JPS63261748A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

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JPS63261748A
JPS63261748A JP9561187A JP9561187A JPS63261748A JP S63261748 A JPS63261748 A JP S63261748A JP 9561187 A JP9561187 A JP 9561187A JP 9561187 A JP9561187 A JP 9561187A JP S63261748 A JPS63261748 A JP S63261748A
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semiconductor region
base
conductivity type
semiconductor
beak
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Shuichi Kameyama
亀山 周一
Kazuhiro Obuse
小伏 和宏
Tadanaka Yoneda
米田 忠央
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To have a constitution of an activated element part excellent in high degree of speed and integration and to improve the manufactural controllability of the activated element part by connecting a second semiconductor region as an outer base with a third semiconductor region as an inner base at an intermediate base directly under the edge sections of an opening of an oxide film as an insulating film in case of a bipolar transistor. CONSTITUTION:A thermal oxide film 122 having the beak-shaped edge sections is formed at an N-type epitaxial semiconductor layer 104 with an N-type buried layer 102 formed onto a P-type silicon semiconductor substrate 100, and a P-type semiconductor region 116 as an outer base and a trench section 142 formed within an opening by the film are formed under the main section of the oxide film. And, a P-type semiconductor region 126 as an inner base is formed at a low section of the trench section. The outer base 116 is connected with the inner base 126 through a P-type semiconductor region 118 as an intermediate base formed directly under the beak-shaped edge sections of the oxide film. Thus, a poly-silicon electrode 124 is formed onto an N-type semiconductor region 128 serving as an emitter.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に、
バイポーラ型等の集積回路の高速化、高集積化に適した
トランジスタ素子の構造およびその製造方法に係わる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and in particular,
The present invention relates to the structure of a transistor element suitable for increasing the speed and integration of bipolar type integrated circuits and the like, and a method for manufacturing the same.

従来の技術 最近のバイポーラ集積回路の分野において、トランジス
タのスイッチング速度の改良に対して、種々の新しい技
術が提案されてきている。これらの技術による主要な改
良法は、縦型のNPN トランジスタの内部ベースを浅
くしてベースの深さ方向の幅を狭(形成し、ベース中の
電子の走行時間を短くする方法と、内部ベースに対して
直列に入る寄生のベース抵抗とベース人力容量との結合
による遅延時間を減少させるべ(、この寄生のベースを
低抵抗化する方法とに有る。寄生のベースを低抵抗化す
る方法として、電極取り出し用の寄生のベース領域を内
部ベースよりも高濃度の不純物による拡散等によって形
成し、これを外部ベースとする、所謂、グラフト・ベー
ス法が知られている。例えば、1984年インターナシ
ョナル エレクトロン デバイス ミーティング ダイ
ジェスト オブ テクニカル ペーパーズ (INTE
RNATIONAL  ELECTRON  DEVI
CE  MEETING  0IGESTOF  TE
CHNICAL  PAPER5PP、753−756
)に、縦型NPNトランジスタの形成において、熱酸化
膜の下に形成された外部ベースと熱酸化膜の開口から形
成された内部ベースとが、熱酸化膜の端部の近傍におい
て接続された構造が開示されている。
BACKGROUND OF THE INVENTION In recent years in the field of bipolar integrated circuits, various new techniques have been proposed for improving the switching speed of transistors. The main improvements based on these technologies are to shorten the transit time of electrons in the base by making the internal base of the vertical NPN transistor shallower and narrowing the width of the base in the depth direction; To reduce the delay time caused by the coupling between the parasitic base resistance and the base human capacitance that are connected in series with the The so-called graft-based method is known, in which a parasitic base region for electrode extraction is formed by diffusion with impurities at a higher concentration than the internal base, and this is used as the external base.For example, in 1984 International Electron Device Meeting Digest of Technical Papers (INTE
RNATIONAL ELECTRON DEVI
CE MEETING 0IGESTOF TE
CHNICAL PAPER5PP, 753-756
), in the formation of a vertical NPN transistor, an external base formed under a thermal oxide film and an internal base formed from an opening in the thermal oxide film are connected near the edge of the thermal oxide film. is disclosed.

