JPH09186172A - 集積電子装置 - Google Patents
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- JPH09186172A JPH09186172A JP8330725A JP33072596A JPH09186172A JP H09186172 A JPH09186172 A JP H09186172A JP 8330725 A JP8330725 A JP 8330725A JP 33072596 A JP33072596 A JP 33072596A JP H09186172 A JPH09186172 A JP H09186172A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/737—Hetero-junction transistors
- H01L29/7371—Vertical transistors
- H01L29/7378—Vertical transistors comprising lattice mismatched active layers, e.g. SiGe strained layer transistors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易な比較的平坦な構造を有するヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 集積回路におけるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタは、真性ベース部分（６０）および外因性
ベース部分（７０）を有する。真性ベース部分は、実質
的にエピタキシャルシリコン−ゲルマニウム合金からな
る。外因性ベース部分は、実質的に多結晶材料からな
り、イオン注入された不純物の分布を含む。エミッタ
（８０）は、真性ベース部分を覆い、スペーサ（１０
０）はエミッタを少なくとも部分的に覆う。スペーサ
は、少なくともイオン注入される不純物の横方向の広が
りの特性距離だけ外因性ベース部分にオーバハングす
る。
ロ接合バイポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 集積回路におけるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタは、真性ベース部分（６０）および外因性
ベース部分（７０）を有する。真性ベース部分は、実質
的にエピタキシャルシリコン−ゲルマニウム合金からな
る。外因性ベース部分は、実質的に多結晶材料からな
り、イオン注入された不純物の分布を含む。エミッタ
（８０）は、真性ベース部分を覆い、スペーサ（１０
０）はエミッタを少なくとも部分的に覆う。スペーサ
は、少なくともイオン注入される不純物の横方向の広が
りの特性距離だけ外因性ベース部分にオーバハングす
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベース層がシリコ
ン−ゲルマニウム合金からなるシリコンヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタおよびこれを製造するための方法に
関する。
ン−ゲルマニウム合金からなるシリコンヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタおよびこれを製造するための方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ（ＨＢＴ）が、低雑音および広い周波数応答という
有利な特性を有するものとすることができることは良く
知られている。これは、シリコン−ゲルマニウム合金ベ
ースが、約３０％以上の比較的高いゲルマニウム割合お
よび約５×１０19ｃｍ-3以上の比較的高いベースドーピ
ングレベルを有するＨＢＴにおいて特にあてはまること
がわかっている。この種のデバイスは、例えば、A. Sch
ueppen等による「IEDM Tech. Digest (1994) p.377」
に示されている。
スタ（ＨＢＴ）が、低雑音および広い周波数応答という
有利な特性を有するものとすることができることは良く
知られている。これは、シリコン−ゲルマニウム合金ベ
ースが、約３０％以上の比較的高いゲルマニウム割合お
よび約５×１０19ｃｍ-3以上の比較的高いベースドーピ
ングレベルを有するＨＢＴにおいて特にあてはまること
がわかっている。この種のデバイスは、例えば、A. Sch
ueppen等による「IEDM Tech. Digest (1994) p.377」
に示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのデバ
イスは、従来、パターン化されていない基板上でのブラ
ンケットエピタキシーおよびその後に行なうメサアイソ
レーションを使用して製造されている。この種の方法
は、より高い程度の平坦性を有するデバイス構造を要求
する進歩した半導体製造プロセスと両立しない。
イスは、従来、パターン化されていない基板上でのブラ
ンケットエピタキシーおよびその後に行なうメサアイソ
レーションを使用して製造されている。この種の方法
は、より高い程度の平坦性を有するデバイス構造を要求
する進歩した半導体製造プロセスと両立しない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】我々は、とりわけ急速熱
エピタキシー（ＲＴＥ）の技術を使用することにより、
進歩した製造プロセスを使用する高レベル集積にそれ自
体を良く適合させる新しい比較的平坦な構造を有するＨ
ＢＴを作ることができることを発見した。
エピタキシー（ＲＴＥ）の技術を使用することにより、
進歩した製造プロセスを使用する高レベル集積にそれ自
体を良く適合させる新しい比較的平坦な構造を有するＨ
ＢＴを作ることができることを発見した。
【０００５】本発明は、１つの側面において、実質的に
単結晶シリコンからなるエミッタを有するシリコンＨＢ
Ｔに関する。このＨＢＴのベースは、エミッタとコレク
タとの間に含まれるいわゆる「真性」ベース部分からな
り、さらにエミッタおよび真性ベース部分に横方向に隣
接し、これと連続するいわゆる「外因性」ベース部分を
含む。この外因性ベース部分は、実質的に多結晶シリコ
ンおよびシリコン−ゲルマニウム合金（以下ＳｉＧｅと
称する）からなり、真性ベース部分は、実質的に単結晶
ＳｉＧｅからなる。外因性ベース部分は、エミッタおよ
びコレクタの導電形と逆の導電形を与えるイオン注入さ
れた不純物種の分布を含む。誘電体スペーサは、エミッ
タの一部分を覆い、外因性ベース領域に或るオーバハン
グ長だけオーバハングする。このオーバハング長は、こ
れらの不純物種が直接的注入または横方向の広がりのい
ずれかによりエミッタに実質的に入ることを防止するた
めに充分である。
単結晶シリコンからなるエミッタを有するシリコンＨＢ
Ｔに関する。このＨＢＴのベースは、エミッタとコレク
タとの間に含まれるいわゆる「真性」ベース部分からな
り、さらにエミッタおよび真性ベース部分に横方向に隣
接し、これと連続するいわゆる「外因性」ベース部分を
含む。この外因性ベース部分は、実質的に多結晶シリコ
ンおよびシリコン−ゲルマニウム合金（以下ＳｉＧｅと
称する）からなり、真性ベース部分は、実質的に単結晶
ＳｉＧｅからなる。外因性ベース部分は、エミッタおよ
びコレクタの導電形と逆の導電形を与えるイオン注入さ
れた不純物種の分布を含む。誘電体スペーサは、エミッ
