JP2001144196A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

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JP2001144196A
JP2001144196A JP32777199A JP32777199A JP2001144196A JP 2001144196 A JP2001144196 A JP 2001144196A JP 32777199 A JP32777199 A JP 32777199A JP 32777199 A JP32777199 A JP 32777199A JP 2001144196 A JP2001144196 A JP 2001144196A
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JP
Japan
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collector
npn transistor
transistor
region
electrode
Prior art date
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Application number
JP32777199A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kuranouchi
厚志 倉野内
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Filing date
Publication date
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  • Bipolar Integrated Circuits (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance and reliable semiconductor device that can reduce collector diffusion resistance, without impairing the reliability of a transistor. SOLUTION: On a semiconductor substrate 1, an NPN transistor (a region 1A) and a MOS transistor (a region 1B) are mounted mixedly. In the collector take-out region (plug-in diffusion layer 4) of the NPN transistor, a recessed part 4A is provided, thus forming a collector at a lower position than an emitter and a base. Also, a diffusion layer 12 is formed, where the diffusion layer 12 is the same as the source/drain diffusion layers 23 and 24 of the MOS transistor which are formed simultaneously, thus reducing the spacing between a collector take-out electrode 9 and an impurity region below the electrode 9, and at the same time, increasing the concentration of impurities directly below the electrode, and hence reducing collector diffusion resistance without having to add manufacturing processes.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、NPNトランジス
タの特性改善のための素子構造、及びこの素子構造を得
るための半導体装置の製造方法に関する。
The present invention relates to an element structure for improving characteristics of an NPN transistor, and a method of manufacturing a semiconductor device for obtaining the element structure.

【0002】[0002]

【従来の技術】図4は、従来のNPNトランジスタを搭
載した半導体装置の構造を示す断面図である。この半導
体装置は、半導体基板10上に形成されるNPNトラン
ジスタ領域に対応して半導体基板10内にN+埋め込み
層20、エピタキシャル層30、プラグイン拡散層4
0、素子分離(Isolation)拡散層120を有する。ま
た、エピタキシャル層30の上層には、ベース拡散層5
0A及びグラフトベース拡散層50Bが設けられ、ベー
ス拡散層50Aの上層には、エミッタ拡散層60が設け
られている。
2. Description of the Related Art FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor device on which an NPN transistor is mounted. This semiconductor device includes an N + buried layer 20, an epitaxial layer 30, and a plug-in diffusion layer 4 in a semiconductor substrate 10 corresponding to an NPN transistor region formed on the semiconductor substrate 10.
0, an isolation diffusion layer 120 is provided. In addition, the base diffusion layer 5
0A and a graft base diffusion layer 50B are provided, and an emitter diffusion layer 60 is provided above the base diffusion layer 50A.

【0003】また、半導体基板10の上面には2層のS
iO2系絶縁膜70A、70Bが形成され、このSiO
2系絶縁膜70A、70Bを貫通する状態で、グラフト
ベース拡散層50Bに対応する位置にベース取り出し電
極80が設けられ、プラグイン拡散層40に対応する位
置にコレクタ取り出し電極90が設けられている。ま
た、このエミッタ拡散層60の上層には、エミッタ電極
部100が形成され、このエミッタ電極部100に対応
して絶縁膜70Bを貫通する状態でエミッタ取り出し電
極110が形成されている。
On the upper surface of the semiconductor substrate 10, two layers of S
The iO 2 -based insulating films 70A and 70B are formed.
A base extraction electrode 80 is provided at a position corresponding to the graft base diffusion layer 50B and a collector extraction electrode 90 is provided at a position corresponding to the plug-in diffusion layer 40 so as to penetrate the two-system insulating films 70A and 70B. . An emitter electrode portion 100 is formed in an upper layer of the emitter diffusion layer 60, and an emitter extraction electrode 110 is formed corresponding to the emitter electrode portion 100 so as to penetrate the insulating film 70B.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な構造のNPNトランジスタにおいて、トランジスタ特
性の1つである飽和電圧はコレクタ拡散抵抗と関係があ
り、コレクタ拡散抵抗が小さいほど、飽和電圧も低くな
り、トランジスタの最小動作電圧を低くすることが可能
となる。このため、コレクタ濃度、プラグイン拡散層濃
度を高くすることが有効な手段となる。一方、コレクタ
濃度、プラグイン拡散層濃度を高くすると、結晶欠陥の
発生を招き、信頼性上問題となる。このため、結晶欠陥
の発生が無い条件で上記拡散層が形成されている。しか
しながら、トランジスタの高性能化が進む中で、さらな
るコレクタ拡散抵抗の低減が必要となっている。
By the way, in the NPN transistor having the above-described structure, the saturation voltage, which is one of the transistor characteristics, is related to the collector diffusion resistance. The lower the collector diffusion resistance, the lower the saturation voltage. Thus, the minimum operating voltage of the transistor can be reduced. Therefore, increasing the collector concentration and the plug-in diffusion layer concentration is an effective means. On the other hand, if the concentration of the collector and the concentration of the plug-in diffusion layer are increased, crystal defects are generated, which causes a problem in reliability. Therefore, the diffusion layer is formed under the condition that no crystal defects occur. However, as the performance of the transistor is improved, it is necessary to further reduce the collector diffusion resistance.

