JPS63140571A - バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

バイポ−ラトランジスタおよびその製造方法

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JPS63140571A JP61287325A JP28732586A JPS63140571A JP S63140571 A JPS63140571 A JP S63140571A JP 61287325 A JP61287325 A JP 61287325A JP 28732586 A JP28732586 A JP 28732586A JP S63140571 A JPS63140571 A JP S63140571A
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明はバイポーラトランジスタの構造およびその製造
方法に関するものである。
〔従来の技術〕
第4図、第5図はそれぞれ従来の高速バイポーラトラン
ジスタの構造例を示す断面図である。これらの図におい
て、1はシリコン基板、2は埋込みコレクタ層、3は素
子分離のための酸化膜、4は濃度の低いエピタキシャル
成長層、5はベースの拡散層、6はエミッタの拡散層(
n゛層)、7は窒化膜、8はパッシベーション用の酸化
膜、9はベース引出し履用の多結晶シリコン、10はエ
ミッタ層拡散用兼エミッタ電極引出し用の多結晶シリコ
ン、11〜13は配線帯である。
これらのバイポーラトランジスタは、高速動作を実現す
るため、微細化によって寄生容量や抵抗を減らすととも
に、縦方向の縮小によってしゃ断固波数(f、)を向上
させている。
第4図のトランジスタの場合、ベース拡散層5を形成す
るためのマスク合わせを1回行なうだけで以後は自己整
合的にエミッタ拡散層6を形成するため、その幅を0.
5μm程度まで細か(することが可能となる。また第5
図のトランジスタの場合、ベースの電極取出し口をベー
ス拡散層5の横に設けるようにすることによって、エミ
ッタの面積とベースの面積を同一にし、第4図の示すト
ランジスタと同程度の高速性能を達成している。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような従来のバイポーラトランジスタでは、ベース
面積はリソグラフィーの限界で決定され、それ以下にす
ることは不可能である。また、縦方向にバイポーラトラ
ンジスタ動作させるには、コレクタからの電極を取り出
すための広い埋込みコレクタ層2が必要であるが、この
コレクタ層2とシリコン基板1との間に浮遊のpn接合
容量ができてしまい、高速動作の妨げとなる。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、そ
の目的とするところは、ベース・コレクタ問およびコレ
クタ・基板間の寄生容量を更に減少できるバイポーラト
ランジスタおよびその製造方法を得ることにある。
〔問題点を解決するための手段〕
このような目的を達成するために本発明は、表面を絶縁
層にした半導体基板上に各素子を素子間分離用絶縁膜で
分離して形成した第1導電形の単結晶シリコン層と、こ
の単結晶シリコン層の一部に開口された孔より順々に拡
散して形成された第2導電形拡散層と第1導電形拡散層
と、単結晶シリコン層と第2導電形拡散層と第1導電形
拡散層のそれぞれに他と絶縁されて形成された単結晶又
は多結晶の引出し層とをトランジスタに有するようにし
たものである。
また、製造方法として、半導体基板表面を酸化しその上
に第1導電形の単結晶シリコン層を形成する第1の工程
と、半導体素子領域間を第1の絶縁膜で分離する第2の
工程と、第1導電形の単結晶シリコン層の引出し領域に
更に第1導電形の不純物を導入する第3の工程と、表面
に第2の絶縁膜を形成し更に第2導電形の第1の多結晶
シリコンを堆積する第4の工程と、半導体素子領域上の
多結晶シリコンの一部を開口し更に続けて第2の絶縁膜
を開口し新たに第2導電形の第2の多結晶シリコンを堆
積する第5の工程と、熱処理によって第1および第2の
多結晶シリコンより単結晶シリコン中へ第2導電形の不
純物を拡散し第2導電形の単結晶シリコン層を形成する
第6の工程と、ウェハ全面に渡って第1の多結晶シリコ
ンおよび単結晶シリコンを異方性エツチングし多結晶シ
リコンの一部を残すとともにサイドウオールを形成する
第7の工程と、第2導電形の単結晶シリコン層の引出し
領域となるように第1の多結晶シリコンをバターニング
する第8の工程と、全面に窒化膜を堆積し全面を窒化膜
異方性エッチをほどこすことにより窒化膜のサイドウオ
ールを開口した第1、第2導電形の単結晶シリコン層の
側壁にのみ形成する第9の工程と、全面を酸化した後窒
化膜を除去する第10の工程と、第2導電形の第3の多
結晶シリコンを新たに堆積し熱処理によって第1、第2
導電形の単結晶シリコン層へ第2導電形の不純物を拡散
させる第11の工程と、高濃度の第1導電形不純物を含
む液状ガラスを塗布し熱処理によって第3の多結晶シリ
コンへ第1導電形の不純物を拡散し更に第2導電形の単
結晶シリコン層へも拡散させる第12の工程と、第3の