タの一部分を覆い、外因性ベース領域に或るオーバハン
グ長だけオーバハングする。このオーバハング長は、こ
れらの不純物種が直接的注入または横方向の広がりのい
ずれかによりエミッタに実質的に入ることを防止するた
めに充分である。
【０００６】本発明は、有線および無線の信号送信機お
よび受信機、増幅器、マルチプレクサ、デマルチプレク
サ、および信号発生器のような集積電子デバイスの製造
に有用となる。
よび受信機、増幅器、マルチプレクサ、デマルチプレク
サ、および信号発生器のような集積電子デバイスの製造
に有用となる。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態は、図１に示
されたｎｐｎトランジスタに関する。しかし、ここに開
示される技術は、ｐｎｐデバイスの製造にも同様に容易
に適応される。以下の説明においてｎｐｎトランジスタ
を選択したことは、例示の目的のためであって、本発明
の範囲を制限することを意図するものではない。
されたｎｐｎトランジスタに関する。しかし、ここに開
示される技術は、ｐｎｐデバイスの製造にも同様に容易
に適応される。以下の説明においてｎｐｎトランジスタ
を選択したことは、例示の目的のためであって、本発明
の範囲を制限することを意図するものではない。
【０００８】図示しないシリコン基板の上に少なくとも
１つのｎ＋サブコレクタ領域１０が形成される。ｎ型コ
レクタ領域２０は、領域１０の一部分の上に形成され、
絶縁フィールド酸化物領域３０横方向に有する。領域３
０は、典型的に二酸化珪素からなるが、窒化珪素のよう
な他の誘電体材料も使用することができる。コレクタ領
域の典型的な厚さの範囲は、１００〜１０００ｎｍであ
る。下限値は、高速デジタルデバイスにおいて好まし
く、上限値は、パワーデバイスにおいて好ましい。この
コレクタ領域は、１×１０16ｃｍ-3ないし１×１０18ｃ
ｍ-3の範囲に典型的にあるドーピングレベルにおいて砒
素がドープされる。デバイスの降伏電圧を増大させるた
めに、コレクタ領域の上側部分におけるドーピングレベ
ルを減少させることが好ましい。
１つのｎ＋サブコレクタ領域１０が形成される。ｎ型コ
レクタ領域２０は、領域１０の一部分の上に形成され、
絶縁フィールド酸化物領域３０横方向に有する。領域３
０は、典型的に二酸化珪素からなるが、窒化珪素のよう
な他の誘電体材料も使用することができる。コレクタ領
域の典型的な厚さの範囲は、１００〜１０００ｎｍであ
る。下限値は、高速デジタルデバイスにおいて好まし
く、上限値は、パワーデバイスにおいて好ましい。この
コレクタ領域は、１×１０16ｃｍ-3ないし１×１０18ｃ
ｍ-3の範囲に典型的にあるドーピングレベルにおいて砒
素がドープされる。デバイスの降伏電圧を増大させるた
めに、コレクタ領域の上側部分におけるドーピングレベ
ルを減少させることが好ましい。
【０００９】薄いシリコンの核となる層４０，５０が、
後続の製造ステップを容易にするために、領域２０およ
び３０の上に形成される。この層が非選択ＲＴＥにより
形成される場合、誘電体材料の上にある外因性部分４０
は、実質的に多結晶層となり、単結晶シリコンの上にあ
る真性部分５０は、実質的に単結晶層となる。薄い層４
０，５０は、少なくとも１００〜５００オングストロー
ムの範囲の厚さに形成される場合、誘電体領域３０上の
多結晶シリコンの成長の核となるための種層として有効
である。一般に、核となる層の真性部分５０は、デバイ
スのコレクタの一部として機能することになる。
後続の製造ステップを容易にするために、領域２０およ
び３０の上に形成される。この層が非選択ＲＴＥにより
形成される場合、誘電体材料の上にある外因性部分４０
は、実質的に多結晶層となり、単結晶シリコンの上にあ
る真性部分５０は、実質的に単結晶層となる。薄い層４
０，５０は、少なくとも１００〜５００オングストロー
ムの範囲の厚さに形成される場合、誘電体領域３０上の
多結晶シリコンの成長の核となるための種層として有効
である。一般に、核となる層の真性部分５０は、デバイ
スのコレクタの一部として機能することになる。
【００１０】真性ベース６０は、部分５０の上に形成さ
れる。真性ベースは、典型的には５％〜５０％の範囲、
好ましくは３０％のゲルマニウム分子の割合を有するエ
ピタキシャルＳｉＧｅ合金からなる。真性ベースは、ｐ
形ドーパント、好ましくはホウ素で本来の場所にドープ
される。真性ベースの全体の厚さは、典型的には、１５
〜１００ｎｍの範囲にある。所定のゲルマニウム分子の
割合において、この厚さが、そのようなゲルマニウム分
子の割合を有するキャップＳｉＧｅ層のための平衡状態
の決定的な厚さ以下であることが望ましい。
れる。真性ベースは、典型的には５％〜５０％の範囲、
好ましくは３０％のゲルマニウム分子の割合を有するエ
ピタキシャルＳｉＧｅ合金からなる。真性ベースは、ｐ
形ドーパント、好ましくはホウ素で本来の場所にドープ
される。真性ベースの全体の厚さは、典型的には、１５
〜１００ｎｍの範囲にある。所定のゲルマニウム分子の
割合において、この厚さが、そのようなゲルマニウム分
子の割合を有するキャップＳｉＧｅ層のための平衡状態
の決定的な厚さ以下であることが望ましい。
【００１１】シリコンＩＣ製造の分野における実務家に
良く知られているように、ＳｉＧｅの格子定数は、純粋
なシリコンの格子定数と異なる。それにも関わらず、こ
れが充分に薄い場合、接触面に平行な格子パラメータが
等しくなるように引っ張られたＳｉＧｅの層をシリコン
上に成長させることが可能である。即ち、格子の不整合
は、ＳｉＧｅ層の厚さがクリティカルな厚さよりも小さ
い限り、弾性的な引っ張り力により適応され得る。クリ
ティカルな厚さは、例えば、「J. C. Bean etal., "Gex
Si1-x/Si Strained-Layer Superlattice Grown by Mole
cular Beam Epitaxy," J.Vac. Sci. Technol. A2 (198
4) 436-440 および "Determination ofthe Critical La
yer Thickness of Si1-xGex/Si Heterostructures by D
irect Observation of Misfit Dislocations," Appl. P
lys. Lett. 52 (Feb. 1988) 380-382」に記載されてい
る。
良く知られているように、ＳｉＧｅの格子定数は、純粋
なシリコンの格子定数と異なる。それにも関わらず、こ
れが充分に薄い場合、接触面に平行な格子パラメータが
等しくなるように引っ張られたＳｉＧｅの層をシリコン
上に成長させることが可能である。即ち、格子の不整合
は、ＳｉＧｅ層の厚さがクリティカルな厚さよりも小さ
い限り、弾性的な引っ張り力により適応され得る。クリ
ティカルな厚さは、例えば、「J. C. Bean etal., "Gex
Si1-x/Si Strained-Layer Superlattice Grown by Mole
cular Beam Epitaxy," J.Vac. Sci. Technol. A2 (198
4) 436-440 および "Determination ofthe Critical La
yer Thickness of Si1-xGex/Si Heterostructures by D
irect Observation of Misfit Dislocations," Appl. P
lys. Lett. 52 (Feb. 1988) 380-382」に記載されてい
る。
【００１２】ドープされた層を同じゲルマニウム分子の
