JP3040211B2 - 半導体集積回路の製造方法 - Google Patents

半導体集積回路の製造方法

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JP3040211B2 JP3225830A JP22583091A JP3040211B2 JP 3040211 B2 JP3040211 B2 JP 3040211B2 JP 3225830 A JP3225830 A JP 3225830A JP 22583091 A JP22583091 A JP 22583091A JP 3040211 B2 JP3040211 B2 JP 3040211B2
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徹 山岡
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、同一半導体基板内にバ
イポーラトランジスタとMOSトランジスタとを集積す
るBi−CMOS集積回路の製造方法、特にバイポーラ
トランジスタの分離領域の形成方法等の半導体集積回路
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、半導体集積回路の高速化やアナロ
グ・デジタル共存化が進展する中で、バイポーラトラン
ジスタとCMOSトランジスタとを同一基板内に集積化
したBi−CMOS集積回路が益々その重要性を増して
いる。
【0003】以下図2(a))(c)に示した工程断面
図を参照して従来のBi−CMOS集積回路装置の製造
方法について説明する。
【0004】まず図2(a)において、1はP型単結晶
シリコン基板で、N型埋め込み領域2a,2b、P型埋
め込み領域3a,3bがマスク工程を経て選択的に形成
されたP型単結晶シリコン基板1の上に比抵抗が1〜5
Ωcmで厚さ0.5〜5μmのN型またはP型のシリコン
エピタキシャル層4を形成し、N型埋め込み領域2a,
2bの上にはこれにつながるNウェル領域5a,5b
を、また、P型埋め込み領域3aの上にはこれにつなが
るP型分離領域6を形成し、P型埋め込み領域3bの上
にはPウェル領域7を形成する。さらに選択酸化法によ
り厚さ300〜800nmの厚いシリコン酸化膜8を成
長させる。この際、CMOSトランジスタ形成領域9
a,9b、NPNトランジスタのベース形成領域10、
コレクタコンタクト形成領域11、およびP型分離領域
6以外のシリコン表面は厚いシリコン酸化膜8で覆われ
る。
【0005】次に、図2(b)に示すように、燐を選択
的にイオン注入した後、熱拡散を施すことにより、埋め
込み領域2aに到達するNPNトランジスタのコレクタ
ウォール領域12を形成する。さらに、ボロンを選択的
にイオン注入してNPNトランジスタのベース領域13
を形成する。その後、ゲート酸化膜となる薄いシリコン
酸化膜14を形成し、NPNトランジスタのエミッタ領
域を開口する。この上に砒素を高濃度にドープした多結
晶シリコン膜等を選択的に形成してゲート電極15とエ
ミッタ電極16および多結晶シリコン配線17を形成す
る。その後熱拡散によりエミッタ電極16から不純物を
導入してエミッタ領域18を形成する。
【0006】次に、図2(c)に示すように、砒素を選
択的にイオン注入してNチャネルMOSトランジスタの
ソース領域19aおよびドレイン領域19bを形成す
る。さらに、BF2を選択的にイオン注入してPチャネ
ルMOSトランジスタのソース領域20aおよびドレイ
ン領域20bを形成すると同時に、NPNトランジスタ
の外部ベース領域21および分離領域上に高濃度のP型
拡散層22を形成する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】このような従来の構成
では、多結晶シリコン配線17をP型分離領域6上を横
切るように配置すると、多結晶シリコン配線17直下の
P型分離領域6上には多結晶シリコン配線17がマスク
となって、高濃度のP型拡散層22が形成されない。し
たがって、多結晶シリコン配線17をP型分離領域6上
に形成すると多結晶シリコン配線17をゲート電極、薄
いシリコン酸化膜14をゲート酸化膜、P型分離領域6
を基板、Nウェル領域5aをソース、Nウェル領域5b
をドレインとする寄生NチャネルMOSトランジスタが
形成される。P型分離領域6の表面濃度はNチャネルM
OSトランジスタのゲート直下のPウェル領域7の表面
濃度に等しく、約5×1016cm-3であり、薄いシリコン
酸化膜14の厚さを20〜30nmとするとその反転電
圧は約1Vとなり、5V電源使用の下では容易にNウェ
ル領域5bからNウェル領域5aヘリーク電流が流れ
る。したがって、多結晶シリコン配線17をP型分離領
域6を横切る形で配置することが出来ないので、配線レ
イアウトの自由度が小さくなり、チップサイズが大きく
なるという欠点を有していた。
【0008】また、P型分離領域6上を厚いシリコン酸
