JPH01246874A - バイポーラトランジスタおよびバイポーラトランジスタの製法 - 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〕 本発明はバイポーラトランジスタおよびバイポーラトラ
ンジスタの製法、特にそのベース電極取り出し領域とな
るいわゆるグラフトベースとエミッタ領域とを不純物含
有半導体層例えば多結晶シリコンよりの不純物の拡散に
よって形成するようにしたいわゆるダブルポリシリコン
型のトランジスタに通用して好適なバイポーラトランジ
スタと、同様のバイポーラトランジスタの製造方法とに
係わる。

〔発明の概要〕

本発明はそのベース領域が少くともグラフトベースと真
性ベースとを有するバイポーラトランジスタにおいて、
そのベース領域において特にそのグラフトベースと真性
ベースとの間に、グラフトベース側に深い接続用領域を
、真性ベース側に浅い接続用領域を介在させて、エミッ
タ領域直下に形成する真性ベースの深さを規制する拡散
抑制領域がグラフトベースに直接接することを回避し、
これら拡散領域とグラフトベースが直接接することによ
る耐圧の低下、接合容量の増大化を回避し、より高速性
を高めるようにしたバイポーラトランジスタと、更にバ
イポーラトランジスタの製造方法である。

〔従来の技術〕

昨今、それぞれベース取り出し電極およびエミッタ取り
出し電極となる第１及び第２の半導体層例えば多結晶シ
リコン層からの半導体基板への不純物導入によって、ベ
ース領域のベース電極取り出し領域即ちグラフトベース
とエミッタ領域とを形成するようにして例えばベースと
エミッタに対する取り出し電極位置のセルファライン（
自己整合）をはかるようにしたいわゆるダブルポリシリ
コン型のバイポーラトランジスタがその小面積化即ち高
速性を得ることができる上で脚光を浴びるに至っている
。

この場合、そのエミッタ領域を囲むベース活性領域即ち
ベース動作領域いわゆる真性ベースの形成は、グラフト
＜−スの形成に供する第１の半導体層が除去された開口
（窓）を通じての不純物イオンの注入によって行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところが上述したようないわゆるダブルポリシリコン型
バイポーラトランジスタにおいては、その真性ベースが
イオン注入によって形成されることから、この真性ベー
スはそのイオン注入時のダメージによって真性ベース自
体に増速拡散が生ずることによっであるいはチャンネリ
ングテール等によってその深さを確実安定にかつ充分浅
くし難いことからエミッタ領域直下におけるコレクタ領
域との間隔即ちベース幅ＷＢが比較的天となってエミッ
タ接地電流増幅率ｈＦＥを充分高められないとかその特
性に不安定性を招来するなどの課題がある。

このような課題を解決するものとして本出願人は先に特
願昭６２−７５０９６号出願において、エミッタ領域を
形成する第２の半導体層から例えばエミッタ領域の形成
前に先ず真性ベースを形成するだめの不純物導入を行い
続いて同様の第２の半導体層を通じて異る導電型の不純
物導入を行ってエミッタ領域の形成を行う方法を提案し
た。この場合この真性ベースとグラフトベース間を連結
するための接続用ベース領域の形成が行われるものであ
り、この接続用ベース領域は不純物のイオン注入によっ
て形成している。ところがこのような方法による場合、
その接続用ベース領域のイオン注入に際して同様に上述
したイオン注入時のダメージによるチャンネリングテー
ル等の発生によってこの接続用領域が真性ベース下にも
入り込み、実質的にベース幅ＷＢを充分縮小化できない
という課題が生じる。

これに対処して本出願人は、昭和６３年２月１６日付特
許願「バイポーラトランジスタ）ｙびその製造方法」に
おいて、ベース領域下にベース領域の深さを規制するた
めのベース領域とは異なる導電型の拡散抑制領域を設け
るようにしたバイポーラトランジスタの提案をなした。

