surface is made of, for example, Si.
An interlayer insulating layer 18 is formed by depositing O 2 by, for example, a CVD (chemical vapor deposition) method. Then, an opening 19 corresponding to an emitter region pattern to be finally obtained by photolithography or the like is anisotropically formed over the interlayer insulating layer 18 and the insulating layer 15 below the interlayer insulating layer 18 only in a part on the third base region 63. The holes are formed by etching, for example, RIE (reactive ion etching).

【0028】そして、この開口19を通じて第2導電型
の不純物イオン例えばBF2 + をイオン注入してエミッ
タ直下に形成されるべき第2のベース領域62いわゆる
真性ベース領域を形成する。
Then, second conductivity type impurity ions such as BF 2 + are ion-implanted through the opening 19 to form a second base region 62, a so-called intrinsic base region, which is to be formed immediately below the emitter.

【0029】図4Aに示すように、全面的にエミッタ電
極を形成するポリシリコン層すなわち多結晶半導体層2
1を形成し、これに第1導電型の不純物イオン例えばA
+を全面的にイオン注入する。
As shown in FIG. 4A, a polysilicon layer, that is, a polycrystalline semiconductor layer 2 forming an emitter electrode over the entire surface is formed.
1 is formed, and impurity ions of the first conductivity type, for example, A
s + is entirely ion-implanted.

【0030】図4Bに示すように、ポリシリコン層21
をフォトリソグラフィによって選択的にエッチングし
て、開口19を通じて第2のベース領域20に接して、
最終的に得るトランジスタにおける所要のパターンのエ
ミッタ電極22をポリシリコン層21の一部によって形
成する。
As shown in FIG. 4B, the polysilicon layer 21
Are selectively etched by photolithography to contact the second base region 20 through the opening 19,
The emitter electrode 22 having a required pattern in the finally obtained transistor is formed by a part of the polysilicon layer 21.

【0031】図5Aに示すように、エミッタ電極22上
を含んで層間絶縁層さらに図示しないがこれの上に形成
したTFT(薄膜トランジスタ)等を形成する半導体
層、さらにその表面を覆う絶縁層等の例えば多層構造の
材料層例えば絶縁層23をCVD等によって形成する。
As shown in FIG. 5A, an interlayer insulating layer including the emitter electrode 22 and a semiconductor layer (not shown) for forming a TFT (thin film transistor) or the like formed on the interlayer insulating layer, and an insulating layer covering the surface of the semiconductor layer are further formed. For example, a material layer having a multi-layer structure, for example, the insulating layer 23 is formed by CVD or the like.

【0032】そして、例えば900℃の熱処理を行って
多結晶シリコン21によるエミッタ電極22中の不純物
例えばAsを半導体基体の第2のベース領域上に拡散し
て、図5Bに示すように、エミッタ領域25を形成す
る。
Then, for example, a heat treatment at 900 ° C. is performed to diffuse impurities such as As in the emitter electrode 22 by the polycrystalline silicon 21 onto the second base region of the semiconductor substrate, and as shown in FIG. 5B, the emitter region is formed. 25 is formed.

【0033】図6に示すように、絶縁層23、18、1
5に対して例えばフォトリソグラフィによって各アイソ
レーション領域14、コレクタ電極取出し領域59、エ
ミッタ電極22上、さらに第1のベース領域61上にそ
れぞれ開口を穿設し、これら開口を通じてそれぞれ例え
ばTiN等のバリアメタルと例えばSiを含むAlの全
面蒸着、フォトリソグラフィによるパターニングによっ
てアイソレーション電極26I、バイポーラトランジス
タにおけるコレクタ電極26C、エミッタ電極26E、
ベース電極26Bを形成して目的とするバイポーラトラ
ンジスタを得る。
As shown in FIG. 6, insulating layers 23, 18, 1
5 are provided with openings in the isolation region 14, the collector electrode extraction region 59, the emitter electrode 22, and the first base region 61 by photolithography, and a barrier such as TiN is formed through these openings. Isolation electrode 26I, collector electrode 26C in bipolar transistor, emitter electrode 26E, by vapor deposition of metal and Al containing, for example, Si, and patterning by photolithography.
The base electrode 26B is formed to obtain the desired bipolar transistor.

