JPS63170963A - バイポーラトランジスタの構造 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は一般的には集積回路に関し、特に集積回路用バ
イポーラトランジスタの構造に関する。

〔従来技術とその問題点〕

第１図は従来のバイポーラトランジスタの断面図である
。第１図に関して従来の集積回路用バイポーラトランジ
スタ構造は半導体基板上に形成されたコレクタ領域、該
コレクタ領域上に形成された活性ベース領域および該活
性ベース領域上に形成されたエミッタ領域から成る。受
動ベース領域は活性ベース領域から外側に広がり、コレ
クタ領域を囲む基板の一部を被っている。その非活性ベ
ース領域はエミッタ領域とコレクタ領域との間の水平方
向の分離を提供し、さらに活性ベース領域に接続するた
めの手段を供給する。

非活性ベース領域および基板は極性タイプが反対なので
、非活性ベース領域と基板との間にコンデンサが形成さ
れる。結果として、バイポーラトランジスタの非活性ベ
ース領域は、しばしばバイポーラ集積回路の動作スピー
ドを制限する。これは非活性ベース領域が活性ベース領
域よりずっと高くドープされている高周波バイポーラト
ランジスタで特に顕著である。

〔発明の目的］ 本発明の目的は従来技術によるバイポーラトランジスタ
より速く動作できる集積回路用バイポーラトランジスタ
構造を提供することである。

本発明のもう１つの目的は高速パイポーラトランジスタ
を作るための実用的な方法を提供することである。さら
に本発明の他の目的は上部面がほとんど平坦な高速バイ
ポーラトランジスタを作るための方法を提供することで
ある。

〔発明の概要〕

簡単に言えば、本発明のバイポーラトランジスタ構造は
半導体基板上に形成された酸化層、その酸化層に形成さ
れた窓内に置かれたコレクタ領域、そのコレクタ領域の
上に形成された活性ベース領域、その活性ベース領域の
上に形成されたエミッタ領域、および前記酸化層上に形
成され、前記活性ベース領域に接続する非活性ベース領
域から成る。好適には活性ベース領域は単結晶（エピタ
キシアル）であるが、非活性ベース領域は多結晶である
。

もし、補正されないならば、酸化層には酸化物の段差が
生じ、その結果できあがったバイポーラトランジスタの
上部面は平坦でなくなる。本発明の製造方法は塩素含有
種に未完成基板をさらすステップを含み、これはエピタ
キシアルコレクタ領域の成長を可能にする一方、酸化層
上へシリコンが成長するのを抑制する。この選択的な成
長によリコレクタ領域を持ち上げ、酸化物の段差を補正
し、その結果トランジスタの上部面はほとんど平坦にな
る。

本発明の長所は酸化層が非活性ベース領域と基板との間
の容量を大幅に減少することである。結果として、本発
明のバイポーラトランジスタ構造はより高速に動作でき
る。

本発明の他の長所はドライブトランジスタの上部面がほ
とんど平坦に作られることであり、上部面が平坦である
ことによりもし、必要ならばトランジスタ上にさらに別
の層を付加して形成することが簡単になる。

本発明のこれら、あるいは他の目的、および長所は次の
説明を読み、図を参照することにより当業者には明らか
になる。

〔実施例〕

前述のように第１図は従来技術のバイポーラトランジス
タの断面図である。第２図および第３図は本発明に従っ
た改良型バイポーラトランジスタの断面図である。

第２図を参照するとバイポーラトランジスタ１０は半導
体基板１２、サブコレクタ領域１４、酸化層１６、コレ
クタ領域１８、活性ベース領域２０、およびエミッタ領
域２２から成る。不活性ベース領域２４は酸化層１６上
に置かれ、活性ベース領域２０につながっている。