多結晶シリコンをパターニングした後第3の工程で形成
した第1導電形の単結晶シリコン層の引出し層および第
7の工程で形成した第2導電形の多結晶シリコン引出し
層上の絶縁膜にコンタクト孔を形成し更にコンタクト孔
の下部および第3の多結晶シリコンに接触抵抗を下げる
ためのシリサイド層を形成する第13の工程と、シリサ
イド層に接続された配線帯を形成する第14の工程とを
含むようにしたものである。
〔作用〕
本発明によるバイポーラトランジスタは、従来のものよ
り更に高速に動作する。
〔実施例〕
第1図は、本発明に係わるバイポーラトランジスタの一
実施例を示す平面図、第2図は第1図の■−■線断面図
である。第1図および第2図において、2はコレクタ電
極取出し用のn゛型(高濃度の第1導電型)単結晶シリ
コン層、3は素子間分離用絶縁膜、4はコレクタ拡散層
であるn−型単結晶シリコン層、5はp型ベース拡散層
、6はn”型エミッタ拡散層、8は後述の多結晶シリコ
ン9と多結晶シリコン10とを絶縁するための絶縁膜兼
パッシベーション膜、9はベース拡散715につながり
p型不純物濃度の高いベース電極取出し用多結晶シリコ
ン、10はベース拡散層5.エミーツタ拡散層6を形成
するために拡散しエミッタ電極取出し用となる多結晶シ
リコン、11はコレクタ電極配線帯、12はベース電極
配線帯、13はエミッタ電極配線帯、14はシリコン基
板(図示せず)上に形成された絶縁膜としてのシリコン
酸化膜、15は単結晶シリコン層2〜6と多結晶シリコ
ン層9を絶縁するための絶縁層、16〜18はシリサイ
ド層である。
次に第3図を用j1で上記バイポーラトランジスタの製
造方法の一実施例について説明する。まず、シリコン基
板上のシリコン酸化膜14上に例えばレーザ再結晶化法
等により単結晶シリコン層4を形成する(第3図(a)
)。このとき所望の不純物を適量導入することにより単
結晶シリコン層4をn−型(低濃度第1導電形)にして
おく。
次に、トランジスタ等の素子以外の領域を選択酸化法等
により酸化し、素子間分離用酸化膜3(第1の絶縁膜)
を形成する(第3図(b))。
次に、トランジスタのコレクタ電極取出し領域以外をフ
ォトレジスト20で覆い、矢印21で示すように全面に
As“あるいはsb+のようなn型不純物イオンを注入
する(第3図(C))。
フォトレジスト20を除去した後、熱処理によって不純
物を活性化し、さらに表面に絶縁層としての酸化膜15
(第2の絶縁膜)を形成し、その上にp型不純物がドー
プされた第1の多結晶シリコン9を形成する(第3図(
d))。
次に、フォトレジスト22によって、その端にベース、
エミッタを形成すべき領域の多結晶シリコン9および酸
化膜15をエツチングし除去する(第3図(e))。
フォトレジスト22を除去した後、再度p型不純物のド
ープされた第2の多結晶シリコン23を堆積する(第3
図(f))。
次に、熱処理を行ない、多結晶シリコン9,23よりp
型不純物をわずかに単結晶シリコン層4へ拡散させ、拡
散領域24を形成する(第3図(g))。
ここで、全面にわたってポリシリコンを異方性エツチン
グし、多結晶シリコン9を残すような状態でエツチング
を終了し、サイドウオールを形成する(第3図(h))
次に、フォトレジスト25でベース取出し電極となる部
分を覆い、多結晶シリコン9のパターニングをしく第3
図(i))、フォトレジスト25を除去した後、全面に
窒化膜26を堆積させる(第3図(」))。
この窒化膜26を異方性エツチングによって全面エツチ
ングし、単結晶シリコン層4の側壁に窒化膜のサイドウ
オール27を形成する(第3図(k))。
この後全面を酸化すると、窒化膜のサイドウオール27
が存在する所の酸化が遅い状態で、多結晶シリコン9の
表面が酸化される(第3図(1))。
窒化膜のサイドウオール27を除去後、再びp型不純物
を含んだ第3の多結晶シリコンlOを堆積して熱処理を
行なうことによって、ベース拡散層5を形成する(第3
図(m))。
次に、表面に、例えば高濃度にAs等を含んだ液体状の
絶縁物を回転塗布することによって、多結晶シリコン1
0を一面にn型不純物を含んだ絶縁膜28で覆う。
次に、熱処理によって、上記n型不純物が多結晶シリコ
ン10を通してn型層すなわちエミッタ拡散層6を形成
する(第3図(0))。
この後、全面の絶縁膜28を除去する(第3図(p))
。このとき拡散された不純物によって多結晶シリコン1
0はn型になっている。
この多結晶シリコン10をエミッタ電極取出し用となる
ようにパターニングする(第3図(q))。
ベースおよびコレクタの電極取出し用のコンタクト孔を
開口し、さらにコンタクト抵抗を減少させるため、コン
タクト孔の下部および多結晶シリコン10のシリコン表
面をシリサイド化しシリサイド層16〜18を形成する
(第3図(r))。
最後にアルミ等の電極配線帯11〜13を形成して、バ
イポーラトランジスタが完成する(第3図(S))。
以上説明した第3図に示す製造工程において、(alは
第1の工程を示し、(b)は第2の工程、(C)は第3
の工程、(d)は第4の工程、(e)、 (f)は第5
の工程、(aは第6の工程、(h)は第7の工程、(1
)は第8の工程、01. (k)は第9の工程、(1)
