JPS62205660A - 直交バイポーラ−トランジスタ - Google Patents

直交バイポーラ−トランジスタ

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JPS62205660A
JPS62205660A JP62042446A JP4244687A JPS62205660A JP S62205660 A JPS62205660 A JP S62205660A JP 62042446 A JP62042446 A JP 62042446A JP 4244687 A JP4244687 A JP 4244687A JP S62205660 A JPS62205660 A JP S62205660A
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bipolar transistor
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types 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
    • H01L29/70Bipolar devices
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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】 〈発明の分野〉 この発明は絶縁J、Ii &L:のエピタキシャル層内
の直交バイポーラ−トランジスタ構造に関する。
〈発明の背に1〉 バイポーラ−技法とMO5技法を混合した集積回路を開
発することか■業界で相当問題になっている。この明ら
かな利点は回しチップl−てアナロタとデジタルのi1
4 m能を行うことにより1つの装置の用途を強化拡大
することか出来ることである。
この構造を得るための過去の研究は2つに分類されるか
、そのいずれもバイポーラ構造を持つ能動領域としてシ
リコン・オン・絶縁体(So I )装置のエピタキシ
ャル層を用いる。分類の第1はベース領域をそのエピタ
キシャル層を全部でなく・部通して形成し、エミッタ領
域をそのベース領域内に形成した竪型配列のバイポーラ
−トランジスタである。このベース領域の周りとドの残
りのエピタキシャル材料はコレクタとして働く。この構
造の例は米国特許第39745601′jおよび第41
278fi11号に開示されている。この型の構造の問
題点はエピタキシャル層か・般に極めて一ル< 、 J
、ti板に最も近い領域に多くの欠陥があり、コレクタ
接合のベースか必然的にこの欠陥領域に形成されて装置
の性能を悪くすることである。分類の第2はコレクタ、
ベース、エミッタか全て完全にエピタキシャル層内に形
成された隣接領域である横型配列のバイポーラ−トラン
ジスタである。この構造はエピタキシャル層の厚さ全部
をPN接合の形成に用い得るため」−2第1分類の構造
1−の問題かない。
この第2分類の構造の・例か米国特許第4050965
号に開示されているか、これはエピタキシャル層内に形
成された横型バイポーラ−トランジスタを示している。
最終的にゲートの・方の側に隣接するエミッタになるも
のにp型トープ剤か注入され、そのトープ剤かケートの
ドに拡散して少−1かベース領域を形成する。このゲー
トを通常のようにマスクに用いて次にn型トープ剤てコ
レクタおよびエミッタ領域か注入される。これによりゲ
ートの一方の側に隣接するn十型コレクタ領域と、ゲー
トのFのn型領域と、同しくゲートドの狭いρ型ベース
領域と、ゲートの他方の側に隣接するn生型エミッタ領
域とを生じる。この型の構造ては第1分類の型のトラン
ジスタより優れたトランジスタか出来るか、ベース領域
の幅かベースとエミッタの双方の拡散条件に依存するた
め制御か困難である。
〈発明の概要〉 この発明はシリコン・オン、絶縁体技法を利用して集積
回路装置に直交バイポーラ−トランジスタ構造をIjえ
る。1つの表面と、その表面から広がる第1の導電型の
第1の領域と、同様にその表面から広がる第2の導電型
の第2の領域を持つti結晶シリコンの第1の層か設け
られ、その第2の領域かその第1の領域に隣接し、それ
とPN接合を形成する関係にあり、その第1の層の表面
に第2の導゛1ト型の第2のシリコン層か第1の領域と
たけPN接合を形成するように配置されている。この後
のPN接合は第2の領域から特定距離たけ離れている。
く推契実施例の説明〉 次の説明および第1図ないし第6図には、導電型をp型
とn型に特定した材料と領域か示されているか、これは
例示のためてあって、ffi IIの範囲を制限するも
のではない。pとnを反対にした装♂jもここに記載す
る装置と全ての点において同7と考えられる。
第1171および第21%には直交バイポーラ−トラン
ジスタ装置10か示されている。この装置10はサファ
イアのような絶縁ノ^板12と、その基板I2の主表面
16に島状能動領域14を画定する単結晶シリコンのエ
ピタキシャル層を含む。島状領域14はトランジスタの
ベース領域であるp型の中央第1領域18と、この例で
はその第1領域16を挟んてその反対側に設けられてト
ランジスタのコレクタを構成するn型の第2および第3
領域20.22を含む。この第2および第3領域20.
