JPH0745629A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH0745629A
JPH0745629A JP19224793A JP19224793A JPH0745629A JP H0745629 A JPH0745629 A JP H0745629A JP 19224793 A JP19224793 A JP 19224793A JP 19224793 A JP19224793 A JP 19224793A JP H0745629 A JPH0745629 A JP H0745629A
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JP
Japan
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insulating film
opening
emitter
region
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Withdrawn
Application number
JP19224793A
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English (en)
Inventor
Yoshinori Nonaka
義法 野中
Motomi Niwa
元美 丹羽
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体基板主表面上の絶縁膜の開口部に形成
される導電体層を平坦化して形成し、素子の高増幅率
化、高速化を図る。 【構成】 P+ 型ベース電極領域14,14及びP-
ベース領域15を設けたN- 型エピタキシャル層13の
主表面上にフィールド酸化膜18を形成する(図2(a)
)。フィールド酸化膜18上にレジストパターン25
を設置しエッチングによりフィールド酸化膜18の一部
を選択的に除去して開口部18aを形成する(図2(b)
)。レジストパターン25上部及び開口部18aから
露出するP- 型ベース領域15上部にPoly−Si層
9c及び9aを各々堆積させる。Poly−Si層9a
はフィールド絶縁膜18と略同じ厚さに形成する(図2
(c) )。有機溶剤で洗浄し、レジスト25とその上部の
Poly−Si層9cを除去する(図2(d) )。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置に係り、特
には、半導体基板表層部に形成されるエミッタ領域とそ
の上部に設置されるエミッタ電極との間、あるいはソー
ス領域とその上部に設置されるソース電極との間の絶縁
膜の開口部に介設される導電体層が、平坦化されて形成
される半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、半導体装置において、半導体基
板表層部に形成されるエミッタ領域とその上部に設置さ
れるエミッタ電極との間、あるいはソース領域とその上
部に設置されるソース電極との間の絶縁膜の開口部に、
例えば多結晶シリコン(以下、Poly−Siと略記す
る)のような導電体層の介設が行われている。
【0003】これは、エミッタ領域またはソース領域上
部に直に金属の電極を設置するとスパイクが発生し、こ
れがエミッタ領域あるいはソース領域に入ってしまい素
子の特徴上不都合が生じてしまうのを避けること等を目
的として設けられている。
【0004】図3は、従来のバイポーラトランジスタが
形成された半導体チップの内部構造を示す要部断面図で
ある。同図に示すように、半導体チップ11は、例えば
シリコンから成るN+ 型半導体基板12とその上部に形
成されたN- 型エピタキシャル層13とを母体として形
成されている。
【0005】そして、N- 型エピタキシャル層13の上
層部には、不純物濃度略7×1018/cm3 深さ略4μ
mのP+ 型ベース電極領域14,14が形成され、該P
+ 型ベース電極領域14,14の間には不純物濃度略2
×1016/cm3 深さ略 2.4μmのP- 型ベース領域1
5が形成され、該P- 型ベース領域15の表層部には不
純物濃度略1×1020/cm3 深さ略 0.4μmのN+
エミッタ領域16が形成されている。
【0006】また、N- 型エピタキシャル層13の表面
に形成された厚さ略0.35μmのフィールド酸化膜(Si
2 )18には、N+ 型エミッタ領域16及びP+ 型ベ
ース電極領域14,14上部に各々開口部18a(以
下、エミッタ窓部という)、開口部18b,18bが設
けられている。
【0007】そして、エミッタ窓部18aより露出する
+ 型エミッタ領域16及びその周辺のフィールド酸化
膜18上部にはN型不純物を含有するPoly−Si層
19が設けられ、該Poly−Si層19を覆って例え
ばアルミニウム等の金属を用いてエミッタ電極20が設
置されている。
【0008】また、開口部18b,18bから露出する
+ 型ベース電極領域14,14及びその周辺のフィー
ルド酸化膜18上部には、上例と同様、例えばアルミニ
ウム等の金属を用いてベース電極21が設置されてい
る。
