JPS594165A - 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】 （１）発明の技術分野 本発明は半導体装置に関する。詳しくは、高い集積度を
有し、ベース抵抗が低減されている、バイポーラ型半導
体装置に関する。

（２）技術の背景 バイポーラトランジスタは高速性を有することが特徴で
あり、ブレーナ技術にもとづいて製造されることが一般
であ名。すなわち、基板表面に形　１− 成された酸化膜をマスクとしてなす選択的な拡散法を使
用してコレクタ、ベース、エミッタヲ順次形成する。そ
のため、拡散工程を多数回必要とし、また、各素子間の
分離については、従来、ｐｎ　接合逆バイアス方式にも
とづいてなされていたが、必ずしも分離効果は十分とい
えず、これにかえて絶縁物による分離方法等が推奨され
ているが、これにはさらに付加的工程が必要とされる上
に技術的にみても必ずしも容易であるとは言い難い等、
製造上の問題が存在する。

（３）従来技術と問題点 第１図に一例として、従来技術における一般的なｎｐｎ
型バイポーラトランジスタの基板断面図を示す。図にお
いて、１はシリコン（Ｓｌ）よりなる基板であり、２は
二酸化シリコン（ＳｔＯ，）よりなる絶縁物層であり、
１３．１４．１５はそれぞれｎ型シリコン（ｎｓｌ）、
ｐ型シリコン（ｐｓｉ）、ｎ型シリコン（−ＳＸ　）よ
りなるコレクタ、ベース、エミッタであり、１３ｚ１４
′、１５１はそれぞれｎ中型シリコン（ｎ”ｓｉ）、ｐ
＋型シリコン（’ｐ”ｓｉ　）　、ｎ十型シリコン（ｎ
”Ｓｌ、　）よりなるコレクタ、ベース、エミッタ電極
フンタクト用高濃度領域であり、１０１１１．１２　　
はそれぞれアルミニウム（ＡＩ）よりなるコレクタ、ベ
ース、エミッタ電極である。

このような構造を有するバイポーラトランジスタにあっ
ては、上記ぜる多重拡散工程や素子分離工程等、製造−
にの繁雑さを伴うばかりでなく、ベース抵抗により高速
化が制限されるという欠点がある。

そこで、高集積化へ向けての素子の小型化、製造工程の
簡略化、そしてベース抵抗の低減の三点からバイポーラ
トランジスタの構造の改良への要請が強まっている。

（４）発明の目的 本発明の目的はこの要請に応えることにあり、集積度の
向上に有効に寄与し、製造工程が短縮されており、ベー
ス抵抗が低減される、バイポーラ型半導体装置を提供す
ることにある。

（５）発明の構成 本発明の上記目的は、第１導電型を有する基板、該基板
上に配設さね第２導電型を有する第１の領域と該第１の
領域を挾む如く前記基板の主面と垂直な方向に対向する
第１導電型の第２及び第３の領域とを含む半導体層、前
記基板上に絶縁膜を介して配設され前記第１の領域に接
する第２導電型の金属シリサイド層を有することにより
達成される。

バイポーラトランジスタにあっては、金属電極と動作層
との接続領域に接触抵抗を低下させる目的で、いずれに
せよ高い不純物濃度を有する領域が必要とされることは
周知の事実であり、一方、半導体に含有させうる不純物
の量には限度があるが、それに比してシリサイドに含有
させうる不純物量の方がはるかに多く、また、高温工程
を使用してシリサイドに含有されている不純物をこれと
接触する半導体領域中に拡散させうろことも経験的に知
られている。