発明が解決しようとする問題点 バイポーラ・トランジスタの高速化のためには、内部ベ
ースを浅く形成することと、外部ベースを低抵抗化する
ことを同時に実現しなければならない。内部ベースを浅
(するにつれて、内部ベースの層状抵抗の増大が生じや
すく、この効果を小さくするために、通常、エミッタの
幅を狭(する方法がとられる。しかしながら、この場合
、外部ベースの高濃度の不純物濃度を高(すると、不純
物原子が内部ベースに浸入し、内部ベースの不純物プロ
ファイルを変えてしまい、直流的には電流増幅率の減少
、交流的には電子のベース走行時間の増大などの悪い現
象が発生する。この現象を抑えるには、外部ベースの不
純物濃度を下げ、ベースの横方向の拡散を小さくする対
策しかない。
Problems to be Solved by the Invention In order to increase the speed of bipolar transistors, it is necessary to simultaneously form a shallow internal base and a low resistance external base. As the internal base becomes shallower, the layered resistance of the internal base tends to increase.To reduce this effect, a method is usually taken to reduce the width of the emitter.However, in this case, the height of the external base If the impurity concentration is increased (this will cause impurity atoms to enter the internal base, changing the impurity profile of the internal base, decreasing the current amplification factor for DC, increasing the base transit time of electrons for AC, etc.) The only way to suppress this phenomenon is to lower the impurity concentration of the external base and reduce the lateral diffusion of the base.

この方法によれば、外部ベースの浸入が抑えられるが、
内部ベースの深さを150ナノ・メータと非常に浅(形
成した場合、次のような構造あるいは製法上の問題が生
じる。すなわち、酸化膜のビーク状の端部で形成された
開口端が工程中のエツチングにより不安定に変動するた
めに、内部ベースと外部ベースとの接続性自体が不安定
となり、さらには、接続が悪い場合、このビーク下での
内部ベースの横方向拡散が小さいことにより、実効ベー
ス幅が狭くなっているため、コレクタ・エミッタ間のパ
ンチ・スルー性のリーク電流が発生しやすいという欠点
があった。例えば、第3図(a)に示されているごとく
、P型のシリコン半導体基板100上にN型の埋め込み
層102を形成し、N型のエピタキシャル半導体層10
4を形成した後、約20ナノ・メータの薄い熱酸化膜1
08上に形成された約100ナノ・メータの厚さのシリ
コン窒化膜パターン110をマスクとしてドーズ量2X
IO15/c+Jのボロンをイオン注入して、外部ベー
スとなるP型の半導体領域116を形成した。さらに、
第3図(b)のごと(、耐酸化性のシリコン窒化膜パタ
ーン110をマスクとして熱酸化をおこない、厚さ約2
50ナノ・メータの酸化膜122を形成した後、シリコ
ン窒化膜パターン110、酸化膜108を除去しエミッ
タ用の開口を形成し、全面に多結晶シリコン膜を堆禎し
、これをパターンニングして多結晶シリコン膜パターン
124を形成し、さらに、ドーズm 2 X l O”
 / cdのボロンをこの多結晶シリコン膜パターン1
24中にイオン注入し、熱処理にて約150ナノ・メー
タの深さの活性ベースとなるP型の半導体領域126を
形成した後、同様に、ヒ素をこの多結晶シリコン膜パタ
ーン124中にイオン注入し、熱処理にて深さが、約5
0ナノ・メータのエミッタとなるN型の半導体領域12
8を形成した。
This method reduces the infiltration of external bases, but
If the internal base is formed to a very shallow depth of 150 nanometers, the following structural or manufacturing problems will occur: The opening end formed by the beak-shaped end of the oxide film The connectivity between the internal base and the external base itself becomes unstable due to unstable fluctuations due to the etching inside.Furthermore, if the connection is poor, the lateral diffusion of the internal base under this peak is small. , because the effective base width is narrow, punch-through leakage current between the collector and emitter is likely to occur.For example, as shown in Figure 3(a), the P-type An N-type buried layer 102 is formed on a silicon semiconductor substrate 100, and an N-type epitaxial semiconductor layer 10 is formed.
After forming 4, a thin thermal oxide film 1 of about 20 nanometers is formed.
Using the silicon nitride film pattern 110 with a thickness of about 100 nanometers formed on 08 as a mask, the dose was 2X.
Boron ions of IO15/c+J were ion-implanted to form a P-type semiconductor region 116 serving as an external base. moreover,
As shown in FIG. 3(b), thermal oxidation is performed using the oxidation-resistant silicon nitride film pattern 110 as a mask, and the thickness is approximately 2.
After forming an oxide film 122 of 50 nanometers, the silicon nitride film pattern 110 and oxide film 108 are removed to form an opening for an emitter, and a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface, which is then patterned. A polycrystalline silicon film pattern 124 is formed, and the dose m 2
/cd boron to this polycrystalline silicon film pattern 1
After ion implantation into the polycrystalline silicon film pattern 124 and heat treatment to form a P-type semiconductor region 126 which becomes an active base with a depth of about 150 nanometers, arsenic is similarly ion-implanted into the polycrystalline silicon film pattern 124. After heat treatment, the depth is reduced to approximately 5.
N-type semiconductor region 12 serving as a 0 nanometer emitter
8 was formed.

