JPS61220463A - Bipolar transistor and manufacture thereof - Google Patents

Bipolar transistor and manufacture thereof

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JPS61220463A
JPS61220463A JP6066285A JP6066285A JPS61220463A JP S61220463 A JPS61220463 A JP S61220463A JP 6066285 A JP6066285 A JP 6066285A JP 6066285 A JP6066285 A JP 6066285A JP S61220463 A JPS61220463 A JP S61220463A
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JP
Japan
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region
base
layer
collector
bipolar transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP6066285A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tokuo Kure
久礼 得男
Toru Nakamura
徹 中村
Kazuo Nakazato
和郎 中里
Kazuhiko Sagara
和彦 相良
Seiji Ikeda
池田 清治
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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Publication date
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Publication of JPS61220463A publication Critical patent/JPS61220463A/en
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Abstract

PURPOSE:To obtain a bipolar transistor, whose characteristics are determined by only an intrinsic base, by noting the fact that the performance is deteriorated by the extension of a graft base for taking out a base electrode into collector and emitter regions, and limiting the graft base by an insulator. CONSTITUTION:An N<+> type sub-collector region 2 is diffused and formed in the surface layer part of a P-type Si substrate 1. An N<-> type active collector layer 3 is epitaxially grown on the region 2. The outside of the layer 3 is surrounded by an insulator 8. The layer 3 is divided by the same insulator 8. One is used for the active region of a transistor, and the other is used for a collector taking out region. A P-type base region 4, which is larger than the area of the layer 3 is provided on the layer 3 in the active region. A graft base region 6 and an outer base 7, which is linked to the region 6, are formed on the insulator 8 around the region 4. An N<+> type emitter region 5 having the same area as the region 3 is formed on the region 5 and surrounded by an insulator film 9. Thus contact of the graft base 6 and the regions 3 and 5 is positively prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、バイポーラ・トランジスタ及びその製造方法
に係り、特に高速動作性能を有する、集積回路用の微小
なバイポーラ・トランジスタおよびその製造方法に関す
る。   。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a bipolar transistor and a method for manufacturing the same, and more particularly to a minute bipolar transistor for integrated circuits having high-speed operation performance and a method for manufacturing the same. .

〔発明の背景〕[Background of the invention]

LSI用バイポーラ・トランジスタの寄生容量を低減し
、高速動作を可能にするため、例えば特開昭56−12
6961号公報に示されるように、ベースとコレクタ用
N′″埋込み層間の寄生領域に絶縁物を埋込む方法が知
られている。しかし、とのような従来法では、エピタキ
シャル領域にある能動コレクタ層の周辺にペース電極取
出し用の拡散層ができることによる、ペース−コレクタ
間耐圧劣化や動作速度、電流利得等の低下の問題には配
慮されていなかった。
In order to reduce the parasitic capacitance of bipolar transistors for LSI and enable high-speed operation,
As shown in Japanese Patent No. 6961, there is a known method of burying an insulator in the parasitic region between the base and the N'' buried layer for the collector.However, in the conventional method, the active collector in the epitaxial region No consideration was given to problems such as deterioration of the withstand voltage between the pace and the collector, reduction of operating speed, current gain, etc. due to the formation of a diffusion layer for taking out the pace electrode around the layer.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明の目的は、上記欠点を除去し、高速で且つ高耐圧
等の性能を向上したバイポーラ・トランジスタ及びその
製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a bipolar transistor that eliminates the above drawbacks and has improved performance such as high speed and high breakdown voltage, and a method for manufacturing the same.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するため、本発明は、ペース電極取出し
用の拡散層(グラフト・ペース)がコレクタやエミッタ
領域中にのびることによって性能劣化が起こることに着
目し、このグラフト・ペースを絶縁物で極限することに
より、真性ペースだけで特性の決まるバイポーラ・トラ
ンジスタを構成するものである。
In order to achieve the above object, the present invention focuses on the fact that performance deterioration occurs when a diffusion layer (graft paste) for taking out a pace electrode extends into the collector or emitter region. By limiting this, a bipolar transistor whose characteristics are determined only by the intrinsic pace is constructed.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、実施例を用いて本発明を説明する。 The present invention will be explained below using examples.