一対の非ドープスペーサ層の間に納めることが好まし
い。好ましくは、１０ｎｍのドープ領域が、４ｎｍのス
ペーサ層の間に納められる。得られる全体の厚さ１８ｎ
ｍは、上記したように、ゲルマニウム分子の割合３０％
についての平衡状態の厚さより小さい。
一対の非ドープスペーサ層の間に納めることが好まし
い。好ましくは、１０ｎｍのドープ領域が、４ｎｍのス
ペーサ層の間に納められる。得られる全体の厚さ１８ｎ
ｍは、上記したように、ゲルマニウム分子の割合３０％
についての平衡状態の厚さより小さい。
【００１３】一般にｐ＋導電形の性質を与える真性ベー
スのドーピングは、典型的に１×１０18ｃｍ-3〜２×１
０20ｃｍ-3の範囲にあるレベルである。５×１０18ｃｍ
-3〜２．５×１０19ｃｍ-3の範囲のドープされた層にお
けるドーピングプロファイルを使用することが好まし
い。ピークドーピング濃度は、ほぼこのプロファイルの
中心にある。真性ベースの範囲をその中に画定するＳｉ
Ｇｅ層の外因性部分７０が、真性ベース６０と連続的に
形成される。この層が非選択ＲＴＥにより堆積される場
合、多結晶シリコン領域４０の上に堆積される外因性部
分は、実質的に多結晶材料として形成される。
スのドーピングは、典型的に１×１０18ｃｍ-3〜２×１
０20ｃｍ-3の範囲にあるレベルである。５×１０18ｃｍ
-3〜２．５×１０19ｃｍ-3の範囲のドープされた層にお
けるドーピングプロファイルを使用することが好まし
い。ピークドーピング濃度は、ほぼこのプロファイルの
中心にある。真性ベースの範囲をその中に画定するＳｉ
Ｇｅ層の外因性部分７０が、真性ベース６０と連続的に
形成される。この層が非選択ＲＴＥにより堆積される場
合、多結晶シリコン領域４０の上に堆積される外因性部
分は、実質的に多結晶材料として形成される。
【００１４】ｎ型単結晶シリコンからなるエミッタ８０
が真性ベース６０上に形成される。エミッタ８０の範囲
をその中に画定するシリコン層の外因性部分９０が、エ
ミッタ８０と連続的に形成される。この層が非選択ＲＴ
Ｅにより堆積される場合、多結晶ＳｉＧｅ領域７０上に
堆積される外因性部分も、実質的に多結晶材料として形
成される。
が真性ベース６０上に形成される。エミッタ８０の範囲
をその中に画定するシリコン層の外因性部分９０が、エ
ミッタ８０と連続的に形成される。この層が非選択ＲＴ
Ｅにより堆積される場合、多結晶ＳｉＧｅ領域７０上に
堆積される外因性部分も、実質的に多結晶材料として形
成される。
【００１５】外因性部分４０，７０および９０は、イオ
ン注入によりｐ形ドーパントでドープされる。典型的に
は、少なくともｐ形真性ベース６０と同じレベル、およ
び少なくともｎ形エミッタ８０と同じレベルのドーピン
グレベルまでドープする。このドーピングレベルの典型
的な範囲は、１×１０19ｃｍ-3〜５×１０20ｃｍ-3であ
り、好ましくは２．５×１０19ｃｍ-3である。この注入
ステップの結果は、部分４０，７０および９０を含む外
因性ベース領域を形成することである。この外因性ベー
ス領域が、部分４０および９０における多結晶シリコン
および部分７０における多結晶ＳｉＧｅを含み、外因性
ベース領域のそれぞれの層のような部分４０，７０およ
び９０がそれぞれ対応するエレメント５０，６０および
８０と連続的に形成されることがわかる。
ン注入によりｐ形ドーパントでドープされる。典型的に
は、少なくともｐ形真性ベース６０と同じレベル、およ
び少なくともｎ形エミッタ８０と同じレベルのドーピン
グレベルまでドープする。このドーピングレベルの典型
的な範囲は、１×１０19ｃｍ-3〜５×１０20ｃｍ-3であ
り、好ましくは２．５×１０19ｃｍ-3である。この注入
ステップの結果は、部分４０，７０および９０を含む外
因性ベース領域を形成することである。この外因性ベー
ス領域が、部分４０および９０における多結晶シリコン
および部分７０における多結晶ＳｉＧｅを含み、外因性
ベース領域のそれぞれの層のような部分４０，７０およ
び９０がそれぞれ対応するエレメント５０，６０および
８０と連続的に形成されることがわかる。
【００１６】エミッタ８０は、好ましくは３００ｎｍの
厚さの、典型的にはＴＥＯＳ堆積された二酸化珪素であ
る誘電体スペーサ１００により覆われている。図２に示
されているように、スペーサ１００は、オーバハング長
ｘだけ外因性部分９０にオーバハングするように好都合
に形成される。得られたトランジスタの性能は、注入さ
れた外因性ベースドーパント種の分布に敏感であること
がわかった。具体的には以下の影響が観察された。
厚さの、典型的にはＴＥＯＳ堆積された二酸化珪素であ
る誘電体スペーサ１００により覆われている。図２に示
されているように、スペーサ１００は、オーバハング長
ｘだけ外因性部分９０にオーバハングするように好都合
に形成される。得られたトランジスタの性能は、注入さ
れた外因性ベースドーパント種の分布に敏感であること
がわかった。具体的には以下の影響が観察された。
【００１７】１．注入が単結晶材料（即ち真性部分）の
中に行われた場合、移動点欠陥は、横方向に拡散する可
能性もあり、真性ベースドーパント種（特にホウ素）を
誘導して、真性ベースをコレクタ２０およびエミッタ８
０から分離するヘテロ接合を通して拡散させる。これ
は、得られるトランジスタの注入効率（したがって、コ
レクタ電流）を低下させる。逆に、注入が実質的に多結
晶（即ち外因性）材料内において行われた場合、注入ダ
メージは、そのような材料内に留まる傾向にあり、真性
ベースが実質的に完全な状態に保たれる。
中に行われた場合、移動点欠陥は、横方向に拡散する可
能性もあり、真性ベースドーパント種（特にホウ素）を
誘導して、真性ベースをコレクタ２０およびエミッタ８
０から分離するヘテロ接合を通して拡散させる。これ
は、得られるトランジスタの注入効率（したがって、コ
レクタ電流）を低下させる。逆に、注入が実質的に多結
晶（即ち外因性）材料内において行われた場合、注入ダ
メージは、そのような材料内に留まる傾向にあり、真性
ベースが実質的に完全な状態に保たれる。
【００１８】２．注入ステップは、外因性ベースとエミ
ッタとの間のｐ−ｎ接合の形成を導く。注入が実質的に
多結晶材料内で行われた場合、最初に形成された接合も
多結晶材料内に存在する。しかし、ｐ−ｎ接合のそのよ
うな配置は、比較的高い再結合電流を導き、ベース電流
を増加させることになる。逆に、注入が真性領域まで拡
張される場合、ベース電流は小さくなる傾向にあり、ｐ
−ｎ接合は、単結晶材料内に形成される。
ッタとの間のｐ−ｎ接合の形成を導く。注入が実質的に
多結晶材料内で行われた場合、最初に形成された接合も
多結晶材料内に存在する。しかし、ｐ−ｎ接合のそのよ
うな配置は、比較的高い再結合電流を導き、ベース電流
を増加させることになる。逆に、注入が真性領域まで拡
張される場合、ベース電流は小さくなる傾向にあり、ｐ
−ｎ接合は、単結晶材料内に形成される。
【００１９】３．ｐ−ｎ接合が単結晶材料内ではなく多
結晶材料内に形成される場合、コレクタ−ベース静電容
量（ＣBC）は、大きくなる傾向にある。考察は、この影
響を、多結晶グレイン境界と結び付けられた電気的にア
クティブな欠陥位置により作られる薄い空乏領域のせい
であるとする。
結晶材料内に形成される場合、コレクタ−ベース静電容
量（ＣBC）は、大きくなる傾向にある。考察は、この影
響を、多結晶グレイン境界と結び付けられた電気的にア
クティブな欠陥位置により作られる薄い空乏領域のせい
であるとする。
【００２０】これらの３つの影響の１番目のものは、注
入された不純物種が真性領域内に止まることを阻止する
ような方法で実行される注入ステップに影響を及ぼす。
