JPH09186172A - 集積電子装置 - Google Patents
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- JPH09186172A JPH09186172A JP8330725A JP33072596A JPH09186172A JP H09186172 A JPH09186172 A JP H09186172A JP 8330725 A JP8330725 A JP 8330725A JP 33072596 A JP33072596 A JP 33072596A JP H09186172 A JPH09186172 A JP H09186172A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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- H01L29/66242—Heterojunction transistors [HBT]
-
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- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/70—Bipolar devices
- H01L29/72—Transistor-type devices, i.e. able to continuously respond to applied control signals
- H01L29/73—Bipolar junction transistors
- H01L29/737—Hetero-junction transistors
- H01L29/7371—Vertical transistors
- H01L29/7378—Vertical transistors comprising lattice mismatched active layers, e.g. SiGe strained layer transistors
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造が容易な比較的平坦な構造を有するヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 集積回路におけるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタは、真性ベース部分(60)および外因性
ベース部分(70)を有する。真性ベース部分は、実質
的にエピタキシャルシリコン−ゲルマニウム合金からな
る。外因性ベース部分は、実質的に多結晶材料からな
り、イオン注入された不純物の分布を含む。エミッタ
(80)は、真性ベース部分を覆い、スペーサ(10
0)はエミッタを少なくとも部分的に覆う。スペーサ
は、少なくともイオン注入される不純物の横方向の広が
りの特性距離だけ外因性ベース部分にオーバハングす
る。
ロ接合バイポーラトランジスタを提供する。 【解決手段】 集積回路におけるヘテロ接合バイポーラ
トランジスタは、真性ベース部分(60)および外因性
ベース部分(70)を有する。真性ベース部分は、実質
的にエピタキシャルシリコン−ゲルマニウム合金からな
る。外因性ベース部分は、実質的に多結晶材料からな
り、イオン注入された不純物の分布を含む。エミッタ
(80)は、真性ベース部分を覆い、スペーサ(10
0)はエミッタを少なくとも部分的に覆う。スペーサ
は、少なくともイオン注入される不純物の横方向の広が
りの特性距離だけ外因性ベース部分にオーバハングす
る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ベース層がシリコ
ン−ゲルマニウム合金からなるシリコンヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタおよびこれを製造するための方法に
関する。
ン−ゲルマニウム合金からなるシリコンヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタおよびこれを製造するための方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】シリコンヘテロ接合バイポーラトランジ
スタ(HBT)が、低雑音および広い周波数応答という
有利な特性を有するものとすることができることは良く
知られている。これは、シリコン−ゲルマニウム合金ベ
ースが、約30%以上の比較的高いゲルマニウム割合お
よび約5×1019cm-3以上の比較的高いベースドーピ
ングレベルを有するHBTにおいて特にあてはまること
がわかっている。この種のデバイスは、例えば、A. Sch
ueppen等による「IEDM Tech. Digest (1994) p.377」
に示されている。
スタ(HBT)が、低雑音および広い周波数応答という
有利な特性を有するものとすることができることは良く
知られている。これは、シリコン−ゲルマニウム合金ベ
ースが、約30%以上の比較的高いゲルマニウム割合お
よび約5×1019cm-3以上の比較的高いベースドーピ
ングレベルを有するHBTにおいて特にあてはまること
がわかっている。この種のデバイスは、例えば、A. Sch
ueppen等による「IEDM Tech. Digest (1994) p.377」
に示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、これらのデバ
イスは、従来、パターン化されていない基板上でのブラ
ンケットエピタキシーおよびその後に行なうメサアイソ
レーションを使用して製造されている。この種の方法
は、より高い程度の平坦性を有するデバイス構造を要求
する進歩した半導体製造プロセスと両立しない。
イスは、従来、パターン化されていない基板上でのブラ
ンケットエピタキシーおよびその後に行なうメサアイソ
レーションを使用して製造されている。この種の方法
は、より高い程度の平坦性を有するデバイス構造を要求
する進歩した半導体製造プロセスと両立しない。
【0004】
【課題を解決するための手段】我々は、とりわけ急速熱
エピタキシー(RTE)の技術を使用することにより、
進歩した製造プロセスを使用する高レベル集積にそれ自
体を良く適合させる新しい比較的平坦な構造を有するH
BTを作ることができることを発見した。
エピタキシー(RTE)の技術を使用することにより、
進歩した製造プロセスを使用する高レベル集積にそれ自
体を良く適合させる新しい比較的平坦な構造を有するH
BTを作ることができることを発見した。
【0005】本発明は、1つの側面において、実質的に
単結晶シリコンからなるエミッタを有するシリコンHB
Tに関する。このHBTのベースは、エミッタとコレク
タとの間に含まれるいわゆる「真性」ベース部分からな
り、さらにエミッタおよび真性ベース部分に横方向に隣
接し、これと連続するいわゆる「外因性」ベース部分を
含む。この外因性ベース部分は、実質的に多結晶シリコ
ンおよびシリコン−ゲルマニウム合金(以下SiGeと
称する)からなり、真性ベース部分は、実質的に単結晶
SiGeからなる。外因性ベース部分は、エミッタおよ
びコレクタの導電形と逆の導電形を与えるイオン注入さ
れた不純物種の分布を含む。誘電体スペーサは、エミッ
タの一部分を覆い、外因性ベース領域に或るオーバハン
グ長だけオーバハングする。このオーバハング長は、こ
れらの不純物種が直接的注入または横方向の広がりのい