本発明の発明者は、上記の事実と周知の現象とを組み合
わせて利用すれば多重拡散工程を必要としないバイポー
ラトランジスタの構造を実現できるとの着想、すなわち
、導電性の基板の一部領域に一導電型の一つのエピタキ
シャル層を選択的に形成し、この層にコレクタ、ベース
、エミッタを三重層として形成し、この三重層の中間層
よりなるベースに接触して基板上に第１の絶縁物層を介
してシリサイド層を設け、このシリサイド層をベース電
極コンタクト用高濃度領域となし高温熱処理を行なえば
、ベース内の領域にこれと接するシリサイド層から不純
物が浸出しベースとのオーミックコンタクトを完全に形
成することができるとの着想を得て、この着想にもとづ
き、シリサイドとしてモリブデンシリサイド（Ｍｏ８１
２　）　、タンタルシリサイド（Ｔａ８１ｇ　）　、タ
ングステンシリサイド（ＷＳｔｌｌ）等の高融点金属シ
リサイドを使用し、高温工程を適当なＷ囲気中で実行し
てａＯＯ〜１、１００℃におけるアニールとなすことが
最も効果的であることを実験的に確認して本発明を完成
したＯ 本発明において、コレクタ、エミッタ、ベースよりなる
三重層を従来の熱拡散法ではなく、イオン注入法を使用
して行なえば不純物の深さ方向の注入精度の制御は熱拡
散法に比して容易であるため、装置の小型化に有効に寄
与し、また、イオン注入時のマスクの材料も比較的広範
囲より選択できるので工業的に有利である。

（６）発明の実施例 以下図面を参照しつつ、本発明の二つの一実施例を挙げ
て、本発明の構成と特有の効果とを明らかにする。

最初に、本特許出願の第１の実施例に係るバイポーラト
ランジスタについて述べる。

第２図参照 ｎ型シリコン（Ｓｌ）よりなる基板１の全面に表面酸化
法を使用して二酸化シリコン（ｉ９１０ｍ）よりなる第
１の絶縁膜２を１．０００人程０の厚さに形成する。

第３図参照 上記の第１の絶縁膜２のエミッタ、ベース、コレクタ三
重層形成予定領域３とコレクタ電極コンタクト層形成予
定領域３′とを除去する。この工程　６　− はフォトリソグラフィー法と、７ツ酸（Ｈ１！’）ｔ−
エツチング液としてなすウェットエツチング法とを組み
合わゼで使用することにより実行可能である。

第４図参照 上記の第１の絶縁膜２上の一部領域にｐ型不純物として
ボロン（Ｂ）を１０７ｄ程度に含むモリブデンシリサイ
ド（ＭｏＳｉ２）よりなる層を選択的に形成し、この層
をベース電極コンタクト用高濃度領域４となす。上記の
工程は、まず、スパッタ成長法を使用してモリブデンシ
リサイド（Ｍｏ５ｔ□）を基板１の全面に３，０ＯＯＡ
程度の厚さに形成し、次にその全面に二酸化シリコン（
Ｓｉｎｇ）よりなる絶縁膜２／を化学気相成長法（ｏｖ
ｐ法）を用いて形成し、さらにフォトリソグラフィー法
と、四フッ化炭素（ＯＦ４）と酸素（０２）との混合ガ
スを反応性ガスとしてなすりアクティブエツチング法と
を組み合わせて使用して上記モリブデンシリサイド（’
Ｍｏ５ｔ２）　層ト二酸化シり＝＋ン（ＳｉＯ２）層側
者の選択エツチングを行なうことにより実行できる。

なお、この工程終了後、モリブデンシリサイド（ＭＯＳ
ｉ２）層４上には二酸化シリ：＋ン（ｓｔ、ｏ２）膜２
′が残留していることは言うまでもない。

第５図参照 基板１上のエミッタ、ベース、コレクタ三重層形成予定
領域３及びコレクタ電極コンタクト層形成予定領域３′
とのそれぞれにｎ型不純物としてリン（Ｐ）を１０７（
、Ｊ程度含むｎ型シリコン（ｎｓｔ）エピタキシャル層
５．５′を形成する。この工程はトリクロロシラン（ｓ
１Ｈｏｊ３）　／塩化水素（Ｈｏｊ）の混合ガス系を使
用して１．０００〜１．１００　’Ｃにおいてなす化学
気相成長法（ａｖＤ法）を用いて実行することができ、
このとき、二酸化シリコン（Ｓｉｎｇ）よりなる絶縁膜
２．２′上には成長が起こらない。