このような製造方法にしたがえば、第3図(b)に示さ
れているように酸化膜パターン122のビーク状の端部
の形状によっては、外部ベース116と内部ベース12
6との接続性が困難となってしまう。したがって、この
ように外部ベースと内部ベースとの接続が不安定である
ことに起因した構造および製造上の問題を解決する新規
なトランジスタ構造とその製造方法が必要とされていた
According to such a manufacturing method, as shown in FIG. 3(b), depending on the shape of the beak-shaped end of the oxide film pattern 122, the outer base 116 and the inner base 12
Connectivity with 6 becomes difficult. Therefore, there is a need for a new transistor structure and a method for manufacturing the same that solves the structural and manufacturing problems caused by the unstable connection between the external base and the internal base.

問題点を解決するための手段 本発明は、このような問題点を解決すべ(、第1導伝型
の半導体層上に形成された周辺にビーク状の端部を有す
る絶縁膜の開口と、前記絶縁膜の、少なくとも、ビーク
状の端部の直下に形成された第2導伝型の第1の半導体
領域と、前記絶縁膜のビーク状の端部以外の下部に形成
された第2導伝型の第2の半導体領域と、前記ビーク状
の端部を有する絶縁膜の開口内に形成された溝部と、前
記溝部内に形成された第2導伝型の第3の半導体領域と
、前記第2導伝型の第3の半導体領域中に形成された第
1導伝型の第4の半導体領域とを有する構造において、
前記第第2の半導体領域と前記第3の半導体領域とを前
記第1の半導体領域を介して接続することを特徴とする
半導体装置の構造と、第1導伝型の半導体層上に耐酸化
性のマスク材パターンを形成する工程と、少なくとも前
記耐酸化性のマスク材パターンの直下の半導体層表面に
第2導伝型の第1の半導体領域を形成する工程と、前記
耐酸化性のマスク材パターンの周辺に第2導伝型の第2
の半導体領域を形成する工程と、前記耐酸化性のマスク
材パターンをマスクとして酸化法により、このマスク材
パターンの周辺にビーク状の端部を有する酸化膜を形成
する工程と、前記耐酸化性のマスク材パターンを除去し
て、前記ビーク状の端部を有する酸化膜パターンの開口
を形成する工程と、前記ビーク状の端部を有する酸化膜
パターンの開口内に溝部を形成する工程と、前記溝部内
に第2導伝型の第3の半導体領域を形成する工程と、前
記第3の半導体領域中に第1導伝型の第4の半導体領域
を形成する工程とからなり、前記第2の半導体領域と前
記第3の半導体領域とを前記第1の半導体領域を介して
接続することを特徴とする半導体装置の製造方法とを提
供するものである。
Means for Solving the Problems The present invention aims to solve these problems (by providing an opening in an insulating film having a beak-shaped edge at the periphery formed on a semiconductor layer of a first conductivity type; A first semiconductor region of the second conductivity type formed immediately below the beak-shaped end of the insulating film, and a second conductive region formed below the beak-like end of the insulating film. a second conductivity type semiconductor region, a groove formed in the opening of the insulating film having the beak-shaped end, and a second conductivity type third semiconductor region formed in the groove; A structure including a fourth semiconductor region of the first conductivity type formed in the third semiconductor region of the second conductivity type,
A structure of a semiconductor device characterized in that the second semiconductor region and the third semiconductor region are connected via the first semiconductor region, and an oxidation-resistant layer is provided on the semiconductor layer of the first conductivity type. forming a first semiconductor region of a second conductivity type on the surface of the semiconductor layer immediately below the oxidation-resistant mask material pattern; A second layer of the second conductivity type is placed around the material pattern.
forming an oxide film having beak-shaped edges around the oxidation-resistant mask material pattern by an oxidation method using the oxidation-resistant mask material pattern as a mask; forming an opening in the oxide film pattern having the beak-shaped end by removing the mask material pattern; forming a groove in the opening of the oxide film pattern having the beak-shaped end; The step of forming a third semiconductor region of the second conductivity type in the trench, and the step of forming a fourth semiconductor region of the first conductivity type in the third semiconductor region, The present invention provides a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that a second semiconductor region and the third semiconductor region are connected via the first semiconductor region.

