JPH11260829A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPH11260829A
JPH11260829A JP6316598A JP6316598A JPH11260829A JP H11260829 A JPH11260829 A JP H11260829A JP 6316598 A JP6316598 A JP 6316598A JP 6316598 A JP6316598 A JP 6316598A JP H11260829 A JPH11260829 A JP H11260829A
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JP
Japan
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layer
type
emitter
base
collector
Prior art date
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Pending
Application number
JP6316598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masao Kondo
将夫 近藤
Katsuya Oda
克矢 小田
Katsuyoshi Washio
勝由 鷲尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Priority to JP6316598A priority Critical patent/JPH11260829A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent lowering of operation velocity due to low impurity concentration of an emitter, by implanting ion to a proper region of a low impurity concentration layer in a lower side of a p-type single crystalline SiGe base layer, and adding n-type impurities to make n-type impurity concentration there specified times that in a p-type single crystalline SiGe base layer. SOLUTION: An n-type single crystalline Si layer 11b is an intrinsic collector formed by ion implantation. N-type single crystalline and single crystalline SiGe layer is an intrinsic emitter formed by ion implantation. A p-type single crystalline SiGe layer 13 is a base layer. N-type impurities are added so that n-type impurity concentration in an interface of an n-type single crystalline Si layer/a single crystalline SiGe layer near an emitter base junction is at least one and half times that in an interface of the n type single crystalline Si layer 11b/the single crystalline SiGe layer 13 at a base-collector junction side. Implantation of hole from a base to an emitter is restrained by raising impurity concentration of an emitter in this way. As a result, operation velocity can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、SiGeベース層
を有するバイポーラトランジスタを含む半導体装置およ
びその製造方法に係わり、特に、マイクロ波、ミリ波用
ICに好適な半導体装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a semiconductor device including a bipolar transistor having a SiGe base layer and a method of manufacturing the same, and more particularly to a semiconductor device suitable for a microwave or millimeter wave IC.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波、ミリ波用の増幅器において
利得を高くするためには、寄生素子の影響が小さいコレ
クタトップ型のバイポーラトランジスタが有効となって
いる。高利得増幅器とそれ以外の高速動作回路とを集積
する場合、高利得増幅器用のコレクタトップ型バイポー
ラトランジスタと高速動作回路用のエミッタトップ型バ
イポーラトランジスタを同一基板上に形成する必要があ
る。ここで、コレクタトップ型バイポーラトランジスタ
とは、基板の表面側からその深さ方向に向って、コレク
タ領域、ベース領域、エミッタ領域の夫々を順次配列し
たものを言う。また、エミッタトップ型バイポートラン
ジスタとは、基板の表面側からその深さ方向に向って、
エミッタ領域、ベース領域、コレクタ領域の夫々を順次
配列したものを言う。
2. Description of the Related Art To increase the gain of a microwave or millimeter wave amplifier, a collector-top type bipolar transistor which is less affected by parasitic elements is effective. When integrating a high-gain amplifier and other high-speed operation circuits, it is necessary to form a collector-top bipolar transistor for the high-gain amplifier and an emitter-top bipolar transistor for the high-speed operation circuit on the same substrate. Here, the collector top type bipolar transistor refers to a transistor in which a collector region, a base region, and an emitter region are sequentially arranged from a surface side of a substrate toward a depth direction thereof. In addition, the emitter top type bipolar transistor is, from the surface side of the substrate to the depth direction,
It means that an emitter region, a base region, and a collector region are sequentially arranged.

【0003】本発明に関連する従来技術については、ア
イ・イー・イー・イー エレクトロン デバイス レタ
ー第19巻第9号(1994年)(IEEE Electron
Device Letter Vol.19, No.9 pp.360〜
362 (1994))に記載されており、この従来のS
iGe(珪素・ゲルマニウム)ベースバイポーラトランジ
スタについて、図17及び図18を用いて説明する。
[0003] Regarding the prior art related to the present invention, see IE Electron Device Letter Vol. 19, No. 9 (1994) (IEEE Electron).
Device Letter Vol.19, No.9 pp.360-
362 (1994)).
An iGe (silicon-germanium) base bipolar transistor will be described with reference to FIGS.

【0004】図17は従来のSiGeベースバイポーラ
トランジスタの主要部分の縦断面構造を示したものであ
る。本図において、符号2はn+型Si層、3は低濃度n
型シリコン(Si)層、5は絶縁膜であるSiO2膜、6は
絶縁膜であるSi34膜、8はp型多結晶Si膜、10
はSiO2膜、12はノンドープ単結晶SiGe膜、13
はp型単結晶SiGe膜、14aはノンドープ単結晶S
i層、14bはノンドープ単結晶SiGe層、17はn+
型Si層、18はSiO2膜、19はSi34膜、20は
n型多結晶Si膜、25aはイオン打ち込みにより形成
したn型Si層、25bはイオン打ち込みにより形成し
たn型SiGe層、26はイオン打ち込みにより形成し
たn型Si層である。本トランジスタはコレクタトップ
型、エミッタトップ型の両方向動作が可能となってお
り、n型Si層26が真性エミッタもしくは真性コレク
タ、p型単結晶SiGe膜13がベース、n型Si層2
5a、n型SiGe層25bが真性コレクタもしくは真
性エミッタとなっている。
FIG. 17 shows a longitudinal sectional structure of a main part of a conventional SiGe-based bipolar transistor. In this figure, reference numeral 2 denotes an n + type Si layer, and 3 denotes a low concentration n layer.
Type silicon (Si) layer, 5 is a SiO 2 film as an insulating film, 6 is a Si 3 N 4 film as an insulating film, 8 is a p-type polycrystalline Si film, 10
Is a SiO 2 film, 12 is a non-doped single crystal SiGe film, 13
Is a p-type single crystal SiGe film, and 14a is a non-doped single crystal S
i layer, 14b a non-doped single crystal SiGe layer, 17 an n +
Type Si layer, 18 is a SiO 2 film, 19 is a Si 3 N 4 film, 20 is an n-type polycrystalline Si film, 25a is an n-type Si layer formed by ion implantation, and 25b is an n-type SiGe layer formed by ion implantation. And 26 are n-type Si layers formed by ion implantation. This transistor can be operated in both a collector top type and an emitter top type. The n-type Si layer 26 is an intrinsic emitter or intrinsic collector, the p-type single crystal SiGe film 13 is a base, and the n-type Si layer 2 is
5a and the n-type SiGe layer 25b are an intrinsic collector or an intrinsic emitter.

【0005】図18は図17のトランジスタの真性領域
(図中の破線A部分)における不純物濃度の縦方向分布を
示したものである。SiGeベース層の両側(上側及び
下側)のSiGe層/単結晶Si層界面(図18中、Y点
及びX点)でのn型不純物濃度は、約4×1017[atoms
/cm3]とほぼ同じになっている。
FIG. 18 shows an intrinsic region of the transistor shown in FIG.
The vertical distribution of the impurity concentration in (broken line A portion in the figure) is shown. The n-type impurity concentration at the SiGe layer / single-crystal Si layer interface (points Y and X in FIG. 18) on both sides (upper and lower sides) of the SiGe base layer is about 4 × 10 17 [atoms].
/ Cm 3 ].

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】通常バイポーラトラン
ジスタのベース−コレクタ接合におけるコレクタのn型
不純物濃度は、ベース−コレクタ間およびエミッタ−コ
レクタ間の耐圧を確保するために、5×1017[atoms
/cm3]以下と低濃度になっている。図17、図18に
示した従来型のバイポーラトランジスタでは、コレクタ
トップ型、エミッタトップ型の両方向動作が可能となっ
ている。この場合には、どちらの動作方向においてもベ
ース−コレクタ間及びエミッタ−コレクタ間の耐圧が確
保できるように、p型SiGeベース層の両側(上側及
び下側)のSiGe層/単結晶Si層界面でのn型不純
物濃度は、約4×1017[atoms/cm3]とほぼ同じでか
つ低濃度になっている。
Normally, the n-type impurity concentration of the collector at the base-collector junction of a bipolar transistor is 5 × 10 17 [atoms] in order to secure the breakdown voltage between the base and the collector and between the emitter and the collector.
/ Cm 3 ] or less. The conventional bipolar transistors shown in FIGS. 17 and 18 can operate in both the collector-top type and the emitter-top type. In this case, the interface between the SiGe layer / single-crystal Si layer on both sides (upper and lower sides) of the p-type SiGe base layer is ensured so that the breakdown voltage between the base and the collector and between the emitter and the collector can be ensured in both operation directions. The n-type impurity concentration is approximately the same as about 4 × 10 17 [atoms / cm 3 ] and low.

【0007】ところが、この従来型のバイポーラトラン
ジスタでは、どちらの動作方向においてもエミッタ−ベ
ース接合のn型不純物濃度も約4×1017[atoms/c
m3]と低濃度になってしまう。その結果、どちらの動作
方向においても、ベースからエミッタに注入される正孔
量が多くなり動作速度が低下する問題点があった。
However, in this conventional bipolar transistor, the n-type impurity concentration at the emitter-base junction is about 4 × 10 17 [atoms / c] in either operation direction.
m 3 ]. As a result, there is a problem that the amount of holes injected from the base into the emitter increases in both operation directions, and the operation speed decreases.

【0008】特に、コレクタトップ型ではエミッタ−ベ
ース接合面積がトランジスタの真性領域面積(動作領域
面)よりも数倍大きくなっており、また、エミッタ−ベ
ース接合の真性領域以外(動作領域以外)の部分において
エミッタがノンドープとなっているため、ベースからエ
ミッタに注入される正孔量が非常に多くなり、大幅に動
作速度が低下する問題があった。
In particular, in the collector top type, the emitter-base junction area is several times larger than the intrinsic region area (operating region surface) of the transistor, and the area other than the intrinsic region of the emitter-base junction (other than the operating region). Since the emitter is non-doped in the portion, the amount of holes injected from the base to the emitter becomes very large, and there is a problem that the operation speed is greatly reduced.

【0009】すなわち、本従来型トランジスタの最大遮
断周波数は、エミッタトップ型が64[GHz]である
のに対し、コレクタトッップ型は14[GHz]となっ
ていた。
That is, the maximum cutoff frequency of the conventional transistor is 64 [GHz] for the emitter top type, and 14 [GHz] for the collector top type.

【0010】本発明の目的は、同一基板上に形成したコ
レクタトップ型及びエミッタトップ型のSiGeベース
バイポーラトランジスタにおいて、エミッタが低濃度で
あることに起因した動作速度の低下を、工程数、工程時
間を大幅に増加させることなしに防止することにある。
さらに、動作速度の改善によって耐圧低下の副作用が出
ないようにすることも本発明の目的である。
An object of the present invention is to reduce the operating speed of a collector-top type and emitter-top type SiGe base bipolar transistor formed on the same substrate due to a low concentration of an emitter by reducing the number of steps and the process time. To prevent without significantly increasing.
It is another object of the present invention to prevent the side effect of lowering the withstand voltage from being caused by improving the operation speed.