ずれかによりエミッタに実質的に入ることを防止するた
めに充分である。
単結晶シリコンからなるエミッタを有するシリコンHB
Tに関する。このHBTのベースは、エミッタとコレク
タとの間に含まれるいわゆる「真性」ベース部分からな
り、さらにエミッタおよび真性ベース部分に横方向に隣
接し、これと連続するいわゆる「外因性」ベース部分を
含む。この外因性ベース部分は、実質的に多結晶シリコ
ンおよびシリコン−ゲルマニウム合金(以下SiGeと
称する)からなり、真性ベース部分は、実質的に単結晶
SiGeからなる。外因性ベース部分は、エミッタおよ
びコレクタの導電形と逆の導電形を与えるイオン注入さ
れた不純物種の分布を含む。誘電体スペーサは、エミッ
タの一部分を覆い、外因性ベース領域に或るオーバハン
グ長だけオーバハングする。このオーバハング長は、こ
れらの不純物種が直接的注入または横方向の広がりのい
ずれかによりエミッタに実質的に入ることを防止するた
めに充分である。
【0006】本発明は、有線および無線の信号送信機お
よび受信機、増幅器、マルチプレクサ、デマルチプレク
サ、および信号発生器のような集積電子デバイスの製造
に有用となる。
よび受信機、増幅器、マルチプレクサ、デマルチプレク
サ、および信号発生器のような集積電子デバイスの製造
に有用となる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明の一実施形態は、図1に示
されたnpnトランジスタに関する。しかし、ここに開
示される技術は、pnpデバイスの製造にも同様に容易
に適応される。以下の説明においてnpnトランジスタ
を選択したことは、例示の目的のためであって、本発明
の範囲を制限することを意図するものではない。
されたnpnトランジスタに関する。しかし、ここに開
示される技術は、pnpデバイスの製造にも同様に容易
に適応される。以下の説明においてnpnトランジスタ
を選択したことは、例示の目的のためであって、本発明
の範囲を制限することを意図するものではない。
【0008】図示しないシリコン基板の上に少なくとも
1つのn+サブコレクタ領域10が形成される。n型コ
レクタ領域20は、領域10の一部分の上に形成され、
絶縁フィールド酸化物領域30横方向に有する。領域3
0は、典型的に二酸化珪素からなるが、窒化珪素のよう
な他の誘電体材料も使用することができる。コレクタ領
域の典型的な厚さの範囲は、100〜1000nmであ
る。下限値は、高速デジタルデバイスにおいて好まし
く、上限値は、パワーデバイスにおいて好ましい。この
コレクタ領域は、1×1016cm-3ないし1×1018c
m-3の範囲に典型的にあるドーピングレベルにおいて砒
素がドープされる。デバイスの降伏電圧を増大させるた
めに、コレクタ領域の上側部分におけるドーピングレベ
ルを減少させることが好ましい。
1つのn+サブコレクタ領域10が形成される。n型コ
レクタ領域20は、領域10の一部分の上に形成され、
絶縁フィールド酸化物領域30横方向に有する。領域3
0は、典型的に二酸化珪素からなるが、窒化珪素のよう
な他の誘電体材料も使用することができる。コレクタ領
域の典型的な厚さの範囲は、100〜1000nmであ
る。下限値は、高速デジタルデバイスにおいて好まし
く、上限値は、パワーデバイスにおいて好ましい。この
コレクタ領域は、1×1016cm-3ないし1×1018c
m-3の範囲に典型的にあるドーピングレベルにおいて砒
素がドープされる。デバイスの降伏電圧を増大させるた
めに、コレクタ領域の上側部分におけるドーピングレベ
ルを減少させることが好ましい。
【0009】薄いシリコンの核となる層40,50が、
後続の製造ステップを容易にするために、領域20およ
び30の上に形成される。この層が非選択RTEにより
形成される場合、誘電体材料の上にある外因性部分40
は、実質的に多結晶層となり、単結晶シリコンの上にあ
る真性部分50は、実質的に単結晶層となる。薄い層4
0,50は、少なくとも100〜500オングストロー
ムの範囲の厚さに形成される場合、誘電体領域30上の
多結晶シリコンの成長の核となるための種層として有効
である。一般に、核となる層の真性部分50は、デバイ
スのコレクタの一部として機能することになる。
後続の製造ステップを容易にするために、領域20およ
び30の上に形成される。この層が非選択RTEにより
形成される場合、誘電体材料の上にある外因性部分40
は、実質的に多結晶層となり、単結晶シリコンの上にあ
る真性部分50は、実質的に単結晶層となる。薄い層4
0,50は、少なくとも100〜500オングストロー
ムの範囲の厚さに形成される場合、誘電体領域30上の
多結晶シリコンの成長の核となるための種層として有効
である。一般に、核となる層の真性部分50は、デバイ
スのコレクタの一部として機能することになる。
【0010】真性ベース60は、部分50の上に形成さ
れる。真性ベースは、典型的には5%〜50%の範囲、
好ましくは30%のゲルマニウム分子の割合を有するエ
ピタキシャルSiGe合金からなる。真性ベースは、p
形ドーパント、好ましくはホウ素で本来の場所にドープ
される。真性ベースの全体の厚さは、典型的には、15
〜100nmの範囲にある。所定のゲルマニウム分子の
割合において、この厚さが、そのようなゲルマニウム分
子の割合を有するキャップSiGe層のための平衡状態
の決定的な厚さ以下であることが望ましい。
れる。真性ベースは、典型的には5%〜50%の範囲、
好ましくは30%のゲルマニウム分子の割合を有するエ
ピタキシャルSiGe合金からなる。真性ベースは、p
形ドーパント、好ましくはホウ素で本来の場所にドープ
される。真性ベースの全体の厚さは、典型的には、15
〜100nmの範囲にある。所定のゲルマニウム分子の
割合において、この厚さが、そのようなゲルマニウム分
子の割合を有するキャップSiGe層のための平衡状態
の決定的な厚さ以下であることが望ましい。
【0011】シリコンIC製造の分野における実務家に
良く知られているように、SiGeの格子定数は、純粋
なシリコンの格子定数と異なる。それにも関わらず、こ
れが充分に薄い場合、接触面に平行な格子パラメータが
等しくなるように引っ張られたSiGeの層をシリコン
上に成長させることが可能である。即ち、格子の不整合
は、SiGe層の厚さがクリティカルな厚さよりも小さ
い限り、弾性的な引っ張り力により適応され得る。クリ
ティカルな厚さは、例えば、「J. C. Bean etal., "Gex
Si1-x/Si Strained-Layer Superlattice Grown by Mole
cular Beam Epitaxy," J.Vac. Sci. Technol. A2 (198
4) 436-440 および "Determination ofthe Critical La
yer Thickness of Si1-xGex/Si Heterostructures by D
irect Observation of Misfit Dislocations," Appl. P
lys. Lett. 52 (Feb. 1988) 380-382」に記載されてい
る。
良く知られているように、SiGeの格子定数は、純粋
なシリコンの格子定数と異なる。それにも関わらず、こ
れが充分に薄い場合、接触面に平行な格子パラメータが
等しくなるように引っ張られたSiGeの層をシリコン
上に成長させることが可能である。即ち、格子の不整合
は、SiGe層の厚さがクリティカルな厚さよりも小さ
い限り、弾性的な引っ張り力により適応され得る。クリ
