JPH02110936A

JPH02110936A - 高周波半導体装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH02110936A
Application number: JP26310888A
Authority: JP
Inventors: Naruhito Matsumoto; 松本　成仁
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1988-10-19
Filing date: 1988-10-19
Publication date: 1990-04-24
Anticipated expiration: 2010-03-29
Also published as: JPH0727914B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明はエミッタ拡１１ｋに伴うベース領域の押し出し
効果（エミッタディップ効果）を抑制した高周波半導体
装置の構造と製造方法に関する。

（ロ）従来の技術従来のこの種の半導体装置は第４図に示す如く、コレク
タ層（１）表面に低不純物濃度の活性ベース領域（２）
と電極取出し用の高不純物濃度の非活性ベース領域（３
）を形成し、活性ベース領域（２）表面に選択的にエミ
ッタ領域（４）を形成し、酸化膜（５）の開孔部分にエ
ミッタ電極（６）とベース電極（７）を配設することで
構成されていた。

上記半導体装置において、高周波化を更に押し進めるに
は浅いベース・コレクタ接合とエミッタ領域（４）の微
細加工が必要となる。

その為、例えば特開昭６３−１７５４７３号公報に記載
されているように、エミッタ拡散用不純物がドープされ
たポリシリコン層を堆積しこのボッシリコン層を不純物
拡散源及びエミッタ電極として利用する手法が知られて
いる。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、活性ベース領域（２）に重畳して高濃度
エミッタ領域（４）を拡散形成する従来の手法では、エ
ミッタ拡散に伴って活性ベース領域（２）の押し出し効
果（エミッタディップ効果）が表れ、活性ベース領域（
２）の底面が第４図に示す様に押し出きれる為、ベース
幅を極めて狭くすることが困難である欠点があった。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は斯上した欠点に鑑み成されたもので、ベース・
コレクタ接合近傍のコレクタ層を局部的に高不純物濃度
とすることにより、ベース領域（１４）の押し出し効果
を抑制した高周波用半導体装置の構造と製造方法を提供
するものである。

（＊）作用本発明によれば、ベース・コレクタ接合近傍に高濃度層
（１８）を有するので、ベース領域（１４）を形成する
不純物は高濃度層（１８）の導電型を反転させて更に深
くベース領域（１４）を形成することが困難となる。従
って、ベース領域（１４）の押し出し効果も抑制するこ
とができ、微小寸法のベース幅賢、を実現できる。

（へ）実施例以下に本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明す
る。

第１図は本発明による半導体装置の断面構造を示し、（
１１）はＮゝ型単結晶シリコン半導体基板、（１２）は
基板（１１）表面にエピタキシャル成長して形成したρ
＝０．１〜１０Ω・伽のＮ−型コレクタ層、（１３）は
選択酸化により形成した厚いＬｏｃｏｓ酸化膜、（１４
）は比較的低不純物濃度を有する活性ベース領域、（１
５〉は活性ベース領域（１４）よりは高い不純物濃度を
有する電極取出し用の非活性ベース領域、（１６）は活
性ベース領域（１４〉表面に形成したＮ０型エミツタ領
域、（１７）はエミッタ領域（１６〉の不純物拡散源及
びエミッタ電極としてのリンドープされたボッシリコン
層、（１８）はエミッタ領域く１６）下部のベース・コ
レクタ接合近傍において局部的に高不純物濃度としたＮ
型高濃度層である。

上記半導体装置の濃度プロファイルは第２図に示す如く
、活性ベース領域（１４）とエミッタ領域（１６）とが
表面から熱拡散により形成きれ、コレクタ層（１２）と
なるエピタキシャル層には活性ベース領域（１４）の底
面付近に他よりも高い不純物濃度を有する高濃度層（１
８）が形成され、活性ベース領域（１４〉の拡散が進行
することによる導電型の反転を阻止するよう構成されて
いる。高濃度層（１８）の厚みは耐圧の極端な低下を考
えて極力薄く形成し、非活性ベース領域（１５）の拡散
により導電型が反転されるような不純物濃度が好ましい
。

斯る構成によれば、活性ベース領域（１４）底面がコレ
クタ層（１２）の高濃度層（１８）に衝突しているので
、活性ベース領域（１４）を形成する不純物の拡散が多
少進行しても活性ベース領域（１４）の拡散深さ自体は
高濃度層（１８）に阻止されて変化しない。その為、エ
ミッタ拡散による活性ベース領域（１４〉の押し出し効
果があってもベース拡散深さｘｊｓが変化せず、従って
極めて狭いベース幅Ｗ、を得ることが可能である。