【0005】そこで本発明の目的は、トランジスタの信
頼性を損なうことなく、コレクタ拡散抵抗を低減でき、
高性能で高信頼性の半導体装置を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to reduce the collector diffusion resistance without impairing the reliability of the transistor,
An object of the present invention is to provide a semiconductor device with high performance and high reliability.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、半導体基板上にMOSトランジスタととも
に、NPNトランジスタが搭載された半導体装置であっ
て、前記半導体基板におけるNPNトランジスタのコレ
クタ取り出し領域に凹部を有し、前記NPNトランジス
タのコレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電極、
及びベース取り出し電極よりも低い位置に形成されてな
ることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a semiconductor device having a MOS transistor and an NPN transistor mounted on a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate has a collector extraction region for the NPN transistor. Having a recess, wherein the collector extraction electrode of the NPN transistor is an emitter extraction electrode;
And formed at a position lower than the base extraction electrode.

【0007】以上のような本発明の半導体装置では、N
PNトランジスタのコレクタ取り出し領域に形成した凹
部にコレクタ取り出し電極を設けることにより、このコ
レクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電極、及びベ
ース取り出し電極よりも低い位置に形成されている。し
たがって、半導体基板内に設けたコレクタ取り出し領域
の拡散層が、コレクタ取り出し電極に近い状態で配置さ
れることになり、この結果、トランジスタの信頼性を損
なうことなく、コレクタ拡散抵抗の低減が可能となる。
In the semiconductor device of the present invention as described above, N
By providing a collector extraction electrode in a recess formed in the collector extraction region of the PN transistor, the collector extraction electrode is formed at a position lower than the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. Therefore, the diffusion layer of the collector extraction region provided in the semiconductor substrate is arranged in a state close to the collector extraction electrode. As a result, the collector diffusion resistance can be reduced without impairing the reliability of the transistor. Become.

【0008】また本発明は、半導体基板上にMOSトラ
ンジスタとともに、NPNトランジスタが搭載された半
導体装置の製造方法であって、前記半導体基板上に第1
の層間絶縁膜を成膜し、この第1の層間絶縁膜をパター
ンニングして前記MOSトランジスタを形成する領域を
開口し、ゲート絶縁膜を形成する第1の工程と、前記第
1の層間絶縁膜をパターンニングしてNPNトランジス
タのエミッタ取り出し窓と、コレクタ取り出し窓を開口
する第2の工程と、半導体基板の全面に半導体膜を形成
し、この半導体膜をパターンニングして、前記MOSト
ランジスタのゲート電極部と、前記NPNトランジスタ
のエミッタ電極部を形成するとともに、コレクタ取り出
し領域に凹部を形成する第3の工程と、前記MOSトラ
ンジスタのソース及びドレイン領域と、前記NPNトラ
ンジスタのコレクタ取り出し領域に不純物を導入する第
4の工程と、半導体基板の全面を第2の層間絶縁膜で被
覆し、前記第1、第2の層間絶縁膜をパターンニングし
て、前記MOSトランジスタのソース、ドレイン取り出
し領域、NPNトランジスタのエミッタ電極部、ベース
取り出し領域、コレクタ取り出し領域のそれぞれに臨む
接続孔を開口する第5の工程と、前記各接続孔を埋め込
む各取り出し電極を形成する第6の工程とを有し、前記
第3の工程において前記コレクタ取り出し領域に凹部を
形成し、前記NPNトランジスタのコレクタ取り出し電
極を、エミッタ取り出し電極、及びベース取り出し電極
よりも低い位置に形成するようにしたことを特徴とす
る。
The present invention is also a method of manufacturing a semiconductor device in which an NPN transistor is mounted on a semiconductor substrate together with a MOS transistor.
A first step of forming a gate insulating film by patterning the first interlayer insulating film, opening an area where the MOS transistor is to be formed, and forming the first interlayer insulating film. A second step of patterning the film to open an emitter take-out window and a collector take-out window of the NPN transistor; forming a semiconductor film over the entire surface of the semiconductor substrate; patterning the semiconductor film to form the MOS transistor; A third step of forming a gate electrode portion, an emitter electrode portion of the NPN transistor, and forming a concave portion in the collector extraction region; and forming an impurity in the source and drain regions of the MOS transistor and the collector extraction region of the NPN transistor. And covering the entire surface of the semiconductor substrate with a second interlayer insulating film. A fifth step of patterning the two interlayer insulating films to open connection holes respectively facing the source and drain extraction regions of the MOS transistor, the emitter electrode portion, the base extraction region, and the collector extraction region of the NPN transistor; A sixth step of forming each extraction electrode for filling each connection hole, forming a concave portion in the collector extraction region in the third step, and replacing the collector extraction electrode of the NPN transistor with an emitter extraction electrode; And formed at a position lower than the base extraction electrode.

