JP2002184881A - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2002184881A
JP2002184881A JP2000385202A JP2000385202A JP2002184881A JP 2002184881 A JP2002184881 A JP 2002184881A JP 2000385202 A JP2000385202 A JP 2000385202A JP 2000385202 A JP2000385202 A JP 2000385202A JP 2002184881 A JP2002184881 A JP 2002184881A
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insulating film
misfet
gate electrode
lpnp
forming
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Tetsuya Oishi
哲也 大石
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a BiCMOS together with its manufacturing method wherein dropping of withstand voltage between an emitter and a collector of an LPNP (horizontal PNP transistor) that follows the lowered voltage of CMOS is prevented. SOLUTION: Related to the BiCMOS, the upper surface of an N-type base 104a of the LPNP is shielded with a conductive layer 107 (gate electrode material) of the same material as a gate electrode of an MISFET through an insulating film 106 thicker than a gate insulating film 105 of the MISFET. The method for manufacturing BiCMOS comprises a process where a buffer insulating film is formed when the well of MISFET is formed by ion implantation, a process where the buffer insulating film on the MISFET is etched with the buffer insulating film on the residual LPNP, a process where the gate insulating film 105 is formed on the MISFET with the residual buffer insulating film on the LPNP, a process where the conductive layer 107 for a gate electrode of the MISFET is formed across the entire surface of the substrate, and a process where a shield layer on the base of LPNP and the gate electrode of MISFET are formed by patterning the conductive layer.

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、半導体装置および
その製造方法に関し、詳しくは、MISFETとバイポ
ーラトランジスタとを同一基板上に形成したBiCMO
Sの構造および、その製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a BiCMO in which a MISFET and a bipolar transistor are formed on the same substrate.
The present invention relates to the structure of S and its manufacturing method.

【0002】[0002]

【従来の技術】MISFETとバイポーラトランジスタ
を同一基板上に設けてBiCMOSを構成する場合、以
下に説明する2つの大きな問題点があった。
2. Description of the Related Art When a BiCMOS is constructed by providing a MISFET and a bipolar transistor on the same substrate, there are two major problems described below.

【0003】(1)MISFETがLDD構造の場合、
ゲート電極側壁のサイドウォール絶縁膜を形成する工程
としては、基板全体にCVDでシリコン酸化膜を堆積し
て、基板全体を異方性のドライエッチングでエッチバッ
クする方法が従来、一般的に採用されている。
(1) When the MISFET has an LDD structure,
Conventionally, as a process of forming a sidewall insulating film on a side wall of a gate electrode, a method of depositing a silicon oxide film on the entire substrate by CVD and etching back the entire substrate by anisotropic dry etching has been generally adopted. ing.

【0004】ところが、上記方法では、バイポーラトラ
ンジスタのアクティブ領域、特に横型バイポーラトラン
ジスタのベース表面の基板表面が露出し、ドライエッチ
ングのダメージが入ってしまう。このため、横型バイポ
ーラトランジスタの特性が劣化したり、信頼性が低下し
たりする問題があった。
However, in the above method, the active region of the bipolar transistor, particularly, the substrate surface on the base surface of the lateral bipolar transistor is exposed, and the dry etching is damaged. Therefore, there has been a problem that characteristics of the lateral bipolar transistor are deteriorated and reliability is reduced.

【0005】(2)MISFETのゲート電極は、低抵
抗化のため、CVDで多結晶シリコンを製膜した後、P
OCl3 を用いたプレデポジションにより多結晶シリコ
ンに高濃度のリンをドーピングし、多結晶シリコン上に
CVDでタングステンシリサイド等を製膜する2層構造
が製造コストも安く、これが一般的なものとなってい
る。
(2) To reduce the resistance of the gate electrode of the MISFET, after forming polycrystalline silicon by CVD,
A two-layer structure in which polycrystalline silicon is doped with a high concentration of phosphorus by pre-deposition using OCl 3 and tungsten silicide or the like is formed on the polycrystalline silicon by CVD has a low manufacturing cost, and this is a general one. ing.

【0006】しかし、ゲート電極材料に金属が含まれて
いると、ゲート電極をフォトリソグラフィーとドライエ
ッチングで加工するときに、ゲート電極を形成しない領
域、特に横型バイポーラトランジスタのベース表面上の
絶縁膜中に金属が取り込まれてしまう。このため、横型
バイポーラトランジスタの特性が劣化したり、信頼性が
低下したりする。
However, when a metal is contained in the gate electrode material, when the gate electrode is processed by photolithography and dry etching, a region where the gate electrode is not formed, especially in an insulating film on the base surface of the lateral bipolar transistor. The metal is taken in. For this reason, the characteristics of the lateral bipolar transistor are degraded and the reliability is reduced.

【0007】そこで、上記2つの問題を解決するため
に、横型バイポーラトランジスタのベース上をゲート電
極材料でシールドする構造が提案されている。図9乃至
図16は、CMOSのベース上をゲート電極材料でシー
ルドした横型PNPトランジスタ(以下LPNP)の製
造工程を示す要部断面図である。以下、この製造工程に
ついて説明する。
In order to solve the above two problems, a structure has been proposed in which the base of a lateral bipolar transistor is shielded with a gate electrode material. 9 to 16 are main-portion cross-sectional views showing a manufacturing process of a lateral PNP transistor (hereinafter, LPNP) in which a CMOS base is shielded with a gate electrode material. Hereinafter, this manufacturing process will be described.