第２図は、このバイポーラトランジスタのｎｐｎ型トラ
ンジスタに適用する場合の例の断面図である。この場合
、ｐ型のシリコン半導体サブストレイト（１１の一生面
に臨んでｎ型の高不純物濃度のコレクタ埋め込み領域（
２）とｐ型の高濃度のチャンネルストッパ領域（３）と
をそれぞれ選択的に形成して後、ｎ型のコレクタ領域と
なるシリコン半導体層（４）をエピタキシャル成長して
なる半導体基板（５）が用意される。そして、その半導
体層（４）を横切って局部酸化によって素子分離部およ
び高濃度のコレクタ電極取り出し領域（６）とベース領
域形成部との分離部に分離用絶縁層（７）が形成される
。コレクタ電極取り出し領域（６）はｎ型の不純物がイ
オン注入法等によって高濃度をもって導入されて例えば
コレクタ埋め込み領域（２）に達する深さに形成される
。一方分離用絶縁層（７）によって囲まれる半導体層（
４）上のトランジスタ形成部にベース取り出し電極とな
る不純物含有の第１の半導体層（８）例えば多結晶シリ
コン層が被着され、これの上に５ｉ０２等の表面絶縁層
（１６）が被着される。これら第１の半導体層（８）と
これの上の絶縁層（１６）に第３図Ａにその要部の断面
図を示すように、トランジスタ形成部上に窓（２２）を
穿設する。そしてこの窓（２２）内に、薄い５ｉ（ｈ酸
化膜によるバッファ層（２３）を被着して後、このバッ
ファ層（２３）を貫き抜いて窓（２２）下に、第１の半
導体層（８）と絶縁層とをマスクとして、ｐ型の不純物
イオン例えばＢ”、ＢＦ２＋を浅く打ち込んでグラフト
ベースと真性ベースとの間の第２図で示す接続用領域（
２４）を形成する不純物打ち込み領域（２４１）を形成
し、続いて同様に窓（２２）を通じてｎ型の不純物イオ
ン例えばＰ”（りんイオン）等、を打ち込んで領域（２
４ｓ）下の深い位置に第２図で示す拡散抑制領域（１０
）を形成する不純物打ち込み領域（１０１）を形成する
。その後、窓（２２）内を含んで５ｉ０２等の絶縁Ｎ　
（１６）を全面的に形成する。

その後アニール処理を行って、不純物含有の第１の半導
体層からの不純物導入によってグラフトベース（９）の
形成と、領域（１（ｈ）及び（２４ｔ）の活性化を行っ
てそれぞれ第２図及び第３図Ｂに示すように、拡散抑制
領域（１０）と接続用領域（２４）との形成を行う。

次に全面的に絶縁層（１６）に対して工・７チバツクを
行って例えば上層の絶縁層（１６）を除去して窓（２２
）内の側面の実質的厚さが大きいことによってエツチン
グされずに残された部分によるサイドウオール（１１）
を形成する。

そして、このサイドウオール（１１）によって囲まれた
窓（１２）内を含んで第２図に示すように第２の半導体
層（例えば多結晶シリコン層）（１３）を被着形成し、
これにｎ型の不純物のイオン注入を行って、これよりの
不純物の拡散によって真性ベース（１４）を形成し、さ
らに第２の半導体層（１３）にｎ型の不純物の例えばＡ
ｓ十のイオン注入を行いこれよりの拡散によってエミッ
タ領域（’１５）を形成する。そして、それぞれコレク
タ電極取り出し領域（６）上と、不純物含有状態にあっ
て低抵抗とされた第１の半導体層（８）より成るベース
取り出し電極（１７）上の絶縁層（１６）とにそれぞれ
電極窓の穿設がなされて、それぞれ＾ｌ金属電極よりな
るコレクタ塩ｉ　（１８）　　とベース電極（１９）と
がオーミックに被着され、さらにこれと同時に第２の不
純物含有状態にある半導体層（１３）によるエミッタ取
り出し電極（２０）上にＡｌ金属エミッタ電極（２１）
が被着されて構成される。

