JP2001308104A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
半導体装置及びその製造方法Info
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- JP2001308104A JP2001308104A JP2000120075A JP2000120075A JP2001308104A JP 2001308104 A JP2001308104 A JP 2001308104A JP 2000120075 A JP2000120075 A JP 2000120075A JP 2000120075 A JP2000120075 A JP 2000120075A JP 2001308104 A JP2001308104 A JP 2001308104A
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- Bipolar Integrated Circuits (AREA)
- Bipolar Transistors (AREA)
Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 埋め込み層、エピタキシャル層を形成しない
で電気的特性を低下させることなくバイポーラトランジ
スタを製造し、低コスト化を図る。 【解決手段】 P型シリコン基板1の表面にN型ウェル
2を形成する。次に、フィールド酸化膜4を形成後、N
型ウェル表面にエミッタ6とベース7を形成する。次
に、ベース7に対して低加速エネルギー注入を行い、浅
いベース領域8を形成する。
で電気的特性を低下させることなくバイポーラトランジ
スタを製造し、低コスト化を図る。 【解決手段】 P型シリコン基板1の表面にN型ウェル
2を形成する。次に、フィールド酸化膜4を形成後、N
型ウェル表面にエミッタ6とベース7を形成する。次
に、ベース7に対して低加速エネルギー注入を行い、浅
いベース領域8を形成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置、特
に、バイポーラトランジスタの構造とその製造方法に関
する。
に、バイポーラトランジスタの構造とその製造方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】図9に従来のバイポーラトランジスタの
断面構造を示す。このバイポーラトランジスタは、以下
のようにして作成される。先ず、一導電型シリコン基板
1上に、バイポーラトランジスタのコレクタ抵抗低減化
を主目的とした逆導電型埋め込み領域23と素子分離を
目的とした一導電型埋め込み領域24を介して、逆導電
型エピタキシャル領域25を成長させる。さらに、一導
電型分離領域26及び選択熱酸化法で形成したフィール
ド酸化膜4によって、エピタキシャル領域25を素子間
分離する。その素子間分離されたエピタキシャル領域2
5内に、バイポーラトランジスタの逆導電型のエミッタ
領域6、一導電型のベース領域7を形成する。17は逆
導電型のコレクタ取り出し領域、9は絶縁膜、10は配
線を示す。
断面構造を示す。このバイポーラトランジスタは、以下
のようにして作成される。先ず、一導電型シリコン基板
1上に、バイポーラトランジスタのコレクタ抵抗低減化
を主目的とした逆導電型埋め込み領域23と素子分離を
目的とした一導電型埋め込み領域24を介して、逆導電
型エピタキシャル領域25を成長させる。さらに、一導
電型分離領域26及び選択熱酸化法で形成したフィール
ド酸化膜4によって、エピタキシャル領域25を素子間
分離する。その素子間分離されたエピタキシャル領域2
5内に、バイポーラトランジスタの逆導電型のエミッタ
領域6、一導電型のベース領域7を形成する。17は逆
導電型のコレクタ取り出し領域、9は絶縁膜、10は配
線を示す。
【0003】図10は、埋め込み領域及びエピタキシャ
ル領域を形成しないタイプのバイポーラトランジスタの
構造断面である。一導電型シリコン基板1上に、逆導電
型ウェル2を形成し、前記逆導電型ウェル2内に、バイ
ポーラトランジスタの逆導電型のエミッタ領域6、一導
電型のベース領域7を形成したものである。
ル領域を形成しないタイプのバイポーラトランジスタの
構造断面である。一導電型シリコン基板1上に、逆導電
型ウェル2を形成し、前記逆導電型ウェル2内に、バイ
ポーラトランジスタの逆導電型のエミッタ領域6、一導
電型のベース領域7を形成したものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】図9に示す構造では、
コレクタ抵抗低減化を主目的とした逆導電型埋め込み領
域23と、素子分離を目的とした一導電型埋め込み領域
24を形成するために、逆導電型エピタキシャル領域2
5を成長させる工程が必要である。そのため、コストの
低減を図ることが難しい。
コレクタ抵抗低減化を主目的とした逆導電型埋め込み領
域23と、素子分離を目的とした一導電型埋め込み領域
24を形成するために、逆導電型エピタキシャル領域2
5を成長させる工程が必要である。そのため、コストの
低減を図ることが難しい。
【0005】それに対して、図10に示す構造によれ
ば、埋め込み領域23、24及びエピタキシャル領域2
5を形成しないためにコスト低減を図ることが可能であ
るが、良好なトランジスタ特性を得ることが難しくな
る。トランジスタの耐圧を得るためには、ウェルの不純
物濃度を低くすることが必要であるが、ウェルの不純物
