JP2001189318A - バイポーラトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

バイポーラトランジスタ及びその製造方法

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JP2001189318A
JP2001189318A JP37254499A JP37254499A JP2001189318A JP 2001189318 A JP2001189318 A JP 2001189318A JP 37254499 A JP37254499 A JP 37254499A JP 37254499 A JP37254499 A JP 37254499A JP 2001189318 A JP2001189318 A JP 2001189318A
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Takeshi Watanabe
健 渡辺
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 製造が容易で高速なバイポ−ラトランジスタ
及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 バイポーラトランジスタは、外部ベース
領域が不純物濃度が低いベース領域4B、及び、不純物
濃度が高い高濃度外部ベース領域8で形成されるので、
外部ベ−ス領域の抵抗性接触が良好となり、ベース・コ
レクタ間の寄生容量が低減する。また、バイポーラトラ
ンジスタの製造方法は、高濃度外部ベース領域8のレイ
アウトパターンを変更することだけで、外部ベース領域
が任意の比率で高濃度の領域と低濃度の領域とに形成さ
れることにより、製造工程の数が増えないので、製造が
容易で工期が短くなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、バイポーラトラン
ジスタ及びその製造方法に関し、より詳細には、ベ−ス
・コレクタ間の寄生容量を低減した高速なバイポ−ラト
ランジスタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、バイポ−ラトランジスタは、高速
化のためにトランジスタのサイズが縮小化され構造が複
雑化しているので、製造工程数が増え製造コストの増大
が問題となっている。高速なバイポーラトランジスタの
製造方法は、いくつか提案されている(例えば、特開平
2−164041号公報)。
【0003】図7(a)及び(b)は、従来のバイポー
ラトランジスタの断面図及びレイアウト図である。同図
(a)に示すように、バイポーラトランジスタは、素子
分離領域に第1酸化シリコン膜2が形成されている。P
型シリコン基板1の上面にはコレクタ領域3が所定の位
置に形成され、コレクタ領域3内には、その一部にベー
ス領域4が形成され、その外縁部に高濃度外部ベース領
域8が形成されており、ベース領域4の表面にエミッタ
領域9が形成されている。同図(b)に示すように、高
濃度外部ベース領域8は、ベース領域4の外縁から第1
酸化シリコン膜2の内内縁までのコレクタ領域3の表面
部分に形成される。高濃度外部ベース領域8の表面には
高融点金属シリサイド膜10が全面に亘って形成されて
いる。コレクタ領域3には、図示しないコレクタ引き出
し部が同図(a)上で第1酸化シリコン膜2及び第4酸
化シリコン膜11の右側に形成されている。
【0004】ここで、図7のバイポーラトランジスタの
製造方法について説明する。まず、P型シリコン基板1
の表面の素子分離領域、及び、外部ベース領域とコレク
タ引き出し部との間を選択的に酸化する。素子分離領域
に囲まれた素子形成領域内にN型不純物のリンを高エネ
ルギーでイオン注入し、N型のコレクタ領域3を形成す
る。次いで、全面にP型不純物のボロンをイオン注入
し、コレクタ領域の一部にP型のベ−ス領域4を形成す
る。次に、ベース領域4を覆って第2酸化シリコン膜5
を成膜し、エミッタ形成領域に開口部を設ける。開口部
及びその上部にエミッタ多結晶シリコン膜6を成膜し、
N型不純物の砒素をイオン注入することで、エミッタ電
極を形成する。次に、エミッタ電極を覆って第3酸化シ
リコン膜14を成膜し、熱処理を施す。第3酸化シリコ
ン膜14とエミッタ多結晶シリコン膜6とをパターニン
グし、次いで、その上に酸化シリコン膜を成膜し、これ
をエッチバックして、側壁酸化シリコン膜7を形成す
る。次に、外部ベース領域の範囲に高濃度のボロンを注
入して高濃度外部ベース領域8を形成し、高融点金属膜
を成膜し熱処理を施して高融点金属シリサイド膜10を
形成する。次に、第4酸化シリコン膜11を成膜し平坦
化処理を行い、最後に、所定の位置にコンタクトを開口
