JP2001319936A - バイポーラトランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外部ベース層の抵抗値の小さいヘテロバイポ
ーラトランジスタ及びその製造方法を提供する。 【解決手段】 Ｓｉサブコレクタ層３ａが設けられたＳ
Ｉエピタキシャル層４の上に、アンドープのＳｉＧｅス
ペーサ層７，ボロンがドープされた傾斜ＳｉＧｅベース
層８，ボロンがドープされたＳｉキャップ層９が順次設
けられている。Ｓｉキャップ層９の上には、下敷き酸化
膜１１が設けられており、下敷き酸化膜１１のエミッタ
開口部１１ａを埋めるエミッタ引き出し電極１０が設け
られている。そして、エミッタ引き出し電極１０中のリ
ンがＳｉキャップ層９の一部に拡散されてエミッタ拡散
層９ａが形成されている。外部ベース層のうち下敷き酸
化膜１１の下方に位置するリンク領域Ｒlinkが傾斜Ｓｉ
Ｇｅベース層８からＳｉキャップ層９に亘って形成され
ているので、外部ベース抵抗が低減する。

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
ジスタの高性能化を実現する素子の構造および製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、エミッタ層と外部ベース層と
を自己整合的に形成することによりベース容量を低減す
るとともに、ベース抵抗を小さくすることにより、バイ
ポーラトランジスタの動作の高速性をより高めようとす
る自己整合型バイポーラトランジスタの開発が進められ
ている。

【０００３】バイポーラトランジスタの最大発振周波数
ｆmax の向上を図るためには、下記式（１）に示すよう
に、電流利得遮断周波数ｆ_T の向上、ベース抵抗Ｒ_B の
低減、ベース−コレクタ間容量Ｃ_BCの低減が有効である
ことがわかる。

【０００４】 ｆmax ＝√（ｆ_T ／８π・Ｒ_B ・Ｃ_BC） （１） ｆ_T ：電流利得遮断周波数 Ｒ_B ：ベース抵抗 Ｃ_BC：ベース・コレクタ接合容量 上記各パラメータの改善の中でもベース抵抗Ｒ_B を低減
することは、雑音特性を改善する効果もあることから、
もっとも重要な課題である。そのためには、真性ベース
層の低抵抗化だけでなく、ベース電極をコンタクトさせ
るための外部ベース層の低抵抗化を実現することも必要
である。

【０００５】また、近年、シリコンウエハ上に作製可能
なIV−IV族化合物であるＳｉＧｅ系の材料をベース層に
用いたヘテロバイポーラトランジスタ（ＳｉＧｅ−ＨＢ
Ｔ）が注目を集めている。

【０００６】ＳｉＧｅ−ＨＢＴは、ＳｉＧｅベース層の
Ｇｅ含有率をエミッタ側からコレクタ側に向けて徐々に
増加させた傾斜組成ベース構造のもの（L. Harame et a
l.,"Optimization of SiGe HBT Technology for High S
peed Analog and Mixed-Signal Applications," IEDM T
ech. Dig. 1993, p.71.) が代表的である。

【０００７】この傾斜組成ベース構造では、ベース層に
注入されたキャリアは、傾斜組成による電界によりベー
ス層をドリフト走行する。ドリフト電界によるキャリア
の走行は、拡散による走行に比べて高速であるため、ベ
ース走行時間の短縮が図られ、良好な高周波特性が得ら
れている。また、ＳｉＧｅ−ＨＢＴ では、従来のシリ
コンによるバイポーラトランジスタに比べ、ベース層の
不純物濃度を高くしても電流増幅率が低下しないため、
結果としてベース抵抗が低減され、ｆmax の向上や低雑
音化が図られている。このように、高周波特性に優れた
ＳｉＧｅ−ＨＢＴは、汎用のシリコンプロセスを利用し
て作製できるため、高周波無線用ＩＣなどのＢｉＣＭＯ
Ｓデバイスにも用いられつつある。

【０００８】図１３（ａ），（ｂ）は、従来のシングル
ポリシリコン型のＳｉＧｅ−ＨＢＴの構造を示す断面
図、及びエミッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して
示す部分断面図である。

【０００９】図１３（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０
１のコレクタ埋め込み層１０５の上にはＳｉエピタキシ
ャル層１０４が設けられており、このＳｉエピタキシャ
ル層１０４には、活性領域を区画するためのシャロート
レンチ１０２ａが設けられている。また、シャロートレ
ンチ１０２ａよりもさらに下方に延びてＳｉ基板１０１
の奥方に達するディープトレンチ１０２ｂが設けられて
いる。このディープトレンチ１０２ｂによりＨＢＴ形成
領域Ｒbtが取り囲まれ、シャロートレンチ１０２ａによ
り、ＨＢＴ形成領域Ｒbtが第１の活性領域Ｒe1と第２の
活性領域Ｒe2とに区画されている。そして、Ｓｉエピタ
キシャル層１０４内のコレクタ埋め込み層１０５の上方
に位置する領域において、第１の活性領域Ｒe1にはＳｉ
コレクタ層１０３ａが、第２の活性領域Ｒe2にはコレク
タウォール層１０３ｂがそれぞれ設けられている。さら
に、Ｓｉエピタキシャル層１０４のうち第１の活性領域
Ｒe1の上には、エピタキシャル成長によって形成された
Ｇｅ含有率が約１５％で厚み２０ｎｍのＳｉＧｅスペー
サ層１０７が設けられている。このＳｉＧｅスペーサ層
１０７は、ボロンの拡散によるパラスティックバリア
（寄生バリア）の形成を抑制するためのものであって、
不純物がドープされていないアンドープ層である。ま
た、ＳｉＧｅスペーサ層１０７の上には、Ｇｅ含有率が
１５％から上方に向かって減少し上端で０％となってい
る傾斜ＳｉＧｅベース層１０８が設けられている。この
傾斜ＳｉＧｅベース層１０８の厚みは約４０ｎｍで、傾
斜ＳｉＧｅベース層１０８内には、in-situ ドーピング
によりボロンが導入されている。さらに、傾斜ＳｉＧｅ
ベース層１０８の上には、エピタキシャル成長により形
成された厚み約２０ｎｍのアンドープのＳｉキャップ層
１０９が設けられている。

【００１０】また、Ｓｉキャップ層１０９の上には、シ
リコン酸化膜からなる下敷き酸化膜１１１が設けられて
おり、下敷き酸化膜１１１には、Ｓｉキャップ層１０９
の一部を露出させるエミッタ開口部１１１ａが形成され
ている。そして、下敷き酸化膜１１１のエミッタ開口部
１１１ａを埋めて、下敷き酸化膜１１１上に延びるリン
がドープされたポリシリコン膜からなるエミッタ引き出
し電極１１０が設けられている。一方、上記Ｓｉキャッ
プ層１０９のうちエミッタ開口部１１１ａの下方に位置
する領域には、エミッタ引き出し電極１１０からの拡散
によるリンがドープされたエミッタ拡散層１０９ａが形
成されている。

【００１１】そして、傾斜ＳｉＧｅベース層１０８のう
ちエミッタ拡散層１０９ａの直下方に位置する領域が真
性ベース層Ｂint である。また、ＳｉＧｅスペーサ層１
０７，傾斜ＳｉＧｅベース層１０８及びＳｉキャップ層
１０９のうち，エミッタ引き出し電極１１０の外方に位
置する領域には、イオン注入によりＰ型不純物であるボ
ロン（Ｂ）がドープされて外部ベース注入層Ｂexが形成
されており、この外部ベース注入領域Ｂexが外部ベース
層の一部となっている。また、傾斜ＳｉＧｅベース層８
のうち下敷き酸化膜１１１の下方において、真性ベース
層Ｂint と外部ベース注入領域Ｂexとに挟まれているリ
ンク領域Ｂlinkも外部ベース層の一部となっている。

【００１２】なお、エミッタ引き出し電極１１０の側面
と、Ｓｉキャップ層１０９，ＳｉＧｅ傾斜ＳｉＧｅベー
ス層１０８及びＳｉＧｅスペーサ層１０７からなる積層
膜の側面とには、それぞれシリコン酸化膜からなるサイ
ドウォール１２０，１２２が設けられている。さらに、
ウエハ上には、ＢＳＧ（Boron Silicate Glass）膜から
なる層間絶縁膜１１３が設けられている。層間絶縁膜１
１３には、エミッタ引き出し電極１１０，Ｓｉキャップ
層１０９，コレクタウォール層１０３ｂにそれぞれ到達
する接続孔が設けられており、各接続孔には、エミッタ
引き出し電極１１０，Ｓｉキャップ層１０９，コレクタ
ウォール層１０３ｂの表面部に形成されたシリサイド層
１２１に接触するタングステンプラグ１１２が埋め込ま
れている。また、層間絶縁膜１１３の上には、各タング
ステンプラグ１１２に接続される金属配線１１４が設け
られている。

【００１３】ここで、下敷き酸化膜１１１が設けられて
いることで、下敷き酸化膜１１１にエミッタ開口部１１
１ａを開口する際に、ウエットエッチを用いることが可
能となり、後にエミッタ拡散層１０９ａとなるＳｉキャ
ップ層１０９の表面部にエッチングダメージを与えない
ようにプロセスを進めることができる。

【００１４】図１４（ａ），（ｂ）は、従来のダブルポ
リシリコン型のＳｉＧｅ−ＨＢＴの構造を示す断面図、
及びエミッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して示す
部分断面図である。