【0011】また、図17に示した従来型のバイポーラ
トランジスタでは、p型多結晶Si膜8とノンドープ単
結晶Si層14aの境界が低不純物濃度となっている。
そのため、コレクタトップ型として使用した場合、ベー
ス−コレクタ間に逆方向バイアスを印加するとその境界
が空乏化し、その結果、ベース−コレクタ間にリーク電
流が発生する問題があった。このリーク電流を抑制する
ことも本発明の目的である。
In the conventional bipolar transistor shown in FIG. 17, the boundary between the p-type polycrystalline Si film 8 and the non-doped single-crystal Si layer 14a has a low impurity concentration.
Therefore, when used as a collector top type, when a reverse bias is applied between the base and the collector, the boundary is depleted, and as a result, there is a problem that a leak current occurs between the base and the collector. It is also an object of the present invention to suppress this leakage current.

【0012】本発明の前記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らか
になるであろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of the present specification and the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記のとおりである。
SUMMARY OF THE INVENTION Among the inventions disclosed in the present application, the outline of a representative one will be briefly described.
It is as follows.

【0014】コレクタトップ型トランジスタとエミッタ
トップ型トランジスタにおいて、それぞれのエミッタ−
ベース接合のn型不純物濃度を調整する工程以外は、全
部共通の工程で共通の構造を持ったトランジスタを形成
する。すなわち、エピタキシャル成長法によりコレクタ
トップ型トランジスタとエミッタトップ型トランジスタ
におけるp型単結晶SiGeベース層とその両側(上側
及び下側)の低不純物濃度層を同一の工程で形成する。
In the collector top type transistor and the emitter top type transistor, each of the emitter
Except for the step of adjusting the n-type impurity concentration of the base junction, transistors having a common structure are formed in common steps. That is, the p-type single-crystal SiGe base layers in the collector-top transistor and the emitter-top transistor and the low impurity concentration layers on both sides (upper and lower sides) are formed in the same process by the epitaxial growth method.

【0015】エミッタ−ベース接合のn型不純物濃度の
高濃度化は、コレクタトップ型トランジスタとエミッタ
トップ型トランジスタで別々に、イオン打ち込みにより
n型不純物をp型単結晶SiGeベース層の両側(上側
及び下側)の低不純物濃度層に打ち込むことにより行
う。すなわち、コレクタトップ型トランジスタでは、p
型単結晶SiGeベース層の下側の低不純物濃度層の適
当な領域にイオン打ち込みによりn型不純物を少なくと
もp型単結晶SiGeベース層の上側の1.5倍となる
ように添加する。ただし、このイオン打ち込みは、エピ
タキシャル成長によるp型単結晶SiGeベース層の形
成より前に行ってもよい。また、エミッタトップ型トラ
ンジスタでは、p型単結晶SiGeベース層の上側の低
不純物濃度層の適当な領域にイオン打ち込みによりn型
不純物を少なくともp型単結晶SiGeベース層の下側
の1.5倍となるように添加する。
In order to increase the concentration of the n-type impurity at the emitter-base junction, the n-type impurity is separately implanted into the collector-top transistor and the emitter-top transistor by ion implantation so that both sides (upper and lower) of the p-type single-crystal SiGe base layer are formed. This is performed by implanting into the lower impurity concentration layer (lower side). That is, in the collector top type transistor, p
An n-type impurity is added to an appropriate region of the low-impurity-concentration layer below the single-crystal SiGe base layer by ion implantation so as to be at least 1.5 times as high as the upper side of the p-type single-crystal SiGe base layer. However, this ion implantation may be performed before the formation of the p-type single crystal SiGe base layer by epitaxial growth. In the emitter top type transistor, an n-type impurity is implanted into an appropriate region of the low impurity concentration layer above the p-type single crystal SiGe base layer by at least 1.5 times the lower side of the p-type single crystal SiGe base layer. Add so that

【0016】以上の方法により、コレクタトップ型トラ
ンジスタ、エミッタトップ型トランジスタ共に、エミッ
タ−ベース接合におけるn型不純物濃度をベース−コレ
クタ接合での濃度の1.5倍以上にすることができる。
その結果、コレクタトップ型トランジスタ、エミッタト
ップ型トランジスタ共に、ベースからエミッタへの正孔
の注入を低減することができ、動作速度を大幅に向上さ
せることが可能となる。また、本方法によると、エミッ
タトップ型、コレクタトップ型共にコレクタのn型不純
物濃度が低く保たれるので、トランジスタの耐圧低下の
問題はない。また、本方法によると、従来型トランジス
タと比較して選択的なイオン打ち込みの工程を増やすの
みであるので、工程数、工程時間の大幅な増大はない。
According to the above method, the n-type impurity concentration at the emitter-base junction can be 1.5 times or more the concentration at the base-collector junction for both the collector-top transistor and the emitter-top transistor.
As a result, in both the collector-top transistor and the emitter-top transistor, the injection of holes from the base to the emitter can be reduced, and the operation speed can be greatly improved. According to this method, the n-type impurity concentration of the collector is kept low in both the emitter top type and the collector top type, so that there is no problem of reduction in the withstand voltage of the transistor. Further, according to this method, only the number of steps of selective ion implantation is increased as compared with the conventional transistor, so that the number of steps and the processing time are not significantly increased.

【0017】また、従来型のバイポーラトランジスタで
コレクタトップ型として使用した場合のベース−コレク
タ間リーク電流については、以下の手段により抑制す
る。すなわち、前記p型多結晶Si膜とノンドープ単結
晶Si層が、絶縁膜及びp型単結晶SiGe膜によって
分離され直接接することがない構造とする。
The leakage current between the base and the collector when a conventional bipolar transistor is used as a collector top type is suppressed by the following means. That is, the structure is such that the p-type polycrystalline Si film and the non-doped single-crystal Si layer are separated by the insulating film and the p-type single-crystal SiGe film and are not in direct contact with each other.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0019】なお、発明の実施の形態を説明するための
全図において、同一機能を有するものは同一符号を付
け、その繰り返しの説明は省略する。
In all the drawings for describing the embodiments of the present invention, components having the same functions are denoted by the same reference numerals, and their repeated description will be omitted.

【0020】(実施形態1)本発明の実施形態1につい
て、図1乃至図5を用いて説明する。図1は本発明の実
施形態1である半導体装置の縦断面図であり、同一基板
上に形成されたコレクタトップ型及びエミッタトップ型
のSiGeベースバイポーラトランジスタの縦断面構造
を示したものである。
Embodiment 1 Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention, showing a longitudinal sectional structure of a collector top type and emitter top type SiGe base bipolar transistor formed on the same substrate.

【0021】本図において、符号1はp型Si基板、2
はn+型Si層、3は低濃度n型シリコン(Si)層、4は
n+型Si層、5は絶縁膜であるSiO2膜、6は絶縁膜で
あるSi34膜、7は絶縁膜であるSiO2膜、8はp型
多結晶Si膜、9はn型多結晶Si膜、10はSiO
2膜、11a、11bはイオン打ち込みにより形成した
n型Si層、12はノンドープ単結晶SiGe層、13
はp型単結晶SiGe層、14はノンドープ単結晶Si
/単結晶SiGe層、15はイオン打ち込みにより形成
したn型単結晶Si/単結晶SiGe層、16、16a
はイオン打ち込みにより形成したn型単結晶Si/単結
晶SiGe層、17はn+型Si層、18はSiO2膜、1
9はSi34膜、20はn+型多結晶Si膜、21はSi
2膜、22、23、24は金属膜となっている。
In this figure, reference numeral 1 denotes a p-type Si substrate, 2
Is an n + type Si layer, 3 is a low concentration n-type silicon (Si) layer, 4 is
n + type Si layer, 5 is an SiO 2 film as an insulating film, 6 is a Si 3 N 4 film as an insulating film, 7 is a SiO 2 film as an insulating film, 8 is a p-type polycrystalline Si film, 9 is an n-type Polycrystalline Si film, 10 is SiO
2 films, 11a and 11b are n-type Si layers formed by ion implantation, 12 is a non-doped single crystal SiGe layer, 13
Is a p-type single crystal SiGe layer, 14 is a non-doped single crystal Si
/ Single-crystal SiGe layer, 15 is an n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer formed by ion implantation, 16, 16a
Is an n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer formed by ion implantation, 17 is an n + -type Si layer, 18 is a SiO 2 film, 1
9 is an Si 3 N 4 film, 20 is an n + type polycrystalline Si film, 21 is Si
The O 2 films 22, 23 and 24 are metal films.

【0022】2つのトランジスタのうち、左側がコレク
タトップ型で右側がエミッタトップ型となっている。両
トランジスタとも22がエミッタ電極、23がベース電
極、24がコレクタ電極となっている。コレクタトップ
型トランジスタのエミッタもしくはエミッタトップ型の
コレクタを引き出すためのn+型Si層2およびn+型Si
層4、コレクタトップ型トランジスタのコレクタもしく
はエミッタトップ型のエミッタを引き出すためのn+型S
i層17及びn+型多結晶Si膜20、両タイプトランジ
スタのベース層であるp型単結晶SiGe層13、さら
にトランジスタの寄生領域の大部分は両タイプのトラン
ジスタで共通の工程で形成されている。
Of the two transistors, the left side is a collector top type and the right side is an emitter top type. In both transistors, 22 is an emitter electrode, 23 is a base electrode, and 24 is a collector electrode. N + type Si layer 2 and n + type Si for extracting the emitter of the collector top type transistor or the emitter top type collector
Layer 4, n + type S for extracting collector or emitter top type emitter of collector top type transistor
The i-layer 17 and the n + -type polycrystalline Si film 20, the p-type single-crystal SiGe layer 13, which is the base layer of both types of transistors, and most of the parasitic regions of the transistors are formed in a process common to both types of transistors. .

