JPH081907B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JPH081907B2
JPH081907B2 JP62095611A JP9561187A JPH081907B2 JP H081907 B2 JPH081907 B2 JP H081907B2 JP 62095611 A JP62095611 A JP 62095611A JP 9561187 A JP9561187 A JP 9561187A JP H081907 B2 JPH081907 B2 JP H081907B2
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forming
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和宏 小伏
忠央 米田
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特
に、バイポーラ型等の集積回路の高速化、高集積化に適
したトランジスタ素子の構造および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 semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a structure of a transistor element suitable for high speed and high integration of a bipolar type integrated circuit and a method for manufacturing the same. Involve

従来の技術 最近のバイポーラ集積回路の分野において、トランジ
スタのスイッチング速度の改良に対して、種々の新しい
技術が提案されてきている。これらの技術による主要な
改良法は、縦型のNPNトランジスタの内部ベースを浅く
してベースの深さ方向の幅を狭く形成し、ベース中の電
子の走行時間を短くする方法と、内部ベースに対して直
列に入る寄生のベース抵抗とベース入力容量との結合に
よる遅延時間を減少させるべく、この寄生のベースを低
抵抗化する方法とに有る。寄生のベースを低抵抗化する
方法として、電極取り出し用の寄生のベース領域を内部
ベースよりも高濃度の不純物による拡散等によって形成
し、これを外部ベースとする、所謂、グラフト・ベース
法が知られている。例えば、1984年インターナショナル
エレクトロン デバイス ミーティング ダイジェス
ト オブ テクニカル ペーパーズ(INTERN ATIONAL E
LECTRON DEVICE MEETING DIGEST OF TECHNICAL PAPERS
PP.753-756)に、縦型NPNトランジスタの形成におい
て、熱酸化膜の下に形成された外部ベースと熱酸化膜の
開口から形成された内部ベースとが、熱酸化膜の端部の
近傍において接続された構造が開示されている。
2. Description of the Related Art Recently, in the field of bipolar integrated circuits, various new technologies have been proposed for improving the switching speed of transistors. The major improvements made by these technologies are to make the internal base of a vertical NPN transistor shallow to form a narrow width in the depth direction of the base to shorten the transit time of electrons in the base. On the other hand, there is a method of lowering the resistance of this parasitic base in order to reduce the delay time due to the coupling between the parasitic base resistance and the base input capacitance that enter in series. As a method of reducing the resistance of the parasitic base, a so-called graft base method is known, in which a parasitic base region for extracting an electrode is formed by diffusion with impurities having a higher concentration than the internal base, and this is used as an external base. Has been. For example, the 1984 International Electron Device Meeting Digest of Technical Papers (INTERNATIONAL E
LECTRON DEVICE MEETING DIGEST OF TECHNICAL PAPERS
PP.753-756), in the formation of a vertical NPN transistor, the external base formed under the thermal oxide film and the internal base formed from the opening of the thermal oxide film are close to the edge of the thermal oxide film. A connected structure is disclosed.