このような構成によるトランジスタは、拡散抑制領域（
１０）が存在していることによって、真性ベース（１４
）及び接続用領域（２４）の形成に際してのイオン注入
にチャンネリングテール等が発生しても、拡散抑制領域
（１０）のｐ型不純物による相殺によってｎ型化が阻止
されることにより、真性ベース（１４）及び接続用領域
（２４）の深さが大となる不都合が回避される。ところ
がこのような方法によって得たバイポーラトランジスタ
においては、その拡散抑制領域（１０）が高濃度のグラ
フトベース（９）と直接接触して形成され勝ちであって
、これがためここにおける耐圧の低下また接合容量の増
大化の課題が生じる。

そして、このような不都合を回避するために例えば第４
図Ａに示すようにまず接続用領域（２４）の形成のため
のイオン打ち込み領域（２４１）を第３図Ａで説明した
と同様の方法によって形成し、次に第４図Ｂに示すよう
にサイドウオール（１１）を形成し、その後拡散抑制領
域（１０）の形成のためのｐ型不純物のイオン打ち込み
を行いアニール処理を行って第３図Ｂで説明したと同様
にグラフトベース（９）、接続用領域（２４）、拡散抑
制領域（１０）の形成を行うことによって、グラフトベ
ース領域（１１）と離間して拡散抑制領域（１０）が存
在する方法をとることも考えられる。尚、第４図におい
て、第２図及び第３図と対応する部分には同一符号を付
して重複説明を省略する。

ところがこの場合は、第４図Ｃに矢印をもって示すよう
に接続用領域（２４）においてエミッタからのキャリア
の注入が生じ、ここでもト′ランジスタ作用が生じるこ
とによって、実質的にこの部分においてベース幅ＷＢの
増大が生じｈＦｔの低下を来す。

本発明においては、上述した耐圧の低下、接合容量の増
大を招来することなく、またエミッタ周辺における動作
領域の存在に基づ＜ｈｒｇの低下の課題を解決するよう
にしたバイポーラトランジスタとバイポーラトランジス
タの製法を提供する。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、第１図りにその断面図を示すように、第１導
電型の半導体領域例えば半導体層（４）に第２導電型の
グラフトベース（９）と真性ベース（１４）と、第１導
電型のエミッタ領域（１５）とを有するバイポーラトラ
ンジスタにおいて、グラフトベース（９）と真性ベース
（１４）とが、グラフトベース（９）側で深く形成され
た第１の接続用領域（４１）と、真性ベース（１４）側
で浅く形成された第２の接続用領域（４２）とを有し、
且つこれら領域（４１）　（４２）がグラフトベース（
９）および真性ベース（１４）より低濃度の第２導電型
の低濃度不純物領域より成る接続用領域（４０）を介し
て接続された構成とする。

また、本発明は、第１導電型半導体領域例えば半導体Ｎ
（４）に、第１の第２導電型高濃度不純物領域すなわち
グラフトベース（９）を形成する工程と、第１の第２導
電型高濃度不純物領域（グラフトベース（９））に接し
て第２の第２導電型低濃度不純物領域すなわち第１の接
続用領域（４１）を形成する工程と、第２の第２導電型
低濃度不純物領域（第１の接続用領域（４１））の半導
体領域（４）との接合面近傍で、第１の第２導電型高濃
度不純物領域（グラフトベース（９））と離れた領域に
第１導電型不純物を導入して拡散抑制領域（１０）を形
成する工程と、第２の第２導電型低濃度不純物領域（第
１の接続用領域（４１））より浅い第３の第２導電型低
濃度不純物領域（第２の接続用領域（４２））を形成す
る工程と、第３の第２導電型低濃度不純物領域（第２の
接続用領域（４２））に第２導電型の真性ベースと第１
導電型のエミッタ＠域とを形成する工程とを経てバイポ
ーラトランジスタを得る。

〔作用〕

上述の本発明によれば、拡散抑制領域（１０）を高濃度
のグラフトベース（９）と離間した位置に配置したこと
によって耐圧の低下の問題、接合容量に基く寄生容量の
増大したがって高速性の低下の問題の解決がはかられる
と共に、接続用領域（４０）のエミッタ領域（１５）側
においては、浅い第２の接続用領域（４２）によって構
成したので、接続用領域を設けたことによる実質的ベー
ス幅の増大が回避され、ｈＦＥの低下が回避される。