【0009】さらに、N+ 型半導体基板12の裏面一帯
には、例えば金等の金属を用いてコレクタ電極22が設
置されている。次に、図4を参照して、上記構成のバイ
ポーラトランジスタの製造方法を説明する。
【0010】先ず、例えばシリコンから成るN+ 型基板
12の上方にエピタキシャル成長を施すことにより、N
- 型エピタキシャル層13を形成し、その表面を熱酸化
して一様にシリコン酸化膜(SiO2 )17を形成す
る。さらに、その上方にレジストパターンを形成し、エ
ッチングによりシリコン酸化膜17を選択的に除去して
開口部を形成し、例えば不活性ガス雰囲気中で熱処理を
施し該開口部よりN- 型エピタキシャル層13の上方部
にP型不純物を熱拡散させ、P- 型ベース領域を形成し
さらにP+ 型ベース電極領域14,14を形成する(図
4(a) に示す状態)。
【0011】次に、N- 型エピタキシャル層13の表面
を熱酸化して一様にフィールド酸化膜18を形成し、そ
の上部にレジストパターンを形成してエッチングにより
フィールド酸化膜18の一部を選択的に除去し、エミッ
タ窓部18aを形成する。そして、エミッタ窓部18a
から露出するP- 型ベース領域15及びその周辺のフィ
ールド酸化膜18上の広い範囲に一様にPoly−Si
層を設置し、その上方にレジストパターンを形成しそれ
をマスクとしてエッチングにより所定部分のPoly−
Si層19のみ残し、他は除去する。さらに、例えばイ
オン注入法によりPoly−Si層19を通してP-
ベース領域15の表層部にN型不純物をドーピングし、
+ 型エミッタ領域16を形成する(図4(b) に示す状
態)。
【0012】次に、フィールド酸化膜18上に、上例と
同様、レジストパターンを形成しエッチングにより開口
部18b,18bを形成し、該開口部18b,18bよ
り露出するP+ 型ベース電極領域14,14及びその周
辺のフィールド酸化膜18上部に、また、Poly−S
i層19を覆って、例えば真空蒸着等の手法により、ア
ルミニウム等の金属を用いて、ベース電極21及びエミ
ッタ電極20を各々設置する。さらに、上例と同様、例
えば真空蒸着等の手法により、金等の金属を用いて、N
+ 型半導体基板12の裏面一帯にコレクタ電極22を設
置する(図4(c) に示す状態)。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記半導体
装置においては、エミッタ窓部18aに形成されたPo
ly−Si層19には、エミッタ窓部18aを形成する
フィールド酸化膜18の厚さ及びその開口の大きさに起
因して段差が生じてしまい、該Poly−Si層19を
覆って設置されるエミッタ電極20のコンタクト抵抗に
不均一が生じ易かった。これにより、結果的に電流増幅
率の低下を招き問題となっていた。
【0014】本発明は、このような実情に鑑みて成され
たものであり、その課題は、半導体基板主表面上の絶縁
膜の開口部に形成される導電体層を平坦化して形成する
ことにより素子の高増幅率化、高速化が図られた半導体
装置を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】まず、請求項1記載の発
明の半導体装置は、半導体基板表層部に設けられるエミ
ッタ領域とその上部に設置されるエミッタ電極との間の
絶縁膜の開口部に導電体層が介設される半導体装置であ
って、前記導電体層は、内部上方にベース領域が設けら
れた前記半導体基板の主表面上に絶縁膜を形成し、前記
絶縁膜上に所定面積の開口を有するレジスト層を形成
し、該レジスト層をマスクとして該絶縁膜の一部を選択
的に除去して該絶縁膜に開口部を形成し、前記レジスト
層の上部及び前記絶縁膜の開口部から露出する前記ベー
ス領域上部に該絶縁膜と略同じ厚さに前記導電体層を形
成し、前記レジスト層上部の導電体層を前記レジストと
ともに除去して形成されることを特徴とする。
【0016】また請求項2記載の発明の半導体装置は、
半導体基板表層部に設けられるソース領域とその上部に
設置されるソース電極との間の絶縁膜の開口部に導電体
層が介設される半導体装置であって、前記導電体層は、
内部上方にチャネル領域が設けられた半導体基板の主表
面上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上に所定面積の開口
を有するレジスト層を形成し、該レジスト層をマスクと
して該絶縁膜の一部を選択的に除去して該絶縁膜に開口
部を形成し、前記レジスト層の上部及び前記絶縁膜の開
口部から露出する前記チャネル領域上部に該絶縁膜と略
同じ厚さに前記導電体層を形成し、前記レジスト層上部
の導電体層を前記レジストとともに除去して形成される
ことを特徴とする。
【0017】
【作用】請求項1または2に記載の発明の半導体装置に
おいては、絶縁膜に開口部を形成後、該開口部に導電体
層を該絶縁膜と略同じ厚さに形成するので、その上面が
平坦化されて形成される。
【0018】そして、平坦化されて形成された導電体層
を覆ってエミッタ電極またはソース電極が設置される。
よって、エミッタ電極またはソース電極のコンタクト抵
抗の均一性が向上し、大電流領域の増幅率の低下が抑え
られる。
【0019】また、開口部の導電体層はエミッタ領域ま