発明が解決しようとする問題点 バイポーラ・トランジスタの高速化のためには、内部
ベースを浅く形成することと、外部ベースを低抵抗化す
ることを同時に実現しなければならない。内部ベースを
浅くするにつれて、内部ベースの層状抵抗の増大が生じ
やすく、この効果を小さくするために、通常、エミッタ
の幅を狭くする方法がとられる。しかしながら、この場
合、外部ベースの高濃度の不純物濃度を高くすると、不
純物原子が内部ベースに侵入し、内部ベースの不純物プ
ロファイルを変えてしまい、直流的には電流増幅率の減
少、交流的には電子のベース走行時間の増大などの悪い
現象が発生する。この現象を抑えるには、外部ベースの
不純物濃度を下げ、ベースの横方向の拡散を小さくする
対策しかない。この方法によれば、外部ベースの浸入が
抑えられるが、内部ベースの深さを150ナノ・メータと
非常に浅く形成した場合、次のような構造あるいは製法
上の問題が生じる。すなわち、酸化膜のビーク状の端部
で形成された開口端が工程中のエッチングにより不安定
に変動するために、内部ベースと外部ベースとの接続性
自体が不安定となり、さらには、接続が悪い場合、この
ビーク下での内部ベースの横方向拡散が小さくなること
により、実効ベース幅が狭くなっているため、コレクタ
・エミッタ間のパンチ・スルー性のリーク電流が発生し
やすいという欠点があった。例えば、第3図(a)に示
されているごとく、P型のシリコン半導体基板100上に
N型の埋め込み層102を形成し、N型のエピタキシャル
半導体層104を形成した後、約20ナノ・メータの薄い熱
酸化膜108上に形成された約100ナノ・メータの厚さのシ
リコン窒化膜パターン110をマスクとしてドーズ量2×1
015/cm2のボロンをイオン注入して、外部ベースとなる
P型の半導体領域116を形成した。さらに、第3図
(b)のごとく、耐酸化性のシリコン窒化膜パターン11
0をマスクとして熱酸化をおこない、厚さ約250ナノ・メ
ータの酸化膜122を形成した後、シリコン窒化膜パター
ン110、酸化膜108を除去しエミッタ用の開口を形成し、
全面に多結晶シリコン膜を堆積し、これをパターンニン
グして多結晶シリコン膜パターン124を形成し、さら
に、ドーズ量2×1014/cm2のボロンをこの多結晶シリ
コン膜パターン124中にイオン注入し、熱処理にて約150
ナノ・メータの深さの活性ベースとなるP型の半導体領
域126を形成した後、同様に、ヒ素をこの多結晶シリコ
ン膜パターン124中にイオン注入し、熱処理にて深さ
が、約50ナノ・メータのエミッタとなるN型の半導体領
域128を形成した。このような製造方法にしたがえば、
第3図(b)にしめされているように酸化膜パターン12
2のビーク状の端部の形状によっては、外部ベース116と
内部ベース126との接続性が困難となってしまう。した
がって、このように外部ベースと内部ベースとの接続が
不安定であることに起因した構造および製造上の問題を
解決する新規なトランジスタ構造とそんぼ製造方法が必
要とされていた。
Problems to be Solved by the Invention In order to increase the speed of a bipolar transistor, it is necessary to simultaneously form a shallow internal base and a low resistance external base. As the inner base is made shallower, the layered resistance of the inner base is likely to increase, and in order to reduce this effect, a method of narrowing the width of the emitter is usually adopted. However, in this case, if the high-concentration impurity concentration of the external base is increased, the impurity atoms invade the internal base and change the impurity profile of the internal base. A bad phenomenon such as an increase in the base transit time of the electron occurs. The only way to suppress this phenomenon is to reduce the impurity concentration of the external base and reduce the lateral diffusion of the base. According to this method, the penetration of the external base is suppressed, but when the internal base is formed to have a very shallow depth of 150 nanometers, the following structural or manufacturing problems occur. That is, since the opening end formed by the beak-shaped end portion of the oxide film fluctuates unstable due to etching during the process, the connectivity itself between the internal base and the external base becomes unstable, and further, the connection is In the worst case, since the lateral diffusion of the internal base under this beak is small, the effective base width is narrowed, and there is a drawback that punch-through leakage current between the collector and the emitter is likely to occur. It was For example, as shown in FIG. 3A, after forming an N type buried layer 102 on a P type silicon semiconductor substrate 100 and forming an N type epitaxial semiconductor layer 104, about 20 nanometers A dose of 2 × 1 is used by using a silicon nitride film pattern 110 having a thickness of about 100 nanometers formed on a thin thermal oxide film 108 of a meter as a mask.
Ion implantation of boron of 15 / cm 2 was performed to form a P-type semiconductor region 116 to be an external base. Further, as shown in FIG. 3 (b), an oxidation resistant silicon nitride film pattern 11 is formed.
Thermal oxidation is performed using 0 as a mask to form an oxide film 122 having a thickness of about 250 nanometers, the silicon nitride film pattern 110 and the oxide film 108 are removed, and an opening for an emitter is formed.
A polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface and patterned to form a polycrystalline silicon film pattern 124. Further, boron having a dose amount of 2 × 10 14 / cm 2 is ion-deposited in the polycrystalline silicon film pattern 124. About 150 after injection and heat treatment
After forming the P-type semiconductor region 126 to be the active base having a depth of nanometer, arsenic is similarly ion-implanted into the polycrystalline silicon film pattern 124, and the heat treatment is performed to a depth of about 50 nanometers. An N-type semiconductor region 128 that will be the emitter of the meter was formed. According to such a manufacturing method,
The oxide film pattern 12 as shown in FIG.
Depending on the shape of the beak-shaped end portion of 2, the connectivity between the external base 116 and the internal base 126 becomes difficult. Therefore, there is a need for a novel transistor structure and a method for manufacturing a som that solves the problems in the structure and manufacturing due to the unstable connection between the external base and the internal base.

