(57)【要約】【課題】バイポーラトランジスタのベース抵抗が上昇することを抑制する。【解決手段】ベース層ＢＳＥは、第２導電型の第１層ＢＳＥ１と、第２層ＢＳＥ２を有している。第２層ＢＳＥ２は、第１層上に位置していて第１層とは組成が異なる。そして厚さ方向において、ベース引出電極ＢＩＣとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度よりも高い。また、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第１導電型の不純物濃度よりも低い。【選択図】図２
2014027107.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導電型のコレクタ層と、
前記コレクタ層の表層の一部に形成された素子分離膜と、
前記素子分離膜に隣接する前記コレクタ層の表層に形成されており、第２導電型のベース層と、
前記ベース層の一部上から前記素子分離膜上まで形成されており、前記ベース層に接続している、第２導電型の半導体層からなるベース引出電極と、
前記ベース層のうち前記ベース引出電極とは異なる部分に接続しており、第１導電型のエミッタ層と、
を備え、
前記ベース層は、第２導電型の第１層と、前記第１層上に位置していて前記第１層とは組成が異なる第２層とを有し、
厚さ方向において、
前記ベース引出電極と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度は、前記エミッタ層と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度よりも高く、
前記エミッタ層と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度は、前記エミッタ層と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第１導電型の不純物濃度よりも低い半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ベース引出電極と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度の厚さ方向の濃度プロファイルは、界面以外の部分に極大値を有している半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ベース引出電極と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度の厚さ方向の濃度プロファイルは、前記ベース引出電極における第２導電型の不純物濃度よりも高い領域を有している半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記ベース引出電極と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度の厚さ方向の濃度プロファイルは、前記第２層と前記第１層の界面において最低値をとる半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
前記第１層はＳｉＧｅ層であり、前記第２層、前記ベース引出電極、及び前記エミッタ層はシリコン層である半導体装置。
【請求項６】
請求項５に記載の半導体装置において、
前記第１層はＣを含有している半導体装置。
【請求項７】
第１導電型のコレクタ層を形成すると共に、前記コレクタ層の表層の一部に素子分離膜を形成する工程と、
前記素子分離膜に隣接する前記コレクタ層の表層に、第２導電型のベース層を形成する工程と、
前記ベース層の一部上及び前記素子分離膜上に、第２導電型の半導体層からなっていて前記ベース層に接続するベース引出電極を形成する工程と、
前記ベース層のうち前記ベース引出電極が接していない部分の上に、第１導電型のエミッタ層を形成する工程と、
前記ベース層、前記ベース引出電極、及び前記エミッタ層を熱処理する工程と、
を備え、
前記ベース層を形成する工程は、
第２導電型の第１層を形成する工程と、
前記第１層上に、前記第１層とは組成が異なっており、かつ第２導電型層を有する第２層を形成する工程と、