作用 本発明による手段を、−例として、バイポーラ・トラン
ジスタのエミッタ・ベース接合に適用した場合、次のよ
うな作用が生じた。
Effects When the measures according to the invention were applied, by way of example, to the emitter-base junction of a bipolar transistor, the following effects occurred.

外部ベースとなる第2の半導体領域と内部ベースとなる
第3の半導体領域とを、絶縁膜である酸化膜の開口の端
部の直下で接続する中間ベースとなる第2導伝型の第1
の半導体領域の不純物濃度、あるいは、単位面積あたり
の不純物原子の総数を、内部ベースのそれよりも小さく
することができるので、外部ベースの不純物原子が内部
ベースへ、直接に、浸入することを防止できた。がっ、
この酸化膜の開口内に形成した溝部により内部ベースを
外部ベースと同程度に深くできたため、内部ベースとそ
の直下のN型埋め込み層との間に残されたN型エピタキ
シャル層を薄くでき、これにより、コレクタ抵抗を小さ
くすることができた。以上により、直流的には電流増幅
率の減少、交流的には電子のベース走行時間の増大等の
悪い現象の発生を防止することができた。さらには、コ
レクタ抵抗を減少させることができたため、トランジス
タのスイッチング時間を改善することができた。
A first semiconductor region of a second conductivity type that serves as an intermediate base that connects a second semiconductor region that serves as an external base and a third semiconductor region that serves as an internal base directly below the edge of the opening of an oxide film that is an insulating film.
The impurity concentration of the semiconductor region or the total number of impurity atoms per unit area can be made smaller than that of the internal base, thereby preventing impurity atoms of the external base from directly penetrating into the internal base. did it. Gah,
The groove formed in the opening of this oxide film allows the internal base to be as deep as the external base, making it possible to thin the N-type epitaxial layer left between the internal base and the N-type buried layer directly below it. This made it possible to reduce the collector resistance. As a result of the above, it was possible to prevent the occurrence of negative phenomena such as a decrease in the current amplification factor in the case of direct current, and an increase in the base transit time of electrons in the case of alternating current. Furthermore, since the collector resistance could be reduced, the switching time of the transistor could be improved.

また、外部ベースと内部ベースとを直接に接続させない
ので、それぞれの不純物プロファイルを独立に最適化す
ることができたので、不純物の拡散の制御性が容易とな
り、製造上の歩留まりも改善された。
Furthermore, since the external base and internal base are not directly connected, each impurity profile can be optimized independently, making it easier to control impurity diffusion and improving manufacturing yield.

さらには、ビーク状の端部を有する酸化膜の開口内に、
予め、第2導伝型の第1の半導体領域が形成されている
場合、この開口内に溝部を形成することによって、ビー
ク状の端部の直下以外の不用な第1の半導体領域を除去
できるため、あとで、溝部の低面に形成される内部ベー
スとなる第2導伝型の第3の半導体領域の不純物プロフ
ァイルへの中間ベースの形成時のイオン注入による不純
物原子による影響をほぼ除(ことができた。これにより
、電流増幅率のバラツキの少ない良好な素子特性が得ら
れた。
Furthermore, inside the opening of the oxide film having a beak-shaped end,
If the first semiconductor region of the second conductivity type is formed in advance, by forming a groove in this opening, unnecessary first semiconductor regions other than directly under the beak-shaped end can be removed. Therefore, the influence of impurity atoms by ion implantation during the formation of the intermediate base on the impurity profile of the third semiconductor region of the second conductivity type, which will be formed on the lower surface of the trench and will become the internal base, will be almost eliminated ( As a result, good device characteristics with little variation in current amplification factor were obtained.

実施例 本発明による構造の方法をバイポーラNPN トランジ
スタのエミッタ・ベース接合に適用した第一の実施例を
、第1図を用いて説明する。
Embodiment A first embodiment in which the structure method according to the present invention is applied to the emitter-base junction of a bipolar NPN transistor will be described with reference to FIG.