【0008】図9を参照:P型半導体基板100上に、
アクティブ領域画定のための絶縁膜101を、例えば選
択酸化法(LOCOS)により形成し、イオン注入のた
めのバッファ絶縁膜102を例えば酸化法により形成す
る。
Referring to FIG. 9, on a P-type semiconductor substrate 100,
An insulating film 101 for defining an active region is formed by, for example, a selective oxidation method (LOCOS), and a buffer insulating film 102 for ion implantation is formed by, for example, an oxidation method.

【0009】図10を参照:NMOSのP型ウェル10
3と素子分離用のP型拡散層103aを、例えばフォト
リソグラフィーとホウ素のイオン注入で形成し、PMO
SのN型ウェル104とLPNPのN型ベース104a
を、例えばフォトリソグラフィーとリンのイオン注入で
形成する。
Referring to FIG. 10: P-type well 10 of NMOS
3 and a P-type diffusion layer 103a for element isolation are formed by, for example, photolithography and boron ion implantation.
S N-type well 104 and LPNP N-type base 104a
Is formed by, for example, photolithography and ion implantation of phosphorus.

【0010】図11を参照:例えば基板全体をフッ酸溶
液に浸食することで、バッファ絶縁膜102をエッチン
グしてアクティブ領域の基板表面を露出させる。
Referring to FIG. 11, the buffer insulating film 102 is etched by, for example, eroding the entire substrate in a hydrofluoric acid solution to expose the substrate surface in the active region.

【0011】図12を参照:CMOSのゲート絶縁膜1
054とLPNPのアクティブ領域上の絶縁膜105a
を例えば熱酸化により形成し、ゲート電極材料107
を、例えばCVDで成膜した多結晶シリコンにPOCl
3 を用いたプレデポジションにより高濃度のリンをドー
ピングした後にCVDでタングステンシリサイドを成膜
することにより形成する。
Referring to FIG. 12, CMOS gate insulating film 1
054 and insulating film 105a on the active area of LPNP
Is formed by, for example, thermal oxidation, and the gate electrode material 107 is formed.
Is added to polycrystalline silicon formed by, for example, CVD.
After doping a high concentration of phosphorus by pre-deposition using 3 , a tungsten silicide film is formed by CVD.

【0012】図13を参照:CMOSのゲート電極10
8とLPNPのベース上のシールド層108bを、例え
ばフォトリソグラフィーとドライエッチングで形成し、
NMOSのLDD(Lightly Doped Drain )109を、
例えばフォトリソグラフィーと砒素のイオン注入で形成
し、PMOSのLDD110と、LPNPのエミッタの
一部110cと、LPNPのコレクタの110dを、例
えばフォトリソグラフィーと2フッ化ホウ素(BF2
のイオン注入で形成する。
Referring to FIG. 13, a CMOS gate electrode 10 is shown.
8 and a shield layer 108b on the base of LPNP are formed by, for example, photolithography and dry etching,
NMOS LDD (Lightly Doped Drain) 109
For example, formed by photolithography and arsenic ion implantation, the LDD 110 of the PMOS, the part 110c of the emitter of the LPNP, and the 110d of the collector of the LPNP are formed by, for example, photolithography and boron difluoride (BF 2 ).
Formed by ion implantation.

【0013】図14を参照:CMOSのゲート電極の側
壁絶縁膜111とLPNPのベース上のシールド層の側
壁絶縁膜111bを、例えば基板全体にCVDでシリコ
ン酸化膜を堆積した後に基板全体を異方性のドライエッ
チングでエッチバックして形成する。
Referring to FIG. 14, the sidewall insulating film 111 of the gate electrode of the CMOS and the sidewall insulating film 111b of the shield layer on the base of the LPNP are anisotropically deposited, for example, after a silicon oxide film is deposited on the entire substrate by CVD. It is formed by etch-back by dry etching.

【0014】図15を参照:NMOSのソース/ドレイ
ン112とLPNPのベース取出し112aを、例えば
フォトリソグラフィーと砒素のイオン注入で形成し、P
MOSのソース/ドレイン113とエミッタ113とL
PNPのコレクタ113bを、例えばフォトリソグラフ
ィーと2フッ化ホウ素のイオン注入で形成する。
Referring to FIG. 15, the source / drain 112 of the NMOS and the base extraction 112a of the LPNP are formed by, for example, photolithography and arsenic ion implantation.
MOS source / drain 113, emitter 113 and L
The PNP collector 113b is formed by, for example, photolithography and ion implantation of boron difluoride.

【0015】図16を参照:公知の方法により、層間絶
縁膜114と各素子の電極115a〜115fを形成す
る。なお、LPNPのベース上のシールド層は、ベース
表面安定化のためにエミッタと同電位になるように配線
する。この後、上層の配線工程やパッシベーション工程
を行う(図略)。
Referring to FIG. 16, an interlayer insulating film 114 and electrodes 115a to 115f of each element are formed by a known method. The shield layer on the base of LPNP is wired so as to have the same potential as the emitter for stabilizing the base surface. Thereafter, an upper layer wiring step and a passivation step are performed (not shown).

