JPS61285765A - Manufacture of bipolar npn transistor - Google Patents
Manufacture of bipolar npn transistorInfo
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- JPS61285765A JPS61285765A JP12723285A JP12723285A JPS61285765A JP S61285765 A JPS61285765 A JP S61285765A JP 12723285 A JP12723285 A JP 12723285A JP 12723285 A JP12723285 A JP 12723285A JP S61285765 A JPS61285765 A JP S61285765A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、バイポーラNPNトランジスタの製造方法
に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a method of manufacturing a bipolar NPN transistor.
(従来の技術)
第3図に従来のバイボ、−ラNPNトランジスタの製造
方法を示す。図には、ベース層形成後のエミッタホトリ
ソグラフィ工程よシ、コンタクトホトリソグラフィ工程
の前までを示している。(Prior Art) FIG. 3 shows a conventional method of manufacturing a bibo, -ra NPN transistor. The figure shows the emitter photolithography process after forming the base layer and before the contact photolithography process.
第3図(a)において、1は、N型シリコン基板または
その基板とその上のエピタキシャル層からなるコレクタ
としてのN型シリコン基体であり、まず、この基体1に
P型不純物を拡散してベース層2を形成した後、基体1
表面のシリコン酸化膜3に通常のホトリソグラフィ工程
によシエミッタ拡散パターン(開口部)4を形成する。In FIG. 3(a), 1 is an N-type silicon substrate as a collector consisting of an N-type silicon substrate or an epitaxial layer on the substrate. First, P-type impurities are diffused into this substrate 1 to form a base. After forming layer 2, substrate 1
A emitter diffusion pattern (opening) 4 is formed in the silicon oxide film 3 on the surface by a normal photolithography process.
次いで、前記エミッタ拡散パターン4を介してベース層
2の表面部にリンを熱拡散によりデポジションし、続い
てウェット酸化を900℃10分〜20分程度行うこと
によシ、第・3図(b)に示すように、ベース層2中に
N型エミッタ層5を形成する。Next, phosphorus is deposited on the surface of the base layer 2 through the emitter diffusion pattern 4 by thermal diffusion, followed by wet oxidation at 900° C. for about 10 to 20 minutes, as shown in FIG. As shown in b), an N-type emitter layer 5 is formed in the base layer 2.
この時、エミッタ層5の表面にはシリコン酸化膜6が形
成される。At this time, a silicon oxide film 6 is formed on the surface of the emitter layer 5.
次いで、そのシリコン酸化膜6とシリコン酸化膜3に、
第3図(C)のように、エミッタ層5上、ぺ−ス層2上
および基体(コレクタ層)1上にて通常のホトリソグラ
フィ工程によシプレコンタクトパターン(開口部)7を
形成する。このプレコンタクトパターン7は、各層の端
よシ1〜4μm 程度内側に形成される。Next, on the silicon oxide film 6 and silicon oxide film 3,
As shown in FIG. 3C, a pre-contact pattern (opening) 7 is formed on the emitter layer 5, the space layer 2, and the base (collector layer) 1 by a normal photolithography process. This pre-contact pattern 7 is formed approximately 1 to 4 μm inward from the edge of each layer.
次いで、1000℃60分程度のドライ酸化を行うこと
によシ、エミッタ層5の深さを所定深さとすることで、
バイポーラNPNトランジスタのhFIを所定の値(通
常50〜200程度)にコントロールする。この時、各
ブレコンタクトパターフッ部には、第3図(d)に示す
ように、同一の厚さのシリコン酸化膜8が形成される。Next, by performing dry oxidation at 1000° C. for about 60 minutes, the depth of the emitter layer 5 is set to a predetermined depth.
The hFI of the bipolar NPN transistor is controlled to a predetermined value (usually about 50 to 200). At this time, a silicon oxide film 8 of the same thickness is formed on each blur contact putter foot portion, as shown in FIG. 3(d).