22は図示されない金属化層によりq二いに電気的に接
続されて中−のコレクタを形成する。島状領域+4L、
に設けられた酸化シリコンの絶縁薄層24はこれを第1
通して島状領域の−・部を露出する開[1部30を有す
る。絶縁層24ににはこの例ては多結晶シリコンの層3
2か設けられ、開目18i1!30を通って第1領域と
PN接合を形成する。この層32はトランジスタのエミ
ッタてあって、第2図に最も良く見える。第2.第3領
域20.22は第1領域18とPN接合34を形成する
か。
層32はそれとPN接合36を形成する。酸化シリコン
層Z4は第21Aに示すように領域20.22を完全に
Yaい、PN接合36か全部第1図に38て示す破線内
に入るようにP N Ifi合3合金4っている。この
絶縁層24による被YQはn型トーどンクの多結晶シリ
コン層32か第2または第3領域に短絡するのを防ぐ。
島状領域14は、第3r7Iに最も良く見えるように、
その片側から広がる部分40を有する。この部分40は
p型て:51領域の延長である。多結晶シリコンの層]
2は第1領域18のにに広かっているか、第1図に示す
ように、部分40までは延びていない。装置10の1−
には燐珪酸ガラスのような絶縁材ネ゛(の層か設けられ
、2つのコレクタ領域20.22、エミッタ32および
ベース領域18にそれぞれ金属接触44.45.48に
より電気接触か作られている。
第11,4および第2[71の直交バイポーラ−トラン
ジスタ構造置10を作る方法を第3図ないし第6図に示
す。第31Xlは単結晶シリコン層を被着し得るサファ
イア笠の任意適当な絶縁)、(板12を示す。この基板
12の1表面501.に単結晶シリコンのエピタキシャ
ル層を形成し、その層の・部を通常の方法てエツチング
除去して表面50を露出させることにより島状能動領域
14を形成する。この島状領域14は第3図に最も良く
見える部分40を含む。第4図に示すように、酸化性雰
囲気中て約900度に加熱する笠の任意適当な方法によ
りその島状領域14のにに酸化シリコンの比較的薄い絶
縁層24を形成する。この層24は基板12のどこかに
形成されるMOSトランジスタ用のゲート酸化物層と同
時に形成することも出来る。次に層24に開口部30を
エツチングして島状領域14の表面54の一部を露出す
る。
次に低圧化学蒸着法により装置1OJl:に高濃度にト
ープされた多結晶シリコンのn型層32を形成する。次
にこの層32を!5準の写真製版法により画定し、適当
にエツチングして第5図に示すようにトランジスタ10
のエミッタ領域を形成する。層32のドーピング濃度は
約30オームY方の抵抗値か得られるものであることを
要する。層32は開口?B3Dを埋めて島状領域14の
表面54まて広かっていることか閂る。この場合は低圧
化学M着を層32の形成に用いたか、その他の任意適当
な方法を用いることか出来る。また層32をψ1lPt
に公知のエピタキシャル成長法を用いて単結晶シリコン
で形成することも出来る。
次に装置10に層24を通してひ素の注入を行い、第6
図に示すようにトランジスタのコレクタ領域である第2
および第3の領域を形成する。この注入エネルギは約8
0〜90KeVて、約IQ+9原f/cmffの表面濃
度をγ・えることを要する。島状領域14の層321r
lドの部分叩ち:51領域18はn型不純物を受は入れ
ないためp型のままである。このようにしてベース領域
を形成するi’lffな利点は、そのベース領域か11
動的にエミツタ層32に整合するため、島状領域14の
厚さと開[lffB50の寸法を調節することにより、
両者の構造関係を精密にD制御1i来ることである。
燐珪酸ガラスかほう燐珪酸ガラスのようなりフローガラ
スの層42を装置10にに被着した後、そのガラス層4
2の1−にホトレジスト層(図示せず)を被着し、その
金属接触を形成すべき部分に開口部56を画定し、適ち
なエツチング液によりガラス層42とそのドの層24を
通してそのエツチングを行う。次にホトレジストを除去
し、ガラス層42を汀通の方法て熱処理する。更にガラ
ス層42Lと接触用量11部56内とにアルミニウムの
ような導電材料の層を被着して接触44.46.48を
形成する。次に、そのアルミニウム層を通常の方法で処
理して相〃ニ結線パタンを形成する。
この発明の極めて東要な利点はトランジスタのエミッタ
の厚さかベース領域18の厚さに無関係なことである。
このため極めて薄いエピタキシャル層にに実際のバイポ
ーラトランジスタの形成かI4(能になる。
コレクタ領域20.22はベース領域18の片側に設け
た弔−のコレクタの形をとることも出来、またベース領
域を包囲するトロイドや多角形等の形をとることも出来
る。このような変形構造も全てこの発明の技術的範囲に
属する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による直交バイポーラ−トランジスタ
に含まれる能動領域を示す゛ト導体装置の・部のモ面図
、第21XIは第1図の線2−2に沿う断面IA、第3
図は第1図の装置のエピタキシャル層の1・面図、第4
14、第51′Aおよび第6図は第1図に示す装置の各
製造段階における形f8を示す第2図と同様の図である
。 14・・・・第1の層、16・・・・表面、 18・・
・・第1の領域、211.22・・・・第2の領域、3
2・・・・第2の層。 34.36・・・・PN接合。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面と、この表面から広がる第1の導電型の第1
    の領域と、上記表面から上記第1の領域に隣接し、それ
    とPN接合を形成する関係で広がる第2の導電型の第2
    の領域とを有する単結晶シリコンの薄い第1の層と、 上記表面上に上記第1の領域だけと上記第2の領域から
    離れたPN接合を形成するように配置された上記第2の
    導電型の第2のシリコン層とを含む直交バイポーラ−ト
    ランジスタ。
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