JPS63284854A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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JPS63284854A
JPS63284854A JP11905487A JP11905487A JPS63284854A JP S63284854 A JPS63284854 A JP S63284854A JP 11905487 A JP11905487 A JP 11905487A JP 11905487 A JP11905487 A JP 11905487A JP S63284854 A JPS63284854 A JP S63284854A
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base region
region
type
base
layer
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JP11905487A
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Japanese (ja)
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Tomoyuki Furuhata
智之 古畑
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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  • Bipolar Transistors (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PURPOSE:To decrease a base resistance and a parasitic capacitance so as to obtain a high-speed operation element of a bipolar transistor by forming a second base region in a self-alignment process and further forming a metal silicide layer on a surface of the base region. CONSTITUTION:This device is provided with side wall spacers 10, which are formed on side walls of an emitter electrode, and a second base region 4b, which is larger in its impurity concentration than a first base region 4a and formed adjacent to the first base region 4a by using the side wall spacers as masks. Since a second base region can be formed by using the side wall spacers as the masks, precision in the superposing of the masks or so need not to be considered and areas of elements in the transistor can be much reduced to decrease its parasitic capacity, so that high-speed performance and high integration of the transistor can be realized at the same time.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は半導体集積回路装置に関し、とくにバイポー
ラトランジスタICの素子構造とその製造方法に関する
ものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a semiconductor integrated circuit device, and particularly to the device structure of a bipolar transistor IC and its manufacturing method.

[従来の技術] 従来のバイポーラトランジスタICのバイポーラトラン
ジスタは、高速化、高密度化を実現するために、多結晶
シリコン・エミッタ(場合によってはこれをウオシニト
争エミッタともいう)構造を採用している。第5図はこ
の種のバイポーラトランジスタの構造を示す断面説明図
である。
[Prior Art] The bipolar transistor of conventional bipolar transistor ICs employs a polycrystalline silicon emitter (sometimes referred to as an emitter) structure in order to achieve higher speed and higher density. . FIG. 5 is an explanatory cross-sectional view showing the structure of this type of bipolar transistor.

第5図に示す例えばnpn型バイポーラトランジスタに
おいて、このトランジスタはp型Sl基板1の主表面に
形成されたn型エピタキシャル層2内に形成されている
。n型エピタキシャル層2はコレクタ領域をなし、その
下にはに型埋込み層3が形成されている。また、このn
型エピタキシャル層2にp型ベース領域4が、さらにこ
のp型ベース領域4にに型多結晶Si層5からの拡散に
よりに型エミッタ領域6が形成されている。
For example, in the npn type bipolar transistor shown in FIG. 5, this transistor is formed in an n type epitaxial layer 2 formed on the main surface of a p type Sl substrate 1. The n-type epitaxial layer 2 forms a collector region, and a type buried layer 3 is formed thereunder. Also, this n
A p-type base region 4 is formed in the type epitaxial layer 2, and a type emitter region 6 is further formed in the p-type base region 4 by diffusion from a type polycrystalline Si layer 5.

また、このn型エピタキシャル層2の別の部分には一型
埋込み層3に達するに型コレクタ拡散層7が形成されて
いる。
Further, in another part of this n-type epitaxial layer 2, a type collector diffusion layer 7 is formed so as to reach the type-1 buried layer 3.

なお、8はメ型チャネルストッパ領域、9は素子絶縁分
離膜、20は酸化(S10□)膜、5は前記のに型多結
晶81層5からなる多結晶St・エミッタ電極を形成す
るものであり、12は同じ°くに型多結晶81層からな
るコレクタ電極である。4aは第1ベース領域、4bは
第2ベース領域、4Cはベース電極引出しのためのp小
型拡散層である。
In addition, 8 is a meso-type channel stopper region, 9 is an element insulating isolation film, 20 is an oxide (S10□) film, and 5 is a polycrystalline St emitter electrode made of the above-mentioned polycrystalline 81 layer 5. 12 is a collector electrode made of 81 layers of the same polycrystalline type. 4a is a first base region, 4b is a second base region, and 4C is a p-type small diffusion layer for leading out the base electrode.

バイポーラトランジスタの動作すなわち各素子及びその
相互間の機能については、すでに周知の知識であるので
、その説明は省略する。
Since the operation of a bipolar transistor, that is, the functions of each element and their mutual functions, is already well known, a description thereof will be omitted.

[発明が解決しようとする問題点] 上記のような従来の半導体IC装置におけるバイポーラ
トランジスタにおいては、下記に列挙するような主とし
てベース抵抗及び寄生容量等に起因する2、3の素子特
性上の問題点がある。
[Problems to be Solved by the Invention] In the bipolar transistor in the conventional semiconductor IC device as described above, there are a few problems in element characteristics mainly caused by base resistance and parasitic capacitance as listed below. There is a point.

(1)従来のバイポーラトランジスタの構造においては
、ベース抵抗r 7及びベース−コレクタb 間容量CcBが高いため、トランジスタの高周波特性が
悪く、とくに動作速度が遅い。
(1) In the structure of a conventional bipolar transistor, the base resistance r7 and the base-collector capacitance CcB are high, so the high frequency characteristics of the transistor are poor, and the operating speed is particularly slow.

