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JP2988138B2 - Bipolar transistor and method of manufacturing the same - Google Patents
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JP2988138B2 - Bipolar transistor and method of manufacturing the same - Google Patents

Bipolar transistor and method of manufacturing the same

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JP2988138B2
JP2988138B2 JP4228297A JP22829792A JP2988138B2 JP 2988138 B2 JP2988138 B2 JP 2988138B2 JP 4228297 A JP4228297 A JP 4228297A JP 22829792 A JP22829792 A JP 22829792A JP 2988138 B2 JP2988138 B2 JP 2988138B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【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造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a bipolar transistor and a method for manufacturing a bipolar transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】化合物半導体ヘテロ接合バイポーラトラ
ンジスタ(以下HBTと略す)は、その優れた高周波特
性により、超高速ディジタル集積回路やマイクロ波アナ
ログ回路への応用が期待されている。ところで、HBT
素子を、さらに、高速化するためには、素子構造を微細
化することが知られている。トランジスタ素子の高周波
特性を示す指標として、電流利得遮断周波数fT と最大
発振周波数fmax が知られているが、fT とfmax は、
バイポーラトランジスタの場合、素子の結晶構造固有の
パラメータと素子の構造固有の抵抗値および容量値によ
り数1および数2のように表現される。
2. Description of the Related Art Compound semiconductor heterojunction bipolar transistors (hereinafter abbreviated as HBTs) are expected to be applied to ultrahigh-speed digital integrated circuits and microwave analog circuits due to their excellent high-frequency characteristics. By the way, HBT
In order to further increase the speed of an element, it is known to miniaturize the element structure. As an index showing the high-frequency characteristics of the transistor elements, although current gain cut-off frequency f T and the maximum oscillation frequency f max is known, f T and f max is
In the case of a bipolar transistor, it is expressed as Equations 1 and 2 by parameters specific to the crystal structure of the element and resistance values and capacitance values specific to the structure of the element.

【0003】[0003]

【数1】 (Equation 1)

【0004】[0004]

【数2】 (Equation 2)

【0005】ここで、IC はコレクタ電流、CBEはベー
ス・エミッタ間容量、CBCはベース・コレクタ間容量、
τB はベース領域での少数キャリアのベース走行時間、
τCはコレクタ領域での多数キャリアのコレクタ走行時
間、RE はエミッタ抵抗、RB はベース抵抗、RC はコ
レクタ抵抗を表す。
Here, I C is the collector current, C BE is the base-emitter capacitance, C BC is the base-collector capacitance,
τ B is the base traveling time of minority carriers in the base region,
tau C collector transit time of majority carriers in the collector region, R E is an emitter resistor, R B represents a base resistor, R C is the collector resistance.

【0006】素子のfT 、fmax を向上させるために
は、τB 、τC の値の低減を図るとともに、各抵抗、容
量の低減化を図る必要がある。τB 、τC は、素子の結
晶構造により決定される。各抵抗値を低減するために
は、各電極と半導体層の接触抵抗(ρC )を低減すると
ともに、例えば、ベース電極をエミッタメサに対してセ
ルファライン的に形成することにより、真性ベース層と
ベース引き出し電極との距離を近付け、ベース引き出し
部での抵抗が低減される。
In order to improve the f T and f max of the element, it is necessary to reduce the values of τ B and τ C and to reduce the resistance and capacitance. τ B and τ C are determined by the crystal structure of the device. In order to reduce each resistance value, the contact resistance (ρ C ) between each electrode and the semiconductor layer is reduced, and, for example, by forming the base electrode in a self-aligned manner with respect to the emitter mesa, the intrinsic base layer and the base are formed. The distance from the lead electrode is reduced, and the resistance at the base lead portion is reduced.

【0007】次に、CBE、CBCの各容量には、トランジ
スタの真性領域でのベース・エミッタ間およびベース・
コレクタ間の空乏層容量とトランジスタ真性領域外で作
られる外部容量に分けられる。前者は、各半導体層の不
純物濃度を変化させることにより、p−n接合での空乏
層幅を制御でき、容量値の低減化は図れるが、結晶構造
によるτB 、τC の低減との兼ね合いからある程度制限
される。
Next, each of the capacitances of C BE and C BC is provided between the base and the emitter in the intrinsic region of the transistor and between the base and the emitter.
It is divided into a depletion layer capacitance between the collector and an external capacitance formed outside the transistor intrinsic region. In the former, the width of the depletion layer at the pn junction can be controlled by changing the impurity concentration of each semiconductor layer, and the capacitance value can be reduced. However, there is a balance with the reduction of τ B and τ C by the crystal structure. To some extent.

【0008】トランジスタの真性領域の接合容量は、真
性トランジスタ領域の面積(ベース・エミッタ接合面
積、ベース・コレクタ接合面積)の低減によって、容量
値の低減が図られる。外部容量については、半絶縁化の
注入技術とともに、真性領域外の部分の面積低減が有効
となる。
The junction capacitance of the intrinsic region of the transistor can be reduced by reducing the area (base-emitter junction area, base-collector junction area) of the intrinsic transistor region. As for the external capacitance, it is effective to reduce the area outside the intrinsic region together with the semi-insulating implantation technique.

【0009】このように、トランジスタの高速化を図る
ためには、半導体結晶構造の最適化を図るとともに、素
子の微細化を図る必要がある。
As described above, in order to increase the speed of the transistor, it is necessary to optimize the semiconductor crystal structure and to miniaturize the element.

