JPS5868975A - 半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は特に高周波用バイポーラトランジスタの構造に
関する。

マイクロ波帯における半導体素子の性能に限界を与える
一つの要素として各電極間に存在する浮遊容量が挙げら
れる。特に、マイクロ波帯用バイポーラトランジスタに
ついて考えてみるど、通常；レクタが革盤となる構造を
有しているために、工ばツタ、ベース各電極とコレクタ
との間に絶縁用酸化膜を介してのＭＯ８容量が存在し、
それぞ・れ工ｔｙターコレクタ間、ペースーコレクタ間
浮遊容量としてバイポーラトランジスタの高周波領域に
おける電力利得、効率１安定性にかなりの悪影譬を及ぼ
している。

特に、近年マイクル波帯バイポーラトランジスタの高出
力化が進むにつれ、■トランジスタチップ上の各トラン
ジスタセル同志を接続するために、・トランジスタチッ
プ上に設けられる接続用電極の増加、および■ボンディ
ングワイヤ並びにボンディング点数増大に対処するため
のＮＴＣ自動ボンダー適用に際して、電極のポンディン
グパッド部の面積の増大、が必要となってきており、こ
のために上述のＭＯ８Ｏ８容量づく″電極間浮°遊容量
が、篩周波領域における特性を決定する重要なパラメー
ータとなりつつある。

、通常、こうしたＭＯ８容量を低減するために、電惨の
下に厚い酸化族を設けることが一般に行なわむでおり、
例えば第１図に示す構造が知られている。

第１図において、１は部厚い酸化膜であり、例えば選択
酸化法（ＬＯＣＯ８）と高圧酸化法とを組み合わせるこ
とにより形成さｎる。２は工ずツタ領域、３はペース領
域、４はコレクタ領域、５および５′、社それぞれエミ
ッタ引き出し電極及びボンディング用パッド部、そして
６および６′はペース引き出し電極及びボンディング用
パッド部である。第１図において、酸化膜１の厚さは出
来るだけ厚いことが高周波特性向上の見地からは望まれ
るが、逆に酸化膜１の厚さを増大するにつれて段差りが
増大し、マイクロ波トランジスタ特有の微細パターンを
形成することが困シとなる。このため、酸化膜１の厚さ
にも自ずと限界が存在し、それ程厚くすることは不可能
である。

上記欠点を改良した構造には、モンリシックＩＣにおい
て横方向の素子間分離に用いられるいわゆるアイソプレ
ニナ構造を応用したものが考えられる（第２（ｂ）（１
）。第２（ｂ）図においては、酸化膜１の上面と、エミ
ッタ領域２あるいはベース領域３の上面との段差が第１
図に示す構造よりも十分小さくすることが可能であり、
したがって上記欠点が除かれて酸化膜厚をかなり厚くす
ることが可能と考えられる。゛なお、この第２（ｂ）図
に示す構造を形成するためには、例えば第２（ａ）図に
示す様に、部厚い酸化膜１を形成しようとする領域のシ
リコンエピタキシャル層部を、シリコン窒化膜７及びフ
ォトレジ°スト８をマスクとしてイオンばリング法によ
シエ、テングして第２（ａ）図に示す構造にし、しかる
後にシリコン窃化膜７をマスクとして高圧酸化法を用い
て酸化膜領域ｌを形成することにより形成することが出
来る。

しかしながら第２（ｂ）図に示す構造においては、久に
述べた通常の製造方法で製造すると、第２（ａ）図に示
すＡ、Ｂ両部分に形成される熱酸化膜がぶつかり合って
第２（ｂ）図のＣで示す部分にはかなりの応力が生ずる
こととなる。その結果、その反作用としてペース・コレ
クタ接合が形成される領域に大きなひずみが生じ、その
ためにかなりの数の結晶欠陥を誘起する。この結果、接
合部リーク電流不良により歩留が低下することとなる。

この類１中ま、上述の発生機構から考えて、第２（ａ）
図に示−す角度θが小さくなる程顕著となることは明ら
かであ□す、そこで通常この歩留を上げるために角度θ
を大きく取ることが行なわれる。ところが角度θを大き
くとるにつｎて酸化膜ｌの第２（ｂ）図で示した隆起部
ｄが高くなるため、第１図の構造の際に述べたと同様の
理由から微細パターンの形感がｍ　；、５）Ｌ　＜□な
る。この傾向は酸化膜１の厚さが厚い程、また角度θが
大きい程強くなる。