(2)ベース抵抗「 、を低くするにはベース領b 域の不純物濃度を高くすればよい。しかしながら、第5
図に示す従来のバイポーラトランジスタの構造によれば
、p型ベース領域4の不純物濃度は均一であり、電流増
幅率hPEに影響を及ぼすエミッタ領域6下の第1ベー
ス領域4aの不純物濃度によりベース領域4全体の不純
物濃度を決定しなければならない。すなわち、所望のh
FEを得るために必要な第1ベース領域4aの不純物濃
度に合せて第2ベース領域4bの不純物濃度が決まるた
め、ベース抵抗はある程度までしか低くすることができ
ず、バイポーラトランジスタの動作速度を向上するのに
限界がある。
(2) To lower the base resistance, the impurity concentration in the base region b can be increased.
According to the structure of the conventional bipolar transistor shown in the figure, the impurity concentration of the p-type base region 4 is uniform, and the impurity concentration of the first base region 4a under the emitter region 6, which affects the current amplification factor hPE, 4. The overall impurity concentration must be determined. That is, the desired h
Since the impurity concentration of the second base region 4b is determined according to the impurity concentration of the first base region 4a required to obtain FE, the base resistance can only be lowered to a certain extent, improving the operating speed of the bipolar transistor. There are limits to what you can do.

(3)ICの集積度を上げるための素子の微細化に伴う
接合のシャロー化によって、上記ベース抵抗が高くなり
、上記の場合と同様に素子の動作速度を遅くする。
(3) As junctions become shallower due to miniaturization of elements in order to increase the degree of integration of ICs, the base resistance increases, which slows down the operating speed of the elements as in the case described above.

(4)マスクの重ね合わせ精度の限界から、エミッタ電
極5とベース電極引き出しのためのプ型拡散層4Cとの
距離が決められ、ベース領域4の面積の低減には限界が
あり、ベース−コレクタ間容量C及びコレクター基板間
容量CC8等を低減でB きず、トランジスタの高密度化及び高性能化の障害とな
る。
(4) Due to the limit of mask overlay accuracy, the distance between the emitter electrode 5 and the double-shaped diffusion layer 4C for drawing out the base electrode is determined, and there is a limit to reducing the area of the base region 4. Reducing the capacitance C between collectors and the capacitance CC8 between collector and substrate causes B defects, which becomes an obstacle to higher density and higher performance of transistors.

この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、自己整合的に第2ベース領域を形成し、さら
に第2ベース領域の表面に金属シリサイド層を形成する
ことによりベース抵抗及び寄生容量を小さくして、バイ
ポーラトランジスタの高速動作素子を得ることを目的と
するものである。
This invention was made in order to solve the above-mentioned problems, and by forming a second base region in a self-aligned manner and further forming a metal silicide layer on the surface of the second base region, the base resistance and The purpose is to reduce the parasitic capacitance and obtain a high-speed operating element of a bipolar transistor.

[問題点を解決するための手段] この発明の第1の発明に係る半導体装置は、多結晶シリ
コンからなるエミッタ電極が接続されたエミッタ領域を
囲むようにして半導体基板に形成された第1ベース領域
を有する半導体装置において、エミッタ電極の側壁に形
成されたサイドウオールスペーサと、第1ベース領域よ
り不純物濃度が高く、かつサイドウオールスペーサをマ
スクとして第1ベース領域に隣接す′るように形成され
た第2ベース領域とを具備したものである。
[Means for Solving the Problems] A semiconductor device according to a first aspect of the present invention includes a first base region formed on a semiconductor substrate so as to surround an emitter region to which an emitter electrode made of polycrystalline silicon is connected. A semiconductor device having a sidewall spacer formed on a sidewall of an emitter electrode, and a second base region having a higher impurity concentration than the first base region and formed adjacent to the first base region using the sidewall spacer as a mask. 2 base areas.

また、この発明の第2の発明に係る半導体装置の製造方
法は、半導体基板中に第1ベース領域、エミッタ領域及
び半導体基板上にこのエミッタ領域と接するような多結
晶シリコンからなるエミッタ電極を形成する工程におい
て、工“ミッタ電極の側壁にサイドウオールを形成する
工程と、エミッタ電極及びサイドウオールスペーサをマ
スクとして不純物を導入し、第1ベース領域に隣接して
この第1ベース領域より不純物濃度の高い第2ベース領
域を自己整合的に形成する工程とを具備するものである
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the second aspect of the present invention, a first base region and an emitter region are formed in a semiconductor substrate, and an emitter electrode made of polycrystalline silicon is formed on the semiconductor substrate so as to be in contact with the emitter region. In the step of forming a sidewall on the side wall of the emitter electrode, impurities are introduced using the emitter electrode and sidewall spacer as a mask, and the impurity concentration is increased from the first base region adjacent to the first base region. and forming a high second base region in a self-aligned manner.

[作用] この発明においては、多結晶S、1からなるエミッタ電
極の側壁にサイドウオールスペーサを形成する構成とし
たから、エミッタ領域と第2ベース領域は第1ベース領
域を介して微小間隔をもって隔離される。また、上記サ
イドウオールスペーサをマスクとして自己整合的に第1
ベース領域に比べ不純物濃度の高い第2ベース領域を形
成することによって、電流増幅率hPEの低下をまねく
ことなく、ベース抵抗r 、を低下させる。さらに、第
b 2ベ一ス領域表面に高融点金属のシリサイド層を選択的
に形成することによって、よりベース抵抗を低下させる
。その上、上記構成により各領域の縮小化が可能となり
、ベース−コレクタ間の容量Cやコレクター基板間の容
量C6S等の寄生容量B の小さい素子が形成される。
[Operation] In this invention, since the sidewall spacer is formed on the side wall of the emitter electrode made of polycrystalline S, 1, the emitter region and the second base region are separated by a minute interval via the first base region. be done. In addition, the first sidewall spacer is used as a mask in a self-aligned manner.
By forming the second base region with a higher impurity concentration than the base region, the base resistance r 2 is reduced without reducing the current amplification factor hPE. Furthermore, by selectively forming a silicide layer of a high melting point metal on the surface of the b2 base region, the base resistance is further reduced. Moreover, the above configuration allows each region to be reduced in size, and an element with small parasitic capacitances B such as base-collector capacitance C and collector-substrate capacitance C6S is formed.

