JPH11283993A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH11283993A JPH11283993A JP8578898A JP8578898A JPH11283993A JP H11283993 A JPH11283993 A JP H11283993A JP 8578898 A JP8578898 A JP 8578898A JP 8578898 A JP8578898 A JP 8578898A JP H11283993 A JPH11283993 A JP H11283993A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】エミッタ、ベース間のｐｎ接合における漏れ電
流を抑え、効果的に注入効率を高めることができるた
め、より高い電流増幅率を有するとトラジスタが得られ
るとともに、コスト低減を図ることができる。 【解決手段】真空容器あるいは不活性ガス雰囲気で充満
させた容器中に、半導体基板あるいは半導体膜を堆積さ
せた固体基板を配置し、前記基板を加熱しながら前記容
器中にシリコン化合物ガスを導入すると同時に燐化合物
ガスあるいはほう素化合物ガスを前記容器中に導入し、
前記基板上にｎ型層，ｐ型層及びｎ型層のｎｐｎ３層構
造のバイポーラトランジスタを製作することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
流を抑え、効果的に注入効率を高めることができるた
め、より高い電流増幅率を有するとトラジスタが得られ
るとともに、コスト低減を図ることができる。 【解決手段】真空容器あるいは不活性ガス雰囲気で充満
させた容器中に、半導体基板あるいは半導体膜を堆積さ
せた固体基板を配置し、前記基板を加熱しながら前記容
器中にシリコン化合物ガスを導入すると同時に燐化合物
ガスあるいはほう素化合物ガスを前記容器中に導入し、
前記基板上にｎ型層，ｐ型層及びｎ型層のｎｐｎ３層構
造のバイポーラトランジスタを製作することを特徴とす
る半導体装置の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の製造方
法に関し、特に半導体を用いた電子装置の部品形成、と
りわけ集積回路やトランジスタの作製に用いる半導体装
置の製造方法に関する。
法に関し、特に半導体を用いた電子装置の部品形成、と
りわけ集積回路やトランジスタの作製に用いる半導体装
置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、シリコンのバイポーラトランジス
タを作製する方法として、気相成長法が使用されてき
た。この方法について、図１にその原理図を示す。図中
の符番１真空容器を示す。この真空容器１内の底部には
基板加熱台支持具２が配置され、この支持具２の上に基
板加熱台３を介してシリコン基板４が載置されている。
前記真空容器１には、原料ガス供給管５やガス排気管６
が取り付けられている。
タを作製する方法として、気相成長法が使用されてき
た。この方法について、図１にその原理図を示す。図中
の符番１真空容器を示す。この真空容器１内の底部には
基板加熱台支持具２が配置され、この支持具２の上に基
板加熱台３を介してシリコン基板４が載置されている。
前記真空容器１には、原料ガス供給管５やガス排気管６
が取り付けられている。
【０００３】前記方法は、真空容器（あるいは水素やヘ
リウムなどの不活性ガス雰囲気で充満された容器）１中
にシリコン化合物ガス、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）やジ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を導入し、そのガスに燐化合物ガ
スであるフォスフィンやホウ素化合物ガスであるジボラ
ン（Ｂ2 Ｈ6 ）などを微量添加して、同時に容器内に配
置された基板４を加熱することで、基板４上にｐ型ある
いはｎ型のシリコン膜を成膜させる方法である。この方
法において、ドーピングが可能であり、シリコン化合物
ガスに燐化合物ガスを添加した場合、成膜はｎ型とな
る。一方、シリコン化合物ガスにホウ素化合物ガスを添
加させた場合は、成膜はｐ型となる。従って、成膜中に
添加ガスを燐化合物ガス、ホウ素化合物ガス、燐化合物
ガスと順次切り替えることで、図２のように、シリコン
基板４上にｎ型シリコン膜７，ｐ型シリコン膜８及びｎ
型シリコン膜９を順次形成したｎｐｎ型の３層構造のト
ランジスタ基体が作製できる。