第1図のごとく、P型のシリコン半導体基板100上に
形成されたN型の埋め込み層102を有するN型のエピ
タキシャル半導体層104において、ビーク状の端部を
有する熱酸化膜122が形成されていて、この酸化膜の
主要部の下に外部ベースとなるP型の半導体領域116
と、この酸化膜による開口内に形成された溝部142と
、この溝部の低部には内部ベースとなるP型の半導体領
域126とが形成されている。外部ベース116と内部
ベース126とが、酸化膜のビーク状の端部の直下に形
成された中間ベースとなるP型の半導体領域118を介
して接続されていて、エミッタとなるN型の半導体領域
128にポリシリコン電極124が形成されている。
As shown in FIG. 1, a thermal oxide film 122 having beak-shaped edges is formed in an N-type epitaxial semiconductor layer 104 having an N-type buried layer 102 formed on a P-type silicon semiconductor substrate 100. Then, under the main part of this oxide film, there is a P-type semiconductor region 116 which becomes an external base.
A trench 142 is formed in the opening formed by this oxide film, and a P-type semiconductor region 126 serving as an internal base is formed at the bottom of the trench. The external base 116 and the internal base 126 are connected via a P-type semiconductor region 118 that serves as an intermediate base and is formed directly under the beak-shaped end of the oxide film, and an N-type semiconductor region that serves as an emitter. A polysilicon electrode 124 is formed at 128 .

この様なエミッタ・ベース接合の形成方法の一例として
ポリシリコン電極124を内部ベース126とエミッタ
128の拡散源として用いれば、内部ベースの深さ15
0ナノ・メータ、エミッタの深さ50ナノ・メータと高
速性に優れた構造を実現でき、しかも、内部ベースと外
部ベースとを比較的低い不純物濃度の中間ベースを介し
て接続させられるので、外部ベースの高濃度の不純物が
内部ベースに浸入し、内部ベースの不純物プロファイル
を変えてしまうことを防止でき、かつ、ベースの接続性
を安定化することができた。さらには、第1図の構造で
は溝部の側面の形状が、はぼ、垂直となっているが、必
要に応じて任意の形状にしてもよい。例えば、酸化膜の
ビーク状の端部と外部ベースとなるP型半導体領域11
6との距離がかなり離れている場合、溝部の形成時に等
方性のエツチング法を用いてビーク状の端部の下に溝部
の側面が潜り込むようにして形成すれば、内部ベースと
外部ベースとの距離を小さく、すなわち、中間ベースの
幅を小さくでき、寄生のベース抵抗を減らせる等の利点
が生じる。
As an example of a method for forming such an emitter-base junction, if polysilicon electrode 124 is used as a diffusion source for internal base 126 and emitter 128, the internal base depth 15
0 nanometer and emitter depth of 50 nanometers, allowing for a structure with excellent high-speed performance.Moreover, since the internal base and external base can be connected via an intermediate base with a relatively low impurity concentration, the external It was possible to prevent highly concentrated impurities in the base from penetrating into the internal base and change the impurity profile of the internal base, and to stabilize the connectivity of the base. Further, in the structure shown in FIG. 1, the shape of the side surface of the groove is vertical, but it may be formed into any shape as required. For example, the beak-shaped end of the oxide film and the P-type semiconductor region 11 that becomes the external base
6, if the groove is formed using an isotropic etching method so that the sides of the groove go under the beak-shaped end, the inner and outer bases can be separated. In other words, the width of the intermediate base can be reduced, and parasitic base resistance can be reduced.

次に、本発明の方法をバイポーラNPNトランジスタの
製造方法に適用した第2の実施例を第2図を用いて説明
する。
Next, a second embodiment in which the method of the present invention is applied to a method for manufacturing a bipolar NPN transistor will be described with reference to FIG.

第2図(a)のごと(、P型のシリコン半導体基板10
0上にN型の埋め込み層102を形成した後、N型のエ
ピタキシャル半導体層104を形成した。
As shown in FIG. 2(a) (P-type silicon semiconductor substrate 10
After forming an N-type buried layer 102 on 0, an N-type epitaxial semiconductor layer 104 was formed.

P型の素子分離領域106を形成した後、約20ナノ・
メータの薄い熱酸化膜108 A 、108 B上に形
成された約100ナノ・メータの厚さのシリコン窒化膜
110A、ll0Bをマスクとして熱酸化をおこない約
600ナノ・メータの厚い酸化膜112を形成した。
After forming the P-type element isolation region 106, approximately 20 nm
Using the silicon nitride films 110A and 110B with a thickness of about 100 nanometers formed on the thin thermal oxide films 108A and 108B of the meters as masks, thermal oxidation is performed to form a thick oxide film 112 with a thickness of about 600 nanometers. did.