【0034】このような構成によれば、半導体基板12
上に第1導電型のコレクタ領域69と、これの上に形成
された第2導電型のベース領域すなわち第1〜第3のベ
ース領域と、さらにこれの上に形成された第1導電型の
エミッタ領域25が形成された縦型のバイポーラトラン
ジスタが構成される。
According to such a configuration, the semiconductor substrate 12
A first conductivity type collector region 69, a second conductivity type base region formed thereon, that is, first to third base regions, and a first conductivity type collector region 69 formed thereon. A vertical bipolar transistor having the emitter region 25 is formed.

【0035】そして、そのベース領域は、ベース電極が
接続されたベース取出し領域を構成する第1のベース領
域61と、エミッタ領域と自己整合的に、エミッタ領域
直下に形成された第2のベース領域62と、第1のベー
ス領域61と第2のベース領域62とを連結する第3の
ベース領域63が形成された構成となる。
The base region is a first base region 61 forming a base extraction region to which the base electrode is connected, and a second base region formed directly below the emitter region in a self-aligned manner with the emitter region. 62, and a third base region 63 that connects the first base region 61 and the second base region 62 is formed.

【0036】このようにして形成されたバイポーラトラ
ンジスタは、図3Bで示したた開口19を形成して後、
エミッタ直下のベース領域を形成するいわゆる真性ベー
スあるいは内部ベースとなる第2のベース領域62を形
成するようにしたので、開口19の穿設に当たってこれ
に堀り込みが形成された場合においても、必ずその堀り
込みの底面から所定の深さに第2のベース領域62を形
成することができることからその深さ(厚さ)は、一定
になる。
In the bipolar transistor thus formed, after forming the opening 19 shown in FIG. 3B,
Since the second base region 62, which serves as a so-called intrinsic base or internal base that forms the base region immediately below the emitter, is formed, even when the opening 19 is dug when the opening 19 is formed, the second base region 62 is always formed. Since the second base region 62 can be formed at a predetermined depth from the bottom surface of the dug, the depth (thickness) becomes constant.

【0037】そして、この第2のベース領域62上に形
成するエミッタ領域25は、同一の開口19を通じてエ
ミッタ電極22からの不純物の拡散によってエミッタ領
域25を形成することによって、エミッタ電極22とエ
ミッタ領域25、さらにこれの下の第2のベース領域6
2とが自己整合される。
The emitter region 25 formed on the second base region 62 is formed by the diffusion of impurities from the emitter electrode 22 through the same opening 19 to form the emitter region 22 and the emitter region 22. 25, and second base region 6 below this
2 is self-aligned.

【0038】そして、第2のベース領域62の深さが一
定とされたことによって、ベース幅すなわちエミッタ領
域25とコレクタ領域69との間隔、したがってベース
幅W B が確実に均一に設定された特性が均一で安定した
バイポーラトランジスタを構成することができる。
The depth of the second base region 62 is equal to
The base width, that is, the emitter area
Distance between zone 25 and collector region 69, and thus the base
Width W BHas been set to be even and the characteristics are uniform and stable.
A bipolar transistor can be constructed.

【0039】さらに、また他の本発明によるバイポーラ
トランジスタと、その本発明製造方法の一例を図7〜図
11を参照して説明する。
Still another example of the bipolar transistor according to the present invention and the method of manufacturing the bipolar transistor according to the present invention will be described with reference to FIGS.

【0040】この場合においても、図1A,B及び図2
A,Bで説明した工程を採って、つまり図2Bで説明し
たと同様の構成をまず図7Aに示すように構成する。
Also in this case, FIG. 1A, FIG.
By taking the steps described in A and B, that is, the same configuration as that described in FIG. 2B is first configured as shown in FIG. 7A.