たはソース領域の一部として機能する。従って、エミッ
タ領域またはソース領域の実効深さが増し、例えばNP
N型の場合ホール電流の比率が減少し増幅率が向上す
る。
【0020】この場合、実効深さの増大は接合面積の増
大を伴わないから接合容量が増加せず、オン時間の増大
を招かないためスイッチング速度が遅くなることはな
い。
【0021】
【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の一実施例
のバイポーラトランジスタが形成された半導体チップの
内部構造を示す要部断面図である。尚、従来例と同一部
材には同一符号を付して重複説明は省略する。
【0022】本実施例のバイポーラトランジスタの従来
例との差異は、エミッタ領域とその上部に設置されるエ
ミッタ電極との間の絶縁膜の開口部に介設される導電体
層が平坦化されて形成されることである。
【0023】即ち、図1に示すように、半導体チップ1
において、N型の不純物を含むPoly−Si層9は2
つの層9a,9bで形成されており、エミッタ窓部18
aに形成されるPoly−Si層9aはフィールド酸化
膜18と略同じ厚さに形成され、その上部及び周辺のフ
ィールド酸化膜18上部にPoly−Si層9bが設置
されて、従来の半導体チップ11(図3参照)が有して
いたエミッタ窓部18aの段差の解消が図られ、平坦化
されて形成されている。尚、その不純物濃度は、N+
エミッタ領域16と同様、約1×1020/cm3 に形成
されている。ここで、Poly−Si層9bの設置は省
略しても良い。
【0024】次に、図2を参照して、上記Poly−S
i層9の製造方法について説明する。先ず、図2(a) に
示すように、N+ 型基板12上部のN- 型エピタキシャ
ル層13上方部にP+ 型ベース電極領域14,14及び
- 型ベース領域15を拡散形成した後、例えば不活性
ガス雰囲気中において熱酸化によりN- 型エピタキシャ
ル層13表面にフィールド酸化膜18を形成する。これ
は、従来例と変わりがない。
【0025】次に、フィールド酸化膜18上部に開口を
有するレジストパターン25を形成し、これをマスクと
してエッチングによりP- 型ベース領域15上方のフィ
ールド酸化膜18を一部選択的に除去してエミッタ窓部
18aを形成し、P- 型ベース領域15の一部を露出さ
せる(図2(b) に示す状態)。
【0026】次に、レジストパターン25を残したまま
該レジストパターン25上部及びエミッタ窓部18aの
- 型ベース領域15上部に、各々Poly−Si層9
c及び9aをスパッタリング法あるいは光CVD法等に
より堆積させる。ここで、エミッタ窓部18aのPol
y−Si層9aは、フィールド酸化膜18と略同じ厚さ
に堆積させる(図2(c) に示す状態)。
【0027】次に、例えばレジストパターン25を溶か
す有機溶剤で洗浄し、該レジストパターン上部のPol
y−Si層9cを該レジストパターン25ともどもフィ
ールド酸化膜18上部より除去する。これにより、エミ
ッタ窓部18aには、平坦化されたPoly−Si層9
aのみ残る(図2(d) に示す状態)。
【0028】その後に、図示はしないが、Poly−S
i層9a及びその周辺のフィールド酸化膜18上部の広
い範囲にPoly−Si層を形成し、さらにその上部に
レジストパターンを形成してエッチングにより所定部分
のPoly−Si層9bのみ残し(図1参照)、他は除
去する。さらに、例えばイオン注入法により、Poly
−Si層9a,9bを通してP- 型ベース領域15の表
層部にN型不純物をドーピングし、N+ 型エミッタ領域
16を形成する(図1参照)。尚、その他の部材は、従
来例と同様の製法による。Poly−Si層9bの設置
は省略しても良いことは前述した。
【0029】上記のように、本実施例の製造方法におい
ては、フィールド酸化膜18にエミッタ窓部18aを形
成後、Poly−Si層9aを該エミッタ窓部18aに
フィールド酸化膜18と略同じ厚さに形成し、さらにそ
の上部にPoly−Si層9bを形成して、Poly−
Si層9a,9bの上面を平坦化して形成している。
【0030】また、上記製造方法によって得られるPo
ly−Si層9a,9bを有する本実施例の半導体装置
においては、平坦化されて形成されたPoly−Si層
9a,9bを覆ってエミッタ電極20が設置される。よ
って、エミッタ電極20とPoly−Si層9bとのコ
ンタクトは平坦な下地で行われる。Poly−Si層9
aのみの設置の場合も同様である。このとき、エミッタ
窓部18aに形成されたPoly−Si層9a,9b
は、N+ 型エミッタ領域16の一部として機能する。
【0031】従って、上記のように、エミッタ窓部18
aのPoly−Si層を平坦化して形成し段差を解消し
ているから、エミッタ電極20のコンタクト抵抗の均一
性が向上する。一般に、大電流領域においては、エミッ
タコンタクト部分の抵抗がベース−エミッタ間の電圧降
下に大きく影響し、上記コンタクト抵抗の不均一は増幅
率を低下させるが、本実施例ではコンタクト抵抗が均一
化されているから大電流領域における増幅率の低下が従
来より抑えられる。
【0032】また、Poly−Si層9a,9bがN+
型エミッタ領域16の一部として機能するため、N+
