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JPS59200464A - Method for manufacturing bipolar semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing bipolar semiconductor device

Info

Publication number
JPS59200464A
JPS59200464A JP58072871A JP7287183A JPS59200464A JP S59200464 A JPS59200464 A JP S59200464A JP 58072871 A JP58072871 A JP 58072871A JP 7287183 A JP7287183 A JP 7287183A JP S59200464 A JPS59200464 A JP S59200464A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
base
emitter
type
semiconductor device
collector
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP58072871A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasushi Sekine
康 関根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP58072871A priority Critical patent/JPS59200464A/en
Publication of JPS59200464A publication Critical patent/JPS59200464A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D48/00Individual devices not covered by groups H10D1/00 - H10D44/00
    • H10D48/30Devices controlled by electric currents or voltages
    • H10D48/32Devices controlled 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
    • H10D48/34Bipolar devices
    • H10D48/345Bipolar transistors having ohmic electrodes on emitter-like, base-like, and collector-like regions

Landscapes

  • Bipolar Transistors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To enable fabrication of the shallowed high-speed transistors with high accuracy by performing the heat treatment after implantation of impurities in plural regions together at a time as well as by performing ion implantation of collectors. CONSTITUTION:As for the N type epitaxial growth Si semiconductor layer 2 which is the upper layer of the P type Si semiconductor substrate 1, the sides and the bottom are isolated electrically by an isolation region 3 and P-N junction of an N<+> type buried layer 4 and the substrate 1 respectively. In the semiconductor layer 2, an N-P-N transistor is formed, in which an N<+> type emitter 10, a P<+> type base 8 and an N<+> type collector 11 are arranged in this order. By the existance of the N<+> type collector 11 and the heat treatment performed for the regions 8, 10 and 11 at a time after the ion implantation, the base 8 has the high impurity concentration as high as the emitter 10 whereas the base width is made extremely small.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] この発明は、縦型のトランジスタを有するバイポーラ型
半導体装置の製造技術、特にベースiよびエミッタがシ
ャロー化した高速デバイスに利用して有効な技術に関す
るものである。
[Detailed Description of the Invention] [Technical Field] The present invention relates to a technology for manufacturing bipolar semiconductor devices having vertical transistors, and in particular to a technology that is effective for use in high-speed devices with shallow bases and emitters. be.

[背景技術] イオン打込み法はベースやエミッタをシャロー化する上
できわめて有効な技術であり、高速なデバイスを得る上
で多く用いられている。
[Background Art] Ion implantation is an extremely effective technique for making bases and emitters shallow, and is often used to obtain high-speed devices.

しかし、イオン打込み法では、加速した不純物イオンを
直接半導体中に打ち込んで1く−プするため、打込み後
において、熱処理することによって、打込みに起因する
欠陥をなくし、かつ打込み領域を電気的に活性化するこ
とが必要である。
However, in the ion implantation method, accelerated impurity ions are directly implanted into the semiconductor, so heat treatment is performed after implantation to eliminate defects caused by implantation and to electrically activate the implanted region. It is necessary to

この点従来では、ベース、エミッタのような複数の領域
を形成する場合、ベースへの打込みおよびその熱処理を
行なった後、エミッタへの打込みおよびその熱処理を行
なうようにしていた。
In this regard, conventionally, when forming a plurality of regions such as a base and an emitter, the base was implanted and heat treated, and then the emitter was implanted and heat treated.

ところが、そうした従来の方法では、各領域を形成する
ごとに熱処理をしているため、打込みの時点において、
表面の酸化膜の厚さにばらつきを生じやすい。そのため
、その酸化膜を通して行なうイオン打込みにもばらつき
が生じ、トランジスタの電流増幅率h FEやエミッタ
直下部分のベース抵抗r b5−のばらつきが避けがた
い。
However, in such conventional methods, heat treatment is performed each time each region is formed, so at the time of implantation,
The thickness of the oxide film on the surface tends to vary. Therefore, variations occur in the ion implantation performed through the oxide film, and variations in the current amplification factor h FE of the transistor and the base resistance r b5- directly below the emitter are unavoidable.