リウムなどの不活性ガス雰囲気で充満された容器）１中
にシリコン化合物ガス、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）やジ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を導入し、そのガスに燐化合物ガ
スであるフォスフィンやホウ素化合物ガスであるジボラ
ン（Ｂ2 Ｈ6 ）などを微量添加して、同時に容器内に配
置された基板４を加熱することで、基板４上にｐ型ある
いはｎ型のシリコン膜を成膜させる方法である。この方
法において、ドーピングが可能であり、シリコン化合物
ガスに燐化合物ガスを添加した場合、成膜はｎ型とな
る。一方、シリコン化合物ガスにホウ素化合物ガスを添
加させた場合は、成膜はｐ型となる。従って、成膜中に
添加ガスを燐化合物ガス、ホウ素化合物ガス、燐化合物
ガスと順次切り替えることで、図２のように、シリコン
基板４上にｎ型シリコン膜７，ｐ型シリコン膜８及びｎ
型シリコン膜９を順次形成したｎｐｎ型の３層構造のト
ランジスタ基体が作製できる。
【０００４】そして、前記各膜７〜９に加工等を施すこ
とで、それぞれの膜にコレクタ電極10，ベース電極11及
びエミッタ電極12をつけて図３のような構造とすること
で、バイポーラトランジスタが作製される。この方法は
同一の装置内でｎ型膜とｐ型膜が原料ガスの切り替えに
より簡単に切り替えて成膜ができる。従って、ｐ型及び
ｎ型それぞれに専用の装置を必要とせず、低コストとい
う特長がある。また、添加ガスのガス濃度を可変するこ
とで任意の濃度で成膜できるため、トランジスタの性能
を自由に可変できるという利点を有している。一般的
に、トランジスタに求められる性能の一つに電流増幅率
がある。これは、ある一定電圧でエミッタとコレクタ間
に電圧を印加し、ベース電流（ＩB ）を流した時のベー
ス電流に対するコレクタ電流（Ｉc ）の比で、Ｉc ／Ｉ
B で表される。この値が高いほどトランジスタに付帯す
る制御回路の構成が簡便になるため、より高い数値が望
まれている。トランジスタの電流増幅率を上げるために
は、エミッタとなるｎ型膜でドーピングされる燐の濃度
をベースにドーピングされているホウ素の濃度に比べ
て、より高濃度にする必要がある。
とで、それぞれの膜にコレクタ電極10，ベース電極11及
びエミッタ電極12をつけて図３のような構造とすること
で、バイポーラトランジスタが作製される。この方法は
同一の装置内でｎ型膜とｐ型膜が原料ガスの切り替えに
より簡単に切り替えて成膜ができる。従って、ｐ型及び
ｎ型それぞれに専用の装置を必要とせず、低コストとい
う特長がある。また、添加ガスのガス濃度を可変するこ
とで任意の濃度で成膜できるため、トランジスタの性能
を自由に可変できるという利点を有している。一般的
に、トランジスタに求められる性能の一つに電流増幅率
がある。これは、ある一定電圧でエミッタとコレクタ間
に電圧を印加し、ベース電流（ＩB ）を流した時のベー
ス電流に対するコレクタ電流（Ｉc ）の比で、Ｉc ／Ｉ
B で表される。この値が高いほどトランジスタに付帯す
る制御回路の構成が簡便になるため、より高い数値が望
まれている。トランジスタの電流増幅率を上げるために
は、エミッタとなるｎ型膜でドーピングされる燐の濃度
をベースにドーピングされているホウ素の濃度に比べ
て、より高濃度にする必要がある。
【０００５】高濃度にすることでエミッタ層内の空乏層
とそうでない部分との境界（以降、空乏層境界と称す）
でキャリアの濃度があげられ、エミッタからベースへの
キャリアの注入効率を増加させることができる。注入効
率（α）と電流増幅率（β）との関係は、ベースの幅が
１．０μｍ以下と小さいときには、概ねβ＝１／（１−
α）となり、即ち注入効率を増加させることが電流増幅
率を高めるのに有効である。
とそうでない部分との境界（以降、空乏層境界と称す）
でキャリアの濃度があげられ、エミッタからベースへの
キャリアの注入効率を増加させることができる。注入効
率（α）と電流増幅率（β）との関係は、ベースの幅が
１．０μｍ以下と小さいときには、概ねβ＝１／（１−
α）となり、即ち注入効率を増加させることが電流増幅
率を高めるのに有効である。
【０００６】このためにベースのホウ素濃度を低濃度に
することは、エミッタとコレクタ間の耐電圧が損なわれ
るので望ましくない。一般的に１×１０17ａｔｍ／ｃｍ
3 以下に下げることができない。従って、エミッタ中の
燐の濃度を１×１０19〜１×１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3 程