この阻止機能は、スペーサ１００により達成される。具
体的には、オーバハング長ｘは、直接的な注入または横
方向の広がりのいずれかの結果として、注入される種が
エレメント６０および８０内に停止することを実質的に
ブロックするために充分であるように選ばれる。したが
って、ｘは、横方向の広がりの特性距離と少なくとも等
しくなければならないことがわかる。この状況におい
て、エレメント６０またはエレメント８０内に形成され
る注入された種の最高濃度が外因性ベースにおけるピー
クドーピングレベルの１％以下である場合、そのような
阻止を”実質的である”と見なす。典型的な注入状態に
対して、３０ｋｅＶ、１×１０15ｃｍ-2のフラックスに
おけるＢＦ2 の注入と、６０ｋｅＶおよび２×１０15ｃ
ｍ-2におけるホウ素注入を仮定すると、オーバハング長
は、好都合に１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあること
がわかった。好ましいそのような長さは、２００ｎｍで
ある。
入された不純物種が真性領域内に止まることを阻止する
ような方法で実行される注入ステップに影響を及ぼす。
この阻止機能は、スペーサ１００により達成される。具
体的には、オーバハング長ｘは、直接的な注入または横
方向の広がりのいずれかの結果として、注入される種が
エレメント６０および８０内に停止することを実質的に
ブロックするために充分であるように選ばれる。したが
って、ｘは、横方向の広がりの特性距離と少なくとも等
しくなければならないことがわかる。この状況におい
て、エレメント６０またはエレメント８０内に形成され
る注入された種の最高濃度が外因性ベースにおけるピー
クドーピングレベルの１％以下である場合、そのような
阻止を”実質的である”と見なす。典型的な注入状態に
対して、３０ｋｅＶ、１×１０15ｃｍ-2のフラックスに
おけるＢＦ2 の注入と、６０ｋｅＶおよび２×１０15ｃ
ｍ-2におけるホウ素注入を仮定すると、オーバハング長
は、好都合に１５０ｎｍ〜４００ｎｍの範囲にあること
がわかった。好ましいそのような長さは、２００ｎｍで
ある。
【００２１】上述した第２および第３の影響は、単結晶
材料内の上述したｐ−ｎ接合または少なくとも多結晶材
料と単結晶材料との間の接触面におけるｐ−ｎ接合の形
成にｆ作用することがわかるであろう。以下により詳細
に説明するように、最初に多結晶材料内の上述の接触面
から所定のオフセット距離にｐ−ｎ接合を形成し、注意
深く定められた温度範囲内で熱拡散によりその接触面を
移動させることを接合に許容することが有利であること
がわかった。
材料内の上述したｐ−ｎ接合または少なくとも多結晶材
料と単結晶材料との間の接触面におけるｐ−ｎ接合の形
成にｆ作用することがわかるであろう。以下により詳細
に説明するように、最初に多結晶材料内の上述の接触面
から所定のオフセット距離にｐ−ｎ接合を形成し、注意
深く定められた温度範囲内で熱拡散によりその接触面を
移動させることを接合に許容することが有利であること
がわかった。
【００２２】エミッタ８０は、部分的に下側エミッタコ
ンタクト１１０により覆われている。エミッタコンタク
ト層は、エミッタの上側部分において好ましくは砒素の
ような不純物種の浅い注入により好都合に形成される。
しかし、そのような注入プロセスにより生じる点欠陥
は、真性ベースに移動することもあり、そこでホウ素ド
ーパントの外部拡散を活性化する。したがって、コンタ
クト１１０は、スペーサ１００中に形成されたウィンド
ウ内に本来の場所にドープされた多結晶シリコンを堆積
させることにより好都合に形成される。このコンタクト
は、好ましくは１４０ｎｍの厚さであり、約５×１０20
ｃｍ-3の濃度の砒素でドープされる。
ンタクト１１０により覆われている。エミッタコンタク
ト層は、エミッタの上側部分において好ましくは砒素の
ような不純物種の浅い注入により好都合に形成される。
しかし、そのような注入プロセスにより生じる点欠陥
は、真性ベースに移動することもあり、そこでホウ素ド
ーパントの外部拡散を活性化する。したがって、コンタ
クト１１０は、スペーサ１００中に形成されたウィンド
ウ内に本来の場所にドープされた多結晶シリコンを堆積
させることにより好都合に形成される。このコンタクト
は、好ましくは１４０ｎｍの厚さであり、約５×１０20
ｃｍ-3の濃度の砒素でドープされる。
【００２３】エミッタ上側コンタクト層１２０は、エミ
ッタ下側コンタクト層１１０を覆い、ベースコンタクト
層１３０は外因性ベースの部分９０の上にある。コンタ
クト層１２０および１３０は、以下に説明する自己整合
プロセスにより、チタニウム・ジシリサイドから好都合
に形成される。エミッタ電極１４０、ベース電極１５
０、およびコレクタ電極１６０は、二酸化珪素絶縁層１
７０に形成されたコンタクトホール中に好ましくはアル
ミニウム１％銅合金で１０００ｎｍの厚さに形成され
る。
ッタ下側コンタクト層１１０を覆い、ベースコンタクト
層１３０は外因性ベースの部分９０の上にある。コンタ
クト層１２０および１３０は、以下に説明する自己整合
プロセスにより、チタニウム・ジシリサイドから好都合
に形成される。エミッタ電極１４０、ベース電極１５
０、およびコレクタ電極１６０は、二酸化珪素絶縁層１
７０に形成されたコンタクトホール中に好ましくはアル
ミニウム１％銅合金で１０００ｎｍの厚さに形成され
る。
【００２４】図３〜１３において、上述のようなトラン
ジスタを作るために有用な製造ステップのシーケンスを
示す。
ジスタを作るために有用な製造ステップのシーケンスを
示す。
【００２５】トランジスタは、半導体層のシーケンスを
成長させることにより形成される。これらは、限定反応
処理として知られる成長モードを使用して急速熱エピタ
キシ（ＲＴＥ）により成長させられる。この成長モード
は、「J. F. Gibbons et al., Appl. Phys. Lett. 47
(1985) p. 721」に示されている。成長シーケンスにお
ける各ステップのためのキャリアガスとして水素が使用
される。ＲＴＥは、成長温度の高速調節のために大きな
放射熱を使用する化学気相成長法によるエピタキシャル
成長である。
成長させることにより形成される。これらは、限定反応
処理として知られる成長モードを使用して急速熱エピタ
キシ（ＲＴＥ）により成長させられる。この成長モード
は、「J. F. Gibbons et al., Appl. Phys. Lett. 47
(1985) p. 721」に示されている。成長シーケンスにお
ける各ステップのためのキャリアガスとして水素が使用
される。ＲＴＥは、成長温度の高速調節のために大きな
放射熱を使用する化学気相成長法によるエピタキシャル
成長である。
【００２６】先ず、酸化物層２００が、サブコレクタ１
０の上に通常の方法で形成される。次に、図４および５
に示されているように、ウィンドウ２１０が通常の方法
で層２００中にあけられ、コレクタ２０がサブコレクタ
１０上のウィンドウにおいて本来の場所での砒素ドーピ
ングと共に選択的エピタキシャル成長（ＳＥＧ）により
成長させられる。この成長は、典型的には８００℃〜１
０００℃、好ましくは９５０℃において、ジクロロシラ
ン、塩化水素、および砒化水素の混合物の流れ中で実行
される。より早い成長は、より高い温度においても達成
可能であるが、これは、ウェハ状の他の構造を不都合な
ほど高い熱に曝す可能性がある。
０の上に通常の方法で形成される。次に、図４および５
に示されているように、ウィンドウ２１０が通常の方法
で層２００中にあけられ、コレクタ２０がサブコレクタ
１０上のウィンドウにおいて本来の場所での砒素ドーピ