基板１２は好適なシリコンウェー八である。サブコレク
タ領域１４は比較的源（ドープされ、ｎ−タイプまたは
ｐ−タイプである。説明の都合上、トランジスタ１０は
ｎ−ｐ−ｎ　）ランジスタであると仮定し、したがって
サブコレクタ領域１４はトタイプ不純物でドープされる
。もちろんトランジスタ１０はｐ−ｎ−ｐタイプのバイ
ポーラトランジスタであってもよく、この場合、サブコ
レクタ領域１４はｎタイプ不純物でドープされる。

酸化層１６は好適には熱的に成長させたシリコン酸化物
（ＳｉＯ□）であり、窓２６を備えている。コレクタ領
域１８は窓２６内に形成され、サブコレクタ領域１４お
よび活性ベース領域２０と接触している。もし、構造１
０がｎ−ｐ−ｎ　　）ランジスタであれば、コレクタ領
域１８はｎ−タイプ不純物でドープする。

活性ベース領域２０をコレクタ領域１８とエミッタ領域
２２との間に作る。活性ベース領域２０は好適にはエピ
タキシアル成長され、その結果、該活性ベース領域２０
は下のコレクタ領域１８、サブコレクタ領域１４、およ
び基板１２と同じ規則的結晶構造をもつ。しかしながら
、不活性ベース領域２４は好適には多結晶性であり、活
性ベース領域２０に比べ濃くドープされる。ｎ−ｐ−ｎ
　　）ランジスタの場合、活性ベース領域２０および不
活性ベース領域２４の両方をｎタイプ不純物でドープす
る。

エミッタ領域２２を凹領域２８の底に形成する。ｎ−ｐ
−ｎ　　）ランジスタではエミッタをｎタイプ不純物で
ドープする。

不活性ベース領域２４は酸化層１６でサブコレクタ領域
１４から隔離されるので不活性ベース領域２４とサブコ
レクタ領域１４との間のキャパシタンスは大幅に減少す
る。結果として、電荷は活性ベース領域に迅速に流れ込
んだり、流れ出たりし、トランジスタ１０は高周波数で
動作できるようになる。

第３図に示したトランジスタ１０ｇは基板１２′、サブ
コレクタ領域１４“、酸化層１６′、コレクタ領域１８
′、活性ベース領域２０９、エミッタ領域２２°、およ
び不活性ベース領域２４°を含む。酸化層１６゜に窓２
６′を備え、コレクタ領域１８′がサブコレクタ領域１
４′と接触できるよ・うにする。

トランジスタ１０’はトランジスタ１０と同じ動作特性
を持つ。しかしながら、トランジスタ１０’においては
、エミッタ領域２２′の上部面３０は不活性ベース領域
２４“の上部面３２と実質的に同一平面上にあり、した
がって、次の層を形成するのによりふされしい面を供給
する。しかしながら、次にもっと詳細に述べるように、
トランジスタ１０°を形成する方がトランジスタ１０の
形成よりわずかに複雑である。

トランジスタ１０を製造する方法を第２図を参照しなが
ら説明する。まず、第１にシリコンウェーハまたは、基
板１２をきれいにして準備し、次に、サブコレクタ領域
１４をイオン注入、あるいは拡散のような適当なプロセ
スでドープする。次に隔離用シリコン二酸化層１６を既
知の熱成長プロセスで活性サブコレクタ領域１４上に形
成する。次に窓２６を好適には写真製版プロセスで形成
し、その後、シリコン層を全基板上に気相成長（ＣＶＰ
）する。

コレクタ領域１８および活性ベース領域２０は窓２６を
通して結晶性基板と接触するためエピタキシアルである
。不活性ベース領域２４は該領域の下の酸化層１６が非
晶質構造であるため多結晶である。

酸化層１６には酸化物の段差があるため、凹んだ領域２
８ができる。

前述のように第２図のトランジスタ１０の表面はでこぼ
こしており、そのことが次の層を形成するのを困難にし
ている。第３図のトランジスタ１０’はエミッタ領域２
２°の上部面３０を非活性ベース領域２４“の上部面３
２と実質的に同一の平面とすることによりこの問題を排
除している。