を有する半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記熱処理の後、厚さ方向において、
前記ベース引出電極と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度は、前記エミッタ層と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度よりも高く、
前記エミッタ層と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第２導電型の不純物濃度は、前記エミッタ層と前記ベース層の接続部分における前記第２層の第１導電型の不純物濃度よりも低い半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２層を形成する工程において、前記第２導電型層を、前記第２層の表面に位置しないようにする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２層を形成する工程の後、かつ前記熱処理の前において、前記第２導電型層は、厚さ方向の不純物濃度のプロファイルにおいて、前記第１層との界面以外に極大値を有している半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置及び半導体装置の製造方法に関し、特にバイポーラトランジスタを有する半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バイポーラトランジスタを有する半導体装置の用途の一つに、通信がある。このような用途において、バイポーラトランジスタに求められる特性の一つに、遮断周波数及び最大発振周波数を高くすることがある。遮断周波数及び最大発振周波数を高くするためには、エミッタ・コレクタ間の容量を小さくし、かつベース幅を狭くすれば良い。このため、バイポーラトランジスタでは、微細化によってエミッタ・コレクタ間の容量を小さくし、さらにベースの不純物濃度を濃くすることでベース幅を狭くしている。しかし、ベースの不純物濃度を濃くすると、ベースからエミッタに注入される少数キャリアが増加してしまう。この場合、バイポーラトランジスタの電流増幅率が低下してしまう。
【０００３】
このため、高速バイポーラトランジスタとして、ベース層にＳｉＧｅを用いたヘテロ接合型バイポーラトランジスタを用いることが検討されている（例えば特許文献１）。ＳｉＧｅは、バンドギャップがＳｉよりも小さいため、ベースからエミッタへの正孔のエネルギー障壁を大きくすることができる。このため、ベースからエミッタに注入される少数キャリアを少なくすることができ、これによってバイポーラトランジスタの電流増幅率の低下を抑制できる。
【０００４】
特許文献１において、ベースは、ベース引出電極を介してコンタクトに接続されている。ベース引出電極は、不純物を導入した多結晶シリコン膜によって形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１１２９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明者は、ベース層に、不純物が最初から導入されている第１層と、この第１層上に形成された第２層を設けることを検討した。第２層は、第１層とエミッタ層とのバッファとして機能する。そして第２層には、ベース幅を狭くするために、成膜時に不純物を導入しないことを考えた。しかしこのようにすると、第１層やベース引出電極から第２層に拡散する不純物が少ないために、ベース抵抗が上昇することが分かった。
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
一実施の形態によれば、第２導電型のベース層上には、ベース引出電極及びエミッタ層が形成されている。ベース引出電極は、第２導電型の半導体層から構成されており、エミッタ層は、第１導電型である。ベース引出電極及びエミッタ層は、互いに異なる位置でベース層に接続している。ベース層は、第２導電型の第１層と、第１層上に位置していて第１層とは組成が異なる第２層とを有している。厚さ方向において、引出電極とベース層の接続部分における第２層の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層とベース層の接続部分における第２層の第２導電型の不純物濃度よりも高い。またエミッタ層とベース層の接続部分における第２層の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層とベース層の接続部分における前記第２層の第１導電型の不純物濃度よりも低い。