【0009】以上のような本発明の半導体装置の製造方
法では、NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に
形成した凹部にコレクタ取り出し電極を設けることによ
り、このコレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電
極、及びベース取り出し電極よりも低い位置に形成され
ている。したがって、半導体基板内に設けたコレクタ取
り出し領域の拡散層が、コレクタ取り出し電極に近い状
態で配置されることになり、この結果、トランジスタの
信頼性を損なうことなく、コレクタ拡散抵抗の低減が可
能となる。また、MOSトランジスタのゲート電極部、
及びNPNトランジスタのエミッタ電極部を形成する工
程において、コレクタ取り出し領域に凹部を形成するこ
とができるため、製造工程を追加することなく、コレク
タ拡散抵抗の低減が可能となる。さらに、MOSトラン
ジスタのソース及びドレイン領域に不純物を導入する工
程で、同時にNPNトランジスタのコレクタ取り出し領
域に不純物を導入できるので、製造工程を追加すること
なく、コレクタ拡散抵抗のさらに有効な低減が可能とな
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention as described above, the collector extraction electrode is provided in the concave portion formed in the collector extraction region of the NPN transistor, so that the collector extraction electrode becomes the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. It is formed at a lower position. Therefore, the diffusion layer of the collector extraction region provided in the semiconductor substrate is arranged in a state close to the collector extraction electrode. As a result, the collector diffusion resistance can be reduced without impairing the reliability of the transistor. Become. Also, the gate electrode portion of the MOS transistor,
In addition, in the process of forming the emitter electrode portion of the NPN transistor, a concave portion can be formed in the collector extraction region, so that the collector diffusion resistance can be reduced without adding a manufacturing process. Further, in the step of introducing impurities into the source and drain regions of the MOS transistor, the impurities can be introduced into the collector extraction region of the NPN transistor at the same time, so that the collector diffusion resistance can be more effectively reduced without adding a manufacturing step. Become.

【0010】また本発明は、半導体基板上にNPNトラ
ンジスタが搭載された半導体装置の製造方法であって、
前記半導体基板上に第1の層間絶縁膜を成膜し、この第
1の層間絶縁膜をパターンニングして前記NPNトラン
ジスタのエミッタ取り出し窓と、コレクタ取り出し窓を
開口する第1の工程と、半導体基板の全面に半導体膜を
形成し、この半導体膜をパターンニングして、前記NP
Nトランジスタのエミッタ電極部を形成するとともに、
コレクタ取り出し領域に凹部を形成する第2の工程と、
前記NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に不純
物を導入する第3の工程と、半導体基板の全面を第2の
層間絶縁膜で被覆し、前記第1、第2の層間絶縁膜をパ
ターンニングして、前記NPNトランジスタのエミッタ
電極部、ベース取り出し領域、コレクタ取り出し領域の
それぞれに臨む接続孔を開口する第4の工程と、前記各
接続孔を埋め込む各取り出し電極を形成する第5の工程
とを有し、前記第2の工程において前記コレクタ取り出
し領域に凹部を形成し、前記NPNトランジスタのコレ
クタ取り出し電極を、エミッタ取り出し電極、及びベー
ス取り出し電極よりも低い位置に形成するようにしたこ
とを特徴とする。
The present invention is also a method of manufacturing a semiconductor device having an NPN transistor mounted on a semiconductor substrate,
A first step of forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate and patterning the first interlayer insulating film to open an emitter extraction window and a collector extraction window of the NPN transistor; A semiconductor film is formed on the entire surface of the substrate, and the semiconductor film is patterned to form the NP.
While forming the emitter electrode portion of the N transistor,
A second step of forming a recess in the collector extraction region;
A third step of introducing an impurity into the collector extraction region of the NPN transistor, and covering the entire surface of the semiconductor substrate with a second interlayer insulating film, patterning the first and second interlayer insulating films, A fourth step of opening a connection hole facing each of the emitter electrode portion, the base extraction region, and the collector extraction region of the NPN transistor; and a fifth step of forming each extraction electrode filling the connection hole, In the second step, a concave portion is formed in the collector extraction region, and the collector extraction electrode of the NPN transistor is formed at a position lower than the emitter extraction electrode and the base extraction electrode.

【0011】以上のような本発明の半導体装置の製造方
法では、NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に
形成した凹部にコレクタ取り出し電極を設けることによ
り、このコレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電
極、及びベース取り出し電極よりも低い位置に形成され
ている。したがって、半導体基板内に設けたコレクタ取
り出し領域の拡散層が、コレクタ取り出し電極に近い状
態で配置されることになり、この結果、トランジスタの
信頼性を損なうことなく、コレクタ拡散抵抗の低減が可
能となる。また、NPNトランジスタのエミッタ電極部
を形成する工程において、コレクタ取り出し領域に凹部
を形成することができるため、製造工程を追加すること
なく、コレクタ拡散抵抗の低減が可能となる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention as described above, the collector extraction electrode is provided in the concave portion formed in the collector extraction region of the NPN transistor, so that the collector extraction electrode becomes the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. It is formed at a lower position. Therefore, the diffusion layer of the collector extraction region provided in the semiconductor substrate is arranged in a state close to the collector extraction electrode. As a result, the collector diffusion resistance can be reduced without impairing the reliability of the transistor. Become. Further, in the step of forming the emitter electrode portion of the NPN transistor, a concave portion can be formed in the collector extraction region, so that the collector diffusion resistance can be reduced without adding a manufacturing step.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明による半導体装置の
実施の形態について説明する。近年の半導体集積回路で
は、バイポーラトランジスタとMOSトランジスタとが
混載されたものが多くなってきているが、本実施の形態
では、その利点を生かし、NPNトランジスタのコレク
タ取り出し領域をエミッタやベースより低い位置に形成
し、かつ、同時に形成されるMOSトランジスタのソー
ス/ドレイン拡散層と同一の拡散層を形成することによ
り、製造工程を追加することなく、コレクタ拡散抵抗の
低減を可能としたものである。すなわち、本実施の形態
によれば、コレクタ取り出し電極と不純物領域との間隔
を小さくし、かつ、電極直下の不純物濃度を高くするこ
とが可能となり、コレクタ拡散抵抗を従来例に比べて低
減することが可能となる。これにより、高性能で高信頼
性の半導体装置を提供することができる。
Embodiments of a semiconductor device according to the present invention will be described below. In recent years, many semiconductor integrated circuits have a bipolar transistor and a MOS transistor mixedly mounted. In this embodiment, however, the advantage is taken advantage of by placing the collector extraction region of the NPN transistor at a position lower than the emitter or base. By forming the same diffusion layer as the source / drain diffusion layer of the MOS transistor formed at the same time, the collector diffusion resistance can be reduced without adding a manufacturing process. That is, according to the present embodiment, the distance between the collector extraction electrode and the impurity region can be reduced, and the impurity concentration immediately below the electrode can be increased, and the collector diffusion resistance can be reduced as compared with the conventional example. Becomes possible. Thus, a high-performance and highly reliable semiconductor device can be provided.