は第10の工程、+In)は第11の工程、(n)、 
(o)、 (p)は第12の工程、(q)、(r)は第
13の工程、(31は第14の工程を示す。
なお上記実施例では、多結晶シリコン10によってベー
ス拡散層5およびエミッタ拡散層6を形成したが、多結
晶シリコンの代わりにa−3iC等を用いたベテロ接合
にしてもよい。
また上記実施例では、npn型トランジスタの場合につ
いて説明したが、pnp型トランジスタの場合でも同様
の効果を奏する。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、絶縁膜上の薄い単結晶シ
リコン層の厚さ方向を短辺とするご(細長い断面を持つ
ベース拡散層およびエミッタ拡散層を形成したことによ
り、ベース・コレクタ間の寄生容量を極めて小さいもの
とすることができ、また、コレクタ拡散層がすべて絶縁
膜で覆われるように形成したことにより、コレクタ・基
板間のpn接合容量もなくすことができるので、動作が
より高速となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係わるバイポーラトランジスタの一実
施例を示す平面図、第2図は第1図の■−■線断面図、
第3図は本発明に係わるバイポーラトランジスタの製造
方法の一実施例を説明するための断面図、第4図および
第5図は従来のバイポーラトランジスタを示す断面図で
ある。 2・・・n゛型単結晶シリコン層、3・・・素子間分離
用絶縁膜、4・・・n−型単結晶シリコン層、5・・・
p型ベース拡散層、6・・・n”型エミッタ拡散層、8
・・・絶縁膜兼パッシベーション膜、9.10・・・多
結晶シリコン、11・・・コレクタ電極配線帯、12・
・・ベース電極配線帯、13・・・エミッタ電極配線帯
、14・・・シリコン酸化膜、15・・・絶縁層、16
〜l8・・・シリサイド層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面を絶縁層にした半導体基板上に各素子を素子
    間分離用絶縁膜で分離して形成した第1導電形の単結晶
    シリコン層と、この単結晶シリコン層の一部に開口され
    た孔より順々に拡散して形成された第2導電形拡散層と
    第1導電形拡散層と、前記単結晶シリコン層と第2導電
    形拡散層と第1導電形拡散層のそれぞれに他と絶縁され
    て形成された単結晶又は多結晶の引出し層とを有するこ
    とを特徴とするバイポーラトランジスタ。
  2. (2)半導体基板表面を酸化しその上に第1導電形の単
    結晶シリコン層を形成する第1の工程と、半導体素子領
    域間を酸化膜等の第1の絶縁膜で分離する第2の工程と
    、前記第1導電形の単結晶シリコン層の引出し領域に更
    に第1導電形の不純物を導入する第3の工程と、表面に
    酸化膜等の第2の絶縁膜を形成し更に第2導電形の第1
    の多結晶シリコンを堆積する第4の工程と、半導体素子
    領域上の前記多結晶シリコンの一部を開口し更に続けて
    第2の絶縁膜を開口し新たに第2導電形の第2の多結晶
    シリコンを堆積する第5の工程と、熱処理によって前記
    第1および第2の多結晶シリコンより単結晶シリコン中
    へ第2導電形の不純物を拡散し第2導電形の単結晶シリ
    コン層を形成する第6の工程と、ウェハ全面に渡って前
    記第1の多結晶シリコンおよび前記単結晶シリコンを異
    方性エッチングし前記多結晶シリコンの一部を残すとと
    もにサイドウォールを形成する第7の工程と、前記第2
    導電形の単結晶シリコン層の引出し領域となるように前
    記第1の多結晶シリコンをパターニングする第8の工程
    と、全面に窒化膜を堆積し全面を窒化膜異方性エッチを
    ほどこすことにより窒化膜のサイドウォールを開口した
    前記第1導電形および第2導電形の単結晶シリコン層の
    側壁にのみ形成する第9の工程と、全面を酸化した後窒
    化膜を除去する第10の工程と、第2導電形の第3の多
    結晶シリコンを新たに堆積し熱処理によって前記第1導
    電形および第2導電形の単結晶シリコン層へ第2導電形
    の不純物を拡散させる第11の工程と、高濃度の第1導
    電形不純物を含む液状ガラスを塗布し熱処理によって前
    記第3の多結晶シリコンへ第1導電形の不純物を拡散し
    更に前記第2導電形の単結晶シリコン層へも拡散させる
    第12の工程と、前記第3の多結晶シリコンをパターニ
    ングした後第3の工程で形成した第1導電形の単結晶シ
    リコン層の引出し層および第7の工程で形成した第2導
    電形の多結晶シリコン引出し層上の絶縁膜にコンタクト
    孔を形成し更に前記コンタクト孔の下部および前記第3
    の多結晶シリコンに接触抵抗を下げるためのシリサイド
    層を形成する第13の工程と、前記シリサイド層に接続
    された配線帯を形成する第14の工程とを含むことを特
    徴とするバイポーラトランジスタの製造方法。
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