濃度を低くするとコレクタ抵抗が大きくなり、それに伴
って飽和電圧も高くなる。また、トランジスタ特性はベ
ースの不純物プロファイルに大きく依存するため、プロ
ファイルの制御が重要となるが、制御が困難となる。
ば、埋め込み領域23、24及びエピタキシャル領域2
5を形成しないためにコスト低減を図ることが可能であ
るが、良好なトランジスタ特性を得ることが難しくな
る。トランジスタの耐圧を得るためには、ウェルの不純
物濃度を低くすることが必要であるが、ウェルの不純物
濃度を低くするとコレクタ抵抗が大きくなり、それに伴
って飽和電圧も高くなる。また、トランジスタ特性はベ
ースの不純物プロファイルに大きく依存するため、プロ
ファイルの制御が重要となるが、制御が困難となる。
【0006】例えば、ウェルの不純物濃度が高い場合、
コレクタ・ベース接合部において空乏層はベース領域に
も広がる。ベース領域が浅い場合、低い電圧で空乏層の
広がりがエミッタに達するため、エミッタ・コレクタ間
耐圧は低くなる。
コレクタ・ベース接合部において空乏層はベース領域に
も広がる。ベース領域が浅い場合、低い電圧で空乏層の
広がりがエミッタに達するため、エミッタ・コレクタ間
耐圧は低くなる。
【0007】一方、ベース領域が深い場合、エミッタに
達するまで空乏層を広げるためには高い電圧が必要とな
り、エミッタ・コレクタ間耐圧は高くなる。つまり、大
きなエミッタ・コレクタ間耐圧を得るためにはベース領
域を深くする必要がある。
達するまで空乏層を広げるためには高い電圧が必要とな
り、エミッタ・コレクタ間耐圧は高くなる。つまり、大
きなエミッタ・コレクタ間耐圧を得るためにはベース領
域を深くする必要がある。
【0008】図11は、図10の構造をもつ半導体装置
のA−A′断面における不純物濃度プロファイル図であ
る。図11の縦軸は不純物濃度を示し、横軸は半導体基
板の表面からの深さを示す。破線21aは、一導電型ベ
ース領域のみを拡散したときの不純物濃度プロファイル
を示し、一点鎖線22aは、逆導電型コレクタ領域のみ
を拡散したときの不純物濃度プロファイルを示す。実線
22’、21、22は、一導電型ベース領域と逆導電型
コレクタ領域の両方の不純物を拡散したときの不純物濃
度プロファイルを示す。
のA−A′断面における不純物濃度プロファイル図であ
る。図11の縦軸は不純物濃度を示し、横軸は半導体基
板の表面からの深さを示す。破線21aは、一導電型ベ
ース領域のみを拡散したときの不純物濃度プロファイル
を示し、一点鎖線22aは、逆導電型コレクタ領域のみ
を拡散したときの不純物濃度プロファイルを示す。実線
22’、21、22は、一導電型ベース領域と逆導電型
コレクタ領域の両方の不純物を拡散したときの不純物濃
度プロファイルを示す。
【0009】一導電型ベースと逆導電型の両方の不純物
が拡散された場合は、両方の不純物は不純物濃度に応じ
て互いに相殺され、不純物量が勝った方の導電型不純物
によってプロファイルが決定される。従って、図11に
示すように、一導電型のベース領域の不純物濃度がコレ
クタ領域に対してうち勝っている深さ0.2〜0.6μ
mの範囲では、実線21で示すような一導電型のプロフ
ァイルになり、0.6μmより深い部分は、実線22で
示すような逆導電型のコレクタ領域となり、0.2μm
より浅い部分が、実線22’で示すような逆導電型不純
物のプロファイルになる。本来、トランジスタのベース
領域となる図10中のA−A′断面の深さ0.6μm以
下の全ての部分は、一導電型不純物でなければならない
が、ベース不純物を深く拡散させた場合、ベース表面部
が逆導電型に反転するという反転現象が生じる。そのた
め、エミッタとコレクタの間でリーク電流が流れて、エ
ミッタとコレクタ間の耐圧を得ることができない。一
方、ベース領域を浅くした場合、ベース表面部の反転化
を防ぐことはできるが、コレクタ・ベース接合部の空乏
層がエミッタに達するため耐圧を得ることはできない。
が拡散された場合は、両方の不純物は不純物濃度に応じ
て互いに相殺され、不純物量が勝った方の導電型不純物
によってプロファイルが決定される。従って、図11に
示すように、一導電型のベース領域の不純物濃度がコレ
クタ領域に対してうち勝っている深さ0.2〜0.6μ
mの範囲では、実線21で示すような一導電型のプロフ
ァイルになり、0.6μmより深い部分は、実線22で
示すような逆導電型のコレクタ領域となり、0.2μm
より浅い部分が、実線22’で示すような逆導電型不純
物のプロファイルになる。本来、トランジスタのベース
領域となる図10中のA−A′断面の深さ0.6μm以
下の全ての部分は、一導電型不純物でなければならない
が、ベース不純物を深く拡散させた場合、ベース表面部
が逆導電型に反転するという反転現象が生じる。そのた
め、エミッタとコレクタの間でリーク電流が流れて、エ
ミッタとコレクタ間の耐圧を得ることができない。一
方、ベース領域を浅くした場合、ベース表面部の反転化
を防ぐことはできるが、コレクタ・ベース接合部の空乏
層がエミッタに達するため耐圧を得ることはできない。
【0010】本発明は、製造コストの低減を図りつつ、
バイポーラトランジスタの耐圧を向上させる半導体装置
の構造とその製造方法を提供することを目的とする。
バイポーラトランジスタの耐圧を向上させる半導体装置
の構造とその製造方法を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明の半導体装置は、一導電型シリコン基板の表
面に形成されバイポーラトランジスタのコレクタを成す