ティカルな厚さは、例えば、「J. C. Bean etal., "Gex
Si1-x/Si Strained-Layer Superlattice Grown by Mole
cular Beam Epitaxy," J.Vac. Sci. Technol. A2 (198
4) 436-440 および "Determination ofthe Critical La
yer Thickness of Si1-xGex/Si Heterostructures by D
irect Observation of Misfit Dislocations," Appl. P
lys. Lett. 52 (Feb. 1988) 380-382」に記載されてい
る。
【0012】ドープされた層を同じゲルマニウム分子の
一対の非ドープスペーサ層の間に納めることが好まし
い。好ましくは、10nmのドープ領域が、4nmのス
ペーサ層の間に納められる。得られる全体の厚さ18n
mは、上記したように、ゲルマニウム分子の割合30%
についての平衡状態の厚さより小さい。
一対の非ドープスペーサ層の間に納めることが好まし
い。好ましくは、10nmのドープ領域が、4nmのス
ペーサ層の間に納められる。得られる全体の厚さ18n
mは、上記したように、ゲルマニウム分子の割合30%
についての平衡状態の厚さより小さい。
【0013】一般にp+導電形の性質を与える真性ベー
スのドーピングは、典型的に1×1018cm-3〜2×1
020cm-3の範囲にあるレベルである。5×1018cm
-3〜2.5×1019cm-3の範囲のドープされた層にお
けるドーピングプロファイルを使用することが好まし
い。ピークドーピング濃度は、ほぼこのプロファイルの
中心にある。真性ベースの範囲をその中に画定するSi
Ge層の外因性部分70が、真性ベース60と連続的に
形成される。この層が非選択RTEにより堆積される場
合、多結晶シリコン領域40の上に堆積される外因性部
分は、実質的に多結晶材料として形成される。
スのドーピングは、典型的に1×1018cm-3〜2×1
020cm-3の範囲にあるレベルである。5×1018cm
-3〜2.5×1019cm-3の範囲のドープされた層にお
けるドーピングプロファイルを使用することが好まし
い。ピークドーピング濃度は、ほぼこのプロファイルの
中心にある。真性ベースの範囲をその中に画定するSi
Ge層の外因性部分70が、真性ベース60と連続的に
形成される。この層が非選択RTEにより堆積される場
合、多結晶シリコン領域40の上に堆積される外因性部
分は、実質的に多結晶材料として形成される。
【0014】n型単結晶シリコンからなるエミッタ80
が真性ベース60上に形成される。エミッタ80の範囲
をその中に画定するシリコン層の外因性部分90が、エ
ミッタ80と連続的に形成される。この層が非選択RT
Eにより堆積される場合、多結晶SiGe領域70上に
堆積される外因性部分も、実質的に多結晶材料として形
成される。
が真性ベース60上に形成される。エミッタ80の範囲
をその中に画定するシリコン層の外因性部分90が、エ
ミッタ80と連続的に形成される。この層が非選択RT
Eにより堆積される場合、多結晶SiGe領域70上に
堆積される外因性部分も、実質的に多結晶材料として形
成される。
【0015】外因性部分40,70および90は、イオ
ン注入によりp形ドーパントでドープされる。典型的に
は、少なくともp形真性ベース60と同じレベル、およ
び少なくともn形エミッタ80と同じレベルのドーピン
グレベルまでドープする。このドーピングレベルの典型
的な範囲は、1×1019cm-3〜5×1020cm-3であ
り、好ましくは2.5×1019cm-3である。この注入
ステップの結果は、部分40,70および90を含む外
因性ベース領域を形成することである。この外因性ベー
ス領域が、部分40および90における多結晶シリコン
および部分70における多結晶SiGeを含み、外因性
ベース領域のそれぞれの層のような部分40,70およ
び90がそれぞれ対応するエレメント50,60および
80と連続的に形成されることがわかる。
ン注入によりp形ドーパントでドープされる。典型的に
は、少なくともp形真性ベース60と同じレベル、およ
び少なくともn形エミッタ80と同じレベルのドーピン
グレベルまでドープする。このドーピングレベルの典型
的な範囲は、1×1019cm-3〜5×1020cm-3であ
り、好ましくは2.5×1019cm-3である。この注入
ステップの結果は、部分40,70および90を含む外
因性ベース領域を形成することである。この外因性ベー
ス領域が、部分40および90における多結晶シリコン
および部分70における多結晶SiGeを含み、外因性
ベース領域のそれぞれの層のような部分40,70およ
び90がそれぞれ対応するエレメント50,60および
80と連続的に形成されることがわかる。
【0016】エミッタ80は、好ましくは300nmの
厚さの、典型的にはTEOS堆積された二酸化珪素であ
る誘電体スペーサ100により覆われている。図2に示
されているように、スペーサ100は、オーバハング長
xだけ外因性部分90にオーバハングするように好都合
に形成される。得られたトランジスタの性能は、注入さ
れた外因性ベースドーパント種の分布に敏感であること
がわかった。具体的には以下の影響が観察された。
厚さの、典型的にはTEOS堆積された二酸化珪素であ
る誘電体スペーサ100により覆われている。図2に示
されているように、スペーサ100は、オーバハング長
xだけ外因性部分90にオーバハングするように好都合
に形成される。得られたトランジスタの性能は、注入さ
れた外因性ベースドーパント種の分布に敏感であること
がわかった。具体的には以下の影響が観察された。
【0017】1.注入が単結晶材料(即ち真性部分)の
中に行われた場合、移動点欠陥は、横方向に拡散する可
能性もあり、真性ベースドーパント種(特にホウ素)を
誘導して、真性ベースをコレクタ20およびエミッタ8
0から分離するヘテロ接合を通して拡散させる。これ
は、得られるトランジスタの注入効率(したがって、コ
レクタ電流)を低下させる。逆に、注入が実質的に多結
晶(即ち外因性)材料内において行われた場合、注入ダ
メージは、そのような材料内に留まる傾向にあり、真性
ベースが実質的に完全な状態に保たれる。
中に行われた場合、移動点欠陥は、横方向に拡散する可
能性もあり、真性ベースドーパント種(特にホウ素)を
誘導して、真性ベースをコレクタ20およびエミッタ8
0から分離するヘテロ接合を通して拡散させる。これ
は、得られるトランジスタの注入効率(したがって、コ
レクタ電流)を低下させる。逆に、注入が実質的に多結
晶(即ち外因性)材料内において行われた場合、注入ダ
メージは、そのような材料内に留まる傾向にあり、真性
ベースが実質的に完全な状態に保たれる。
【0018】2.注入ステップは、外因性ベースとエミ
ッタとの間のp−n接合の形成を導く。注入が実質的に
多結晶材料内で行われた場合、最初に形成された接合も
多結晶材料内に存在する。しかし、p−n接合のそのよ
うな配置は、比較的高い再結合電流を導き、ベース電流
を増加させることになる。逆に、注入が真性領域まで拡
張される場合、ベース電流は小さくなる傾向にあり、p
−n接合は、単結晶材料内に形成される。
ッタとの間のp−n接合の形成を導く。注入が実質的に
多結晶材料内で行われた場合、最初に形成された接合も
多結晶材料内に存在する。しかし、p−n接合のそのよ
うな配置は、比較的高い再結合電流を導き、ベース電流
を増加させることになる。逆に、注入が真性領域まで拡