第６図、第７図参照 上記基板１の全面を覆って二酸化シリコン（Ｓｉ０２）
よりなる第２の絶縁膜２“を上記と同様の化学気相成長
法を使用して５．０００人程０の厚さに形成する。しか
るのち、コレクタ、ベース、エミッタをなす三重層７．
８．９を形成する。この工程は、まずフォトリソグラフ
ィー法と、フッ酸（ＨＰ）をエツチング液としてなすウ
ェットエツチング法と、を使用して三重層を形成するた
めのイオン注入予定領域６の二酸化シリコン（Ｓｉｎｇ
）膜２′を除去し、次にイオン注入法を用いてｐ型不純
物としてボロン（Ｂ）　、−型不純物としてヒ素仏８）
゛　を打ち込みエネルギーを変えて順次注入することに
より、ベース８、エミッタ９を形成する０このとき、中
間層のベース８はシリサイド層４と接触して形成され、
下層のコレクタ７には不純物が注入されず、前記のｎ型
シリコン（ｎｓｉ　）層のままに保たれる。すなわち、
上記のｐ型とｎ型の不純物の拡散係数の差と打ち込みエ
ネルギーの差との組み合わせにより、ｎｐｎ型の三重層
をつくることが可能であるということは周知である。

なお、このイオン注入法においては、不純物の注入量と
注入エネルギーとを電気的に正確に制御できるため、コ
レクタ、ベース、エミッタよりなる三重層の寸法を従来
技術に比して小さくすることが可能である。

　９− 上記工程終了後、酸素（０２）雰凹気中１．０００　℃
で約２０分基板のアニールを行なうことによりシリサイ
ド層４からベース８へ不純物が浸出して完全なオーミッ
クコンタクトを形成する。また、このとき同時にエミッ
タ９の上面にはシリコン酸化膜（Ｓ１０２膜）２′が形
成され、このシリコン酸（［１（５ｚｏ２膜）２′は第
２の絶縁膜２′　と一体のシリコン酸化膜（Ｓ１〜膜）
となり、表面安定化層として機能する。

第８図参照 上記工程終了後、コレクタ、ベース、エミッタ電極１０
．１１．１２　　をそれぞれ形成する。この工程はフォ
トリソグラフィー法とウェットエツチング法とを使用し
て二酸化シリコン（ＳｔＯ，）よりなる絶縁膜２′、２
“、２′上の電極形成予定領域にそれぞれ開口を設け、
アル１−ラム（ムロ）膜等よりなる電極１０．１１．１
２　　を真空蒸着法等な使用してそれぞれ形成する。

次に、本特許出願の第２の実施例に係るバイポーラトラ
ンジスタについて述べる。

第９図益照 ｎ型シリコン（ｎＳ１）よりなる基板１の全面に、表面
酸化法を使用して二酸化シリコン（５ｉ０２）よりなる
第１の絶縁膜を１．０００　Ｘ程度の厚さに形成する。

第１０図参照 上記第１の絶縁膜２Ｆの一部領域に、上記と同様、スパ
ッタ成長法とフォトリソグラフィー法とりアクティブイ
オンエツチング法とを使用することによりｐ型不純物と
してボロン（Ｂ）をｌｏ゛／ｄｉ程度に含有するモリブ
デンシリサイド（Ｍｏｖｉｅ）層４”を選択的に形成す
る。

第１１図、第１ｚ図参照 上記の基板１の全面に、上記と同様、化学気相成長法（
ＯＶＤ法）を使用して二酸化シリコン（ＳｉＯ２）より
なる第２の絶縁物層２′を形成したのち、上記と同様、
フォトリソグラフィー法とリアクティブエツチング法と
を使用して、コレクタ、ベース、工主ツタよりなる三重
層形成予定領域に基板１まで達する１５８０３を設ける
。なお、この工程により二つの領域に分割されたモリブ
デンシリサイド（ＭｏＳｉ２）層４と４′とのいずれか
一方がベースＶ１１極コンタクト用高濃度領域となる。

第１３図参照 上記開口３にコレクタ、ベース、エミッタ＝ｉｔ層とな
るｎ型シリコン（−Ｓｌ）エピタキシャル層５を上記と
同様、化学気相成長法（ａｖｒ＋法）を使用して形成す
る。

第１４図参照 上記エピタキシャル層５に、上記と同様イオン注入法を
使用して不純物の注入を行なうことにより、ベース８、
エミッタ９が順次形成され、下層のコレクタは不純物が
注入されず上記のエピタキシャル層のままに保たれる。