ングと共に選択的エピタキシャル成長（ＳＥＧ）により
成長させられる。この成長は、典型的には８００℃〜１
０００℃、好ましくは９５０℃において、ジクロロシラ
ン、塩化水素、および砒化水素の混合物の流れ中で実行
される。より早い成長は、より高い温度においても達成
可能であるが、これは、ウェハ状の他の構造を不都合な
ほど高い熱に曝す可能性がある。
【００２７】図６に示されているように、シリコン層２
３０が、次のＳｉＧｅベースおよびエミッタの成長を容
易にするために成長させられる。層２３０は、シランか
ら成長させられる。層２３０の部分２３１（即ち外因性
部分）は、酸化物の上に成長させられ、多結晶層として
形成される。層２３０の部分２３２（即ち真性部分）
は、単結晶シリコンの上に成長させられ、エピタキシャ
ル層として形成される。次に、図７に示されているよう
に、ＳｉＧｅベース層２４０が成長させられる。この層
は、ジクロロシラン、ジャーマイン、およびホウ素ドー
ピングのためのジボランから成長させられる。先の層と
同様に、層２４０は先の層の部分２３１の上に横たわる
外因性部分２４１における多結晶材料として形成され、
先の層の部分２３２の上に横たわる真性部分２４２にお
いてエピタキシャルに形成される。
３０が、次のＳｉＧｅベースおよびエミッタの成長を容
易にするために成長させられる。層２３０は、シランか
ら成長させられる。層２３０の部分２３１（即ち外因性
部分）は、酸化物の上に成長させられ、多結晶層として
形成される。層２３０の部分２３２（即ち真性部分）
は、単結晶シリコンの上に成長させられ、エピタキシャ
ル層として形成される。次に、図７に示されているよう
に、ＳｉＧｅベース層２４０が成長させられる。この層
は、ジクロロシラン、ジャーマイン、およびホウ素ドー
ピングのためのジボランから成長させられる。先の層と
同様に、層２４０は先の層の部分２３１の上に横たわる
外因性部分２４１における多結晶材料として形成され、
先の層の部分２３２の上に横たわる真性部分２４２にお
いてエピタキシャルに形成される。
【００２８】次に、シリコン層２５０が、図８に示され
ているように成長させられる。この層（エミッタとなる
べき真性部分）は、ジクロロシランおよび砒化水素によ
り、好ましい厚さ１５０ｎｍに、好ましい温度８００℃
において、好ましいドーピングレベル３×１０18ｃｍ-3
で成長させられる。層２４０にドープされるホウ素の移
動を防止するために、約８２５℃よりも低い成長温度を
層２５０の成長において保つことが望ましい。先の２つ
の層の場合のように、層２５０は、外因性部分２５１に
おいて多結晶であり、その真性部分２５２においてエピ
タキシャルである。
ているように成長させられる。この層（エミッタとなる
べき真性部分）は、ジクロロシランおよび砒化水素によ
り、好ましい厚さ１５０ｎｍに、好ましい温度８００℃
において、好ましいドーピングレベル３×１０18ｃｍ-3
で成長させられる。層２４０にドープされるホウ素の移
動を防止するために、約８２５℃よりも低い成長温度を
層２５０の成長において保つことが望ましい。先の２つ
の層の場合のように、層２５０は、外因性部分２５１に
おいて多結晶であり、その真性部分２５２においてエピ
タキシャルである。
【００２９】次に、図９に示されているように、好まし
くは３００ｎｍの厚さの二酸化珪素層２６０が、典型的
にはＰＥＴＥＯＳ反応炉中で、ＴＥＯＳからプラズマ強
化化学気相成長法により形成される。図１０に示されて
いるように、エミッタウィンドウ２７０は、反応イオン
エッチングにより層２６０中にあけられ、多結晶シリコ
ン層２８０が堆積されて、このウィンドウ２７０を埋め
る。ＲＴＥ反応炉において層２８０を形成することが好
都合であることがわかった。エミッタ下側コンタクト層
１１０（図１参照）となるべき層２８０は、シランおよ
び砒化水素（本来の場所のドーピングのため）から好ま
しい成長温度７００℃において好ましい厚さ１４０ｎｍ
に成長させられる。
くは３００ｎｍの厚さの二酸化珪素層２６０が、典型的
にはＰＥＴＥＯＳ反応炉中で、ＴＥＯＳからプラズマ強
化化学気相成長法により形成される。図１０に示されて
いるように、エミッタウィンドウ２７０は、反応イオン
エッチングにより層２６０中にあけられ、多結晶シリコ
ン層２８０が堆積されて、このウィンドウ２７０を埋め
る。ＲＴＥ反応炉において層２８０を形成することが好
都合であることがわかった。エミッタ下側コンタクト層
１１０（図１参照）となるべき層２８０は、シランおよ
び砒化水素（本来の場所のドーピングのため）から好ま
しい成長温度７００℃において好ましい厚さ１４０ｎｍ
に成長させられる。
【００３０】次に、図１１に示されているように、層２
６０および２８０が、レジスト処理およびその後のエッ
チングによりパターン化される。これは、図１にも示さ
れているようにエミッタ下側コンタクト１１０およびス
ペーサ１００を形成することになる。レジスト２８５を
存在させたままで、以下に説明するように外因性ベース
注入が実行される。そして、デバイスが、さらなるリソ
グラフィパターン化ステップの実行により、その後の層
２３０，２４０および２５０のエッチングにより絶縁さ
れる。得られる構造が、図１２に示されている。
６０および２８０が、レジスト処理およびその後のエッ
チングによりパターン化される。これは、図１にも示さ
れているようにエミッタ下側コンタクト１１０およびス
ペーサ１００を形成することになる。レジスト２８５を
存在させたままで、以下に説明するように外因性ベース
注入が実行される。そして、デバイスが、さらなるリソ
グラフィパターン化ステップの実行により、その後の層
２３０，２４０および２５０のエッチングにより絶縁さ
れる。得られる構造が、図１２に示されている。
【００３１】図１１および１２において、外因性ベース
領域２９０が、上述したように、ホウ素およびボロンジ
フルオライドの層２３０，２４０および２５０へのイオ
ン注入により形成される。この注入の間、スペーサ１０
０は、これらの層の真性部分にイオンが注入されること
を阻止する。図２に示されているように、注入が注入さ
れた種の真性領域内での実質的な停止の結果とならない
ように、スペーサ１００が少なくとも横方向の広がりの
特性距離だけ外因性層部分２５１にオーバハングするこ
とが望ましい。このステップのための好ましい注入エネ
ルギおよびフラックスは、それぞれ、ボロンジフルオラ
イドについて、３０ｋｅＶおよび１０15ｃｍ-2であり、
ホウ素に対して６０ｋｅＶおよび３×１０15ｃｍ-2であ
る。
領域２９０が、上述したように、ホウ素およびボロンジ
フルオライドの層２３０，２４０および２５０へのイオ
ン注入により形成される。この注入の間、スペーサ１０
０は、これらの層の真性部分にイオンが注入されること
を阻止する。図２に示されているように、注入が注入さ
れた種の真性領域内での実質的な停止の結果とならない
ように、スペーサ１００が少なくとも横方向の広がりの
特性距離だけ外因性層部分２５１にオーバハングするこ
とが望ましい。このステップのための好ましい注入エネ
ルギおよびフラックスは、それぞれ、ボロンジフルオラ
イドについて、３０ｋｅＶおよび１０15ｃｍ-2であり、
ホウ素に対して６０ｋｅＶおよび３×１０15ｃｍ-2であ
る。
【００３２】例示的な注入条件に対して、１５０〜４０
０ｎｍのオーバハング長が有用であり、砒素を注入され
たｐ−ｎ接合が熱拡散により移動されるべきでない少な
くともいくつかの場合において、約２００ｎｍのオーバ
ハング長を有することが好都合であることがわかった。
１０〜１００ｋｅＶの注入エネルギーにおいて、ホウ素
の垂直方向の広がりの長さは、小さなグレインサイズの