【0023】図2は図1におけるコレクタトップ型バイ
ポーラトランジスタの主要部分の詳細な縦断面構造を示
したものである。本図の各符号で図1に含まれるものは
図1の場合と同じものを指している。また、14aはノ
ンドープ単結晶Si層、14bはノンドープ単結晶Si
Ge層、15aはイオン打ち込みにより形成したn型単
結晶Si層、15b、16cはイオン打ち込みにより形
成したn型単結晶SiGe層である。15a及び15b
のイオン打ち込みによるn型単結晶Si/単結晶SiG
e層が真性エミッタ、16a及び16cのイオン打ち込
みによるn型単結晶Si/単結晶SiGe層が真性コレ
クタ、p型単結晶SiGe層13がベース層となってい
る。2はエミッタ引き出しのためのn+型Si層、8はベ
ース引き出しのためのp型多結晶Si膜、17はエミッ
タ引き出しのためのn+型Si層、20はコレクタ引き出
しのためのn型多結晶Si膜である。
FIG. 2 shows a detailed longitudinal sectional structure of a main part of the collector top type bipolar transistor in FIG. The reference numerals in FIG. 1 included in FIG. 1 indicate the same components as those in FIG. 14a is a non-doped single-crystal Si layer, and 14b is a non-doped single-crystal Si layer.
A Ge layer, 15a is an n-type single-crystal Si layer formed by ion implantation, and 15b and 16c are n-type single-crystal SiGe layers formed by ion implantation. 15a and 15b
-Type single-crystal Si / single-crystal SiG by ion implantation
The e layer is an intrinsic emitter, the n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer by ion implantation of 16a and 16c is an intrinsic collector, and the p-type single-crystal SiGe layer 13 is a base layer. 2 is an n + type Si layer for extracting an emitter, 8 is a p-type polycrystalline Si film for extracting a base, 17 is an n + type Si layer for extracting an emitter, and 20 is an n-type polycrystalline Si for extracting a collector. It is a membrane.

【0024】図3は図2におけるコレクタトップ型バイ
ポーラトランジスタの真性領域である破線A部分のn型
不純物濃度、p型不純物濃度及びGe濃度の縦方向分布
と、寄生領域である破線B部分のn型不純物濃度の縦方
向分布とを示したグラフである。破線Aの真性部分にお
いて、エミッタ−ベース接合近傍、すなわちn型単結晶
Si層/単結晶SiGe層界面(図3中、X点)でのn型
不純物濃度は、1×1018[atoms/cm3]であり、ベー
ス−コレクタ接合側のn型単結晶Si層/単結晶SiG
e層界面(図3中、Y点)での1×1017[atoms/cm3
と比較して1桁大きくなっている。破線Bの部分のエミ
ッタ−ベース接合近傍、すなわちn型単結晶Si層/単
結晶SiGe層界面でのn型不純物濃度は1×10
17[atoms/cm3]となっている。
FIG. 3 shows the vertical distribution of the n-type impurity concentration, the p-type impurity concentration and the Ge concentration in the portion indicated by the broken line A which is the intrinsic region of the collector top type bipolar transistor in FIG. 5 is a graph showing a vertical distribution of a mold impurity concentration. In the intrinsic portion of the broken line A, the n-type impurity concentration near the emitter-base junction, that is, at the interface between the n-type single-crystal Si layer and the single-crystal SiGe layer (point X in FIG. 3) is 1 × 10 18 atoms / cm 3 ], and an n-type single-crystal Si layer / single-crystal SiG on the base-collector junction side.
1 × 10 17 [atoms / cm 3 ] at the interface of the e-layer (point Y in FIG. 3)
It is one order of magnitude larger than. The n-type impurity concentration in the vicinity of the emitter-base junction in the portion indicated by the broken line B, that is, at the interface between the n-type single-crystal Si layer and the single-crystal SiGe layer is 1 × 10
17 [atoms / cm 3 ].

【0025】図4は図1におけるエミッタトップ型バイ
ポーラトランジスタの主要部分の詳細な縦断面構造を示
したものである。本図の各符号は図1、図2の場合と同
じものを指している。11bのイオン打ち込みによるn
型単結晶Si層が真性コレクタ、16b及び16dのイ
オン打ち込みによるn型単結晶Si/単結晶SiGe層
が真性エミッタ、p型単結晶SiGe層13がベース層
となっている。2はコレクタ引き出しのためのn+型Si
層、8はベース引き出しのためのp型多結晶Si膜、1
7はエミッタ引き出しのためのn+型Si層、20はエミ
ッタ引き出しのためのn+型多結晶Si膜である。
FIG. 4 shows a detailed longitudinal sectional structure of a main part of the emitter top type bipolar transistor in FIG. Each reference numeral in the figure indicates the same one as in FIGS. N by ion implantation of 11b
The type single-crystal Si layer is an intrinsic collector, the n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer by ion implantation of 16b and 16d is an intrinsic emitter, and the p-type single-crystal SiGe layer 13 is a base layer. 2 is n + type Si for pulling out the collector
Layer 8 is a p-type polycrystalline Si film for drawing out the base, 1
Reference numeral 7 denotes an n + type Si layer for extracting an emitter, and reference numeral 20 denotes an n + type polycrystalline Si film for extracting an emitter.

【0026】本トランジスタでは、p型多結晶Si膜8
とノンドープ単結晶Si層14aとがSiO2膜18及び
p型単結晶SiGe膜13によって分離され直接接して
いない。
In this transistor, the p-type polycrystalline Si film 8
And the non-doped single-crystal Si layer 14a are separated by the SiO 2 film 18 and the p-type single-crystal SiGe film 13 and are not in direct contact with each other.

【0027】図5は図4におけるトランジスタの真性領
域である破線A部分のn型不純物濃度、p型不純物濃度
及びGe濃度の縦方向分布を示したグラフである。破線
A部分において、エミッタ−ベース接合近傍、すなわち
n型単結晶Si層/単結晶SiGe層界面(図5中、Y
点)でのn型不純物濃度は1×1018[atoms/cm3]で
あり、ベース−コレクタ接合側のn型単結晶Si層/単
結晶SiGe層界面(図5中、X点)での1×10
17[atoms/cm3]と比較して1桁大きくなっている。
FIG. 5 is a graph showing the vertical distribution of the n-type impurity concentration, the p-type impurity concentration, and the Ge concentration in a portion indicated by a broken line A which is the intrinsic region of the transistor in FIG. In the portion indicated by the broken line A, the vicinity of the emitter-base junction, that is, the interface between the n-type single crystal Si layer and the single crystal SiGe layer (Y in FIG. 5)
The n-type impurity concentration at (point) is 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ], and the n-type impurity concentration at the n-type single-crystal Si layer / single-crystal SiGe layer interface (point X in FIG. 5) on the base-collector junction side. 1 × 10
17 One digit larger than [atoms / cm 3 ].

【0028】次に本発明の実施形態1の製造方法を図1
1乃至図14を用いて説明する。まず、図1におけるコ
レクタトップ型SiGeベースバイポーラトランジス
タ、すなわち図2のトランジスタの製造方法を図11及
び図12を用いて説明する。図11、図12はコレクタ
トップ型トランジスタの製造主要工程での主要部分の縦
断面構造を示している。
Next, the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS. First, a method of manufacturing the collector-top type SiGe base bipolar transistor in FIG. 1, that is, the transistor in FIG. 2 will be described with reference to FIGS. FIG. 11 and FIG. 12 show a vertical cross-sectional structure of a main part in a main step of manufacturing the collector top type transistor.

【0029】まず、n型Si層2の上に通常のエピタキ
シャル成長法により低濃度n型シリコン層3を形成す
る。
First, a low-concentration n-type silicon layer 3 is formed on the n-type Si layer 2 by a normal epitaxial growth method.

【0030】次に、Siの酸化により膜厚20[nm]
のSiO2膜5を形成し、その後、通常の化学気相成長
(CVD:hemical apor eposition)法により膜
厚30[nm]のSi34膜6、膜厚150[nm]の
p型多結晶Si膜8、膜厚200[nm]のSiO2膜1
0を堆積する。
Next, a film thickness of 20 [nm] is obtained by oxidation of Si.
The SiO 2 film 5 is formed, then, conventional chemical vapor deposition (CVD: C hemical V apor D eposition) process the Si 3 N 4 film 6 having a thickness of 30 [nm], the thickness 150 of [nm] p-type polycrystalline Si film 8, SiO 2 film 1 having a thickness of 200 [nm]
Deposit 0.

【0031】次に、通常のホトリソグラフィとドライエ
ッチングによりSiO2膜10とp型多結晶Si膜8に開
口部を形成する。
Next, openings are formed in the SiO 2 film 10 and the p-type polycrystalline Si film 8 by ordinary photolithography and dry etching.

【0032】次に、加速エネルギー30[keV]により
不純物としてP(燐)をイオン打ち込みし、その後、90
0[℃]で20分間加熱することによりn型Si層11
aを形成する。n型Si層11aのP(燐)のピーク濃度
が1×1017[atoms/cm3]となるように打ち込み量を
調整する。ここまでの工程を図11(a)に示す。
Next, P (phosphorus) is ion-implanted as an impurity with an acceleration energy of 30 [keV].
The n-type Si layer 11 is heated at 0 [° C.] for 20 minutes.
a is formed. The implantation amount is adjusted so that the peak concentration of P (phosphorus) in the n-type Si layer 11a is 1 × 10 17 [atoms / cm 3 ]. FIG. 11A shows the steps up to this point.

【0033】次に、通常のCVD法により膜厚50[n
m]のSiO2膜27を堆積した後、異方性ドライエッチ
ングにより開口部側壁以外のSiO2膜27を除去する。
Next, a film thickness of 50 [n] is obtained by a normal CVD method.
After depositing the SiO 2 film 27 m], to remove the SiO 2 film 27 other than the opening portion side walls by anisotropic dry etching.

【0034】次に、熱リン酸に浸すことにより開口部底
面とその周辺のSi34膜6をエッチング除去する。さ
らに、フッ酸水溶液に浸すことにより開口部底面とその
周辺のSiO2膜5をエッチング除去する。ここまでの工
程を図11(b)に示す。
Next, the bottom surface of the opening and the surrounding Si 3 N 4 film 6 are removed by etching by dipping in hot phosphoric acid. Further, the bottom surface of the opening and the SiO 2 film 5 around the opening are removed by immersion in a hydrofluoric acid aqueous solution. FIG. 11B shows the steps up to this point.

【0035】次に、通常の低圧CVD法による選択エピ
タキシャル成長により、膜厚10[nm]のノンドープ
単結晶SiGe層12、膜厚20[nm]のp型単結晶
SiGe層13、膜厚10[nm]のノンドープ単結晶
SiGe層14b、膜厚40[nm]のノンドープ単結
晶Si層14aを形成する。ここまでの工程を図11
(d)に示す。
Next, a non-doped single-crystal SiGe layer 12 having a thickness of 10 [nm], a p-type single-crystal SiGe layer 13 having a thickness of 20 [nm], and a thickness of 10 [nm] are obtained by selective epitaxial growth by a normal low-pressure CVD method. Is formed, and a non-doped single-crystal Si layer 14a having a thickness of 40 [nm] is formed. The steps so far are shown in FIG.
It is shown in (d).