そのため、第２図に示す構造においても歩留を考慮する
と酸化膜１の厚さをそれ程大きくすることが出来なくな
る。なお、こうした欠点をなくオため、第２（ｂ）図に
示す酸化膜隆起部ｄを無くするためのいくつかの製造方
法が提案されているが、いづれも複雑かつ安定性にかけ
ると思われる方法であり、そうした意味においても第２
（ｂ）図に示す構造は問題をかなり含む構造であると思
われる。

本発明の目的は、上記の様な欠点を除去【てエミッター
コレクタ間及びペース−コレクタ間の浮遊容量を微細パ
ターン化をそこねることなく小さくしたバイポーラトラ
ンジスタを提供する゛ことにある。

本発明によるトランジスタの構造の特徴は、厚い絶縁層
上に形成された工ばツタ、ベース各ボンディング用パッ
ドと、工ばツタ、ペース各領域上に設けられたエミッタ
、ペース各電極とを、コレクタ領域との間にはエアーギ
ャップが介在する様に設けられたブリッヂ状の引き出し
電極によりそれぞれ接続すると共に、活性領域とパッド
下の厚い絶縁層の間にもエアギャップを設けた所にある
。

本発明の構造を用いることにより、接合部リーク電流不
良による歩留低下をきたすことなく、ポンディングどく
ラド下の酸化膜厚を十分厚くすることが可能となる。さ
らに、従来引き出し電極下に、該引き出し電極とコレク
タ基盤との両方に接して設けられていたシリコン酸化膜
（比誘電率４）゛が存在せず、空気もしくは窒素（比誘
電率１）により該引き出し電極及びコレクタ基盤が隔て
られているため、その分浮遊容量が減少することとなる
。

船に後の効果は、同一チップ上の多数のトランジスタセ
ルの６工ばツタ電極及び各ペース電極をそＩしそれチッ
プ内配線で接続する必要のある高出力トランジスタに適
用さｎた際に顕著となる。

以下、実施例に基づいて図面により本発明の詳細な説明
を行なう。

本発明の一実施例によるトランジスタを第３（ａ）図及
び第３（ｂ）図に示す。第３（ｂ）図は平面図、第３（
ａ）図はそのＡ−Ａ’断面図である。第３（ａ）図及び
第３（ｂ）図において１〜６′は第１図に説明した場合
と同様である。

第ａ　（ａ）　＊　ａ　（ｂ）図においては、厚い酸化
膜領域１がそれぞれエミッタ、ベース各ポンディングパ
ッドｓ／　、　６１の直下のみに存在し、活性領域（２
，３）とはエアーギヤ、プにより隔てられている。した
がって、接合リーク電流による歩留低下をきた・すこと
なく酸化膜１の厚さを十分厚くすることが可能である。

また工ばツタ、ベース６引き出し電極５及び６はコレク
タ領域４とはエアーギャップにより隔てられているので
この部分による浮遊容量は非常に小さなものとなる。

したがって、本発明による構造を用いることにより歩留
り良くかつエミッターコレクタ間及びペニス−コレクタ
間浮遊容蓋がそれぞれ十分小さなバイポーラトランジス
タを提供することが可能となる。

な７お、本発明による構造を製造するためには１、例え
ば第３　（ａ）　、　（ｂ）図に示したトランジスタの
場合、以下に示す手順によれば良い。

−まず、シリコンエピタキシャルウェハー４上にンリコ
ン窒化Ｍ７を成長させた後ち通常の写真蝕刻法により糸
トレジスト８をマスクとして不要部分を除去し、さらに
該レジスト８をマスクとしてシリコンの不要部分を例え
ばイオンばリング法により除去する（第４（ａ）図）。

次に、レジスト８を除去した後、残ったシリコン窒化膜
７をマス′りとして選択酸化法により厚いし化ｈｉを成
長させる（第４（ｂ）図）。

この後、シリコン窒化膜７を除去し、エアーギヤ、プを
つくるために所定部をレジスト等で保−（てシリコン酸
化膜１の不要部分を通常の写真蝕刻法にｔ！ｌｌ除去す
る（第４（Ｃ）図）。