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、C
MOSの低電圧化のためにゲート絶縁膜105の膜厚を
薄くすると、LPNPのベースと、このベース上のシー
ルド層108bとの間の絶縁膜105aの膜厚も薄くな
る。LPNPのベース上のシールド層108bはエミッ
タと同電位であるため、絶縁膜105aの膜厚を薄くし
ていくと、LPNPのエミッタ・コレクタ間の耐圧が絶
縁膜105aの膜厚で決定されるようになり、LPNP
の動作電圧範囲が狭くなるので、LSIの設計に大きな
制約ができてしまう。
In the above prior art, C
When the thickness of the gate insulating film 105 is reduced to reduce the voltage of the MOS, the thickness of the insulating film 105a between the base of the LPNP and the shield layer 108b on the base is also reduced. Since the shield layer 108b on the base of LPNP has the same potential as the emitter, if the thickness of the insulating film 105a is reduced, the breakdown voltage between the emitter and the collector of LPNP is determined by the thickness of the insulating film 105a. Becomes LPNP
, The operating voltage range is narrowed, which greatly restricts the design of the LSI.

【0017】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、CMOSの低電圧化に伴うLPNPの
エミッタ・コレクタ間の耐圧低下を防止したBiCMO
Sおよび、その製造方法を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a BiCMO in which a breakdown voltage between an emitter and a collector of an LPNP is prevented from being reduced due to a reduction in the voltage of a CMOS.
S and a method of manufacturing the same.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明のBiCMOSで
は、LPNPのベース上のシールド層は従来と同じくC
MOSのゲート電極材料を利用するものの、LPNPの
ベースとこのベース上のシールド層との間の絶縁膜の膜
厚を、CMOSのゲート絶縁膜の膜厚よりも厚くするこ
とで、上記従来技術の問題点を解決したものである。こ
れにより、CMOSプロセスに最低限の工程を追加する
ことで、LPNPのエミッタ・コレクタ間の耐圧を向上
させることができる。
In the BiCMOS of the present invention, the shield layer on the base of the LPNP is the same as in the prior art.
Although the gate electrode material of the MOS is used, the thickness of the insulating film between the base of the LPNP and the shield layer on the base is made larger than the thickness of the gate insulating film of the CMOS. It solves the problem. This makes it possible to improve the breakdown voltage between the emitter and the collector of the LPNP by adding a minimum number of steps to the CMOS process.

【0019】すなわち、本発明に係る半導体装置は、同
一半導体基板上にMISFETと横型バイポーラトラン
ジスタとを形成してなる半導体装置において、横型バイ
ポーラトランジスタのベースの上面が、MISFETの
ゲート絶縁膜よりも膜厚の厚い絶縁膜を介して、MIS
FETのゲート電極と同一材質の導電層でシールドされ
ていることを特徴とする(請求項1)。
That is, in the semiconductor device according to the present invention, in which the MISFET and the lateral bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate, the upper surface of the base of the lateral bipolar transistor has a larger film thickness than the gate insulating film of the MISFET. MIS through a thick insulating film
It is characterized by being shielded by a conductive layer of the same material as the gate electrode of the FET (claim 1).

【0020】また本発明の半導体装置は、横型バイポー
ラトランジスタのベース上の絶縁膜が、MISFETの
ウェルをイオン注入で形成するときにバッファ絶縁膜を
含むことを特徴とする(請求項2)。
The semiconductor device according to the present invention is characterized in that the insulating film on the base of the lateral bipolar transistor includes a buffer insulating film when the well of the MISFET is formed by ion implantation.

【0021】また本発明の半導体装置は、MISFET
のゲート電極が、下層が多結晶シリコン、上層が金属シ
リサイトであることを特徴とする(請求項3)。
Further, the semiconductor device according to the present invention is a semiconductor device comprising:
Wherein the lower layer is made of polycrystalline silicon and the upper layer is made of metal silicide (claim 3).

【0022】さらに、本発明に係る半導体装置の製造方
法は、同一半導体基板上にMISFETと横型バイポー
ラトランジスタとを形成してなる半導体装置の製造方法
において、MISFETのウェルをイオン注入で形成す
るときのバッファ絶縁膜を形成する工程と、横型バイポ
ーラトランジスタ上のバッファ絶縁膜を残したままMI
SFET上のバッファ絶縁膜をエッチングする工程と、
横型バイポーラトランジスタ上のバッファ絶縁膜を残し
たままMISFET上にゲートに絶縁膜を形成する工程
と、基板表面全体にMISFETのゲート電極用の導電
層を形成する工程と、前記導電層をパターニングしてM
ISFETのゲート電極と横型バイポーラトランジスタ
のベース上のシールド層を形成する工程と、を含むこと
を特徴とする(請求項4)。
Further, according to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device in which a MISFET and a lateral bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate, wherein the well of the MISFET is formed by ion implantation. A step of forming a buffer insulating film; and a step of forming a buffer insulating film on the lateral bipolar transistor while maintaining the buffer insulating film.
Etching a buffer insulating film on the SFET;
Forming an insulating film on the gate over the MISFET while leaving the buffer insulating film on the lateral bipolar transistor; forming a conductive layer for the gate electrode of the MISFET over the entire substrate surface; and patterning the conductive layer. M
Forming a shield layer on the gate electrode of the ISFET and the base of the lateral bipolar transistor (claim 4).

【0023】さらに、本発明に係る半導体装置の製造方
法は、MISFET上のバッファ絶縁膜をエッチングす
る前に、熱酸化またはCVDによりバッファ絶縁膜の膜
厚を厚くする工程を含むことを特徴とする(請求項
5)。
Further, the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of increasing the thickness of the buffer insulating film by thermal oxidation or CVD before etching the buffer insulating film on the MISFET. (Claim 5).