張される場合、ベース電流は小さくなる傾向にあり、p
−n接合は、単結晶材料内に形成される。
【0019】3.p−n接合が単結晶材料内ではなく多
結晶材料内に形成される場合、コレクタ−ベース静電容
量(CBC)は、大きくなる傾向にある。考察は、この影
響を、多結晶グレイン境界と結び付けられた電気的にア
クティブな欠陥位置により作られる薄い空乏領域のせい
であるとする。
結晶材料内に形成される場合、コレクタ−ベース静電容
量(CBC)は、大きくなる傾向にある。考察は、この影
響を、多結晶グレイン境界と結び付けられた電気的にア
クティブな欠陥位置により作られる薄い空乏領域のせい
であるとする。
【0020】これらの3つの影響の1番目のものは、注
入された不純物種が真性領域内に止まることを阻止する
ような方法で実行される注入ステップに影響を及ぼす。
この阻止機能は、スペーサ100により達成される。具
体的には、オーバハング長xは、直接的な注入または横
方向の広がりのいずれかの結果として、注入される種が
エレメント60および80内に停止することを実質的に
ブロックするために充分であるように選ばれる。したが
って、xは、横方向の広がりの特性距離と少なくとも等
しくなければならないことがわかる。この状況におい
て、エレメント60またはエレメント80内に形成され
る注入された種の最高濃度が外因性ベースにおけるピー
クドーピングレベルの1%以下である場合、そのような
阻止を”実質的である”と見なす。典型的な注入状態に
対して、30keV、1×1015cm-2のフラックスに
おけるBF2 の注入と、60keVおよび2×1015c
m-2におけるホウ素注入を仮定すると、オーバハング長
は、好都合に150nm〜400nmの範囲にあること
がわかった。好ましいそのような長さは、200nmで
ある。
入された不純物種が真性領域内に止まることを阻止する
ような方法で実行される注入ステップに影響を及ぼす。
この阻止機能は、スペーサ100により達成される。具
体的には、オーバハング長xは、直接的な注入または横
方向の広がりのいずれかの結果として、注入される種が
エレメント60および80内に停止することを実質的に
ブロックするために充分であるように選ばれる。したが
って、xは、横方向の広がりの特性距離と少なくとも等
しくなければならないことがわかる。この状況におい
て、エレメント60またはエレメント80内に形成され
る注入された種の最高濃度が外因性ベースにおけるピー
クドーピングレベルの1%以下である場合、そのような
阻止を”実質的である”と見なす。典型的な注入状態に
対して、30keV、1×1015cm-2のフラックスに
おけるBF2 の注入と、60keVおよび2×1015c
m-2におけるホウ素注入を仮定すると、オーバハング長
は、好都合に150nm〜400nmの範囲にあること
がわかった。好ましいそのような長さは、200nmで
ある。
【0021】上述した第2および第3の影響は、単結晶
材料内の上述したp−n接合または少なくとも多結晶材
料と単結晶材料との間の接触面におけるp−n接合の形
成にf作用することがわかるであろう。以下により詳細
に説明するように、最初に多結晶材料内の上述の接触面
から所定のオフセット距離にp−n接合を形成し、注意
深く定められた温度範囲内で熱拡散によりその接触面を
移動させることを接合に許容することが有利であること
がわかった。
材料内の上述したp−n接合または少なくとも多結晶材
料と単結晶材料との間の接触面におけるp−n接合の形
成にf作用することがわかるであろう。以下により詳細
に説明するように、最初に多結晶材料内の上述の接触面
から所定のオフセット距離にp−n接合を形成し、注意
深く定められた温度範囲内で熱拡散によりその接触面を
移動させることを接合に許容することが有利であること
がわかった。
【0022】エミッタ80は、部分的に下側エミッタコ
ンタクト110により覆われている。エミッタコンタク
ト層は、エミッタの上側部分において好ましくは砒素の
ような不純物種の浅い注入により好都合に形成される。
しかし、そのような注入プロセスにより生じる点欠陥
は、真性ベースに移動することもあり、そこでホウ素ド
ーパントの外部拡散を活性化する。したがって、コンタ
クト110は、スペーサ100中に形成されたウィンド
ウ内に本来の場所にドープされた多結晶シリコンを堆積
させることにより好都合に形成される。このコンタクト
は、好ましくは140nmの厚さであり、約5×1020
cm-3の濃度の砒素でドープされる。
ンタクト110により覆われている。エミッタコンタク
ト層は、エミッタの上側部分において好ましくは砒素の
ような不純物種の浅い注入により好都合に形成される。
しかし、そのような注入プロセスにより生じる点欠陥
は、真性ベースに移動することもあり、そこでホウ素ド
ーパントの外部拡散を活性化する。したがって、コンタ
クト110は、スペーサ100中に形成されたウィンド
ウ内に本来の場所にドープされた多結晶シリコンを堆積
させることにより好都合に形成される。このコンタクト
は、好ましくは140nmの厚さであり、約5×1020
cm-3の濃度の砒素でドープされる。
【0023】エミッタ上側コンタクト層120は、エミ
ッタ下側コンタクト層110を覆い、ベースコンタクト
層130は外因性ベースの部分90の上にある。コンタ
クト層120および130は、以下に説明する自己整合
プロセスにより、チタニウム・ジシリサイドから好都合
に形成される。エミッタ電極140、ベース電極15
0、およびコレクタ電極160は、二酸化珪素絶縁層1
70に形成されたコンタクトホール中に好ましくはアル
ミニウム1%銅合金で1000nmの厚さに形成され
る。
ッタ下側コンタクト層110を覆い、ベースコンタクト
層130は外因性ベースの部分90の上にある。コンタ
クト層120および130は、以下に説明する自己整合
プロセスにより、チタニウム・ジシリサイドから好都合
に形成される。エミッタ電極140、ベース電極15
0、およびコレクタ電極160は、二酸化珪素絶縁層1
70に形成されたコンタクトホール中に好ましくはアル
ミニウム1%銅合金で1000nmの厚さに形成され
る。
【0024】図3〜13において、上述のようなトラン
ジスタを作るために有用な製造ステップのシーケンスを
示す。
ジスタを作るために有用な製造ステップのシーケンスを
示す。
【0025】トランジスタは、半導体層のシーケンスを
成長させることにより形成される。これらは、限定反応
処理として知られる成長モードを使用して急速熱エピタ
キシ(RTE)により成長させられる。この成長モード
は、「J. F. Gibbons et al., Appl. Phys. Lett. 47
(1985) p. 721」に示されている。成長シーケンスにお
ける各ステップのためのキャリアガスとして水素が使用
される。RTEは、成長温度の高速調節のために大きな
放射熱を使用する化学気相成長法によるエピタキシャル
成長である。
成長させることにより形成される。これらは、限定反応
処理として知られる成長モードを使用して急速熱エピタ
キシ(RTE)により成長させられる。この成長モード
は、「J. F. Gibbons et al., Appl. Phys. Lett. 47
(1985) p. 721」に示されている。成長シーケンスにお
ける各ステップのためのキャリアガスとして水素が使用
される。RTEは、成長温度の高速調節のために大きな
放射熱を使用する化学気相成長法によるエピタキシャル
成長である。
【0026】先ず、酸化物層200が、サブコレクタ1
0の上に通常の方法で形成される。次に、図4および5