逆導電型ウェルと、逆導電型ウェルの表面に形成された
一導電型ベースと、一導電型ベースの表面に形成された
逆導電型エミッタと、ベースの表面に形成され逆導電型
ウェルよりも不純物濃度の高い一導電型の浅い半導体領
域とを備えている。
に、本発明の半導体装置は、一導電型シリコン基板の表
面に形成されバイポーラトランジスタのコレクタを成す
逆導電型ウェルと、逆導電型ウェルの表面に形成された
一導電型ベースと、一導電型ベースの表面に形成された
逆導電型エミッタと、ベースの表面に形成され逆導電型
ウェルよりも不純物濃度の高い一導電型の浅い半導体領
域とを備えている。
【0012】この構成によって、ベース領域表面の反転
化を防ぐと共に、ベース領域の拡散長を深くすることが
可能となるため、バイポーラトランジスタの耐圧を向上
させることが可能となる。
化を防ぐと共に、ベース領域の拡散長を深くすることが
可能となるため、バイポーラトランジスタの耐圧を向上
させることが可能となる。
【0013】本発明の半導体装置の製造方法は、一導電
型シリコン基板の表面にバイポーラトランジスタのコレ
クタを成す逆導電型ウェルを形成する工程と、逆導電型
ウェルの表面に一導電型ベースを形成する工程と、一導
電型ベースの表面に逆導電型エミッタを形成する工程
と、ベースの表面に逆導電型ウェルよりも不純物濃度が
高い一導電型の浅い半導体領域を形成する工程とを備え
ている。
型シリコン基板の表面にバイポーラトランジスタのコレ
クタを成す逆導電型ウェルを形成する工程と、逆導電型
ウェルの表面に一導電型ベースを形成する工程と、一導
電型ベースの表面に逆導電型エミッタを形成する工程
と、ベースの表面に逆導電型ウェルよりも不純物濃度が
高い一導電型の浅い半導体領域を形成する工程とを備え
ている。
【0014】この製造方法によって、埋め込み領域とエ
ピタキシャル領域を形成せず、更にベース領域表面の反
転化を防ぎ、必要なベース幅を得ることが可能となるた
めに、製造コストを低減し、同時にバイポーラトランジ
スタの特性を向上させることが可能となる。
ピタキシャル領域を形成せず、更にベース領域表面の反
転化を防ぎ、必要なベース幅を得ることが可能となるた
めに、製造コストを低減し、同時にバイポーラトランジ
スタの特性を向上させることが可能となる。
【0015】上記の製造方法は、BiCMOSの製造工
程に適用するために、以下の工程を備えた構成とするこ
とができる。一導電型シリコン基板の表面に各々バイポ
ーラトランジスタのコレクタとP型MOSトランジスタ
のウェルを成す複数の逆導電型の第1ウェルを形成する
工程。シリコン基板の表面にN型MOSトランジスタの
ウェルを成す一導電型の第2ウェルを形成する工程。第
1ウェル表面に、N型MOSトランジスタの逆導電型ソ
ースおよび逆導電型ドレインを形成すると同時に、N型
MOSトランジスタのソースおよびドレインと同じ不純
物濃度で同じ深さの半導体領域から成る逆導電型エミッ
タ及び逆導電型コレクタ取り出し領域を形成する工程。
第2ウェル表面にP型MOSトランジスタの一導電型ソ
ースおよび一導電型ドレインを形成すると同時に、第1
ウェル表面にP型MOSトランジスタのソースおよびド
レインと同じ不純物濃度で同じ深さの半導体領域から成
る一導電型ベース取り出し領域を形成する工程。N型M
OSトランジスタ及びP型MOSトランジスタのソース
およびドレインの不純物の活性化熱処理後に、第1ウェ
ル表面に一導電型ベースを形成する工程。ベース表面に
第1ウェルよりも不純物濃度の高い一導電型の浅い半導
体領域を形成する工程。
程に適用するために、以下の工程を備えた構成とするこ
とができる。一導電型シリコン基板の表面に各々バイポ
ーラトランジスタのコレクタとP型MOSトランジスタ
のウェルを成す複数の逆導電型の第1ウェルを形成する
工程。シリコン基板の表面にN型MOSトランジスタの
ウェルを成す一導電型の第2ウェルを形成する工程。第
1ウェル表面に、N型MOSトランジスタの逆導電型ソ
ースおよび逆導電型ドレインを形成すると同時に、N型
MOSトランジスタのソースおよびドレインと同じ不純
物濃度で同じ深さの半導体領域から成る逆導電型エミッ
タ及び逆導電型コレクタ取り出し領域を形成する工程。
第2ウェル表面にP型MOSトランジスタの一導電型ソ
ースおよび一導電型ドレインを形成すると同時に、第1
ウェル表面にP型MOSトランジスタのソースおよびド
レインと同じ不純物濃度で同じ深さの半導体領域から成
る一導電型ベース取り出し領域を形成する工程。N型M
OSトランジスタ及びP型MOSトランジスタのソース
およびドレインの不純物の活性化熱処理後に、第1ウェ
ル表面に一導電型ベースを形成する工程。ベース表面に
第1ウェルよりも不純物濃度の高い一導電型の浅い半導
体領域を形成する工程。
【0016】この構成において、ベース不純物の活性化
熱処理を行う前に絶縁膜を成長させる工程と、絶縁膜の
平坦化熱処理を行うことにより同時にベース不純物の活
性化も行う工程とを具備することが望ましい。
熱処理を行う前に絶縁膜を成長させる工程と、絶縁膜の
平坦化熱処理を行うことにより同時にベース不純物の活
性化も行う工程とを具備することが望ましい。
【0017】また、上記の構成において、一導電型の浅
い半導体領域を形成する工程を、ベース形成用の不純物
導入マスクを使用して行うことをができる。
い半導体領域を形成する工程を、ベース形成用の不純物
導入マスクを使用して行うことをができる。
【0018】または上記構成の製造方法は、好ましく