【0024】さらに、本発明に係る半導体装置の製造方
法では、MISFETのゲート電極を形成する工程が、
CVDで多結晶シリコンを製膜する工程と、プレデポジ
ションにより前記多結晶シリコンに不純物をドーピング
する工程と、CVDで金属シリサイドを製膜する工程
と、を含むことを特徴とする(請求項6)。
Further, in the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the step of forming the gate electrode of the MISFET includes the following steps:
A step of forming polycrystalline silicon by CVD, a step of doping the polycrystalline silicon with impurities by pre-deposition, and a step of forming metal silicide by CVD. .

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。図1乃至図8はCMOS
と、ベース上をゲート電極材料でシールドしたLPNP
とを備えてなるBiCMOSの製造工程を示す要部断面
図である。なお、これらの図において、図9乃至図16
に示す要素と同一の要素には、これらと同一の符号をつ
けた。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 8 show CMOS
And LPNP with base shielded with gate electrode material
FIG. 14 is a cross-sectional view of a main part showing a manufacturing step of a BiCMOS including: 9 to 16 in these figures.
Are given the same reference numerals.

【0026】図1を参照:P型半導体基板100上に、
アクティブ領域画定のための絶縁膜101を、例えば選
択酸化法(LOCOS)により形成し、イオン注入のた
めのバッファ絶縁膜102を例えば酸化法により形成す
る。
Referring to FIG. 1, on a P-type semiconductor substrate 100,
An insulating film 101 for defining an active region is formed by, for example, a selective oxidation method (LOCOS), and a buffer insulating film 102 for ion implantation is formed by, for example, an oxidation method.

【0027】図2を参照:NMOSのP型ウェル103
と素子分離用のP型拡散層103aを、例えばフォトリ
ソグラフィーとホウ素のイオン注入で形成し、PMOS
のN型ウェル104とLPNPのN型ベース104a
を、例えばフォトリソグラフィーとリンのイオン注入で
形成する。
FIG. 2: P-type well 103 of NMOS
And a P-type diffusion layer 103a for element isolation are formed by, for example, photolithography and boron ion implantation.
N-type well 104 and LPNP N-type base 104a
Is formed by, for example, photolithography and ion implantation of phosphorus.

【0028】図3を参照:例えばフォトレジストでLP
NP上をマスクして基板全体をフッ酸溶液に浸食するこ
とで、CMOS部のバッファ絶縁膜102をエッチング
してCMOSのアクティブ領域の基板表面を露出させ
る。なお、フォトレジストでLPNP上をマスクする前
に、必要に応じて熱酸化やCVD等でバッファ絶縁膜の
膜厚を更に厚くしても良い。
Referring to FIG. 3, for example, LP with photoresist
By masking the NP and eroding the entire substrate with a hydrofluoric acid solution, the buffer insulating film 102 in the CMOS portion is etched to expose the substrate surface in the CMOS active area. Before masking the LPNP with the photoresist, the thickness of the buffer insulating film may be further increased by thermal oxidation, CVD, or the like, if necessary.

【0029】図4を参照:CMOSのゲート絶縁膜10
5とLPNPのアクティブ領域上の絶縁膜106を例え
ば熱酸化により形成した後、ゲート電極材料107を以
下のようにして形成する。すなわち、例えばCVDで多
結晶シリコンを成膜し、POCl3 を用いたプレデポジ
ションにより上記多結晶シリコンに高濃度のリンをドー
ピングした後、この多結晶シリコン上にCVDでタング
ステンシリサイドを成膜することにより、上記ゲート電
極材料107を形成する。この場合、LPNP部のバッ
ファ絶縁膜102を残したままゲート絶縁膜を形成する
ので、絶縁膜106はゲート絶縁膜105よりも膜厚が
厚くなる。
Referring to FIG. 4: CMOS gate insulating film 10
After forming the insulating film 106 on the active region of the LPNP 5 and the LPNP by, for example, thermal oxidation, the gate electrode material 107 is formed as follows. That is, for example, a polycrystalline silicon film is formed by CVD, a high concentration of phosphorus is doped into the polycrystalline silicon by pre-deposition using POCl 3 , and then a tungsten silicide film is formed on the polycrystalline silicon by CVD. Thus, the gate electrode material 107 is formed. In this case, since the gate insulating film is formed while the buffer insulating film 102 in the LPNP portion is left, the insulating film 106 is thicker than the gate insulating film 105.

【0030】図5を参照:CMOSのゲート電極108
とLPNPのベース上のシールド層108bを、例えば
フォトリソグラフィーとドライエッチングで形成し、N
MOSのLDD109を、例えばフォトリソグラフィー
と砒素のイオン注入で形成し、PMOSのLDD110
と、LPNPのエミッタの一部110aと、LPNPの
コレクタの一部110bを、例えばフォトリソグラフィ
ーと2フッ化ホウ素のイオン注入で形成する。この場
合、PMOSのLDDとLPNPのエミッタ/コレクタ
のイオン注入時のバッファ絶縁膜の膜厚は異なるので、
PMOSのLDDへのイオン注入工程と、LPNPのエ
ミッタ/コレクタのイオン注入工程とを別けて行っても
良い。
Referring to FIG. 5, CMOS gate electrode 108
And a shield layer 108b on the base of LPNP are formed by, for example, photolithography and dry etching.
A MOS LDD 109 is formed by, for example, photolithography and arsenic ion implantation, and a PMOS LDD 110 is formed.
Then, a part 110a of the LPNP emitter and a part 110b of the LPNP collector are formed by, for example, photolithography and ion implantation of boron difluoride. In this case, the thickness of the buffer insulating film at the time of ion implantation of the LDD of the PMOS and the emitter / collector of the LPNP is different.
The process of implanting ions into the LDD of the PMOS and the process of implanting ions into the emitter / collector of the LPNP may be performed separately.