第1図は本発明の一実施例を示すバイポーラ・トランジ
スタの断面構造を模式的に示したものである。本構造は
、P型3i基板1上に形成されたサブコレクタとしての
Nゝ埋込み層2、エピタキシャル成長層に形成されたN
−能動コレクタ層3及びベース層4、エミツタ層5によ
って基本的に構成される。エミツタ層5と能動コレクタ
層30幅がtiぼ等しく、ベース層4の幅はそれよシも
大きい。また、ペースは、その周囲に設けられたグラフ
ト・ペース6t″介して、外部ベース7に接続される。
FIG. 1 schematically shows the cross-sectional structure of a bipolar transistor showing an embodiment of the present invention. This structure consists of an N buried layer 2 as a sub-collector formed on a P-type 3i substrate 1, and an N buried layer 2 formed on an epitaxial growth layer.
- It basically consists of an active collector layer 3, a base layer 4, and an emitter layer 5. The widths of the emitter layer 5 and the active collector layer 30 are approximately equal to ti, and the width of the base layer 4 is even larger. The pace is also connected to the external base 7 via a graft pace 6t'' provided around the pace.

(外部ペースには多結晶8i+W8i雪など各種の低抵
抗配線材料を用いることができる。)能動コレクタ3や
エミッタ5の周囲には絶縁膜8゜9を設け、寄生容量を
低減している。(絶縁膜には5jOsを用いることが好
ましい。)本構造では、特に、グラフト・ペース6の厚
みをペース4の厚みに近づけ、グラフト・ペースとエミ
ッタ及びコレクタの接触を避けるように、絶縁膜を設け
ているのが特徴である。このため、従来問題となってい
た、グ:57ト・ペースとエミッタまたはN0埋込み層
の接触による接合耐圧等の劣化、グラフト・ペースが能
動コレクタ層に突出することによって本来のトランジス
タ周辺に特性の悪い(ベース層が厚い)寄生トランジス
タが形成され、電流利得や動作速度が低下するといった
欠点を除去する仁とができる。すなわち、本構造はエミ
ッタ寸法で決まる一次元的な縦型NPN)ランジスタで
あシ、寄生容量、寄生トランジスタを除去した、高速動
作に適するバイポーラ・トランジスタである。
(Various low resistance wiring materials such as polycrystalline 8i+W8i snow can be used for the external space.) An insulating film 8.9 is provided around the active collector 3 and emitter 5 to reduce parasitic capacitance. (It is preferable to use 5jOs for the insulating film.) In this structure, in particular, the insulating film is made so that the thickness of the graft paste 6 approaches the thickness of the paste 4, and contact between the graft paste and the emitter and collector is avoided. The feature is that it is provided. This has caused problems in the past, such as deterioration of junction breakdown voltage due to contact between graft paste and emitter or N0 buried layer, and degradation of characteristics around the original transistor due to graft paste protruding into the active collector layer. It is possible to eliminate the drawbacks such as the formation of bad (thick base layer) parasitic transistors that reduce current gain and operation speed. That is, the present structure is a one-dimensional vertical NPN transistor determined by the emitter dimension, and is a bipolar transistor suitable for high-speed operation, in which parasitic capacitance and parasitic transistors have been eliminated.

なお、本実施例ではNPNトランジスタに°ついて述べ
たが、PNP)ランジスタも同様である。
In this embodiment, an NPN transistor has been described, but the same applies to a PNP transistor.

また、サブコレクタのN9埋込み層と基板間にできる接
合を絶縁膜の挿入によって除去することも可能である。
Furthermore, it is also possible to remove the junction formed between the N9 buried layer of the subcollector and the substrate by inserting an insulating film.

次に、上記構造を実現する製造方法について述べる。Next, a manufacturing method for realizing the above structure will be described.

第2図は本実施例の製造方法を示す工程図である。P型
Si基板1にN9埋込み層2とN−エピタキシャル層1
0を形成した基板上に、薄いパッド5iottxと耐酸
化性膜としてのS is Na12、および5i(h膜
13から成るパターンを形成し、S 1sNt 12を
サイドエッチすることによって第2図(1)に示す断面
構造を得る。
FIG. 2 is a process diagram showing the manufacturing method of this example. P-type Si substrate 1, N9 buried layer 2 and N-epitaxial layer 1
A pattern consisting of a thin pad 5iottx, S is Na 12 as an oxidation-resistant film, and 5i (h film 13) is formed on the substrate on which S 1sNt 12 is formed, and the S 1sNt 12 is side-etched to form a pattern as shown in FIG. 2 (1). Obtain the cross-sectional structure shown in .

871N4のサイドエツチングには、リン酸溶液による
ウェットエツチングや7レオンガスを使ったプラズマエ
ツチング法を用いることができる。
For side etching of 871N4, wet etching using a phosphoric acid solution or plasma etching using 7 Leon gas can be used.