【0013】図1は、本発明の実施の形態によるNPN
トランジスタとNMOSトランジスタを搭載した半導体
装置の構造を示す断面図である。この半導体装置は、半
導体基板1上に形成されるNPNトランジスタ領域1A
に対応して半導体基板1内にN+埋め込み層2、エピタ
キシャル層3、プラグイン拡散層4を有する。また、エ
ピタキシャル層3の上層には、ベース拡散層5A及びグ
ラフトベース拡散層5Bが設けられ、ベース拡散層5A
の上層には、エミッタ拡散層6が設けられている。
FIG. 1 shows an NPN according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a structure of a semiconductor device including a transistor and an NMOS transistor. This semiconductor device includes an NPN transistor region 1A formed on a semiconductor substrate 1.
The semiconductor substrate 1 has an N + buried layer 2, an epitaxial layer 3, and a plug-in diffusion layer 4. A base diffusion layer 5A and a graft base diffusion layer 5B are provided on the upper layer of the epitaxial layer 3, and the base diffusion layer 5A
An emitter diffusion layer 6 is provided in the upper layer.

【0014】また、半導体基板1の上面には、2層のS
iO2系絶縁膜7A、7Bが形成され、このSiO2系
絶縁膜7A、7Bを貫通する状態で、グラフトベース拡
散層5Bに対応する位置にベース取り出し電極8が設け
られている。また、コレクタ取り出し領域であるプラグ
イン拡散層4の上面には、凹部4Aが形成されており、
この凹部4Aの上面には、高濃度拡散層12が形成され
ている。そして、この高濃度拡散層12を介してコレク
タ取り出し電極9が設けられている。また、このエミッ
タ拡散層6の上層には、エミッタ電極部10が形成さ
れ、このエミッタ電極部10に対応して絶縁膜7Bを貫
通する状態でエミッタ取り出し電極11が形成されてい
る。
On the upper surface of the semiconductor substrate 1, two layers of S
The iO 2 -based insulating films 7A and 7B are formed, and a base extraction electrode 8 is provided at a position corresponding to the graft base diffusion layer 5B so as to penetrate the SiO 2 -based insulating films 7A and 7B. In addition, a concave portion 4A is formed on the upper surface of the plug-in diffusion layer 4, which is a collector extraction region,
A high concentration diffusion layer 12 is formed on the upper surface of the recess 4A. Then, a collector extraction electrode 9 is provided via the high concentration diffusion layer 12. An emitter electrode portion 10 is formed on the upper layer of the emitter diffusion layer 6, and an emitter extraction electrode 11 is formed corresponding to the emitter electrode portion 10 so as to penetrate the insulating film 7B.

【0015】また、この半導体装置は、半導体基板1上
に形成されるNMOSトランジスタ領域1Bに対応して
半導体基板1内にN+埋め込み層21、PWell層2
2を有する。そして、PWell層22の上層には、ソ
ース、ドレイン領域に対応してソース拡散層23及びド
レイン拡散層24が形成されている。また、半導体基板
1上には、ソース拡散層23とドレイン拡散層24の中
間にゲート酸化膜29を介してゲート電極部25が設け
られ、ソース拡散層23とドレイン拡散層24には、そ
の上層の絶縁膜7Bを貫通して、ソース電極26及びド
レイン電極27が設けられている。また、NPNトラン
ジスタ領域1AとNMOSトランジスタ領域1Bとの間
には、素子分離(Isolation)拡散層30を有する。
In this semiconductor device, an N + buried layer 21 and a PWell layer 2 are formed in the semiconductor substrate 1 corresponding to the NMOS transistor region 1B formed on the semiconductor substrate 1.
2 Further, a source diffusion layer 23 and a drain diffusion layer 24 are formed above the PWell layer 22 in correspondence with the source and drain regions. On the semiconductor substrate 1, a gate electrode portion 25 is provided between the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 via a gate oxide film 29, and the source diffusion layer 23 and the drain diffusion layer 24 A source electrode 26 and a drain electrode 27 are provided through the insulating film 7B. Further, an isolation diffusion layer 30 is provided between the NPN transistor region 1A and the NMOS transistor region 1B.