【発明の効果】
【０００８】
前記一実施の形態によれば、バイポーラトランジスタのベース抵抗が上昇することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態に係る半導体装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１のうち点線で囲んでいる領域を拡大した図である。
【図３】図１のＸ１−Ｘ１´断面における不純物濃度プロファイルを示す図である。
【図４】図１のＸ２−Ｘ２´断面における不純物濃度プロファイルを示す図である。
【図５】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図６】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図７】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図８】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図９】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１０】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１１】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１２】半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図１３】熱処理前におけるベース層の不純物濃度のプロファイルを示す図である。
【図１４】熱処理前におけるベース層の不純物濃度のプロファイルを示す図である。
【図１５】第２の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図１６】第２の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図１７】第３の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図１８】第３の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図１９】第４の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図２０】第４の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図２１】第４の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図２２】第４の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図２３】第５の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【図２４】第５の実施形態におけるベース層の濃度プロファイルを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る半導体装置ＳＤの構成を示す断面図である。半導体装置ＳＤは、バイポーラトランジスタを有している。このバイポーラトランジスタは、コレクタ層ＣＯＬ、素子分離膜ＩＳＥ、ベース層ＢＳＥ、ベース引出電極ＢＩＣ、及びエミッタ層ＥＭＩを備えている。コレクタ層ＣＯＬは、第１導電型である。素子分離膜ＩＳＥは、コレクタ層ＣＯＬの表層の一部に形成されている。ベース層ＢＳＥは、コレクタ層ＣＯＬのうち素子分離膜ＩＳＥに隣接する部分の表層に形成されており、第２導電型である。ベース引出電極ＢＩＣは、ベース層ＢＳＥの一部の上から素子分離膜ＩＳＥの上まで形成されており、ベース層ＢＳＥに接続している。ベース引出電極ＢＩＣは、第２導電型の半導体層から形成されている。エミッタ層ＥＭＩは、ベース層ＢＳＥのうちベース引出電極ＢＩＣとは異なる部分に接続しており、第１導電型である。