[実施例] 以下、この発明の実施例を図によってその製造方法とと
もに説明する。
[Example] Hereinafter, an example of the present invention will be described with reference to the drawings together with a manufacturing method thereof.

第1図はこの発明の一実施例を示す半導体装置の断面説
明図であり、1〜9、及び12.20は上記第5図の従
来装置と全く同一のものであるとともにその内部構造も
ほぼ同様のものである。10はりんガラス(P S G
)で形成されたサイドウオールスペーサで、11は金属
シリサイド層である。12は♂型コレクタ拡散層7の上
に形成されたに型多結晶St層からなるコレクタ電極で
ある。
FIG. 1 is an explanatory cross-sectional view of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention, and 1 to 9 and 12.20 are completely the same as the conventional device shown in FIG. It is similar. 10 is phosphor glass (PSG
), and 11 is a metal silicide layer. Reference numeral 12 denotes a collector electrode formed on the male-type collector diffusion layer 7 and made of a diamond-type polycrystalline St layer.

第1図の構成において、メ型第2ベース領域4bはp−
型第1ベース領域4aに比べて不純物(この場合はボロ
ンB)の拡散深さが深く、濃度も高くなるように形成さ
れている。
In the configuration of FIG. 1, the me-shaped second base region 4b is p-
It is formed so that the impurity (boron B in this case) has a deeper diffusion depth and a higher concentration than the first base region 4a.

また、りんガラスPSGからなるサイドウオールスペー
サlOは1型エミッタ領域6の上に設けられたに型多結
晶St層からなるエミッタ電極5の側壁に異方性イオン
エツチング(RI E)によって形成されたものである
。このサイドウオールスペーサIOは上記p型ベース領
域4を自己整合により形成する際に用いられる。
In addition, a sidewall spacer lO made of phosphorous glass PSG was formed on the sidewall of the emitter electrode 5 made of a diamond-type polycrystalline St layer provided on the type-1 emitter region 6 by anisotropic ion etching (RIE). It is something. This sidewall spacer IO is used when forming the p-type base region 4 by self-alignment.

さらに、金属シリサイド層11はチタンTIを堆積した
のち熱処理によってメ型第2ベース領域4bの表面に選
択的に形成されたものである。なお、このプロセスと同
時に、このT1の金属シリサイド層11はエミッタ電極
5及びコレクタ電極12の表面にも同様にして形成され
て図示しない配線パターンとの接続に使用されている。
Further, the metal silicide layer 11 is selectively formed on the surface of the square second base region 4b by heat treatment after depositing titanium TI. Incidentally, at the same time as this process, the metal silicide layer 11 of T1 is similarly formed on the surfaces of the emitter electrode 5 and the collector electrode 12, and is used for connection with a wiring pattern (not shown).

上記実施例の構造によれば、バイポーラトランジスタの
第1ベース領域4aと第2ベース領域4bとが別個に形
成され、第2ベース領域4bの不純物濃度を第1ベース
領域4aの濃度に比べ高くすることができるため、hF
Eの低下をまねくことなくベース抵抗r 、を低下させ
るとともに、b 第2ベース領域4bの表面に金属シリサイドを形成する
ことによりさらにベース抵抗を低下させ、トランジスタ
の動作速度は向上できる。
According to the structure of the above embodiment, the first base region 4a and the second base region 4b of the bipolar transistor are formed separately, and the impurity concentration of the second base region 4b is made higher than that of the first base region 4a. hF
By lowering the base resistance r without causing a decrease in E, and forming metal silicide on the surface of the b second base region 4b, the base resistance can be further lowered and the operating speed of the transistor can be improved.

また、第2ベース領域4bの位置決めはサイドウオール
スペーサlOをマスクとして自己整合的になされるため
、従来の構造のようにマスクの重ね合せ精度を考慮する
必要はなく、ベース面積を大幅に縮小できる。その結果
、高集積化ができるとともに、ベース−コレクタ間容量
CCB及びコレクター基板間容量C68等の寄生容量を
低減でき、トランジスタを高速化ならしめるという効果
がある。
Furthermore, since the positioning of the second base region 4b is done in a self-aligned manner using the sidewall spacer lO as a mask, there is no need to consider the overlay accuracy of masks as in the conventional structure, and the base area can be significantly reduced. . As a result, it is possible to achieve high integration, reduce parasitic capacitances such as the base-collector capacitance CCB and the collector-substrate capacitance C68, and have the effect of increasing the speed of the transistor.

次に、第2図(a)〜(f)の断面説明図によって第1
図の半導体装置の製造方法を説明する。
Next, the first
A method of manufacturing the semiconductor device shown in the figure will be explained.

■第2図(a)は従来の技術により予備加工されたSt
基板の要部である。p型基板1上にに埋込み層3及びp
中型チャネルストッパ領域8が形成され、その上にn型
エピタキシャル層2及び素子絶縁分離膜9、さらにに型
コレクタ拡散層7が形成されている。なお20は酸化膜
である。
■Figure 2 (a) shows St pre-processed using conventional technology.
This is the main part of the board. A buried layer 3 and a p-type substrate 1 are formed on the p-type substrate 1.
A medium-sized channel stopper region 8 is formed, on which an n-type epitaxial layer 2, an element insulating isolation film 9, and a type collector diffusion layer 7 are formed. Note that 20 is an oxide film.