このようにして製造されるバイポーラNPN トランジ
スタの動作時における断面構造を第4図に示す。ここで
、11は、ペース・コレクタ間に加えられた逆バイアス
によフペース層2に形成すれる空乏層、12はコレクタ
層(基体1)に形成される空乏層である。FIG. 4 shows the cross-sectional structure of the bipolar NPN transistor manufactured in this manner during operation. Here, 11 is a depletion layer formed in the pace layer 2 by a reverse bias applied between the pace and the collector, and 12 is a depletion layer formed in the collector layer (substrate 1).
(発明が解決しようとする問題点)
ところで、上記方法では、昭和59年度電子通信学会通
信部門全国大会予稿隘90にも開示されるように、第3
図G)の工程でドライ酸化を行った時に、エミッタ層5
の周辺部の深さが他よシ深くなってしまう。それは、第
3図(c)の工程でプレコンタクトパターン7を開けて
も、エミッタ層50周辺部の表面上にはシリコン酸化膜
6が残っておシ、このシリコン酸化膜6に、それの形成
時(第3図(b)におけるウェット酸化時)に取シ込ま
れたリンが第3図(d)のドライ酸化時に再度エミッタ
層5に拡散するためである。(Problems to be Solved by the Invention) By the way, in the above method, as disclosed in the Proceedings of the National Conference of the Telecommunications Division of the Institute of Electronics and Communication Engineers in 1988,
When dry oxidation is performed in the process of Figure G), the emitter layer 5
The depth at the periphery is deeper than the rest. This is because even if the pre-contact pattern 7 is opened in the step shown in FIG. 3(c), the silicon oxide film 6 remains on the surface around the emitter layer 50, and the formation This is because phosphorus taken in during the wet oxidation in FIG. 3(b) diffuses into the emitter layer 5 again during the dry oxidation in FIG. 3(d).
一般に知られているように、エミッタ層5の底部とベー
ス層2の底部の間隔すなわちベース長が短くなると、ベ
ース層2に形成される第4図に示した空乏層11がエミ
ッタ層5と接触し、トランジスタ動作をしなくなるパン
チスルー現象が発生する。上記従来の方法によるトラン
ジスタでは、エミッタ層50周辺部の深さが深くなるた
め、パンチスルーの発生する電圧が低く、トランジスタ
の動作電圧範囲が狭くなってしまう。As is generally known, when the distance between the bottom of the emitter layer 5 and the bottom of the base layer 2, that is, the base length becomes short, the depletion layer 11 shown in FIG. 4 formed in the base layer 2 comes into contact with the emitter layer 5. However, a punch-through phenomenon occurs in which the transistor no longer operates. In the transistor according to the conventional method, since the depth of the peripheral portion of the emitter layer 50 is deep, the voltage at which punch-through occurs is low, and the operating voltage range of the transistor is narrowed.
第5図は、n型シリコン基体lの比抵抗1.50・錆、
ベース層2のシート抵抗200Ω/口、深さ2.2μm
の従来の方法によるトランジスタにおけるhFIとBY
CK8の関係を示す。hFEが80以上になると、BV
CΣSが低下する。これは、エミッタ層5の周辺部の深
さが深くなることによってベース長が短くなったため、
パンチスルーが発生し、通常のベース層のブレークダウ
ン電圧以下においてエミッタ層5へ電流が流れ始めるた
めである。Figure 5 shows the resistivity of the n-type silicon substrate 1, which is 1.50.
Base layer 2 sheet resistance 200Ω/mouth, depth 2.2μm
hFI and BY in a transistor according to the conventional method of
The relationship of CK8 is shown. When hFE becomes 80 or more, BV
CΣS decreases. This is because the base length becomes shorter due to the deeper peripheral part of the emitter layer 5.
This is because punch-through occurs and current begins to flow to the emitter layer 5 below the normal breakdown voltage of the base layer.
このエミッタ層5の周辺部の深さが深くなることをなく
すために、プレコンタクトパターン7をエミッタ層5上
には設けないようにし、しかもその構造で最適深さのエ
ミッタ層5が得られるように第3図(d)におけるドラ
イ酸化をコントロールすることが考えられる。In order to prevent the depth of the peripheral part of the emitter layer 5 from becoming deep, the pre-contact pattern 7 is not provided on the emitter layer 5, and in addition, with this structure, the emitter layer 5 with an optimum depth can be obtained. It is conceivable to control the dry oxidation shown in FIG. 3(d).