に示されているように、ウィンドウ210が通常の方法
で層200中にあけられ、コレクタ20がサブコレクタ
10上のウィンドウにおいて本来の場所での砒素ドーピ
ングと共に選択的エピタキシャル成長(SEG)により
成長させられる。この成長は、典型的には800℃〜1
000℃、好ましくは950℃において、ジクロロシラ
ン、塩化水素、および砒化水素の混合物の流れ中で実行
される。より早い成長は、より高い温度においても達成
可能であるが、これは、ウェハ状の他の構造を不都合な
ほど高い熱に曝す可能性がある。
0の上に通常の方法で形成される。次に、図4および5
に示されているように、ウィンドウ210が通常の方法
で層200中にあけられ、コレクタ20がサブコレクタ
10上のウィンドウにおいて本来の場所での砒素ドーピ
ングと共に選択的エピタキシャル成長(SEG)により
成長させられる。この成長は、典型的には800℃〜1
000℃、好ましくは950℃において、ジクロロシラ
ン、塩化水素、および砒化水素の混合物の流れ中で実行
される。より早い成長は、より高い温度においても達成
可能であるが、これは、ウェハ状の他の構造を不都合な
ほど高い熱に曝す可能性がある。
【0027】図6に示されているように、シリコン層2
30が、次のSiGeベースおよびエミッタの成長を容
易にするために成長させられる。層230は、シランか
ら成長させられる。層230の部分231(即ち外因性
部分)は、酸化物の上に成長させられ、多結晶層として
形成される。層230の部分232(即ち真性部分)
は、単結晶シリコンの上に成長させられ、エピタキシャ
ル層として形成される。次に、図7に示されているよう
に、SiGeベース層240が成長させられる。この層
は、ジクロロシラン、ジャーマイン、およびホウ素ドー
ピングのためのジボランから成長させられる。先の層と
同様に、層240は先の層の部分231の上に横たわる
外因性部分241における多結晶材料として形成され、
先の層の部分232の上に横たわる真性部分242にお
いてエピタキシャルに形成される。
30が、次のSiGeベースおよびエミッタの成長を容
易にするために成長させられる。層230は、シランか
ら成長させられる。層230の部分231(即ち外因性
部分)は、酸化物の上に成長させられ、多結晶層として
形成される。層230の部分232(即ち真性部分)
は、単結晶シリコンの上に成長させられ、エピタキシャ
ル層として形成される。次に、図7に示されているよう
に、SiGeベース層240が成長させられる。この層
は、ジクロロシラン、ジャーマイン、およびホウ素ドー
ピングのためのジボランから成長させられる。先の層と
同様に、層240は先の層の部分231の上に横たわる
外因性部分241における多結晶材料として形成され、
先の層の部分232の上に横たわる真性部分242にお
いてエピタキシャルに形成される。
【0028】次に、シリコン層250が、図8に示され
ているように成長させられる。この層(エミッタとなる
べき真性部分)は、ジクロロシランおよび砒化水素によ
り、好ましい厚さ150nmに、好ましい温度800℃
において、好ましいドーピングレベル3×1018cm-3
で成長させられる。層240にドープされるホウ素の移
動を防止するために、約825℃よりも低い成長温度を
層250の成長において保つことが望ましい。先の2つ
の層の場合のように、層250は、外因性部分251に
おいて多結晶であり、その真性部分252においてエピ
タキシャルである。
ているように成長させられる。この層(エミッタとなる
べき真性部分)は、ジクロロシランおよび砒化水素によ
り、好ましい厚さ150nmに、好ましい温度800℃
において、好ましいドーピングレベル3×1018cm-3
で成長させられる。層240にドープされるホウ素の移
動を防止するために、約825℃よりも低い成長温度を
層250の成長において保つことが望ましい。先の2つ
の層の場合のように、層250は、外因性部分251に
おいて多結晶であり、その真性部分252においてエピ
タキシャルである。
【0029】次に、図9に示されているように、好まし
くは300nmの厚さの二酸化珪素層260が、典型的
にはPETEOS反応炉中で、TEOSからプラズマ強
化化学気相成長法により形成される。図10に示されて
いるように、エミッタウィンドウ270は、反応イオン
エッチングにより層260中にあけられ、多結晶シリコ
ン層280が堆積されて、このウィンドウ270を埋め
る。RTE反応炉において層280を形成することが好
都合であることがわかった。エミッタ下側コンタクト層
110(図1参照)となるべき層280は、シランおよ
び砒化水素(本来の場所のドーピングのため)から好ま
しい成長温度700℃において好ましい厚さ140nm
に成長させられる。
くは300nmの厚さの二酸化珪素層260が、典型的
にはPETEOS反応炉中で、TEOSからプラズマ強
化化学気相成長法により形成される。図10に示されて
いるように、エミッタウィンドウ270は、反応イオン
エッチングにより層260中にあけられ、多結晶シリコ
ン層280が堆積されて、このウィンドウ270を埋め
る。RTE反応炉において層280を形成することが好
都合であることがわかった。エミッタ下側コンタクト層
110(図1参照)となるべき層280は、シランおよ
び砒化水素(本来の場所のドーピングのため)から好ま
しい成長温度700℃において好ましい厚さ140nm
に成長させられる。
【0030】次に、図11に示されているように、層2
60および280が、レジスト処理およびその後のエッ
チングによりパターン化される。これは、図1にも示さ
れているようにエミッタ下側コンタクト110およびス
ペーサ100を形成することになる。レジスト285を
存在させたままで、以下に説明するように外因性ベース
注入が実行される。そして、デバイスが、さらなるリソ
グラフィパターン化ステップの実行により、その後の層
230,240および250のエッチングにより絶縁さ
れる。得られる構造が、図12に示されている。
60および280が、レジスト処理およびその後のエッ
チングによりパターン化される。これは、図1にも示さ
れているようにエミッタ下側コンタクト110およびス
ペーサ100を形成することになる。レジスト285を
存在させたままで、以下に説明するように外因性ベース
注入が実行される。そして、デバイスが、さらなるリソ
グラフィパターン化ステップの実行により、その後の層
230,240および250のエッチングにより絶縁さ
れる。得られる構造が、図12に示されている。
【0031】図11および12において、外因性ベース
領域290が、上述したように、ホウ素およびボロンジ
フルオライドの層230,240および250へのイオ
ン注入により形成される。この注入の間、スペーサ10
0は、これらの層の真性部分にイオンが注入されること
を阻止する。図2に示されているように、注入が注入さ
れた種の真性領域内での実質的な停止の結果とならない
ように、スペーサ100が少なくとも横方向の広がりの
特性距離だけ外因性層部分251にオーバハングするこ
とが望ましい。このステップのための好ましい注入エネ
ルギおよびフラックスは、それぞれ、ボロンジフルオラ
イドについて、30keVおよび1015cm-2であり、
ホウ素に対して60keVおよび3×1015cm-2であ
る。
領域290が、上述したように、ホウ素およびボロンジ
フルオライドの層230,240および250へのイオ
ン注入により形成される。この注入の間、スペーサ10
0は、これらの層の真性部分にイオンが注入されること