■第2図(b)は、ベース形成領域4ヘボロンBを10
〜25keVでI X 10 〜I X 101101
3a程度イオン打込みを行った後、エミッタ形成領域及
びコレクタ電極形成領域の酸化膜20を選択的に除去し
た後、多結晶81層を全面に0.2〜0.4μm程度堆
積し、この多結晶Si層にひ素Asを50〜80keV
で5×lO〜I X 1011016a程度イオン打込
みを行った後、フォトエツチングにより一型多結晶Si
層よりなるエミッタ電極5及びコレクタ電極12を形成
した状態を示す。
■Figure 2 (b) shows the base forming area 4 Heboron B 10
I x 10 ~ I x 101101 at ~25 keV
After performing ion implantation of approximately 3A, the oxide film 20 in the emitter formation region and the collector electrode formation region is selectively removed, and then a polycrystalline 81 layer is deposited to a thickness of approximately 0.2 to 0.4μ over the entire surface. Arsenic As in the Si layer at 50 to 80 keV
After performing ion implantation of approximately 5×1O to I×1011016a at
A state in which an emitter electrode 5 and a collector electrode 12 made of layers are formed is shown.

■ついで第2図(C)は(b)で示す表面全体にPSG
(りんガラス)のCVD膜を堆積したのち、異方性イオ
ンエツチング(RI E)法によりエッチバックし、エ
ミッタ電極5及びコレクタ電極12の側壁に選択的にP
SG膜からなるサイドウオールスペーサ10を形成した
状態を示す。このサイドウオールIOの幅は平均的に0
.2〜0.3μmである。
■Then, in Figure 2 (C), PSG is applied to the entire surface shown in (b).
After depositing a CVD film of (phosphorus glass), it is etched back using an anisotropic ion etching (RIE) method to selectively deposit P on the side walls of the emitter electrode 5 and collector electrode 12.
A state in which a sidewall spacer 10 made of an SG film is formed is shown. The width of this sidewall IO is 0 on average
.. It is 2 to 0.3 μm.

■ひきつづき、第2図(d)は、ベース領域のみ露出す
るようにフォトレジスト13を形成し、サイドウオール
スペーサをマスクとして、ボロンBを25〜60keV
でlXl0 〜5XIQ15c+n″″2程度のイオン
打込みを行った状態を示している。
■Continuing, in FIG. 2(d), a photoresist 13 is formed so that only the base region is exposed, and boron B is applied at 25 to 60 keV using the sidewall spacer as a mask.
This shows a state in which ion implantation of approximately 1X10 to 5XIQ15c+n''''2 has been performed.

■さらに、第2図(e)は800〜900℃、20分程
度のアニールもしくは1000〜1050℃、10〜3
0秒のランプアニールを行った状態を示す。
■Furthermore, Figure 2 (e) shows annealing at 800-900℃ for about 20 minutes or 1000-1050℃ for 10-3 minutes.
This shows a state where lamp annealing was performed for 0 seconds.

この段階でバイポーラトランジスタの構造が形成される
が、エミッタ領域6及び第2ベース領域4bはそれぞれ
0.05〜0.15μm及び0.1〜0.3μmの深さ
となる。なお、この接合深さは熱処理により所望の深さ
に設定が可能である。
At this stage, a bipolar transistor structure is formed, and the emitter region 6 and second base region 4b have depths of 0.05 to 0.15 μm and 0.1 to 0.3 μm, respectively. Note that this junction depth can be set to a desired depth by heat treatment.

■第2図(f)は第2ベース領域4b、エミッタ電極5
及びコレクタ電極12の表面に金属シリサイド層11が
形成された状態を示す。すなわち。(θ)に示した第2
ベース領域4b上の酸化膜20を除去し、SI基板を露
出した後、基板の全面にチタンをスパッタリングで20
0〜1000人(オングストローム)被着したのち、6
00〜800℃、10〜60秒のランプアニールでチタ
ンのシリサイド化処理を行なう。この場合、Si及び多
結晶Si層が露出している領域のみがシリサイド化され
、他領域はチタンのま\である。さらに、未反応のチタ
ンを硫酸/過酸化水素(H2S04/H20□)溶液も
しくはNHOH/H20゜/H20溶液等により除去す
ることにより不要部のチタンを選択的に除去して、チタ
ンシリサイド(TiSi2)層を形成したものである。
■Figure 2(f) shows the second base region 4b and the emitter electrode 5.
and shows a state in which a metal silicide layer 11 is formed on the surface of the collector electrode 12. Namely. The second shown in (θ)
After removing the oxide film 20 on the base region 4b and exposing the SI substrate, titanium is sputtered over the entire surface of the substrate.
After 0 to 1000 people (angstroms) are deposited, 6
Titanium is silicided by lamp annealing at 00 to 800°C for 10 to 60 seconds. In this case, only the exposed regions of the Si and polycrystalline Si layers are silicided, and the other regions remain titanium. Furthermore, by removing unreacted titanium with sulfuric acid/hydrogen peroxide (H2S04/H20□) solution or NHOH/H20°/H20 solution, unnecessary titanium is selectively removed and titanium silicide (TiSi2) is formed. It is made up of layers.

以下、従来法により電極の引出しが行われて前記の効果
を有する半導体装置が得られる。
Thereafter, the electrodes are drawn out using a conventional method to obtain a semiconductor device having the above-described effects.

第3図はこの発明の他の実施例で、同一基板上にバイポ
ーラ素子と0MO8素子とを具備したIC半導体装置す
なわちBl−0MO8I Cの断面説明図である。図に
おいて、1〜12及び20の部分は第1図と同一の符号
を用いた。上記CMO8はNHO2及びPMO8で形成
されている。
FIG. 3 is another embodiment of the present invention, which is a cross-sectional explanatory view of an IC semiconductor device including a bipolar element and an 0MO8 element on the same substrate, that is, a BL-0MO8 IC. In the figure, parts 1 to 12 and 20 use the same reference numerals as in FIG. 1. The above CMO8 is formed of NHO2 and PMO8.