トランジスタ１０“を作る方法はトランジスタ１０を作
る前述の方法と実質的に同じやり方から始まる。基板１
２′の準備をし、サブコレクタ領域１４′を適当にドー
プする。酸化層１６１をサブコレクタ領域１４“上に形
成し、酸化層１６°に窓２６°を開ける。次に、気相成
長プロセスの間、塩素含有種を付加することによりシリ
コンの選択蒸着を行う。

塩素は５ｉＣ１ｓあるいは５ｉＨ２Ｃ１ｚのようなシリ
コン含有ガスの一部であってよい。また塩素は塩化水素
酸（ＨＣＩ）のような別個に付加されたガスであっても
よい。

塩素含有種はエピタキシアルコレクタｊＪＩ域１８’を
成長させるが、同時に酸化層１６′上のシリコンの成長
を抑制する。結果として、コレクタ領域１８゛は酸化層
１６°の高さ以上に持ち上がり、層１６゜の酸化層の段
差を補正する。トランジスタ１０’を製造する方法の残
りはトランジスタ１０を製造するのに用いる方法に類似
している。

い（つかの応用において、酸化層を形成する前に基板上
に軽くドープしたエピタキシアル層を形成し、結果とし
てコレクタの下により厚い軽くドープした領域を生ずる
ことが望ましい場合がある。

この厚い領域により技術的にはよく知られているように
トランジスタのブレイク・ダウン電圧は高くなる。

トランジスタ１０および１０１は上述のようにレーザビ
ームあるいはＥビーム（電子ビーム）のようなエネルギ
ービームによって非活性ベース領域２４および２４’の
それぞれを再結晶化することでさらに改良することがで
きる。再結晶化により多結晶性シリコンの抵抗は大幅に
減少し、同じドーピングレベルの単結晶性シリコンの固
有抵抗に近づく。

再結晶化によりベース領域２４および２４゛の固有抵抗
（抵抗率）を減少させれば多結晶性シリコンの層を非常
に厚くしなくても直列ベース抵抗が低下し、回路動作が
著しく改良される。さらに、再結晶化により面はなめら
かとなり、前述のように次の層の形成が簡単になる。

集積回路コンポーネントの製造プロセスに用いられる一
般的な技術の詳細は多数発表されている。

たとえば、Ｐｒｅｓｔｏｎ　Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ社で
出版されたｒｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ　ａｎｄ　Ｉ
ｎｔｅｇｒａｔｅｄ　Ｃ１ｒｃｕｉｔ　Ｆａｂ−ｒｉｃ
ａｔｉｏｎ　ＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓＪがある。これらの
技術は一般に本発明の構造を製造するのに用いることが
できる。さらに、個々の製造ステップは商業的に入手可
能な集積回路製造機械を用いて実現できる。

本発明を理解するのに特に必要なので実施例用の大体の
技術データを現在の技術に基づいて示した。

この技術が将来発展すれば、当業者には明らかなように
適当な調整が必要幅なる。

本発明をいくつかの実施例を参照して述べたが、本発明
を様々に変形することができることは前述の説明を読み
、および図を参照することによって当業者には明らかに
なる。

〔発明の効果〕

以上の説明より明らかなように、本発明によれば非活性
ベース領域とサブコレクタ領域との間の容量が減少し、
トランジスタの速度を高めることができる。またトラン
ジスタの上面部が平坦であるのでさらにその上部への別
の層の形成が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のバイポーラトランジスタ構造の断面図、
第２図および第３図は本発明によるバイポーラトランジ
スタ構造の断面図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板と、前記基板上に窓を有するように形成された隔離
   領域と、前記窓を介して前記基板に接触形成されたコレ
   クタ領域と、前記隔離領域および前記コレクタ領域上に
   形成されたベース領域と、前記ベース領域上に形成され
   たエミッタ領域とを含むバイポーラトランジスタの構造
   。