【0016】図2、図3は、本実施の形態によるNPN
トランジスタ及びNMOSトランジスタの製造工程を示
す断面図である。まず、図2(A)に示す工程では、半
導体基板1の表面上のNPNトランジスタ領域1A、及
びNMOSトランジスタ領域1Bに、N+埋め込み層
2、21、エピタキシャル層3、素子分離拡散層30
(NMOSトランジスタのPWell層22兼用)、プ
ラグイン拡散層4、NPNトランジスタのベース拡散層
5A、グラフトベース拡散層5Bなどを形成し、その表
面にCVD法等により第1のSiO2系絶縁膜7Aを形
成する。
FIGS. 2 and 3 show NPN according to the present embodiment.
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a process of manufacturing the transistor and the NMOS transistor. First, in the step shown in FIG. 2A, the N + buried layers 2, 21, the epitaxial layer 3, the element isolation diffusion layer 30 are formed in the NPN transistor region 1A and the NMOS transistor region 1B on the surface of the semiconductor substrate 1.
(Also used as the PWell layer 22 of the NMOS transistor), the plug-in diffusion layer 4, the base diffusion layer 5A and the graft base diffusion layer 5B of the NPN transistor, and the like, and the first SiO2 based insulating film 7A is formed on the surface thereof by the CVD method or the like. Form.

【0017】次に、図2(B)に示す工程では、NMO
Sトランジスタ領域1BのSiO2系絶縁膜7Aをレジ
ストパターンを用いた反応性イオンエッチング(RI
E)法により除去し、800〜900°Cの熱酸化によ
り厚さ15〜50nmのゲート酸化膜29を形成する。
次に、図2(C)に示す工程では、SiO2系絶縁膜7
Aをレジストパターンニングを用いたRIE法により、
NPNトランジスタのエミッタ、コレクタ形成領域を開
口し、Poly−Si膜31を堆積させる。次に、レジ
ストパターンニングを用いて、Poly−Si膜31に
おけるNMOSトランジスタのゲート領域、及び、NP
Nトランジスタのエミッタ領域に、As+またはPho
s+を、50〜100keV程度の注入エネルギで、1
×1015〜1×1016/cm2のドーズ量で注入する。
Next, in the step shown in FIG.
The SiO2 insulating film 7A in the S transistor region 1B is subjected to reactive ion etching (RI
The gate oxide film 29 having a thickness of 15 to 50 nm is formed by thermal oxidation at 800 to 900 ° C. by the method E).
Next, in the step shown in FIG.
A by RIE using resist patterning
Opening the emitter and collector formation regions of the NPN transistor, a Poly-Si film 31 is deposited. Next, the gate region of the NMOS transistor in the Poly-Si film 31 and the NP
As + or Pho is applied to the emitter region of the N transistor.
s + is increased by 1 at an implantation energy of about 50 to 100 keV.
The implantation is performed at a dose of × 10 15 to 1 × 10 16 / cm 2 .

【0018】次に、図3(D)に示す工程では、Pol
y−Si膜31をRIE法により、NMOSトランジス
タのゲート電極部25、NPNトランジスタのエミッタ
電極部10を加工する。この時、NPNトランジスタの
コレクタ取り出し領域は、RIE時のオーバーエッチに
より、プラグイン拡散層4の上面に凹部4Aが形成され
たものとなる。次に、図3(E)に示す工程では、レジ
ストパターンを用い、NMOSトランジスタのソース、
ドレイン形成領域、NPNトランジスタのコレクタ取り
出し領域に、As+を、20〜100keV程度の注入
エネルギ、1×1015〜1×1016/cm2程度のドー
ズ量で回転注入する。また、このイオン注入を斜め注入
で行うことにより、NPNトランジスタのコレクタ取り
出し領域の側壁部にもイオン注入領域が形成され、かつ
回転注入を行うことにより、側壁部の向きによるシャド
ウイングの影響を受けることもなくなる。
Next, in the step shown in FIG.
The gate electrode portion 25 of the NMOS transistor and the emitter electrode portion 10 of the NPN transistor are processed on the y-Si film 31 by RIE. At this time, the collector extraction region of the NPN transistor has a recess 4A formed on the upper surface of the plug-in diffusion layer 4 due to overetching during RIE. Next, in the step shown in FIG. 3E, the source of the NMOS transistor is
As + is rotationally implanted into the drain formation region and the collector extraction region of the NPN transistor at an implantation energy of about 20 to 100 keV and a dose of about 1 × 10 15 to 1 × 10 16 / cm 2 . Also, by performing this ion implantation by oblique implantation, an ion implantation region is also formed on the side wall of the collector extraction region of the NPN transistor, and by performing rotational implantation, shadowing is affected by the direction of the side wall. No more.

【0019】次に、図3(E)に示す工程では、SiO
2系絶縁膜7BをCVD法により堆積し、熱処理を90
0〜1000°Cで10〜60分、もしくは1000〜
1200°Cで数秒間の短時間熱処理で行う。または、
これら2つの方法を組み合わせて行う。次に、図3
(F)に示す工程では、NPNトランジスタ、NMOS
トランジスタの各電極取り出しのためのパターンをリソ
グラフィ工程により形成し、Ti等のバリアメタルと、
Al等の導電材料膜を順次蒸着して金属配線(電極8、
9、11、26、27)を形成する。なお、最終的には
パッシベーション膜等が必要であるが、これらは公知技
術であるので説明は省略する。
Next, in the step shown in FIG.
A second insulating film 7B is deposited by a CVD method, and
0-1000 ° C for 10-60 minutes, or 1000-
This is performed by a short-time heat treatment at 1200 ° C. for several seconds. Or
These two methods are performed in combination. Next, FIG.
In the step shown in (F), an NPN transistor, an NMOS
A pattern for extracting each electrode of the transistor is formed by a lithography process, and a barrier metal such as Ti,
A conductive material film such as Al is sequentially deposited and metal wiring (electrode 8,
9, 11, 26, 27) are formed. Although a passivation film and the like are finally required, they are well-known technologies and will not be described.