【0036】次に、通常のCVD法により、膜厚30
[nm]のSiO2膜18、膜厚100[nm]のSi3
4膜19を堆積し、異方性ドライエッチングにより開
口部側壁以外のSi34膜19を除去する。その後、加
速エネルギー130[keV]及び60[keV]により不
純物としてP(燐)をイオン打ち込みし、n型Si層15
b及びn型SiGe層15aを形成する。n型Si層1
5a/SiGe層15b界面でのP(燐)のピーク濃度が
1×1018[atoms/cm3]となるように打ち込み量を調
整する。ここまでの工程を図12(d)に示す。
Next, a film thickness of 30 is formed by a normal CVD method.
[Nm] SiO 2 film 18 and 100 [nm] thick Si 3 film
An N 4 film 19 is deposited, and the Si 3 N 4 film 19 other than the side wall of the opening is removed by anisotropic dry etching. Thereafter, P (phosphorus) is ion-implanted as an impurity with an acceleration energy of 130 [keV] and 60 [keV], and the n-type Si layer 15 is formed.
The b and n-type SiGe layers 15a are formed. n-type Si layer 1
The implantation amount is adjusted such that the peak concentration of P (phosphorus) at the interface of the 5a / SiGe layer 15b is 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ]. FIG. 12D shows the steps up to this step.

【0037】次に、加速エネルギー50[keV]により
不純物としてP(燐)をイオン打ち込みし、n型SiGe
層16c及びn型Si層16aを形成する。n型Si層
16a/SiGe層16b界面でのP(燐)のピーク濃度
が1×1017[atoms/cm3]となるように打ち込み量を
調整する。ここまでの工程を図12(e)に示す。
Next, P (phosphorus) is ion-implanted as an impurity with an acceleration energy of 50 [keV], and n-type SiGe is implanted.
The layer 16c and the n-type Si layer 16a are formed. The implantation amount is adjusted such that the peak concentration of P (phosphorus) at the interface between the n-type Si layer 16a / SiGe layer 16b is 1 × 10 17 [atoms / cm 3 ]. FIG. 12 (e) shows the steps so far.

【0038】次に、フッ酸水溶液に浸すことにより開口
部底面のSiO2膜18をエッチング除去した後、通常の
低圧CVD法により膜厚150[nm]のn+型多結晶S
i膜20を堆積する。次に、通常のホトリソグラフィと
ドライエッチングによりn+型多結晶Si膜20を選択的
に除去した後、900[℃]で10秒の加熱を行い、イ
オン打ち込みを行った部分の不純物を活性化すると共
に、n+型多結晶Si膜20から不純物を拡散させてn+型
Si層17を形成する。この工程により、コレクタトッ
プ型SiGeベースバイポーラトランジスタが形成され
る。ここまでの工程を図12(f)に示す。
Next, the SiO 2 film 18 on the bottom surface of the opening is etched off by immersion in a hydrofluoric acid aqueous solution, and then a 150 nm thick n + -type polycrystalline S
An i film 20 is deposited. Next, after selectively removing the n + -type polycrystalline Si film 20 by ordinary photolithography and dry etching, heating is performed at 900 [° C.] for 10 seconds to activate the impurity in the ion-implanted portion. At the same time, impurities are diffused from the n + -type polycrystalline Si film 20 to form the n + -type Si layer 17. By this step, a collector top type SiGe base bipolar transistor is formed. The steps up to this point are shown in FIG.

【0039】次に、図1におけるエミッタトップ型Si
Geベースバイポーラトランジスタ、すなわち図4のト
ランジスタの製造方法を図13及び図14を用いて説明
する。図13、図14はエミッタトップ型トランジスタ
の製造主要工程での主要部分の縦断面構造を示してい
る。本トランジスタの製造方法は、イオン打ち込み法に
よりエミッタ及びコレクタのn型不純物濃度を調節する
工程以外は図11及び図12で説明したコレクタトップ
型トランジスタの場合と同じである。また、これら共通
の工程は、コレクタトップ型トランジスタの形成と同時
に行われる。
Next, the emitter top type Si shown in FIG.
A method of manufacturing the Ge-based bipolar transistor, that is, the transistor of FIG. 4 will be described with reference to FIGS. FIG. 13 and FIG. 14 show a longitudinal sectional structure of a main part in a main manufacturing step of an emitter top type transistor. The method of manufacturing the transistor is the same as that of the collector-top transistor described with reference to FIGS. 11 and 12 except for the step of adjusting the n-type impurity concentration of the emitter and the collector by ion implantation. These common steps are performed simultaneously with the formation of the collector-top transistor.

【0040】まず、n+型Si層2の上に通常のエピタキ
シャル成長法により低濃度n型シリコン層3を形成す
る。
First, a low-concentration n-type silicon layer 3 is formed on the n + -type Si layer 2 by a normal epitaxial growth method.

【0041】次にSiの酸化により膜厚20[nm]の
SiO2膜5を形成した後、通常の化学気相成長(CVD)
法により膜厚30[nm]のSi34膜6、膜厚150
[nm]のp型多結晶Si膜8、膜厚200[nm]の
SiO2膜10を堆積する。
Next, after forming a SiO 2 film 5 having a thickness of 20 [nm] by oxidizing Si, ordinary chemical vapor deposition (CVD) is performed.
30 nm thick Si 3 N 4 film 6 with a thickness of 150
A [nm] p-type polycrystalline Si film 8 and a 200 [nm] -thick SiO 2 film 10 are deposited.

【0042】次に、通常のホトリソグラフィとドライエ
ッチングによりSiO2膜10とp型多結晶Si膜8に開
口部を形成する。以上の工程はコレクタトップ型トラン
ジスタの形成工程と同時に行われる。
Next, openings are formed in the SiO 2 film 10 and the p-type polycrystalline Si film 8 by ordinary photolithography and dry etching. The above steps are performed simultaneously with the step of forming the collector top type transistor.

【0043】次に、加速エネルギー100[keV]によ
り不純物としてP(燐)をイオン打ち込みし、その後、9
00[℃]で20分間加熱することによりn型Si層1
1bを形成する。11bと単結晶SiGe層14の界面
においてP(燐)濃度が1×1017[atoms/cm3]となる
ように打ち込み量を調整する。このイオン打ち込み工程
はコレクタトップ型トランジスタの形成とは独立して行
われる。ここまでの工程を図13(a)に示す。
Next, P (phosphorus) is ion-implanted as an impurity with an acceleration energy of 100 [keV].
N-type Si layer 1 by heating at 00 [° C.] for 20 minutes.
1b is formed. The amount of implantation is adjusted so that the P (phosphorus) concentration at the interface between 11b and the single crystal SiGe layer 14 is 1 × 10 17 [atoms / cm 3 ]. This ion implantation step is performed independently of the formation of the collector top type transistor. FIG. 13A shows the steps up to this point.

【0044】次に、図13(b)、図13(c)に示す工程
は図11に示したコレクタトップ型トランジスタの場合
と同じでかつ同時に行われるため、説明は省略する。
Next, the steps shown in FIGS. 13 (b) and 13 (c) are the same and are performed simultaneously with the case of the collector-top type transistor shown in FIG. 11, and a description thereof will be omitted.

【0045】次に、通常のCVD法により、膜厚30
[nm]のSiO2膜18、膜厚100[nm]のSi3
4膜19を堆積し、異方性ドライエッチングにより開
口部側壁以外のSi34膜19を除去する。これらの工
程は、コレクタトップ型トランジスタの形成工程と同時
に行われる。その後、加速エネルギー50[keV]によ
り不純物としてP(燐)をイオン打ち込みし、n型SiG
e層16d及びn型Si層16bを形成する。n型Si
層16b/SiGe層16d界面でのP(燐)のピーク濃
度が1×1018[atoms/cm3]となるように打ち込み量
を調整する。このイオン打ち込み工程はコレクタトップ
型トランジスタの形成とは独立して行われる。ここまで
の工程を図14(d)に示す。
Next, a film thickness of 30
[Nm] SiO 2 film 18 and 100 [nm] thick Si 3 film
An N 4 film 19 is deposited, and the Si 3 N 4 film 19 other than the side wall of the opening is removed by anisotropic dry etching. These steps are performed simultaneously with the step of forming the collector top type transistor. Thereafter, P (phosphorus) is ion-implanted as an impurity with an acceleration energy of 50 keV, and n-type SiG
An e layer 16d and an n-type Si layer 16b are formed. n-type Si
The implantation amount is adjusted so that the peak concentration of P (phosphorus) at the interface between the layer 16b and the SiGe layer 16d is 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ]. This ion implantation step is performed independently of the formation of the collector top type transistor. FIG. 14D shows the steps up to this step.

【0046】次に、フッ酸水溶液に浸すことにより開口
部底面のSiO2膜18をエッチング除去した後、通常の
低圧CVD法により膜厚150[nm]のn+型多結晶S
i膜20を堆積する。
Next, the SiO 2 film 18 on the bottom surface of the opening is etched off by immersion in a hydrofluoric acid aqueous solution, and then a 150 nm thick n + -type polycrystalline S
An i film 20 is deposited.

【0047】次に、通常のホトリソグラフィとドライエ
ッチングによりn+型多結晶Si膜20を選択的に除去し
た後、900[℃]で10秒の加熱を行い、イオン打ち
込みを行った部分の不純物を活性化すると共に、n+型多
結晶Si膜20から不純物を拡散させてn+型Si層17
を形成する。これらの工程は、図11(f)に示したコレ
クタトップ型トランジスタの場合と同じでかつ同時に行
われる。この工程により、エミッタトップ型SiGeベ
ースバイポーラトランジスタが形成される。ここまでの
工程を図14(e)に示す。
Next, after the n + -type polycrystalline Si film 20 is selectively removed by ordinary photolithography and dry etching, heating is performed at 900 ° C. for 10 seconds to remove impurities in the ion-implanted portion. While being activated, impurities are diffused from the n + -type polycrystalline Si film 20 to form the n + -type Si layer 17.
To form These steps are performed simultaneously and simultaneously with the case of the collector top type transistor shown in FIG. By this step, an emitter top type SiGe base bipolar transistor is formed. FIG. 14 (e) shows the steps so far.

【0048】本実施形態では、コレクタトップ型、エミ
ッタトップ型共に、真性領域(動作領域)におけるエミ
ッタ側のn型Si/SiGe層界面でのn型不純物濃度
が1×1018[atoms/cm3]と、従来型よりも2.5倍
高くなっているため、ベース層からエミッタ層への正孔
の注入が抑制されている。また、本実施形態のコレクタ
トップ型トランジスタでは、エミッタの真性領域以外の
部分でもイオン打ち込みによるn型Si層11a、11
bによりベース層からエミッタ層への正孔の注入がさら
に抑制されている。ただし、n型Si層11a、11b
のn型不純物濃度は1×1017[atoms/cm3]と真性領
域よりも1桁低くなっているため、これらの層によるエ
ミッタ接合容量の増大は無視できる大きさである。
In this embodiment, in both the collector top type and the emitter top type, the n-type impurity concentration at the n-type Si / SiGe layer interface on the emitter side in the intrinsic region (operating region) is 1 × 10 18 [atoms / cm 3]. ], Which is 2.5 times higher than the conventional type, so that injection of holes from the base layer to the emitter layer is suppressed. In the collector-top transistor of the present embodiment, the n-type Si layers 11a and 11
The injection of holes from the base layer to the emitter layer is further suppressed by b. However, the n-type Si layers 11a, 11b
Since the n-type impurity concentration is 1 × 10 17 [atoms / cm 3 ], which is one digit lower than that of the intrinsic region, the increase in the emitter junction capacitance due to these layers is negligible.