問題点を解決するための手段 本発明は、このような問題点を解決すべく、第1導電
型の半導体層上に形成された周辺にビーク状の端部を有
する絶縁膜と開口と、前記絶縁膜の、少なくとも、ビー
ク状の端部の直下に形成された第2導電型の第1の半導
体領域と、前記絶縁膜のビーク状の端部以外の下部に形
成された第2導電型の第2の半導体領域と、前記ビーク
状の端部を有する絶縁膜の開口内に形成された溝部と、
前記溝部内に形成された第2導電型の第3の半導体領域
と、前記第2導電型の第3の半導体領域中に形成された
第1導電型の第4の半導体領域とを有する構造におい
て、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体領域を前
記第1の半導体領域を介して接続することを特徴とする
半導体装置の構造と、第1導電型の半導体層上に耐酸化
性のマスク材パターンを形成する工程と、少なくとも前
記耐酸化性のマスク材パターンの直下およびその端部直
下の半導体層表面に第2導電型の第1の半導体領域を形
成する工程と、前記耐酸化性のマスク材パターンの周辺
に第2導電型の第2の半導体領域を形成する工程と、前
記耐酸化性のマスク材パターンをマスクとして酸化法に
より、このマスク材パターンの周辺にビーク材の端部を
有する酸化膜を形成する工程と、前記耐酸化性のマスク
材パターンを除去して、前記ビーク状の端部を有する酸
化膜パターンの開口を形成する工程と、前記ビーク状の
端部を有する酸化膜パターンの開口内に溝部を形成する
工程と、前記溝部内に第2導電型の第3の半導体領域を
形成する工程と、前記第3の半導体領域中に第1導電型
の第4の半導体領域を形成する工程とを備え、前記第2
の半導体領域と前記第3の半導体領域とを前記第1の半
導体領域を介して接続することを特徴とする半導体装置
の製造方法とを提供するものである。
Means for Solving the Problems In order to solve such problems, the present invention provides an insulating film having a beak-shaped end portion in the periphery formed on a semiconductor layer of the first conductivity type, an opening, and A first semiconductor region of the second conductivity type formed immediately below the beak-shaped end portion of the insulating film, and a second conductivity type first semiconductor region formed below the beak-shaped end portion of the insulating film. A second semiconductor region and a groove formed in the opening of the insulating film having the beak-shaped end,
A structure having a third semiconductor region of the second conductivity type formed in the groove and a fourth semiconductor region of the first conductivity type formed in the third semiconductor region of the second conductivity type A structure of a semiconductor device, characterized in that the second semiconductor region and the third semiconductor region are connected via the first semiconductor region, and an oxidation-resistant structure on the first conductivity type semiconductor layer. Forming a mask material pattern; forming a second semiconductor type first semiconductor region on the surface of the semiconductor layer at least immediately below the oxidation resistant mask material pattern and immediately below an end portion thereof; Forming a second semiconductor region of the second conductivity type around the mask material pattern, and an end portion of the beak material around the mask material pattern by an oxidation method using the oxidation resistant mask material pattern as a mask. Forming an oxide film having A step of removing the oxidation-resistant mask material pattern to form an opening of the oxide film pattern having the beak-shaped end portion, and a step of forming an opening of the oxide film pattern having the beak-shaped end portion. Forming a groove in the groove, forming a third semiconductor region of the second conductivity type in the groove, and forming a fourth semiconductor region of the first conductivity type in the third semiconductor region. And the second
And a third semiconductor region are connected to each other through the first semiconductor region, and a method for manufacturing a semiconductor device is provided.

作用 本発明による手段を、一例として、バイポーラ・トラ
ンジスタのエミッタ・ベース接合に適用した場合、次の
ような作用が生じた。
Operation When the means according to the present invention is applied to the emitter-base junction of a bipolar transistor as an example, the following operation occurs.