しタングステンプラグ12を埋設した後、アルミ電極1
3を形成する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では、
外部ベ−ス領域8が全て高濃度拡散層によって形成され
ていた。一般にベース・コレクタ間の寄生容量は、外部
ベ−ス領域が対向する電極として働く。高濃度外部ベー
ス領域8では、PN接合面の空乏層の幅が狭くなるの
で、PN接合における実質的な電極間の距離が短くな
る。このため、バイポーラトランジスタは、その寄生容
量の値が大きくなり、高速動作が阻害される。
【0006】上記の課題を解決する方法としては、高濃
度外部ベース領域8の不純物濃度を低下させること、又
は、高濃度外部ベース領域8の面積を縮小することが考
えられる。前者の場合、高濃度外部ベース領域8におけ
る高融点金属シリサイド膜10との良好な抵抗性接触
(オーミックコンタクト)が失われ、このためバイポー
ラトランジスタの高速動作に悪影響を与える。後者の場
合、従来のトランジスタ構造では、アルミ電極の間隔を
維持したまま面積を縮小することはできない。面積を縮
小するために2層多結晶シリコン構造にすると、トラン
ジスタ構造が複雑になり、製造工程数が増えるという問
題がある。
【0007】本発明は、上記したような従来の技術が有
する問題点を解決するためになされたものであり、製造
が容易で工期が短く高速なバイポ−ラトランジスタ及び
その製造方法を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のバイポーラトランジスタは、エミッタ領
域、内部ベース領域及びコレクタ領域が基板面と直交方
向に順次に配設されたバイポーラトランジスタにおい
て、前記内部ベース領域を囲んで該内部ベース領域の外
縁から順次に第1外部ベース領域及び第2外部ベース領
域が基板表面に配置され、前記第1外部ベース領域が、
基板上部に形成されたベース電極と接続されており、前
記内部ベース領域及び第2外部ベース領域よりも高濃度
に不純物が拡散された高濃度拡散層領域として形成さ
れ、前記第1外部ベース領域と前記ベース電極とが金属
シリサイド膜によって接続されることを特徴とする。
【0009】本発明のバイポーラトランジスタでは、外
部ベ−ス領域の範囲の抵抗性接触が良好で、ベース・コ
レクタ間の寄生容量が低減することから、バイポ−ラト
ランジスタの動作が速くなる。
【0010】本発明のバイポーラトランジスタは、前記
第2外部ベース領域の外縁が、素子分離領域に接して配
置されることもできる。
【0011】本発明のバイポーラトランジスタでは、前
記内部ベース領域と前記第2外部ベース領域とが同じ濃
度に不純物が拡散された低濃度拡散層領域として形成さ
れることが好ましい。この場合、内部ベース領域と第2
外部ベース領域とを同時に製造できるので、製造工程数
が増大しない。
【0012】本発明のバイポーラトランジスタの製造方
法は、素子分離領域で囲まれた、第1導電型領域を成す
基板領域内に第2導電型コレクタ領域を形成するステッ
プと、前記第2導電型コレクタ領域内の表面部分に第1
導電型ベース領域を形成するステップと、前記第1導電
型ベース領域内の表面部分にエミッタ領域を形成するス
テップと、前記第1導電型ベース領域内の前記エミッタ
領域を囲む帯状部分に選択的に第1導電型不純物イオン
を注入して、帯状の高濃度ベース領域を形成するステッ
プと、前記高濃度ベース領域及び該高濃度ベース領域を
囲む前記第1導電型ベース領域部分の表面に金属シリサ
イド層を形成するステップとを有することを特徴とす
る。
【0013】本発明のバイポーラトランジスタの製造方
法は、製造工程の数が増えないことにより、製造が容易
で工期が短いので、製造コストが低減する。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態例に基づ
いて、本発明のバイポーラトランジスタ及びその製造方
法について図面を参照して説明する。本実施形態例で
は、バイポーラトランジスタは、NPNトランジスタを
採用した例について説明する。
【0015】図1(a)及び(b)は夫々、本発明の一
実施形態例のバイポーラトランジスタの断面図及びレイ
アウト図である。同図(a)に示すように、バイポーラ
トランジスタは、素子分離領域を成す第1酸化シリコン
膜2によって他のバイポーラトランジスタから分離され
た素子形成領域内に形成されている。素子形成領域内の
P型シリコン基板1上に、N型のコレクタ領域3が所定
の位置に形成され、コレクタ領域3の上部にP型のベー
ス領域4、及び、高濃度外部ベース領域8が形成され、
ベース領域4の表面にN型のエミッタ領域9が形成され
ている。
【0016】図示されないコレクタ電極は、図面上でコ
レクタ領域3の右側方向に配置され、コレクタ領域3と