第2図(b)のごとく、ホトマスク工程によってレジス
ト・パターン114を形成してこれをマスクとしてエミ
ッタ形成予定部上に、約1ミクロン幅のシリコン窒化膜
パターンll0Cを残置させ、さらに、このレジスト・
パターン114をマスクとしてドーズ量2XIO”/c
jのボロンをイオン注入して外部ベースとなるP型の半
導体領域116を形成した。
As shown in FIG. 2(b), a resist pattern 114 is formed by a photomask process, and using this as a mask, a silicon nitride film pattern 114 with a width of approximately 1 micron is left on the area where the emitter is to be formed.
Dose amount 2XIO”/c using pattern 114 as a mask
A P-type semiconductor region 116, which will become an external base, was formed by ion-implanting boron of j.

第2図(C)のごとく、レジスト・パターン114を除
去した後、燐、のイオン注入によって、選択的、にN型
の半導体領域120を形成し、さらに、ドーズ量5X1
012/cJのボロンをシリコン窒化膜パターン110
Cを通してシリコン界面にビーク濃度を有するようにイ
オン注入し、中間ベースとなるP型の浅い半導体領域1
18を形成した。
As shown in FIG. 2(C), after removing the resist pattern 114, an N-type semiconductor region 120 is selectively formed by ion implantation of phosphorus, and then a
012/cJ boron silicon nitride film pattern 110
Ions are implanted to have a peak concentration at the silicon interface through C to form a P-type shallow semiconductor region 1 that will serve as an intermediate base.
18 was formed.

第2図(d)のごと(、耐酸化性のシリコン窒化膜パタ
ーン110Cをマスクとして熱酸化をおこない、厚さ約
200ナノ・メータの酸化膜122を形成した。
As shown in FIG. 2(d), thermal oxidation was performed using the oxidation-resistant silicon nitride film pattern 110C as a mask to form an oxide film 122 with a thickness of about 200 nanometers.

第2図(e)のごとく、シリコン窒化膜パターンll0
C1酸化膜108 Aを除去しエミッタ用の開口を形成
した後、レジスト・パターン140を形成し、これをマ
スクとして、エミッタ用の開口内に溝部142を形成し
た。この溝部の形成により、エミッタ用の開口内に形成
されていた中間ベースとなるP型の浅い半導体領域11
8の大部分が除去された。
As shown in FIG. 2(e), silicon nitride film pattern ll0
After removing the C1 oxide film 108A and forming an opening for the emitter, a resist pattern 140 was formed, and using this as a mask, a groove 142 was formed in the opening for the emitter. By forming this groove, a P-type shallow semiconductor region 11 which is to be an intermediate base formed in the emitter opening is formed.
Most of the 8 were removed.

第2図(f)のごと(、全面に多結晶シリコン膜を堆積
し、これをパターンニングして多結晶シリコン膜パター
ン124A、124Bを形成し、さらに、ドーズ’12
 X 10”/ cdのボロンをこの多結晶シリコン膜
パターン124A中にイオン注入し、熱処理にて約15
0ナノ・メータの深さの活性ベースとなるP型の半導体
領域126を形成した後、同様に、ヒ素をこの多結晶シ
リコン膜パターン124 A中にイオン注入し、熱処理
にて深さが、約50ナノ・メータのエミッタとなるN型
の半導体領域128を形成した。
As shown in FIG. 2(f), a polycrystalline silicon film is deposited on the entire surface, patterned to form polycrystalline silicon film patterns 124A and 124B, and
Boron ions of x 10"/cd were ion-implanted into this polycrystalline silicon film pattern 124A, and then heated to about 15"/cd.
After forming a P-type semiconductor region 126 as an active base with a depth of 0 nanometers, arsenic ions are similarly implanted into this polycrystalline silicon film pattern 124A, and heat treatment is performed to reduce the depth to approximately An N-type semiconductor region 128 was formed to serve as a 50 nanometer emitter.

第2図(g)のどと(、全面に、シリコン酸化膜130
を堆積した後、通常の製造方法に従って、アルミニウム
電極132A、 132B、 132c等を形成した。
FIG. 2(g) Throat (with silicon oxide film 130 on the entire surface)
After depositing, aluminum electrodes 132A, 132B, 132c, etc. were formed according to a normal manufacturing method.