は、MOSトランジスタ部のゲート電極を形成した後、
サイドウォールを形成する前に不純物の斜め注入によっ
てLDD領域を形成すると同時に、不純物の斜め注入に
よってバイポーラトランジスタ部のベース領域に一導電
型の浅い半導体領域を形成する工程を具備する。
は、MOSトランジスタ部のゲート電極を形成した後、
サイドウォールを形成する前に不純物の斜め注入によっ
てLDD領域を形成すると同時に、不純物の斜め注入に
よってバイポーラトランジスタ部のベース領域に一導電
型の浅い半導体領域を形成する工程を具備する。
【0019】あるいは上記構成の製造方法は、好ましく
は、MOSトランジスタ部のゲート酸化膜を形成する前
に、しきい値電圧を調整するための一導電型の浅い半導
体領域を前記MOSトランジスタ部の表面に形成すると
同時に、バイポーラトランジスタ部の逆導電型ウェル表
面に選択的に一導電型の浅い半導体領域を形成する工程
を具備する。
は、MOSトランジスタ部のゲート酸化膜を形成する前
に、しきい値電圧を調整するための一導電型の浅い半導
体領域を前記MOSトランジスタ部の表面に形成すると
同時に、バイポーラトランジスタ部の逆導電型ウェル表
面に選択的に一導電型の浅い半導体領域を形成する工程
を具備する。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【0021】図1は本発明の第1の実施形態における半
導体装置を示す断面図である。1は一導電型(例えばP
型)のシリコン基板であり、その表面に逆導電型(例え
ばN型)のウェル2が形成され、フィールド酸化膜4に
より素子間分離されている。逆導電型ウェル2内には、
逆導電型のエミッタ領域6及び一導電型のベース領域7
が形成されている。ベース領域7表面には、一導電型の
浅い半導体領域8が形成されている。17は逆導電型の
コレクタ取り出し領域、19は一導電型のベース取り出
し領域であり、それらの領域に接続された配線10が、
絶縁膜9を通して形成されている。
導体装置を示す断面図である。1は一導電型(例えばP
型)のシリコン基板であり、その表面に逆導電型(例え
ばN型)のウェル2が形成され、フィールド酸化膜4に
より素子間分離されている。逆導電型ウェル2内には、
逆導電型のエミッタ領域6及び一導電型のベース領域7
が形成されている。ベース領域7表面には、一導電型の
浅い半導体領域8が形成されている。17は逆導電型の
コレクタ取り出し領域、19は一導電型のベース取り出
し領域であり、それらの領域に接続された配線10が、
絶縁膜9を通して形成されている。
【0022】次に、上記構成の半導体装置の製造方法に
ついて説明する。図2及び3は、本発明の第2の実施形
態である製造方法を工程順に示す断面図である。
ついて説明する。図2及び3は、本発明の第2の実施形
態である製造方法を工程順に示す断面図である。
【0023】まず、図2(A)に示すように、一導電型
シリコン基板1の表面に逆導電型ウェル2を形成する。
次に、図2(B)に示すように、選択酸化法でフィール
ド酸化膜4を約500nmの厚さに形成する。
シリコン基板1の表面に逆導電型ウェル2を形成する。
次に、図2(B)に示すように、選択酸化法でフィール
ド酸化膜4を約500nmの厚さに形成する。
【0024】次に、図3(A)に示すように、フォトレ
ジスト(図示せず)をマスクとして、加速エネルギー4
0〜50keV、ドーズ量1〜5×1015cm-2の条件
で砒素のイオン注入を行うことによってエミッタ領域
6、コレクタ取り出し領域17を形成する。そして、加
速エネルギー40〜50keV、ドーズ量1〜5×10
15cm-2の条件でほう素のイオン注入を行うことによっ
てベース取り出し領域19を形成する。次に、温度約8
50℃で、エミッタ領域6、コレクタ取り出し領域1
7、及びベース取り出し領域19の不純物の活性化熱処
理を行う。
ジスト(図示せず)をマスクとして、加速エネルギー4
0〜50keV、ドーズ量1〜5×1015cm-2の条件
で砒素のイオン注入を行うことによってエミッタ領域
6、コレクタ取り出し領域17を形成する。そして、加
速エネルギー40〜50keV、ドーズ量1〜5×10
15cm-2の条件でほう素のイオン注入を行うことによっ
てベース取り出し領域19を形成する。次に、温度約8
50℃で、エミッタ領域6、コレクタ取り出し領域1
7、及びベース取り出し領域19の不純物の活性化熱処
理を行う。
【0025】次に、図3(B)に示すようにフォトレジ
スト5をマスクとして、加速エネルギー100〜200
keV、ドーズ量1×1012〜1×1013cm-2の条件
でほう素のイオン注入を行ってベース領域7を形成す
る。
スト5をマスクとして、加速エネルギー100〜200
keV、ドーズ量1×1012〜1×1013cm-2の条件
でほう素のイオン注入を行ってベース領域7を形成す
る。
【0026】次に、図3(C)に示すように、加速エネ
ルギー10〜20keV、ドーズ量1×1012〜1×1
013cm-2の条件でベース領域7にほう素のイオン注入
を行うことによって、低加速エネルギー注入ベース領域
である一導電型の浅い半導体領域8を形成する。
ルギー10〜20keV、ドーズ量1×1012〜1×1
013cm-2の条件でベース領域7にほう素のイオン注入
を行うことによって、低加速エネルギー注入ベース領域
である一導電型の浅い半導体領域8を形成する。
【0027】次に温度約850℃でベース不純物の活性
化熱処理を行い、バイポーラトランジスタが形成され
る。約850℃での熱処理においては、不純物のプロフ