バイポーラトランジスタ領域とPMO8)ランジスタ領
域、及びバイポーラトランジスタ領域とバイポーラトラ
ンジスタ領域の分離は、p型基板1上に形成された〆型
埋込み層31と、n型エピタキシャル層2内に形成され
、底部が前記p十型埋込み層31に接触するp型チャネ
ルストッパ領域8と、前記n型エピタキシャル層2表面
に選択的に形成されたフィールド酸化膜15とから構成
されている。
The separation between the bipolar transistor region and the PMO8) transistor region and between the bipolar transistor region and the bipolar transistor region is formed in the bottom-type buried layer 31 formed on the p-type substrate 1 and in the n-type epitaxial layer 2, and the bottom part is formed in the It consists of a p-type channel stopper region 8 in contact with the p-type buried layer 31, and a field oxide film 15 selectively formed on the surface of the n-type epitaxial layer 2.

図中、1〜12及び20は第1図の説明で用いた符号と
同一部分を示した。第3図において2aはn型ウェル、
21はp型ウェルである。22及び22aはゲート電極
、23はゲート酸化膜、24及び25はNHO2の(f
型)ソース領域及びドレイン領域、24a及び25aは
NHO2の(n−型)オフセット領域、2B及び27は
PMO8の(p+型)ソース領域及びドレイン領域であ
る。
In the figure, 1 to 12 and 20 indicate the same parts as the reference numerals used in the explanation of FIG. In Fig. 3, 2a is an n-type well;
21 is a p-type well. 22 and 22a are gate electrodes, 23 is a gate oxide film, 24 and 25 are NHO2 (f
24a and 25a are NHO2 (n-type) offset regions, and 2B and 27 are PMO8 (p+ type) source and drain regions.

0MO8を構成するNHO2とPMO3の構造について
は、NHO2が微細化に伴う対ホットエレクトロン対策
と゛してLDD (ライトリ−ドープド ドレイン)構
造を採用したのに対して、PMO8の方は通常の構造に
よって作製されたものである。なお、PMO8もNHO
2と同様にLDD構造とすることに支障はない。
Regarding the structure of NHO2 and PMO3 that make up 0MO8, while NHO2 adopted an LDD (lightly doped drain) structure as a countermeasure against hot electrons due to miniaturization, PMO8 was fabricated with a normal structure. It is what was done. In addition, PMO8 is also NHO
There is no problem in using the LDD structure as in 2.

また、バイポーラトランジスタの構成は微細化のため第
1図にみられるコレクタ領域側の第2ベース領域4bを
なくした構造とした以外は第1図と全く同一のものであ
る。
The structure of the bipolar transistor is exactly the same as that shown in FIG. 1, except that the second base region 4b on the collector region side shown in FIG. 1 is omitted for miniaturization.

上記各トランジスタの多結晶Si層からなる電極すなわ
ちNHO2のゲート電極22及びPMO9のゲート電極
22a1バイポーラトランジスタのエミッタ電極5及び
コレクタ電極12の側壁にはいずれもサイドウオールス
ペーサIOが形成されている。また、これらの電極表面
と、NHO2のソース/ドレイン24゜25、PMO8
のソース/ドレイン2B、27 、及びパイボ−ラトラ
ンジスタの第2ベース領域4bの表面には第1図と同様
に金属シリサイド層11が形成されている。
Sidewall spacers IO are formed on the side walls of the electrodes made of the polycrystalline Si layer of each transistor, that is, the gate electrode 22 of NHO2 and the gate electrode 22a of PMO9, the emitter electrode 5 and the collector electrode 12 of the bipolar transistor. In addition, these electrode surfaces, NHO2 source/drain 24°25, PMO8
A metal silicide layer 11 is formed on the surfaces of the source/drain 2B, 27 and the second base region 4b of the pievora transistor, as in FIG.

次に、第3図の半導体装置の製造方法を第4図の断面説
明図について順次説明する。
Next, a method for manufacturing the semiconductor device shown in FIG. 3 will be sequentially explained with reference to the cross-sectional explanatory diagram of FIG. 4.

(1)まず、第4図(a)はこの半導体装置を製造する
ために予備加工された半導体基板の一部を示す。図にお
いてp型基板1にはn型エピタキシャル層2が形成され
、また基板1とエピタキシャル層2との間にはが型埋込
み層3及びp生型埋込み層31が形成されている。なお
、n十型埋込み層3はバイポーラ素子及びPMO9素子
の形成領域に、また−理込み層31は素子分離領域及び
NMO8素子の形成領域に形成される。
(1) First, FIG. 4(a) shows a part of a semiconductor substrate that has been preliminarily processed to manufacture this semiconductor device. In the figure, an n-type epitaxial layer 2 is formed on a p-type substrate 1, and a gas-type buried layer 3 and a p-type buried layer 31 are formed between the substrate 1 and the epitaxial layer 2. The n-type buried layer 3 is formed in the region where the bipolar element and the PMO9 element are formed, and the embedded layer 31 is formed in the element isolation region and the region where the NMO8 element is formed.

(2)第4図(b)はn型エピタキシャル層2にp型ウ
ェル21及びn型ウェル2aを形成した状態を示す。p
型ウェル21はNMO8素子領域のプ型埋込み層31上
に形成される。同様に、n型ウェル2aはそれぞれPM
O8素子及びバイポーラ素子領域のに型埋込み層3上に
形成される。
(2) FIG. 4(b) shows a state in which a p-type well 21 and an n-type well 2a are formed in the n-type epitaxial layer 2. p
The type well 21 is formed on the type buried layer 31 in the NMO8 element region. Similarly, the n-type wells 2a are each PM
It is formed on the mold embedding layer 3 in the O8 element and bipolar element regions.