【0049】本実施形態によると、ベースからエミッタ
への正孔の注入は、従来型トランジスタと比較して、コ
レクタトップ型トランジスタでは約1/10、エミッタ
トップ型トランジスタでは約1/2となっており、その
結果、最大遮断周波数は、コレクタトップ型トランジス
タでは約4倍、エミッタトップ型トランジスタでは約
1.2倍となる効果がある。
According to the present embodiment, the injection of holes from the base to the emitter is about 1/10 in the collector top type transistor and about 1/2 in the emitter top type transistor as compared with the conventional transistor. As a result, there is an effect that the maximum cutoff frequency is about 4 times for the collector top type transistor and about 1.2 times for the emitter top type transistor.

【0050】さらに、コレクタトップ型、エミッタトッ
プ型共に、真性領域におけるコレクタ側のn型Si/S
iGe層界面でのn型不純物濃度は、1×1017[atom
s/cm3]と従来型の1/4となっている。そのため、コ
レクタトップ型、エミッタトップ型共に、従来型と比較
してベース−コレクタ間耐圧、エミッタ−コレクタ間耐
圧がそれぞれ1.5倍、1.2倍になる効果もある。
Further, in both the collector top type and the emitter top type, n-type Si / S on the collector side in the intrinsic region is used.
The n-type impurity concentration at the interface of the iGe layer is 1 × 10 17 [atom
s / cm 3 ], which is 1/4 of the conventional type. Therefore, both the collector top type and the emitter top type have an effect that the breakdown voltage between the base and the collector and the breakdown voltage between the emitter and the collector are 1.5 times and 1.2 times, respectively, as compared with the conventional type.

【0051】また、本実施形態によると、p型多結晶S
i膜8とノンドープ単結晶Si層14aは、SiO2膜1
8及びp型単結晶SiGe膜13によって分離され直接
接していないため、コレクタトップ型トランジスタのベ
ース−コレクタ間リーク電流が従来型と比較して1桁減
少する効果もある。
According to this embodiment, the p-type polycrystalline S
i layer 8 and the non-doped single-crystal Si layer 14a is, SiO 2 film 1
8 and the p-type single-crystal SiGe film 13 are separated from each other and are not in direct contact with each other, so that the base-collector leakage current of the collector-top type transistor is also reduced by one digit as compared with the conventional type.

【0052】(実施形態2)次に、本発明の実施形態2
について、図6及び図7を用いて説明する。図6は本発
明の実施形態2であるコレクタトップ型トランジスタの
主要部分の詳細な縦断面構造を示したものである。図1
におけるコレクタトップ型トランジスタを図6のトラン
ジスタと入れ替えたものが実施形態2の全体となる。図
6の各符号で図1、図2に含まれるものは図1、図2の
場合と同じものを指している。11cはイオン打ち込み
により形成したn型単結晶Si/単結晶SiGe層であ
る。11cのイオン打ち込みによるn型単結晶Si/単
結晶SiGe層が真性エミッタとなっている。それ以外
の部分のはたらきは、実施形態1(図2)の場合と同じで
ある。
(Embodiment 2) Next, Embodiment 2 of the present invention
Will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows a detailed vertical cross-sectional structure of a main part of the collector-top transistor according to the second embodiment of the present invention. FIG.
In the second embodiment, the collector top type transistor in FIG. 1 and 2 in FIG. 6 indicate the same components as those in FIGS. 1 and 2. Reference numeral 11c denotes an n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer formed by ion implantation. The n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer formed by the ion implantation 11c serves as an intrinsic emitter. The operation of the other parts is the same as that of the first embodiment (FIG. 2).

【0053】図7は図6におけるトランジスタの真性領
域である破線A部分のn型とp型の不純物濃度とGe組
成の縦方向分布を示したグラフである。実施形態1の図
3の場合と同様に、破線Aの真性部分において、エミッ
タ−ベース接合近傍、すなわちn型単結晶Si層/単結
晶SiGe層界面(図7中、X点)でのn型不純物濃度
は、1×1018[atoms/cm3]であり、ベース−コレク
タ接合側のn型単結晶Si層/単結晶SiGe層界面
(図7中、Y点)での1×1017[atoms/cm3]と比較し
て1桁大きくなっている。
FIG. 7 is a graph showing the vertical distribution of the n-type and p-type impurity concentrations and the Ge composition in the portion indicated by broken line A, which is the intrinsic region of the transistor in FIG. As in the case of FIG. 3 of the first embodiment, in the intrinsic portion of the broken line A, the n-type near the emitter-base junction, that is, at the interface between the n-type single-crystal Si layer / single-crystal SiGe layer (point X in FIG. 7). The impurity concentration is 1 × 10 18 atoms / cm 3 , and the interface between the n-type single-crystal Si layer and the single-crystal SiGe layer on the base-collector junction side
This is one digit larger than 1 × 10 17 [atoms / cm 3 ] at (point Y in FIG. 7).

【0054】本実施形態のコレクタトップ型トランジス
タの製造方法は、イオン打ち込みによるn型単結晶Si
/単結晶SiGe層11cの形成以外は、図11で示し
た実施形態1のコレクタトップ型トランジスタの製造方
法と同じである。図11(a)において、n型Si層11
aを形成する代わりに、加速エネルギー30[keV]及
び100[keV]により不純物としてP(燐)をイオン打
ち込みし、その後、900[℃]で20分間加熱するこ
とによりn型Si層11cを形成する。基板表面におい
てP(燐)濃度が1×1018[atoms/cm3]となるように
打ち込み量を調整する。また、図12(d)におけるn型
単結晶Si/単結晶SiGe層15a、15bの形成は
本実施形態では不要である。
The method of manufacturing the collector top type transistor of the present embodiment uses the n-type single crystal Si by ion implantation.
Except for the formation of the / single-crystal SiGe layer 11c, it is the same as the method of manufacturing the collector-top transistor of the first embodiment shown in FIG. In FIG. 11A, an n-type Si layer 11 is formed.
Instead of forming a, P (phosphorus) is ion-implanted as an impurity at an acceleration energy of 30 [keV] and 100 [keV], and then heated at 900 [° C.] for 20 minutes to form an n-type Si layer 11 c. I do. The amount of implantation is adjusted so that the P (phosphorus) concentration on the substrate surface is 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ]. Further, the formation of the n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layers 15a and 15b in FIG. 12D is unnecessary in this embodiment.

【0055】本実施形態と前述の実施形態1との違いを
以下に説明する。図2に示した実施形態1のコレクタト
ップ型トランジスタのエミッタ層でイオン打ち込みによ
りn型不純物濃度を1×1018[atoms/cm3]としたの
はコレクタ開口部直下のみであるが、本実施形態では、
ベース引き出しのためのp型多結晶Si膜8の開口部直
下のエミッタ層が1×1018[atoms/cm3]と高濃度化
されている。本実施形態によると前述の実施形態1と比
較して、コレクタトップ型トランジスタのエミッタ層の
高濃度化に要するイオン打ち込み工程が1回分少なくで
きる効果がある。ただし、1×1018[atoms/cm3]と
高濃度化されたエミッタ領域が実施形態1と比較して広
くなっているためにエミッタ−ベース接合の寄生容量が
増大することにより、コレクタトップ型トランジスタの
遮断周波数が実施形態1と比較して約2割低下する副作
用がある。
The difference between this embodiment and the first embodiment will be described below. Although the n-type impurity concentration of the emitter layer of the collector-top transistor of the first embodiment shown in FIG. 2 was set to 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ] by ion implantation only in the area immediately below the collector opening, In the form,
The concentration of the emitter layer immediately below the opening of the p-type polycrystalline Si film 8 for drawing out the base is increased to 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ]. According to the present embodiment, the ion implantation step required for increasing the concentration of the emitter layer of the collector top transistor can be reduced by one time as compared with the first embodiment. However, since the emitter region having a high concentration of 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ] is wider than that of the first embodiment, the parasitic capacitance of the emitter-base junction is increased. There is a side effect that the cutoff frequency of the transistor is reduced by about 20% compared to the first embodiment.

【0056】(実施形態3)次に、本発明の実施形態3
について、図8を用いて説明する。図8は本発明の実施
形態3であるコレクタトップ型トランジスタの主要部分
の詳細な縦断面構造を示したものである。図1における
コレクタトップ型トランジスタを図8のトランジスタと
入れ替えたものが本実施形態の全体となる。図8の各符
号は図1、図2の場合と同じものを指している。各部分
のはたらきは、実施形態1(図2)の場合と同じである。
本トランジスタの真性部分の不純物の縦方向分布は実施
形態1(図3)の場合と同じである。本実施形態のコレク
タトップ型トランジスタの製造方法は、図11、図12
で示した実施形態1のコレクタトップ型トランジスタの
製造方法において図11(a)のn型Si層11aの形成
工程のみを省いたものと同じである。
(Embodiment 3) Next, Embodiment 3 of the present invention.
Will be described with reference to FIG. FIG. 8 shows a detailed vertical cross-sectional structure of a main part of the collector-top transistor according to the third embodiment of the present invention. The entirety of the present embodiment is obtained by replacing the collector top type transistor in FIG. 1 with the transistor in FIG. 8 indicate the same components as those in FIGS. 1 and 2. The function of each part is the same as that of the first embodiment (FIG. 2).
The vertical distribution of impurities in the intrinsic portion of the transistor is the same as that of the first embodiment (FIG. 3). The method for manufacturing the collector-top transistor of the present embodiment is described in FIGS.
This is the same as the method of manufacturing the collector-top transistor of Embodiment 1 shown in FIG. 11 except that only the step of forming the n-type Si layer 11a in FIG. 11A is omitted.

【0057】本実施形態と前述の実施形態1との違いを
以下に説明する。図2に示した実施形態1のコレクタト
ップ型トランジスタでは、イオン打ち込みによりエミッ
タ層のうちコレクタ開口部直下のn型不純物濃度を1×
1018[atoms/cm3]とし、ベース引き出しのためのp
型多結晶Si膜8の開口部直下のn型不純物濃度を1×
1017[atoms/cm3]としたが、図8の実施形態3で
は、コレクタ開口部直下のn型不純物濃度を1×1018
[atoms/cm3]としたのみである。
The difference between this embodiment and the first embodiment will be described below. In the collector top type transistor of the first embodiment shown in FIG. 2, the n-type impurity concentration just below the collector opening in the emitter layer is set to 1 × by ion implantation.
10 18 [atoms / cm 3 ] and p for pulling out the base
The n-type impurity concentration just below the opening of the polycrystalline Si film 8 is 1 ×
Although it was set to 10 17 [atoms / cm 3 ], in Embodiment 3 of FIG. 8, the n-type impurity concentration immediately below the collector opening was 1 × 10 18.
[Atoms / cm 3 ] only.