ァイルはほとんど変動しないため、ベースのプロファイ
ルは、不純物導入時の加速エネルギーとドーズ量とで決
定される。
化熱処理を行い、バイポーラトランジスタが形成され
る。約850℃での熱処理においては、不純物のプロフ
ァイルはほとんど変動しないため、ベースのプロファイ
ルは、不純物導入時の加速エネルギーとドーズ量とで決
定される。
【0028】図8は、本実施の形態により製造された図
1の構成の半導体装置における、B−B′断面の不純物
濃度プロファイル図である。図8の縦軸は不純物濃度を
示し、横軸は半導体基板の表面からの深さを示す。図8
中の破線21aは一導電型ベース領域7のみを拡散した
ときのプロファイルを示し、破線21bは一導電型の浅
い半導体領域8のみを拡散したときのプロファイルを示
し、一点鎖線22aは逆導電型ウェル2のみを拡散した
ときのプロファイルを示す。
1の構成の半導体装置における、B−B′断面の不純物
濃度プロファイル図である。図8の縦軸は不純物濃度を
示し、横軸は半導体基板の表面からの深さを示す。図8
中の破線21aは一導電型ベース領域7のみを拡散した
ときのプロファイルを示し、破線21bは一導電型の浅
い半導体領域8のみを拡散したときのプロファイルを示
し、一点鎖線22aは逆導電型ウェル2のみを拡散した
ときのプロファイルを示す。
【0029】図8に示すように、図1中のB−B′断面
のプロファイルは、高加速エネルギー(100〜200
keV)のイオン注入によって一導電型ベース領域(破
線21a)を深く形成し、低加速エネルギー(10〜2
0keV)のイオン注入によって、逆導電型ウェル2の
不純物濃度よりも不純物濃度が高い一導電型の半導体領
域8(破線21b)を浅く形成したものである。それに
より、0.6μm以下の深さで逆導電型ウェル2(一点
鎖線22a)より一導電型不純物の不純物濃度が高くな
り、ベース表面部(0.2μm以下の部分)でベース領
域7の不純物濃度が低下するのを、浅い半導体領域8
(破線21b)で不純物濃度を補って、実線21のよう
なプロファイルが得られる。これにより、ベース表面部
(0.2μm以下の部分)における反転現象を防ぐこと
ができる。
のプロファイルは、高加速エネルギー(100〜200
keV)のイオン注入によって一導電型ベース領域(破
線21a)を深く形成し、低加速エネルギー(10〜2
0keV)のイオン注入によって、逆導電型ウェル2の
不純物濃度よりも不純物濃度が高い一導電型の半導体領
域8(破線21b)を浅く形成したものである。それに
より、0.6μm以下の深さで逆導電型ウェル2(一点
鎖線22a)より一導電型不純物の不純物濃度が高くな
り、ベース表面部(0.2μm以下の部分)でベース領
域7の不純物濃度が低下するのを、浅い半導体領域8
(破線21b)で不純物濃度を補って、実線21のよう
なプロファイルが得られる。これにより、ベース表面部
(0.2μm以下の部分)における反転現象を防ぐこと
ができる。
【0030】以上のように本実施形態によれば、図9の
埋め込み領域23、24、エピタキシャル領域25を形
成せずに、一導電型シリコン基板1の表面に形成された
逆導電型ウェル2にバイポーラトランジスタを形成し、
かつベース形成においてベース領域7を深くし、更にベ
ース領域7表面に一導電型の浅い半導体領域8を形成す
ることによって、ベース表面部における反転化を防ぎ、
耐圧を得ることが可能となる。このため製造コストを低
減し、かつバイポーラトランジスタの耐圧を向上させる
ことがでる。
埋め込み領域23、24、エピタキシャル領域25を形
成せずに、一導電型シリコン基板1の表面に形成された
逆導電型ウェル2にバイポーラトランジスタを形成し、
かつベース形成においてベース領域7を深くし、更にベ
ース領域7表面に一導電型の浅い半導体領域8を形成す
ることによって、ベース表面部における反転化を防ぎ、
耐圧を得ることが可能となる。このため製造コストを低
減し、かつバイポーラトランジスタの耐圧を向上させる
ことがでる。
【0031】図4および5は、本発明の第3の実施形態
における半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図で
ある。図4においてバイポーラトランジスタの構造は図
1と同様である。図1の構成と異なるのは、一導電型シ
リコン基板1のバイポーラトランジスタ以外の部分にC
MOSトランジスタを形成することである。
における半導体装置の製造方法を工程順に示す断面図で
ある。図4においてバイポーラトランジスタの構造は図
1と同様である。図1の構成と異なるのは、一導電型シ
リコン基板1のバイポーラトランジスタ以外の部分にC
MOSトランジスタを形成することである。
【0032】まず、図4(A)に示すように、一導電型
シリコン基板1表面に、公知の技術を用いて逆導電型ウ
ェル2及び一導電型ウェル3を形成する。厚さ約500
nmのフィールド酸化膜4を形成した後、厚さ約13.
5nmのゲート酸化膜11とゲート電極12を形成す
る。その後、逆導電型LDD領域13を備えたLDD構
造を有する逆導電型のソース、ドレイン領域16を形成
すると同時に、逆導電型のエミッタ領域6と逆導電型の
コレクタ取り出し領域17を形成する。また、一導電型
LDD領域14を有する一導電型のソース、ドレイン領
域18を形成すると同時に、一導電型のベース取り出し
領域19を形成する。
シリコン基板1表面に、公知の技術を用いて逆導電型ウ
ェル2及び一導電型ウェル3を形成する。厚さ約500
nmのフィールド酸化膜4を形成した後、厚さ約13.