〔実施例〕

第１図を参照して本発明によるバイポーラトランジスタ
特にｎｐｎ型バイポーラトランジスタと、本発明による
製法の一例を詳細に説明する。尚第１図において第２図
と対応する部分には同一符号を付して重複説明を省略す
る。

第１図Ａに示すように、第２図で説明したと同様に例え
ばｐ型のシリコン半導体サブストレイト（１）を用意し
、その−主面上にｎ型の高濃度のコレクタ埋め込み領域
（２）と、ｐ型の高濃度のチャンネルストッパ領域（３
）を選択的に形成し、このサブストレイトｔ１）上にサ
ブストレイト（１）と異なる導電型のｎ型の半導体層す
なわち半導体領域（４）をエピタキシャル成長して半導
体基板（５）を構成する。次に、図示しないが例えばシ
リュンナイトライド５ｉＮｘｌＱを所要のパターンに被
着し、これをマスクとして素子形成部周囲のフィールド
部および最終的にバイポーラトランジスタにおけるベー
ス領域とコレクタ電極取り出し領域を区分する部分とに
局部的酸化を行って厚いＳｉＯ２酸化膜より成る分離用
絶縁層（７）を形成する。その後上述した選択拡散のマ
スクとなるＳｉＮｘ膜を除去してコレクタ電極取り出し
領域を形成する以外の部分に例えばフォトレジストによ
るイオン注入マスク層（図示せず）を形成してｎ型の不
純物のイオン注入を半導体層（４）の表面より行って低
比抵抗のコレクタ電極取り出し領域（６）を形成する。

その後イオン注入のマスクを除去し、例えばＣＶＤ法に
よって全面的に不織物含有の第１の半導体層例えば多結
晶シリコン層（８）を形成し、ベース領域およびエミッ
タ領域形成部以外をエツチング除去する。次に全面的に
５ｉ０２等の表面絶縁層（１６）をＣＶＤ法等によって
形成し、周知の技術によってこの５ｉ（ｈ絶縁層（１６
）と第１の不純物含有半導体層（８）とに渡って窓（２
２）を穿設する。

そして、この窓（２２）を通じて露呈した半導体層（４
）上にＳｉＯ２等の薄いバッファＦＡ　（２３）を形成
し、これを通じてｐ型の不純物イオン例えばＢ＋あるい
はＢＦ２＋のイオン注入を行って、最終的に接続用領域
（４０）を形成する不純物打ち込み領域（４０１）を形
成する。

次に、絶縁層（１６）上にこれと同様の５ｉ（ｈ絶縁層
を全面的にＣＶＤ法等によって形成し、その後アニール
処理を施して領域（４０１）の注入不純物の活性化処理
を行って、第１図Ｂに示すように、接続用領域（４０）
の形成と、第１の半導体層（８）からの不純物拡散によ
るグラフトベース（９）を形成する。

そして、例えばＲＴＥ　（反応性イオンエツチング）に
よってエッチバックを行って実質的にその厚さが大とな
っている窓（２２）の内周面において絶縁層の残存が生
じることから、第１のサイドウオール（ｌｌｌ）を形成
し、このサイドウオール（ｌｌｔ）によって囲まれた第
１の窓（１２１）　　を形成する。そして、この窓（ｌ
ｈ）内にＳｉＯ２の薄い絶縁層によるバッファ層（２３
）を再び形成し、これを通じてｎ型の不純物をイオン注
入して最終的に拡散抑制領域を形成するめの不純物打ち
込み領域（１０１）を形成する。この場合、サイドウオ
ール（ｌｌｒ）の存在によって領域（１０１）はグラフ
トベース（９）より所要の距離だけ離間した位置に形成
される。