【００１２】
ベース層ＢＳＥは、第２導電型の第１層ＢＳＥ１と、第２層ＢＳＥ２を有している。第２層ＢＳＥ２は、第１層上に位置していて第１層とは組成が異なる。そして厚さ方向において、ベース引出電極ＢＩＣとベース層ＢＳＥの接続部分（すなわち図１のＸ２−Ｘ２´断面）における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分（すなわち図１のＸ１−Ｘ１´断面）における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度よりも高い。また、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分（すなわち図１のＸ１−Ｘ１´断面）における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分（すなわち図１のＸ１−Ｘ１´断面）における第２層ＢＳＥ２の第１導電型の不純物濃度よりも低い。ここで厚さ方向とは、図１における上下の方向をさす。以下、詳細に説明する。
【００１３】
なお、以下の説明において、第１導電型はＮ型であり、第２導電型はＰ型であるとする。ただし、第１導電型はＰ型であり、第２導電型はＮ型であっても良い。
【００１４】
本実施形態において、バイポーラトランジスタは、Ｐ型の基板ＳＵＢを用いて形成されている。基板ＳＵＢは、例えばＰ型のシリコン基板である。コレクタ層ＣＯＬは、基板ＳＵＢ上にエピタキシャル成長した層である。コレクタ層ＣＯＬは、例えばＮ型のシリコン層である。なお、コレクタＣＯＬは、基板ＳＵＢをＮ型不純物のイオン注入により形成したＮ型ウエルにすることも出来る。
【００１５】
コレクタ層ＣＯＬの表層には、素子分離膜ＩＳＥが形成されている。素子分離膜ＩＳＥは、例えば酸化シリコン膜であり、トレンチアイソレーション法、又はＬＯＣＯＳ酸化法により形成されている。素子分離膜ＩＳＥは、コレクタ層ＣＯＬのうちベース層ＢＳＥが形成されるべき領域には形成されていない。平面視において、素子分離膜ＩＳＥは、例えば開口を有している。そしてこの開口内に、ベース層ＢＳＥが形成されている。
【００１６】
コレクタ層ＣＯＬのうちベース層ＢＳＥが形成されている領域には、凹部が形成されている。そしてベース層ＢＳＥは、この凹部内にＭＯＣＶＤ法による選択成長により成膜されている。ベース層ＢＳＥは、例えばＳｉＧｅ層である。このＳｉＧｅ層は、Ｃを含有しているのが好ましい。この場合、ＳｉＧｅ層の不純物が拡散することを抑制できる。このため、ベース層ＢＳＥの不純物濃度を高くし、かつ、ベース層ＢＳＥの幅（図１では上下方向の長さ）を狭くすることができる。なお、ベース層ＢＳＥの構造の詳細については、後述する。
【００１７】
素子分離膜ＩＳＥ上には、絶縁膜ＩＬ１が形成されている。絶縁膜ＩＬ１は、例えば酸化シリコン膜である。本図に示す例において、絶縁膜ＩＬ１は、素子分離膜ＩＳＥのうちベース層ＢＳＥに近い部分には形成されていない。
【００１８】
ベース引出電極ＢＩＣは、ベース層ＢＳＥのうち素子分離膜ＩＳＥに近い部分の上、素子分離膜ＩＳＥのうち絶縁膜ＩＬ１に覆われていない部分、及び絶縁膜ＩＬ１の上に連続して形成されている。ベース引出電極ＢＩＣは、例えばＰ型の不純物が導入されたポリシリコン膜である。そして、ベース引出電極ＢＩＣは、絶縁膜ＩＬ２によって覆われている。絶縁膜ＩＬ２は、例えば酸化シリコン膜である。
【００１９】
エミッタ層ＥＭＩは、ベース層ＢＳＥのうちベース引出電極ＢＩＣに接続していない部分に接続している。例えば、平面視において、ベース引出電極ＢＩＣは、ベース層ＢＳＥの縁に接続している。そしてエミッタ層ＥＭＩは、ベース層ＢＳＥの中央部に接続している。なお、図１の断面図において、エミッタ層ＥＭＩとベース引出電極ＢＩＣの間には、絶縁膜ＩＬ２が位置している。このため、エミッタ層ＥＭＩとベース引出電極ＢＩＣは互いに接していない。エミッタ層ＥＭＩは、例えばＮ型不純物がドープされたポリシリコン膜である。