電気的に接続されている。エミッタ電極は、エミッタ領
域9の上に形成されたエミッタ多結晶シリコン膜6とタ
ングステンプラグ12を介してアルミ電極13として形
成されている。ベース電極は、外部ベース領域、その表
面に形成された高融点金属シリサイド膜10、及び、タ
ングステンプラグ12を介してアルミ電極13に接続さ
れている。
【0017】同図(b)に示すように、高濃度外部ベー
ス領域8は、中心部付近にあるベース領域4Aの外縁か
ら、ベース領域4Bの内縁までの間の帯状領域に形成さ
れている。ベース領域4Aは、トランジスタ機能として
のベース作用が働き、ベース領域4Bは、ベース領域4
Aとベース電極とを電気的に導通させる。ベース領域4
B及び高濃度外部ベース領域8上は、外部ベース領域と
して形成されており、その表面に高融点金属シリサイド
膜10が形成されている。
【0018】外部ベース領域は、バイポーラトランジス
タのベースとして外部と電気的に接続される領域であ
り、ベース・コレクタ間の寄生容量が形成される領域で
もある。実施形態例のバイポーラトランジスタの外部ベ
ース領域は、低濃度拡散層を成すベース領域4B、及
び、高濃度拡散層を成す高濃度外部ベース領域8で形成
されることにより、高融点金属シリサイド膜10との間
の良好な抵抗性接触が得られる。
【0019】ベース・コレクタ間の寄生容量は、外部ベ
−ス領域が高濃度外部ベース領域8及びベース領域4B
で形成されることにより、PN接合面の空乏層の幅に基
づく実質的な電極間の距離が短いキャパシタ、及び、電
極間の距離が長いキャパシタの双方が並列接続された回
路と等価になる。全て高濃度外部ベース領域8で形成さ
れる従来のバイポーラトランジスタと比べて、外部ベ−
ス領域の面積は変化しないので、寄生容量の値が低減す
る。
【0020】上記実施形態例によれば、バイポーラトラ
ンジスタの特性は、例えば外部ベース領域の面積が約4
平方μmの場合、ベース・コレクタの寄生容量が30%
程度低減するので、バイポーラトランジスタの動作が速
くなる。増幅器として使用した場合には、例えば電流利
得遮断周波数を10%程度向上できる。
【0021】図2〜図6は、図1のバイポーラトランジ
スタの製造方法を示す。まず、図2に示すように、P型
シリコン基板1の素子分離領域と、後工程で外部ベ−ス
領域とコレクタ領域とを形成する領域間を選択的に酸化
して第1酸化シリコン膜2を形成する。次にN型不純物
のリンを高エネルギーで選択的に注入しN型のコレクタ
領域3を形成する。次にベース領域と外部ベース領域と
にP型不純物のボロンをイオン注入してP型のベース領
域4を形成する。
【0022】次いで、図3に示すように、全面に第2酸
化シリコン膜5を成膜し、エミッタ領域を形成する部分
に開口部を設ける。開口部内を含んで開口部の上部にエ
ミッタ多結晶シリコン膜6を成膜し、エミッタ多結晶シ
リコン膜6中に高濃度のN型不純物の砒素をイオン注入
する。次に全面に第3酸化シリコン膜14を成膜し、該
第3酸化シリコン膜14とエミッタ多結晶シリコン膜6
とをパターニングしてエミッタ構造を形成する。
【0023】次いで、図4に示すように、熱処理を施
し、エミッタ多結晶シリコン膜6中の砒素を拡散させ
て、ベース領域4の表面にN型のエミッタ領域9を形成
する。第4酸化シリコン膜を成膜しエッチバックして、
側壁酸化シリコン膜7を形成する。
【0024】次いで、図5に示すように、ベース領域4
の内縁の一部に、高濃度のボロンをイオン注入してP型
の高濃度外部ベース領域8を形成する。外部ベース領域
に、不純物が高濃度の高濃度外部ベース領域8、及び、
不純物が低濃度のベース領域4Bを形成する。高融点金
属、例えばチタンを全面にスパッタし熱処理を施して、
外部ベース領域の表面に高融点金属シリサイド膜10を
形成する。
【0025】次いで、図6に示すように、酸化シリコン
膜上の高融点金属を除去した後、第4酸化シリコン膜1
1を成膜し、平坦化処理を行う。最後に所定の位置にコ
ンタクトを開口しタングステンプラグ12を埋設した
後、アルミ電極13を形成する。
【0026】上記実施形態例によれば、高濃度外部ベー
ス領域8のレイアウトパターンを変更することのみで、
外部ベース領域の範囲が任意の比率で高濃度の領域と低
濃度の領域とに形成されることにより、製造工程数が増
えないので、高速なバイポーラトランジスタの製造が容
易となり、製造コストが低減する。
【0027】なお、上記実施形態例ではNPNトランジ
スタについて説明したが、不純物の導電型を変えればP
NPトランジスタについても同様の効果が得られる。ま
た、P型基板上にN型ウェルを形成し、N型ウェル内に
PNPトランジスタを形成することもできる。
【0028】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明のバイポーラトランジスタ及