一方、シャロー化が進み、たとえばベース幅が0.1〜
0.2μnl程度になると、エミッタによるベースの押
し出し効果によって、エミッタの直下のベース幅がばら
つくという問題が生じる。この問題は、ベース抵抗r 
b)−を低減するためにベース濃度を高めた場合に特に
顕著である。
On the other hand, with the trend of shallower
When it becomes about 0.2 μnl, a problem arises in that the width of the base directly under the emitter varies due to the effect of extruding the base by the emitter. This problem is caused by the base resistance r
b) This is particularly noticeable when the base concentration is increased to reduce -.

[発明の目的コ この発明の目的は、シャロー化した高速I−ランジメタ
を精度良く形成しうる新規な製造技術を提供することに
ある。
[Object of the Invention] An object of the present invention is to provide a new manufacturing technique that can form a shallow high-speed I-range metal with high precision.

この発明の前記ならびにそのほかの目的と新規な特徴は
、この明細書の記述および添付図面から明らかになるで
あろう。
The above and other objects and novel features of the present invention will become apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

[発明の概要コ この出願において開示される発明のうち、代表的なもの
の概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
[Summary of the Invention] Among the inventions disclosed in this application, a brief outline of typical inventions is as follows.

すなわち、この発明にあっては、複数の領域に不純物を
打ち込んだ後の熱処理を、まとめて一度に行なうことに
よって、工程を短縮するとともにイオン打込みのばらつ
きを小さくするようにしている。しかもまた、コレクタ
のイオン打込みを行なうことによって、エミッタとコレ
クタとの各不純物でベース不純物の拡散を抑え、前述し
た押し出し効果を防止するようにしている。
That is, in the present invention, the heat treatment after implanting impurities into a plurality of regions is performed all at once, thereby shortening the process and reducing variations in ion implantation. Furthermore, by performing ion implantation into the collector, each impurity in the emitter and collector suppresses the diffusion of the base impurity, thereby preventing the above-mentioned extrusion effect.

[実施例] 第1図はNPNトランジスタを含むバイポーラ型半導体
装置の断面構造、第2図はトランジスタ構造の不純物分
布をそれぞれ示している。
[Example] FIG. 1 shows a cross-sectional structure of a bipolar semiconductor device including an NPN transistor, and FIG. 2 shows an impurity distribution of the transistor structure.

P型のシリコン半導体基板lの上面にN型のエピタキシ
ャル成長シリコン半導体層2があり、半導体Wj2は、
側面が分離領域3によって、底面がN1型の埋込み層4
と前記基板1とのPN接合によってそれぞれ電気的に分
離されている。この場合1分離領域3は、反応性イオン
エツチングであけた深い溝5と、溝5内に埋め込まれた
二酸化シリコン等の絶縁物6とから構成されている。こ
のような分離領域3はN+型のコレクタコンタクト領域
7をP+型のベース8から分離するコレクタコンタクト
分離領域9と同様である。
There is an N-type epitaxially grown silicon semiconductor layer 2 on the upper surface of a P-type silicon semiconductor substrate l, and the semiconductor Wj2 is
A buried layer 4 whose side surface is formed by an isolation region 3 and whose bottom surface is of N1 type.
and the substrate 1 are electrically isolated from each other by a PN junction. In this case, one isolation region 3 is composed of a deep groove 5 formed by reactive ion etching and an insulator 6 such as silicon dioxide buried in the groove 5. Such an isolation region 3 is similar to a collector contact isolation region 9 that isolates an N+ type collector contact region 7 from a P+ type base 8.

電気的に分離された半導体層2内には、表面からN+型
のエミッタ10、P+型のベース8およびN+型のコレ
クタ11の順に配置されたNPNトランジスタが形成さ
れている。これらの各領域はすべてシャロー化されてお
り、エミッタ10が0.1−0.27zm程度、ベース
8が0.3μm程度、コレクタ11が0.4〜0.5μ
m程度の接合深さをそれぞれもっている。
In the electrically isolated semiconductor layer 2, an NPN transistor is formed in which an N+ type emitter 10, a P+ type base 8, and an N+ type collector 11 are arranged in this order from the surface. All of these regions are shallow, with the emitter 10 being approximately 0.1-0.27 zm, the base 8 being approximately 0.3 μm, and the collector 11 being approximately 0.4-0.5 μm.
Each has a joining depth of about m.