【００２０】
コレクタ層ＣＯＬ上、絶縁膜ＩＬ２上、及びエミッタ層ＥＭＩ上には、層間絶縁膜ＩＩＬが形成されている。層間絶縁膜ＩＩＬは、例えば酸化シリコン膜である。層間絶縁膜ＩＩＬには、コレクタコンタクトＣＣＯＮ、ベースコンタクトＢＣＯＮ、及びエミッタコンタクトＥＣＯＮが埋め込まれている。コレクタコンタクトＣＣＯＮは、コレクタ層ＣＯＬに接続される。ベースコンタクトＢＣＯＮは、ベース層ＢＳＥに接続している。エミッタコンタクトＥＣＯＮは、エミッタ層ＥＭＩに接続している。コレクタコンタクトＣＣＯＮ、ベースコンタクトＢＣＯＮ、及びエミッタコンタクトＥＣＯＮは、例えばタングステンである。
【００２１】
図２は、図１のうち点線で囲んでいる領域を拡大した図である。ベース層ＢＳＥは、第１層ＢＳＥ１の上に第２層ＢＳＥ２を積層した構造を有している。第１層ＢＳＥ１と第２層ＢＳＥ２は、組成が互いに異なる。第１層ＢＳＥ１は、例えばＣが添加されたＳｉＧｅ層であり、実際にベースとして機能する真性ベース層である。第２層ＢＳＥ２は、例えばシリコン層である。第２層ＢＳＥ２は、第１層ＢＳＥ１とエミッタ層ＥＭＩとの間のバッファとして機能する。また第２層ＢＳＥ２は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥとの間に高濃度のＰＮ接合が形成されるのを抑制する。第２層ＢＳＥ２の厚さは、例えば２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
【００２２】
図３は、図１のＸ１−Ｘ１´断面における不純物濃度プロファイルを示している。この断面は、ベース層ＢＳＥとエミッタ層ＥＭＩの接続部分の断面である。第１層ＢＳＥ１は、Ｃを含んだＳｉＧｅ層である。第１層ＢＳＥ１は、下層（コレクタ層ＣＯＬに接続している層）においてはＧｅ及びＣの濃度はほぼ一定である。そして上層（第２層ＢＳＥ２に接続している層）は、Ｇｅ濃度が減少していき、第２層ＢＳＥ２との界面においてＧｅ濃度は０になる、Ｇｅの組成傾斜層になっている。また、第１層ＢＳＥ１は、第２層ＢＳＥ２との界面にはＣを含有していない。
【００２３】
第１層ＢＳＥ１には、Ｐ型の不純物、例えばＢが添加されている。第１層ＢＳＥ１は、下面側（すなわちコレクタ層ＣＯＬ側）に、Ｐ型の不純物が添加されていない層を有している。
【００２４】
一方、エミッタ層ＥＭＩは、Ｎ型の不純物、例えばＡｓを有している。なお、エミッタ層ＥＭＩは、第２層ＢＳＥ２との界面に、Ｐ型の不純物を含有している層を有している。このＰ型の不純物は、第２層ＢＳＥ２からエミッタ層ＥＭＩに拡散したものである。
【００２５】
そして第２層ＢＳＥ２は、Ｎ型の不純物（例えばＡｓ）と、Ｐ型の不純物（例えばＢ）を有している。ここで、Ｎ型の不純物の濃度は、Ｐ型不純物の濃度よりも高い。このため、第２層ＢＳＥ２は、Ｎ型半導体層になるため、ベースとしては機能しない。第２層ＢＳＥ２のＰ型の不純物は、第２層ＢＳＥ２を形成するときに導入されたものである。一方、第２層ＢＳＥ２のＮ型の不純物は、エミッタ層ＥＭＩから拡散したものである。このため、第２層ＢＳＥ２のＮ型の不純物の濃度は、第１層ＢＳＥ１に近づくにつれて低下しており、第１層ＢＳＥ１との界面において最低値となっている。なお、このＮ型の不純物の一部は、第１層ＢＳＥ１の上層にも拡散している。
【００２６】
また、ベース層ＢＳＥで見た場合、Ｐ型の不純物は、第１層ＢＳＥ１内にピークを有すると共に、第２層ＢＳＥ２内にもピークを有している。第２層ＢＳＥ２内のピークは、エミッタ層ＥＭＩとの界面に位置している場合もある。そして第２層ＢＳＥ２内のピークは、ベース引出電極ＢＩＣの不純物濃度よりも高い。
【００２７】
図４は、図１のＸ２−Ｘ２´断面における不純物濃度プロファイルを示している。この断面は、ベース層ＢＳＥとベース引出電極ＢＩＣの接続部分の断面である。この断面における不純物の濃度プロファイルは、以下の点を除いて、図３に示したＸ１−Ｘ１´断面における不純物濃度プロファイルと同様である。
【００２８】
