(57)【要約】【課題】  高周波用途のバイポーラトランジスタでは、ベース−エミッタ間距離の低減が望まれており、拡散領域の微細化は可能であるが、電極となるメタルパターン間距離にはフォトリソグラフィの限界があり、これが律速するため微細化が進まない問題があった。【解決手段】  エミッタ領域およびベース領域のコンタクトホールの開口位置を隣り合う位置にせずに半ピッチずつずらして設ける。さらにメタルパターンはコンタクトホール上で広く、コンタクトホールのない部分は狭くする。これにより従来と同じメタルパターン間距離でありながらコンタクトホール間距離を低減でき、ベース−エミッタ間距離の低減、ベース面積の低減が実現できる。【選択図】    図１
2005109190.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板表面に設けられた逆導電型領域と、
前記逆導電型領域間の前記基板表面に設けられた一導電型領域と、
前記逆導電型領域および一導電型領域上にそれぞれ設けられた櫛歯状の金属電極とを有し、
前記金属電極はそれぞれ幅広部と幅狭部からなり、隣り合う前記金属電極の前記幅広部と前記幅狭部とを交互にかみ合わせて配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記金属電極は、前記幅広部にコンタクトホールが設けられ該コンタクトホールを介して前記一導電型領域および前記逆導電型領域とそれぞれコンタクトすることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
一導電型のコレクタ領域上に設けられた逆導電型のベース領域と、
前記ベース領域表面に設けられた一導電型のエミッタ領域と、
前記ベース領域上に設けられたベース電極と、
前記エミッタ領域上に設けられたエミッタ電極とを有し、
前記ベース電極および前記エミッタ電極はそれぞれ幅広部と幅狭部からなり、隣り合う前記ベース電極およびエミッタ電極の前記幅広部と前記幅狭部とを交互にかみ合わせて配置したことを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
前記ベース電極の前記幅広部と前記エミッタ電極の前記幅狭部をかみ合わせ、前記ベース電極の前記幅狭部と前記エミッタ電極の前記幅広部とをかみ合わせて配置することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記ベース電極および前記エミッタ電極は、前記幅広部にコンタクトホールが設けられ該コンタクトホールを介して前記ベース領域および前記エミッタ領域とそれぞれコンタクトすることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記エミッタ領域は不連続な領域であることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記エミッタ領域およびベース領域は、それぞれ前記コレクタ領域上で櫛歯状に交互に配置されることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体装置に係り、特にベース−エミッタ間の距離を低減しベース−エミッタ間抵抗を低減する半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４および図５を参照して従来の半導体装置を、ｎｐｎ型トランジスタを例に説明する。
【０００３】
図４（Ａ）はｎｐｎ型トランジスタの断面図であり、図４（Ｂ）は平面図である。尚図４（Ａ）は図４（Ｂ）のＨ−Ｈ線断面図である。
【０００４】
図４（Ａ）の如く、ｎ＋型シリコン半導体基板５１上に、例えばｎ型エピタキシャル層を積層するなどしてコレクタ領域５２を設ける。コレクタ領域５２表面にはｐ型不純物領域であるベース領域５３を設け、ベース領域５３表面には、櫛歯状にｎ＋型不純物を拡散して、エミッタ領域５４が形成される。
【０００５】
基板上には絶縁膜５５が設けられ、絶縁膜５５にはベースコンタクトホールＢＣ、エミッタコンタクトホールＥＣが設けられる。ベース領域５３はベース電極５６とコンタクトし、エミッタ領域５４はエミッタ電極５７とコンタクトする。また、図示は省略するがコレクタ領域５２にはコレクタ電極が電気的に接続する。