このとぎベース８は両側のシリサイド層４．４′と接触
して形成される。

ここで、上記と同様の高温アニールを行なうことにより
ベース８とシリサイド層４．４′とのオーミックコンタ
クトが完全に形成される。ここではシリサイド層４と４
′とのいずれか一方をベース電極コンタクト領域となせ
ばよいが、この高温アニールにより他方のシリサイド層
からも不純物がベースに浸出し、ベースの不純物濃度分
布が不均一になるのを防止する。

第１５図参照 上記工程終了後、コレクタ、ベース、エミッタｍｉ＆　
１０．１１．１２　　を形成する。この工程は上記と同
様フォトリソグラフィー法と真空蒸着法とを使用してア
ル１＝ウム（Ａり膜等を選択的に形成することにより実
行できるが、このとき、コレクタ電極１０　　のみ基板
１の裏面に設けて裏面電極となし、ベース、工文ツタ電
極１１．１２は上記と同様、二酸化シリコン（Ｓｔ〜）
よりなる絶縁膜２“、２１″を貫通して基板の上部に設
けられる。

上記のいずれの実施例においても従来技術、すなわち多
重拡散工程に比してはるかに少ない工程数で製造され、
素子の小型化に有効に寄与するバイポーラトランジスタ
の構造が実現でき、素子間の分離も付加的な工程を必ず
しも必要とせずに絶縁物膜によって完全に行なわれ、し
かもベース抵抗の増加の防止にも効果的である。

（７）　　発明の詳細 な説明せるとおり、本発明によれば、集積度の向上に有
効に寄与し、製造工程が短縮されており、ベース抵抗の
増大が防止されている、バイポーラ型半導体装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術におけるバイポーラトランジスタの基
板断面図であり、第２図乃至第８図は本発明の第１の実
施例に係るバイポーラトランジスタの主要製造工程完了
後の基板断面図であり、第９図乃至第１５　　図は本発
明の第２の実施例に係るバイポーラトランジスタの主要
製造工程完了後の基板−１面園である。 １・・・基板（−ｓｌ）、　２．２′、２’、　２’　
・・−絶縁物Ｍ　（ＳｉＯｚ）、３・・・エミッタ、ベ
ース、コレクタよりなる三重層形成用開口、３１・・・
コレクタ電極コンタクト層形成用開口、４・・・ベース
電極コンタクト用シリサイド層（Ｍｏ５１４）、４／、
４＃・・・シリサイド層（ＭＯＳｉ２　）　、５・・・
コレクタ、ベース、エミッタ三重層形成用シリコン（Ｓ
ｌ）エピタキシャル層、５′・・・ベース篭極コンタク
ト層（８１エピタキシヤル側、６・・・イオン注入用開
口、７・・・本発明の一実施例に係るバイポーラトラン
ジスタにおけるコレクタ（ｎｓｉ）、８・・・本発明の
一実施例に係るバイポーラトランジスタにおけるベース
（ｐＳｉ）、’・・・本発明の一実施例に係るバイポー
ラトランジスタにおけるエミッタ　（ｎ８１）、１０　
　・・・コレクタ電極（人ｅ）、１１　　・・・ベース
電極（Ａ１）、１２・・・エミッタ電極（Ａｌｌ）、１
３　　・・・従来技術におけるコレクタ（ｎＳｉ）、１
３’・・・従来技術におけるコレクタ電極コンタクト用
高濃度領域（ｎ”８１　）、１４　　・・・従来技術に
おけるベース（ｐＳｉ）　、１４’・・・従来技術にお
けるベース電極コンタクト用高濃度領域（ｐ”ｓｉ）、
１５　　・・・従来技術におけるエミッタ（ｎｓｉ）　
　、１５’・・・従来技術におけるエミッタ電極コンタ
クト用高濃度領域（ｎ＋１ｓｉ）。 　１５− Ｎ Ｕ） 城 ３２５−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 第１導電型を有する基板、該基板上に配設され第２導電
   型を有する第１の領域と該第１の領域を挟む如く前記基
   板の主面と垂直な方向に対向する第１導電型の第２及び
   第３の領域とを含む半導体層、前記基板上に絶縁膜を介
   して配設され前記第１の領域に接する第２導電型の金属
   シリサイド層を有することを特徴とする半導体装置。