度で、できる限り高濃度にする必要がある。このときの
典型的な濃度分布を図４に示した。図４において、横軸
は表面からの深さ（μｍ）を示し、縦軸は膜中のドーピ
ング濃度（ａｔｏｍ／ｃｍ3 ）を示す。図４から分かる
ように、燐の濃度分布はエミッタ，コレクタ，ベースの
順に低くなり、ホウ素の濃度分布はベースでエミッタ，
コレクタよりも高くなっている。
することは、エミッタとコレクタ間の耐電圧が損なわれ
るので望ましくない。一般的に１×１０17ａｔｍ／ｃｍ
3 以下に下げることができない。従って、エミッタ中の
燐の濃度を１×１０19〜１×１０20ａｔｏｍ／ｃｍ3 程
度で、できる限り高濃度にする必要がある。このときの
典型的な濃度分布を図４に示した。図４において、横軸
は表面からの深さ（μｍ）を示し、縦軸は膜中のドーピ
ング濃度（ａｔｏｍ／ｃｍ3 ）を示す。図４から分かる
ように、燐の濃度分布はエミッタ，コレクタ，ベースの
順に低くなり、ホウ素の濃度分布はベースでエミッタ，
コレクタよりも高くなっている。
【０００７】このようなｎ型エミッタ層での高燐濃度を
上記の気相成長法で達成するためには、エミッタ成膜中
に燐化合物のシリコン化合物ガスに対する比率を増加さ
せればよいが、燐の膜中濃度が５×１０18ａｔｏｍ／ｃ
ｍ3 以上になると、成膜中に欠陥が高濃度で発生するた
め、これをトランジスタとして加工した場合、エミッタ
とベース間の漏れ電流が発生し、電流増幅率はかえって
低下してしまう。従って、気相成長法のみでトランジス
タを形成した場合、高電流増幅率を有するトランジスタ
を作製することは不可能であった。
上記の気相成長法で達成するためには、エミッタ成膜中
に燐化合物のシリコン化合物ガスに対する比率を増加さ
せればよいが、燐の膜中濃度が５×１０18ａｔｏｍ／ｃ
ｍ3 以上になると、成膜中に欠陥が高濃度で発生するた
め、これをトランジスタとして加工した場合、エミッタ
とベース間の漏れ電流が発生し、電流増幅率はかえって
低下してしまう。従って、気相成長法のみでトランジス
タを形成した場合、高電流増幅率を有するトランジスタ
を作製することは不可能であった。
【０００８】また、このような高濃度を達成するため、
気相成長時に膜内の燐の濃度を５×１０18ａｔｏｍ／ｃ
ｍ3 以下に抑え、その後イオン打ち込み法や熱拡散法等
で、膜内の燐濃度を１０19ａｔｏｍ／ｃｍ3 以上に高め
る方法があるが、この方法では必要となる装置が増え、
時間もかかり、トランジスタのコストが増大するという
問題があった。
気相成長時に膜内の燐の濃度を５×１０18ａｔｏｍ／ｃ
ｍ3 以下に抑え、その後イオン打ち込み法や熱拡散法等
で、膜内の燐濃度を１０19ａｔｏｍ／ｃｍ3 以上に高め
る方法があるが、この方法では必要となる装置が増え、
時間もかかり、トランジスタのコストが増大するという
問題があった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
を考慮してなされたもので、気相成長法のみで光電流増
幅率を有するバイポーラトランジスタを製作できる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
を考慮してなされたもので、気相成長法のみで光電流増
幅率を有するバイポーラトランジスタを製作できる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】また、本発明は、一方のｎ型層はエミッタ
層でかつｐ型層はベース層であり、このベース層に接す
るエミッタ層中の空乏層の領域の燐の濃度が低くなるよ
うにベース層付近とそれ以外の領域で燐濃度に差をつけ
ることにより、空乏層内の欠陥を充分抑制するととも
に、エミッタ層内の空乏層境界でのキャリア濃度を高め
て、もってより高い電流増幅率を有する半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
層でかつｐ型層はベース層であり、このベース層に接す
るエミッタ層中の空乏層の領域の燐の濃度が低くなるよ
うにベース層付近とそれ以外の領域で燐濃度に差をつけ
ることにより、空乏層内の欠陥を充分抑制するととも
に、エミッタ層内の空乏層境界でのキャリア濃度を高め
て、もってより高い電流増幅率を有する半導体装置の製
造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、真空容器ある
いは不活性ガス雰囲気で充満させた容器中に、半導体基
板あるいは半導体膜を堆積させた固体基板を配置し、前
記基板を加熱しながら前記容器中にシリコン化合物ガス