外部ベースとなる第2の半導体領域と内部ベースとな
る第3の半導体領域とを、絶縁膜である酸化膜の開口の
端部の直下で接続する中間ベースとなる第2の導電型の
第1の半導体領域の不純物濃度、あるいは、単位面積あ
たりの不純物原子の総数を、内部ベースのそれよりも小
さくすることができるので、外部ベースの不純物原子が
内部ベースへ、直接に、浸入することを防止できた。か
つ、この酸化膜の開口内に形成した溝部により内部ベー
スを外部ベースと同程度に深くできたため、内部ベース
とその直下のN型埋め込み層との間に残されたN型エピ
タキシャル層を深くでき、これにより、コレクタ抵抗を
小さくすることができた。以上により、直流的には電流
増幅率の減少、交流的には電子のベース走行時間の増大
等の悪い現象の発生を防止することができた。さらに
は、コレクタ抵抗を減少させることができたため、トラ
ンジスタのスイッチング時間を改善することができた。
A first semiconductor of a second conductivity type serving as an intermediate base that connects a second semiconductor region serving as an external base and a third semiconductor region serving as an internal base immediately below an end of an opening of an oxide film that is an insulating film. Since the impurity concentration of the semiconductor region or the total number of impurity atoms per unit area can be made smaller than that of the internal base, it is possible to prevent the impurity atoms of the external base from directly entering the internal base. did it. Moreover, since the inner base can be made as deep as the outer base by the groove portion formed in the opening of the oxide film, the N-type epitaxial layer left between the inner base and the N-type buried layer immediately below can be made deeper. As a result, the collector resistance could be reduced. From the above, it was possible to prevent the occurrence of bad phenomena such as a decrease in current amplification factor in terms of direct current and an increase in base transit time of electrons in terms of alternating current. Furthermore, since the collector resistance could be reduced, the switching time of the transistor could be improved.

また、外部ベースと内部ベースとを直接に接続させな
いので、それぞれの不純物プロファイルを独立に最適化
することができたので、不純物の拡散の制御性が容易と
なり、製造上の歩留まりも改善された。
Further, since the external base and the internal base are not directly connected to each other, the impurity profile of each can be optimized independently, so that the controllability of the diffusion of impurities is facilitated and the manufacturing yield is improved.

さらには、ビーク状の端部を有する酸化膜の開口内
に、予め、第2の導電型の第1の半導体領域が形成され
ている場合、この開口内に溝部を形成することによっ
て、ビーク状の端部の直下以外の不要な第1の半導体領
域を除去できるため、あとで、溝部の底面に形成される
内部ベースとなる第2導電型の第3の半導体領域の不純
物プロファイルへの中間ベースの形成時のイオン注入に
よる不純物原子による影響をほぼ除くことができた。こ
れにより、電流増幅率のバラツキの少ない良好な素子特
性が得られた。
Further, when the first semiconductor region of the second conductivity type is previously formed in the opening of the oxide film having the beak-shaped end portion, the beak-shaped portion is formed by forming the groove portion in this opening. Since the unnecessary first semiconductor region other than immediately below the end of the second semiconductor region can be removed, the intermediate base to the impurity profile of the third semiconductor region of the second conductivity type, which will be an internal base formed later on the bottom surface of the groove, is formed. It was possible to almost eliminate the influence of the impurity atoms due to the ion implantation during the formation of. As a result, good device characteristics with less variation in current amplification factor were obtained.

実施例 本発明による構造の方法をバイポーラNPNトランジス
タのエミッタ・ベース接合に適用した第一の実施例を、
第1図を用いて説明する。
EXAMPLE A first example in which the method of structure according to the present invention is applied to the emitter-base junction of a bipolar NPN transistor,
This will be described with reference to FIG.

第1図のごとく、P型のシリコン半導体基板100上に
形成されたN型の埋め込み層102を有するN型のエピタ
キシャル半導体層104において、ビーク状の端部を有す
る熱酸化膜122が形成されていて、この酸化膜の主要部
の下に外部ベースとなるP型の半導体領域116と、この
酸化膜による開口内に結晶された溝部142と、この溝部
の低部には内部ベースとなるP型の半導体領域126とが
形成されている。外部ベース116と内部ベース126とが、
酸化膜のビーク状の端部の直下に形成された中間ベース
となるP型の半導体領域118を介して接続されていて、
エミッタとなるN型の半導体領域128にポリシリコン電
極124が形成されている。
As shown in FIG. 1, in the N-type epitaxial semiconductor layer 104 having the N-type buried layer 102 formed on the P-type silicon semiconductor substrate 100, the thermal oxide film 122 having a beak-shaped end portion is formed. The P-type semiconductor region 116 serving as an external base is formed under the main portion of the oxide film, the groove 142 crystallized in the opening formed by the oxide film, and the P-type semiconductor region serving as an internal base is formed in the lower portion of the groove. A semiconductor region 126 is formed. External base 116 and internal base 126
Are connected via a P-type semiconductor region 118 which is an intermediate base formed immediately below the beak-shaped end of the oxide film,
A polysilicon electrode 124 is formed on an N-type semiconductor region 128 which will be an emitter.