5nmのゲート酸化膜11とゲート電極12を形成す
る。その後、逆導電型LDD領域13を備えたLDD構
造を有する逆導電型のソース、ドレイン領域16を形成
すると同時に、逆導電型のエミッタ領域6と逆導電型の
コレクタ取り出し領域17を形成する。また、一導電型
LDD領域14を有する一導電型のソース、ドレイン領
域18を形成すると同時に、一導電型のベース取り出し
領域19を形成する。
【0033】次に、逆導電型ソース、ドレイン領域1
6、一導電型ソース、ドレイン領域18、エミッタ領域
6、コレクタ取り出し領域17、及びベース取り出し領
域19の活性化熱処理を行う。これにより、N型MOS
トランジスタのソース、ドレイン領域16とエミッタ領
域6、コレクタ取り出し領域17、及びP型MOSトラ
ンジスタのソース、ドレイン領域18とベース取り出し
領域19は、同じ不純物濃度で同じ深さの半導体領域と
なる。
6、一導電型ソース、ドレイン領域18、エミッタ領域
6、コレクタ取り出し領域17、及びベース取り出し領
域19の活性化熱処理を行う。これにより、N型MOS
トランジスタのソース、ドレイン領域16とエミッタ領
域6、コレクタ取り出し領域17、及びP型MOSトラ
ンジスタのソース、ドレイン領域18とベース取り出し
領域19は、同じ不純物濃度で同じ深さの半導体領域と
なる。
【0034】次に、図4(B)に示すように、フォトレ
ジスト5をマスクとして加速エネルギー100〜200
keV、ドーズ量1×1012〜1×1013cm-2の条件
でほう素のイオン注入を行ってベース領域7を形成す
る。
ジスト5をマスクとして加速エネルギー100〜200
keV、ドーズ量1×1012〜1×1013cm-2の条件
でほう素のイオン注入を行ってベース領域7を形成す
る。
【0035】次に図5(A)に示すように、加速エネル
ギー10〜20keV、ドーズ量1×1012〜1×10
13cm-2程度の条件でほう素のイオン注入を行い、ベー
ス領域7表面に一導電型の浅い半導体領域8を形成す
る。一導電型の浅い半導体領域8の形成により、ベース
領域7表面の不純物濃度は逆導電型ウェル2の表面不純
物濃度よりも高くなる。
ギー10〜20keV、ドーズ量1×1012〜1×10
13cm-2程度の条件でほう素のイオン注入を行い、ベー
ス領域7表面に一導電型の浅い半導体領域8を形成す
る。一導電型の浅い半導体領域8の形成により、ベース
領域7表面の不純物濃度は逆導電型ウェル2の表面不純
物濃度よりも高くなる。
【0036】次に温度約850℃でベース不純物の活性
化熱処理を行う。ベース不純物の活性化熱処理の温度
は、CMOSトランジスタの特性の変動を防ぐため、M
OSトランジスタのソース、ドレインの不純物活性化熱
処理の温度以下の温度で行う。
化熱処理を行う。ベース不純物の活性化熱処理の温度
は、CMOSトランジスタの特性の変動を防ぐため、M
OSトランジスタのソース、ドレインの不純物活性化熱
処理の温度以下の温度で行う。
【0037】最後に図5(B)に示すように、絶縁膜9
を形成した後、絶縁膜の所定箇所を開口して配線10を
形成する。
を形成した後、絶縁膜の所定箇所を開口して配線10を
形成する。
【0038】以上のように、エミッタ領域6とコレクタ
取り出し領域17をN型MOSトランジスタのソース、
ドレイン領域16と同じ不純物濃度、同じ深さで、かつ
ベース取り出し領域19をP型MOSトランジスタのソ
ース、ドレイン領域18と同じ不純物濃度、同じ深さで
形成し、MOSトランジスタのソース、ドレインの不純
物活性化熱処理後にベース7を形成する。それにより、
純粋CMOSと全く同一の特性を持つBiCMOSを実
現することが可能となり、設計の効率化とコストの低減
化を図ることが可能となる。
取り出し領域17をN型MOSトランジスタのソース、
ドレイン領域16と同じ不純物濃度、同じ深さで、かつ
ベース取り出し領域19をP型MOSトランジスタのソ
ース、ドレイン領域18と同じ不純物濃度、同じ深さで
形成し、MOSトランジスタのソース、ドレインの不純
物活性化熱処理後にベース7を形成する。それにより、
純粋CMOSと全く同一の特性を持つBiCMOSを実
現することが可能となり、設計の効率化とコストの低減
化を図ることが可能となる。
【0039】なお、第3の実施形態において、ベース不
純物の活性化熱処理を、ベース領域形成後に成長する絶
縁膜9の平坦化熱処理で同時に行っても良い。
純物の活性化熱処理を、ベース領域形成後に成長する絶
縁膜9の平坦化熱処理で同時に行っても良い。
【0040】図6は、第4の実施形態における半導体装
置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形
態が第3の実施形態と異なるのは、一導電型の浅い半導
体領域8の形成方法である。
置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形
態が第3の実施形態と異なるのは、一導電型の浅い半導
体領域8の形成方法である。
【0041】まず、図6(A)に示すように、一導電型
シリコン基板1表面に、公知の技術を用いて逆導電型ウ
ェル2及び一導電型ウェル3、厚さ約500nmのフィ
ールド酸化膜4、厚さ約13.5nmのゲート酸化膜1
1とゲート電極12を形成する。次に、フォトレジスト
5をマスクとして、一導電型シリコン基板1に対して斜
めの角度(XおよびY)で不純物の注入を行い、一導電
型LDD領域14と一導電型の浅い半導体領域8を同時
に形成する。
シリコン基板1表面に、公知の技術を用いて逆導電型ウ
ェル2及び一導電型ウェル3、厚さ約500nmのフィ
ールド酸化膜4、厚さ約13.5nmのゲート酸化膜1
1とゲート電極12を形成する。次に、フォトレジスト
5をマスクとして、一導電型シリコン基板1に対して斜
めの角度(XおよびY)で不純物の注入を行い、一導電
型LDD領域14と一導電型の浅い半導体領域8を同時
に形成する。
【0042】次に、図6(B)に示すように、公知の技
術を用いてサイドウォール15を形成した後、逆導電型
ソース、ドレイン領域16、一導電型ソース、ドレイン
領域18の形成を行い、不純物の活性化熱処理を行った
後、フォトレジスト5をマスクとして不純物注入を行
い、ベース領域7を形成する。
術を用いてサイドウォール15を形成した後、逆導電型
ソース、ドレイン領域16、一導電型ソース、ドレイン
領域18の形成を行い、不純物の活性化熱処理を行った
後、フォトレジスト5をマスクとして不純物注入を行