びその製造方法は、上記実施形態例の構成にのみ限定さ
れるものでなく、上記実施形態例の構成から種々の修正
及び変更を施したバイポーラトランジスタ及びその製造
方法も、本発明の範囲に含まれる。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のバイポー
ラトランジスタでは、外部ベ−ス領域の範囲の抵抗性接
触が良好で、ベース・コレクタ間の寄生容量が低減する
ので、バイポ−ラトランジスタの動作が速くなる。
【0030】また、本発明のバイポーラトランジスタの
製造方法では、製造工程の数が増えないことにより、製
造が容易なので、高速なバイポーラトランジスタの製造
コストが低減する。
【図面の簡単な説明】
【図1】同図(a)及び(b)は夫々、本発明の一実施
形態例のバイポーラトランジスタの断面図及びレイアウ
ト図である。
【図2】図1のバイポーラトランジスタの製造方法の第
1ステップを示す。
【図3】図1のバイポーラトランジスタの製造方法の第
2ステップを示す。
【図4】図1のバイポーラトランジスタの製造方法の第
3ステップを示す。
【図5】図1のバイポーラトランジスタの製造方法の第
4ステップを示す。
【図6】図1のバイポーラトランジスタの製造方法の第
5ステップを示す。
【図7】同図(a)及び(b)は夫々、従来のバイポー
ラトランジスタの断面図及びレイアウト図である。
【符号の説明】
1 P型シリコン基板 2 第1酸化シリコン膜 3 コレクタ領域 4 ベース領域 5 第2酸化シリコン膜 6 エミッタ多結晶シリコン膜 7 側壁酸化シリコン膜 8 高濃度外部ベース領域 9 エミッタ領域 10 高融点金属シリサイド膜 11 第4酸化シリコン膜 12 タングステンプラグ 13 アルミ電極 14 第3酸化シリコン膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エミッタ領域、内部ベース領域及びコレ
    クタ領域が基板面と直交方向に順次に配設されたバイポ
    ーラトランジスタにおいて、 前記内部ベース領域を囲んで該内部ベース領域の外縁か
    ら順次に第1外部ベース領域及び第2外部ベース領域が
    基板表面に配置され、前記第1外部ベース領域が、基板
    上部に形成されたベース電極と接続されており、前記内
    部ベース領域及び第2外部ベース領域よりも高濃度に不
    純物が拡散された高濃度拡散層領域として形成され、前
    記第1外部ベース領域と前記ベース電極とが金属シリサ
    イド膜によって接続されることを特徴とするバイポーラ
    トランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記第2外部ベース領域の外縁が、素子
    分離領域に接して配置される、請求項1に記載のバイポ
    ーラトランジスタ。
  3. 【請求項3】 前記内部ベース領域と前記第2外部ベー
    ス領域とが同じ濃度に不純物が拡散された低濃度拡散層
    領域として形成される、請求項1又は2に記載のバイポ
    ーラトランジスタ。
  4. 【請求項4】 素子分離領域で囲まれた、第1導電型領
    域を成す基板領域内に第2導電型コレクタ領域を形成す
    るステップと、 前記第2導電型コレクタ領域内の表面部分に第1導電型
    ベース領域を形成するステップと、 前記第1導電型ベース領域内の表面部分にエミッタ領域
    を形成するステップと、 前記第1導電型ベース領域内の前記エミッタ領域を囲む
    帯状部分に選択的に第1導電型不純物イオンを注入し
    て、帯状の高濃度ベース領域を形成するステップと、 前記高濃度ベース領域及び該高濃度ベース領域を囲む前
    記第1導電型ベース領域部分の表面に金属シリサイド層
    を形成するステップとを有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。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2012132539A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 独立行政法人産業技術総合研究所 電流値依存性の少ない増幅率を有する半導体デバイス

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WO2012132539A1 (ja) * 2011-03-28 2012-10-04 独立行政法人産業技術総合研究所 電流値依存性の少ない増幅率を有する半導体デバイス
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