この様なエミッタベース接合の形成方法の一例として
ポリシリコン電極124を内部ベス126とエミッタ128の拡
散源として用いれば、内部ベースの深さ150ナノ・メー
タ、エミッタの深さ50ナノ・メータと高速性に優れた構
造を実現でき、しかも、内部ベースと外部ベースとを比
較的低い不純物濃度の中間ベースを介して接続させられ
るので、外部ベースの高濃度の不純物が内部ベースに浸
入し、内部ベースの不純物プロファイルを変えてしまう
ことを防止でき、かつ、ベースの接続性を安定化するこ
とができた。さらには、第1図の構造では溝部の側面の
形状が、ほぼ、垂直となっているが、必要に応じて任意
の形状にしてもよい。例えば、酸化膜のビーク状の端部
と外部ベースとなるP型半導体領域116との距離がかな
り離れている場合、溝部の形成時に等方性のエッチング
法を用いてビーク状の端部の下に溝部の側面が潜り込む
ようにして形成すれば、内部ベースと外部ベースとの距
離を小さく、すなわち、中間ベースの幅を小さくでき、
寄生のベース抵抗を減らせる等の利点が生じる。
As an example of a method of forming such an emitter-base junction, if the polysilicon electrode 124 is used as a diffusion source for the internal base 126 and the emitter 128, the internal base depth is 150 nanometers and the emitter depth is 50 nanometers. It is possible to realize a structure with excellent properties, and since the internal base and the external base can be connected via the intermediate base having a relatively low impurity concentration, the high concentration impurities of the external base penetrate into the internal base, It was possible to prevent changing the impurity profile of and to stabilize the connectivity of the base. Further, in the structure of FIG. 1, the side surface of the groove is substantially vertical, but it may be formed in any shape as required. For example, when the beak-shaped end portion of the oxide film and the P-type semiconductor region 116 serving as an external base are considerably separated from each other, an isotropic etching method is used to form a groove portion under the beak-shaped end portion. If the groove is formed so that the side surface of the groove is submerged, the distance between the internal base and the external base can be reduced, that is, the width of the intermediate base can be reduced.
There are advantages such as reduction of parasitic base resistance.

次に、本発明の方法をバイポーラNPNトランジスタの
製造方法に適用した第2の実施例を第2図を用いて説明
する。
Next, a second embodiment in which the method of the present invention is applied to a method for manufacturing a bipolar NPN transistor will be described with reference to FIG.

第2図(a)のごとく、P型のシリコン半導体基板10
0上にN型の埋め込み層102を形成した後、N型のエピタ
キシャル半導体層104を形成した。P型の素子分離領域1
06を形成した後、約20ナノ・メータの薄い熱酸化膜108
A、108B上に形成された約100ナノ・メータの厚さのシリ
コン窒化膜110A、110Bをマスクとして熱酸化をおこない
約600ナノ・メータの厚い酸化膜112を形成した。
As shown in FIG. 2A, a P-type silicon semiconductor substrate 10
After forming the N type buried layer 102 on the 0, the N type epitaxial semiconductor layer 104 was formed. P-type element isolation region 1
After forming 06, a thin thermal oxide film 108 of about 20 nanometers is formed.
Thermal oxidation was performed using the silicon nitride films 110A and 110B having a thickness of about 100 nanometers formed on the A and 108B as masks to form a thick oxide film 112 having a thickness of about 600 nanometers.

第2図(b)のごとく、ホトマスク工程によってレジ
スト・パターン114を形成してこれをマスクとしてエミ
ッタ形成予定部上に、約1ミクロン幅のシリコン窒化膜
パターン110Cを残置させ、さらに、このレジスト・パタ
ーン114をマスクとしてドーズ量2×1015/cm2のボロン
をイオン注入して外部ベースとなるP型の半導体領域11
6を形成した。
As shown in FIG. 2B, a resist pattern 114 is formed by a photomask process, and using this as a mask, a silicon nitride film pattern 110C having a width of about 1 micron is left on a portion where an emitter is to be formed. A P-type semiconductor region 11 serving as an external base is formed by ion-implanting boron with a dose amount of 2 × 10 15 / cm 2 using the pattern 114 as a mask.
Formed 6.