【００１５】図１４（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１０
１のコレクタ埋め込み層１０５の上にはＳｉエピタキシ
ャル層１０４が設けられており、このＳｉエピタキシャ
ル層１０４には、活性領域を区画するためのシャロート
レンチ１０２ａが設けられている。また、シャロートレ
ンチ１０２ａよりもさらに下方に延びてＳｉ基板１０１
の奥方に達するディープトレンチ１０２ｂが設けられて
いる。このディープトレンチ１０２ｂによりＨＢＴ形成
領域Ｒbtが取り囲まれ、シャロートレンチ１０２ａによ
り、ＨＢＴ形成領域Ｒbtが第１の活性領域Ｒe1と第２の
活性領域Ｒe2とに区画されている。そして、Ｓｉエピタ
キシャル層１０４内のコレクタ埋め込み層１０５の上方
に位置する領域において、第１の活性領域Ｒe1にはＳｉ
コレクタ層１０３ａが、第２の活性領域Ｒe2にはコレク
タウォール層１０３ｂがそれぞれ設けられている。さら
に、Ｓｉエピタキシャル層１０４のうち第１の活性領域
Ｒe1の上には、エピタキシャル成長によって形成された
Ｇｅ含有率が約１５％で厚み２０ｎｍのＳｉＧｅスペー
サ層１０７が設けられている。このＳｉＧｅスペーサ層
７は、ボロンの拡散によるパラスティックバリア（寄生
バリア）の形成を抑制するためのものであって、不純物
がドープされていないアンドープ層である。また、Ｓｉ
Ｇｅスペーサ層１０７の上には、Ｇｅ含有率が１５％か
ら上方に向かって減少し上端で０％となっている傾斜Ｓ
ｉＧｅベース層１０８が設けられている。この傾斜Ｓｉ
Ｇｅベース層１０８の厚みは約４０ｎｍで、傾斜ＳｉＧ
ｅベース層１０８内には、in-situ ドーピングによりボ
ロンが導入されている。さらに、傾斜ＳｉＧｅベース層
１０８の上には、エピタキシャル成長により形成された
厚み約２０ｎｍのアンドープのＳｉキャップ層１０９が
設けられている。また、Ｓｉキャップ層１０９の上に
は、シリコン酸化膜からなる下敷き酸化膜１１１が設け
られており、下敷き酸化膜１１１には、Ｓｉキャップ層
１０９の一部を露出させるエミッタ開口部１１１ａが形
成されている。そして、下敷き酸化膜１１１のエミッタ
開口部１１１ａを埋めるポリシリコンからなるエミッタ
引き出し電極１１０が設けられている。

【００１６】一方、上記Ｓｉキャップ層１０９のうちエ
ミッタ開口部１１１ａの下方に位置する領域には、エミ
ッタ引き出し電極１１０からの拡散によるリンがドープ
されたエミッタ拡散層１０９ａが形成されている。

【００１７】また、下敷き酸化膜１１１の上には、Ｐ型
不純物がドープされたポリシリコン膜からなるベース引
き出し電極１３１と、シリコン酸化膜からなる電極間絶
縁膜１３２とが設けられている。ベース引き出し電極１
３１及び電極間絶縁膜１３２のうち，下敷き酸化膜１１
１のエミッタ開口部１１１ａの上方に位置する部分は開
口されていて、ベース引き出し電極１２１及び電極間絶
縁膜１３２の側面には、酸化膜サイドウォール１３３が
設けられ、さらに、酸化膜サイドウォール１３３の上に
ポリシリコンサイドウォール１３４が設けられている。
そして、上述のエミッタ引き出し電極１１０は、エミッ
タ開口部１１１ａを埋め、ポリシリコンサイドウォール
１３４及び酸化膜サイドウォール１３３を挟んでベース
引き出し電極１３１と対向している。つまり、酸化膜サ
イドウォール１３３によって、エミッタ引き出し電極１
１０とベース引き出し電極１３１とが電気的に絶縁され
るとともに、ベース引き出し電極１３１からエミッタ引
き出し電極１１０への不純物の拡散が阻止されている。
また、電極間絶縁膜１３２によって、ベース引き出し電
極１３１の上面とエミッタ引き出し電極１１０とが互い
に絶縁されている。

【００１８】そして、傾斜ＳｉＧｅベース層１０８のう
ちエミッタ拡散層１０９ａの直下方に位置する領域が真
性ベース層Ｂint である。また、ＳｉＧｅスペーサ層１
０７，傾斜ＳｉＧｅベース層１０８及びＳｉキャップ層
１０９のうち，下敷き酸化膜１１１の外方に位置する領
域には、イオン注入によりＰ型不純物であるボロン
（Ｂ）がドープされて外部ベース注入層Ｂexが形成され
ており、この外部ベース注入領域Ｂexが外部ベース層の
一部となっている。また、傾斜ＳｉＧｅベース層８のう
ち下敷き酸化膜１１１の下方において、真性ベース層Ｂ
int と外部ベース注入領域Ｂexとに挟まれているリンク
領域Ｂlinkも外部ベース層の一部となっている。

【００１９】なお、エミッタ引き出し電極１１０及び電
極間絶縁膜１３２の外側面と、ベース引き出し電極１３
１の外側面とには、シリコン酸化膜からなるサイドウォ
ール１２０が設けられている。

【００２０】さらに、ウエハ上には、ＢＳＧ（Boron Si
licate Glass）膜からなる層間絶縁膜１１３が設けられ
ている。層間絶縁膜１１３には、エミッタ引き出し電極
１１０，ベース引き出し電極１３１，コレクタウォール
層１０３ｂにそれぞれ到達する接続孔が設けられてお
り、各接続孔には、エミッタ引き出し電極１１０，ベー
ス引き出し電極１３１，コレクタウォール層１０３ｂの
表面部に形成されたシリサイド層１２１に接触するタン
グステンプラグ１１２が埋め込まれている。また、層間
絶縁膜１１３の上には、各タングステンプラグ１１２に
接続される金属配線１１４が設けられている。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のＳｉＧｅ−ＨＢＴの構造やプロセスフローにおい
て、以下のような不具合がある。

【００２２】上記図１３（ａ），（ｂ）に示す従来のシ
ングルポリシリコン型のＳｉＧｅ−ＨＢＴにおいては、
ベース抵抗Ｒ_B を低減することが困難であった。図１３
（ｂ）は、シングルポリシリコン型ＳｉＧｅ−ＨＢＴの
ベース抵抗Ｒ_B （シリサイド層１２１からエミッタ拡散
層１０９ａ直下の真性ベース領域Ｂint までの抵抗Ｒ
_B ）の抵抗成分を示す。つまり、ベース抵抗Ｒ_B は、下
記式（２） Ｒ_B ＝Ｒex＋Ｒlink＋Ｒint （２） Ｒex ：外部ベース層中の外部ベース注入領域Ｂexの抵
抗成分 Ｒlink：外部ベース層中のリンク領域Ｂlinkの抵抗成分 Ｒint ：真性ベース層Ｂint の抵抗成分 により表される。

【００２３】このとき、上記リンク領域の抵抗成分Ｒli
nkは、ドライエッチングでエミッタ開口を形成すること
ができないＳｉＧｅ−ＨＢＴに特有の抵抗成分である。
ＳｉＧｅ−ＨＢＴにおいては、傾斜ＳｉＧｅベース層の
不純物濃度を高くすることができるため、本来、ベース
抵抗Ｒ_B が低くなるはずであるが、この抵抗成分Ｒlink
のために、本来の低ベース抵抗特性を十分に発揮できな
いという不具合がある。

【００２４】一方、ダブルポリシリコン型のＳｉＧｅ−
ＨＢＴの製造工程においても、ウエットエッチによりエ
ミッタ開口部１１１ａを形成するために下敷き酸化膜１
１１が必要となることから、シングルポリシリコン型Ｓ
ｉＧｅ−ＨＢＴと同様の問題がある。図１４（ｂ）は、
ダブルポリシリコン型ＳｉＧｅ−ＨＢＴのベース抵抗Ｒ
_B （シリサイド層１２１からエミッタ拡散層１０９ａ直
下の真性ベース領域までの抵抗Ｒ_B ）の成分を示す。つ
まり、ベース抵抗Ｒ_B は、下記式（３） Ｒ_B ＝Ｒps＋Ｒc ＋Ｒex＋Ｒlink＋Ｒint （３） Ｒps ：ベース引き出し電極の抵抗 Ｒc ：ベース引き出し電極−Ｓｉキャップ層間のコン
タクト抵抗 Ｒex ：外部ベース層中の外部ベース注入領域Ｂexの抵
抗成分 Ｒlink：外部ベース層中のリンク領域Ｂlinkの抵抗成分 Ｒint ：真性ベース層Ｂint の抵抗成分 により表される。

【００２５】このとき、リンク領域Ｂlinkの抵抗成分Ｒ
linkは、ドライエッチングでエミッタ開口を形成するこ
とができないＳｉＧｅ−ＨＢＴに特有の抵抗成分であ
り、上述のように、この抵抗成分Ｒlinkのために、本来
の低ベース抵抗特性を十分に発揮できないという不具合
がある。

【００２６】本発明の目的は、エミッタ引き出し電極と
ＳｉＧｅベース層との間に下敷き酸化膜を介在させたＳ
ｉＧｅ−ＨＢＴにおいて、ベース抵抗を低減する手段を
講ずることにより、最大遮断周波数などの高周波特性の
優れたヘテロバイポーラトランジスタ及びその製造方法
を提供することにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明のバイポーラトラ
ンジスタは、基板上に設けられ、第１導電型不純物を含
むコレクタ層として機能する第１の半導体層と、上記第
１の半導体層の上に設けられ、第２導電型不純物を含む
第２の半導体層と、上記第２の半導体層の上に設けら
れ、上記第２の半導体層とはバンドギャップが異なる材
料からなり、少なくとも下部に第２導電型不純物を含む
第３の半導体層と、上記第３の半導体層の上に設けられ
た下敷き絶縁膜と、上記下敷き絶縁膜に設けられ、上記
第３の半導体層に達する開口部と、第１導電型不純物を
含む導体材料により構成され、上記下敷き絶縁膜の開口
部を埋めて上記第３の半導体層に接触するエミッタ引き
出し電極とを備えたバイポーラトランジスタにおいて、
上記第３の半導体層は、上記開口部の下方に位置する第
１導電型のエミッタ拡散層を有しており、上記第２の半
導体層は、上記第１の半導体層のエミッタ拡散層に接す
る真性ベース層を有している。

【００２８】これにより、第３の半導体層の少なくとも
下部には第２導電型不純物が含まれているので、第３の
半導体層の第２導電型不純物を含む部分の抵抗が低減す
る。したがって、ベース抵抗全体が低減されることにな
り、最大遮断周波数などの高周波特性の優れたバイポー
ラトランジスタが得られる。

【００２９】上記第３の半導体層の少なくとも下部に含
まれる第２導電型不純物の濃度を、上記第２の半導体層
の第２導電型不純物の濃度と実質的に等しくすることに
より、第２，第３の半導体層の基板面に沿った方向の抵
抗を均一化することができ、バイポーラトランジスタの
高周波特性がさらに向上することになる。