以上の様に、本発明の方法によって、縦型のNPNトラ
ンジスタが形成され、そのベース幅が約100ナノ・メ
ーと高速性に優れた活性素子部(内部ベース)の構造が
得られ、さらには、外部ベースと内部ベースとが、薄(
て、浅い中間ベースを介して良好に接続されたので、ビ
ーク状の酸化膜の下でのコレクタ・エミッタ間のリーク
電流の発生を防止することができた。さらには、溝部の
形成によって、コレクタ抵抗の減少がなされたので、ス
イッチング特性の改善がみられ、また、内部ベース形成
予定部に形成された不用な中間ベースも除去されたので
、電流増幅率のバラツキの少ない良好な特性が得られた
As described above, by the method of the present invention, a vertical NPN transistor is formed, and an active element part (internal base) structure with a base width of approximately 100 nanometers and excellent high speed performance is obtained. , the external base and internal base are thin (
Since the connection was made well through the shallow intermediate base, it was possible to prevent leakage current between the collector and emitter under the peak-shaped oxide film. Furthermore, since the collector resistance was reduced by forming the groove, the switching characteristics were improved, and the unnecessary intermediate base formed in the area where the internal base was to be formed was also removed, so the current amplification factor was improved. Good characteristics with little variation were obtained.

なお、本発明の方法によれば、バイポーラ素子のエミッ
タをゲート、このゲートの両側の外部ベースをソース、
ドレインと見なすと、内部ベースをチャンネル部とする
接合型の電界効果トランジスタとして機能させることが
できる。このように本発明の方法は、バイポーラのみな
らず種々の半導体装置にも適用することができる。
According to the method of the present invention, the emitter of the bipolar element is the gate, the external bases on both sides of the gate are the source,
When considered as a drain, it can function as a junction field effect transistor with the internal base as a channel portion. In this manner, the method of the present invention can be applied not only to bipolar devices but also to various semiconductor devices.

発明の効果 本発明の構造とその製造方法とにより、高速化と高集積
化に優れた活性素子部の構造を有し、かつ、この活性素
子部の製造上の制御性の良い半導体装置を提供すること
ができた。
Effects of the Invention The structure of the present invention and its manufacturing method provide a semiconductor device having an active element structure that is excellent in high speed and high integration, and with good controllability in manufacturing the active element part. We were able to.

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

第1図は本発明によるバイポーラNPN )ランジスタ
の構造を示す断面図、第2図は本発明の方法によるバイ
ポーラNPNトランジスタの製造方法を示す一連の工程
断面図、第3図は従来の方法によるバイポーラNPN 
トランジスタの構造及びその製造上の問題点を説明する
断面図である。 100・・・P型半導体基板、102・・・N型埋め込
み層、104・・・N型半導体層、106.116.1
18.126・・・P半導体領域、120,128・・
・N型半導体領域、108.112.122.130・
・・シリコン酸化膜、110・・・シリコン窒化膜、1
24・・・多結晶シリコン瞑、114.140・・・レ
ジスト、132・・・アルミニウム電極、142・・・
溝部。 代理人の氏名 弁理士 中尾敏男 ほか1名第1図 第2図 第2図 第3図   nf
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of a bipolar NPN transistor according to the present invention, FIG. 2 is a series of cross-sectional views showing a method for manufacturing a bipolar NPN transistor according to the method of the present invention, and FIG. NPN
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating the structure of a transistor and problems in its manufacture. 100...P type semiconductor substrate, 102...N type buried layer, 104...N type semiconductor layer, 106.116.1
18.126...P semiconductor region, 120,128...
・N-type semiconductor region, 108.112.122.130・
...Silicon oxide film, 110...Silicon nitride film, 1
24...Polycrystalline silicon membrane, 114.140...Resist, 132...Aluminum electrode, 142...
Groove. Name of agent: Patent attorney Toshio Nakao and one other person Figure 1 Figure 2 Figure 2 Figure 3 nf

