JPH01123472A - バイポーラ型半導体装置およびその製造方法 - 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］ この発明はバイポーラ型半導体装置に関するものであり
、特に、コレクタ直列抵抗の低い、バイポーラ型半導体
装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、第１の従来例であり、従来法で形成れた酸化
膜分離（ＬＯＧＯ３：Ｌｏｃａｌ　　０ｘｉｄａｔｉｏ
ｎ　　ｏｆ　　５ｉｌｉｃｏｎ）プロセスにより形成さ
れたシリコンバイポーラトランジスタの断面図である。

図において、１１は半導体基板であり、２は半導体基板
１１上に形成される第１の絶縁膜であり、３１は半導体
基板１１中に形成される低抵抗拡散層であり、４は低抵
抗拡散層３１上に形成されるコレクタ層、５はコレクタ
層４に形成されたベース層、６はベース層５中に形成さ
れたエミッタ層であり、７はコレクタ層４、ベース層５
、エミッタ層６から電極を取出す際の第２の絶縁膜であ
る。８０１．８０２．８０３はそれぞれコレクタ電極、
エミッタ電極、ベース電極である。

次に、酸化膜分離（ＬＯＧＯ８）法によるバイポーラト
ランジスタの形成方法について説明する。

第４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図、第４Ｄ図、第４Ｅ図、
第４Ｆ図、第４Ｇ図および第４Ｈ図はＬｏｃｏｓ法によ
るバイポーラトランジスタの形成方法の工程を断面図で
表わしたものである。

半導体基板１１上に、熱酸化膜１１１を形成する。この
熱酸化膜１１１は後のイオン注入に対するマスクとなる
（第４Ａ図）。

次に、リソグラフィ等により、半導体基板１１上の所望
の位置にレジストパターン（図示せず）を形成し、熱酸
化膜１１１を部分的にエツチングする（第４Ｂ図）。

さらに、熱酸化膜１１１をマスクとし、イオン注入によ
り不純物１１２を導入する（第４Ｃ図）。

次に、熱処理により、低抵抗拡散層３１を形成する。こ
のときに、イオン注入に対するマスクであつた熱酸化膜
１１１等を除去する（第４Ｄ図）。

次に、半導体基板１１上に、単結晶シリコン層４をエピ
タキシャル成長させる。この単結晶シリコン層４は、後
にコレクタ層になる（第４Ｅ図）。

続いて、このコレクタ層４上に゛、熱酸化膜４０１と第
１の窒化シリコン膜４０２を形成する（第４Ｆ図）。こ
の場合、第１の窒化シリコン膜４０２は、後に行なう第
１の絶縁膜を選択的に形成するための耐酸化性の膜であ
り、また、熱酸化膜４０１は第１の絶縁膜を選択的に形
成する際に、コレクタ層４にかかるストレスを緩和する
ための層である（第４Ｆ図）。

次に、リソグラフィにより、熱酸化膜４０１と第１の窒
化シリコン膜４０２を、所定の部分を残すように、部分
的にエツチングし、さらに、コレクタ層４をも一部エッ
チングする。これは、第１の絶縁膜を形成する際、この
方法によれば、熱酸化を用いるために体積膨張が生じ、
段差が発生するためである。また、コレクタ層を一部エ
ッチングすることによって、比較的薄い熱酸化膜により
分離が行なえるためである。さらに、分離を確実に行な
うために、低抵抗拡散層３１をイオン注入により形成し
、コレクタ層４と反対型の不純物４１′をイオン注入に
より導入する（以上第４Ｇ図）続いて、熱酸化により、
第１の絶縁膜２を選択的に形成する。その際、低抵抗拡
散層３１やコレクタ層４と反対型の不純物４１′は、酸
化の際に拡散してチャンネルカット層１１３を形成する
（第４Ｈ図）。

続いて、コレクタ層４内に、コレクタと反対型のベース
層５を形成し、またベース層５内にエミッタ層６を形成
し、金属配線との絶縁のために第２の絶縁膜７を形成し
、金属配線を電気的接続をとる箇所のみ第２の絶縁膜７
を開口し、金属によるコレクタ電極８０１、エミッタ電
極８０２、ベース電極８０３を形成する。以上のように
して第３図に示した酸化膜分離プロセスによるシリコン
バイポーラトランジスタが形成される。

第５図は、第２の従来例であって、従来法で形成された
誘電体分離プロセスによって形成されたバイポーラ型ト
ランジスタを示す断面図である。

図において、１は基板支持材であり、２は基板支持材１
上に配置される第１の絶縁膜であり、４は第１の絶縁膜
２で囲まれたコレクタ層であり、５はコレクタ層４中に
形成されたベース層であり、６はベース層５内に形成さ
れたエミッタ層であり、７はコレクタ層４、ベース層５
、エミッタ層６からの電極を取出す際に、各々を電気的
に絶縁するための第２の絶縁膜である。