化膜8で覆うと寄生NチャネルMOSトランジスタの反
転電圧を高くすることが可能であるが、P型分離領域6
上にP型拡散層22が形成されず、P型分離領域6の抵
抗が高くなる。そのため、基板電位の安定化のために設
ける基板コンタクトを増やす必要があり、アルミニウム
配線のレイアウトへの制約も生じるという欠点を有して
いた。
【0009】本発明は、上記課題を解決するもので、多
結晶シリコン配線領域のレイアウトの自由度を高め、ア
ルミニウム配線のレイアウトへの制約を少なくしチップ
サイズを小さくすることができる半導体集積回路の製造
方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の半導体集積回路の製造方法は、バイポーラト
ランジスタと絶縁ゲート型電界効果トランジスタを形成
する領域およびバイポーラトランジスタの一導電型接合
分離領域形成表面を除いた半導体基板上に絶縁膜を形成
する工程と、バイポーラトランジスタの一導電型の活性
ベース領域と一導電型接合分離領域表面上に高濃度の一
導電型拡散層を同時に形成する工程と、半導体基板上に
薄い絶縁膜を形成する工程と、その薄い絶縁膜にバイポ
ーラトランジスタのエミッタ領域を形成するための開口
部を形成する工程と、その開口部および薄い絶縁膜上の
所定部に導電膜を堆積して、絶縁ゲート型電界効果トラ
ンジスタのゲート電極、バイポーラトランジスタのエミ
ッタ電極および導電膜からなる配線を同時に形成する工
程と、半導体基板を熱処理し、拡散により上記導電膜か
ら不純物を導入してバイポーラトランジスタのエミッタ
領域を形成する工程と、逆導電型の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのソース領域およびドレイン領域を形成
する工程と、一導電型の絶縁ゲート型電界効果トランジ
スタのソース領域およびドレイン領域と上記一導電型の
接合分離領域表面上に高濃度の一導電型拡散層を同時に
形成する工程とを少なくとも有する構成による。
【0011】
【作用】この構成により、一導電型接合分離領域表面に
は多結晶シリコン等の導電膜からなる配線の形成前にバ
イポーラトランジスタのベース領域形成工程で高濃度の
一導電型拡散層を形成して一導電型接合分離領域の表面
濃度を十分高くして、反転電圧を使用電源電圧より高く
しているので、一導電型接合分離領域上に多結晶シリコ
ン等の導電膜からなる配線を形成しても、その配線をゲ
ート電極、薄い絶縁膜をゲート酸化膜、一導電型分離領
域を基板、Nウェル領域をソース、ドレインとするNチ
ャネルMOSトランジスタは動作せずリーク電流は流れ
ない。
【0012】
【実施例】本発明の一実施例について図1(a)〜
(c)に示した工程断面図を参照しながら説明する。図
1(a)は従来例の図2(a)と同一であるので説明は
省略する。なお、N型埋め込み領域2a,2bは最大不
純物濃度が約1×1018cm-3,シート抵抗約100Ω/
□であり、P型埋め込み領域3a,3bは最大不純物濃
度が約1×1017cm-3であり、シート抵抗約300Ω/
□である。また、Nウェル領域5a,5b、P型分離領
域6およびPウェル領域7は、表面濃度が各々約5×1
16cm-3であり、シート抵抗が各々約5kΩ/□であ
る。
【0013】次に、図1(b)において、従来例と同様
に燐を約5×1015cm-2選択的にイオン注入した後、1
000℃または1100℃の熱拡散を施すことによりN
PNトランジスタのコレクタウォール領域12を形成す
る。さらに、ボロンを約5×1013cm-2選択的にイオン
注入して表面濃度が約5×1018cm-3のNPNトランジ
スタのベース領域13と同時にP型分離領域6上の高濃
度のP型拡散層23を形成することが本発明の特徴とな
っている。その後、従来例と同じようにゲート酸化膜と
して厚さ20〜30nmのシリコン酸化膜14を形成
し、NPNトランジスタのエミッタ領域を開口する。こ
の上に砒素を高濃度にドープした比抵抗約4×10-3Ω
cmで厚さ200〜500nmの多結晶シリコン膜を選択
的に形成してゲート電極15とエミッタ電極16および
多結晶シリコン配線17を形成する。その後熱拡散によ
りエミッタ電極16から不純物を導入してエミッタ領域
18を形成する。
【0014】次に、図1(c)において、従来例と同様
に約4×1015cm-2の砒素を選択的にイオン注入してN
チャネルMOSトランジスタのソース領域19aおよび
ドレイン領域19bを形成する。さらに、BF2を約3
×1015cm-2選択的にイオン注入してPチャネルMOS
トランジスタのソース領域20aおよびドレイン領域2
0bを形成すると同時に、NPNトランジスタの外部ベ
ース領域21およびP型分離領域6上に高濃度のP型拡
散層24を形成している。
【0015】本製造方法によれば、ゲート電極15と多
結晶シリコン配線17の形成工程より前にNPNトラン
ジスタのベース領域形成工程でP型分離領域6上に表面