【００３０】上記エミッタ引き出し電極を第１導電型不
純物がドープされたポリシリコン膜により構成してお
き、上記第３の半導体層のエミッタ拡散層を、上記エミ
ッタ引き出し電極から拡散した第１導電型不純物によっ
て第１導電型に反転したものとすることにより、第３の
半導体層に第２導電型不純物をドープして低抵抗化を図
りつつ、バイポーラトランジスタの基本要素となるエミ
ッタ拡散層が得られる。

【００３１】上記エミッタ引き出し電極をポリシリコン
膜により構成しておき、上記第２又は第３の半導体層の
うち上記エミッタ引き出し電極の外方に位置する領域か
らベース電極を引き出すことにより、外部ベース層が低
抵抗化されたシングルポリシリコン型のヘテロバイポー
ラトランジスタが得られる。

【００３２】上記エミッタ引き出し電極をポリシリコン
膜により構成しておき、上記第３の半導体層のうち上記
下敷き絶縁膜の外方に位置する部分に接して設けられ、
第２導電型不純物がドープされたポリシリコンにより構
成されるベース引き出し電極をさらに備えることによ
り、外部ベース層が低抵抗化されたダブルポリシリコン
型のヘテロバイポーラトランジスタが得られる。

【００３３】上記基板をシリコン基板とし、上記第１の
半導体層をＳｉ層とし、上記第２の半導体層をＳｉＧｅ
層とし、上記第３の半導体層をＳｉ層とすることによ
り、シリコンデバイスのプロセスを利用して容易に形成
可能なヘテロバイポーラトランジスタが得られる。

【００３４】本発明のバイポーラトランジスタの製造方
法は、基板上の第１導電型不純物を含むコレクタ層とな
る第１の半導体層の上に、第２導電型不純物を含むベー
ス層となる第２の半導体層を形成する工程（ａ）と、上
記第２の半導体層の上に、上記第２の半導体層とはバン
ドギャップが異なる材料からなり、少なくとも下部に第
２導電型不純物を含む第３の半導体層をエピタキシャル
成長により形成する工程（ｂ）と、基板上に下敷き絶縁
膜を堆積する工程（ｃ）と、上記下敷き絶縁膜に上記第
３の半導体層に達する開口部を形成する工程（ｄ）と、
上記第３の半導体層のうち上記開口部の下方に位置する
領域に第１導電型不純物を導入して、エミッタ拡散層を
形成する工程（ｅ）とを含んでいる。

【００３５】この方法により、第２の半導体層のうちエ
ミッタ拡散層の直下方に位置する領域が真性ベース層と
して機能し、真性ベース層の外方において、第２の半導
体層と、第３の半導体層の少なくとも下部との抵抗の低
い領域が外部ベース層として機能する。そして、外部ベ
ース層のうち下敷き絶縁膜の直下方に位置するリンク領
域において、第３の半導体層のうちの第２導電型不純物
がドープされている部分の抵抗値が低減することから、
外部ベース層全体の抵抗値の小さいヘテロバイポーラト
ランジスタが得られることになる。

【００３６】上記工程（ｄ）の後で上記工程（ｅ）の前
に、基板上に導体膜を堆積した後、上記導体膜をパター
ニングして上記下敷き絶縁膜の開口部を埋めて上記下敷
き絶縁膜の上に延びる第１導電型不純物を含むエミッタ
引き出し電極を形成する工程をさらに含み、上記工程
（ｅ）を、熱処理により、上記エミッタ引き出し電極中
の第１導電型不純物を上記第３の半導体層に拡散させる
ことにより行なうことにより、第３の半導体層の導電型
を容易に反転させてエミッタ拡散層を形成することがで
きる。

【００３７】上記工程（ｄ）においては、ウェットエッ
チングにより上記開口部を形成することにより、エッチ
ングダメージのほとんどないエミッタ拡散層を有するヘ
テロバイポーラトランジスタが得られる。

【００３８】上記工程（ｄ）の後に、基板上に導体膜及
びマスク用絶縁膜を堆積した後、該マスク用絶縁膜及び
導体膜をパターニングしてマスク膜及びエミッタ引き出
し電極を形成する工程と、上記マスク膜及びエミッタ引
き出し電極をマスクとして、第２導電型不純物のイオン
注入を行なうことにより、上記第２，第３の半導体層の
うち上記エミッタ引き出し電極の外方に位置する領域に
外部ベース注入層を形成する工程とをさらに含むことに
より、シングルポリシリコンプロセスを利用して、抵抗
値が均一化された外部ベース層を有するヘテロバイポー
ラトランジスタを形成することができる。

【００３９】上記工程（ｃ）の後で上記工程（ｄ）の前
に、上記下敷き絶縁膜の上に上記第３の半導体層の一部
を覆うマスク部材を形成する工程と、上記マスク部材を
用いたドライエッチングにより、上記第３の半導体層の
一部のみを覆うように下敷き絶縁膜をパターニングした
後、上記マスク部材を用いて第２導電型不純物のイオン
注入を行なうことにより、上記第２，第３の半導体層の
うち上記下敷き絶縁膜の外方に位置する領域に外部ベー
ス注入層を形成する工程と、上記外部ベース注入層の形
成の後、基板上に上記導体膜とは別の導体膜を堆積した
後、上記別の導体膜に上記下敷き絶縁膜に到達する開口
部を形成する工程と、上記別の導体膜の開口部の側面を
覆う絶縁性の側壁保護膜を形成する工程とをさらに含
み、上記工程（ｄ）を上記側壁保護膜を形成する工程の
後で行うとともに、上記工程（ｄ）の後に、基板上に導
体膜を堆積した後、該導体膜をパターニングしてエミッ
タ引き出し電極を形成する工程をさらに含むことによ
り、ダブルポリシリコンプロセスを利用して、抵抗値が
均一化された外部ベース層を有するヘテロバイポーラト
ランジスタを形成することができる。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）図１
（ａ），（ｂ）は、本実施形態に係るＳｉエミッタ層と
ＳｉＧｅベース層とを有するヘテロバイポーラトランジ
スタ（ＨＢＴ）であってシングルポリシリコン型ＨＢＴ
の構造を示す断面図、及びエミッタ−ベース接合部付近
の構造を拡大して示す部分断面図である。

【００４１】図１（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１のコ
レクタ埋め込み層５の上にはＳｉエピタキシャル層４が
設けられており、このＳｉエピタキシャル層４には、活
性領域を区画するためのシャロートレンチ２ａが設けら
れている。また、シャロートレンチ２ａよりもさらに下
方に延びてＳｉ基板１の奥方に達するディープトレンチ
２ｂが設けられている。このディープトレンチ２ｂによ
りＨＢＴ形成領域Ｒbtが取り囲まれ、シャロートレンチ
２ａにより、ＨＢＴ形成領域Ｒbtが第１の活性領域Ｒe1
と第２の活性領域Ｒe2とに区画されている。そして、Ｓ
ｉエピタキシャル層４内のコレクタ埋め込み層５の上方
に位置する領域において、第１の活性領域Ｒe1にはＳｉ
コレクタ層３ａが、第２の活性領域Ｒe2にはコレクタウ
ォール層３ｂがそれぞれ設けられている。さらに、Ｓｉ
エピタキシャル層４のうち第１の活性領域Ｒe1の上に
は、エピタキシャル成長によって形成されたＧｅ含有率
が約１５％で厚み２０ｎｍのＳｉＧｅスペーサ層７が設
けられている。このＳｉＧｅスペーサ層７は、ボロンの
拡散によるパラスティックバリア（寄生バリア）の形成
を抑制するためのものであって、不純物がドープされて
いないアンドープ層である。また、ＳｉＧｅスペーサ層
７の上には、Ｇｅ含有率が１５％から上方に向かって減
少し上端で０％となっている傾斜ＳｉＧｅベース層８が
設けられている。この傾斜ＳｉＧｅベース層８の厚みは
約４０ｎｍで、傾斜ＳｉＧｅベース層８内には、in-sit
u ドーピングにより、濃度が２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3
のボロンが導入されている。さらに、傾斜ＳｉＧｅベー
ス層８の上には、エピタキシャル成長により形成された
Ｓｉキャップ層９が設けられている。Ｓｉキャップ層９
の厚みは約３０ｎｍで、Ｓｉキャップ層９内には、傾斜
ＳｉＧｅベース層８内と同様に、濃度が約２×１０¹⁸at
oms ・ｃｍ^-3のボロン（Ｂ）がドープされている。ま
た、Ｓｉキャップ層９の上には、厚みが約３０ｎｍのシ
リコン酸化膜からなる下敷き酸化膜１１が設けられてお
り、下敷き酸化膜１１には、Ｓｉキャップ層９の一部を
露出させるエミッタ開口部１１ａが形成されている。そ
して、下敷き酸化膜１１のエミッタ開口部１１ａを埋め
て、下敷き酸化膜１１上に延びるポリシリコンからなる
エミッタ引き出し電極１０が設けられている。エミッタ
引き出し電極１０には、濃度約５×１０²⁰atoms ・ｃｍ
^-3のＮ型不純物であるリン（Ｐ）がドープされている。
一方、上記Ｓｉキャップ層９のうちエミッタ開口部１１
ａの下方に位置する領域には、エミッタ引き出し電極１
０からの拡散により、高濃度のリンがドープされたエミ
ッタ拡散層９ａが形成されている。つまり、Ｓｉキャッ
プ層９にはほぼ均一にボロン（濃度約２×１０¹⁸atoms
・ｃｍ^-3）がドープされているが、Ｓｉキャップ層９中
のエミッタ拡散層９ａにおいては、エミッタ引き出し電
極１０から拡散したリンの濃度がドープされているボロ
ンの濃度よりも大幅に高いので、エミッタ拡散層９ａは
Ｎ型に反転している。

【００４２】そして、傾斜ＳｉＧｅベース層８のうちエ
ミッタ拡散層９ａの直下方に位置する領域が真性ベース
層Ｂint である。また、Ｓｉエピタキシャル層４の表面
部，ＳｉＧｅスペーサ層７，傾斜ＳｉＧｅベース層８及
びＳｉキャップ層９のうち，エミッタ引き出し電極１０
の外方に位置する領域には、イオン注入によりＰ型不純
物であるボロン（Ｂ）がドープされた外部ベース注入領
域Ｂexが形成されている。この外部ベース注入領域Ｂex
が外部ベース層の一部になっている。