【０００６】
図４（Ｂ）の如く、動作領域５８には、上述の如く拡散領域であるエミッタ領域５４およびベース領域５３が設けられ、各領域に重畳するように金属層をパターニングして、エミッタ電極５７、ベース電極５６が設けられる。エミッタ電極５７およびベース電極５６も櫛歯状に配置される。エミッタ電極５７およびベース電極５６は動作領域５８外でエミッタパッド電極５９およびベースパッド電極６０と接続する（例えば特許文献１参照。）。
【０００７】
図５には、動作領域の拡大図を示す。図５（Ａ）が平面図であり、図５（Ｂ）が図５（Ａ）のＩ−Ｉ線断面図である。
【０００８】
図５（Ａ）の如く、エミッタ領域５４は、ベース領域５３表面に選択的に設けられる。ベースコンタクトホールＢＣおよびエミッタコンタクトホールＥＣは、例えば図５（Ａ）の行方向（水平方向）に揃えて、エミッタ領域５４の幅よりも小さい幅に設けられ、図５（Ｂ）の如くベースコンタクトホールＢＣおよびエミッタコンタクトホールＥＣが隣り合って配置される。
【０００９】
また、ベース電極５６およびエミッタ電極５７は、各コンタクトホール幅より広い幅Ｗ１で、すべてのコンタクトホール上を覆って設けられる。ベース電極５６およびエミッタ電極５７の幅Ｗ１は均等である。また、ベース電極５６およびエミッタ電極５７は幅Ｗ３で離間される。
【特許文献１】特開昭５８−１８８１５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
バイポーラトランジスタは、電流経路となるエミッタ領域５４、ベース領域５３、コレクタ領域５２のそれぞれの抵抗の低減や、ベース−コレクタ間容量の低減などにより性能向上を図っている。特に高周波用途のバイポーラトランジスタでは、エミッタ−ベース間距離を低減することが重要である。ここで、エミッタ−ベース間距離とは、エミッタ領域５４の中心から隣り合うベース領域５３の中心までの距離である。すなわち、図６（Ａ）ではエミッタコンタクトホールＥＣの中心からベースコンタクトホールＢＣの中心までの距離ＣＣ１となる。以下にエミッタ−ベース間距離を低減する理由を述べる。
第１に、エミッタ−ベース間距離が大きいとベース領域５３面積が大きくなり、ベース−コレクタ間接合面積が増大する。つまりベース−コレクタ間容量が増える。
【００１１】
このため、入力（ベース）、出力（コレクタ）間の容量値が大きくなることにより、ミラー効果から周波数特性の劣化を引き起こすことになる。
【００１２】
第２に、高周波信号の電流経路となるエミッタ−ベース間の抵抗が高いとノイズの原因となる。
【００１３】
ベース領域５３およびエミッタ領域５４は拡散領域であり、高度なフォトリソグラフィ技術を適用すれば、例えばエミッタ領域５４間を縮小するなどしてベース−エミッタ間距離を縮小することは可能である。しかし、微細化が進むにつれフォトリソグラフィ技術で対応するには高価な設備が必要となり、半導体装置の低価格化の弊害となる。
【００１４】
また、拡散領域の離間距離は低減できても、その上部に形成される電極となる金属層パターン間の短縮には限界がある。電極となる金属層は厚みが最低でも１μｍ程度あり、レジスト膜で開口する場合に金属層で露光が反射するなどし、所望のレジストパターン寸法を得られない場合があり、金属層間の距離Ｗ３を縮小することは困難である。
【００１５】
さらに、櫛歯状の電極（金属層）幅Ｗ１を狭くすることも考えられるが、電極とコンタクトホールとは所定のオーバーラップが必要であり、電極幅Ｗ１を縮小するとコンタクト幅を縮小せざるを得ないので、コンタクト抵抗が増大してしまう問題がある。
【００１６】
つまり、拡散領域としては微細化が進んでも、電極となる金属層幅Ｗ１、および金属層間距離Ｗ３の微細化の限界があるため、エミッタ−ベース間距離ＣＣ１の短縮にも限界があった。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明は上述した種々の問題点に鑑みてなされたものであり、第１に、半導体基板表面に設けられた逆導電型領域と、前記逆導電型領域間の前記基板表面に設けられた一導電型領域と、前記逆導電型領域および一導電型領域上にそれぞれ設けられた櫛歯状の金属電極とを有し、前記金属電極はそれぞれ幅広部と幅狭部からなり、隣り合う前記金属電極の前記幅広部と前記幅狭部とを交互にかみ合わせて配置したことにより解決するものである。