【0010】図10は、HBTの製造方法の従来例であ
る。図10では、まず、プロトンイオンの注入により、
素子間分離のためのイオン注入領域11の半絶縁化を行
い、引き続き、エミッタ電極9を形成し〔図10(a)
参照〕、このエミッタ電極9により、エミッタコンタク
ト層6およびエミッタ層5を異方性ドライエッチングに
より加工し、ベース層4を露出する〔図10(b)参
照〕。この後、トランジスタ真性領域外のベース電極直
下のコレクタ層を、プロトンイオン注入により半絶縁化
し、寄生容量低減のためのイオン注入領域12を形成し
て、ベース・コレクタ間容量の低減を行う〔図10
(b)参照〕。引き続き、絶縁膜からなるエミッタ側壁
10を形成し〔図10(b)参照〕、ベース電極8をセ
ルファライン的に蒸着する〔図10(c)参照〕。引き
続き、コレクタ層3の一部をエッチングして、コレクタ
コンタクト層2を露出させ、コレクタ電極7を蒸着する
〔図10(d)参照〕、HBTのセルファラインプロセ
スである。ここで、トランジスタの真性領域は、2回の
プロトンイオン注入がされていない領域、すなわち、エ
ミッタ電極9の直下となる。よって、エミッタ・ベース
間容量およびベース・コレクタ間容量は、最初に形成さ
れるエミッタ電極9の面積で決まり、エミッタ電極9の
幅を低減することが、CBE、CBCの低減につながり、よ
って、素子の高速化が図られる。ところが、図10で示
す従来例では、エミッタ電極9の幅は、エミッタ電極9
の加工寸法で決まり、フォトレジストを用いた光学露光
では、0.5μm程度となる。これ以上にエミッタ電極
9の幅を微細化するためには、EBやFIB露光を用い
れば可能であるが、それでも、0.1μm程度が限界で
ある。また、EB、FIB等の露光技術は、直描法であ
るためスループットを上げられず、HBT集積回路の製
造には適さない。
FIG. 10 shows a conventional example of a method for manufacturing an HBT. In FIG. 10, first, proton ions are implanted.
Semi-insulation of the ion-implanted region 11 for device isolation is performed, and subsequently, an emitter electrode 9 is formed (FIG. 10A).
With this emitter electrode 9, the emitter contact layer 6 and the emitter layer 5 are processed by anisotropic dry etching to expose the base layer 4 (see FIG. 10B). Thereafter, the collector layer immediately below the base electrode outside the transistor intrinsic region is semi-insulated by proton ion implantation, and an ion implantation region 12 for reducing parasitic capacitance is formed to reduce the base-collector capacitance [FIG. 10
(See (b)). Subsequently, an emitter side wall 10 made of an insulating film is formed (see FIG. 10B), and the base electrode 8 is vapor-deposited in a self-aligned manner (see FIG. 10C). Subsequently, a part of the collector layer 3 is etched to expose the collector contact layer 2, and the collector electrode 7 is deposited (see FIG. 10D). This is a HBT self-alignment process. Here, the intrinsic region of the transistor is a region where the proton ion implantation has not been performed twice, that is, immediately below the emitter electrode 9. Therefore, the emitter-base capacitance and the base-collector capacitance are determined by the area of the emitter electrode 9 formed first, and reducing the width of the emitter electrode 9 leads to reduction of C BE and C BC. The speed of the device can be increased. However, in the conventional example shown in FIG. 10, the width of the emitter electrode 9 is
The optical exposure using a photoresist is about 0.5 μm. In order to further reduce the width of the emitter electrode 9, it is possible to use EB or FIB exposure, but the limit is still about 0.1 μm. In addition, exposure techniques such as EB and FIB are not suitable for manufacturing an HBT integrated circuit because the throughput cannot be increased because of the direct writing method.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】従来技術では、トラン
ジスタ素子の微細化を図る場合に、図10に示すよう
に、エミッタコンタクト層6上に、エミッタ電極9(ま
たは、絶縁膜からなるダミーエミッタ)をパターニング
により形成し、このエミッタ電極9(または、ダミーエ
ミッタ)に対して、エミッタコンタクト層6およびエミ
ッタ層5をエッチングにより加工してベース層4を露出
させ、エミッタ電極9(または、ダミーエミッタ)に対
して、セルファライン的にベース電極8を形成する。そ
こで、トランジスタの真性領域の接合面積は、エミッタ
コンタクト層6上に形成するエミッタ電極9(または、
ダミーエミッタ)の加工寸法により、決定されていた。
よって、素子の微細化を図るためには、エミッタ電極9
(または、ダミーエミッタ)の寸法を低減する必要があ
る。
In the prior art, when miniaturizing a transistor element, as shown in FIG. 10, an emitter electrode 9 (or a dummy emitter made of an insulating film) is formed on an emitter contact layer 6 as shown in FIG. Is formed by patterning. The emitter electrode 9 (or dummy emitter) is processed by etching the emitter contact layer 6 and the emitter layer 5 to expose the base layer 4, and the emitter electrode 9 (or dummy emitter) is formed. The base electrode 8 is formed in a self-aligned manner. Therefore, the junction area of the intrinsic region of the transistor is determined by the emitter electrode 9 (or the emitter electrode 9 formed on the emitter contact layer 6).
(Dummy emitter).
Therefore, in order to miniaturize the element, the emitter electrode 9 is required.
(Or a dummy emitter) needs to be reduced in size.

【0012】ところで、現在の光学露光技術を用いる
と、加工寸法は、0.5μm程度が限界である。また、
電子ビーム露光(EB)や収束イオンビーム(FIB)
露光技術を用いると、0.1μm程度の加工が可能であ
るが、これらの露光技術は直描技術のため、スループッ
トに問題があり、集積回路の製造技術には適さない。
By the way, when the current optical exposure technology is used, the processing size is limited to about 0.5 μm. Also,
Electron beam exposure (EB) and focused ion beam (FIB)
When the exposure technology is used, processing of about 0.1 μm is possible. However, since these exposure technologies are direct writing technologies, there is a problem in throughput, and they are not suitable for an integrated circuit manufacturing technology.

【0013】よって、従来の光学露光技術で形成でき
る、微細なエミッタ電極9の加工技術の開発が重要であ
る。
Therefore, it is important to develop a processing technique for the fine emitter electrode 9 which can be formed by the conventional optical exposure technique.

【0014】ところで、仮に、HBT素子の微細化が図
られた場合でも、次のような問題が生じてくると考えら
れる。それは、電極が微細であるため、電極の引き出し
方向での抵抗が増加することである。また、さらに、ト
ランジスタを高速で動作させる場合には、配線を流れる
電流は高周波領域で、その表示付近のみを流れるように
なるため、高周波領域で電極の引き出し抵抗が増大する
という問題がある。このように、エミッタ電極9の増大
により、トランジスタのエミッタ抵抗が大きくなると、
先に示したfT 、fmax の式からも明らかなように、ト
ランジスタの高周波特性を損なうという問題が起きる。
By the way, even if the HBT element is miniaturized, the following problem is considered to occur. That is, since the electrodes are fine, the resistance in the electrode lead-out direction increases. In addition, when the transistor is operated at high speed, the current flowing through the wiring flows only in the vicinity of the display in a high frequency region, so that there is a problem that the extraction resistance of the electrode increases in the high frequency region. Thus, when the emitter resistance of the transistor increases due to the increase in the emitter electrode 9,
As is clear from the expressions of f T and f max described above, there is a problem that the high-frequency characteristics of the transistor are impaired.

【0015】よって、バイポーラトランジスタの微細化
を図る場合には、同時に、電極の断面積を増加させ、電
極の抵抗を低減するような工夫と、さらに、電極の表面
積を大きくし、高周波領域で電極の抵抗を低減するよう
な工夫を図っていくことが重要である。
Therefore, when miniaturizing a bipolar transistor, it is necessary to simultaneously increase the cross-sectional area of the electrode and reduce the resistance of the electrode. It is important to take measures to reduce the resistance of the device.

【0016】また、微細素子が製造できても、これらの
素子で回路を形成する場合、配線工程でのマージンか
ら、各素子の各電極を充分な長さで引き出す必要があ
る。
Further, even if fine elements can be manufactured, when forming a circuit with these elements, it is necessary to draw out each electrode of each element with a sufficient length from a margin in a wiring step.

【0017】このこと、折角素子を微細化しても、引き
出し電極の長さ分だけ素子領域面積が大きくなり、よっ
て、素子をより高密度に集積化することが抑止され、ま
た、配線長が長くなるため、配線遅延が大きくなり、よ
って、回路の動作速度は微細素子の高速性を充分に引き
出せなくなる。
This means that even if the element is miniaturized, the area of the element region is increased by the length of the extraction electrode, thereby preventing the element from being integrated at a higher density and increasing the wiring length. As a result, the wiring delay becomes large, and the operation speed of the circuit cannot sufficiently bring out the high speed of the fine element.