ところで、トランジスタのしゃ断層波数ｆ７は次式で表
わされる。

１／２πｆｔ−τ、＋τ、＋τ。＋τ、　　・・・・・
・・・・（１）ここで、 τバエミッタ時定数）”ｒ、（Ｃｔ　＋Ｃｃ）　　・・
・・・・・・・（２〉τ、（ベース走行時間）＝ｗｉ”
／。Ｄ、　　・・・・・・・・・（３）でバフレクタ時
定数）＝（ｒ、＋Ｒｃｓ）Ｃｃ・・・・・・・・・（４
）で、（コレクタ空乏層時間）−Ｘ、／２Ｕ、、　　・
・・・・・（５）但し、ｒ、　：　エミッタ抵抗、Ｃ８
：エミッタ接合容量、ＣＣ：コレクタ接合容量、ｗｌｌ
：ベース幅、ｎ：ベース不純物濃度分布及び注入水準で
決まる係数（２〜４）、Ｄ。：電子の拡散係数、Ｒｏ、
：コレクタ領域直列抵抗、Ｘ。：コレクタ空乏層幅、Ｕ
ｌ、：電子ドリフト最大速度、で表わされる０本願構造は高濃度層（１８）の存在によ
りコレクタ接合容量Ｃｃが増大ししゃ断層波数ｆＴを低
下させる方向に働くが、上式から明らかな様にベース幅
ｗ、を狭くする方が効果が大きい。従って本願発明によ
れば、活性ベース領域（１４）のベース幅賢、を狭める
ことにより周波数限界を向上できる。

以下に本願発明の製造方法の一例を第３図（ａ）乃至（
ｆ）を用いて説明する。

（ａ）先ず、Ｎ０型高濃度シリコン基板（１１）の表面
にエピタキシャル技術によりρ＝０．１〜１０Ω・口の
Ｎ−型Ｊｕｌ（２０）を積層し、次いでＮ＋型層（２１
）及びＮ−型／Ｉ（２２）を順次積層してコレクタ層（
１２）とする、全体の膜厚は数μｍ程度で、上層のＮ−
型層（２２）の膜厚は活性ベース領域（１４）の拡散深
さｘｊＩｌを実質的に決定する。エピタキシャル成長用
ドーパントとしてはフォスフイン（ｐｏ、）ｌ（用いら
れ、上記３層構造は気相成長中に一定期間ＰＲ。

流量を増大させることで製造する。

（ｂ）　Ｎ−型層（２２）表面に選択的にＳｉ、Ｎ、窒
化膜（２３）を堆積し、表面を選択酸化することにより
ＬｏｃＯ５ｂ化膜（１３）を形成する。Ｌｏｃｏｓ酸化
膜（１３）はＮ＋型層（２１）を貫通する深きまで形成
し、Ｌｏｃｏｓ酸化膜（１３）で囲まれたＮ−型層（２
２）が素子形成領域となる。

（ｃ）窒化膜（２３）を除去しＬｏｃｏｓ酸化膜（１３
）の厚い酸化膜とＮ−型層（２２）表面の薄い酸化膜（
２４）の選択性を利用して活性ベース領域（１４）を形
成するボロン（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入法で導
入する。不純物のドライブインはまだ行なわない。

（ｄ）　Ｎ−型層（２２）表面の薄い酸化膜（２４）を
フォトエツチングしてエミッタコンタクト孔（２５）と
ベースコンタクト孔（２６）を形成した後、全面に１０
　”　ｗ　１０　”ａｔｏｍｓ−ｃｍ−”のリンドープ
のポリシリコン！（２６）を堆積する。

（ｅ）ポリシリコン層（２６）をフォトエツチングして
エミッタ電極（１７）を残し、ベースコンタクト孔（２
６〉は露出する。

（ｆ）フォトレジスト膜（２７）を残したエミッタ電極
（１７）を選択マスクとし、非活性ベース領域（１５〉
を形成するボロン（Ｂ）等のＰ型不純物をイオン注入す
る。その後、基板全体に熱処理を加えることにより、活
性ベース領域（１４）と非活性ベース領域（１５）を形
成する不純物を拡散する。活性ベース領域（１４）は１
０　”〜１０　ａｔｏｍｓ−ｃｍ−”と比較的低不純物
濃度であるので、拡散が高濃度１１（２１）に達した位
置でそれ以上のＰ型領域形成が阻止きれ、非活性ベース
領域（１５）は２回のイオン注入により１０　”　〜１
０　”ａｔｏｍｓ−ａｍ−”と高不純物濃度であるので
、高濃度層（２１）のＮ型領域を反転させてＰ型領域形
成が進行する。