を導入すると同時に燐化合物ガスあるいはほう素化合物
ガスを前記容器中に導入し、前記基板上にｎ型層，ｐ型
層及びｎ型層のｎｐｎ３層構造のバイポーラトランジス
タを製作することを特徴とする半導体装置の製造方法で
ある。
いは不活性ガス雰囲気で充満させた容器中に、半導体基
板あるいは半導体膜を堆積させた固体基板を配置し、前
記基板を加熱しながら前記容器中にシリコン化合物ガス
を導入すると同時に燐化合物ガスあるいはほう素化合物
ガスを前記容器中に導入し、前記基板上にｎ型層，ｐ型
層及びｎ型層のｎｐｎ３層構造のバイポーラトランジス
タを製作することを特徴とする半導体装置の製造方法で
ある。
【００１２】本発明において、一方のｎ型層はエミッタ
層でかつｐ型層はベース層とし、このベース層に接する
エミッタ中の空乏層の領域の燐の濃度が低くなるように
ベース層付近とそれ以外の領域で燐濃度に差をつけるこ
とが好ましい。
層でかつｐ型層はベース層とし、このベース層に接する
エミッタ中の空乏層の領域の燐の濃度が低くなるように
ベース層付近とそれ以外の領域で燐濃度に差をつけるこ
とが好ましい。
【００１３】本発明において、半導体基板としては、例
えばシリコン基板が挙げられる。また、半導体膜を堆積
させた固体基板としては、例えばサファイア上にシリコ
ン層を形成した基板が挙げられる。
えばシリコン基板が挙げられる。また、半導体膜を堆積
させた固体基板としては、例えばサファイア上にシリコ
ン層を形成した基板が挙げられる。
【００１４】本発明において、不活性ガスとしては、例
えばＡｒガスが挙げられる。 ［作用］本発明による作用効果は、次の通りである。エ
ミッタ層とベース層に接する付近ではｐｎ接合が形成さ
れ、その接合部分で空乏層が発生する。この空乏層内に
欠陥が存在すると、これがエミッタとベース間の漏れ電
流となる。従って、この中での燐のドーピング濃度を５
×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3 以下とすることで、空乏層内
の欠陥の発生を抑える。その結果、ｐｎ接合の漏れ電流
を抑え、電流増幅率の劣化を防止できる。また、それ以
外の部分を５×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3 以上の高濃度と
することで、エミッタ層内の空乏層境界においてキャリ
ア密度が増加し、注入効率を上げることができる。
えばＡｒガスが挙げられる。 ［作用］本発明による作用効果は、次の通りである。エ
ミッタ層とベース層に接する付近ではｐｎ接合が形成さ
れ、その接合部分で空乏層が発生する。この空乏層内に
欠陥が存在すると、これがエミッタとベース間の漏れ電
流となる。従って、この中での燐のドーピング濃度を５
×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3 以下とすることで、空乏層内
の欠陥の発生を抑える。その結果、ｐｎ接合の漏れ電流
を抑え、電流増幅率の劣化を防止できる。また、それ以
外の部分を５×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3 以上の高濃度と
することで、エミッタ層内の空乏層境界においてキャリ
ア密度が増加し、注入効率を上げることができる。
【００１５】即ち、本発明によれば、漏れ電流による電
流が増幅率低下を起こすことなく、ドーピング濃度増加
による電流増幅率の拡大を図ることができる。本発明方
法において、ドーピング濃度が低いところと高いところ
の境界（以降、ドーピング境界と称す）と空乏層境界と
は完全に一致させる必要はない。空乏層内が完全に低ド
ーピング濃度領域に入るようにドーピング境界とは完全
に一致させる必要はない。
流が増幅率低下を起こすことなく、ドーピング濃度増加
による電流増幅率の拡大を図ることができる。本発明方
法において、ドーピング濃度が低いところと高いところ
の境界（以降、ドーピング境界と称す）と空乏層境界と
は完全に一致させる必要はない。空乏層内が完全に低ド
ーピング濃度領域に入るようにドーピング境界とは完全
に一致させる必要はない。
【００１６】なお、空乏層内が完全に低ドーピング濃度
領域に入るようにドーピング境界を空乏層境界に対して
非空乏層側にずらしてもかまわない。それは高ドーピン
グ領域のキャリアが拡散して空乏層境界まで達するの
で、ある程度両境界が近接していれば、空乏層境界での
キャリア密度を高めることができ、注入効率を上げるこ
とができるからである。空乏層境界とドーピング境界と
のずれは５．０μｍ以下であれば、上記の効果は十分に
期待できる。