【0018】本発明の目的は、従来のバイポーラトラン
ジスタのセルファラインプロセスと比較して、大幅な工
程数の追加を行わず、しかも、従来の光学露光技術を用
い、すなわち、高スループットで微細バイポーラトラン
ジスタ素子が製造でき、しかも、微細化による電極の抵
抗増大を生じないようなバイポーラトランジスタの製造
方法を提供することにある。また、本発明の微細エミッ
タ素子で構成した回路のコンパクトな配置および配線の
短縮化を図り、よって、回路の高速動作を可能とするこ
とである。
An object of the present invention is to use a conventional optical exposure technique without adding a large number of steps as compared with the conventional bipolar transistor self-alignment process, and to use a high-throughput fine bipolar transistor. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a bipolar transistor which can manufacture an element and does not cause an increase in resistance of an electrode due to miniaturization. Another object of the present invention is to achieve a compact arrangement of a circuit constituted by the fine emitter element of the present invention and a reduction in wiring, thereby enabling high-speed operation of the circuit.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】トランジスタの電極の微
細化を図れない問題を解決するために、本発明が係わる
バイポーラトランジスタの製造方法は、半導体基板1上
にコレクタコンタクト層2、コレクタ層3、ベース層
4、エミッタ層5、および、エミッタコンタクト層6を
少なくとも有する半導体層を形成する工程と、イオン注
入を用いて素子間分離を行う工程と、前記エミッタコン
タクト層6上にパターニングされた絶縁膜13を形成
し、エミッタ電極金属92を被覆性の強い蒸着方法によ
り蒸着し、異方性の強いドライエッチングを用いて前記
エミッタ電極金属92を環状のエミッタ電極91に加工
して除去する工程と、前記絶縁膜13を前記環状のエミ
ッタ電極91に対して選択比の取れるエッチングを用い
て除去する工程と、前記エミッタコンタクト層6上に前
記絶縁膜13の外周の側部に残された前記環状のエミッ
タ電極91をマスクとして用いてセルファライン的に前
記エミッタコンタクト層6および前記エミッタ層5をエ
ッチングしてベース層4を露出する工程と、前記環状の
エミッタ電極91、前記エミッタコンタクト層6、およ
び、前記エミッタ層5の側部に絶縁膜からなる側壁10
を形成する工程と、パターニングされたフォトレジスト
14を用いて、絶縁膜からなる前記側壁10に対してセ
ルファライン的にベース電極8を蒸着する工程とを少な
くとも含むものである。
In order to solve the problem that the transistor electrode cannot be miniaturized, a method of manufacturing a bipolar transistor according to the present invention comprises a method for manufacturing a bipolar transistor on a semiconductor substrate, comprising: A step of forming a semiconductor layer having at least a base layer 4, an emitter layer 5, and an emitter contact layer 6, a step of separating elements using ion implantation, and an insulating film patterned on the emitter contact layer 6 13, forming an emitter electrode metal 92 by a vapor deposition method having a high covering property, processing the emitter electrode metal 92 into an annular emitter electrode 91 by using anisotropic dry etching, and removing the emitter electrode metal 92. Removing the insulating film 13 using etching capable of obtaining a selectivity with respect to the annular emitter electrode 91; The emitter contact layer 6 and the emitter layer 5 are etched in a self-aligned manner on the emitter contact layer 6 using the annular emitter electrode 91 left on the side of the outer periphery of the insulating film 13 as a mask. Exposing the annular emitter electrode 91, the emitter contact layer 6, and the side wall 10 made of an insulating film on the side of the emitter layer 5.
And at least a step of self-aligningly depositing the base electrode 8 on the side wall 10 made of an insulating film using the patterned photoresist 14.

【0020】また、微細なエミッタ電極の抵抗とくに高
周波での抵抗の上昇の問題を解決するために、本発明が
係わるバイポーラトランジスタの構造は、半導体基板1
上にコレクタコンタクト層2、前記コレクタコンタクト
層2上にコレクタ層3とコレクタ電極7、前記コレクタ
層3上にベース層4、前記ベース層4上にエミッタ層5
とベース電極8、前記エミッタ層5上にエミッタコンタ
クト層6、前記エミッタコンタクト層6上にエミッタ電
極9が少なくとも形成されている構造のバイポーラトラ
ンジスタにおいて、前記エミッタ電極9の高さがエミッ
タ電極9の幅よりも大きい構成としたものである。
In order to solve the problem of the increase in the resistance of the fine emitter electrode, particularly at high frequencies, the structure of the bipolar transistor according to the present invention is based on the semiconductor substrate 1.
A collector contact layer 2, a collector layer 3 and a collector electrode 7 on the collector contact layer 2, a base layer 4 on the collector layer 3, and an emitter layer 5 on the base layer 4.
And a base electrode 8, an emitter contact layer 6 on the emitter layer 5, and at least an emitter electrode 9 on the emitter contact layer 6, wherein the height of the emitter electrode 9 is The configuration is larger than the width.

【0021】さらに、エミッタ電極の引き出し抵抗の効
果的な低減を図り、よって、素子の高周波特性を改善す
るために、本発明が係わるバイポーラトランジスタの製
造方法は、前記エミッタ電極9に対してセルファライン
的にベース電極8を形成する工程以降に、ウエハ全面に
平坦化用フォトレジスト16を形成し、前記平坦化用フ
ォトレジスト16を加工して前記エミッタ電極9の少な
くとも一部を露出させる工程と、エミッタ電極9の少な
くとも一部の領域を被覆するように、第2のエミッタ電
極19を形成する工程を含むものである。
Further, in order to effectively reduce the extraction resistance of the emitter electrode and thereby improve the high-frequency characteristics of the device, the method of manufacturing a bipolar transistor according to the present invention comprises the steps of: Forming a flattening photoresist 16 on the entire surface of the wafer after the step of forming the base electrode 8, and processing the flattening photoresist 16 to expose at least a part of the emitter electrode 9; The method includes a step of forming the second emitter electrode 19 so as to cover at least a part of the region of the emitter electrode 9.

【0022】また、本発明の微細エミッタ素子で構成し
た回路のコンパクトな配置および配線の短縮化を図るた
めに、本発明が係わるバイポーラトランジスタ製造方法
は、少なくとも2個以上の素子間分離のためのイオン注
入がされていない領域15上に、前記本発明によるバイ
ポーラトランジスタの製造方法により環状のエミッタ電
極91を形成する工程と、環状のエミッタ電極91の一
部を除去する工程を含むものである。
Further, in order to achieve a compact arrangement of the circuit constituted by the fine emitter elements of the present invention and to shorten the wiring, the method of manufacturing a bipolar transistor according to the present invention employs a method for separating at least two or more elements. The method includes a step of forming a ring-shaped emitter electrode 91 on the region 15 not subjected to ion implantation by the method for manufacturing a bipolar transistor according to the present invention, and a step of removing a part of the ring-shaped emitter electrode 91.

【0023】[0023]

【作用】本発明によると、エミッタ電極9の幅を数千オ
ングストローム以下で、再現性良く形成でき、このエミ
ッタ電極9を用いてセルファライン的に数千オングスト
ローム以下のエミッタ幅のバイポーラトランジスタの製
造が、可能となる。また、エミッタ電極9の幅は、パタ
ーニングされた絶縁膜13を被覆するように蒸着される
エミッタ電極金属92の厚さにより決定されるため、数
百オングストロームのサイズの実現も可能である。さら
に、この構造は、EB、FIB等の露光技術を用いるこ
となく、通常の光学露光技術で実現できるため、スルー
プットも向上することができる。
According to the present invention, the width of the emitter electrode 9 can be formed with a reproducibility of less than several thousand angstroms, and a bipolar transistor having an emitter width of less than several thousand angstroms in a self-aligned manner can be manufactured using the emitter electrode 9. , Becomes possible. In addition, since the width of the emitter electrode 9 is determined by the thickness of the emitter electrode metal 92 deposited so as to cover the patterned insulating film 13, a size of several hundred angstroms can be realized. Furthermore, since this structure can be realized by a normal optical exposure technique without using an exposure technique such as EB or FIB, the throughput can be improved.

