(57)【要約】【課題】横型ＰＮＰトランジスタにおける電流増幅率を制御する。【解決手段】ｐ型不純物を有するエミッタ拡散層１４と、ｐ型不純物を有するコレクタ拡散層１３とが半導体基板（ｐ−型基板１０）の面内方向にベース領域であるｎ−型エピタキシャル層１２を介して配設されてなる横型ＰＮＰトランジスタを形成する。このとき、ｎ−型エピタキシャル層１２をエピタキシャル成長により形成する際に、チャンバーに導入する不純物（ホスフィン）の流量を制御することによって、このｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗を制御する。これにより、横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を制御する。【選択図】　図１
2004095781.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型不純物を有するエミッタ領域と、ｎ型不純物を有するベース領域と、ｐ型不純物を有するコレクタ領域とが半導体基板の面内方向に配されてなる横型ＰＮＰトランジスタを備える半導体装置の製造方法において、
前記エミッタ領域、ベース領域、及びコレクタ領域が形成されるｎ型エピタキシャル層の比抵抗を制御することによって前記横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を制御すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記ｎ型エピタキシャル層の比抵抗を制御するに際しては、当該ｎ型エピタキシャル層に添加する不純物の添加量を制御すること
を特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記不純物の添加量を制御するに際しては、前記ｎ型エピタキシャル層をエピタキシャル成長により形成する際に、チャンバー内に導入する前記不純物の流量を制御すること
を特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
前記不純物は、ホスフィンであること
を特徴とする請求項２記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ｐ型不純物を有するエミッタ領域と、ｎ型不純物を有するベース領域と、ｐ型不純物を有するコレクタ領域とが半導体基板の面内方向に配されてなる横型ＰＮＰトランジスタを備える半導体装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置では、一般にバイポーラトランジスである縦型ＮＰＮ型トランジスタとＰＮＰ型トランジスタとが同時に形成される場合がある。ＰＮＰ型トランジスタとしては、いわゆる縦型ＰＮＰトランジスタと横型ＰＮＰトランジスタとに大別することができる。
【０００３】
縦型ＰＮＰトランジスタは、ｐ型エミッタ領域、ｎ型ベース領域、及びｐ型コレクタ領域が半導体基板の厚さ方向に配された構造とされている。また、横型ＰＮＰトランジスタは、ｐ型エミッタ領域、ｎ型ベース領域、及びｐ型コレクタ領域が半導体基板の面内方向に配された構造とされている。なお、横型ＰＮＰトランジスタは、ラテラル（Ｌａｔｅｒａｌ）ＰＮＰトランジスタとも称されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、横型ＰＮＰトランジスタは、プレーナ技術を用いた二重拡散型の縦型ＮＰＮトランジスタ形成プロセスにより縦型ＮＰＮトランジスタと同時に形成することができることから、上述した集積回路のバイポーラトランジスタにおいて、製造工程を簡略化する目的で広く用いられている。しかしながら、横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率ｈＦＥを所望の値に制御する場合、同時に形成される縦型ＮＰＮトランジスタへの影響を考慮し、横型ＰＮＰトランジスタのベース拡散層の幅を変化させのみで制御していた。
【０００５】
このベース拡散層の幅による電流増幅率の制御は、ベース拡散層形成工程中のフォトレジストパターン寸法を所望の電流増幅率に併せ込んだフォトマスクを使用したり、フォトレジストパターンをオーバー露光することでフォトレジストパターン寸法を広げ所望の電流増幅率を得るものであるが、従来の制御は所望の電流増幅率を変更する場合は新たなフォトマスクを作製しなければならず半導体装置の製造コストを増大させてしまうといった問題があった。