多結晶シリコンにおいて約１９ｎｍ〜約８７ｎｍの範囲
である。６０ｋｅＶの例示的な注入エネルギーにおい
て、このばらつきの長さは約６０ｎｍである。散在の長
さの議論については、例えば「S. M. Sze, VLS1 Techno
logy, McGraw-Hill, New York, 1983, pp.232-233」を
参照のこと。この散在現象は、鋭いカットオフを有しな
いので、注入された種の小さいが意味のある濃度は、典
型的には散在長さを超えて延びることになることに留意
すべきである。
０ｎｍのオーバハング長が有用であり、砒素を注入され
たｐ−ｎ接合が熱拡散により移動されるべきでない少な
くともいくつかの場合において、約２００ｎｍのオーバ
ハング長を有することが好都合であることがわかった。
１０〜１００ｋｅＶの注入エネルギーにおいて、ホウ素
の垂直方向の広がりの長さは、小さなグレインサイズの
多結晶シリコンにおいて約１９ｎｍ〜約８７ｎｍの範囲
である。６０ｋｅＶの例示的な注入エネルギーにおい
て、このばらつきの長さは約６０ｎｍである。散在の長
さの議論については、例えば「S. M. Sze, VLS1 Techno
logy, McGraw-Hill, New York, 1983, pp.232-233」を
参照のこと。この散在現象は、鋭いカットオフを有しな
いので、注入された種の小さいが意味のある濃度は、典
型的には散在長さを超えて延びることになることに留意
すべきである。
【００３３】次に、図１３に示されているように、エミ
ッタ上側コンタクト層１２０およびベースコンタクト層
１３０が、２つのステップ、好ましくは６４０℃で６０
秒、および次に８００℃において４０秒行われる急速熱
アニーリングプロセスで、チタニウムジシリサイド層を
成長させることにより自己整合的に形成される。このア
ニールは、好ましくは大気圧において５リットル／分の
流れで窒素中で実行される。この熱サイクルは、外因性
ベース中の注入されたホウ素ドーパントを活性化するた
めにも有効である。
ッタ上側コンタクト層１２０およびベースコンタクト層
１３０が、２つのステップ、好ましくは６４０℃で６０
秒、および次に８００℃において４０秒行われる急速熱
アニーリングプロセスで、チタニウムジシリサイド層を
成長させることにより自己整合的に形成される。このア
ニールは、好ましくは大気圧において５リットル／分の
流れで窒素中で実行される。この熱サイクルは、外因性
ベース中の注入されたホウ素ドーパントを活性化するた
めにも有効である。
【００３４】図１において、酸化物層１７０は、好まし
くはＰＥＴＥＯＳプロセスにより３００ｎｍの厚さに形
成され、電極のためのコンタクトホールを作るために従
来の方法によりパターン化される。電極１４０，１５０
および１６０が、通常の金属堆積、およびその後のパタ
ーン化された３レベルレジストによる反応イオンエッチ
ングにより形成される。電極を形成するための金属堆積
の好ましいシーケンスは、チタニウム，３０ｎｍ；チタ
ニウムナイトライド，６０ｎｍ；アルミニウム−銅合金
（５００〜１０００ｎｍ）である。
くはＰＥＴＥＯＳプロセスにより３００ｎｍの厚さに形
成され、電極のためのコンタクトホールを作るために従
来の方法によりパターン化される。電極１４０，１５０
および１６０が、通常の金属堆積、およびその後のパタ
ーン化された３レベルレジストによる反応イオンエッチ
ングにより形成される。電極を形成するための金属堆積
の好ましいシーケンスは、チタニウム，３０ｎｍ；チタ
ニウムナイトライド，６０ｎｍ；アルミニウム−銅合金
（５００〜１０００ｎｍ）である。
【００３５】図１４は、オフセット距離３００によるイ
オン注入、および得られたｐ−ｎ接合の場所を真性領域
と外因性領域との間の接触面３１０にシフトするための
熱拡散により外因性ベースを形成することを示す。先の
図面を参照して説明した構成要素は、同様の参照番号を
付している。すでに述べたように、真性ベース中のドー
パント拡散の完全さを保護すると同時に、接合静電容量
および再結合を低減するために好都合である。この熱拡
散は、以下に説明するように、チタニウムジシリサイド
層１２０および１３０の形成の前または後に実行され
る。この熱拡散が実行される場合、これは、ｐ−ｎ接合
の場所を短い距離単結晶領域中にシフトするように、好
都合に行われる。例えば、拡散は、注入され、拡散され
たドーパントプロファイルが、接触面におけるピーク値
から、単結晶領域内の約５０オングストローム以下、好
ましくは約２００オングストローム以下におけるピーク
値の１０％の範囲に好都合に入ることになる。
オン注入、および得られたｐ−ｎ接合の場所を真性領域
と外因性領域との間の接触面３１０にシフトするための
熱拡散により外因性ベースを形成することを示す。先の
図面を参照して説明した構成要素は、同様の参照番号を
付している。すでに述べたように、真性ベース中のドー
パント拡散の完全さを保護すると同時に、接合静電容量
および再結合を低減するために好都合である。この熱拡
散は、以下に説明するように、チタニウムジシリサイド
層１２０および１３０の形成の前または後に実行され
る。この熱拡散が実行される場合、これは、ｐ−ｎ接合
の場所を短い距離単結晶領域中にシフトするように、好
都合に行われる。例えば、拡散は、注入され、拡散され
たドーパントプロファイルが、接触面におけるピーク値
から、単結晶領域内の約５０オングストローム以下、好
ましくは約２００オングストローム以下におけるピーク
値の１０％の範囲に好都合に入ることになる。
【００３６】この拡散は、層１２０および１３０を形成
する前に行うことが好ましい。これは、チタニウムジシ
リサイドがホウ素に対して比較的高い親和性を有すると
信じられているからであり、層１３０が拡散の間に存在
する場合、これが外因性ベースからのホウ素に対する拡
散性のシンクとして働く可能性がある。
する前に行うことが好ましい。これは、チタニウムジシ
リサイドがホウ素に対して比較的高い親和性を有すると
信じられているからであり、層１３０が拡散の間に存在
する場合、これが外因性ベースからのホウ素に対する拡
散性のシンクとして働く可能性がある。
【００３７】ＳｉＧｅ（３０％ゲルマニウム）における
ホウ素の拡散の活性エネルギは、４．４ｅＶであり、多
結晶シリコンにおいては、それは２．５ｅＶに過ぎな
い。これは、真性ベース内での実質的なホウ素拡散を生
じさせない外因性ベースにおける注入されたホウ素の拡
散に対する実際的な温度を選択することを可能にする。
図１５は、そのような実用的な温度が、約６５０℃〜約
８５０℃の範囲にあることを示す。約７００℃の温度が
好ましい。それは、この温度において、多結晶シリコン
中での望ましい拡散が好都合な時間（典型的には３時
間）内に起きるからであり、単結晶ＳｉＧｅでのこの温
度におけるホウ素拡散係数は、多結晶シリコン中よりも
５桁以上小さい。
ホウ素の拡散の活性エネルギは、４．４ｅＶであり、多
結晶シリコンにおいては、それは２．５ｅＶに過ぎな
い。これは、真性ベース内での実質的なホウ素拡散を生
じさせない外因性ベースにおける注入されたホウ素の拡
散に対する実際的な温度を選択することを可能にする。
図１５は、そのような実用的な温度が、約６５０℃〜約
８５０℃の範囲にあることを示す。約７００℃の温度が
好ましい。それは、この温度において、多結晶シリコン
中での望ましい拡散が好都合な時間（典型的には３時
間）内に起きるからであり、単結晶ＳｉＧｅでのこの温
度におけるホウ素拡散係数は、多結晶シリコン中よりも
５桁以上小さい。
【００３８】２つの個々の材料間の拡散係数におけるそ
のような大きな相違の１つの利点は、この拡散プロセス
