JPH08111421A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH08111421A
JPH08111421A JP26970291A JP26970291A JPH08111421A JP H08111421 A JPH08111421 A JP H08111421A JP 26970291 A JP26970291 A JP 26970291A JP 26970291 A JP26970291 A JP 26970291A JP H08111421 A JPH08111421 A JP H08111421A
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JP
Japan
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region
semiconductor
conductivity type
buried layer
epitaxial layer
Prior art date
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Withdrawn
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JP26970291A
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English (en)
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Masahiko Nakabayashi
昌彦 中林
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NEC Corp
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】半導体集積回路中のトランジスタの動作速度を
上げることにある。 【構成】P型半導体基板1にN型半導体埋込層2を形成
し、埋込層2を含む基板全面に不純物濃度が1×1015
cm-3以下のエピタキシャル層3を成長し、このエピタ
キシャル層にベース領域10やエミッタ領域13を形成
して半導体素子領域を形成し、埋込層とエピタキシャル
層表面とをN型領域6で接続して接合容量の影響の小さ
い半導体素子を得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、一導電型の半導体基板
に反対導電型の高濃度の埋込層を形成し、さらにその上
にエピタキシャル層を成長させた半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は従来の半導体装置の断面図であ
る。図6において、P型半導体基板1にN+ 埋込層2が
形成され、さらに全面にN型エピタキシャル層3aを成
長させたのち、酸化膜の素子分離領域4によりN+ 埋込
層を含む素子領域に分離し、この素子領域内にP型のベ
ース領域10、このベース領域10内にN型のエミッタ
領域13を形成し、さらに、ベース引出し領域11およ
びN+ 埋込層を含むN型エピタキシャル層3aのコレク
タ領域の引出し領域6,エミッタ領域13からそれぞれ
電極14を引出している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この従来の半導体装置
では、コレクタ領域とベース領域の接合面積が大きいた
め、コレクタ・ベース間の接合容量が大きくなり、トラ
ンジスタの動作速度が遅くなる欠点があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、一導電
型の半導体基板に選択的に反対導電型半導体埋込層を形
成し、その上にエピタキシャル層を成長させ、このエピ
タキシャル層を素子分離領域で分離した素子領域内に一
導電型の半導体領域を形成した半導体装置において、エ
ピタキシャル層は不純物濃度が1×1015cm-3以下で
あり、反対導電型の半導体埋込層とエピタキシャル層表
面の電極間に反対導電型の接続領域を有し、反対導電型
半導体埋込層上のエピタキシャル層に半導体素子が形成
された半導体装置を得る。
【0005】
【実施例】つぎに本発明を実施例により説明する。
【0006】図1(a)〜(g)および図2は本発明の
第1の実施例の製造工程について説明する工程順の断面
図である。
【0007】図1(a)は、P型半導体基板1にN型半
導体埋込層2を形成し、埋込層2を含む基板1の全面に
不純物を含まない(以下、i型と略記)のエピタキシャ
ル層3を成長したところである。
【0008】次に、素子分離用シリコン酸化膜4を形成
して素子領域に分離する。さらにシリコン酸化膜5を成
長させると同図(b)になる。
【0009】次に、同図(c)のように、ホトエッチン
グ技術によりシリコン酸化膜5の一部を除去し、リンを
拡散し表面から埋込層2に達するN型のコレクタ領域6
を形成する。
【0010】次に、シリコン酸化膜5を全面除去し、同
図(d)のように、新たにシリコン酸化膜8を成長さ
せ、ホトエッチング技術により、ホトレジスト9をマス
クとしてボロンをイオン注入しベース領域10を形成す
る。
【0011】次に、ホトレジストを全面除去し、同図
(e)のようにベース領域10と同様の方法でベース引