まず、ベース引出電極ＢＩＣはＰ型の不純物、例えばＢを含んでいるが、Ｎ型の不純物を含んでいない。このため、第２層ＢＳＥ２及び第１層ＢＳＥ１には、Ｎ型の不純物は拡散していない。その代わりに、第２層ＢＳＥ２内には、ベース引出電極ＢＩＣからＰ型の不純物が拡散している。このため、Ｘ２−Ｘ２´断面における第２層ＢＳＥ２内のＰ型の不純物濃度は、Ｘ１−Ｘ１´断面における第２層ＢＳＥ２内のＰ型の不純物濃度よりも高くなっている。このため、ベース引出電極ＢＩＣと第１層ＢＳＥ１との間の接続抵抗を低くすることができる。
【００２９】
図５〜図１２は、半導体装置ＳＤの製造方法を示す断面図である。この半導体装置ＳＤの製造方法は、以下の工程を有している。まず、コレクタ層ＣＯＬ及び素子分離膜ＩＳＥを形成する。次いで、コレクタ層ＣＯＬのうち素子分離膜ＩＳＥに隣接する領域の表層に、ベース層ＢＳＥを形成する。次いで、ベース層ＢＳＥの一部上及び素子分離膜ＩＳＥ上に、ベース引出電極ＢＩＣを形成する。次いで、ベース層ＢＳＥのうちベース引出電極ＢＩＣが接していない部分の上に、エミッタ層ＥＭＩを形成する。次いで、ベース層ＢＳＥ、ベース引出電極ＢＩＣ、及びエミッタ層ＥＭＩを熱処理する。そしてベース層ＢＳＥを形成する工程は、第１層ＢＳＥ１を形成する工程と、第２層ＢＳＥ２を形成する工程とを有している。以下、詳細に説明する。
【００３０】
まず図５に示すように、基板ＳＵＢを準備する。次いで、基板ＳＵＢ上に、コレクタ層ＣＯＬをエピタキシャル成長させる。次いで、コレクタ層ＣＯＬに素子分離膜ＩＳＥを形成する。
【００３１】
次いで図６に示すように、コレクタ層ＣＯＬ及び素子分離膜ＩＳＥ上に、絶縁膜ＩＬ１を形成する。次いで、絶縁膜ＩＬ１のうち、ベース層ＢＳＥが形成されるべき領域の上に位置する部分、及びその周囲に位置する部分を除去する。次いで、絶縁膜ＩＬ１をマスクとしてコレクタ層ＣＯＬを酸化する。これにより、コレクタ層ＣＯＬのうちベース層ＢＳＥが形成されるべき領域には、酸化層ＯＸＬが形成される。この酸化処理は、例えばプラズマ酸化法により行われるが、熱酸化法によって行われても良い。
【００３２】
次いで図７に示すように、絶縁膜ＩＬ１上、素子分離膜ＩＳＥのうち絶縁膜ＩＬ１に覆われていない部分の上、及び酸化層ＯＸＬ上に、ベース引出電極ＢＩＣとなる半導体膜を形成する。次いで、この半導体膜に、不純物をイオン注入する。なお、不純物は、半導体膜を成膜するときに導入されても良い。
【００３３】
次いで図８に示すように、ベース引出電極ＢＩＣ上にマスクパターン（図示せず）を形成し、このマスクパターンをマスクとしてベース引出電極ＢＩＣ及び絶縁膜ＩＬ１をエッチングする。これにより、ベース引出電極ＢＩＣ及び絶縁膜ＩＬ１のうち不要な部分は除去される。
【００３４】
次いで図９に示すように、コレクタ層ＣＯＬ上、絶縁膜ＩＬ２上、及び酸化層ＯＸＬ上に、絶縁膜ＩＬ２を形成する。次いで、酸化層ＯＸＬ上に位置する絶縁膜ＩＬ２を、選択的に除去する。
【００３５】
次いで図１０に示すように、酸化層ＯＸＬをウェットエッチングにより除去する。これにより、コレクタ層ＣＯＬには凹部ＴＲＮが形成される。
【００３６】
次いで図１１に示すように、選択成長法を用いて、凹部ＴＲＮ内に位置するコレクタ層ＣＯＬ上に、ベース層ＢＳＥを成長させる。このとき、第１層ＢＳＥ１と、第２層ＢＳＥ２とをこの順に形成する。また第２層ＢＳＥ２を形成するとき、第２層ＢＳＥ２には、Ｐ型の不純物が導入される。
【００３７】
次いで図１２に示すように、ベース層ＢＳＥ上及び絶縁膜ＩＬ２上に、エミッタ層ＥＭＩとなる半導体層を形成する。このとき、この半導体層にＮ型の不純物を導入する。次いで、この半導体層を選択的に除去する。これにより、ベース層ＢＳＥ上及び絶縁膜ＩＬ２上には、エミッタ層ＥＭＩが形成される。
【００３８】
その後、コレクタ層ＣＯＬ、ベース層ＢＳＥ、およびエミッタ層ＥＭＩを熱処理する。このときの熱処理温度は、例えば８００℃以上１０００℃以下である。この熱処理により、ベース層ＢＳＥの不純物濃度のプロファイルは、図３，４に示したとおりになる。
【００３９】
その後、層間絶縁膜ＩＩＬを形成し、さらに、コレクタコンタクトＣＣＯＮ、ベースコンタクトＢＣＯＮ、及びエミッタコンタクトＥＣＯＮを形成する。このようにして、図１に示した半導体装置ＳＤが形成される。
【００４０】
図１３、１４は、熱処理前におけるベース層ＢＳＥの不純物濃度のプロファイルを示す図である。図１３は、図１のＸ１−Ｘ１´断面に対応しており、図１４は、図１のＸ２−Ｘ２´断面に対応している。本図に示す例において、ベース層ＢＳＥの第２層ＢＳＥ２は、厚さ方向で見た場合、全体にＰ型の不純物が導入されている。