【０００６】
また、オーバー露光による制御は、半導体基板面内でのトランジスタ間のフォトレジストパターン幅精度が悪く、トランジスタ間で電流増幅率のバラツキが生じるなどの半導体装置の信頼性低下等の問題があった。また、更に例えば１枚のフォトマスクを用いて露光量を変化させるといった操作を必要となるため、エミッタ領域とコレクタ領域との間の幅の変化量にも自ずと限界が生じる。このため、上述の手法では、横型ＰＮＰトランジスタの周波数特性を、最大でも±１０％程度しか制御することができないといった制限があった。
【０００７】
そこで、本発明は、全く新規な手法を採用することによって、横型ＰＮＰトランジスタにおける電流増幅率を大幅に且つ簡便に制御することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る半導体装置の製造方法は、ｐ型不純物を有するエミッタ領域と、ｎ型不純物を有するベース領域と、ｐ型不純物を有するコレクタ領域とが半導体基板の面内方向に配されてなる横型ＰＮＰトランジスタを備える半導体装置の製造方法において、前記エミッタ領域、ベース領域、及びコレクタ領域が形成されるｎ型エピタキシャル層の比抵抗を制御することによって前記横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を制御することを特徴とするものである。
【０００９】
以上のように構成された本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ｎ型エピタキシャル層の比抵抗を制御するという全く新規な手法によって、横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を制御することができる。
【００１０】
また、上述の手法によれば、この横型ＰＮＰトランジスタと同時に縦型ＮＰＮトランジスタを形成する場合であっても、この縦型ＮＰＮトランジスタの特性に及ぼす影響を最小限とすることができる。これは以下の理由による。すなわち、横型ＰＮＰトランジスタと縦型ＮＰＮトランジスタとを同時に作成する場合には、ｎ型エピタキシャル層が共通となるが、このｎ型エピタキシャル層は、横型ＰＮＰトランジスタにおいてはベース領域の一部として機能し、縦型ＮＰＮトランジスタにおいてはコレクタ領域の一部として機能する。ところが、トランジスタにおける電流増幅率は、ベース領域とエミッタ領域との相関で決定されるため、ｎ型エピタキシャル層の比抵抗が縦型ＮＰＮトランジスタの電流増幅率に大きく影響を及ぼすことがない。
【００１１】
なお、上述のようにしてｎ型エピタキシャル層の比抵抗を制御する具体的な手法としては、当該Ｎ型エピタキシャル層に添加する不純物の添加量を制御することによって実現することができる。これにより、ｎ型エピタキシャル層に添加する不純物の添加量を制御するという極めて簡便な手法によって、横型ＰＮＰトランジスタにおける電流増幅率を効果的に制御することができる。
【００１２】
なお、このように不純物の添加量を制御するに際しては、前記Ｎ型エピタキシャル層をエピタキシャル成長により形成する際に、チャンバー内に導入する前記不純物の流量を制御することにより実現することができる。
【００１３】
また、不純物として用いる物質は、特に限定されるものではなく、作成する横型ＰＮＰトランジスタの各部を構成する半導体材料や所望とする周波数特性などに応じて適宜選択することができるが、例えばホスフィン（ＰＨ３）を用いることが望ましい。ただし、ホスフィンに限定されるものではなく、他にＡｓＨ３やＢ２Ｈ６などを用いることもできる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。以下では、まず、図１に示す構造とされた半導体装置１について説明する。なお、図１（ａ）は、半導体装置１の一部を拡大して示す要部拡大平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）中に示すＡ−Ａ断面を拡大して示す要部断面図である。
【００１５】
半導体装置１は、図１に示すように、ｐ−型基板１０上に埋め込み拡散により形成されたｎ＋型埋め込み拡散層１１と、ｎ＋型埋め込み拡散層１１上にエピタキシャル成長により形成されたｎ−型エピタキシャル層１２と、ｎ−型エピタキシャル層１２に形成されたｐ＋型コレクタ拡散層１３及びｐ＋型エミッタ拡散層１４と、ｎ−型エピタキシャル層１２に形成されたｎ＋型ベースコンタクト層１５と、ｎ−型エピタキシャル層１２の主面に形成された絶縁層１６と、ｐ＋型コレクタ拡散層１３、ｐ＋型エミッタ拡散層１４、及びｎ＋型ベースコンタクト拡散層にそれぞれ電気的に接続されたコレクタ電極１７、エミッタ電極１８、及びベース電極１９とを備えている。