次に、誘電体分離によるバイポーラトランジスタの形成
方法について説明する。

第６Ａ図、第６Ｂ図、第６Ｃ図、第６Ｄ図および第６Ｅ
図は誘電体分離によるバイポーラトランジスタの形成方
法を工程順に断面図で示したものである。

まず、シリコン基板４（このプロセスでは、この基板４
がコレクタ層４になる）上に、シリコン酸化膜４１を形
成する（第６Ａ図）。

続いて、リソグラフィにより、後に素子を形成せんとす
る場所にシリコン酸化膜４を残すように、加工する（第
６Ｂ図）。

次に、ＫＯＨ溶液等によって、シリコン基板４のメサエ
ッチングを行なう（第６Ｃ図）。これは、特にウェット
エツチングである必要はなく、ドライエツチングであっ
てもよい。

さらに、シリコン基板４の表面に第１の絶縁膜２を形成
し、・さらにその上に多結晶シリコン等の基板支持材１
を形成する（第６Ｄ図）。この場合、基板支持材１は、
後に基板となるものであるので、特に多結晶シリコンで
ある必要はないが、機械的強度を必要とするので十分厚
く形成しておくことが重要である。

続いて、シリコン基板４の方から、シリコン基板４を研
摩によりエツチングし、基板支持材１が露出したところ
でエツチングを終了する。ここで、基板支持材１が素子
等の支持を行なう（第６Ｅ図）。なお、この図より以下
、上下を入替えである。

続いて、ベース層５、エミッタ層６を形成し、コレクタ
電極８０１、エミッタ電極８０２、ヘース電極８０３を
形成して、素子は完成する。以上のようにして、第５図
に示した誘電体分離によるバイポーラトランジスタが形
成される。

［発明が解決しようとする問題点］ 従来の誘電体分離によるバイポーラトランジスタ（たと
えば第２の従来例）によれば、コレクタ直下が絶縁膜で
あるため、容量は比較的少ないが、コレクタ直列抵抗が
高くなってしまうという問題点があった。また、コレク
タ直列抵抗を下げるために、コレクタ層４の下方に高濃
度層を設ける方法が一般のバイポーラ素子（たとえば第
１の従来例）でとられているが、この場合、高濃度層の
シート抵抗値にも限界があり、かつ、このような方法で
形成するバイポーラトランジスタでは、その高濃度層の
コレクタ層と接する部分の不純物濃度が薄くなっており
、さらにその効果は少なくなっている。さらに、コレク
タ直下に接合が存在するため、誘電体分離法に比べて容
量が大きく、素子の動作速度を低下させるという問題点
があった。

一方、低抵抗層としては、高濃度層よりも金属層や金属
シリサイド膜の方が優れているが、第１の従来例のよう
なバイポーラ素子においては、エピタキシャル成長によ
る単結晶が必要なため、低抵抗層は高濃度層に限られて
いたため、ある程度以上の低抵抗化は望めなかった。

本発明は、上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、コレクタ直列抵抗の低い誘電体分離によるバ
イポーラ型半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 特許請求の範囲記載の第１の発明は、後にコレクタ層と
なる半導体基板の一表面に断面略台形形状の段差が設け
られ、その上に絶縁膜が設けられ、さらにその上に基板
支持材が設けられ、上記半導体基板の他方面より研摩す
ることにより露出した上記コレクタ層に、素子領域を形
成してなるバイポーラ型半導体装置に係るものである。

そして、上記コレクタ層と上記絶縁膜の間に金属層また
は金属シリサイド膜を設けたことを特徴とする特許請求
の範囲記載の第２の発明は、上記第１の発明のバイポー
ラ型半導体装置を製造する方法の発明であって、まず、
後にコレクタ層となる半導体基板の一主表面に金属層ま
たは金属シリサイド膜を形成し、 前記金属層または金属シリサイド膜の上に絶縁膜を形成
し、 後に半導体素子を形成する場所に、上記金属層または金
属シリサイド膜と上記絶縁膜を残すように上記半導体基
板を部分的にエツチングし、その後、その上に基板支持
材を形成し、続いて、上記半導体基板の他方面から、該
半導体基板を研摩し、上記コレクタ層を露出させ、前記
露出したコレクタ層にベータ層、エミッタ層を形成する
ものである。

［作用コ 本発明においては、コレクタ層直下に金属層を設けたこ
とにより、エミッタから注入されたキャリアがコレクタ
層に達したとき、低抵抗層である金属層または金属シリ
サイド膜を通りコレクタ電極へと抜けるので、コレクタ
直列抵抗は大幅に低減される。