【００４３】さらに、Ｓｉキャップ層９のうちエミッタ
拡散層９ａの側方かつ下敷き酸化膜１１直下の領域に
は、傾斜ＳｉＧｅベース層８と同じ濃度のボロンがドー
プされている。そして、真性ベース層Ｂint と外部ベー
ス注入領域Ｂexとに挟まれる領域において、Ｓｉキャッ
プ層９と傾斜ＳｉＧｅベース層８とに亘ってリンク領域
Ｂlinkが形成されている。その結果、外部ベース層のう
ちの下敷き酸化膜１１の下方に位置しているリンク領域
Ｂlinkは、傾斜ＳｉＧｅベース層８だけでなくＳｉキャ
ップ層９をも含むように厚み方向に拡大している。この
ように、外部ベース層中のリンク領域Ｂexの厚みが拡大
している点が本実施形態のＨＢＴの特徴である。

【００４４】なお、外部ベース注入領域ＢexのうちＳｉ
エピタキシャル層４の表面部は、濃度が約３×１０¹⁷at
oms ・ｃｍ^-3程度のボロンがドープされて、接合リーク
防止層となっている。

【００４５】また、エミッタ引き出し電極１０の側面
と、Ｓｉキャップ層９，ＳｉＧｅ傾斜ＳｉＧｅベース層
８及びＳｉＧｅスペーサ層７からなる積層膜の側面とに
は、それぞれシリコン酸化膜からなるサイドウォール２
０，２２が設けられている。

【００４６】さらに、ウエハ上には、ＢＳＧ（Boron Si
licate Glass）膜からなる層間絶縁膜１３が設けられて
いる。層間絶縁膜１３には、エミッタ引き出し電極１
０，Ｓｉキャップ層９のうちの外部ベース層の一部とな
る領域９ｂ，コレクタウォール層３ｂにそれぞれ到達す
る接続孔が設けられており、各接続孔には、エミッタ引
き出し電極１０，Ｓｉキャップ層９のうち外部ベース層
の一部となる領域９ｂ，コレクタウォール層３ｂの表面
部に形成されたシリサイド層２１に接触するタングステ
ンプラグ１２が埋め込まれている。また、層間絶縁膜１
３の上には、各タングステンプラグ１２に接続される金
属配線１４が設けられている。

【００４７】本実施形態に係るＳｉＧｅ−ＨＢＴによる
と、Ｓｉキャップ層９の外部ベース層の一部となる領域
９ｂのうち下敷き酸化膜１１の下方に位置する領域に
は、比較的高濃度のボロン（濃度約２×１０¹⁸atoms ・
ｃｍ^-3）がドープされているので、リンク領域Ｂlink
は、傾斜ＳｉＧｅベース層８だけでなくＳｉキャップ層
９をも含むように厚み方向に拡大している。そして、式
（２）に示すベース抵抗Ｒ _B のうちリンク領域Ｂlinkの
成分Ｒlinkが、例えば４／７程度に低減する。その結
果、ベース抵抗Ｒ_B が小さくなるので、式（１）に示す
ＨＢＴの最大発振周波数ｆmax の向上を図ることができ
る。

【００４８】一方、Ｓｉキャップ層９全体にはＰ型不純
物がドープされているが、エミッタ引き出し電極１０か
らのＮ型不純物の拡散により、Ｓｉキャップ層９のうち
のエミッタ拡散層９ａにおける導電型が反転し、エミッ
タ拡散層９ａ及び真性ベース層Ｂint を通過する縦断面
における不純物プロファイルは、従来のアンドープのＳ
ｉキャップ層を備えたＨＢＴにおける不純物プロファイ
ルとほとんど変わりがない。したがって、電流利得遮断
周波数ｆ_T の劣化はほとんど起こらない。また、Ｓｉキ
ャップ層９内において、エミッタ拡散層９ａとそれ以外
の領域（外部ベース層の一部となる領域９ｂ）との間に
ＰＮ接合部が形成されるために、エミッタ接合容量が若
干増加する分だけエミッタ接合容量の充放電時間が増加
するが、電流利得遮断周波数ｆ_T の値はほとんど影響を
受けない。また、エミッタ・ベース接合の耐圧も、Ｓｉ
キャップ層９の不純物濃度を傾斜ＳｉＧｅベース層８と
同程度とすることによって低下することはない。

【００４９】このように、本実施形態のＨＢＴによれ
ば、シングルポリシリコン構造を有するＨＢＴにおい
て、高周波特性の劣化を抑制しつつ、接合耐圧を同程度
に保ったまま、ベース抵抗を低減することができる。よ
って、最大発振周波数ｆmax の増大と、低雑音化とを実
現することができる。

【００５０】次に、本実施形態のＳｉＧｅ−ＨＢＴの製
造工程について説明する。図２（ａ）〜図４（ｄ）は、
本実施形態のＳｉＧｅ−ＨＢＴの製造工程を示す断面図
である。そのうち、図２（ａ）〜（ｄ）は、工程のはじ
めからエミッタ引き出し電極用ポリシリコン膜を堆積す
るまでの工程を示す断面図、図３（ａ）〜（ｄ）は、エ
ミッタ引き出し電極の形成から被覆酸化膜を堆積するま
での工程を示す断面図、図４（ａ）〜（ｄ）は、エミッ
タ引き出し電極などの側面へのサイドウォールの形成か
ら配線の形成までの工程を示す断面図である。

【００５１】まず、図２（ａ）に示す工程で、Ｓｉ基板
１に、Ｎ型不純物（例えばリン）の注入によりコレクタ
埋め込み層５を形成した後、エピタキシャル成長によ
り、Ｓｉ基板１の上にＳｉエピタキシャル層４を形成す
る。このとき、コレクタ埋め込み層５内のリンなどの不
純物がＳｉエピタキシャル層４に拡散する。その後、シ
ャロートレンチ２ａ，ディープトレンチ２ｂを形成し、
ＨＢＴ形成領域Ｒbtを、エミッタ・ベース接合などを形
成するための第１の活性領域Ｒe1と、コレクタ電極の引
き出しを行なうための第２の活性領域Ｒe2とに区画す
る。つまり、Ｓｉエピタキシャル層４のうち第１の活性
領域Ｒe1にはＳｉコレクタ層３ａが形成され、第２の活
性領域Ｒe2にはコレクタウォール層３ｂが形成される。

【００５２】次に、図２（ｂ）に示す工程で、ＵＨＶ−
ＣＶＤを用いたエピタキシャル成長法により、ウエハ上
に、Ｇｅの含有率が１５％のアンドープＳｉＧｅ層と、
Ｐ型不純物であるボロンを含みＧｅ含有率が１５％から
０に漸次減少するドープト傾斜ＳｉＧｅ層と、Ｐ型不純
物であるボロンを含むドープトＳｉ層とを、ガス種を変
えながらほぼ連続して堆積する。そして、ドープトＳｉ
層とドープト傾斜ＳｉＧｅ層とアンドープＳｉＧｅ層と
をパターニングして、Ｓｉエピタキシャル層４のうち第
１の活性領域Ｒe1の上に、ＳｉＧｅスペーサ層７と、傾
斜ＳｉＧｅドープ層８と、Ｓｉキャップ層９とを形成す
る。このとき、傾斜ＳｉＧｅベース層８の厚みは約４０
ｎｍで、その不純物濃度は２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3で
ある。Ｓｉキャップ層９の厚みは約３０ｎｍで、その不
純物濃度は約２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3である。

【００５３】次に、図２（ｃ）に示す工程で、ウエハ上
に厚みが約３０ｎｍのシリコン酸化膜１１ｘを堆積した
後、ウエットエッチにより、シリコン酸化膜１１ｘの一
部を選択的に除去してエミッタ開口部１１ａを形成し、
エミッタ開口部１１ａの底部にＳｉキャップ層９の一部
を露出させる。このとき、ウエットエッチによってシリ
コン酸化膜１１ｘをエッチングするので、Ｓｉキャップ
層９にダメージを与えることはない。

【００５４】次に、図２（ｄ）に示す工程で、ウエハ上
に、in-situ ドーピングにより高濃度のリン（Ｐ）がド
ープされた厚みが約２５０ｎｍのＮ型のポリシリコン膜
１０ｘと、注入保護膜となるシリコン窒化膜１６ｘとを
堆積する。ただし、ポリシリコン膜１０ｘには、イオン
注入によりＮ型不純物（リン又は砒素）をドープしても
よいものとする。

【００５５】次に、図３（ａ）に示す工程で、フォトレ
ジスト膜１７Ａを用いたドライエッチングにより、シリ
コン窒化膜１６ｘ，ポリシリコン膜１０ｘ及びシリコン
酸化膜１１ｘをパターニングして、エミッタ開口部１１
ａでＳｉキャップ層９に接触するエミッタ引き出し電極
１０と、下敷き酸化膜１１と、エミッタ引き出し電極１
０上の注入保護膜１６とを形成する。

【００５６】次に、図３（ｂ）に示す工程で、フォトレ
ジスト膜１７Ａを除去した後、ウエハ上に、コレクタウ
ォール層３ｂを少なくとも覆うフォトレジスト膜１７Ｂ
を形成し、このフォトレジスト膜１７Ｂ及び注入保護膜
１６をマスクとしてボロン（Ｂ）のイオン注入を行な
う。これにより、Ｓｉキャップ層９，傾斜ＳｉＧｅベー
ス層８及びＳｉＧｅスペーサ層７のうち，エミッタ引き
出し電極１０の外側に位置する領域Ｂexにはボロンがド
ープされる。そして、この外部ベース注入領域Ｂexのう
ちＳｉエピタキシャル層４の表面部には、約３×１０¹⁷
atoms ・ｃｍ^-3の濃度のボロンが導入されて、拡散リー
ク防止層が形成される。

【００５７】次に、図３（ｃ）に示す工程で、フォトレ
ジスト膜１７Ｂ及び注入保護膜１６を除去した後、ウエ
ハ上に、熱処理時における不純物の拡散防止用のシリコ
ン酸化膜からなる被覆用酸化膜１８を堆積する。

【００５８】次に、図３（ｄ）に示す工程で、９００
℃，１５秒間の条件で、急速加熱処理（ＲＴＡ）を行な
って、エミッタ引き出し電極１０中のリンをＳｉキャッ
プ層９内に拡散させて、Ｓｉキャップ層９のうちエミッ
タ開口部１１ａの下方に位置する領域にエミッタ拡散層
９ａを形成する。