【0031】図6を参照:CMOSのゲート電極の側壁
絶縁膜111とLPNPのベース上のシールド層の側壁
絶縁膜111aを、例えば基板全体にCVDでシリコン
酸化膜を堆積した後に基板全体を異方性のドライエッチ
ングでエッチバックして形成する。
Referring to FIG. 6, the side wall insulating film 111 of the CMOS gate electrode and the side wall insulating film 111a of the shield layer on the base of LPNP are anisotropically deposited, for example, after a silicon oxide film is deposited on the entire substrate by CVD. It is formed by etch-back by dry etching.

【0032】図7を参照:NMOSのソース/ドレイン
112とLPNPのベース取出し112aを、例えばフ
ォトリソグラフィーと砒素のイオン注入で形成し、PM
OSのソース/ドレイン113とエミッタ113とLP
NPのコレクタ113bを、例えばフォトリソグラフィ
ーと2フッ化ホウ素のイオン注入で形成する。
Referring to FIG. 7, the source / drain 112 of the NMOS and the base extraction 112a of the LPNP are formed by, for example, photolithography and ion implantation of arsenic.
OS source / drain 113, emitter 113 and LP
The NP collector 113b is formed by, for example, photolithography and ion implantation of boron difluoride.

【0033】図8を参照:公知の方法により、層間絶縁
膜114と各素子の電極115a〜115eを形成す
る。なお、LPNPのベース上のシールド層は、ベース
表面安定化のためにエミッタと同電位になるように配線
する。この後、上層の配線工程やパッシベーション工程
を行う(図略)。
Referring to FIG. 8, an interlayer insulating film 114 and electrodes 115a to 115e of each element are formed by a known method. The shield layer on the base of LPNP is wired so as to have the same potential as the emitter for stabilizing the base surface. Thereafter, an upper layer wiring step and a passivation step are performed (not shown).

【0034】以上のように、本実施の形態に係るBiC
MOSは、同一半導体基板100上にMISFETと、
横型バイポーラトランジスタとを形成してなるBiCM
OSであって、横型バイポーラトランジスタのN型ベー
ス104a上が、MISFETのゲート絶縁膜105よ
りも膜厚の厚い絶縁膜106を介して、MISFETの
ゲート電極と同一材質の導電層107でシールドされて
いることを特徴としている(請求項1参照)。
As described above, the BiC according to the present embodiment
MOS is a MISFET on the same semiconductor substrate 100,
BiCM formed with horizontal bipolar transistor
The OS, and the N-type base 104a of the lateral bipolar transistor is shielded by a conductive layer 107 made of the same material as the gate electrode of the MISFET via an insulating film 106 thicker than the gate insulating film 105 of the MISFET. (See claim 1).

【0035】また、このBiCMOSでは、横型バイポ
ーラトランジスタのN型ベース104a上の絶縁膜10
6が、MISFETのウェルをイオン注入で形成すると
きにバッファ絶縁膜102を含んでいる(請求項2参
照)。また、このBiCMOSではMISFETのゲー
ト電極108が、下層を多結晶シリコン、上層を金属シ
リサイドとして形成されている(請求項3参照)。
In this BiCMOS, the insulating film 10 on the N-type base 104a of the lateral bipolar transistor is used.
6 includes the buffer insulating film 102 when the well of the MISFET is formed by ion implantation (see claim 2). In this BiCMOS, the gate electrode 108 of the MISFET is formed of polycrystalline silicon in the lower layer and metal silicide in the upper layer (see claim 3).

【0036】このように、上記BiCMOSでは、LP
NPのベース上のシールド層108aは従来と同じくC
MOSのゲート電極材料を利用するが(図5)、LPN
Pのベースとこのベース上のシールド層との間の絶縁膜
106の膜厚を、CMOSのゲート絶縁膜105の膜厚
よりも厚くすることで、上記従来技術の問題点を解決し
たものである。
As described above, in the BiCMOS, the LP
The shield layer 108a on the base of NP is C
Although the gate electrode material of MOS is used (FIG. 5), LPN
The above-mentioned problem of the prior art is solved by making the thickness of the insulating film 106 between the base of P and the shield layer on the base thicker than the thickness of the gate insulating film 105 of the CMOS. .