第１図Ｃに示すように、再び同様の手法によって第２の
サイドウオール（１１２）を形成し、この第２のサイド
ウオール（１１２）によって囲まれた第２の窓（１２２
）を形成し、この窓（１２２）内を含んで全面的に第２
の半導体層例えば多結晶シリコン層（１３）を被着し、
これを通じてｐ型の不純物をイオン注入して真性ベース
を形成する不純物打ち込み領域（１４１）を形成すると
共に、これの上に続いてｐ型の不純物Ａｓ＋をイオン注
入してエミッタ電極（１５）を形成する。

その後、第１図りに示すように、コレクタ電極取り出し
領域（６）にオーミックにコレクタ電極（１８）を形成
すると共に、ベース取り出し電極（１７）即ち第１の不
純物含有半導体層（８）上にベース電極（１９）を、ま
た第２の半導体Ｎ　（１３）より成るエミッタ取り出し
電極（２０）上にエミッタ電極（２１）をそれぞれ１１
金属層の全面蒸着およびそのパターン化によって同時に
形成し、目的とするｎｐｎ　トランジスタを得る。

このようにして得られたバイポーラトランジスタは、グ
ラフトベース（９）と拡散抑制領域（１０）とは、両者
間に間隔ｄが存在して離間する。また真性ベース（１４
）とグラフトベース（９）との間の接続用領域（４０）
は、グラフトベース（９）側では拡散抑制領域（１０）
が存在していないことから深く、真性ベース（１４）側
では領域（１０）の存在によって浅く形成される。つま
り接続用領域（４０）は深い第１の接続用領域（４１）
と浅い第２の接続用領域（４２）とによって構成される
。

なお本発明は、上述したｎｐｎ型バイポーラトランジス
タに限らずｐｎｐ　）ランジスタに適用することもでき
るなど種々の変形変更をなし得る。

〔発明の効果〕

上述の本発明によれば、拡散抑制領域（１０）を高濃度
のグラフトベース９）と離間した位置に配置したことに
よって耐圧の低下の問題、接合容量に基く寄生容量の増
大したがって高速性の低下の問題の解決がはかられると
共に、接続用領域（４ｏ）のエミッタ領域（１５）側に
おいては、浅い第２の接続用領域（４２）によって構成
したので、接続用領域を設けたことによる実質的ベース
幅の増大が回避され、ｈＦＥの低下が回避される。

【図面の簡単な説明】

第１図Ａ−Ｄは本発明製法の一例の工程図、第２図は本
発明の対比例の断面図、第３図Ａ及びＢはその製造工程
図、第４図Ａ−Ｃは伯の対比例の製造工程図である。 （４）は半導体領域、（５）は半導体基板、（モ）はグ
ラフトベース、（１４）は真性ベース、（４０）は接続
用領域、（４１）及び（４２）はその第１及び第２の接
続用領域、（１５）はエミッタ領域、（８）及び（１３
）は第１及び第２の半導体層、（１１＋）及び（１１２
）は第１及び第２のサイドウオールである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、第１導電型の半導体領域に第２導電型のグラフトベ
   ースと真性ベースと、第１導電型のエミッタ領域とを有
   するバイポーラトランジスタにおいて、 上記グラフトベースと上記真性ベースとが、上記グラフ
   トベース側で深く、上記真性ベース側で浅く形成され、
   且つ上記グラフトベースおよび上記真性ベースより低濃
   度の第２導電型の不純物領域を介して接続されてなるこ
   とを特徴とするバイポーラトランジスタ。 ２、第１導電型半導体領域に第１の第２導電型高濃度不
   純物領域を形成する工程と、 上記第１の第２導電型高濃度不純物領域に接して第２の
   第２導電型低濃度不純物領域を形成する工程と、 上記第２の第２導電型低濃度不純物領域の上記半導体領
   域との接合面近傍で、上記第１の第２導電型高濃度不純
   物領域と離れた領域に第１導電型不純物を導入して上記
   第２の第２導電型低濃度不純物領域より浅い第３の第２
   導電型低濃度不純物領域を形成する工程と、 上記第３の第２導電型低濃度不純物領域に第２導電型の
   真性ベースと第１導電型のエミッタ領域とを形成する工
   程とを有することを特徴とするバイポーラトランジスタ
   の製法。