【0058】本実施形態によると前述の実施形態1と比
較して、コレクタトップ型トランジスタのエミッタ層の
高濃度化に要するイオン打ち込み工程が1回分少なくで
きる効果がある。ただし、真性領域周辺のエミッタ層が
ノンドープとなっているために、その部分にベースから
注入される正孔の数が増大することにより、コレクタト
ップ型トランジスタの遮断周波数が実施形態1と比較し
て約2割低下する副作用がある。
According to the present embodiment, the ion implantation step required for increasing the concentration of the emitter layer of the collector top transistor can be reduced by one time as compared with the first embodiment. However, since the emitter layer around the intrinsic region is non-doped, the number of holes injected from the base into that portion increases, so that the cut-off frequency of the collector-top transistor is lower than that of the first embodiment. There is a side effect that is reduced by about 20%.

【0059】(実施形態4)次に、本発明の実施形態4
について、図9及び図10を用いて説明する。図9は本
発明の実施形態4であるエミッタトップ型トランジスタ
の主要部分の詳細な縦断面構造を示したものである。図
1におけるエミッタトップ型トランジスタを図9のトラ
ンジスタと入れ替えたものが本実施形態の全体となる。
図9の各符号で図1、図4に含まれるものは図1、図4
の場合と同じものを指している。17aはn+型単結晶S
iGe層である。17及び17aのn+型単結晶Si/単
結晶SiGe層が真性エミッタとなっている。それ以外
の部分のはたらきは、実施形態1(図4)の場合と同じで
ある。
(Embodiment 4) Next, Embodiment 4 of the present invention.
Will be described with reference to FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows a detailed longitudinal sectional structure of a main part of an emitter top type transistor according to a fourth embodiment of the present invention. The whole of the present embodiment is obtained by replacing the emitter top type transistor in FIG. 1 with the transistor in FIG.
The reference numerals in FIG. 9 included in FIG. 1 and FIG.
Refers to the same thing. 17a is an n + type single crystal S
It is an iGe layer. The n + type single crystal Si / single crystal SiGe layers 17 and 17a are the intrinsic emitters. The operation of the other parts is the same as that of the first embodiment (FIG. 4).

【0060】図10は図9におけるトランジスタの真性
領域である破線A部分のn型とp型の不純物濃度とGe
組成の縦方向分布を示したグラフである。実施形態1の
図4の場合と同様に、破線Aの真性部分において、エミ
ッタ−ベース接合近傍、すなわちn型単結晶Si層/単
結晶SiGe層界面(図10中、Y点)でのn型不純物濃
度は、1×1019[atoms/cm3]であり、ベース−コレ
クタ接合側のn型単結晶Si層/単結晶SiGe層界面
(図10中、X点)での1×1017[atoms/cm3]と比
較して2桁大きくなっている。
FIG. 10 is a graph showing the n-type and p-type impurity concentrations and Ge at the portion indicated by broken line A, which is the intrinsic region of the transistor in FIG.
4 is a graph showing a longitudinal distribution of a composition. As in the case of FIG. 4 of the first embodiment, the n-type near the emitter-base junction, that is, at the interface between the n-type single crystal Si layer / single crystal SiGe layer (point Y in FIG. 10) in the intrinsic portion of the broken line A. impurity concentration is 1 × 10 19 [atoms / cm 3], the base - (in FIG. 10, X point) collector junction side n-type single-crystal Si layer / single-crystal SiGe layer interface of 1 × 10 17 in [ atoms / cm 3 ].

【0061】本実施形態のエミッタトップ型トランジス
タの製造方法は、図14(e)においてn+型多結晶Si膜
20の堆積前にノンドープ単結晶Si層14aをドライ
エッチングにより20[nm]削る工程以外は、図14
(e)で示した実施形態1のエミッタトップ型トランジス
タの製造方法と同じである。
The method of manufacturing the emitter top type transistor of this embodiment is different from the step of cutting the non-doped single crystal Si layer 14a by 20 [nm] by dry etching before the deposition of the n + type polycrystalline Si film 20 in FIG. Figure 14
This is the same as the method of manufacturing the emitter-top transistor of the first embodiment shown in FIG.

【0062】本実施形態と前述の実施形態1との違いを
以下に説明する。図4に示した実施形態1のエミッタト
ップ型トランジスタでは、n+型多結晶Si膜20からの
不純物拡散によるn+型Si層17とp型SiGeベース
層13との間に不純物濃度が1018[atoms/cm3]台の
n型単結晶Si層16b/単結晶SiGe層16dが挟
まっていたが、本実施形態ではこのn型単結晶Si層1
6b/単結晶SiGe層16d層がなく、n+型多結晶S
i膜20からの不純物拡散によるn+型SiGe層17a
がp型SiGeベース層13と直接接している。
The difference between this embodiment and the first embodiment will be described below. In the emitter-top transistor of the first embodiment shown in FIG. 4, the impurity concentration between the n + -type Si layer 17 and the p-type SiGe base layer 13 due to impurity diffusion from the n + -type polycrystalline Si film 20 is 10 18 [atoms]. / Cm 3 ] n-type single-crystal Si layer 16b / single-crystal SiGe layer 16d were sandwiched.
6b / no single-crystal SiGe layer 16d layer, n + type polycrystalline S
n + type SiGe layer 17a by impurity diffusion from i film 20
Are in direct contact with the p-type SiGe base layer 13.

【0063】本実施形態によるとベース層近傍のエミッ
タ層がより高濃度となり、ベース層からエミッタ層への
正孔の注入をさらに低減できるため、実施形態1と比較
して、エミッタトップ型トランジスタの遮断周波数を1
割向上できる効果がある。
According to the present embodiment, the emitter layer near the base layer has a higher concentration, and the injection of holes from the base layer to the emitter layer can be further reduced. Cutoff frequency 1
There is an effect that can be improved relatively.

【0064】また、エミッタのn型層の形成にイオン打
ち込みを使わないために、イオン打ち込みによる結晶ダ
メージがなくトランジスタのリーク電流を低減できる効
果もある。
Further, since ion implantation is not used for forming the n-type layer of the emitter, there is also an effect that there is no crystal damage due to ion implantation and the leakage current of the transistor can be reduced.

【0065】また、エミッタ層の高濃度化に要するイオ
ン打ち込み工程が1回分少なくできる効果がある。ただ
し、ノンドープ単結晶Si層14aをドライエッチング
により削る工程が余分に必要になるという副作用があ
る。
Further, there is an effect that the number of ion implantation steps required for increasing the concentration of the emitter layer can be reduced by one time. However, there is a side effect that an extra process of shaving the non-doped single-crystal Si layer 14a by dry etching is required.

【0066】なお、本発明の実施形態1〜4において
は、トランジスタのベース層より上層の部分が台形状に
突出している。これは、この部分を選択エピタキシャル
成長により形成するようになっているためである。本構
造によると、前述のように、コレクタトップ型トランジ
スタのベース−コレクタ間リーク電流が従来型と比較し
て1桁減少する効果がある。しかし、この構造はこのベ
ース−コレクタ間リーク電流低減以外の効果に関しては
必然的なものではない。たとえば、図2においてSi3
4膜6の膜厚を50[nm]に増やすと図15に示す
ようにこのような台形状の突起がないトランジスタとな
るが、本トランジスタを図2のトランジスタの代わりに
用いることにより、ベース−コレクタ間リーク電流以外
の点に関しては図2のトランジスタと同様な効果を得る
ことが可能であることは言うまでもない。
In the first to fourth embodiments of the present invention, the portion above the base layer of the transistor protrudes in a trapezoidal shape. This is because this portion is formed by selective epitaxial growth. According to this structure, as described above, there is an effect that the base-collector leakage current of the collector top type transistor is reduced by one digit as compared with the conventional type. However, this structure is not inevitable for effects other than the reduction of the base-collector leakage current. For example, Si 3 in FIG. 2
When the film thickness of the N 4 film 6 is increased to 50 [nm], a transistor having no such trapezoidal protrusions is obtained as shown in FIG. 15, but by using this transistor instead of the transistor of FIG. Needless to say, the same effect as the transistor of FIG. 2 can be obtained except for the leak current between the collectors.

【0067】また、選択エピタキシャル成長を用いる代
わりに全面成長を用いることにより図16に示すトラン
ジスタを形成することも可能であるが、この場合にもベ
ース−コレクタ間リーク電流以外の点に関しては図2の
トランジスタと同様な効果を得ることが可能であること
は言うまでもない。
Although it is possible to form the transistor shown in FIG. 16 by using the whole surface growth instead of using the selective epitaxial growth, in this case as well, except for the base-collector leakage current, the transistor shown in FIG. Needless to say, an effect similar to that of a transistor can be obtained.

【0068】以上、本発明者によってなされた発明を、
前記実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、
前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸
脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論で
ある。
As described above, the invention made by the present inventor is:
Although specifically described based on the embodiment, the present invention
It is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiment, but can be variously modified without departing from the scope of the invention.

【0069】[0069]

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。
The effects obtained by the representative ones of the inventions disclosed in the present application will be briefly described as follows.

【0070】従来の技術では、同一基板上に形成された
コレクタトップ型トランジスタとエミッタトップ型トラ
ンジスタのコレクタとエミッタの不純物濃度は同じとな
っていた。本発明によると、同一基板上に形成されたコ
レクタトップ型トランジスタとエミッタトップ型トラン
ジスタにおいて、それぞれコレクタの不純物濃度を低く
保ったまま、エミッタの不純物濃度を高くすることが可
能である。エミッタの不純物濃度を高くした場合には、
ベースからエミッタへの正孔の注入が抑制され動作速度
を向上させることが可能である。
In the conventional technique, the collector and emitter of the collector-top transistor and the emitter-top transistor formed on the same substrate have the same impurity concentration. According to the present invention, in the collector-top type transistor and the emitter-top type transistor formed on the same substrate, it is possible to increase the impurity concentration of the emitter while keeping the impurity concentration of the collector low. If the impurity concentration of the emitter is increased,
The injection of holes from the base to the emitter is suppressed, and the operation speed can be improved.