第2図(c)のごとく、レジスト・パターン114を除
去した後、燐のイオン注入によって、選択的、にN型の
半導体領域120を形成し、さらに、ドーズ量5×1012/c
m2のボロンをシリコン窒化膜パターン110Cを通してシリ
コン界面にピーク濃度を有するようにイオン注入し、中
間ベースとなるP型の浅い半導体領域118を形成した。
As shown in FIG. 2 (c), after removing the resist pattern 114, phosphorus is ion-implanted to selectively form an N-type semiconductor region 120, and further, a dose amount of 5 × 10 12 / c.
Boron of m 2 was ion-implanted through the silicon nitride film pattern 110C so as to have a peak concentration at the silicon interface to form a P-type shallow semiconductor region 118 serving as an intermediate base.

第2図(d)のごとく、耐酸化性のシリコン窒化膜パ
ターン110Cをマスクとして熱酸化をおこない、厚さ約20
0ナノ・メータの酸化膜122を形成した。
As shown in FIG. 2D, thermal oxidation is performed using the oxidation resistant silicon nitride film pattern 110C as a mask, and the thickness is about 20.
An oxide film 122 of 0 nanometer was formed.

第2図(e)のごとく、シリコン窒化膜パターン110
C、酸化膜108Aを除去したエミッタ用に開口を形成した
後、レジスト・パターン140を形成し、これをマスクと
して、エミッタ用の開口内に溝部142を形成した。この
溝部の形成により、エミッタ用の開口内に形成されてい
た中間ベースとなるP型の浅い半導体領域118の大部分
が除去された。
As shown in FIG. 2 (e), the silicon nitride film pattern 110 is formed.
After forming an opening for the emitter from which C and the oxide film 108A were removed, a resist pattern 140 was formed, and using this as a mask, a groove portion 142 was formed in the opening for the emitter. Due to the formation of this groove, most of the P-type shallow semiconductor region 118, which was the intermediate base and was formed in the emitter opening, was removed.

第2図(f)のごとく、全面に多結晶シリコン膜を堆
積し、これをパターンニングして多結晶シリコン膜パタ
ーン124A,124Bを形成し、さらに、ドーズ量2×1014/c
m2のボロンをこの多結晶シリコン膜パターン124A中にイ
オン注入し、熱処理にて約150ナノ・メータの深さの活
性ベースとなるP型の半導体領域126を形成した後、同
様に、ヒ素をこの多結晶シリコン膜パターン124A中にイ
オン注入し、熱処理にて深さが、約50ナノ・メータのエ
ミッタとなるN型の半導体領域128を形成した。
As shown in FIG. 2 (f), a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface and patterned to form polycrystalline silicon film patterns 124A and 124B, and a dose amount of 2 × 10 14 / c.
After ion-implanting m 2 boron into the polycrystalline silicon film pattern 124 A and forming a P-type semiconductor region 126 to be an active base having a depth of about 150 nanometers by heat treatment, arsenic is similarly added. Ions are implanted into the polycrystalline silicon film pattern 124A and a heat treatment is performed to form an N-type semiconductor region 128 to be an emitter having a depth of about 50 nanometers.

第2図(g)のごとく、全面に、シリコン酸化膜130
を堆積した後、通常の製造方法に従って、アルミニウム
電極132A、132B、132C等を形成した。
As shown in FIG. 2 (g), a silicon oxide film 130 is formed on the entire surface.
After depositing, the aluminum electrodes 132A, 132B, 132C and the like were formed according to a usual manufacturing method.

以上の様に、本発明の方法によって、縦型のNPNトラ
ンジスタが形成され、そのベース幅が約100ナノ・メー
と高速性に優れた活性素子部(内部ベース)の構造が得
られ、さらには、外部ベースと内部ベースとが、薄く
て、浅い中間ベースを介して良好に接続されたので、ビ
ーク状の酸化膜の下でのコレクタ・エミッタ間のリーク
電流の発生を防止することができた。さらには、溝部の
形成によって、コレクタ抵抗の減少がなされたので、ス
ィッチング特性の改善がみられ、また、内部ベース形成
予定部に形成された不用な中間ベースも除去されたの
で、電流増幅率のバラツキの少ない良好な特性が得られ
た。
As described above, according to the method of the present invention, a vertical NPN transistor is formed, the base width of which is about 100 nm and an active element portion (internal base) structure excellent in high speed is obtained. Since the external base and the internal base were well connected through the thin and shallow intermediate base, it was possible to prevent the generation of the leak current between the collector and the emitter under the beak-shaped oxide film. . Furthermore, since the formation of the groove portion reduced the collector resistance, the switching characteristics were improved, and the unnecessary intermediate base formed in the internal base formation planned portion was also removed. Good characteristics with little variation were obtained.