【００１６】
半導体装置１において、コレクタ拡散層１３及びコレクタ電極１７は、エミッタ拡散層１４及びエミッタ電極１８の形成位置を中心として例えば円環状に形成されている。また、半導体装置１においては、コレクタ拡散層１３、エミッタ拡散層１４が基板１０の面内方向に配設されており、コレクタ層１３とエミッタ層１４との間にＮ型エピタキシャル層１２、すなわちベース領域が配設されていることから、いわゆる横型ＰＮＰトランジスタを備える構造とされている。
【００１７】
以上のように構成された半導体装置１における横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を制御するに際して、本願発明者は鋭意検討した結果、この横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率のピーク値とｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗との間に比例関係が存在することに注目した。
【００１８】
なお、本例に係る横型ＰＮＰトランジスタにおいては、例えば電流増幅率ｈＦＥのピーク値ｈＦＥｐとＮ型エピタキシャル層１２の比抵抗ρＥＰＩとの間に、以下の式１に示す関係が存在することが確認されている。また、この関係を図２においてグラフに示す。なお、このときの電流増幅率のピーク値ｈＦＥｐの測定条件は、コレクタ・エミッタ間電圧が５Ｖ、コレクタ電流が４μＡとした。
【００１９】
ｈＦＥｐ＝１９５×ρＥＰＩー４４　・・・（式１）
そこで、本願発明者は、ｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗ρＥＰＩを制御することによって、横型ＰＮＰトランジスタにおける電流増幅率ｈＦＥを制御するという全く新規な手法を見出した。
【００２０】
この手法によれば、上述した横型ＰＮＰトランジスタと同時に、同一の基板上に縦型ＮＰＮトランジスタを形成する場合であっても、この縦型ＮＰＮトランジスタの特性に及ぼす影響を最小限とすることができる。これは以下の理由による。
【００２１】
すなわち、横型ＰＮＰトランジスタと縦型ＮＰＮトランジスタとを同時に形成する場合には、Ｎ型エピタキシャル層が共通となるが、このＮ型エピタキシャル層は、横型ＰＮＰトランジスタにおいてはベース領域の一部として機能し、縦型ＮＰＮトランジスタにおいてはコレクタ領域の一部として機能する。ところが、トランジスタにおける電流増幅率は、ベース領域とエミッタ領域との相関で決定されるため、ｎ−型エピタキシャル層の比抵抗が縦型ＮＰＮトランジスタの電流増幅率に影響を及ぼすことがない。
【００２２】
また、ｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗を制御するという本手法によれば、横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を±５０％程度に制御することができる。したがって、従来の手法が、最大でも±１０％程度しか電流増幅率を制御できないのに対して、本発明による手法では、電流増幅率の制御幅を大幅に拡大することが可能である。
【００２３】
ここで、ｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗は、このｎ−型エピタキシャル層１２に対する不純物の添加量を増減することによって制御することが可能である。そこで、以下では、図１に示す構造とされた半導体装置１を製造する場合について図面を参照しながら順を追って説明し、その後に、ｎ−型エピタキシャル層１２に対して不純物の添加量を制御する具体的な手法について説明する。
【００２４】
半導体装置１を製造するに際しては、先ず、図３（ａ）に示すように、ｐ−型基板１０上にｎ＋型不純物を埋め込んだ後に拡散させて、ｎ＋型埋め込み拡散層１１を形成する。
【００２５】
次に、図３（ｂ）に示すように、エピタキシャル成長を行ってｎ−型エピタキシャル層１２を所定の厚さに形成する。また、横型ＰＮＰトランジスタを形成する領域の周囲にｐ＋型不純物を埋め込み拡散してなるアイソレーション層２１を形成する。
【００２６】
