JPH09321057A - 高周波半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波トランジスタの寄生ＭＯＳ容量の低減
化を行う。 【解決手段】 一導電型の半導体基板２１と、前記半導
体基板２１上に形成された一導電型のコレクタ層２２
と、前記コレクタ層２２にＬＯＣＯＳ酸化膜２３によっ
て分離された素子領域内に形成された逆導電型のベース
領域２４と、前記ベース領域２４に形成された一導電型
のエミッタ領域２５とを備え、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜２
３上にシリコン窒化膜２６、及びシリコン酸化膜３０が
形成され、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜２３上に前記ベース領
域２４、或いはエミッタ領域２５と接続・延在されたボ
ンディング用の電極パッド２９が形成されたことを特徴
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波半導体装置に
関し、特に寄生Ｍ０Ｓ容量を低減し高周波特性を向上さ
せた高周波半導体装置に好適したものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の高周波半導体装置は、例えば、図
５及び図６に示すように、Ｎ型半導体基板１上にコレク
タ層となるＮ型エピタキシャル層２が形成されている。
このエピタキシャル層２の表面の所定領域に素子領域を
特定するＬＯＣＯＳ酸化膜３が形成される。この素子領
域内のエピタキシャル層２にはボロンがイオン注入され
ベース領域４が形成され、このベース領域４に砒素を熱
拡散したエミッタ領域５が形成される。

【０００３】ベース領域４はトランジスタの高周波化を
向上させることから浅く形成され、その浅い領域内に上
記のエミッタ領域５が形成されている。素子領域上には
酸化膜６が形成され、その酸化膜６には、ベースコンタ
クト孔、エミッタコンタクト孔が形成され、それぞれの
孔を介してベース領域とエミッタ領域と電気的に接続さ
れたベース電極７とエミッタ電極８が形成される。

【０００４】両電極７、８から延在された各配線の先端
部はＬＯＣＯＳ酸化膜３上に配置され、その先端部がボ
ンディングパッド領域９となる。尚、ベースコンタクト
部分のベース領域４は抵抗を小さくするたに高濃度層１
０が埋め込まれている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の高周波半導体装置では、ベース電極、エミッタ電極か
ら延在されたボンディングパッドがＬＯＣＯＳ酸化膜上
に形成配置されるために、コレクタ層と各配線、特にボ
ンディングパッド間に形成される寄生ＭＯＳ容量によっ
て高周波特性が劣化するという問題がある。

【０００６】かかる、問題は特に、コレクタ層とベース
側のボンディングパッド間に形成される寄生容量が起因
し、トランジスタの微細化を図り、高周波用のトランジ
スタを提供しても、上記の問題点を解消しない限り、高
周波特性の優れたトランジスタを実現することは困難で
ある。本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであ
り、コレクタ層と各ボンディングパッド間の寄生容量を
低減させた高周波特性の優れた高周波半導体装置を提供
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために、以下の構成を採用した。即ち、本発明
は、一導電型の半導体基板と、前記半導体基板上に形成
された一導電型のコレクタ層と、前記コレクタ層にＬＯ
ＣＯＳ酸化膜によって分離された素子領域内に形成され
た逆導電型のベース領域と、前記ベース領域に形成され
た一導電型のエミッタ領域とを備え、前記ＬＯＣＯＳ酸
化膜上にシリコン窒化膜、及びシリコン酸化膜が形成さ
れ、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜上に前記ベース領域、或いは
エミッタ領域と接続・延在されたボンディング用の電極
パッドが形成されたことを特徴としている。

【０００８】また、前記素子領域表面から前記シリコン
酸化膜表面までの厚みが１５０００オングストローム以
内であることを特徴としている。上述した本発明の構成
によれば、ボンディング用電極パッドが形成されるＬＯ
ＣＯＳ酸化膜上にシリコン窒化膜、及びシリコン酸化膜
を形成し、その上に電極パッドを配置することにより、
コレクタ層と電極パッドまでの絶縁層の膜厚を厚くでき
寄生容量を低減することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１は本発明の高周波半導体装置
を示す断面図である。Ｎ+型の単結晶シリコン半導体基
板２１上にエピタキシャル成長技術によりN-型のコレク
タ層となるエピタキシャル層２２が形成される。その表
面は熱酸化され酸化膜が形成され、その酸化膜３２を用
いてエピタキシャル層の表面が選択的に酸化され厚さ約
５０００〜１００００オングストロームのＬＯＣＯＳ酸
化膜２３が形成される。そのＬＯＣＯＳ酸化膜２３に囲
まれた領域は素子領域となり、その領域に素子が形成さ
れる。