(3)第4図(c)は同図(b)の基板にp型チャネル
ストッパ領域8を形成した状態を示す。このp型チャネ
ルストッパ領域8は、イオン打込みとその後の引伸し拡
散とにより、p型ウェル21の周囲及び素子分離領域に
形成される。なお、図中20は酸化膜(810) 、2
8は窒化膜(S13N4)であり、この窒化膜28は素
子形成領域に選択的に形成される。
(3) FIG. 4(c) shows a state in which a p-type channel stopper region 8 is formed on the substrate of FIG. 4(b). This p-type channel stopper region 8 is formed around the p-type well 21 and in the element isolation region by ion implantation and subsequent stretching diffusion. In addition, 20 in the figure is an oxide film (810), 2
8 is a nitride film (S13N4), and this nitride film 28 is selectively formed in the element formation region.

(4)第4図(d)において、まず、(c)の基板にL
OGOSによる厚いフィールド酸化膜15を成形した状
態であり、このフィールド酸化膜15は素子形成領域以
外の部分に形成される。また第4図(d)はこの後、コ
レクタ拡散領域7を形成した状態をも示す。この方法は
りん(P)をこの部に選択的にイオン打込みを行い、熱
処理して拡散したものである。
(4) In Fig. 4(d), first, L
This is a state in which a thick field oxide film 15 made of OGOS is formed, and this field oxide film 15 is formed in a portion other than the element formation region. FIG. 4(d) also shows the state in which the collector diffusion region 7 is formed after this. In this method, phosphorus (P) is selectively ion-implanted into this portion, and is diffused by heat treatment.

(5)第4図(e)において、まずゲート酸化膜23を
150〜400人形成した後、基板全面にボロンのイオ
ン打込みを30〜40key、1×10−1〜2×10
12国−2の条件で行い、0MO8としてのしきい値電
圧vTHの調整を行う。その後、バイポーラトランジス
タ部のベース形成領域のみを開孔とするレジスト膜13
を形成して、ベース領域4を形成するためのボロンのイ
オン打込みを行う、条件はlO〜25keVでI X 
10 〜I X lO’cm−”である。
(5) In FIG. 4(e), first, 150 to 400 gate oxide films 23 are formed, and then boron ions are implanted into the entire surface of the substrate at 30 to 40 keys, 1 x 10-1 to 2 x 10
This is carried out under the conditions of 12 countries-2, and the threshold voltage vTH as 0MO8 is adjusted. After that, a resist film 13 with holes formed only in the base formation region of the bipolar transistor section
, and boron ion implantation is performed to form the base region 4. The conditions are IO ~ 25 keV and IX
10 to IXlO'cm-''.

(6)ついで、第4図(f)においてフォトエツチング
によりエミツタ形成領域6a部及びコレクタ電極形成領
域7a部のゲート酸化膜23の開孔を行ったのち、多結
晶Si層5を0.2〜0.4 p m CV Dにて堆
積する。その後、全面に、50〜80keV’。
(6) Next, in FIG. 4(f), holes are formed in the gate oxide film 23 in the emitter formation region 6a and the collector electrode formation region 7a by photoetching, and then the polycrystalline Si layer 5 is Deposit at 0.4 pm CVD. After that, 50 to 80 keV' was applied to the entire surface.

5 X 10 〜I X 101Bc+n−2の条件で
′ひ素(As)のイオン打込みを行う。
Arsenic (As) ion implantation is performed under the conditions of 5.times.10 to I.times.101Bc+n-2.

(7)第4図(g)は、(f)に示したひ素Asをイオ
ン打込みした多結晶Si層5をフォトレジストを用いて
選択的に除去し、多結晶S1のゲート電極22及び22
a、エミッタ電極5及びコレクタ電極12が形成された
状態を示す。
(7) In FIG. 4(g), the polycrystalline Si layer 5 shown in FIG. 4(f) into which arsenic As is ion-implanted is selectively removed using a photoresist, and the gate electrodes 22 and 22 of the polycrystalline S1 are
a shows the state in which the emitter electrode 5 and collector electrode 12 are formed.

(8)第4図(h)は、(g)の状態の全面にライト酸
化を行ったのち、NMO3領域を除いてフォトレジスト
膜13を形成し、りん(P)の40〜100keV、1
〜5 X 1G’cm−3のイオン打込みをしてざ型拡
散層32を形成した状態である。
(8) In FIG. 4(h), after light oxidation is performed on the entire surface in the state of (g), a photoresist film 13 is formed except for the NMO3 region, and 40 to 100 keV of phosphorus (P) is applied,
This is the state in which the groove-shaped diffusion layer 32 is formed by ion implantation of ~5 x 1 G'cm-3.

(9)第4図(1)は、(h)のレジスト膜13を除去
したのち、CVDでPSG (りんガラス)膜を厚さ0
.4〜0.8μm堆積してからRIEによるエッチバッ
クを行い、各多結晶S1電極22.22a、5.12の
側壁にサイドウオールスペーサlOを形成したのち、全
面をライト酸化した状態を示す。
(9) In Fig. 4 (1), after removing the resist film 13 in (h), a PSG (phosphorus glass) film is deposited to a thickness of 0 using CVD.
.. After 4 to 0.8 μm is deposited, etchback is performed by RIE to form sidewall spacers IO on the side walls of each polycrystalline S1 electrode 22.22a, 5.12, and then the entire surface is light oxidized.

(10)ついで、第4図(j)に示すように、NMO8
領域を除いてフォトレジスト膜13を形成し、サイドウ
オールスペーサ10をマスクとして、ひ素(As)の8
0〜100keV、5X10〜1×1016CII+−
2のイオン打込みを行いに型拡散層33を形成する。
(10) Then, as shown in Figure 4 (j), NMO8
A photoresist film 13 is formed except for the area, and using the sidewall spacer 10 as a mask, arsenic (As) 8
0~100keV, 5X10~1x1016CII+-
A mold diffusion layer 33 is formed by performing ion implantation in step 2.