次に、図３（ｃ）に示すように、ｐ＋型不純物をイオン注入にし拡散させてコレクタ拡散層１３及びエミッタ拡散層１４を形成する。このとき、ベース領域であるｎ−型エピタキシャル層１２の表面にｎ＋型不純物をイオン注入にし拡散させたベースコンタクト層１５を形成する。
【００２７】
次に、ｎ−型エピタキシャル層１２の主面上に絶縁層１６を形成し、この絶縁層１６の所定の位置に各種フォトリソ技術を用いて孔部を形成するともに、この孔部の位置にそれぞれコレクタ電極１７、エミッタ電極１８、及びベース電極１９を形成する。これにより、図１に示した構造を有する半導体装置１が完成する。
【００２８】
以上のようにして半導体装置１を形成するに際しては、ｎ−型エピタキシャル層１２をエピタキシャル成長によって形成するときに、チャンバー内に導入する不純物の流量を制御することによって、このｎ−型エピタキシャル層１２に対する不純物の添加量を制御することができる。このような不純物の流量制御は、従来から既知である装置及び手法を用いて極めて簡便に且つ容易に実現することができる。このため、ｎ−型エピタキシャル層１２に対する不純物の添加量を簡便に且つ容易に制御することができる。この結果、ｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗の制御、ひいては横型ＰＮＰトランジスタにおける電流増幅率の制御を簡便に且つ容易に実現することができる。
【００２９】
ここで、チャンバー内に導入する不純物の流量を変えて、実際にｎ−型エピタキシャル層１２をエピタキシャル成長により形成し、このｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗ρＥＰＩを測定した結果を図４に示す。このとき、ｎ−型エピタキシャル層１２に添加する不純物としては、ホスフィン（ＰＨ３）を選んだ。
【００３０】
図４から明らかであるように、ｎ−型エピタキシャル層１２をエピタキシャル成長により形成する際に導入するホスフィンの流量を制御することにより、このｎ−型エピタキシャル層１２の比抵抗ρＥＰＩを十分に制御可能であることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、ｎ−型エピタキシャル層の比抵抗を制御するという全く新規な手法によって、横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を大幅に制御することができる。
【００３２】
また、上述の手法によれば、この横型ＰＮＰトランジスタと同時に縦型ＮＰＮトランジスタを形成する場合であっても、この縦型ＮＰＮトランジスタの特性に及ぼす影響を最小限とすることができる。したがって、横型ＰＮＰトランジスタと縦型ＮＰＮトランジスタとを同時に形成する場合であっても、縦型ＮＰＮトランジスタへの影響を考慮することなく、横型ＰＮＰトランジスタの電流増幅率を効果的に制御することができる。
【００３３】
したがって、良好な特性を有する横型ＰＮＰトランジスタを備える半導体装置を極めて簡略な工程により製造することができ、半導体装置の低コスト化・高品質化に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用して製造する半導体装置の一例を示し、図１（ａ）は要部を拡大して示す平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）中に示すＡ−Ａ線における断面図である。
【図２】同半導体装置の横型ＰＮＰトランジスタにおける電流増幅率のピーク値ｈＦＥｐとＮ型エピタキシャル層の比抵抗ρＥＰＩとの関係を示す模式図である。
【図３】同半導体装置の製造工程について説明するための模式図であり、（ａ）はｎ＋型埋め込み拡散層までを形成した状態を示し、（ｂ）はｎ−型エピタキシャル層を及びアイソレーション層までを形成した状態を示し、（ｃ）はコレクタ拡散層、エミッタ拡散層、及びベース領域までを形成した状態を示す。
【図４】同半導体装置のＮ型エピタキシャル層を不純物の流量を変えて実際に作成し、比抵抗を測定した結果を示す模式図である。
【符号の説明】
１　　半導体装置
１０　　ｐ−型基板
１１　　ｎ＋型埋め込み拡散層
１２　　ｎ−型エピタキシャル層
１３　　コレクタ拡散層
１４　　エミッタ拡散層
１５　　ベースコンタクト層
１６　　絶縁層
１７　　コレクタ電極
１８　　エミッタ電極
１９　　ベース電極
【図１】
2004095781.tif 000003
【図２】
2004095781.tif 000004
【図３】
2004095781.tif 000005
【図４】
2004095781.tif 000006