い、ベース領域7を形成する。
【0043】最後に図6(C)に示すように、絶縁膜9
および配線10を形成する。
および配線10を形成する。
【0044】不純物の斜め注入によりベース領域7表面
に浅い半導体領域8が形成され、ベース領域7表面の不
純物濃度が補われるため、ベース領域7の表面部の反転
現象を防ぎ、ベース7表面の不純物濃度で決定される耐
圧を向上させることができる。
に浅い半導体領域8が形成され、ベース領域7表面の不
純物濃度が補われるため、ベース領域7の表面部の反転
現象を防ぎ、ベース7表面の不純物濃度で決定される耐
圧を向上させることができる。
【0045】図7は、第5の実施形態における半導体装
置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形
態が第3の実施形態と異なるのは、一導電型の浅い半導
体領域8の形成方法である。
置の製造方法を工程順に示す断面図である。本実施の形
態が第3の実施形態と異なるのは、一導電型の浅い半導
体領域8の形成方法である。
【0046】まず、図7(A)に示すように、一導電型
シリコン基板1表面に公知の技術を用いて逆導電型ウェ
ル2及び一導電型ウェル3、厚さ約500nmのフィー
ルド酸化膜4の形成を行い、フォトレジスト5をマスク
としてPチャンネルMOSトランジスタ領域とベース領
域に不純物の注入を行う。この注入により、一導電型の
浅い半導体領域8と、PチャンネルMOSトランジスタ
表面のしきい値電圧を調整する浅い半導体領域20が同
時に形成される。この注入は、ゲート酸化膜11の汚染
を防ぐためにゲート酸化膜11の形成前に行う。
シリコン基板1表面に公知の技術を用いて逆導電型ウェ
ル2及び一導電型ウェル3、厚さ約500nmのフィー
ルド酸化膜4の形成を行い、フォトレジスト5をマスク
としてPチャンネルMOSトランジスタ領域とベース領
域に不純物の注入を行う。この注入により、一導電型の
浅い半導体領域8と、PチャンネルMOSトランジスタ
表面のしきい値電圧を調整する浅い半導体領域20が同
時に形成される。この注入は、ゲート酸化膜11の汚染
を防ぐためにゲート酸化膜11の形成前に行う。
【0047】次に、図7(B)に示すように、公知の技
術を用いてゲート酸化膜11、ゲート電極12、サイド
ウォール15、逆導電型ソース、ドレイン領域16、一
導電型ソース、ドレイン領域18の形成を行い、不純物
の活性化熱処理を行った後、フォトレジスト5をマスク
として不純物注入を行い、ベース領域7を形成する。
術を用いてゲート酸化膜11、ゲート電極12、サイド
ウォール15、逆導電型ソース、ドレイン領域16、一
導電型ソース、ドレイン領域18の形成を行い、不純物
の活性化熱処理を行った後、フォトレジスト5をマスク
として不純物注入を行い、ベース領域7を形成する。
【0048】
【発明の効果】本発明によれば、一導電型シリコン基板
の表面に形成された逆導電型のウェルにバイポーラトラ
ンジスタを形成し、かつベース形成において高加速エネ
ルギー注入によってベース幅を確保し、更に低加速エネ
ルギー注入を行うことによって、ベース層の表面不純物
濃度不足を補いベース表面部における反転化を防ぎ、耐
圧を得ることができる。
の表面に形成された逆導電型のウェルにバイポーラトラ
ンジスタを形成し、かつベース形成において高加速エネ
ルギー注入によってベース幅を確保し、更に低加速エネ
ルギー注入を行うことによって、ベース層の表面不純物
濃度不足を補いベース表面部における反転化を防ぎ、耐
圧を得ることができる。
【0049】また、本発明の製造方法によれば、従来の
BiCMOSの製造工程にわずか1枚のマスクを追加す
ることで、従来必要としていた埋め込み層、エピタキシ
ャル層を不要にすることができ、製造コストを低減し、
かつバイポーラトランジスタの特性を向上させることが
可能となる。
BiCMOSの製造工程にわずか1枚のマスクを追加す
ることで、従来必要としていた埋め込み層、エピタキシ
ャル層を不要にすることができ、製造コストを低減し、
かつバイポーラトランジスタの特性を向上させることが
可能となる。
【図1】本発明の第1の実施形態における半導体装置の
断面構造図
断面構造図
【図2】本発明の第2の実施形態における半導体装置の
製造方法を示す工程図
製造方法を示す工程図
【図3】本発明の第2の実施形態における半導体装置の
製造方法を示す工程図
製造方法を示す工程図
【図4】本発明の第3の実施形態における半導体装置の
製造方法を示す工程図
製造方法を示す工程図
【図5】本発明の第3の実施形態における半導体装置の
製造方法を示す工程図
製造方法を示す工程図
【図6】本発明の第4の実施形態における半導体装置の
製造方法を示す工程図
製造方法を示す工程図
【図7】本発明の第5の実施形態における半導体装置の
製造方法を示す工程図
製造方法を示す工程図
【図8】本発明の製造方法により製造したバイポーラト
ランジスタの不純物濃度を示すプロファイル図
ランジスタの不純物濃度を示すプロファイル図
【図9】従来の製造方法による半導体装置の断面構造図
【図10】従来の他の製造方法による半導体装置の断面
構造図
構造図
【図11】従来の製造方法により製造したバイポーラト
ランジスタの不純物濃度を示すプロファイル図
ランジスタの不純物濃度を示すプロファイル図
1 一導電型シリコン基板 2 逆導電型ウェル 3 一導電型ウェル 4 フィールド酸化膜 5 フォトレジスト 6 エミッタ領域 7 ベース領域 8 一導電型の浅い半導体領域 9 絶縁膜 10 配線 11 ゲート酸化膜 12 ゲート電極 13 逆導電型LDD領域 14 一導電型LDD領域 15 サイドウォール 16 逆導電型ソース、ドレイン領域 17 コレクタ取り出し領域 18 一導電型ソース、ドレイン領域 19 ベース取り出し領域 20 しきい値電圧調整用の浅い半導体領域領域 21 ベース領域の不純物濃度プロファイル 22 コレクタ領域の不純物濃度プロファイル 23 逆導電型埋め込み領域 24 一導電型埋め込み領域 25 エピタキシャル領域 26 一導電型分離領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F003 AP04 BA23 BB01 BB02 BC00 BC01 BC05 BF03 BJ15 BM01 BP22 BP41 5F048 AA01 AA05 AA09 AA10 AC05 BC06 BD04 BE03 BH01 CA01 CA12 DA00 DA13 DA14 DA15 DA25 5F082 AA02 AA08 AA16 BA02 BA21 BA27 BC01 BC09 DA03 EA09 EA45