続いて、熱酸化によってウオール8iCh14を第2図
は)に示すように形成する。ここで、熱酸化前に露出し
ているS i f:l!<エツチングしておくと平坦な
ウオール8i0114を得ることができる。なお、この
ウオール8!Osによって囲まれた領域が後にエミッタ
になる領域であり、ウオール8102の底部はエミッタ
を形成する深さと同じ深さであることが好ましい。
Subsequently, a wall 8iCh14 is formed by thermal oxidation as shown in FIG. Here, S i f:l! is exposed before thermal oxidation. <If etched, a flat wall 8i0114 can be obtained. In addition, this wall 8! The region surrounded by Os is the region that will later become an emitter, and the bottom of the wall 8102 is preferably at the same depth as the depth at which the emitter is formed.

次に、8i0s13をマスクとしてウオールSiO雪 
14、エピタキシャル層10’i、フレオンガス等を使
った反応性スパッタエッチ法を用いて異方性エッチし、
第2図(8)の形を得る。続いて、S j s NAを
堆積した後、CH*Fsガスを使った反応性スパッタエ
ッチ法等を用いた8iSN、の選択的異方性エッチによ
り、第2図(4)に示す側壁8jsNa15を形成する
。さらに、露出しているSi面を等方性エッチし、軽く
酸化してグラフト・ベース深さを決める8i0鵞16を
形成した後、513N4の堆積と異方性エッチによシ第
2の側壁81sNa 17を形成する。
Next, use 8i0s13 as a mask to create a wall of SiO snow.
14. The epitaxial layer 10'i is anisotropically etched using a reactive sputter etching method using Freon gas, etc.
The shape shown in Figure 2 (8) is obtained. Subsequently, after depositing SjsNA, the sidewall 8jsNa15 shown in FIG. Form. Furthermore, after the exposed Si surface is isotropically etched and lightly oxidized to form an 8i0 layer 16 that determines the depth of the graft base, the second sidewall 81sNa is deposited by 513N4 deposition and anisotropically etched. form 17.

熱酸化によシ埋込みSiO*18t−形成し、側壁8j
sN4を除去すると、第2図(5)のように、グラフト
・ベースを形成する側面19が露出される。
Embedded SiO*18t- is formed by thermal oxidation, and the side wall 8j
Removal of sN4 exposes the side surface 19 forming the graft base, as shown in FIG. 2(5).

続いて、多結晶Siを堆積し平坦化することによって、
第2図(6)に示すように、多結晶f3 i 20でベ
ース電極を取り出した構造が完成する。ここで、グラフ
ト・ベース21は多結晶f3iからのBの拡散などによ
って、また真性ベース22とエミッタ23は表面からそ
れぞれB%A!!のイオン打込みや拡散などKよって形
成される。
Next, by depositing and planarizing polycrystalline Si,
As shown in FIG. 2(6), a structure is completed in which the base electrode is taken out using polycrystalline f3 i 20. Here, the graft base 21 is formed by diffusion of B from the polycrystalline f3i, and the intrinsic base 22 and emitter 23 are formed from the surface by B%A! ! It is formed by K such as ion implantation or diffusion.

以上のようにして得られたバイポーラ・トランジスタで
は、ウオール5iCh14と埋込みSiO,18によっ
て高精度にグラフト・ベース領域が制御され、側壁から
電極を取り出す際に耐圧劣化等の問題を生じない。した
がって、上記製造法によれば、高速性能等に優れた微小
バイポーラ・トランジスタを高精度に実現できる。
In the bipolar transistor obtained as described above, the graft base region is controlled with high precision by the wall 5iCh 14 and the buried SiO 18, and problems such as breakdown voltage deterioration do not occur when the electrode is taken out from the side wall. Therefore, according to the above manufacturing method, a miniature bipolar transistor with excellent high-speed performance etc. can be realized with high precision.

なお、上記工程において、埋込み8iChを厚く形成す
る場合には、酸化時の応力による結晶欠陥の発生を防ぐ
ため、次のような製造法を用いることが好ましい。
In addition, in the above process, when forming the embedded 8iCh thickly, it is preferable to use the following manufacturing method in order to prevent crystal defects from occurring due to stress during oxidation.

第3図は堆積によって形成した5iOt24を用いて厚
い埋込酸化膜を設けたもので、熱酸化によるSiO鵞1
6は薄い。また、第4図では、第2SisN4側壁17
を外へ張シ出した形にすることによって、埋込みSiO
冨25端部に厚い8f(hが形成されないようにしてい
る。これらのように、グラフト・ベース領域下部に形成
する熱酸化膜を薄くすることによって、結晶欠陥を抑止
できる。また、第1SisN4側壁とSiが接すること
のないように、第4図のように薄い5fOs26を設け
ておくことも、欠陥抑止に有効である。
In Figure 3, a thick buried oxide film is provided using 5iOt24 formed by deposition.
6 is thin. In addition, in FIG. 4, the second SisN4 side wall 17
The embedded SiO
A thick 8f (h) is prevented from being formed at the end of the 25. By thinning the thermal oxide film formed under the graft base region as shown above, crystal defects can be suppressed. It is also effective to prevent defects by providing a thin 5fOs layer 26 as shown in FIG. 4 so that the silicon and silicon do not come into contact with each other.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