と同時に、本工程の熱処理によりエミッタ電極（１７）
のポリシリコン層（２６）にドープされたリン（Ｐ）が
活性ベース領域（１４）中に導入されてエミッタ領域（
１６）を形成する。尚、工程（ｄ）においてベースコン
タクト孔（２６）から若干量侵入するリン（Ｐ）は工程
（ｆ＞におけるボロン（Ｂ）のイオン注入によりその影
響を相殺できる。

以上に本発明の製造方法を詳述してきた様に、本発明は
エピタキシャル成長中にフォスフイン（ＰＵＳ）の流量
を一定期間増大させるので、コレクタ層（１２）の所望
位置に高濃度ｆｆ（１Ｂ）を形成したＮ−−Ｎ”−Ｎ−
の３重構造を容易に実現できる。また、Ｎ−−Ｎ”−Ｎ
−構造とすることにより、活性ベース領域（１４）の押
し出し効果（エミッタディップ効果）を防止し、微細ベ
ース幅Ｗ、を実現して高周波特性に優れた半導体装置を
製造できる。

（ト）発明の効果以上に詳述した様に、本発明によれば活性ベース領域（
１４）底部に高濃度層（１８）を設けたので、エミッタ
拡散による活性ベース領域（１４）の押し出し効果を防
止し得る半導体装置を提供できる。従って、微細ベース
幅もを実現することにより高周波特性に優れた半導体装
置を提供できる利点を有する。

また、本発明の製造方法・によれば、エピタキシャル成
長中の流量を変えることにより高濃度層〈１８）を形成
するので、上記構造を容易に且つ安価に製造できる利点
をも有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を説明する為の断面図、第２図は本発明
構造の不純物濃度プロファイルを説明する為の特性図、
第３図（ａ）乃至＜ｆ）は本発明の製造方法を説明する
為の断面図、第４図は従来例を説明する為の断面図であ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）一導電型コレクタ層の表面に逆導電型のベース領
域を備え、その表面から一導電型エミッタ領域を選択拡
散する半導体装置において、前記コレクタ層とベース領
域の接合面近傍で前記コレクタ層の不純物濃度を局部的
に大としベース領域のエミッタ拡散に伴うエミッタディ
ップ効果を抑制したことを特徴とする高周波半導体装置
。
（２）前記ベース領域は前記エミッタ領域下部において
浅く電極取出し部分において深いグラフトベース構造で
あることを特徴とする請求項第１項に記載の高周波半導
体装置。
（３）高濃度半導体基板の表面に、先ず低濃度不純物層
をエピタキシャル成長し、次いで高濃度不純物層をエピ
タキシャル成長し、さらに低濃度不純物層をエピタキシ
ャル成長してコレクタ層とする工程と、前記コレクタ層表面にベース領域を形成する逆導電型の
不純物を導入する工程、前記ベース領域表面にエミッタ領域を選択拡散する工程
とを具備することを特徴とする請求項第１項に記載の高
周波半導体装置の製造方法。
（４）高濃度半導体基板の表面に、先ず低濃度不純物層
をエピタキシャル成長し、次いで高濃度不純物層をエピ
タキシャル成長し、さらに低濃度不純物層をエピタキシ
ャル成長して一導電型コレクタ層とする工程と、前記コレクタ層表面を選択酸化し、Ｌｏｃｏｓ酸化膜の
底部が前記高濃度不純物層を貫通するまで酸化を行う工
程と、前記Ｌｏｃｏｓ酸化膜に囲まれたコレクタ層表面に活性
ベース領域を形成する逆導電型の不純物を導入する工程
、前記活性ベース領域上の酸化膜にエミッタコンタクト孔
を形成し全面にエミッタ拡散源及びエミッタ電極となる
ポリシリコン膜を堆積する工程、前記ポリシリコン膜を選択エッチングし、前記エミッタ
コンタクト孔上部に前記ポリシリコン膜を残す工程、表面から非活性ベース領域形成用の逆導電型不純物を導
入し、熱処理を加えて前記非活性ベース領域を拡散する
と共に、前記ポリシリコン層から一導電型不純物を導入
してエミッタ領域を形成する工程とを具備することを特
徴とする高周波半導体装置の製造方法。