また、トランジスタを誘電体膜上に形成しているため、
コレクタと半導体基板との容量が形成でき、ＲＣ（抵抗
・容量積）の時定数の遅延を極めて小さく抑えることが
できる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例であるバイポーラ型半導体装置
の断面図である。

図において、１は基板支持材であり、２は基板支持材１
の上に配置された第１の絶縁膜であり、３は金属層また
は金属シリサイド膜であり、４は第１の絶縁膜２に囲ま
れたコレクタ層であり、５はコレクタ層４中に形成され
たベース層であり、６はベース層５中に形成されたエミ
ッタ層であり、７は電極をとる際に、各々の拡散層を電
気的に絶縁するための第２の絶縁膜であり、８０１はコ
レクタ電極であり、８０２はエミッタ電極であり、８０
３はベース電極である。

次に、実施例に係るバイポーラ型半導体装置の製造方法
について説明する。

第２Ａ図、第２Ｂ図、第２Ｃ図はこの発明に係る製造方
法の要部を工程順に示した断面図である。

まず、シリコン基板４（これは、後にコレクタ層４にな
る）上に、金属層または金属シリサイド膜３を形成し、
さらにその上にＣＶＤ法等によって、第１の絶縁膜４１
を形成する。この場合、後に高温の熱処理工程が入るの
で、高融点金属（Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗなど）の金属層または
そのシリサイド膜が好ましい（第２Ａ図）。

続いて、リングラフィとエツチングにより、後にトラン
ジスタを形成する場所に、金属層あるいは金属シリサイ
ド膜３と、マスクの酸化膜４１を残す（第２Ｃ図）。後
は、従来法（第２の従来例）と同じ工程により、第１図
に示したような、トランジスタが形成される。

このように、本発明に係る製造方法によれば、エピタキ
シャル成長を使わないので、−容易にトランジスタ直下
に低抵抗である金属層または金属シリサイド膜３を配置
することができる。そして、この金属層または金属シリ
サイド膜３は、高濃度層よりも低抵抗であるため、従来
に比べ、コレクタ直列抵抗の低いバイポーラトランジス
タの形成が可能となる。

［発明の効果コ 以上説明したとおり、この発明によれば、第１の従来例
のように、エピタキシャル成長を用いることなく、素子
を形成できるので、コレクタ層の直下に金属層または金
属シリサイド膜のような低抵抗層を形成することができ
、これにより、バイポーラトランジスタの直列抵抗を大
幅に低くしたバイポーラ型半導体装置を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるバイポーラ型半導体装
置を示す断面側面図である。第２Ａ図、第２Ｂ図および
第２Ｃ図は本発明の一実施例によるバイポーラ型半導体
装置の製造方法の工程の断面図である。第３図はバイポ
ーラ型半導体装置の第１．の従来例の断面側面図である
。第４Ａ図、第４Ｂ図、第４Ｃ図、第４Ｄ図、第４Ｅ図
、第４Ｆ図、第４Ｇ図および第４Ｈ図は、第１の従来例
のバイポーラ型半導体装置の製造方法を断面図で表わし
た工程図である。第５図はバイポーラ型半導体装置の第
２の従来例の断面側面図である。第６Ａ図、第６Ｂ図、
第６Ｃ図、第６．Ｄ図および第６Ｅ図は第２の従来例の
バイポーラ型半導体装置の製造方法の工程の断面図であ
る。 図において、１は基板支持材、２は第１の絶縁膜、３は
金属層または金属シリサイド膜、４はコレクタ層、５は
ベース層、６はエミッタ層である。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）後にコレクタ層となる半導体基板の一主表面に断
   面略台形形状の段差が設けられ、その上に絶縁膜が設け
   られ、さらにその上に基板支持材が設けられ、 前記半導体基板の他方面より研摩することにより露出し
   た前記コレクタ層に、素子領域を形成してなるバイポー
   ラ型半導体装置において、 前記コレクタ層と前記絶縁膜との間に金属層または金属
   シリサイド膜を設けたことを特徴とするバイポーラ型半
   導体装置。
2. （２）後にコレクタ層となる半導体基板の一主表面に金
   属層または金属シリサイド膜を形成し、前記金属層の上
   に絶縁膜を形成し、 後に半導体素子を形成する場所に、前記金属層と前記絶
   縁膜を残すように、前記半導体基板を部分的にエッチン
   グし、 その後、その上に基板支持材を形成し、 続いて、前記半導体基板の他方面から、該半導体基板を
   研摩し、前記コレクタ層を露出させ、前記露出したコレ
   クタ層にベース層、エミッタ層を形成する、バイポーラ
   型半導体装置の製造方法。