【0024】また、微細バイポーラトランジスタでは、
エミッタ電極9の幅が微細であるために、エミッタ電極
9の断面積および表面積の減少が顕著となり、特に、高
周波で動作させた場合のエミッタ金属抵抗の増大と素子
の高周波特性の劣化が引き起こされるが、これに対して
は、本発明のバイポーラトランジスタでは、エミッタ電
極9の高さがその幅よりも大きい構造となるため、エミ
ッタ電極9の断面積と表面積を大きくすることができ、
そのような問題を解決でき、素子の高周波特性を改善で
きる。
In a fine bipolar transistor,
Since the width of the emitter electrode 9 is very small, the cross-sectional area and the surface area of the emitter electrode 9 are significantly reduced. In particular, when operated at a high frequency, the emitter metal resistance increases and the high-frequency characteristics of the element deteriorate. However, in contrast, the bipolar transistor of the present invention has a structure in which the height of the emitter electrode 9 is larger than its width, so that the cross-sectional area and the surface area of the emitter electrode 9 can be increased.
Such a problem can be solved and the high frequency characteristics of the element can be improved.

【0025】さらに、微細なエミッタ電極9の一部を頭
出しして、エミッタ電極9上に、さらに、第2のエミッ
タ電極19を形成することにより、大幅な電極金属部で
の引き出し部の抵抗の低減が期待でき、素子の大幅な高
周波特性の改善が可能となる。
Further, by locating a part of the fine emitter electrode 9 and forming the second emitter electrode 19 on the emitter electrode 9, the resistance of the lead portion at the electrode metal part is greatly increased. Can be expected, and the high-frequency characteristics of the element can be greatly improved.

【0026】また、本発明により製造される微細バイポ
ーラトランジスタ素子のエミッタ電極が接続された構成
は、エミッタ電極を配線用に充分に引き出す必要がなく
なり、よって、素子領域の面積低減と素子間配線の短縮
化が図れ、従って、本差動対構成のトランジスタを用い
て構成した回路の超高速動作が実現できる。
Further, the structure in which the emitter electrode of the micro-bipolar transistor element manufactured according to the present invention is connected does not require the emitter electrode to be drawn out sufficiently for wiring, so that the area of the element region can be reduced and the wiring between elements can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the length of the circuit, and to realize an ultra-high-speed operation of a circuit configured by using the transistor having the differential pair configuration.

【0027】[0027]

【実施例】次に本発明について、図面を参照して説明す
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, the present invention will be described with reference to the drawings.

【0028】図1および図2は、本発明の第1実施例の
バイポーラトランジスタの製造方法を示す図である。図
1および図2において、まず、プロトン注入を用いて、
素子間分離のためのイオン注入領域11を形成する。引
き続き、エミッタコンタクト層6上にパターニングされ
た絶縁膜13を形成し、エミッタコンタクト層6および
絶縁膜13を、全面覆うようにエミッタ電極金属92を
蒸着する〔図1(a)および図1(b)参照〕。この
際、絶縁膜13の側部にもエミッタ電極金属92が蒸着
されるように、エミッタ電極金属92の蒸着方法として
は、被覆性の良いスパッタ法を用いる。
FIGS. 1 and 2 show a method of manufacturing a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention. 1 and 2, first, using proton injection,
An ion implantation region 11 for element isolation is formed. Subsequently, a patterned insulating film 13 is formed on the emitter contact layer 6, and an emitter electrode metal 92 is deposited so as to cover the entire surface of the emitter contact layer 6 and the insulating film 13 [FIGS. 1 (a) and 1 (b)]. )reference〕. At this time, as a method of depositing the emitter electrode metal 92, a sputtering method with good coatability is used so that the emitter electrode metal 92 is also deposited on the side of the insulating film 13.

【0029】引き続き、蒸着したエミッタ電極金属92
を、異方性の強いドライエッチングにより加工して除去
する〔図1(c)参照〕。次に、エミッタ電極金属92
に対して絶縁膜13のエッチングレートが高くなるエッ
チング方法により、絶縁膜13のみを除去する〔図1
(d)参照〕。この工程により、パターニングされた絶
縁膜13の側部に沿って付着する、環状のエミッタ電極
91がエミッタコンタクト層6上に残される。
Subsequently, the deposited emitter electrode metal 92
Is removed by processing with strong anisotropic dry etching (see FIG. 1C). Next, the emitter electrode metal 92
In contrast, only the insulating film 13 is removed by an etching method that increases the etching rate of the insulating film 13 [FIG.
(D)]. By this step, the annular emitter electrode 91 adhered along the side of the patterned insulating film 13 is left on the emitter contact layer 6.

【0030】次に、この環状のエミッタ電極91をマス
クとして、エミッタコンタクト層6およびエミッタ層5
をエッチングしてベース層4を露出する〔図2(a)参
照〕。ここで、ベース電極8直下のコレクタ層をプロト
ンイオン注入により半絶縁化し、寄生容量低減のための
イオン注入領域12を形成して、ベース・コレクタ間容
量を低減するとともに、素子の真性領域を規定する。引
き続き、絶縁膜からなる側壁10を形成し〔図2(b)
参照〕、フォトレジスト14を用いて、リフトオフ法に
より、絶縁膜からなる側壁10に対して、セルファライ
ン的にベース電極8を形成する〔図2(c)参照〕。引
き続き、コレクタ層3をエッチングしてコレクタコンタ
クト層2を露出させ、コレクタ電極7を形成する〔図2
(d)参照〕。
Next, the emitter contact layer 6 and the emitter layer 5 are formed using the annular emitter electrode 91 as a mask.
Is etched to expose the base layer 4 (see FIG. 2A). Here, the collector layer immediately below the base electrode 8 is semi-insulated by proton ion implantation to form an ion implantation region 12 for reducing parasitic capacitance, thereby reducing the base-collector capacitance and defining the intrinsic region of the device. I do. Subsequently, a side wall 10 made of an insulating film is formed [FIG.
Then, the base electrode 8 is formed in a self-aligned manner on the side wall 10 made of the insulating film by the lift-off method using the photoresist 14 (see FIG. 2C). Subsequently, the collector layer 3 is etched to expose the collector contact layer 2, and a collector electrode 7 is formed [FIG.
(D)].

【0031】ここで、形成される環状のエミッタ電極9
1の幅は、パターニングされた絶縁膜13の厚さと、蒸
着するエミッタ電極金属92の厚さにより決定され、絶
縁膜13とエミッタ電極金属92の厚さを最適化するこ
とにより、環状のエミッタ電極91の幅は、数千オング
ストロームから数百オングストローム程度までにするこ
とが可能である。よって、従来の製造方法により製造さ
れた素子と比較すると、エミッタ長が同じ場合、トラン
ジスタの真性領域面積は、1/10以下に低減すること
ができる。よって、バイポーラトランジスタの各接合面
積CBE、CBCが、大幅に低減化され、高いfT 、fmax
が得られるようになり、素子の高周波特性の改善が図ら
れる。
Here, the formed annular emitter electrode 9 is formed.
The width of 1 is determined by the thickness of the patterned insulating film 13 and the thickness of the emitter electrode metal 92 to be deposited. By optimizing the thickness of the insulating film 13 and the emitter electrode metal 92, the annular emitter electrode The width of 91 can be on the order of several thousand angstroms to several hundred angstroms. Therefore, as compared with a device manufactured by a conventional manufacturing method, when the emitter length is the same, the area of the intrinsic region of the transistor can be reduced to 1/10 or less. Therefore, the junction areas C BE and C BC of the bipolar transistor are greatly reduced, and the high f T and f max
Can be obtained, and the high-frequency characteristics of the element can be improved.