【0041】そして、図7Bに示すように、絶縁層13
をベース形成部において除去し、ポリシリコンすなわち
多結晶半導体層を150nmの厚さに例えばCVDによ
って全面的に形成し、これに全面的に、第2導電型の不
純物例えばボロンイオンをイオン注入した後、これの上
にSiO2 等の絶縁層全面的にCVD等によって形成
し、その後これら両層を例えばフォトリソグラフィによ
るエッチングングによってパターニングして、最終的に
得るバイポーラトランジスタのベース領域の第1のベー
ス領域61を形成すべき部分上に差し渡って第2導電型
の不純物を含むポリシリコン層より成るベース電極31
と、これの上に絶縁層32を形成する。このようにし
て、ベース領域63上の一部に、最終的にエミッタ領域
と、これの下の第2のベース領域62を形成すべき部分
上にこれより所要幅大きい開口19Aを形成する。
Then, as shown in FIG. 7B, the insulating layer 13
Is removed at the base formation portion, and a polysilicon, that is, a polycrystalline semiconductor layer is formed over the entire surface to a thickness of 150 nm by, for example, CVD, and second surface conductivity type impurities such as boron ions are ion-implanted over the entire surface. , An insulating layer such as SiO 2 is formed on the entire surface by CVD or the like, and then both layers are patterned by etching by, for example, photolithography to finally obtain the first base of the base region of the bipolar transistor. A base electrode 31 made of a polysilicon layer containing an impurity of the second conductivity type over the portion where the region 61 is to be formed.
Then, the insulating layer 32 is formed thereon. Thus, the opening 19A having a required width larger than the emitter region and the second base region 62 below the emitter region is formed in a part of the base region 63.

【0042】図8Aに示すように、全面的にSiO2
のベース/エミッタ分離用の絶縁層33をCVD等によ
って形成する。
As shown in FIG. 8A, a base / emitter separation insulating layer 33 such as SiO 2 is formed on the entire surface by CVD or the like.

【0043】図8Bに示すように、異方性エッチング例
えばRIEによってこの絶縁層33の平面部の厚さに相
当する深さのエッチングを行って、ベース電極31すな
わちポリシリコンの側面に、特に、開口19Aの内側面
に所要の厚さを有するサイドウォールすなわち側壁34
を形成して、エミッタ領域とこれの下の第2のベース領
域62を形成するに供する開口19を形成する。
As shown in FIG. 8B, anisotropic etching such as RIE is performed to a depth corresponding to the thickness of the flat surface of the insulating layer 33, so that the base electrode 31, that is, the side surface of the polysilicon, is particularly etched. A sidewall or side wall 34 having a required thickness on the inner surface of the opening 19A.
To form an opening 19 for forming the emitter region and the second base region 62 thereunder.

【0044】次に図9Aに示すように、第3のベース領
域63にイオン注入を行って所要の深さとなる第2のベ
ース領域62を形成する。
Next, as shown in FIG. 9A, ions are implanted into the third base region 63 to form a second base region 62 having a required depth.

【0045】さらに、図9Bに示すように、同様の開口
19を通じてこの第2のベース領域62に接してポリシ
リコン層、すなわち多結晶半導体層35を全面的にCV
D法等によって形成し、これに第1導電型の不純物例え
ばAsをイオン注入する。
Further, as shown in FIG. 9B, the polysilicon layer, that is, the polycrystalline semiconductor layer 35 is entirely covered with CV in contact with the second base region 62 through the same opening 19.
It is formed by the D method or the like, and first conductivity type impurities such as As are ion-implanted therein.

【0046】図10Aに示すように、多結晶半導体のポ
リシリコン層35に対してフォトリソグラフィによるパ
ターンエッチングを行って最終的にエミッタ領域を形成
する部分を含んでエミッタ電極22を形成し、これの上
に全面的に例えばSiO2 による層間絶縁層23をCV
D等によって形成する。
As shown in FIG. 10A, the polysilicon electrode 35 of the polycrystalline semiconductor is subjected to pattern etching by photolithography to form the emitter electrode 22 including a portion to finally form an emitter region. An interlayer insulating layer 23 made of, for example, SiO 2 is formed on the entire surface by CV.
D and the like.