Claims (7)
- 【請求項1】 一導電型シリコン基板の表面に形成され
バイポーラトランジスタのコレクタを成す逆導電型ウェ
ルと、前記逆導電型ウェルの表面に形成された一導電型
ベースと、前記一導電型ベースの表面に形成された逆導
電型エミッタと、前記ベースの表面に形成され前記逆導
電型ウェルよりも不純物濃度の高い一導電型の浅い半導
体領域とを具備することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項2】 一導電型シリコン基板の表面にバイポー
ラトランジスタのコレクタを成す逆導電型ウェルを形成
する工程と、前記逆導電型ウェルの表面に一導電型ベー
スを形成する工程と、前記一導電型ベースの表面に逆導
電型エミッタを形成する工程と、前記ベースの表面に前
記逆導電型ウェルよりも不純物濃度が高い一導電型の浅
い半導体領域を形成する工程とを具備することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項3】 一導電型シリコン基板の表面に各々バイ
ポーラトランジスタのコレクタとP型MOSトランジス
タのウェルを成す複数の逆導電型の第1ウェルを形成す
る工程と、前記シリコン基板の表面にN型MOSトラン
ジスタのウェルを成す一導電型の第2ウェルを形成する
工程と、前記第1ウェル表面に、前記N型MOSトラン
ジスタの逆導電型ソースおよび逆導電型ドレインを形成
すると同時に、前記N型MOSトランジスタのソースお
よびドレインと同じ不純物濃度で同じ深さの半導体領域
から成る逆導電型エミッタ及び逆導電型コレクタ取り出
し領域を形成する工程と、前記第2ウェル表面にP型M
OSトランジスタの一導電型ソースおよび一導電型ドレ
インを形成すると同時に、前記第1ウェル表面に前記P
型MOSトランジスタのソースおよびドレインと同じ不
純物濃度で同じ深さの半導体領域から成る一導電型ベー
ス取り出し領域を形成する工程と、前記N型MOSトラ
ンジスタ及び前記P型MOSトランジスタのソースおよ
びドレインの不純物の活性化熱処理後に、前記第1ウェ
ル表面に一導電型ベースを形成する工程と、前記ベース
表面に前記第1ウェルよりも不純物濃度の高い一導電型
の浅い半導体領域を形成する工程とを具備することを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項4】 ベース不純物の活性化熱処理を行う前に
絶縁膜を成長させる工程と、前記絶縁膜の平坦化熱処理
を行うことにより同時に前記ベース不純物の活性化も行
う工程とを具備することを特徴とする請求項3記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 一導電型の浅い半導体領域を形成する工
程を、ベース形成用の不純物導入マスクを使用して行う
ことを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項6】 MOSトランジスタ部のゲート電極を形
成した後、サイドウォールを形成する前に不純物の斜め
注入によってLDD領域を形成すると同時に、前記不純
物の斜め注入によってバイポーラトランジスタ部のベー
ス領域に一導電型の浅い半導体領域を形成する工程を具
備することを特徴とする請求項3記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項7】 MOSトランジスタ部のゲート酸化膜を
形成する前に、しきい値電圧を調整するための一導電型
の浅い半導体領域を前記MOSトランジスタ部の表面に
形成すると同時に、バイポーラトランジスタ部の逆導電
型ウェル表面に選択的に一導電型の浅い半導体領域を形
成する工程を具備することを特徴とする請求項3記載の
半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000120075A JP2001308104A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000120075A JP2001308104A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001308104A true JP2001308104A (ja) | 2001-11-02 |
Family
ID=18630949
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000120075A Pending JP2001308104A (ja) | 2000-04-20 | 2000-04-20 | 半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001308104A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008116875A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | X-Fab Semiconductor Foundries Ag | Bipolarintegration ohne zusätzliche maskenschritte |
-
2000
- 2000-04-20 JP JP2000120075A patent/JP2001308104A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008116875A1 (de) * | 2007-03-26 | 2008-10-02 | X-Fab Semiconductor Foundries Ag | Bipolarintegration ohne zusätzliche maskenschritte |
US8405157B2 (en) | 2007-03-26 | 2013-03-26 | X-Fab Semiconductor Foundries Ag | Bipolar integration without additional masking steps |
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