【0032】図3(a)は、本発明の第1実施例により
製造されたHBTの上面図であり、図3(b)は側面図
である。微細な環状のエミッタ電極91が長方形の環状
に形成されており、環状のエミッタ電極91の向かい合
う2つの辺の直下が、トランジスタ真性領域となってい
る。ベース電極8は、環状のエミッタ電極91の内側に
も形成されており、2つのトランジスタ真性領域間で
の、ベース電流の一様化が図れる。
FIG. 3A is a top view of the HBT manufactured according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3B is a side view. A fine annular emitter electrode 91 is formed in a rectangular annular shape, and the transistor intrinsic region is located immediately below two opposing sides of the annular emitter electrode 91. The base electrode 8 is also formed inside the annular emitter electrode 91, so that the base current can be made uniform between the two transistor intrinsic regions.

【0033】図4は、本発明の第1実施例の製造方法に
より形成されるHBT素子の断面構造図である。図1お
よび図2に示される製造方法を用いると、形成された微
細なエミッタ電極9の形状は、その高さが幅よりもはる
かに大きい構造となる。これは、EBやFIB露光を用
いて、微細なフォトレジストパターンを形成しても、ア
スペクト比が高い(開口幅と比べて深さが深い)開口部
に、蒸着金属を均一に埋め込むことが困難であるため、
本実施例により形成できるようなエミッタ電極9の構造
を実現できない。また、エミッタ電極9の幅を微細化す
ると、エミッタ電極9の断面積が小さくなり、よって、
エミッタ電極9の引き出し方向への抵抗が上昇するが、
本実施例のエミッタ電極9の構造では、その幅に比して
高さを大きくできるため、エミッタ電極9の断面積を大
きくでき、よって、エミッタ電極9の引き出し抵抗の上
昇を抑制できる。
FIG. 4 is a sectional structural view of an HBT element formed by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention. When the manufacturing method shown in FIGS. 1 and 2 is used, the shape of the formed fine emitter electrode 9 has a structure in which the height is much larger than the width. This is because, even when a fine photoresist pattern is formed using EB or FIB exposure, it is difficult to uniformly embed a vapor-deposited metal in an opening having a high aspect ratio (a depth is larger than an opening width). Because
The structure of the emitter electrode 9 that can be formed by this embodiment cannot be realized. Further, when the width of the emitter electrode 9 is reduced, the cross-sectional area of the emitter electrode 9 is reduced, and
Although the resistance in the extraction direction of the emitter electrode 9 increases,
In the structure of the emitter electrode 9 according to the present embodiment, the height can be increased as compared with the width, so that the cross-sectional area of the emitter electrode 9 can be increased, and therefore, the rise of the extraction resistance of the emitter electrode 9 can be suppressed.

【0034】特に、トランジスタを高い周波数領域で使
用する場合、電流がエミッタ電極9の表面付近しか流れ
なくなり、エミッタ電極9の抵抗の増大を引き起こす
が、本実施例によるエミッタ電極9の構造では、その表
面積を大きくでき、よって、高い周波数領域でもエミッ
タ電極9の抵抗の上昇が抑制できる。
In particular, when the transistor is used in a high frequency region, the current flows only near the surface of the emitter electrode 9 and causes an increase in the resistance of the emitter electrode 9. In the structure of the emitter electrode 9 according to the present embodiment, The surface area can be increased, so that an increase in the resistance of the emitter electrode 9 can be suppressed even in a high frequency region.

【0035】図5は、本発明の第2実施例のバイポーラ
トランジスタの製造方法を示す図である。図5(b)
は、図5(a)の環状のエミッタ電極91の一部(破線
部の上下)を、除去したもので、環状のエミッタ電極9
1を形成した後、フォトレジストでパターニングして、
イオンミリングにより、この部分を除去し、引き続き、
セルファラインプロセスを施すことにより、図5(b)
のトランジスタ構造が実現できる。この場合において
も、図3のトランジスタ素子同様、ベース電極8は2本
のエミッタストライプ間にも形成されており、2つのト
ランジスタ真性領域間での、ベース電流の一様化が図ら
れる。
FIG. 5 is a diagram showing a method of manufacturing a bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 5 (b)
FIG. 5A is a view in which a part (upper and lower portions of a broken line) of the annular emitter electrode 91 in FIG.
After forming 1, pattern with photoresist
This part is removed by ion milling,
By performing the self-alignment process, FIG.
Transistor structure can be realized. Also in this case, similarly to the transistor element of FIG. 3, the base electrode 8 is also formed between the two emitter stripes, so that the base current is uniform between the two transistor intrinsic regions.

【0036】図6は、本発明の第3実施例のバイポーラ
トランジスタの製造方法を示す図である。本実施例で
は、素子間分離のためのイオン注入領域11に、プロト
ンイオンを注入したときに、素子間分離のためのイオン
注入がされていない領域15を2つ設け、その2つの素
子間分離のためのイオン注入がされていない領域15に
跨るように、環状のエミッタ電極91を形成する。その
後、第2実施例で説明した方法と同様に、環状のエミッ
タ電極91の一部を除去し、引き続き、セルファライン
的に素子形成を行う。
FIG. 6 is a view showing a method of manufacturing a bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention. In the present embodiment, when proton ions are implanted into the ion implantation region 11 for device isolation, two regions 15 where no ion implantation for device isolation is performed are provided. An annular emitter electrode 91 is formed so as to straddle the region 15 where no ion implantation has been performed. Thereafter, similarly to the method described in the second embodiment, a part of the annular emitter electrode 91 is removed, and the device is formed in a self-aligned manner.

【0037】この製造方法では、2個の対称な微細エミ
ッタHBTを形成することができ、環状のエミッタ電極
91の形成工程時に、絶縁膜13とエミッタ電極金属9
2の成膜と加工方法の均一性を充分に向上させることに
より、各素子の微細なエミッタ電極9のサイズを高均一
化することができ、従って、2つの素子間の特性の高均
一化ができる。
In this manufacturing method, two symmetrical fine emitters HBT can be formed, and the insulating film 13 and the emitter electrode metal 9 are formed during the step of forming the annular emitter electrode 91.
By sufficiently improving the uniformity of the film formation and processing method of No. 2, the size of the fine emitter electrode 9 of each element can be made highly uniform, so that the characteristics between the two elements can be made highly uniform. it can.

【0038】図7は、本発明の第3実施例のバイポーラ
トランジスタの製造方法により製造された複数のトラン
ジスタ対を示す図である。図7において、素子間分離の
ためのプロトンイオン注入時に、複数のイオン注入され
ていない領域15を設け、その上に環状のエミッタ電極
91を形成し〔図7(a)参照〕、環状のエミッタ電極
91の一部を除去し、第1実施例と同様な製造方法を用
いて、セルファラインプロセスにより素子を製造する。
この製造方法により、図7(b)のように2個ずつ対称
な複数の微細エミッタHBT素子を、一様に形成するこ
とができる。よって、本実施例は、微細HBT素子によ
る集積回路、特に、差動対を含む超高速ディジタル回路
やゲートアレイを形成する場合に適している。
FIG. 7 is a view showing a plurality of transistor pairs manufactured by the method for manufacturing a bipolar transistor according to the third embodiment of the present invention. In FIG. 7, a plurality of non-ion-implanted regions 15 are provided at the time of proton ion implantation for element isolation, and an annular emitter electrode 91 is formed thereon (see FIG. 7A). A part of the electrode 91 is removed, and an element is manufactured by a self-alignment process using the same manufacturing method as in the first embodiment.
According to this manufacturing method, a plurality of fine emitter HBT elements symmetrical two by two can be formed uniformly as shown in FIG. 7B. Therefore, this embodiment is suitable for forming an integrated circuit using a fine HBT element, particularly, an ultra-high-speed digital circuit including a differential pair or a gate array.