次いで、前工程でダメージを受けたシリコン領域のアニ
ール及び表面パッシベーションを兼ねて熱版化を行なう
。これによって表面全面に酸化膜がノ１ネ成される（第
４（ｄ）図）。

以下、通常の手法にｔｂべ一゛ス領域３．エミッタ狽域
２．ベースコンタクト領域を形成した後ち、工ｉ２タコ
ンタクト領域、ベースコンタクト領域表面に白金シリサ
イド層（図示せず）を形成する（第４（ｅ）図）。

次に、表面全面を、所定の粘度を有するポリイゼド皮膜
で例えばスピンオン法により所定の厚さに覆い、その後
、必要部分上面を通常の写真蝕刻法によりフォトレジス
ト８で梳う（第４（０図）。

その後、エチレンジアミン等のエツチング液に′よりボ
リイばドの不要部分を除去する（第４（ｇ）図）。

次いで、通常のスパッタリング法、イオンミリ　　−ン
グｉ、メッキ法を用いてニーピック、ベースのそれぞれ
の電極、引き出し電極５，６．ポンディングパッド部ｓ
／　、　ｅ／を形成する（第４（ｇ）図）。

最後に再度エチレンシアずン等のエツチング液により、
ボリイξドを全て除去するこ左により第３（ａ）図及び
第３（ｂ）図に示す構造を得る。

なお、上記実施例においては小さなバイポーラトランジ
スタを用いて本発明による構造の説明を行なうて来たが
、高出力トランジスタの場合には、１チツプ上に多数の
トランジスタセルを配列し、それらのトランジスタセル
のバランスを取るために、それぞれの工Ｒツタ電極及び
ベース電極同士をそれぞ扛チップ上の配線により接続す
ることが辿常行なわれるが、それらの配線用の電極も引
き出し１．電極の一部と見なして本発明の構造を適用す
ることは勿論可能であり、その場合の本発明の効果はし
り大きなものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は選択酸化法、（Ｌｏｃｏｓ）と高圧酸化法とを
組み合わせた浮遊容量低減のための構造をもった従来の
トランジスタの断面図、第２（ａ）図及び第２（ｂ）図
はアイソプレーナ技術を応用した従来のトランジスタの
製法に従った断面図、第３（ａ）。 （ｂ）図は本発明の一実五例、を示すトランジスタの断
面図おｔ−び平面図、第４（ａ）図〜第４（ｈ）図は第
３図にボずトランジスタを製造するための製法を説明（
７た王も、断面図である。 １′・・・・・・シリコン酸化膜、２・旧°°エミッタ
領域、３・・・・・・ベース領域、４・・・・・・コレ
クタ領域、５・・・・・・工ばツタ引き出し電極、５′
・・・・・・工ばツタ電極ポンディングパッド、６・・
・・・・ベース引き出し餉〜極、６／・・・・・・ベー
ス電極ポンディングパッドＪ７・・・・・・シリコン窒
化膜、８・・・・・・フォトレジスト、９・・・・・・
ボリイばド。 Ｌ４図ぽフ ん４図（２２ 第４閉（ゎ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　工ばツタ領域及びペース領域の各電極部にそ
   れぞれ設けられたエミッタ（極及びペース電接と、コレ
   クタ領域に下面が接して設けられた絶縁層領域上に設け
   られた工ばツタ及びベース各ボンディング電極とを、エ
   ミッタ及びペース用各引き出し電極で接続したトランジ
   スタに於いて、上記工ずツタ及びペース用各引き出し電
   極の少なくとも一方の一部はコレクタ領域とは９廓によ
   り隔離されていることを特徴とする半導体装置。
2. （２）上記空Ｆ累は、ニスツタ、べ一部およびコレクタ
   各領域を含む能動領域の近傍に設けられた凹部によりつ
   くられ、該能動領域と上記絶縁層領域の一部とは、該凹
   部ｔりなる空隙により隔てられて位置していることを特
   徴とする特許請求の範囲一１項記載の半導体装置。