【００１８】
また、前記金属電極は、前記幅広部にコンタクトホールが設けられ該コンタクトホールを介して前記一導電型領域および前記逆導電型領域とそれぞれコンタクトすることを特徴とするものである。
【００１９】
第２に、一導電型のコレクタ領域上に設けられた逆導電型のベース領域と、前記ベース領域表面に設けられた一導電型のエミッタ領域と、前記ベース領域上に設けられたベース電極と、前記エミッタ領域上に設けられたエミッタ電極とを有し、前記ベース電極および前記エミッタ電極はそれぞれ幅広部と幅狭部からなり、隣り合う前記ベース電極およびエミッタ電極の前記幅広部と前記幅狭部とを交互にかみ合わせて配置したことを特徴とするものである。
【００２０】
また、前記ベース電極の前記幅広部と前記エミッタ電極の前記幅狭部をかみ合わせ、前記ベース電極の前記幅狭部と前記エミッタ電極の前記幅広部とをかみ合わせて配置することを特徴とするものである。
【００２１】
また、前記ベース電極および前記エミッタ電極は、前記幅広部にコンタクトホールが設けられ該コンタクトホールを介して前記ベース領域および前記エミッタ領域とそれぞれコンタクトすることを特徴とするものである。
【００２２】
また、前記エミッタ領域は不連続な領域であることを特徴とするものである。
【００２３】
また、前記エミッタ領域およびベース領域は、それぞれ前記コレクタ領域上で櫛歯状に交互に配置されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、ベースコンタクトホールＢＣおよびエミッタコンタクトホールＥＣの開口位置と、その上に形成するメタルパターンの形状を工夫することにより、エミッタ−ベース間距離ＣＣ２は従来のエミッタ−ベース間距離ＣＣ１よりも約２０％程度減少させることができる。
【００２５】
このとき、ベースおよびエミッタ電極間距離Ｗ３は従来と同等であり、エミッタコンタクトおよびベースコンタクト部分の各電極幅Ｗ１も従来と同程度である。つまり金属層パターン形成の露光限界の距離を保持してエミッタ−ベース間距離を低減できる。
【００２６】
これにより、例えば同じ数の櫛歯であればベース−コレクタ間接合面積が低減するのでベース−コレクタ間容量が低減でき、容量を介して漏出する高周波信号を防止できる。
【００２７】
また、高周波信号の電流経路となるベース抵抗が低減できるので、ノイズを抑制できる。
【００２８】
このようにコンタクトホールの開口位置とメタルパターンの変更のみで高周波特性を向上でき、高価な設備を導入することなく、高性能のバイポーラトランジスタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
図１から図３を参照して本発明の実施の形態をｎｐｎ型のバイポーラトランジスタを例に詳述する。
【００３０】
図１は本発明の第１の実施形態である半導体装置の構造を示す。図１（Ａ）は断面図であり、図１（Ｂ）は平面図である。尚、図１（Ａ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００３１】
本実施形態のｎｐｎ型バイポーラトランジスタは、半導体基板１と、コレクタ領域２と、ベース領域３と、エミッタ領域４と、ベース電極６と、エミッタ電極７と、ベースコンタクトホールＢＣと、エミッタコンタクトホールＥＣとから構成される。
【００３２】
半導体基板１は、高濃度のｎ＋型半導体基板であり、その上に例えばｎ型エピタキシャル層を成長させるなどしてコレクタ領域２を設ける。
【００３３】
ベース領域３は、コレクタ領域２表面に設けられた１つのｐ型拡散領域である。ベース領域３表面には、櫛歯状にｎ＋型不純物を拡散してエミッタ領域４を形成する。これによりベース領域３およびエミッタ領域４は交互に配置される。
【００３４】
エミッタ領域４およびベース領域３上にはそれぞれエミッタ電極７およびベース電極６が配置される。基板上には絶縁膜５が設けられ、絶縁膜５にはベースコンタクトホールＢＣ、エミッタコンタクトホールＥＣが設けられる。ベース領域３はベース電極６とコンタクトし、エミッタ領域４はエミッタ電極７とコンタクトする。また、図示は省略するがコレクタ領域２はコレクタ電極に電気的に接続する。