【0037】さらに、本実施の形態に係るBiCMOS
の製造方法は、同一半導体基板100上にMISFET
と横型バイポーラトランジスタとを形成してなるBiC
MOSの製造方法であって、MISFETのウェルをイ
オン注入で形成するときのバッファ絶縁膜102を形成
する工程(図1)と、横型バイポーラトランジスタ上の
バッファ絶縁膜102を残したままMISFET上のバ
ッファ絶縁膜102をエッチングする工程(図3)と、
横型バイポーラトランジスタ上のバッファ絶縁膜102
を残したままMISFET上にゲートに絶縁膜105を
形成する工程(図4)と、基板表面全体にMISFET
のゲート電極用の導電層107を形成する工程(図4)
と、この導電層107をパターニングしてMISFET
のゲート電極108と横型バイポーラトランジスタのベ
ース上のシールド層108aとを形成する工程(図5)
と、を含んでいる(請求項4参照)。
Further, the BiCMOS according to the present embodiment
Is manufactured on the same semiconductor substrate 100 by using a MISFET.
And BiC formed by forming a lateral bipolar transistor
A method of manufacturing a MOS, comprising: a step of forming a buffer insulating film 102 when a well of a MISFET is formed by ion implantation (FIG. 1); and a step of forming a buffer on a MISFET while leaving the buffer insulating film 102 on a lateral bipolar transistor. A step of etching the insulating film 102 (FIG. 3);
Buffer insulating film 102 on lateral bipolar transistor
Forming an insulating film 105 on the gate over the MISFET while leaving the MISFET (FIG. 4);
Step of Forming Conductive Layer 107 for Gate Electrode (FIG. 4)
MISFET by patterning this conductive layer 107
Of forming the gate electrode 108 and the shield layer 108a on the base of the lateral bipolar transistor (FIG. 5)
(See claim 4).

【0038】また、このBiCMOSの製造方法では、
MISFETのゲート電極108(より正確には、この
ゲート電極108形成用のゲート電極材料107)を、
CVDで多結晶シリコンを製膜する工程と、プレデポジ
ションにより前記多結晶シリコンに不純物をドーピング
する工程と、CVDで金属シリサイドを製膜する工程と
を含む、一連のプロセス(図4、図5))で形成するよ
うにしている(請求項6参照)。
In this BiCMOS manufacturing method,
The gate electrode 108 of the MISFET (more precisely, the gate electrode material 107 for forming the gate electrode 108) is
A series of processes including a step of forming polycrystalline silicon by CVD, a step of doping the polycrystalline silicon with impurities by predeposition, and a step of forming metal silicide by CVD (FIGS. 4 and 5). ) (See claim 6).

【0039】なお、本実施の形態に係るBiCMOSの
製造方法は、MISFET上のバッファ絶縁膜102を
エッチングする前に、熱酸化またはCVDによりバッフ
ァ絶縁膜の膜厚を厚くする工程を含んでもいても良い
(請求項5参照)。
The BiCMOS manufacturing method according to the present embodiment may include a step of increasing the thickness of the buffer insulating film by thermal oxidation or CVD before etching the buffer insulating film 102 on the MISFET. Good (see claim 5).

【0040】なお、上記実施の形態ではP型半導体基
板、LPNPについて説明したが、本発明がN型半導体
基板、横型NPNトランジスタ等についても適用できる
ことは言うまでもない。
In the above embodiment, the P-type semiconductor substrate and the LPNP have been described. However, it goes without saying that the present invention can be applied to an N-type semiconductor substrate and a lateral NPN transistor.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
係るBiCMOSでは、同一半導体基板上にMISFE
Tと横型バイポーラトランジスタとを形成してなるBi
CMOSにおいて、横型バイポーラトランジスタのベー
ス上が、MISFETのゲート絶縁膜よりも膜厚の厚い
絶縁膜を介して、MISFETのゲート電極と同一材質
の導電層でシールドされていることを特徴としているの
で、ゲート電極材料からベース上の絶縁膜中への汚染
や、ゲート電極側壁絶縁膜形成時のベース表面へのダメ
ージが防止されるとともに、CMOSの低電圧化に伴い
LPNPのエミッタ・コレクタ間の耐圧低下を防止する
ことができる。
As is clear from the above description, in the BiCMOS according to the present invention, the MISFE is formed on the same semiconductor substrate.
Bi formed with T and a lateral bipolar transistor
CMOS is characterized in that the base of the lateral bipolar transistor is shielded by a conductive layer of the same material as the gate electrode of the MISFET via an insulating film thicker than the gate insulating film of the MISFET. The contamination of the insulating film on the base from the gate electrode material and the damage to the base surface during the formation of the gate electrode side wall insulating film are prevented, and the breakdown voltage between the emitter and collector of the LPNP is reduced due to the lower voltage of the CMOS. Can be prevented.

【0042】また、本発明に係るBiCMOSでは、同
一半導体基板上にMISFETと横型バイポーラトラン
ジスタとを形成してなるBiCMOSの製造方法におい
て、MISFETのウェルをイオン注入で形成するとき
のバッファ絶縁膜を形成する工程と、横型バイポーラト
ランジスタ上のバッファ絶縁膜を残したままMISFE
T上のバッファ絶縁膜をエッチングする工程と、横型バ
イポーラトランジスタ上のバッファ絶縁膜を残したまま
MISFET上にゲートに絶縁膜を形成する工程と、基
板表面全体にMISFETのゲート電極用の導電層を形
成する工程と、前記導電層をパターニングしてMISF
ETのゲート電極と横型バイポーラトランジスタのベー
ス上のシールド層を形成する工程と、を含むことを特徴
としているので、上記利点を有するBiCMOSを的確
に、かつ歩留り良く製造することができる。
In the BiCMOS according to the present invention, in the method of manufacturing a BiCMOS in which a MISFET and a lateral bipolar transistor are formed on the same semiconductor substrate, a buffer insulating film for forming a well of the MISFET by ion implantation is formed. MISFE while leaving the buffer insulating film on the lateral bipolar transistor.
Etching the buffer insulating film on T, forming an insulating film on the gate over the MISFET while leaving the buffer insulating film on the lateral bipolar transistor, and forming a conductive layer for the gate electrode of the MISFET on the entire substrate surface. Forming and patterning the conductive layer to form the MISF
A step of forming a gate electrode of ET and a shield layer on the base of the lateral bipolar transistor, so that BiCMOS having the above advantages can be manufactured accurately and with good yield.