【0071】また、コレクタ不純物濃度を低く保つこと
はベース−コレクタ間耐圧、エミッタ−コレクタ間耐圧
を高く保ち、ベース−コレクタ間の寄生容量を低くし、
動作速度を向上させる効果がある。定量的な改善効果は
エミッタの不純物濃度とコレクタの不純物濃度の比率に
依存している。本発明の効果を顕著に出すためにはエミ
ッタの不純物濃度をすくなくともコレクタの不純物濃度
の約1.5倍にする必要がある。エミッタの不純物濃度
を1×1018[atoms/cm3]と従来型トランジスタの
2.5倍、コレクタの不純物濃度を1×1017[atoms
/cm3]と従来型トランジスタの1/4と、エミッタの
不純物濃度とコレクタの不純物濃度の比率を10倍とし
た場合、最大遮断周波数は、従来型トランジスタと比較
してコレクタトップ型トランジスタでは約4倍、エミッ
タトップ型トランジスタでは約1.2倍となる効果があ
る。
Also, keeping the collector impurity concentration low keeps the base-collector breakdown voltage and the emitter-collector breakdown voltage high, lowers the base-collector parasitic capacitance,
This has the effect of improving the operation speed. The quantitative improvement effect depends on the ratio between the impurity concentration of the emitter and the impurity concentration of the collector. In order to make the effect of the present invention remarkable, the impurity concentration of the emitter must be at least about 1.5 times the impurity concentration of the collector. The impurity concentration of the emitter is 1 × 10 18 [atoms / cm 3 ], which is 2.5 times that of the conventional transistor, and the impurity concentration of the collector is 1 × 10 17 [atoms / cm 3 ].
/ Cm 3 ], 1/4 of the conventional transistor, and 10 times the ratio of the impurity concentration of the emitter to the impurity concentration of the collector, the maximum cutoff frequency of the collector-top type transistor is smaller than that of the conventional transistor. The effect is four times that of the emitter top type transistor and about 1.2 times that of the emitter top type transistor.

【0072】また、コレクタトップ型、エミッタトップ
型共に、従来型トランジスタと比較してベース−コレク
タ間耐圧、エミッタ−コレクタ間耐圧がそれぞれ1.5
倍、1.2倍になる効果もある。
In both the collector-top type and the emitter-top type, the breakdown voltage between the base and the collector and the breakdown voltage between the emitter and the collector are each 1.5 times that of the conventional transistor.
There is also an effect of multiplying by 1.2 times.

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

【図1】本発明の実施形態1である半導体装置の縦断面
図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態1におけるコレクタトップ型
バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図である。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a main part of the collector top type bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】図2のコレクタトップ型バイポーラトランジス
タの真性領域におけるn型不純物濃度、p型不純物濃度
及びGe濃度の縦方向分布を示すグラフである。
3 is a graph showing vertical distributions of an n-type impurity concentration, a p-type impurity concentration, and a Ge concentration in an intrinsic region of the collector-top bipolar transistor of FIG. 2;

【図4】本発明の実施形態1におけるエミッタトップ型
バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part of the emitter top type bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図5】図4のエミッタトップ型バイポーラトランジス
タの真性領域におけるn型不純物濃度、p型不純物濃度
及びGe濃度の縦方向分布を示すグラフである。
5 is a graph showing a vertical distribution of an n-type impurity concentration, a p-type impurity concentration, and a Ge concentration in an intrinsic region of the emitter top type bipolar transistor of FIG.

【図6】本発明の実施形態2におけるコレクタトップ型
バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view of a main part of a collector top type bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図7】図6のコレクタトップ型バイポーラトランジス
タの真性領域におけるn型不純物濃度、p型不純物濃度
及びGe濃度の縦方向分布を示すブラフである。
7 is a graph showing a vertical distribution of an n-type impurity concentration, a p-type impurity concentration, and a Ge concentration in an intrinsic region of the collector-top bipolar transistor of FIG.

【図8】本発明の実施形態3におけるコレクタトップ型
バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図である。
FIG. 8 is a longitudinal sectional view of a main part of a collector top type bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施形態4におけるエミッタトップ型
バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図である。
FIG. 9 is a longitudinal sectional view of a main part of an emitter top type bipolar transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】図9のエミッタトップ型バイポーラトランジ
スタの真性領域におけるn型不純物濃度、p型不純物濃
度及びGe濃度の縦方向分布を示すグラフである。
10 is a graph showing vertical distributions of an n-type impurity concentration, a p-type impurity concentration, and a Ge concentration in an intrinsic region of the emitter-top bipolar transistor of FIG.

【図11】本発明の実施形態1におけるコレクタトップ
型バイポーラトランジスタの製造方法における主要な工
程での主要部分の縦断面図である。
FIG. 11 is a longitudinal sectional view of a main part in a main step in the method of manufacturing the collector top type bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施形態1におけるコレクタトップ
型バイポーラトランジスタの製造方法における主要な工
程での主要部分の縦断面図である。
FIG. 12 is a longitudinal sectional view of a main part in a main step in the method of manufacturing the collector top bipolar transistor in the first embodiment of the present invention.

【図13】本発明の実施形態1におけるエミッタトップ
型バイポーラトランジスタの製造方法における主要な工
程での主要部分の縦断面図である。
FIG. 13 is a longitudinal sectional view of a main part in a main step in the method of manufacturing the emitter top bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施形態1におけるエミッタトップ
型バイポーラトランジスタの製造方法における主要な工
程での主要部分の縦断面図である。
FIG. 14 is a longitudinal sectional view of a main part in a main step in a method of manufacturing the emitter top bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施形態5におけるコレクタトップ
型バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図であ
る。
FIG. 15 is a longitudinal sectional view of a main part of a collector-top bipolar transistor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施形態6におけるコレクタトップ
型バイポーラトランジスタの主要部分の縦断面図であ
る。
FIG. 16 is a longitudinal sectional view of a main part of a collector top type bipolar transistor according to a sixth embodiment of the present invention.

【図17】従来技術における、コレクタトップ型、エミ
ッタトップ型の両方向動作を行うバイポーラトランジス
タの主要部分の縦断面図である。
FIG. 17 is a longitudinal sectional view of a main part of a bipolar transistor which performs a collector-top type and an emitter-top type bidirectional operation in the prior art.