【００５９】次に、図４（ａ）に示す工程で、被覆用酸
化膜１８及びシリコン酸化膜１１ｘを異方性エッチング
によりエッチングして、エミッタ引き出し電極１０の側
面と、Ｓｉキャップ層９，傾斜ＳｉＧｅベース層８及び
ＳｉＧｅスペーサ層７からなる積層膜の側面とに、それ
ぞれシリコン酸化膜からなるサイドウォール２０，２２
を形成する。

【００６０】次に、図４（ｂ）に示す工程で、ウエハ上
に露出しているエミッタ引き出し電極１０と、Ｓｉキャ
ップ層９のうちの外部ベース層の一部となる領域９ｂ
と、コレクタウォール層３ｂとの上に金属膜（例えばチ
タン膜）を堆積した後、熱処理により金属とシリコンと
を反応させて、エミッタ引き出し電極１０，Ｓｉキャッ
プ層９のうちの外部ベース層の一部となる領域９ｂ，及
びコレクタウォール層３ｂの上に、シリサイド層（例え
ばチタンシリサイド層）２１を形成する。

【００６１】次に、図４（ｃ）に示す工程で、ウエハ上
に、ＢＳＧ膜からなる層間絶縁膜１３を堆積する。

【００６２】次に、図４（ｄ）に示す工程で、層間絶縁
膜１３に、エミッタ引き出し電極１０，Ｓｉキャップ層
９のうちの外部ベース層の一部となる領域９ｂ，コレク
タウォール層３ｂにそれぞれ到達する接続孔を形成した
後、各接続孔にタングステンを埋め込んで、エミッタ引
き出し電極１０，Ｓｉキャップ層９のうちの外部ベース
層の一部となる領域９ｂ，コレクタウォール層３ｂの表
面部に形成されたシリサイド層２１に接触するタングス
テンプラグ１２を形成する。その後、層間絶縁膜１３の
上に、各タングステンプラグ１２に接続されるアルミニ
ウムからなる金属配線１４を形成する。これにより、図
１（ａ），（ｂ）に示すＨＢＴの構造が実現する。

【００６３】本実施形態の製造工程によれば、図２
（ｂ）に示す工程で、比較的高濃度のＰ型不純物を含む
Ｓｉキャップ層９を形成し、図３（ｄ）に示す工程で、
このＳｉキャップ層９のうちエミッタ開口部１１ａの下
方に位置する領域に高濃度のＮ型不純物であるリンを拡
散させて、エミッタ拡散層９ａを形成している。つま
り、Ｓｉキャップ層９のうち中央部はエミッタ拡散層９
ａとなり、それ以外の領域９ｂは外部ベース層の一部と
なる。

【００６４】したがって、従来のＨＢＴのごとくアンド
ープのＳｉキャップ層が設けられているのに比べて、外
部ベース層のうち下敷き酸化膜１１の下方に位置する部
分であるリンク領域Ｂlinkの抵抗値を低減することがで
きる。すなわち、本実施形態のＨＢＴの製造方法によ
り、上述のごとく、最大発振周波数ｆmax の高い，低雑
音化されたＨＢＴを容易に形成することができるのであ
る。

【００６５】なお、本実施形態のＨＢＴの製造工程にお
いて、図４（ａ）に示すボロンのイオン注入工程は省略
してもよい。Ｓｉキャップ層９に高濃度のボロンがドー
プされているので、外部ベース注入領域Ｂexが存在して
いなくても、外部ベース層全体の抵抗値を十分小さく維
持することができるからである。

【００６６】また、図２（ｂ）に示すＳｉキャップ層９
のエピタキシャル成長の際、in-situ ドープによってＳ
ｉキャップ層９全体にボロンをドープする必要はなく、
Ｓｉキャップ層９の少なくとも下部にボロンをドープし
ておけばよい。その場合にも、その後の熱処理によって
ボロンがＳｉキャップ層９内を上方に拡散するので、外
部ベース層全体の抵抗値を小さく維持することは可能で
ある。

【００６７】（第２の実施の形態）図５（ａ），（ｂ）
は、本実施形態に係るＳｉエミッタ層とＳｉＧｅベース
層とを有するヘテロバイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）
であってダブルポリシリコン型ＨＢＴの構造を示す断面
図、及びエミッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して
示す部分断面図である。

【００６８】図５（ａ）に示すように、Ｓｉ基板１のコ
レクタ埋め込み層５の上にはＳｉエピタキシャル層４が
設けられており、このＳｉエピタキシャル層４には、活
性領域を区画するためのシャロートレンチ２ａが設けら
れている。また、シャロートレンチ２ａよりもさらに下
方に延びてＳｉ基板１の奥方に達するディープトレンチ
２ｂが設けられている。このディープトレンチ２ｂによ
りＨＢＴ形成領域Ｒbtが取り囲まれ、シャロートレンチ
２ａにより、ＨＢＴ形成領域Ｒbtが第１の活性領域Ｒe1
と第２の活性領域Ｒe2とに区画されている。そして、Ｓ
ｉエピタキシャル層４内のコレクタ埋め込み層５の上方
に位置する領域において、第１の活性領域Ｒe1にはＳｉ
コレクタ層３ａが、第２の活性領域Ｒe2にはコレクタウ
ォール層３ｂがそれぞれ設けられている。さらに、Ｓｉ
エピタキシャル層４のうち第１の活性領域Ｒe1の上に
は、エピタキシャル成長によって形成されたＧｅ含有率
が約１５％で厚み２０ｎｍのＳｉＧｅスペーサ層７が設
けられている。このＳｉＧｅスペーサ層７は、ボロンの
拡散によるパラスティックバリア（寄生バリア）の形成
を抑制するためのものであって、不純物がドープされて
いないアンドープ層である。また、ＳｉＧｅスペーサ層
７の上には、Ｇｅ含有率が１５％から上方に向かって減
少し上端で０％となっている傾斜ＳｉＧｅベース層８が
設けられている。この傾斜ＳｉＧｅベース層８の厚みは
約４０ｎｍで、傾斜ＳｉＧｅベース層８内には、in-sit
u ドーピングにより、濃度が２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3
のボロンが導入されている。さらに、傾斜ＳｉＧｅベー
ス層８の上には、エピタキシャル成長により形成された
Ｓｉキャップ層９が設けられている。Ｓｉキャップ層９
の厚みは約３０ｎｍで、Ｓｉキャップ層９内には、傾斜
ＳｉＧｅベース層８内と同様に、濃度が約２×１０¹⁸at
oms ・ｃｍ^-3のボロン（Ｂ）がドープされている。ま
た、Ｓｉキャップ層９の上には、厚みが約３０ｎｍのシ
リコン酸化膜からなる下敷き酸化膜１１が設けられてお
り、下敷き酸化膜１１には、Ｓｉキャップ層９の一部を
露出させるエミッタ開口部１１ａが形成されている。そ
して、下敷き酸化膜１１のエミッタ開口部１１ａを埋め
るポリシリコンからなるエミッタ引き出し電極１０が設
けられている。エミッタ引き出し電極１０には、濃度約
５×１０ ²⁰atoms ・ｃｍ^-3のＮ型不純物であるリン
（Ｐ）がドープされている。一方、上記Ｓｉキャップ層
９のうちエミッタ開口部１１ａの下方に位置する領域に
は、エミッタ引き出し電極１０からの拡散により、高濃
度のリンがドープされたエミッタ拡散層９ａが形成され
ている。つまり、Ｓｉキャップ層９にはほぼ均一にボロ
ン（濃度約２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3）がドープされて
いるが、Ｓｉキャップ層９中のエミッタ拡散層９ａにお
いては、エミッタ引き出し電極１０から拡散したリンの
濃度がドープされているボロンの濃度よりも大幅に高い
ので、エミッタ拡散層９ａはＮ型に反転している。

【００６９】また、下敷き酸化膜１１の上には、Ｐ型不
純物がドープされたポリシリコン膜からなるベース引き
出し電極３１と、シリコン酸化膜からなる電極間絶縁膜
３２とが設けられている。ベース引き出し電極３１及び
電極間絶縁膜３２のうち，下敷き酸化膜１１のエミッタ
開口部１１ａの上方に位置する部分は開口されていて、
ベース引き出し電極２１及び電極間絶縁膜３２の側面に
は、酸化膜サイドウォール３３が設けられ、さらに、酸
化膜サイドウォール３３の上にポリシリコンサイドウォ
ール３４が設けられている。そして、上述のエミッタ引
き出し電極１０は、エミッタ開口部１１ａを埋め、ポリ
シリコンサイドウォール３４及び酸化膜サイドウォール
３３を挟んでベース引き出し電極３１と対向している。
つまり、酸化膜サイドウォール３３によって、エミッタ
引き出し電極１０とベース引き出し電極３１とが電気的
に絶縁されるとともに、ベース引き出し電極３１からエ
ミッタ引き出し電極１０への不純物の拡散が阻止されて
いる。また、電極間絶縁膜３２によって、ベース引き出
し電極３１の上面とエミッタ引き出し電極１０とが互い
に絶縁されている。

【００７０】そして、傾斜ＳｉＧｅベース層８のうちエ
ミッタ拡散層９ａの直下方に位置する領域が真性ベース
層Ｂint である。また、Ｓｉエピタキシャル層４の表面
部，ＳｉＧｅスペーサ層７，傾斜ＳｉＧｅベース層８及
びＳｉキャップ層９のうち，下敷き酸化膜１１の外方に
位置する領域には、イオン注入によりＰ型不純物である
ボロン（Ｂ）がドープされた外部ベース注入領域Ｂexが
形成されている。この外部ベース注入領域Ｂexが外部ベ
ース層の一部になっている。

【００７１】さらに、Ｓｉキャップ層９のうちエミッタ
拡散層９ａの側方かつ下敷き酸化膜１１直下の領域に
は、傾斜ＳｉＧｅベース層８と同じ濃度のボロンがドー
プされている。そして、真性ベース層Ｂint と外部ベー
ス注入領域Ｂexとに挟まれる領域において、Ｓｉキャッ
プ層９と傾斜ＳｉＧｅベース層８とに亘ってリンク領域
Ｂlinkが形成されている。その結果、外部ベース層のう
ちの下敷き酸化膜１１の下方に位置しているリンク領域
Ｂlinkは、傾斜ＳｉＧｅベース層８だけでなくＳｉキャ
ップ層９をも含むように厚み方向に拡大している。この
ように、外部ベース層中のリンク領域Ｂexの厚みが拡大
している点が本実施形態のＨＢＴの特徴である。