ここで、ベース8はエミッタ10と同程度の高不純物濃
度をもち、しかもそのベース幅は0.1〜0.2μm程
度ときわめて小さい。一般に、高不純物濃度でベース幅
も小さいベースを得るのはかなり困難であるが、N+型
のコレクタ11の存在、およびイオン打込み後の熱処理
を各領域8,1.0゜11について一度に行なっている
ことによって、上のようなベース8を得ることができる
。一度に行なう熱処理は、たとえば1000℃で50分
程度である。なお、12はリンシリグー1〜ガラス等か
らなるバグシベーション膜、13 、 ]、 4 、 
]、 、5はエミッタ10、ベース8およびコレクタ1
1に対するアルミニウム等の金属電極である。
Here, the base 8 has a high impurity concentration comparable to that of the emitter 10, and its base width is extremely small, about 0.1 to 0.2 μm. In general, it is quite difficult to obtain a base with a high impurity concentration and a small base width, but the existence of the N+ type collector 11 and the heat treatment after ion implantation are performed for each region 8, 1.0° 11 at the same time. By doing so, the base 8 as shown above can be obtained. The heat treatment performed at one time is, for example, about 50 minutes at 1000°C. In addition, 12 is a bagcivation film made of phosphorus 1 to glass, 13, ], 4,
], , 5 are emitter 10, base 8 and collector 1
This is a metal electrode such as aluminum for 1.

[効果] この発明によれば、イオン打込み後に行なう熱処理を複
数の領域8,10.11について同時に行なうようにし
ているので、イオン釣込みのばらつきを小さくすること
ができ、しかもまた、コレクタ11のイオン打込みを行
ない、エミッタ1.0とコレクタ11との各不純物でベ
ース8の不純物の拡散を抑えるようにしているので、前
述した押し出し効果の影響をなくすことができる。した
がって、この発明によれば、低いr 1.i−をもち高
速で。
[Effects] According to the present invention, since the heat treatment performed after ion implantation is performed simultaneously on a plurality of regions 8, 10. Since ion implantation is performed and each impurity in the emitter 1.0 and collector 11 suppresses the diffusion of impurities in the base 8, the influence of the above-mentioned extrusion effect can be eliminated. Therefore, according to the invention, low r 1. High speed with i-.

かつ高周波特性が良好なトランジスタを得ることができ
る。
In addition, a transistor with good high frequency characteristics can be obtained.

以上この発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、この発明は前記実施例に限定され
るものでなく、その要旨を逸脱しない範囲上種々変更可
能であることはいうまでもない。たとえば、エミッタ1
0、ベース8およびコレクタ11の各領域を形成するた
めのイオン打込みについては、打込みの順序を変えるこ
とができる。また、分離領域3を選択酸化によるシリコ
ン酸化膜によって構成することもできるが、熱処理を必
要としない溝埋込み構造の方が有利である。
The invention made by this inventor has been specifically explained above based on Examples, but it goes without saying that this invention is not limited to the Examples and can be modified in various ways without departing from the gist thereof. Nor. For example, emitter 1
Regarding the ion implantation for forming each region of 0, base 8, and collector 11, the order of implantation can be changed. Further, the isolation region 3 can be formed of a silicon oxide film formed by selective oxidation, but a trench-buried structure that does not require heat treatment is more advantageous.