なお、本発明の方法によれば、バイポーラ素子のエミ
ッタをゲート、このゲートの両側の外部ベースをソー
ス、ドレインと見なすと、内部ベースをチャンネル部と
する接合型の電界効果トランジスタとして機能させるこ
とができる。このように本発明の方法は、バイポーラの
みならず種々の半導体装置にも適用することができる。
According to the method of the present invention, when the emitter of the bipolar element is regarded as the gate and the external bases on both sides of this gate are regarded as the source and the drain, the bipolar element can function as a junction field effect transistor having the internal base as the channel portion. it can. Thus, the method of the present invention can be applied not only to bipolar devices but also to various semiconductor devices.

発明の効果 本発明の構造とその製造方法とにより、高速化と高集
積化に優れた活性素子部の構造を有し、かつ、この活性
素子部の製造上の制御性の良い半導体装置を提供するこ
とができた。
EFFECTS OF THE INVENTION By the structure of the present invention and the method of manufacturing the same, a semiconductor device having a structure of an active element portion excellent in speeding up and high integration and having good controllability in manufacturing the active element portion is provided. We were able to.

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

第1図は本発明によるバイポーラNPNトランジスタの構
造を示す断面図、第2図は本発明の方法によるバイポー
ラNPNトランジスタの製造方法を示す一連の工程断面
図、第3図は従来の方法によるバイポーラNPNトランジ
スタの構造及びその製造上の問題点を説明する断面図で
ある。 100……P型半導体基板、102……N型埋め込み層、104
……N型半導体層、106、116、118、126……P半導体領
域、120、128……N型半導体領域、108、112、122、130
……シリコン酸化膜、110……シリコン窒化膜、124……
多結晶シリコン膜、114、140……レジスト、132……ア
ルミニウム電極、142……溝部。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a bipolar NPN transistor according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a series of steps showing a method for manufacturing a bipolar NPN transistor according to the method of the present invention, and FIG. 3 is a bipolar NPN according to a conventional method. 6A and 6B are cross-sectional views illustrating a structure of a transistor and a problem in manufacturing the transistor. 100 ... P-type semiconductor substrate, 102 ... N-type buried layer, 104
... N-type semiconductor layer, 106, 116, 118, 126 ... P-type semiconductor region, 120, 128 ... N-type semiconductor region, 108, 112, 122, 130
...... Silicon oxide film, 110 …… Silicon nitride film, 124 ……
Polycrystalline silicon film, 114, 140 ... Resist, 132 ... Aluminum electrode, 142 ... Groove part.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−223158(JP,A) 特開 昭60−34063(JP,A) 特開 昭54−103676(JP,A) 特開 昭60−113968(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-60-223158 (JP, A) JP-A-60-34063 (JP, A) JP-A-54-103676 (JP, A) JP-A-60- 113968 (JP, A)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】第1導電型の半導体層上に形成された周辺
にビーク状の端部を有する絶縁膜の開口と、前記絶縁膜
の、少なくとも、ビーク状の端部の直下に形成された第
2導電型の第1の半導体領域と、前記絶縁膜のビーク状
の端部以外の下部に形成された第2導電型の第2の半導
体領域と、前記ビーク状の端部を有する絶縁膜の開口内
に形成された溝部と、前記溝部内に形成された第2導電
型の第3の半導体領域と、前記第2導電型の第3の半導
体領域中に形成された第1導電型の第4の半導体領域と
を有する構造において、前記第2の半導体領域と前記第
3の半導体領域を前記第1の半導体領域を介して接続す
ることを特徴とする半導体装置。
1. An opening of an insulating film formed on a semiconductor layer of the first conductivity type and having a beak-shaped end portion in the periphery, and an opening formed at least directly under the beak-shaped end portion of the insulating film. An insulating film having a first semiconductor region of a second conductivity type, a second semiconductor region of a second conductivity type formed in a lower portion of the insulating film other than the beak-shaped end portion, and the beak-shaped end portion A groove formed in the opening, a third semiconductor region of the second conductivity type formed in the groove, and a first conductivity type formed in the third semiconductor region of the second conductivity type. A structure having a fourth semiconductor region, wherein the second semiconductor region and the third semiconductor region are connected via the first semiconductor region.
【請求項2】第1の半導体領域を中間ベース、第2の半