領域に入るようにドーピング境界を空乏層境界に対して
非空乏層側にずらしてもかまわない。それは高ドーピン
グ領域のキャリアが拡散して空乏層境界まで達するの
で、ある程度両境界が近接していれば、空乏層境界での
キャリア密度を高めることができ、注入効率を上げるこ
とができるからである。空乏層境界とドーピング境界と
のずれは５．０μｍ以下であれば、上記の効果は十分に
期待できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して説明する。図５（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係
るバイポーラトランジスタを示し、図５（Ａ）は平面
図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を
示す。
参照して説明する。図５（Ａ），（Ｂ）は、本発明に係
るバイポーラトランジスタを示し、図５（Ａ）は平面
図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を
示す。
【００１８】図中の符番21は、例えば１．５ｍｍ×１．
５ｍｍのシリコン基板を示す。このシリコン基板21上に
は、厚さ１．０μｍのコレクタ層（ｎ型層）22、櫛型状
の厚さ０．４μｍのベース層（ｐ型層）23及び櫛型状の
厚さ０．６μｍのエミッタ層（ｎ型層）24が順次形成さ
れている。また、前記シリコン基板21上には、環状のコ
レクタ電極25が形成されている。前記ベース層23上には
櫛型状のベース電極26が形成されている。前記エミッタ
層24上には、櫛型状のエミッタ電極27が形成されてい
る。
５ｍｍのシリコン基板を示す。このシリコン基板21上に
は、厚さ１．０μｍのコレクタ層（ｎ型層）22、櫛型状
の厚さ０．４μｍのベース層（ｐ型層）23及び櫛型状の
厚さ０．６μｍのエミッタ層（ｎ型層）24が順次形成さ
れている。また、前記シリコン基板21上には、環状のコ
レクタ電極25が形成されている。前記ベース層23上には
櫛型状のベース電極26が形成されている。前記エミッタ
層24上には、櫛型状のエミッタ電極27が形成されてい
る。
【００１９】こうした構成のバイポーラトランジスタ
は、図１のような製造装置を用いて次のようにして製造
する。即ち、まず、真空容器１中にシリコン基板21を配
置し、このシリコン基板21を加熱しながら前記真空容器
１中にシリコン化合物ガスとしてのＳｉ2 Ｈ6 を導入
し、これと同時に燐化合物ガスとしてのＰＨ3 、ほう素
化合物ガスとしてのＢ2 Ｈ6 を前記真空容器１中に導入
し、前記シリコン基板21上にエミッタ層24，ベース層25
及びコレクタ層26のｎｐｎ３層構造のバイポーラトラン
ジスタを製作した。
は、図１のような製造装置を用いて次のようにして製造
する。即ち、まず、真空容器１中にシリコン基板21を配
置し、このシリコン基板21を加熱しながら前記真空容器
１中にシリコン化合物ガスとしてのＳｉ2 Ｈ6 を導入
し、これと同時に燐化合物ガスとしてのＰＨ3 、ほう素
化合物ガスとしてのＢ2 Ｈ6 を前記真空容器１中に導入
し、前記シリコン基板21上にエミッタ層24，ベース層25
及びコレクタ層26のｎｐｎ３層構造のバイポーラトラン
ジスタを製作した。
【００２０】図６は、本発明を用いて試作したトランジ
スタにおける、エミッタ層、ベース層、コレクタ層の各
層の燐及びホウ素の濃度の深さ分布を示す特性図であ
る。本発明のトランジスタにおけるエミッタ層の燐のド
ープ濃度はベースとエミッタの接合面から０．１μｍ以
内の範囲で１×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3 に抑え、それ以
外の部分は２×１０19ａｔｏｍ／ｃｍ3 とした。
スタにおける、エミッタ層、ベース層、コレクタ層の各
層の燐及びホウ素の濃度の深さ分布を示す特性図であ
る。本発明のトランジスタにおけるエミッタ層の燐のド
ープ濃度はベースとエミッタの接合面から０．１μｍ以
内の範囲で１×１０18ａｔｏｍ／ｃｍ3 に抑え、それ以
外の部分は２×１０19ａｔｏｍ／ｃｍ3 とした。
【００２１】エミッタ層内のベース層に近接する部分に
発生する空乏層幅は約０．０１μｍ程度であり、近接部
から０．１μｍ以内を低濃度としたことで、十分空乏層
内の欠陥を抑えることができる。また、それ以外の部分
を高濃度としたことで、この領域に充満している電子、
即ちキャリアが空乏層境界に拡散するため、エミッタ層
内の空乏層境界でのキャリア濃度を高めることができ
る。
発生する空乏層幅は約０．０１μｍ程度であり、近接部