【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係るもので、半導体装置
製造方法の工程1を示す要部断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a principal part showing a step 1 of a method for manufacturing a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の工程1に続く工程2を示す要部断面図で
ある。
2 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 2 following the step 1 in FIG. 1;

【図3】図2の工程2に続く工程3を示す要部断面図で
ある。
3 is a fragmentary cross-sectional view showing a process 3 following the process 2 in FIG. 2;

【図4】図3の工程3に続く工程4を示す要部断面図で
ある。
FIG. 4 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 4 following the step 3 in FIG. 3;

【図5】図4の工程4に続く工程5を示す要部断面図で
ある。
5 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 5 following the step 4 in FIG. 4;

【図6】図5の工程5に続く工程6を示す要部断面図で
ある。
6 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 6 following the step 5 in FIG. 5;

【図7】図6の工程6に続く工程7を示す要部断面図で
ある。
7 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 7 following the step 6 in FIG. 6;

【図8】図7の工程7に続く工程8を示す要部断面図で
ある。
8 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 8 following the step 7 in FIG. 7;

【図9】従来の半導体装置製造方法の工程1を示す要部
断面図である。
FIG. 9 is a main-portion cross-sectional view showing Step 1 of the conventional semiconductor device manufacturing method.

【図10】図9の工程1に続く工程2を示す要部断面図
である。
10 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 2 following the step 1 in FIG. 9;

【図11】図10の工程2に続く工程3を示す要部断面
図である。
11 is a fragmentary cross-sectional view showing a process 3 following the process 2 in FIG. 10;

【図12】図11の工程3に続く工程4を示す要部断面
図である。
12 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 4 following the step 3 in FIG. 11;

【図13】図12の工程4に続く工程5を示す要部断面
図である。
13 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 5 following the step 4 in FIG. 12;

【図14】図13の工程5に続く工程6を示す要部断面
図である。
14 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 6 following the step 5 in FIG. 13;

【図15】図14の工程6に続く工程7を示す要部断面
図である。
15 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 7 following the step 6 in FIG. 14;