【００３５】
図１（Ｂ）の如く、動作領域８には、上述の如く拡散領域であるエミッタ領域４およびベース領域３が設けられ、各領域に重畳するように金属層をパターニングして、エミッタ電極７、ベース電極６が設けられる。エミッタ電極７およびベース電極６も櫛歯状に配置される。エミッタ電極７およびベース電極６は動作領域８外でエミッタパッド電極９およびベースパッド電極１０と接続する。
【００３６】
ここで、エミッタ電極７およびベース電極６は櫛歯状であるが、その櫛歯はそれぞれ幅広部Ｍｂと幅狭部Ｍｎを有する。また、隣り合う幅広部Ｍｂと幅狭部Ｍｎとが隣り合って配置される。
【００３７】
図２は図１の動作領域の拡大図である。図２（Ａ）が平面図であり、図２（Ｂ）が図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、図２（Ｃ）が図２（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００３８】
図２（Ａ）の如く、エミッタ領域４は、ベース領域３表面に選択的に設けられ、ベース領域３およびエミッタ領域４が櫛歯状に配置された動作領域８を構成する。
【００３９】
ベースコンタクトホールＢＣおよびエミッタコンタクトホールＥＣは、実質均等な大きさに設けられ、エミッタ領域４幅よりも小さい幅を有する。
【００４０】
ベース電極６およびエミッタ電極７はそれぞれ幅広部Ｍｂと幅狭部Ｍｎを有する凹凸形状のパターンとする。また、隣り合うベース電極６およびエミッタ電極７は、それぞれ幅広部Ｍｂと幅狭部Ｍｎとを交互にかみ合わせて配置する。
【００４１】
また、ベース電極６およびエミッタ電極７は、すべてのコンタクトホール上を覆って設けられる。ベース電極６およびエミッタ電極７の幅広部Ｍｂの幅は幅Ｗ１であり、幅狭部Ｍｎの幅は幅Ｗ１よりも狭い幅Ｗ２である。
【００４２】
ベースコンタクトホールＢＣはベース電極６の幅広部Ｍｂのみに設けられ、エミッタコンタクトホールＥＣはエミッタ電極７の幅広部Ｍｂのみに設けられる。すなわちベースコンタクトホールＢＣおよびエミッタコンタクトホールＥＣは、図２（Ａ）の行方向（水平方向）において隣り合う位置ではなく、半ピッチずつずらした位置に設けられる。
【００４３】
そして、ベース電極６およびエミッタ電極７のメタルパターンは、エミッタコンタクトホールＥＣとベースコンタクトホールＢＣを交互に配置することにより生ずるスペースに合わせて、幅広部Ｍｂと幅狭部Ｍｎを形成している。
【００４４】
隣り合うベース電極６およびエミッタ電極７のパターンは曲折しているが、いずれも均等な距離Ｗ３で離間されている。この距離Ｗ３はメタルパターン形成の露光限界幅と同程度である。
【００４５】
図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面においては、ベースコンタクトホールＢＣのみ設けられてベース電極６がコンタクトし（図２（Ｂ）参照）、Ｃ−Ｃ線断面においてはエミッタコンタクトホールＥＣのみ設けられてエミッタ電極７がコンタクトする（図２（Ｃ）参照）。
【００４６】
このようにベース電極６とエミッタ電極７をかみ合わせた分、その下方のエミッタ領域４−ベース領域３間距離ＣＣ２、すなわち図２（Ａ）ではエミッタコンタクトホールＥＣの中心線からベースコンタクトホールＢＣの中心線までの距離が低減できる。
【００４７】
ここで、具体的な数値により本実施形態（図２）と従来構造（図５）とを比較する。
【００４８】
本実施形態において、例えば各電極の幅広部Ｍｂの幅Ｗ１＝３μｍ、幅狭部Ｍｎの幅Ｗ２＝１μｍとする。またエミッタ領域４の幅もここではＷ２＝１μｍとする。さらに、電極間距離Ｗ３＝１μｍとする。尚、コンタクトホールが配置される幅広部の幅Ｗ１、エミッタ領域４幅Ｗ２、電極間距離Ｗ３は従来構造と同じである。
【００４９】
これによると、従来構造におけるエミッタ−ベース間距離ＣＣ１は４μｍとなるが、本実施形態のエミッタ−ベース間距離ＣＣ２は３μｍとなる。すなわち、従来と比較してエミッタ−ベース間距離が２０％程度低減できることになる。
【００５０】
このとき、電極間距離Ｗ３は従来と同等で、露光によるメタルパターン形成が良好に行える距離を保持している。さらに、コンタクトホールＢＣ、ＥＣ周囲の金属電極も従来と同等の幅Ｗ１を確保している。