【0020】以上のように、本実施の形態では、NPN
トランジスタのコレクタ取り出し領域4の拡散層をエッ
チングして凹部4Aを設けることにより、コレクタ取り
出し電極11までの間隔が小さくなり、かつ、電極11
の直下の不純物濃度を高濃度拡散層12によって高くす
ることが可能となり、コレクタ拡散抵抗を従来に比べて
低減することが可能となる。また、NMOSトランジス
タと工程を共有化しているため、製造コストの削減が可
能となる。
As described above, in the present embodiment, the NPN
By providing the recess 4A by etching the diffusion layer of the collector extraction region 4 of the transistor, the distance to the collector extraction electrode 11 is reduced, and the electrode 11
Can be increased by the high concentration diffusion layer 12, and the collector diffusion resistance can be reduced as compared with the conventional case. Further, since the process is shared with the NMOS transistor, the manufacturing cost can be reduced.

【0021】以上、本発明の実施の形態について説明し
たが、本発明は、この形態に限定されるものではなく、
本発明の技術的思想の範囲内で、プロセス条件等は適宜
変更が可能である。また、以上の形態では、半導体基板
上にNPNトランジスタとNMOSトランジスタとを設
けた場合について説明したが、MOSトランジスタを搭
載しない場合にも同様に適用し得るものである。
Although the embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment.
Within the scope of the technical idea of the present invention, the process conditions and the like can be appropriately changed. In the above embodiment, the case where the NPN transistor and the NMOS transistor are provided on the semiconductor substrate has been described. However, the present invention can be similarly applied to a case where the MOS transistor is not mounted.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上説明したように本発明の半導体装置
では、NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に形
成した凹部にコレクタ取り出し電極を設けることによ
り、このコレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電
極、及びベース取り出し電極よりも低い位置に形成され
る。したがって、半導体基板内に設けたコレクタ取り出
し領域の拡散層が、コレクタ取り出し電極に近い状態で
配置されることになり、この結果、トランジスタの信頼
性を損なうことなく、コレクタ拡散抵抗の低減が可能と
なる。
As described above, in the semiconductor device according to the present invention, the collector extraction electrode is provided in the concave portion formed in the collector extraction region of the NPN transistor, so that the collector extraction electrode becomes the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. Formed at a lower position. Therefore, the diffusion layer of the collector extraction region provided in the semiconductor substrate is arranged in a state close to the collector extraction electrode. As a result, the collector diffusion resistance can be reduced without impairing the reliability of the transistor. Become.

【0023】また、本発明の半導体装置の製造方法で
は、NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に形成
した凹部にコレクタ取り出し電極を設けることにより、
このコレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電極、
及びベース取り出し電極よりも低い位置に形成される。
したがって、半導体基板内に設けたコレクタ取り出し領
域の拡散層が、コレクタ取り出し電極に近い状態で配置
されることになり、この結果、トランジスタの信頼性を
損なうことなく、コレクタ拡散抵抗の低減が可能とな
る。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a collector extraction electrode is provided in a concave portion formed in a collector extraction region of an NPN transistor.
This collector extraction electrode is an emitter extraction electrode,
And at a position lower than the base extraction electrode.
Therefore, the diffusion layer of the collector extraction region provided in the semiconductor substrate is arranged in a state close to the collector extraction electrode. As a result, the collector diffusion resistance can be reduced without impairing the reliability of the transistor. Become.

【0024】また、MOSトランジスタのゲート電極
部、及びNPNトランジスタのエミッタ電極部を形成す
る工程において、コレクタ取り出し領域に凹部を形成す
ることができるため、製造工程を追加することなく、コ
レクタ拡散抵抗の低減が可能となる。さらに、MOSト
ランジスタのソース及びドレイン領域に不純物を導入す
る工程で、同時にNPNトランジスタのコレクタ取り出
し領域に不純物を導入できるので、製造工程を追加する
ことなく、コレクタ拡散抵抗のさらに有効な低減が可能
となる。
Further, in the step of forming the gate electrode portion of the MOS transistor and the emitter electrode portion of the NPN transistor, a concave portion can be formed in the collector extraction region, so that the collector diffusion resistance can be reduced without adding a manufacturing process. Reduction is possible. Further, in the step of introducing impurities into the source and drain regions of the MOS transistor, the impurities can be introduced into the collector extraction region of the NPN transistor at the same time, so that the collector diffusion resistance can be more effectively reduced without adding a manufacturing step. Become.

【0025】また本発明の半導体装置の製造方法では、
NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に形成した
凹部にコレクタ取り出し電極を設けることにより、この
コレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電極、及び
ベース取り出し電極よりも低い位置に形成される。した
がって、半導体基板内に設けたコレクタ取り出し領域の
拡散層が、コレクタ取り出し電極に近い状態で配置され
ることになり、この結果、トランジスタの信頼性を損な
うことなく、コレクタ拡散抵抗の低減が可能となる。ま
た、NPNトランジスタのエミッタ電極部を形成する工
程において、コレクタ取り出し領域に凹部を形成するこ
とができるため、製造工程を追加することなく、コレク
タ拡散抵抗の低減が可能となる。
In the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention,
By providing the collector extraction electrode in the concave portion formed in the collector extraction region of the NPN transistor, the collector extraction electrode is formed at a position lower than the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. Therefore, the diffusion layer of the collector extraction region provided in the semiconductor substrate is arranged in a state close to the collector extraction electrode. As a result, the collector diffusion resistance can be reduced without impairing the reliability of the transistor. Become. Further, in the step of forming the emitter electrode portion of the NPN transistor, a concave portion can be formed in the collector extraction region, so that the collector diffusion resistance can be reduced without adding a manufacturing step.