が本来備わっている自己制限性を有することである。即
ち、拡散最前部は、単結晶材料との接触面まで広がる
が、その点までに経過した拡散時間に匹敵するその後の
いかなる時間においてもさらに意味のある程度には広が
ることはない。したがって、人間のオペレータの反応時
間および反応炉の熱応答時間により制限される場合に
も、得られるｐ−ｎ接合を上述の接触面の例えば５０ｎ
ｍ以内に信頼性良く位置させることができる。
のような大きな相違の１つの利点は、この拡散プロセス
が本来備わっている自己制限性を有することである。即
ち、拡散最前部は、単結晶材料との接触面まで広がる
が、その点までに経過した拡散時間に匹敵するその後の
いかなる時間においてもさらに意味のある程度には広が
ることはない。したがって、人間のオペレータの反応時
間および反応炉の熱応答時間により制限される場合に
も、得られるｐ−ｎ接合を上述の接触面の例えば５０ｎ
ｍ以内に信頼性良く位置させることができる。
【００３９】
【実施例】実質的に上述した通りに、一連のトランジス
タを作った。外因性ベース内で注入されたホウ素を再分
散させるための熱処理は行わなかった。したがって、そ
れぞれの場合において、外因性ベース中の注入されたド
ーパント拡散は、スペーサのオーバハング長ｘにより決
定された。このシリーズにおいて、オーバハング長は、
３００ｎｍのオーバハングから３００ｎｍのセットバッ
クまで変化させられた。「セットバック」は、スペーサ
の端部が真性領域の上にあり、外因性領域の上にないこ
とを意味する。そのようなエッジは、図１４中にエッジ
３２０として示されている。それぞれの場合において、
エミッタの大きさは０．５μｍ×１０μｍであり、コレ
クタの大きさは１．５μｍ×１１μｍであった。
タを作った。外因性ベース内で注入されたホウ素を再分
散させるための熱処理は行わなかった。したがって、そ
れぞれの場合において、外因性ベース中の注入されたド
ーパント拡散は、スペーサのオーバハング長ｘにより決
定された。このシリーズにおいて、オーバハング長は、
３００ｎｍのオーバハングから３００ｎｍのセットバッ
クまで変化させられた。「セットバック」は、スペーサ
の端部が真性領域の上にあり、外因性領域の上にないこ
とを意味する。そのようなエッジは、図１４中にエッジ
３２０として示されている。それぞれの場合において、
エミッタの大きさは０．５μｍ×１０μｍであり、コレ
クタの大きさは１．５μｍ×１１μｍであった。
【００４０】図１６は、上記のトランジスタのシリーズ
において、オーバハング長がどのようにピークカットオ
フ周波数およびピーク電流利得に影響を与えるかを示
す。図において、オーバハング長の負の値は、多結晶領
域の上方に延びるオーバハングに対応し、オーバハング
長の正の値は、図１４中に例えばエッジ３２０により示
されたセットバックに対応する。
において、オーバハング長がどのようにピークカットオ
フ周波数およびピーク電流利得に影響を与えるかを示
す。図において、オーバハング長の負の値は、多結晶領
域の上方に延びるオーバハングに対応し、オーバハング
長の正の値は、図１４中に例えばエッジ３２０により示
されたセットバックに対応する。
【００４１】図１６から明らかなように、外因性ベース
注入位置が多結晶材料と単結晶材料との接触面に近づく
と、カットオフ周波数が約１０Ｇｈｚから５０Ｇｈｚ以
上に急激に上昇する。この上昇は、接合静電容量の減少
によるものと思われる。しかし、注入位置が上記の接触
面を超えて広がると、ピークカットオフ周波数とおよび
ピーク電流利得の双方が減少する。この減少は、注入ダ
メージにより引き起こされる点欠陥（おそらくシリコン
の割れ目）の濃度の上昇のためであると思われる。これ
らの欠陥の存在は、真性ベースからのホウ素の外部拡散
を増加させ、ベース遷移時間を増大させると思われる。
注入位置が多結晶材料と単結晶材料との接触面に近づく
と、カットオフ周波数が約１０Ｇｈｚから５０Ｇｈｚ以
上に急激に上昇する。この上昇は、接合静電容量の減少
によるものと思われる。しかし、注入位置が上記の接触
面を超えて広がると、ピークカットオフ周波数とおよび
ピーク電流利得の双方が減少する。この減少は、注入ダ
メージにより引き起こされる点欠陥（おそらくシリコン
の割れ目）の濃度の上昇のためであると思われる。これ
らの欠陥の存在は、真性ベースからのホウ素の外部拡散
を増加させ、ベース遷移時間を増大させると思われる。
【００４２】図１７は、コレクタ電流がスペーサエッジ
の場所によりどのように変化するかを示す。注入が多結
晶材料に制限される場合（ｘの値が負である場合）、注
入効率は、大きくなり、コレクタ電流は増加する。この
図は、１００ｎｍよりも小さなオーバハング長および３
００ｎｍよりも大きなオーバハング長に対しても改善を
示している。
の場所によりどのように変化するかを示す。注入が多結
晶材料に制限される場合（ｘの値が負である場合）、注
入効率は、大きくなり、コレクタ電流は増加する。この
図は、１００ｎｍよりも小さなオーバハング長および３
００ｎｍよりも大きなオーバハング長に対しても改善を
示している。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造が容易な比較的平坦な構造を有するヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを提供することができる。
製造が容易な比較的平坦な構造を有するヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態によるトランジスタの構造
を示す図。
を示す図。
【図２】どのようにオーバハング長ｘが定義されるかを
示す図１のトランジスタの詳細図。
示す図１のトランジスタの詳細図。
【図３】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図４】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図５】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図６】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図７】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図８】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図９】図１のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図１０】図１のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図１１】図１のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図１２】図１のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図１３】図１のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図１４】本発明の一実施形態により、注入ベースドー
パント種を多結晶材料と単結晶材料との接触面に向かっ
て拡散させるステップを示す図。
パント種を多結晶材料と単結晶材料との接触面に向かっ
て拡散させるステップを示す図。
【図１５】温度を関数として様々な材料におけるホウ素
の拡散係数を示す図であり、多結晶シリコン、単結晶シ
リコン、および単結晶シリコン−ゲルマニウム合金（３