【0047】その後、例えば900℃のアニールを行っ
てエミッタ電極22から不純物のAsを第2のベース領
域62に拡散してエミッタ領域25を形成する。このと
き、同時にポリシリコンによるベース電極31からボロ
ンBが第3のベース領域63に拡散して高濃度の第1の
ベース領域61が形成される。
Then, for example, annealing at 900 ° C. is performed to diffuse As as impurities from the emitter electrode 22 into the second base region 62 to form the emitter region 25. At this time, at the same time, boron B is diffused from the polysilicon base electrode 31 into the third base region 63 to form the high-concentration first base region 61.

【0048】そして、さらにある場合は、これの上に層
間絶縁層等をCVD等によって全面的に形成し、これら
層間絶縁層と、これの下の絶縁層に対してフォトリソグ
ラフィによるパターンエッチングによって例えばアイソ
レーション電極形成の開口、コレクタ電極取出し開口、
金属ベース電極取出し開口等を形成する。
In some cases, an interlayer insulating layer or the like is entirely formed on the interlayer insulating layer by CVD or the like, and the interlayer insulating layer and the insulating layer below the interlayer insulating layer are patterned by photolithography, for example. Isolation electrode formation opening, collector electrode extraction opening,
A metal base electrode extraction opening and the like are formed.

【0049】そして、これら開口内を含んで、例えばT
iN等のバリアメタル(図示せず)と例えばSiを含む
Al等の金属を蒸着、スパッタ等によって全面的に形成
し、フォトリソグラフィによるパターンエッチングし
て、図10Bに示すように、それぞれアイソレーション
電極26I、コレクタ電極26C、エミッタ金属電極2
6E、ベース金属電極26Bを形成する。
Including these openings, for example, T
A barrier metal (not shown) such as iN and a metal such as Al containing Si are entirely formed by vapor deposition, sputtering, etc., and pattern etching is performed by photolithography, so that isolation electrodes are formed as shown in FIG. 10B. 26I, collector electrode 26C, emitter metal electrode 2
6E, the base metal electrode 26B is formed.

【0050】このようにして目的とするバイポーラトラ
ンジスタ、すなわち半導体基板12第1導電型のコレク
タ領域69と、これの上に形成された第2導電型のベー
ス領域61、62、63と、さらにその第2のベース領
域62上に形成された第1導電型のエミッタ領域25を
形成してなる縦型のバイポーラトランジスタを構成が構
成され、ベース電極31と自己整合的に形成されたベー
ス取出し領域を構成する第1のベース領域61と、エミ
ッタ領域25と自己整合的にエミッタ領域直下に形成さ
れた第2のベース領域62と、第1のベース領域61と
第2のベース領域62とを連結する第3のベース領域6
3が構成された本発明によるバイポーラトランジスタを
構成することができる。
Thus, the desired bipolar transistor, that is, the first conductivity type collector region 69 of the semiconductor substrate 12, the second conductivity type base regions 61, 62 and 63 formed on the collector region 69, and the collector regions 69 and the second conductivity type base regions 61, 62 and 63 are further formed. A vertical bipolar transistor is formed by forming a first conductivity type emitter region 25 formed on the second base region 62, and a base extraction region formed in self-alignment with the base electrode 31 is formed. The constituent first base region 61, the second base region 62 formed directly below the emitter region in a self-aligned manner with the emitter region 25, and the first base region 61 and the second base region 62 are connected to each other. Third base region 6
A bipolar transistor according to the present invention, in which No. 3 is configured, can be configured.

【0051】この場合においても開口19の形成後に所
要の深さをもって制御してエミッタ直下の第2のベース
領域62を形成し、これの上にエミッタ領域25を形成
するのでベース幅が所定の幅に設定された均一な特性を
有するバイポーラトランジスタを構成することができ
る。
In this case as well, after the opening 19 is formed, the second base region 62 immediately below the emitter is formed by controlling with a required depth, and the emitter region 25 is formed on the second base region 62, so that the base width is a predetermined width. It is possible to configure a bipolar transistor having uniform characteristics set to.