を阻止する。図2に示されているように、注入が注入さ
れた種の真性領域内での実質的な停止の結果とならない
ように、スペーサ100が少なくとも横方向の広がりの
特性距離だけ外因性層部分251にオーバハングするこ
とが望ましい。このステップのための好ましい注入エネ
ルギおよびフラックスは、それぞれ、ボロンジフルオラ
イドについて、30keVおよび1015cm-2であり、
ホウ素に対して60keVおよび3×1015cm-2であ
る。
【0032】例示的な注入条件に対して、150〜40
0nmのオーバハング長が有用であり、砒素を注入され
たp−n接合が熱拡散により移動されるべきでない少な
くともいくつかの場合において、約200nmのオーバ
ハング長を有することが好都合であることがわかった。
10〜100keVの注入エネルギーにおいて、ホウ素
の垂直方向の広がりの長さは、小さなグレインサイズの
多結晶シリコンにおいて約19nm〜約87nmの範囲
である。60keVの例示的な注入エネルギーにおい
て、このばらつきの長さは約60nmである。散在の長
さの議論については、例えば「S. M. Sze, VLS1 Techno
logy, McGraw-Hill, New York, 1983, pp.232-233」を
参照のこと。この散在現象は、鋭いカットオフを有しな
いので、注入された種の小さいが意味のある濃度は、典
型的には散在長さを超えて延びることになることに留意
すべきである。
0nmのオーバハング長が有用であり、砒素を注入され
たp−n接合が熱拡散により移動されるべきでない少な
くともいくつかの場合において、約200nmのオーバ
ハング長を有することが好都合であることがわかった。
10〜100keVの注入エネルギーにおいて、ホウ素
の垂直方向の広がりの長さは、小さなグレインサイズの
多結晶シリコンにおいて約19nm〜約87nmの範囲
である。60keVの例示的な注入エネルギーにおい
て、このばらつきの長さは約60nmである。散在の長
さの議論については、例えば「S. M. Sze, VLS1 Techno
logy, McGraw-Hill, New York, 1983, pp.232-233」を
参照のこと。この散在現象は、鋭いカットオフを有しな
いので、注入された種の小さいが意味のある濃度は、典
型的には散在長さを超えて延びることになることに留意
すべきである。
【0033】次に、図13に示されているように、エミ
ッタ上側コンタクト層120およびベースコンタクト層
130が、2つのステップ、好ましくは640℃で60
秒、および次に800℃において40秒行われる急速熱
アニーリングプロセスで、チタニウムジシリサイド層を
成長させることにより自己整合的に形成される。このア
ニールは、好ましくは大気圧において5リットル/分の
流れで窒素中で実行される。この熱サイクルは、外因性
ベース中の注入されたホウ素ドーパントを活性化するた
めにも有効である。
ッタ上側コンタクト層120およびベースコンタクト層
130が、2つのステップ、好ましくは640℃で60
秒、および次に800℃において40秒行われる急速熱
アニーリングプロセスで、チタニウムジシリサイド層を
成長させることにより自己整合的に形成される。このア
ニールは、好ましくは大気圧において5リットル/分の
流れで窒素中で実行される。この熱サイクルは、外因性
ベース中の注入されたホウ素ドーパントを活性化するた
めにも有効である。
【0034】図1において、酸化物層170は、好まし
くはPETEOSプロセスにより300nmの厚さに形
成され、電極のためのコンタクトホールを作るために従
来の方法によりパターン化される。電極140,150
および160が、通常の金属堆積、およびその後のパタ
ーン化された3レベルレジストによる反応イオンエッチ
ングにより形成される。電極を形成するための金属堆積
の好ましいシーケンスは、チタニウム,30nm;チタ
ニウムナイトライド,60nm;アルミニウム−銅合金
(500〜1000nm)である。
くはPETEOSプロセスにより300nmの厚さに形
成され、電極のためのコンタクトホールを作るために従
来の方法によりパターン化される。電極140,150
および160が、通常の金属堆積、およびその後のパタ
ーン化された3レベルレジストによる反応イオンエッチ
ングにより形成される。電極を形成するための金属堆積
の好ましいシーケンスは、チタニウム,30nm;チタ
ニウムナイトライド,60nm;アルミニウム−銅合金
(500〜1000nm)である。
【0035】図14は、オフセット距離300によるイ
オン注入、および得られたp−n接合の場所を真性領域
と外因性領域との間の接触面310にシフトするための
熱拡散により外因性ベースを形成することを示す。先の
図面を参照して説明した構成要素は、同様の参照番号を
付している。すでに述べたように、真性ベース中のドー
パント拡散の完全さを保護すると同時に、接合静電容量
および再結合を低減するために好都合である。この熱拡
散は、以下に説明するように、チタニウムジシリサイド
層120および130の形成の前または後に実行され
る。この熱拡散が実行される場合、これは、p−n接合
の場所を短い距離単結晶領域中にシフトするように、好
都合に行われる。例えば、拡散は、注入され、拡散され
たドーパントプロファイルが、接触面におけるピーク値
から、単結晶領域内の約50オングストローム以下、好
ましくは約200オングストローム以下におけるピーク
値の10%の範囲に好都合に入ることになる。
オン注入、および得られたp−n接合の場所を真性領域
と外因性領域との間の接触面310にシフトするための
熱拡散により外因性ベースを形成することを示す。先の
図面を参照して説明した構成要素は、同様の参照番号を
付している。すでに述べたように、真性ベース中のドー
パント拡散の完全さを保護すると同時に、接合静電容量
および再結合を低減するために好都合である。この熱拡
散は、以下に説明するように、チタニウムジシリサイド
層120および130の形成の前または後に実行され
る。この熱拡散が実行される場合、これは、p−n接合
の場所を短い距離単結晶領域中にシフトするように、好
都合に行われる。例えば、拡散は、注入され、拡散され
たドーパントプロファイルが、接触面におけるピーク値
から、単結晶領域内の約50オングストローム以下、好
ましくは約200オングストローム以下におけるピーク
値の10%の範囲に好都合に入ることになる。
【0036】この拡散は、層120および130を形成
する前に行うことが好ましい。これは、チタニウムジシ
リサイドがホウ素に対して比較的高い親和性を有すると
信じられているからであり、層130が拡散の間に存在
する場合、これが外因性ベースからのホウ素に対する拡
散性のシンクとして働く可能性がある。
する前に行うことが好ましい。これは、チタニウムジシ
リサイドがホウ素に対して比較的高い親和性を有すると
信じられているからであり、層130が拡散の間に存在
する場合、これが外因性ベースからのホウ素に対する拡
散性のシンクとして働く可能性がある。
【0037】SiGe(30%ゲルマニウム)における
ホウ素の拡散の活性エネルギは、4.4eVであり、多
結晶シリコンにおいては、それは2.5eVに過ぎな
い。これは、真性ベース内での実質的なホウ素拡散を生
じさせない外因性ベースにおける注入されたホウ素の拡
散に対する実際的な温度を選択することを可能にする。
図15は、そのような実用的な温度が、約650℃〜約
850℃の範囲にあることを示す。約700℃の温度が
好ましい。それは、この温度において、多結晶シリコン
中での望ましい拡散が好都合な時間(典型的には3時