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

【図1】本発明の実施の形態による半導体装置の構造を
示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
FIG. 2 is a sectional view illustrating a manufacturing process of the semiconductor device illustrated in FIG. 1;

【図3】図1に示す半導体装置の製造工程を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view illustrating a manufacturing step of the semiconductor device illustrated in FIG. 1;

【図4】従来の半導体装置の構造を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a structure of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……半導体基板、1A……NPNトランジスタ領域、
1B……NMOSトランジスタ領域、2、21……N+
埋め込み層、3……エピタキシャル層、4……プラグイ
ン拡散層、4A……凹部、5A……ベース拡散層、5B
……グラフトベース拡散層、6……エミッタ拡散層、7
A、7B……SiO2系絶縁膜、8……ベース取り出し
電極、9……コレクタ取り出し電極、10……エミッタ
電極部、11……エミッタ取り出し電極、12……高濃
度拡散層、22……PWell層、23……ソース拡散
層、24……ドレイン拡散層、25……ゲート電極部、
26……ソース電極、27……ドレイン電極、29……
ゲート酸化膜、30……素子分離拡散層。
1 ... semiconductor substrate, 1A ... NPN transistor region,
1B ... NMOS transistor area, 2, 21 ... N +
Buried layer, 3 ... Epitaxial layer, 4 ... Plug-in diffusion layer, 4A ... Recess, 5A ... Base diffusion layer, 5B
…… Graft base diffusion layer, 6 …… Emitter diffusion layer, 7
A, 7B: SiO2 insulating film, 8: Base extraction electrode, 9: Collector extraction electrode, 10: Emitter electrode portion, 11: Emitter extraction electrode, 12: High concentration diffusion layer, 22: PWell Layer 23 source diffusion layer 24 drain diffusion layer 25 gate electrode part
26 ... source electrode, 27 ... drain electrode, 29 ...
Gate oxide film, 30... Element isolation diffusion layer.