しかしながら、エミッタ層5上にプレコンタクトパター
ン7を設けないと、第3図(d)の工程の次に行われる
コンタクトホトリソグラフィ工程においてエツチングシ
リコン酸化膜厚がベース層2およびコレクタ層(基体1
)上と異なシ、エツチング時間が長くなるため、サイド
エッチによるパターンの再現性の低下という問題があっ
た。However, if the pre-contact pattern 7 is not provided on the emitter layer 5, the thickness of the etched silicon oxide film on the base layer 2 and collector layer (substrate 1
) Unlike the above, since the etching time is longer, there is a problem in that pattern reproducibility is reduced due to side etching.
(問題点を解決するための手段)
この発明は、上記の問題点を解決するため、エミッタ層
上のプレコンタクトパターンは、エミッタ層よシ大きく
形成する。(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention forms a pre-contact pattern on the emitter layer larger than the emitter layer.
(作用)
このようにすると、エミッタ層の周辺部の表面上からも
リンを取シ込んだシリコン酸化膜が除去されるから、エ
ミッタ層の周辺部が他に比較して深くなることはなくな
シ、エミッタ層は全体が一定の深さとなる。また、エミ
ッタ層上に、ベース層上およびコレクタ層上と同じ厚さ
のシリコン酸化膜を形成できる。(Function) By doing this, the silicon oxide film that has absorbed phosphorus is also removed from the surface of the peripheral part of the emitter layer, so the peripheral part of the emitter layer does not become deeper compared to other parts. The entire emitter layer has a constant depth. Further, a silicon oxide film having the same thickness as on the base layer and the collector layer can be formed on the emitter layer.
(実施例) 以下この発明の一実施例を図面を参照して説明する。(Example) An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
第1図はこの発明の一実施例を工程順に示す断面図であ
る。ただし、この図には、ペース層形成後のエミッタホ
トリソグラフィ工程よシ、コンタクトホトリソグラフィ
工程の前までを示している。FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of the present invention in the order of steps. However, this figure shows the emitter photolithography process after the formation of the paste layer and before the contact photolithography process.
第1図(&)において、21は、N型シリコン基板また
はその基板とその上のエピタキシャル層からなるコレク
タとしてのN型シリコン基体であシ、まず、この基体2
1にシート抵抗200Ωろ、Rさ2μm程度のP型ベー
ス層22(不純物としてはポロンを使用する)を形成し
た後、基体21表面のシリコン酸化膜23に通常のホト
リソグラフィ工程によシエミッタ拡散パターン(開口部
)24を形成する。In FIG. 1 (&), 21 is an N-type silicon substrate as a collector consisting of an N-type silicon substrate or the substrate and an epitaxial layer thereon.
After forming a P-type base layer 22 (poron is used as an impurity) with a sheet resistance of 200Ω and an R of about 2 μm on the substrate 1, a emitter diffusion pattern is formed on the silicon oxide film 23 on the surface of the base 21 by a normal photolithography process. (Opening) 24 is formed.
次いで、前記エミッタ拡散パターン24を介してペース
層220表面部にリンを濃度2〜5 X 10”α″″
2で熱拡散によシブポジションし、続いて900’C,
15分程度のクエット酸化を行うことによシ、第1図(
b)に示すように、ベース層22中に深さ1μm程度の
N型エミッタ層25を形成する。この時、エミッタ層2
50表面にはシリコン酸化膜26が形成される。Next, phosphorus is applied to the surface of the paste layer 220 through the emitter diffusion pattern 24 at a concentration of 2 to 5 x 10"α"".
2 by heat diffusion, followed by 900'C,
By performing Couette oxidation for about 15 minutes, Fig. 1 (
As shown in b), an N-type emitter layer 25 with a depth of about 1 μm is formed in the base layer 22. At this time, emitter layer 2
A silicon oxide film 26 is formed on the surface of the silicon oxide film 50 .