０％ゲルマニウム分子割合）におけるホウ素拡散を比較
可能としている。
の拡散係数を示す図であり、多結晶シリコン、単結晶シ
リコン、および単結晶シリコン−ゲルマニウム合金（３
０％ゲルマニウム分子割合）におけるホウ素拡散を比較
可能としている。
【図１６】図２のオーバハング長ｘを変化させた場合に
図１のトランジスタの性能がどのように影響を受けるか
を示す図であり、このグラフに表される性能は、ピーク
カットオフ周波数およびピーク電流利得である。
図１のトランジスタの性能がどのように影響を受けるか
を示す図であり、このグラフに表される性能は、ピーク
カットオフ周波数およびピーク電流利得である。
【図１７】図１のトランジスタの様々な値のオーバハン
グ長ｘにおけるベース−エミッタ電圧を関数としたコレ
クタ電流を示す図。
グ長ｘにおけるベース−エミッタ電圧を関数としたコレ
クタ電流を示す図。
１０ サブコレクタ領域 ２０ コレクタ領域 ３０ 絶縁フィールド酸化物領域 ４０，７０，９０ 外因性部分 ５０ 真性部分 ６０ 真性ベース ８０ エミッタ １００ 誘電体スペーサ １１０ エミッタ下側コンタクト層 １２０ エミッタ上側コンタクト層 １３０ ベースコンタクト層 １４０ エミッタ電極 １５０ ベース電極 １６０ コレクタ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｋ 19/082 (71)出願人 596077259 600 Ｍｏｕｎｔａｉｎ Ａｖｅｎｕｅ, Ｍｕｒｒａｙ Ｈｉｌｌ， Ｎｅｗ Ｊｅ ｒｓｅｙ 07974−0636Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 クリフォード アラン キング アメリカ合衆国，10013 ニューヨーク, ニューヨーク，リード ストリート 99, アパートメント ７ダブリュー
Claims (10)
- 【請求項１】 それぞれが第１、第２、および第１の導
電形を有するコレクタ、ベース、およびエミッタからな
るヘテロ接合バイポーラトランジスタを含む集積電子装
置において、 （ａ）前記ベースは、真性ベースおよび外因性ベースか
らなり、 （ｂ）前記エミッタおよびコレクタは、実質的に単結晶
シリコンからなり、 （ｃ）前記真性ベースは、前記エミッタとコレクタとの
間に含まれており、実質的にエピタキシャルシリコン−
ゲルマニウム合金からなり、 （ｄ）前記外因性ベースは、前記真性ベースおよび前記
エミッタと横方向に隣接し、実質的に多結晶シリコンお
よび多結晶シリコン−ゲルマニウム合金からなり、 （ｅ）前記外因性ベースは、イオン注入された第２の導
電形の不純物を含み、 （ｆ）前記エミッタは、所定のオーバハング長だけ前記
外因性ベースに部分的にオーバハングする誘電体スペー
サにより部分的に覆われており、 （ｇ）前記オーバハング長は、イオン注入された不純物
の横方向の広がり特性の距離に少なくとも等しいことを
特徴とする集積電子装置。 - 【請求項２】 前記第１および第２の導電形が、それぞ
れｎ形およびｐ形であり、前記イオン注入される不純物
がホウ素からなることを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項３】 前記エミッタの一部を接触して覆うエミ
ッタ下側コンタクト層をさらに有し、前記エミッタ下側
コンタクト層が、実質的に砒素でドープされた多結晶シ
リコンからなることを特徴とする請求項２記載の装置。 - 【請求項４】 前記エミッタ下側コンタクト層を接触し
て覆い、チタニウムジシリサイドからなるエミッタ上側
コンタクト層と、 前記外因性ベースの一部を接触して覆い、チタニウムジ
シリサイドからなるベースコンタクト層とをさらに有す
ることを特徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項５】 前記エミッタ下側コンタクト層の多結晶
シリコンが砒素からなるドーパントと共に堆積されるこ
とを特徴とする請求項３記載の装置。 - 【請求項６】 前記オーバハング長が、注入過程におい
て、前記イオン注入される不純物がエミッタ、コレク
タ、または真性ベース内に留まることを実質的に阻止す
るために充分であることを特徴とする請求項１記載の装
置。 - 【請求項７】 前記オーバハング長が、少なくとも約１
５０ｎｍであり、約４００ｎｍよりも小さいことを特徴
とする請求項１記載の装置。 - 【請求項８】 前記外因性ベースと前記エミッタとの間
にｐ−ｎ接合があり、外因性ベースが前記エミッタに隣
接するあたりに多結晶シリコンと単結晶シリコンとの接
触面があり、前記接合が前記接触面の単結晶側にあるこ
とを特徴とする請求項１記載の装置。 - 【請求項９】 前記接合が、前記接触面から約５００オ
ングストローム以下の距離にあることを特徴とする請求
項８記載の装置。 - 【請求項１０】 前記接合が、前記接触面から約２００
オングストローム以下の距離にあることを特徴とする請
求項８記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US851395P | 1995-12-12 | 1995-12-12 | |
| US008513 | 1996-03-04 | ||
| US08/610,026 US5834800A (en) | 1995-04-10 | 1996-03-04 | Heterojunction bipolar transistor having mono crystalline SiGe intrinsic base and polycrystalline SiGe and Si extrinsic base regions |
| US610026 | 2000-07-03 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09186172A true JPH09186172A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=26678269
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8330725A Pending JPH09186172A (ja) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | 集積電子装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5834800A (ja) |
| EP (1) | EP0779664A2 (ja) |
| JP (1) | JPH09186172A (ja) |
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| US7091099B2 (en) | 2003-03-25 | 2006-08-15 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Bipolar transistor and method for fabricating the same |
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| US7923754B2 (en) | 2005-11-18 | 2011-04-12 | Japan Science And Technology Agency | Bipolar transistor |
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