JPH045851A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH045851A
JPH045851A JP10696490A JP10696490A JPH045851A JP H045851 A JPH045851 A JP H045851A JP 10696490 A JP10696490 A JP 10696490A JP 10696490 A JP10696490 A JP 10696490A JP H045851 A JPH045851 A JP H045851A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体装置の製造方法に関し、特にBiCM
OS集積回路の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
高速で低消費電力のLSIを実現する技術として、近年
EiCMO8技術が注目されている。しかしながら、B
iCMOSLSIはCMO5LSIと比較すると、新た
にバイポーラ素子の分離のために多くの面積が必要とな
ることから高集積化が難かしいとされていた。このよう
な困難を克服するために例えば「高速B1CMOSゲー
トアレーの一検討」(電子通信情報学会シリコンデバイ
ス材料研究会SDM89−67.PP27〜PP32)
に記載されているようにPMOSトランジスタのソース
・ドレインと接してBip)ランジスタのベースを作り
、その中にエミッタを作ることによりBip)ランジス
タ及び分離のための面積を大幅に削減するという試みが
なされている。
第3図(a) (b)に従来のBiCMOSLSIの高
集積化の手法を適用した場合の実例を示す。
第3図(a)ハ従来(7)BiCMOSLSIの平面図
であり、説明の簡略化のために、PMOSトランジスタ
及びBip)ランジスタが形成された部分のみを示す。
第3図(b)は第3図(a)のAB線断面図である。P
型基板1の表面よりN+埋込層2を形成した後、N型エ
ピタキシャル層3を成長させ、このN型エピタキシャル
層30表面に厚さ100〜300人のゲート酸化膜4を
形成した後、ゲートポリシリコン5を加工形成する。そ
の後、PMO8NETのソース・ドレインとなるP+拡
散層6をボロンをイオン注入することにより形成する。
この時、バイポーラトランジスタのベース拡散層となる
べき部分は、高濃度(1×10 ”−I X 1020
cm−3)のP+拡散層が形成されないように例えばフ
ォトレジスト等でマスクする。このため、ベース拡散層
7とゲートポリシリコン5の間に目合せマージンX1が
必要となる。
次に、不純物濃度1. X 1017〜l X 10 
”cm−3程度のベース拡散層7をボロンをイオン注入
法により形成する。続いてエミッタ拡散層8を例えばヒ
素をイオン注入することにより形成する。この時、エミ
ッタ拡散層8が高濃度のP+拡散層6と接触しないよう
に、目合せマージンX2が必要となる。
その後、層間絶縁膜の形成、メタライゼーション、及び
パッシベーションを施すことにより所望のBiCMOS
LSIを得ていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
このように、従来より採用されているBiCMOSLS
Iの高集積化のための方法では、第3図(a)に示され
ているようにゲートポリシリコンロとベース拡散層7の
間のマージンX1(1〜2μm)及びエミッタ拡散層8
とP+拡散層6の間のマージンX2(1〜2μm)が新
たに必要となる。さらに、実際のメタライゼーションを
施す際にはエミッタ拡散層8とコンタクト孔9の間にマ
ージンXC(1〜′2μm)が必要となる。
したがって従来の方法によれば、バイポーラトランジス
タを形成した場合のPMOSトランジスタヒッチXpは
、純粋なPMOSトランジスタのみを形成した場合に比
べて2x(X++X2)4〜8μmはども大きくなって
しまう。このようなトランジスタピッチの大幅な増大は
、特に、ゲートアレーのように、規則的な素子配列を有
するLSIの集積度を大幅に劣化させてしまうという問
題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の半導体装置の製造方法は、少なくとも1個のP
MOSトランジスタのドレイン拡散層内にNPNバイポ
ーラトランジスタを形成することを特徴とするBiCM
OS集積回路の製造方法に於いて、NPNバイポーラト
ランジスタのエミッタ・ベース接合を形成すべき領域を
ゲートポリシリコン層で覆う工程と、このポリシリコン
層ヲマスク層としてPMOSトランジスタのソース・ド
レイン拡散層及びバイポーラトランジスタの外部ベース
領域を同時に形成する工程と、その後、このポリシリコ