エミッタ領域16を実際に深く形成しているわけではな
いが、実効深さが増すことになる。よって、エミッタ電
流に占めるホール電流の比率が減少し、増幅率が向上す
る。
【0033】さらに、N+ 型エミッタ領域16の実効深
さが増すだけであり実際に深く形成しているわけではな
いから、エミッタ接合面積の増加を伴わず、従って充放
電に要する時間が長くなることはなく、オン時間の増大
を招かないからスイッチング速度が遅くなることもな
い。
【0034】尚、上記実施例においては、ソース窓部1
8aに形成される導電体層に多結晶シリコンを用いた例
を示していたが、単結晶シリコンを用いても良い。ま
た、上記実施例の半導体装置に対して導電型を反対とし
た半導体装置を構成しても良い。
【0035】さらに、図示はしないが、上記実施例のバ
イポーラトランジスタに限らず、同様な構造を有し、エ
ミッタ領域がソース領域、ベース電極領域がゲート領
域、ベース領域がチャネル領域と呼ばれるバイポーラ型
の半導体装置(例えば静電誘導型半導体装置)にも本発
明は適用できることは勿論である。この場合、ベース電
極はゲート電極に、エミッタ電極はソース電極に、コレ
クタ電極はドレイン電極に相当する。
【0036】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、請求項1
または2に記載の本発明の半導体装置によれば、絶縁膜
の開口部に形成される導電体層は、上面が平坦化されて
形成される。そして、平坦化されて形成された導電体層
を覆ってエミッタ電極またはソース電極が設置されるの
で、該エミッタ電極またはソース電極のコンタクト抵抗
の均一性が向上して大電流領域の増幅率の低下が抑えら
れる。
【0037】さらに、導電体層がエミッタ領域またはソ
ース領域の一部として機能してその実効深さが増すこと
により、例えばNPN型の場合ホール電流の比率が減少
し増幅率が向上する。
【0038】この場合、エミッタ領域またはソース領域
の実効深さの増大は接合面積の増大を伴わないから接合
容量が増加せず、オン時間の増大を招かないためスイッ
チング速度が遅くなることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の半導体装置の内部構造を示す
要部断面図である。
【図2】図1の半導体装置における導電体層の製造方法
の工程を要部断面によって示す製造工程図である。
【図3】従来の半導体装置の内部構造を示す要部断面図
である。
【図4】図3の半導体装置における導電体層の製造方法
の工程を要部断面によって示す製造工程図である。
【符号の説明】
9a,9b,9c Poly−Si層 12 半導体基板 14 ベース電極領域 15 ベース領域 16 エミッタ領域 18 フィールド酸化膜 18a 開口部(エミッタ窓部) 20 エミッタ電極 25 レジスト層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板表層部に設けられるエミッタ
    領域とその上部に設置されるエミッタ電極との間の絶縁
    膜の開口部に導電体層が介設される半導体装置であっ
    て、 前記導電体層は、 内部上方にベース領域が設けられた前記半導体基板の主
    表面上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上に所定面積の開口を有するレジスト層を形
    成し、該レジスト層をマスクとして該絶縁膜の一部を選
    択的に除去して該絶縁膜に開口部を形成し、 前記レジスト層の上部及び前記絶縁膜の開口部から露出
    する前記ベース領域上部に該絶縁膜と略同じ厚さに前記
    導電体層を形成し、 前記レジスト層上部の導電体層を前記レジストとともに
    除去して形成されることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 半導体基板表層部に設けられるソース領
    域とその上部に設置されるソース電極との間の絶縁膜の
    開口部に導電体層が介設される半導体装置であって、 前記導電体層は、 内部上方にチャネル領域が設けられた半導体基板の主表
    面上に絶縁膜を形成し、 前記絶縁膜上に所定面積の開口を有するレジスト層を形
    成し、該レジスト層をマスクとして該絶縁膜の一部を選
    択的に除去して該絶縁膜に開口部を形成し、 前記レジスト層の上部及び前記絶縁膜の開口部から露出
    する前記チャネル領域上部に該絶縁膜と略同じ厚さに前
    記導電体層を形成し、 前記レジスト層上部の導電体層を前記レジストとともに
    除去して形成されることを特徴とする半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記導電体層は、多結晶シリコンまたは
    単結晶シリコンであることを特徴とする請求項1または
    2に記載の半導体装置。
JP19224793A 1993-08-03 1993-08-03 半導体装置 Withdrawn JPH0745629A (ja)

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