出し領域11を形成する。その後、ホトエッチング技術
により、酸化膜8の一部を除去しベース・エミッタ・コ
レクタコンタクトを形成した後、多結晶シリコン12を
成長させ、ベースコンタクト上にボロンをイオン注入
し、エミッタ及びコレクタコンタクト上にヒ素をイオン
注入した後、熱処理を行い、多結晶シリコン12からの
ヒ素の拡散によりエミッタ領域13を形成する。
【0012】次に、アルミニウムをスパッタした後、ホ
トエッチング技術により、アルミニウム及び多結晶シリ
コンの一部を除去することで形成したアルミニウム電極
14をもつ図2の半導体装置が得られる。
【0013】PN接合間の空乏層幅Xは次式により求め
られ、
【0014】
【0015】 εSi:シリコンの比誘電率(約12) εO :真空の誘電率(8.85×10-12 F/m) q:電子の電荷量(1.602×1019C) φ:拡散電位 V:バイアス電位 ND :N型の不純物濃度 NA :P型の不純物濃度 ベース領域の不純物濃度が1×1018cm-3、ベース領
域−コレクタ埋込層間が1μm、バイアス電位が0Vで
ある場合、これを空乏化するのに必要なコレクタの不純
物濃度は上式より、9.3×1014cm-3以下となる。
【0016】このように、ベース領域−コレクタ埋込層
間を空乏化できるため、ベース−コレクタ間の接合容量
を減少でき、トランジスタの動作速度を上げることがで
きる。
【0017】図3(a),(b)は、本発明の第2の実
施例の半導体装置の製造工程断面図である。
【0018】図1(c)までを本発明の第1の実施例と
同様に形成した後、図3(a)のように、ホトエッチン
グ技術によりシリコン酸化膜5の一部を除去し、リンを
イオン注入し、N型のコレクタ領域7を形成する。
【0019】次に、第1の実施例と同様にベース領域1
0,ベース引き出し領域11,エミッタ領域13および
電極を形成すると図3(b)の半導体装置を得る。
【0020】本第2の実施例によれば、エピタキシャル
層の不純物濃度が1×1015cm-3以下であり、ベース
領域−コレクタ埋込層間を空乏化することができるため
コレクタ−ベース間の接合容量が減少し、トランジスタ
の動作速度を上げることができる。更に、コレクタ埋込
層上のエピタキシャル層にN型のコレクタ領域7を有し
ているために、第1の実施例に比し、大きな電流を流す
ことができる。
【0021】図4(a)〜(g)は本発明の第3の実施
例を製造工程について説明する工程順の断面図である。
図4(a)は、P型半導体基板1にN型半導体埋込層2
を形成し、埋込層2を含む基板全面に不純物を含まない
I型のエピタキシャル層3を成長させたところである。
つぎに、素子分離用シリコン酸化膜4を形成して素子領
域に分離する。さらに全面にシリコン酸化膜5を成長さ
せると同図(b)になる。次に、図4(c)のように、
ホトエッチング技術によりシリコン酸化膜5の一部を除
去し、リンを拡散し表面から埋込層2に達するN型のコ
レクタ領域6を形成する。次に同図(d)のように、ホ
トエッチング技術によりシリコン酸化膜5の一部を除去
し、リンをイオン注入し、N型のコレクタ領域7を形成
する。次に、シリコン酸化膜5を全面除去し、同図
(e)のように、新たにシリコン酸化膜8及びシリコン
窒化膜9′を成長させ、ホトエッチング技術により、シ
リコン窒化膜9の一部を除去し、残った窒化膜9′をマ
スクとしてボロンをイオン注入しベース領域10を形成
する。次に、シリコン窒化膜9を全面除去し、新たにシ
リコン窒化膜を成長させ、同図(f)のようにベース領
域10と同様の方法でベース引出し領域11を形成す
る。それから、シリコン窒化膜を全面除去し、ホトエッ
チング技術により、酸化膜8の一部を除去し、ベース・
エミッタ・コレクタコンタクトを形成した後、多結晶シ
リコン12を成長させ、ベースコンタクト上にボロンを
イオン注入し、エミッタ及びコレクタコンタクト上にヒ
素をイオン注入した後、熱処理を行い、多結晶シリコン
12からのヒ素の拡散によりエミッタ領域13を形成す
る。次に、アルミニウムをスパッタした後、ホトエッチ
ング技術により、アルミニウム及び多結晶シリコンの一
部を除去することで形成したアルミニウム電極14をも
つ図4(g)のような半導体装置が得られる。
【0022】本実施例によれば、コレクタ−ベース接合
容量が小さく、高速動作が可能で、且つコレクタ抵抗が
小さいので、より高出力電流を低オン抵抗で得ることが
できる。
【0023】図5(a)〜(c)は、本発明の第4の実
施例の半導体装置の製造工程断面図である。図4の
(b)までを第3の実施例と同様に形成した後、図5
(a)のように、ホトエッチング技術によりシリコン酸
化膜5の一部を除去する。次に、同図(b)のようにリ
ンをイオン注入しコレクタ領域15及び16を形成し、
次に、イオンに与えるエネルギーを順次段階的に変え
て、リンをイオン注入し、コレクタ領域を四段に積層し
た形に形成する。次に、第3の実施例と同様にベース領
域10,エミッタ領域13を形成することにより図5
(c)の半導体装置を得る。本実施例はエピタキシャル
層3が厚い場合に有効である。
【0024】なお、上記各実施例でP型を一導電型と
し、N型を反対導電型とした場合、このP,Nを逆にし
ても本発明は適用できる。
【0025】
【発明の効果】以上、説明したように本発明は、一導電
型半導体基板の素子領域に反対導電型半導体埋込層を形