【００７２】なお、外部ベース注入領域ＢexのうちＳｉ
エピタキシャル層４の表面部は、濃度が約３×１０¹⁷at
oms ・ｃｍ^-3程度のボロンがドープされて、接合リーク
防止層となっている。

【００７３】また、エミッタ引き出し電極１０及び電極
間絶縁膜３２の外側面と、ベース引き出し電極３１の外
側面とには、シリコン酸化膜からなるサイドウォール２
０が設けられている。

【００７４】さらに、ウエハ上には、ＢＳＧ（Boron Si
licate Glass）膜からなる層間絶縁膜１３が設けられて
いる。層間絶縁膜１３には、エミッタ引き出し電極１
０，ベース引き出し電極３１，コレクタウォール層３ｂ
にそれぞれ到達する接続孔が設けられており、各接続孔
には、エミッタ引き出し電極１０，ベース引き出し電極
３１，コレクタウォール層３ｂの表面部に形成されたシ
リサイド層２１に接触するタングステンプラグ１２が埋
め込まれている。また、層間絶縁膜１３の上には、各タ
ングステンプラグ１２に接続される金属配線１４が設け
られている。

【００７５】本実施形態に係るＳｉＧｅ−ＨＢＴによる
と、上記第１の実施形態のＨＢＴと同様に、Ｓｉキャッ
プ層９の外部ベース層の一部となる領域９ｂのうち下敷
き酸化膜１１の下方に位置する領域には、比較的高濃度
のボロン（濃度約２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3）がドープ
されているので、リンク領域Ｂlinkは、傾斜ＳｉＧｅベ
ース層８だけでなくＳｉキャップ層９をも含むように厚
み方向に拡大している。そして、式（２）に示すベース
抵抗Ｒ_B のうちリンク領域Ｂlinkの成分Ｒlinkが、例え
ば４／７程度に低減する。その結果、ベース抵抗Ｒ_B が
小さくなるので、式（１）に示すＨＢＴの最大発振周波
数ｆmax の向上を図ることができる。

【００７６】一方、Ｓｉキャップ層９全体にはＰ型不純
物がドープされているが、エミッタ引き出し電極１０か
らのＮ型不純物の拡散により、エミッタ拡散層９ａにお
ける導電型が反転し、エミッタ拡散層９ａ及び真性ベー
ス層Ｂint を通過する縦断面における不純物プロファイ
ルは、従来のアンドープのＳｉキャップ層を備えたＨＢ
Ｔにおける不純物プロファイルとほとんど変わりがな
い。したがって、電流利得遮断周波数ｆ_T の劣化はほと
んど起こらない。また、Ｓｉキャップ層９内において、
エミッタ拡散層９ａとそれ以外の領域（外部ベース層の
一部となる領域９ｂ）との間にＰＮ接合部が形成される
ために、エミッタ接合容量が若干増加する分だけエミッ
タ接合容量の充放電時間が増加するが、電流利得遮断周
波数ｆ_T の値はほとんど影響を受けない。また、エミッ
タ・ベース接合の耐圧も、Ｓｉキャップ層９の不純物濃
度を傾斜ＳｉＧｅベース層８と同程度とすることによっ
て低下することはない。

【００７７】このように、本実施形態のＨＢＴによれ
ば、ダブルポリシリコン構造を有するＨＢＴにおいて
も、上記第１の実施形態と同様に、高周波特性の劣化を
抑制しつつ、接合耐圧を同程度に保ったまま、ベース抵
抗を低減することができる。よって、最大発振周波数ｆ
max の増大と、低雑音化とを実現することができる。

【００７８】次に、本実施形態のＳｉＧｅ−ＨＢＴの製
造工程について説明する。図６（ａ）〜図８（ｄ）は、
本実施形態のＳｉＧｅ−ＨＢＴの製造工程を示す断面図
である。そのうち、図６（ａ）〜（ｅ）は、工程のはじ
めからコレクタ引き出し電極にエミッタ開口部を形成す
るまでの工程を示す断面図、図７（ａ）〜（ｅ）は、エ
ミッタ開口部の形成から被覆酸化膜を堆積するまでの工
程を示す断面図、図８（ａ）〜（ｄ）は、エミッタ拡散
層の形成から配線の形成までの工程を示す断面図であ
る。

【００７９】まず、図６（ａ）に示す工程で、Ｓｉ基板
１に、Ｎ型不純物（例えばリン）の注入によりコレクタ
埋め込み層５を形成した後、エピタキシャル成長によ
り、Ｓｉ基板１の上にＳｉエピタキシャル層４を形成す
る。このとき、コレクタ埋め込み層５内のリンなどの不
純物がＳｉエピタキシャル層４に拡散する。その後、シ
ャロートレンチ２ａ，ディープトレンチ２ｂを形成し、
ＨＢＴ形成領域Ｒbtを、エミッタ・ベース接合などを形
成するための第１の活性領域Ｒe1と、コレクタ電極の引
き出しを行なうための第２の活性領域Ｒe2とに区画す
る。つまり、Ｓｉエピタキシャル層４のうち第１の活性
領域Ｒe1にはＳｉコレクタ層３ａが形成され、第２の活
性領域Ｒe2にはコレクタウォール層３ｂが形成される。

【００８０】次に、図６（ｂ）に示す工程で、ＵＨＶ−
ＣＶＤを用いたエピタキシャル成長法により、ウエハ上
に、Ｇｅの含有率が１５％のアンドープＳｉＧｅ層と、
Ｐ型不純物であるボロンを含みＧｅ含有率が１５％から
０に漸次減少するドープト傾斜ＳｉＧｅ層と、Ｐ型不純
物であるボロンを含むドープトＳｉ層とを、ガス種を変
えながらほぼ連続して堆積する。そして、ドープトＳｉ
層とドープト傾斜ＳｉＧｅ層とアンドープＳｉＧｅ層と
をパターニングして、Ｓｉエピタキシャル層４のうち第
１の活性領域Ｒe1の上に、ＳｉＧｅスペーサ層７と、傾
斜ＳｉＧｅドープ層８と、Ｓｉキャップ層９とを形成す
る。このとき、傾斜ＳｉＧｅベース層８の厚みは約４０
ｎｍで、その不純物濃度は２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3で
ある。Ｓｉキャップ層９の厚みは約３０ｎｍで、その不
純物濃度は約２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3である。

【００８１】次に、図６（ｃ）に示す工程で、ウエハ上
に、エッチストッパとなる厚みが約３０ｎｍのシリコン
酸化膜１１ｘを堆積する。

【００８２】次に、図６（ｄ）に示す工程で、シリコン
酸化膜１１ｘの上に設けたフォトレジスト膜１７Ｃをマ
スクとして用いて、シリコン酸化膜１１ｘをドライエッ
チングによりパターニングして、ベース接続用開口部４
０を形成する。このとき、Ｓｉキャップ層９，傾斜Ｓｉ
Ｇｅベース層８及びＳｉＧｅスペーサ層７の中央部はシ
リコン酸化膜１１ｘによって覆われており、ベース接続
用開口部４０にはＳｉキャップ層９，傾斜ＳｉＧｅベー
ス層８及びＳｉＧｅスペーサ層７の周辺部が露出してい
る。続いて、フォトレジスト膜１７Ｃをそのまま注入マ
スクとして用い、Ｐ型不純物であるボロン（Ｂ）のイオ
ン注入を行い、Ｓｉキャップ層９，傾斜ＳｉＧｅベース
層８，ＳｉＧｅスペーサ層７及びＳｉエピタキシャル層
４の表面部に外部ベース注入領域Ｂexを形成する。この
とき、外部ベース注入領域ＢexのうちＳｉエピタキシャ
ル層４の表面部には、約３×１０¹⁷atoms ・ｃｍ^-3の濃
度のボロンが導入されて、拡散リーク防止層が形成され
る。

【００８３】次に、図６（ｅ）に示す工程で、ＣＶＤに
より、ウエハ上に高濃度のボロン（Ｂ）が注入された厚
さ約１５０ｎｍのポリシリコン膜３１ｘと、厚さ約１０
０ｎｍのシリコン酸化膜３２ｘとを順次形成する。次
に、ドライエッチングにより、シリコン酸化膜３２ｘと
ポリシリコン膜３１ｘとの中央部に、シリコン酸化膜１
１ｘに達するエミッタ開口部３１ａを形成する。このエ
ミッタ開口部３１ａはシリコン酸化膜１１ｘの中央部よ
りも小さく、エミッタ開口部３１ａがベース接続用開口
部４０に跨ることはない。

【００８４】次に、図７（ａ）に示す工程で、ＣＶＤに
より、ウエハの全面上に厚さ約３０ｎｍのシリコン酸化
膜と厚さ約１５０ｎｍのサイドウォール用ポリシリコン
膜とを堆積する。そして、異方性ドライエッチングによ
り、シリコン酸化膜及びサイドウォール用ポリシリコン
膜をエッチバックして、ポリシリコン膜３１ｘ及びシリ
コン酸化膜３２ｘのエミッタ開口部３１ａにおける側面
上に、酸化膜サイドウォール３３とポリシリコンサイド
ウォール３４とを形成する。

【００８５】次に、図７（ｂ）に示す工程で、フッ酸等
によるウエットエッチングを行い、シリコン酸化膜１１
ｘ及び酸化膜サイドウォール３３のうち露出している部
分を除去する。このとき、エミッタ開口部３１ａにおい
て、Ｓｉキャップ層９が露出する。また、ウエットエッ
チングは等方性であることから、シリコン酸化膜１１ｘ
及び酸化膜サイドウォール３３が横方向にもエッチング
され、拡大したシリコン酸化膜１１ｘの内側面が、最終
的なエミッタ開口部１１ａを形成する。

【００８６】次に、図７（ｃ）に示す工程で、高濃度の
リン（Ｐ）を含む厚さが約２５０ｎｍのポリシリコン膜
を堆積した後、フォトレジスト膜１７Ｄをマスクとする
ドライエッチングによってポリシリコン膜をパターニン
グすることにより、エミッタ引き出し電極１０を形成す
る。