【００１０】その素子領域内のエピタキシャル層２２内
にボロン等のＰ型の不純物が拡散され、高周波特性を向
上させるために浅いベース領域２４が形成される。この
ベース領域２４の周端部にはＰ+型のグラフトベース領
域３１が形成され、寄生ベース抵抗の低減化が行われて
いる。さらに、ベース領域２４内にはＰ型の不純物が拡
散されてエミッタ領域２５が形成される。

【００１１】素子領域及びＬＯＣＯＳ酸化膜２３上には
パッシベーションとなる薄いシリコン窒化膜の第１の絶
縁膜２６が形成され、素子領域上の第１の絶縁膜２６に
はグラフトベース領域及びエミッタ領域を開口するため
のベースコンタクト孔及びエミッタコンタクト孔が形成
されている。両コンタクト孔の周辺部には薄い第１の絶
縁膜２６が形成されている。この際、第１の絶縁膜２６
の下層にはＬＯＣＯＳ酸化膜２３を形成したときの酸化
膜３２が形成されても良い。

【００１２】本発明の特徴とするところは、ＬＯＣＯＳ
酸化膜２３上に形成された第１の絶縁膜２６上にシリコ
ン酸化膜の第２の絶縁膜３０を形成するところにある。
この第２の絶縁膜３０は、コレクタ層２２とＬＯＣＯＳ
酸化膜２３上に形成されるボンディングパッド電極２９
間に形成される寄生ＭＯＳ容量の低減を目的とするため
に、その膜厚は約３０００〜１２０００オングストロー
ム程度の膜厚が必要である。

【００１３】第２の絶縁膜３０は素子形成領域上にも形
成しても良いが、第２の絶縁膜３０の膜厚は上記したよ
うに厚いために微細パターンで高周波特性を向上させる
場合には、素子領域上に厚い酸化膜を残存させることは
好ましくないため、第２の絶縁膜３０はＬＯＣＯＳ酸化
膜２３上に選択的に形成することが良い。従って、ＬＯ
ＣＯＳ酸化膜２３上のみに薄いシリコン窒化膜の第１の
絶縁膜２６と厚いシリコン酸化膜の第２の絶縁膜３０と
の２層の酸化膜が積層されることになる。

【００１４】さらに、第２の絶縁膜３０はＣＶＤ法によ
って堆積されるために、素子領域に素子を形成する前に
第１の絶縁膜２６上に形成する必要がある。即ち、素子
形成後に選択的にＬＯＣＯＳ酸化膜２３上に形成する場
合、シリコン酸化膜の膜質を安定化させる必要性からＣ
ＶＤによる堆積時の温度を約９００℃としなければなら
ず、ベース領域、エミッタ領域の拡散が進行し、浅いベ
ース領域、エミッタ領域とはならず、高周波用には不適
合なものとなる。従って、 ＬＯＣＯＳ酸化膜２３上に
形成するシリコン酸化膜の第２の絶縁膜３０は素子形成
前に形成しておく必要がある。

【００１５】このＬＯＣＯＳ酸化膜２３上、即ち、第２
の絶縁膜３０上にはベースコンタクト孔、エミッタコン
タクト孔に形成されたアルミニウム等の金属よりなるベ
ース電極２７、エミッタ電極２８から延在されたボンデ
ィング用のパッド電極２９が形成される。第２の絶縁膜
３０は上記したように、コレクタ層２２とボンディング
パッド電極２９間に形成される寄生ＭＯＳ容量を低減す
るために形成されるものであり、寄生容量を低減化する
には第２の絶縁膜３０の厚みを大きくすればするほど寄
生容量は小さくなり高周波特性の改善には適合する。し
かし、第２の絶縁膜３０の膜厚を厚くしすぎるとベース
電極２７、エミッタ電極２８とボンディングパッド電極
２９間の配線が断線する不具合が生じる恐れがあり、第
２の絶縁膜３０の厚みは上記したように３０００〜１２
０００オングストロームの範囲が好ましい。