ン層を除去し、このポリシリコン層で覆われていた領域
に対して自己整合的にバイポーラトランジスタの内部ベ
ース層、及びエミッタ拡散層を形成する工程とを含んで
いる。
〔実施例〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第1図(a)〜(g)は本発明の第1の実施例の半導体
チップの断面図であり、説明を簡略にするためにPMO
Sトランジスタ及びNPNバイポーラトランジスタが形
成される半導体表面のみを示し、それ以外のP型基板、
N+埋込層、フィールド酸化膜等は省略しである。第1
図(a)においてN型エピタキシャル層30表面に厚さ
100〜300人のゲート酸化膜4を形成する。次に第
1図(b)において例えばポリシリコン層をCVD法に
より厚さ4000〜6000人成長し、このポリシリコ
ン層にリンを拡散し、N+型ポリシリコン層とした後、
PMOSトランジスタのゲートポリシリコン5及びバイ
ポーラトランジスタのベース・エミッタ部分をマスクす
るためのダミーポリシリコン10を同時に加工形成する
次いて第1図(c)に示すように例えばボロンを注入エ
ネルギー30KeV、ドーズ量5.0 X 1015C
all−2でイオン注入することによりPMOSトラン
ジスタのソース・ドレイン及びバイポーラトランジスタ
の外部ベースとなるP+拡散層6を形成する。
この際ダミーポリシリコン10はイオン注入マスクとな
り、バイポーラトランジスタの内部ベース領域に高濃度
のボロンが侵入することを阻止する。
その後CVD法により厚さ1000〜10000人の絶
縁膜11(例えば5iCL)を成長する。
次に第1図(d)に示すようにダミーポリシリコン10
上の絶縁膜11をフォトレジストマスク等を用いて選択
的に除去し、ダミーポリシリコン10の上部を露出させ
る。
次に第1図(e)に示すように、ダミーポリシリコンI
Oと絶縁膜11のエツチング選択比が充分に大きなドラ
イエツチング雰囲気(例えばCF4)中でダミーポリシ
リコン10を除去し、続いてボロンを例えばエネルギー
30KeV、  ドーズ量1〜5 X 1013cm−
2なる条件でイオン注入することによりベース拡散層7
を形成する。この時、外部ベース領域のP+拡散層6と
ベース拡散層7は、P+拡散層6の横方向拡散によるひ
ろがりがあるために、自己整合的に連結される。
次に第1図(「)に示すように、CVD法等により半導
体基板表面に厚さ1000〜2000人のシリコン酸化
膜を成長し、これをエッチバックすることによりサイド
ウオール12を形成すると同時に、エミッタ形成のため
のコンタクト孔を開孔する。
次に第1図(g)に示すように、CVD法によりポリシ
リコンを厚さ2000〜4000人成長し、このポリシ
リコン層に例えばヒ素をエネルギー50KeV、  ド
ーズ量I X 1016cm−2イオン注入した後、9
00℃30分程度の熱処理を施すことによりエミッタ1
4を形成し、その後、フォトレジストマスクを用いてエ
ミッタポリシリ13を加工形成する。
以後、必要に応じて層間絶縁膜の成長、メタライゼーシ
ョン及びパッシベーションを施すことにより所望のBi
CMOS集積回路を得る。
〔第2の実施例〕 第2図(a)〜(h)は本発明の第2の実施例の半導体
チップの断面図である。第1の実施例は、シングルドレ
イン構造のPMO8FETとEip)ランジスタを組み
合わせた場合について述べたが、木筆2の実施例では、
L D D (Lightly DopedDrain
)構造をもつPMO8FETとBip)ランジスタを組
み合わせた場合について述べる。第2図(a)において
N型エピタキシャル層3の表面に厚さ100〜300人
のゲート酸化膜4を形成する。次に第2図(b)におい
て例えばポリシリコン層にリンを拡散し、N+型ポリシ
リコン層とした後、PMOSトランジスタのゲートポリ
シリコン5及びバイポーラトランジスタのベースエミッ
タ部分をマスクするためのダミーポリシリコン10を同
時に加工形成する。その後、P型LDD層15を、例え
ばボロンなエネルギー50 K e V 。
ドーズ量1〜5 X 1013cm−2なる条件でイオ
ン注入することにより形成する。
次に第2図(c)に示すように厚さ1000〜2000
人のCVD酸化膜16を成長する。
次に第2図(d)に示すようにCVD酸化膜16を異方
性ドライエツチングによりエッチバックしてサイドウオ
ール18を形成し、その後、例えばボロンを注入エネル
ギー30KeV、  ドーズ量5×1015cm−2な
る条件でイオン注入することによりP+拡散層17を形
成する。
次に第2図(e)に示すようにCVD法により厚さ10
00〜10000人の絶縁膜11(例えば5iO2)を
成長する。
次に第2図(f)に示すように、ダミーポリシリコン1