(11)さらに、第4図(k)に示すように、PMO8
領域を除いてフォトレジスト膜13を形成し、サイドウ
オールスペーサlOをマスクとして、ボロン(B)80
〜100keV、1〜5×1015CI11−2のイオ
ン打込みを行ないp十型拡散層34を形成する。
(11) Furthermore, as shown in FIG. 4(k), PMO8
A photoresist film 13 is formed except for the area, and boron (B) 80 is formed using the sidewall spacer lO as a mask.
Ion implantation is performed at ~100 keV and 1 to 5×10 15 CI11-2 to form a p-type diffusion layer 34 .

(12)  (11)のプロセス後、第4図Cll’)
に示すように、バイポーラトランジスタのエミッタ及び
ベース部のみ開孔したフォトレジスト膜13を形成し、
ボロンを25〜80keV、I X 10 〜5 X 
1015CI+−2でイオン打込みを行い、第2ベース
領域4bのt拡散層を形成する。この状態でフォトレジ
スト膜13を除去してから、全面を1000〜1050
℃、10〜30秒のランプ・アニールで高速熱処理を行
う。
(12) After the process of (11), Figure 4 Cll')
As shown in FIG. 2, a photoresist film 13 is formed with holes only in the emitter and base portions of the bipolar transistor, and
Boron at 25 to 80 keV, I x 10 to 5 x
Ion implantation is performed at 1015CI+-2 to form a t-diffusion layer in the second base region 4b. After removing the photoresist film 13 in this state, the entire surface was
A high speed heat treatment is performed by lamp annealing at 10 to 30 seconds at 0.degree.

(13)ついで、第2図の(f)で説明したと同様の方
法でチタンのシリサイド層を形成するプロセスを実施す
ることにより、第3図に示したB 1−0MO3IC素
子が得られる。
(13) Next, a process of forming a titanium silicide layer is performed in the same manner as described in FIG. 2(f), thereby obtaining the B 1-0 MO3 IC device shown in FIG. 3.

以上、第3図及び第4図で説明したように、この発明は
Bi−0MO8構造のICに適用して、0MO8と同一
基板上にかつ同一プロセスをもって簡単に構成すること
ができる。その結果、上記のように多結晶Si層からな
る電極の側壁にサイドウオールスペーサを備え、かつこ
の電極の表面及び拡散層上を金属シリサイドとすること
により、前述のようなバイポーラ素子の高速化とともに
、0MO8のソース/ドレイン領域が低抵抗化されるた
めに、0MO8の動作速度も向上し、全体的な高速度が
企れる特徴がある。
As described above with reference to FIGS. 3 and 4, the present invention can be applied to an IC having a Bi-0MO8 structure and easily constructed on the same substrate and through the same process as the 0MO8 structure. As a result, by providing a side wall spacer on the side wall of the electrode made of a polycrystalline Si layer as described above and using metal silicide on the surface of this electrode and the diffusion layer, it is possible to increase the speed of the bipolar element as described above. , 0MO8 has a low resistance source/drain region, so that the operating speed of 0MO8 is improved, and the overall speed is expected to be high.

なお、上記の実施例においては、サイドウオールスペー
サとしてPSG膜を用いたが、この外に5IO2膜、ボ
ロンリンガラス(BPSG)膜、もしくはSiO□膜と
窒化(SIN)膜等の複合膜を用いてもよい。さらに、
エッチバック法に変えて熱酸化等によりサイドウオール
スペーサを形成してもよい。
In the above example, a PSG film was used as the sidewall spacer, but in addition to this, a 5IO2 film, a boron phosphorus glass (BPSG) film, or a composite film such as a SiO□ film and a nitride (SIN) film may be used. It's okay. moreover,
The sidewall spacers may be formed by thermal oxidation or the like instead of the etch-back method.

このほか、シリサイド用の金属としてはチタンの代りに
、モリブデン、タングステン、白金やコバルトなどを用
いても差支えない。そしてシリサイド化の熱処理には、
上記ランプアニールの他に600〜tooo℃で20〜
30分間の熱処理法で行うこともできる。
In addition, molybdenum, tungsten, platinum, cobalt, or the like may be used instead of titanium as the metal for the silicide. And for heat treatment for silicidation,
In addition to the lamp annealing mentioned above, 20~ at 600~tooo℃
A heat treatment method for 30 minutes can also be used.

また、本発明は上述の実施例に限定されず、その要旨を
逸しない範囲で種々変更が可能であることは言うまでも
ない。
Furthermore, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and that various changes can be made without departing from the spirit of the invention.

[発明の効果] この発明は以上説明したとおり、バイポーラトランジス
タの第1ベース領域と第2ベース領域とは別個に形成さ
れ、第2ベース領域の不純物濃度が第1ベース領域の不
純物濃度に比べ高くすることができるため、hFEの低
下をまねくことなくベース抵抗r 7を低下させるとと
もに、第2べ一b ス領域表面に金属シリサイド層を形成することによりさ
らにベース抵抗を低下させ、高周波特性の優れた高速動
作素子が実現できる。
[Effects of the Invention] As explained above, in the present invention, the first base region and the second base region of a bipolar transistor are formed separately, and the impurity concentration of the second base region is higher than the impurity concentration of the first base region. Therefore, the base resistance r7 can be lowered without causing a decrease in hFE, and the base resistance can be further lowered by forming a metal silicide layer on the surface of the second base region, resulting in excellent high frequency characteristics. A high-speed operating element can be realized.