から０．１μｍ以内を低濃度としたことで、十分空乏層
内の欠陥を抑えることができる。また、それ以外の部分
を高濃度としたことで、この領域に充満している電子、
即ちキャリアが空乏層境界に拡散するため、エミッタ層
内の空乏層境界でのキャリア濃度を高めることができ
る。
【００２２】その結果、エミッタからベースへの注入効
率が増加し、電流増幅率を増加させることができる。こ
の濃度分布で試作したトランジスタの電流増幅率はコレ
クタ電流として０．４Ａのとき、２５となった。エミッ
タとベース間のｐｎ接合における、順方向電流（Ｉf ）
と逆方向電流（Ｉr ）の比Ｉf ／Ｉr である整流比は
１．５Ｖバイアス時１×１０5 となった。
率が増加し、電流増幅率を増加させることができる。こ
の濃度分布で試作したトランジスタの電流増幅率はコレ
クタ電流として０．４Ａのとき、２５となった。エミッ
タとベース間のｐｎ接合における、順方向電流（Ｉf ）
と逆方向電流（Ｉr ）の比Ｉf ／Ｉr である整流比は
１．５Ｖバイアス時１×１０5 となった。
【００２３】一方、比較として本発明を用いずに、エミ
ッタのドープ濃度を、２×１０19ａｔｏｍ／ｃｍ3 一定
として、キャリアの注入効率を高める設計とし、試作を
行った。このときのエミッタ、ベース、コレクタ各層の
燐とホウ素の濃度分布を図７に示す。その結果、得られ
た電流増幅率はコレクタ電流０．４Ａの時で０．１と低
下した。
ッタのドープ濃度を、２×１０19ａｔｏｍ／ｃｍ3 一定
として、キャリアの注入効率を高める設計とし、試作を
行った。このときのエミッタ、ベース、コレクタ各層の
燐とホウ素の濃度分布を図７に示す。その結果、得られ
た電流増幅率はコレクタ電流０．４Ａの時で０．１と低
下した。
【００２４】また、エミッタとベース間のｐｎ接合の整
流比は１．５Ｖバイアス時で１．５と、本発明を用いた
場合と比べ小さくなった。これは、ｐｎ接合の漏れ電流
が高くなったことによる。この場合、エミッタの空乏層
内に高濃度で燐がドーピングされていて、その部分で欠
陥が発生し、その結果漏れ電流が増加した。エミッタ層
内での空乏層境界でのキャリア密度が増加したことによ
る注入効率改善により、電流増幅率の増加効果があるは
ずであるが、漏れ電流のため電流増幅率は本発明使用時
に比べ２５０分の１に低下している。
流比は１．５Ｖバイアス時で１．５と、本発明を用いた
場合と比べ小さくなった。これは、ｐｎ接合の漏れ電流
が高くなったことによる。この場合、エミッタの空乏層
内に高濃度で燐がドーピングされていて、その部分で欠
陥が発生し、その結果漏れ電流が増加した。エミッタ層
内での空乏層境界でのキャリア密度が増加したことによ
る注入効率改善により、電流増幅率の増加効果があるは
ずであるが、漏れ電流のため電流増幅率は本発明使用時
に比べ２５０分の１に低下している。
【００２５】更に、もう一つの比較例として、エミッタ
層内の空乏層内の欠陥を抑え漏れ電流を減少させるため
に、エミッタ層内の燐のドープ濃度を１×１０18ａｔｏ
ｍ／ｃｍ3 一定として、トランジスタの試作を行ってみ
た。このときのエミッタ、ベース、コレクタ各層の燐と
ホウ素の濃度分布を図８に示す。
層内の空乏層内の欠陥を抑え漏れ電流を減少させるため
に、エミッタ層内の燐のドープ濃度を１×１０18ａｔｏ
ｍ／ｃｍ3 一定として、トランジスタの試作を行ってみ
た。このときのエミッタ、ベース、コレクタ各層の燐と
ホウ素の濃度分布を図８に示す。
【００２６】このときの得られた電流増幅率は、コレク
タ電流０．４Ａ時で、３．３となった。また、エミッタ
・ベース間のｐｎ接合の整流比は１×１０5 となった。
この場合、漏れ電流は低く抑えられ電流増幅率の劣化は
ないが、エミッタ層内の空乏層境界でのキャリア密度が
高められず、従って電流増幅率が本発明使用時に比べ低
くなる。
タ電流０．４Ａ時で、３．３となった。また、エミッタ
・ベース間のｐｎ接合の整流比は１×１０5 となった。
この場合、漏れ電流は低く抑えられ電流増幅率の劣化は
ないが、エミッタ層内の空乏層境界でのキャリア密度が
高められず、従って電流増幅率が本発明使用時に比べ低
くなる。
【００２７】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、エ
ミッタ、ベース間のｐｎ接合における漏れ電流を抑え、
効果的に注入効率を高めることができるため、より高い
電流増幅率を有するとトラジスタが得られる。従来技術
ではこのような高電流増幅率トランジスタを得るため、
気相成長終了後に、エミッタ層内のイオン打ち込みや拡
散の工程が必要となり、装置コストや時間がかかるた