次いで、そのシリコン酸化膜26とシリコン酸化膜23
、すなわち基体表面の酸化膜に第1図(C)に示すよう
にプレコンタクトパターン(ブレコンタクト開口部)2
7a、27b、27cをエミッタ層25上、ベース層2
2上および基体(コレクタ層)21上にて通常のホトリ
ソグラフィ工程によシ形成する。ここで、ベース層22
上およヒ基体にレクタ層)21上のプレコンタクトパタ
ーン27b、27cは、各層の端よシ1〜4μm程度内
側に形成する。これに対して、エミッタ層25上のプレ
コンタクトパターン27ati、 1〜4μm程i!
ミッタ層25の外側に広がって、りまシェミツタ層25
よシ大きく形成する。Next, the silicon oxide film 26 and the silicon oxide film 23 are
That is, a pre-contact pattern (blur contact opening) 2 is formed on the oxide film on the surface of the substrate as shown in FIG.
7a, 27b, and 27c on the emitter layer 25 and the base layer 2.
2 and the base (collector layer) 21 by a normal photolithography process. Here, the base layer 22
The pre-contact patterns 27b and 27c on the rectifier layer 21 on the upper and lower substrates are formed about 1 to 4 μm inward from the edge of each layer. On the other hand, the pre-contact pattern 27ati on the emitter layer 25 has a thickness of about 1 to 4 μm i!
Spreading outside the mitta layer 25, the rimashemitsuta layer 25
Form into a large size.
次いで、1000℃60分程度のドラ程度化を行うこと
により、エミッタ層25の深さを1.9μm程度とする
ことで、バイポーラNPNトランジスタのhFIを所定
の値(通常50〜200程度)にコントロールする。こ
の時、この一実施例の方法によれば、エミッタ層25上
がすべてプレコンタクトパターン27aになっていて、
第1図(b)の工程で形成され九リンを取シ込んだシリ
コン酸化膜26が残って馳ないので、エミッタ10周辺
部の深さが他に比較して深くなるようなことはなくなシ
、エミッタ層25は第1図(d)に示すように全体が一
定の深さとなる。また、このドライ酸化によ〕、プレコ
ンタクトパターン27m、27b、27a部に第1図(
d)に示すように同一厚さのシリコン酸化膜28が形成
される。Next, the hFI of the bipolar NPN transistor is controlled to a predetermined value (usually about 50 to 200) by heating the emitter layer 25 to a depth of about 1.9 μm by heating at 1000° C. for about 60 minutes. do. At this time, according to the method of this embodiment, the entire surface of the emitter layer 25 is a pre-contact pattern 27a,
Since the silicon oxide film 26 formed in the process shown in FIG. 1(b) and injected with nine phosphorus does not remain, the depth around the emitter 10 will not become deeper compared to other areas. The entire emitter layer 25 has a constant depth as shown in FIG. 1(d). Also, due to this dry oxidation, the pre-contact patterns 27m, 27b, and 27a are damaged (see FIG. 1).
As shown in d), a silicon oxide film 28 of the same thickness is formed.
(発明の効果)
以上説明したように、この発明の方法によれば、エミッ
タ層上に、それよシ大きくプレコンタクトパターンを形
成したので、エミッタ層の周辺部が他に比較して深くな
ることはなく、エミッタ層は全体が一定の深さとなる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the method of the present invention, a larger pre-contact pattern is formed on the emitter layer, so the peripheral part of the emitter layer becomes deeper than other methods. Instead, the entire emitter layer has a constant depth.
したがって、パンチスルー現象による耐圧の低下が少な
くなる。Therefore, the decrease in breakdown voltage due to the punch-through phenomenon is reduced.
第2図は、この発明の方法により製造されたバイポーラ
NPNトランジスタのhFFjとBYCEBの関係を示
す。これによれば、従来例に示したよりなhFIc =
80程度での耐圧の低下が無く、hyr;−140程
度までベース層本来の耐圧がでている。したがって、こ
の発明の方法は、高電圧で動作を行うドライバ回路など
の集積回路装置の製造に使用できることになる。FIG. 2 shows the relationship between hFFj and BYCEB of a bipolar NPN transistor manufactured by the method of the present invention. According to this, hFIc =
There is no decrease in breakdown voltage at about 80%, and the original breakdown voltage of the base layer is maintained up to about -140%. Therefore, the method of the present invention can be used for manufacturing integrated circuit devices such as driver circuits that operate at high voltages.