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上にMOSトランジスタとと
もに、NPNトランジスタが搭載された半導体装置であ
って、 前記半導体基板におけるNPNトランジスタのコレクタ
取り出し領域に凹部を有し、前記NPNトランジスタの
コレクタ取り出し電極が、エミッタ取り出し電極、及び
ベース取り出し電極よりも低い位置に形成されてなる、 ことを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a MOS transistor and an NPN transistor mounted on a semiconductor substrate, wherein the semiconductor substrate has a recess in a collector extraction region of the NPN transistor, and a collector extraction electrode of the NPN transistor includes: A semiconductor device, which is formed at a position lower than an emitter extraction electrode and a base extraction electrode.
【請求項2】 前記MOSトランジスタ、及びNPNト
ランジスタの各電極取り出し領域が反応性イオンエッチ
ングにより形成されることを特徴とする請求項1記載の
半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the electrode extraction regions of the MOS transistor and the NPN transistor are formed by reactive ion etching.
【請求項3】 前記NPNトランジスタのコレクタ取り
出し電極が、前記MOSトランジスタのソース/ドレイ
ン拡散層と同一の拡散層を介してコレクタ拡散層に接続
されていることを特徴とする請求項1記載の半導体装
置。
3. The semiconductor according to claim 1, wherein a collector extraction electrode of said NPN transistor is connected to a collector diffusion layer via a same diffusion layer as a source / drain diffusion layer of said MOS transistor. apparatus.
【請求項4】 半導体基板上にMOSトランジスタとと
もに、NPNトランジスタが搭載された半導体装置の製
造方法であって、 前記半導体基板上に第1の層間絶縁膜を成膜し、この第
1の層間絶縁膜をパターンニングして前記MOSトラン
ジスタを形成する領域を開口し、ゲート絶縁膜を形成す
る第1の工程と、 前記第1の層間絶縁膜をパターンニングしてNPNトラ
ンジスタのエミッタ取り出し窓と、コレクタ取り出し窓
を開口する第2の工程と、 半導体基板の全面に半導体膜を形成し、この半導体膜を
パターンニングして、前記MOSトランジスタのゲート
電極部と、前記NPNトランジスタのエミッタ電極部を
形成するとともに、コレクタ取り出し領域に凹部を形成
する第3の工程と、 前記MOSトランジスタのソース及びドレイン領域と、
前記NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に不純
物を導入する第4の工程と、 半導体基板の全面を第2の層間絶縁膜で被覆し、前記第
1、第2の層間絶縁膜をパターンニングして、前記MO
Sトランジスタのソース、ドレイン取り出し領域、NP
Nトランジスタのエミッタ電極部、ベース取り出し領
域、コレクタ取り出し領域のそれぞれに臨む接続孔を開
口する第5の工程と、 前記各接続孔を埋め込む各取り出し電極を形成する第6
の工程とを有し、 前記第3の工程において前記コレクタ取り出し領域に凹
部を形成し、前記NPNトランジスタのコレクタ取り出
し電極を、エミッタ取り出し電極、及びベース取り出し
電極よりも低い位置に形成するようにした、 ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device in which an NPN transistor is mounted on a semiconductor substrate together with a MOS transistor, comprising: forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate; A first step of patterning a film to open a region where the MOS transistor is to be formed and forming a gate insulating film; an emitter extracting window of an NPN transistor by patterning the first interlayer insulating film; A second step of opening a take-out window; forming a semiconductor film on the entire surface of the semiconductor substrate; patterning the semiconductor film to form a gate electrode portion of the MOS transistor and an emitter electrode portion of the NPN transistor And a third step of forming a recess in the collector extraction region; and a source and a drain of the MOS transistor. And the region,
A fourth step of introducing an impurity into the collector extraction region of the NPN transistor; and covering the entire surface of the semiconductor substrate with a second interlayer insulating film, patterning the first and second interlayer insulating films, MO
Source and drain extraction region of S transistor, NP
A fifth step of opening connection holes facing each of the emitter electrode portion, the base extraction region, and the collector extraction region of the N transistor; and a sixth step of forming each extraction electrode filling each of the connection holes.
A concave portion is formed in the collector extraction region in the third step, and the collector extraction electrode of the NPN transistor is formed at a position lower than the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項5】 前記コレクタ取り出し領域に凹部は、前
記第3の工程において半導体膜をエッチングする場合の
オーバエッチングによって形成することを特徴とする請
求項4記載の半導体装置の製造方法。
5. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein the recess in the collector extraction region is formed by over-etching when etching the semiconductor film in the third step.
【請求項6】 前記半導体膜のエッチングは、反応性イ
オンエッチングによって行われることを特徴とする請求
項5記載の半導体装置の製造方法。
6. The method according to claim 5, wherein the etching of the semiconductor film is performed by reactive ion etching.
【請求項7】 前記第1の層間絶縁膜及び第2の層間絶
縁膜がSiO2系材料よりなることを特徴とする請求項
4記載の半導体装置の製造方法。
7. The method according to claim 4, wherein the first interlayer insulating film and the second interlayer insulating film are made of a SiO 2 material.
【請求項8】 前記各取り出し電極は、バリアメタルと
導電材料膜を順次に積層してなる積層膜を用いて形成す
ることを特徴とする請求項4記載の半導体装置の製造方
法。
8. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 4, wherein each of the extraction electrodes is formed using a laminated film in which a barrier metal and a conductive material film are sequentially laminated.
【請求項9】 半導体基板上にNPNトランジスタが搭
載された半導体装置の製造方法であって、 前記半導体基板上に第1の層間絶縁膜を成膜し、この第
1の層間絶縁膜をパターンニングして前記NPNトラン
ジスタのエミッタ取り出し窓と、コレクタ取り出し窓を
開口する第1の工程と、 半導体基板の全面に半導体膜を形成し、この半導体膜を
パターンニングして、前記NPNトランジスタのエミッ
タ電極部を形成するとともに、コレクタ取り出し領域に
凹部を形成する第2の工程と、 前記NPNトランジスタのコレクタ取り出し領域に不純
物を導入する第3の工程と、 半導体基板の全面を第2の層間絶縁膜で被覆し、前記第
1、第2の層間絶縁膜をパターンニングして、前記NP
Nトランジスタのエミッタ電極部、ベース取り出し領
域、コレクタ取り出し領域のそれぞれに臨む接続孔を開
口する第4の工程と、 前記各接続孔を埋め込む各取り出し電極を形成する第5
の工程とを有し、 前記第2の工程において前記コレクタ取り出し領域に凹
部を形成し、前記NPNトランジスタのコレクタ取り出
し電極を、エミッタ取り出し電極、及びベース取り出し
電極よりも低い位置に形成するようにした、 ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
9. A method for manufacturing a semiconductor device having an NPN transistor mounted on a semiconductor substrate, comprising: forming a first interlayer insulating film on the semiconductor substrate; and patterning the first interlayer insulating film. A first step of opening an emitter take-out window and a collector take-out window of the NPN transistor; forming a semiconductor film over the entire surface of the semiconductor substrate; patterning the semiconductor film to form an emitter electrode portion of the NPN transistor; Forming a recess in the collector extraction region, introducing a impurity into the collector extraction region of the NPN transistor, covering the entire surface of the semiconductor substrate with a second interlayer insulating film. Patterning the first and second interlayer insulating films to form the NP
A fourth step of opening a connection hole facing each of the emitter electrode portion, the base extraction region, and the collector extraction region of the N transistor; and a fifth step of forming each extraction electrode filling the connection hole.
A concave portion is formed in the collector extraction region in the second step, and the collector extraction electrode of the NPN transistor is formed at a position lower than the emitter extraction electrode and the base extraction electrode. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項10】 前記コレクタ取り出し領域に凹部は、
前記第2の工程において半導体膜をエッチングする場合
のオーバエッチングによって形成することを特徴とする
請求項9記載の半導体装置の製造方法。
10. A recess in the collector take-out region,
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the semiconductor film is formed by over-etching when etching the semiconductor film in the second step.
【請求項11】 前記半導体膜のエッチングは、反応性
イオンエッチングによって行われることを特徴とする請
求項10記載の半導体装置の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the etching of the semiconductor film is performed by reactive ion etching.
【請求項12】 前記第1の層間絶縁膜及び第2の層間
絶縁膜がSiO2系材料よりなることを特徴とする請求
項9記載の半導体装置の製造方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein said first interlayer insulating film and said second interlayer insulating film are made of a SiO 2 material.
【請求項13】 前記各取り出し電極は、バリアメタル
と導電材料膜を順次に積層してなる積層膜を用いて形成
することを特徴とする請求項9記載の半導体装置の製造
方法。
13. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein each of said extraction electrodes is formed using a laminated film formed by sequentially laminating a barrier metal and a conductive material film.
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