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)第1導伝型の半導体層上に形成された周辺にビー
ク状の端部を有する絶縁膜の開口と、前記絶縁膜の、少
なくとも、ビーク状の端部の直下に形成された第2導伝
型の第一の半導体領域と、前記絶縁膜のビーク状の端部
以外の下部に形成された第2導伝型の第2の半導体領域
と、前記ビーク状の端部を有する絶縁膜の開口内に形成
された溝部と、前記溝部内に形成された第2導伝型の第
3の半導体領域と、前記第2導伝型の第3の半導体領域
中に形成された第1導伝型の第4の半導体領域とを有す
る構造において、前記第2の半導体領域と前記第3の半
導体領領域を前記第1の半導体領域を介して接続するこ
とを特徴とする半導体装置。
(1) An opening in an insulating film having a peripheral beak-shaped end formed on a first conductivity type semiconductor layer, and an opening formed at least directly under the beak-shaped end of the insulating film a first semiconductor region of two conductivity type; a second semiconductor region of second conductivity formed under a portion other than the beak-shaped end of the insulating film; and an insulator having the beak-shaped end. a groove formed in the opening of the film; a third semiconductor region of the second conductivity type formed in the groove; and a first semiconductor region formed in the third semiconductor region of the second conductivity type. A semiconductor device having a structure including a conductive type fourth semiconductor region, wherein the second semiconductor region and the third semiconductor region are connected via the first semiconductor region.
(2)第1の半導体領域を中間ベース、第2の半導体領
域を外部ベース、第3の半導体領域を内部ベース、第4
の半導体領域をエミッタとして用いることを特徴とする
特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。
(2) The first semiconductor region is an intermediate base, the second semiconductor region is an external base, the third semiconductor region is an internal base, and the fourth semiconductor region is an internal base.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein a semiconductor region of is used as an emitter.
(3)第1の半導体領域の単位面積あたりの不純物原子
の総数が、第2導伝型の第3の半導体領域のそれよりも
小さいことを特徴とする特許請求の範囲第1項または第
2項記載の半導体装置。
(3) Claim 1 or 2 characterized in that the total number of impurity atoms per unit area of the first semiconductor region is smaller than that of the third semiconductor region of the second conductivity type. 1. Semiconductor device described in Section 1.
(4)第1導伝型の半導体層上に耐酸化性のマスク材パ
ターンを形成する工程と、少なくとも前記耐酸化性のマ
スク材パターンの直下の半導体層表面に第2導伝型の第
1の半導体領域を形成する工程と、前記耐酸化性のマス
ク材パターンの周辺に第2導伝型の第2の半導体領域を
形成する工程と、前記耐酸化性のマスク材パターンをマ
スクとして酸化法により、このマスク材パターンの周辺
にビーク状の端部を有する酸化膜を形成する工程と、前
記耐酸化性のマスク材パターンを除去して、前記ビーク
状の端部を有する酸化膜パターンの開口を形成する工程
と、前記ビーク状の端部を有する酸化膜パターンの開口
内に溝部を形成する工程と、前記溝部内に第2導伝型の
第3の半導体領域を形成する工程と、前記第3の半導体
領域中に第1導伝型の第4の半導体領域を形成する工程
とからなり、前記第2の半導体領域と前記第3の半導体
領域とを前記第1の半導体領域を介して接続することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
(4) forming an oxidation-resistant mask material pattern on the semiconductor layer of the first conductivity type; forming a second semiconductor region of a second conductivity type around the oxidation-resistant mask material pattern; and performing an oxidation method using the oxidation-resistant mask material pattern as a mask. A step of forming an oxide film having beak-shaped edges around the mask material pattern, and removing the oxidation-resistant mask material pattern to form an opening in the oxide film pattern having the beak-shaped edges. forming a groove in the opening of the oxide film pattern having the beak-shaped end; forming a third semiconductor region of the second conductivity type in the groove; forming a fourth semiconductor region of the first conductivity type in the third semiconductor region, and connecting the second semiconductor region and the third semiconductor region via the first semiconductor region. A method for manufacturing a semiconductor device characterized by connecting.
(5)第1の半導体領域を中間ベース、第2の半導体領
域を外部ベース、第3の半導体領域を内部ベース、第4
の半導体領域をエミッタとして用いることを特徴とする
特許請求の範囲第4項記載の半導体装置の製造方法。
(5) The first semiconductor region is an intermediate base, the second semiconductor region is an external base, the third semiconductor region is an internal base, and the fourth semiconductor region is an internal base.
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein a semiconductor region of 1 is used as an emitter.
(6)第1の半導体領域の単位面積あたりの不純物原子
の総数が、第2導伝型の第3の半導体領域のそれよりも
小さいことを特徴とする特許請求の範囲第4項または第
5項記載の半導体装置の製造方法。
(6) Claim 4 or 5, characterized in that the total number of impurity atoms per unit area of the first semiconductor region is smaller than that of the third semiconductor region of the second conductivity type. A method for manufacturing a semiconductor device according to section 1.
(7)第2導伝型の第3の半導体領域および第1導伝型
の第4の半導体領域を同一の多結晶半導体を拡散源とし
て形成することを特徴とする特許請求の範囲第4項ない
し第6項のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
(7) Claim 4, characterized in that the third semiconductor region of the second conductivity type and the fourth semiconductor region of the first conductivity type are formed using the same polycrystalline semiconductor as a diffusion source. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 6 to 6.
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