【0052】尚、図7〜図11において、図1〜図6で
示す各部に対応する部分には同一符号を付して重複説明
を省略する。
7 to 11, parts corresponding to the respective parts shown in FIGS. 1 to 6 are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

【0053】[0053]

【発明の効果】上述したように本発明によれば、特段の
酸化膜の形成、これの除去等の作業時間を拡大するよう
な煩雑な工程を増加させることなく、エミッタ領域を規
定する開口19の形成後に、エミッタ直下に位置する部
分の第2のベース領域62と、エミッタ領域25とを形
成することによって、開口19の形成における掘り込み
によるベース幅の不均一性、従ってこれによる特性のば
らつき、更に、不良品の発生等を回避できる。
As described above, according to the present invention, the opening 19 for defining the emitter region can be formed without increasing the number of complicated steps such as the formation of a special oxide film and the removal of the oxide film. After the formation of the second base region 62 and the emitter region 25 which are located immediately below the emitter, the nonuniformity of the base width due to the digging in the formation of the opening 19, and therefore the variation in the characteristics due to the nonuniformity. Moreover, it is possible to avoid the occurrence of defective products.

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

【図1】本発明の一例の一部の製造工程図である。FIG. 1 is a partial manufacturing process diagram of an example of the present invention.

【図2】本発明の一例の一部の製造工程図である。FIG. 2 is a partial manufacturing process diagram of an example of the present invention.

【図3】本発明の一例の一部の製造工程図である。FIG. 3 is a partial manufacturing process diagram of an example of the present invention.

【図4】本発明の一例の一部の製造工程図である。FIG. 4 is a partial manufacturing process diagram of an example of the present invention.

【図5】本発明の一例の一部の製造工程図である。FIG. 5 is a partial manufacturing process diagram of an example of the present invention.

【図6】本発明の一例の一部の製造工程図である。FIG. 6 is a partial manufacturing process diagram of an example of the present invention.

【図7】本発明の他の例の一部の製造工程図である。FIG. 7 is a partial manufacturing process diagram of another example of the present invention.

【図8】本発明の他の例の一部の製造工程図である。FIG. 8 is a partial manufacturing process diagram of another example of the present invention.

【図9】本発明の他の例の一部の製造工程図である。FIG. 9 is a partial manufacturing process diagram of another example of the present invention.

【図10】本発明の他の例の一部の製造工程図である。FIG. 10 is a manufacturing process diagram of a part of another example of the present invention.

【図11】本発明の他の例の一部の製造工程図である。FIG. 11 is a partial manufacturing process chart of another example of the present invention.

【図12】従来のバイポーラトランジスタの製造工程図
である。
FIG. 12 is a manufacturing process diagram of a conventional bipolar transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

12 半導体基板 25 エミッタ領域 61 第1のベース領域 62 第2のベース領域 63 第3のベース領域 69 コレクタ領域 12 semiconductor substrate 25 emitter region 61 first base region 62 second base region 63 third base region 69 collector region