【0039】図8は、本発明の第4実施例のバイポーラ
トランジスタの製造方法を示す図である。図8(a)に
おいて、素子間分離のためのプロトンイオン注入時に、
2つのイオン注入がされていない領域15を設け、環状
のエミッタ電極91を形成する。引き続き、環状のエミ
ッタ電極91の1つの辺を除去し、2個の微細エミッタ
HBT素子をセルファライン的に形成する。この構造
は、2つの素子のエミッタ電極が接続された構造であ
り、図8(b)のトランジスタ差動対の回路構成と同じ
となる。ところで、従来は、差動対を形成する場合、2
つのHBT素子を形成し、そのエミッタ電極同士を後か
ら配線で接続する方法が一般的であったが、これは、各
素子のエミッタ引き出し電極を充分な長さで引き出し、
接続するため、その分素子サイズが大きくなり、また、
配線長が長くなっていた。ところが、本実施例では、素
子の真性領域の極近くで、しかも、短い配線長で2つの
素子のエミッタ電極同士を接続することが可能となるた
め、2つの素子を後から配線で接続する場合と比較し
て、トランジスタのサイズを小さくでき、しかも、配線
長の短縮化が可能となる。この製造方法により形成され
るトランジスタ差動対は、差動増幅器等のアナログ応用
や、エミッタ結合ロジック(ECL)等のディジタル応
用に最適である。
FIG. 8 is a view showing a method of manufacturing a bipolar transistor according to a fourth embodiment of the present invention. In FIG. 8A, at the time of proton ion implantation for element isolation,
Two regions 15 where no ions are implanted are provided, and an annular emitter electrode 91 is formed. Subsequently, one side of the annular emitter electrode 91 is removed, and two fine emitter HBT elements are formed in a self-aligned manner. This structure is a structure in which the emitter electrodes of two elements are connected, and has the same circuit configuration as the transistor differential pair in FIG. By the way, conventionally, when forming a differential pair, 2
It was common to form two HBT elements and connect their emitter electrodes to each other later by wiring. However, this method involves extracting an emitter extraction electrode of each element with a sufficient length,
Because of the connection, the element size increases accordingly,
The wiring length was long. However, in the present embodiment, it is possible to connect the emitter electrodes of the two elements very close to the intrinsic region of the element and with a short wiring length. The size of the transistor can be reduced, and the wiring length can be reduced. The transistor differential pair formed by this manufacturing method is most suitable for analog applications such as a differential amplifier and digital applications such as an emitter coupled logic (ECL).

【0040】この構成により、微細エミッタ化により得
られる素子の優れた高周波特性と、配線の短縮化による
素子のコンパクトなレイアウトおよび配線での伝搬遅延
の短縮化が図られ、よって、差動増幅器の高利得・広帯
域化や、ECL構成のフリップフロップ(F/F)回路
の超高速動作が実現できるようになる。
With this configuration, excellent high-frequency characteristics of the element obtained by making the emitter fine can be achieved, a compact layout of the element can be achieved by shortening the wiring, and the propagation delay in the wiring can be shortened. It is possible to realize a high gain and a wide band and an ultra-high-speed operation of a flip-flop (F / F) circuit having an ECL configuration.

【0041】図9は、本発明の第5実施例のバイポーラ
トランジスタの製造方法を示す図である。図9(a)
は、図4に示されたHBT素子上に平坦化用フォトレジ
スト16を全面に塗布した断面図である。引き続き、プ
ラズマエッチングを用いて、平坦化用フォトレジスト1
6をエッチングバックし、エミッタ電極9の一部を頭出
しする〔図9(b)参照〕。その後、パターニングされ
たフォトレジスト18を用いて、エミッタ電極9上に、
第2のエミッタ電極19を形成する〔図9(c),
(d)参照〕。このようなエミッタ電極9および第2の
エミッタ電極19の構成を取ることにより、エミッタ電
極9の引き出し方向での抵抗を大幅に低減できる。本実
施例により製造されたバイポーラトランジスタ素子のエ
ミッタ電極9は、微細化とともにそのエミッタ電極9の
断面積を大きくでき、従って、エミッタ抵抗を低減でき
るという長所をさらに大幅に向上できる。また、高いエ
ミッタ電極9上に第2のエミッタ電極19が形成できる
ため、エミッタ電極9上に張り出した第2のエミッタ電
極19とベース電極8との距離は大きくでき、素子のC
BEを大きくする心配はない。よって、素子の大幅な高周
波動作化が可能になる。ここで、本実施例では、すべて
エミッタトップ型のバイポーラトランジスタを用いて説
明しているが、本発明の製造方法および構造による効果
は、コレクタトップ型のバイポーラトランジスタにおい
ても同様である。
FIG. 9 shows a method of manufacturing a bipolar transistor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 9 (a)
FIG. 5 is a cross-sectional view in which a flattening photoresist 16 is applied on the entire surface of the HBT element shown in FIG. Subsequently, the photoresist 1 for planarization is
6 is etched back to locate a part of the emitter electrode 9 (see FIG. 9B). Then, using the patterned photoresist 18,
A second emitter electrode 19 is formed (FIG. 9C,
(D)]. By adopting such a configuration of the emitter electrode 9 and the second emitter electrode 19, the resistance of the emitter electrode 9 in the lead-out direction can be significantly reduced. The emitter electrode 9 of the bipolar transistor element manufactured according to the present embodiment can be made smaller and the cross-sectional area of the emitter electrode 9 can be increased, so that the advantage that the emitter resistance can be reduced can be further greatly improved. Further, since the second emitter electrode 19 can be formed on the high emitter electrode 9, the distance between the second emitter electrode 19 projecting on the emitter electrode 9 and the base electrode 8 can be increased, and the C
Don't worry about increasing BE . Therefore, the device can be operated at a significantly high frequency. Here, in this embodiment, all the explanations are made using the emitter-top type bipolar transistor. However, the effects of the manufacturing method and structure of the present invention are the same for the collector-top type bipolar transistor.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上説明したように、本発明により、従
来技術では実現できなかったサイズでの微細エミッタ電
極の製造が可能となり、この微細エミッタ電極を用いて
製造したHBT素子は、接合容量CBE、CBCの大幅な低
減が図られ、従って、トランジスタの高周波特性が向上
されるという効果を有する。また、本発明により製造し
たHBT素子の微細エミッタ電極は、その幅に対して高
さが充分大きい形状にできるため、エミッタ電極の断面
積と表面積を大きくでき、よって、エミッタ電極の引き
出し方向の抵抗を低減でき、さらに、高周波動作時のエ
ミッタ抵抗の増大を抑制できるという効果を有する。さ
らに、本発明の製造方法によるHBT差動対では、素子
の微細化と素子間配線の短縮化が図れ、従って、本差動
対構成のトランジスタを用いて構成した回路の超高速動
作が実現できるという効果を有する。また、本発明によ
り製造された微細なエミッタ電極上に幅の広い第2のエ
ミッタ電極を設けた構成のトランジスタでは、エミッタ
電極の引き出し方向での抵抗の大幅な低減とベース電極
との間にできる容量の低減化が同時に図られるため、素
子の一層の高周波動作が可能という効果を有する。
As described above, according to the present invention, it is possible to manufacture a fine emitter electrode with a size that cannot be realized by the conventional technology. The HBT element manufactured using this fine emitter electrode has a junction capacitance C BE and CBC are greatly reduced, and thus, the high frequency characteristics of the transistor are improved. Further, the fine emitter electrode of the HBT element manufactured according to the present invention can have a shape whose height is sufficiently large with respect to its width, so that the cross-sectional area and surface area of the emitter electrode can be increased. , And an increase in emitter resistance during high-frequency operation can be suppressed. Furthermore, in the HBT differential pair according to the manufacturing method of the present invention, miniaturization of elements and shortening of inter-element wiring can be achieved, and therefore, ultrahigh-speed operation of a circuit configured using the transistors of the differential pair configuration can be realized. It has the effect of. Further, in a transistor having a structure in which a wide second emitter electrode is provided on a fine emitter electrode manufactured according to the present invention, a large reduction in resistance in the direction in which the emitter electrode is drawn out can be achieved between the base electrode and the base electrode. Since the capacitance can be reduced at the same time, there is an effect that the element can be operated at a higher frequency.