【００４１】
すなわち本図に示す例では、第２層ＢＳＥ２の全体が、Ｐ型不純物層になっている。そしてその濃度は、表面（エミッタ層ＥＭＩ及びベース引出電極ＢＩＣに接している面）から第１層ＢＳＥ１に近づくにつれて、階段状に下がっている。そして第１層ＢＳＥ１になると、Ｐ型の不純物の濃度は再び高くなっている。
【００４２】
また、図１４に示すように、第２層ＢＳＥ２の表面におけるＰ型の不純物濃度は、ベース引出電極ＢＩＣの不純物濃度よりも高い。ただし、第２層ＢＳＥ２の表面におけるＰ型の不純物濃度は、ベース引出電極ＢＩＣの不純物濃度よりも低くても良い。
【００４３】
また、図１３に示すように、第２層ＢＳＥ２の表面におけるＰ型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩのＮ型の不純物濃度よりも低い。
【００４４】
以上、本実施形態によればベース層ＢＳＥの第２層ＢＳＥ２には、成膜時にＰ型の不純物が導入されている。このため、厚さ方向において、ベース引出電極ＢＩＣとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度よりも高い。従って、第１層ＢＳＥ１とベース引出電極ＢＩＣとの間の接続抵抗を低くすることができる。また、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第２導電型の不純物濃度は、エミッタ層ＥＭＩとベース層ＢＳＥの接続部分における第２層ＢＳＥ２の第１導電型の不純物濃度よりも低い。このため、第２層ＢＳＥ２はベースとしては機能しない。従って、ベースの幅が広がることを抑制できる。
【００４５】
また、第２層ＢＳＥ２には、P型の不純物の濃度がベース引出電極ＢＩＣの不純物濃度よりも高い層を有している。このため、第１層ＢＳＥ１とベース引出電極ＢＩＣの接続抵抗を特に低くすることができる。
【００４６】
また、第２層ＢＳＥ２のＮ型の不純物の濃度は、第１層ＢＳＥ１に近づくにつれて低下しており、第１層ＢＳＥ１との界面において最低値となっている。このため、ＰＮ接合は、第１層ＢＳＥ１と第２層ＢＳＥ２の界面で形成される。これにより、ベース幅が広がることを抑制できる。
【００４７】
（第２の実施形態）
図１５及び図１６は、第２の実施形態におけるベース層ＢＳＥのプロファイルを示す図である。図１５及び図１６は、いずれも図１のＸ２−Ｘ２´断面に対応している。図１５は、熱処理前における濃度プロファイルを示しており、図１６は、熱処理後における濃度プロファイルを示している。
【００４８】
図１５に示すように、第２層ＢＳＥ２は、熱処理前には表層（すなわちベース引出電極ＢＩＣに接している部分）にＰ型不純物を有していない。すなわち本図に示す例では、第２層ＢＳＥ２は、表層にＰ型不純物層を有していない。第２層ＢＳＥ２の表層のうちＰ型の不純物が導入されていない部分の厚さは、例えば３ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、第２層ＢＳＥ２は、Ｐ型不純物の濃度が高い高濃度層と、Ｐ型不純物の濃度が低い低濃度層を有している。高濃度層は、低濃度層よりも表層側に位置している。なお、高濃度層におけるＰ型の不純物濃度は、ベース引出電極ＢＩＣ及び第１層ＢＳＥ１におけるＰ型の不純物濃度よりも高い。また低濃度層におけるＰ型の不純物濃度は、第１層ＢＳＥ１におけるＰ型の不純物濃度よりも低い。
【００４９】
そして図１６に示すように、熱処理を行うと、第２層ＢＳＥ２の表層にも、Ｐ型の不純物が拡散する。このため、厚さ方向において第２層ＢＳＥ２の全体にＰ型の不純物が存在し、その結果、第１層ＢＳＥ１とベース引出電極ＢＩＣの接続抵抗は低くなる。なお、本図に示す濃度プロファイルでは、第２層ＢＳＥ２においてＰ型の不純物は、ベース引出電極ＢＩＣとの界面以外の部分、かつ第１層ＢＳＥ１との界面以外の部分で極大値をとっている。
【００５０】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２層ＢＳＥ２上にエミッタ層ＥＭＩを形成するとき、及び第２層ＢＳＥ２上にベース引出電極ＢＩＣを形成する工程において、第２層ＢＳＥ２の表層には不純物が導入されていない。従って、エミッタ層ＥＭＩ及びベース引出電極ＢＩＣの品質は高くなる。