0上の絶i膜11を、フォトレジストマスク等を用いて
選択的に除去し、ダミーポリシリコン10の上部を露出
させる。
次に第2図(g)に示すように、ダミーポリシリコン1
0と絶縁膜11のエツチング選択比が充分に大きなドラ
イエツチング雰囲気(例えばCF’4)中でダミーポリ
シリコン10を除去し、続いてボロンを例えばエネルギ
ー30KeV、  ドーズ量1〜5X1013cm−2
なる条件でイオン注入することによりベース拡散層7を
形成する。この時、外部ベース領域のP型LDD層15
とベース拡散層7は、自己整合的に連結される。
次に第2図(h)に示すように、ベース拡散層γ上に残
存する厚さ100〜300人のゲート酸化膜4をエツチ
ング除去した後、エミッタポリシリコン13及びエミッ
タ14を加工形成する。
このときサイドウオール18の横方向の厚さ(1000
〜2000人)分だけ、エミッタ14とP+拡散層17
が隔てられていることにより、例えばエミッタ・ベース
間耐圧の劣化等を未然に防ぐことができる。
以後、必要に応じて層間絶縁膜の成長、メタライゼーシ
ョン及びパッシベーションを施すことにより所望のBi
CMOS集積回路を得る。
本第2の実施例は、LDD構造のMOSFETとバイポ
ーラトランジスタを同時に作成しているため、LDD構
造を構成するサイドウオールがバイポーラトランジスタ
の外部ベース領域とエミッタを自己整合的に分離してい
るため、第1の実施例に較べて、バイポーラトランジス
タを作成する工程が簡略化されている。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明は、ゲートポリシリコン層で
、バイポーラトランジスタのエミッタ・ベース領域を覆
った状態で、PMO8FETのソース・ドレイン及び外
部ベース領域となるP+拡散層を形成し、次に、このゲ
ートポリシリコン層を除去した後、このゲートポリシリ
コン層のあった部分に自己整合的にバイポーラトランジ
スタのベース及びエミッタを形成することにより、PM
O8FETのソース・ドレイン領域内に、素子の配列ピ
ッチを乱すことなく高性能のバイポーラトランジスタを
形成できるので、超高集積なりiCMO8集積回路を実
現できる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(g)は本発明の第一の実施例の断面図
、第2図(a)〜(h)は本発明の第二の実施例の断面
図、第3図(a)は従来のBiCMOS集積回路の平面
図、第3図(b)は従来のBiCMOS集積回路の断面
図である。 ■・・・・・・P型基板、2・・・・・・N+埋込層、
3・・・・・・N型エピタキシャル層、4・・・・・・
ゲート酸化膜、5・・・・・・ゲートポリシリコン、6
.17・・・・・・P+拡散層、7・・・・・・ベース
拡散層、8,14・・・・・・エミッタ、9・・・・・
・コンタクト孔、10・・・・・・ダミーポリシリコン
、11・・・・・・絶縁膜、12.18・・・・・・サ
イドウオールベ 13・・・・・・エミッタポリシリ、
15・・・・・・P型LDD層、16・・・・・・CV
D酸化膜。 代理人 弁理士  内 原   晋 =13−

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  少なくとも1個のPMOSトランジスタのドレイン拡
    散層内にNPNバイポーラトランジスタを形成すること
    を特徴とするBiCMOS集積回路の製造方法に於いて
    、NPNバイポーラトランジスタのエミッタ・ベース接
    合を形成すべき領域をゲートポリシリコン層で覆う工程
    と、該ポリシリコン層をマスク層としてPMOSトラン
    ジスタのソース・ドレイン拡散層及びバイポーラトラン
    ジスタの外部ベース領域を同時に形成する工程と、その
    後該ポリシリコン層を除去し、該ポリシリコン層で覆わ
    れていた領域に対して自己整合的にバイポーラトランジ
    スタの内部ベース層及びエミッタ拡散層を形成する工程
    とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR100253280B1 (ko) * 1997-03-28 2000-04-15 김영환 디램셀제조방법
JP2004241779A (ja) * 2003-02-07 2004-08-26 Samsung Electronics Co Ltd 自己整列を利用したBiCMOSの製造方法
KR100967478B1 (ko) * 2007-12-24 2010-07-07 주식회사 동부하이텍 반도체 소자의 제조방법

Cited By (4)

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