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

【図1】本発明の第1実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法の一部を示す図である。
FIG. 1 is a view showing a part of a method for manufacturing a bipolar transistor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第1実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法の残りの部分を示す図である。
FIG. 2 is a view showing the remaining part of the method for manufacturing the bipolar transistor according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1実施例により製造されたバイポー
ラトランジスタを示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating a bipolar transistor manufactured according to a first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第1実施例の製造方法により形成され
たバイポーラトランジスタの断面構造図である。
FIG. 4 is a sectional structural view of a bipolar transistor formed by the manufacturing method according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a method for manufacturing a bipolar transistor according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a method for manufacturing a bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第3実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法により製造された複数のトランジスタ対を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a plurality of transistor pairs manufactured by a method for manufacturing a bipolar transistor according to a third embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第4実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a method for manufacturing a bipolar transistor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第5実施例のバイポーラトランジスタ
の製造方法を示す図である。
FIG. 9 is a view illustrating a method of manufacturing a bipolar transistor according to a fifth embodiment of the present invention.

【図10】従来のHBTの製造方法を示す図である。FIG. 10 is a view showing a conventional method of manufacturing an HBT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体基板 2 コレクタコンタクト層 3 コレクタ層 4 ベース層 5 エミッタ層 6 エミッタコンタクト層 7 コレクタ電極 8 ベース電極 9 エミッタ電極 91 環状のエミッタ電極 92 エミッタ電極金属 10 側壁 11 素子間分離のためのイオン注入領域 12 寄生容量低減のためのイオン注入領域 13 絶縁膜 14 フォトレジスト 15 素子間分離のためのイオン注入がされていない領
域 16 平坦化用フォトレジスト 18 フォトレジスト 19 第2のエミッタ電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor substrate 2 Collector contact layer 3 Collector layer 4 Base layer 5 Emitter layer 6 Emitter contact layer 7 Collector electrode 8 Base electrode 9 Emitter electrode 91 Annular emitter electrode 92 Emitter electrode metal 10 Side wall 11 Ion implantation region for element isolation REFERENCE SIGNS LIST 12 Ion implantation region for reducing parasitic capacitance 13 Insulating film 14 Photoresist 15 Non-ion-implanted region for device isolation 16 Planarization photoresist 18 Photoresist 19 Second emitter electrode