【００８７】次に、図７（ｄ）に示す工程で、フォトレ
ジスト膜１７Ｄを除去した後、新たなフォトレジスト膜
１７Ｅをマスクとするドライエッチングにより、シリコ
ン酸化膜３２ｘ，ポリシリコン膜３１ｘ及びシリコン酸
化膜１１ｘをパターニングして、ベース引き出し電極３
１を形成するとともに、シリコン酸化膜１１ｘのうちベ
ース引き出し電極３１の下方に存在する下敷き酸化膜１
１となる部分以外の部分を除去する。

【００８８】次に、図７（ｅ）に示す工程で、フォトレ
ジスト膜１７Ｅを除去した後、ウエハ上に被覆用酸化膜
１８を形成する。

【００８９】次に、図８（ａ）に示す工程で、９００
℃，１５秒間の条件で、急速加熱処理（ＲＴＡ）を行な
って、エミッタ引き出し電極１０中のリンをＳｉキャッ
プ層９内に拡散させて、Ｓｉキャップ層９のうちエミッ
タ開口部１１ａの下方に位置する領域にエミッタ拡散層
９ａを形成する。

【００９０】次に、図８（ｂ）に示す工程で、被覆用酸
化膜１８及びシリコン酸化膜３２ｘを異方性エッチング
によりエッチングして、エミッタ引き出し電極１０とベ
ース引き出し電極３１との間に電極間絶縁膜３２を形成
するとともに、エミッタ引き出し電極１０及び電極間絶
縁膜３２の側面と、ベース引き出し電極３１の側面と
に、シリコン酸化膜からなるサイドウォール２０を形成
する。

【００９１】次に、図８（ｃ）に示す工程で、ウエハ上
に露出しているエミッタ引き出し電極１０と、ベース引
き出し電極３１と、コレクタウォール層３ｂとの上に厚
み約４０ｎｍのチタン膜を堆積した後、熱処理によりチ
タンとシリコンとを反応させて、エミッタ引き出し電極
１０，ベース引き出し電極３１，及びコレクタウォール
層３ｂの上に、シリサイド層（チタンシリサイド層）２
１を形成する。

【００９２】次に、図８（ｄ）に示す工程で、ウエハ上
に、ＢＳＧ膜からなる層間絶縁膜１３を堆積する。さら
に、層間絶縁膜１３に、エミッタ引き出し電極１０，ベ
ース引き出し電極３１，コレクタウォール層３ｂにそれ
ぞれ到達する接続孔を形成した後、各接続孔にタングス
テンを埋め込んで、エミッタ引き出し電極１０，ベース
引き出し電極３１，コレクタウォール層３ｂの表面部に
形成されたシリサイド層２１に接触するタングステンプ
ラグ１２を形成する。その後、層間絶縁膜１３の上に、
各タングステンプラグ１２に接続されるアルミニウムか
らなる金属配線１４を形成する。これにより、図５
（ａ），（ｂ）に示すＨＢＴの構造が実現する。

【００９３】本実施形態の製造工程によれば、図６
（ｂ）に示す工程で、比較的高濃度のＰ型不純物を含む
Ｓｉキャップ層９を形成し、図８（ａ）に示す工程で、
このＳｉキャップ層９のうちエミッタ開口部１１ａの下
方に位置する領域に高濃度のＮ型不純物であるリンを拡
散させて、エミッタ拡散層９ａを形成している。つま
り、Ｓｉキャップ層９のうち中央部はエミッタ拡散層９
ａとなりそれ以外の領域９ｂは外部ベース層の一部とな
る。

【００９４】したがって、従来のＨＢＴのごとくアンド
ープのＳｉキャップ層が設けられているのに比べて、外
部ベース層のうち下敷き酸化膜１１の下方に位置する領
域（リンク領域）の抵抗値を低減することができる。す
なわち、本実施形態のＨＢＴの製造方法により、上述の
ごとく、最大発振周波数ｆmax が高い，低雑音化された
ＨＢＴを容易に形成することができるのである。

【００９５】なお、本実施形態のＨＢＴの製造工程にお
いて、図６（ｃ）に示すボロンのイオン注入工程は省略
してもよい。Ｓｉキャップ層９に高濃度のボロンがドー
プされているので、外部ベース注入領域Ｂexが存在して
いなくても、外部ベース層全体の抵抗値を十分小さく維
持することができるからである。

【００９６】また、図６（ｂ）に示すＳｉキャップ層９
のエピタキシャル成長の際、in-situ ドープによってＳ
ｉキャップ層９全体にボロンをドープする必要はなく、
Ｓｉキャップ層９の少なくとも下部にボロンをドープし
ておけばよい。その場合にも、その後の熱処理によっ
て、ベース引き出し電極３１からｎボロンがＳｉキャッ
プ層９に拡散するので、外部ベース層全体の抵抗値を小
さく維持することは可能である。

【００９７】次に、本発明のＨＢＴの効果に関するデー
タについて説明する。図９（ａ），（ｂ）及び図１０
（ａ），（ｂ）は、本発明の効果を示すためのＳｉＧｅ
−ＨＢＴ断面構造におけるホール電流密度分布をシミュ
レーションした結果を示す図である。図９（ａ），
（ｂ）はいずれもＳｉキャップ層の厚みが２０ｎｍの場
合におけるシミュレーション結果を示し、図９（ａ）は
Ｓｉキャップ層におけるボロン濃度が１×１０¹⁷atoms
・ｃｍ^-3の場合、図９（ｂ）はＳｉキャップ層における
ボロン濃度が２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3の場合をそれぞ
れ示す。また、図１０（ａ），（ｂ）はいずれもＳｉキ
ャップ層の厚みが３０ｎｍの場合におけるシミュレーシ
ョン結果を示し、図１０（ａ）はＳｉキャップ層におけ
るボロン濃度が１×１０¹⁷atoms ・ｃｍ^-3の場合、図１
０（ｂ）はＳｉキャップ層におけるボロン濃度が２×１
０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3の場合をそれぞれ示す。

【００９８】図９（ａ）に示されるように、Ｓｉキャッ
プ層におけるボロン濃度が１×１０ ¹⁷atoms ・ｃｍ^-3の
場合には、Ｓｉキャップ層にはわずかしかホール電流が
流れずほとんどのホール電流が傾斜ＳｉＧｅベース層を
通過している。つまり、Ｓｉキャップ層のうち下敷き酸
化膜の下方の部分は実質的には外部ベース層として十分
機能していない。したがって、リンク領域Ｂlinkにおけ
る抵抗成分Ｒlinkが比較的大きいままである。ところ
が、図９（ｂ）に示されるように、Ｓｉキャップ層にお
けるボロン濃度が２×１０¹⁸atoms ・ｃｍ^-3の場合に
は、Ｓｉキャップ層と傾斜ＳｉＧｅベース層とに均一に
ホール電流が流れており、Ｓｉキャップ層のうちエミッ
タ拡散層を除く部分全体が外部ベース層の一部として十
分機能していることがわかる。したがって、外部ベース
層中のリンク領域Ｂlinkにおける抵抗成分Ｒlinkが十分
小さくなる。また、 図１０（ａ），（ｂ）を互いに比
べても同様のことがわかる。

【００９９】次に、図１１は、本発明のダブルポリシリ
コン型ＨＢＴのＳｉキャップ層におけるボロンのドープ
濃度と厚みとを変化させたときのコレクタ電流（Ａ）
と、電流利得遮断周波数ｆ_T との相関関係を示す図であ
る。同図において、横軸はコレクタ電流（Ａ）を表し、
縦軸は電流利得遮断周波数ｆ_T （ＧＨｚ）を表してい
る。同図に示すように、Ｓｉキャップ層の厚みを大きく
し、ボロン濃度を高くしても、電流利得遮断周波数ｆ_T
はほとんど低下しないことがわかる。

【０１００】図１２は、Ｓｉキャップ層におけるボロン
のドープ濃度と厚みとを変化させたときのベース電圧
（Ｖ）に対するベース電流（Ａ）の依存性をシミュレー
ションした結果を示す図である。同図において、横軸は
ベース電圧（Ｖ）を表し、縦軸はベース電流（Ａ）を表
している。ここでは、エミッタ拡散幅を０．２μｍ、エ
ミッタ拡散長を１μmと仮定してシミュレーションを行
なっている。同図に示されるように、Ｓｉキャップ層の
厚みや、Ｓｉキャップ層のボロン濃度を高くすると、ベ
ース電流の飽和が抑制され、ベース電流を０．１ｍＡ流
すのに必要なベース電圧が約１０ｍＶ程度小さくなって
いる。これにより、ベース抵抗Ｒ_B が約１００Ωだけ低
減され、式（１）に示す最大遮断周波数ｆmax が向上す
ることになる。

【０１０１】このように、本発明により、高周波特性の
劣化が小さく、接合耐圧を同程度に保ったまま、ヘテロ
バイポーラトランジスタの低ベース抵抗が図られ、最大
遮断周波数ｆmax の増大、低雑音化が実現できる。

【０１０２】なお、上記各実施形態では、バイポーラト
ランジスタ単体の特性向上について説明してきたが、当
然のことながら、バイポーラトランジスタとＣＭＯＳを
集積化したＢｉＣＭＯＳのバイポーラ部分に本発明によ
るトランジスタを用いてもかまわない。

【０１０３】さらに、本発明の各実施形態では、ＮＰＮ
型ＳｉＧｅ−ＨＢＴを例にとって説明したが、ＰＮＰ型
ＳｉＧｅ−ＨＢＴについても、本発明を適用することに
より、上記各実施形態で説明した効果を発揮することが
できる。

【０１０４】また、上記各実施形態においては、ベース
層（ＳｉＧｅスペーサ層及び傾斜ＳｉＧｅベース層）を
ＳｉＧｅにより構成したが、ベース層をＳｉＧｅＣ、あ
るいはＳｉとはバンドギャップの異なる他の半導体材料
により構成してもよい。

【０１０５】

【発明の効果】本発明のバイポーラトランジスタ又はそ
の製造方法によると、第１導電型不純物を含むコレクタ
層となる第１の半導体層の上に、第２導電型不純物を含
む第２の半導体層と、少なくとも下部に第２導電型不純
物を含む第３の半導体層とを積層し、その後、第３の半
導体層のうち一部に第１導電型不純物を導入してエミッ
タ拡散層を設け、第２の半導体層と第３の半導体層の少
なくとも下部とによって外部ベース層中のリンク領域を
構成するようにしたので、ベース抵抗の低減を図ること
ができ、よって、最大遮断周波数ｆmax の高い，低雑音
化されたヘテロバイポーラトランジスタの提供を図るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は、第１の実施形態に係るシン
グルポリシリコン型のＨＢＴの構造を示す断面図、及び
エミッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して示す部分
断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の製造工程
のうちはじめからエミッタ引き出し電極用ポリシリコン
膜を堆積するまでの工程を示す断面図である。