導体領域を外部ベース、第3の半導体領域を内部ベー
ス、第4の半導体領域をエミッタとして用いることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
2. A first semiconductor region is used as an intermediate base, a second semiconductor region is used as an outer base, a third semiconductor region is used as an inner base, and a fourth semiconductor region is used as an emitter. The semiconductor device according to item 1.
【請求項3】第1の半導体領域の単位面積あたりの不純
物原子の総数が、第2導電型の第3の半導体領域のそれ
よりも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第1項ま
たは第2項記載の半導体装置。
3. The first semiconductor region according to claim 1, wherein the total number of impurity atoms per unit area is smaller than that of the second conductivity type third semiconductor region. The semiconductor device according to item 2.
【請求項4】第1導電型の半導体層上に耐酸化性のマス
ク材パターンを形成する工程と、少なくとも前記耐酸化
性のマスク材パターンの直下およびその端部直下の半導
体層表面に第2導電型の第1の半導体領域を形成する工
程と、前記耐酸化性のマスク材パターンの周辺に第2導
電型の第2の半導体領域を形成する工程と、前記耐酸化
性のマスク材パターンをマスクとして酸化法により、こ
のマスク材パターンの周辺にビーク状の端部を有する酸
化膜を形成する工程と、前記耐酸化性のマスク材パター
ンを除去して、前記ビーク状の端部を有する酸化膜パタ
ーンの開口を形成する工程と、前記ビーク状の端部を有
する酸化膜パターンの開口内に溝部を形成する工程と、
前記溝部内に第2導電型の第3の半導体領域を形成する
工程と、前記第3の半導体領域中に第1導電型の第4の
半導体領域を形成する工程とを備え、前記第2の半導体
領域と前記第3の半導体領域とを前記第1の半導体領域
を介して接続することを特徴とする半導体装置の製造方
法。
4. A step of forming an oxidation-resistant mask material pattern on a semiconductor layer of the first conductivity type, and a second step on at least the surface of the semiconductor layer immediately below the oxidation-resistant mask material pattern and immediately below an end thereof. Forming a conductive type first semiconductor region, forming a second conductive type second semiconductor region around the oxidation resistant mask material pattern, and forming the oxidation resistant mask material pattern. A step of forming an oxide film having a beak-shaped end portion around the mask material pattern by a oxidization method as a mask, and removing the oxidation-resistant mask material pattern to perform oxidation having the beak-shaped end portion. Forming an opening of the film pattern, forming a groove in the opening of the oxide film pattern having the beak-shaped end,
The method further comprises the steps of forming a third semiconductor region of the second conductivity type in the groove, and forming a fourth semiconductor region of the first conductivity type in the third semiconductor region. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising connecting a semiconductor region and the third semiconductor region via the first semiconductor region.
【請求項5】第1の半導体領域を中間ベース、第2の半
導体領域を外部ベース、第3の半導体領域を内部ベー
ス、第4の半導体領域をエミッタとして用いることを特
徴とする特許請求の範囲第4項記載の半導体装置の製造
方法。
5. The first semiconductor region is used as an intermediate base, the second semiconductor region is used as an outer base, the third semiconductor region is used as an inner base, and the fourth semiconductor region is used as an emitter. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 4.
【請求項6】第1の半導体領域の単位面積あたりの不純
物原子の総数が、第2導電型の第3の半導体領域のそれ
よりも小さいことを特徴とする特許請求の範囲第4項ま
たは第5項記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 4, wherein the total number of impurity atoms per unit area of the first semiconductor region is smaller than that of the third semiconductor region of the second conductivity type. 5. A method of manufacturing a semiconductor device according to item 5.
【請求項7】第2導電型の第3の半導体領域および第1
導電型の第4の半導体領域を同一の多結晶半導体を拡散
源として形成することを特徴とする特許請求の範囲第4
項ないし第6項のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
7. A third semiconductor region of the second conductivity type and a first semiconductor region.
A fourth semiconductor region of conductivity type is formed by using the same polycrystalline semiconductor as a diffusion source.
Item 7. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of Items 6 to 6.
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