【図16】図15の工程7に続く工程8を示す要部断面
図である。
16 is a fragmentary cross-sectional view showing a step 8 following the step 7 in FIG. 15;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100…P型半導体基板、101…絶縁膜(LOCO
S)、102…バッファ絶縁膜(CMOS部のバッファ
絶縁膜、LPNP部のバッファ絶縁膜)、103…NM
OSのP型ウェル、103a…素子分離用のP型拡散層
(P型アイソレーション)、104…PMOSのN型ウ
ェル、104a…LPNPのN型ベース、105…CM
OSのゲート絶縁膜、105a…絶縁膜(従来例におけ
るCMOSのゲート絶縁膜と同時に形成されるLPNP
上の絶縁膜)、106…絶縁膜(本発明の実施の形態に
おけるLPNP上の基板・ベースシールド層間の絶縁
膜)、107…ゲート電極材料、108…CMOSのゲ
ート電極、108a…(本発明の実施の形態における)
LPNPのベースシールド層、108b…(従来例にお
ける)LPNPのベースシールド層、109…NMOS
のLDD、110…PMOSのLDD、110a…(本
発明の実施の形態においてPMOSのLDDと同時に形
成される)LPNPのエミッタの一部、110b…(本
発明の実施の形態においてPMOSのLDDと同時に形
成される)LPNPのコレクタの一部、110c…(従
来例においてPMOSのLDDと同時に形成される)L
PNPのエミッタの一部、110d…(従来例において
PMOSのLDDと同時に形成される)LPNPのコレ
クタの一部、111…CMOSのゲート電極の側壁絶縁
膜111a…(本発明の実施の形態においてCMOSの
ゲート電極の側壁絶縁膜と同時に形成される)LPNP
のベースシールド層の側壁絶縁膜、111b…(従来例
においてCMOSのゲート電極の側壁絶縁膜と同時に形
成される)LPNPのベースシールド層の側壁絶縁膜、
112…NMOSのソース/ドレイン、112a…(N
MOSのソース/ドレインと同時に形成される)LPN
Pのベース取出し、113…PMOSのソース/ドレイ
ン、113a…(PMOSのソース/ドレインと同時に
形成される)LPNPのエミッタ、113b…(PMO
Sのソース/ドレインと同時に形成される)LPNPの
コレクタ、114…層間絶縁膜、115a〜115f…
各素子の電極。
100: P-type semiconductor substrate; 101: insulating film (LOCO
S), 102... Buffer insulating film (buffer insulating film of CMOS part, buffer insulating film of LPNP part), 103.
OS P-type well, 103a: P-type diffusion layer for element isolation (P-type isolation), 104: PMOS N-type well, 104a: LPNP N-type base, 105: CM
OS gate insulating film, 105a... Insulating film (LPNP formed simultaneously with a conventional CMOS gate insulating film)
Upper insulating film), 106 ... insulating film (insulating film between the substrate and base shield layer on LPNP in the embodiment of the present invention), 107 ... gate electrode material, 108 ... CMOS gate electrode, 108a ... (of the present invention) In the embodiment)
LPNP base shield layer, 108b ... (in conventional example) LPNP base shield layer, 109 ... NMOS
LDD 110, a part of the emitter of the LPNP (formed simultaneously with the LDD of the PMOS in the embodiment of the present invention), 110b ... (simultaneously with the LDD of the PMOS in the embodiment of the present invention) L of the collector of the LPNP (formed), 110c... (Formed simultaneously with the LDD of the PMOS in the conventional example)
Part of the emitter of the PNP, 110d ... (formed simultaneously with the LDD of the PMOS in the conventional example) Part of the collector of the LPNP, 111 ... Side wall insulating film 111a of the gate electrode of the CMOS (CMOS in the embodiment of the present invention) Formed simultaneously with the side wall insulating film of the gate electrode)
Side wall insulating film of a base shield layer of a base shield layer of LPNP; 111b (formed simultaneously with a side wall insulating film of a gate electrode of a CMOS in a conventional example)
112 ... NMOS source / drain, 112a ... (N
LPN formed simultaneously with source / drain of MOS)
P base extraction, 113 ... PMOS source / drain, 113a ... (formed simultaneously with PMOS source / drain) LPNP emitter, 113b ... (PMO
The collector of LPNP, which is formed simultaneously with the source / drain of S, 114 ... interlayer insulating film, 115a to 115f ...
Electrodes for each element.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 同一半導体基板上にMISFETと横型
バイポーラトランジスタとを形成してなる半導体装置に
おいて、 横型バイポーラトランジスタのベースの上面が、MIS
FETのゲート絶縁膜よりも膜厚の厚い絶縁膜を介し
て、MISFETのゲート電極と同一材質の導電層でシ
ールドされていることを特徴とする半導体装置。
1. A semiconductor device having a MISFET and a lateral bipolar transistor formed on the same semiconductor substrate, wherein the upper surface of the base of the lateral bipolar transistor is formed of MISFET.
A semiconductor device characterized by being shielded by a conductive layer of the same material as a gate electrode of a MISFET via an insulating film having a thickness larger than that of a gate insulating film of the FET.
【請求項2】 横型バイポーラトランジスタのベース上
の絶縁膜は、MISFETのウェルをイオン注入で形成
するときにバッファ絶縁膜を含むことを特徴とする請求
項1に記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating film on the base of the lateral bipolar transistor includes a buffer insulating film when a well of the MISFET is formed by ion implantation.
【請求項3】 MISFETのゲート電極は、下層が多
結晶シリコン、上層が金属シリサイドであることを特徴
とする請求項1または2に記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein a lower layer of the gate electrode of the MISFET is made of polycrystalline silicon and an upper layer is made of metal silicide.
【請求項4】 同一半導体基板上にMISFETと横型
バイポーラトランジスタとを形成してなる半導体装置の
製造方法において、 MISFETのウェルをイオン注入で形成するときのバ
ッファ絶縁膜を形成する工程と、 横型バイポーラトランジスタ上のバッファ絶縁膜を残し
たままMISFET上のバッファ絶縁膜をエッチングす
る工程と、 横型バイポーラトランジスタ上のバッファ絶縁膜を残し
たままMISFET上にゲートに絶縁膜を形成する工程
と、 基板表面全体にMISFETのゲート電極用の導電層を
形成する工程と、 前記導電層をパターニングしてMISFETのゲート電
極と横型バイポーラトランジスタのベース上のシールド
層を形成する工程と、 を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
4. A method of manufacturing a semiconductor device comprising a MISFET and a lateral bipolar transistor formed on the same semiconductor substrate, wherein: a step of forming a buffer insulating film when forming a well of the MISFET by ion implantation; A step of etching the buffer insulating film on the MISFET while leaving the buffer insulating film on the transistor; a step of forming an insulating film on the gate on the MISFET while leaving the buffer insulating film on the lateral bipolar transistor; Forming a conductive layer for a gate electrode of a MISFET, and forming a gate electrode of the MISFET and a shield layer on a base of the lateral bipolar transistor by patterning the conductive layer. Device manufacturing method.
【請求項5】 MISFET上のバッファ絶縁膜をエッ
チングする前に、熱酸化またはCVDによりバッファ絶
縁膜の膜厚を厚くする工程を含むことを特徴とする請求
項4に記載の半導体装置の製造方法。
5. The method according to claim 4, further comprising a step of increasing the thickness of the buffer insulating film by thermal oxidation or CVD before etching the buffer insulating film on the MISFET. .
【請求項6】 MISFETのゲート電極を形成する工
程は、 CVDで多結晶シリコンを製膜する工程と、 プレデポジションにより前記多結晶シリコンに不純物を
ドーピングする工程と、 CVDで金属シリサイドを製膜する工程と、 を含むことを特徴とする請求項4または5に記載の半導
体装置の製造方法。
6. A step of forming a gate electrode of the MISFET includes: forming a polycrystalline silicon film by CVD; doping an impurity into the polycrystalline silicon by pre-deposition; and forming a metal silicide film by CVD. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 4, further comprising:
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