【図３】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の製造工程
のうちエミッタ引き出し電極の形成から被覆酸化膜を堆
積するまでの工程を示す断面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、第１の実施形態の製造工程
のうちエミッタ引き出し電極などの側面へのサイドウォ
ールの形成から配線の形成までの工程を示す断面図であ
る。

【図５】（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態に係るダブ
ルポリシリコン型のＨＢＴの構造を示す断面図、及びエ
ミッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して示す部分断
面図である。

【図６】（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態の製造工程
のうちはじめからコレクタ引き出し電極にエミッタ開口
部を形成するまでの工程を示す断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は、第２の実施形態の製造工程
のうちエミッタ開口部の形成から被覆酸化膜を堆積する
までの工程を示す断面図である。

【図８】（ａ）〜（ｄ）は、第２の実施形態の製造工程
のうちエミッタ拡散層の形成から配線の形成までの工程
を示す断面図である。

【図９】Ｓｉキャップ層の厚みが２０ｎｍの場合におけ
る本発明の効果を示すためのＨＢＴ断面構造におけるホ
ール電流密度分布を示す図である。

【図１０】Ｓｉキャップ層の厚みが３０ｎｍの場合にお
ける本発明の効果を示すためのＨＢＴ断面構造における
ホール電流密度分布を示す図である。

【図１１】本発明のダブルポリシリコン型ＨＢＴのＳｉ
キャップ層におけるボロンのドープ濃度と厚みとを変化
させたときのコレクタ電流（Ａ）と、電流利得遮断周波
数ｆ_T との相関関係を示す図である。

【図１２】Ｓｉキャップ層におけるボロンのドープ濃度
と厚みとを変化させたときのベース電圧（Ｖ）に対する
ベース電流（Ａ）の依存性をシミュレーションした結果
を示す図である。

【図１３】（ａ），（ｂ）は、従来のシングルポリシリ
コン型のＳｉＧｅ−ＨＢＴの構造を示す断面図、及びエ
ミッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して示す部分断
面図である。

【図１４】（ａ），（ｂ）は、従来のダブルポリシリコ
ン型のＳｉＧｅ−ＨＢＴの構造を示す断面図、及びエミ
ッタ−ベース接合部付近の構造を拡大して示す部分断面
図である。

【符号の説明】

Ｒe1 第１の活性領域 Ｒe2 第２の活性領域 Ｒbt ＨＢＴ形成領域 Ｂint 真性ベース層 Ｂlink リンク領域 Ｂex 外部ベース注入領域 １ Ｓｉ基板 ２ａ シャロートレンチ ２ｂ ディープトレンチ ３ａ Ｓｉコレクタ層 ３ｂ コレクタウォール層 ４ Ｓｉエピタキシャル層 ５ コレクタ埋め込み層 ７ ＳｉＧｅスペーサ層 ８ 傾斜ＳｉＧｅベース層 ９ Ｓｉキャップ層 ９ａ エミッタ拡散層 １０ エミッタ引き出し電極 １１ 下敷き酸化膜 １１ａ エミッタ開口部 １２ タングステンプラグ １３ 層間絶縁膜 １４ 金属配線 １７ フォトレジスト膜 ２０ サイドウォール ２１ シリサイド層 ３１ ベース引き出し電極 ３２ 電極間絶縁膜 ３３ 酸化膜サイドウォール ３４ ポリシリコンサイドウォール ４０ ベース接合開口部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大西 照人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F003 AP04 AP05 BA11 BA27 BB00 BB01 BB02 BB04 BB05 BB06 BB07 BB08 BC08 BE02 BE07 BF06 BH07 BH18 BH94 BH99 BM01 BP21 BP31

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に設けられ、第１導電型不純物を
   含むコレクタ層として機能する第１の半導体層と、 上記第１の半導体層の上に設けられ、第２導電型不純物
   を含む第２の半導体層と、 上記第２の半導体層の上に設けられ、上記第２の半導体
   層とはバンドギャップが異なる材料からなり、少なくと
   も下部に第２導電型不純物を含む第３の半導体層と、 上記第３の半導体層の上に設けられた下敷き絶縁膜と、 上記下敷き絶縁膜に設けられ、上記第３の半導体層に達
   する開口部と、 第１導電型不純物を含む導体材料により構成され、上記
   下敷き絶縁膜の開口部を埋めて上記第３の半導体層に接
   触するエミッタ引き出し電極とを備えたバイポーラトラ
   ンジスタにおいて、 上記第３の半導体層は、上記開口部の下方に位置する第
   １導電型のエミッタ拡散層を有しており、 上記第２の半導体層は、上記第１の半導体層のエミッタ
   拡散層に接する真性ベース層を有していることを特徴と
   するバイポーラトランジスタ。
2. 【請求項２】 請求項１記載のバイポーラトランジスタ
   において、 上記第３の半導体層の少なくとも下部に含まれる第２導
   電型不純物の濃度は、上記第２の半導体層の第２導電型
   不純物の濃度と実質的に等しいことを特徴とするバイポ
   ーラトランジスタ。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のバイポーラトラン
   ジスタにおいて、 上記エミッタ引き出し電極は、第１導電型不純物がドー
   プされたポリシリコン膜により構成されており、 上記第３の半導体層のエミッタ拡散層は、上記エミッタ
   引き出し電極から拡散した第１導電型不純物によって第
   １導電型に反転しているものであることを特徴とするバ
   イポーラトランジスタ。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
   のバイポーラトランジスタにおいて、 上記エミッタ引き出し電極は、ポリシリコン膜により構
   成されており、 上記第２又は第３の半導体層のうち上記エミッタ引き出
   し電極の外方に位置する領域からベース電極が引き出さ
   れていることを特徴とするシングルポリシリコン型のバ
   イポーラトランジスタ。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のうちいずれか１つに記載
   のバイポーラトランジスタにおいて、 上記エミッタ引き出し電極は、ポリシリコン膜により構
   成されており、 上記第３の半導体層のうち上記下敷き絶縁膜の外方に位
   置する部分に接して設けられ、第２導電型不純物がドー
   プされたポリシリコンにより構成されるベース引き出し
   電極をさらに備えていることを特徴とするバイポーラト
   ランジスタ。
6. 【請求項６】 請求項１〜５のうちいずれか１つに記載
   のバイポーラトランジスタにおいて、 上記基板はシリコン基板であり、 上記第１の半導体層はＳｉ層であり、 上記第２の半導体層はＳｉＧｅ層であり、 上記第３の半導体層はＳｉ層であることを特徴とするバ
   イポーラトランジスタ。
7. 【請求項７】 基板上の第１導電型不純物を含むコレク
   タ層となる第１の半導体層の上に、第２導電型不純物を
   含むベース層となる第２の半導体層を形成する工程
   （ａ）と、 上記第２の半導体層の上に、上記第２の半導体層とはバ
   ンドギャップが異なる材料からなり、少なくとも下部に
   第２導電型不純物を含む第３の半導体層をエピタキシャ
   ル成長により形成する工程（ｂ）と、 基板上に下敷き絶縁膜を堆積する工程（ｃ）と、 上記下敷き絶縁膜に上記第３の半導体層に達する開口部
   を形成する工程（ｄ）と、 上記第３の半導体層のうち上記開口部の下方に位置する
   領域に第１導電型不純物を導入して、エミッタ拡散層を
   形成する工程（ｅ）とを含むバイポーラトランジスタの
   製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７記載のバイポーラトランジスタ
   の製造方法において、 上記工程（ｄ）の後で上記工程（ｅ）の前に、基板上に
   導体膜を堆積した後、上記導体膜をパターニングして上
   記下敷き絶縁膜の開口部を埋めて上記下敷き絶縁膜の上
   に延びる第１導電型不純物を含むエミッタ引き出し電極
   を形成する工程をさらに含み、 上記工程（ｅ）は、熱処理により、上記エミッタ引き出
   し電極中の第１導電型不純物を上記第３の半導体層に拡
   散させることにより行なわれ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。
9. 【請求項９】 請求項７又は８記載のバイポーラトラン
   ジスタの製造方法において、 上記工程（ｄ）においては、ウェットエッチングにより
   上記開口部を形成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。
10. 【請求項１０】 請求項７記載のバイポーラトランジス
    タの製造方法において、 上記工程（ｄ）の後に、基板上に導体膜及びマスク用絶
    縁膜を堆積した後、該マスク用絶縁膜及び導体膜をパタ
    ーニングしてマスク膜及びエミッタ引き出し電極を形成
    する工程と、 上記マスク膜及びエミッタ引き出し電極をマスクとし
    て、第２導電型不純物のイオン注入を行なうことによ
    り、上記第２，第３の半導体層のうち上記エミッタ引き
    出し電極の外方に位置する領域に外部ベース注入層を形
    成する工程とをさらに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。
11. 【請求項１１】 請求項８記載のバイポーラトランジス
    タの製造方法において、 上記工程（ｃ）の後で上記工程（ｄ）の前に、 上記下敷き絶縁膜の上に上記第３の半導体層の一部を覆
    うマスク部材を形成する工程と、 上記マスク部材を用いたエッチングにより、上記第３の
    半導体層の一部のみを覆うように下敷き絶縁膜をパター
    ニングした後、上記マスク部材を用いて第２導電型不純
    物のイオン注入を行なうことにより、上記第２，第３の
    半導体層のうち上記下敷き絶縁膜の外方に位置する領域
    に外部ベース注入層を形成する工程と、 上記外部ベース注入層の形成の後、基板上に上記導体膜
    とは別の導体膜を堆積した後、上記別の導体膜に上記下
    敷き絶縁膜に到達する開口部を形成する工程と、 上記別の導体膜の開口部の側面を覆う絶縁性の側壁保護
    膜を形成する工程とをさらに含み、 上記工程（ｄ）は、上記側壁保護膜を形成する工程の後
    で行なわれるとともに、 上記工程（ｄ）の後に、基板上に導体膜を堆積した後、
    該導体膜をパターニングしてエミッタ引き出し電極を形
    成する工程をさらに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。