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】半導体基板上にコレクタコンタクト層、前
記コレクタコンタクト層上にコレクタ層とコレクタ電
極、前記コレクタ層上にベース層、前記ベース層上にエ
ミッタ層とベース電極、前記エミッタ層上にエミッタコ
ンタクト層、前記エミッタコンタクト層上にエミッタ電
極が少なくとも形成されている構造の微細なエミッタの
バイポーラトランジスタにおいて、 前記エミッタ電極の高さがエミッタ電極の幅よりも大き
く、前記エミッタコンタクト層、エミッタ層、コレクタ
層の幅がエミッタ電極の幅とほぼ同じであり、前記エミ
ッタ電極、エミッタコンタクト層、エミッタ層の側部に
絶縁膜からなる側壁を備え、トランジスタ領域の周囲に
素子間分離のためのイオン注入領域を備えることを特徴
とするバイポーラトランジスタ。
1. A collector contact layer on a semiconductor substrate, a collector layer and a collector electrode on the collector contact layer, a base layer on the collector layer, an emitter layer and a base electrode on the base layer, and an emitter on the emitter layer. contact layer, the fine emitter of the bipolar transistor structure in which the emitter electrode in the emitter contact layer is formed at least, larger than the width of the height emitter electrode of the emitter electrode
And the emitter contact layer, the emitter layer, and the collector
The width of the layer is almost the same as the width of the emitter electrode,
On the side of the emitter electrode, emitter contact layer and emitter layer
Equipped with sidewalls made of insulating film, around the transistor region
A bipolar transistor comprising an ion implantation region for element isolation .
【請求項2】半導体基板上にコレクタコンタクト層、コ
レクタ層、ベース層、エミッタ層、および、エミッタコ
ンタクト層を少なくとも有する半導体層を形成する工程
と、イオン注入を用いて一部の半導体層を半絶縁化し素
子間分離のためのイオン注入領域を形成する工程と、前
記エミッタコンタクト層上にパターニングされた絶縁膜
を形成し、エミッタ電極金属を蒸着し、異方性ドライエ
ッチングを用いて前記エミッタ電極金属を環状のエミッ
タ電極に加工して除去する工程と、前記絶縁膜を前記環
状のエミッタ電極に対して選択比の取れるエッチングを
用いて除去する工程と、前記エミッタコンタクト層上に
前記絶縁膜の外周の側部に残された前記環状のエミッタ
電極をマスクとして用い、前記エミッタコンタクト層お
よび前記エミッタ層をエッチングしてベース層を露出す
る工程と、前記環状のエミッタ電極、前記エミッタコン
タクト層、および、前記エミッタ層の側部に絶縁膜から
なる側壁を形成する工程と、パターニングされたフォト
レジストを用いて絶縁膜からなる前記側壁に対してセル
ファライン的にベース電極を蒸着する工程とを少なくと
も含むことを特徴とする、バイポーラトランジスタの製
造方法。
2. A step of forming a collector contact layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, and a semiconductor layer having at least an emitter contact layer on a semiconductor substrate, and partially omitting a part of the semiconductor layer by ion implantation. Forming an ion-implanted region for insulation and isolation between elements, forming a patterned insulating film on the emitter contact layer, depositing an emitter electrode metal, and using anisotropic dry etching to form the emitter electrode. Processing the metal into an annular emitter electrode and removing the same; removing the insulating film using etching capable of obtaining a selectivity with respect to the annular emitter electrode; and removing the insulating film on the emitter contact layer. Using the annular emitter electrode left on the outer peripheral side as a mask, the emitter contact layer and the emitter Exposing the base layer, etching the annular emitter electrode, the emitter contact layer, and forming a sidewall made of an insulating film on a side of the emitter layer, using a patterned photoresist. And e. Depositing a base electrode in a self-aligning manner on the side wall made of an insulating film.
【請求項3】半導体基板上にコレクタコンタクト層、コ
レクタ層、ベース層、エミッタ層、および、エミッタコ
ンタクト層を少なくとも有する半導体層を形成する工程
と、イオン注入を用いて一部の半導体層を半絶縁化し素
子間分離のためのイオン注入領域を形成する工程と、前
記エミッタコンタクト層上にパターニングされた絶縁膜
を形成し、エミッタ電極金属を蒸着し、異方性ドライエ
ッチングを用いて前記エミッタ電極金属を環状のエミッ
タ電極に加工して除去する工程と、前記絶縁膜を前記環
状のエミッタ電極に対して選択比の取れるエッチングを
用いて除去する工程と、前記エミッタコンタクト層上に
前記絶縁膜の外周の側部に残された前記環状のエミッタ
電極の一部をエッチング除去して2個のエミッタ電極を
形成する工程と、前記2個のエミッタ電極をマスクとし
て用い、前記エミッタコンタクト層および前記エミッタ
層をエッチングしてベース層を露出する工程と、前記2
個のエミッタ電極、前記エミッタコンタクト層、およ
び、前記エミッタ層の側部に絶縁膜からなる側壁を形成
する工程と、パターニングされたフォトレジストを用い
て絶縁膜からなる前記側壁に対してセルファライン的に
ベース電極を蒸着する工程とを少なくとも含むことを特
徴とする、バイポーラトランジスタの製造方法。
3. A step of forming a collector contact layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, and a semiconductor layer having at least an emitter contact layer on a semiconductor substrate, and partially removing the semiconductor layer by ion implantation. Forming an ion-implanted region for insulation and isolation between elements, forming a patterned insulating film on the emitter contact layer, depositing an emitter electrode metal, and using anisotropic dry etching to form the emitter electrode. Processing the metal into an annular emitter electrode and removing the same; removing the insulating film using etching capable of obtaining a selectivity with respect to the annular emitter electrode; and removing the insulating film on the emitter contact layer. A step of forming two emitter electrodes by etching away a part of the annular emitter electrode left on the outer peripheral side; Using serial two emitter electrode as a mask to expose the base layer by etching the emitter contact layer and the emitter layer, the 2
Forming a side wall made of an insulating film on the side of the emitter electrode, the emitter contact layer, and the emitter layer; and forming a self-aligned side wall on the side wall made of the insulating film using a patterned photoresist. And a step of depositing a base electrode on the bipolar transistor.
【請求項4】半導体基板上にコレクタコンタクト層、コ
レクタ層、ベース層、エミッタ層、および、エミッタコ
ンタクト層を少なくとも有する半導体層を形成する工程
と、少なくとも2個以上の素子間分離のためのイオン注
入がされていない領域をつくる工程と、前記少なくとも
2個以上の素子間分離のためのイオン注入がされていな
い領域上にパターニングされた絶縁膜を形成し、エミッ
タ電極金属を蒸着し、異方性ドライエッチングを用いて
前記エミッタ電極金属を環状のエミッタ電極に加工して
除去する工程と、前記絶縁膜を前記環状のエミッタ電極
に対して選択比の取れるエッチングを用いて除去する工
程と、前記エミッタコンタクト層上に前記絶縁膜の外周
の側部に残された前記環状のエミッタ電極の一部をエッ
チング除去して少なくとも2個以上のエミッタ電極を形
成する工程と、前記少なくとも2個以上のエミッタ電極
をマスクとして用い、前記エミッタコンタクト層および
前記エミッタ層をエッチングしてベース層を露出する工
程と、前記少なくとも2個以上のエミッタ電極、前記エ
ミッタコンタクト層、および、前記エミッタ層の側部に
絶縁膜からなる側壁を形成する工程と、前記少なくとも
2個以上の素子間分離のためのイオン注入がされていな
い領域に、パターニングされたフォトレジストを用い
て、絶縁膜からなる前記側壁に対してセルファライン的
にベース電極を形成する工程とを少なくとも含むことを
特徴とする、バイポーラトランジスタの製造方法。
4. A step of forming a collector contact layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, and a semiconductor layer having at least an emitter contact layer on a semiconductor substrate, and ions for separating at least two or more elements. Forming a non-implanted region; forming a patterned insulating film on the non-implanted region for separating at least two or more elements; depositing an emitter electrode metal; Removing the emitter electrode metal by processing into an annular emitter electrode using reactive dry etching, and removing the insulating film using etching capable of obtaining a selectivity with respect to the annular emitter electrode; small portions of said annular emitter electrode left on the outer peripheral side of the insulating film to the emitter contact layer is etched away Forming a Kutomo two or more emitter electrode, a step of exposing the base layer by the use of at least two or more emitter electrode as a mask, etching the emitter contact layer and the emitter layer, at least 2 more than five emitter electrodes, the emitter contact layer, and forming a sidewall made of an insulating film on the side of the emitter layer, the non-ion implantation for separating between at least two device regions Forming a base electrode in a self-aligned manner on the side wall made of an insulating film using a patterned photoresist.
【請求項5】半導体基板上にコレクタコンタクト層、コ
レクタ層、ベース層、エミッタ層、および、エミッタコ
ンタクト層を少なくとも有する半導体層を形成する工程
と、イオン注入を用いて一部の半導体層を半絶縁化し素
子間分離のためのイオン注入領域を形成する工程と、前
記エミッタコンタクト層上にパターニングされた絶縁膜
を形成し、エミッタ電極金属を蒸着し、異方性ドライエ
ッチングを用いて前記エミッタ電極金属を環状のエミッ
タ電極に加工して除去する工程と、前記絶縁膜を前記エ
ミッタ電極に対して選択比の取れるエッチングを用いて
除去する工程と、前記エミッタコンタクト層上に前記絶
縁膜の外周の側部に残された前記エミッタ電極をマスク
として用い、前記エミッタコンタクト層および前記エミ
ッタ層をエッチングしてベース層を露出する工程と、前
記エミッタ電極、前記エミッタコンタクト層、および、
前記エミッタ層の側部に絶縁膜からなる側壁を形成する
工程と、パターニングされたフォトレジストを用いて絶
縁膜からなる前記側壁に対してセルファライン的にベー
ス電極を蒸着する工程と、ウエハ全面に平坦化用フォト
レジストを形成し、前記平坦化用フォトレジストを加工
して前記エミッタ電極の少なくとも一部を露出させる工
程と、前記エミッタ電極の少なくとも一部の領域を被覆
するように第2のエミッタ電極を形成する工程を少なく
とも含むことを特徴とする、バイポーラトランジスタの
製造方法。
5. A step of forming a collector contact layer, a collector layer, a base layer, an emitter layer, and a semiconductor layer having at least an emitter contact layer on a semiconductor substrate, and partially omitting a part of the semiconductor layer by ion implantation. Forming an ion-implanted region for insulation and isolation between elements, forming a patterned insulating film on the emitter contact layer, depositing an emitter electrode metal, and using anisotropic dry etching to form the emitter electrode. Ring the metal
Removing processed into data electrode, remaining on the insulating film and removing by etching can take a selectivity with respect to the emitter electrode, the sides of the outer periphery of the insulating film on the emitter contact layer Using the formed emitter electrode as a mask, etching the emitter contact layer and the emitter layer to expose a base layer; and forming the emitter electrode, the emitter contact layer, and
Forming a sidewall made of an insulating film on a side portion of the emitter layer; depositing a base electrode in a self-aligned manner on the sidewall made of an insulating film using a patterned photoresist; Forming a planarizing photoresist and processing the planarizing photoresist to expose at least a portion of the emitter electrode; and a second emitter configured to cover at least a region of the emitter electrode. A method for manufacturing a bipolar transistor, comprising at least a step of forming an electrode.
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