【００１６】さらに、述べると、第２の絶縁膜３０の膜
厚は３０００から１２０００オングストロームであり、
且つ、エピタキシャル層２２の表面から第２の絶縁膜３
０表面までの厚み（ｔ）が１５０００オングストローム
以下が好ましい。厚み（ｔ）が１５０００オングストロ
ーム以上になると、上記した配線の断線による問題と、
更に、素子領域とＬＯＣＯＳ酸化膜２３上の第２の絶縁
膜３０との段差が大きくなりすぎ、素子領域上に形成さ
れるレジスト膜の膜厚が厚くなり、素子領域に素子形成
時に使用するレジスト膜の解像性が低下し工程不良等の
問題がある。

【００１７】かかる問題は、素子領域の面積を大きくす
ること、或いは微細パターンを緩和することにより、素
子領域上のレジスト膜の厚みを薄くすることはできるも
のの、素子領域の面積を大きくすること、パターンの非
微細化はチップサイズの大型化になるとともに、高周波
特性を向上させることができないという問題がある。高
周波特性の優れた超高周波トランジスタを実現するには
チップサイズを小さくし且つ微細パターンで各素子を形
成する必要があることから、厚み（ｔ）は１５０００オ
ングストローム以下にすることが好ましい。

【００１８】また、ＬＯＣＯＳ酸化膜２３上に形成され
た第２の絶縁膜３０の終端部はテーパー形状に形成され
ており、ベース電極２７配線及びエミッタ電極２８配線
が断線することはない。シリコン酸化膜の第２の絶縁膜
３０の下層にはシリコン窒化膜の第１の絶縁膜２６が形
成されているために第２の絶縁膜のエッチング時にＬＯ
ＣＯＳ酸化膜２３がエッチングされることはない。

【００１９】本発明は、ベース領域、エミッタ領域が浅
く形成された高周波用のトランジスタに有効であり、従
って、素子領域に形成される素子のパターン形状は上記
のように、ベース領域、エミッタ領域が浅いものであれ
ば任意の形状であっても良い。図３、及び図４は、本発
明の構成の高周波半導体装置と従来の構成の高周波半導
体装置との高周波Ｇａｉｎと出力容量の特性を表した特
性図である。図３及び図４から明らかなように、本発明
の高周波半導体装置は出力容量が従来の半導体装置より
も低減されていることが判る。また、高周波Ｇａｉｎで
も従来の半導体装置よりも特性が向上していることは明
らかであり、本発明の高周波半導体装置の構成によれ
ば、従来よりの高周波特性の優れた超高周波半導体装置
を実現することができた。

【００２０】

【発明の効果】以上に詳述したように、本発明の構成に
よれば、ボンディング用電極パッドが形成されるＬＯＣ
ＯＳ酸化膜上にシリコン窒化膜の第１の絶縁膜、及びシ
リコン酸化膜の第２の絶縁膜を形成し、その上に電極パ
ッドを配置することにより、コレクタ層と電極パッドま
での絶縁層の膜厚を厚くでき寄生容量を低減することが
でき、高周波特性の優れた高周波半導体装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の高周波半導体装置を示す断面図。

【図２】本発明の高周波半導体装置を示す断面図。

【図３】本発明の高周波半導体装置の特性を示す図。

【図４】本発明の高周波半導体装置の特性を示す図。

【図５】従来の高周波半導体装置を示す断面図。

【図６】従来の高周波半導体装置を示す断面図。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一導電型の半導体基板と、前記半導体基
   板上に形成された一導電型のコレクタ層と、前記コレク
   タ層にＬＯＣＯＳ酸化膜によって分離された素子領域内
   に形成された逆導電型のベース領域と、前記ベース領域
   に形成された一導電型のエミッタ領域とを備え、前記Ｌ
   ＯＣＯＳ酸化膜上にシリコン窒化膜、及びシリコン酸化
   膜が形成され、前記ＬＯＣＯＳ酸化膜上に前記ベース領
   域、或いはエミッタ領域と接続・延在されたボンディン
   グ用の電極パッドが形成されたことを特徴とする高周波
   半導体装置。
2. 【請求項２】 前記素子領域表面から前記シリコン酸化
   膜表面までの厚みが１５０００オングストローム以内で
   あることを特徴とする請求項１記載の高周波半導体装
   置。