【００５１】
（第３の実施形態）
図１７及び図１８は、第３の実施形態におけるベース層ＢＳＥのプロファイルを示す図である。図１７及び図１８は、いずれも図１のＸ２−Ｘ２´断面に対応している。図１７は、熱処理前における濃度プロファイルを示しており、図１８は、熱処理後における濃度プロファイルを示している。
【００５２】
本図に示す例では、図１７に示すように、第２層ＢＳＥ２は、表層（すなわちベース引出電極ＢＩＣに接している部分）及び底層（すなわち第１層ＢＳＥ１に接している部分）の双方において、Ｐ型不純物を有していない。すなわち、第２層ＢＳＥ２は、厚さ方向で見た場合に、中側にのみ、Ｐ型不純物層を有している。そして第２層ＢＳＥ２のうちＰ型の不純物が導入されている層は、Ｐ型の不純物の濃度が一定になっている。この層におけるＰ型の不純物濃度は、ベース引出電極ＢＩＣ及び第１層ＢＳＥ１におけるＰ型の不純物濃度よりも高い。
【００５３】
そして図１８に示すように、熱処理を行うと、第２の実施形態と同様の濃度プロファイルが得られる。ただし、第２層ＢＳＥ２の底層におけるＰ型の不純物濃度は、第２の実施形態よりも低くなる。
【００５４】
本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果が得られる。また、第２層ＢＳＥ２の不純物の濃度プロファイルが単純になるため、第２層ＢＳＥ２の成膜が容易になる。
【００５５】
（第４の実施形態）
図１９、図２０．図２１、及び図２２は、第４の実施形態におけるベース層ＢＳＥのプロファイルを示す図である。図１９及び図２１は、いずれも図１のＸ１−Ｘ１´断面に対応しており、図２０及び図２２は、いずれも図１のＸ２−Ｘ２´断面に対応している。また図１９及び図２０は、熱処理前における濃度プロファイルを示しており、図２１及び図２２は、熱処理後における濃度プロファイルを示している。本実施形態は、熱処理前において、第２層ＢＳＥ２の表層（すなわちベース引出電極ＢＩＣに接している部分）にＰ型不純物が導入されていない点を除いて、第１の実施形態と同様である。
【００５６】
本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２層ＢＳＥ２上にエミッタ層ＥＭＩを形成するとき、及び第２層ＢＳＥ２上にベース引出電極ＢＩＣを形成する工程において、第２層ＢＳＥ２の表層には不純物が導入されていない。従って、エミッタ層ＥＭＩ及びベース引出電極ＢＩＣの品質は高くなる。
【００５７】
（第５の実施形態）
図２３及び図２４は、第５の実施形態におけるベース層ＢＳＥのプロファイルを示す図である。図２３及び図２４は、いずれも図１のＸ２−Ｘ２´断面に対応している。図２３は、熱処理前における濃度プロファイルを示しており、図２４は、熱処理後における濃度プロファイルを示している。
【００５８】
本実施形態は、図２３に示すように、熱処理前の高濃度層のＰ型の不純物濃度が、ベース引出電極ＢＩＣのＰ型の不純物濃度よりも低い点を除いて、第２の実施形態と同様である。本実施形態によっても、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００５９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【００６０】
ＢＣＯＮ ベースコンタクト
ＢＩＣ ベース引出電極
ＢＳＥ ベース層
ＢＳＥ１ 第１層
ＢＳＥ２ 第２層
ＣＣＯＮ コレクタコンタクト
ＣＯＬ コレクタ層
ＥＣＯＮ エミッタコンタクト
ＥＭＩ エミッタ層
ＩＩＬ 層間絶縁膜
ＩＬ１ 絶縁膜
ＩＬ２ 絶縁膜
ＩＳＥ 素子分離膜
ＯＸＬ 酸化層
ＳＤ 半導体装置
ＳＵＢ 基板
ＴＲＮ 凹部
【図１】
2014027107.tif 000003
【図２】
2014027107.tif 000004
【図３】
2014027107.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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