上記のように、本発明によれば、グラフト・ベース領域
を精度良く加工でき、エミッタ領域やコレクタ領域にグ
ラフト・ベースが張シ出さないので、ベースとエミッタ
及びコレクタ間の耐圧を向上できる。また、グラフト・
ベースによって構成される寄生トランジスタを解消でき
るので、高速゛−動作や電流利得の優れたトランジスタ
が得られる。
As described above, according to the present invention, the graft base region can be processed with high precision, and the graft base does not extend over the emitter region or collector region, so that the breakdown voltage between the base, emitter, and collector can be improved. In addition, graft
Since the parasitic transistor formed by the base can be eliminated, a transistor with high speed operation and excellent current gain can be obtained.

小面積のバイポーラ・トランジスタを精度良く形成でき
るので、大規模な集積回路を実現できる。
Since small-area bipolar transistors can be formed with high precision, large-scale integrated circuits can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明のバイポーラ・トランジスタの断面構造
模式的に示す図、第2図、第3図および第4図は本発明
の製造法を示す工程図である。 1・・・Si基板、2・・・N4″埋込み層、3.10
・・・能動コレクタ層、4.22・・・真性ベース層、
5゜23・・・エミツタ層、6.21・・・グラフト・
ベース、9.14・・・ウオールSiO冨、8,18,
24゜茗 2 図 第 2 図
FIG. 1 is a diagram schematically showing the cross-sectional structure of a bipolar transistor of the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are process diagrams showing the manufacturing method of the present invention. 1...Si substrate, 2...N4'' buried layer, 3.10
...active collector layer, 4.22...intrinsic base layer,
5゜23... Emitter layer, 6.21... Graft.
Base, 9.14...Wall SiO Tomi, 8,18,
24゜茗 2 Figure 2

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、第1導電型の半導体基板上に設けられたエピタキシ
ャル領域に表面側から順次形成された第2導電量のエミ
ツタ領域、第1導電型のベース領域及び第2導電型のコ
レクタ領域を有するバイポーラ・トランジスタにおいて
、上記ベース領域を取囲む第1導電量グラフト・ベース
領域と、該グラフト・ベース領域よりも内側にのびた上
記エミッタならびにコレクタ領域を取囲む絶縁層を設け
たことを特徴とするバイポーラ・トランジスタ。 2、半導体基板上にパターン形成された耐酸化性膜をサ
イド・エッチングすることによつて設けた領域に、エミ
ッタ領域周辺を囲む酸化膜を設けることを特徴とするバ
イポーラ・トランジスタの製造方法。 3、半導体基板にほぼ垂直な側壁を有する島状領域を形
成した後、該島状領域の側壁を耐酸化性膜で被覆し、該
側壁下部の半導体基板を軽くエッチングすることによつ
て、グラフト・ベースを形成する領域の下部に埋込酸化
膜を形成することを特徴とするバイポーラ・トランジス
タの製造方法。
[Scope of Claims] 1. An emitter region of a second conductivity, a base region of a first conductivity type, and a second conductivity type formed sequentially from the surface side in an epitaxial region provided on a semiconductor substrate of a first conductivity type. In a bipolar transistor having a collector region, a first conductivity graft base region surrounding the base region and an insulating layer surrounding the emitter and collector regions extending inward from the graft base region are provided. A bipolar transistor characterized by 2. A method for manufacturing a bipolar transistor, characterized in that an oxide film surrounding an emitter region is provided in a region formed by side etching an oxidation-resistant film patterned on a semiconductor substrate. 3. After forming an island-like region having a substantially perpendicular sidewall on the semiconductor substrate, the sidewall of the island-like region is coated with an oxidation-resistant film, and the semiconductor substrate below the sidewall is lightly etched to form a graft. - A method for manufacturing a bipolar transistor characterized by forming a buried oxide film under a region where a base is to be formed.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6459854A (en) * 1987-08-31 1989-03-07 Nec Corp Semiconductor device
US4876212A (en) * 1987-10-01 1989-10-24 Motorola Inc. Process for fabricating complimentary semiconductor devices having pedestal structures
US5017517A (en) * 1989-05-10 1991-05-21 Hitachi, Ltd. Method of fabricating semiconductor device using an Sb protection layer
KR100413751B1 (en) * 2000-10-20 2004-01-03 인터내셔널 비지네스 머신즈 코포레이션 FULLY-DEPLETED-COLLECTOR SILICON-ON-INSULATOR(SOI) BIPOLAR TRANSISTOR USEFUL ALONE OR IN SOI BiCMOS

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