成し、不純物濃度が1×1015cm-3以下のエピタキシ
ャル層を成長させ、素子分離領域を形成し、前記反対導
電型半導体埋込層とエピタキシャル層表面の電極との間
に反対導電型半導体領域を前記エピタキシャル層中に不
純物を導入することにより選択的に形成し、エピタキシ
ャル層にトランジスタ等の素子を形成することにより、
エピタキシャル層と素子との接合面積を減らすことがで
きるため、動作速度の速い素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(g)は本発明の第1の実施例の製造
工程の主要部をその製造工程順に示す断面図。
【図2】本発明の第1の実施例を示す断面図。
【図3】(a)〜(b)は本発明の第2の実施例をその
製造工程の一部を工程順に示す断面図。
【図4】(a)〜(g)は本発明の第3の実施例を製造
工程順に示す断面図。
【図5】(a)〜(c)は本発明の第4の実施例をその
製造工程の一部を工程順に示す断面図。
【図6】従来のトランジスタを示す断面図。
【符号の説明】
1 P型基板 2 N型埋込層 3 I型エピタキシャル層 4 素子分離用酸化膜 5,8 シリコン酸化膜 6,7,15,16 コレクタ領域 10 ベース領域 11 ベース引出し領域 12 多結晶シリコン 13 エミッタ領域 14 アルミ電極
【手続補正書】
【提出日】平成7年10月18日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図1
【補正方法】変更
【補正内容】
【図1】(a)〜(e)は本発明の第1の実施例の製造
工程の主要部をその製造工程順に示す断面図。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一導電型の半導体基板の一主面に形成さ
    れた反対導電型の埋込層と、全面に形成された不純物濃
    度が1×1015cm-3以下のエピタキシャル層と、前記
    反対導電型埋込層上の前記エピタキシャル層内に形成さ
    れた半導体素子領域と、前記エピタキシャル層表面の電
    極部と埋込層との間を接続する反対導電型の半導体接続
    領域とを含むことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 前記半導体素子領域は前記エピタキシャ
    ル層に形成された前記一導電型のベース領域と、このベ
    ース領域内に形成された前記反対導電型のエミッタ領域
    とを含んでトランジスタを形成していることを特徴とす
    る請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 前記ベース領域下の前記エピタキシャル
    層内に前記反対導電型の半導体領域を前記埋込層に接し
    て有することを特徴とする請求項2記載の半導体装置。
  4. 【請求項4】 前記半導体領域は前記ベース領域と前記
    埋込層の両方に接して形成されていることを特徴とする
    請求項3記載の半導体装置。
  5. 【請求項5】 前記半導体領域は前記ベース領域とは離
    間し、且つ前記埋込層に接して形成されていることを特
    徴とする請求項3記載の半導体装置。
  6. 【請求項6】 前記半導体素子領域下の前記エピタキシ
    ャル層内に前記反対導電型の半導体領域を前記埋込層に
    接して有することを特徴とする請求項1記載の半導体装
    置。
  7. 【請求項7】 前記半導体領域は前記半導体素子領域に
    も接して形成されていることを特徴とする請求項6記載
    の半導体装置。
  8. 【請求項8】 前記半導体領域は前記半導体素子領域と
    は離間して形成されていることを特徴とする請求項6記
    載の半導体装置。
JP26970291A 1990-11-30 1991-10-17 半導体装置 Withdrawn JPH08111421A (ja)

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JP34090390 1990-11-30
JP2-340903 1990-11-30
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207733A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> サブコレクタとしての多数キャリア蓄積層を有するバイポーラ・トランジスタ

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004207733A (ja) * 2002-12-24 2004-07-22 Internatl Business Mach Corp <Ibm> サブコレクタとしての多数キャリア蓄積層を有するバイポーラ・トランジスタ
JP4608205B2 (ja) * 2002-12-24 2011-01-12 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレーション サブコレクタとしての多数キャリア蓄積層を有するバイポーラ・トランジスタ

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Effective date: 19990107