間)内に起きるからであり、単結晶SiGeでのこの温
度におけるホウ素拡散係数は、多結晶シリコン中よりも
5桁以上小さい。
ホウ素の拡散の活性エネルギは、4.4eVであり、多
結晶シリコンにおいては、それは2.5eVに過ぎな
い。これは、真性ベース内での実質的なホウ素拡散を生
じさせない外因性ベースにおける注入されたホウ素の拡
散に対する実際的な温度を選択することを可能にする。
図15は、そのような実用的な温度が、約650℃〜約
850℃の範囲にあることを示す。約700℃の温度が
好ましい。それは、この温度において、多結晶シリコン
中での望ましい拡散が好都合な時間(典型的には3時
間)内に起きるからであり、単結晶SiGeでのこの温
度におけるホウ素拡散係数は、多結晶シリコン中よりも
5桁以上小さい。
【0038】2つの個々の材料間の拡散係数におけるそ
のような大きな相違の1つの利点は、この拡散プロセス
が本来備わっている自己制限性を有することである。即
ち、拡散最前部は、単結晶材料との接触面まで広がる
が、その点までに経過した拡散時間に匹敵するその後の
いかなる時間においてもさらに意味のある程度には広が
ることはない。したがって、人間のオペレータの反応時
間および反応炉の熱応答時間により制限される場合に
も、得られるp−n接合を上述の接触面の例えば50n
m以内に信頼性良く位置させることができる。
のような大きな相違の1つの利点は、この拡散プロセス
が本来備わっている自己制限性を有することである。即
ち、拡散最前部は、単結晶材料との接触面まで広がる
が、その点までに経過した拡散時間に匹敵するその後の
いかなる時間においてもさらに意味のある程度には広が
ることはない。したがって、人間のオペレータの反応時
間および反応炉の熱応答時間により制限される場合に
も、得られるp−n接合を上述の接触面の例えば50n
m以内に信頼性良く位置させることができる。
【0039】
【実施例】実質的に上述した通りに、一連のトランジス
タを作った。外因性ベース内で注入されたホウ素を再分
散させるための熱処理は行わなかった。したがって、そ
れぞれの場合において、外因性ベース中の注入されたド
ーパント拡散は、スペーサのオーバハング長xにより決
定された。このシリーズにおいて、オーバハング長は、
300nmのオーバハングから300nmのセットバッ
クまで変化させられた。「セットバック」は、スペーサ
の端部が真性領域の上にあり、外因性領域の上にないこ
とを意味する。そのようなエッジは、図14中にエッジ
320として示されている。それぞれの場合において、
エミッタの大きさは0.5μm×10μmであり、コレ
クタの大きさは1.5μm×11μmであった。
タを作った。外因性ベース内で注入されたホウ素を再分
散させるための熱処理は行わなかった。したがって、そ
れぞれの場合において、外因性ベース中の注入されたド
ーパント拡散は、スペーサのオーバハング長xにより決
定された。このシリーズにおいて、オーバハング長は、
300nmのオーバハングから300nmのセットバッ
クまで変化させられた。「セットバック」は、スペーサ
の端部が真性領域の上にあり、外因性領域の上にないこ
とを意味する。そのようなエッジは、図14中にエッジ
320として示されている。それぞれの場合において、
エミッタの大きさは0.5μm×10μmであり、コレ
クタの大きさは1.5μm×11μmであった。
【0040】図16は、上記のトランジスタのシリーズ
において、オーバハング長がどのようにピークカットオ
フ周波数およびピーク電流利得に影響を与えるかを示
す。図において、オーバハング長の負の値は、多結晶領
域の上方に延びるオーバハングに対応し、オーバハング
長の正の値は、図14中に例えばエッジ320により示
されたセットバックに対応する。
において、オーバハング長がどのようにピークカットオ
フ周波数およびピーク電流利得に影響を与えるかを示
す。図において、オーバハング長の負の値は、多結晶領
域の上方に延びるオーバハングに対応し、オーバハング
長の正の値は、図14中に例えばエッジ320により示
されたセットバックに対応する。
【0041】図16から明らかなように、外因性ベース
注入位置が多結晶材料と単結晶材料との接触面に近づく
と、カットオフ周波数が約10Ghzから50Ghz以
上に急激に上昇する。この上昇は、接合静電容量の減少
によるものと思われる。しかし、注入位置が上記の接触
面を超えて広がると、ピークカットオフ周波数とおよび
ピーク電流利得の双方が減少する。この減少は、注入ダ
メージにより引き起こされる点欠陥(おそらくシリコン
の割れ目)の濃度の上昇のためであると思われる。これ
らの欠陥の存在は、真性ベースからのホウ素の外部拡散
を増加させ、ベース遷移時間を増大させると思われる。
注入位置が多結晶材料と単結晶材料との接触面に近づく
と、カットオフ周波数が約10Ghzから50Ghz以
上に急激に上昇する。この上昇は、接合静電容量の減少
によるものと思われる。しかし、注入位置が上記の接触
面を超えて広がると、ピークカットオフ周波数とおよび
ピーク電流利得の双方が減少する。この減少は、注入ダ
メージにより引き起こされる点欠陥(おそらくシリコン
の割れ目)の濃度の上昇のためであると思われる。これ
らの欠陥の存在は、真性ベースからのホウ素の外部拡散
を増加させ、ベース遷移時間を増大させると思われる。
【0042】図17は、コレクタ電流がスペーサエッジ
の場所によりどのように変化するかを示す。注入が多結
晶材料に制限される場合(xの値が負である場合)、注
入効率は、大きくなり、コレクタ電流は増加する。この
図は、100nmよりも小さなオーバハング長および3
00nmよりも大きなオーバハング長に対しても改善を
示している。
の場所によりどのように変化するかを示す。注入が多結
晶材料に制限される場合(xの値が負である場合)、注
入効率は、大きくなり、コレクタ電流は増加する。この
図は、100nmよりも小さなオーバハング長および3
00nmよりも大きなオーバハング長に対しても改善を
示している。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
製造が容易な比較的平坦な構造を有するヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを提供することができる。
製造が容易な比較的平坦な構造を有するヘテロ接合バイ
ポーラトランジスタを提供することができる。
【図1】本発明の一実施形態によるトランジスタの構造
を示す図。
を示す図。
【図2】どのようにオーバハング長xが定義されるかを
示す図1のトランジスタの詳細図。
示す図1のトランジスタの詳細図。
【図3】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図4】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図5】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図6】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図7】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図8】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図9】図1のトランジスタを作るための製造プロセス
の一連のステップを示す図。
の一連のステップを示す図。