【００５１】
尚、幅狭部Ｍｎは１μｍとなるが、特に高周波用途のトランジスタであれば数十ｍＡ程度しか電流を流さないため、抵抗上昇は問題ない。
【００５２】
以上、エミッタ領域４をベース領域３上に櫛歯状に形成する構造を例に説明したが、これに限らず、エミッタ領域４が不連続に形成された構造でもよい。つまり、図２のエミッタコンタクトホールＥＣ部分のみに、マルチアイランド状にエミッタ領域を形成した構造でも同様に実施できる。
【００５３】
また、図３には、本発明の第２の実施形態としてベース領域が一領域でなく、ＬＯＣＯＳ酸化膜により分離された構造のｎｐｎ型バイポーラトランジスタを示す。図３（Ａ）は平面図であり、図３（Ｂ）、（Ｃ）はそれぞれ図３（Ａ）のＤ−Ｄ線断面図およびＥ−Ｅ線断面図である。
【００５４】
コレクタ領域１２に設けたＬＯＣＯＳ酸化膜２１によりベース領域１３が分離されて櫛歯状に形成され、エミッタ領域１４はそれぞれのベース領域１３表面に選択的に設けられる。
【００５５】
ベース領域１３はベース引き出し電極２２によりＬＯＣＯＳ酸化膜２１上でベース電極１６と接続し、エミッタ領域１４はエミッタ引き出し電極２３によりエミッタ電極１７と接続する。この場合は、図のごとく、ＬＯＣＯＳ酸化膜２１上のベース電極１６と、エミッタ電極１７とが交互に櫛歯状に配置され、それぞれ幅広部Ｍｂと幅狭部Ｍｎをかみ合わせて配置する。
【００５６】
このような構造では、エミッタ−ベース間距離は金属電極によらない。しかし、複数の櫛歯を有しており、その間にはＬＯＣＯＳ酸化膜２１が設けられるため、隣り合うベース領域間でも容量が発生する。すなわち、本実施形態の金属電極を適用することにより、隣り合う櫛歯どうしの距離が短縮でき、ＬＯＣＯＳ酸化膜で占有される面積を小さくできる。これによりＣｏｂのうち寄生容量分の低減が可能となる。
【００５７】
以上、本実施形態ではｎｐｎ型バイポーラトランジスタについて説明したが、ｐｎｐ型でも同様に実施でき、同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明を説明するための（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図である。
【図２】本発明を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）断面図である。
【図３】本発明を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図、（Ｃ）断面図である。
【図４】従来技術を説明するための（Ａ）断面図、（Ｂ）平面図である。
【図５】従来技術を説明するための（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      半導体基板
２      コレクタ領域
３      ベース領域
４      エミッタ領域
５      絶縁膜
６      ベース電極
７      エミッタ電極
８      動作領域
９      エミッタパッド電極
１０    ベースパッド電極
１２    コレクタ領域
１３    ベース領域
１４    エミッタ領域
１５    絶縁膜
１６    ベース電極
１７    エミッタ電極
２１    ＬＯＣＯＳ酸化膜
２２    ベース取り出し電極
２３    エミッタ取り出し電極
５１    半導体基板
５２    コレクタ領域
５３    ベース領域
５４    エミッタ領域
５５    絶縁膜
５６    ベース電極
５７    エミッタ電極
５８    動作領域
５９    エミッタパッド電極
６０    ベースパッド電極
ＢＣ    ベースコンタクトホール
ＥＣ    エミッタコンタクトホール
Ｍｂ    幅広部
Ｍｎ    幅狭部
Ｗ１    電極幅（幅広部）
Ｗ２    電極幅（幅狭部）
Ｗ３    電極間距離
ＣＣ１  ベース−エミッタ間距離
ＣＣ２  ベース−エミッタ間距離
【図１】
2005109190.tif 000003
【図２】
2005109190.tif 000004
【図３】
2005109190.tif 000005
【図４】
2005109190.tif 000006
【図５】
2005109190.tif 000007