また、この発明の方法によれば、上記の効果を備えてエ
ミッタ層上に、ベース層およびコレクタ層上と同様にプ
レフンタクトパターンを形成できるので、エミッタ層上
に、ベース層およびコレクタ層上と同じ厚さのシリコン
酸化膜を形成できる。Furthermore, according to the method of the present invention, it is possible to form a pre-Funtact pattern on the emitter layer in the same manner as on the base layer and the collector layer with the above-mentioned effects. A silicon oxide film with the same thickness can be formed.
したがって、コンタクトホトリソグラフィ工程を容易に
高精度に行い得る。Therefore, the contact photolithography process can be easily performed with high precision.
(図面)
第1図はこの発明のバイポーラNPNトランジスタの製
造方法の一実施例を示す断面図、第2図はこの発明の方
法によるトランジスタのhrg トB vCtsの関係
を示す特性図、第3図は従来のバイポーラNPNトラン
ジスタの製造方法を示す断面図、第4図は従来の方法に
よるトランジスタの動作時における断面図、第5図は従
来の方法によるトランジスタのhFIとBYCEBの関
係を示す特性図である。
21・・・NWシIJ コン基体、22・・・Paベー
ス層、23・・・シリコン酸化膜、24・・・エミッタ
拡散パタ−ン、25・・・N型エミッタ層、26・・・
シリコン酸化膜、27a、27b、27c・・・プレコ
ンタクトパターン、28・・・シリコン酸化膜。
第1図
FIE
(a)(Drawings) Fig. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the method for manufacturing a bipolar NPN transistor of the present invention, Fig. 2 is a characteristic diagram showing the relationship between hrg and BvCts of the transistor according to the method of the present invention, and Fig. 3 4 is a cross-sectional view showing the conventional method for manufacturing a bipolar NPN transistor, FIG. 4 is a cross-sectional view of the transistor during operation using the conventional method, and FIG. 5 is a characteristic diagram showing the relationship between hFI and BYCEB of the transistor according to the conventional method. be. 21... NW silicon IJ contact base, 22... Pa base layer, 23... silicon oxide film, 24... emitter diffusion pattern, 25... N-type emitter layer, 26...
Silicon oxide film, 27a, 27b, 27c... pre-contact pattern, 28... silicon oxide film. Figure 1 FIE (a)
Claims (1)
した後、リンの熱拡散およびそれに続くウェット酸化を
行うことによりP型ベース層中にN型エミッタ層を形成
する工程と、次いで基体表面の酸化膜に基体上、エミッ
タ層上およびベース層上にてプレコンタクト開口部を形
成する工程と、次いで熱処理を行う工程とを具備してな
るバイポーラNPNトランジスタの製造方法において、
エミッタ層上のプレコンタクト開口部を、エミッタ層よ
り大きく設けることを特徴とするバイポーラNPNトラ
ンジスタの製造方法。After forming a P-type base layer on an N-type silicon substrate that will serve as a collector, there is a step of forming an N-type emitter layer in the P-type base layer by thermally diffusing phosphorus and subsequent wet oxidation, and then forming an N-type emitter layer on the substrate surface. A method for manufacturing a bipolar NPN transistor comprising the steps of forming a pre-contact opening in an oxide film on a substrate, an emitter layer and a base layer, and then performing heat treatment,
A method for manufacturing a bipolar NPN transistor, characterized in that a pre-contact opening on an emitter layer is provided larger than the emitter layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12723285A JPS61285765A (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Manufacture of bipolar npn transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP12723285A JPS61285765A (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Manufacture of bipolar npn transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61285765A true JPS61285765A (en) | 1986-12-16 |
JPH047588B2 JPH047588B2 (en) | 1992-02-12 |
Family
ID=14954993
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP12723285A Granted JPS61285765A (en) | 1985-06-13 | 1985-06-13 | Manufacture of bipolar npn transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61285765A (en) |
-
1985
- 1985-06-13 JP JP12723285A patent/JPS61285765A/en active Granted
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH047588B2 (en) | 1992-02-12 |
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EXPY | Cancellation because of completion of term |