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板に、第1導電型のコレクタ領
域と、これの上に形成された第2導電型のベース領域
と、更にこれの上に形成された第1導電型のエミッタ領
域を有してなる縦型のバイポ−ラ・トランジスタにおい
て、 上記ベース領域が、ベース電極が接続されたベース取出
し領域を構成する第1のベース領域と、上記エミッタ領
域と自己整合的に、エミッタ領域直下に形成された第2
のベース領域と、上記第1のベース領域と上記第2のベ
ース領域とを連結する第3のベース領域とにより形成さ
れたことを特徴とするバイポ−ラ・トランジスタ。
1. A semiconductor substrate having a first conductivity type collector region, a second conductivity type base region formed thereon, and a first conductivity type emitter region formed thereon. In a vertical bipolar transistor having, the base region is directly below the emitter region in a self-aligned manner with the first base region forming a base extraction region to which a base electrode is connected. Second formed on
And a third base region connecting the first base region and the second base region with each other.
【請求項2】 半導体基板に、第1導電型のコレクタ領
域と、これの上に形成された第2導電型のベース領域
と、更にこれの上に形成された第1導電型のエミッタ領
域を有してなる縦型のバイポ−ラ・トランジスタにおい
て、 上記ベース領域が、ベース電極が接続され該ベース電極
と自己整合的に形成されたベース取出し領域を構成する
第1のベース領域と、上記エミッタ領域と自己整合的
に、エミッタ領域直下に形成された第2のベース領域
と、上記第1のベース領域と上記第2のベース領域とを
連結する第3のベース領域とにより形成されたことを特
徴とするバイポ−ラ・トランジスタ。
2. A semiconductor substrate having a collector region of a first conductivity type, a base region of a second conductivity type formed thereon, and an emitter region of a first conductivity type formed thereon. In a vertical bipolar transistor having, the base region has a first base region which is connected to a base electrode and forms a base extraction region which is formed in self-alignment with the base electrode, and the emitter. And a third base region connecting the first base region and the second base region in a self-aligning manner with the region, the second base region being formed immediately below the emitter region, and the third base region being connected to the second base region. Characteristic bipolar transistor.
【請求項3】 第3のベース領域を形成する第1のイオ
ン注入工程と、 エミッタ領域を決定する半導体基板上に形成した絶縁膜
の開口を異方性エッチングにより形成する工程と、 上記開口に第2のベース領域を形成する第2のイオン注
入工程と、 上記開口を覆って不純物を含有する多結晶半導体電極を
形成する工程と、 該多結晶半導体電極から不純物を上記半導体基板中に拡
散させてエミッタ領域を上記第2のベース領域に自己整
合させて形成する熱処理工程とを採ることを特徴とする
請求項1に記載のバイポ−ラ・トランジスタの製造方
法。
3. A first ion implantation step of forming a third base region, a step of forming an opening of an insulating film formed on a semiconductor substrate which determines an emitter region by anisotropic etching, and a step of forming the opening in the opening. A second ion implantation step of forming a second base region, a step of forming a polycrystalline semiconductor electrode containing impurities by covering the opening, and diffusing impurities from the polycrystalline semiconductor electrode into the semiconductor substrate. 2. A method of manufacturing a bipolar transistor according to claim 1, further comprising a heat treatment step of forming an emitter region by self-alignment with the second base region.
【請求項4】 第3のベース領域を形成する工程と、 第2導電型の不純物を含有するベース電極を形成する工
程と、 上記ベース電極を覆って絶縁膜を形成する工程と、 異方性エッチングにより上記ベース電極側壁に上記絶縁
膜を残す工程と、 該側壁によって決定される半導体基板表面に第2導電型
の不純物を導入して第2のベース領域を形成する工程
と、 該第2のベース領域上に第1導電型の不純物を含有する
エミッタ電極を形成する工程と、 上記ベース電極とエミッタ電極からそれぞれ不純物を拡
散させてベース取出し領域を構成する第1のベース領域
を形成し、上記第2のベース領域上にエミッタ領域を形
成する熱処理工程とを採ることを特徴とする請求項2に
記載のバイポ−ラ・トランジスタの製造方法。
4. A step of forming a third base region, a step of forming a base electrode containing impurities of the second conductivity type, a step of forming an insulating film covering the base electrode, and anisotropy. A step of leaving the insulating film on the side wall of the base electrode by etching; a step of introducing a second conductivity type impurity into the surface of the semiconductor substrate determined by the side wall to form a second base region; A step of forming an emitter electrode containing an impurity of a first conductivity type on the base region; and a step of forming a first base region constituting a base extraction region by diffusing the impurity from the base electrode and the emitter electrode, respectively. The method for manufacturing a bipolar transistor according to claim 2, further comprising a heat treatment step of forming an emitter region on the second base region.
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