なお、前記した押し出し効果が問題とならないような場
合には、この発明における、イオン打込み後の熱処理を
一度に行なうという考え方を、エミッタとベースのみの
形成に適用することも可能で[利用分野] この発明は、縦型のトランジスタを有するバイポーラ型
半導体装置の製法として広範に利用することができるが
、特にシャロー化した高速1−ランジメタを有するもの
に対して大きな効果を得ることができる。
In addition, if the above-mentioned extrusion effect is not a problem, the idea of performing heat treatment after ion implantation in this invention at once can be applied to the formation of only the emitter and base [Field of Application] Although the present invention can be widely used as a method for manufacturing bipolar semiconductor devices having vertical transistors, it is particularly effective for devices having shallow high-speed 1-range metals.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明を適用して得たバイポーラ型半導体装
置の一実施例を示す断面図。 第2図はトランジスタ構造の不純物分布を示す図である
。 1・・・半導体基板、2・・・半導体層、3・・・分離
領域、4・・・埋込み層、5・・・溝、6・・絶縁物、
7・・・コレクタコンタクト領域、8・・・ベース、9
・・・コレクタコンタクト分離領域、10・・・エミッ
タ、11・・・コレクタ、12・・・パッシベーション
膜、13,14.15・・・金属電極。 代理人 弁理士 高 橋 明 夫
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a bipolar semiconductor device obtained by applying the present invention. FIG. 2 is a diagram showing the impurity distribution of the transistor structure. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Semiconductor substrate, 2... Semiconductor layer, 3... Isolation region, 4... Buried layer, 5... Groove, 6... Insulator,
7... Collector contact area, 8... Base, 9
... Collector contact isolation region, 10 ... Emitter, 11 ... Collector, 12 ... Passivation film, 13, 14.15 ... Metal electrode. Agent Patent Attorney Akio Takahashi

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、半導体層中に、その表面からエミッタ、ベース、コ
レクタの順に配置されたトランジスタを有するバイポー
ラ型半導体装置を、次の各工程を経て形成することを特
徴とするバイポーラ型半導体装置の製造方法。 (A)前記したエミッタ、ベースおよびコレクタの各領
域を形成するため、イオン打込み法によって前記半導体
層中にそれぞれ不純物をドープする工程。 (B)前記(A)工程後、ドープしたエミッタ、ベース
およびコレクタの各領域部分の不純物を、同時に熱処理
する工程。 2、前記半導体層は、第1導電型の半導体基板の一面に
成長させたエピタキシャル層であり、このエピタキシャ
ル層は側面が絶縁物からなる分離領域によって、底面が
埋込み層と前記基板とのPN接合によってそれぞれ電気
的に分離されている特許請求の範囲第1項に記載のバイ
ポーラ型半導体装置の製造方法。 3、前記エミッタの直下の前記ベースの幅は、エミッタ
によるベースの押し出しの影響が出るような小さい値で
ある特許請求の範囲第1−項あるいは第2項に記載のバ
イポーラ型半導体装置の製造方法。
[Claims] 1. A bipolar semiconductor device characterized in that a bipolar semiconductor device having transistors arranged in the order of emitter, base, and collector from the surface of the semiconductor layer is formed through the following steps. A method for manufacturing a semiconductor device. (A) A step of doping impurities into the semiconductor layer by ion implantation to form each of the emitter, base, and collector regions. (B) After the step (A), the impurities in the doped emitter, base, and collector regions are simultaneously heat-treated. 2. The semiconductor layer is an epitaxial layer grown on one surface of a semiconductor substrate of the first conductivity type, and the epitaxial layer has a separation region made of an insulator on the side surface and a PN junction between the buried layer and the substrate on the bottom surface. 2. A method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 1, wherein the bipolar semiconductor device is electrically isolated from each other by. 3. The method for manufacturing a bipolar semiconductor device according to claim 1 or 2, wherein the width of the base directly below the emitter is such a small value that it is affected by extrusion of the base by the emitter. .
JP58072871A 1983-04-27 1983-04-27 Method for manufacturing bipolar semiconductor device Pending JPS59200464A (en)

Priority Applications (1)

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JP58072871A JPS59200464A (en) 1983-04-27 1983-04-27 Method for manufacturing bipolar semiconductor device

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JP (1) JPS59200464A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61220465A (en) * 1985-03-27 1986-09-30 Toshiba Corp Semiconductor device
KR100763230B1 (en) 2005-09-26 2007-10-04 삼성전자주식회사 Investment well for semiconductor devices

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JPS61220465A (en) * 1985-03-27 1986-09-30 Toshiba Corp Semiconductor device
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