【図18】図17のバイポーラトランジスタの真性領域
におけるn型不純物濃度、p型不純物濃度及びGe濃度
の縦方向分布を示すグラフである。
18 is a graph showing a vertical distribution of an n-type impurity concentration, a p-type impurity concentration, and a Ge concentration in an intrinsic region of the bipolar transistor of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…p型Si基板、2…n+型Si層、3…低濃度n型
シリコン層、4…n+型Si層、5…SiO2膜、6…Si
34膜、7…SiO2膜、8…p型多結晶Si膜、9…n
型多結晶Si膜、10…SiO2膜、11a…n型Si
層、11b…n型Si層、11c…n型Si層、12…
ノンドープ単結晶SiGe層、13…p型単結晶SiG
e層、14…ノンドープ単結晶Si/単結晶SiGe
層、14a…ノンドープ単結晶SiGe層、14b…ノ
ンドープ単結晶Si層、15…n型単結晶Si/単結晶
SiGe層、15a…n型単結晶Si層、15b…n型
単結晶SiGe層、16…n型単結晶Si/単結晶Si
Ge層、16a…n型単結晶Si層、16b…n型単結
晶Si層、16c…n型単結晶SiGe層、16d…n
型単結晶SiGe層、17…n+型Si層、17a…n+型
SiGe層、18…SiO2膜、19…Si34膜、20
…n+型多結晶Si膜、21…SiO2膜、22…金属膜、
23…金属膜、24…金属膜、25a…n型単結晶Si
層、25b…n型単結晶SiGe層、26…n型単結晶
Si層、27…SiO2膜。
1 ... p-type Si substrate, 2 ... n + -type Si layer, 3 ... low concentration n-type silicon layer, 4 ... n + -type Si layer, 5 ... SiO 2 film, 6 ... Si
3 N 4 film, 7 ... SiO 2 film, 8 ... p-type polycrystalline Si film, 9 ... n
Type polycrystalline Si film, 10 ... SiO 2 film, 11a ... n type Si
Layers, 11b ... n-type Si layer, 11c ... n-type Si layer, 12 ...
Non-doped single crystal SiGe layer, 13 ... p-type single crystal SiG
e layer, 14 ... non-doped single-crystal Si / single-crystal SiGe
Layers, 14a: non-doped single-crystal SiGe layer, 14b: non-doped single-crystal Si layer, 15: n-type single-crystal Si / single-crystal SiGe layer, 15a: n-type single-crystal Si layer, 15b: n-type single-crystal SiGe layer, 16 ... n-type single crystal Si / single crystal Si
Ge layer, 16a ... n-type single crystal Si layer, 16b ... n-type single crystal Si layer, 16c ... n-type single crystal SiGe layer, 16d ... n
Type single crystal SiGe layer, 17 ... n + -type Si layer, 17a ... n + -type SiGe layer, 18 ... SiO 2 film, 19 ... Si 3 N 4 film, 20
... n + -type polycrystalline Si film, 21 ... SiO 2 film, 22 ... metal film,
23 ... metal film, 24 ... metal film, 25a ... n-type single crystal Si
Layers, 25b: n-type single-crystal SiGe layer, 26: n-type single-crystal Si layer, 27: SiO 2 film.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コレクタトップ型で真性ベースが第2種
導電型のSiとGeの混晶(SiGe)層よりなるバイ
ポーラトランジスタと、エミッタトップ型で真性ベース
が第2種導電型SiGe層よりなるバイポーラトランジ
スタを同一基板上に有する半導体装置であって、 ベース層下部のSiGe層/Si層界面での第1種導電
型不純物濃度と前記ベース層上部のSiGe層/Si層
界面での第1種導電型不純物濃度の大小関係が、コレク
タトップ型とベーストップ型とで反対になっていること
を特徴とする半導体装置。
1. A bipolar transistor having a collector top type and an intrinsic base composed of a mixed crystal (SiGe) layer of Si and Ge of the second conductivity type, and an emitter top type having an intrinsic base composed of a second conductivity type SiGe layer. A semiconductor device having a bipolar transistor on the same substrate, comprising: a first type impurity concentration at a SiGe layer / Si layer interface below a base layer; and a first type impurity concentration at a SiGe layer / Si layer interface above the base layer. A semiconductor device, wherein the magnitude relation of the conductivity type impurity concentration is opposite between the collector top type and the base top type.
【請求項2】 第1種導電型Siエミッタ層上に、開口
部が形成された少なくとも第2種導電型ベース引き出し
用多結晶Si膜と絶縁膜とを含む多層膜を有し、かつそ
の開口部に両側をノンドープもしくは低不純物濃度のS
iGe層に挟まれた第2種導電型のSiGeベース層を
有し、そのSiGeベース層上に少なくとも第1種導電
型単結晶Si層からなるコレクタ層を有するコレクタト
ップ型バイポーラトランジスタであって、 前記コレクタ開口部領域直下のSiエミッタ層上面が前
記第2種導電型ベース引き出し用多結晶Si膜開口部の
外側の領域のSiエミッタ層上面と比較して高不純物濃
度となっており、かつ、少なくともコレクタ開口部領域
直下において、エミッタ−ベース接合のSiGe層/単
結晶Si層界面の第1種導電型不純物の濃度が、ベース
−コレクタ接合のSiGe層/単結晶Si層界面と比較
して1.5倍以上高くなっていることを特徴とするバイ
ポーラトランジスタ。
2. A multi-layered film including at least a polycrystalline Si film for drawing a base of a second conductivity type having an opening formed thereon and an insulating film on a first emitter of the first conductivity type, and an opening formed in the opening. On both sides of non-doped or low impurity concentration S
A collector-top bipolar transistor having a second-conductivity-type SiGe base layer sandwiched between iGe layers and having a collector layer made of at least a first-conductivity-type single-crystal Si layer on the SiGe base layer, An upper surface of the Si emitter layer directly below the collector opening region has a higher impurity concentration than an upper surface of the Si emitter layer in a region outside the opening of the polycrystalline Si film for leading out the second conductivity type base; At least immediately below the collector opening region, the concentration of the first conductivity type impurity at the interface between the SiGe layer and the single-crystal Si layer at the emitter-base junction is 1 compared with the concentration at the interface between the SiGe layer and the single-crystal Si layer at the base-collector junction. A bipolar transistor characterized by being at least five times as high.
【請求項3】 請求項2に記載のバイポーラトランジス
タであって、前記第2種導電型ベース引き出し用多結晶
Si膜開口部領域直下のSiエミッタ層上面が本開口部
外側領域直下のSiエミッタ層上面よりも高不純物濃度
となっていることを特徴とするバイポーラトランジス
タ。
3. The bipolar transistor according to claim 2, wherein the upper surface of the Si emitter layer immediately below the opening region of the polycrystalline Si film for leading out the second type conductivity base is directly below the outer region of the main opening. A bipolar transistor having a higher impurity concentration than an upper surface.
【請求項4】 請求項3に記載のバイポーラトランジス
タであって、前記コレクタ開口部領域直下のSiエミッ
タ層上面が、前記コレクタ開口部の外側でかつ前記第2
種導電型ベース引き出し用多結晶Si膜開口部領域直下
のSiエミッタ層上面よりも高不純物濃度となっている
ことを特徴とするバイポーラトランジスタ。
4. The bipolar transistor according to claim 3, wherein the upper surface of the Si emitter layer immediately below the collector opening region is outside the collector opening and the second opening.
A bipolar transistor having a higher impurity concentration than the upper surface of a Si emitter layer immediately below an opening region of a polycrystalline Si film for drawing a base of a seed conductivity type.
【請求項5】 第1種導電型Siコレクタ層上に、開口
部が形成された少なくとも第2種導電型ベース引き出し
用多結晶Si膜と絶縁膜とを含む多層膜を有し、かつそ
の開口部に両側をノンドープもしくは低不純物濃度のS
iとGeの混晶(SiGe)層に挟まれた第2種導電型
のSiGeベース層を有し、その単結晶SiGeベース
層上に第1種導電型単結晶Si層でかつ下層の不純物濃
度が5×1019[atoms/cm3]以下の低不純物濃度層と
上層の不純物濃度が5×1019[atoms/cm3]以上の高
不純物濃度層との積層からなるエミッタ層を有するエミ
ッタトップ型バイポーラトランジスタであって、 エミッタ開口部領域直下の低不純物濃度エミッタ層の方
がエミッタ開口部領域の外側の低不純物濃度エミッタ層
と比較して高不純物濃度となっており、かつ、少なくと
もエミッタ開口部領域直下において、エミッタ−ベース
接合のSiGe層/単結晶Si層界面の第1種導電型不
純物濃度が、ベース−コレクタ接合のSiGe層/単結
晶Si層界面と比較して1.5倍以上高くなっているこ
とを特徴とするバイポーラトランジスタ。
5. A multi-layered film including at least a polycrystalline Si film for extracting a base of a second conductivity type having an opening formed thereon and an insulating film on a first conductivity type Si collector layer, and the opening On both sides of non-doped or low impurity concentration S
a second conductivity type SiGe base layer sandwiched between a mixed crystal (SiGe) layer of i and Ge, and a first conductivity type single crystal Si layer on the single crystal SiGe base layer and an impurity concentration of a lower layer emitter top having an emitter layer but having a laminated between 5 × 10 19 [atoms / cm 3] or less of the low impurity concentration layer and the impurity concentration of the upper layer is 5 × 10 19 [atoms / cm 3] or more high impurity concentration layer -Type bipolar transistor, wherein the low impurity concentration emitter layer immediately below the emitter opening region has a higher impurity concentration than the low impurity concentration emitter layer outside the emitter opening region, and at least the emitter opening Immediately below the partial region, the first-conductivity-type impurity concentration at the interface between the SiGe layer and the single-crystal Si layer at the emitter-base junction is 1 compared to the concentration at the interface between the SiGe layer and the single-crystal Si layer at the base-collector junction. Bipolar transistor, characterized in that it has increased more than five times.
【請求項6】 第1種導電型Siエミッタ層上に、開口
部が形成された少なくとも第2種導電型ベース引き出し
用多結晶Si膜と絶縁膜とを含む多層膜を有し、かつそ
の開口部の第2種導電型ベース引き出し用多結晶Si膜
の側壁に絶縁膜を有し、かつその開口部に上下をノンド
ープもしくは低不純物濃度のSiとGeの混晶(SiG
e)層に挟まれた第2種導電型のSiGeベース層と、
そのSiGeベース層上に少なくとも第1種導電型単結
晶Si層からなるコレクタ層を有するコレクタトップ型
バイポーラトランジスタであって、 前記第1種導電型単結晶Siコレクタ層の上面が前記ベ
ース引き出し用多結晶Si膜側壁の絶縁膜の下端よりも
上に位置していることを特徴とするバイポーラトランジ
スタ。
6. A multi-layer film including an insulating film and at least a second-conductivity-type base-leading polycrystalline Si film having an opening formed on the first-conductivity-type Si emitter layer, and the opening A second-conductivity-type base-extracting polycrystalline Si film having an insulating film on the side wall thereof, and a non-doped or low-impurity-concentration mixed crystal of Si and Ge (SiG
e) a second conductivity type SiGe base layer sandwiched between the layers;
A collector top type bipolar transistor having at least a collector layer of a first-type single-crystal Si layer on the SiGe base layer, wherein an upper surface of the first-type single-crystal Si collector layer has a base-outgoing multi-layer. A bipolar transistor, which is located above a lower end of an insulating film on a side wall of a crystalline Si film.
【請求項7】 第1種導電型Siコレクタ層上に、開口
部が形成された少なくとも第2種導電型ベース引き出し
用多結晶Si膜と絶縁膜とを含む多層膜を有し、かつそ
の開口部の第2種導電型ベース引き出し用多結晶Si膜
の側壁に絶縁膜を有し、かつその開口部に上下をノンド
ープもしくは低不純物濃度のSiとGeの混晶(SiG
e)層に挟まれた第2種導電型のSiGeベース層と、
そのSiGeベース層上に少なくとも第1種導電型単結
晶Si層からなるエミッタ層を有するエミッタトップ型
バイポーラトランジスタであって、 前記第1種導電型単結晶Siエミッタ層の上面が前記ベ
ース引き出し用多結晶Si膜側壁の絶縁膜の下端よりも
上に位置していることを特徴とするバイポーラトランジ
スタ。
7. A multi-layered film including an insulating film and at least a second-conductivity-type base drawing polycrystalline Si film having an opening formed on the first-conductivity-type Si collector layer. A second-conductivity-type base-extracting polycrystalline Si film having an insulating film on the side wall thereof, and a non-doped or low-impurity-concentration mixed crystal of Si and Ge (SiG
e) a second conductivity type SiGe base layer sandwiched between the layers;
An emitter-top type bipolar transistor having at least an emitter layer of a first-conductivity-type single-crystal Si layer on the SiGe base layer, wherein an upper surface of the first-conductivity-type single-crystal Si emitter layer has a base leading-out polycrystalline silicon layer. A bipolar transistor, which is located above a lower end of an insulating film on a side wall of a crystalline Si film.
【請求項8】 請求項7に記載のエミッタトップ型バイ
ポーラトランジスタであって、前記第2種導電型のSi
Geベース層上のSi層のうち、エミッタ開口部領域が
それ以外の領域と比較して薄くなっていることを特徴と
するバイポーラトランジスタ。
8. The emitter top type bipolar transistor according to claim 7, wherein said second type conductivity type Si transistor
A bipolar transistor, wherein an emitter opening region of a Si layer on a Ge base layer is thinner than other regions.
【請求項9】 請求項1に記載の半導体装置であって、
前記コレクタトップ型バイポーラトランジスタが請求項
2もしくは請求項3もしくは請求項4もしくは請求項6
に記載のバイポーラトランジスタであり、前記エミッタ
トップ型トランジスタが請求項5もしくは請求項7もし
くは請求項8に記載のバイポーラトランジスタであるこ
とを特徴とする半導体装置。
9. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
7. The collector top type bipolar transistor according to claim 2, 3 or 4, or 6.
9. The semiconductor device according to claim 5, wherein the emitter-top transistor is the bipolar transistor according to claim 5, 7, or 8.
【請求項10】 請求項1に記載の半導体装置であっ
て、前記コレクタトップ型バイポーラトランジスタが請
求項2もしくは請求項3もしくは請求項4もしくは請求
項6に記載のバイポーラトランジスタであることを特徴
とする半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 1, wherein said collector top type bipolar transistor is the bipolar transistor according to claim 2, claim 3, claim 4, claim 4, or claim 6. Semiconductor device.
【請求項11】 請求項1もしくは請求項9もしくは請
求項10に記載の半導体装置の製造方法であって、コレ
クタトップ型トランジスタとエミッタトップ型トランジ
スタの両方のSiGeベース層を同時に形成する工程
と、コレクタトップ型トランジスタの真性領域とエミッ
タトップ型トランジスタの真性領域のそれぞれのエミッ
タ部分にイオン打ち込みにより第1種導電型不純物を導
入する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方
法。
11. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein the step of simultaneously forming the SiGe base layers of both the collector top type transistor and the emitter top type transistor, A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: introducing a first conductivity type impurity by ion implantation into respective emitter portions of an intrinsic region of a collector top transistor and an intrinsic region of an emitter top transistor.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100358307B1 (en) * 2001-01-10 2002-10-25 주식회사 케이이씨 HBT(Hetero-Bipolar Transistor) device
KR100394747B1 (en) * 2001-08-27 2003-08-14 주식회사 케이이씨 Hetero-Bipolar Transistor device

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