濃度が約5×1018cm-3の高濃度のP型拡散層23を形
成してP型分離領域6の表面濃度を高くしている。した
がって、P型分離領域6上にゲート酸化膜である厚さ2
0〜30nmの薄いシリコン酸化膜14を介して多結晶
シリコン配線17を形成しても、多結晶シリコン配線1
7をゲート電極、薄いシリコン酸化膜14をゲート酸化
膜、P型分離領域6を基板、Nウェル領域5aをソー
ス、Nウェル領域5bをドレインとする寄生Nチャネル
MOSトランジスタの反転電圧は7〜10V程度となる
ので、電源電圧5Vでは寄生NチャネルMOSトランジ
スタは動作せずリーク電流は流れない。以上に述べたこ
とから本発明の半導体集積回路の製造方法により、多結
晶シリコン配線17をP型分離領域6上に配置すること
が可能となり、レイアウト上の制約が解消できる。な
お、P型分離領域6上を厚いシリコン酸化物8で覆って
も同様の効果が得られるが、P型分離領域6の抵抗が高
くなる。しかしながら本発明によれば、多結晶シリコン
配線17直下以外のP型分離領域6の表面には高濃度の
P型拡散層24を形成し、また、多結晶シリコン配線1
7直下のP型分離領域6の表面には高濃度のP型拡散層
23を形成して不純物濃度を高めているので、P型分離
領域6の抵抗は低く、基板電位の安定化のために設ける
基板コンタクト間隔を広げることが出来、アルミニウム
配線のレイアウトへの制約も少なくできる。
【0016】なお、本発明の一実施例では、ゲート電極
15,エミッタ電極16,多結晶シリコン配線17の導
電膜として多結晶シリコン膜を用いたが、金属シリサイ
ド膜や高融点金属膜を使用出来ることは言うまでもな
い。
【0017】
【発明の効果】以上のように本発明は、ゲート電極と多
結晶シリコン等の導電膜からなる配線の形成前にベース
領域形成時に一導電型接合分離領域表面に高濃度の一導
電型拡散層を形成しているので、多結晶シリコン等の導
電膜からなる配線領域のレイアウトの自由度を高め、ア
ルミニウム配線のレイアウトへの制約を少なくし、チッ
プサイズを小さくすることができる半導体集積回路の製
造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の半導体集積回路の製造方法
の工程断面図
【図2】従来の半導体集積回路の製造方法の工程断面図
【符号の説明】
1 P型単結晶シリコン基板(半導体基板) 2a,2b N型埋め込み領域 3a,3b P型埋め込み領域 4 P型シリコンエピタキシャル層 5a,5b Nウェル領域 6 P型分離領域(一導電型接合分離領域) 7 Pウェル領域 8 シリコン酸化膜(絶縁膜) 9a,9b CMOSトランジスタ形成領域 10 NPNトランジスタのベース形成領域 11 コレクタコンタク形成領域 12 コレクタウォール領域 13 ベース領域 14 シリコン酸化膜 15 ゲート電極 16 エミッタ電極 17 多結晶シリコン配線(導電膜からなる配線) 18 エミッタ領域 19a ソース領域(逆導電型の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタのソース領域) 19b ドレイン領域(逆導電型の絶縁ゲート電界効果
トランジスタのドレイン領域) 20a ソース領域(一導電型の絶縁ゲート型電界効果
トランジスタのソース領域) 20b ドレイン領域(一導電型の絶縁ゲート型電界効
果トランジスタのドレイン領域) 21 外部ベース領域 23,24 高濃度のP型拡散層(高濃度の一導電型拡
散層)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 27/06 H01L 21/8222 H01L 21/8249 H01L 21/768

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上にバイポーラトランジスタ
    相補型絶縁ゲート型電界効果トランジスタを形成する
    半導体集積回路の製造方法において、前記半導体基板に
    一導電型の接合分離領域を形成した後、前記バイポーラ
    トランジスタの一導電型の活性ベース領域と前記接合分
    離領域表面に高濃度の一導電型拡散層を同時に形成し、
    然る後前記半導体基板上に導電膜を堆積して、該導電膜
    からなる前記バイポーラトランジスタのエミッタ電極、
    前記相補型絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート
    電極および少なくとも前記接合分離領域上をまたぐ配線
    を同時に形成した後、一導電型の絶縁ゲート型電界効果
    トランジスタの前記ゲート電極に対して自己整合的に形
    成されるソース、ドレイン領域と前記接合分離領域表面
    に高濃度の一導電型拡散層を同時に形成することを特徴
    とする半導体集積回路の製造方法。
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