【図10】図1のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図11】図1のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図12】図1のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図13】図1のトランジスタを作るための製造プロセ
スの一連のステップを示す図。
スの一連のステップを示す図。
【図14】本発明の一実施形態により、注入ベースドー
パント種を多結晶材料と単結晶材料との接触面に向かっ
て拡散させるステップを示す図。
パント種を多結晶材料と単結晶材料との接触面に向かっ
て拡散させるステップを示す図。
【図15】温度を関数として様々な材料におけるホウ素
の拡散係数を示す図であり、多結晶シリコン、単結晶シ
リコン、および単結晶シリコン−ゲルマニウム合金(3
0%ゲルマニウム分子割合)におけるホウ素拡散を比較
可能としている。
の拡散係数を示す図であり、多結晶シリコン、単結晶シ
リコン、および単結晶シリコン−ゲルマニウム合金(3
0%ゲルマニウム分子割合)におけるホウ素拡散を比較
可能としている。
【図16】図2のオーバハング長xを変化させた場合に
図1のトランジスタの性能がどのように影響を受けるか
を示す図であり、このグラフに表される性能は、ピーク
カットオフ周波数およびピーク電流利得である。
図1のトランジスタの性能がどのように影響を受けるか
を示す図であり、このグラフに表される性能は、ピーク
カットオフ周波数およびピーク電流利得である。
【図17】図1のトランジスタの様々な値のオーバハン
グ長xにおけるベース−エミッタ電圧を関数としたコレ
クタ電流を示す図。
グ長xにおけるベース−エミッタ電圧を関数としたコレ
クタ電流を示す図。
10 サブコレクタ領域 20 コレクタ領域 30 絶縁フィールド酸化物領域 40,70,90 外因性部分 50 真性部分 60 真性ベース 80 エミッタ 100 誘電体スペーサ 110 エミッタ下側コンタクト層 120 エミッタ上側コンタクト層 130 ベースコンタクト層 140 エミッタ電極 150 ベース電極 160 コレクタ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03K 19/082 (71)出願人 596077259 600 Mountain Avenue, Murray Hill, New Je rsey 07974−0636U.S.A. (72)発明者 クリフォード アラン キング アメリカ合衆国,10013 ニューヨーク, ニューヨーク,リード ストリート 99, アパートメント 7ダブリュー
Claims (10)
- 【請求項1】 それぞれが第1、第2、および第1の導
電形を有するコレクタ、ベース、およびエミッタからな
るヘテロ接合バイポーラトランジスタを含む集積電子装
置において、 (a)前記ベースは、真性ベースおよび外因性ベースか
らなり、 (b)前記エミッタおよびコレクタは、実質的に単結晶
シリコンからなり、 (c)前記真性ベースは、前記エミッタとコレクタとの
間に含まれており、実質的にエピタキシャルシリコン−
ゲルマニウム合金からなり、 (d)前記外因性ベースは、前記真性ベースおよび前記
エミッタと横方向に隣接し、実質的に多結晶シリコンお
よび多結晶シリコン−ゲルマニウム合金からなり、 (e)前記外因性ベースは、イオン注入された第2の導
電形の不純物を含み、 (f)前記エミッタは、所定のオーバハング長だけ前記
外因性ベースに部分的にオーバハングする誘電体スペー
サにより部分的に覆われており、 (g)前記オーバハング長は、イオン注入された不純物
の横方向の広がり特性の距離に少なくとも等しいことを
特徴とする集積電子装置。 - 【請求項2】 前記第1および第2の導電形が、それぞ
れn形およびp形であり、前記イオン注入される不純物
がホウ素からなることを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項3】 前記エミッタの一部を接触して覆うエミ
ッタ下側コンタクト層をさらに有し、前記エミッタ下側
コンタクト層が、実質的に砒素でドープされた多結晶シ
リコンからなることを特徴とする請求項2記載の装置。 - 【請求項4】 前記エミッタ下側コンタクト層を接触し
て覆い、チタニウムジシリサイドからなるエミッタ上側
コンタクト層と、 前記外因性ベースの一部を接触して覆い、チタニウムジ
シリサイドからなるベースコンタクト層とをさらに有す
ることを特徴とする請求項3記載の装置。 - 【請求項5】 前記エミッタ下側コンタクト層の多結晶
シリコンが砒素からなるドーパントと共に堆積されるこ
とを特徴とする請求項3記載の装置。 - 【請求項6】 前記オーバハング長が、注入過程におい
て、前記イオン注入される不純物がエミッタ、コレク
タ、または真性ベース内に留まることを実質的に阻止す
るために充分であることを特徴とする請求項1記載の装
置。 - 【請求項7】 前記オーバハング長が、少なくとも約1
50nmであり、約400nmよりも小さいことを特徴
とする請求項1記載の装置。 - 【請求項8】 前記外因性ベースと前記エミッタとの間
にp−n接合があり、外因性ベースが前記エミッタに隣
接するあたりに多結晶シリコンと単結晶シリコンとの接
触面があり、前記接合が前記接触面の単結晶側にあるこ
とを特徴とする請求項1記載の装置。 - 【請求項9】 前記接合が、前記接触面から約500オ
ングストローム以下の距離にあることを特徴とする請求
項8記載の装置。 - 【請求項10】 前記接合が、前記接触面から約200
オングストローム以下の距離にあることを特徴とする請
求項8記載の装置。
Applications Claiming Priority (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US851395P | 1995-12-12 | 1995-12-12 | |
US08/610,026 US5834800A (en) | 1995-04-10 | 1996-03-04 | Heterojunction bipolar transistor having mono crystalline SiGe intrinsic base and polycrystalline SiGe and Si extrinsic base regions |
US008513 | 1996-03-04 | ||
US610026 | 2000-07-03 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09186172A true JPH09186172A (ja) | 1997-07-15 |
Family
ID=26678269
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8330725A Pending JPH09186172A (ja) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | 集積電子装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5834800A (ja) |
EP (1) | EP0779664A2 (ja) |
JP (1) | JPH09186172A (ja) |
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