め、最終的にトランジスタを完成させるときのコストが
高くなるという問題があった。本発明によれば、そのよ
うなコストを回避することができる。
ミッタ、ベース間のｐｎ接合における漏れ電流を抑え、
効果的に注入効率を高めることができるため、より高い
電流増幅率を有するとトラジスタが得られる。従来技術
ではこのような高電流増幅率トランジスタを得るため、
気相成長終了後に、エミッタ層内のイオン打ち込みや拡
散の工程が必要となり、装置コストや時間がかかるた
め、最終的にトランジスタを完成させるときのコストが
高くなるという問題があった。本発明によれば、そのよ
うなコストを回避することができる。
【図１】気相成長法の原理図。
【図２】気相成長法により作成したｎｐｎ型３層構造の
半導体基体。
半導体基体。
【図３】気相成長法により作成したｎｐｎ型バイポーラ
トランジスタの模式図。
トランジスタの模式図。
【図４】典型的なバイポーラトランジスタの燐及びホウ
素の濃度プロファイルを示す特性図。
素の濃度プロファイルを示す特性図。
【図５】本発明の一実施例に係るバイポーラトランジス
タの説明図。
タの説明図。
【図６】図５のバイポーラトランジスタのエミッタ層、
ベース層、コレクタ層各層の燐及びホウ素の濃度プロフ
ァイルを示す特性図。
ベース層、コレクタ層各層の燐及びホウ素の濃度プロフ
ァイルを示す特性図。
【図７】比較例に係るバイポーラトランジスタのエミッ
タ層、ベース層、コレクタ層各層の燐及びホウ素の濃度
プロファイルを示す特性図。
タ層、ベース層、コレクタ層各層の燐及びホウ素の濃度
プロファイルを示す特性図。
【図８】他の比較例に係るバイポーラトランジスタのエ
ミッタ層、ベース層、コレクタ層各層の燐及びホウ素の
濃度プロファイルを示す特性図。
ミッタ層、ベース層、コレクタ層各層の燐及びホウ素の
濃度プロファイルを示す特性図。
21…シリコン基板、 22…コレクタ層、 23…ベース層、 24…エミッタ層、 25…コレクタ電極、 26…ベース電極、 27…エミッタ電極。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年５月１９日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００３】前記方法は、真空容器（あるいは水素やヘ
リウムなどの不活性ガス雰囲気で充満された容器）１中
にシリコン化合物ガス、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）やジ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を導入し、そのガスに燐化合物ガ
スであるフォスフィン（ＰＨ3 ）やホウ素化合物ガスで
あるジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）などを微量添加して、同時に
容器内に配置された基板４を加熱することで、基板４上
にｐ型あるいはｎ型のシリコン膜を成膜させる方法であ
る。この方法において、ドーピングが可能であり、シリ
コン化合物ガスに燐化合物ガスを添加した場合、成膜は
ｎ型となる。一方、シリコン化合物ガスにホウ素化合物
ガスを添加させた場合は、成膜はｐ型となる。従って、
成膜中に添加ガスを燐化合物ガス、ホウ素化合物ガス、
燐化合物ガスと順次切り替えることで、図２のように、
シリコン基板４上にｎ型シリコン膜７，ｐ型シリコン膜
８及びｎ型シリコン膜９を順次形成したｎｐｎ型の３層
構造のトランジスタ基体が作製できる。
リウムなどの不活性ガス雰囲気で充満された容器）１中
にシリコン化合物ガス、例えばシラン（ＳｉＨ4 ）やジ
シラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）を導入し、そのガスに燐化合物ガ
スであるフォスフィン（ＰＨ3 ）やホウ素化合物ガスで
あるジボラン（Ｂ2 Ｈ6 ）などを微量添加して、同時に
容器内に配置された基板４を加熱することで、基板４上
にｐ型あるいはｎ型のシリコン膜を成膜させる方法であ
る。この方法において、ドーピングが可能であり、シリ
コン化合物ガスに燐化合物ガスを添加した場合、成膜は
ｎ型となる。一方、シリコン化合物ガスにホウ素化合物
ガスを添加させた場合は、成膜はｐ型となる。従って、
成膜中に添加ガスを燐化合物ガス、ホウ素化合物ガス、
燐化合物ガスと順次切り替えることで、図２のように、
シリコン基板４上にｎ型シリコン膜７，ｐ型シリコン膜
８及びｎ型シリコン膜９を順次形成したｎｐｎ型の３層