さらに、第2ベース領域がサイドウオールスペーサをマ
スクとして自己整合的に形成できるために、マスクの重
ね合わせ精度等を考慮する必要なく、トランジスタの素
子面積を大幅に縮小することができ、寄生容量を減少せ
しめることが可能となる。その結果、トランジスタの高
速化と高密度化を同時に達成することができる。
Furthermore, since the second base region can be formed in a self-aligned manner using the sidewall spacer as a mask, there is no need to consider mask overlay accuracy, and the element area of the transistor can be significantly reduced, reducing parasitic capacitance. It is possible to reduce the As a result, higher speed and higher density transistors can be achieved at the same time.

また、製造工程が簡易であるため、0MO8との複合素
子であるB1−0MO8素子等への応用が可能となる効
果がある。
Furthermore, since the manufacturing process is simple, it has the effect of enabling application to a B1-0MO8 element, etc., which is a composite element with 0MO8.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例を示す半導体装置の断面説
明図、第2図(a)〜(f)は第1図の半導体装置の製
造方法を示す断面説明図、第3図はこの発明の他の実施
例を示すBi−0MO3I C半導体装置の断面説明図
、第4図(a)〜(fI)は第3図の半導体装置の製造
方法を示す断面説明図、第5図ハ従来のバイポーラトラ
ンジスタの構造を示す断面説明図である。 図において、1はp型半導体基板、2はn型エピタキシ
ャル層、3はn中型埋込み層、4はp型ベース領域、4
aは第1ベース領域、4bは第2ベース領域、4cはp
十型拡散層、5はに型多結晶S1層、6はに型エミッタ
領域、7はに型コレクタ拡散層、8はp十型チャネルス
トッパ領域、9は素子絶縁分離膜、10はサイドウオー
ルスペーサ、11は金属シリサイド層、12はf型多結
晶S1層、13はフォトレジスト、15はフィールド酸
化膜、21はp型つェルs 22.22aはゲート電極
、23はゲート酸化膜、24.25はソース/ドレイン
領域、24a 、 25aは(n−型)オフセット領域
、26.27はソース/ドレイン領域、28は窒化(S
13N4)膜、31はp十型埋込み層、32はn−型拡
散層、33はヤ型拡散層、34はp生型拡散層である。 なお、図中同一符号は1同−又は相当部分を示す。 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士  佐々 木宗治 第 13:フ才 2図  、。 會 t 番 番 条 舎 す シ を トしツ゛スト
FIG. 1 is a cross-sectional explanatory diagram of a semiconductor device showing an embodiment of the present invention, FIGS. 2(a) to (f) are cross-sectional explanatory diagrams showing a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 1, and FIG. 4(a) to (fI) are cross-sectional explanatory views showing a method of manufacturing the semiconductor device of FIG. 3; and FIG. FIG. 2 is a cross-sectional explanatory diagram showing the structure of a bipolar transistor. In the figure, 1 is a p-type semiconductor substrate, 2 is an n-type epitaxial layer, 3 is an n-type buried layer, 4 is a p-type base region, 4
a is the first base region, 4b is the second base region, and 4c is p
5 is a diagonal type polycrystalline S1 layer, 6 is a diagonal emitter region, 7 is a diagonal collector diffusion layer, 8 is a p-type channel stopper region, 9 is an element insulating isolation film, and 10 is a sidewall spacer. , 11 is a metal silicide layer, 12 is an f-type polycrystalline S1 layer, 13 is a photoresist, 15 is a field oxide film, 21 is a p-type oxide film, 22. 22a is a gate electrode, 23 is a gate oxide film, 24. 25 is a source/drain region, 24a and 25a are (n-type) offset regions, 26.27 is a source/drain region, and 28 is a nitrided (S)
13N4) film, 31 is a p-type buried layer, 32 is an n-type diffusion layer, 33 is a Y-type diffusion layer, and 34 is a p-type diffusion layer. Note that the same reference numerals in the figures indicate the same or equivalent parts. Applicant Seiko Epson Co., Ltd. Agent Patent Attorney Souji Sasaki No. 13: Fusai 2,. Twist the meeting number

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)エミッタ電極が多結晶シリコンからなり、該エミ
ッタ電極が接続されたエミッタ領域を囲むように半導体
基板中に形成された第1ベース領域を有する半導体装置
において、 前記エミッタ電極の側壁に形成されたサイドウォールス
ペーサと、 前記第1ベース領域より不純物濃度が高く、かつ該サイ
ドウォールスペーサをマスクとして前記第1ベース領域
に隣接するように前記半導体基板中に形成された第2ベ
ース領域とを具備することを特徴とする半導体装置。
(1) In a semiconductor device in which an emitter electrode is made of polycrystalline silicon and has a first base region formed in a semiconductor substrate so as to surround an emitter region to which the emitter electrode is connected, a first base region formed on a side wall of the emitter electrode. a second base region having a higher impurity concentration than the first base region and formed in the semiconductor substrate adjacent to the first base region using the sidewall spacer as a mask. A semiconductor device characterized by:
(2)半導体基板中に第1ベース領域、エミッタ領域及
び半導体基板上に該エミッタ領域と接するように多結晶
シリコンからなるエミッタ電極を形成する工程を有する
半導体装置の製造方法において、 前記エミッタ電極の側壁にサイドウォールスペーサを形
成する工程、 前記エミッタ電極及び該サイドウォールスペーサをマス
クとして不純物を導入し、前記第1ベース領域に隣接し
て前記第1ベース領域より不純物濃度の高い第2ベース
領域を自己整合的に形成する工程を具備することを特徴
とする半導体装置の製造方法。
(2) A method for manufacturing a semiconductor device comprising a step of forming a first base region, an emitter region in a semiconductor substrate, and an emitter electrode made of polycrystalline silicon on the semiconductor substrate so as to be in contact with the emitter region, forming a sidewall spacer on a sidewall; introducing an impurity using the emitter electrode and the sidewall spacer as a mask, and forming a second base region adjacent to the first base region with a higher impurity concentration than the first base region; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of forming the device in a self-aligned manner.
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