構造のトランジスタ基体が作製できる。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００７】このようなｎ型エミッタ層での高燐濃度を
上記の気相成長法で達成するためには、エミッタ成膜中
に燐化合物ガスのシリコン化合物ガスに対する比率を増
加させればよいが、燐の膜中濃度が５×１０18ａｔｏｍ
／ｃｍ3 以上になると、成膜中に欠陥が高濃度で発生す
るため、これをトランジスタとして加工した場合、エミ
ッタとベース間の漏れ電流が発生し、電流増幅率はかえ
って低下してしまう。従って、気相成長法のみでトラン
ジスタを形成した場合、高電流増幅率を有するトランジ
スタを作製することは不可能であった。
上記の気相成長法で達成するためには、エミッタ成膜中
に燐化合物ガスのシリコン化合物ガスに対する比率を増
加させればよいが、燐の膜中濃度が５×１０18ａｔｏｍ
／ｃｍ3 以上になると、成膜中に欠陥が高濃度で発生す
るため、これをトランジスタとして加工した場合、エミ
ッタとベース間の漏れ電流が発生し、電流増幅率はかえ
って低下してしまう。従って、気相成長法のみでトラン
ジスタを形成した場合、高電流増幅率を有するトランジ
スタを作製することは不可能であった。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこうした事情
を考慮してなされたもので、気相成長法のみで高電流増
幅率を有するバイポーラトランジスタを製作できる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
を考慮してなされたもので、気相成長法のみで高電流増
幅率を有するバイポーラトランジスタを製作できる半導
体装置の製造方法を提供することを目的とする。
Claims (2)
- 【請求項１】 真空容器あるいは不活性ガス雰囲気で充
満させた容器中に、半導体基板あるいは半導体膜を堆積
させた固体基板を配置し、前記基板を加熱しながら前記
容器中にシリコン化合物ガスを導入すると同時に燐化合
物ガスあるいはほう素化合物ガスを前記容器中に導入
し、前記基板上にｎ型層，ｐ型層及びｎ型層のｎｐｎ３
層構造のバイポーラトランジスタを製作することを特徴
とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 一方のｎ型層はエミッタ層でかつｐ型層
はベース層であり、このベース層に接するエミッタ層中
の空乏層の領域の燐の濃度が低くなるようにベース層付
近とそれ以外の領域で燐濃度に差をつけたことを特徴と
する請求項１記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8578898A JPH11283993A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8578898A JPH11283993A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11283993A true JPH11283993A (ja) | 1999-10-15 |
Family
ID=13868638
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8578898A Pending JPH11283993A (ja) | 1998-03-31 | 1998-03-31 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11283993A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153684A (ja) * | 2001-01-30 | 2008-07-03 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | シリコン・ゲルマニウム・バイポーラ・トランジスタの製造方法 |
-
1998
- 1998-03-31 JP JP8578898A patent/JPH11283993A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008153684A (ja) * | 2001-01-30 | 2008-07-03 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | シリコン・ゲルマニウム・バイポーラ・トランジスタの製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040106 |